Ποια είναι τα αέρια που επηρεάζουν το στρώμα του όζοντος;

Στις ανώτερες περιοχές της στρατόσφαιρας της Γης, ένα λεπτό στρώμα μορίων όζοντος απορροφά το υπεριώδες φως του ήλιου, καθιστώντας τις συνθήκες στην επιφάνεια ευνοϊκές για τα ζωντανά όντα. Η στιβάδα του όζοντος είναι λεπτή - μόνο για το πάχος των δύο στοιβαγμένων πενών - και ορισμένα αέρια αλληλεπιδρούν με το όζον προκαλώντας εποχιακή αραίωση του στρώματος. Τα περισσότερα από τα αέρια που είναι υπεύθυνα για αυτές τις οπές του όζοντος απελευθερώνονται ως αποτέλεσμα ανθρώπινης βιομηχανικής ή γεωργικής δραστηριότητας.

Το οξυγόνο σχηματίζει περίπου 21 τοις εκατό της ατμόσφαιρας της γης, και το μεγαλύτερο μέρος αυτού υπάρχει ως ένα σταθερό μόριο που αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου. Στην ανώτερη στρατόσφαιρα, ωστόσο, το φως του ήλιου έχει αρκετή ενέργεια για να χωρίσει μερικά από αυτά τα μόρια σε ελεύθερο οξυγόνο άτομα που μπορούν να συνδυαστούν με τα σταθερά μόρια οξυγόνου για να σχηματίσουν όζον - ένα μόριο που αποτελείται από τρία οξυγόνο άτομα. Τα τρία άτομα δημιουργούν μια διαμόρφωση που επιτρέπει στο μόριο να απορροφά υπεριώδες φως. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το στρώμα του όζοντος σχηματίστηκε πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια, επιτρέποντας στους οργανισμούς να βγαίνουν από τη θάλασσα και να ζουν στην ξηρά.

Το χλώριο και το βρώμιο έχουν παρόμοιες ατομικές δομές και και οι δύο έχουν την ικανότητα να καταστρέφουν τη στιβάδα του όζοντος. Όταν ένα άτομο από οποιοδήποτε στοιχείο έρχεται σε επαφή με ένα μόριο όζοντος, απογυμνώνει το επιπλέον άτομο οξυγόνου σχηματίζουν ένα ελαφρώς πιο σταθερό μόριο - είτε ένα υποχλωριώδες είτε ένα υποβρωμίτη ιόν - και αφήστε το μοριακό οξυγόνο. Όντας μακριά από αδρανή, κάθε υποχλωριώδες και υποβρωμίτη ιόν αντιδρά με ένα άλλο μόριο όζοντος, αυτό χρόνος σχηματίζοντας δύο μόρια οξυγόνου και αφήνοντας ελεύθερη τη ρίζα χλωρίου ή βρωμίου για να ξεκινήσει η διαδικασία πάλι. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μόνο άτομο χλωρίου ή βρωμίου μπορεί να μετατρέψει χιλιάδες μόρια όζοντος σε οξυγόνο.

Εάν απελευθερώνονταν αέριο χλώριο ή βρώμιο στην επιφάνεια, ούτε θα έφταναν στη στρατόσφαιρα - θα σχηματίσουν ενώσεις πολύ πριν φτάσουν εκεί. Ωστόσο, το χλώριο είναι ένα πρωταρχικό συστατικό δύο κατηγοριών αδρανών αερίων, που ονομάζονται χλωροφθοράνθρακες ή CFC. Αυτά τα αέρια μεταναστεύστε στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου η ακτινοβολία του ήλιου είναι αρκετά ισχυρή για να διασπάσει τα μόρια και να απελευθερωθεί χλώριο. Με τον ίδιο τρόπο, η αποβολή μεθυλοβρωμιδίου σε επίπεδο εδάφους απελευθερώνει βρώμιο στη στρατόσφαιρα. Τα CFC έχουν πολλές χρήσεις στη βιομηχανία και το μεθυλοβρωμίδιο είναι ένα παρασιτοκτόνο. Άλλες κατηγορίες αερίων που καταστρέφουν το όζον και περιέχουν βρώμιο, που ονομάζονται halons, χρησιμοποιούνται στους πυροσβεστήρες και στη γεωργία.

Από τον Φεβρουάριο του 2013, 197 χώρες είχαν συμφωνήσει με τους όρους του Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ, μια διεθνή συνθήκη που ελέγχει τη χρήση ορισμένων CFC και halons. Η συνθήκη δεν αφορά συγκεκριμένα το τετραχλωράνθρακα, μια άλλη ουσία που καταστρέφει το όζον, αλλά δεδομένου ότι χρησιμοποιείται στην παρασκευή CFC, που έχουν καταργηθεί, η χρήση της έχει μειωθεί. Η συνθήκη επίσης δεν αφορά την απελευθέρωση μεθυλοβρωμιδίου ή νιτρώδους οξειδίου. Το τελευταίο είναι ένα άλλο αέριο που καταστρέφει το όζον που απελευθερώνεται στη γεωργία και τη γεωργία. Όπως τα CFC, το νιτρώδες οξείδιο σχηματίζει μια αντιδραστική ρίζα στη στρατόσφαιρα που αφαιρεί το επιπλέον άτομο οξυγόνου από το όζον.