Freony - fluoropochodne metanu i etanu, zwane CFC (chlorofluorocarbon), to związki chemiczne, które na szeroką skalę zaczęto stosować w przemyśle już pod koniec lat 40. XX wieku. W czasie drugiej wojny światowej szeroko stosowano je w aerozolach owadobójczych, przeciwko komarom roznoszącym malarię. Freony znalazły również zastosowanie jako środki chłodnicze w lodówkach, chłodniach i klimatyzacjach. Ponieważ wydawało się, iż stanowią one rewolucję, wciąż przybywało dla nich zastosowań. Zaczęto wykorzystywać freony do produkcji lakierów, kosmetyków, leków, środków czyszczących i wielu innych. CFC ze względu na swoją małą aktywność chemiczną wydawały się idealne do wielu zastosowań. Nie powodują one utleniania substancji, z którymi się stykają, nie wywołują podrażnień skóry, nie są rozpuszczalne w wodzie a dodatkowo są bardzo lotne, dzięki czemu nie gromadzą się na obszarach zamieszkiwanych przez organizmy żywe.

Niestety, już wkrótce okazało się, że pozornie najlepsze cechy freonów: trwałość, obojętność i lotność, powodują, że związki te są olbrzymim zagrożeniem dla życia na Ziemi. Uwolnione freony nie gromadzą się w dolnych warstwach atmosfery, tylko przemieszczają się w jej górne partie - do ozonosfery. Dzięki trwałości i małej reaktywności, mogą tam pozostawać przez setki lat. Jednak pod wpływem światła ultrafioletowego freony rozpadają się na wolne pierwiastki:

Węgiel powstały w rozpadzie ulega spalaniu, jednak fluor, a szczególnie chlor, wchodzą w reakcję z cząsteczkami ozonu O3 powodując ich rozpad i powstanie tlenków fluoru i chloru oraz cząsteczek O2. Zjawisko rozpadu freonów i ich niszczącego wpływu na warstwę ozonową przewidzieli w 1971 dwaj chemicy: Amerykanin Sherwood Rowland i Meksykanin Mario Molina. Oczywiście ich hipoteza została ostro zaatakowana przez koncerny produkujące olbrzymie ilości freonów, obawiające się o utratę źródła dochodów. Spowodowało to, iż obaj chemicy postanowili udowodnić swoją teorię. Przeprowadzili serię badań w atmosferze na wysokości ponad 34000 metrów, używając stratostatów z freonem. W roku 1976 Komisja d.s. Ochrony Środowiska ONZ oraz rządy USA, Kanady i krajów Commonwealth umieściły freony na liście związków stanowiących zagrożenie dla środowiska.

Pomimo tak alarmujących sygnałów i działań ONZ, freony nie zostały wycofane z użycia. Fakt, iż były bardzo tanie oraz wręcz niezastąpione w wielu zastosowaniach powodował, iż koncerny przemysłowe niechętnie z niego rezygnowały. W roku 1982 nastąpił szok, gdy podczas rutynowych badań warstwy ozonowej nad Antarktydą, prowadzonych przez brytyjską stację naukową "Halley Bay", dr Joe Farman odkrył, iż większa część warstwy ozonowej zniknęła. Było to sprzeczne z badaniami satelitarnymi, przeprowadzanymi przez satelity NASA, według których stan warstwy ozonowej nie zmieniał się. Przypuszczano, iż urządzenia pomiarowe na Ziemi źle zinterpretowały pomiar. Jednak kolejne badania potwierdziły, iż warstwa ozonowa nad biegunem zaczęła w szybkim tempie znikać. W październiku 1987 roku warstwa ta była o połowę mniejsza niż w roku 1982, a w 1989 zniknęło prawie 95% początkowej ilości ozonu. Okazało się również, iż satelity także rejestrowały zanik warstwy ozonowej, jednak wyniki badań były odrzucane przez komputer jako niewiarygodny.

Ponad 150 naukowców zaczęło szczegółowo badać zjawisko powstawania tzw. dziury ozonowej. Doszli oni do wniosku, iż przyczyną tego była wciąż rosnąca koncentracja freonów w górnych warstwach atmosfery. Dodatkowo zaczęto się zastanawiać, dlaczego właśnie nad Antarktydą zanik warstwy ozonowej był tak drastyczny. Okazuje się, iż są za to odpowiedzialne ruchy powietrza w stratosferze. Powodują one, iż wytworzony nad równikiem ozon, znajdujący się na wysokości ponad 30000 metrów, jest spychany ku biegunom. Proces transportowania ozonu znad równika w kierunku biegunów jest najsilniejszy, gdy na danej półkuli następuje koniec nocy polarnej. Rozkład ozonu nie jest symetryczny, ponad 50% jest transportowane w kierunku bieguna północnego. Dodatkowo, transportowany ozon systematycznie opada w kierunku powierzchni Ziemi, i jego maksymalne stężenie na wyższych szerokościach geograficznych przypada na wysokość około 25000 metrów. Jest on przez to bardziej narażony na działanie freonów.

Ozon - odmiana alotropowa tlenu, występuje w postaci cząsteczek O3 jedynie w górnych warstwach atmosfery. Jest to bardzo toksyczna substancje - nawet 1 ppm (part per million - cząstka na milion) ozonu jest trująca dla ludzi. Gdyby ozon znajdował się w niższych partiach atmosfery, byłby przyczyną tworzenia się tzw. smogu fotochemicznego i kwaśnych deszczy. Jednak od dawna wiadomo, iż w naturze wszystko jest doskonale ułożone - jedynie 10% całej ilości ozonu znajduje się w troposferze - niskiej warstwie atmosfery. Pozostałe 90% zapewnia nam przetrwanie na Ziemi - bez niego życie na naszej planecie przestałoby istnieć.

Warstwa ozonowa rozciąga się między 15000 a 50000 metrów n.p.m. Na tych wysokościach ozon nie uczestniczy w procesach szkodliwych dla środowiska, natomiast jest jedynym gazem w atmosferze mogącym absorbować promieniowanie ultrafioletowe - szkodliwe dla organizmów promieniowanie pochodzące ze Słońca. Co więcej, ozon zamienia zaabsorbowane promieniowanie na energię cieplną, dzięki czemu pełni rolę atmosferycznego termoregulatora. Zjawisko to zostało odkryte już w 1881 roku.

Niewiele osób zdaje sobie sprawę, jak mało ozonu znajduje się w warstwie ozonowej. Jego masa stanowi zaledwie 5/100000 masy całej atmosfery, a po nadaniu mu gęstości i temperatury takiej, jaka panuje przy powierzchni Ziemi, utworzyłby warstwę o grubości 3mm! Wydaje się, iż jest to niezwykle mało, jednak wystarcza, aby w dużej części zatrzymywać niebezpieczne dla nas promieniowanie. Przez to, iż ozonu jest tak niewiele, wystarczy, aby freony związały kilka procent jego zawartości w ozonosferze, a dojdzie do poważnego zniszczenia życia na Ziemi, na lądzie i w przypowierzchniowych warstwach wody. Nawet 1% ozonu mniej powoduje, iż natężenie promieniowania UV na Ziemi znacznie wzrasta, co prowadzi do zatrzymania fotosyntezy (uszkodzenie chlorofilu), do zmian klimatycznych oraz do coraz liczniejszych przypadków raka skóry oraz chorób oczu, na przykład zaćmy. Zatrważające jest to, iż w atmosferze już znajduje się ponad 20 mln ton CFC.

Nawet gdy warstwa ozonowa jest nieuszkodzona, część promieniowania UV przedostaje się na Ziemię. Wiele organizmów nauczyło się jednak przed nim chronić. Na przykład u ludzi skóra w obronie przed promieniowaniem ultrafioletowym wytwarza ochronną warstwę pigmentu, przejawiającą się jako opalenizna. Również pewne gatunki mikroorganizmów morskich wytwarzają specjalny pigment - melaninę - chroniący je przed szkodliwym wpływem promieniowania. Wszystkie te mechanizmy obronne są jednak skuteczne do czasu, gdy ilość promieniowania UV docierająca do Ziemi jest stosunkowo niewielka. W przypadkach większego narażenia na działanie tych promieni, odporność organizmu na różne zakażenia wirusowe i pasożytnicze zostaje obniżona. Zjawisko takie obserwuje się na przykład u narciarzy, którzy wiosną jeżdżą w górach. Natężenie promieniowania UV jest tam szczególnie duże, więc często łapią oni różne choroby wirusowe, na przykład opryszczkę.

Zbyt duża dawka promieniowania UV, na przykład podczas bardzo długiego opalania, może powodować powstawanie różnych chorób nowotworowych. Szczególnie niebezpieczny jest rak skóry- czerniak. Rozwija się on z różnych zmian skórnych, takich jak przebarwienia czy pieprzyki. Dlatego niektóre osoby powinny unikać dłuższego kontaktu ze słońcem. Choroby nowotworowe skóry już teraz stanowią olbrzymie zagrożenie - z ich powodu co roku umiera w USA około 12000 osób, z czego najwięcej w słonecznych stanach - Kalifornii i na Florydzie. ONZ szacuje, iż zniknięcie 10% warstwy ozonowej spowoduje wzrost tych zachorowań o ponad ¼.

Oprócz wymienionych wyżej, promieniowanie ultrafioletowe ma też inny wpływ na życie. Powoduje przyspieszenie procesu starzenia się skóry, powstawanie zgrubień, przebarwień i zmarszczek, a także liczne choroby oczu: zaczerwienienie, podrażnienie spojówek, a także zaćmę, zwłaszcza u ludzi żyjących w krajach szczególnie nasłonecznionych. Według danych WHO (World Health Organization), na świecie żyje ponad 40 mln osób cierpiących z powodu częściowej lub całkowitej utraty wzroku w wyniku zaćmy. Ich liczba ciągle rośnie, zwłaszcza w rejonach występowania tzw. dziur ozonowych.

Promieniowanie UV, oprócz tego, że stanowi zagrożenie dla zdrowia i życia ludzkiego, jest także bardzo szkodliwe dla wielu gatunków roślin, zwłaszcza uprawnych. U ponad 2/3 gatunków, u których badano wpływ promieniowania UV, stwierdzono, iż jest on szkodliwy. Najbardziej wrażliwymi gatunkami są zboża.

Również wody przypowierzchniowe są narażone na działanie promieniowania ultrafioletowego. Dotyczy to nawet głębokości 20 metrów w bardzo przezroczystych wodach. Promieniowanie działa szkodliwie na zwierzęce i roślinne mikroorganizmy żyjące w planktonie. Ponieważ plankton jest podstawą żywienia wielu innych organizmów, jego choroby, uszkodzenia i niedobory zakłócają cały morski łańcuch pokarmowy. Przejawia się to na zmniejszeniem ilości ryb i słabymi wynikami połowów.

Już od momentu udowodnienia hipotezy, iż freony działają niszcząco na warstwę ozonową, podjęto kroki w celu ograniczenia ich użycia. Na początku nie były to działania drastyczne: w roku 1987 podpisano Protokół Montrealski, który zobowiązywał do utrzymania na poziomie z roku 1986 produkcji i użycia freonów. Było to zdecydowanie za mało, jednak stanowiło pewien krok naprzód. Kolejne niepokojące dane o zmniejszaniu się ilości ozonu w atmosferze doprowadziły do uzgodnienia całkowitego zaprzestania produkcji freonów do 2000 roku. Jednak co roku pomiary atmosfery były bardziej niepokojące, tak że w 1990 roku 3 kraje (USA, Niemcy i Wielka Brytania) ogłosiły, iż zakończą produkcję freonów do 1995 roku, a aż 13 krajów zobowiązało się całkowicie zaprzestać produkcji do 1997 roku. Zdecydowano również o zaprzestaniu produkcji innych związków niszczących ozon, halonów. Dodatkowym osiągnięciem szczytu z 1990 roku było ustalenie funduszu, mającego umożliwić krajom rozwijającym się zaprzestanie produkcji freonów i wprowadzenie nowych technologii.

W Polsce nie produkowano freonów ani halonów, jednak jak w większości krajów, były one używane. Dlatego Polska również podpisała Protokół Montrealski a także stała się członkiem utworzonej w 1990 roku Konwencji Wiedeńskiej o ochronie warstwy ozonowej. Konwencja Wiedeńska zobowiązuje nasz kraj do zaprzestania importu i użytkowania produktów zawierających freony i halony, a więc lodówek, urządzeń klimatyzacyjnych, kosmetyków, aerozoli i wielu innych. Nie jest to proste, gdyż pomimo tego, iż wysoko rozwinięte kraje zaprzestały produkcji freonów, w wielu biedniejszych krajach są one wciąż produkowane. Dlatego wiele towarów z tych krajów jest wciąż importowanych do naszego kraju.

Wszystkie te działania, prowadzące do ochrony warstwy ozonowej, są przeprowadzane zbyt wolno. Nawet gdyby wszystkie międzynarodowe zobowiązania były przeprowadzane zgodnie z ustaleniami, odbudowa warstwy ozonowej i jej powrót do stanu sprzed 1982 roku nastąpiłby dopiero za około 100 lat. Dodatkowo, niektóre naturalne zjawiska również powodują zmniejszanie się warstwy ozonowej. Wybuch wulkanu Pinatubo na Filipinach w 1991 roku był jedną z głównych przyczyn gwałtownego pogorszenia się stanu warstwy ozonowej. W normalnych warunkach natura radzi sobie z chlorem i innymi pozostałościami wulkanicznymi. Jednak w sytuacji, gdy ozonosfera jest tak osłabiona, każde następne takie zdarzenie może doprowadzić do powstania kolejnych dziur ozonowych. W całej zaistniałej sytuacji pozytywnym sygnałem jest to, iż świat potrafił w obliczu zagrożenia podjąć wspólne działania. Dotyczy to zarówno wielkich mocarstw, jak USA czy Wielka Brytania, jak i uboższych krajów, takich jak Polska.

Do działań prowadzących do wycofania freonów z użycia mogą także dołączyć się zwykli ludzie, nie mający wpływu na podejmowanie i wykonywanie decyzji na szczeblu międzynarodowym czy państwowym, jeśli zaprzestaną używania produktów zawierających freony, takich jak dezodoranty czy inne kosmetyki, i wybiorą w ich miejsce produkty z napisem "ozone friendly" lub "CFC free". Produkty takie oparte są na składnikach neutralnych, takich jak propan i butan. Przestawienie się na użytkowanie bezfreonowych produktów i urządzeń spowoduje, iż produkcja freonów stanie się nieopłacalna i ulegnie znacznemu zmniejszeniu. Każdy z nas jest więc w pewnym sensie odpowiedzialny za środowisko, gdyż od niego zależy, czy przyczyni się do niszczenia czy ochrony naszej planety.

Oprócz ochrony środowiska, ludzie powinni też zadbać o ochronę samych siebie. Promieniowanie UV jest tak niebezpieczne, iż brak odpowiednich środków ostrożności może być przyczyną poważnych problemów zdrowotnych. Nie oznacza to jednak, iż należy wpadać w panikę i w słoneczne dni nie wychodzić z domu. Trzeba przyjąć do wiadomości, iż promieniowanie słoneczne jest teraz bardziej szkodliwe niż dobroczynne. Mając tę świadomość, należy unikać nadmiernego przesiadywania na słońcu, zwłaszcza w godzinach największego natężenia promieniowania UV - między 10 a 15. Nie należy także przejmować się bladym wyglądem. Niekiedy jednak praca wymaga długiego przebywania na słońcu, na przykład podczas prac w polu i ogrodzie, podczas treningów itp. Należy wtedy zadbać, aby wystawione na promieniowanie części ciała były dobrze nasmarowane kremami ochronnymi z odpowiednio mocnym filtrem UV. Najważniejsze jednak, aby chronić oczy - jest to najbardziej wrażliwa na promieniowanie ultrafioletowe część ciała. Najlepiej chronić je stosując okulary ze szkła polaryzacyjnego, tzw. polaroidy. Zwykłe ciemne okulary, które można kupić na straganach, nie są dobrym zabezpieczeniem, a nawet powodują, iż oczy stają się bardziej podatne na promienie UV. Dlatego lepiej jest użyć kapelusza z dużym rondem lub czapki z daszkiem. O ochronie oczu należy zwłaszcza pamiętać podczas przebywania nad wodą i w zimą w górach - oczy są narażone na odbite od śniegu lub wody promieniowanie.