Ozon jest odmianą alotropową tlenu, który występuje w formie cząsteczek trójatomowych (O3). Na wysokości około 20 do 30 km nad powierzchnią Ziemi występuje warstwa o charakterystycznym, podwyższonym stężeniu ozonu. Warstwa ta spełnia bardzo istotną funkcję z punktu widzenia organizmów żyjących na Ziemi, gdyż pochłania ona część szkodliwego promieniowania ultrafioletowego, emitowanego przez Słońce. Niektóre rodzaje promieniowania ultrafioletowego są dla organizmów żywych niezwykle szkodliwe. U ludzi mogą powodować głębokie poparzenia, a nawet nowotwory skóry.

Od końca lat 70 - tych obserwuje się znaczny spadek zawartości ozonu w atmosferze, szczególnie nad Antarktydą. Zjawisko zmniejszenia stężenia ozonu w ozonosferze nazywane jest dziurą ozonową. Szybko okazało się, że winny temu zjawisku jest przede wszystkim sam człowiek. Dziura ozonowa powstaje bowiem przede wszystkim na skutek przedostawania się do atmosfery różnych, szkodliwych związków chemicznych. Najbardziej niebezpieczne dla warstwy ozonowej okazały się związki zwane ogólnie freonami. Pod względem chemicznym freony są to chlorowcopochodne węglowodorów nasyconych. W cząsteczkach tych związków zawarte są więc między innymi atomy chloru i fluoru, a czasami również bromu. Ze względu na fakt, iż mają także dużą pojemność cieplną, mogą mieć również znaczny udział w zwiększaniu się efektu cieplarnianego. Freony wykorzystywano przede wszystkim do produkcji urządzeń chłodzących oraz w przemyśle kosmetycznym do wyrobu dezodorantów. Najbardziej znanymi i najczęściej używanymi freonami są dichlorodifluorometan (CCl2F2) – tzw. freon F-12 oraz dichlorotetrafluoroetan (C2Cl2F4) – tzw. freon F-114. Ze względu na swą niską gęstość freony mogą w bardzo łatwy sposób przedostawać się nawet do górnych warstw atmosfery, gdzie stężenie ozonu jest największe. Bez przeszkód zatem niszczą warstwę ozonową. Dzieje się tak dlatego, że pod wpływem promieniowania słonecznego freony ulegają fotolizie (rozkładowi pod wpływem światła), w wyniku czego uwalniane zostają pojedyncze atomy fluoru i chloru. Pierwiastki te wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc tlenki (np. tlenek chloru) oraz „zwykły” tlen dwuatomowy (O2). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzić może do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2), co wiąże się z uwolnieniem kolejnego atomu chloru. Atom ten niszczy następne kolejne cząsteczki ozonu. Oprócz tego dwutlenek chloru może rozpadać się na atom chloru i dwuatomową cząsteczkę tlenu. Wszystkie te przemiany można zapisać ogólnie w następujący sposób:

Powyższe reakcje mogą zostać zatrzymane w momencie całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu albo w wyniku do usunięcia chloru na skutek innego rodzaju reakcji chemicznych.

Wśród gazów mających niszczący wpływ na warstwę ozonową należy jeszcze wymienić między innymi tlenki azotu, dostające się do ozonosfery przede wszystkim w wyniku spalania paliw, głównie w silnikach samolotów i rakiet. Tlenki azotu wydzielane są do ozonosfery również w wyniku wybuchów jądrowych.

Eksperci oceniają, że średnie roczne tempo spadku zawartości ozonu w atmosferze kształtuje się poniżej 0,2% w strefie równikowej oraz od 0,4 do 0,8% w strefach umiarkowanych szerokości geograficznych. Bez wątpienia największe tempo spadku ilości ozonu obserwuje się w rejonie Antarktydy, szczególnie w okresie jesienno-zimowym. Nasuwa się zatem pytanie, dlaczego dziura ozonowa powstaje w największym stopniu właśnie nad Antarktydą a nie w innych rejonach świata. Co więcej, największa emisja gazów szkodliwych dla warstwy ozonowej występuje na półkuli północnej, na terenach rozwiniętych i uprzemysłowionych. Jednak powietrze zanieczyszczone gazami szkodliwymi (freonami, tlenkami azotu) jest w wyniku różnić ciśnień transportowane na pewne odległości. W ten sposób masy zanieczyszczonego powietrza są następnie roznoszone niemal po całej kuli ziemskiej. W okresie, kiedy na Antarktydzie zaczyna się noc polarna, tworzy się regularny, stabilny wir, powodujący, że powietrze krąży cały czas wokół bieguna południowego. W związku z powyższym masy powietrza nad Antarktydą są całkowicie odizolowane od dopływu świeżego powietrza, zawierającego wyższe stężenie ozonu stratosferycznego. Ponieważ ozon powstaje w atmosferze na skutek reakcji tlenu cząsteczkowego w obecności światła, również ta droga „produkcji” trójatomowych cząsteczek tlenu nie jest możliwa w tym czasie nad Antarktydą (trwa noc polarna). W rezultacie, procesy odpowiedzialne za niszczenie ozonu zaczynają przeważać nad procesami odpowiedzialnymi za jego wytwarzanie. W konsekwencji stężenie ozonu wyraźnie ulega zmniejszeniu. Przedstawiony powyżej schematycznie mechanizm powstawania dziury ozonowej pokazuje również, jak ważną rolę dla środowiska spełniają lasy równikowe. Produkują one bowiem olbrzymie ilości tlenu (O2) umożliwiając tym samym, w strefach o dużym nasłonecznieniu, powstawanie ozonu (O3).

Skutki niszczenia warstwy ozonowej mogą być bardzo znaczące dla organizmów żyjących na Ziemi. Jak już wspomniano, ozonosfera pochłania bardzo szkodliwe dla wszystkich organizmów żywych promieniowanie ultrafioletowe. Niszczenie warstwy ozonowej prowadzi zatem bezpośrednio do zmniejszania się skuteczności pochłaniania promieniowania ultrafioletowego. W wyniku ograniczenia tego procesu, organizmy żywe narażane są na coraz intensywniejsze działanie szkodliwego promieniowania. Nadmiar promieni UV może spowodować nawet zakłócenie równowagi w całych ekosystemach. Przenikają one nawet wodę na głębokość kilku metrów, a w przypadku wód czystych nawet do kilkunastu metrów. Skutkiem tego może być zmniejszanie się liczebności szczególnie wrażliwych na promieniowanie organizmów roślinnych i zwierzęcych wchodzących w skład planktonu. Konsekwencje tych wydarzeń mogą być widoczne również w następnych ogniwach łańcucha pokarmowego. Promieniowanie ultrafioletowe wpływa również w niekorzystny sposób na organizmy roślinne. Szacuje się, że ponad dwie trzecie gatunków roślin jest na nie wrażliwe. Co więcej, są to gatunki niejednokrotnie o dużym znaczeniu dla człowieka (np. rośliny uprawne i przemysłowe). Wzrost natężenia promieniowania ultrafioletowego może się w związku z tym negatywnie odbić w gospodarce człowieka. Zanik planktonu doprowadzi bowiem do zmniejszenia liczebności ryb w zbiornikach wodnych, a co za tym idzie spowoduje straty w rybołówstwie. Niszczone promieniami ultrafioletowymi rośliny uprawne spowodują straty w rolnictwie i gospodarce. To tylko niektóre przykłady tego, jak może wpłynąć na środowisko naturalne, a co za tym idzie, również na działalność człowieka dalsze powiększanie się dziury ozonowej. Należy jednak pamiętać, iż promieniowanie ultrafioletowe ma również w nadmiarze negatywny wpływ na sam organizm człowieka. Ludzka skóra broni się przed tym poprzez wytwarzanie ciemnych pigmentów, jednak ochrona ta może okazać się niewystarczająca. Nadmierna ekspozycja ciała na promieniowanie ultrafioletowe może prowadzić do zmniejszenia odporności organizmu na różnego rodzaju infekcje i choroby. W skrajnym przypadku może powodować nawet nowotwory, szczególnie skóry, czego najlepszym przykładem jest czerniak złośliwy. Promieniowanie UV jest również szkodliwe dla oczu. Może powodować podrażnienia spojówek, prowadzić do chorób narządu wzroku, (np. zaćmy) a w skrajnych przypadkach powodować nawet całkowita utratę wzroku. Promienie ultrafioletowe powoduje również przyspieszenie procesów odpowiedzialnych za starzenie się skóry. Należy więc pamiętać, że w momencie dalszej emisji do środowiska szkodliwych substancji, niszczących warstwę ozonową możemy się spodziewać wzrostu kłopotów spowodowanych zwiększeniem natężenia docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania ultrafioletowego.

Ludzie szybko zdali sobie sprawę z powagi sytuacji. Już w roku 1971 dwóch chemików (Sherwood Rowland i Mario Molina) odkryło oraz udowodniło niszczący wpływ stosowanych powszechnie freonów na warstwę ozonową atmosfery. W roku 1976 problemem zajęła się Komisja Do Spraw Ochrony Środowiska działające przy ONZ. Od tego momentu freony znalazły się na liście związków chemicznych, mających szkodliwy wpływ na środowisko naturalne. Jednak konkretne działania zapobiegające zanikaniu warstwy naturalnego ozonu nad powierzchnią Ziemi zaczęto podejmować dopiero od 1982 roku. Wówczas właśnie o dr Joe Farman podczas badań przeprowadzanych na Antarktydzie Zachodniej odkrył całkowity zanik ozonu w atmosferze. Już w roku 1987 w celu ochrony warstwy ozonowej, 31 państw (również Polska) podpisało tzw. Protokół Montrealski, zakładający 50 procentowe ograniczenie emisji szkodliwych freonów do roku 2000, w stosunku do wartości z roku 1986. Od 1990 roku na szczęście obserwuje się powolne zmniejszanie się tempa wzrostu stężenia freonów w atmosferze – od około 5% rocznie do mniej niż 3%. Zakazana została również produkcja freonów a także import zagranicznych urządzeń chłodzących, które te freony zawierają. W ostatnich latach obserwuje się szczególny wzrost świadomości zarówno władz, jak i społeczeństwa o potrzebie ochrony warstwy ozonowej, co daje nadzieje na przyszłość. Również do produkcji kosmetyków i dezodorantów nie stosuje się już praktycznie freonów. Jako nośniki, częściej używane są nieszkodliwe dla środowiska gazy, jak np. propan i butan. Produkty te często specjalnie się znakuje jako nieszkodliwe dla warstwy ozonowej. Również produkowane obecnie urządzenia chłodzące (lodówki, chłodziarki, klimatyzacje) nie zawierają w sobie freonów. Mimo szerokiej skali podjętych w ostatnich latach działań, których celem jest niedopuszczenie do dalszego powiększania się strefy zaniku warstwy ozonowej, należy mieć świadomość, że nawet przy całkowitym zaprzestaniu emisji szkodliwych gazów do atmosfery, nie będzie możliwe w ciągu kilkudziesięciu lat odbudowanie zniszczonej warstwy ozonowej. Na jej powrót do wielkości sprzed ponad dwudziestu lat trzeba będzie poczekać jeszcze bardzo długi czas.