Jak chlorofluorowęglowodory szkodzą warstwie ozonowej?

Ziemia ma wiele zalet wśród planet Układu Słonecznego, od umiarkowanych temperatur i obecność wody i tlenu w swojej warstwie cząsteczek ozonu, które chronią jego mieszkańców przed szkodliwym działaniem słońca energia. Pojawienie się chlorofluorowęglowodorów lub CFC zagroziło warstwie ozonowej i przetrwaniu mieszkańców Ziemi. Producenci uważali, że chemikalia są panaceum na ich produkcyjne bóle głowy, ponieważ CFC nie wydzielają zapachów, są stabilne, niepalne ani toksyczne i można je tanio wytwarzać. Ci producenci nie wiedzieli, że ich nadzieje zostaną rozwiane dopiero kilkadziesiąt lat później.

Warstwa ozonu otula Ziemię i uniemożliwia szkodliwemu promieniowaniu ultrafioletowemu (UV) dotarcie do żywych organizmów na powierzchni planety. Warstwa ozonowa występuje głównie w stratosferze, warstwie atmosfery, która sięga od 10 do 50 kilometrów (około 6 do 30 mil) nad powierzchnię Ziemi. Promieniowanie UV powoduje różne szkodliwe skutki u ludzi, w tym raka skóry i zaćmę, zmętnienie soczewki oka. Ozon składa się z trzech atomów tlenu związanych chemicznie, podczas gdy tlen w swojej zwykłej postaci jest dwuatomowy, co oznacza, że ​​zawiera dwa chemicznie związane atomy tlenu. Cząsteczki ozonu pochłaniają promienie UV, wykorzystując tę ​​energię do oddzielenia atomu tlenu od cząsteczki ozonu. Zużywa to energię promieniowania UV i czyni go nieszkodliwym dla żywych istot. Spośród trzech rodzajów promieniowania UV promieniowanie UVB jest najbardziej szkodliwe, ponieważ dociera najdalej, nawet pod powierzchnią oceanu.

Chlorofluorowęglowodory lub CFC to związki składające się z kombinacji pierwiastków chloru, fluoru i węgla; aerozole, czynniki chłodnicze i pianki zawierają CFC. Kiedy te CFC dostają się do powietrza, unoszą się do atmosfery, aby spotkać się z cząsteczkami ozonu i je zniszczyć. Po raz pierwszy zastosowane w 1928 roku, CFC stały się bardziej powszechne, ponieważ powstały różne inne związki CFC. Niektóre z bardziej znanych CFC to związki freonu, które były używane jako składniki chłodzące w lodówkach i klimatyzatorach, ale od tego czasu zostały wycofane z produkcji w Stanach Zjednoczonych. Rząd USA nadal zezwala na stosowanie freonu w urządzeniach i pojazdach, o ile dostępne są dostawy. Przyjazne dla środowiska związki w większości zastąpiły freon jako czynniki chłodnicze.

Kiedy promienie słoneczne UV wchodzą w kontakt z CFC, atomy chloru rozluźniają się. Te atomy chloru wędrują po atmosferze, dopóki nie spotkają się z cząsteczkami ozonu. Atom chloru i jeden z atomów tlenu ozonu łączą się, pozostawiając dwuatomowy lub cząsteczkowy tlen. Kiedy wolny atom tlenu styka się ze związkiem chlorowo-tlenowym, dwa atomy tlenu łączą się, tworząc tlen cząsteczkowy, a chlor niszczy więcej cząsteczek ozonu. Tlen cząsteczkowy, w przeciwieństwie do cząsteczek ozonu, nie może powstrzymać promieni UV przed dotarciem do powierzchni Ziemi. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska szacuje, że jeden atom chloru może zniszczyć nawet 100 000 cząsteczek ozonu. W 1974 r. M. JOT. Molina i F. Św. Rowland opublikował artykuł opisujący, w jaki sposób CFC rozkładają cząsteczki ozonu w atmosferze.

CFC są uwalniane do atmosfery z powodu nieszczelności sprzętu. Ponieważ CFC są związkami trwałymi i nie rozpuszczają się w wodzie, mają tendencję do utrzymywania się przez długi czas, od dziesięcioleci do setek lat. Ogólnie rzecz biorąc, ozon stale się tworzy i niszczy, ale całkowita ilość ozonu w atmosferze powinna zasadniczo pozostawać na stałym poziomie. CFC zaburzają tę równowagę, usuwając ozon szybciej niż można go zastąpić.

Promienie UVB rozkładają DNA, cząsteczkę przechowującą materiał genetyczny wszystkich żywych istot. Organizmy mogą same naprawić niektóre z tych uszkodzeń, ale nienaprawione DNA powoduje powstawanie nowotworów i powoduje inne zmutowane skutki, takie jak brak lub dodatkowe kończyny u zwierząt. W 1978 roku, po opublikowaniu kilku badań dotyczących wpływu CFC na ozon warstwy, Stany Zjednoczone, wraz z kilkoma innymi krajami, podjęły decyzję o zakazie stosowania CFC w aerozolach w ślad za nim.