Озон, форма кислорода, не является широко распространенным соединением в атмосфере Земли, но является важным компонентом. Он образует слой в стратосфере, который блокирует вредное ультрафиолетовое солнечное излучение, и без этого слоя условия на поверхности были бы менее благоприятными для живых существ. Выброс хлорфторуглеродов в атмосферу повреждает этот озоновый слой, потому что хлор - компонент CFCs - обладает высокой реакционной способностью и взаимодействует с озоном, превращая его в обычный кислород молекулы.
Озон в атмосфере
Озон представляет собой соединение, состоящее из трех атомов кислорода, и существует в двух отдельных слоях атмосферы. В тропосфере, у земли, он считается загрязнителем. Он повреждает посевы и вызывает респираторные заболевания у людей. Однако в верхних слоях стратосферы он образует слой, поглощающий ультрафиолетовый солнечный свет. Ученые измеряют толщину этого слоя «хорошего» озона в единицах Добсона, названных в честь британского физика Гордона Миллера Борна Добсона, пионера в изучении озона. Одна единица Добсона определяется как толщина 0,01 миллиметра (0,0004 дюйма) при стандартной температуре и давлении, что составляет 0 градусов Цельсия (32 градуса по Фаренгейту) и 1 атмосферу.
Реакция с озоном
Хлор действует как катализатор превращения озона в кислород в реакции, которая не была понятна до 1973 года. Когда свободный атом хлора и молекула озона взаимодействуют, атом хлора отделяет третью молекулу кислорода с образованием монооксида хлора, нестабильного соединения, и оставляет стабильную молекулу кислорода. Поскольку молекула монооксида хлора нестабильна, она может взаимодействовать со свободным атомом кислорода с образованием другого молекула, состоящая из двух атомов кислорода и, что важно, оставьте атом хлора свободным, чтобы начать процесс очередной раз. Этот цикл может повторяться тысячи раз, постоянно уменьшая количество озона.
Источники хлора
Поскольку хлор нестабилен, он, если бы он был высвобожден в своей элементарной форме, реагировал бы с каким-либо другим элементом или соединением, прежде чем он когда-либо достигнет стратосферы. Однако хлор является ключевым элементом в классе веществ, называемых хлорфторуглеродами, которые имеют ряд применений в промышленности, включая охлаждение. В отличие от чистого хлора, ХФУ инертны, и при выбросе на уровень земли они сохраняют свою структуру на неопределенный срок. Однако в конечном итоге они мигрируют в верхние слои атмосферы, где солнечный свет достаточно интенсивен, чтобы разбить их и высвободить хлор. Хлор - не обязательно единственный элемент, разрушающий озон. Бром, водород и азот тоже делают то же самое.
Озоновая дыра
Толщина озонового слоя в среднем составляет от 300 до 500 единиц Добсона, что примерно соответствует толщине двух уложенных друг на друга пенсов. В 1984 году британские ученые в Антарктике сообщили о повторяющемся истончении этого слоя до 180 единиц Добсона, что немного превышает толщину одного пенни. Это истончение происходит зимой и весной в Антарктике, когда стратосферные облака из ледяных частиц ускоряют разрушение озона. Дыра растет с каждым годом, охватив большую часть антарктического континента и за его пределами, а толщина слоя за некоторые годы составила 73 единицы Добсона, что меньше толщины десяти центов.