El Ozono: Universidad de Magallanes Programa GAIA Antártica Diplomado en Asuntos Antárticos

Transcripción

1 Universidad de Magallanes Programa GAIA Antártica Diplomado en Asuntos Antárticos El Ozono: Impacto del adelgazamiento de la capa de Ozono en el territorio Antártico Gabriela Alejandra Hernández Torres Ingeniera en Química y Medio Ambiente Universidad de Magallanes Punta Arenas, Chile 2016

2 Contenido Resumen... 3 Palabras Claves... 4 Introducción... 5 El Ozono... 6 Proceso de destrucción de la capa de ozono... 6 Proceso de generación del ozono troposférico... 7 Principales precursores de la destrucción de la capa de ozono... 8 Mecanismo de la capa de ozono en el territorio Antártico... 8 Conclusión Bibliografía... 12

3 Resumen En este documento se expone un estudio resumido sobre la capa de ozono y los fenómenos, procesos y reacciones químicas que tienen los contaminantes sobre la atmosfera. Como se puede verificar en este documento el agujero que se ha producido en la capa de ozono se encuentra albergado en el Territorio Antártico y esto se debe a los movimientos de los vientos que siempre se dirigen hacia los polos. Se entiende por Capa de Ozono la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono. Esta capa, se extiende aproximadamente de los 15 km a los 50 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmosfera y absorbe del 97 al 99% de la radiación ultravioleta emitida por el Sol. Cabe destacar que el planeta se encuentra alerta ante este proceso y ha tomado medidas para disminuir este agujero ya que si aumenta se podrían generar consecuencias irreparables para los ecosistemas del planeta. Las medidas aplicadas para la disminución de los contaminantes han sido determinadas a través del Protocolo de Montreal y otros métodos rigurosos obteniendo en estudios actuales un retroceso en el agujero de la capa de ozono demostrando que se está reconstruyendo.

4 Palabras Claves Antártica, Ozono, Contaminantes, Vórtice, Nubes Estratosféricas.

5 Introducción Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida han descendido a niveles más bajos que lo normal entre agosto y finales de noviembre. Se habla de agujero de la capa de ozono cuando hay menos de 220 DU de ozono entre la superficie y el espacio. La palabra agujero induce a confusión, y no es un nombre adecuado, porque en realidad lo que se produce es un adelgazamiento en la capa de ozono, sin que llegue a producirse una falta total del mismo. En la Antártica está comprobado que cada primavera antártica se produce una gran destrucción de ozono, de un 50% o más del que existe en la zona, formándose un agujero. Los niveles normales de ozono en esta zona son de 300 DU y suele descender hasta las 150 DU, habiendo llegado, en los momentos más extremos de destrucción de ozono, a disminuir hasta las 100 El agujero de ozono de la Antártica fue observado por vez primera durante los años Una vez detectado se puede comprobar cómo, desde alrededor de 1976, ya había datos que indicaban su aparición, pero fue en la década de los ochenta en la que su crecimiento se hizo mucho mayor. El mundo se encuentra alerta ante el adelgazamiento de la capa de ozono ya que al suceder esto no se tiene una protección adecuada y la radiación ultravioleta se refleja directamente sobre el territorio antártico, acelerando la disminución de la criosfera, y el aumento del calentamiento global del planeta, lo cual presenta un riesgo para los ecosistemas y la salud humana.

6 El Ozono El ozono estratosférico es de vital importancia para los seres humanos ya que tiene un efecto de contención de la radiación ultravioleta nociva proveniente del sol. Si esta radiación alcanzara la superficie de la tierra, no existiría la vida como la conocemos, ya que las moléculas orgánicas son destruidas por efecto de la radiación ultravioleta. La intensidad de la radiación que llega a la superficie terrestre depende en gran medida de la masa de aire que debe atravesar, y de las propiedades de absorción de esta. El tamaño de la masa de aire que debe atravesar depende del Angulo entre el sol y la superficie terrestre, siendo este mínimo (por lo tanto menor absorción) en verano y alrededor del mediodía. Gran parte de la radiación con longitud de onda menor que 300 nm es eliminada por la atmosfera. La existencia de la vida, como se ha desarrollado en la tierra, depende de la eliminación efectiva de esta radiación UV, ya que destruye los enlaces químicos de las substancias orgánicas (proteínas y ácidos nucleicos). Actualmente debido a los avances tecnológicos, el aumento de la población y la necesidad de satisfacer los requerimientos de ella es como en el mundo han existido una serie de industrias de todo tipo de procesos, las cuales emiten contaminantes a la atmosfera durante sus procesos, muchos de ellos sido prohibidos a nivel internacional bajo leyes, decretos y tratados por contribuir a lo que llamamos Calentamiento Global, problemática que se genera por la destrucción de la capa de ozono y la generación del ozono troposférico. Proceso de destrucción de la capa de ozono El ozono (O 3 ), en la estratosfera se está formando y destruyendo continuamente durante las horas de luz, debido a procesos naturales que dan lugar a este ciclo continúo. La destrucción del ozono estratosférico tiene, por razones evidentes, consecuencias para los seres vivos, ya que debido a esto no existiría protección contra los rayos UV, pero este proceso es lento, el problema radica en que se puede acelerar mediante la presencia de catalizadores, lo cual está ocurriendo

7 actualmente. Los catalizadores del proceso de destrucción químicamente son radicales libres. Principalmente actúan como tales átomos de cloro y de bromo, radicales hidroxilo y óxido nítrico (NO). Se observa también que los clorofluorocarbonos (CFC S), contribuyen en gran manera a la destrucción de la capa de ozono. Proceso de generación del ozono troposférico El ozono se forma en la troposfera y en la capa limítrofe contaminada, que se extiende desde el suelo hasta una altura comprendida entre los 100 y metros. El contaminante se forma por oxidación de COV y CO en presencia de NO x y la luz solar. En la capa limítrofe contaminada, los COV son más reactivos y actúan como principal combustible en este proceso, mientras que en áreas remotas el proceso predominante es la oxidación de CH 4 y CO. La formación de ozono suele verse limitada por la disponibilidad del catalizador NO x. La formación del ozono troposférico tiene lugar por una reacción similar a la responsable de que haya ozono en la estratosfera. La energía necesaria para que se produzca esta reacción es proporcionada a través del NO 2, ya que esta molécula es capaz de absorber radiaciones de este tipo, y al absorber esa energía se disocia en NO y O según: Donde: : Luz solar Estos átomos de O que se han producido son muy inestables y reaccionan rápidamente con moléculas de O 2, originando ozono en la troposfera:

8 Principales precursores de la destrucción de la capa de ozono Los clorofluorocarbonos juegan un papel fundamental en la destrucción de la capa de ozono, poseen una capacidad de supervivencia en la atmosfera, de 50 a 100 años. Con el correr de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la radiación ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al proceso de destrucción del ozono. Los CFC son Hidrocarburos en los cuales los átomos de hidrogeno han sido sustituidos, totalmente o en parte, por átomos de Cloro y de Flúor. Cada CFC posee un número característico de estos átomos, las cuales son moléculas muy estables, por ello el cloro asciende hasta la estratosfera, protegido como parte de los CFC. Mecanismo de la capa de ozono en el territorio Antártico El Agujero de la capa de ozono en la Antártica se ha producido por la progresiva acumulación de clorofluorocarbonos (CFC), los cuales son continuamente lanzados a la atmosfera por los procesos industriales. Por las características de viento en la atmosfera, estos compuestos se acumulan en la antártica generando el agujero de la capa de ozono. Durante la primavera (Septiembre a Noviembre) el agujero de Ozono alcanza grandes dimensiones, llegando incluso a cubrir la XII Región de Magallanes. El incremento durante estas épocas se debe a un fenómeno característico de la antártica, la generación de un remolino de viento (vórtice) sobre el polo sur que mantiene aislado el aire del interior. Dentro del remolino se produce una gran baja de temperatura y creación de nubes estratosféricas de agua y ácido nítrico. Además, dentro de estas nubes polares se producen reacciones químicas que liberan cloro. Al aumentar la luz solar, el cloro que está en las moléculas no destructoras del ozono como cloruro de hidrogeno o nitrato de cloro reaccionan sobre la superficies de las partículas que forman nubes polares estratosféricas. El HCl se va

9 disolviendo en las partículas conforme ellas se van formando y el ClONO 2 se va absorbiendo con reacciones como: El HNO 3 permanece en las partículas de la nube. Además, las nubes facilitan una reacción catalítica que retira óxidos de nitrógeno (NO x ) a base de reacciones como: Y como el N 2 O 5 está en equilibrio con el NO 2: El efecto final es que el NO 2 se elimina de la fase gaseosa que va quedando Secuestrado en las nubes en forma de ácido nítrico. Además del vórtice y la formación de nubes estratosféricas que se produce en estas épocas otro fenómeno que genera un impacto para la capa de ozono es la sedimentación y desnitrificación que se produce en las nubes que muchas veces son tan grandes que descienden de la estratosfera, arrastrando el ácido nítrico (desnitrificación). Otro fenómeno es la facilidad que tienen el Cl 2 y el HOCl para fotolisar, incluso en el invierno antártico en el que hay pocos rayos UV porque el sol está muy bajo y sus rayos han tenido que atravesar una gruesa capa de atmósfera que retiene a muchos rayos UV. Las moléculas de Cl 2 absorben rayos UV-A y visibles: Así se producen grandes cantidades de ClO que reaccionarían con el NO 2 formando ClONO 2 que vuelve a formar parte de la reserva de moléculas no

10 destructoras del ozono que contienen Cl. Pero los procesos de denoxificación y desnitrificación estudiados antes impiden que esto suceda al haber retirado NO 2. Se cree que este conjunto de reacciones es el responsable de alrededor del 20% de la perdida de ozono de la antártica.

11 Conclusión La mayor contaminación atmosférica con gases que destruyen la capa de ozono se produce en los países desarrollados, los que mayoritariamente se ubican en el hemisferio norte en América y Europa. También países como la ex URSS y China tienen altos índices de emisiones de gases contaminantes, especialmente por el tipo de combustible que utilizan y los procesos industriales que dominan. Sin embargo, el agujero de la capa de ozono no se encuentra en ese hemisferio, sino que en el opuesto. En efecto, el agujero no se ubica sobre los países industrializados, culpables de las emisiones de gases nocivos para la capa de ozono, ni en torno a los países más populosos como India y China; por el contrario, se ubica en torno a los polos. Esto significa que los gases de las familias de los halones, los CFC y MeBr tienen la propiedad de viajar a través de la atmósfera a merced de la circulación general del planeta. Esto sólo es posible debido a la larga permanencia que tienen dichos productos sin alterarse, logrando así llegar a los polos. Por lo que es de vital importancia realizar un control de los contaminantes a nivel mundial y siempre estar en constante mejora continua de las normativas ambientales existentes, ya que los contaminantes tienen movilidad y se expanden a los polos generando problemáticas ambientales incluso en lugares donde la industria no se ha masificado, claro ejemplo el Continente Antártico, el cual se ha visto más perjudicado.

12 Bibliografía Martínez, M. J. (2009). Salud y Medio Ambiente. Scielo. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. (s.f.). Obtenido de Sacchetti, F. Z. (2009). Crisis del ozono y crisis climática: similitudes y diferencias. Scielo.