Facultatea de tiineDepartamentul De Chimie i Biologie

Specializarea:CHIMIE

Distrugerea stratului de ozon

Baia Mare

STRATUL DE OZON

Ozonul constituie un protector biologic, deoarece are rolul de ecran mpotriva radiaiilor solare ultraviolete duntoare. Stratul de ozon din atmosfera nalt absoarbe eficient razele ultraviolete, oprind majoritatea razelor duntoare n drumul lor spre suprafaa Pmntului. Energia radiaiei absorbite nclzete ozonul i astfel apar straturi calde n partea superioar a stratosferei, care se comport ca un copac pus peste stratosfer. Dac tot ozonul din atmosfer ar fi comprimat la presiunea de la suprafaa Pmntului, ar rezulta un strat cu grosimea de numai 3 mm. Lipsa stratului de ozon ar duce la apariia unei poluri de natur radiant, prin creterea fluxului de radiaii ultraviolete de la Soare, care ajung la sol. Acest fenomen prezint un mare pericol, deoarece se tie c radiaia ultraviolet este sterilizant pentru formele inferioare de organizare, care stau la baza lanurilor trofice i, n acelai timp, este foarte periculoas pentru oameni. Ozonul, numit si trioxigenul, este o molecula triatomica, fiind alcatuita din trei atomi de oxigen. A fost primul alotrop al unui element chimic recunoscut de stiinta si a fost propus ca si element chimic distinct in anul 1840, de catre Christian Friedrich Schonebin. Este un oxidant puternic, iar in concentratii mari devine instabil si se descompune. Ozonul in atmosfera joasa poate avea efecte negative asupra sistemului respirator al animalelor si ar arde plantele sensibile; oricum, ozonul este benefic si se afla la o inaltime suficient de mare pentru a nu afecta viata pe Pamant. El ne protejeaza de razele ultraviolete care, dar totodata, fara acestea, ozonul nu ar exista. Ozonul se gaseste in concentratii mici in atmosfera si se gaseste mai ales in stratosfera, la o altitudine intre 10 km si 50 km. Aici, el filtreaza fotonii cu lungime de unda scurta (mai putin de 320nm) a luminii ce provine de la Soare. Razele ultraviolete in cantitati mari sunt daunatoare formelor de viata de pe Pamant, dar in acelasi timp, sunt si benefice. Aceleasi lungimi de unda sunt responsabile pentru producerea vitaminei D in corpul uman.

Formarea stratului de ozon

Ozonul este o form de oxigen care se formeaz atunci cnd moleculele de oxigen sunt supuse aciunii radiaiilor ultraviolete solare, cel mai adesea n stratosfer. Radiaia respectiv descompune molecule de oxigen, iar o parte din atomii liberi de oxigen se recombin cu oxigenul i dau natere la ozon. Reaciile care au loc sunt:

lumin O + O h

O + O2 O3

Noua configuraie, ozonul, se caracterizeaz printr-o proprietate pe care oxigenul biatomic nu o are i anume, aceea de a absorbi sau reflecta multe din razele ultraviolete emise de Soare.

Degradarea stratului de ozon

n mod natural, difuzia ozonului din stratosfer, unde are rol protector, spre troposfer, unde ar putea da efecte negative, este frnat pe de o parte de distrugerea sa de ctre radiaia solar. Iar pe de alt parte, prin reacia sa cu umiditatea din troposfer, reacia care duce tot la distrugerea sa n straturile de aer n contact cu biosfera. Acest echilibru dinamic natural care guverneaz nu numai concentraia ozonului n straturile nalte ale atmosferei, ci i limiteaz i zona de existen, poate fi puternic perturbat de om. Distrugerea stratului de ozon a fost observat prin anii 60, cnd s-a constatat c iarna i primvara se formeaz guri n stratul de ozon de deasupra Antarcticii, cantitatea de ozon putnd scdea uneori cu 30-40% din total. Cantitatea de ozon revine aproape la normal vara, cnd temperatura crete. Distrugerea stratului de ozon s-a produs i deasupra altor regiuni ale globului. Se pare c n Europa i SUA ptura de ozon s-a micorat n proporie de 2 pn la 6%. Degradarea stratului de ozon se datoreaz emisiei n atmosfer a unor gaze nocive, provenite din activitatea uman. Aceste gaze au n coninutul lor carbon, azot, clor (freonii), brom (halonii), hidrogen. Aceste elemente intervin n reaciile chimice care se produc n troposfer i stratosfer. Oxizii de azot, rezultai ca gaze de ardere n motoarele avioanelor supersonice, ce evolueaz n stratosfer sau produi de microorganisme, determin reducerea concentraiei de ozon. Se apreciaz ca dublarea concentraiei oxizilor de azot determin reducerea concentraiei de ozon cu 18%. Reducerea numai cu 1% a concentraiei de ozon determin o cretere cu 2% a transparenei aerului pentru radiaia ultravioletei. Freonii sunt folosii ca ageni frigorifici n agregatele frigorifice i ca propulsani pentru producerea aerosolilor de produse cosmetice sau medicamentoase. Gazele din spray-uri sunt mprtiate direct n atmosfer, cele din conductele frigiderelor ajung i ele n atmosfer. Fiind destul de stabile din punct de vedere chimic, ele au o via lung n atmosfer (probabil ntre 40 i 150 de ani) i astfel au destul timp pentru a difuza spre stratosfer. Freonii nu sunt distrui n troposfer, dar n stratosfer sunt descompui de razele ultraviolete, iar rezultatul este c apar atomi liberi de clor, care atac ozonul. Producia freonului a crescut foarte mult n ultimele decenii, ceea ce a fcut ca tone de astfel de substane s ajung anual n atmosfer, ceea ce determin o descretere pronunat a concentraiei ozonului. Umidificarea straturilor nalte ale atmosferei, ca urmare a formrii vaporilor de ap prin arderea carburanilor n motoarele avioanelor supersonice, duce la distrugerea stratului de ozon, chiar n zona sa de existen natural. Se apreciaz c dublarea umiditii stratosferei va duce la scderea concentraiei ozonului cu 1%. Acidul clorhidric gazos eliminat n atmosfer de rachete distruge de asemenea stratul de ozon. Se estimeaz c fiecare lansare a unei nave speciale nseamn depozitarea a 56 tone Cl2 n zonele superioare ale atmosferei.

Influena asupra mediului

Distrugerea stratului de ozon ar avea ca efect nu numai creterea global a fluxului de radiaii ultraviolete solare, ci i deplasarea spectrului lor spre lungimi de und mai mici, cu aciune cancerigen mai pronunat. Specialitii consider c prin reducerea cu 5% a ozonului atmosferic va determina apariia a circa 8000 de cazuri suplimentare de cancer epiteliar numai n SUA. Reducerea stratului de ozon determin, de asemenea, creterea numrului de maladii ale ochilor i a maladiilor infecioase. Din punct de vedere ecologic, reducerea stratului de ozon are efecte mult mai grave asupra fitoplanctonului i zooplanctonului. Vieuitoarele din oceane contribuie n cea mai mare msur la reciclarea carbonului i oxigenului (circa 90%). Dac algele marine ar fi distruse de radiaia ultraviolet, ciclurile acestea ar fi grav compromise. De asemenea, ar lipsi complet milioanele de tone de pete care astzi sunt extrase pentru hrana omenirii. Pe uscat, se apreciaz c aciunea radiaiei ultraviolete ar fi mai drastic, periclitnd n primul rnd producia cerealier. Radiaia ultraviolet poate produce i o serie de efecte genetice, efecte ce nu pot fi neglijate.

Gaurile in stratul de ozon

Ozonul este instabil, iar in lipsa razelor ultraviolete se transforma inapoi in oxigen in doar cateva zile. La poli, pe perioada iernii, ozonul se transforma inapoi in oxigen. Fara Soare, nu exista nici ozon. Gaura de ozon care se formeaza deasupra Articului in perioada iernii este mai mica decat cea care se afla la Polul Sud, in special, datorita campului magnetic al Pamantului, care directioneaza electronii catre Polul Nord, iar ionii pozitivi catre Polul Sud. In mare parte, acesti ioni pozitivi sunt nuclei de hidrogen ce blocheaza una din caile de producere a oxonului (prin formarea a H2O2). Acest efect este mai puternic la Polul Sud.Gaurile de ozon aflate deasupra polilor apar si dispar in fiecare an. Datorita perioadei indelungate in care la poli nu ajung razele ultraviolete, ozonul dispare. In zona Arctica, hidrogenul oxideaza si formeaza vapori de apa, iar acesti vapori distrug ozonul. Este mai putin important acest lucru, pentru ca in lipsa razelor ultraviolete, ozonul nu se mai formeaza, dar nici nu mai este nevoie de el.La ecuator stratul de ozon este consistent in orice perioada a anului. Cea mai mare gaur de ozon cunoscuta a aparut in 1858, in acelasi an cand s-au inregistrat cele mai mari eruptii solare. Acea gaura in stratul de ozon a fost reparata in anul urmator, asa cum se intampla de fiecare data, in fiecare an.

Msuri de ameliorare a mediului

Pentru limitarea distrugerii stratului de ozon se impun o serie de msuri: nlocuirea crbunilor sau a pcurii cu ali carburani; nlocuirea treptat a produciei i a consumului de freoni; nlocuirea ngrmintelor pe baz de azot cu ngrminte naturale; valorificarea gazelor reziduale.

Convenia de la Viena, intrat n vigoare n anul 1985, are ca obiective principale gsirea de substane i tehnologii alternative, efectuarea de cercetri privind substanele duntoare ozonului. Protocolul de la Montreal Substane care diminueaz stratul de ozon intrat n vigoare n 1989 stabilete pentru aa-numitele substane controlate freonii i halonii limitele admisibile care nu trebuie depite.