När vi tillverkar något vill vi att det ska hålla länge utan att gå sönder. Men, om vi skapar kemikalier som är svåra att bryta ned, så kan de sprida sig över hela planeten och ge oönskade effekter.

Ett exempel är freoner, som skapades i syfte att få ämnen som var så stabila att de inte kunde brinna. Det lyckades och freoner tillverkades i stora mängder. Men även om freoner har många bra egenskaper i närmiljön sprids de över hela atmosfären och orsakar globala problem. Freoner påskyndar nedbrytning av det skyddande ozonlagret runt jorden och förstärker växthuseffekten.

Ett annat exempel på stabila ämnen är vissa plaster. De bryts ned i småbitar som kallas mikroplast. Men sedan försvinner de inte utan äts upp av djur eller lagras på stränder så att det blir mer plaststrand än sandstrand.

Med hjälp av kemi kan vi förstå hur detta går till och undvika att tillverka ämnen som påverkar livet på hela vår planet.

Sommar och sol är underbart, men att bli bränd av solen är inte lika roligt. En del av solljuset har relativt låg energi. Det är till exempel värmestrålning, som också kallas för infraröd strålning. En annan del av solljuset är det synliga ljuset. Dessutom finns osynlig strålning som är så energirik att den skadar kroppens celler. Det kallas för ultraviolett strålning. När vi bränner oss i solen innebär det att kroppen utsatts för en för hög dos av ultraviolett strålning.

Atmosfären fungerar som en slags sköld mot ultraviolett strålning och gör att det mesta av strålningen omvandlas till synligt ljus eller värme. De ämnen i atmosfären som skyddar oss är kvävgas, syrgas och ozon. Den ultravioletta strålningen delas in i tre grupper där UV-A har minst energi och är minst farlig, UV-B är farlig, och UV-C har mest energi och är farligast. Kvävgas hindrar solstrålar som är ännu energirikare än den ultravioletta strålningen. Syrgas hindrar UV-C, medan ozon blockerar det mesta av UV-B. Därför är de flesta av solstrålarna som når jordytan ofarliga. Det finns massor av kvävgas och syrgas så de tar lyckligtvis aldrig slut. Men ozonet höll faktiskt på att försvinna under andra halvan av 1900-talet. Ett jordklot utan ozon hade varit svårt att leva på. Människor hade fått gömma sig för solen för att inte få hudcancer och ögonskador. Växter hade skadats och fått dålig tillväxt. Bara livet i vatten hade klarat sig bra, eftersom vatten fungerar som en effektiv sköld mot UV-strålning.

Anledningen till att ozon höll på att försvinna var så kallade freoner som användes i kylskåp och frysar, i sprayburkar och vid tillverkning av frigolit. Ett problem är att freon kan läcka ut. Det kan hända exempelvis när kylskåp kasseras. När freonerna läckte ut kom de upp i atmosfären. Freoner som träffar på ozon omvandlar ozonet till syrgas. Först på 1970-talet upptäckte forskare att det fattades stora mängder ozon. De lyckades också reda ut varför det hänt. Politiker från många länder samlades år 1985 på ett möte i FNs regi och skrev på ett avtal om att snabbt minska tillverkningen av freoner. På så vis avvärjdes en katastrof. Forskarna Paul Crutzen, Mario Molina och Sherwood Rowland fick nobelpriset i kemi år 1995, för att de förklarat varför ozonlagret minskar och varnat för följderna. Tillverkningen och utsläppen av freoner minskade dramatiskt. De freoner som redan tillverkats finns dock kvar i atmosfären under lång tid. Dessutom har mängden freoner börjat öka igen, troligen på grund av illegal produktion.

Ett specialfall av ozonbrist är ozonhål. Över sydpolen och nordpolen bryts ozonmolekyler ned i snabb takt när det blir vår. Då blir ozonlagret tunt. Är det riktigt illa så kallas det för ett ozonhål. Det sker varje år över sydpolen. Det fanns tidigare en risk att utsläppen av freoner skulle ge så stora ozonhål att de hamnade över landområden som Sydamerika, Sydafrika och Australien på södra halvklotet och Ryssland, Kanada och Norden på norra halvklotet. Lyckligtvis verkar detta hot ha avvärjts i och med att tillverkningen av freoner förbjöds. Kunskaper om atmosfärens kemi var avgörande för att få till ett avtal som skulle minska mängden freoner så att ozonlagret skulle återhämta sig.

En stor del av den solstrålning som når jorden omvandlas till värmestrålning. Värmen känns tydligt som skillnaden mellan sol och skugga och skillnaden mellan dag och natt. Det mesta av värmen strålar ut i rymden igen. Om den inte gjorde det skulle temperaturen stiga hela tiden eftersom jorden konstant får solstrålning ifrån solen. Om balansen mellan solstrålning in och värmestrålning ut förskjuts så ändras jordens klimat. En del gaser i atmosfären har förmågan att fånga upp värmestrålning. Dessa kallas för växthusgaser. De viktigaste växthusgaserna är koldioxid, metan, dikväveoxid och freoner. Det är viktigt att komma ihåg att vi behöver lagom mycket växthusgaser för att jorden ska vara beboelig.

Problemet är att människan har ökat mängden av alla dessa gaser. Förbränning av fossila bränslen som legat dolt i marken ger koldioxid. Att föda upp kor och odla ris i vatten ger metanutsläpp. Gödsel som används i jordbruket omvandlas delvis till dikväveoxid. Växthusgaserna innebär att jordens klimat blir varmare, vilket gör att det finns mer energi i luft och vatten. Det innebär att stormar får högre vindhastighet och kan bli orkaner. Mer vatten förångas vilket ger skyfall och översvämningar. Fler värmeböljor ger fler skogsbränder. Dessutom innebär ett varmare klimat att havsnivån höjs, både för att varmare vatten har större volym och för att isen som bygger upp glaciärer smälter. Att glaciärer smälter har observerats över hela världen och beräknas kunna ge en havsnivåhöjning på två meter de närmsta hundra åren. Nobelpriset i Fysik 2021 tilldelades Syukuro Manabe och Klaus Hasselmann för att de visat hur människans utsläpp av koldioxid leder till global uppvärmning.

En ökad koncentration av koldioxid i atmosfären gör dessutom att haven blir försurade av kolsyra. Det gör att djur och växter som använder kalk i sina skal och skelett får problem. Skalen består av kalciumkarbonat och löses upp av kolsyra. Försurningen av haven hotar också korallrev, som till stor del bildas av skelett från koralldjur och som därför innehåller mycket kalk. Korallrev finns i alla större hav. I Sverige finns korallrev i Bohuslän.

Många saker vi har omkring oss är gjorda av plast. När plasten slits lossnar små plastbitar. Om plastbitarna är mindre än 5 millimeter så kallas det mikroplast. Om mikroplast sprider sig till sjöar och hav kan plastbitarna bli uppätna av djur som tror att det är plankton. Mikroplasten bryts inte ner i matspjälkningsorganen. Det kan skada djuren. Mikroplasten kan också innehålla miljögifter eller binda miljögifter till ytan. Det innebär att varelser som får i sig mikroplast samtidigt kan utsättas för miljögifter. Att ett ämne är ett miljögift betyder att det är skadligt för djur eller växter. Det är ofta långlivat och sprids i miljön. De flesta miljögifter lagras i levande varelser och skadorna syns inte direkt utan visar sig efter en tid. Miljögifter kan exempelvis vara bekämpningsmedel, flamskyddsmedel, och miljöfarliga metaller.

För att slippa globala effekter gäller det att undvika ämnen som är så pass långlivade att de hinner sprida sig över planeten. Vi behöver också tänka ut vart ämnen som kommer ut i miljön hamnar och vad som händer med dem där. Det är ett slags detektivarbete.

Föroreningar som är gaser kan antingen reagera med andra ämnen eller stiga upp till högre höjd i atmosfären där de slutligen förstörs av kraftig solstrålning. Gasformiga föroreningar som är vattenlösliga kommer att lösas i regn och falla ned till marken. Gaser som svaveldioxid och kvävedioxid bildar syror när de löser sig i vatten. Då får vi surt regn som löser upp statyer och byggnader som gjorts av kalksten.

Föroreningar som är vattenlösliga kan spridas i vattendrag och når sjöar och hav. De kan också tas upp av växter som behöver vatten och lagras där. Det kallas för bioackumulering. Om växten äts upp kommer föroreningen oftast att gå över till det djur som åt växten. Skulle sedan djuret i sin tur bli uppätet av ett annat djur så går föroreningen vidare dit. Ett exempel är kadmiumföreningar som sprids med handelsgödsel. Kadmiumföreningarna löser sig i vatten och tas upp av växter som äts av djur som får skador på sina inre organ.

Föroreningar som är fettlösliga, exempelvis olja, kommer att bilda pölar ovanpå vattendrag eller fastna på jordpartiklar. Jordpartiklarna kan sedan spridas med vattendrag. För att få bort utspilld olja används ett absorberingsmedel som suger åt sig oljan. Sedan förbränns det förorenade absorberingsmedlet. Olja kan också brytas ned av bakterier. Det tar dock lång tid.

Föroreningar som är i fast form och finfördelade, exempelvis mikroplast, kan spridas som damm med vinden eller spridas med vattendrag.

När vi vet var ämnena hamnar och hur de kommer dit, är det lättare att tänka ut vilka ämnen vi bör låta bli att tillverka och hur vi ska undvika att olämpliga ämnen når ut i miljön. År 2015 skrev alla medlemsländer i FN under en resolution som heter Agenda 2030. I Agenda 2030 beskrivs 17 globala mål för att uppnå en social, miljömässig och ekonomiskt hållbar värld.

En grundregel är att helt nya ämnen, som inte finns i naturen, inte ska släppas ut. Dessa ämnen kallas xenobiotiska, vilket betyder naturfrämmande. Det är också en varningssignal om ett ämne är långlivat för då kan det sprida sig långt och ge effekter över lång tid. Att ett ämne är fettlösligt innebär en risk för att det ansamlas i levande organismer. Kunskap om kemi gör att vi kan identifiera dessa ämnen och vidta åtgärder mot dem.

Det finns lagstiftning som är tänkt att minska riskerna av farliga ämnen. Ett framgångsrikt exempel är arbetet mot freoner. Inom FN kom länder överens om att samarbeta om forskning och rapportering om användningen av ozonnedbrytande kemikalier. Till exempel har länderna kommit överens om en tidplan för att förbjuda tillverkning av freoner.

Ett mindre lyckat exempel är arbetet mot klimatförändringar. FN skapade år 1992 Klimatkonventionen, där länder gick med på att stabilisera halterna av växthusgaser i atmosfären på en nivå som förhindrar att mänsklig verksamhet påverkar klimatsystemet på ett farligt sätt. Sedan år 1995 har FN varje år ordnat möten för världens ledare för att försöka komma överens om och följa upp bindande handlingsplaner om att minska utsläppen av växthusgaser. Det senaste avtalet kallas Parisavtalet och slöts år 2015. Tyvärr har flera länder avbrutit samarbetet.

Inom EU har arbetet mot farliga kemikalier gett förordningen Reach. Den säger att de som tillverkar eller importerar kemikalier måste söka tillstånd. De ska också beskriva vilka risker det finns med kemikalierna och hur de ska kunna användas på ett säkert sätt.

Sammanfattningsvis behövs kunskaper i kemi för att förstå vilka ämnen som kan vara farliga och vad som kan göras för att minska dem.