Kuidas klorofluorosüsivesinikud osoonikihti kahjustavad?

Maal on päikesesüsteemi planeetide seas palju eeliseid, alates mõõdukatest temperatuuridest ja temperatuurist vee ja hapniku olemasolu osoonimolekulide kihis, mis kaitsevad elanikke päikese kahjulike mõjude eest energia. Klorofluorosüsivesinike ehk freoonide tekkimine ohustas osoonikihti ja Maa elanike ellujäämist. Tootjad arvasid, et kemikaalid olid nende peavalude imerohi, kuna CFC-d ei eraldanud lõhnu, olid stabiilsed, ei olnud tuleohtlikud ega mürgised ning neid oli võimalik odavalt toota. Need tootjad ei teadnud üldse, et nende lootused hävivad alles aastakümneid hiljem.

Osoonikiht ümbritseb Maad ja kahjustab ultraviolettkiirgust ehk ultraviolettkiirgust, mis jõuab planeedi pinnal olevate elusolenditeni. Osoonikiht eksisteerib peamiselt stratosfääris - atmosfääri kihis, mis ulatub 10–50 kilomeetri (umbes 6–30 miili) kaugusele Maa pinnast. UV-kiirgus põhjustab inimesele mitmesuguseid kahjulikke mõjusid, sealhulgas nahavähk ja katarakt, silma läätse hägustumine. Osoon koosneb kolmest keemiliselt seotud hapniku aatomist, samal ajal kui hapnik tavalisel kujul on diatoomiline, see tähendab, et see sisaldab kahte keemiliselt seotud hapniku aatomit. Osoonimolekulid neelavad UV-kiirte, kasutades seda energiat hapniku aatomi eraldamiseks osooni molekulist. See kulutab UV-kiirte energiat ja muudab selle elusolenditele kahjutuks. Kolmest UV-kiirguse tüübist on UVB kõige kahjulikum, kuna jõuab kõige kaugemale, isegi ookeani pinna alla.

Klorofluorosüsivesinikud ehk CFC-d on ühendid, mis koosnevad kloori, fluori ja süsiniku elementide kombinatsioonidest; aerosoolid, külmutusagensid ja vahud sisaldavad CFC-sid. Kui need freoonid sisenevad õhku, tõusevad nad atmosfääri, et kohtuda osoonimolekulidega ja neid hävitada. Esmakordselt 1928. aastal kasutatavaid CFC-sid on sellest ajast alates muutunud tavalisemaks, kuna loodi mitmesuguseid muid CFC-ühendeid. Mõned tuntumad CFC-d on freooniühendid, mida kasutati külmikutes ja kliimaseadmetes jahutavate koostisosadena, kuid mille tootmine USA-s on sellest ajast alates järk-järgult lõpetatud. USA valitsus lubab endiselt freooni kasutada seadmetes ja sõidukites, kuni varusid on saadaval. Keskkonnasõbralikud ühendid on freooni asendanud enamasti külmutusagensitena.

Kui päikese UV-kiired puutuvad kokku CFC-dega, vabanevad kloori aatomid. Need kloori aatomid rändavad atmosfääris ringi, kuni nad kohtuvad osooni molekulidega. Kloori aatom ja üks osooni hapniku aatomitest ühinevad, jättes maha diatoomse ehk molekulaarse hapniku. Kui vaba hapniku aatom puutub kokku selle kloori-hapniku ühendiga, moodustavad kaks hapniku aatomit molekulaarse hapniku ja kloor hävitab rohkem osoonimolekule. Molekulaarne hapnik, erinevalt osoonimolekulidest, ei suuda hoida UV-kiirte jõudmist Maa pinnale. USA keskkonnakaitseagentuuri hinnangul võib üks klooriaatom hävitada kuni 100 000 osooni molekuli. 1974. aastal oli M. J. Molina ja F. S. Rowland avaldas dokumendi, milles kirjeldati, kuidas CFC lagundas atmosfääris osoonimolekule.

CFC-d eralduvad atmosfääri seadmete lekkimise tõttu. Kuna CFC-d on stabiilsed ühendid ja vees ei lahustu, kipuvad need püsima pika aja vältel, aastakümnetest kuni sadadesse aastatesse. Üldiselt moodustub ja hävib osoon pidevalt, kuid atmosfääri osooni üldkogus peaks jääma sisuliselt stabiilseks. CFC rikub selle tasakaalu, eemaldades osooni kiiremini, kui seda saab asendada.

UVB-kiired lagundavad DNA - molekuli, mis salvestab kõigi elusolendite geneetilist materjali. Organismid suudavad osa sellest kahjustusest ise parandada, kuid parandamata DNA põhjustab vähkkasvajate teket ja põhjustab muid mutantseid mõjusid, nagu loomade puuduvad või lisajäsemed. Aastal 1978, pärast mitmete uuringute avaldamist CFC-de mõju osoonile kiht, otsustas USA koos mitme teise riigiga keelata aerosoolides kasutatavad freoonid järgmisena.