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20.2.1: Agotamiento del ozono

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    El proceso de agotamiento del ozono comienza cuando se emiten CFC (clorofluorocarbonos) y otras sustancias que agotan el ozono (ODS) a la atmósfera (figura\(\PageIndex{a}\)). Las moléculas de CFC son extremadamente estables y no se disuelven en la lluvia. Después de un periodo de varios años, las moléculas de SAO llegan a la estratosfera, a unos 10 kilómetros por encima de la superficie terrestre (figura\(\PageIndex{b}\)). Los CFCs fueron utilizados por la industria como refrigerantes, solventes desengrasantes y propelentes.

    Más radiación UV llega a la Tierra cuando se agota la capa de ozono.
    Figura\(\PageIndex{a}\): La fuerte luz ultravioleta (UV) rompe las sustancias que agotan el ozono (ODS). El proceso es el siguiente: (1) clorofluorocarbonos (CFC) liberados, (2) los CFC se elevan a la capa de ozono en la estratosfera, que contiene ozono (O 3), (3) la radiación UV libera cloro (Cl) de los CFC, (4) Cl destruye el ozono, (5) el ozono empobrecido permite que más radiación UV pase a través de la atmósfera, y (6) más radiación UV causa más cáncer de piel. Algunos SAO, incluidos los CFC, los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), el tetracloruro de carbono y el metilcloroformo liberan átomos de Cl. Otras SAO, incluidos los halones y el bromuro de metilo, liberan átomos de bromo (Br). Son estos átomos los que realmente destruyen el ozono, no la molécula de ODS intacta. Se estima que un átomo de cloro puede destruir más de 100 mil moléculas de ozono antes de que se elimine de la estratosfera. Crédito: NASA GSFC.
    Las capas de la atmósfera: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera
    Figura\(\PageIndex{b}\): Las capas de la atmósfera. la toposfera es la más cercana a la superficie de la Tierra (0-12 km). A continuación, se encuentra la estratosfera (12-50 km), la mesofena (50-80 km) y la termosfera (80+ km). No se muestra la capa más externa (la exosfera). El ozono a nivel del suelo en la troposfera es una forma de contaminación del aire, pero la capa de ozono en la estratosfera ayuda a filtrar los rayos UV. Imagen por GFDL (CC-BY-SA).

    El ozono (O 3) se produce y destruye constantemente en un ciclo natural, como se muestra en la figura\(\PageIndex{c}\). Sin embargo, la cantidad total de ozono es esencialmente estable. Este equilibrio se puede considerar como la profundidad de un arroyo en una ubicación particular. Aunque las moléculas de agua individuales se mueven más allá del observador, la profundidad total permanece constante. De igual manera, si bien la producción y destrucción de ozono están equilibradas, los niveles de ozono permanecen estables Esta fue la situación hasta las últimas décadas. Sin embargo, los grandes aumentos en las SAO estratosféricas han alterado ese equilibrio. En efecto, están eliminando el ozono más rápido de lo que las reacciones de creación de ozono natural pueden mantenerse al día. Por lo tanto, los niveles de ozono caen.

    Interconversión de ozono (O3) a oxígeno gaseoso (O2) y un átomo de oxígeno solitario (O) en la atmósfera
    Figura\(\PageIndex{c}\): Debido a que el ozono (O 3) filtra un tipo dañino de radiación ultravioleta (UVB), menos ozono significa mayores niveles de UVB en la superficie. Cuanto más el agotamiento, mayor es el aumento de los UVB entrantes. La UVB se ha relacionado con cáncer de piel, cataratas, daños a materiales como plásticos y daños a ciertos cultivos y organismos marinos. Si bien algunos UVB llegan a la superficie incluso sin agotamiento del ozono, sus efectos nocivos aumentarán como consecuencia de este problema. El proceso de filtración de la capa de ozono de la radiación UV es el siguiente: (1) Las moléculas de oxígeno gaseoso (O 2) se fotolizan (se dividen), dando dos átomos de oxígeno. Este es un proceso lento. (2) Los átomos de ozono y oxígeno se interconvierten continuamente a medida que los rayos UV solares rompen O 3 en O 2 y un solo átomo de oxígeno (O). El átomo de oxígeno (O) reacciona con otra molécula de O 2 para formar O 3. Esta interconversión es un proceso rápido y convierte la radiación UV en energía térmica, calentando la estratosfera. (3) El ozono se pierde por una reacción del átomo de oxígeno o la molécula de ozono entre sí, o algún otro gas traza como el cloro. Este es un proceso lento.

    Políticas para reducir la destrucción del ozono

    Una historia de éxito en la reducción de contaminantes que dañan la atmósfera se refiere a los químicos destructores del ozono En 1973, los científicos calcularon que los CFC podrían llegar a la estratosfera y romperse. Esto liberaría átomos de cloro, que luego destruirían el ozono. Con base únicamente en sus cálculos, Estados Unidos y la mayoría de los países escandinavos prohibieron los CFC en latas de aerosol en 1978. Se necesitaba más confirmación de que los CFC descomponen el ozono antes de que se hiciera más para reducir la producción de productos químicos destructores del ozono. En 1985, miembros del British Antarctic Survey informaron que en los tres manantiales anteriores se había encontrado una reducción del 50% en la capa de ozono sobre la Antártida.

    Dos años después del informe British Antarctic Survey, el “Protocolo de Montreal sobre Sustancias que Agotan la Capa de Ozono” fue ratificado por naciones de todo el mundo. El Protocolo de Montreal controla la producción y consumo de 96 químicos que dañan la capa de ozono. La mayoría de los CFC se han ido eliminando gradualmente desde 1995, aunque se utilizaron en países en desarrollo hasta 2010. Algunas de las sustancias menos peligrosas no se eliminarán gradualmente hasta 2030. El Protocolo también requiere que las naciones más ricas donen dinero para desarrollar tecnologías que sustituyan a estos químicos.

    Debido a que los CFC tardan muchos años en llegar a la estratosfera y pueden sobrevivir allí mucho tiempo antes de que se descompongan, el agujero de ozono no desapareció inmediatamente después de que se redujeran las emisiones de CFC; sin embargo, se ha ido reduciendo (cifra\(\PageIndex{d}\)).

    El agujero de ozono, representado por una brecha de color púrpura oscuro en una capa de otro modo verde que rodea la Tierra.
    Figura\(\PageIndex{d}\): El agujero de ozono antártico que ocurre anualmente en septiembre y octubre durante la primavera del Hemisferio Sur suele ver niveles de ozono mucho más bajos que en el Ártico. Los morados y azules profundos muestran la extensión de los bajos niveles de ozono el 12 de octubre de 2018, cuando bajaron a 104 unidades Dobson. Imagen y subtítulo del Goddard Space Flight Center (dominio público) de la NASA.

    Elemento interactivo

    El agujero de ozono se está reduciendo debido a las reducciones en las emisiones de CFC. Puedes leer más aquí.

    Efectos sobre la salud y el medio ambiente del agotamiento de la capa de ozono

    Hay tres tipos de luz UV: UVA, UVB y UVC. Las reducciones en los niveles de ozono estratosférico conducirán a que niveles más altos de UVB lleguen a la superficie de la Tierra. La salida solar de UVB no cambia; más bien, menos ozono significa menos protección, y de ahí que más UVB llegue a la Tierra. Los estudios han demostrado que en la Antártida, la cantidad de UVB medida en la superficie puede duplicarse durante el agujero anual de ozono.

    Estudios epidemiológicos y de laboratorio demuestran que la UVB causa cánceres de piel no melanoma y juega un papel importante en el desarrollo del melanoma maligno. Además, la UVB se ha relacionado con cataratas, una opacidad del cristalino del ojo. Toda la luz solar contiene algo de UVB, incluso con niveles normales de ozono estratosférico. Por lo tanto, siempre es importante proteger tu piel y ojos del sol. El agotamiento de la capa de ozono aumenta la cantidad de UVB y el riesgo de efectos sobre la salud.

    El UVB es generalmente dañino para las células, y por lo tanto para todos los organismos. El UVB no puede penetrar en un organismo muy lejos y por lo tanto tiende a afectar solo a las células de la piel. Los microbios como las bacterias, sin embargo, están compuestos por una sola célula y por lo tanto pueden ser perjudicados por UVB,

    Atribución

    Modificado por Melissa Ha de Agotamiento de Ozono de Biología Ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado bajo CC-BY)

    This page titled 20.2.1: Agotamiento del ozono is shared under a CC BY-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Melissa Ha and Rachel Schleiger (ASCCC Open Educational Resources Initiative) .