Agujero de la capa de ozono y los daños en el ambiente

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¿Qué es el Agujero de Ozono? – ¿Dónde se produce? – ¿Qué daños causa a los seres vivos?

En 1982 se comenzó a hablar del deterioro de la capa de ozono sobre la Antártica, estudios científicos permitieron establecer que los responsables eran los clorofluorocarbonos (CFC) (Molina-Rowland y Crutzen: Se ganaron Premios Nobel de Química en 1995, por este problema)

¿Cómo se forma el Ozono en la estratósfera? Se forma por la radiación sobre las moléculas de oxígeno (O2) que se rompen según:    O2 + hλ  ====>  O   +   O      λ= 240 nm

 O   +  O2  ====>  O3

3O2 ====> 2 O3

El Ozono después en forma natural se rompe por la radiación UV según las siguientes ecuaciones:

O3  + hλ    ===>  O2  +   O

O   +   O3  ====>   2 O2

2O3  ====>  3 O2

¿Dónde se forma el Agujero de Ozono?

El agujero de ozono se forma en la Antártica debido a que los vientos planetarios circulan hacia los polos, llevan moléculas precursoras. El polo sur es el más frío del planeta (-80 °C),los cristales de hielo encierran estas moléculas cloradas y nitrogenadas durante el invierno. En la primavera con los primeros rayos solares se producen reacciones fotoquímicas, liberando átomos, cloros y otros, que son introducidos a la atmósfera como la Troposfera alta y Estratósfera por el vórtice polar, adelgazando la capa de ozono en estas zonas atmosféricas, formando el agujero de ozono en los polos.

 

Reacciones fotoquímicas

HCl   +  ClONO=====> Cl2 + HNO3     Invierno

Cl2  +   Luz ====>  Cl  +   Cl Primavera (Vórtice Polar)

En la primera reacción que ocurre en invierno se observa que se forman moléculas de cloro, la  segunda reacción ocurre en primavera donde  la molécula de cloro se rompe y se divide en dos átomos de cloro que llegan a la tropósfera superior y estratósfera reaccionando con el ozono .

¿Qué moléculas precursoras son las principales responsables del adelgazamiento de la capa de ozono en la estratósfera? Las Moléculas precursoras que liberan átomos de cloro, bromo que destruyen la capa de ozono son los clorofluorocarbonos estos compuestos halogenados son muy peligrosos debido a que tienen tiempos de vida media de muchos años.

Triclorofluorocarbono CFCl3  t1/2 = 75 años

Diclorodifluorocarbono CF2Cl2 = t1/2 = 110 años

Bromoclorofluorocarbono BrClFCH t1/2   largo

Bromotrifluorocarbono   BrF3C t1/2 = 110 años

Las principales propiedades, son estables, no tóxicos, incombustibles y volátiles entre otras. Los usos son variados como propelentes, refrigerantes, espumas, aislantes térmicos, etc. En la actualidad el uso de todos los compuestos clorados y bromados están prohibidos en todo el mundo.

Reacciones de estos compuestos halogenados con el ozono:

CFCl2(g) + UV  ===> CFCl + Cl (g)

Cl (g) + O3(g)  ===>  ClO (g) + O2(g)

ClO + O(g) ===> Cl  + O2(g)

O3(g) + O(g) ====> 2O2(g)

1 átomo de Cl del CFC ataca 1000 moléculas de O3 y el átomo de Br es 60 veces más efectivo que el Cl, afortunadamente el bromo es mucho más pesado que el cloro y se incorpora menos cantidad en la atmósfera superior. La unidad de medida del grosor de la capa de ozono es el  Dobson, 100 DU equivale 1 mm de espesor de la capa de ozono a STP.

Si la capa de ozono se adelgaza entra más radiación UV a la superficie de los polos, y a las regiones cercanas y los efectos dañinos son los siguientes:

Cáncer a la piel- Aumento de problemas a la vista (cataratas)- disminuye la eficiencia del sistema inmunológico-daña la constitución de proteínas y del ADN- altera moléculas como hormonas, clorofila de los vegetales-inhibe el crecimiento del fitoplancton en el medio acuático.

En cualquier zona debemos protegernos de la radiación solar, especialmente en días soleados debido a que entra radiación solar de mayor intensidad y afecta a la piel y la vista. En el sur de Chile han aumentado las consultas a oftalmólogos, esto es como consecuencia de que entra a la tierra en estas zonas radiación UV de mayor intensidad y afecta la visión de las personas. En zonas alejadas del polo sur no se habla de este problema ambiental, tanto en Chile como otros países, debido a que la intensidad de la radiación UV es baja y no afecta tanto a las personas.

El año 2020 el agujero de ozono creció rápidamente desde mediados de agosto y cubría la mayor parte del continente antártico con un tamaño superior al promedio, pero este fenómeno es cíclico y depende de muchos factores, uno de ellos es el uso de clorofluorocarbonos y otros compuestos orgánicos halogenados que se han prohibido, razón por la cual el agujero de la capa ozono y su expansión algo ha disminuido. El futuro de la capa de ozono, su recuperación es lenta y la predicción científica apunta a que la capa de ozono global volverá a alcanzar su estado normal alrededor del 2050.

 

Columna de opinión escrita por el académico Sergio Hernández Hernández.

Departamento de Química Ambiental, Facultad de Ciencias Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC)

hernande@ucsc.cl