Innan Thomas Midgley Jr. och hans medarbetare uppfann Freon 1928 var de vanligaste köldmedierna farliga kemikalier som svaveldioxid, metylklorid och ammoniak. Freon är en kombination av flera klorfluorkolväten, eller CFC, som är så kemiskt inerta att ingenjörer trodde att de hade hittat en mirakelförening. CFC är smaklösa, luktfria, icke brännbara och icke-frätande, men 1974 varnade två forskare för att de långt ifrån var ofarliga, och deras varningar bekräftades 1985.
Ozonskiktet
Syre är den näst vanligaste gasen i jordens atmosfär, och den finns främst som molekyler gjorda av två syreatomer. Syre kan dock kombineras i molekyler med tre atomer, som kallas ozon. Ozon nära marken är en förorening, men i den övre stratosfären bildar den ett skyddande lager runt planet som absorberar ultraviolett solljus och därigenom skyddar allt liv från de skadliga effekterna av det strålning. Tjockleken på detta skikt mäts i Dobson-enheter (DU); en DU är en hundradels millimeter vid standardtemperatur och -tryck. Ozonskiktet är i genomsnitt cirka 300 till 500 DU tjockt, vilket är ungefär tjockleken på två staplade pennor.
Effekten av CFC
Forskare började först inse potentialen för klor att interagera destruktivt med ozon i tidigt på 1970-talet, och Sherwood Rowland och Mario Molina varnade för faran som CFC utgjorde för ozonskiktet i 1974. Denna fara är en direkt följd av det faktum att CFC - som innehåller kol, fluor och klor - är så inerta. Eftersom de inte reagerar med något i den nedre atmosfären migrerar CFC-molekyler så småningom till den övre atmosfären, där solens strålning är tillräckligt intensiv för att bryta isär dem. Detta producerar fritt klor - ett element som är allt annat än inert.
Effekten av klor på ozon
Processen genom vilken klor förstör ozon är två steg. En kloradikal, som är mycket reaktiv, avlägsnar den extra syreatomen från en ozonmolekyl, bildar klormonoxid och lämnar en syremolekyl som en produkt av reaktionen. Klormonoxid är dock också mycket reaktiv, och den kombineras med en annan ozonmolekyl för att bilda två syremolekyler och lämnar kloratomen fri att börja processen igen. En enda kloratom kan förstöra tusentals ozonmolekyler i tillräckligt kalla temperaturer. Dessa temperaturer finns över Antarktis och i mer begränsad utsträckning över Arktis under vintern.
Ozonhålet
Forskare upptäckte först bevis för ett ozonhål över Antarktis 1985. Världsregeringar var snabba att reagera och nådde en överenskommelse i Montreal 1987 för att 2010 avveckla CFC-användning bland länder som undertecknade. Skiktets genomsnittliga tjocklek i ett ozonhål, som utvecklas varje år under den antarktiska våren, är cirka 100 DU - tjockleken på en krona. Det största hålet som observerades var 2006; det var 76,30 miljoner kvadratkilometer i yta (29,46 miljoner kvadratkilometer); inget hål de efterföljande åren, från och med 2014, har varit lika stort. Det första ozonhålet över Arktis observerades 2011 efter en ovanligt kall arktisk vinter.