Hvordan beskadiger CFC ozonlaget?

Før Thomas Midgley Jr. og hans medarbejdere opfandt Freon i 1928, var de mest almindelige kølemidler farlige kemikalier såsom svovldioxid, methylchlorid og ammoniak. Freon er en kombination af flere klorfluorcarboner eller CFC'er, som er så kemisk inaktive, at ingeniører troede, de havde fundet en mirakelforbindelse. CFC'er er usmagelige, lugtfri, ikke-brændbare og ikke-ætsende, men i 1974 advarede to forskere om, at de langt fra var harmløse, og deres advarsler blev bekræftet i 1985.

Ilt er den næstmest forekommende gas i Jordens atmosfære, og den findes primært som molekyler lavet af to iltatomer. Ilt kan kombineres i molekyler med tre atomer, som dog kaldes ozon. Ozon nær jorden er et forurenende stof, men i den øverste stratosfære danner det et beskyttende lag omkring planet, der absorberer ultraviolet sollys og derved beskytter alt liv mod de skadelige virkninger af det stråling. Tykkelsen af ​​dette lag måles i Dobson-enheder (DU); en DU er en hundrededel af en millimeter ved standard temperatur og tryk. Ozonlaget er i gennemsnit ca. 300 til 500 DU tykt, hvilket svarer til tykkelsen af ​​to stablede øre.

Forskere begyndte først at indse potentialet for klor til at interagere destruktivt med ozon i området begyndelsen af ​​1970'erne, og Sherwood Rowland og Mario Molina advarede om den fare, som CFC'er udgjorde for ozonlaget i 1974. Denne fare er en direkte konsekvens af, at CFC'er - som indeholder kulstof, fluor og klor - er så inaktive. Fordi de ikke reagerer med noget i den nedre atmosfære, migrerer CFC-molekyler til sidst til den øvre atmosfære, hvor solens stråling er intens nok til at bryde dem fra hinanden. Dette producerer frit klor - et element, der er alt andet end inaktivt.

Processen, hvormed klor ødelægger ozon, er to trin. En kloradikal, der er meget reaktiv, fjerner det ekstra iltatom fra et ozonmolekyle, danner chlormonoxid og efterlader et iltmolekyle som et produkt af reaktionen. Klormonoxid er imidlertid også meget reaktivt, og det kombineres med et andet ozonmolekyle for at danne to iltmolekyler og lade chloratomet være frit til at begynde processen igen. Et enkelt kloratom kan ødelægge tusinder af ozonmolekyler i tilstrækkelig kolde temperaturer. Disse temperaturer findes over Antarktis og i mere begrænset omfang over Arktis om vinteren.

Forskere opdagede første gang bevis for et ozonhul over Antarktis i 1985. Verdensregeringer var hurtige til at reagere og nåede til enighed i Montreal i 1987 om inden 2010 at udfase brug af CFC blandt lande, der underskrev. Den gennemsnitlige tykkelse af laget i et ozonhul, der udvikler sig hvert år under det antarktiske forår, er ca. 100 DU - tykkelsen af ​​en krone. Det største observerede hul var i 2006; det var 76,30 millioner kvadratkilometer i areal (29,46 millioner kvadratkilometer); intet hul i de efterfølgende år, fra og med 2014, har været så stort. Det første ozonhul over Arktis blev observeret i 2011 efter en usædvanlig kold arktisk vinter.