El agujero de la capa de ozono es una zona de la atmosfera terrestre donde se producen reducciones anormales de la capa de ozono . Es un fenomeno anual observado durante la primavera en las regiones polares y que es seguido de una recuperacion durante el verano . El contenido en ozono se mide en unidades Dobson (siendo UD=  2.69 × 10 ¹⁶  moleculas/cm² o  2.69 × 10 ²⁰  moleculas/m²).

En las mediciones realizadas desde finales del ano 1970 se descubrieron importantes reducciones de las concentraciones de ozono en dicha capa, con especial incidencia en la zona de la Antartida. Se atribuyo este fenomeno al aumento de la concentracion de cloro y de bromo en la estratosfera debido a las emisiones antropogenicas de compuestos quimicos, entre los que destacan los compuestos clorofluorocarbonados (CFC) utilizados como fluido refrigerante.

La reduccion de la capa de ozono y el agujero en la misma generaron una preocupacion mundial sobre el incremento en el riesgo de cancer y otros efectos negativos. La capa de ozono impide que las longitudes de onda UVB de luz ultravioleta atraviesen la atmosfera terrestre. Estas radiaciones causan cancer de piel, quemaduras y cataratas, consecuencias que se calculo que incrementarian sensiblemente como resultado del adelgazamiento del ozono, asi como danos en plantas y animales. Estas preocupaciones condujeron a la adopcion en 1987 del Protocolo de Montreal , en el que los paises firmantes se comprometian a reducir a la mitad la produccion de CFC en un periodo de 10 anos.

La prohibicion entro en vigencia en el ano 1989. Los niveles de ozono se estabilizaron a mediados de los anos 1990 y empezaron a recuperarse en los anos 2000. Se espera que la recuperacion continue a lo largo del siglo XXI y que el agujero de la capa de ozono alcance niveles anteriores a 1980 en torno a 2075. ^{[ 1 ]} ​ El Protocolo de Montreal se considera el acuerdo medioambiental internacional mas exitoso hasta la fecha. ^{[ 2 ]} ​ ^{[ 3 ]} ​

La capa de ozono [ editar ]

Casi el 99 % de la radiacion ultravioleta del Sol que alcanza la estratosfera se convierte en calor mediante una reaccion quimica que continuamente recicla moleculas de ozono (O ₃ ). Cuando la radiacion ultravioleta impacta en una molecula de ozono, la energia escinde a la molecula en atomos de oxigeno altamente reactivos; casi de inmediato, estos atomos se recombinan formando ozono una vez mas y liberando energia en forma de calor.

• La formacion de ozono se inicia con la fotolisis (ruptura de enlaces quimicos por la energia radiante) del oxigeno molecular por la radiacion solar de una longitud de onda menor de 240  nm (nanometros).

${\displaystyle O_{2}\longrightarrow O+O}$

• El ozono por si mismo absorbe luz UV de entre 200 y 300 nm:

${\displaystyle O_{3}\longrightarrow O+O_{2}}$

• Los atomos de oxigeno, al ser muy reactivos, se combinan con las moleculas de oxigeno para formar ozono:

${\displaystyle O+O_{2}+M\longrightarrow O_{3}+M}$

Donde M es cualquier sustancia inerte, como por ejemplo el nitrogeno (N ₂ ). El papel que tiene M en esta reaccion exotermica es absorber parte del exceso de energia liberada y prevenir la descomposicion espontanea de la molecula de ozono (O ₃ ). La energia que no absorbe M se libera en forma de calor. Cuando las moleculas de M regresan por si mismas al estado basal, liberan mas calor al entorno.

A pesar de que todo el ozono atmosferico, en condiciones normales de presion y temperatura , seria una capa de solo unos 3 mm de grosor, su concentracion es suficiente para absorber la radiacion solar de longitud de onda de 200 a 300 nm. Asi, la capa de ozono funciona como un escudo que nos protege de la radiacion UV.

Causas de la disminucion de ozono en la estratosfera [ editar ]

El ozono es una sustancia cuya molecula esta compuesta por tres atomos de oxigeno y se forma al disociarse los dos atomos que componen el gas de oxigeno . Cada atomo de oxigeno se une a otra molecula de oxigeno formando moleculas de ozono O ₃ .

Se le denomina capa de ozono a la estratosfera terrestre , que concentra mas del 90% de todo el ozono existente en el planeta . Esta capa tiene una gran importancia dentro de nuestra vida ya que sirve para depurar el aire y sobre todo sirve para filtrar los rayos ultravioletas procedentes del espacio. Sin ese filtro, la existencia de vida en la tierra seria imposible.

Clorofluorocarbonos [ editar ]

Desde mediados de los anos 1970, los cientificos se han preocupado por los efectos nocivos de ciertos clorofluorocarbonos (CFC) en la capa de ozono. Los CFC, que se conocen con el nombre comercial de freones , se sintetizaron por primera vez en los anos 1930. Los mas comunes son el triclorofluorometano ( ${\displaystyle CFCl_{3}}$, conocido como freon 11), el diclorodifluorometano ( ${\displaystyle CF_{2}Cl_{2}}$, freon 12), el 1,1,2-tricloro-1,2,2-trifluoroetano ( ${\displaystyle C_{2}F_{3}Cl_{3}}$, freon 113) y el 1,2-diclorotetrafluoroetano ( ${\displaystyle C_{3}F_{4}Cl_{4}}$, freon 114).

Como estos compuestos se licuan con facilidad y son mas o menos inertes, no toxicos, no combustibles y volatiles, se han utilizado como refrigerantes para acondicionadores de aire y refrigeradores en lugar del amoniaco ( ${\displaystyle NH_{3}}$) y del dioxido de azufre ( ${\displaystyle SO_{2}}$) liquido, que son muy toxicos. Los CFC se utilizan en grandes cantidades para fabricar productos desechables, como vasos y platos, propelentes para aerosoles en lata y disolventes para limpiar tarjetas de circuitos electronicos. La mayor parte de los CFC que se usan en el comercio y en la industria se vierten a la atmosfera. Como son poco reactivos, los CFC se difunden con lentitud (tardan anos) hacia la estratosfera sin sufrir cambios; ahi se descomponen por la radiacion UV de longitudes de onda de 175 a 220 nm:

Los atomos de oxigeno de esta reaccion los aporta la descomposicion fotoquimica del oxigeno molecular y del ozono. Se debe notar que el atomo de cloro funciona como catalizador en el mecanismo de la reaccion y, como no se utiliza, puede participar en muchas reacciones de este tipo: puede destruir mas de 100 000 moleculas de ozono antes de eliminarse en alguna otra reaccion. La especie ClO es un intermediario porque se produce en el primer paso elemental y se consume en el segundo paso. Este mecanismo de destruccion de ozono se ha comprobado por la deteccion del monoxido de cloro en la estratosfera en anos recientes. La concentracion de ozono disminuye en las regiones que tienen mas cantidad de ClO.

Oxidos de nitrogeno [ editar ]

Otro grupo de compuestos que pueden destruir el ozono de la estratosfera son los oxidos de nitrogeno (representados como ${\displaystyle NO_{X}}$), como ${\displaystyle NO}$, ${\displaystyle NO_{2}}$, ${\displaystyle N_{2}O}$ y ${\displaystyle N_{2}O_{5}}$. Estos compuestos provienen de los gases expulsados por los aviones supersonicos que vuelan a gran altura, por procesos naturales y por otros procesos hechos por el hombre. La radiacion solar descompone una cantidad considerable de otros oxidos de nitrogeno en oxido nitrico (NO), que tambien actua como catalizador en la destruccion del ozono. El ${\displaystyle NO_{2}}$ es el intermediario, pero tambien puede reaccionar con el monoxido de cloro formando nitrato de cloro ( ${\displaystyle ClONO_{2}}$). Este ultimo es mas o menos estable y sirve como ≪deposito de cloro≫, otro factor que contribuye a la destruccion del ozono estratosferico en los polos.

Causas naturales y artificiales [ editar ]

Existen estudios que sostienen que la influencia de las 7500 toneladas de cloro provenientes de CFC que ascienden anualmente a la estratosfera ^{[ cita requerida ]} es minima frente a los 600 000 000 de toneladas de cloro y fluor (otro gas agresivo) en forma de sales que escapan de los oceanos como aerosoles . ^{[ cita requerida ]}

A estas cantidades de compuestos quimicos de origen natural habria que sumarles los aportes de metilcloro por incendios de bosques y, por lo menos, otras 36 000 000 de toneladas anuales en forma de HCl proveniente de erupciones volcanicas . ^{[ cita requerida ]} Se han observado correlaciones entre erupciones volcanicas fuertes y disminuciones temporarias en el tenor de ozono estratosferico y se considera probable que los volcanes de la Antartida tengan un efecto muy directo: uno solo de ellos, el Erebus , expulsa cada ano unas 15 000 toneladas de cloro y algo menos de fluor, ^{[ cita requerida ]} a muy poca distancia de la estratosfera antartica. Sin embargo, se sabe que la mayor parte de este cloro regresa a la Tierra arrastrado por las lluvias antes de salir de la troposfera. Tampoco hay acuerdo sobre estas cifras relativas, que dependen de las mediciones y del metodo de calculo.

Otro factor natural que influye en la velocidad de reconstitucion de la capa de ozono es la variacion de la actividad solar , ya que cuando hay mayor irradiacion ultravioleta se genera mas ozono, pero tambien mas oxidos de nitrogeno que deprimen el tenor de ozono. Los origenes de la incertidumbre acerca de los factores que afectan la capa de ozono son, como se ve, muy diversos. ^{[ cita requerida ]}

Agujeros en la capa de ozono [ editar ]

A mediados de los anos 80 se empezo a acumular pruebas de que a finales del invierno se habia formado un ≪agujero≫ en la capa de ozono del polo sur, donde el ozono se habia reducido aproximadamente un 50 %. El descubrimiento del ≪agujero de ozono≫ antartico se dio a conocer por los cientificos Joe Farman , Brian G. Gardiner y Jon Shanklin , del British Antarctic Survey , a traves de un articulo en Nature en mayo de 1985. ^{[ 4 ]} ​ Resulto una sorpresa para la comunidad cientifica, ya que la disminucion observada de la capa de ozono polar era mucho mas grande de lo que nadie habia anticipado. ^{[ 5 ]} ​ Algunas mediciones por satelite se hicieron publicas al mismo tiempo y mostraron el agotamiento masivo del ozono alrededor del polo sur . Sin embargo, estas medidas inicialmente se rechazaron como no razonables por los algoritmos de control de calidad de datos (se filtraron como errores ya que los valores eran inesperadamente bajos). Solo se detecto el agujero de ozono en los datos de satelite cuando los datos brutos se reprocesaron tras la evidencia del agotamiento del ozono en observaciones in situ . ^{[ 6 ]} ​

Durante el invierno, en la estratosfera se forma una corriente de aire que rodea la Antartida y que se conoce como “torbellino polar” o vortice. El aire que queda atrapado en este torbellino se vuelve extremadamente frio durante la noche polar, lo cual favorece la formacion de particulas de hielo denominadas nubes polares estratosfericas. Estas nubes actuan como un catalizador heterogeneo al proporcionar una superficie para las reacciones en las que el cloruro de hidrogeno (HCl) de la Tierra y el nitrato de cloro se convierten en moleculas de cloro reactivas:

${\displaystyle {\rm {HCl+ClONO_{2}\longrightarrow Cl_{2}+HNO_{3}}}}$

Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en sus atomos de cloro, que son muy reactivos y los responsables de la destruccion del ozono segun la reaccion:

${\displaystyle Cl+O_{3}\longrightarrow ClO+O_{2}}$

${\displaystyle ClO+O\longrightarrow Cl+O_{2}}$

El resultado global es la eliminacion neta de una molecula de O ₃ de la estratosfera:

${\displaystyle O_{3}+O\longrightarrow 2O_{2}}$

La situacion es menos grave en el Artico porque en esta region mas caliente el torbellino no dura tanto tiempo. El vortice sella la Antartida y evita las influencias en esta region del resto de la atmosfera. El aislamiento producido por el vortice impide que el aire mas calido y rico en ozono existente alrededor de la Antartida, proveniente de los tropicos, fluya hacia el polo, lo que ayudaria a reemplazar el ozono destruido y elevar las temperaturas en este continente. En cambio, el aire rico en ozono, que llevan hacia el polo las ondas planetarias , se junta al borde del vortice formando un "anillo" de aire con altas concentraciones de ozono que puede verse en las imagenes satelitales.

En 2009, la NASA senalo que, si no se hubiera firmado el tratado de Montreal, para 2065 se habrian destruido dos terceras partes de la capa y el "agujero" de ozono seria permanente. La radiacion ultravioleta, que dana el ADN, habria aumentado seis veces. Apenas cinco minutos de exposicion al Sol habrian causado quemaduras en la piel. El indice de rayos ultravioleta durante el verano habrian aumentado hasta 30 (siendo 10 considerado extremo a dia de hoy). ^{[ 7 ]} ​ En 2030 habria dos millones adicionales de casos de cancer de piel. ^{[ 8 ]} ​ Aunque los CFC no son considerados gases de efecto invernadero , la desaparicion del ozono tambien habria tenido consecuencias climaticas al afectar a los patrones de circulacion atmosfericos. ^{[ 9 ]} ​

Actuaciones internacionales [ editar ]

En 1976, un informe de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos aportaba una evidencia cientifica sobre la disminucion del ozono. A raiz de este, unos cuantos paises, entre ellos Canada , Suecia , Noruega y Estados Unidos , tomaron las primeras iniciativas de eliminacion de los CFC en las latas de aerosoles.

Aunque esto se concibio como un primer paso hacia una regulacion mas exhaustiva, los progresos posteriores se ralentizaron por factores politicos y por la aparicion de informes de la misma academia que indicaban que el primer informe habia sobrestimado la disminucion de la capa de ozono.

En 1985, veinte paises, incluyendo los mayores productores de CFC, firmaron el Convenio de Viena para la Proteccion de la Capa de Ozono , donde se establecia un marco para la negociacion de regulaciones internacionales sobre sustancias que afectaran a la capa de ozono. Ese mismo ano se anuncio el descubrimiento del agujero de ozono en la Antartida, lo que atrajo la atencion del gran publico sobre el tema.

El proposito principal del Convenio de Viena es estimular la investigacion, observaciones cientificas y la cooperacion entre las naciones a fin de tener un mejor entendimiento de los procesos atmosfericos a nivel mundial. Se acordo el control de numerosas sustancias y tambien una investigacion mas detallada. El Convenio establecio los protocolos para el futuro y especifico los procedimientos para las enmiendas y para la resolucion de disputas.

En 1987, representantes de 43 naciones firmaron el Protocolo de Montreal . Se comprometieron a mantener los niveles de produccion de CFC de 1986 y a reducirlos en un 50 % en 1999. Pero al irse acumulando mas evidencia cientifica sobre el origen humano de la disminucion del ozono, se hizo necesario un nuevo acuerdo, que se firmo en 1990 en Londres . Los participantes se comprometian a eliminar totalmente los CFC en el ano 2000. Solo se permitia un pequeno porcentaje marcado como de uso esencial, como los inhaladores para casos de asma. Una nueva reunion en 1992 en Copenhague adelanto la fecha de eliminacion a 1996.

En gran proporcion los CFC fueron sustituidos por hidroclorofluorocarburos (HCFC). Estos ultimos no suponen una amenaza para la capa de ozono, pero si son gases que potencian el efecto invernadero.

Como propuesta curiosa, en 1989, el fisico italiano Antonino Zichichi llego a proponer lanzar misiles repletos de ozono para tapar el agujero de la Antartida.

Aunque las medidas asociadas al protocolo de Montreal han reducido las emisiones de CFC, el efecto de esta reduccion sobre el agujero de ozono aun no es estadisticamente significativo. Un trabajo de Newman et al en 2006 preveia que la recuperacion total no se produciria hasta 2050 y que una recuperacion parcial estadisticamente detectable no se daria hasta 2024. ^{[ 10 ]} ​

Hay una incertidumbre relativa a estos resultados: proviene del calentamiento global causado por el CO ₂ que, al calentar la estratosfera, podria conducir a un incremento de la reduccion de la capa de ozono y de la frecuencia de aparicion de agujeros.

Las ultimas mediciones realizadas con satelites indican que el agujero en la capa de ozono se esta reduciendo y que los niveles de clorofluorocarbonos (CFC) han disminuido. ^{[ 11 ]} ​ La concentracion de esos compuestos quimicos, que danan la capa de ozono de la atmosfera, ha ido aumentando a un ritmo constante hasta el ano 2000. ^{[ 12 ]} ​ Desde entonces, la concentracion de CFC se ha reducido a razon de casi un 1 % anual. ^{[ 13 ]} ​ El descenso permite esperar que el agujero de la capa de ozono pueda cerrarse a mediados de siglo. ^{[ 11 ]} ​

Conceptos erroneos sobre el agujero de ozono [ editar ]

• La capa de ozono no es un objeto solido : el concepto de ≪capa de ozono≫ quiere decir en realidad ≪zona donde el ozono es mas abundante de lo comun≫, es decir, una zona diferenciada dentro de la atmosfera. Por lo tanto, el agujero es una zona donde la concentracion de ozono es menor de lo normal.

• Los clorofluorocarbonos son demasiado pesados para llegar a la estratosfera : en los primeros 80 km (kilometros) de la atmosfera terrestre, la composicion de los gases es practicamente invariable con la altura, con excepcion del vapor de agua. A esta capa se la llama a veces, por este motivo, homosfera . Se ha citado a veces como ejemplo el radon , gas muy pesado y que no se observa en la estratosfera. Sin embargo, el radon es un gas radiactivo con un periodo de semidesintegracion de unos pocos dias. Debido a esto, en unas pocas semanas el radon que se produce a ras de suelo ha desaparecido completamente y no tiene tiempo de subir en cantidades importantes a la estratosfera. Los CFC, como son estables, si tienen ese tiempo.

• Los paises productores de CFC estan en el hemisferio norte, pero el agujero de ozono esta en el hemisferio sur : de igual modo que en el punto anterior, los CFC se reparten de forma homogenea. El agujero de ozono es mas notorio en la Antartida debido a temperaturas que se alcanzan alli, lo que permite la formacion de nubes estratosfericas.

• Las fuentes naturales de cloro son mucho mas importantes que las humanas : el cloro producido por la naturaleza, fundamentalmente en los volcanes, se disuelve facilmente en las nubes, por lo que llega a la estratosfera en pequenas cantidades. En cambio, los CFC son quimicamente inertes en la troposfera y no se disuelven en agua. Existen estudios que sostienen que la influencia de las 7500 toneladas de cloro provenientes de CFC que ascienden anualmente a la estratosfera ^{[ cita requerida ]} es minima frente a los 600 000 000 de toneladas de cloro y fluor (otro gas agresivo) en forma de sales que escapan de los oceanos como aerosoles. ^{[ cita requerida ]}

• La aparicion del agujero de ozono se produce en invierno, cuando practicamente no llega luz solar : el ozono es una molecula inestable (en ausencia de luz solar no se genera), pero sigue su destruccion, por lo que en invierno su concentracion debe disminuir. Ya observo esto G.M.B. Dobson en 1968. El proceso natural marca un incremento de la concentracion de ozono en primavera, cuando los rayos del sol permiten su creacion. Sin embargo, lo observado en la Antartida es que en primavera la destruccion se acelera, lo que no corresponde al proceso natural.

Vease tambien [ editar ]

Referencias [ editar ]