Ozon är en blåfärgad giftig gas som består av tre syremolekyler (O3), som antingen kan vara en hälsorisk eller fördelaktigt för livet på jorden beroende på var det observeras i atmosfären. Vid lägre halter i atmosfären kan ozonkoncentrationer över minimala mängder orsaka hälsoeffekter, påverka växternas tillväxt och orsaka luftföroreningar och byggnadsskador. I den övre atmosfären 10-20 miles (20-30 kilometer) över marken, fungerar ozon som en sköld för att förhindra att några skadliga ultravioletta strålar från solen når marken.
Låghaltigt ozon bildas från reaktioner av petroleumdrivna fordon med flyktiga organiska föreningar (VOC) som finns i bensin och färglösningsmedel. När föreningarna byggs upp i atmosfären reagerar de med normala syremolekyler (O2) och skapar ozon och andra föreningar som bidrar till smog eller luftföroreningar. Ozon är kemiskt aktivt, och när det andas in kan det reagera med lungvävnader och orsaka skada. Det är också frätande och kan orsaka byggskador på grund av reaktioner med exteriöra byggprodukter.
Ozon i små koncentrationer kan vara fördelaktigt vid kontrollerad användning, eftersom det kan fungera som ett desinfektionsmedel för att avlägsna bakterier. Ozongeneratorer kan användas för vattenbehandlingsanläggningar och i vissa luftreningssystem för borttagning av bakterier. Detta hålls medvetet i låga koncentrationer för att minimera potentiella negativa hälsoeffekter. Ett exempel på ozon som luftrenare uppstår när blixtar genereras i åskväder och luften luktar fräschare efteråt. Den höga elektriska energin i blixten kan skapa ozon från syremolekyler, som kommer att reagera med luftföroreningar och tillfälligt rena luften.
I den övre atmosfären bildas ozon naturligt genom reaktioner av syremolekyler med högintensivt solljus. Ozonet är en mycket god absorberare av ultraviolett-B (UVB) våglängder av strålning, känd för att främja cancer hos människor och många djur. Ozon reagerar ständigt med andra partiklar och regenereras sedan under dagen och bibehåller en konstant ozonkoncentration. Mängden är mycket liten, mätt till några delar per miljard delar luft, men viktig för UVB-skyddet.
Klorfluorkolväten (CFC) uppfanns på 1930-talet som en grupp produkter som behövdes för att ersätta farliga köldmedier som ammoniak och metylklorid, som antingen var brandfarliga eller giftiga. Tester med CFC visade att människor och djur utan risk kunde utsättas för läckor av mindre mängder i hem och mindre företag utan risk. Inom en kort period användes CFC i stor utsträckning över hela världen i kylning, aerosolsprayburkar och brandsläckningsmedel.
Forskning som började på 1960-talet visade att ozonkoncentrationen minskade i vissa delar av jordens övre atmosfär. På 1980-talet fanns det ett tydligt samband mellan ozonskiktsförluster och CFC som släpptes ut till luften som når den övre atmosfären. Forskare föreslog att de extremt stabila CFC-molekylerna förblev i jordens atmosfär i många år, och så småningom tillät luftströmmar och väder dem att nå de atmosfäriska höjderna där ozonkoncentrationen var högst.
Samma solljusenergi som skapade ozon var också tillräckligt stark för att bryta isär CFC-molekylerna och frigöra molekyler av klor (Cl). Dessa molekyler, tillsammans med damm och iskristaller på hög höjd, bildade reaktionsställen som bröt isär ozon och skapade normala syremolekyler. Även om dessa reaktioner inträffade överallt i atmosfären, orsakade mycket låga temperaturer och väderförhållanden på Sydpolen en högre reaktionshastighet där.
Satellitdata visade en mycket låg ozonkoncentration över Sydpolen under den mycket tidiga polarvåren, efter flera månaders mörker. Forskare och media myntade termen ”ozonhål” vid den tiden för att förklara effekten. Även om ozonhålet var tillfälligt varje vår, och försvann relativt snabbt, väckte det stor oro över den långsiktiga effekten av CFC.
1987 undertecknade nästan 200 länder som tillhörde Förenta Nationerna Montrealprotokollet och gick med på att fasa ut eller stoppa produktionen av CFC inom specifika tidsfrister. Ändringar gjordes i avtalet under de följande decennierna eftersom nya bevis visade högre ozonnedbrytning än vad man ursprungligen trodde. CFC ersattes av föreningar med lite eller inget klor i sina molekyler, så kallade klorfluorkolväten (HCFC) och hydrofluorkolväten (HFC).
Intresset utvecklades för användningen av brandfarliga gaser som propan och till och med ammoniak för vissa applikationer, eftersom dessa produkter inte orsakar ozonnedbrytning. I början av 21-talet letade tillverkare efter sätt att på ett säkert sätt införliva brandfarliga gaser i konsumentprodukter. Forskningen utökades också till att inkludera icke brandfarliga gaser som koldioxid och andra tekniker som kunde kyla mat utan användning av köldmediegaser.