Wie schädigen Fluorchlorkohlenwasserstoffe die Ozonschicht?

Die Erde genießt viele Vorteile unter den Planeten im Sonnensystem, von ihren gemäßigten Temperaturen und der Existenz von Wasser und Sauerstoff in seiner Schicht aus Ozonmolekülen, die seine Bewohner vor den schädlichen Einflüssen der Sonne schützen Energie. Das Aufkommen von Fluorchlorkohlenwasserstoffen oder FCKW bedrohte die Ozonschicht und das Überleben der Erdbewohner. Die Hersteller hielten die Chemikalien für das Allheilmittel gegen ihre Herstellungsprobleme, da FCKW keine Gerüche absonderten, stabil, nicht brennbar oder giftig waren und kostengünstig hergestellt werden konnten. Diese Hersteller wussten nicht, dass ihre Hoffnungen erst Jahrzehnte später zunichte gemacht werden würden.

Eine Ozonschicht umhüllt die Erde und verhindert, dass schädliche ultraviolette oder UV-Strahlung Lebewesen auf der Oberfläche des Planeten erreicht. Die Ozonschicht existiert hauptsächlich in der Stratosphäre, einer Schicht der Atmosphäre, die sich 10 bis 50 Kilometer über der Erdoberfläche erstreckt. UV-Strahlung verursacht beim Menschen verschiedene schädliche Wirkungen, darunter Hautkrebs und Katarakte, eine Trübung der Augenlinse. Ozon besteht aus drei chemisch miteinander verbundenen Sauerstoffatomen, während Sauerstoff in seiner üblichen Form zweiatomig ist, dh zwei chemisch gebundene Sauerstoffatome enthält. Ozonmoleküle absorbieren UV-Strahlen und nutzen diese Energie, um ein Sauerstoffatom vom Ozonmolekül zu trennen. Dadurch wird die Energie der UV-Strahlung verbraucht und für Lebewesen unschädlich gemacht. Von den drei Arten von UV-Strahlung ist UVB die schädlichste, da sie am weitesten reicht, sogar unter die Meeresoberfläche.

Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder FCKW sind Verbindungen aus Kombinationen der Elemente Chlor, Fluor und Kohlenstoff; Aerosole, Kältemittel und Schäume enthalten FCKW. Wenn diese FCKWs in die Luft gelangen, steigen sie in die Atmosphäre auf, um sich mit Ozonmolekülen zu treffen und diese zu zerstören. FCKW wurden erstmals 1928 verwendet und sind seitdem häufiger geworden, da verschiedene andere FCKW-Verbindungen hergestellt wurden. Einige der bekannteren FCKW sind die Freonverbindungen, die als Kühlbestandteile in Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet wurden, aber in den Vereinigten Staaten inzwischen aus der Produktion genommen wurden. Die US-Regierung erlaubt weiterhin die Verwendung von Freon in Geräten und Fahrzeugen, solange Vorräte verfügbar sind. Umweltfreundliche Verbindungen haben Freon als Kältemittel größtenteils ersetzt.

Wenn die UV-Strahlen der Sonne mit FCKW in Kontakt kommen, lösen sich die Chloratome. Diese Chloratome wandern durch die Atmosphäre, bis sie auf Ozonmoleküle treffen. Das Chloratom und eines der Sauerstoffatome des Ozons verbinden sich und hinterlassen zweiatomigen oder molekularen Sauerstoff. Wenn ein freies Sauerstoffatom mit dieser Chlor-Sauerstoff-Verbindung in Kontakt kommt, verbinden sich die beiden Sauerstoffatome zu molekularem Sauerstoff, und das Chlor vernichtet weitere Ozonmoleküle. Molekularer Sauerstoff kann im Gegensatz zu Ozonmolekülen die UV-Strahlen nicht daran hindern, die Erdoberfläche zu erreichen. Die US-Umweltschutzbehörde schätzt, dass ein Chloratom bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören kann. 1974 wurde m. J. Molina und F. S. Rowland veröffentlichte ein Papier, das darlegte, wie FCKW Ozonmoleküle in der Atmosphäre abbauen.

Durch undichte Geräte gelangen FCKW in die Atmosphäre. Da FCKWs stabile Verbindungen sind und sich nicht in Wasser auflösen, neigen sie dazu, über lange Zeiträume, von Jahrzehnten bis zu Hunderten von Jahren, zu haften. Generell wird ständig Ozon gebildet und zerstört, aber die Gesamtozonmenge in der Atmosphäre sollte im Wesentlichen stabil bleiben. FCKW stören dieses Gleichgewicht, indem sie Ozon schneller entfernen, als es ersetzt werden kann.

UVB-Strahlen bauen die DNA ab, das Molekül, das das genetische Material aller Lebewesen speichert. Organismen können einen Teil dieser Schäden selbst reparieren, aber die nicht reparierte DNA führt zur Bildung von Krebs und führt zu anderen mutierten Effekten wie fehlenden oder zusätzlichen Gliedmaßen bei Tieren. 1978, nach der Veröffentlichung mehrerer Studien über die Wirkung von FCKW auf das Ozon haben die Vereinigten Staaten gemeinsam mit mehreren anderen Ländern beschlossen, FCKW in Aerosolen zu verbieten folgenden Anzug.