V hornom toku stratosféry Zeme absorbuje tenká vrstva molekúl ozónu ultrafialové slnečné svetlo, čo vytvára podmienky na povrchu priaznivé pre živé bytosti. Ozónová vrstva je tenká - iba asi o hrúbke dvoch spojených peňazí - a určité plyny interagujú s ozónom a spôsobujú sezónne zriedenie vrstvy. Väčšina plynov zodpovedných za tieto ozónové diery sa uvoľňuje v dôsledku ľudskej priemyselnej alebo poľnohospodárskej činnosti.
Ozónová vrstva
Kyslík tvorí asi 21 percent zemskej atmosféry a prevažná časť z toho existuje ako stabilná molekula pozostávajúca z dvoch atómov kyslíka. V hornej stratosfére má však slnečné svetlo dostatok energie na to, aby rozdelilo niektoré z týchto molekúl na voľný kyslík atómy, ktoré sa môžu spojiť so stabilnými molekulami kyslíka, aby vytvorili ozón - molekulu, ktorá sa skladá z troch kyslíka atómy. Tri atómy vytvárajú konfiguráciu, ktorá umožňuje molekule absorbovať ultrafialové svetlo. Vedci sa domnievajú, že ozónová vrstva sa sformovala asi pred 600 miliónmi rokov, čo umožnilo organizmom vystúpiť z mora a žiť na súši.
Účinky chlóru a brómu
Chlór a bróm majú podobné atómové štruktúry a oba majú schopnosť poškodzovať ozónovú vrstvu. Keď jeden atóm jedného z prvkov príde do styku s molekulou ozónu, odštiepi ďalší atóm kyslíka vytvorte o niečo stabilnejšiu molekulu - buď chlórnan, alebo chlórnanový ión - a nechajte molekulárny kyslík. Nie sú ani zďaleka inertné, takže každý chlórnan a hypobromitový ión reaguje s ďalšou molekulou ozónu, tou čas vytvorenia dvoch molekúl kyslíka a ponechania chlóru alebo brómového radikálu voľných na zahájenie procesu ešte raz. Týmto spôsobom môže jediný atóm chlóru alebo brómu premeniť tisíce molekúl ozónu na kyslík.
CFC, metylbromid a halóny
Keby sa na povrchu uvoľňoval plynný chlór alebo bróm, nedostali by sa ani do stratosféry - vytvorili by zlúčeniny dlho predtým, ako sa tam dostanú. Chlór je však primárnou zložkou dvoch tried inertných plynov, ktoré sa nazývajú chlórfluóruhľovodíky alebo CFC. Tieto plyny migrujú do vyšších vrstiev atmosféry, kde je slnečné žiarenie dostatočne silné na to, aby rozbilo molekuly a uvoľnilo sa chlór. Rovnakým spôsobom sa pri vypudení metylbromidu na prízemí uvoľní bróm do stratosféry. CFC majú v priemysle mnoho využití a metylbromid je pesticíd. V hasiacich prístrojoch a v poľnohospodárstve sa používajú ďalšie triedy plynov poškodzujúcich ozónovú vrstvu, ktoré obsahujú bróm, nazývané halóny.
Kontrolné opatrenia
Do februára 2013 súhlasilo 197 krajín s podmienkami Montrealského protokolu, medzinárodnej zmluvy o kontrole používania určitých freónov a halónov. Zmluva sa osobitne nezaoberá chloridom uhličitým, ďalšou látkou poškodzujúcou ozónovú vrstvu, ale keďže sa používa pri výrobe freónov, ktoré sa postupne prestali používať, jej použitie kleslo. Zmluva tiež nerieši uvoľňovanie metylbromidu alebo oxidu dusného. Posledne uvedený je ďalším plynom poškodzujúcim ozónovú vrstvu uvoľňovaným v poľnohospodárstve a poľnohospodárstve. Rovnako ako CFC, oxid dusný vytvára v stratosfére reaktívny radikál, ktorý odstraňuje ďalší atóm kyslíka z ozónu.