Ozon, een vorm van zuurstof, is geen overvloedige verbinding in de atmosfeer van de aarde, maar het is een belangrijke. Het vormt een laag in de stratosfeer die schadelijke ultraviolette zonnestraling blokkeert, en zonder die laag zouden de omstandigheden aan de oppervlakte minder gunstig zijn voor levende wezens. De afgifte van chloorfluorkoolwaterstoffen in de atmosfeer beschadigt deze ozonlaag, omdat chloor - een bestanddeel van CFK's - zeer reactief is en reageert met ozon om het in gewone zuurstofmoleculen te veranderen.

Ozon in de atmosfeer

Ozon is een verbinding gevormd uit drie zuurstofatomen, en bestaat in twee afzonderlijke lagen in de atmosfeer. In de troposfeer, dichtbij de grond, wordt het beschouwd als een verontreinigende stof. Het beschadigt gewassen en veroorzaakt ademhalingsproblemen bij mensen. In de bovenste stratosfeer vormt het echter een laag die ultraviolet zonlicht absorbeert. Wetenschappers meten de dikte van deze laag "goede" ozon in Dobson-eenheden, genoemd naar de Britse natuurkundige Gordon Miller Bourne Dobson, een pionier in de studie van ozon. Eén Dobson-eenheid wordt gedefinieerd als een dikte van 0,01 millimeter (0,0004 inch) bij standaardtemperatuur en -druk, wat 0 graden Celsius (32 graden Fahrenheit) en 1 atmosfeer is.

Reactie met ozon

Chloor werkt als een katalysator in het veranderen van ozon in zuurstof in een reactie die tot 1973 niet werd begrepen. Wanneer een vrij chlooratoom en een ozonmolecuul reageren, stroken het chlooratoom het derde zuurstofmolecuul om chloormonoxide te vormen, een onstabiele verbinding, en laat een stabiel zuurstofmolecuul achter. Omdat het chloormonoxidemolecuul onstabiel is, kan het een interactie aangaan met een vrij zuurstofatoom om een ​​ander molecuul te produceren dat uit twee zuurstofatomen bestaat en - wat belangrijker is - het chlooratoom vrijlaat om het proces opnieuw te starten. Deze cyclus kan duizenden keren worden herhaald, waardoor de hoeveelheid ozon gestaag afneemt.

Bronnen van chloor

Omdat chloor instabiel is, zou het, als het in zijn elementaire vorm wordt vrijgegeven, reageren met een ander element of compound voordat het de stratosfeer heeft bereikt. Chloor is echter een sleutelelement in een klasse van stoffen die chloorfluorkoolwaterstoffen worden genoemd en die een aantal toepassingen hebben in de industrie, waaronder koeling. In tegenstelling tot zuiver chloor zijn CFK's inert en bij het vrijkomen op de grond behouden ze hun structuur voor onbepaalde tijd. Ze migreren uiteindelijk echter naar de bovenste atmosfeer, waar het zonlicht intens genoeg is om ze uiteen te breken en chloor af te geven. Chloor is niet noodzakelijk het enige element dat ozon uitput. Broom, waterstof en stikstof doen dit ook.

Het ozongat

De dikte van de ozonlaag is gemiddeld rond de 300 tot 500 Dobson-eenheden, wat ruwweg overeenkomt met de dikte van twee gestapelde centen. In 1984 rapporteerden Britse wetenschappers in Antarctica een terugkerend dunner worden van deze laag tot 180 Dobson-eenheden, of iets meer dan de dikte van één cent. Deze verdunning vindt plaats tijdens de Antarctische winter en lente, wanneer stratosferische wolken van ijsdeeltjes de vernietiging van ozon versnellen. Het gat groeit elk jaar en omvat het grootste deel van het Antarctische continent en daarbuiten, en de laag is in enkele jaren zo dun geworden als 73 Dobson-eenheden, wat minder is dan de dikte van een dubbeltje.