Ozonul este un gaz toxic de culoare albastră compus din trei molecule de oxigen (O3), care poate fi fie un pericol pentru sănătate, fie benefic pentru viața de pe Pământ, în funcție de locul în care este observat în atmosferă. La niveluri mai scăzute din atmosferă, concentrația de ozon peste cantități minime poate provoca efecte asupra sănătății, poate afecta creșterea plantelor și poate provoca poluarea aerului și deteriorarea clădirilor. În atmosfera superioară, la 10-20 de mile (20-30 de kilometri) deasupra solului, ozonul acționează ca un scut pentru a preveni ca unele razele ultraviolete dăunătoare de la soare să ajungă la sol.
Ozonul cu nivel scăzut se formează din reacțiile vehiculelor propulsate pe bază de petrol cu compuși organici volatili (COV) găsiți în benzină și solvenți pentru vopsea. Pe măsură ce compușii se acumulează în atmosferă, ei reacționează cu moleculele normale de oxigen (O2) și creează ozon și alți compuși care contribuie la smog sau la poluarea aerului. Ozonul este activ din punct de vedere chimic și, atunci când este inspirat, poate reacționa cu țesuturile pulmonare și poate provoca leziuni. De asemenea, este coroziv și poate provoca daune clădirii din cauza reacțiilor cu produsele de construcție exterioare.
Ozonul în concentrații mici poate fi benefic în utilizări controlate, deoarece poate acționa ca un dezinfectant pentru îndepărtarea germenilor. Generatoarele de ozon pot fi utilizate pentru instalațiile de tratare a apei și în unele sisteme de purificare a aerului pentru îndepărtarea germenilor. Acesta este păstrat în mod deliberat în concentrații scăzute pentru a minimiza potențialele efecte negative asupra sănătății. Un exemplu de ozon ca purificator de aer apare atunci când fulgerele sunt generate în furtuni, iar aerul miroase mai proaspăt după aceea. Energia electrică ridicată din fulger poate crea ozon din moleculele de oxigen, care va reacționa cu poluarea aerului și va curăța temporar aerul.
În atmosfera superioară, ozonul se formează în mod natural prin reacțiile moleculelor de oxigen cu lumina solară de mare intensitate. Ozonul este un foarte bun absorbant al radiațiilor ultraviolete-B (UVB), cunoscute pentru a promova cancerul la oameni și multe animale. Ozonul reacționează constant cu alte particule și apoi este regenerat în timpul zilei, menținând o concentrație constantă de ozon. Cantitatea este foarte mică, măsurată la câteva părți pe miliard de părți de aer, dar importantă pentru protecția UVB.
Clorofluorocarburile (CFC) au fost inventate în anii 1930 ca un grup de produse necesare pentru a înlocui agenți frigorifici periculoși, cum ar fi amoniacul și clorura de metil, care erau fie inflamabili, fie toxici. Testele cu CFC au arătat că oamenii și animalele ar putea fi expuse în siguranță la scurgeri de cantități mai mici găsite în case și întreprinderi mai mici, fără riscuri. Într-o perioadă scurtă, CFC-urile au fost utilizate pe scară largă în întreaga lume în refrigerare, cutii de aerosoli și agenți de stingere a incendiilor.
Cercetările începute în anii 1960 au arătat că în unele părți ale atmosferei superioare a Pământului, concentrația de ozon scade. Până în anii 1980, a existat o relație clară între pierderile stratului de ozon și CFC-urile eliberate în aer ajungând în atmosfera superioară. Oamenii de știință au propus că moleculele de CFC extrem de stabile au rămas în atmosfera Pământului mulți ani și, în cele din urmă, curenții de aer și vremea le-au permis să atingă înălțimile atmosferice unde concentrația de ozon a fost cea mai mare.
Aceeași energie solară care a creat ozonul a fost, de asemenea, suficient de puternică pentru a sparge moleculele de CFC, eliberând molecule de clor (Cl). Aceste molecule, împreună cu praful și cristalele de gheață de mare altitudine, au format locuri de reacție care au spart ozonul și au creat molecule normale de oxigen. Deși aceste reacții au avut loc peste tot în atmosferă, temperaturile foarte scăzute și condițiile meteorologice găsite peste Polul Sud au provocat o viteză de reacție mai mare acolo.
Datele satelitare au arătat o concentrație foarte scăzută de ozon peste Polul Sud în primăvara polară foarte timpurie, după câteva luni de întuneric. Oamenii de știință și mass-media au inventat termenul „gaură de ozon” la acea vreme pentru a explica efectul. Deși gaura de ozon a fost temporară în fiecare primăvară și a dispărut relativ repede, a stârnit mare îngrijorare cu privire la efectul pe termen lung al CFC-urilor.
În 1987, aproape 200 de țări aparținând Națiunilor Unite au semnat Protocolul de la Montreal și au convenit să elimine treptat sau să oprească producția de CFC până la anumite ani-limită. Au fost aduse modificări acordului în următoarele decenii, deoarece noi dovezi au arătat o epuizare a stratului de ozon mai mare decât se credea inițial. CFC-urile au fost înlocuite cu compuși cu puțin sau deloc clor în moleculele lor, numiți hidroclorofluorocarburi (HCFC) și hidrofluorocarburi (HFC).
S-a dezvoltat interes pentru utilizarea gazelor inflamabile precum propanul și chiar amoniacul pentru unele aplicații, deoarece aceste produse nu provoacă epuizarea stratului de ozon. La începutul secolului 21, producătorii căutau modalități de a încorpora în siguranță gazele inflamabile în produsele de consum. De asemenea, cercetarea a fost extinsă pentru a include gaze neinflamabile, cum ar fi dioxidul de carbon și alte tehnologii care ar putea răci alimentele fără utilizarea gazelor frigorifice.