Sammenhengen mellom utslipp av ozonskadelige gasser og reduksjon av ozonlaget ble første gang påvist av forskerne i 1974. Da nyheten ble slått opp i mediene, ble det av mange oppfattet som en spøk at drivgassen i sprayboksene kunne forårsake en nedbrytning av ozon i jordas atmosfære.
Mange små kilder blir store til sammen
Det mange trodde var en spøk var nok dessverre alvor. Det var så mange spraybokser i bruk over hele verden at drivgassene faktisk ble en alvorlig trussel mot miljøet på jorda. Drivgassene inneholdt den gangen hydrokarboner med klor og fluor, med forkortelsen KFK-stoffer.
Kjølemediet i kjøleskap har tidligere vært av samme type som den som ble brukt i spraybokser - såkalte freoner eller KFK-gasser. Disse inneholder klor (Cl), og bidrar derfor til å skade ozonlaget. I dag brukes andre gasser både i kjøleskap og spraybokser.
Nedbryting av ozon
Frie kloratomer (Cl), blant annet fra KFK-stoffene, kan reagere med ozon etter reaksjonen: Cl + O3 → ClO + O2
ClO-molekylet kan deretter reagere med et O-atom, slik at vi får tilbake Cl-atomet: ClO + O → Cl + O2
Fordi Cl-atomet kommer uforandret ut av reaksjonene, virker det som en katalysator for nedbrytningen av ozon. Etterpå kan det samme Cl-atomet reagere om igjen og om igjen med stadig nye O3- molekyler og hver gang omdanne dem til O2-molekyler.
Kloratomer er meget effektive i denne nedbrytningen. Ett enkelt kloratom kan for eksempel katalysere nedbrytningen av omtrent én million ozonmolekyler før det finner et annet molekyl som det kan reagere med. Noe tilsvarende gjelder også for frie fluor- og bromatomer.
Vi ser begge reaksjonene ovenfor under ett ved å addere dem som om de var matematiske ligninger. Da får vi:
Cl + O3+ ClO + O → ClO + O2 + Cl + O2
Vi fjerner så like partikler på begge sider av pila (altså før og etter reaksjonen). Da står vi igjen med nettoreaksjonen for ozonnedbrytningen, som er O3 + O → O2 + O2
I atmosfæren er det normalt en fin balanse mellom nedbrytning og oppbygning av ozonmolekyler. Klor og fluor fra KFK-stoffene forstyrrer denne balansen fordi de ødelegger ozonlaget. Når konsentrasjonen av ozon i atmosfæren avtar, vil atmosfæren absorbere færre ultrafiolette fotoner med bølgelengder fra 200 nm til 320 nm. Da kommer de helt ned til jordoverflaten og kan føre til stråleskader på mennesker, dyr og planter.
Ozonhullet over Antarktis
Figuren nedenfor viser hvordan ozonkonsentrasjonen over Sørpolen har endret seg fra 1979 (øverst til venstre) til 2014 (nederst til høyre).
Ozonlaget over Antarktis 1979-2014
Den blå og fiolette fargen viser at tykkelsen på ozonsjiktet over Sørpolen i perioder ikke er mer enn 100-150 DU (1,00-1,50 mm). Vi legger merke til at ozonlaget generelt er tynnere desto nærmere vi kommer 2001 (riktignok med normal variasjon fra år til år). Den lave ozonkonsentrasjonen over Sørpolen er blitt kalt et «ozonhull», selv om det ikke dreier seg om noe hull i ozonlaget.
Forskerne mener at i stratosfæren over dette området foregår det en økt nedbrytning av ozon med kloratomer som katalysator. I denne høyden over Sørpolen er det ekstremt kaldt, ned mot -90 °C. Her blir det dannet spesielle skyer som inneholder salpetersyreholdige ispartikler. Forskerne mener at disse ispartiklene, sammen med sollyset, spiller en viktig rolle i spaltingen av KFK-stoffer til frie kloratomer. Og som vi har sett, katalyserer de frie kloratomene nedbrytningen av ozon.
Ozonhull over Antarktis i perioden 1. juli til 24. oktober 2009
