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La capa de ozono - el agujero en la capa de ozono



¿Quienes causan la Destrucción de la Capa de Ozono?
Nosotros mismos los Humanos, ya que la capa de ozono, se encuentra bajo la amenaza de elementos químicos que nosotros utilizamos. Los mayores culpables son los clorofluorocarbonos (llamados CFC en abreviatura). Éstos pueden mantenerse activos en la atmósfera durante mas de 100 años moviéndose lentamente a través de ella antes de descomponerse en los elementos químicos que destruyen la capa de ozono.

La mayor parte de los CFC producidos en el mundo se utilizan en: refrigeradores, congeladores, sistemas de aire acondicionado, aerosoles y espumas sintéticas. Otros ejemplos de CFC estan el gas producido por los carros, el humo contaminado de las fabricas y los aerosoles tales como los desodorantes en aerosol, los ambientadores y los insecticidas entre otros mas.


A pesar de los esfuerzos internacionales que se estan haciendo, la liberación de los halocarbonos en la atmósfera continúa, manteniéndose así la destrucción de la capa de ozono, lo cual agudiza cada vez mas éste problema. Ya que sería difícil detener las producciones de clorofluorocarbonos o halocarbonos en la tierra por ser elementos muy utilizados en nuestra vida.


El agujero en la capa de ozono
El agujero de ozono es un fenómeno descubierto en la Antartida en 1985. Se ha formado principalmente sobre la Antartida y puede presentarse en otros sitiosdebido a la combinación única de condiciones de tiempo que favorecen las reacciones destructivas del ozono junto con la aparición de la luz solar en primavera del Hemisferio Sur.
El agujero es tan extenso como los Estados Unidos de América y tan profundo como el Monte Everest. Ha crecido casi todos los años desde 1979. Los países mas afectados en la región son: Argentina, Chile, y Urugay.
¿Cuales son las consecuencias de la disminución de la Capa de Ozono?
Para mantener constante la capa de ozono en la estratosfera esta reacción Fotoquímica debe hacerse en perfecto equilibrio, pero estas reacciones son facilmente perturbables por moléculas, como los compuestos clorados (como los clorofluorocarbonos3 ) y los compuestos bromurados.


Las mismas moléculas de ozono que nos protegen de la radiación del sol (UV) en la estratosfera pueden causar problemas de salud en personas y animales cuando se forman cerca de la superficie de la tierra. El ozono en la superficie de la tierra se forma cuando los gases provenientes de vehículos y algunos otros químicos normalmente usados en la industria se mezclan en presencia de la fuerte luz solar.
Cuando estas concentraciones de ozono llegan a ser bastante altas, ellas pueden hacer difícil el respirar, sobre todo en aquellas personas con asma y otras enfermedades respiratorias.
El efecto de la disminución del ozono sobre la superficieterrestre es el aumento de los niveles de radiación ultravioleta-B.
La capa de ozono absorbe gran cantidad de la peligrosa radiación ultravioleta. Si llegara a nosotros mas radiación, podría causar un incremento de cancer de piel y cataratas. Pero el aumento de la radiación ultravioleta no nos afectaría sólo a nosotros, sino también a toda la vida sobre la Tierra.
Existiría peligro para las cosechas las plantas y los arboles, es decir, para los elementos que constituyen la red alimenticia y, por lo tanto, para la producción mundial de alimentos. En el mar, si el plancton marino formado por pequeñas plantas y animales que viven en la superficie del agua desapareciera los peces mas grandes morirían de hambre y la vida en el mar se extinguiría.
Así se perdería una fuente primordial de recursos alimenticios para el hombre. Este tipo de radiación UV-B daña a los seres humanos, animales y plantas. Los incrementos en la radiación UV-B han sido observados no sólo bajo el agujero de ozono en la Antartida sino en otros sitios como los Alpes (Europa) y Canada (América del Norte).
Al adelgazarse la capa, la Tierra pierde la protección ante la radiación ultravioleta del sol, lo cual tiene efectos nocivos para la vida en el planeta.
Otras consecuencias de la Radiación Ultra Violeta (UV-B) dependiendo de su intensidad y tiempo de exposición:
* Irritación a lapiel
* Conjuntivitis
* Deterioro en el sistema de defensas
* Afectar el crecimiento de las plantas y dañando el fitoplancton
* Cancer en la piel
* Graves quemaduras en la misma

¿Que podemos hacer por nuestra Capa de Ozono?
Podemos hacer muchas cosas para impedir que continúe deteriorandose la capa de ozono como
1.-Utiliza sólo aerosoles ecológicos y pulverizadores.

2.-Procura no utilizar espumas sintéticas que contengan CFC's, no todas las espumas contienen CFC's, pero pregunta al vendedor antes de comprarlas

3.-Un refrigerador viejo, abandonado en un vertedero, deja escapar CFC's al aire. Es mejor que lo lleves a alguna tienda donde reciclen los CFC's de los refrigeradores.
¿Qué es la Capa de Ozono?
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera capa protectora de la atmósfera que permite preservar la vida sobre la tierra y actúa como escudo para proteger la tierra de la radiación ultravioleta perjudicial proveniente del sol. En pocas palabras es un delgado escudo de gas (ozono), que se encuentra entre los 19 y los 23 kilómetros por sobre la superficie terrestre, en la estratosfera; rodea a la Tierra y la protege de los peligrosos rayos del sol. Este delgado escudo conocido por Capa de Ozono, ( ozono estratosférico),  hace posible la vida en la tierra y es vital para toda su conservación y que no se deteriore aún mas.
Esta capa, que se extiendeaproximadamente de los 15 km a los 40 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia.


¿Qué es el Ozono?
El ozono es una forma de oxígeno cuya moléculatiene tres atomos, en vez de dos del oxígeno común. El tercer atomo es el que hace que el gas sea venenoso, mortal si se aspira una pequeñísima porción de esta sustancia. Se forma en la estratósfera por la acción de radiación solar sobre las moléculas de oxígeno mediante un proceso llamado fotólisis.
El ozono es tóxico para los seres humanos, los animales y las plantas en elevadas concentraciones y actúa como un contaminante cuando es producido en las partes bajas de la atmósfera.
El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separasemos del resto del aire y que lo atrajésemos al ras de tierra, tendría solamente 3mm de espesor.
  El ozono esta en todas partes y a  cualquier altura. Incluso en los niveles estratosféricos  de maxima concentración relativa es un componente minoritario de la mezcla de gases que componen el aire. En ninguna altura, llega a representar ni el 0,001% del volumen total de aire.

Se forma en la estratósfera por la acción de radiación solar sobre las moléculas de oxígeno mediante un proceso llamado fotólisis

¿Por quién fue descubierta al Capa de Ozono?
La capa de ozono fuedescubierta en 1913 por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson. Sus propiedades fueron examinadas en detalle por el meteorólogo britanico G.M.B. Dobson, quien desarrolló un sencillo espectrofotómetro que podía ser usado para medir el ozono estratosférico desde la superficie terrestre. Entre 1928 y 1958 Dobson estableció una red mundial de estaciones de monitoreo de ozono, las cuales continúan operando en la actualidad. La Unidad Dobson, una unidad de medición de la cantidad de ozono, fue nombrada en su honor.
El Equilibrio Dinamico de la Capa de Ozono
El ozono se produce mediante la siguiente reacción
O2 + hν − > O + O2
O + O2 − > O3
Es decir, el oxígeno molecular que se encuentra en las capas altas de la atmósfera es bombardeado por la radiación solar. Del amplio espectro de radiación incidente una determinada fracción de fotones cumple los requisitos energéticos necesarios para catalizar la rotura del doble enlacede los atomos de oxígeno de la molécula de oxígeno molecular.
Posteriormente, la radiación solar convierte una molécula de ozono en una de oxígeno biatómico y un atomo de oxígeno sin enlazar:
O3 + hν − > O2 + O
Durante la fase oscura, (la noche de una determinada región del planeta) el oxígeno monoatómico, que es altamente reactivo, se combina con el ozono de la ozonosfera para formar una molécula de oxigeno biatómico:
O3 + O −> 2O2

Halocarbonos: Todos los productos quimicos a base de carbono que contiene uno o mas elementos del grupo halógeno, comprendidos el flúor, cloro y el bromo.
Distribución del Ozono en la Atmosfera

La distribución del ozono en la atmósfera es variable, depende de la altitud, de la época del año, de la temperatura, y acompaña también al ciclo solar.
Una variable importante en esta distribución es el momento de apertura del vórtice polar.
Este es un enorme remolino que se forma en la atmósfera sobre el polo sur, que produce corrientes de aire circulares y huracanadas que encierran masas de gases. Esto impide el intercambio de estos gases con el exterior, por causa de la formación de una pared de corrientes de aire. Este proceso evita el ingreso de las corrientes calidas del Ecuador cargadas de ozono. Este fenómeno que controla en gran medida la cantidad de O3 en la atmósfera polar solo se presenta en el Polo Sur debido a que el Polo norte tiene un relieve que impide la formación de remolinos. También la presencia de cadenas montañosas de Norte América, Europa y Asia frenan la llegada de los vientos.
Dentro del vórtice polar se anulan las reacciones fotoquímicas, pero no las químicas. En el mismo se forman nubes estratosféricas polares (15 a 20 Km. de altura) que estan constituidas por gases atmosféricos condensados.
Por ejemplo el Cl2 , se almacena inerte en la oscuridad del inviernopolar y en la primavera se activa disociandose en radicales libres de cloro:

Cl2 ->Cl + Cl

Estos radicales son muy activos y comienzan el ciclo destructor del ozono en la estratósfera.
Los años en que se registraron las menores concentraciones de O3, fueron en los que el vórtice se abrió mas tardíamente.
Otro factor que influye es la diferencia de temperaturas entre los polos, siendo la temperatura del Polo Sur 10 a 15 ºC menor que la del Polo Norte. El punto de maxima concentración del ozono es en la estratósfera a las 22 km. de altura.

Los Clorufluoro Carbonos

La principal causa de la pérdida de ozono, según esta teoría, son un grupo de productos químicos sintéticos conocidos como Clorofluorocarbonos. Fueron sintetizados por primera vez en la década del 20, a partir de atomos de flúor, carbono y cloro, son inertes, no tóxicos, económicos y simples de fabricar, con la capacidad de gasificarse a bajas temperaturas. Estos productos son utilizados en todo el mundo en los sistemas de refrigeración que incluyen a las heladeras, congeladores, aire acondicionado, etc. Se usan también en los extinguidores de incendios, particularmente en los pequeños extinguidores de uso doméstico, como repelentes de aerosoles, como base de limpiadores de microchips de computadoras, en la industria del telgopor, etc Durante muchos años, los químicos creyeron que los CFCs liberados al aire se difundíaninofensivamente hacia la atmósfera superior, donde eran degradados por la luz solar. Debieron pasar mas de 40 años para los científicos advirtieran el debilitamiento de la capa de ozono como consecuencia del uso de estos compuestos.
Debido a esto la compañía norteamericana Du Pont, que fue quien los inventó, comenzó a desarrollar sustitutos. La alarma suena en 1974 cuando Sherwood Rowland y Mario Molina de la Universidad de California previenen sobre el impacto destructivo de los CFCs en presencia de radiación ultravioleta; los clorofluorocarbonos reaccionan contra el ozono: inicialmente, la radiación ultravioleta desprende un atomo de cloro de la molécula de CFC. El atomo de cloro reacciona luego con una molécula de ozono, separandola en una reacción que aparentemente no es seguido por la resíntesis de dicha molécula. Un solo atomo de cloro puede reaccionar con -y destruir- cien mil moléculas de ozono.
Un último informe publicado por científicos de la Universidad de Cambridge, determina que el CIONO2 hasta ahora considerado reservorio) destruye el ozono de la estratósfera hacia fines de la primavera en regiones calidas. Por un proceso químico que no requiere de las bajas temperaturas del invierno polar.
El CIONO2 se activa cuando se evaporan las nubes estratosféricas de HNO3 y es transportado por vientos hacia regiones mas calidas. Los analisis de esta reacción sugieren fuertemente que si laadición de CFCs a la atmósfera continua sin ser controlada, la capa de ozono finalmente sera destruida por completo. Sobre la base de los datos actuales, se estima que para el año 2000 habra una reducción del 5% en la capa de ozono. Esta estimación esta basada en la cantidad de CFCs que ya han sido liberados a la atmósfera. Mientras tanto, la producción mundial de CFCs ha seguido incrementando incrementandose a una tasa de 4 % por año -llevando a predecir que la capa de ozono se reducira un 60% hacia el año 2050- Los modelos matematicos predicen que una reacción del 16% de la capa de ozono aumentaría la cantidad de radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra en un 40%: y un 30% de reducción duplicaría esta cantidad.
Existen cuatro clases principales de compuestos provenientes de las actividades humanas que pueden afectar el ozono atmosférico:

 Gases manufacturados industrialmente (haluros de alquilo)

 Gases emitidos en la producción y consumo de combustibles de carbón de origen fósil (CO2, CO,N2, NOx).

 Gases originados por la combustión de biomasa (cloroformo, sulfuro de carbonilo, óxidos de nitrógeno, CO2, CO).

 Gases de origen biológico emitidos desde tierras agrícolas: el suelo y a vegetación, afectados por la exploración o por la descomposición de residuos originados por los seres humanos y los animales.
La Radiación Ultravioleta

El sol emite radiación dediferente longitud de onda, la parte del espectro radiante que se encuentra comprendida entre los 100 nm y los 390 nm aproximadamente es a la que llamamos radiación ultravioleta.
Existen tres tipos de esta radiación: 
a) UV-A de mayor longitud de onda
b) UV-B  de longitud de onda intermedia
c) UV-C de menor longitud de onda
La radiación UV-C es la mas penetrante y letal para la vida de la biosfera.
Casi el 99% de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratósfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono.

La Generación de Ozono
El oxígeno es practicamente transparente a la luz visible (400 a 800 nm), y al UV próximo (240 a 360 nm), pero es un gran absorbente de la radiación del extremo UV del espectro (10 a 240 nm).
Cada fotón de esta longitud de onda impacta disocia una molécula de oxígeno en 2 radicales libres

O2 + hv ->O + O

La reacción siguiente requiere de la participación de un catalizador que es liberado a la atmósfera una vez finalizada su función:

O + O2 + M -> O3 + M
Siendo M un catalizador.

Una vez obtenida la molécula de ozono, recomienza el proceso cuando un fotón impacta contra esta revirtiendo la reacción

O3 + uv ->O2 + O

Las reacciones de producción fotoquímica de ozono y de destrucción del mismo se llama respectivamente: ozogénesis y ozonólisis. Estas dos reacciones conducen a unequilibrio fotoquímico mediante el cual se mantiene una pequeña concentración de O3 en la alta atmósfera que protege a manera de escudo a los seres vivos que habitan la Tierra de los rayos ultravioletas. El ozono cuenta con la ayuda de gases reservorios que lo protegen reaccionando con algunos catalizadores.
Estos gases son HC1, HOCL y CIONO2 (este último puesto en duda como veremos mas adelante). La formación del ozono se da en la alta estratósfera, sobre todo en el Ecuador donde la radiación solar y por lo tanto también la de UV, llegan en forma vertical. Desde aquí es transportado hacia los polos y la baja estratósfera.
El ozono comparte la estratósfera con el oxígeno, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. Generar ozono en forma industrial es un proceso común que consiste en someter al aire o a oxígeno a una descarga eléctrica, si bien es un procedimiento sencillo, es caro.
Otro método de generación de ozono se da como consecuencia de la urbanización del hombre; el aire que esta sobre los continentes se enturbia y filtra casi todas las ondas mas cortas que ya han atravesado la capa de ozono. Los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos tienen características negativas que con un poco de luz (UV) se descomponen formando ozono en la baja atmósfera lo que trae como consecuencia nauseas y efectos irritantes en las vías aéreas superiores de las personas y de animales.





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