Πριν ο Thomas Midgley Jr. και οι συνεργάτες του εφεύρισαν το Freon το 1928, τα πιο συνηθισμένα ψυκτικά ήταν επικίνδυνες χημικές ουσίες όπως το διοξείδιο του θείου, το χλωριούχο μεθύλιο και η αμμωνία. Το Freon είναι ένας συνδυασμός αρκετών χλωροφθορανθράκων ή CFC, που είναι τόσο χημικά αδρανείς που οι μηχανικοί πίστευαν ότι βρήκαν μια θαυματουργή ένωση. Τα CFC είναι άγευστα, άοσμα, άφλεκτα και μη διαβρωτικά, αλλά το 1974, δύο επιστήμονες προειδοποίησαν ότι απέχουν πολύ από το αβλαβές και οι προειδοποιήσεις τους επιβεβαιώθηκαν το 1985.
Το στρώμα του όζοντος
Το οξυγόνο είναι το δεύτερο πιο άφθονο αέριο στην ατμόσφαιρα της Γης και υπάρχει κυρίως ως μόρια που αποτελούνται από δύο άτομα οξυγόνου. Το οξυγόνο μπορεί να συνδυαστεί σε μόρια με τρία άτομα, ωστόσο, τα οποία ονομάζονται όζον. Το όζον κοντά στο έδαφος είναι ένας ρύπος, αλλά στην ανώτερη στρατόσφαιρα σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα γύρω από το πλανήτη που απορροφά το υπεριώδες φως του ήλιου, προστατεύοντας έτσι όλη τη ζωή από τις επιβλαβείς επιπτώσεις αυτού ακτινοβολία. Το πάχος αυτού του στρώματος μετράται σε μονάδες Dobson (DU). ένα DU είναι το ένα εκατοστό του χιλιοστού σε τυπική θερμοκρασία και πίεση. Η στιβάδα του όζοντος έχει πάχος περίπου 300 έως 500 DU κατά μέσο όρο, δηλαδή περίπου το πάχος των δύο στοίβας.
Η επίδραση των CFC
Οι επιστήμονες άρχισαν αρχικά να συνειδητοποιούν τη δυνατότητα του χλωρίου να αλληλεπιδρά καταστρεπτικά με το όζον στο αρχές της δεκαετίας του 1970, και οι Sherwood Rowland και Mario Molina προειδοποίησαν για τον κίνδυνο που έθεσαν τα CFC στο στρώμα του όζοντος 1974. Αυτός ο κίνδυνος είναι άμεση συνέπεια του γεγονότος ότι οι CFC - που περιέχουν άνθρακα, φθόριο και χλώριο - είναι τόσο αδρανείς. Επειδή δεν αντιδρούν με τίποτα στην κατώτερη ατμόσφαιρα, τα μόρια CFC μεταναστεύουν τελικά στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου η ακτινοβολία του ήλιου είναι αρκετά έντονη για να τα διαλύσει. Αυτό παράγει ελεύθερο χλώριο - ένα στοιχείο που είναι τίποτα εκτός από αδρανές.
Η επίδραση του χλωρίου στο όζον
Η διαδικασία με την οποία το χλώριο καταστρέφει το όζον είναι δύο βήματα. Μια ρίζα χλωρίου, η οποία είναι πολύ αντιδραστική, απογυμνώνει το επιπλέον άτομο οξυγόνου από ένα μόριο όζοντος, σχηματίζοντας μονοξείδιο του χλωρίου και αφήνοντας ένα μόριο οξυγόνου ως προϊόν της αντίδρασης. Το μονοξείδιο του χλωρίου είναι επίσης πολύ αντιδραστικό, ωστόσο, και συνδυάζεται με ένα άλλο μόριο όζοντος για να σχηματίσει δύο μόρια οξυγόνου και αφήνει το άτομο χλωρίου ελεύθερο για να ξεκινήσει ξανά η διαδικασία. Ένα μόνο άτομο χλωρίου μπορεί να καταστρέψει χιλιάδες μόρια όζοντος σε επαρκώς κρύες θερμοκρασίες. Αυτές οι θερμοκρασίες υπάρχουν πάνω από την Ανταρκτική, και σε πιο περιορισμένη έκταση πάνω από την Αρκτική, κατά τη διάρκεια του χειμώνα.
Η τρυπα του Οζοντος
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά στοιχεία για μια τρύπα του όζοντος στην Ανταρκτική το 1985. Οι παγκόσμιες κυβερνήσεις αντέδρασαν γρήγορα, καταλήγοντας σε συμφωνία στο Μόντρεαλ το 1987, έως το 2010, σταδιακά να καταργήσει τη χρήση CFC μεταξύ των χωρών που υπέγραψαν. Το μέσο πάχος του στρώματος σε μια τρύπα του όζοντος, το οποίο αναπτύσσεται κάθε χρόνο κατά την άνοιξη της Ανταρκτικής, είναι περίπου 100 DU - το πάχος μιας δεκάρας. Η μεγαλύτερη τρύπα που παρατηρήθηκε ήταν το 2006. ήταν 76,30 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα στην περιοχή (29,46 εκατομμύρια τετραγωνικά μίλια). καμία τρύπα τα επόμενα χρόνια, από το 2014, δεν ήταν τόσο μεγάλη. Η πρώτη τρύπα του όζοντος πάνω από την Αρκτική παρατηρήθηκε το 2011 μετά από έναν ασυνήθιστα κρύο χειμώνα στην Αρκτική.