Како ЦФЦ оштећују озонски омотач?

Пре него што су Тхомас Мидглеи Јр. и његови сарадници изумели фреон 1928. године, најчешће расхладна средства су биле опасне хемикалије попут сумпор-диоксида, метил-хлорида и амонијака. Фреон је комбинација неколико хлорофлуороугљеника, или ЦФЦ-а, који су толико хемијски инертни да су инжењери веровали да су пронашли чудесно једињење. ЦФЦ су без укуса, мириса, незапаљиви и некорозивни, али су 1974. два научника упозорила да су далеко од безопасних, а њихова упозорења потврђена су 1985. године.

Кисеоник је други најзаступљенији гас у земљиној атмосфери и постоји првенствено као молекули направљени од два атома кисеоника. Кисеоник се, међутим, може комбиновати у молекуле са три атома, који се називају озон. Озон у близини тла је загађивач, али у горњој стратосфери чини заштитни слој око њега планета која упија ултраљубичасту сунчеву светлост, штитећи тако читав живот од штетних ефеката тога зрачење. Дебљина овог слоја мери се у Добсоновим јединицама (ДУ); један ДУ је стоти део милиметра при стандардној температури и притиску. Озонски омотач је у просеку дебео око 300 до 500 ДУ, што је отприлике дебљина два наслагана гроша.

Научници су прво почели да схватају потенцијал хлора да деструктивно интерагује са озоном у Србији раних 1970-их, а Схервоод Ровланд и Марио Молина упозорили су на опасност коју ЦФЦ представљају за озонски омотач 1974. Ова опасност је директна последица чињенице да су ЦФЦ - који садрже угљеник, флуор и хлор - толико инертни. Будући да не реагују ни са чим у доњој атмосфери, молекули ЦФЦ на крају мигрирају у горњу атмосферу, где је сунчево зрачење довољно интензивно да их растави. Тако се добија слободни хлор - елемент који је све само не инертан.

Процес којим хлор уништава озон је у два корака. Хлоров радикал, који је високо реактиван, уклања додатни атом кисеоника са молекула озона, формирајући хлоров моноксид и остављајући молекул кисеоника као производ реакције. Хлоров моноксид је такође врло реактиван, и он се комбинује са другим молекулом озона да би створио два молекула кисеоника и оставио атом хлора слободан да поново започне процес. Један атом хлора може да уништи хиљаде молекула озона на адекватно хладним температурама. Ове температуре постоје преко Антарктика, а у ограниченој мери и над Арктиком, током зиме.

Научници су први пут открили доказе о озонској рупи над Антарктиком 1985. године. Светске владе су брзо реаговале, постигавши споразум у Монтреалу 1987. године да до 2010. године укину употребу ЦФЦ-а међу земљама потписницама. Просечна дебљина слоја у озонској рупи, која се сваке године развија током антарктичког пролећа, износи око 100 ДУ - дебљина новчића. Највећа забележена рупа била је 2006. године; било је 76,30 милиона квадратних километара (29,46 милиона квадратних миља); ниједна рупа у наредним годинама, од 2014. године, није била толико велика. Прва озонска рупа над Арктиком забележена је 2011. године након необично хладне арктичке зиме.