Chlorofluorocarbons and Ozone Depletion
Not until 1973 was chlorine found to be a catalytic agent in ozone destruction. Catalytic destruction of ozone removes the odd oxygen species [atomic oxygen (O) and ozone (O3)] while leaving chlorine unaffected. This process was known to be potentially damaging to the ozone layer, but conclusive evidence of stratospheric ozone loss was not discovered until 1984. Announcement of polar ozone depletion over Antarctica in March 1985 prompted scientific initiatives to discover the Ozone Depletion Processes, along with calls to freeze or diminish production of chlorinated fluorocarbons. A complex scenario of atmospheric dynamics, solar radiation, and chemical reactions was found to explain the anomalously low levels of ozone during the polar springtime. Recent expeditions to the Arctic regions show that similar processes can occur in the northern hemisphere, but to a somewhat lesser degree due to warmer temperatures and erratic dynamic patterns.
A primary objective for researchers in addressing this issue has been analysis of Measurements and Trends in Ozone and Chlorofluorocarbon Levels. Global monitoring of ozone levels from space by the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) instrument has shown statistically significant downward trends in ozone at all latitudes outside the tropics. Measurements at several ground-based stations have shown corresponding upward trends in CFCs in both the northern and southern hemisphere. Despite rapid phaseout of CFCs, ozone levels are expected to be lower than pre-depletion levels for several decades due to the long tropospheric lifetimes of CFCs. These compounds are carried into the stratosphere, where they can undergo hundreds of catalytic cycles involving ozone before being scavenged by other chemical species.
Replacement compounds for CFCs have also been evaluated for their Ozone Depletion Potential (ODP). Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) still contain chlorine atoms, but the presence of hydrogen makes them reactive with chemical species in the troposphere. This greatly reduces the prospects of the chlorine reaching the stratosphere, as chlorine will be removed by chemical processes in the lower atmosphere. Hydrofluorocarbons (HFCs), potential replacements for CFCs that contain no chlorine, have been evaluated for potential effects of fluorine compounds on ozone destruction. McFarland and Kaye give an overview of the CFC-ozone issue in the 1992 paper "Chlorofluorocarbons and Ozone."
کلروفلوئوروکربن ها و تخلیه ازنکلروفلوئوروکربن ها (CFCs)، همراه با سایر ترکیبات کلر، و حاوی برم، شده اند در کاهش شتاب ازن در استراتوسفر زمین نقش دارد. CFC ها در 1930s اولیه توسعه داده شد و در انواع کاربردهای صنعتی، تجاری، و خانواده استفاده می شود. این مواد غیر سمی، غیر قابل اشتعال است، و عدم واکنش با ترکیبات شیمیایی دیگر است. این از ویژگی های ایمنی مطلوب، همراه با خواص ترمودینامیکی پایدار خود، آنها را ایده آل برای بسیاری از برنامه های کاربردی - به عنوان ماده سردکننده را برای واحدهای تجاری و خانگی تبرید، پیشرانهای تعلیق مایع یا جسم بصورت گرد و گاز در هوا، حلالهای تمیز کننده های الکترونیکی، و عوامل وزد. تولید و استفاده از کلروفلوئوروکربن ها تجربه رشد تقریبا بی وقفه تقاضا برای محصولات نیاز به استفاده از آنها همچنان به بالا رفتن.
تا 1973 کلر پیدا شد که به یک عامل کاتالیزوری در تخریب ازن. کشتار کاتالیستی ازن حذف گونه های اکسیژن عجیب و غریب [اتم اکسیژن (O) و ازن (O3)] در حالی که ترک کلر بی پیرایه است. این فرایند به طور بالقوه مضر برای لایه ازن شناخته شده بود، اما شواهد قطعی از دست دادن اوزون استراتوسفری تا سال 1984 کشف نشده بود. اطلاعیه کاهش ازن قطبی بر فراز قطب جنوب در ماه مارس سال 1985، باعث طرح های علمی برای کشف فرایند تخلیه ازن، همراه با تماس به مسدود کردن و یا کاهش تولید fluorocarbons کلر. سناریوی پیچیده ای از دینامیک جو، تابش خورشیدی، و واکنش های شیمیایی به توضیح سطح های ناهنجار پایین ازن در بهار قطبی شد. گروه اعزامی اخیر به مناطق قطب شمال نشان می دهد که فرآیندهای مشابه در نیمکره شمالی رخ می دهد، اما تا حدودی کمتر با توجه به درجه حرارت های گرمتر و نامنظم الگوهای پویا است.
هدف اصلی محققان در پرداختن به این موضوع بوده است تجزیه و تحلیل اندازه گیری و روند آن در سطوح ازن و Chlorofluorocarbon. نظارت جهانی سطح ازن را از فضا توسط اوزون طیف سنج نقشه برداری کل (Toms در) ابزار نشان داده است روند رو به پایین در نظر آماری معنی دار ازن در تمام عرضهای جغرافیایی در خارج از مناطق استوایی است. اندازه گیری در چندین ایستگاه های مستقر در زمین مربوط به روند رو به بالا در CFC ها در هر دو نیمکره شمالی و جنوبی نشان داده شده است. با وجود توقف کار یا فراوری بطور مرحلهای سریع از سی اف سی ها، انتظار می رود که سطح اوزون به پایین تر از سطح قبل از کاهش در چند دهه با توجه به عمر وردسپهر طولانی از سی اف سی ها. این ترکیبات به استراتوسفر، جایی که آنها می توانند صدها چرخه کاتالیزوری شامل ازن، قبل از اینکه توسط گونه های دیگر مواد شیمیایی scavenged تحت انجام شده است.
ترکیبات جایگزین برای CFC ها نیز برای تخلیه پتانسیل ازن (ODP) بررسی شده است. Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) اتمهای کلر، شامل، اما وجود هیدروژن باعث می شود آنها را با گونه های شیمیایی در تروپوسفر واکنشی. این تا حد زیادی کاهش می دهد چشم انداز از کلر رسیدن به استراتوسفر، به عنوان کلر خواهد شد توسط فرایندهای شیمیایی در جو پایین تر است. Hydrofluorocarbons (HFCs)، جایگزین بالقوه برای CFC ها که شامل کلر، اثرات بالقوه از ترکیبات فلوئور در تخریب ازن مورد بررسی قرار شده اند. مک فارلند و Kaye به کلی از موضوع اوزون CFC-در سال 1992 مقاله با عنوان «کلروفلوئوروکربن ها و ازن.