Hvordan skader CFC ozonlaget?

Før Thomas Midgley Jr. og hans medarbeidere oppfant Freon i 1928, var de vanligste kjølemediene farlige kjemikalier som svoveldioksid, metylklorid og ammoniakk. Freon er en kombinasjon av flere klorfluorkarboner, eller CFC, som er så kjemisk inerte at ingeniører trodde de hadde funnet en mirakelforbindelse. CFC er smakløse, luktfrie, ikke-brennbare og ikke-korroderende, men i 1974 advarte to forskere om at de langt fra var ufarlige, og advarslene ble bekreftet i 1985.

Oksygen er den nest mest gassen i jordens atmosfære, og den eksisterer primært som molekyler laget av to oksygenatomer. Oksygen kan imidlertid kombineres i molekyler med tre atomer, som kalles ozon. Ozon nær bakken er et forurensende stoff, men i den øvre stratosfæren danner det et beskyttende lag rundt planet som absorberer ultrafiolett sollys, og derved beskytter alt liv mot de skadelige effektene av det stråling. Tykkelsen på dette laget måles i Dobson-enheter (DU); en DU er en hundredels millimeter ved standard temperatur og trykk. Ozonlaget er i gjennomsnitt omtrent 300 til 500 DU tykt, som er omtrent tykkelsen på to stablede øre.

Forskere begynte først å innse potensialet for at klor kan samhandle destruktivt med ozon i området tidlig på 1970-tallet, og Sherwood Rowland og Mario Molina advarte om faren som CFC utgjorde for ozonlaget i 1974. Denne faren er en direkte konsekvens av det faktum at CFC - som inneholder karbon, fluor og klor - er så inerte. Fordi de ikke reagerer med noe i den nedre atmosfæren, migrerer CFC-molekyler til slutt til den øvre atmosfæren, hvor solstrålingen er intens nok til å bryte dem fra hverandre. Dette produserer gratis klor - et element som er alt annet enn inert.

Prosessen der klor ødelegger ozon er to trinn. En kloradikal, som er svært reaktiv, striper det ekstra oksygenatomet fra et ozonmolekyl, danner klormonoksid og etterlater et oksygenmolekyl som et produkt av reaksjonen. Klormonoksid er imidlertid også veldig reaktivt, og det kombineres med et annet ozonmolekyl for å danne to oksygenmolekyler og la kloratomet være fritt til å starte prosessen på nytt. Et enkelt kloratom kan ødelegge tusenvis av ozonmolekyler i tilstrekkelig kalde temperaturer. Disse temperaturene eksisterer over Antarktis, og i mer begrenset grad over Arktis, om vinteren.

Forskere oppdaget først bevis for et ozonhull over Antarktis i 1985. Verdens regjeringer var raske til å reagere og nådde en avtale i Montreal i 1987 om å innen 2010 avvikle CFC-bruk blant land som signerte. Gjennomsnittlig tykkelse på laget i et ozonhull, som utvikler seg hvert år i løpet av den antarktiske våren, er omtrent 100 DU - tykkelsen på en krone. Det største hullet som ble observert var i 2006; det var 76,30 millioner kvadratkilometer i areal (29,46 millioner kvadratkilometer); ingen hull de påfølgende årene, fra og med 2014, har vært så store. Det første ozonhullet over Arktis ble observert i 2011 etter en uvanlig kald arktisk vinter.