Những thủ phạm gây thủng tầng ozon
Ông cho rằng tia tử ngoại đã cung cấp năng lượng để thực hiện các quá trình chuyển hóa giữa các dạng khác nhau của oxi (oxi phân tử O 2, oxi nguyên tử O và ozon O 3. Giữa chúng có một cân bằng mỏng manh đảm bảo sự tồn tại các phân tử O 3 trên tầng bình lưu
3O 2 hv 2O 3
Từ những năm 1950, các số liệu đo đạc đã cho thấy rằng nồng độ ozon thực tế thấp hơn mức cần phải có. Những quan sát gần đây nhất đã cho thấy tầng ozon ở Nam cực đã bị phá huỷ rộng tới 10 triệu kilomet vuông, tương đương với diện tích của cả châu Âu.
Vậy những thủ phạm nào gây thủng tầng ozon?
* Mãi đến năm 1970, một thủ phạm mới bị phát hiện. Đó là các oxit nitơ. Người có công tìm ra thủ phạm này là Paul Crutzen (nhà bác học Đức). Ông đã chứng minh được rằng, các vi khuẩn được đất tạo ra N 2O trơ, có thể bay lên đến tầng bình lưu. Tại đây dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, N 2O chuyển thành 2 oxit khác có khả năng hoạt động hóa học là NO và NO 2. Chính những hợp chất NO và NO 2đã chuyển hóa ozon thành oxi phân tử O 2.
Bản thân NO và NO 2, như những chất xúc tác không bị tiêu hao trong quá trình này nên chúng lại tiếp tục phân huỷ tầng ozon. Đến giữa những năm 1970, các kết quả đo lường đã thừa nhận lý thuyết của Crutzen.
* Tiếp theo Crutzen, hai nhà bác học Mỹ là Molina và Rowwland năm 1974 đã công bố kết quả nghiên cứu cho thấy không chỉ vi khuẩn dưới đất mà cả chất CFC do con người thải vào không khí cũng là thủ phạm phá huỷ tầng ozon. CFC là tên viết tắt của các hợp chất cloroflorocacbon hiện được dùng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và sinh hoạt. Chúng có nhiều loại, mỗi loại được dùng trong một lĩnh vực. Ví dụ Tricloroflorometan, thường gọi là CFC - 11 và dicloroflorometan CFC - 12 là hai loại phổ biến nhất, chiếm 80% lượng CFC sản xuất ra. CFC có nhiều ưu điểm, đó là những dung môi tốt, chúng bay hơi nhanh và phân tán chất tan khá đều, chúng không độc, không cháy, không nổ. Vì thế chúng được dùng trong bình xịt nước hoa, chất khử mùi, diệt gián, muỗi, thuốc tẩy làm sạch gương, kính, chất làm sạch bếp lò, dầu bôi trơn....
Trước đây, người ta dùng khí NH 3hay khí CO 2để làm xốp chất dẻo. Ngày nay người ta làm xốp chất dẻo bằng CFC vì chúng trơ với các chất dẻo, tan trong chất dẻo lỏng nhưng không tan trong chất dẻo rắn. Chúng lại có điểm sôi và áp xuất hơi thích hợp.
CFC cũng được dùng làm chất tải lạnh trong các máy điều hòa nhiệt độ và máy lạnh. Ở Nhật bản, CFC còn được dùng làm dung môi để làm sạch mạch in trong công nghiệp điện tử, tẩy mỡ bám trên kim loại, làm chất giặt khô...Tính đến nay, con người đã thải vào khí quyển trên 20 triệu tấn CFC, bình quân khoảng một triệu tấn mỗi năm.
CFC khi thải vào không khí chúng bay lên đến tầng bình lưu ở độ cao khoảng từ 25 đến 30km và bị quang ly theo phản ứng:
CCl 3F tia tử ngoại CCl 2F + Cl (1)
Clo nguyên tử có khả năng hoạt động hóa học rất cao nên gây ra chuỗi phản ứng:
Cl + O 3→ ClO + O 2 (2)
ClO → Cl + O 2 (3)
Các phản ứng (2) và (3) được lặp đi, lặp lại. Clo nguyên tử tham gia phản ứng phân huỷ O 3như một chất xúc tác, nó không bị tiêu hao mà chuyển dịch xuống lớp không khí thấp hơn. Dọc đường đi, mỗi nguyên tử Clo phá huỷ hàng trăm ngàn phân tử O 3. Với hiệu suất phân huỷ ozon cao, lượng tích tụ trong không khí lớn nên CFC gây ra lỗ thủng tầng ozon.
Khi mà xuân đến, ánh nắng mặt trời trở lại với vùng cực cung cấp năng lượng nhiều hơn, đẩy mạnh sự phân ly chất CFC thành Clo nguyên tử, nên sự phá huỷ O 3nhanh hơn. Đó là vì sao mức độ phá huỷ tầng ozon xảy ra ở Bắc cực và Nam cực mỗi khi mùa xuân đến ở mỗi vùng, mạnh hơn các vùng ở vị trí vĩ tuyến thấp hơn.
Bằng những số liệu khoa học cụ thể, bằng những lý giải xác đáng, các nhà khoa học trên đã chỉ ra thủ phạm phá hủy tầng ozon bao quanh Trái đất, vốn có tác dụng ngăn chặn các tia cực tím đi thẳng xuống mặt đất bảo vệ sự sống trên Trái đất. Với kết quả của những nỗ lực, nghiên cứu trong suốt hơn 30 năm họ đã được giải Noobel về hóa học năm1995 vì cố nhiều cống hiến trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
Nguồn: Tạp chí hóa học và ứng dụng, số 4/2006, trang 9.
