lunes, 17 de septiembre de 2012

El Agujero De Ozono

LA CAPA DE OZONO


Se denomina agujero de la capa de ozono a la zona de la atmósfera terrestre donde se producen reducciones anormales de la capa de ozono, fenómeno anual observado durante la primavera en las regiones polares y que es seguido de una recuperación durante el verano. El contenido en ozono se mide en Unidades Dobson (siendo UD= 2.69 × 1016 moléculas/cm² ó 2.69 × 1020 moléculas/m²).

En las mediciones realizadas en tiempos recientes se descubrieron importantes reducciones de las concentraciones de ozono en dicha capa, con especial incidencia en la zona de la Antártida.

Se atribuyó este fenómeno al aumento de la concentración de cloro y de bromo en la estratosfera debido tanto a las emisiones antropogénicas de compuestos químicos, entre los que destacan los compuestos clorofluorocarbonados (CFC) utilizados como fluido refrigerante.

En septiembre de 1987 varios países firmaron el Protocolo de Montreal, en el que se comprometían a reducir a la mitad la producción de CFC´s en un periodo de 10 años. En la actualidad el problema se considera solucionado, debido a la prohibición de los productos causantes, que han sido sustituidos por otros.


Casi el 99% de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratosfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono (). Cuando la radiación ultravioleta impacta en una molécula de ozono, la energía escinde a la molécula en átomos de oxígeno altamente reactivos; casi de inmediato, estos átomos se recombinan formando ozono una vez más y liberando energía en forma de calor.
La formación de ozono se inicia con la fotólisis (ruptura de enlaces químicos por la energía radiante) del oxígeno molecular por la radiación solar de una longitud de onda menor de 240 nm
El ozono por sí mismo absorbe luz UV de entre 200 y 300 nm:
Los átomos de oxígeno, al ser muy reactivos, se combinan con las moléculas de oxígeno para formar ozono:

donde M es cualquier sustancia inerte, como por ejemplo el . El papel que tiene M en esta reacción exotérmica es absorber parte del exceso de energía liberada y prevenir la descomposición espontánea de la molécula de . La energía que no absorbe M es liberada en forma de calor. Cuando las moléculas de M regresan por sí mismas al estado basal, liberan más calor al entorno.

A pesar de que todo el ozono atmosférico en CNPT sería una capa de sólo unos 3 mm. de grosor, su concentración es suficiente para absorber la radiación solar de longitud de onda de 200 a 300 nm. Así, la capa de ozono funciona como un escudo que nos protege de la radiación UV.

La formación y destrucción del ozono por procesos naturales es un equilibrio dinámico que mantiene constante su concentración en la estratosfera. Se han registrado amplias variaciones interanuales y estacionales en todas las regiones del planeta en la densidad del ozono estratosférico; se verificó que en el hemisferio austral la concentración pasa por un mínimo en primavera y luego se regenera.



AGUJEROS EN LA CAPA DE OZONO

A mediados de los años 1980 se empezó a acumular pruebas de que a finales del invierno se había formado un “agujero” en la capa de ozono del Polo sur, donde el ozono se había reducido en casi 50%. Durante el invierno, en la estratosfera se forma una corriente de aire que rodea a la Antártida y que se conoce como “torbellino polar” o vórtice. El aire que queda atrapado en este torbellino se vuelve extremadamente frío durante la noche polar, lo cual favorece la formación de partículas de hielo denominadas nubes polares estratosféricas. Estas nubes actúan como un catalizador heterogéneo al proporcionar una superficie para las reacciones en las que el HCl de la Tierra y el nitrato de cloro se convierten en moléculas de cloro reactivas:

Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en sus correspondientes átomos de cloro, que son los responsables de la destrucción del ozono.

La situación es menos grave en el Ártico porque en esta región más caliente el torbellino no dura tanto tiempo. El vórtice sella la Antártida y evita las influencias en esta región del resto de la atmósfera. El aislamiento producido por el vórtice impide que el aire más cálido y rico en ozono existente alrededor de la Antártida, proveniente de los trópicos, fluya hacia el polo, lo que ayudaría a reemplazar el ozono destruido y elevar las temperaturas en este continente. En cambio el aire rico en ozono, que es llevado hacia el polo por las ondas planetarias, se junta al borde del vórtice, formando un "anillo" de aire con altas concentraciones de ozono que puede ser visto en las imágenes satelitales.

La NASA señaló que si no se hubiera firmado el tratado de Montreal, dos terceras partes de la capa habría sido destruido y el "agujero" de ozono hubiera sido destruido. El CFC habría aumentado la temperatura mundial en más de un grado centígrado. La radiación ultravioleta, que daña el ADN, hubiera aumentado seis veces. Apenas cinco minutos de exposición al Sol habría causado quemaduras a la piel. Los niveles de rayos ultravioletas durante el verano hubieran aumentado hasta 30. Finalmente, las tormentas de verano del Hemisferio Norte hubieran sido mucho más poderosas.

CONSECUENCIAS 

La consecuencia principal del ataque de estas sustancias a la capa de ozono es la disminución en su concentración. La prueba más importante de su disminución es en la Antártica, en la figura se puede ver un detalle de cómo ha ido cambiando la concentración del ozono en esta región.

En 1992, cuando el agujero alcanzó su mayor tamaño, la destrucción del ozono alcanzó un 60% más que en las observaciones anteriores. El agujero cubría 60 millones de km2 comparado con 44 millones de km2. En 1992, el agujero se observó durante un periodo más largo, probablemente porque las partículas lanzadas por el volcán Monte Pinatubo aumentaron la destrucción de la capa de ozono. Evaluaciones de la capa de ozono en algunos puestos de observación en 1992 también demostraron la destrucción total de la capa de ozono entre los 14 y los 20km de altura.

La presencia del "agujero" en este polo terrestre es debido a su característica meteorológica. En el invierno polar, se produce un vórtex que quita el aire del centro y baja el viento estratosférico que crea un descenso en la temperatura crítico que hace que los químicos que contienen el cloro y bromo reaccionen haciendo que sean más activos creando especialmente gas de cloro Cl2 y al llegar nuevamente el sol al polo las radiaciones ultravioletas hacen que reaccionen separándose en átomos haciendo que reaccionen nuevamente con las moléculas de ozono y destruyéndolas. El "agujero" crece a comienzos de primavera cuando el vórtex disminuye y el aire de las distintas latitudes se mezcla.

Cuando la capa de ozono disminuye aumentan los niveles de radiación UVB y potencian los daños al ambiente y amenaza la vida sobre la tierra. Entre los problemas más graves que se encuentran es el cáncer a la piel, males oculares como cataratas, ceguera, incluso podría suprimir la eficiencia del sistema inmunológico.

Con respecto al ambiente, se provocarían cambios en la composición química de algunas plantas, dañaría las cosechas mermando el alimento e incluso su efecto se daría en la vida marina ya que puede llegar hasta 20m de profundidad acabando con plancton, peces pequeños, camarones, etc. que son alimento de muchas otras especies.

Al mismo tiempo la eliminación del ozono en la estratósfera traería ozono a niveles más bajos de la atmósfera donde se convertiría en un problema para la vida humana y ecosistemas ya que es veneno.

El Informe de la Comisión de Evaluación Científica para 1991 confirmó lo siguiente:
  • El ozono sigue disminuyendo en todas las latitudes, excepto en los trópicos.
  • El descenso general de los niveles de ozono es alrededor del 3% cada diez años. La disminución de ozono fue mayor en los años 80 que en los años 70.
  • La disminución de los niveles de ozono en la estratosfera inferior (12 a 23 km. sobre la Tierra) cada diez años asciende al 10%.
  • En algunos lugares se ha observado un aumento de la radiación UVB, conjuntamente con disminuciones del ozono más del 1% de aumento de UVB por cada disminución porcentual del ozono.
  • Los modelos actuales elaborados por computadora subestiman la pérdida de ozono.
  • Los incidentes como las erupciones volcánicas aumentan la pérdida de ozono al intensificar los efectos de los CFC.

RADIACION QUE LLEGA A LA SUPERFICIE


El oxígeno y el ozono estratosféricos absorben entre el 97% y el 99% de la radiaciones UV de entre 150 y 300 nm, procedentes del sol.
La cantidad de radiación UV-B recibida en la superficie depende mucho de la latitud y la altura sobre el nivel del mar del lugar.
Cerca de las zonas polares, el sol, está siempre bajo en el horizonte y los rayos solares atraviesan capas más espesas de atmósfera por lo que la exposición a UV-B es, de media, unas mil veces menor en las zonas polares que en el ecuador.
También influye la cubierta de nubes que protege más, cuanto más gruesa es y la proximidad a las zonas industriales porque la contaminación con ozono troposférico típica del smog fotoquímico filtra estas radiaciones.

EFECTOS PARA LA SALUD & LOS SERES VIVOS DE LAS RADIACIONES UV-B


El incremento de la radiación UV-B:
  • Inicia y promueve el cáncer a la piel maligno y no maligno. 
  • El 90% de los cánceres de piel se atribuyen a los rayos UV-B y se supone que una disminución en la capa de ozono de un 1% podría incidir en aumentos de un 4 a un 6% de distintos tipos de cáncer de piel, aunque esto no está tan claro en el más maligno de todos: el melanoma, cuya relación con exposiciones cortas pero intensas a los rayos UV parece notoria, aunque poco comprendida y puede llegar a manifestarse hasta ¡20 años después de la sobre exposición al sol!. 
  • Daña el sistema inmunológico, exponiendo a la persona a la acción de varias bacterias y virus. 
  • Provoca daño a los ojos, incluyendo cataratas. 
  • La exposición a dosis altas de rayos UV puede dañar los ojos, especialmente la córnea que absorbe muy fácil estas radiaciones. A veces se producen cegueras temporales y la exposición crónica se asocia con mayor facilidad de desarrollar cataratas. 
  • Hace más severas las quemaduras del sol y avejentan la piel. 
  • Aumenta el riesgo de dermatitis alérgica y tóxica.
  • Activa ciertas enfermedades por bacterias y virus. 
  • Aumentan los costos de salud. 
  • Impacta principalmente a la población indígena. 
  • Reduce el rendimiento de las cosechas. 
  • Reduce el rendimiento de la industria pesquera. 
  • Daña materiales y equipamiento que están al aire libre.



SOLUCIONES


Para la protección de la capa de ozono, se han firmado con el paso del tiempo varios acuerdos que controlan y tratan de eliminar el uso de sustancias nocivas a la capa de ozono. Estos tratados van de la mano con adelantos científicos que desarrollan nuevas sustancias y materiales que no pongan en peligro los niveles de ozono en la atmósfera.

Convenio de Viena:

En 1981, se creo un grupo de trabajo con expertos legales y técnicos para elaborar un marco general del Convenio para la protección de la capa de ozono.

El propósito principal del Convenio de Viena es estimular la investigación y observaciones científicas y la cooperación entre las naciones a fin de tener un mejor entendimiento de los procesos atmosféricos a nivel mundial. Se acordó el control de numerosas sustancias y también una investigación más detallada. El Convenio estableció los protocolos para el futuro y especificó los procedimientos para las enmiendas y resolución de disputas.

Protocolo de Montreal:

Es relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono, firmado en 1987 por varias naciones, incluye el control comercial sobre las sustancias controladas a países no suscritos al convenio.

En Helsinki, 1989, se hizo la primera reunión de las partes donde se estableció como se daría la ayuda financiera y tecnológica a los países en desarrollo suscritos.

Ciento veinte naciones ya han firmado el Protocolo, 80 de las cuales son países en desarrollo. Muchos países en desarrollo tienen proyectado eliminar las sustancias controladas con más rapidez que lo estipulado por el Protocolo. Puesto que todos los productores de sustancias controladas y prácticamente todos los países consumidores importantes se han suscrito al tratado, el final de las sustancias químicas destructoras del ozono está cerca.


CONCLUSIONES


La rapidez con la que se tomó acciones contra la capa de ozono es sin precedentes, el desarrollo de la tecnología e innovación en la industria han puesto en marcha la eliminación de casi todos los causantes de la degeneración en la capa de ozono.

Aunque todos los países han avanzado en el control del comercio e innovación en las empresas, se siguen teniendo ciertas sustancias que no se pueden prescindir como los substitutos para los extintores los cuales se han reemplazado con un aumento en las medidas de seguridad contra incendios. Sin embargo, queda por parte de cada nación el control sobre estas sustancias y los países en desarrollo deben buscar la tecnología adecuada para adaptarse a este control e innovaciones que no es muy fácil incluso con la ayuda económica brindada.

Actualmente la capa de ozono ha llegado a niveles mayores en su punto crítico; la página de control que mantiene la NASA sobre los niveles de ozono en la estratósfera indican en su última medición (4 diciembre 2007) que en la Antártida donde se encuentra el mayor problema se ha estabilizado cerca de las 220 unidades Dobson. Como se aprecia en la figura, en donde mientras más azul, menor es la cantidad de unidades Dobson existentes.

Las naciones han tomado conciencia sobre este problema lo cual es bueno, pero queda en la gente el respeto por este escudo que nos protege de las radiaciones solares. Su pérdida puede esterilizar la superficie terrestre llevándolo a la pérdida total de vida. Cabe decir que este veneno (ya que es veneno si se lo respira) nos protege contra un enemigo más grande como es la radiación ultravioleta proveniente del sol.