Forat de la capa d'ozon

Archiu:NASA and NOAA Announce Ozone Hole is a Double Record Breaker.png

Forat de la capa d'ozon

Archiu:Largest ever Ozone hole sept2000 with scale.jpg

Image del forat més gran de la capa d'ozon en l'Antàrtida, registrat en setembre de 2000. Senyes obtingudes per l'instrument Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) a bordo d'un satèlit de la NASA.

El forat de la capa d'ozon és una zona de l'atmòsfera terrestre a on es produïxen reduccions anormals de la capa d'ozon. És un fenomen anual observat durant la primavera en les regions polars i que és seguit d'una recuperació durant l'estiu. El contingut en ozon es medix en unitats Dobson (sent UD= o ).

En les medicions realisades des de finals de l'any 1970 es varen descobrir importants reduccions de les concentracions d'ozon en dita capa, en especial incidència en la zona de l'Antàrtida. Es va atribuir este fenomen a l'aument de la concentració de clor i de bromo en l'estratosfera per les emissions antropogénicas de composts químics, entre els que destaquen els composts clorofluorocarbonados (CFC) utilisats com a decorregut refrigerante.

La reducció de la capa d'ozon i el forat en la mateixa varen generar una preocupació mundial sobre l'increment en el risc de càncer i atres efectes negatius. La capa d'ozon impedix que les llongituts d'ona UVB de llum ultravioleta travessen l'atmòsfera terrestre. Estes radiacions causen càncer de pell, cremades i catarates, conseqüències que es va calcular que incrementarien sensiblement com a resultat del adelgazamiento de l'ozon, aixina com danys en plantes i animals. Estes preocupacions varen conduir a l'adopció en 1987 del Protocol de Montreal, en el que els països firmants es comprometien a reduir a la mitat la producció de CFC en un periodo de 10 anys.

La prohibició va entrar en vigència en l'any 1989. Els nivells d'ozon es varen estabilisar a mitan dels anys 1990 i varen escomençar a recuperar-se en els anys 2000. S'espera que la recuperació continue a lo llarc de el XXI i que el forat de la capa d'ozon alcance nivells anteriors a 1980 entorn a 2075. El Protocol de Montreal es considera l'acort migambiental internacional més exitós fins a la data.

La capa d'ozon

Casi el 99 % de la radiació ultravioleta del Sol que alcança l'estratosfera es convertix en calor per mig d'una reacció química que contínuament recicla molècules d'ozon (O₃). Quan la radiació ultravioleta impacta en una molècula d'ozon, l'energia escindix a la molècula en àtoms d'oxigen altament reactius; casi de colp i repent, estos àtoms es recombinan formant ozon una volta més i lliberant energia en forma de calor.

• La formació d'ozon s'inicia en la fotólisis (ruptura d'enllaços químics per l'energia radiant) de l'oxigen molecular per la radiació solar d'una llongitut d'ona menor de 240 nm (nanómetros).

$O_2⟶O+O$

• L'ozon per sí mateixa absorbix llum UV d'entre 200 i 300 nm:

$O_3⟶O+O_2$

• Els àtoms d'oxigen, en ser molt reactius, es combinen en les molècules d'oxigen per a formar ozon:

$O+O_2+M⟶O_3+M$

A on M és qualsevol substància inerte, com per eixemple el nitrogen (N₂). El paper que té M en esta reacció exotèrmica és absorbir part de l'excés d'energia lliberada i previndre la descomposició espontànea de la molècula d'ozon (O₃). L'energia que no absorbix M es llibera en forma de calor. Quan les molècules de M retornen per sí mateixes a l'estat basal, lliberen més calor a l'entorn.

A pesar de que tot l'ozon atmosfèric, en condicions normals de pressió i temperatura, seria una capa de només uns 3 mm de gruixa, la seua concentració és suficient per a absorbir la radiació solar de llongitut d'ona de 200 a 300 nm. Aixina, la capa d'ozon funciona com un escut que nos protegix de la radiació UV.

Causes de la disminució d'ozon en l'estratosfera

l'ozon és una substància que la seua molècula està composta per tres àtoms d'oxigen i es forma al disociarse els dos àtoms que componen el gas d'oxigen. Cada àtom d'oxigen s'unix a una atra molècula d'oxigen formant molècules d'ozon O₃.

Se li denomina capa d'ozon a l'estratosfera terrestre, que concentra més del 90% de tot l'ozon existent en el planeta. Esta capa té una gran importància dins de la nostra vida ya que servix per a depurar l'aire i sobretot servix per a filtrar els rajos ultravioletas procedents de l'espai. Sense eixe filtre, l'existència de vida en la terra seria impossible.

Clorofluorocarbonos

Des de mediats dels anys 1970, els científics s'han preocupat pels efectes nocius de certs clorofluorocarbonos (CFC) en la capa d'ozon. Els CFC, que es coneixen en el nom comercial de freones, es varen sintetisar per primera volta en els anys 1930. Els més comuns són el triclorofluorometano ($CFC{l}_3$, conegut com freón 11), el diclorodifluorometano ($C{F}_{2}C{l}_2$, freón 12), l'1,1,2-tricloro-1,2,2-trifluoroetano ($C_2{F}_{3}C{l}_3$, freón 113) i l'1,2-diclorotetrafluoroetano ($C_3{F}_{4}C{l}_4$, freón 114).

Com estos composts es licúan en facilitat i són més o menys inertes, no tòxics, no combustibles i volàtils, s'han utilisat com refrigerantes per a acondicionadors d'aire i refrigeradores en lloc del amoníac ($N{H}_3$) i del diòxit de sofre ($S{O}_2$) líquit, que són molt tòxics. Els CFC s'utilisen en grans cantitats per a fabricar productes desechables, com a gots i plats, propelentes per a aerosols en llanda i dissolvents per a netejar targetes de circuits electrònics. La major part dels CFC que s'usen en el comerç i en l'indústria s'aboquen a l'atmòsfera. Com són poc reactius, els CFC es difonen en llentitut (tarden anys) cap a l'estratosfera sense sofrir canvis; ahí es descomponen per la radiació UV de llongituts d'ona de 175 a 220 nm:

Els àtoms d'oxigen d'esta reacció els aporta la descomposició fotoquímica de l'oxigen molecular i de l'ozon. Es deu notar que l'àtom de clor funciona com catalisador en el mecanisme de la reacció i, com no s'utilisa, pot participar en moltes reaccions d'este tipo: pot destruir més de 100 000 molècules d'ozon abans d'eliminar-se en alguna atra reacció. L'espècie ClO és un intermediari perque es produïx en el primer pas elemental i es consumix en el segon pas. Este mecanisme de destrucció d'ozon s'ha comprovat per la detecció del monòxit de clor en l'estratosfera en anys recents. La concentració d'ozon disminuïx en les regions que tenen més cantitat de ClO.

Òxits de nitrogen

Un atre grup de composts que poden destruir l'ozon de l'estratosfera són els òxits de nitrogen (representats com $N{O}_X$), com $NO$, $N{O}_2$, $N_{2}O$ i $N_2{O}_5$. Estos composts provenen dels gasos expulsats pels avions supersònics que volen a gran altura, per processos naturals i per atres processos fets per l'home. La radiació solar descompon una cantitat considerable d'atres òxits de nitrogen en òxit nítric (NO), que també actua com a catalisador en la destrucció de l'ozon. El $N{O}_2$ és l'intermediari, pero també pot reaccionar en el monòxit de clor formant nitrat de clor ($ClON{O}_2$). Este últim és més o menys estable i servix com a «depòsit de clor», un atre factor que contribuïx a la destrucció de l'ozon estratosférico en els pols.

Causes naturals i artificials

Existixen estudis que sostenen que l'influència de les 7500 tonellades de clor provinents de CFC que ascendixen anualment a l'estratosfera^{cita requerida} és mínima front als 600 000 000 de tonellades de clor i flúor (un atre gas agressiu) en forma de sals que escapen dels oceans com aerosolés.^{cita requerida}

A estes cantitats de composts químics d'orige natural caldria sumar-los els aportes de metilcloro per incendis de boscs i, per lo manco, atres 36 000 000 de tonellades anuals en forma de HCl provinent d'erupció volcàniques.^{cita requerida} S'han observat correlació entre erupció volcàniques fortes i disminució temporarias en el tenor d'ozon estratosférico i es considera provable que els volcans de l'Antàrtida tinguen un efecte molt directe: un solament d'ells, l'Erebus, expulsa cada any unes 15 000 tonellades de clor i alguna cosa menys de flúor,^{cita requerida} a molt poca distància de l'estratosfera antàrtica. No obstant, se sap que la major part d'este clor retorna a la Terra arrastrat per les pluges abans d'eixir de la troposfera. Tampoc hi ha acort sobre estes sifres relatives, que depenen de les medicions i del método de càlcul.

Un atre factor natural que influïx en la velocitat de reconstitució de la capa d'ozon és la variació de l'activitat solar, ya que quan hi ha major irradiació ultravioleta es genera més ozon, pero també més òxits de nitrogen que deprimixen el tenor d'ozon. Els orígens de l'incertitut sobre els factors que afecten la capa d'ozon són, com es veu, molt diversos.^{cita requerida}

Viages espacials

Diverses investigacions han advertit que el creiximent de l'activitat espacial podria afectar la recuperació de la capa d'ozon. Els llançaments d'eixides i la reentrada de satèlits i atres objectes espacials lliberen contaminants, com a òxits de nitrogen, composts de clor, partícules d'alúmina i carbono negre, que poden modificar la química de la estratósfera i contribuir a la destrucció de l'ozon. Els estudis indiquen que les eixides de combustible sòlit presenten un major potencial d'impacte sobre l'ozon, mentres que els propulsados per queroseno generen una major contribució al calfament global. Les simulacions realisades per a escenaris de fort creiximent dels llançaments sugerixen que estos podrien retardar parcialment la recuperació de la capa d'ozon conseguida despuix de l'entrada en vigor del Protocol de Montreal, especialment sobre l'Antàrtida, encara que els investigadors senyalen que l'efecte dependrà del número de llançaments, del tipo de combustible utilisat i de futures mides regulatorias.

Vore també

Atmòsfera terrestre Capa d'ozon Dia Internacional de la Preservació de la Capa d'Ozon G.M.B. Dobson Mario Molina

Ozon Potencial d'agotament de l'ozon Esmog fotoquímic Solmáforo