Procesos Geológicos externos

DESTRUCCIÓN Y REGENERACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

RESUMEN

El mundo ha cambiado ostensiblemente desde que investigadores de las más diversas áreas dieran la señal de alarma ante el golpe ambiental que la actividad descontrolada del hombre estaba creando.

   Primero fue la comprobación del hecho de que los ecosistemas estaban siendo seriamente afectados por los desechos industriales y domiciliarios, y que el uso de combustibles fósiles estaba degradando la calidad de vida de los habitantes de las grandes ciudades. Finalmente, se descubre que una de las bases de los beneficios que tiene la sociedad actual es el uso de refrigerantes, aerosoles, espumas plásticas y sistemas de prevención de incendios, y que eran los principales causantes de la destrucción de la capa de ozono del planeta.

   Definitivamente, después de este anuncio, el mundo ya no podía ser el mismo de antes. Es que la importancia del ozono radica en que protege toda la cadena de vida del planeta, ya que su estructura permite absorber los peligrosos rayos ultravioletas (UV - B) provenientes del Sol. Así, la capa de ozono se encuentra amenazada por muchas causas, entre ellas los CFC's.

   Un CFC es un derivado de los hidrocarburos saturados que se obtiene sustituyendo átomos de hidrógeno por átomos de cloro y flúor, y se encuentra en forma de gas. Su utilización está prohibida o limitada en muchos países, porque reducen la cantidad de ozono existente en la estratosfera.

1 Introducción

La vida en la Tierra ha sido protegida durante millones de años por una capa en la atmósfera. Esta capa, compuesta de ozono, sirve de escudo para proteger a la Tierra contra las dañinas radiaciones ultravioleta del Sol. Hasta donde se sabe, es exclusiva de nuestro planeta. Si desapareciera, la radiación ultravioleta del Sol esterilizaría la superficie del globo, y aniquilaría toda la vida terrestre.

El ozono es una forma de oxígeno cuya molécula tiene tres átomos, en lugar de los dos del oxígeno común. El tercer átomo hace que sea venenoso, mortal, si se aspira una pequeña porción de esta sustancia por un período corto. Fue descubierto en 1787 al realizarse descargas eléctricas en atmósfera de oxígeno. El ozono es un gas inestable y puede ser destruido por los compuestos naturales que contienen nitrógeno, cloro e hidrógeno. ( Sucarrats et al., 1999 )

Así, mientras el oxígeno es indispensable para la vida, el ozono es una gas de efectos nocivos para la salud si se presenta en altas concentraciones en las capas bajas de la atmósfera.

1.1 La capa de ozono y su función

El Sol es una estrella que está en continua actividad y se encuentra en el centro de nuestro sistema solar. Es una enorme bola de gases incandescentes que gira por el espacio. Su tamaño es más de un millón de veces la Tierra y es extremadamente caliente. La temperatura en la superficie del Sol es de unos 6000ºC, alcanzándose en su centro los 15 millones de grados centígrados. ( Buckley, B. y Hopkins,E., 2003 )

El Sol es nuestra estrella más cercana y nos proporciona luz y energia en forma de calor. La radiación es un mecanismo de transferencia de energía, normalmente siguiendo unas trayectorias que llamamos rayos.

El ozono es un gas constituido por tres átomos de oxigeno O3, que se forma y se descompone en la atmósfera sin intervención humana. Se crea cuando la radiación ultravioleta procedente del Sol se encuentra con el oxígeno de la atmósfera. Las mayores cantidades de ozono se encuentran entre los 10 y 50 km de altura, pero es más densa entre los 20 y 30 km; dentro de la zona de la atmósfera conocida como estratosfera. A esta región se la conoce con el nombre de "capa de ozono", y forma un escudo protector frente a la radiación ultravioleta (UV) solar de onda corta ( Figura 1 ). Demasiada radiación ultravioleta puede producir efectos nocivos en plantas y animales, incluido el hombre. Si desapareciera dicha capa, la luz ultravioleta del Sol esterilizaría la superficie del globo y aniquilaría toda la vida terrestre. De hecho, fue su formación en un pasado lo que hizo posible que los seres vivos abandonaran las aguas y colonizaran la tierra firme. ( Sucarrats et al., 1999 )

Sin embargo, el ozono cercano a la superficie terrestre es un contaminante cuya concentración va en aumento debido, principalmente, a la emisión de productos contaminantes; forma parte del smog foto-químico y del cóctel de contaminantes que se conoce como “lluvia ácida”. Pero en la seguridad de la estratosfera, de 15 a 50 km sobre la superficie, el ozono es tan importante para la vida como el propio oxígeno.

Por medio de procesos atmosféricos naturales, las moléculas de ozono se crean y se destruyen continuamente. Las radiaciones ultravioleta del Sol descomponen las moléculas de oxígeno en átomos que se combinan con otras moléculas de oxígeno para formar el ozono. Éste, forma un frágil pero eficaz escudo. Está tan disperso por los 35 km de espesor de la estratosfera que si se lo comprimiera, formaría una capa sobre la superficie terrestre del espesor de la suela de un zapato. ( Sucarrats et al., 1999 )

Figura 1: Situación de la capa de ozono (http://www.pla.net.py/enlaces/cnelm/980617/capozon.htm )

1.2 Función de escudo

La concentración del ozono estratosférico varía con la altura, pero nunca es más de una cien milésima parte de la composición atmosférica. Sin embargo, este filtro tan delgado es suficiente para bloquear casi todas las dañinas radiaciones ultravioleta procedentes del Sol. Cuanto menor es la longitud de onda de la luz ultravioleta, más daño puede causar a la vida, pero también es más fácilmente absorbida por la capa de ozono.

La radiación ultravioleta de menor longitud de onda ( UVC ), es letal para todas las formas de vida, y es bloqueada casi por completo. La radiación UVA, de mayor longitud de onda, es relativamente inofensiva y atraviesa eficazmente el escudo de ozono. Entre los dos términos, la UVB, menos letal que la UVC, pero también peligrosa; la capa de ozono la absorbe en su mayor parte.

Así pues, cualquier daño a la capa de ozono hará que augmente la radiación UVB sobre la superficie terrestre. Sin embargo, esta radiación está también limitada por el ozono troposférico, los aerosoles y las nubes.

El aumento de la contaminación del aire en las últimas décadas ha ocultado cualquier incremento de la radiación, pero esta barrera podría desaparecer si los esfuerzos para limpiar la atmósfera tienen éxito. Se han observado aumentos bien definidos de la radiación UVB en zonas que experimentan períodos de intensa destrucción del ozono.( http://www.planetalimpio.org )

2 ENEMIGOS DEL OZONO Y SU DEGRADACION

2.1 Dinámica de los agentes nocivos para el ozono atmosférico

En las décadas de 1970 y 1980, los científicos empezaron a descubrir que la actividad humana estaba teniendo un impacto negativo sobre la capa de ozono. En el año 1982 se empezaron a detectar anomalías en la capa de ozono; se comprobó que durante la primavera del hemisferio sur disminuía el grosor de la capa en la Antártida. Los científicos suponen que el Sol seguirá brillando al menos durante 200 millones de años más. La Tierra tiene su propia sombrilla de gas, la atmósfera, que la protege de las radiaciones peligrosas que produce el Sol. Pero desgraciadamente, la composición de la atmósfera está cambiando, como resultado de la acción humana. La capa de ozono se encuentra bajo la amenaza de degradación por elementos químicos de carácter entrópico. Los mayores culpables son los clorofluorocarbonos, CFCs que pueden mantenerse activos en la atmósfera durante más de cien años, moviéndose lentamente a través de ella antes de descomponerse en los elementos químicos que destruyen la capa de ozono.

Los CFC son productos muy útiles, usados en refrigerantes, aerosoles, espumas plásticas y sistemas de prevención de incendios. Cuando se diseñaron se pensaba que eran inmejorables, no son tóxicos ni inflamables, más o menos baratos y fáciles de almacenar. Pero su estabilidad es la causa de que se vayan acumulando en la atmósfera sin descomponerse. Al llegar a la estratosfera, los rayos ultravioletas los descomponen, y el cloro resultante provoca su descomposición en oxígeno biotérmico.

Además de los CFC también afectan a la capa de ozono otros disolventes, como el metano y los óxidos de nitrógeno producto de la combustión de hidrocarburos del combustible de los aviones que vuelan a gran altura.

El CFC es un derivado de los hidrocarburos saturados que se obtiene sustituyendo átomos de hidrógeno por átomos de cloro y flúor. Después de su emisión ascienden y se descomponen por acción de la luz solar, tras lo cual el cloro reacciona con las moléculas de ozono y las destruye (Figura 2). Un átomo de cloro es capaz de romper 100.000 moléculas de ozono. Por este motivo, el uso de CFC en los aerosoles ha sido prohibido en muchos países.

Otros productos químicos, como los halocarbonos de bromo y los óxidos nitrosos de los fertilizantes, son también lesivos para la capa de ozono.

(http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/hipertexto/10CAtm1/361SustDismOzo.htm)

Figura 2: Reacción de los CFC con el ozono ( http://usuarios.lycos.es/planeta_verde/capa_de_ozono.htm )

2.2 Procedencia de los componentes degradadores del ozono

Proceden de diversas fuentes: los aerosoles que utilizamos para uso personal y doméstico ( los conocidos spray, como lacas, desodorantes, insecticidas y pinturas), contienen todos ellos CFCs. También se utilizan para fabricar algunos tipos de espumas sintéticas, empleadas como material de embalaje.

En frigoríficos y algunos tipos de aire acondicionado, especialmente los que se usan en los coches, los CFCs sirven como el fluido refrigerante que circula manteniendo bajas las temperaturas. Las fábricas en las que se producen los aerosoles también liberan CFCs a la atmósfera. Algunos disolventes también están hechos con CFCs. Estos disolventes son empleados en muchos productos que nosotros utilizamos todos los días, como pegamentos, disolventes corrientes y algunas pinturas.

2.3 Aplicaciones de los CFCs

Los compuestos de flúor tienen muchas aplicaciones. Los clorofluorocarbonos como el freón se usan como agente dispersante en los vaporizadores aerosoles y como refrigerantes. Sin embargo, en 1974, algunos científicos sugirieron que esos productos químicos llegaban a la estratosfera destruyendo la capa de ozono de la Tierra. Con la confirmación de estos descubrimientos al final de la década de 1980, la fabricación de esos productos químicos empezó a eliminarse por etapas.

Un aerosol es un recipiente provisto de una válvula, diseñado para proporcionar una amplia variedad de sustancias en forma pulverizada, de espuma o chorro líquido. El producto, que puede ser por ejemplo pintura, cosméticos o insecticida, se mezcla con un gas propulsor que está sellado a presión en el recipiente. Como gases propulsores de los aerosoles, el óxido nitroso o el dióxido de carbono, se mantienen en forma de gas en el aerosol aunque estén a presión. Otros, como los clorofluorocarbonos, se licuan. Hay sistemas de dos fases en los que el producto se mezcla con el líquido propulsor, que al liberarse se convierte en gas y se expande. Los sistemas de tres fases consisten en una capa del producto entre capas de propulsor licuado (en el fondo) y gases propulsores (en la parte superior). En ambos sistemas, al apretar el botón de la válvula, el producto sube por un tubo y sale por ella. El gas licuado del fondo del aerosol se vaporiza para mantener la presión constante (Figura 3).

Figura 3: Funcionamiento de un aerosol (http://es.wikipedia.org )

3 EL AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO

3.1 Identificación y evolución

En la primavera de 1985, científicos del British Antartic Survey que median niveles de ozono en la atmósfera antártica revelaron que su nivel había bajado entre un 40 y un 50 %. Cuando se destruye la mitad o más del ozono en la alta atmósfera, los científicos hablan de “agujero de ozono”.

En octubre de 1987. el agujero de ozono sobre la Antartida tenía casi el tamaño de los Estados Unidos. Su profundidad equivalía a la altura del Monte Everest.

La noticia del agujero de ozono fue publicada por primera vez en mayo de 1985, en una revista científica británica. Desde entonces, el agujero reaparece cada primavera.

Durante el largo y oscuro invierno antártico, fuertes vientos y temperaturas frias determinan la formación de tenues nubes. En su superficie se producen de modo natural unas reacciones químicas. Cuando el Sol reaparece en primavera y suben las temperaturas, esas reacciones provocan la destrucción del ozono.

Los estudios realizados muestran que los niveles de ozono en la atmósfera antártica varían de año en año. Pero se ha observado que en el agujero, en los últimos años, se va agrandando más de lo normal ( Figura 4 ). Los científicos han tomado muestras de la atmósfera dañada y han encontrado abundantes elementos químicos destructores de ozono. Éstos son, al menos en gran parte, los responsables del agujero.

A pesar de que el 90% de las emisiones se hacen desde países del Hemisferio Norte, el agujero se observa en el Polo Sur, debido a que gran parte de estos gases se desplazan hasta la Antártica por efecto de los corrientes atmosféricos. Además, las condiciones meteorológicas exclusivas de la zona favorecen la creación del agujero, ya que durante el invierno se crea una masa aislada de aire muy frío con nubes de unos -80ºC que retienen el cloro y el bromo. Con el retorno de la primavera, al descongelarse las nubes, se liberan estos elementos para reaccionar con el ozono. En octubre de 1998 las mediciones indicaron que el agujero era tan grande como el continente africano, alcanzando el sur de Chile y Argentina. En esta misma fecha, el agotamiento de la capa de ozono en la Antártida fue el mayor jamás observado en esa época del año, cubriendo un área de más de 25 millones de km cuadrados comparada con la media tradicional de 20 millones registrada en años anteriores y superior a los valores máximos de 22 millones de km cuadrados de 1993. Entre los 15 y los 22 km de altitud, la pérdida de ozono alcanzó el 80 %; sin embargo, esta medida permaneció estable en comparación con el año anterior.

Las evaluaciones de la capa de ozono en los puestos de observación de Marambio, Neumayer y Syowa, determinaron niveles de ozono por debajo del 25%, más bajos que los del mismo período en 1997. Nadie sabe cuales serán las consecuencias del agujero en la capa de ozono, pero la investigación científica exhaustiva no ha dejado dudas en cuanto a los posibles peligros a los que nos enfrentamos.

(http://www.tecnozono.com/capa_de_ozono.htm)

Figura 4: Evolución del agujero de la capa de ozono (http://www.pla.net.py/enlaces/cnelm/980617/capozon.htm )

3.2 Formación del agujero de la capa de ozono en el Ártico y el Hemisferio Norte

La NASA monitorea permanentemente los niveles de ozono sobre la Antártida y el Ártico. Los resultados obtenidos a finale de marzo y abril demuestran, de forma alarmante, que los niveles de ozono medidos en el Ártico son los más bajos medidos hasta la fecha.Estos niveles bajos de ozono son dos veces más altos que aquellos medidos en el llamado agujero de la Antártida, por lo que se puede deducir que el problema allí es mucho mayor.

Se pronosticó que los agujeros se mantendrán durante los próximos 20 años, antes de que una recuperación a mediados del próximo siglo los haga retroceder hasta los niveles existentes en la década de los 60, según proyecciones de científicos. Las observaciones de la destrucción de la capa de ozono en el Hemisferio Norte no son menos inquietante que en la región Antártica. Si bien no hay agujero en el Ártico, en enero del año 1993 la cantidad de ozono de todo el Hemisferio Norte sobre la franja que va de los 45º a los 65º de latitud N había disminuido entre el 12% y el 15%. Durante casi todo el mes de febrero de 1993, los niveles sobre América del Norte y muchas partes de Europa estuvieron un 20% por debajo de lo normal.

(http://www.barrameda.com.ar/articulo/ozono001.htm)

3.3 Últimos etudios en el desarrollo de la capa de ozono

Hasta el año 1997, las concentraciones de ozono continuaban en descenso. Pero una observación de la primavera de 1998 determinó que la disminución de la capa de ozono había permanecido estable con respecto al año anterior. El descenso general de los niveles de ozono es alrededor de 3% cada diez años. La disminución de los niveles de ozono en la estratosfera inferior ( de15 a 23 km. sobre la superficie de la Tierra) asciende en un 10% cada diez años. En algunos lugares se ha observado un aumento en la radiación UV-B conjuntamente con disminuciones de ozono (más del 1% de aumento de UV-B por cada disminución porcentual del ozono). Los incidentes como las erupciones volcánicas aumentan la destrucción de ozono al intensificar los efectos CFC. Cualquier aumento de la radiación UV-B que llegue hasta la superficie de la Tierra tiene el potencial para provocar daños al medio ambiente y la vida.

(http://www.barrameda.com.ar/articulo/ozono001.htm)

4 REGENARACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

La Organización Meteorológica Mundial (OMM) adelantó, sin embargo, que el Protocolo de Montreal de1987 y sus enmiendas posteriores están dando sus frutos ya que los "agujeros" de la capa de ozono en la troposfera se han reducido desde que entre 1992 y 1994 alcanzaran sus máximos históricos.

La organización con sede en Ginebra difundió el resumen de un informe sobre la evolución del ozono, elaborado por 250 expertos de la OMM y del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), que será publicado en su totalidad en el año 2007.

La capa de ozono se debilita periódicamente. Por ejemplo, en la Antártida, el agujero alcanza su máximo entre septiembre y octubre, al contener hasta un 70 % menos de ozono que en cualquier otra época del año. Aunque las previsiones del 2002, auguraban que la capa estaría completamente repuesta en 2050, las nuevas mediciones de los científicos reflejan que ese momento tardará en llegar entre 5 y 15 años más, según las zonas geográficas. Así, en las latitudes medidas (entre los paralelos 30 y 60 de ambos hemisferios) y de acuerdo con el informe, la capa de ozono podría quedar restituida en 2049, cinco años más tarde de lo previsto. En cambio, los expertos señalan que en la Antártida la regeneración será mucho más lenta de lo previsto, y que el agujero no desaparecerá en 2050, sino en 2065. Además,

el agujero aparecerá cada año en esa región polar durante al menos dos décadas más, debido a las condiciones climatológicas que predominan en esa zona (circulación ciclónica con vientos gélidos y violentos).

(http://www.tierramerica.net/2004/0911/articulo.shtml)

5 CONCLUSIONES

La secuencia de eventos que se suceden sobre las superficies de las nubes y la liberación del cloro atómico, junto con la destrucción de la capa de ozono, se describen así:

1. las bajas temperaturas en la oscuridad permiten la formación de pequeñísimas partículas de hielo que originan nubes .

2. partículas de hielo ya formadas.

3. las especies químicas del cloro se adhieren a la superficie de las partículas de hielo.

4. al llegar la primavera, con la luz del sol, las partículas de hielo se evaporan y dejan en libertad el cloro molecular y sus demás especies.

5. el cloro molecular y las demás especies se descomponen, y dejan en libertad el cloro atómico.

6. el cloro atómico destruye una molécula de ozono y produce monóxido de cloro y oxigeno .

7. la molécula de monóxido de cloro, en presencia de oxigeno atómico, libera cloro atómico y oxigeno molecular. el átomo de cloro vuelve a atacar otra molécula del O3 y el ciclo se repite.

8. eventualmente, el cloro reacciona con el metano de la atmósfera, para formar HCl, que se disuelve y cae con el agua lluvia. Puesto que en cada primavera se liberan grandes cantidades de átomos de cloro, el ataque al ozono es masivo, lo cual explica el decrecimiento drástico que da origen a la formación del hueco en la capa de ozono cada año.

El adelgazamiento de la capa de ozono expone a la vida terrestre a un exceso de radiación ultravioleta, que puede producir cáncer de piel y cataratas, reducir la respuesta del sistema inmunitario, interferir en el proceso de fotosíntesis de las plantas y afectar al crecimiento del fitoplancton oceánico. Debido a la creciente amenaza que representan estos peligrosos efectos sobre el medio ambiente, muchos países trabajan en el proyecto de suprimir la fabricación y uso de los CFC de la década de los 90 hasta ahora. No obstante, los CFC pueden permanecer en la atmósfera durante más de 100 años, por lo que la destrucción del ozono continuará representando una amenaza durante décadas.

Fuera de estos compuestos químicos utilizados por el hombre existen otros factores naturales que contribuyen a la destrucción de la capa de ozono ( presencia en la atmósfera de gran cantidad de ceniza volcánica y polvo tras una fuerte erupción volcánica, por ejemplo ).

También la actividad solar contribuye a la perdida de ozono.

Los esfuerzos para regenerar la capa de ozono no permitirán su plena restitución en

2050, como se preveía, sino que habrá que esperar al menos 15 años más, según los científicos especializados

6 BIBLIOGRAFÍA

- Buckley, B. , Hopkins, E. (2003) Meteorología . Editorial Circulo de lectores.

- Sucarrats et al. (1999) Nova encilopedia catalana de l'estudiant vol 7. Editorial Carroggio, Barcelona

Información y dibujos ilustrativos obtenidos a través de internet

- http://www.greenpeace.org/espana/

- http://www.planetalimpio.org/

- http://www.pla.net.py/enlaces/cnelm/980617/capozon.htm

- http://www.barrameda.com.ar/articulo/ozono001.htm

- http://usuarios.lycos.es/planeta_verde/capa_de_ozono.htm

- http://www.tecnozono.com/capa_de_ozono.htm

- http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/hipertexto/10CAtm1/361SustDismOzo.htm

- http://es.wikipedia.org

- http://www.tierramerica.net/2004/0911/articulo.shtml

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