Penipisan ozon
Penipisan ozon menggambarkan dua fenomena berbeda namun saling terkait yang diamati sejak akhir 1970-an: penurunan jumlah total ozon di stratosfer Bumi (lapisan ozon) sekitar empat persen, serta penurunan ozon stratosferik yang jauh lebih besar di sekitar daerah kutub bumi pada musim semi. Fenomena yang terakhir disebut sebagai lubang ozon. Selain fenomena stratosfer terkenal ini, terdapat pula peristiwa penipisan ozon troposferik kutub pada musim semi.
Penyebab utama penipisan ozon dan lubang ozon adalah berasal dari bahan-bahan kimia industri, terutama zat pendingin, pelarut, propelan, dan agen peniup-busa halokarbon (klorofluorokarbon (CFC), HCFC, halon), yang dirujuk sebagai zat penipis ozon (ozone-depleting substances; ODS). Senyawa ini dibawa oleh angin ke stratosfer setelah diemisikan dari permukaan. Setelah
zat ini berada di stratosfer, mereka melepaskan atom halogen melalui fotodisosiasi, yang mengkatalisis pemecahan ozon (O3) menjadi oksigen (O2). Kedua jenis penipisan ozon ini diamati terjadi peningkatan ketika emisi halokarbon meningkat.
Penipisan ozon dan lubang ozon telah memunculkan keprihatinan di seluruh dunia akibat meningkatnya resiko kanker serta efek negatif lainnua. Lapisan ozon mencegah sinar ultraviolet (sinar UV) pada panjang gelombang UVB yang sangat berbahaya untuk dapat masuk ke dalam atmosfer Bumi. Sinar UV pada panjang gelombang ini dapat menimbulkan penyakit kanker kulit, terbakarnya kulit serta
katarak, yang diproyeksikan meningkat secara drastis sebagai hasil dari penipisan ozon, serta mampu menimbulkan kerusakan tumbuhan dan berkurangnya populasi hewan. Timbulnya permasalahan ini mengarahkan pada diadopsinya Protokol Montreal pada tahun 1987, yang melarang diproduksinya CFC, halon dan bahan kimia penipis ozon lainnya.
Pelarangan tersebut memberi dampak pada tahun 1989. Tingkat ozon mencapai kestabilan pada pertengahan tahun 1990-an dan berangsur pulih pada tahun 2000-an. Pemulihan ini diproyeksikan terus berlanjut selama beberapa abad, dan lubang ozon diperkirakan mencapai tingkat pra-1980 pada sekitar tahun 2075. Protokol Montreal dianggap sebagai persetujuan lingkungan internasional paling sukses hingga saat ini.
Tiga bentuk (atau alotrop) oksigen terlibat dalam siklus ozon-oksigen: atom oksigen (O atau oksigen atomik), gas oksigen (O 2 atau oksigen diatomik), dan gas ozon (O 3 atau gas triatomik). Ozone terbentuk di stratosfer ketika molekul oksigen mengalami fotodisosiasi setelah menyerap foton ultraviolet. Reaksi ini mengubah O 2 tunggal menjadi dua radikal oksigen atomik. Radikal oksigen atomik kemudian
bergabung dengan molekul O 2 yang terpisah untuk membentuk dua molekul O 3. Molekul ozon ini menyerap sinar ultraviolet (UV), kemudian molekul ini terbelah menjadi O 2 dan sebuah atom oksigen. Atom oksigen kemudian bergabung dengan atom oksigen lainnya untuk membentuk ozon. Proses ini berlangsung terus-menerus yang berakhir ketika atom oksigen bergabung dengan molekul ozon untuk membentuk dua molekul O 2.
Jumlah keseluruhan ozon di stratosfer ditentukan oleh keseimbangan antara produksi dan rekombinasi fotokimianya.
Ozon dapat dihancurkan oleh sejumlah katalis radikal bebas; utamanya radikal hidroksil (OH), radikal nitrogen monoksida (NO), radikal klorin (Cl) dan radikal bromin (Br). Titik (dot) merupakan notasi yang memperlihatkan bahwa setiap spesi ini memiliki elektron tak berpasangan dan karenanya sangat reaktif. Semua spesi ini dapat berasal dari sumber alam maupun
buatan; saat ini, sebagian besar OH dan NO idi stratosfer berasal dari alam, namun aktivitas manusia telah meningkatkan kadar klorin dan bromin secara drastis. Spesi kimia ini ditemukan dalam senyawa organik yang stabil, terutama klorofluorokarbon, yang dapat menuju stratosfer tanpa dihancurkan di troposfer karena reaktivitasnya yang rendah. Ketika berada di stratosfer, atom Cl dan Br dilepaskan dari senyawa induknya oleh adanya sinar ultraviolet, misalnya:
Ozon adalah molekul yang sangat reaktif, mudah mereduksi senyawa ini menjadi bentuk oksigen yang lebih stabil dengan bantuan katalis. Atom Cl dan Br menghancurkan molekul ozon melalui berbagai siklus katalitik. Dalam contoh sederhana dari siklus tersebut, atom klor bereaksi dengan molekul ozon (O 3), mengambil satu atom oksigen untuk membentuk klorin monoksida (ClO) dan melepaskan
molekul oksigen (O 2). ClO dapat bereaksi dengan molekul ozon kedua, melepaskan atom klor dan menghasilkan dua molekul oksigen. Persamaan reaksi kimia untuk reaksi fase gas ini adalah:
Cl + O 3  ClO + O 2 Sebuah atom klor melepaskan atom oksigen dari molekul ozon untuk membentuk molekul ClO ClO + O 3  Cl + 2 O 2 ClO ini juga dapat melepaskan atom oksigen dari molekul ozon lain, klor dapat secara bebas mengulangi siklus dua tahap ini
Rata-rata, satu atom klor dapat bereaksi dengan 100000 molekul ozon sebelum dikeluarkan dari siklus katalitik. Fakta ini ditambah jumlah klorin yang dilepaskan ke atmosfer setiap tahun oleh klorofluorokarbon (CFC) dan hidroklorofluorokarbon (HCFC) menunjukkan betapa berbahayanya CFC dan HCFC terhadap lingkungan.
Penurunan ozon yang paling banyak terjadi di stratosfer bawah. Namun, lubang ozon paling sering diukur bukan dalam hal konsentrasi ozon pada tingkat ini (yang biasanya beberapa bagian per juta) namun dengan pengurangan total kolom ozon di atas satu titik di permukaan bumi, yaitu biasanya dinyatakan dalam satuan Dobson unit, disingkat "DU". Penurunan yang ditandai pada kolom ozon di Antartika pada
musim semi dan awal musim panas dibandingkan dengan awal tahun 1970-an dan sebelumnya telah diamati dengan menggunakan instrumen seperti Spektrometer Pemetaan Ozon Total (Total Ozone Mapping Spectrometer, TOMS).
Pengurangan hingga 70 persen di kolom ozon teramati di austral (belahan bumi selatan) musim semi di Antartika dan pertama kali dilaporkan pada tahun 1985 terus berlanjut. Sejak tahun 1990-an, kolom ozon Antartika pada bulan September dan Oktober terus menjadi 40-50 persen lebih rendah dari nilai lubang pra-ozon. Tren bertahap menuju "penyembuhan" dilaporkan terjadi tahun 2016.
Di Arktik, jumlah yang hilang lebih bervariasi dari tahun ke tahun daripada di Antartika. Penurunan terbesar Arktik, hingga 30 persen, berada di musim dingin dan musim semi, ketika stratosfer paling dingin.
Reaksi yang terjadi pada awan stratosferik kutub (PSC) memainkan peran penting dalam meningkatkan penipisan ozon. PSC terbentuk lebih mudah dalam musim dingin yang ekstrem di Arktik dan Antartika. Inilah sebabnya mengapa lubang ozon terbentuk pertama kali, dan lebih dalam lagi, di atas Antartika. Model awal gagal memperhitungkan PSC dan memperkirakan penipisan global secara bertahap, itulah sebabnya mengapa lubang ozon Antartika mendadak mengejutkan ilmuwan.
Di garis lintang tengah, lebih tepat bila berbicara tentang penipisan ozon daripada lubang. Total kolom ozon turun menjadi sekitar enam persen di bawah nilai pra-1980 antara tahun 1980 dan 1996 untuk garis lintang pertengahan 35-60°N dan 35-60°S. Di garis lintang utara, kemudian meningkat dari nilai minimum sekitar dua persen dari tahun 1996 sampai 2009 karena peraturan mulai
berlaku dan jumlah klorin di stratosfer menurun. Di garis lintang pertengahan Belahan Selatan, ozon total tetap konstan selama periode tersebut. Di daerah tropis, tidak ada tren yang signifikan, terutama karena senyawa yang mengandung halogen belum sempat dipecah dan melepaskan atom klor dan brom pada garis lintang tropis.
Letusan gunung berapi yang besar telah terbukti memiliki efek penipisan-ozon yang substansial walaupun tidak merata, seperti yang diamati (misalnya) dengan letusan Gunung Pinatubo di Filipina tahun 1991.