12.2: Agotamiento del ozono
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El proceso de agotamiento del ozono comienza cuando los CFC y otras sustancias que agotan el ozono (SAO) se emiten a la atmósfera. Los vientos mezclan eficientemente la troposfera y distribuyen uniformemente los gases. Los CFC son extremadamente estables y no se disuelven bajo la lluvia. Después de un periodo de varios años, las moléculas de SAO llegan a la estratosfera, a unos 10 kilómetros sobre la superficie de la Tierra.
Figura\(\PageIndex{1}\): La luz UV fuerte rompe la molécula ODS. Los CFC, los HCFC, el tetracloruro de carbono, el metilcloroformo y otros gases liberan átomos de cloro, y los halones y el bromuro de metilo liberan átomos de bromo. 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.El ozono se produce y destruye constantemente en un ciclo natural, como se muestra en la imagen de arriba, cortesía de NASA GSFC. Sin embargo, la cantidad total de ozono es esencialmente estable. Este equilibrio se puede considerar como la profundidad de un arroyo en una parte pensada como la profundidad de un arroyo en una ubicación particular. Aunque las moléculas de agua individuales se mueven más allá del observador, la depeth 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 cloro estratosférico y bromo han alterado ese equilibrio. 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.
Figura\(\PageIndex{2}\): Dado que el ozono filtra la radiación UVB dañina, 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.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 relativo a las 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 (Figura a continuación). Las sustancias peligrosas son eliminadas primero por las naciones desarrolladas y una década después por las naciones en desarrollo. Más sustancias peligrosas se eliminan más rápidamente. Los CFC se han eliminado en su mayoría 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.
Figura\(\PageIndex{3}\): Capa de ozonoLos niveles de ozono en Norteamérica disminuyeron entre 1974 y 2009. Los modelos del futuro predicen cuáles serían los niveles de ozono si no se eliminaran los CFC. Los colores más cálidos indican más ozono.
Dado 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 probablemente continuará creciendo durante algún tiempo antes de que comience a encogerse. La capa de ozono alcanzará los mismos niveles que tenía antes de 1980 alrededor de los niveles de 2068 y 1950 en uno o dos siglos.
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.
Efectos sobre la salud y el medio ambiente del agotamiento de la capa de ozono
La conexión entre el agotamiento de la capa de ozono y la radiación UVB
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.
Efectos en la salud humana
Estudios epidemiológicos y de laboratorio demuestran que la UVB causa cáncer 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. 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.
Efectos en las plantas
Los procesos fisiológicos y de desarrollo de las plantas se ven afectados por la radiación UVB, incluso por la cantidad de UVB en la luz solar actual. A pesar de los mecanismos para reducir o reparar estos efectos y una capacidad limitada para adaptarse al aumento de los niveles de UVB, el crecimiento de las plantas puede verse directamente afectado por la radiación UVB.
Efectos en Ecosistemas Marinos
El fitoplancton forma la base de las redes alimentarias acuáticas. La productividad del fitoplancton se limita a la zona eufótica, la capa superior de la columna de agua en la que hay suficiente luz solar para soportar la productividad neta. La posición de los organismos en la zona eufótica está influenciada por la acción del viento y las olas. Además, muchos fitoplancton son capaces de realizar movimientos activos que potencian su productividad y, por lo tanto, su supervivencia. Se ha demostrado que la exposición a la radiación solar UVB afecta tanto los mecanismos de orientación como la motilidad en el fitoplancton, resultando en tasas de supervivencia reducidas para estos organismos.
Efectos en Ciclos Biogeoquímicos
El aumento de la radiación solar UV podría afectar los ciclos biogeoquímicos terrestres y acuáticos, alterando así tanto las fuentes como los sumideros de gases de efecto invernadero y trazas de importancia química, por ejemplo, dióxido de carbono (CO 2), monóxido de carbono (CO), sulfuro de carbonilo (COS) y posiblemente otros gases, incluido el ozono. Estos cambios potenciales contribuirían a retroalimentaciones de biosfera-atmósfera que atenúan o refuerzan la acumulación atmosférica de estos gases.