כיצד CFCs פוגעים בשכבת האוזון?

לפני שתומאס מידגלי הבן ומקורביו המציאו את פריון בשנת 1928, הקירור הנפוץ ביותר היה כימיקלים מסוכנים כמו גופרית דו-חמצנית, מתיל כלורי ואמוניה. פריאון הוא שילוב של כמה כלורופלואו-פחמנים, או CFC, שהם אינרטיים כימית כל כך, עד שהמהנדסים האמינו שמצאו תרכובת פלא. CFC הם חסרי טעם, חסרי ריח, לא דליקים ולא קורוזיביים, אך בשנת 1974 הזהירו שני מדענים שהם רחוקים מלהיות מזיקים, ואזהרותיהם אושרו בשנת 1985.

חמצן הוא הגז השני בשפע באטמוספירה של כדור הארץ, והוא קיים בעיקר כמולקולות העשויות משני אטומי חמצן. חמצן יכול להתאגד למולקולות בעלות שלושה אטומים, אשר נקראים אוזון. האוזון ליד הקרקע הוא מזהם, אך בסטרטוספירה העליונה הוא יוצר שכבת מגן סביב השטח כדור הארץ הסופג אור שמש אולטרה סגול, ובכך מגן על כל החיים מפני ההשפעות המזיקות של כך קְרִינָה. עובי שכבה זו נמדד ביחידות דובסון (DU); DU אחד הוא מאית המילימטר בטמפרטורה ולחץ סטנדרטיים. עובי שכבת האוזון הוא כ -300 עד 500 DU בממוצע, שזה בערך עובי שתי גרושות מוערמות.

מדענים התחילו להבין לראשונה את הפוטנציאל של כלור לקיים אינטראקציה הרסנית עם האוזון בתחילת שנות ה -70, ושרווד רולנד ומריו מולינה הזהירו מפני הסכנה שיש בכלי CFC לשכבת האוזון ב 1974. סכנה זו היא תוצאה ישירה של העובדה כי CFC - המכילים פחמן, פלואור וכלור - אינרטי כל כך. מכיוון שהם לא מגיבים עם שום דבר באטמוספירה התחתונה, מולקולות CFC נודדות בסופו של דבר לאטמוספירה העליונה, שם קרינת השמש חזקה מספיק כדי לפרק אותן. זה מייצר כלור חופשי - אלמנט שהוא הכל אינרטי.

התהליך שבו כלור הורס אוזון הוא דו-שלבי. רדיקל כלור, שהוא מאוד תגובתי, מפשט את אטום החמצן הנוסף ממולקולת אוזון, ויוצר כלור חד חמצני ומשאיר מולקולת חמצן כתוצר התגובה. חד-חמצני כלור הוא גם תגובתי מאוד, עם זאת, והוא משתלב עם מולקולת אוזון אחרת כדי ליצור שתי מולקולות חמצן ולהשאיר את אטום הכלור חופשי להתחיל בתהליך מחדש. אטום כלור יחיד יכול להשמיד אלפי מולקולות אוזון בטמפרטורות קרות מספיק. טמפרטורות אלה קיימות מעל האנטארקטיקה, ובמידה מוגבלת יותר על הארקטי, במהלך החורף.

מדענים גילו לראשונה עדויות לחור אוזון מעל אנטארקטיקה בשנת 1985. ממשלות עולמיות מיהרו להגיב והגיעו להסכם במונטריאול בשנת 1987, עד 2010 להפסיק את השימוש ב- CFC בקרב מדינות שחתמו. העובי הממוצע של השכבה בחור אוזון, המתפתח מדי שנה במהלך האביב האנטארקטי, הוא כ 100 DU - עובי אגורה. החור הגדול ביותר שנצפה היה בשנת 2006; זה היה שטח של 76.30 מיליון קמ"ר (29.46 מיליון מ"ר); שום חור בשנים שלאחר מכן, נכון לשנת 2014, לא היה גדול כל כך. חור האוזון הראשון מעל הקוטב הצפוני נצפה בשנת 2011 לאחר חורף ארקטי קר במיוחד.