До того, як Томас Мідглі-молодший та його однодумці винайшли фреон в 1928 році, найпоширенішими холодоагентами були небезпечні хімічні речовини, такі як діоксид сірки, хлористий метил та аміак. Фреон - це комбінація декількох хлорфторуглеводнів, або ХФУ, які настільки хімічно інертні, що інженери вважали, що знайшли диво-з'єднання. ХФУ не мають смаку, запаху, негорючі та не їдкі, але в 1974 році двоє вчених попередили, що вони далеко не нешкідливі, і їх попередження підтвердили в 1985 році.
Озоновий шар
Кисень - другий за поширеністю газ в атмосфері Землі, і він існує переважно як молекули, складені з двох атомів кисню. Однак кисень може поєднуватися в молекули з трьома атомами, які називаються озоном. Озон біля землі є забруднювачем, але у верхній стратосфері він утворює захисний шар навколо планета, яка поглинає ультрафіолетове сонячне світло, захищаючи тим самим все життя від шкідливого впливу цього випромінювання. Товщина цього шару вимірюється в одиницях Добсона (DU); один DU становить соту частку міліметра при стандартній температурі та тиску. Товщина озонового шару в середньому становить приблизно від 300 до 500 ДО, що становить приблизно товщину двох складених копійок.
Вплив ХФУ
Вчені вперше почали усвідомлювати можливість хлору руйнівно взаємодіяти з озоном в Росії на початку 1970-х, а Шервуд Роуленд та Маріо Моліна попереджали про небезпеку, яку ХФУ становлять для озонового шару в 1974. Ця небезпека є прямим наслідком того факту, що ХФУ, які містять вуглець, фтор і хлор, є настільки інертними. Оскільки вони не реагують ні з чим у нижчих шарах атмосфери, молекули ХФУ з часом мігрують у верхні шари атмосфери, де сонячне випромінювання досить інтенсивне, щоб розбити їх на частини. При цьому утворюється вільний хлор - елемент, який є чим завгодно, але не інертним.
Вплив хлору на озон
Процес, за допомогою якого хлор руйнує озон, складається з двох кроків. Хлоровий радикал, який є дуже реактивним, позбавляє зайвий атом кисню від молекули озону, утворюючи монооксид хлору і залишаючи молекулу кисню як продукт реакції. Однак оксид хлору також дуже реактивний, і він поєднується з іншою молекулою озону, утворюючи дві молекули кисню і залишаючи атом хлору вільним, щоб розпочати процес знову. Один атом хлору може знищити тисячі молекул озону при достатньо низьких температурах. Ці температури існують в Антарктиці, і в більш обмеженій мірі в Арктиці, взимку.
Озонова діра
Вперше вчені виявили дані про озонову діру над Антарктикою в 1985 році. Світові уряди швидко відреагували, досягнувши домовленості в Монреалі в 1987 році, щоб до 2010 року припинити використання ХФУ серед країн, які підписали. Середня товщина шару в озоновій дірі, що розвивається щороку під час антарктичної весни, становить близько 100 DU - товщина копійки. Найбільша діра спостерігалась у 2006 році; площа становила 76,30 млн. квадратних кілометрів (29,46 млн. квадратних миль); жодна діра в наступні роки, станом на 2014 рік, не була такою великою. Перша озонова діра над Арктикою спостерігалася в 2011 році після незвично холодної арктичної зими.