L'ozone, une forme d'oxygène, n'est pas un composé abondant dans l'atmosphère terrestre, mais il en est un important. Il forme une couche dans la stratosphère qui bloque le rayonnement solaire ultraviolet nocif, et sans cette couche, les conditions à la surface seraient moins favorables pour les êtres vivants. La libération de chlorofluorocarbures dans l'atmosphère endommage cette couche d'ozone, car le chlore - un composant des CFC - est hautement réactif et interagit avec l'ozone pour le transformer en oxygène ordinaire molécules.
L'ozone dans l'atmosphère
L'ozone est un composé formé de trois atomes d'oxygène et il existe en deux couches distinctes dans l'atmosphère. Dans la troposphère, près du sol, il est considéré comme un polluant. Il endommage les cultures et provoque des affections respiratoires chez l'homme. Dans la haute stratosphère, cependant, il forme une couche qui absorbe la lumière ultraviolette du soleil. Les scientifiques mesurent l'épaisseur de cette couche de « bon » ozone en unités Dobson, du nom du physicien britannique Gordon Miller Bourne Dobson, un pionnier dans l'étude de l'ozone. Une unité Dobson est définie comme une épaisseur de 0,01 millimètre (0,0004 pouces) à température et pression standard, soit 0 degré Celsius (32 degrés Fahrenheit) et 1 atmosphère.
Réaction avec l'ozone
Le chlore agit comme un catalyseur en transformant l'ozone en oxygène dans une réaction qui n'a été comprise qu'en 1973. Lorsqu'un atome de chlore libre et une molécule d'ozone interagissent, l'atome de chlore enlève la troisième molécule d'oxygène pour former du monoxyde de chlore, un composé instable, et laisser une molécule d'oxygène stable. Parce que la molécule de monoxyde de chlore est instable, elle peut interagir avec un atome d'oxygène libre pour produire un autre molécule constituée de deux atomes d'oxygène et - surtout - laisser l'atome de chlore libre pour démarrer le processus de nouveau. Ce cycle peut se répéter des milliers de fois, diminuant régulièrement la quantité d'ozone.
Sources de chlore
Parce que le chlore est instable, il réagirait, s'il était libéré sous sa forme élémentaire, avec un autre élément ou composé avant même d'avoir atteint la stratosphère. Cependant, le chlore est un élément clé dans une classe de substances appelées chlorofluorocarbures, qui ont un certain nombre d'applications dans l'industrie, y compris la réfrigération. Contrairement au chlore pur, les CFC sont inertes et, lorsqu'ils sont libérés au niveau du sol, ils conservent leur structure indéfiniment. Cependant, ils finissent par migrer dans la haute atmosphère, où la lumière du soleil est suffisamment intense pour les séparer et libérer du chlore. Le chlore n'est pas nécessairement le seul élément qui appauvrit l'ozone. Le brome, l'hydrogène et l'azote le font également.
Le trou d'ozone
L'épaisseur de la couche d'ozone est en moyenne d'environ 300 à 500 unités Dobson, ce qui correspond à peu près à l'épaisseur de deux centimes empilés. En 1984, des scientifiques britanniques en Antarctique ont signalé un amincissement récurrent de cette couche à 180 unités Dobson, soit un peu plus que l'épaisseur d'un centime. Cet amincissement se produit pendant l'hiver et le printemps antarctiques, lorsque les nuages stratosphériques de particules de glace accélèrent la destruction de l'ozone. Le trou s'agrandit chaque année pour englober la majeure partie du continent antarctique et au-delà, et la couche est devenue aussi mince que 73 unités Dobson certaines années, ce qui est inférieur à l'épaisseur d'un centime.