В верхних слоях стратосферы Земли тонкий слой молекул озона поглощает ультрафиолетовый солнечный свет, создавая условия на поверхности, благоприятные для жизни живых существ. Озоновый слой тонкий - всего около двух пенни, сложенных стопкой, - и некоторые газы взаимодействуют с озоном, вызывая сезонное истончение слоя. Большинство газов, образующих эти озоновые дыры, выбрасываются в результате промышленной или сельскохозяйственной деятельности человека.
Озоновый слой
Кислород составляет около 21 процента атмосферы Земли, и большая часть этого существует в виде стабильной молекулы, состоящей из двух атомов кислорода. Однако в верхних слоях стратосферы у солнечного света достаточно энергии, чтобы расщепить некоторые из этих молекул на свободный кислород. атомы, которые могут объединяться со стабильными молекулами кислорода с образованием озона - молекулы, состоящей из трех кислородных атомы. Три атома создают конфигурацию, которая позволяет молекуле поглощать ультрафиолетовый свет. Ученые считают, что озоновый слой сформировался около 600 миллионов лет назад, что позволило организмам выйти из моря и жить на суше.
Действие хлора и брома
Хлор и бром имеют схожую атомную структуру, и оба они обладают способностью разрушать озоновый слой. Когда одиночный атом любого элемента вступает в контакт с молекулой озона, он лишает лишний атом кислорода до образуют немного более стабильную молекулу - гипохлорит или гипобромит-ион - и оставляют молекулярный кислород. Будучи далеки от инертности, каждый ион гипохлорита и гипобромита реагирует с другой молекулой озона, этой время образования двух молекул кислорода и оставление радикалов хлора или брома свободными, чтобы начать процесс очередной раз. Таким образом, один атом хлора или брома может преобразовать тысячи молекул озона в кислород.
ХФУ, метилбромид и галоны
Если бы хлор или бром выделялись на поверхности, ни один из них не попал бы в стратосферу - они образовали бы соединения задолго до того, как попали бы туда. Однако хлор является основным компонентом двух классов инертных газов, называемых хлорфторуглеродами или CFC. Эти газы мигрируют в верхние слои атмосферы, где солнечное излучение достаточно сильное, чтобы расщепить молекулы и высвободить хлор. Таким же образом, изгнание бромистого метила на уровне земли высвобождает бром в стратосферу. ХФУ находят широкое применение в промышленности, а бромистый метил является пестицидом. Другие классы озоноразрушающих газов, содержащие бром, называемые галонами, используются в огнетушителях и в сельском хозяйстве.
Меры контроля
По состоянию на февраль 2013 года 197 стран согласились с условиями Монреальского протокола, международного договора, регулирующего использование определенных ХФУ и галонов. В договоре конкретно не говорится о тетрахлорметане, другом озоноразрушающем веществе, но, поскольку он используется в производстве ХФУ, использование которых было прекращено, его использование сократилось. В договоре также не говорится о выбросах бромистого метила или закиси азота. Последний является еще одним озоноразрушающим газом, выделяемым в сельском хозяйстве и сельском хозяйстве. Как и CFC, закись азота образует реактивный радикал в стратосфере, который отделяет лишний атом кислорода от озона.