Kaip chloras veikia ozono sluoksnį?

Deguonies forma ozonas nėra gausus junginys žemės atmosferoje, tačiau jis yra svarbus. Jis stratosferoje sudaro sluoksnį, kuris blokuoja kenksmingą ultravioletinę saulės spinduliuotę, o be šio sluoksnio sąlygos paviršiuje būtų mažiau palankios gyvoms būtybėms. Chlorfluorangliavandenilių išsiskyrimas į atmosferą pažeidžia šį ozono sluoksnį, nes chloras - a CFC komponentas - labai reaguoja ir sąveikauja su ozonu, paversdamas jį įprastu deguonimi molekulės.

Ozonas yra junginys, susidaręs iš trijų deguonies atomų ir egzistuojantis dviem atskirais atmosferos sluoksniais. Troposferoje, netoli žemės, jis laikomas teršalu. Tai kenkia pasėliams ir sukelia kvėpavimo takų negalavimus žmonėms. Tačiau viršutinėje stratosferoje jis sudaro sluoksnį, sugeriantį ultravioletinius saulės spindulius. Mokslininkai matuoja šio „gerojo“ ozono sluoksnio storį Dobsono vienetuose, pavadintame britų fiziko Gordono Millerio Bourne'o Dobsono, ozono tyrimo pradininko, vardu. Vienas Dobsono vienetas apibrėžiamas kaip 0,01 milimetro (0,0004 colio) storis, esant standartinei temperatūrai ir slėgiui, kuris yra 0 laipsnių Celsijaus (32 laipsniai Fahrenheito) ir 1 atmosfera.

Chloras veikia kaip katalizatorius paverčiant ozoną deguonimi reakcijoje, kuri nebuvo suprantama iki 1973 m. Kai laisvas chloro atomas ir ozono molekulė sąveikauja, chloro atomas pašalina trečiąją deguonies molekulę, kad susidarytų chloro monoksidas, nestabilus junginys, ir paliktų stabilią deguonies molekulę. Kadangi chloro monoksido molekulė yra nestabili, ji gali sąveikauti su laisvu deguonies atomu, kad gautų kitą molekulę, susidedančią iš dviejų deguonies atomų, ir - svarbiausia - palikti chloro atomą laisvai pradėti procesą vėl. Šis ciklas gali kartotis tūkstančius kartų, nuolat mažindamas ozono kiekį.

Kadangi chloras yra nestabilus, jis, išsiskyręs savo elementine forma, reaguotų su kažkokiu kitu elementu ar junginiu, kol jis niekada nepasiekė stratosferos. Tačiau chloras yra pagrindinis medžiagų, vadinamų chlorfluorangliavandeniliais, klasės elementas, kurį pramonėje galima naudoti daug, įskaitant šaldymą. Skirtingai nuo gryno chloro, CFC yra inertiški ir, išsiskyrę žemės lygyje, jie išlaiko savo struktūrą neribotą laiką. Galiausiai jie migruoja į viršutinę atmosferos dalį, kur saulės spinduliai yra pakankamai intensyvūs, kad juos suskaidytų ir išskirtų chlorą. Chloras nebūtinai yra vienintelis elementas, kuris ardo ozoną. Bromas, vandenilis ir azotas taip pat tai daro.

Ozono sluoksnio storis vidutiniškai siekia nuo 300 iki 500 Dobsono vienetų, o tai maždaug atitinka dviejų sukrautų centų storį. 1984 metais Didžiosios Britanijos mokslininkai Antarktidoje pranešė apie pasikartojantį šio sluoksnio plonėjimą iki 180 Dobsono vienetų arba šiek tiek daugiau nei vieno cento storio. Šis retėjimas vyksta Antarkties žiemos ir pavasario metu, kai stratosferiniai ledo dalelių debesys pagreitina ozono naikinimą. Skylė kasmet auga apimdama didžiąją Antarkties žemyno dalį ir už jos ribų, o sluoksnis per keletą metų tapo plonas kaip 73 Dobsono vienetai, o tai yra mažiau nei cento storis.