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地球の成層圏の上部では、オゾン分子の薄い層が紫外線を吸収し、表面の状態が生物の助けとなります。オゾン層は薄く、積み重ねられた2ペニーの厚さ程度であり、特定のガスがオゾンと相互作用して、層の季節的な薄化を引き起こします。これらのオゾンホールの原因となるガスのほとんどは、人間の産業活動または農業活動の結果として放出されます。
オゾン層
酸素は地球大気の約21％を形成し、その大部分は2つの酸素原子からなる安定した分子として存在します。しかし、上部成層圏では、太陽光はこれらの分子の一部を安定した酸素分子と結合してオゾンを形成できる遊離酸素原子に分解するのに十分なエネルギーを持っています。これは、3つの酸素原子からなる分子です。 3つの原子は、分子が紫外線を吸収できる構成を作成します。科学者は、オゾン層が約6億年前に形成され、生物が海から出現して陸地で生活できるようになると考えています。
塩素と臭素の影響
塩素と臭素は同様の原子構造を持ち、どちらもオゾン層を破壊する能力があります。いずれかの元素の単一の原子がオゾン分子と接触すると、余分な酸素原子が除去されて次第に安定した分子（次亜塩素酸塩または次亜臭素酸イオン）が形成され、酸素分子が残ります。不活性から遠く離れて、次亜塩素酸イオンと次亜臭素酸イオンはそれぞれ別のオゾン分子と反応し、今度は2つの酸素分子を形成し、塩素または臭素ラジカルを遊離させてプロセスを再開します。このようにして、単一の塩素または臭素原子が何千ものオゾン分子を酸素に変換できます。
CFC、臭化メチル、ハロン
塩素または臭素ガスが表面で放出された場合、どちらも成層圏に到達しません。到着するずっと前に化合物を形成します。ただし、塩素は、クロロフルオロカーボン（CFC）と呼ばれる2つのクラスの不活性ガスの主成分です。これらのガスは上層大気に移動し、そこで太陽の放射は分子を分解して遊離塩素を放出するのに十分強いです。同様に、地上レベルで臭化メチルを排出すると、臭素が成層圏に放出されます。 CFCは産業で多くの用途があり、臭化メチルは農薬です。ハロンと呼ばれる臭素を含むオゾン層破壊ガスの他のクラスは、消火器や農業で使用されます。
管理策
2013年2月現在、197か国が特定のCFCとハロンの使用を管理する国際条約であるモントリオール議定書の条件に同意しました。この条約は、別のオゾン層破壊物質である四塩化炭素に特化したものではありませんが、段階的に廃止されたCFCの製造に使用されているため、その使用は減少しています。条約はまた、臭化メチルまたは亜酸化窒素の放出に対処していません。後者は、農業や農業で放出される別のオゾン層破壊ガスです。 CFCと同様に、亜酸化窒素は成層圏で反応性ラジカルを形成し、オゾンから余分な酸素原子を取り除きます。