Inhoud
In de bovenloop van de stratosfeer van de aarde, absorbeert een dunne laag ozonmoleculen ultraviolet zonlicht, waardoor de omstandigheden aan de oppervlakte bevorderlijk zijn voor levende wezens. De ozonlaag is dun - alleen ongeveer de dikte van twee gestapelde centen - en bepaalde gassen werken samen met ozon om een seizoensgebonden verdunning van de laag te veroorzaken. De meeste gassen die verantwoordelijk zijn voor deze ozongaten komen vrij als gevolg van menselijke industriële of agrarische activiteit.
De ozonlaag
Zuurstof vormt ongeveer 21 procent van de aardatmosfeer, en het grootste deel daarvan bestaat als een stabiel molecuul dat bestaat uit twee zuurstofatomen. In de bovenste stratosfeer heeft zonlicht echter voldoende energie om sommige van deze moleculen op te splitsen in vrije zuurstofatomen die kunnen combineren met de stabiele zuurstofmoleculen om ozon te vormen - een molecuul dat bestaat uit drie zuurstofatomen. De drie atomen creëren een configuratie waardoor het molecuul ultraviolet licht kan absorberen. Wetenschappers geloven dat de ozonlaag ongeveer 600 miljoen jaar geleden is gevormd, waardoor organismen uit de zee kunnen komen en op het land kunnen leven.
Effecten van chloor en broom
Chloor en broom hebben vergelijkbare atoomstructuren en beide hebben het vermogen om de ozonlaag af te breken. Wanneer een enkel atoom van een van beide elementen in contact komt met een ozonmolecuul, wordt het extra zuurstofatoom verwijderd om een iets stabielere molecule te vormen - een hypochloriet of een hypobromiet-ion - en laat moleculaire zuurstof achter. Omdat ze verre van inert zijn, reageert elk hypochloriet en hypobromiet-ion met een ander ozonmolecuul, deze keer vormen ze twee zuurstofmoleculen en laten ze het chloor- of broomradicaal vrij om het proces opnieuw te beginnen. Op deze manier kan een enkel chloor- of broomatoom duizenden ozonmoleculen in zuurstof omzetten.
CFK's, methylbromide en halonen
Als chloor of broomgas aan het oppervlak zou vrijkomen, zou geen van beide de stratosfeer bereiken - ze zouden verbindingen vormen lang voordat ze daar aankwamen. Chloor is echter een primaire component van twee klassen inerte gassen, chloorfluorkoolwaterstoffen of CFK's genoemd. Deze gassen migreren naar de bovenste atmosfeer, waar de zonnestraling sterk genoeg is om de moleculen af te breken en vrij chloor vrij te geven. Op dezelfde manier komt bij het verdrijven van methylbromide op grondniveau broom vrij in de stratosfeer. CFK's worden in de industrie veel gebruikt en methylbromide is een pesticide. Andere klassen van ozonafbrekende gassen die broom bevatten, halonen genoemd, worden gebruikt in brandblussers en de landbouw.
Beheersmaatregelen
Vanaf februari 2013 hadden 197 landen ingestemd met de voorwaarden van het Montreal Protocol, een internationaal verdrag dat het gebruik van bepaalde CFK's en halonen regelt. Het verdrag heeft niet specifiek betrekking op tetrachloorkoolstof, een andere ozonafbrekende stof, maar omdat het wordt gebruikt bij de vervaardiging van CFK's die geleidelijk zijn afgeschaft, is het gebruik ervan afgenomen. Het verdrag gaat ook niet in op de afgifte van methylbromide of stikstofoxide. De laatste is een ander ozonafbrekend gas dat vrijkomt in de landbouw en de landbouw. Net als CFK's vormt stikstofoxide een reactief radicaal in de stratosfeer dat het extra zuurstofatoom uit ozon verwijdert.