4.5: Lluvia ácida y ozono (II)

Introducción al Ozono

El ozono (O ₃) es un gas de molécula de oxígeno triatómico que se produce tanto en la atmósfera superior de la Tierra como a nivel del suelo. El ozono puede ser bueno o malo, dependiendo de dónde se encuentre: Es un gas azulado que es dañino para respirar. Por lo tanto, es malo a nivel del suelo. La Figura 4.5.1 tiene más información sobre el ozono.

Figura 4.5.1. Ozono en la atmósfera terrestre

El Ciclo del Ozono

El siguiente video muestra el proceso de agotamiento del ozono. El agotamiento del ozono es causado por clorofluorocarbonos (CFC) y otras sustancias que agotan el ozono.

Producción y Destrucción de Ozono

El ozono se produce y destruye constantemente en un ciclo natural, como se muestra en la siguiente figura. 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. El siguiente video habla más sobre la destrucción del ozono.

Grandes incrementos en cloro estratosférico y bromo, sin embargo, han alterado el equilibrio del Ozono. En efecto, han agregado un sifón aguas abajo, 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.

Dado que el ozono filtra la radiación UVB dañina, menos ozono significa mayores niveles de UVB en la superficie. Cuanto más se agote el ozono, mayor será el incremento de la radiación UVB entrante. La UVB ha sido vinculada a:

• cáncer de piel;
• cataratas;
• daños a materiales como plásticos;
• daño 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.

Información Adicional

Sustancia (s) que agota el ozono (SAO) son:

• CFC;
• HCFC (utilizados en la energía relacionada con la refrigeración y el aire acondicionado en hogares, edificios comerciales y automóviles, y fabricación de productos de espuma);
• Halones (utilizados en extintores);
• bromuro de metilo, tetracloruro de carbono;
• Metil cloroformo (utilizado como solventes en industrias químicas).

El agujero de ozono

Estudios recientes de la NASA y otros han indicado que alrededor del 40 por ciento del ozono en la Antártida ha sido destruido y que alrededor del 7 por ciento del ozono es destruido del Círculo Polar Ártico. La destrucción del ozono también se llama “Ozono Agujero”.

Agujero de ozono no significa que no haya ozono en la región. El agujero de ozono se define como el área que tiene menos de 220 unidades dobson (DU) de ozono (concentración) en la columna superior (es decir, entre el suelo y el espacio).

Las figuras 4.5.2 y 4.5.3 muestran la reducción de la concentración de ozono sobre la Antártida. Desafortunadamente, este agujero en la Antártida está permitiendo que más australianos estén expuestos a la radiación UV. Sin embargo, si este tipo de destrucción del ozono se produce alguna vez en la zona ártica, más humanos (en el hemisferio norte) estarían expuestos a mayores niveles de radiación UVB.

Figura 4.5.2. Concentraciones de ozono en la Antártida

Crédito: Concentraciones de Ozono en la Antártida por NASA Ozone Watch, disponible para uso público.

Figura 4.5.3. Mapa de la Antártida que muestra el ozono total (DU)/ozono total (UD) al 12 de septiembre de 2011

Crédito: Antarctica Ozone by NASA Ozone Watch, disponible para uso público.

Dato divertido

Una Unidad Dobson es la medida de la cantidad o espesor de ozono en la atmósfera. Se basa en una medición tomada directamente por encima de un punto específico en la superficie de la Tierra. Una unidad Dobson se refiere a una capa de ozono que tendría 0.001 cm de espesor bajo condiciones de temperatura estándar (0 grados C) y presión (la presión promedio en la superficie de la Tierra). La unidad Dobson recibió el nombre de G.M.B. Dobson, quien fue investigador de la Universidad de Oxford en la década de 1920. Construyó el primer instrumento (ahora llamado el medidor Dobson) para medir el ozono total desde el suelo.

El tamaño del agujero de ozono del Hemisferio Sur en función del año se muestra en la siguiente figura. En la Figura 4.5.4 se compara el tamaño del agujero en un periodo de veinte años, de 1980 a 2010. Se puede ver que el tamaño aumentaba cada año. Cada año en la primavera, el agujero de ozono está en su mayor extensión.

Figura 4.5.4. Área del agujero de ozono del hemisferio sur

Efectos del Agotamiento de Ozono en la Piel

Los efectos del agotamiento del ozono pueden resultar en 1) aumento de casos de cáncer de piel, 2) daño cutáneo, 3) cataratas y otros daños oculares, y 4) inmunosupresión.

Cáncer de Piel

La incidencia de cáncer de piel en Estados Unidos ha alcanzado proporciones epidémicas. Uno de cada cinco estadounidenses desarrollará cáncer de piel en su vida, y un estadounidense muere cada hora a causa de esta devastadora enfermedad.

La investigación médica nos ayuda a comprender las causas y los efectos del cáncer de piel. Muchos grupos de salud y educación están trabajando para reducir la incidencia de esta enfermedad, de la cual 1.3 millones de casos se han pronosticado solo para el año 2000, según The American Cancer Society. En la Figura 4.3.11 se muestran las fuentes de sustancias que agotan el ozono.

<insert pie chart>

Figura 4.5.5. Diversas fuentes que producen SAO

Melanoma

El melanoma, la forma más grave de cáncer de piel, es también uno de los tipos de cáncer de más rápido crecimiento en Estados Unidos. Muchos dermatólogos creen que puede haber un vínculo entre las quemaduras solares infantiles y el melanoma más adelante en la vida. Los casos de melanoma en este país se han más que duplicado en las últimas 2 décadas, y se espera que el aumento continúe.

Cáncer de piel no melanoma

Los cánceres de piel no melanoma son menos mortales que los melanomas. Sin embargo, si no se tratan, pueden propagarse, provocando desfiguraciones y problemas de salud más graves. Más de 1.2 millones de estadounidenses desarrollarán cáncer de piel no melanoma en 2000, mientras que más de 1,900 morirán a causa de la enfermedad. Hay dos tipos primarios de cánceres de piel no melanoma.

• Los carcinomas basocelulares son el tipo más común de tumores de cáncer de piel. Suelen aparecer como pequeños bultos o nódulos carnosos en la cabeza y el cuello, pero pueden presentarse en otras áreas de la piel. El carcinoma basocelular crece lentamente y rara vez se propaga a otras partes del cuerpo. Sin embargo, puede penetrar hasta el hueso y causar daños considerables.
• Los carcinomas de células escamosas son tumores que pueden aparecer como nódulos o como parches rojos y escamosos. Este cáncer puede convertirse en grandes masas, y a diferencia del carcinoma basocelular, puede diseminarse a otras partes del cuerpo.

Estos dos cánceres tienen una tasa de curación tan alta como 95 por ciento si se detectan y tratan temprano. La clave es vigilar las señales y buscar tratamiento médico.

Otros daños en la piel

Otros trastornos de la piel relacionados con los rayos UV incluyen las queratosis actínicas y el envejecimiento prematuro de la piel.

• Las queratosis actínicas son crecimientos cutáneos que ocurren en áreas corporales expuestas al sol. La cara, las manos, los antebrazos y la “V” del cuello son especialmente susceptibles a este tipo de lesiones. Aunque premalignas, las queratosis actínicas son un factor de riesgo para el carcinoma de células escamosas. Busca crecimientos elevados, rojizos, de textura rugosa y busca atención médica inmediata si los descubres.
• La exposición crónica al sol también causa el envejecimiento prematuro, que con el tiempo puede hacer que la piel se vuelva gruesa, arrugada y coriácea. Dado que ocurre gradualmente, a menudo manifestándose muchos años después de la mayor parte de la exposición solar de una persona, el envejecimiento prematuro a menudo se considera como una parte inevitable y normal del envejecimiento. Sin embargo, con una protección adecuada contra la radiación UV, se puede evitar el envejecimiento más prematuro de la piel.

Nota

Protéjase contra las quemaduras solares. Minimizar la exposición al sol durante las horas del mediodía (10 am a 4 pm). Use gafas de sol, un sombrero con ala ancha y ropa protectora con un tejido apretado. Use un protector solar de amplio espectro con un factor de protección solar (SPF) de al menos 15. Para estar más seguros, 30 es mejor.

Efectos del Agotamiento de Ozono en los Ojos y el Sistema Inmunológico

Cataratas y otros daños oculares

Las cataratas son una forma de daño ocular en el que una pérdida de transparencia en el cristalino del ojo nubla la visión. Si no se trata, las cataratas pueden provocar ceguera. Las investigaciones han demostrado que la radiación UV aumenta la probabilidad de ciertas cataratas. Aunque curables con la cirugía ocular moderna, las cataratas disminuyen la vista de millones de estadounidenses y cuestan miles de millones de dólares en atención médica cada año. El siguiente video brinda más información sobre las cataratas.

Otros tipos de daño ocular incluyen pterigion (es decir, crecimiento tisular que puede bloquear la visión), cáncer de piel alrededor de los ojos y degeneración de la mácula (es decir, la parte de la retina donde la percepción visual es más aguda). Todos estos problemas se pueden disminuir con una protección ocular adecuada contra la radiación UV.

Supresión Inmune

Los científicos han descubierto que la sobreexposición a la radiación UV puede suprimir el correcto funcionamiento del sistema inmunológico del cuerpo y las defensas naturales de la piel. Todas las personas, independientemente del color de la piel, podrían ser vulnerables a los efectos que incluyen una respuesta alterada a las vacunas, una mayor sensibilidad a la luz solar y las reacciones a ciertos medicamentos.

Protegiendo el Medio Ambiente - Agotamiento del Ozono

Su “poder” para proteger el medio ambiente del agotamiento del ozono incluye:

• Asegurarse de que los técnicos que trabajan en el aire acondicionado de su automóvil, el acondicionador de aire doméstico o el refrigerador estén certificados por un programa aprobado por la EPA para recuperar el refrigerante (esto es requerido por la ley).
• Hacer que se revisen las unidades de aire acondicionado y refrigerador de su automóvil y su hogar para detectar Cuando sea posible, repare las unidades de aire acondicionado con fugas antes de rellenarlas.
• Contactar a las autoridades locales para disponer adecuadamente de los equipos de refrigeración o aire acondicionado.

Acción Internacional para la Protección del Medio Ambiente del Agotamiento del Ozono

En 1987, el Protocolo de Montreal, un acuerdo ambiental internacional, estableció requisitos que iniciaron la eliminación mundial de CFC (clorofluorocarbonos) que agotan el ozono. Estos requisitos se modificaron posteriormente, lo que llevó a la eliminación en 1996 de la producción de CFC en todas las naciones desarrolladas.

Ozono a nivel del suelo y smog fotoquímico

El ozono es un contaminante secundario que se forma a partir de los contaminantes primarios como los Compuestos Orgánicos Volátiles (Hidrocarburos) y los óxidos de nitrógeno (NO _x) en presencia de luz solar, como se muestra en la Figura 4.5.6. Su formación es principalmente a partir de las emisiones de los automóviles.

Figura 4.5.6. Formación de ozono

A continuación se muestra una demostración sobre cómo se forma el ozono a nivel del suelo (tenga en cuenta que el ozono a nivel del suelo también se conoce como ozono “malo”).

Como se mencionó anteriormente, la formación de ozono es principalmente a partir de la emisión de automóviles. Un perfil típico de contaminantes en el aire de las principales ciudades es bien repetible y se muestra en la siguiente figura. Observe cómo cambia la formación en el transcurso de un día, como se muestra en la Figura 4.5.7:

• Temprano en la mañana - Durante las horas pico de tráfico, se emiten NO e Hidrocarburos junto con CO.
• Media mañana - NO se oxida lentamente a NO ₂.
• Media tarde - En presencia de luz solar, el NO _x reacciona con los COV para formar ozono.

Figura 4.5.7. Perfil típico de contaminantes y formación de ozono durante el día

El ozono, por sí mismo, es perjudicial para la salud y también para el medio ambiente. El ozono desencadena una variedad de problemas de salud incluso a niveles muy bajos y puede causar daño pulmonar permanente después de una exposición prolongada. El ozono también conduce a la formación de smog o neblina, causando problemas adicionales como una disminución en la visibilidad así como daños a las plantas y ecosistemas.