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Bevor Thomas Midgley Jr. und seine Mitarbeiter 1928 Freon erfanden, waren gefährliche Chemikalien wie Schwefeldioxid, Methylchlorid und Ammoniak die häufigsten Kältemittel. Freon ist eine Kombination mehrerer Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder FCKW, die chemisch so inert sind, dass die Ingenieure glaubten, sie hätten eine Wunderverbindung gefunden. FCKWs sind geschmacksneutral, geruchsneutral, nicht brennbar und nicht korrosiv. 1974 warnten zwei Wissenschaftler, dass sie alles andere als harmlos seien, und ihre Warnungen wurden 1985 bestätigt.
Die Ozonschicht
Sauerstoff ist das am zweithäufigsten vorkommende Gas in der Erdatmosphäre und besteht hauptsächlich aus Molekülen, die aus zwei Sauerstoffatomen bestehen. Sauerstoff kann sich jedoch zu Molekülen mit drei Atomen verbinden, die Ozon genannt werden. Ozon in Bodennähe ist ein Schadstoff, aber in der oberen Stratosphäre bildet es eine Schutzschicht um den Planeten, die ultraviolettes Sonnenlicht absorbiert und dadurch alles Leben vor den schädlichen Auswirkungen dieser Strahlung schützt. Die Dicke dieser Schicht wird in Dobson-Einheiten (DU) gemessen; Ein DU ist ein Hundertstel Millimeter bei Standardtemperatur und -druck. Die Ozonschicht ist im Durchschnitt etwa 300 bis 500 DU dick, was etwa der Dicke von zwei gestapelten Pfennigen entspricht.
Die Wirkung von FCKW
Die Wissenschaftler erkannten bereits in den frühen 1970er Jahren das Potenzial von Chlor für eine zerstörerische Wechselwirkung mit Ozon, und Sherwood Rowland und Mario Molina warnten vor der Gefahr, die FCKWs 1974 für die Ozonschicht darstellten. Diese Gefahr ist eine direkte Folge der Tatsache, dass FCKWs - die Kohlenstoff, Fluor und Chlor enthalten - sind also inert. Weil sie mit nichts in der unteren Atmosphäre reagieren, wandern die FCKW-Moleküle schließlich in die obere Atmosphäre, wo die Sonnenstrahlung stark genug ist, um sie auseinanderzubrechen. Dadurch entsteht freies Chlor - ein Element, das alles andere als inert ist.
Die Wirkung von Chlor auf Ozon
Der Prozess, durch den Chlor Ozon zerstört, ist zweistufig. Ein Chlorradikal, das sehr reaktiv ist, entfernt das zusätzliche Sauerstoffatom von einem Ozonmolekül, bildet Chlormonoxid und hinterlässt ein Sauerstoffmolekül als Reaktionsprodukt.Chlormonoxid ist jedoch auch sehr reaktiv und verbindet sich mit einem anderen Ozonmolekül, um zwei Sauerstoffmoleküle zu bilden und das Chloratom frei zu lassen, um den Prozess erneut zu beginnen. Ein einziges Chloratom kann bei ausreichend kalten Temperaturen Tausende von Ozonmolekülen zerstören. Diese Temperaturen herrschen im Winter über der Antarktis und in begrenztem Umfang auch über der Arktis.
Das Ozonloch
Die Wissenschaftler entdeckten 1985 erstmals Hinweise auf ein Ozonloch über der Antarktis. Die Regierungen der Welt reagierten schnell und einigten sich 1987 in Montreal darauf, den Einsatz von FCKW bis 2010 unter den unterzeichneten Ländern einzustellen. Die durchschnittliche Dicke der Schicht in einem Ozonloch, die sich jedes Jahr während des antarktischen Frühlings entwickelt, beträgt ungefähr 100 DU - die Dicke eines Cent. Das größte beobachtete Loch war im Jahr 2006; es war 76,30 Millionen Quadratkilometer groß (29,46 Millionen Quadratmeilen); Kein Loch in den Folgejahren war ab 2014 so groß. Das erste Ozonloch über der Arktis wurde 2011 nach einem ungewöhnlich kalten arktischen Winter beobachtet.