Kako CFC poškodujejo ozonski plašč?

Preden sta Thomas Midgley mlajši in njegovi sodelavci leta 1928 izumila Freon, so bila najpogostejša hladilna sredstva nevarne kemikalije, kot so žveplov dioksid, metil klorid in amoniak. Freon je kombinacija več klorofluoroogljikovodikov ali CFC-jev, ki so tako kemično inertni, da so inženirji verjeli, da so našli čudežno spojino. CFC so brez okusa, vonja, nevnetljive in jedke snovi, toda leta 1974 sta dva znanstvenika opozorila, da še zdaleč niso neškodljiva, in njihova opozorila so bila potrjena leta 1985.

Kisik je drugi najpogostejši plin v zemeljski atmosferi in obstaja predvsem kot molekula iz dveh atomov kisika. Kisik se lahko kombinira v molekule s tremi atomi, ki jih imenujemo ozon. Ozon v bližini tal je onesnaževalo, vendar v zgornji stratosferi tvori zaščitno plast okoli planet, ki absorbira ultravijolično sončno svetlobo in tako ščiti vse življenje pred škodljivimi učinki tega sevanje. Debelina tega sloja se meri v Dobsonovih enotah (DU); ena DU je stotinka milimetra pri standardni temperaturi in tlaku. Ozonska plast je v povprečju debela približno 300 do 500 DU, kar je približno debelina dveh zloženih penijev.

Znanstveniki so se najprej začeli zavedati, da klor lahko uničujoče vpliva na ozon v okolju zgodnjih sedemdesetih let, Sherwood Rowland in Mario Molina pa sta opozorila na nevarnost, ki jo CFC predstavljajo za ozonski plašč v 1974. Ta nevarnost je neposredna posledica dejstva, da so CFC - ki vsebujejo ogljik, fluor in klor - tako inertni. Ker v spodnji atmosferi ne reagirajo z ničemer, molekule CFC sčasoma migrirajo v zgornjo atmosfero, kjer je sončno sevanje dovolj močno, da jih razbije. Tako nastane prosti klor - element, ki je vse prej kot inerten.

Postopek, s katerim klor uničuje ozon, je dvostopenjski. Klorov radikal, ki je zelo reaktiven, odstrani odvečni atom kisika iz molekule ozona, tvori klorov monoksid in kot produkt reakcije pusti molekulo kisika. Tudi klorov monoksid je zelo reaktiven in se kombinira z drugo molekulo ozona, da tvori dve molekuli kisika in pusti atom klora svoboden, da znova začne postopek. En sam atom klora lahko pri dovolj hladnih temperaturah uniči na tisoče molekul ozona. Te temperature obstajajo na Antarktiki in v omejenem obsegu na Arktiki pozimi.

Znanstveniki so prvič odkrili dokaze o ozonski luknji nad Antarktiko leta 1985. Svetovne vlade so se hitro odzvale in leta 1987 v Montrealu dosegle dogovor, da do leta 2010 postopno ukinejo uporabo CFC med državami, ki so ga podpisale. Povprečna debelina plasti v ozonski luknji, ki se vsako leto razvije med antarktično pomladjo, je približno 100 DU - debelina centa. Največja opažena luknja je bila leta 2006; površina je bila 76,30 milijona kvadratnih kilometrov (29,46 milijona kvadratnih kilometrov); nobena luknja v naslednjih letih, od leta 2014, ni bila tako velika. Prvo ozonsko luknjo nad Arktiko so opazili leta 2011 po nenavadno hladni arktični zimi.