Ozono estratosféricoIntroducción

El alcance de un conocimiento profundo de la atmósfera resulta de vital importancia ya que en ella nos encontramos y en ella desarrollamos nuestras actividades; por lo tanto, dependemos de la calidad de esa atmósfera y de los cambios que en ella se puedan dar, no solo de origen natural sino también de aquellos producidos por el hombre, en particular aquellos que afectan la química atmosférica, la cual regula la radiación que se recibe del Sol y la que emite la Tierra al espacio. Este balance de radiación determina el tiempo y el clima, así como su relación con los demás componentes del sistema climático. Las actividades realizadas por el hombre se están reflejando en cambios peligrosos para el equilibrio del medio ambiente atmosférico y por lo tanto para la misma humanidad, los animales, las plantas y, en general, para los ecosistemas del planeta Tierra.

La población humana se ha venido incrementando cada vez más y se ha hecho más dependiente de los recursos naturales del planeta Tierra. Desde la era de la industrialización ha ido creciendo en el hombre su dependencia del petróleo y sus productos derivados, para obtener un nivel de vida más alto y cómodo. El uso de estos productos tiene un impacto en la cantidad y en el tipo de gases que se emiten al ambiente. Los gases como el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, y otros químicos sintéticos como los CFC producen contaminación y el conocido efecto de invernadero.

La cantidad de ozono (O3) en la estratosfera sigue disminuyendo en la mayor parte del mundo, fuera de los trópicos, a una velocidad invariable desde la evaluación Dobris (McPeters y cols., 1996a). Las disminuciones más llamativas son las de la Antártida y el Ártico. Ya no hay duda de que el problema es provocado por el aumento de las concentraciones de compuestos de cloro y bromo en la estratosfera.Estos compuestos son principalmente el resultado de las emisiones de clorofluorocarbonos (CFC) empleados como refrigerantes en equipos de refrigeración y de aire acondicionado, como propelentes en los aerosoles como agentes espumantes y en productos de limpieza, y de los bromofluorocarbonos (halones) utilizados en los extintores de incendios.

La disminución de ozono en la estratosfera es perjudicial, ya que una capa de ozono más fina permitiría que penetrase más radiación ultravioleta-B (UV-B) en las capas inferiores de la atmósfera y alcanzase la superficie terrestre. Las mediciones de los satélites indican que los niveles promedio de radiación UV-B en zonas situadas

entre los 40° y 50° de latitud norte aumentaron un 10% por décadas desde 1979 a 1992 (Herman y cols., 1996). El aumento en el hemisferio sur entre los 40° y 50° de latitud fue del 13% por decenio.

MARCO TEORICO

1. Definición.

El ozono es un gas natural que se encuentra en dos capas distintas de la atmósfera en la capa más baja de la atmósfera (la troposfera), junto a la superficie de la tierra, el ozono es un contaminante y uno de los elementos clave del “smog” o niebla tóxica este es el ozono “malo”. La capa que se encuentra por encima de la troposfera se llama estratosfera, y es ahí donde se encuentra el ozono “bueno” que protege la vida en la tierra al absorber parte de los rayos ultravioleta del sol.El ozono estratosférico se encuentra sobre todo entre 6 y 30 millas por encima de la superficie terrestre.

1.1. Formación y composición del ozono.

1.2. Reacciones del oxígeno para formar ozono

El ozono se descompone fácilmente para formar di oxígeno, en un proceso claramente exoenergético, y a este se adiciona una molécula de oxígeno para formar nuevamente ozono de acuerdo con la siguiente reacción:

O2 + h---------2 OO + O2 + M----------O3 + M O3 + h---------O2 + OO + O3---------2 O2

(M es un sustrato aceptor de energía, normalmente moléculas de N2 y O2)

2. Presencia del ozono en las capas de la atmosfera

A pesar de que el ozono esté presente en el planeta de forma natural la variación de concentración de ozono en las capas de la atmosfera varía según la altura como se aprecia en la figura(X).

2.1. El ozono estratosférico y la capa de ozono

El contenido de ozono estratosférico, es mayor en las latitudes medias que en la zona tropical (Fig.). Es posible notar zonas con alto contenido de ozono sobre Norteamérica y sobre Asia, en el hemisferio norte y sobre el sur del Océano Indico y Sudeste del Océano Pacífico, en el hemisferio sur, con valores superiores a 300 U.D. También se destacan dos zonas con menor contenido de ozono: una ubicada sobre la Antártida y otra en la zona tropical sobre el norte de Sudamérica, el Atlántico tropical y África central, donde se registran valores por debajo de 280 U.D. Este último núcleo de valores relativamente bajos de ozono total (240 U.D.) alcanza a cubrir la mayor parte del territorio colombiano, excepto la Región Caribe.

3. Ozono como filtro protector

La radiación solar en el tope de la atmósfera contiene longitudes de onda más cortas que la luz visible. Esta radiación, llamada radiación ultravioleta es de tres rangos.

● El de longitud de onda más corto, los rayos UV-C, están completamente bloqueados por el oxígeno y el ozono presentes en la tropósfera.

● Las longitudes de onda en el rango medio, UV-B están parcialmente absorbidas por el ozono.

● La de mayor longitud de onda UV-A están mínimamente absorbidas y mayormente trasmitidas a la superficie de la Tierra.

La capa de ozono absorbe la mayoría de la radiación UV-B del sol.fig. (x)

4. Reducción de la concentración de ozono

Existe naturalmente un equilibrio entre la creación y la descomposición de las moléculas del O3 estratosférico, este equilibrio depende de la temperatura, la presión, las condiciones energéticas y la concentración de moléculas, sin embargo la interacción de ciertas moléculas con el O3 provocan un desequilibrio. Si este proceso de destrucción es rápido y la creación de nuevas moléculas de ozono es demasiado lenta como para reponer las moléculas de ozono destruidas, se perderá el equilibrio. Como resultado, disminuirá la concentración de las moléculas de ozono

4.1 Factores que contribuyen en la descomposición

4.1.1. Principales Contaminantes químicosEn 1974, Rowland & Molina descubrieron que los CFC destruyen el Ozono condiciones y reacciona con el ozono destruyéndolo.

O3 + Cl=ClO + O2 ClO + OCl + O2De manera neta: O3 +O=2O2.

Se observa que Un átomo de cloro puede destruir hasta 100,000 moléculas de ozono estratosférico. Los CFCs contienen cloro el cual puede ser emitido bajo ciertas condiciones.

Algunos sustancias contribuyentes en la reducción del O3a. Los cloro-flúor-carbonados – CFC; CFC-11, CFC-12, CFC-113,

CFC-114, CFC-115,b. Halones (halón-1211, halón-1301 y halón-2402).c. Los Halones, Tetracloruro de Carbono,d. Tricloroetano (metilcloroformo), e. Hidro-cloro-fluoro-carbonados (HCFCs) yf. Metilbromuro.

4.1.2. Radiación hv

5. SITUACION ACTUAL

5.1. Informe de la ” OMM “ 30 OCTUBRE 2015

La extensión del agujero de ozono sobre la Antártida en 2015 es una de las más grandes jamás observada, según el último número del Boletín de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Ello se debe a las condiciones meteorológicas (estratosféricas) más frías de lo normal en las latitudes altas. La OMM destacó que las temperaturas en la estratosfera antártica varían de un año para otro, con lo cual algunos años el agujero de ozono es relativamente pequeño, y otros, relativamente grande. Sin embargo, en general, ello no hace que retroceda la recuperación prevista a largo plazo en los próximos decenios.El 2 de octubre el agujero de ozono alcanzó su máximo tamaño anual al registrar una extensión de 28,2 millones de km2. Esta es la mayor extensión del agujero de ozono jamás registrada en esta fecha específica, de acuerdo con los registros de datos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). Desde el 2 de octubre la extensión del agujero de ozono calculada por la NASA ha sido mayor que la registrada en otros años en esas fechas. El promedio registrado para un período de 30 días consecutivos con la mayor extensión es de 26,9 millones de km2. Este es el mayor agujero de ozono jamás observado después de los agujeros de ozono sin precedentes registrados en 2000 y 2006. 

"Este hecho demuestra que el problema del agujero de ozono sigue existiendo y debemos mantenernos alerta. Pero no hay ningún motivo para alarmarse innecesariamente”, afirmó Geir Braathen, funcionario científico principal de la División de investigación sobre el medio ambiente atmosférico del Departamento de investigación de la OMM.

La capa de ozono estratosférica, que se encuentra a 25 kilómetros de altitud aproximadamente, nos protege de los rayos ultravioleta nocivos del Sol. El agotamiento del ozono, que se produce todos los años durante la primavera del hemisferio sur, se debe a las temperaturas extremadamente

frías de la estratosfera y a la presencia de gases en la atmósfera que destruyen el ozono, como el cloro y el bromo

Vórtice polar

Este año, el agotamiento de la capa de ozono comenzó relativamente tarde porque el vórtice polar permaneció durante la noche polar en julio y la mayor parte de agosto. A finales de agosto, cuando volvió a salir el sol en la región polar, dicho agotamiento cobró velocidad con rapidez. La estabilidad del vórtice provocó bajas temperaturas en la estratosfera y una zona de nubes estratosféricas polares con un nivel de ácido nítrico superior a la media durante agosto y septiembre.

La extensión máxima del agujero de la capa de ozono alcanzada en 2015 es muy parecida a la de 2008. La diferencia es que, en 2015, el vórtice ha permanecido a bajas temperaturas y estable, y se ha registrado un transporte muy limitado de aire rico en ozono desde latitudes medias.

En algunas de las estaciones recientes en las que se producía el agujero en la capa de ozono se observó un transporte importante de ozono por encima del rango de altitud de dicho agujero (de 12 a 21 km, aproximadamente) lo que, en los últimos años, ha hecho que la columna de ozono total alcance con frecuencia valores superiores a 220 unidades Dobson (el umbral para declarar que existe un agujero en la capa de ozono) pese a que en la región entre los 12 y los 21 km los niveles han sido muy bajos. En 2015 aún no se ha registrado esa entrada de aire rico en ozono por encima del rango de altura donde se observa el agotamiento. La estabilidad del vórtice ocasiona la persistencia de los bajos niveles de ozono y ello en una época del año en que el ozono total suele aumentar y en que la extensión del agujero suele reducirse.

El Boletín sobre la situación del ozono ofrece datos de las siguientes estaciones de Vigilancia de la Atmósfera Global: Arrival Heights, Belgrano, Davis, Dôme Concordia, Dumont d’Urville, Halley, isla MacQuarie, Kerguelen, Marambio, Mirny,

Neumayer, Novolazarevskaya, Polo Sur, Río Gallegos, Rothera, San Martín, Syowa, Ushuaia, Vernadsky, Vostok y Zhong Shan. 

La OMM y la comunidad científica utilizarán las observaciones del ozono realizadas en tierra, mediante globos y desde satélites junto con los datos meteorológicos para vigilar estrechamente la situación durante el resto de la estación.

6. Consecuencias o efectos

6.1. Consecuencias atmosféricasen la Antártida la disminución del ozono fue en más del 40% a lo cual se denominó el “Agujero”, pues el sector dañado cubría una zona subcircular, que presentaba una delgadez máxima del ozono, que no era otra cosa que una gravísima disminución del espesor de la capa de ozono, lo que fue confirmado en 1985 por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos, al revisar los datos enviados por el satélite Nimbus 7 para esos años y que no habían sido tomados en cuenta en su oportunidad por considerarse incorrectas, pues indicaban concentraciones de ozono inferiores a 180 UD.

6.2. Consecuencias ambientales

- Disminución de la fotosíntesis - Impide el crecimiento del fitoplancton en los océanos - Reduce el rendimiento de las cosechas - Reduce el rendimiento de la industria pesquera - Daña la vida microscópica en la superficie de los océanos

-Reduce la calidad de la producción agrícola. El aumento de la radiación UV-B reduce la calidad de ciertos tipos de tomates, papas, remolachas dulces y soja

Daña los bosques. Las pruebas han mostrado que las semillas de las coníferas también se ven afectadas adversamente

6.2.1.Consecuencias sobre la salud

Entre los efectos de la disminución de la capa de ozono tenemos;

- Provoca el cáncer a la piel (90% se atribuye a los rayos UV-B) - Daña el sistema inmunológico - La exposición continua a los rayos UV puede dañar los ojos (especialmente la córnea) y provocar el desarrollo de conjuntivitis, cataratas. - Envejecimiento prematuro de la piel

7. Medidas preventivas

7.1. Convenio de viena

El Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono es frecuentemente referido como un convenio de marco, pues ha servido como marco para los esfuerzos de protección de la capa de ozono del planeta. El Convenio de Viena fue aprobado el 22 de marzo en 1985 y entro en vigor el 22 de septiembre de 1988. En el 2009 el Convenio de Viena llego a ser el primer convenio en alcanzar ratificación universal. Los objetivos del Convenio de Viena eran alentar a las Partes a promover cooperación a través de observaciones sistemáticas, investigaciones e intercambio de información sobre el impacto de las actividades humanas en la capa de ozono y para adoptar medidas legislativas o administrativas en contra de actividades que puedan producir efectos adversos en la capa de ozono.

El Convenio de Viena no requiere que los países tomen acciones concretas para el control de sustancias que agotan la capa de ozono.

Las Partes en el Convenio de Viena se reúnen una vez cada tres años a espaldas de la reunión de las Partes en el Protocolo de Montreal, para tomar decisiones sobre la administración del Convenio.

7.2. Protocolo de Montreal

“El Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono, firmado en 1987, eliminó los productos químicos más peligrosos como los CFC o clorofluorocarbonos, que solían encontrarse en los equipos de refrigeración y materiales de aislamiento. Como resultado del amplio cumplimiento del Protocolo y del desarrollo industrial de sustitutos que no dañan el ozono para los productos químicos actualmente controlados, la acumulación total mundial de sustancias que agotan la capa de ozono se ha ralentizado y ha empezado a disminuir. Se prevé que la recuperación sustancial de la capa de ozono se produzca a mediados del siglo XXI, aunque en la Antártida será más tarde, probablemente alrededor de 2070.

“El Protocolo de Montreal está en vigor y funciona bien. Sin embargo, podremos seguir observando importantes agujeros de ozono sobre la Antártida hasta alrededor de 2025 debido a las condiciones meteorológicas de la estratosfera y al hecho de que las sustancias

químicas que agotan la capa de ozono perduran en la atmósfera durante varias décadas después de haberse eliminado”, afirmó el señor Braathen.

Entre agosto y noviembre, la OMM publica el Boletín sobre la situación del ozono en la Antártida cada dos o tres semanas, aproximadamente. Los boletines se basan en los datos facilitados por los miembros de la red de Vigilancia de la Atmósfera Global de la OMM que tienen estaciones de vigilancia en el hemisferio sur.

Durante el invierno del hemisferio sur, la atmósfera sobre el continente antártico queda aislada de todo intercambio con el aire procedente de latitudes medias por los vientos denominados vórtice polar; es la zona en la que se produce el mayor grado de destrucción química del ozono. El vórtice polar se caracteriza por temperaturas muy bajas que provocan la presencia de las denominadas nubes estratosféricas polares (NEP).

Con la llegada de la primavera polar, en septiembre u octubre, la reaparición de la luz solar combinada con la presencia de nubes estratosféricas polares da lugar a la liberación de radicales de cloro muy reactivos al ozono, que lo destruyen.

RESULTADOS

Reducción de la dismucion del ozono después de firmar el protocolo de MontrealLogros en la protección del ozono estratosféricoEl 16 de septiembre de 1987, un grupo de veinticuatro países se reunieron bajo los auspi- cios del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y fueron los primeros en firmar el Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono. Hoy, veinte años después, el Protocolo de Montreal cuenta con la ratificación de más de 190 Partes, cada una de las cuales se ha comprometido a cumplir sus obligaciones de reduc- ción según un calendario estricto para cada una de las casi 100 sustancias controladas por el Protocolo. En esos veinte años, son grandes los adelantos logrados. Si en 1987 la pro- ducción de sustancias

controladas que agotan la capa de ozono rebasaba un millón 800 mil toneladas anuales, a fines de 2005 se habían reducido a unas 83.000 toneladas. Las medidas vitales emprendidas por las Partes en el Protocolo para lograr esas reducciones están ayu- dando a proteger la salud humana y el medio ambiente.

Esa reducción del 95% que se ha logrado hasta la fecha no habría sido posible sin el firme apoyo de los gobiernos que son Partes en el Protocolo de Montreal y de sus muchos asocia- dos internacionales y locales. Las asociaciones establecidas entre esos protagonistas han cambiado en lo fundamental la manera en que la comunidad mundial se ocupa de las cosas e impulsado el desarrollo de nuevas alternativas y tecnologías que han servido para pro- teger la capa de ozono. Además, debido a que la mayoría de las sustancias que agotan la capa de ozono son también potentes gases que calientan el planeta, las reducciones logradas por el Protocolo han servido para apoyar los esfuerzos encaminados a abordar el cambio climático mundial.

Pese a lo mucho que ha logrado la comunidad mundial, la labor del Protocolo de Montreal no se ha terminado aún. Las evaluaciones científicas están pronosticando que la capa de ozono se recuperará en este siglo en una fecha posterior a la prevista. Estas predicciones se basan, no obstante, en el supuesto de que el Protocolo de Montreal se aplique en todas su totalidad. Y así debe ser. Entre otras cosas, significa completar la eliminación de la primera generación de sustancias que agotan la capa de ozono en los países en desarrollo y comple- tar la eliminación de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), una clase de la segunda gen- eración de productos químicos cuyos plazos de eliminación actualmente se extiende hasta 2040.

El presente informe abarca los importantes y sustanciales logros alcanzados por los pueblos, los programas y las organizaciones que, en su conjunto, han sido muchos y que mantienen la vital tarea de proteger la capa de ozono de la Tierra para las presentes y futuras genera- ciones

Cerramiento del agujero del la ozonosferaLa ozonosfera actúa como una barrera en la atmósfera superior (la estratosfera),

para proteger la vida en laTierra contra la peligrosa radiación ultravioleta (UV). En 1974, los científicos descubrieron que las emisiones de clorofluorocarbonos o

CFCestaban agotando el ozono de la estratosfera. LosCFCse usaban como propulsor común de aerosoles en los nebulizadores y se utilizaban también como refrigerantes,solventes y agentes espumantes.

En los años ochenta, los científicos observaron un adelgazamiento de la ozonosfera sobre la Antártida y las personas comenzaron a referirse a ello com el “agujero del ozono”. Investigaciones posteriores han demostrado que el ozono se está agotando sobre todos los continentes. . A medida que aumentaba nuestro conocimiento científico del ozono,aumentaba también la reacción ante el problema. En 1987, los gobernantes de muchos países se reunieron para firmar un histórico tratado sobre el medio ambiente,el Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono . Hoy día,más de 190 países han ratificado ese tratado. Estos países han contraído el compromiso de adoptar medidas para reducirla producción y utilización de losCFCy otras sustancias que agotan la capa de ozono para proteger la ozonosfera.

La capa de ozono no ha perdido densi- dad desde 1998sobre la mayor parte del planeta,y al parecer se está recuperando gracias a la reducción de las emisiones de sustancias que agotan la capa de ozono. Se prevé que,entre 2050 y 2075, el ozono sobre la Antártida recupere los niveles que tenía en 1980.

ANTES:Las sustancias que agotan la capa de ozono nos rodeaban por todas partes

DESPUES_

Más productos que no perjudican al ozono, mejores y nuevos procesos que no dañan

la capa de ozono

Todos los aspectos de nuestra vida cotidiana se han visto afectados por las sustancias que agotan la capa de ozono. Antes de los años ochenta,losCFCy otras sustancias que agotan el ozono permeaban la vida moderna. Pero gracias a la labor de personas,empresas, organizaciones y gobiernos de todo el mundo,se siguen creando productos sustitutivos para muchas sustancias que agotan la capa de ozono, que son menos perjudiciales para el medio ambiente y más seguros para la capa de ozono.La eliminación de sustancias que agotan la capa de ozono ha contribuido significativamente a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, dado que su potencial de calentamiento del planeta es muy elevado