ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОЙСТВ ОЗОНА

Разумеется , что озон является не только загрязнителем. Его положительную роль трудно переоценить, хотя бы потому, что благодаря озону живое на планете ограждено от ультрафиолетового облучения.

Озон - окислитель и дезинфекатор. При его диспергировании в воду осуществляется оба этих процесса. Кроме того, идет обогащение воды кислородом. Идет прямое и непрямое окисление, озонолиз и катализ.

Прямая реакция: вещество + озон - окисление вещества. Непрямое окисление осуществляется с помощью активных радикалов, образующихся в результате перехода из газовой фазы в жидкость и его саморазложение.

Озонолиз представляет собой процесс фиксации озона на двойной или тройной углеродной связи с последующим ее разрывом и образованием озонидов, которые также как озон являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются.

Каталитическое воздействие озонирования заключается в усилении озоном окисляющей способности кислорода, который присутствует в озонированном воздухе.

Преимущества озонированной воды заключаются в том, что озон быстрее вступает в реакции и в меньшей зоне. В отличие от хлора, который пассивен по отношению к некоторым типам бактерий, озону отводится роль универсального окислителя, осуществляющего быструю инактивацию. При очистке сточных вод озон вводится на последнем этапе ("постзонизование"). Но есть состояния, при которых происходит активизация некоторых бактерий. Поэтому существуют определенные теории. Сейчас воду озонируют на всех этапах, а не только на последнем, в том числе на начальном, так называемом "преозонирование".

Озонирование снижает в 2-3 раза мутность, обесцвечивает, устраняет привкусы и запахи, удаляет железо, марганец, фенол, сероводород, удаляет микроорганизмы, обеззараживает воду.

Широко используются обезвреживание воды в плавательных бассейнах.

Степень дезинфекции озоном зависит от эффективности удаления загрязнений в период физико-химической или биологической очистки. Озон инактавирует бактерии и вирусы в течение 4 мин. при остаточной его дозе в воде 0,04 мг/л (отметим, что обеззараживание хлором требуется доза 0,5 мг/л и продолжительность 30 мин.).

Где брать озон? Для его получения используют генераторы двух типов - пластинчатые и трубчатые. При синтезе озона через генераторы пропускают кислород или воздух в зависимости от возможности поставки кислорода на объект.

При работе с озоном требуются меры защиты (озон более сильный яд, нежели синильная кислота). На Украине санитарная норма содержания озона в атмосфере рабочих помещений составляет 0,1 мг/м3 (американские нормы 0,2 мг/м3). Речь идет об остаточном озоне, образующемся в цикле обработки вод. Деструкция этого озона может осуществляться с помощью адсорбции (пропуск через фильтрующие адсорбционные колонны (уголь).

Катализ, быстрое разложение газа на кислород и атомарный кислород при температуре 60-120 град; пиролиз, основанный на свойствах озона эффективно разлагаться при повышенной температуре.

Озоновые "дыры", "максидыра" над Антарктидой и "минидыры" над Европой.

В 1985 году английский ученый Джозеф К.Фарман сообщил о весеннем уменьшении стратосферного озона на 40% по сравнению с предыдущими годами. Это назвали "дырой". Позже это подтвердили другие исследователи - с 80-х годов область пониженного содержания озона наблюдается над южным полюсом каждой весной по площади, превышающую площадь Антарктиды. Так, в 1992 году площадь дыры с содержанием 200 еД. достигла 23 млн. км2 т.е. в 1,65 раза больше площади Антарктиды. Но были и более низкие значения, например, в 1992 году было 105 еД., что существенно меньше нормы.

Почему возникают "дыры"? Почему весной? Почему над Антарктидой? Поэтому поводу существует ряд гипотез: антропогенная, метеорологическая, фотохимическая и другие.

АНТРОПОГЕННАЯ. Возникновение дыр обусловлено ростом промышленного производства и тем, что все загрязнители долгожители.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ. На протяжении всей антарктической зимы по периметру полярной области в нижней стратосфере движется устойчивый циклон. Воздух здесь движется по замкнутым траекториям вокруг южного полюса. По этой причине зимой практически не происходит обмена воздухом между полярной и среднеширотной стратосферой. Воздух сильно охлаждается (-78град.С и даже -83град.С). При этой температуре образуются так называемые полярные стратосферные облака. Влажность их составляет 1 %, что в 1000 раз меньше, чем в тропосфере. Облака бывают 3 видов: облака из тригидрата азотной кислоты; облака водно-ледовые, образующиеся при быстром охлаждении; водно-ледовые, образующиеся при медленном охлаждении.

Первые представляют собой тонкие темно-оранжевые слои, вторые - это перламутровые; третьи - толщина 1 км и более, а планово-несколько тысяч км. Они удаляют из стратосферы азот.

ФОТОХИМИЧЕСКАЯ. Полярные стратосферные облака помогают хлору разрушать озон. Они денитрируют и дегидрируют стратосферу посредством осадков. С наступлением весны и появлением солнца полярные стратосферные облака исчезают из-за роста температуры, а УФ начинает разрушать молекулярный хлор.

Термин "мини-дыры" ввели журналисты в противовес макси-дырам. Размер их от нескольких км до нескольких тыс.км, что меньше макси, которые захватывает 20 млн. км2. Они же есть над Канадой, США, Сибирью, Китаем, странами Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии.

Специалисты выделяют 3 основные причины образования "мини-дыр": чрезмерные выбросы поллютантов в густонаселенных и хозяйственно развитых регионах Северного полушария; вынос обеднённых озоном стратосферных воздушных масс за пределы "макси-дыры" при весенне-летнем разрушении циркуполярных вихрей над Южным полюсом.

Как их обнаруживают? Общее количество озона и его концентрация изучаются с 30-х годов ХХ в. Но станций наблюдений было немного. Исследования Д.К.Фармана осуществили в исследовании толчок. Сейчас 120 наземных станций, а также ракеты, самолеты, аэростаты, шары, зонды. Хорошо обеспечена наблюдениями Европа (особенно Западная), меньше наблюдений над материками средних широт, еще хуже над океанами и в Южном полушарии. Дыры эти меньше, но они более опасны для человечества, т.к. расположены над густонаселенными районами. В 1992 г. одна мини-дыра была над северной Европой, другая - над Испанией и Португалией. Уровень-200-300 е.Д. при норме 400-500 е.Д. В дырах наблюдалась высокая концентрация окиси хлора, а значит происходило интенсивное разрушение озона. Механизм их образования над Европой тем не менее пока не выяснен. Нижняя стратосфера здесь не настолько холодная, чтобы могли образовываться облака из тринитрата, тем более ледяные. Что касается стран Австралии,Н.Зеландии, Южной Америки и Южной Африки, то здесь дыры образуются в основном за счет разрушения антарктической "макси-дыры". Ну, и конечно, полеты космических кораблей. В столбе струи реактивных газов диаметром 2-4 км полностью ликвидируется озон и глубокая мини-дыра существует от нескольких минут до 1-2 часов.