यूसी बर्कले के भू-रसायनज्ञ बताते हैं कि मिट्टी और समुद्री जल में तांबा कार्बनिक पदार्थों को मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड दोनों में बदलने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। ये दोनों ओजोन को नष्ट करने वाले शक्तिशाली हेलो कार्बन यौगिक हैं। सूरज की रोशनी में स्थिति और खराब हो जाती है, जिससे इन मिथाइल हैलाइड की मात्रा का लगभग 10 गुना उत्पादन होता है।

इससे लंबे समय से चले आ रहे रहस्य का पता चलता है कि समताप मंडल या स्ट्रेटोस्फीयर में मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड की उत्पत्ति कैसे होती है। 1989 में आग बुझाने वाले यंत्रों में इस्तेमाल होने वाले क्लोरोफ्लोरोकार्बन (सीएफसी) रेफ्रिजरेंट्स और ब्रोमिनेटेड हैलोन पर दुनिया भर में प्रतिबंध है। इसके बावजूद ये मिथाइल हैलाइड समताप मंडल में ओजोन परत को नुकसान पहुंचाने वाले ब्रोमीन और क्लोरीन के नए प्रमुख स्रोत बन गए हैं। जैसे-जैसे लंबे समय तक रहने वाले सीएफ़सी और हैलोन वायुमंडल से धीरे-धीरे गायब होते हैं, मिथाइल हैलाइड की भूमिका बढ़ जाती है।

यूसी बर्कले के भूगोल और पर्यावरण विज्ञान के प्रोफेसर और अध्ययनकर्ता रॉबर्ट र्यू ने कहा यदि हमें इस बात की जानकारी नहीं होती कि मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड कहां से आ रहे हैं, तो हम यह सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं कि सीएफ़सी के साथ उन यौगिकों को कम किस तरह किया जाए?

2050 तक हमें ओजोन परत को पहले की तरह सामान्य अवस्था में ले आना चाहिए। लेकिन मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड जैसी चीजों के निरंतर उत्सर्जन ठीक होने के रास्ते में एक रुकावट हैं। तांबे का उपयोग अगले कुछ वर्षों में तेजी से बढ़ने का अनुमान है और भविष्य में हलोजन लोड और ओजोन रिकवरी का पूर्वानुमान लगाते समय इस पर विचार किया जाना चाहिए।

र्यू ने कहा पृथ्वी की ओजोन परत हमें सूर्य से कैंसर पैदा करने वाली पराबैंगनी प्रकाश से बचाने के लिए महत्वपूर्ण है। लेकिन क्लोरीन और ब्रोमीन युक्त रसायन - जैसे कि सीएफ़सी और हैलोन - 1980 के दशक में ओजोन को नष्ट करने के रूप में पाए गए थे, जो समताप मंडल में ओजोन परत को पतली कर खतरनाक विकिरण को बढ़ाने के लिए जाने जाते हैं। सीएफ़सी और हैलोन के उत्पादन पर प्रतिबंध के बावजूद, हैलोजन के प्रमुख स्रोत, ओजोन परत ने अभी तक खुद को ठीक नहीं किया है। पिछले साल, अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन में छेद उतना ही खराब था जितना कि पहले था।

ओजोन परत को नष्ट करने वाले रसायनों को नष्ट होने में दशकों लग जाते हैं

ओजोन में बढ़ता छिद्र ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले प्रतिबंधित यौगिकों की बढ़ती मात्रा के कारण है। इन यौगिकों के समताप मंडल में विलुप्त होने में दशकों लगते हैं। लेकिन ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले केमिकल अभी भी वातावरण में उत्सर्जित हो रहे हैं। यहां तक ​​कि प्रतिबंधित रेफ्रिजरेंट के कुछ बदले गए केमिकल अभी भी जांच के दायरे में हैं।

आज ओजोन परत को नुकसान पहुंचाने वालों में प्रमुख जिम्मेवार मिथाइल क्लोराइड और मिथाइल ब्रोमाइड हैं। ब्रोमीन का एक परमाणु क्लोरीन के एक परमाणु की तुलना में ओजोन के लिए 50 गुना अधिक विनाशकारी होता है।

हालांकि मिथाइल ब्रोमाइड को खेती में कीटनाशक के रूप में उपयोग करने पर प्रतिबंध लगाया गया है, फिर भी इसे कृषि कार्यों में उपयोग किया जाता है। मिथाइल क्लोराइड का उपयोग रासायनिक फीडस्टॉक के रूप में किया जाता है, हालांकि इसका अधिकांश उत्सर्जन बायोमास जलने या मूल रूप से प्राकृतिक माना जाता है। 

रॉ ने कहा वातावरण में मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड का लगभग एक तिहाई अज्ञात स्रोतों से आता है। नए निष्कर्ष बताते हैं कि तांबा महत्वपूर्ण है, जो गायब मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड का स्रोत है।    

र्यू ने कहा कि हमने मिथाइल ब्रोमाइड पर प्रतिबंध लगा दिया है, लेकिन क्या ऐसे अन्य बदलाव हैं जो हम पर्यावरण में कर रहे हैं जिससे इस यौगिक का वातावरण में बड़ा उत्सर्जन हो रहा है? तांबे के उपयोग में वृद्धि के साथ, ऐसा प्रतीत होता है कि तांबा-उत्प्रेरित उत्पादन भी एक बढ़ता हुआ स्रोत है।

जिओ ने जोर देकर कहा कि जैविक कृषि ओजोन को नुकसान नहीं पहुंचाती है। हालांकि, तांबे पर आधारित कवकनाशी के वायुमंडलीय दुष्प्रभाव होते हैं जिन्हें समग्र पर्यावरणीय प्रभाव के संदर्भ में माना जा सकता है। उन्होंने कहा कि पर्यावरण में तांबे के व्यापक उपयोग के साथ, भविष्य में ओजोन के पहले जैसा होने के पूर्वानुमान लगाते समय संभावित रूप से हलोजन लोड के बढ़ते प्रभाव पर विचार किया जाना चाहिए।

तांबा और मिट्टी तथा सूर्य के प्रकाश से मिथाइल हैलाइड का उत्पादन होता है

कॉपर और मिथाइल हैलाइड के बीच संबंध को पहली बार यूसी बर्कले के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए शोध के माध्यम से सामने लाया गया था। र्यू ने उन्हें मिट्टी में लोहे पर पहले से प्रकाशित काम की नकल करके, धातु आयनों के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए कहा। जब इसमें थोड़ी मात्रा में मिथाइल हैलाइड्स का उत्पादन किया, तो र्यू ने उनसे तांबे के सल्फेट के रूप में एक अलग धातु-कॉपर की जांच करने के लिए कहा, जो आज इस्तेमाल किए जाने वाले सबसे आम तांबे के यौगिकों में से एक है।

उन्होंने कहा हमने लोहे के प्रयोग को दोहराया और फिर सोचा, तांबे की तरह एक अलग धातु को देखें, क्या इसका समान प्रभाव होता है। जब हमने मिट्टी में कॉपर सल्फेट मिलाया, तो इसने जबरदस्त मात्रा में उत्पादन किया। मिथाइल हैलाइड्स और इसने हमें चौंका दिया। फिर हमने समुद्री जल के साथ प्रयोग किया और इसने भी मिथाइल हैलाइड्स की एक प्रभावशाली मात्रा का उत्पादन किया।

जिओ और र्यू ने अधिक गहन प्रयोगों को डिजाइन किया, यूसी बर्कले परिसर के पास स्थित ऑक्सफोर्ड ट्रैक्ट नामक एक कृषि अनुसंधान भूखंड से मिट्टी के नमूने लिए और उन्हें तांबे और ऑक्सीडेंट की विभिन्न मात्राओं सहित विभिन्न उपचारों के अधीन रखा। जबकि मिट्टी और समुद्री जल में अकेले तांबे ने कुछ मिथाइल ब्रोमाइड और मिथाइल क्लोराइड का उत्पादन किया, सूर्य के प्रकाश और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अलावा सूक्ष्मजीव या सूर्य के प्रकाश द्वारा मिट्टी में उत्पन्न होता है वह मिथाइल हैलाइड की मात्रा से पांच गुना से अधिक उत्पन्न करता है। इस गतिविधि को तांबा लम्बा खींचता है यह लगभग एक सप्ताह से दो से तीन सप्ताह के बीच तक चलती है।

जब र्यू ने मिट्टी को कीटाणुरहित किया, तो मिथाइल हैलाइड के उत्पादन की मात्रा और भी अधिक बढ़ गई। दूसरी ओर, सभी कार्बनिक पदार्थों को जलाने के बाद, तांबे से जुड़ी मिट्टी से कोई मिथाइल हैलाइड नहीं बनता है।   

कैटेकोल-हैलाइड के घोल में कॉपर सल्फेट या हाइड्रोजन पेरोक्साइड की बढ़ती मात्रा के मिल जाने से मिथाइल हैलाइड के उत्सर्जन में भी वृद्धि हुई, जबकि उत्सर्जन शून्य के करीब था। इसके बाद, र्यू ने पाया कि सूर्य के प्रकाश ने मिथाइल हैलाइड उत्पादन को बढ़ाने में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के समान कार्य किया। समुद्री जल में, सूर्य के प्रकाश के लिए तांबे-संशोधित समाधानों को उजागर करने से उत्सर्जन चार गुना बढ़ गया।

शोधकर्ताओं को संदेह है कि कॉपर आयन का एक सामान्य रूप, सीयू (II), मिथाइल रेडिकल्स को मुक्त करने के लिए कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण कर रहा है, जो आसानी से मिट्टी या समुद्री जल में क्लोरीन और अन्य हैलोजन के साथ मिलकर मिथाइल हैलाइड बनाते हैं। सूरज की रोशनी और हाइड्रोजन परॉक्साइड दोनों बाद में कॉपर को उसके कपरस (I) से कप्रिक (II) अवस्था में पुन: ऑक्सीकृत कर देते हैं, ताकि यह अधिक मिथाइल हैलाइड उत्पन्न करने के लिए बार-बार कार्य कर सके।

मिट्टी में बहुत अधिक हैलाइड है और मिट्टी में बहुत सारे कार्बनिक पदार्थ हैं, इसलिए जादुई घटक तांबा है, जो सूर्य के प्रकाश से पुनर्जीवित होता है। इसने पर्यावरण में तांबे की भूमिका के संबंध में जांच के एक नए क्षेत्र के बारे में हमारी आंखें खोल दी हैं।

रॉ ने कहा कि यह निर्धारित करने के लिए बहुत अधिक शोध किए जाने की आवश्यकता है कि कौन से तांबे के यौगिक मिट्टी और समुद्री जल में मिथाइल हैलाइड के सबसे शक्तिशाली उत्पादक हैं और इनका कितना उत्पादन होता है। यह अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस पत्रिका में प्रकाशित हुआ है।