Trou d'ozone

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Fichier:Largest ever Ozone hole sept2000 with scale.jpg

Image du trou d'ozone plus grand en la Antártida enregistrée en septembre de 2000. Données obtenues par l'instrument Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) à bord d'un satellite de la NASA.

Il se dénomme trou d'ozone ou trou de la cape d'ozone à la zone de la atmosphère terrestre où ils se produisent des réductions anormales de la cape d'ozone, phénomène annuel remarqué pendant le printemps dans les régions polaires et qu'il est suivi d'une récupération pendant le été. Le contenu en ozone se mesure en des Unités Dobson, kilogrammes par Mètre cúbico.

Sur la Antártida la perte de ozone arrive à 70%, alors que sur le Arctique arrive à 30%. Ce phénomène a été découvert et démontré par Sir Gordon Dobson (G.M.B. Dobson) En 1960, qu'a attribué aux conditions météorologiques extrêmes qu'il souffre le continent Antarctique.[1]

Pourtant, un ample secteur scientifique a attribué ce phénomène à l'augmentation de la concentration de cloro et de bromo en la estratosfera dû autant aux émissions antropogénicas de composés clorofluorocarbonados (CFC) comme du desinfectante d'almácigos bromuro de metilo.

En 1995 Mario J. Molina est le premier scientifique en soutenir cette théorie, en obtenant la Prix Nobel de Chimiste.

En septembre de 1987 divers pays ils ont signé le Protocole de Montréal, dans celui qui ils s'engageaient à réduire à la moitié la production de CFC´s dans une période de 10 ans. Malgré ces mesures, le trou d'ozone il continue avec son cycle d'apparition-disparition, selon la théorie initiale de Dobson.

Sommaire

1 Formation et équilibre de la cape d'ozone
2 Causes de la diminution d'ozone en l'estratosfera
3 Trous dans la cape d'ozone
4 Actions internationales
5 Concepts erronés sur le trou d'ozone
6 Références
7 Voyez-vous aussi

Formation et équilibre de la cape d'ozone

Presque 99% de la radiation ultravioleta du Soleil qu'obtient l'estratosfera se convertit en chaleur moyennant un réaction chimique que constamment recycle des molécules d'ozone ( $O u 3$ ). Lorsque la radiation ultravioleta impacta dans une molécule d'ozone, l'énergie escinde à la molécule en átomos d'oxygène hautement reactivos; presque d'immédiat, ces átomos se recombinan en formant ozone une fois plus et en libérant énergie en forme de chaleur.

La formation d'ozone s'entame avec la fotólisis (rupture de raccordes chimiques par l'énergie radieuse) de l'oxygène molecular par la radiation solaire d'une longueur d'onde moindre de 240 nm:

$Ou_2 \longrightarrow Ou + Ou$

L'ozone par soi même absorbe lumière UV d'entre 200 et 300 nm:

$Ou_3 \longrightarrow Ou + Ou_2$

Les átomos d'oxygène, en étant très reactivos, se combinent avec les molécules d'oxygène pour former ozone:

$Ou + Ou_2 + M \longrightarrow Ou_3 + M$

Où M est n'importe quelle substance inerte, comme par exemple le $N 2$ . Le papier qui a M dans ce réaction exotérmica est absorber part de l'excès d'énergie libérée et prévenir la décomposition spontanée de la molécule de $O u 3$ . L'énergie que n'absorbe pas M il est libérée en forme de chaleur. Lorsque les molécules de M rentrent par soi mêmes à l'état basal, libèrent plus chaleur à l'environnement.

Malgré le fait que tout l'ozone atmosférico en CNPT serait une cape de seulement quelques 3 mm. De grosor, sa concentration est suffisante pour absorber la radiation solaire de longueur d'onde de 200 à 300 nm. Ainsi, la cape d'ozone fonctionne comme un bouclier que nous protège de la radiation UV.

La formation et destruction de l'ozone par des procès naturels est un équilibre dynamique qu'il maintient soutenu sa concentration en l'estratosfera. Ils se sont enregistré amples variations sur douze mois et estacionales en toutes les régions de la planète dans la densité de l'ozone estratosférico; il s'a vérifié que dans l'hémisphère austral la concentration passe par un minimum en printemps et après se regenera.

Causes de la diminution d'ozone en l'estratosfera

Recherches posterior sur les variations dans la densité de l'ozone et ses causes ont généré des craintes sur le futur de la cape d'ozone: entre autres choses, s'ont découverts “des trous” dans la cape sur les deux pôles de la planète et un amaigrissement de la cape autour de tout le globe.

Clorofluorocarbonos

Depuis intervenus des ans 1970, les scientifiques se sont souciés par les effets nocifs de certains clorofluorocarbonos (CFC) dans la cape d'ozone. Les CFC, que se connaissent avec le nom commercial de freones, s'ont synthétisés par première fois dans les ans 30. Les plus communs sont $C F C l 3$ (freón 11), $C F 2 C l 2$ (freón 12), $C 2 F 3 C l 3$ (freón 113) et $C 2 F 4 C l 4$ (freón 114).

Comme ces composés se licúan avec facilité, et sont plus ou moins inertes, ne toxiques, ne combustibles et volátiles, se sont utilisé comme refrigerantes pour acondicionadores d'air et refrigeradores, au lieu du amoníaco ( $N H 3$ ) et du dioxyde d'azufre ( $S O U S 2$ ) liquide, que sont très toxiques. Les CFC s'utilisent en des grandes quantités pour fabriquer produits desechables, comme des verres et des assiettes, propelentes pour des aérosols en boîte de conserve, et disolventes pour nettoyer cartes de circuits électroniques. La majeure part des CFC que s'usent en le commerce et l'industrie ils se lancent à l'atmosphère.

Comme sont peu de reactivos, les CFC se diffusent avec lenteur (ils tardent des ans) vers l'estratosfera sans souffrir changements; ici se descomponen par la radiation UV de longueurs d'onde de 175 à 220 nm:

(freón 11) $CFCl_3 \longrightarrow CFCl_2 + Cl$

(freón 12) $CF_2Cl_2 \longrightarrow CF_2Cl + Cl$

Les átomos de cloro sont très reactivos et éprouvent les suivants réactions:

$Cl + Ou_3 \longrightarrow ClO + Ou_2$

$ClO + Ou \longrightarrow Cl + Ou_2$

Le résultat globale est l'élimination nette d'une molécule d'Ou₃ de l'estratosfera:

$Ou_3 + Ou \longrightarrow 2Ou_2$

Les átomos d'oxygène de ce réaction les apporte la décomposition fotoquímica de l'oxygène molecular et de l'ozone. Il se doit remarquer que l'átomo de Cl fonctionne comme catalizador dans le mécanisme du réaction, et, comme ne s'utilise pas, il peut participer à des beaucoup de réactions de ce type, en pouvant détruire plus de 100.000 molécules de $O u 3$ avant d'être éliminé par quelque autre réaction. L'espèce ClO est un intermédiaire parce qu'il se produit dans le premier pas élémentaire et il se consomme dans le deuxième pas. Ce mécanisme de destruction de $O u 3$ s'est vérifié par le dépistage du monóxido de cloro en l'estratosfera en des ans récents. La concentration de $O u 3$ diminue dans les régions qu'ont plus quantité de ClO.

Óxidos De nitrogène

Un autre groupe de composés que peuvent détruire l'ozone de l'estratosfera sont les óxidos de nitrogène (représentés comme $N E X$ ), comme NE, $N E 2$ , $N 2 O u$ et $N 2 O u 5$ . Ces composés proviennent des gaz expulsés par les avions supersoniques qui volent à grande hauteur, ainsi que par des procès naturels et par autres procès faits par l'homme dans le Terroir. La radiation solaire descompone une quantité considérable d'autres óxidos de nitrogène en óxido nítrico (NE), qu'aussi agit comme catalizador dans la destruction de l'ozone. Le $N E 2$ est l'intermédiaire, mais il aussi peut réagir avec le monóxido de cloro, en formant nitrato de cloro ( $C l O N O 2$ ). Ce dernier est plus ou moins stable et il sert comme “dépôt de cloro”, un autre facteur qu'aussi contribue à la destruction de l'ozone estratosférico dans les pôles nord et sud.

Causes naturelles et artificielles

Existent des études qu'ils soutiennent que l'influence des 7.500 tonnes de cloro remontants à CFC que montent annuellement à l'estratosfera est minime face aux 600.000.000 de tonnes de cloro et flúor (un autre gaz agressif) en forme de sels qu'échappent des océans comme aérosolil est.

À ces quantités de composés chimistes d'origine naturelle il y aurait que leur ajouter tu les apportes de metilcloro par des incendies de bois et, au moins, autres 36.000.000 de tonnes annuelles en forme d'HCl remontant à éruptions volcaniques. Ils se sont remarqué corrélations entre éruptions volcaniques fortes et des diminutions temporarias en le tenor d'ozone estratosférico et s'envisage probable que les volcans de l'Antártida aient un effet très direct: un seulement d'ils, la Erebus, expulse chaque an quelques 15.000 tonnes de cloro et, quelque chose moins de flúor, à très de peu de distance de l'estratosfera antarctique. Pourtant, il se sait que la majeure part de ce cloro rentre au Terroir traîné par les pluies avant de sortir de la troposfera. il non plus y a accord sur ces chiffres relatifs, que dépennent des mesures et du méthode de calcul.

Un autre facteur naturel qui influence dans la vitesse de reconstitution de la cape d'ozone est la variation de la activité solaire, puisque lorsque y a majeure irradiation ultravioleta se génère plus ozone, mais aussi plus óxidos de nitrogène que dépriment le tenor d'ozone. Les origines de l'incertitude sur les facteurs qu'affectent la cape d'ozone ils sont, comme se voit, très divers.

Trous dans la cape d'ozone

À intervenus des ans 1980 il s'a commencé à accumuler preuves de que à la fin de l'hiver il s'était formé un “trou” dans la cape d'ozone du Pôle sud, où l'ozone s'était réduit en presque 50%. Pendant l'hiver, en l'estratosfera se forme un courant d'air qu'entoure à la Antártida et que se connaît comme “tourbillon polaire” ou vortex. L'air qui reste attrapé dans ce tourbillon se revient extrêmement froid pendant la nuit polaire, ce que avantage la formation de particules de gel dénommées nuages polaires estratosféricas. Ces nuages agissent comme un catalizador hétérogène au fournir une surface pour les réactions dans lesquelles l'HCl du Terroir et le nitrato de cloro se convertissent en des molécules de cloro réactives:

$HCl + ClONO_2 \longrightarrow Cl_2 + HNO_3$

Au début du printemps, la lumière solaire sépare au cloro molecular en ses correspondants átomos de cloro, que sont les responsables de la destruction de l'ozone.

La situation est moins grave en le Arctique parce que dans cette région cette plus chaude le tourbillon ne dure pas tellement temps. Le vortex cachette l'Antártida et évite les influences dans cette région du reste de l'atmosphère. L'isolement produit par le vortex empêche que l'air plus cálido et riche en ozone existant autour de l'Antártida, remontant aux tropiques, coulez vers le pôle, ce que aiderait à remplacer l'ozone détrui et élever les températures dans ce continent. En revanche l'air riche en ozone, qu'est porté vers le pôle par les ondes planétaires, se joint au bord du vortex, en formant un "anneau" d'air avec des grandes concentrations d'ozone que peut être vu dans les images satelitales.

La NASA il a signalé que sinon il se fût signé l'agi de Montréal, deux troisièmes parts de la cape il aurait été détrui et le "trou" d'ozone eût été détrui. Le CFC aurait augmenté la température mondiale en plus de un degré centígrado. La radiation ultravioleta, que daña l'ADN, eût augmenté six fois. À peine cinq minutes d'exposé au Soleil il aurait causé des brûlures à la peau. Les niveaux de rayons ultravioletas pendant l'été eussent augmenté jusqu'à 30. Enfin, les tempêtes d'été de l'Hémisphère Nord eussent beaucoup plus été puissant.^[1]

Actions internationales

En 1976 un rapport de la Académie Nationale de Sciences des États-Unis il apportait une évidence scientifique sur la diminution d'ozone. À la suite de celui-ci, quelques cuantos pays, compris le Canada, la Suède, la Norvège et les États-Unis ont pris les premières initiatives d'élimination de CFCs dans les boîtes de conserve d'aérosols.

Bien que ceci s'a conçu comme un premier pas vers une régulation une plus exhaustive, les progrès posterior ils s'ont ralentis par des facteurs politiques et l'apparition de rapports de la même académie qu'ils indiquaient que le premier rapport y avait sobrestimado la diminution de la cape d'ozone.

En 1985, 20 pays, en comprenant les majeurs producteurs de CFCs ont signé la convention de Vienne, où s'établissait un cadre pour la négociation de régulations internationales sur des substances qu'ils affectassent à la cape d'ozone. Ce même an s'a annoncé la découverte du trou d'ozone en l'Antártida, ce que a attiré l'attention du grand public sur le thème.

En 1987, représentants de 43 nations ils ont signé le Protocole de Montréal. Ils s'ont engagés à maintenir les niveaux de production de CFCs de 1986, et à les réduire en 50% en 1999. Mais au s'aller en accumulant plus évidence scientifique sur l'origine humaine de la diminution de l'ozone, s'a fait nécessaire un nouveau accord, que s'a signé en 1990 à Londres. Les participants s'engageaient à éliminer totalement les CFCs dans l'an 2000. il seulement se permettait un petit pourcentage marqué comme d'usage essentiel, comme les inhaladores pour cas d'asthme. Une nouvelle réunion en 1992 à Copenhague a avancé la date d'élimination à l'an 1996.

En grande proportion les CFCs ont été substitués par HCFCs. Ces derniers ne supposent pas une menace pour la cape d'ozone, mais ils oui sont gaz qu'ils renforcent l'effet serre.

Comme proposition curieuse, en 1989 le physicien italien Antonino Zichichi est arrivé à proposer jeter des missiles repletos d'ozone pour boucher le trou de l'Antártida.

Bien que les mesures associées au protocole de Montréal ont réduit les émissions de CFCs, l'effet de cette réduction sur le trou d'ozone encore n'est pas statistiquement significatif. Un travail de Newman et à l'en 2006 prévoyait que la récupération totale ne se produisît pas jusqu'à l'an 2050, et qu'une récupération partielle statistiquement detectable ne se donnerait pas jusqu'à l'an 2024.^[2]

Il y a une incertitude relative à ces résultats: il provient de l'échauffement globale causé par l'a SCIÉ₂, que à l'échauffer l'estratosfera pourrait conduire à un accroissement de la diminution de la cape d'ozone et de la fréquence d'apparition de trous.

Concepts erronés sur le trou d'ozone

La cape d'ozone n'est pas un objet réel: Le concept de "cape d'ozone" il veut dire en réalité "zone où l'ozone est plus abondant du normal", mais il n'est pas en soi même un objet réel. Donc, le trou non plus existe réellement, il seulement est une zone où la concentration d'ozone est moindre du normal.

Les CFCs sont trop lourds pour arriver à l'estratosfera: En les premiers 80 kilomètres de l'atmosphère terrestre la composition des gaz est pratiquement invariable avec l'hauteur, avec l'exception faite de la vapeur d'eau. À cette cape la lui flamme parfois, par ce motif, homosfera. Il s'est parfois cité comme exemple le radón, gaz très lourd et que ne se remarque pas en l'estratosfera. Pourtant, le radón est un gaz radiactivo, avec une période de semidesintegración de quelques peu de jours. En raison de ceci, dans quelques peu de semaines le radón que se produit à ras de sol a complètement disparu et il ne lui donne pas temps à monter en des quantités importantes à l'estratosfera. Dans le cas des CFCs, comme sont stables, oui ont ce temps.

Les pays producteurs de CFCs sont dans l'hémisphère nord, mais le trou d'ozone est dans l'hémisphère sud: D'égale façon que dans le point antérieur, les CFCs se répartissent de forme homogénea. Le trou d'ozone est plus notoire en l'Antártida en raison de températures que s'obtiennent là, ce que permet la formation de nuages estratosféricas.

Les sources naturelles de cloro sont beaucoup plus importantes que les humaines: Le cloro produit par la nature, fondamentalement dans les volcans, se dissout facilement dans les nuages, par ce que il arrive à l'estratosfera en des petites quantités. En revanche les CFCs sont químicamente inertes en la troposfera et ne se dissolvent pas en de l'eau.

L'apparition du trou d'ozone se produit en hiver, lorsque pratiquement n'arrive pas lumière solaire: L'ozone est une molécule instable, en absence de lumière solaire ne se génère pas mais il suit sa destruction, par ce que en hiver sa concentration doit diminuer. Cela a déjà été remarqué par G.M.B. Dobson En 1968. Le procès naturel marque un accroissement de la concentration d'ozone en printemps, lorsque les rayons du soleil ils permettent sa création. Pourtant, le remarqué en l'Antártida est qu'en printemps la destruction il s'accélère, ce que ne correspond pas au procès naturel.