Nella parte superiore della stratosfera terrestre, un sottile strato di molecole di ozono assorbe la luce solare ultravioletta, rendendo le condizioni in superficie favorevoli agli esseri viventi. Lo strato di ozono è sottile - solo circa lo spessore di due centesimi impilati - e alcuni gas interagiscono con l'ozono per causare un assottigliamento stagionale dello strato. La maggior parte dei gas responsabili di questi buchi di ozono viene rilasciata a causa dell'attività industriale o agricola umana.
Lo strato di ozono
L'ossigeno forma circa il 21% dell'atmosfera terrestre e la maggior parte di essa esiste come una molecola stabile costituita da due atomi di ossigeno. Nell'alta stratosfera, tuttavia, la luce solare ha energia sufficiente per dividere alcune di queste molecole in ossigeno libero atomi che possono combinarsi con le molecole di ossigeno stabili per formare l'ozono - una molecola che consiste di tre ossigeno atomi. I tre atomi creano una configurazione che consente alla molecola di assorbire la luce ultravioletta. Gli scienziati ritengono che lo strato di ozono si sia formato circa 600 milioni di anni fa, consentendo agli organismi di emergere dal mare e vivere sulla terra.
Effetti di cloro e bromo
Il cloro e il bromo hanno strutture atomiche simili ed entrambi hanno la capacità di impoverire lo strato di ozono. Quando un singolo atomo di uno dei due elementi entra in contatto con una molecola di ozono, spoglia l'atomo di ossigeno in più a formano una molecola leggermente più stabile - un ipoclorito o uno ione ipobromite - e lasciano ossigeno molecolare. Essendo tutt'altro che inerte, ogni ione ipoclorito e ipobromite reagisce con un'altra molecola di ozono, questo tempo formando due molecole di ossigeno e lasciando liberi i radicali di cloro o bromo per iniziare il processo ancora. In questo modo, un singolo atomo di cloro o bromo può convertire migliaia di molecole di ozono in ossigeno.
CFC, bromuro di metile e halon
Se il cloro o il gas bromo venissero rilasciati in superficie, nessuno dei due arriverebbe alla stratosfera: formerebbero composti molto prima di arrivarci. Tuttavia, il cloro è un componente primario di due classi di gas inerti, chiamati clorofluorocarburi o CFC. Questi gas migrare nell'atmosfera superiore, dove la radiazione del sole è abbastanza forte da rompere le molecole e liberarsene cloro. Allo stesso modo, l'espulsione del bromuro di metile a livello del suolo rilascia bromo nella stratosfera. I CFC hanno molti usi nell'industria e il bromuro di metile è un pesticida. Altre classi di gas dannosi per l'ozono che contengono bromo, chiamati halon, sono utilizzate negli estintori e in agricoltura.
Misure di controllo
A febbraio 2013, 197 paesi avevano accettato i termini del Protocollo di Montreal, un trattato internazionale che controlla l'uso di alcuni CFC e halon. Il trattato non affronta specificamente il tetracloruro di carbonio, un'altra sostanza che riduce lo strato di ozono, ma poiché è utilizzata nella produzione di CFC, che sono stati gradualmente eliminati, il suo uso è diminuito. Il trattato inoltre non affronta il rilascio di bromuro di metile o protossido di azoto. Quest'ultimo è un altro gas dannoso per l'ozono rilasciato in agricoltura e agricoltura. Come i CFC, il protossido di azoto forma un radicale reattivo nella stratosfera che rimuove l'atomo di ossigeno in eccesso dall'ozono.