Kā hlors ietekmē ozona slāni?

Skābekļa forma ozons nav bagātīgs savienojums zemes atmosfērā, taču tas ir svarīgs. Tas stratosfērā veido slāni, kas bloķē kaitīgo ultravioleto saules starojumu, un bez šī slāņa apstākļi uz virsmas būtu mazāk labvēlīgi dzīvajām būtnēm. Fluorogļūdeņražu noplūde atmosfērā sabojā šo ozona slāni, jo hlors - a CFC sastāvdaļa - ir ļoti reaģējoša un mijiedarbojas ar ozonu, lai to pārvērstu parastā skābeklī molekulas.

Ozons ir savienojums, kas veidots no trim skābekļa atomiem, un tas atmosfērā pastāv divos atsevišķos slāņos. Troposfērā, netālu no zemes, tas tiek uzskatīts par piesārņotāju. Tas bojā kultūraugus un cilvēkiem izraisa elpošanas ceļu kaites. Augšējā stratosfērā tas tomēr veido slāni, kas absorbē ultravioleto saules gaismu. Zinātnieki mēra šī "labā" ozona slāņa biezumu Dobsona vienībās, kas nosaukta britu fiziķa Gordona Millera Bourne Dobsona, ozona izpētes pioniera vārdā. Viena Dobsona vienība ir definēta kā 0,01 milimetru (0,0004 collas) biezums pie standarta temperatūras un spiediena, kas ir 0 grādi pēc Celsija (32 grādi pēc Fārenheita) un 1 atmosfēra.

Hlors darbojas kā katalizators, pārvēršot ozonu skābeklī reakcijā, kas nebija saprotama līdz 1973. gadam. Kad brīvā hlora atoms un ozona molekula mijiedarbojas, hlora atoms sloksnē trešo skābekļa molekulu, izveidojot hlora monoksīdu, nestabilu savienojumu, un atstājot stabilu skābekļa molekulu. Tā kā hlora monoksīda molekula ir nestabila, tā var mijiedarboties ar brīvo skābekļa atomu, lai iegūtu citu molekula, kas sastāv no diviem skābekļa atomiem un - kas ir svarīgi - atstāj hlora atomu brīvu, lai sāktu procesu atkal. Šis cikls var atkārtoties tūkstošiem reižu, vienmērīgi samazinot ozona daudzumu.

Tā kā hlors ir nestabils, tas, izdaloties elementārajā formā, reaģētu ar kādu citu elementu vai savienojumu, pirms tas jebkad nonāk stratosfērā. Tomēr hlors ir galvenais elements to vielu klasē, kuras sauc par hlorfluorogļūdeņražiem un kuras rūpniecībā ir daudz izmantojamas, tostarp dzesēšanai. Atšķirībā no tīra hlora CFC ir inerti, un, izdaloties zemes līmenī, tie bezgalīgi saglabā savu struktūru. Viņi galu galā migrē atmosfēras augšdaļā, kur saules gaisma ir pietiekami intensīva, lai tos sadalītu un izdalītu hloru. Hlors ne vienmēr ir vienīgais elements, kas noārda ozonu. To dara arī broms, ūdeņradis un slāpeklis.

Ozona slāņa biezums vidēji ir aptuveni 300 līdz 500 Dobsona vienību, kas aptuveni atbilst divu sakrauto santīmu biezumam. 1984. gadā Antarktīdas britu zinātnieki ziņoja par šī slāņa atkārtotu retināšanu līdz 180 Dobsona vienībām vai nedaudz vairāk par viena santīma biezumu. Šī retināšana notiek Antarktikas ziemas un pavasara laikā, kad stratosfērā esošie ledus daļiņu mākoņi paātrina ozona iznīcināšanu. Katru gadu caurums aug, aptverot lielāko daļu Antarktīdas kontinenta un ārpus tās, un slānis dažos gados ir kļuvis tik plāns kā 73 Dobson vienības, kas ir mazāks par dimetānnaftalīna biezumu.