Ako ovplyvňuje chlór ozónovú vrstvu?

Ozón, forma kyslíka, nie je hojnou zlúčeninou v zemskej atmosfére, ale je to dôležitá zložka. Tvorí vrstvu v stratosfére, ktorá blokuje škodlivé ultrafialové slnečné žiarenie, a bez tejto vrstvy by boli podmienky na povrchu pre živé bytosti menej priaznivé. Uvoľňovanie chlórfluórovaných uhľovodíkov do atmosféry poškodzuje túto ozónovú vrstvu, pretože chlór - a zložka CFC - je vysoko reaktívny a interaguje s ozónom, aby sa zmenil na obyčajný kyslík molekuly.

Ozón je zlúčenina tvorená tromi atómami kyslíka a v atmosfére existuje v dvoch samostatných vrstvách. V troposfére sa pri zemi považuje za znečisťujúcu látku. Poškodzuje plodiny a spôsobuje dýchacie choroby u ľudí. Vo vrchnej stratosfére však vytvára vrstvu, ktorá absorbuje ultrafialové slnečné svetlo. Vedci merajú hrúbku tejto vrstvy „dobrého“ ozónu v dobsonovských jednotkách, ktorá je pomenovaná po britskom fyzikovi Gordonovi Millerovi Bournovi Dobsonovi, priekopníkovi v štúdiu ozónu. Jedna jednotka Dobson je definovaná ako hrúbka 0,01 milimetra (0,0004 palca) pri štandardnej teplote a tlaku, čo je 0 stupňov Celzia (32 stupňov Fahrenheita) a 1 atmosféra.

Chlór pôsobí ako katalyzátor pri premene ozónu na kyslík v reakcii, ktorá bola pochopená až v roku 1973. Keď interaguje voľný atóm chlóru s molekulou ozónu, atóm chlóru stripuje tretiu molekulu kyslíka za vzniku oxidu chloričitého, nestabilnej zlúčeniny, a zanecháva stabilnú molekulu kyslíka. Pretože je molekula oxidu chloričitého nestabilná, môže interagovať s voľným atómom kyslíka a vytvárať ďalší molekula pozostávajúca z dvoch atómov kyslíka a - čo je dôležité - nechajte atóm chlóru voľný na začatie procesu ešte raz. Tento cyklus sa môže opakovať tisíckrát a neustále znižuje množstvo ozónu.

Pretože je chlór nestabilný, reagoval by, keby sa uvoľňoval vo svojej elementárnej forme, s nejakým iným prvkom alebo zlúčeninou skôr, ako sa dostane do stratosféry. Chlór je však kľúčovým prvkom v triede látok nazývaných chlórfluórované uhľovodíky, ktoré majú v priemysle množstvo aplikácií vrátane chladenia. Na rozdiel od čistého chlóru sú CFC inertné a po uvoľnení na úrovni pôdy si zachovávajú svoju štruktúru donekonečna. Nakoniec však migrujú do vyšších vrstiev atmosféry, kde je slnečné svetlo dostatočne silné na to, aby ich rozložilo a uvoľnilo chlór. Chlór nemusí byť nevyhnutne jediným prvkom, ktorý poškodzuje ozón. Robia to aj bróm, vodík a dusík.

Hrúbka ozónovej vrstvy je v priemere okolo 300 až 500 Dobsonových jednotiek, čo zhruba zodpovedá hrúbke dvoch skladaných centov. V roku 1984 britskí vedci v Antarktíde hlásili opakujúce sa stenčenie tejto vrstvy na 180 Dobsonových jednotiek, čo je o niečo viac ako hrúbka jedného centu. K tomuto riedeniu dochádza počas antarktickej zimy a jari, keď stratosférické mraky ľadových častíc urýchľujú ničenie ozónu. Diera rastie každý rok a obklopuje väčšinu antarktického kontinentu i mimo neho. Vrstva sa za niekoľko rokov zmenšila na 73 dobsonských jednotiek, čo je menej ako hrúbka desetníka.