Το όζον είναι ένα μπλε τοξικό αέριο που αποτελείται από τρία μόρια οξυγόνου (Ο3), τα οποία μπορεί να είναι είτε επικίνδυνα για την υγεία είτε ευεργετικά για τη ζωή στη Γη ανάλογα με το πού παρατηρείται στην ατμόσφαιρα. Σε χαμηλότερα επίπεδα στην ατμόσφαιρα, η συγκέντρωση του όζοντος πάνω από τις ελάχιστες ποσότητες μπορεί να προκαλέσει επιπτώσεις στην υγεία, να επηρεάσει την ανάπτυξη των φυτών και να προκαλέσει ατμοσφαιρική ρύπανση και ζημιά στα κτίρια. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα 10-20 μίλια (20-30 χιλιόμετρα) πάνω από το έδαφος, το όζον λειτουργεί ως ασπίδα για να αποτρέψει ορισμένες επιβλαβείς υπεριώδεις ακτίνες από τον ήλιο να φτάσουν στο έδαφος.
Το όζον χαμηλής στάθμης σχηματίζεται από αντιδράσεις πετρελαιοκίνητων οχημάτων με πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) που βρίσκονται στη βενζίνη και τους διαλύτες χρωμάτων. Καθώς οι ενώσεις συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα, αντιδρούν με κανονικά μόρια οξυγόνου (O2) και δημιουργούν όζον και άλλες ενώσεις που συμβάλλουν στην αιθαλομίχλη ή στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Το όζον είναι χημικά ενεργό και όταν εισπνέεται μπορεί να αντιδράσει με τους ιστούς των πνευμόνων και να προκαλέσει βλάβη. Είναι επίσης διαβρωτικό και μπορεί να προκαλέσει ζημιές στο κτίριο λόγω αντιδράσεων με εξωτερικά δομικά προϊόντα.
Το όζον σε μικρές συγκεντρώσεις μπορεί να είναι ευεργετικό σε ελεγχόμενες χρήσεις, γιατί μπορεί να λειτουργήσει ως απολυμαντικό για την απομάκρυνση των μικροβίων. Οι γεννήτριες όζοντος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού και σε ορισμένα συστήματα καθαρισμού αέρα για την αφαίρεση μικροβίων. Αυτό διατηρείται σκόπιμα σε χαμηλές συγκεντρώσεις για να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανές αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία. Ένα παράδειγμα όζοντος ως καθαριστή αέρα εμφανίζεται όταν δημιουργούνται κεραυνοί σε καταιγίδες και ο αέρας μυρίζει πιο φρέσκια μετά. Η υψηλή ηλεκτρική ενέργεια των κεραυνών μπορεί να δημιουργήσει όζον από μόρια οξυγόνου, το οποίο θα αντιδράσει με την ατμοσφαιρική ρύπανση και θα καθαρίσει προσωρινά τον αέρα.
Στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το όζον σχηματίζεται φυσικά από τις αντιδράσεις των μορίων οξυγόνου με το ηλιακό φως υψηλής έντασης. Το όζον είναι ένας πολύ καλός απορροφητής της υπεριώδους-Β (UVB) μηκών κύματος ακτινοβολίας, που είναι γνωστό ότι προάγει τον καρκίνο στους ανθρώπους και σε πολλά ζώα. Το όζον αντιδρά συνεχώς με άλλα σωματίδια και στη συνέχεια αναγεννάται κατά τη διάρκεια της ημέρας, διατηρώντας μια σταθερή συγκέντρωση όζοντος. Η ποσότητα είναι πολύ μικρή, μετρημένη σε μερικά μέρη ανά δισεκατομμύριο μέρη αέρα, αλλά σημαντική για την προστασία UVB.
Οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) εφευρέθηκαν τη δεκαετία του 1930 ως μια ομάδα προϊόντων που απαιτούνταν για την αντικατάσταση επικίνδυνων ψυκτικών όπως η αμμωνία και το μεθυλοχλωρίδιο, τα οποία ήταν είτε εύφλεκτα είτε τοξικά. Οι δοκιμές με CFC έδειξαν ότι άνθρωποι και ζώα θα μπορούσαν να εκτεθούν με ασφάλεια σε διαρροές μικρότερων ποσοτήτων που βρέθηκαν σε σπίτια και μικρότερες επιχειρήσεις χωρίς κίνδυνο. Μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα, οι CFC χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε όλο τον κόσμο σε ψύξη, δοχεία ψεκασμού αεροζόλ και πυροσβεστικά μέσα.
Η έρευνα που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 έδειξε ότι σε ορισμένα μέρη της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης, η συγκέντρωση του όζοντος έπεφτε. Μέχρι τη δεκαετία του 1980, υπήρχε μια σαφής σχέση μεταξύ των απωλειών στο στρώμα του όζοντος και των CFC που απελευθερώνονταν στον αέρα που έφτασαν στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Οι επιστήμονες πρότειναν ότι τα εξαιρετικά σταθερά μόρια CFC παρέμειναν στην ατμόσφαιρα της Γης για πολλά χρόνια και τελικά τα ρεύματα του αέρα και ο καιρός τους επέτρεψαν να φτάσουν στα ατμοσφαιρικά ύψη όπου η συγκέντρωση του όζοντος ήταν υψηλότερη.
Η ίδια ηλιακή ενέργεια που δημιούργησε το όζον ήταν επίσης αρκετά ισχυρή ώστε να διασπάσει τα μόρια CFC, απελευθερώνοντας μόρια χλωρίου (Cl). Αυτά τα μόρια, μαζί με τη σκόνη και τους κρυστάλλους πάγου σε μεγάλο υψόμετρο, σχημάτισαν θέσεις αντίδρασης που διέλυσαν το όζον και δημιούργησαν κανονικά μόρια οξυγόνου. Αν και αυτές οι αντιδράσεις εμφανίστηκαν παντού στην ατμόσφαιρα, οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και οι καιρικές συνθήκες που βρέθηκαν πάνω από τον Νότιο Πόλο προκάλεσαν υψηλότερο ρυθμό αντίδρασης εκεί.
Δορυφορικά δεδομένα έδειξαν πολύ χαμηλή συγκέντρωση όζοντος πάνω από τον Νότιο Πόλο την πολύ πρώιμη πολική άνοιξη, μετά από αρκετούς μήνες σκότους. Οι επιστήμονες και τα μέσα ενημέρωσης επινόησαν τον όρο «τρύπα του όζοντος» εκείνη την εποχή για να εξηγήσουν το αποτέλεσμα. Αν και η τρύπα του όζοντος ήταν προσωρινή κάθε άνοιξη και εξαφανιζόταν σχετικά γρήγορα, προκαλούσε μεγάλη ανησυχία για τη μακροπρόθεσμη επίδραση των CFC.
Το 1987, σχεδόν 200 χώρες που ανήκουν στα Ηνωμένα Έθνη υπέγραψαν το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ και συμφώνησαν να καταργήσουν ή να σταματήσουν την παραγωγή CFC εντός συγκεκριμένων ετών. Έγιναν αλλαγές στη συμφωνία τις επόμενες δεκαετίες, καθώς νέα στοιχεία έδειξαν υψηλότερη καταστροφή του όζοντος από ό,τι αρχικά πιστευόταν. Οι CFC αντικαταστάθηκαν από ενώσεις με λίγο ή καθόλου χλώριο στα μόριά τους, που ονομάζονται υδροχλωροφθοράνθρακες (HCFC) και υδροφθοράνθρακες (HFCs).
Αναπτύχθηκε ενδιαφέρον για τη χρήση εύφλεκτων αερίων όπως το προπάνιο, ακόμη και η αμμωνία για ορισμένες εφαρμογές, επειδή αυτά τα προϊόντα δεν προκαλούν καταστροφή του όζοντος. Στις αρχές του 21ου αιώνα, οι κατασκευαστές αναζητούσαν τρόπους για να ενσωματώσουν εύφλεκτα αέρια με ασφάλεια στα καταναλωτικά προϊόντα. Η έρευνα επεκτάθηκε επίσης για να συμπεριλάβει μη εύφλεκτα αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα και άλλες τεχνολογίες που θα μπορούσαν να ψύχουν τα τρόφιμα χωρίς τη χρήση ψυκτικών αερίων.