כיצד כלורופלואור פחמנים פוגעים בשכבת האוזון?

כדור הארץ נהנה מיתרונות רבים בקרב כוכבי הלכת במערכת השמש, מהטמפרטורות המתונות שלו ושל קיומם של מים וחמצן לשכבת מולקולות האוזון המגנות על תושביה מפני מזיקי השמש אֵנֶרְגִיָה. הופעתם של כלור-פלואורו-פחמנים, או CFC, איימה על שכבת האוזון ועל הישרדותם של תושבי כדור הארץ. היצרנים חשבו שהכימיקלים הם תרופת הכאב לכאבי הראש שלהם בייצור מכיוון שה- CFC לא הוציא ריחות, היה יציב, לא דליק או רעיל וניתן לייצר אותם בזול. לא ידעו היצרנים הללו שתקוותיהם יתמוטטו רק עשרות שנים לאחר מכן.

שכבת אוזון עוטפת את כדור הארץ וממשיכה לפגוע בקרינה אולטרה סגולה או UV מלהגיע ליצורים חיים על פני כדור הארץ. שכבת האוזון קיימת בעיקר בסטרטוספירה, שכבה של האטמוספירה שמגיעה בין 10 ל -50 ק"מ (כ -6 עד 30 מייל) מעל פני כדור הארץ. קרינת UV גורמת להשפעות מזיקות שונות בבני אדם, כולל סרטן העור וקטרקט, עכירות בעדשת העין. האוזון כולל שלושה אטומי חמצן הקשורים זה לזה כימית, בעוד שחמצן בצורתו הרגילה הוא דיאטומי, כלומר הוא מכיל שני אטומי חמצן הקשורים כימית. מולקולות אוזון קולטות קרני UV ומשתמשות באנרגיה זו כדי להפריד אטום חמצן ממולקולת האוזון. זה מנצל את האנרגיה של קרן ה- UV והופך אותה ללא מזיקה ליצורים חיים. מבין שלושת סוגי קרינת ה- UV, ה- UVB הוא המזיק ביותר מכיוון שהוא מגיע הכי רחוק, אפילו מתחת לפני האוקיאנוס.

כלורופלואור-פחמנים, או CFC, הם תרכובות המורכבות משילובים של היסודות כלור, פלואור ופחמן; אירוסולים, קיררים וקצף מכילים CFC. כאשר CFC אלה נכנסים לאוויר, הם עולים לאטמוספירה כדי להיפגש עם מולקולות האוזון ולהרוס אותם. השימוש בו לראשונה בשנת 1928, CFCs הפכו נפוצים יותר ככל שנוצרו תרכובות CFC אחרות. כמה מכלי ה- CFC הידועים יותר הם תרכובות פריאון, ששימשו כמרכיבי קירור במקררים ובמזגנים, אך מאז הוצאו מהייצור בארצות הברית. ממשלת ארה"ב עדיין מתירה שימוש בפריאון במכשירים וברכבים כל עוד אספקה ​​זמינה. תרכובות ידידותיות לסביבה החליפו בעיקר את פריאון כקירור.

כאשר קרני ה- UV של השמש באות במגע עם CFC, אטומי הכלור משתחררים. אטומי הכלור הללו מסתובבים באטמוספירה עד שהם נפגשים עם מולקולות אוזון. אטום הכלור ואחד מאטומי החמצן של האוזון משתלבים ומשאירים אחריהם חמצן דיאטומי, או מולקולרי. כאשר אטום חמצן חופשי יוצר קשר עם תרכובת כלור-חמצן זו, שני אטומי החמצן מתאחדים ויוצרים חמצן מולקולרי, והכלור הולך להשמיד עוד מולקולות אוזון. חמצן מולקולרי, שלא כמו מולקולות אוזון, אינו יכול למנוע מקרני UV להגיע אל פני כדור הארץ. הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית מעריכה כי אטום אחד של כלור יכול להשמיד עד 100,000 מולקולות של אוזון. בשנת 1974 מ '. י. מולינה ופ. ש. רולנד פרסמה מאמר המתאר כיצד CFC מפרקים מולקולות אוזון באטמוספירה.

CFC משתחררים לאטמוספרה בגלל דליפות בציוד. מכיוון ש- CFC הם תרכובות יציבות ואינם מתמוססים במים, הם נוטים להיצמד לתקופות זמן ארוכות, בין עשרות למאות שנים. בדרך כלל, האוזון נוצר כל הזמן והורס אותו, אך הכמות הכוללת של האוזון באטמוספירה צריכה להישאר במספר יציב. CFCs משבשים את האיזון הזה, ומסירים אוזון מהר יותר מכפי שניתן להחליף אותו.

קרני UVB מפרקות את ה- DNA, המולקולה המאחסנת את החומר הגנטי של כל היצורים החיים. אורגניזמים יכולים לתקן חלק מהנזק הזה בעצמם, אך ה- DNA הלא מתוקן גורם להיווצרות סרטן וגורם לתופעות מוטציות אחרות כגון חסרים או תוספת גפיים אצל בעלי חיים. בשנת 1978, לאחר פרסום מספר מחקרים הנוגעים להשפעות CFC על האוזון שכבה, ארצות הברית החליטה לאסור CFC המשמשים באירוסולים, עם כמה מדינות אחרות בעקבותיו.