Sisältö
Ennen kuin Thomas Midgley Jr. ja hänen kumppaninsa keksivät Freonin vuonna 1928, yleisimmät kylmäaineet olivat vaarallisia kemikaaleja, kuten rikkidioksidi, metyylikloridi ja ammoniakki. Freoni on yhdistelmä useista kloorifluorihiilivedyistä tai CFC-yhdisteistä, jotka ovat niin kemiallisesti inerttejä, että insinöörit uskoivat löytäneensä ihmeyhdisteen. CFC-yhdisteet ovat mautonta, hajuttomia, palamattomia ja syövyttäviä, mutta vuonna 1974 kaksi tutkijaa varoitti, että ne ovat kaukana vaarattomista, ja heidän varoituksensa vahvistettiin vuonna 1985.
Otsonikerros
Happi on toiseksi runsas kaasu maan ilmakehässä, ja sitä esiintyy pääasiassa molekyyleinä, jotka koostuvat kahdesta happiatomista. Happi voi yhdistyä molekyyleiksi, joissa on kolme atomia, joita kutsutaan otsoniksi. Maapallon lähellä oleva otsoni on epäpuhtaus, mutta ylemmässä stratosfäärissä se muodostaa planeetan ympärille suojakerroksen, joka imee ultraviolettivalon auringonvaloa ja suojaa siten koko elämää tuon säteilyn haitallisilta vaikutuksilta. Tämän kerroksen paksuus mitataan Dobson-yksiköinä (DU); yksi DU on sadasosa millimetriä normaaleissa lämpötiloissa ja paineissa. Otsonikerros on keskimäärin noin 300-500 DU, mikä on noin kahden pinotun pennin paksuus.
CFC-yhdisteiden vaikutus
Tutkijat alkoivat ensin ymmärtää kloorin mahdollisuuksia vuorovaikutuksessa haitallisesti otsonin kanssa 1970-luvun alkupuolella. Sherwood Rowland ja Mario Molina varoittivat CFC-yhdisteiden aiheuttamasta vaarasta otsonikerrokselle vuonna 1974. Tämä vaara on suora seuraus siitä, että CFC-yhdisteet - jotka sisältävät hiiltä, fluoria ja klooria - ovat niin inerttejä. Koska CFC-molekyylit eivät reagoi mihinkään alemmassa ilmakehässä, ne muuttuvat lopulta ylempään ilmakehään, missä auringon säteily on riittävän voimakasta hajottamaan ne toisistaan. Tämä tuottaa vapaata klooria - alkuaine, joka on kaikkea muuta kuin inerttiä.
Kloorin vaikutus otsoniin
Prosessi, jolla kloori tuhoaa otsonia, on kaksivaiheinen. Klooriradikaali, joka on erittäin reaktiivinen, irrottaa ylimääräisen happiatomin otsonimolekyylistä, muodostaen kloorimonoksidin ja jättäen happimolekyylin reaktion tuotteeksi.Kloorimonoksidi on kuitenkin myös erittäin reaktiivinen, ja se yhdistyy toisen otsonimolekyylin kanssa muodostaen kaksi happimolekyyliä ja jättäen klooriatomin vapaiksi aloittaa prosessi uudelleen. Yksi klooriatomi voi tuhota tuhansia otsonimolekyylejä riittävän kylmissä lämpötiloissa. Nämä lämpötilat ovat olemassa Etelämantereen alueella ja rajoitetummassa määrin arktisen alueen yli talvella.
Otsonireikä
Tutkijat löysivät ensimmäisen kerran todisteita otsonireiästä Etelämantereen yläpuolella vuonna 1985. Maailman hallitukset reagoivat nopeasti, ja päästiin sopimukseen Montrealissa vuonna 1987, jotta vuoteen 2010 mennessä lopetetaan CFC-yhdisteiden käyttö allekirjoittaneissa maissa. Otsonireiän kerroksen keskimääräinen paksuus, joka kehittyy vuosittain Etelämantereen kevään aikana, on noin 100 DU - sentin paksuus. Suurin havaittu reikä oli vuonna 2006; se oli pinta-alaltaan 76,30 miljoonaa neliökilometriä (29,46 miljoonaa neliökilometriä); yhtään reikää seuraavina vuosina, vuodesta 2014, ei ole ollut yhtä suuri. Ensimmäinen otsikon reikä arktisella alueella havaittiin vuonna 2011 epätavallisen kylmän arktisen talven jälkeen.