Kādas ir gāzes, kas ietekmē ozona slāni?

Zemes stratosfēras augštecē plāns ozona molekulu slānis absorbē ultravioleto saules gaismu, padarot apstākļus pie virsmas labvēlīgus dzīvām būtnēm. Ozona slānis ir plāns - tikai apmēram divu sakrautu santīmu biezumā -, un noteiktas gāzes mijiedarbojas ar ozonu, lai sezonāli slāni samazinātu. Lielākā daļa gāzu, kas ir atbildīgas par šiem ozona caurumiem, izdalās cilvēku rūpnieciskās vai lauksaimniecības darbības rezultātā.

Skābeklis veido apmēram 21 procentu no zemes atmosfēras, un lielākā daļa no tā pastāv kā stabila molekula, kas sastāv no diviem skābekļa atomiem. Augšējā stratosfērā saules gaismai tomēr ir pietiekami daudz enerģijas, lai dažas no šīm molekulām sadalītu brīvajā skābeklī atomi, kas var apvienoties ar stabilajām skābekļa molekulām, veidojot ozonu - molekulu, kas sastāv no trim skābekļa atomi. Trīs atomi rada konfigurāciju, kas ļauj molekulai absorbēt ultravioleto gaismu. Zinātnieki uzskata, ka ozona slānis izveidojās apmēram pirms 600 miljoniem gadu, ļaujot organismiem izkļūt no jūras un dzīvot uz sauszemes.

Hloram un bromam ir līdzīga atomu struktūra, un tiem abiem piemīt spēja noārdīt ozona slāni. Kad viena elementa atoms nonāk saskarē ar ozona molekulu, tas noņem papildu skābekļa atomu līdz veido nedaudz stabilāku molekulu - vai nu hipohlorīta, vai hipobromīta jonu - un atstāj molekulāro skābekli. Atrodoties tālu no inerta, katrs hipohlorīta un hipobromīta jons reaģē ar citu ozona molekulu - šo laiku, veidojot divas skābekļa molekulas un atstājot hlora vai broma radikāļiem brīvus, lai sāktu procesu atkal. Tādā veidā viens hlora vai broma atoms var tūkstošiem ozona molekulu pārvērst skābeklī.

Ja hlora vai broma gāze tiktu izdalīta uz virsmas, neviens no tiem nenonāktu stratosfērā - tie veidotu savienojumus ilgi pirms nokļūšanas. Tomēr hlors ir divu inerto gāzu klases, ko sauc par hlorfluorogļūdeņražiem jeb CFC, galvenā sastāvdaļa. Šīs gāzes migrē augšējā atmosfērā, kur saules starojums ir pietiekami spēcīgs, lai sadalītu molekulas un atbrīvotos brīvi hlors. Tādā pašā veidā, izspiežot metilbromīdu zemes līmenī, stratosfērā izdalās broms. CFC ir daudz lietojumu rūpniecībā, un metilbromīds ir pesticīds. Citas ozonu noārdošo gāzu klases, kas satur bromu, ko sauc par haloniem, izmanto ugunsdzēsības aparātos un lauksaimniecībā.

Kopš 2013. gada februāra 197 valstis bija piekritušas noteikumiem par Monreālas protokolu - starptautisku līgumu, kas kontrolē noteiktu CFC un halonu izmantošanu. Līgums īpaši neattiecas uz tetrahloroglekli, citu ozonu noārdošo vielu, taču, tā kā to izmanto CFC ražošanā, kas ir pakāpeniski pārtraukta, tā lietošana ir samazinājusies. Līgums arī neattiecas uz metilbromīda vai slāpekļa oksīda izdalīšanos. Pēdējā ir vēl viena ozonu noārdošā gāze, kas izdalās lauksaimniecībā un lauksaimniecībā. Tāpat kā CFC, slāpekļa oksīds stratosfērā veido reaktīvu radikāļu, kas noņem papildu skābekļa atomu no ozona.