Ako CFC poškodzuje ozónovú vrstvu?

Predtým, ako Thomas Midgley mladší a jeho spoločníci v roku 1928 vynašli Freon, boli najbežnejšími chladivami nebezpečné chemikálie, ako je oxid siričitý, metylchlorid a amoniak. Freón je kombináciou niekoľkých chlórfluórovaných uhľovodíkov alebo CFC, ktoré sú tak chemicky inertné, že inžinieri verili, že našli zázračnú zlúčeninu. CFC sú bez chuti, zápachu, nehorľavé a nekorozívne, avšak v roku 1974 dvaja vedci varovali, že zďaleka nie sú neškodné, a ich varovania sa potvrdili v roku 1985.

Kyslík je druhým najhojnejším plynom v zemskej atmosfére a existuje predovšetkým ako molekuly vyrobené z dvoch atómov kyslíka. Kyslík sa môže spojiť do molekúl s tromi atómami, ktoré sa nazývajú ozón. Ozón pri zemi je znečisťujúcou látkou, ale v hornej stratosfére vytvára okolo ochrannú vrstvu planéta, ktorá absorbuje ultrafialové slnečné svetlo, a tým chráni všetok život pred jeho škodlivými účinkami žiarenie. Hrúbka tejto vrstvy sa meria v jednotkách Dobson (DU); jedna DU je stotina milimetra pri štandardnej teplote a tlaku. Ozónová vrstva má v priemere hrúbku asi 300 až 500 DU, čo je asi hrúbka dvoch skladaných centov.

Vedci si najskôr začali uvedomovať potenciál deštruktívnej interakcie chlóru s ozónom v začiatkom 70. rokov a Sherwood Rowland a Mario Molina varovali pred nebezpečenstvom, ktoré CFC predstavuje pre ozónovú vrstvu v 1974. Toto nebezpečenstvo je priamym dôsledkom skutočnosti, že CFC - ktoré obsahujú uhlík, fluór a chlór - sú také inertné. Pretože v dolnej atmosfére nereagujú s ničím, molekuly CFC nakoniec migrujú do hornej atmosféry, kde je slnečné žiarenie dostatočne silné na to, aby ich rozbilo. Tak vzniká voľný chlór - prvok, ktorý je čokoľvek ale nie inertný.

Proces, pri ktorom chlór ničí ozón, je dvojkrokový. Chlórový radikál, ktorý je vysoko reaktívny, oddeľuje extra atóm kyslíka z molekuly ozónu, vytvára oxid chloričitý a zanecháva molekulu kyslíka ako produkt reakcie. Oxid chloričitý je tiež veľmi reaktívny a v kombinácii s ďalšou molekulou ozónu vytvára dve molekuly kyslíka a necháva atóm chlóru voľnosť na opätovné zahájenie procesu. Jediný atóm chlóru môže pri primerane nízkych teplotách zničiť tisíce molekúl ozónu. Tieto teploty existujú v Antarktíde a v menšej miere v Arktíde počas zimy.

Vedci prvýkrát objavili dôkazy o ozónovej diere nad Antarktídou v roku 1985. Svetové vlády rýchlo zareagovali a v Montreale dosiahli v roku 1987 dohodu, že do roku 2010 postupne zrušia používanie CFC v krajinách, ktoré ju podpísali. Priemerná hrúbka vrstvy v ozónovej diere, ktorá sa každoročne vyvíja počas antarktickej jari, je asi 100 DU - hrúbka desetníka. Najväčšia pozorovaná diera bola v roku 2006; mala rozlohu 76,30 milióna štvorcových kilometrov (29,46 milióna štvorcových míľ); žiadna diera v nasledujúcich rokoch, od roku 2014, nebola taká veľká. Prvá ozónová diera nad Arktídou bola pozorovaná v roku 2011 po neobvykle studenej arktickej zime.