Πώς οι χλωροφθοράνθρακες βλάπτουν τη στιβάδα του όζοντος;

Η Γη απολαμβάνει πολλά πλεονεκτήματα μεταξύ των πλανητών στο ηλιακό σύστημα, από τις μέτριες θερμοκρασίες και το ύπαρξη νερού και οξυγόνου στο στρώμα των μορίων του όζοντος που προστατεύουν τους κατοίκους του από τις βλαβερές του ήλιου ενέργεια. Η έλευση των χλωροφθορανθράκων, ή CFC, απειλούσε τη στιβάδα του όζοντος και την επιβίωση των κατοίκων της Γης. Οι κατασκευαστές πίστευαν ότι οι χημικές ουσίες ήταν η πανάκεια για τους πονοκεφάλους τους, επειδή τα CFC δεν εκπέμπουν οσμές, ήταν σταθερά, δεν ήταν εύφλεκτα ή τοξικά και μπορούσαν να κατασκευαστούν φθηνά. Λίγοι αυτοί οι κατασκευαστές γνώριζαν ότι οι ελπίδες τους θα εξαντληθούν μόνο δεκαετίες αργότερα.

Ένα στρώμα όζον περιβάλλει τη Γη και συνεχίζει να καταστρέφει την υπεριώδη ακτινοβολία ή την υπεριώδη ακτινοβολία από το να φτάσει σε ζωντανά πλάσματα στην επιφάνεια του πλανήτη. Το στρώμα του όζοντος υπάρχει κυρίως στη στρατόσφαιρα, ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που φτάνει από 10 έως 50 χιλιόμετρα (περίπου 6 έως 30 μίλια) πάνω από την επιφάνεια της Γης. Η υπεριώδης ακτινοβολία προκαλεί διάφορες επιβλαβείς επιπτώσεις στον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου του δέρματος και του καταρράκτη, μια θόλωση του φακού του ματιού. Το όζον περιλαμβάνει τρία άτομα οξυγόνου που συνδέονται χημικά μαζί, ενώ το οξυγόνο στη συνήθη μορφή του είναι διατομικό, που σημαίνει ότι περιέχει δύο χημικά συνδεδεμένα άτομα οξυγόνου. Τα μόρια του όζοντος απορροφούν τις ακτίνες UV, χρησιμοποιώντας αυτήν την ενέργεια για να διαχωρίσουν ένα άτομο οξυγόνου από το μόριο του όζοντος. Αυτό καταναλώνει την ενέργεια της υπεριώδους ακτινοβολίας και το καθιστά αβλαβές για τα έμβια όντα. Από τους τρεις τύπους υπεριώδους ακτινοβολίας, το UVB είναι το πιο επιβλαβές επειδή φτάνει στο πιο απομακρυσμένο, ακόμη και κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού.

Οι χλωροφθοράνθρακες, ή CFC, είναι ενώσεις που αποτελούνται από συνδυασμούς των στοιχείων χλώριο, φθόριο και άνθρακα. Τα αερολύματα, τα ψυκτικά και οι αφροί περιέχουν CFC. Όταν αυτά τα CFC εισέρχονται στον αέρα, ανεβαίνουν στην ατμόσφαιρα για να συναντηθούν και να καταστρέψουν μόρια του όζοντος. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1928, τα CFC έγιναν πιο κοινά καθώς δημιουργήθηκαν διάφορες άλλες ενώσεις CFC. Μερικά από τα πιο γνωστά CFC είναι οι ενώσεις Freon, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως ψυκτικά συστατικά σε ψυγεία και κλιματιστικά, αλλά έκτοτε σταμάτησαν να παράγονται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η κυβέρνηση των ΗΠΑ εξακολουθεί να επιτρέπει τη χρήση του Freon σε συσκευές και οχήματα, εφόσον υπάρχουν προμήθειες. Οι φιλικές προς το περιβάλλον ενώσεις έχουν αντικαταστήσει ως επί το πλείστον το Freon ως ψυκτικά.

Όταν οι ακτίνες UV του ήλιου έρχονται σε επαφή με CFC, τα άτομα χλωρίου χαλαρώνουν. Αυτά τα άτομα χλωρίου περιπλανιούνται στην ατμόσφαιρα έως ότου συναντηθούν με μόρια όζοντος. Το άτομο χλωρίου και ένα από τα άτομα οξυγόνου του όζοντος συνδυάζονται, αφήνοντας πίσω τους διατομικό ή μοριακό οξυγόνο. Όταν ένα άτομο ελεύθερου οξυγόνου έρχεται σε επαφή με αυτήν την ένωση χλωρίου-οξυγόνου, τα δύο άτομα οξυγόνου συνδυάζονται για να σχηματίσουν μοριακό οξυγόνο και το χλώριο πηγαίνει για να καταστρέψει περισσότερα μόρια όζοντος. Το μοριακό οξυγόνο, σε αντίθεση με τα μόρια του όζοντος, δεν μπορεί να εμποδίσει τις ακτίνες UV να φτάσουν στην επιφάνεια της Γης. Η Αμερικανική Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος εκτιμά ότι ένα άτομο χλωρίου μπορεί να καταστρέψει έως και 100.000 μόρια όζοντος. Το 1974, M. Ι. Molina και F. ΜΙΚΡΟ. Ο Rowland δημοσίευσε ένα έγγραφο που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο τα CFC διασπά τα μόρια του όζοντος στην ατμόσφαιρα.

Τα CFC απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα λόγω διαρροών στον εξοπλισμό. Επειδή τα CFC είναι σταθερές ενώσεις και δεν διαλύονται στο νερό, τείνουν να κολλάνε για μεγάλα χρονικά διαστήματα, από δεκαετίες έως εκατοντάδες χρόνια. Γενικά, το όζον σχηματίζεται και καταστρέφεται συνεχώς, αλλά η συνολική ποσότητα όζοντος στην ατμόσφαιρα πρέπει ουσιαστικά να παραμείνει σε σταθερό αριθμό. Τα CFC διαταράσσουν αυτήν την ισορροπία, αφαιρώντας το όζον πιο γρήγορα από ό, τι μπορεί να αντικατασταθεί.

Οι ακτίνες UVB διασπώνουν το DNA, το μόριο που αποθηκεύει το γενετικό υλικό όλων των ζωντανών όντων. Οι οργανισμοί μπορούν να επιδιορθώσουν ορισμένες από αυτές τις βλάβες οι ίδιοι, αλλά το μη επισκευασμένο DNA προκαλεί σχηματισμό καρκίνου και οδηγεί σε άλλες μεταλλαγμένες επιδράσεις, όπως λείπουν ή επιπλέον άκρα στα ζώα. Το 1978, μετά τη δημοσίευση αρκετών μελετών σχετικά με τις επιπτώσεις των CFC στο όζον επίπεδο, οι Ηνωμένες Πολιτείες αποφάσισαν να απαγορεύσουν CFC που χρησιμοποιούνται σε αερολύματα, με πολλές άλλες χώρες ακόλουθο κοστούμι.