ก๊าซที่ส่งผลต่อชั้นโอโซนมีอะไรบ้าง?

ในต้นน้ำลำธารของสตราโตสเฟียร์ของโลก ชั้นบางๆ ของโมเลกุลโอโซนดูดซับแสงแดดอัลตราไวโอเลต ทำให้สภาพที่พื้นผิวเอื้อต่อสิ่งมีชีวิต ชั้นโอโซนมีความบาง เพียงประมาณความหนาของสองเพนนีที่ซ้อนกัน และก๊าซบางชนิดมีปฏิกิริยากับโอโซนเพื่อทำให้ชั้นบางลงตามฤดูกาล ก๊าซส่วนใหญ่ที่รับผิดชอบต่อหลุมโอโซนเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากกิจกรรมทางอุตสาหกรรมหรือการเกษตรของมนุษย์

ออกซิเจนก่อตัวประมาณ 21 เปอร์เซ็นต์ของชั้นบรรยากาศของโลก และส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของโมเลกุลที่เสถียรซึ่งประกอบด้วยออกซิเจนสองอะตอม อย่างไรก็ตาม ในสตราโตสเฟียร์ตอนบน แสงแดดมีพลังงานเพียงพอที่จะแยกโมเลกุลเหล่านี้บางส่วนออกเป็นออกซิเจนอิสระ free อะตอมที่สามารถรวมกับโมเลกุลออกซิเจนที่เสถียรเพื่อสร้างโอโซน - โมเลกุลที่ประกอบด้วยออกซิเจนสามตัว อะตอม อะตอมทั้งสามสร้างโครงร่างที่ช่วยให้โมเลกุลสามารถดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าชั้นโอโซนก่อตัวขึ้นเมื่อ 600 ล้านปีก่อน ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถโผล่ออกมาจากทะเลและอาศัยอยู่บนบกได้

คลอรีนและโบรมีนมีโครงสร้างอะตอมคล้ายคลึงกัน และทั้งคู่มีความสามารถในการทำลายชั้นโอโซน เมื่ออะตอมเดี่ยวของธาตุใดธาตุหนึ่งมาสัมผัสกับโมเลกุลโอโซน มันจะดึงอะตอมออกซิเจนส่วนเกินออก ก่อตัวเป็นโมเลกุลที่เสถียรกว่าเล็กน้อย ไม่ว่าจะเป็นไฮโปคลอไรต์หรือไฮโปโบรไมต์ไอออน และปล่อยให้ออกซิเจนในระดับโมเลกุล ไอออนไฮโปคลอไรต์และไฮโปโบรไมต์แต่ละตัวทำปฏิกิริยากับโมเลกุลโอโซนอื่นโดยอยู่ห่างไกลจากความเฉื่อย เวลาก่อตัวสองโมเลกุลออกซิเจนและปล่อยให้คลอรีนหรือโบรมีนอนุมูลอิสระเริ่มต้นกระบวนการ อีกครั้ง ด้วยวิธีนี้ อะตอมของคลอรีนหรือโบรมีนเพียงตัวเดียวสามารถเปลี่ยนโมเลกุลโอโซนนับพันให้เป็นออกซิเจนได้

ถ้าคลอรีนหรือก๊าซโบรมีนถูกปล่อยออกมาที่พื้นผิว ทั้งสองก็จะไม่ส่งไปถึงสตราโตสเฟียร์ พวกมันจะก่อตัวเป็นสารประกอบนานก่อนที่จะไปถึงที่นั่น อย่างไรก็ตาม คลอรีนเป็นองค์ประกอบหลักของก๊าซเฉื่อยสองประเภทที่เรียกว่าคลอโรฟลูออโรคาร์บอนหรือซีเอฟซี ก๊าซเหล่านี้ อพยพขึ้นสู่บรรยากาศชั้นบนซึ่งรังสีของดวงอาทิตย์มีความเข้มพอที่จะแยกโมเลกุลออกจากกันและปล่อยอิสระ คลอรีน. ในทำนองเดียวกัน การขับเมทิลโบรไมด์ที่ระดับพื้นดินจะปล่อยโบรมีนออกสู่สตราโตสเฟียร์ สารซีเอฟซีมีประโยชน์หลายอย่างในอุตสาหกรรม และเมทิลโบรไมด์เป็นสารกำจัดศัตรูพืช ก๊าซทำลายชั้นโอโซนประเภทอื่นๆ ที่มีโบรมีนเรียกว่าฮาลอน ถูกใช้ในถังดับเพลิงและการเกษตร

ณ เดือนกุมภาพันธ์ 2556 197 ประเทศได้ตกลงที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดของพิธีสารมอนทรีออล ซึ่งเป็นสนธิสัญญาระหว่างประเทศที่ควบคุมการใช้สารซีเอฟซีและฮาลอนบางประเภท สนธิสัญญาไม่ได้กล่าวถึงคาร์บอนเตตระคลอไรด์โดยเฉพาะ ซึ่งเป็นสารทำลายโอโซนอีกชนิดหนึ่ง แต่เนื่องจากใช้ในการผลิตสาร CFCs ซึ่งเลิกใช้แล้ว การใช้งานจึงลดลง สนธิสัญญาดังกล่าวไม่ได้กล่าวถึงการปลดปล่อยเมทิลโบรไมด์หรือไนตรัสออกไซด์ หลังเป็นก๊าซทำลายโอโซนอีกชนิดหนึ่งที่ปล่อยออกมาในการเกษตรและการเกษตร เช่นเดียวกับสาร CFCs ไนตรัสออกไซด์ก่อให้เกิดปฏิกิริยารุนแรงในสตราโตสเฟียร์ที่ดึงอะตอมออกซิเจนส่วนเกินออกจากโอโซน