Sharing Chemistry with the Community

CFCs, lỗ thủng tầng ozone, Susan Solomon

Susan Solomon (19/01/1956) là nhà khoa học có công lớn trong việc xác nhận những hợp chất chứa clo có thể phá hủy tầng ozone và giải thích lý do tại sao dẫn đến sự suy giảm của chúng.

Phân tử ozone trên tầng ozone được hình thành từ ba nguyên tử oxi – nhiều hơn khí oxi trong khí quyển một nguyên tử. Tầng ozone cách bề mặt trái đất từ 20-30 km và chúng hấp thụ một lượng lớn bức xạ tử ngoại từ mặt trời. Điều này rất quan trọng cho sự sống trên trái đất bởi vì tầng ozone lọc những bức xạ tử ngoại, chúng chính là nguyên nhân gây ra việc hủy hoại gene.

Những nhà hóa học đã nhận ra những phản ứng tạo ra và phá hủy ozone từ những năm 1930. Tuy nhiên cho đến những năm 1970, chúng ta mới bắt đầu xem xét ảnh hưởng của con người trên tầng ozone nhờ sự phát hiện ra những hợp chất chlorofluorocarbon (CFCs) nhân tạo có khả năng phá hủy tầng ozone.

CFCs là những hợp chất thường được biết đến với cái tên thương mại là Freon. Chúng được sử dụng một cách rộng rãi trong công nghiệp với vai trò là chất chống đông, chất nén trong bình khí và dung môi. Người ta sử dụng CFCs vì chúng có độ hoạt tính kém nhưng những nhà khoa học lại lo ngại rằng chúng có thể phản ứng với tầng ozone cao trong bầu khí quyển.

Những mối lo ngại này đã được xác minh vào đầu những năm 1980. Những quan sát chỉ ra rằng cấp độ ozone trong bầu khí quyển ở trên Nam cực đã thấp hơn 35% khi so sánh vào những năm 1960. Các nhà khoa học đánh giá sự suy giảm này là thay đổi đáng báo động. Nhưng nếu nguyên nhân là do CFCs thì tại sao chúng lại tập trung xảy ra ở trên Nam cực? Bởi vì, một điều chắc chắn rằng những khí nhân tạo bị đổ lỗi cho vấn đề này, nhưng nếu vậy thì chúng ta phải nhìn thấy cấp độ ozone suy giảm phải xảy ra khắp trái đất chứ?

Những câu hỏi này cuối cùng cũng có lời đáp sau khi Solomon tìm ra được nguyên do tại sao. Trước tiên, bà ấy đầu tư nghiên cứu lý do tại sao CFCs có thể dẫn đến việc phá hủy tầng ozone. Mặc dù, CFCs thông thường rất không có hoạt tính nhưng khi chúng tiếp xúc với những phân tử trong bầu khí quyển dưới sự tác động của bức xạ tử ngoại, chúng sẽ bị phá vỡ ra từng phần riêng lẽ. Chính điều này sản sinh ra những nguyên tử chlorine mang những electron không ghép cặp, được gọi là những gốc tự do chlorine.

Thông thường một góc tự do rất hoạt tính cho nên những góc tự do chlorine sinh ra do sự phá vỡ của CFCs nhanh chóng phản ứng với những phân tử ozone. Phản ứng này sinh ra một phân tử oxygen và một gốc tự do chlorine oxide (ClO). Những gốc tự do này tiếp tục phản ứng tiếp với một phân tử ozone khác và hình thành 2 phân tử oxygen và tái tạo lại một gốc tự do chlorine và phản ứng cứ thể tiếp tục xảy ra với nhiều phân tử ozone khác. Dòng phản ứng này có chu kỳ lặp lại và điều này dẫn tới sự phá hủy nghiêm trọng ozone trong bầu khí quyển.

Solomon giả thuyết rằng những đám mây phân cực ở tầng bình lưu có thể giải thích lý do tại sao sự phá hủy tầng ozone thường lớn nhất trên những cực của trái đất. Bà ấy giả định rằng bề mặt chất rắn cung cấp bởi những hạt băng trong những đám mây có thể giúp đỡ tăng tốc những phản ứng.

Để đưa những lý thuyết này vào trong bài kiểm tra, Solomon đã thám hiểm đến Nam cực để tập hợp những bằng chứng trực tiếp. Nếu CFCs chịu trách nhiệm thì sau đó cấp độ cao của những gốc tự do chlorine oxide sẽ được hình thành nơi tầng ozone bị phá hủy. Trong suốt những chuyến thám hiểm, Solomon và đồng sự của bà ấy đã tập hợp đủ bằng chứng để thể hiện rằng nguyên nhân là do CFCs.

Sự phát hiện này có ý nghĩa rất to lớn vì đây là bằng chứng đầu tiên chứng tỏ rằng CFCs chịu trách nhiệm cho sự phát triển những lỗ thủng trên tầng ozone. Công việc của Solomon cùng với giả thuyết của những nhà khoa học khác đã dẫn đến nghị định thư Montreal. Đây là hiệp ước quốc tế được tạo ra vào năm 1987 nhằm bảo vệ tầng ozone bằng cách giảm dần những hóa chất nhân tạo CFCs.

Để công nhận công lao của Solomon, chính phủ Mỹ đã trao tặng cho bà ấy huy chương quốc gia về khoa học và thêm váo đó người ta cũng đặt tên một tảng băng trên Nam cực bằng tên của bà ấy. Solomon tiếp tục làm việc trên lĩnh vực khoa học liên quan đến ozone, một xuất bản gần đây nhất của bà ấy chỉ ra rằng những ảnh hưởng tích cực của nghị định thư Montreal trên tầng ozone ở Nam cực.

Tham khảo Compound Interest.

Leave a Reply