Kuinka CFC: t hajottavat otsonikerroksen?

Kloorifluorihiilivedyt eli CFC: t ovat kaasuluokka, jota käytetään kerran laajalti kylmäaineina ja ponneaineina. Vaikka ne ovat molemmat myrkyttömiä ja erittäin hyödyllisiä, CFC: t vahingoittavat otsonikerrosta, ohut kerros maapallon ylemmästä ilmakehästä, joka absorboi auringon UV-valoa. Koska UV-valo voi aiheuttaa ihosyöpää ihmisillä, otsonikerroksen vaurioitumisella on vakavia mahdollisia seurauksia terveydelle.

CFC-yhdisteet ovat melko reagoimattomia. Tämä sama ominaisuus tekee niistä sekä houkuttelevia teollisuuskemikaaleina että vaarallisia ympäristölle. Koska ne ovat niin reagoimattomia, ne hajoavat hyvin hitaasti päästettyään ilmakehään, mikä antaa heille aikaa päästä maapallon ilmakehän kerrokseen, jota kutsutaan stratosfääriksi. Stratosfäärissä on useita mailia maanpinnan yläpuolella kerros, jossa on runsaasti otsonia kutsuttua kaasua. Jokainen otsonimolekyyli on valmistettu kolmesta happiatomista, mikä poikkeaa tavallisista happikaasumolekyyleistä, jotka sisältävät vain kaksi happiatomia kappaletta.

Kun ne altistetaan voimakkaalle ultraviolettivalolle, CFC: t hajoavat lopulta vapauttaen yksinäisiä klooriatomeja parittomalla elektronilla. Nämä klooriatomit ovat erittäin epävakaita ja reagoivat otsonin kanssa hajottaakseen sen hapeksi tietyn tyyppisen ketjureaktion kautta. Yksi klooriatomi voi reagoida jopa 100 000 otsonimolekyylin kanssa ennen kuin se lopulta yhdistyy toisen atomin kanssa muodostaen stabiilin yhdisteen. Siksi jopa pienet määrät CFC-molekyylejä voivat tuhota suuria määriä otsonia ja pysyä aktiivisina ilmakehän yläosassa pitkään.

Vaikka CFC-yhdisteet ovat ihmisen toiminnan tuote, tulivuoret voivat myötävaikuttaa vahinkoon tekemällä näistä otsonia tuhoavista aineista vielä tuhoisampia. Pienet pölyhiukkaset, jotka on hajonnut purkausten, kuten Mt. Filippiinien Pinatubo saavuttaa ylemmän ilmakehän ja häiritsee klooriatomeja poistavia kemiallisia reaktioita. Kun näin tapahtuu, klooriatomit pysyvät aktiivisina pidempään ja niillä on siten mahdollisuus hajottaa monia muita otsonimolekyylejä.

CFC-yhdisteet eivät tietenkään ole aktiivisia loputtomiin; ajan myötä kemialliset reaktiot muuttavat klooriatomit muiksi vakaammiksi yhdisteiksi, jotka eivät hajoa otsonia. Siksi stratosfäärin CFC-tasot laskevat vähitellen niin kauan kuin ihmiset lakkaavat lisäämästä näitä kaasuja ilmakehään. Ottaen riittävästi aikaa ilman CFC-yhdisteitä otsonikerros voi lopulta toipua vaurioista, koska otsonia muodostuu ylemmässä ilmakehässä luonnollisten kemiallisten prosessien kautta. CFC-yhdisteiden tuotanto lopetettiin 1990-luvun puoliväliin mennessä Montrealin pöytäkirjaksi kutsutun kansainvälisen sopimuksen avulla. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston mukaan tutkijat uskovat, että otsonikerros saattaa palata normaalille tasolle joskus vuoden 2060 jälkeen.