30-летие Монреальского протокола — позорная дата в истории мировой науки

История двух недоказанных климатических гипотез, ставших истиной для заинтересованного круга лиц

Гарун Тазиев, всемирно известный французский вулканолог. Предисловие к книге Ошота Хаммара «Озон — дыра из ничего»:

Стратосферному озону ничто не угрожает исчезнуть. Те, кто в течение последних десяти лет стараются убедить в этом человечество, изменяют научной истине. Это противоречит истине, когда в качестве предлога для обвинения хлорфторуглеродов в разрушении озона над Антарктидой утверждают, что ныне знаменитая «озоновая дыра» была открыта в 1985 г., так как она существовала еще в 1956 г. Ученые, которые хоть однажды фальсифицировали истину, никогда более не заслуживают доверия, причем уже становится неважным, по какому предмету они выступают.

Григорий Крученицкий, заведующий отделом озоннового мониторинга Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета. Выступление на конференции «От Монреальского протокола к Монреальскому трибуналу» 15 сентября 2017 года в ИА REGNUM :

Несмотря на то, что руководитель советской делегации, мой научный руководитель Владимир Матвеевич Захаров покинул Монреаль вместе с делегацией, не подписав Монреальского протокола, со словами: «Никаких научных оснований сколь-нибудь серьезных для его подписания нет». Протокол был подписан в новогоднюю ночь (!) того же 1987 года советским послом по директиве из Москвы.

Для того, чтобы выполнить условия протокола и отказаться от производства ряда химических веществ, был разгромлен фактически химический сектор оборонного комплекса СССР. Причем разгромлен на деньги, которые выделены были Международным банком реконструкции и развития Советскому Союзу для перестройки химической промышленности под новые фреоны. Деньги были отданы западным экспертам с полным технологическим описанием наших химических комбинатов в Волгограде, Ленинске-Кузнецком и Перми. После этого мы оказались заложниками ситуации.

* * *

О климатологии как средстве международной экономической войны

С недавнего времени изменения климата на всей планете стало возможно отслеживать в любой точке земного шара благодаря мировой информационной сети. В предыдущие эпохи человек наблюдал изменения климата лишь по месту жительства и климатические изменения принимал как должное, от него не зависящее. Быстрый обмен информацией между материками был налажен с середины прошлого века. По этой причине данные по изменениям глобального климата появились относительно недавно. Практически с момента появления первых искусственных спутников Земли. С этого момента и появилась возможность интерпретации климатических изменений политиками и бизнесменами от транснациональных компаний (ТНК).

Климатология стала модной и востребованной в трёх направлениях:

1) чисто научном, с публикацией результатов в академических изданиях;

2) политическом, с публикацией в СМИ для государственного престижа;

3) коммерческом, с использованием возможностей ТНК для захвата рынков.

Финансирование климатических исследований распределилось в обратном порядке. Чисто научные цели практически нигде и никак не обеспечивались финансами, зато коммерческие — в полном объёме. Государственные интересы обеспечивались через чиновников, которые могли отслеживать как интересы ТНК, так и государственные интересы.

Важным инструментом поддержки был механизм ООН и комитетов при ООН. Благодаря СМИ через комитеты ООН создавалось «научное» мнение, которое затем переводилось в обязательства стран-членов ООН, после чего следовали запреты на вид какой-либо деятельности или на вещества, приносящие вред или опасности для стран и людей. В итоге происходил захват рынков у тех стран, которые не успели сообразить, чем кончатся запреты. Здесь Европа и Россия существенно уступали США.

Как и большинство наук, климатология появилась и начала развиваться благодаря потребности в прогнозе погоды со стороны сельского хозяйства, строительства, авиации.

К середине прошлого века на региональном уровне климатологи научились делать довольно точные краткосрочные прогнозы погоды. О долгосрочных прогнозах говорить не приходится, поскольку Земля (с атмосферой) является открытой термодинамической системой, которая обменивается массой и теплом с космосом, в котором рядом с Землёй находятся несколько планет с разной массой. Вместе с Землёй они вращаются вокруг Солнца, образуя Солнечную систему, которая в свою очередь движется в отношении других планет Галактики.

Земля, перемещаясь в пространстве по орбите, находится в постоянно изменяющемся гравитационном поле воздействия со стороны других планет, а также переменном тепловом и корпускулярном воздействии со стороны Солнца. В итоге количество энергетических и гравитационных воздействий на планету Земля, по разным оценкам, не менее двадцати пяти. Помимо внешних воздействий, следует учитывать реакцию самой Земли на эти воздействия. Прежде всего тектонические, вулканические и электромагнитные. Понятно, что прогнозировать долговременное изменение погоды в таких условиях можно лишь с очень большой погрешностью, что характерно для открытых термодинамических систем, к которым относится атмосфера Земли.

Однако долговременный прогноз климатических изменений в последнее время стал очень востребован, поскольку погодные аномалии приносят гигантские убытки и приводят к гибели людей. Это можно считать главной причиной исследования природных климатических аномалий глобального уровня. Изменения погоды являются частным случаем климатических аномалий.

В конце прошлого века появились две взаимосвязанные гипотезы глобальных климатических изменений, которые спровоцированы хозяйственной деятельностью человека. В обоих случаях глобальное изменение климата связали с выбросом в атмосферу Земли антропогенных (то есть произведённых человеком) газов.

Выброс хлор? и бромсодержащих газов по гипотезе Молины — Роуленда (1974 г.) связали с гибелью стратосферного озона, а выброс неосновных газов по гипотезе Фурье — Тиндаля (1861 г.) связали с глобальным потеплением. Неосновные газы в атмосфере назвали парниковыми, чтобы и домохозяйкам было понятно, о чём идёт речь.

Большую роль в разогреве страха перед последствиями глобального потепления сыграли прогнозы Джеймса Лавлока, опубликованные 60−70-е годы прошлого и в 2006—2007 годах века наступившего [1]. По его прогнозу к 2100 году человечество в основной массе непременно погибнет из-за перегрева атмосферы, а оставшиеся люди переселятся ближе к полярным районам Арктики и Антарктиды. Надо отдать должное его исследовательскому таланту, благодаря которому он получил очень интересные результаты по присутствию микроконцентраций фреона-11 и других хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосфере Англии и над Атлантикой [2]. Но представленный им временной ряд атмосферных концентраций фреона-11 от 50-х годов прошлого века до 2000 года и попытка связать эти результаты с антропогенными выбросами фреонов из промышленных и бытовых холодильников никакой критики не выдерживают, если обратить внимание на статистику извержений вулканов на Камчатке, особенно вулкана Безымянный, находящегося на одной широте с Глазго. Учитывая, что выбросы газа и пепла вулкана Безымянный происходили неоднократно с 1956 года и достигали высоты 45 км, то над Европой, Англией, и над Атлантикой концентрации фреонов на уровне 50−250 ррт (то есть 50−250 триллионных) не вызывают сомнений, поскольку это след от выброса вулканических газов в верхние слои атмосферы. Найденные Джеймсом Лавлоком фреоны 11, 12 и 113 в силу своей стабильности ещё долго оставались в стратосфере, поскольку там крайне редки грозовые разряды, довольно холодно (-70^оС) и давление в районе 50 мм рт. ст. Но вместе с ними в стратосфере находились и другие вулканические газы (фториды, фторхлорпроизводные и хлориды), которые Дж. Лавлок не смог идентифицировать, поскольку созданный им ещё в 1957 году детектор электронного захвата не заменял физическую суть газовой хроматографии, заключающуюся в том, что искомое вещество надо сначала селективно выделить на сорбенте, а затем, уже после нагрева и десорбции, идентифицировать, пользуясь данными, полученными при калибровке. Но для калибровки надо было приготовить калибровочные многокомпонентные смеси и научить прибор видеть каждую из них и идентифицировать по времени выхода пика на хроматограмме. При значительных концентрациях газов для бинарной смеси это рутинная операция, но при микроконцентрациях примесей в многокомпонентной смеси это уже область аналитического искусства. Возможно, уважаемый Дж. Лавлок и обладал этим искусством, но приписывать происхождение микропримеси фреона-11 бытовым холодильникам или кондиционерам, зная про вулканы, более чем смелое предположение, которое надо было бы доказать. Но оппоненты молчали, поскольку в 60-е годы ещё не было необходимости в запретах на фреоны. Однако чрезмерная методическая смелость Дж. Лавлока очень скоро пригодилась в США, где неожиданно возникла потребность в запрете на производство фреонов.

* * *

Об истинных причинах и соучастии науки в организации запрета фреонов

Как известно, промышленное производство фреонов было начато в начале 40-х годов прошлого столетия. Они очень хорошо пригодились в холодильной промышленности, заменив в бытовых холодильниках углеводороды и диоксид серы, которые были небезопасны для человека. В промышленных холодильниках они заменили взрывоопасный аммиак. Но фреоны оказались наиболее выгодны в спреях в качестве выталкивающих газов для различного вида дезодорантов, лаков для волос, красок и эмалей. При этом фреоны безвозвратно уходили в атмосферу. Но в их составе было не менее 30% фтора, который является стратегическим сырьём для алюминиевой и атомной промышленности. Без него ни алюминия выплавить, ни урана извлечь из руды не удаётся.

Запасы фтора в природе оказались довольно скромными, а производство фреонов для спреев в США к 1973 году достигло 210 тыс. тонн в год при общем объёме выпуска 426 тыс. тонн [3]. Реально возникла опасность потерять стратегические запасы важного сырьевого ресурса. Так возникла необходимость в прекращении бездумного расходования фреонов. В других странах объём производства спреев был на один-два порядка меньше. Пришло время воспользоваться авторитетом независимого исследователя Дж. Лавлока и результатами его смелых работ.

В середине 70-х годов в США были приняты запреты на использование фреонов в холодильниках и спреях в соответствии с обнаруженным фреоном-11 в атмосфере и свежей гипотезой Молины — Роуленда [4], по которой гибель озона в первую очередь связана с фреоном-11 в стратосфере. Для замены фреонов в спреях пришлось вернуться к углеводородам, которые ещё в 30-е годы использовались для этих целей. О том, что они хорошо горят и взрываются, люди в США уже знали. По этой причине возврат к углеводородам в США не сопровождался катастрофическими последствиями. Но в Европе и в России в 90-х годах всё было иначе. Взрывы были, и были жертвы. И поныне углеводороды горят и взрываются и в Европе, и в России.

Важно отметить, что за сорок три года с момента публикации гипотезы Молины — Роуленда [4] о роли ХФУ как основной причине гибели стратосферного озона до сегодняшнего дня так и не появилось достоверного экспериментального подтверждения.

Попытка представить полёт г-жи Соломон на станцию Мак-Мердо к подножию вулкана Эребус в Антарктиде за экспериментальное подтверждение гипотезы Молины — Роуленда ничего, кроме улыбки, у вулканологов не вызывает. Здесь нелишне напомнить о разгромной оценке известного вулканолога Гаруна Тазиева в отношении методики «эксперимента века» г-жи Соломон, подробно описанной в книге Ширли Роун «Озоновый кризис. Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности» [5], опубликованной также и в русском переводе в России. У любого читателя, даже не специалиста, после прочтения текста невольно возникает вопрос об источнике окиси хлора. Замеры производились на высоте 10−15 км рядом с постоянно действующим вулканом Эребус. В составе вулканических газов и хлор, и фтор являются постоянными компонентами, как и их соединения, то есть фреоны типа ХФУ.

Подводя итог обзору событий по проблеме стратосферного озона, необходимо отметить наличие 20 гипотез причин гибели озона [6], каждая из которых имеет право на существование. Есть даже такая, которую может проверить любой, кто может выйти в интернет и посмотреть расположение озоновых дыр, а под ними по справочным данным увидать рифтовые разломы земной коры, которые, как известно, являются источниками эмиссии водорода из земных недр. Они совпадают, что позволяет от фреоновой гипотезы гибели озона по Молине — Роуленду вернуться к водородной версии, которая была представлена как основная из пяти возможных по версии Венской конвенции 1985 года. Об этом российский геолог доктор геолого-минералогических наук В. Л. Сывороткин сообщил в научном издании ещё в 1993 году [7]. Тогда при чём здесь фреоны? Или кто первый надел белый халат, тот и врач? Но это бывает либо в доме для умалишённых, либо при очень большой заинтересованности группы лиц от ТНК с неограниченными финансовыми возможностями.

* * *

О парниковом эффекте и высокодоходных научных ошибках

Понятие «парниковые газы» довольно условно, поскольку все газы поглощают солнечное излучение и отражённое излучение Земли с разной интенсивностью и на разных длинах волн. Но за базу для сравнения приняли СО₂. Для убедительности ввели нерасчётную критериальную величину — потенциал глобального потепления GWP, аналог потенциалу озоновой опасности ODP. При этом GWP связали с временем жизни молекул парниковых газов в атмосфере (Lifetime), но без указания высоты и без опубликования методики расчёта. Иными словами, все расчёты оставлены на совести создателей, которые через МГЭИК — межправительственную группу экспертов и климатологов (на английском — IPCC) каждый год сообщают о результатах своих трудов в форме отчётов по состоянию озонового слоя и тенденций глобального изменения климата на земном шаре.

Такой порядок отношений был создан в конце прошлого века под эгидой ООН для озоновой и парниковой проблем. В обоих случаях общей характеристикой является потенциал, то есть вероятность опасности от использования тех или иных веществ, но без указания величины вероятности. По сути это регулируемые величины, изменять которые могут страны-участницы в зависимости от обстоятельств. Полное знание предмета и наука здесь на втором месте. Всё определяют политики.

Представляя проблему глобального потепления, водяные пары исключили из рассмотрения, посчитав их неантропогенными, а глобальные энергетические балансы Земли перевели в температуру, хотя энергия измерялась всегда в ваттах. Из-за упрощения представлений о роли водяного пара и балансе энергий в качестве единственного источника энергии, поступающей на Землю, оставили энергию Солнца, поступающую в частотном режиме УФ, ИК и видимой части спектра. Вот только о корпускулярных потоках солнечной энергии забыли, о собственном тепле Земли вообще не вспомнили, о потоках энергии с выходом из земных недр метана и водорода до сих пор молчат, хотя метана выходит из земных недр в год около 400 млрд тонн. Земля в представлениях IPCC является холодным астероидом. И при этом всю информацию о тепловых балансах перевели в колебания температур атмосферы по разным регионам. И на основе этой «математики» успешно закрывают целые отрасли промышленности в других государствах.

О какой науке можно говорить в этих условиях? Только о науке, существующей на грантах. Теперь российская наука, как и наука большинства «передовых и демократических» стран мира, стала содержанкой у политиков, для которых энергия и температура неотличимы, поскольку они являются фоном в политической борьбе. Для ТНК нужны были ограничения и запреты на использование рабочих тел, без чего захват рынков возможен только военным способом. Это накладно. Запреты проще и без крови.

В отношении ограничений использования рабочих тел по их влиянию на парниковый эффект ключевым параметром является Lifetime, то есть время жизни газовой фазы этого вещества в атмосфере Земли. Поскольку методику достоверного расчёта этой величины выполнить принципиально невозможно из-за исключительной сложности прогноза атмосферных процессов, то на начальном этапе данные о времени жизни основных газообразных составляющих земной атмосферы были даны в качестве оценочных величин в сопровождении измеренных концентраций этих газов по состоянию на 1992 год [8]. После появления данных IPCC-2013 о концентрации промышленных газов в атмосфере за 2005 и 2011 годы [9] появилась реальная возможность точного определения времени жизни технически важных газов, для которых известны величины эмиссии этих веществ в указанный период.

Наиболее доступными для этого уточнения оказались такие газы, как SF₆, CF₄ и фреон R-22. Эмиссия этих антропогенных (то есть изготавливаемых человеком) газов относительно хорошо известна. Но при этом остаётся неизвестной динамика выбросов этих газов вулканами, как при извержениях, так и в процессе длительного выброса в атмосферу в составе фумарольных газов. Но даже и в этом случае, наконец, появилась возможность достоверно, на основе материальных балансов атмосферы вычислить более точные значения времени жизни «парниковых» газов.

В первую очередь наибольший интерес представляют перспективные рабочие тела, безопасные для человека, для машин и для окружающей среды. Ближе всех к соответствию этим требованиям из всех безхлорных и безбромных соединений находятся фторуглероды и гексафторид серы (SF₆). Ради справедливости необходимо заметить, что в условиях эксплуатации и у них есть «ахиллесова пята». Ею является каталитическое воздействие кремния на стабильность этих соединений при нагреве. Но даже при присутствии кремния термическая стабильность СF₄ и его гомологов С_nF_2n+2 от 400 до 600^оC и выше [10].

Для SF₆ термическая стабильность в условиях отсутствия влаги также можно оценить в 400^оС, но при наличии влаги она уменьшается до 200−250^оС [11]. Единственным показателем, который существенно затруднял использование этих, исключительно стабильных и безопасных для человека, веществ в качестве рабочих тел энергетических циклов было приписываемое им в IPCC-94 [ 8 ] неоправданно долгое время жизни в атмосфере.

По задаче экспериментального определения времени жизни газовых молекул в атмосфере в российской научный печати были работы проф. И. С. Стекольникова и его школы ещё в 50−60-е годы прошлого века [12, 13]. Для сегодняшнего дня главным выводом этих работ было заключение о роли грозовых разрядов в качестве «чистильщиков атмосферы» от углеводородов над нефтяными промыслами Азербайджана. При этом было ясно и то, что эти процессы являются зависимыми от грозовых разрядов, которые в свою очередь зависят от переменчивости климата и солнечной активности. Именно по этой причине получить достоверные величины расчётных величин времени жизни молекул неосновных газов в атмосфере Земли практически невозможно. Такая задача может быть решена исключительно на основе массовых балансов по данным прямых измерений концентраций этих газов и наличия статистических данных по их эмиссии.

О влиянии грозовых разрядов на состав и свойства атмосферных газов в мире достаточно много публикаций с начала прошлого века. Ещё 1906 году М. Теплер [14] предложил двухстадийную схему электрического воздействия грозового разряда в атмосфере. Молния относится к искровому разряду, которому предшествует ионизация атмосферных газов в зоне действия грозы. Причём энергия ионизации почти всех газов, составляющих атмосферу, находятся в диапазоне от 11,1эV (у ССl₄ ) до 24,6 еV (у He). У таких газов, как Ar, N₂, CF₄, SF₆, CO₂ и CO, энергия ионизации находится в диапазоне от 14 до 16 еV. Из этого следует, что в период ионизации, предшествующий грозовому разряду, практически все газы из состава атмосферы ионизируются. В теории искрового разряда этот этап называют лидерной стадией. Хорошо ионизированный и хорошо проводящий канал имеет радиус 2,5 м и ток головки лидера молнии 320А [15]. Даже при относительно небольшой длине канала лидера длиной 1 км, ещё до образования главного канала молнии, при грозе ионизируется около 25 тонн воздуха, если считать по энергии для относительно небольшой длины канала лидера.

На второй стадии воздействия происходит образование главного канала молнии. Ток возрастает до 40 тыс. ампер, и время разряда 50−100 мкс. Это означает импульсный характер воздействия с образованием плазменного шнура, сопровождающийся разрушением заряженных молекул и последующей рекомбинацией с образованием новых соединений, отличных от исходных. При искровом разряде молекулы газов, попавшие в зону воздействия, разрушаются с образованием радикалов и осколков разрушенных молекул. Затем они претерпевают рекомбинацию, о чём свидетельствует послесвечение разрядного промежутка длительностью около 1000 мкс. Но высокая степень рекомбинации возможна, если в зоне искрового разряда присутствует только один газ и нет влаги и кислорода. В условиях земной атмосферы такого сочетания обстоятельств не случается, и осколки неосновных газов, в силу незначительности концентрации, объединяются с другими радикалами и не возвращаются к прежнему виду. Этот эффект и позволил И. С. Стекольникову назвать грозовые разряды чистильщиками атмосферы, поскольку за год в атмосфере Земли насчитывается не менее 3 млрд грозовых разрядов. К примеру, практически полная рекомбинация газа-диэлектрика SF₆ наблюдается только в высоковольтных выключателях, заполненных исключительно чистой SF₆. По этой причине для основных атмосферных газов (азота и кислорода) вероятность рекомбинации, то есть восстановления свойств, значительно выше, чем для неосновных, имеющих незначительную концентрацию.

Помимо грозовых разрядов, атмосферный воздух используется в качестве окислителя в двигателях внутреннего сгорания, в котлах ТЭС и в авиационных двигателях. Окисляя углеводороды, весь состав атмосферного воздуха претерпевает краткосрочный нагрев до температуры выше 1000^оС. В год человек сжигает в разных топках и двигателях более 6 млрд тонн углеводородов. Воздуха приходится использовать в пять раз больше того, что требуется по стехиометрическому соотношению кислорода и углеводорода, поскольку кислорода в воздухе лишь 1/5. Из всех углеводородов только метан имеет меньшую молекулярную массу в сравнении с воздухом. По этой причине можно обоснованно считать обоснованным десятикратное соотношение воздуха и углеводородного топлива, сжигаемого в мире. Это означает, что не менее 6?10¹⁰ тонн воздуха за год проходит через топки, отдавая кислород на окисление. Но при этом практически все примеси воздуха подвергаются разложению, попав в котле в зону высокой температуры. Неизвестной остаётся лишь полнота разрушения молекул неосновных примесей воздуха, которая зависит от присутствия катализаторов и времени воздействия высокой температуры.

Третьим разрушителем целостности молекул земной атмосферы являются космическое излучение и «солнечный ветер», входящий через полярные каспы и оставляющий свой след в виде северных сияний.

Неизвестна была только интегральная величина гибели атмосферных примесей малой концентрации. В отчёте IPCC-94 были указаны оценочные данные, которые требовали подтверждения, поскольку корректного расчёта времени жизни молекул технически важных газов сделать практически невозможно. По этой причине методика и не появилась на свет.

После появления данных IPCC-2013 всё встало на свои места.

Если обратить внимание на табличные данные IPCC-2013 по изменению концентраций для 26 газов за шесть лет (с 2005 до 2011 год), то незначительное уменьшение концентраций отмечено только для хлорсодержащих фреонов. Все остальные газы, и прежде всего гидрофторуглероды, увеличили свои концентрации, поскольку они приняли на себя весь холодильный парк, оставшийся без фреонов R-11 и R-12. Гидрофторхлоруглерод R-22 в абсолютном значении дал наибольшее увеличение (на 22%, то есть на 4,3% в год). По абсолютному значению это увеличение составило 7,3 ррt в год, что соответствует поступлению R-22 в атмосферу у количестве 105 тыс. тонн в год. Маловероятно, что фреон R-22 в таком количестве производили исключительно для выпуска в атмосферу. Также маловероятно, что его утечки из всех холодильных машин составили такую цифру, даже если предположить, что все они были полугерметичного класса и имели ежегодные потери на уровне 15% в год от массы заправки. Тем более что R-22 не является газом с уникальными рекомбинационными свойствами, как SF₆. Здесь нелишне вспомнить о вулканах, которые являются источниками эмиссии практически всех основных ХФУ, в том числе и R-22, если судить по публикациям вулканологов [16], которые определяли концентрацию R-22 в воздухе Охотского моря даже на уровне 1000 ррм. Возможно, что это было после очередного извержения одного из двухсот вулканов Камчатской гряды. В этом случае можно обоснованно предполагать наличие неантропогенного источника R-22 и всех ХФУ в виде действующих вулканов, которые существенно влияют на данные IPCC-2013 [9].

Наиболее значительные несоответствия отмечены для приведённых концентраций СF₄ в атмосфере по IPCC-2013, если судить по хорошо известным массовым балансам выбросов этого газа при производстве алюминия. Известно, что начиная с 1900 года, по принятой в мире неизменной фторной технологии производства алюминия, на каждую тонну произведённого первичного алюминия выбрасывается в атмосферу 50 кг СF₄. Этот газ исключительно инертен и не ядовит, поэтому до появления ограничений Киотского протокола задачи по его улавливанию не стояло. Из технологических газов удалялись ядовитые и опасные газы. Но и после появления проблемы парниковых газов подобрать сорбент для сбора и утилизации CF₄ пока не удаётся. По этой причине массовые балансы по этому газу достаточно легко проверить через данные по мировому объёму производства первичного алюминия.

Заявленная концентрация СF₄ в атмосфере Земли в 1992 году, по данным IPCC-94, равна 70 pptv, то есть 70?*10^-12 объёмных долей. Для получения заявленной концентрации 70 ррt в атмосфере Земли надо иметь около 1 Мт CF₄, которая образуется при получении 20 Мт алюминия. Учитывая его плотность в газообразном состоянии при нормальных условиях, равную 3,62 г/л, получим, что 1 Мт СF₄ соответствует — 276?*10⁶ м³ газовой фазы.

Известно, что вес земной атмосферы 5,085?*10¹⁵ т. При плотности воздуха 1,275 кг/м³ получим объём воздуха Земли 3,98?*10¹⁸ м³.

Разделив объём 1 Мт СF₄ на объём воздуха Земли, получим 69,2?*10^-12 объёмн., то есть заявленную IPCC-94 концентрацию СF₄ по состоянию на 1992 год.

Памятуя, что 1 Мт СF₄ нарабатывается при производстве 20 Мт алюминия, можно сделать вывод, что при заявленном в IPCC-94 времени жизни в атмосфере для CF₄, равном 50 тыс. лет, концентрация 70 ppt была пройдена в 1960 году, когда общий объём произведённого в мире алюминия достиг 20 Мт.

К 2010 году мировой объём произведённого алюминия достиг 900 Мт, что по выбросам СF₄ в атмосферу составило 43,5 Mт, а по концентрации в атмосфере 30*10 ррt., то есть 3,01 ррb. Этот уровень мог быть достигнут при условии времени жизни в атмосфере для СF₄ не менее 60 лет. Но в 2011 году концентрация СF₄ в атмосфере составила 79 ррt, что определяет достоверным время жизни от 1 до 2 лет. Это хорошо объясняется отсутствием рекомбинационных свойств у CF₄, несмотря на его неплохие изоляционные свойства. Атмосферное электричество, судя по работам 30−60 годов прошлого века, не даёт шансов на долгую жизнь в атмосфере для этого инертного и стабильного соединения, токсически почти безопасного для человека.

В отношении SF₆ массовые балансы выполнить сложнее, поскольку нет данных по концентрации в атмосфере для SF₆ за 1962 год, однако его концентрации в 2005 году (5,64 ррt) и в 2011 году (7,28 ppt) позволяют сделать оценочные расчёты на основе данных по количеству эксплуатируемых в мире высоковольтных элегазовых аппаратов. Утечки элегаза из этих аппаратов жёстко регламентируются и с 2005 года уменьшены на порядок, в сравнении с предыдущими годами. По этой причине увеличение концентрации SF₆ в атмосфере Земли существенно выше возможного, что также свидетельствует о дополнительном источнике эмиссии. В составе вулканических газов SF₆ надёжно обнаруживается, и действующие вулканы, а их на земле 1000 единиц, также вносят существенный вклад в массовые балансы по этому соединению.

* * *

Предварительные выводы

Первопричиной тупика с доказательством роли фреонов в гибели стратосферного озона является грубейшая методическая ошибка в поиске причин гибели озона. Гипотезу Молины — Роуленда надо было доказывать прямым измерением с использованием «меченых атомов» хлора, входящего в состав молекулы R-12 или R-11. Эту операцию несложно было выполнить на разделительных центрифугах для обогащения изотопа ₃₅Cl или изотопа ₃₇Сl. После наработки расчётного количества меченого ХФУ и выпуска его в атмосферу в Южном полушарии оставалось ждать появления меченых ХФУ в Антарктиде. Этот вариант был предложен в 2002 году на семинаре физфака МГУ им. М. В. Ломоносова [17].

Реальные данные по времени жизни, полученные на основе материальных балансов, снимают с фторуглеродов ограничения по парниковому эффекту, которое существовало с 1994 года из-за опубликованных в IPCC-94 оценочных значений Lifetime для фторуглеродов в атмосфере. При этом несомненным является факт завышенного в IPCC-94 на несколько порядков времени жизни CF₄, — наиболее стабильного фторуглерода. По расчётам на основе материальных балансов он живет в атмосфере не более двух лет. Аналогичный вывод следует также из данных по примеси СF₄ в ксеноне и криптоне, получаемых на ректификационных колоннах при производстве кислорода из атмосферного воздуха, о чём было сообщение ещё в 1995 году [18].

Причиной такого расхождения результатов расчётов и материальных балансов по измеренным концентрациям может быть лишь принятая в 90-е годы прошлого века методика расчётов.

Если из физической модели методики расчёта времени жизни молекулы газа в атмосфере исключить действие грозовых разрядов, оставив только тепловые воздействия и ультрафиолетовое излучение Солнца, то молекулы газов будут жить в атмосфере только в зависимости от известной энергии диссоциации, не учитывающей импульсный характер воздействия грозовых разрядов. Возможно, что в прогнозе IPCC-94 только по этой причине CF₄ и стал рекордсменом по продолжительности жизни в атмосфере, поскольку у него очень большая энергия диссоциации 485 кДж/моль. Выше только у НF (565 кДж/моль) [19].

При рассмотрении влияния грозовых разрядов на газовые компоненты воздуха картина существенно меняется. Как известно, грозовой разряд является довольно мощным искровым разрядом, имеющим крутой фронт длительностью 1−10 микросекунд, при общем времени разряда 50−100 мкс, то есть характер воздействия имеет импульсный характер, и для разрушения молекулы достаточно энергии на несколько порядков меньше, чем при тепловом воздействии. Поэтому практически все неосновные газы из состава воздуха, называемые парниковыми, попавшие в зону разряда, разрушаются в одинаковой степени, и только небольшая часть из них рекомбинирует до прежнего состава. Основная масса разрушенных молекул реагирует с соседними радикалами и образует новые соединения. Учитывая, что гроз на Земле в год не менее трёх миллиардов, справедливо известное утверждение о том, что грозы являются «чистильщиками атмосферы». Это принципиально меняет смысл ограничений по парниковому эффекту на основе Lifetime, которое существовало с 1994 года из-за опубликованного в IPCC-94 оценочного значения времени жизни различных газов в атмосфере. Данных IPCC-2013 теперь вполне достаточно для обоснованной корректировки времён жизни для газов, упоминаемых выше.

* * *

О самом главном в Монреальском и Киотском протоколах

Не имея полного знания по причинам глобальных климатических изменений, они сегодня являются обязательственными документами в отношении производства и использования рабочих тел в промышленности, поскольку приняты на правительственном уровне к исполнению. При этом убытки от запретов колоссальны по величине и по отрицательным последствиям из-за утраты рынков и рабочих мест. Из-за отсутствия альтернатив большинству из запрещаемых к использованию веществ появились реальные угрозы человеческой жизни от использования небезопасных заменителей. Среди них:

— фосфин (РН₃) — исключительно ядовитое фосфорорганическое соединение, используемое для обработки зерна и фруктов в качестве заменителя метилбромида;

— фреон R-134a, используемый в бытовых и промышленных холодильниках в качестве заменителя R-12 и R-22. В очищенном виде относительно безопасен, но в товарном виде и после недолгой эксплуатации в холодильном агрегате очень опасен из-за быстрой наработки большого количества ядовитых примесей по причине низкой стабильности.

Принципиально опасной также является тенденция к использованию рабочих веществ с низким GWP, то есть с малым временем жизни — Lifetime. Таковыми являются нестабильные вещества, которые в большинстве своём являются ещё и химически активными. К примеру аммиак. И живёт недолго, и недорогой. Только ядовит и часто взрывается по непонятным причинам. Первый враг и убийца механиков холодильных машин.

В 2014 году было предложено простое решение проблемы запретов в отношении рабочих тел как для Монреальского, так и для Киотского протоколов. Оно заложено в текстах Венской конвенции 1985 года, РКИК 1992 года и обоих протоколов, поскольку любые ограничения касаются антропогенных веществ, то есть производимых человеком. Из этого следует, что использование неантропогенных вулканических газов для извлечения из них составляющих компонентов, пригодных для замены антропогенных, производимых на заводах, не запрещёно. Для реализации этой возможности, обеспеченной текстом конвенций и протоколов, надо только желание и небольшие средства, чтобы добраться на самолёте до Камчатки, поближе к вулканам, и наладить сбор и разделение фумарольных газов для замещения практически всех антропогенных веществ неантропогенными. Для этого Россия располагает вулканами Камчатки и Курильской гряды, на которых не менее двухсот вулканов, и академическим институтом вулканологии в Петропавловске-Камчатском.

* * *

Причины кризиса

1. Утрачена роль Академии наук РФ в вопросе научной состоятельности климатических гипотез, принятых за истины под давлением политических интересов. Официальный правительственный запрос к АН РФ по поводу научной состоятельности Киотского протокола был лишь однажды. Ответ в 2005 году был дан однозначный — нет в Киотском протоколе научного содержания. После чего автор запроса Андрей Илларионов был уволен. По Монреальскому протоколу до сих пор аналогичного запроса не последовало. Видимо, никто не хочет быть уволенным. А без запроса АН РФ своё мнение сообщать с недавнего времени не имеет права, хотя желание наверняка осталось.

2. Министерству природных ресурсов (бывшему Минэкологии) во времена перестройки передали функции главного специалиста и арбитра в вопросах, которые явно не соответствовали уровню профессиональных знаний его специалистов, что послужило с подачи Минэкологии принятию решений на правительственном уровне, противоречащих государственным интересам России, и уничтожению целых отраслей промышленности.

3. Существующие решения Монреальской и Киотской головоломок для России так и останутся под сукном, пока подготовка и принятие решений по климатическим вопросам останутся в исключительном ведении Минприроды, тем более что в ЮНИДО совместно с Минприроды уже образовали коммерческие структуры по внедрению зарубежных «передовых» технологий на озонобезопасных и парниковобезопасных, но ядовитых и взрывоопасных аммиаке и изобутане.

4. Необходим возврат роли АН РФ как арбитра и безусловного эксперта в научных вопросах, в том числе и по климату, от которых зависит сохранение конституционных гарантий в отношении приоритета безопасности жизни человека, сохранение сырьевых ресурсов и производительных структур государства, принятие важных межгосударственных природоохранных документов.

* * *

Литература

1. Lovelock James The Vanishing Face of Gaia: A Final Warning. Enjoy it While Can.-Allеn Lane. 2009.

2. Дж. Лавлок. Галогенизированные углеводороды в Атлантике. Природа. 1973. с 241. 194−196.

3. Мизун Ю.Г. Озонные дыры: мифы и реальность. — М.: Мысль, 1993. 285 с.

4. Molina M, Rowland F.S. Stratospheric Sink for Chlorfluormethanes: Chlorine Atom — Catalysed Destruction of Ozone // Nature. 249.5460 (1974).

5. Роун Ш. Озоновый кризис. Пятнадцатилетняя эволюция неожиданной глобальной опасности: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993.

6. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. — М.: «Геоинформцентр», 2002.

7. Сывороткин В.Л. Дегазация Земли и разрушение озонового слоя//Природа. 1993. №9. С.35−45.

8. The 1994 Report of the Scientific Assessment Working Group of IPCC. Summary for policymakers. WMO.UNEP.

9. IPСС-2013. The 2013 Report of the Scientific Assessment Working Group of IPCC. Summary for policymakers. WMO.UNEP.

10. Герасимов Р.Л., Мазурин И.М. «Термическая стабильность R218 (C3F8) и R31−10 (C4F10) при температурном воздействии», ТВТ, 53:6 (2015), 957−960; High Temperature, 53:6 (2015), 924−927.

11. SF₆ Recycling Guide Re-use of SF₆ gas in electrical power equipment and final disposal. ELECTRA №173 Fug 1997. Paris.

12. Стекольников И.С. Природа длинной искры. Изд. АН СССР. М.1960.

13. Стекольников И.С., Багиров М.А. Исследование природы длинной искры. «Изв. АН СССР. ОТН» №2. 1953.

14. Tepler M. Zur Kenntnis der Gesetze der Gleitfunkenbildung. Ann. Phys 21 Nr12.1906.

15. Schonland B.E.F. The pilot streamer in lightning and the long spaik Proc. Roy. Soc., A220.1953.

16. Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. Л.: Химия. 1985. 264 с.

17. A. Ф. Королёв, И. М. Мазурин, Е. Ф. Уткин. «Системный анализ научной состоятельности Монреальского протокола». Тезисы докладов семинара физического факультета МГУ. Москва. 24 сентября 2002 г.

18 A. Doronin, I. Mazurin, A. Stoljarevski. The new cooling agents.19th Int. Congr. of Refriger. the Hague, the Netherlands, August 20−25. 1995. Pros. IVb. s.914.

19. Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия в центре наук. Пер. с англ. — М: Мир, 1983. 448 с, ил.ч.1 Энергии диссоциации.

Источник: regnum.ru