Maapallon stratosfäärin yläjuoksulla ohut otsonimolekyylikerros absorboi ultraviolettisäteilyä, jolloin pinnan olosuhteet edistävät eläviä olentoja. Otsonikerros on ohut - vain noin kahden pinotun pennin paksuus - ja tietyt kaasut ovat vuorovaikutuksessa otsonin kanssa aiheuttaen kerroksen kausiluonteista ohenemista. Suurin osa näistä otsonireikistä vastuussa olevista kaasuista vapautuu ihmisen teollisen tai maatalouden seurauksena.
Otsonikerros
Happi muodostaa noin 21 prosenttia maapallon ilmakehästä, ja suurin osa siitä on stabiili molekyyli, joka koostuu kahdesta happiatomista. Ylemmässä stratosfäärissä auringonvalolla on kuitenkin tarpeeksi energiaa jakaa osa näistä molekyyleistä vapaaksi hapeksi atomeja, jotka voivat yhdessä stabiilien happimolekyylien kanssa muodostaa otsonia - molekyyli, joka koostuu kolmesta hapesta atomien. Kolme atomia luovat konfiguraation, joka antaa molekyylin absorboida ultraviolettivaloa. Tutkijat uskovat, että otsonikerros muodostui noin 600 miljoonaa vuotta sitten, jolloin organismit pääsivät merestä ja elivät maalla.
Kloorin ja bromin vaikutukset
Kloorilla ja bromilla on samanlaiset atomirakenteet, ja niillä molemmilla on kyky heikentää otsonikerrosta. Kun jommankumman elementin yksi atomi joutuu kosketukseen otsonimolekyylin kanssa, se irrottaa ylimääräisen happiatomin muodostavat hieman vakaamman molekyylin - joko hypokloriitti- tai hypobromiitti-ionin - ja jättävät molekyylihapen. Kukin hypokloriitti- ja hypobromiitti-ioni on kaukana inertistä, reagoi toisen otsonimolekyylin, tämän kanssa muodostamalla kaksi happimolekyyliä ja jättämällä kloori- tai bromiradikaali vapaaksi prosessin aloittamiseksi uudelleen. Tällä tavalla yksi kloori- tai bromiatomi voi muuntaa tuhansia otsonimolekyylejä hapeksi.
CFC: t, metyylibromidi ja halonit
Jos klooria tai bromikaasua vapautuisi pintaan, kumpikaan ei pääse stratosfääriin - ne muodostavat yhdisteitä kauan ennen kuin ne pääsevät sinne. Kloori on kuitenkin kahden inertin kaasuluokan pääkomponentti, nimeltään kloorifluorihiilivedyt tai CFC. Nämä kaasut kulkeutuvat ilmakehän yläosaan, jossa auringon säteily on riittävän voimakas hajottamaan molekyylit ja vapauttamaan kloori. Samalla tavalla metyylibromidin karkottaminen maanpinnasta vapauttaa bromia stratosfääriin. CFC-yhdisteillä on monia käyttökohteita teollisuudessa, ja metyylibromidi on torjunta-aine. Muita bromia sisältäviä otsonikerrosta heikentävien kaasujen luokkia, nimeltään haloneja, käytetään sammuttimissa ja maataloudessa.
Kontrollitoimenpiteet
Helmikuusta 2013 lähtien 197 maata oli hyväksynyt Montrealin pöytäkirjan ehdot, kansainvälisen sopimuksen, jolla valvotaan tiettyjen CFC-yhdisteiden ja halonien käyttöä. Sopimus ei koske nimenomaan hiilitetrakloridia, toista otsonia heikentävää ainetta, mutta koska sitä käytetään CFC-yhdisteiden valmistuksessa, jotka on lopetettu, sen käyttö on vähentynyt. Sopimus ei myöskään käsittele metyylibromidin tai typpioksidin vapautumista. Jälkimmäinen on toinen otsonikerrosta heikentävä kaasu, jota vapautuu maataloudessa. CFC-yhdisteiden tapaan typpioksidi muodostaa stratosfäärissä reaktiivisen radikaalin, joka poistaa ylimääräisen happiatomin otsonista.
