Universitarios:
Rodriguez Miranda José Luis Aguilar Echeverria Juan Reynaldo Flores Urbano Samuel Fecha:
22- Noviembre -2013 Sucre – Bolivia Bolivia
Destrucción de la capa de ozono Introducción: Definiendo lo que es el ozono, es una molécula gaseosa compuesta por 3 átomos de oxigeno que se ubica en la estratosfera. Se acumula en la atmósfera en grandes cantidades, formando así la capa de ozono , capa que está entre 15 y 30 km. de altura, siendo como un escudo que nos protege de los rayos ultravioletas provenientes del sol, con los que es posible la vida. Este gas esta en continua formación y destrucción, ya que cuando los rayos ultravioletas llegan a la atmosfera provocan la disociación molecular del oxígeno, éste se une a una molécula de oxígeno produciendo el ozono (O3), que es el que absorbe los rayos ultravioletas de mayor frecuencia, convirtiéndose nuevamente en oxígeno, y así solo libera la energía en forma de calor. Este es un proceso en ciclo que se repite constantemente para impedir el paso de rayos ultravioleta de elevada frecuencia a l a superficie terrestre.
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono, gas compuesto por tres átomos de oxígeno (O3). "Relativamente alta" quiere decir unas pocas partículas por millón, mucho más alta que las concentraciones en la atmósfera baja pero aún pequeña comparada con la concentración de los principales componentes de la atmósfera. La capa de ozono se encuentra a una altura de unos 20 kilómetros. La cantidad de ozono es mínima pero su importancia es tal, que resulta imprescindible para el desarrollo de la vida. El ozono absorbe la peligrosa radiación ultravioleta que procede del sol. Si esta radiación llegara hasta el suelo significaría el fin de animales y plantas. La capa de ozono es la principal causa de que veamos el cielo de color azul. Por encima de la misma, el fondo celeste es de color púrpura aún en pleno día. La capa de ozono fue descubierta en 1913
por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson. Sus propiedades fueron examinadas en detalle por el meteorólogo británico G.M.B. Dobson, quien desarrolló un sencillo espectrofotómetro que podía ser usado para medir el ozono estratosférico desde la superficie terrestre. Entre 1928 y 1958 Dobson estableció una red mundial de estaciones de monitoreo de ozono, las cuales continúan operando en la actualidad. La Unidad Dobson, una unidad de medición de la cantidad de ozono, fue nombrada en su honor. La capa de ozono en la estratosfera juega un importante papel para la vida, ya que ejerce una función de "pantalla natural" filtrando gran parte de las radiaciones ultravioleta que llegan del sol. La capa de ozono en la estratosfera juega un importante papel para la vida, ya que ejerce una función de "pantalla natural" filtrando gran parte de las radiaciones ultravioleta que llegan del sol.
Causas del problema: La causa principal de este impacto ha sido el efecto de las industrias ejercidas por el hombre, los cuales, muchos, tienen compuestos que son los que más afectan al ozono, los clorofluorocarbonos (CFC), que lo disminuyen. Son por ejemplo los: refrigeradores, congeladores, acondicionadores de aire, aerosoles y plásticos expansibles (con aplicaciones en la construcción), la industria automotriz, la fabricación de envases, limpieza y similares. Estos gases accionan en la estratosfera liberando átomos de Cl tras su descomposición por los rayos solares, cada átomo de Cl destruye miles de moléculas de ozono (O3) convirtiéndolas así en dioxigenos. Y así otros compuestos que contienen Cl destruyen el ozono. Además de estos, existen sustancias que contienen Br como son los halones, sustancias más peligrosas que los CFC, utilizadas en extintores. Debido a estas causas la capa de ozono sufre una reducción. Se descubrió que se observa con más incidencia en la Antártida, una zona a la que se denomina agujero de la capa de ozono, fenómeno anual, crece en primavera y se recupera en verano, que al parecer su acción es favorecida por las condiciones meteorológicas.
Mecanismo de destrucción de la capa de ozono Las sustancias que definimos como SAO´s (sustancias que agotan el ozono) , responsables de la disminución de la capa de ozono, no producen directamente esta destrucción. En primer lugar sufren una serie de reacciones como la fotolisis, formando moléculas intermedias como cloruro de hidrógeno (HCl) o nitrato de cloro (ClONO 2), moléculas que tampoco reaccionan con el ozono directamente. Se descomponen lentamente dando,
entre otras cosas, una pequeña cantidad de átomos de cloro (Cl) y de moléculas de monóxido de cloro (ClO) que son las que catalizan la destrucción del ozono. Existe una gran cantidad de reacciones envueltas en los procesos de destrucción, pero podemos simplificar este proceso en las indicadas a continuación. Cl + O3 -----> ClO + O2 ClO + O -----> Cl + O2 Efecto neto O3 + O -----> 2 O2 El átomo de cloro actúa como catalizador, es decir, no es consumido en la reacción, por lo que destruye miles de moléculas de ozono antes de desaparecer. Otro de los catalizadores es el átomo de bromo es aún más destructivo que el de cloro (unas 10 o 100 veces más). Por este motivo, es importante que la emisión de moléculas a la atmósfera con este tipo de átomos que actúan como catalizadores sea mínima.
La destrucción de la capa de ozono es uno de los problemas ambientales más graves que debemos enfrentar hoy día. Podría ser responsable de millones de casos de cáncer de la piel a nivel mundial y perjudicar la producción agrícola. Sin embargo podemos cobrar ánimos, ya que ha motivado a la comunidad internacional a acordar medidas prácticas para protegerse de una amenaza común. El agujero de ozono es el sector en el cual el adelgazamiento de la capa de ozono es mayor. Se trata de un área en la cual la destrucción del ozono estratosférico es muy intensa por lo cual la protección frente a los
rayos UV-B disminuye muchísimo. ¿Es decir que no es realmente un "agujero" sino un lugar en el cual hay menos ozono...? Para detectar el agujero se mide la cantidad de ozono presente en la columna vertical de aire, es decir, cuanto ozono hay entre la superficie de la tierra y el espacio exterior. Esta medición se expresa en Unidades Dobson (DU). El agujero se define como el área que tiene menos de 220 Unidades Dobson en la columna vertical de aire. Ocurre que hace más de 50 años comenzamos a utilizar algunas sustancias químicas que destruyen el ozono y están haciendo que el escudo del que hablábamos se esté debilitando. Sus nombres pueden ser difíciles de recordar pero para que los sepas te los vamos a nombrar. Los CFCs son los CloroFluoroCarbonos, que se utilizan como refrigerantes, solventes, agentes espumantes y algunas cosas más. Otros compuestos que afectan la capa de ozono por contener cloro (Cl) son el Metil cloroformo (solvente) y el Tetracloruro de carbono (químico industrial). Por otro lado hay sustancias que afectan el ozono por contener bromo (Br). Entre estos, los más comunes son los halones, utilizados para extinguir el fuego. Lo que pasa es que estas sustancias son muy estables por lo que son dispersadas por el viento y llegan a la estratosfera (donde se encuentra la capa de ozono). Mientras que estas moléculas no se rompen no pasa nada, pero cuando se encuentran con los rayos UV se parten... y ahí empieza el problema. Al partirse liberan cloro (Cl) o bromo (Br) atómico -dependiendo de la sustancia- y estos son los que destruyen el ozono. Existen otras fuentes que contienen cloro y bromo (las piletas de natación, los volcanes, el mar, distintos procesos industriales) pero estas no alcanzan la estratosfera porque se combinan con agua y caen en forma de lluvia. Algunos organismos marinos y grandes incendios pueden generar cloro que alcance nuestro ozono pero son responsables de tan sólo el 15% del cloro generado. El resto es obra del hombre... Para los CFCs, halones y demás compuestos no hay mecanismos de limpieza naturales en la troposfera (parte más baja de la atmósfera) por lo que eventualmente llegan a la capa de ozono. El cloro y el bromo rompen las moléculas de O3 y, si bien se sigue produciendo ozono naturalmente en la estratosfera, es más la cantidad que se destruye que la que se construye. Y es así como vamos perdiendo este poderoso escudo que nos protege de los rayos UV-B (a menor cantidad de ozono, menor protección).
Impacto medioambiental El paso en gran frecuencia de la radiación ultravioleta puede afectar tanto al ser humano como al medio ambiente. Los rayos afectan a la piel provocando quemaduras, sufriendo así también cáncer de piel, lepra. También daños oculares como cataratas, y disminuir la respuesta del sistema inmunitario. En cuanto a la fauna, los rayos dañan a los ecosistemas acuáticos, pueden llegar hasta una profundidad de 20 m. teniendo como consecuencia la pérdida de fitoplancton, que son base alimenticia para otras especies. Afectan también a los peces, crustáceos, anfibios, en
su desarrollo, afectando a su reproducción. Como consecuencia reduciría la población. Respecto a la flora, provoca unos cambios en la composición química de las plantas y árboles. Además altera el crecimiento de algunas plantas e impide su acción fotosintética. Dañan gravemente las cosechas terrestres. Por otra parte el Ártico se ve afectado, y con ello, los animales que viven allí, ya que se produce deshielo. Las radiaciones ultravioleta (con λ menor de 360 nm) llevan mucha energía e interfieren
con los enlaces moleculares provocando cambios de las moléculas. Especialmente las de longitud de onda menor de 300 nm pueden alterar moléculas muy importantes para la vida como el ADN y provocarían daños irreparables si no fuera porque son absorbidas por la parte alta de la atmósfera, especialmente por la capa de ozono. El ozono, O3, absorbe con gran eficacia las radiaciones comprendidas entre 200 y 330 nm de longitud de onda, y por tanto, una disminución en la capa de ozono tiene efectos muy perjudiciales sobre los seres humanos y los ecosistemas en general. En los seres humanos, la sobre-exposición a estas radiaciones produce efectos perjudiciales en la salud. En cuanto a la vegetación, estas radiaciones disminuyen la eficiencia de la fotosíntesis en plantas, lo que afecta a su crecimiento y al número de hojas, semillas y frutos que producen. En ecosistemas acuáticos, las radiaciones UV-B afectan a los organismos existentes hasta unos 5 m de profundidad en aguas transparentes. Esta disminución del metabolismo fotosintético del fitoplancton, base de las cadenas alimentarias, afecta en último término, a todo el ecosistema, provocando una disminución del rendimiento energético global. Medidas preventivas:
En 1987 se tomó una medida preventiva, el cual firmaron varios países (191), fue el Protocolo de Montreal, en el que se comprometían a reducir a la mitad la producción de CFC, protegiendo nuestra capa de ozono. A lo largo de 10 años se ha visto un cambio, ya que se prohíben esas sustancias que se han sustituido por otras. Entre otras medidas que podemos tomar será evitar la quema de basura y su desperdicio, arborizar las laderas y terrenos válidos, afinación de los vehículos automotores, desarrollo de nuevos procesos industriales y fuente de energía no contaminantes. Además se debe asumir una actitud responsable fomentando y desarrollando una educación sustentada en valores y principios ambientales, para que nuestras próximas generaciones puedan disfrutar de este nuestro planeta.
Medidas correctoras Claro está que no podemos corregir la capa de ozono y empezar de cero, pero gracias a las medidas que se tomaron en el protocolo de Montreal, la situación está mejorando, la capa de ozono se está regenerando poco a poco. Simplemente debemos de evitar productos contaminantes y todas las causas que afectan a nuestra atmósfera, así la mantendremos, y evitaríamos el cambio climático. Implantación de estas medidas y futuro previsible de este impacto
Hoy en día, a diferencia de décadas atrás, la importancia de la protección de la capa de ozono es reconocida por todo el mundo, tanto en países desarrollados como los que están en desarrollo. Hay aproximadamente 195 países que siguen las normas del protocolo de Montreal y así protegen a nuestra Capa de ozono. Si seguimos por este camino, sin contaminantes, la capa de ozono de verá beneficiada y supondrá una recuperación de ésta. En caso contrario, la capa de ozono desaparecería y poco a poco acabaría con nuestro planeta debido a las radiaciones ultravioletas.
El nivel excesivo de la radiación UV (especialmente la A y la B) que llegue a la superficie de la Tierra puede perjudicar la salud de las personas, en patologías como: aparición de cáncer de piel; lesiones en los ojos que producen: cataratas, la deformación del cristalino o la presbicia; y deterioro del sistema inmunológico, influyendo de forma negativa sobre la molécula de ADN donde se ven afectadas las defensas del cuerpo, las cuales generan un aumento en las enfermedades infecciosas, que pueden aumentar tanto en frecuencia como en severidad, tales como: sarampión, herpes, malaria, lepra, varicela.
A nivel de fauna, el aumento de los rayos UV daña a los ecosistemas acuáticos se ha visto que el daño en algunas zonas de aguas claras alcanza hasta 20 mts. de profundidad, siendo su consecuencia la pérdida de fitoplancton (base de la cadena alimenticia marina). Esto es muy perjudicial, porque una disminución en la cantidad de organismos puede provocar una reducción de los peces y afectar el resto de la cadena trófica. Así, por ejemplo, bajo el agujero de la capa ozono en la Antártica la productividad de este conjunto de organismos acuáticos disminuyó entre el 6 y el 12%. También, estos rayos provocan problemas en peces, crustáceos y anfibios durante sus primeras etapas de desarrollo, afectando sus capacidades de reproducción, por lo tanto reduciendo el tamaño de la población. Además, al escasear el fitoplancton (que son organismos fotosintéticos) los océanos perderían su potencial como recolector de CO2, contribuyendo aún más al efecto invernadero. A nivel de flora, está provocando importantes cambios en la composición química de varias especies de plantas (arroz y soya) y árboles (coníferas). Además, está alterando el crecimiento de algunas plantas e impidiendo su proceso de fotosíntesis. Así, por ejemplo, se está viendo afectado el rendimiento de las cosechas.
La mejor forma de asumir una actitud responsable es el fomento y el desarrollo de una educación sustentada en valores y principios ambientales para que nuestras generaciones futuras puedan disfrutar de este maravilloso planeta llamado Tierra.
Agujero de la capa de ozono: El agujero de ozono es un fenómeno descubierto en la Antártida en 1985. Se ha formado principalmente sobre la Antártida y puede presentarse en otros sitios debido a la combinación única de condiciones de tiempo que favorecen las reacciones destructivas del ozono junto con la aparición de la luz solar en primavera del Hemisferio Sur. El agujero es tan extenso como los Estados Unidos de América y tan profundo como el Monte Everest. Ha crecido casi todos los años desde 1979. Los países más afectados en la región son: Argentina, Chile, y Urugay.
Imagen del agujero de ozono más grande en la Antártida registrada en septiembre de 2000. Datos obtenidos por el instrumento Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) a bordo de un satélite de la NASA.
Se denomina agujero de la capa de ozono a la zona de la atmósfera terrestre, escudo natural de la Tierra contra las radiaciones ultravioletas, donde se producen reduccio nes anormales de la propia capa, fenómeno anual observado durante la primavera en las regiones polares y que es seguido de una recuperación durante el verano. El contenido en ozono se mide en Unidades Dobson (siendo UD= 2.69 × 1016 moléculas/cm² ó 2.69 × 1 020 moléculas/m²). Durante los últimos años, la capa de ozono, se ha debilitado formando un verdadero agujero, que en algunos sectores ha producido disminuciones de hasta el 60% en la cantidad de ozono estratosférico. Este desgaste se debe al uso de un componente químico producido por el hombre, los clorofluorocarburos (CFC) de productos, como los aerosoles, disolventes, propelentes y refrigerantes. La acción de estos gases en la Estratosfera libera átomos de Cl a través de la radiación UV sobre sus enlaces moleculares; cada átomo de Cl destruye miles de moléculas de Ozono transformándolas en moléculas de dioxígeno. Otros compuestos que afectan la capa de ozono por contener cloro (Cl) son el metilcloroformo (solvente), el tetracloruro de carbono (un químico industrial) y sustancias que contengan bromo (Br), como los halones, utilizados para extinguir el fuego. En las mediciones realizadas en tiempos recientes se descubrieron importantes reducciones de las concentraciones de ozono en dicha capa, con especial incidencia en la zona de la Atlántida. Se atribuyó este fenómeno al aumento de la concentración de cloro y de bromo en la estratosfera debido tanto a las emisiones antropogénicas de compuestos químicos, entre los que destacan los compuestos clorofluorocarbonados (CFC) utilizados como fluido refrigerante. En septiembre de 1987 varios países firmaron el Protocolo de Montreal, en el que se comprometían a reducir a la mitad la producción de CFC´s en un periodo de 10 años. En la actualidad el problema se considera solucionado, debido a la prohibición de los productos causantes, que han sido sustituidos por otros. Casi el 99% de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratosfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono (O 3). Cuando la radiación ultravioleta impacta en una molécula de ozono, la energía escinde a la molécula en átomos de oxígeno altamente reactivos; casi de inmediato, estos átomos se recombinan formando ozono una vez más y liberando energía en forma de calor.
La formación de ozono se inicia con la fotólisis (ruptura de enlaces químicos por la energía radiante) del oxígeno molecular por la radiación solar de una longitud de onda menor de 240 nm El ozono por sí mismo absorbe luz UV de entre 200 y 300 nm:
Los átomos de oxígeno, al ser muy reactivos, se combinan con las moléculas de oxígeno para formar ozono:
donde M es cualquier sustancia inerte, como por ejemplo el . El papel que tiene M en esta reacción exotérmica es absorber parte del exceso de energía liberada y prevenir la descomposición espontánea de la molécula de . La energía que no absorbe M es liberada en forma de calor. Cuando las moléculas de M regresan por sí mismas al estado basal, liberan más calor al entorno. A pesar de que todo el ozono atmosférico en CNPT sería una capa de sólo unos 3 mm. de grosor, su concentración es suficiente para absorber la radiación solar de longitud de onda de 200 a 300 nm. Así, la capa de ozono funciona como un escudo que nos protege de la radiación UV. La formación y destrucción del ozono por procesos naturales es un equilibrio dinámico que mantiene constante su concentración en la estratosfera. Se han registrado amplias variaciones interanuales y estacionales en todas las regiones del planeta en la densidad del ozono estratosférico; se verificó que en el hemisferio austral la concentración pasa por un mínimo en primavera y luego se regenera. En septiembre del 2000, se registró el agujero de ozono más grande de la Historia, con casi 30.000.000km². A mediados de los años 1980 se empezó a acumular pruebas de que a finales del invierno se había formado un “agujero” en la capa de ozono del Polo sur, donde el ozono se había
reducido en casi 50%, generalmente a causa de factores humanos, que literalmente estaría lastimando a nuestro planeta. El descubrimiento del "agujero de ozono" antártico fue dado a conocer por los científicos Joe Farman, Brian G. Gardiner y Jon Shanklin, del British Antarctic Survey, a través de un artículo en Nature en mayo de 1985. Resultó una sorpresa para la comunidad científica, ya que la disminución observada de la capa de ozono polar era mucho más grande de lo que nadie había anticipado.1 Algunas mediciones por satélite se hicieron públicas al mismo tiempo y mostraron el agotamiento masivo del ozono alrededor del polo Sur. Sin embargo, estas medidas fueron inicialmente rechazadas como no razonables por los algoritmos de control de calidad de datos (fueron filtradas como errores ya que los valores eran inesperadamente bajos). Sólo se detectó el agujero de ozono en los datos de satélite cuando los datos brutos se reprocesaron tras la evidencia del agotamiento del ozono en observaciones in situ. Durante el invierno, en la estratosfera se forma una corriente de aire que rodea a la Antártida y que se conoce como “torbellino polar” o vórtice. El aire que queda atrapado en este torbellino se vuelve extremadamente frío durante la noche polar, lo cual favorece la formación de partículas de hielo denominadas nubes polares estratosféricas. Estas nubes actúan como un catalizador heterogéneo al proporcionar una superficie para las reacciones en las que el HCl de la Tierra y el nitrato de cloro se convierten en moléculas de cloro reactivas:
Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en sus correspondientes átomos de cloro, que son los responsables de la destrucción del ozono. La situación es menos grave en el Ártico porque en esta región más caliente el torbellino no dura tanto tiempo. El vórtice sella la Antártida y evita las influencias en esta región del resto de la atmósfera. El aislamiento producido por el vórtice impide que el aire más cálido y rico en ozono existente alrededor de la Antártida, proveniente de los trópicos, fluya hacia el polo, lo que ayudaría a reemplazar el ozono destruido y elevar las temperaturas en este continente. En cambio el aire rico en ozono, que es llevado hacia el polo por las ondas planetarias, se junta al borde del vórtice, formando un "anillo" de aire con altas concentraciones de ozono que puede ser visto en las imágenes satelitales. La NASA señaló que si no se hubiera firmado el tratado de Montreal, dos terceras partes de la capa habría sido destruido y el "agujero" de ozono hubiera sido destruido. El CFC habría aumentado la temperatura mundial en más de un grado centígrado. La radiación ultravioleta, que daña el ADN, hubiera aumentado seis veces. Apenas cinco minutos de exposición al Sol habría causado quemaduras a la piel. Los niveles de rayos ultravioletas durante el verano hubieran aumentado hasta 30. Finalmente, las tormentas de verano del Hemisferio Norte hubieran sido mucho más poderosas. La capa de ozono absorbe gran cantidad de la peligrosa radiación ultravioleta. Si llegara a nosotros más radiación, podría causar un incremento de cáncer de piel y cataratas. Pero el aumento de la radiación ultravioleta no nos afectaría sólo a nosotros, sino también a toda la vida sobre la Tierra. Existiría peligro para las cosechas las plantas y los árboles..., es decir, para los elementos que constituyen la red alimenticia y, por lo tanto, para la producción mundial de alimentos. En el mar, si el plancton marino formado por pequeñas plantas y animales que viven en la superficie del agua desaparecieran los peces más grandes morirían de hambre y la vida en el mar se extinguiría. Así se perdería una fuente primordial de recursos alimenticios para el hombre. En septiembre de 1987, varios países firmaron un acuerdo llamado Protocolo de Montreal. En el que se comprometían a reducir a la mitad la producción de CFC's en un periodo de 10 años. Pero está claro que la situación es mucho más alarmante de lo que la gente se imaginaba, y el acuerdo del protocolo no es suficiente para solucionarla. Por ello se encuentra en revisión. Para que la capa sobreviva, muchos científicosaseguran que suprimir el uso de los CFC's completamente y que los países deberían acordar hacerlo en conjunto.
Los científicos están descubriendo continuamente nuevos come-ozono. Para ello es vital que todos los países trabajen para que la gente pueda obtener productos que desea, pero sin destruir nuestro medio ambiente.
