כיצד משפיע כלור על שכבת האוזון?

אוזון, סוג של חמצן, אינו תרכובת שופעת באטמוספירה של כדור הארץ, אך הוא חשוב. הוא יוצר שכבה בסטרטוספירה החוסמת קרינת שמש אולטרה סגולה מזיקה, וללא שכבה זו, התנאים על פני השטח יהיו פחות נוחים ליצורים חיים. שחרור כלור-פלואורו-פחמנים לאטמוספירה פוגע בשכבת האוזון הזו מכיוון שכלור - א רכיב של CFC - הוא מאוד תגובתי ומתקשר עם אוזון כדי להפוך אותו לחמצן רגיל מולקולות.

אוזון הוא תרכובת הנוצרת משלושה אטומי חמצן, והיא קיימת בשתי שכבות נפרדות באטמוספירה. בטרופוספירה, קרוב לאדמה, הוא נחשב כמזהם. זה פוגע בגידולים וגורם למחלות נשימה בבני אדם. בסטרטוספירה העליונה, לעומת זאת, הוא יוצר שכבה הקולטת אור שמש אולטרה סגול. מדענים מודדים את עובי שכבת האוזון ה"טובה "הזו ביחידות דובסון, על שם הפיזיקאי הבריטי גורדון מילר בורן דובסון, חלוץ בחקר האוזון. יחידת דובסון אחת מוגדרת כעובי של 0.01 מילימטרים (0.0004 אינץ ') בטמפרטורה ולחץ סטנדרטיים, שהם 0 מעלות צלזיוס (32 מעלות פרנהייט) ואווירה אחת.

כלור משמש כזרז בהפיכת האוזון לחמצן בתגובה שלא הובנה עד 1973. כאשר אטום כלור חופשי ומולקולת אוזון מתקשרים, אטום הכלור מפשיט את מולקולת החמצן השלישית ליצירת כלור חד חמצני, תרכובת לא יציבה ומשאיר מולקולת חמצן יציבה. מכיוון שמולקולת הכלור חד חמצני אינה יציבה, היא יכולה לקיים אינטראקציה עם אטום חמצן חופשי כדי לייצר אחר מולקולה המורכבת משני אטומי חמצן - וחשוב מכך - להשאיר את אטום הכלור חופשי להתחיל בתהליך שוב. מחזור זה יכול לחזור על עצמו אלפי פעמים, ולהפחית בהתמדה את כמות האוזון.

מכיוון שכלור אינו יציב, הוא היה, אם ישתחרר בצורתו האלמנטרית, מגיב עם יסוד או תרכובת אחרת לפני שהוא הגיע לסטרטוספירה. עם זאת, כלור הוא מרכיב מרכזי בסוג של חומרים הנקראים כלורופלואו-פחמנים, אשר יש להם מספר יישומים בתעשייה, כולל קירור. שלא כמו כלור טהור, CFC הם אינרטים, וכאשר הם משוחררים בגובה הקרקע, הם שומרים על מבנהם ללא הגבלת זמן. בסופו של דבר הם נודדים לאטמוספירה העליונה, שם אור השמש חזק מספיק כדי לפרק אותם ולשחרר כלור. כלור הוא לא בהכרח היסוד היחיד שמרוקן את האוזון. גם ברום, מימן וחנקן עושים זאת.

עובי שכבת האוזון הוא בסביבות 300 עד 500 יחידות דובסון, מה שמתאים בערך לעובי של שני גרושים מוערמים. בשנת 1984, מדענים בריטים באנטארקטיקה דיווחו על דילול חוזר של שכבה זו ל -180 יחידות דובסון, או קצת יותר מעובי של אגורה אחת. דילול זה מתרחש בחורף ובאביב האנטארקטיקה, כאשר עננים סטרטוספריים של חלקיקי קרח מזרזים את הרס האוזון. החור גדל מדי שנה כדי להקיף את מרבית יבשת אנטארקטיקה ומחוצה לה, והשכבה הפכה דקיקה לכדי 73 יחידות דובסון בכמה שנים, שזה פחות מעובי שקל.