Prima pagină » Gândul Green » Modificarea compoziției stratului de OZON și efectele pe termen lung

Modificarea compoziției stratului de OZON și efectele pe termen lung

Modificarea compoziției stratului de OZON și efectele pe termen lung
Modificarea compoziției stratului de ozon și efectele pe termen lung | Sursa foto - Pixabay.com

Recent, cercetătorii au investigat evoluția concentrației de ozon la altitudini cuprinse între 10 și 25 de km – între anii 1960 – 2010, semnalând o scădere de până la 80% în anumite arii stratosferice din zona tropicelor.  Această scădere corespunde unei ”găuri” de șapte ori mai mare ca suprafață, comparativ cu cea identificată deasupra cercului polar antarctic, ceea ce înseamnă ecosisteme tot mai vulnerabile în zonele cu densitate demografică ridicată.

Stratul de ozon a devenit un subiect de maximă importanță în comunitățile științifice, odată cu descoperirile realizate în 1985 de către cercetătorii britanici ai agenției British Antarctic Survey.

Măsurătorile stației Halley Bay au evidențiat o scădere semnificativă a concentrației de ozon stratosferic de aproximativ 45% în zona Antarcticii în sezonul de primăvară (septembrie-noiembrie), așa cum au estimat cu un deceniu mai devreme M. J. Molina și F. S. Rowland în anul 1974.

Scăderea a constant în diminuarea concentrației medii a ozonului înregistrată pentru perioada 1957-1973 de la aproximativ 340 unități Dobson (~ 1 ppb, o parte la un miliard) la 200 unități Dobson în luna octombrie a anului 1984, adică o scădere de aproximativ 40%.

Substanțele responsabile de degradarea stratului de ozon din stratosferă

Ozonul din stratosferă poate fi comprimat în condiții normale de temperatură și presiune (1 bar presiune și temperatura de 0 ൦C) într-o fâșie de doar 3 mm înălțime. Zonele stratosferice care înregistrează scăderi semnificative ale acestui gaz prezintă o înălțime a stratului de ozon pur comprimat de 1-1,5 mm.

Substanțele responsabile de degradarea stratului de ozon din stratosferă erau clorofluorocarbonii (CFC-urile), compuși organici gazoși cu timp de viață ridicat la nivelul troposferei. CFC-urile erau fabricați încă din anii 1930 și utilizați ca freoni pentru sistemele de răcire și ca agenți de dispersie a aerosolilor (în spray-uri). Curenții atmosferici transportau aceste substanțe la altitudini ridicate (10-40 km), acolo unde, prin interacțiunea cu radiația solară, eliberau atomi extrem de reactivi față de moleculele de ozon.

Stratul de ozon din stratosferă protejează organismelor vii de radiațiile ultraviolete

Stratul de ozon din stratosferă protejează organismelor vii de radiațiile ultraviolete. Astfel, subțierea acestui strat absorbant conduce la o creștere a cantității de radiație electromagnetică care pătrunde în toposferă și interacționează într-un mod dăunător cu substanțele și organismele vii existente la nivelul Pământului, notează Claudiu Roman pentru Infoclima.

Graficul de mai jos evidențiază zona în care ozonul absoarbe radiația electromagnetică emisă de Soare din domeniul spectral Ultraviolet și vizibil. Comparativ, este reprezentat și spectrul radiației care reușește să ajungă la nivelul terestru. În spectrul vizibil, adică acele radiații electromagnetice pe care ochiul uman le poate percepe, fiecărei culori îi corespunde o anumită energie caracterizată de o lungime de undă. Intensitatea sau puterea unei anumite radiații poate fi exprimată prin mărimea de flux actinic.

Cercetătorii au monitorizat evoluția stratului de ozon la altitudini cuprinse între 10 și 25 de km, între 1960-2010 și au observat o scădere de până la 80% în anumite secțiuni stratosferice din zona tropicelor (30 oN – 30 oS) care corespund unei ”găuri” de șapte ori mai mare ca suprafață comparativ cu cea identificată deasupra cercului polar antarctic.

Unde stă, de fapt, stratul de ozon?

Atmosfera Pământului reprezintă învelișul gazos care protejează viața acestei planetei. Atmosfera este dispusă în patru straturi care se disting în funcție de altitudine, de presiune și de temperatură. Cele patru straturi, în ordinea creșterii altitudinii, sunt Troposfera, Stratosfera, Mezosfera și Ionosfera.

Ozonul sau O3 este un compus gazos prezent atât în stratosferă cât și în troposferă. Ozonul din stratosferă este format la altitudini cuprinse între 10 și 50 km, acolo unde moleculele de oxigen sunt disociate la interacțiunea cu radiația ultravioletă. Atomii de oxigen se recombină cu moleculele de oxigen și conduc la formarea ozonului, aceste procese chimice fiind cunoscute sub denumirea de Ciclul Chapman.

În troposferă, ozonul este format în urma proceselor de fotoliză a dioxidului de azot (NO2). La nivelul Troposferei, ozonul este considerat un oxidant și este responsabil de degradarea compușilor nesaturați de natură biogenă și de creșterea stresului oxidativ a organismelor vii.

Între 5 și 10% din cantitatea de ozon din stratosferă este direcționat prin mecanismele de transport atmosferic în zona troposferei. Ozonul troposferic joacă un rol important asupra capacității de oxidare a atmosferei și ajută la eliminarea unor serii de compuși organici volatili.

Ce sunt găurile din stratul de ozon? 

Principala consecintă a subțierii stratului de ozon din stratosferă constă în creșterea fluxului de radiație electromagnetică din domeniul ultravioletelor la nivelul troposferei. Efectele expunerii organismelor vii la astfel de radiații pentru durate de timp lungi  au consecințe grave, precum: arsuri tegumentare, cancer de piele, creșterea sensibilității organelor vizuale.

De asemenea, pot fi modificate o serie de procese fizice și chimice atât în fază gazoasă cât și la suprafața apelor și a solului. Toate aceste schimbări vor contribui la modificarea echilibrelor naturale. În acest moment o estimare exactă a repercusiunilor ecologice cauzate de modificarea bugetului radiativ este limitată de modelele foto-chimice existente.

Lu (2022) redefinește găurile din stratul de ozon ca pe o suprafață din stratosferă care înregistrează o scădere de 25% în concentrația ozonului comparativ cu estimările realizate pentru 1960, atunci când CFC-urile încă nu erau utilizate la scară largă. Datele pentru ozon și CFC-uri din cadrul măsurărilor începute cu anii 1960, atât la nivelul solului cât și zona stratosferei, coroborate cu informațiile Centrului Mondial de Date pentru Ozon și Radiații Ultraviolete (WOUDC) au permis elaborarea unui model atmosferic necesar monitorizării evoluției concentrației acestor specii.

O scădere a concentrației ozonului aflat la altitudini cuprinse între 12.5 – 22.5 km

Acest model foto-chimic a evidențiat o scădere a concentrației ozonului aflat la altitudini cuprinse între 12.5 – 22.5 km în zona tropicală (30 oN – 30 oS) independentă sezonier, scădere evidențiată pentru mediile din anii 1980, 1990, 2000 și 2010, și cuprinsă între 25% și 86% față de media estimată a anilor 1960.

O diminuare semnificativă de 79% a concentrației de ozon stratosferic a fost determinată pentru trimestrul septembrie-octombrie-noiembrie (primăvara antarctică) a anului 2000, la altitudini de 16-18 km între tropicul Capricornului și Ecuator (0o – 23o 26′ 22′′S).

Evoluția sezonieră a acestei găuri de ozon presupune migrarea epicentrului către zona ecuatorială în trimestrul decembrie-ianuarie-februarie (vara antarctică) și revenirea la sud de Ecuator (~10 oS) pe parcursul celorlalte sezoane. Această migrarea se poate datora fenomenelor de transport atmosferic corelate cu evoluția anuală a vortexului polar sudic, care împinge masele de aer stratosferice din zonele sub-antarctice către zonele ecuatoriale.

Reactivitatea compușilor din stratul de ozon: Cum ”alterează” atmosfera? 

În general compușii organici volatili liniari (alifatici) care prezintă o legătură dublă sau triplă între doi atomi de carbon reacționează cu ozonul. De regulă, acești compuși sunt generați de plante și eliberați în timpul procesului de respirație (la plante).

Din această clasă, numită și clasa compușilor organici volatili de natură biogenă (BVOCs), fac parte terpenoidele, alcoolii nesaturați, esterii nesaturați.

Cel mai reprezentativ BVOC este izoprenul, compus nesaturat cu emisii anuale la nivel global de aproximativ 600 de milioane de tone echivalent de carbon (600 TgC/an), reprezentând mai mult de o treime din totalul emisiilor de compuși organici volatili (VOC) din atmosferă, sau echivalentul a 100 de ani a emisiilor de VOC datorate traficului auto în Uniunea Europeană.

Există de asemenea compuși care sunt emiși în urma activității umane din domeniul industrial, a arderilor incomplete a combustibililor fosili și a proceselor de piroliză a materialului vegetal. Printre compușii cei mai relevanți fac parte din categoria alchenelor (ex: etenă, propenă). Stirenul (sau vinilbenzenul) este un alt exemplu cunoscut de compus organic volatili care reacționează rapid cu ozonul și este utilizat în industria materialelor plastice.

Toți acești compuși reacționează rapid cu ozonul și cu alți oxidanți atmosferici la altitudini joase, conducând la formarea foto-oxidanților și a materiei particulate. Prin urmare, aceștia nu au un timp de viață suficient de mare pentru a ajunge în stratosferă și de a distruge stratul de ozon, însă pot influența gradul de poluare și încărcătura cu particule a troposferei.

Ce activități antropice pun presiunea cea mai mare

Compușii organici alifatici saturați care au în componența atomi de Clor (Cl) sau Brom (Br) prezintă un potențial ridicat de distrugere a ozonului stratosferic. Acești compuși de sinteză sunt rezistenți la acțiunea oxidanților atmosferici dar sunt predispuși a se descompune sub acțiunea radiațiilor ultraviolete și de a pune în libertate atomi reactivi de Cl și Br care degradează moleculele de ozon.

În prezent, acești compuși sunt subiectul protocolului de la Montreal – ce avea ca scop limitarea și eliminarea din uz a CFC-urilor utilizate până atunci în sistemele de răcire ca refrigerenți – și nu mai sunt fabricați și utilizați la scară largă niciunde în lume. Însă, acțiunea lor distructivă asupra stratului de ozon poate fi resimțită și în zilele noastre.

Valorile normale ale concentrației ozonului din stratosferă sunt considerate acelea estimate pentru anul 1960, atunci când atmosfera nu era ”perturbată” așa cum este în prezent de activitatea umană.

Datele obținute în urma cercetării proceselor fizice și chimice din sol, apă și aer timp de decenii reprezintă o evidență clară a faptului că omul, prin acțiunea sa istorică și diletantă, a prejudiciat natura iar aceasta nu a ezitat să răspundă limitărilor noastre de cunoaștere prin prisma schimbărilor climatice. Preocuparea actuală a cercetătorilor din domeniul științei mediului presupune evaluarea continuă a impactului omului, a fenomenelor naturale extreme și a evenimentelor cosmice asupra vieții pe Terra.

Ce nu știm încă legat de stratul de ozon?

Cunoștințele actuale despre acest compus indispensabil vieții pe Terra, ozonul, sunt vaste, dar în acest moment există în continuare o serie de evenimente extreme asociate unor scenarii care pot conduce la degradarea stratului de ozon și pe care cercetătorii le investighează utilizând algoritmi de calcul și predicție sofisticați.

De asemenea, cercetătorii din domeniu evaluează în mod constant efectele noilor solvenți de sinteză ”verzi” și a compușilor organici volatili biogeni rezultați ca urmare a stresului oxidativ la plante în contextul schimbărilor climatice asupra chimiei atmosferei și a fenomenelor de transport atmosferic.


Citește și:

Global vs local și abordarea pragmatică în combaterea SCHIMBĂRILOR CLIMATICE

EXCLUSIV VIDEO | Cum pot fi prevenite dezastrele naturale în România. Specialist: ”Doar prin amenajări hidrotehnice, este un alt proiect care o să dureze zeci de ani”

EXCLUSIV VIDEO | Specialist în energie: ”România a pierdut startul la cărbune în urmă cu 10-15 ani, nu ieri, nu alaltăieri”

EXCLUSIV VIDEO | Independența energetică a României. Expert: ”Va fi o luptă destul de dificilă, România trebuie să găsească o soluție pentru următorii 10 ani, dacă ne vom ține de treabă”

EXCLUSIV VIDEO | Care sunt problemele din energia românească. Specialist în energie: ”Sunt de natură managerială, de natură legislativă, de natură birocratică”

S-a născut în București, pe data de 18 iulie 1968, și este absolvent al Facultăţii de Jurnalism, specializarea Comunicare. Activitatea jurnalistică – editorialist GÂNDUL.RO, scriind articole ... vezi toate articolele

Citește și