(published in The Chapman & Hall Encyclopedia of Environmental Science, edited by David E. Alexander and Rhodes W. Fairbridge, pp pp.78-80, Kluwer Academic, Boston, MA, 1999.)

Chlorofluorocarbons (CFCs) are nontoxic, nonflammable chemicals containing atoms of carbon, chlorine, and fluorine. De brukes til fremstilling av aerosolsprayer, blåsemidler for skum og emballasjematerialer, som løsemidler og som kjølemidler. Kfk er klassifisert som halokarboner, en klasse av forbindelser som inneholder atomer av karbon og halogenatomer. Individuelle CFC-molekyler er merket med et unikt nummereringssystem. FOR eksempel ANGIR CFC-tallet 11 antall atomer av karbon, hydrogen, fluor og klor (f.eks. CCL3F SOM CFC-11). Den beste måten å huske systemet på er «regelen av 90» eller legg til 90 TIL CFC-nummeret der det første sifferet er antall karbonatomer (C), det andre sifferet er antall hydrogenatomer (H), og det tredje sifferet er antall fluoratomer (F). Totalt antall kloratomer (Cl) beregnes ved uttrykket: Cl = 2 (C + 1) – H-F. I eksemplet HAR CFC-11 ett karbon, ingen hydrogen, ett fluor og derfor 3 kloratomer. Kjøleskap på slutten av 1800-tallet og tidlig på 1900-tallet brukte giftige gasser, ammoniakk (NH3), metylklorid (CH3Cl) og svoveldioksid (SO2), som kjølemidler. Etter en rekke dødsulykker på 1920-tallet da metylklorid lekket ut av kjøleskap, begynte et søk etter en mindre giftig erstatning som et samarbeid mellom tre Amerikanske selskaper-Frigidaire, General Motors og Du Pont. Kfk ble først syntetisert i 1928 Av Thomas Midgley, Jr. Av General Motors, som sikrere kjemikalier for kjøleskap som brukes i store kommersielle appilications1. Frigidaire ble utstedt det første patentet, nummer 1.886.339, for formelen For Kfk 31. desember 1928. I 1930 dannet General Motors Og Du Pont Kinetic Chemical Company for å produsere Freon (Et du Pont handelsnavn For Kfk) i store mengder. I 1935 Frigidaire og dets konkurrenter hadde solgt 8 millioner nye kjøleskap i Usa ved Hjelp Av Freon-12 (CFC-12) laget Av Kinetic Chemical Company og de selskapene som ble lisensiert til å produsere denne forbindelsen. I 1932 Carrier Engineering Corporation brukt Freon-11 (CFC-11) i verdení første selvstendige hjem air-condition enhet, kalt «Atmosfærisk Kabinett».; PÅ GRUNN AV CFC sikkerhet rekord for nontoxicity, Freon ble den foretrukne kjølevæske i store air-condition-systemer. Folkehelsekoder i Mange amerikanske byer ble revidert for å utpeke Freon som det eneste kjølevæsken som kunne brukes i offentlige bygninger. Etter Andre Verdenskrig Ble Kfk brukt som drivstoff for insektsprayer, maling, hårbalsam og andre helseprodukter. På slutten av 1950-tallet og tidlig på 1960-tallet Gjorde Kfk mulig en billig løsning på ønsket om klimaanlegg i mange biler, boliger og kontorbygg. Senere tok veksten i CFC-bruk over hele verden med topp, årlig omsetning på rundt en milliard dollar (USA) og mer enn en million metriske tonn Kfk produsert. Mens Kfk er trygge å bruke i de fleste applikasjoner og er inerte i den nedre atmosfæren, gjennomgår De betydelig reaksjon i den øvre atmosfæren eller stratosfæren. I 1974, To University Of California kjemikere, Professor F. Sherwood Rowland Og Dr. Mario Molina, viste At Kfk kan være en viktig kilde til uorganisk klor i stratosfæren etter deres fotolytiske nedbrytning AV UV-stråling. I tillegg vil noe av det frigjorte klor bli aktivt for å ødelegge ozon i stratosfæren2. Ozon er en sporgass som hovedsakelig befinner seg i stratosfæren (se ozon). Ozon absorberer skadelig ultrafiolett stråling i bølgelengdene mellom 280 og 320 nm AV UV-B-båndet, noe som kan forårsake biologisk skade i planter og dyr. Et tap av stratosfærisk ozon resulterer i mer skadelig UV-B-stråling som når Jordens overflate. Klor frigjort fra Kfk ødelegger ozon i katalytiske reaksjoner hvor 100.000 molekyler ozon kan ødelegges per kloratom.

en stor vårdeplesjon av stratosfærisk ozon ble verre hvert påfølgende år. Dette ozontapet ble beskrevet i 1985 Av Britisk forsker Joe Farman og hans kolleger3. Det ble kalt ③the Antarctic ozone hole ④ av andre. Ozonhullet var annerledes enn ozontap i mellombreddegrader. Tapet var større Over Antarktis enn midlatitudes på grunn av mange faktorer: regionens uvanlig kalde temperaturer, den dynamiske isoleringen av denne ③holeî og de synergistiske reaksjonene av klor og brom 4. Ozontapet øker også i polare områder som følge av reaksjoner som involverer polare stratosfæriske skyer (PSCs)5 og i mellombreddegrader etter vulkanutbrudd. Behovet for å kontrollere Cfc ble presserende. I 1987 signerte 27 nasjoner En global miljøavtale, Montreal-Protokollen For Å Redusere Stoffer Som Bryter Ned Ozonlaget6, som hadde en bestemmelse om å redusere produksjonsnivåene for Disse forbindelsene i 1986 med 50% før år 2000. Denne internasjonale avtalen inkluderte restriksjoner på produksjon AV CFC-11, -12, -113, -114, -115, og Halonene (kjemikalier som brukes som brannslukningsmidler). En endring godkjent I London i 1990 var mer kraftfull og krevde eliminering av produksjonen innen år 2000. De klorerte løsningsmidlene, metylkloroform (CH3CCl3) og karbontetraklorid (CCl4) ble lagt Til London-Endringen. Store mengder reaktivt stratosfærisk klor i form av klormonoksid (ClO) som bare kunne skyldes ødeleggelse av ozon Av Kfk i stratosfæren, ble observert av instrumenter ombord PÅ NASA ER-2-flyet og UARS (Upper Atmospheric Research Satellite) over noen regioner i Nord-Amerika vinteren 19927,8. Den miljømessige bekymringen for Kfk følger av deres lange atmosfæriske levetid (55 år FOR KFK-11 og 140 år FOR KFK-12, CCl2F2)9 som begrenser vår evne til å redusere sin overflod i atmosfæren og tilhørende fremtidig ozon tap. Dette resulterte I Copenhagen Amendment som ytterligere begrenset produksjonen og ble godkjent senere i 1992. Produksjonen av disse kjemikaliene endte for det meste 1.januar 1996. De eneste unntakene som ble godkjent var for produksjon i utviklingsland og for noen unntak i medisin (dvs. astmainhalatorer) og forskning. Montreal-Protokollen inkluderte håndhevelsesbestemmelser ved å anvende økonomiske og handelsstraff dersom en signatarland handler eller produserer disse forbudte kjemikaliene. I Alt 148 land har Undertegnet Montrealprotokollen. Atmosfæriske målinger CFC-11 og CFC-12 rapportert i 1993 viste at deres vekstrater var avtagende som følge av både frivillige og mandat reduksjoner i utslipp9. Mange Kfk og utvalgte klorerte løsningsmidler har enten utjevnet (Figur 1) eller redusert i konsentrasjon av 19949,10.

etterspørselen etter Kfk ble imøtekommet ved gjenvinning, og gjenbruk av eksisterende lagre Av Kfk og ved bruk av erstatninger. Noen applikasjoner, for eksempel avfetting av metaller og rengjøringsmidler for kretskort, som en gang brukte Kfk, bruker nå halokarbonfrie væsker, vann (noen ganger som damp) og fortynnede sitronsyrer. Industrien utviklet to klasser av halokarbonsubstitutter-hydroklorfluorkarboner (Hkfk) og hydrofluorkarboner (Hfk). Hkfk inkluderer hydrogenatomer i tillegg til klor, fluor og karbonatomer. Fordelen med Å bruke Hkfk er at hydrogenet reagerer med troposfærisk hydroksyl (OH), noe som resulterer i en kortere atmosfærisk levetid. HCFC – 22 (CHClF2) har en atmosfærisk levetid på ca 13 år11 og har blitt brukt i lav etterspørsel hjemme klimaanlegg og noen kjøleapplikasjoner siden 1975. Imidlertid Inneholder Hkfk fortsatt klor som gjør det mulig for dem å ødelegge ozon. København amendment krever at produksjonen skal elimineres innen år 2030. Hfc anses som en av de beste erstatningene for å redusere stratosfærisk ozontap på grunn av deres korte levetid og mangel på klor. I Usa brukes HFC-134A i alle nye innenlandske bil klimaanlegg. FOR EKSEMPEL vokser HFC-134A raskt i 1995 med en vekst på ca 100% per år med en atmosfærisk levetid på ca 12 år12. («Regelen av 90» gjelder også for kjemisk formel For Hkfk og Hfk.)

Bruk Av Kfk, noen klorerte løsemidler, Og Haloner bør bli foreldet i det neste tiåret hvis Montreal-Protokollen er observert av alle parter og erstatninger brukes. Vitenskapen som ble grunnlaget for Montreal-Protokollen resulterte i 1995 Nobelprisen I Kjemi. Prisen ble delt Ut Til Professorer F. S. Rowland ved University Of California I Irvine, M. Molina Ved Massachusetts Institute Of Technology, Cambridge, Og Paul Crutzen Ved Max-Planck-Institute For Chemistry I Mainz, Tyskland, for deres arbeid i atmosfærisk kjemi, spesielt om dannelse og nedbrytning av ozon(spesielt Av Kfk og oksider av nitrogen).

1Midgley, T., Og Henne, A., Organiske fluorider som kjølemidler, Industriell Og Teknisk Kjemi, 22, 542-547, 1930.

2Molina, M. J., Og F. S. Rowland, Stratosfærisk vask for klorfluorometaner: Kloratom katalysert ødeleggelse av ozon, Natur, 249, 810-814, 1974. 3Farman, Jc, Bg Gardiner og Jd Shanklin, Store tap av total ozon i Antarktis avslører sesongmessig ClOx / NOx-interaksjon, Natur, 315 207-210, 1985. 4McElroy, Mb, Rj Salawitch, Sc Wofsy og J. A. Logan, Reduksjoner Av Antarktis ozon på grunn av synergistiske interaksjoner av klor og brom, Nature, 321, 759-762, 1986. 5Solomon, S., R. R. Garcia, F. S. Rowland, Og Dj Wuebbles, på uttømming Av Antarktis ozon, Natur, 321, 755-758, 1986. 6montreal Protokoll Om Stoffer Som Bryter Ned Ozonlaget, 15 pp, Fns Miljøprogram (UNEP), New York, 1987. 7Toohey, Dw, Lm Avallone, Lr Lait, Pa Newman, Mr Schoeberl, Dw Fahey, El Woodbridge og Jg Anderson, den sesongmessige utviklingen av reaktivt klor i den nordlige halvkule stratosfæren, Vitenskap, 261, 1134-1136, 1993.

8Waters, J., L. Froidevaux, W. Read, G. Manney, L. .D. Flower, R. Jarnot Og R. Harwood, Stratosfærisk ClO andozone Fra Mikrobølgeovn Lem Sounder På Øvre Atmosfære Forskning Satellitt, Natur, 362, 597-602, 1993. 9Elkins, J. W., T. M. Thompson, T. H. Swanson, J. H. Butler, B. D. Hall, S. O. Cummings, Da Fisher, Og A. G. Raffo, Reduksjon i vekstraten for atmosfæriske klorfluorkarboner 11 og 12, Nature , 364, 780-783, 1993. 10Prinn, R. G., R. F. Weiss, B. R. Miller, J. Huang, F. N. Alyea, D. M. Cunnold, P. J. Fraser, D. E. Hartley, Og P. G. Simmonds, Atmosfæriske trender Og levetid For CH3CCl3 og globale oh konsentrasjoner, Science, 269, 187-192, 1995. 11Montzka, Sa, Rc Myers, Jh Butler, Sc Cummings og Jw Elkins, Global troposfærisk distribusjon og kalibreringsskala AV HCFC-22, Geofysiske Forskningsbrev, 20 (8), 703-706, 1993. 12Montzka, Sa, RC Myers, Jh Butler, Jw Elkins, Lt Lock, A. D. Clarke Og Ah Goldstein, Observasjoner AV HFC-134a i den fjerne troposfæren, Geofysiske Forskningsbrev, 23, 169-172, 1996.

Foreslått Ytterligere Lesing:

Cagin, S., Og P. Dray, Mellom Jord og Himmel: Hvordan Kfk endret vår verden Og truet ozonlaget, 512 pp., Pantheon Press, New York, 1993. Vitenskapelig Vurdering Av Ozonnedbrytning: 1994, redigert av D. L. Albritton, R. T. Watson, Og R. J. Aucamp, 37, 451 pp. Verdens Meteorologiske Organisasjon (Wmo), Geneve, 1995.

Figur 1: akkumulering av klorfluorkarbon-11 (CFC-11) i atmosfæren nivåer av som følge av frivillige og mandat utslippsreduksjoner. Månedlig betyr rapportert som tørre blandingsforhold i deler per billion (ppt)FOR CFC-11 på bakkenivå for fire NOAA / CMDL stasjoner (Pt. Barrow, Alaska; Mauna Loa, Hawaii; Cape Matatula, Amerikansk Samoa; Og Sørpolen) og tre samarbeidsstasjoner (Alert, Northwest Territories, Canada (Atmospheric Environment Service); Niwot Ridge, Colorado (University Of Colorado); Cape Grim Baseline Air Pollution Station, Tasmania, Australia, (Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization) 9. (Høflighet AV NOAA / CMDL)