Tema 4 Destrucción de la capa de ozono

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1 Tema 4 Destrucción de la capa de ozono 1- Descripción física 2- Mecanismos de formación de la capa de ozono 3- Reacciones químicas de destrucción de ozono estratosférico 4- Impacto de los CFC/HCFC. Legislación 5- Efectos sobre la salud '$%()*+$#,*$-,.*%/"0%10$*"+$%2"33$%4%56%70-$#8 (93:)%;<<<=<>? 4.1. Destrucción de la capa de ozono estratosférico Desde la década de los 70 se ha producido un descenso significativo de la concentración de ozono en estratosfera. Decaimiento menor desde Decaimiento [ ] por década H. Norte H. Sur Invierno-Primavera 3% - 6% 10 % Verano- Otoño 1% - 3% 2% - 5% Mayor descenso de [ ]: Zonas polares (hemisferio sur) '$%()*+$#,*$-,.*%/"0%10$*"+$%2"33$%4%56%70-$#8 (93:)%;<<<=<> ;

2 Agujero de ozono antartida Variación anual Disminuye [O3] en primavera austral (octubre-noviembre) Se recupera [O3] en invierno austral (agosto) A Agujero de ozono antartida Extensión del agujero Agujero de ozono otras regiones Regiones no polares Artico (escala menor que antartida) &

3 4.2 Mecanismos de formación de la capa de Ozono Altas concentraciones de ozono a 30 km de altitud Controlado por el ciclo de Chapman -Altitudes altas: mucha radiación pero poco O 2 -Altitudes bajas: mucho O 2 pero poca radiación! Ozono y moléculas relacionadas ( / O / O 2 ) ( 1 A 1 ) O ( 3 P) /O ( 1 D) O 2 ( 3! g- )/O 2 ( 1 " g ) Formación de O a partir de : + h# $ O 2 + O ( 1 A 1 ) + h# (%< 290 nm) $ O 2 ( 3! g ) + O ( 3 P) ( 1 A 1 ) + h# (%> 290 nm) $ O 2 ( 1 " g ) + O ( 1 D) Desactivación de O( 1 D); O ( 1 D) + M $ O ( 3 P) + M Formación de O a partir de O 2 : O 2 + h# $ O + O O 2 ( 3! g ) + h# $ O ( 3 P) + O ( 3 P) O 2 ( 3! g ) + h# $ O ( 3 P) + O ( 1 D) Regeneración de : O + O 2 + M $ + M Regeneración de O 2 : O + O + M $ O 2 + M Conversión de a O 2 : O + $ 2O 2 Unidades Dobson (DU). Anchura (en cientos de mm) de la columna de ozono en C.N. de P y T (3 mm, 300 DU) 1DU= mol cm -3 '$%()*+$#,*$-,.*%/"0%10$*"+$%2"33$%4%56%70-$#8 (93:)%;<<<=<> B 4.3 Reacciones de destrucción de ozono estratosférico "#$%%&'(#)!!"#"$%&!"'*!#)+,#-$!.#(#/$01 Los contaminantes en la estratosfera, aunque sean trazas, pueden ser responsables de la destrucción de cantidades importantes de ozono + X $ O 2 + XO XO + O $ O 2 + X + O $ 2 O 2 H + H $ O 2 + OH OH + O $ O 2 + H OH + OH $ O 2 + HO 2 HO 2 + O $ O 2 + OH NO + NO $ O O $ O 2 + NO Cl + Cl $ O 2 + ClO ClO + O $ O 2 + Cl + Cl $ O 2 + ClO ClO + ClO $ ClOOCl ClOOCl + h# $ ClOO + Cl ClOO $ Cl + O 2 (93:)%;<<@=<>%C

4 2'-3,#)4')!5#!6&4/7.#('1 O único óxido de N que entra en la estratosfera O + O( 1 D) $ 2 NO O + O $ + O 2 O + h# $ + O( 1 D) NO en equilibrio con responsable de la destrucción de ozono. + NO $ O O $ O 2 + NO + h# $ NO + O( 1 D) NO / se elimina de la estratosfera como HN, O 5 y N H actúan como reservas + OH + M $! HN + M (día, noche no hay OH) HN se elimina o fotoliza: HN + h#!$! + OH (lenta, HN 10 días) + $! N + O 2 / N + + M $! O 5 + M O 5 + h#!$!n + N + h#!$! + O (93:)%;<<@=<>%D 2'-3,#)4')!5#!8$07.#('1 Entrada en estratosfera Cl entra en la estratosfera como CFC-11/CFC-12 CFCl 3 + h# $ CFCl 2 + Cl CF 2 Cl 2 + h# $ CF 2 Cl + Cl Br entra en la estratosfera como halones (CBrF 3 o CBrClF 2 ) CBrF 3 + h# $ CF 3 + Br F no afecta a la destrucción de ozono. M. Molina S. Rowland y P. Crutzen Premio Nobel 1995 Cl y ClO: Cloros activos Contribuyen a la destrucción de ozono! Cl + $ O 2 + ClO ClO + O $ O 2 + Cl ClH y ClONO2: Cloros inactivos Reserva de Cl ClO + + M $!!ClN + M Cl + CH 4 $ ClH + CH 3! (93:)%;<<@=<>%@

5 Formación del Vortex Nubes Estratosféricas Polares (PSC) Temperatura de la estratosfera antartida -80o C (normalmente -50o) Composición: Oxidos de S (SO4H2 4H2O; SO4=) NAT (Acido Nítrico Trihidratado HNO3 3H2O) Origen de S: COS única forma que entra estratosfera. COS + h#!$! CO +S Reacciones en PSC ClONO2 (g) + HCl(s) $!!Cl2 (g) + HNO3 (s) ClONO2 (g) + H2O(s) $!!HOCl (g) + HNO3 (s) Libera Cl a la fase gas y retiene N Cl2 y HOCl se fotolizan muy rápidamente (93:)%;<<@=<>%> OTOÑO Cl desactivado (ha reaccionado con NO2) INVIERNO Forma Vortex, baja temperatura, forman PSC ClONO2 y ClH van pasando a Cl2 (activan) Atmósfera desnitrifcada N formando nubes, vortex impiden entrada N PRIMAVERA (luz) Cl2 $ 2 Cl Comienza la destrucción O3 Vortex sigue activo, atmósfera desnitrificada Cl actua libremente, no se desactiva FINAL PRIMAVERA / VERANO Se rompe el Vortex Atmósfera se nitrifica Cl se inactiva, se recupera el O3 Final del verano, se cierra el agujero de ozono (93:)%;<<@=<>%?<

6 Otros efectos que contribuyen a la destrucción de ozono estratosférico Bromo: mucho más eficiente Erupciones Volcánicas Aumento de ClH y aerosoles de S Actividad Solar Aumenta en ciclos de 11 años Solar Proton Events (1989) Quasi Bienal Oscillation Cambio en circulación baja estratosfera Causa principal, emisión de halógenos (93:)%;<<@=<>%?? 4.4 Impacto de los CFC/HCFC. Legislación (93:)%;<<@=<>%?;

7 4.4 Destrucción de la capa de ozono : protocolo de Montreal Protocolo de Montreal 1987 (Viena 1985) CFC-11, -12, -113, -114, -115 (50% en 1999) Halones (niveles de 1986) Países en vías de desarrollo 2010 Enmiendas posteriores - Londres 1990 Eliminación completa CFC, Halones 2000 Otros CFC, cloroformo,metilcloroformo, HCFC - Copenhague 1992 Eliminación completa halones (1994) y CFC (1996). HCFC 2030, CH 3 Br congelar los niveles - Viena 1995 Eliminación total HCFC 2020, CH 3 Br en Montreal 1997 Control y monitorización - Beijin 1999 Control comercio, Clorobromometano CClBrH 2 Países firmantes (93:)%;<<@=<>%?A Figura de Finlayson pg 729 (93:)%;<<@=<>%?&

8 Consecuencias del protocolo de Montreal Concentraciones en atmósfera Emisiones 4.5 Efectos sobre la salud Incremento de la radiación UV $1% disminución de ozono, aumento del 2% en melanomas