Kuinka kloorifluorihiilivedyt vahingoittavat otsonikerrosta?

Maalla on monia etuja aurinkokunnan planeettojen keskuudessa, sen kohtuullisista lämpötiloista ja veden ja hapen esiintyminen otsonimolekyylikerroksessa, joka suojaa asukkaita auringon haitallisilta vaikutuksilta energiaa. Kloorifluorihiilivetyjen eli CFC-yhdisteiden tulo uhkasi otsonikerrosta ja maapallon asukkaiden selviytymistä. Valmistajien mielestä kemikaalit olivat ihmelääke niiden valmistuspäänsärkyyn, koska CFC-yhdisteet eivät tuottaneet hajuja, olivat vakaita, eivät syttyviä tai myrkyllisiä ja että niitä voidaan valmistaa halvalla. Nämä valmistajat eivät tienneet, että heidän toiveensa hävisivät vasta vuosikymmeniä myöhemmin.

Otsonikerros ympäröi maapalloa ja vahingoittaa ultravioletti- tai UV-säteilyä päästäkseen eläviin olentoihin planeetan pinnalla. Otsonikerros esiintyy pääasiassa stratosfäärissä, ilmakehän kerroksessa, joka ulottuu 10-50 kilometriä (noin 6-30 mailia) maapallon pinnan yläpuolelle. UV-säteily aiheuttaa ihmisille erilaisia ​​haitallisia vaikutuksia, mukaan lukien ihosyöpä ja kaihi, silmän linssin samentuminen. Otsoni käsittää kolme happiatomia, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa kemiallisesti, kun taas happi tavallisessa muodossaan on piimaa, eli se sisältää kaksi kemiallisesti sitoutunutta happiatomia. Otsonimolekyylit absorboivat UV-säteitä käyttämällä tätä energiaa happiatomin erottamiseen otsonimolekyylistä. Tämä kuluttaa UV-säteen energiaa ja tekee siitä vaarattoman eläville. Kolmesta UV-säteilytyypistä UVB on haitallisin, koska se saavuttaa kauimpana, jopa valtameren pinnan alla.

Kloorifluorihiilivedyt tai CFC: t ovat yhdisteitä, jotka koostuvat alkuaineiden kloori, fluori ja hiili yhdistelmistä; aerosolit, kylmäaineet ja vaahdot sisältävät CFC-yhdisteitä. Kun nämä CFC-yhdisteet pääsevät ilmaan, ne nousevat ilmakehään kohtaamaan ja tuhoamaan otsonimolekyylejä. Ensimmäistä kertaa vuonna 1928 CFC-yhdisteet ovat siitä lähtien yleistyneet, kun luotiin useita muita CFC-yhdisteitä. Jotkut tunnetuimmista CFC-yhdisteistä ovat freoniyhdisteet, joita käytettiin jäähdytysaineina jääkaapissa ja ilmastointilaitteissa, mutta jotka on sittemmin lopetettu tuotannosta Yhdysvalloissa. Yhdysvaltain hallitus sallii edelleen freonin käytön laitteissa ja ajoneuvoissa, kunhan tarvikkeita on saatavilla. Ympäristöystävälliset yhdisteet ovat useimmiten korvanneet freonin kylmäaineina.

Kun auringon UV-säteet joutuvat kosketuksiin CFC: n kanssa, klooriatomit irtoavat. Nämä klooriatomit vaeltavat ilmakehässä, kunnes ne kohtaavat otsonimolekyylit. Klooriatomi ja yksi otsonin happiatomeista yhdistyvät, jättäen taakse diatomisen tai molekyylisen hapen. Kun vapaa happiatomi joutuu kosketuksiin tämän kloori-happiyhdisteen kanssa, nämä kaksi happiatomia muodostavat molekyylihapen, ja kloori tuhoaa enemmän otsonimolekyylejä. Molekyylihappi, toisin kuin otsonimolekyylit, ei voi estää UV-säteitä pääsemästä maapallon pintaan. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston mukaan yksi klooriatomi voi tuhota jopa 100 000 otsonimolekyyliä. Vuonna 1974 M. J. Molina ja F. S. Rowland julkaisi paperin, jossa kerrotaan, kuinka CFC hajosi otsonimolekyylit ilmakehässä.

CFC-yhdisteitä päästetään ilmakehään laitteiden vuotojen takia. Koska CFC-yhdisteet ovat stabiileja yhdisteitä eivätkä liukene veteen, niillä on taipumus tarttua pitkiä aikoja, vuosikymmenistä satoihin vuosiin. Yleensä otsonia muodostuu ja tuhoutuu jatkuvasti, mutta ilmakehän otsonin kokonaismäärän tulisi pysyä olennaisesti vakaana. CFC-yhdisteet häiritsevät tätä tasapainoa poistamalla otsonin nopeammin kuin se voidaan korvata.

UVB-säteet hajottavat DNA: n, molekyylin, joka tallentaa kaiken elävän geenimateriaalin. Organismit voivat korjata osan näistä vaurioista itse, mutta korjaamaton DNA aiheuttaa syöpien muodostumisen ja johtaa muihin mutanttivaikutuksiin, kuten puuttuviin tai ylimääräisiin raajoihin eläimillä. Vuonna 1978, kun julkaistiin useita tutkimuksia CFC-yhdisteiden vaikutuksista otsoniin Yhdysvallat päätti kieltää aerosoleissa käytettävät CFC-yhdisteet useiden muiden maiden kanssa seuraava puku.