La destruction de la couche d'ozone provoque, processus, conséquences

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Charles McCarthy
La destruction de la couche d'ozone provoque, processus, conséquences

La destruction de la couche d'ozone Elle est causée par la diminution des niveaux de la molécule d'ozone (O3) dans la stratosphère terrestre, en raison du rejet de gaz polluants tels que les CFC, les solvants, les réfrigérants halocarbures, les propulseurs, entre autres.

Ce trou dans la couche d'ozone est un danger pour la vie sur Terre, puisque cette couche gazeuse est le bouclier protecteur contre les rayons ultraviolets. La couche d'ozone (ozonosphère) est une bande d'ozone gazeux (O3) qui se forme dans la basse stratosphère, à environ 25 km de haut.

Le trou dans la couche d'ozone en 2006, avec environ 27,5 millions de km2. Les zones bleues et violettes sont celles où il y a moins d'ozone, et les zones vertes, jaunes et rouges où il y a plus d'ozone.

L'ozone se forme lorsque la molécule d'oxygène (Odeux) par l'action du rayonnement ultraviolet, générant deux atomes d'oxygène. Par la suite, un atome d'oxygène (O) est fusionné avec une molécule d'oxygène (Odeux), produisant O3 (ozone).

En 1985, un trou dans la couche d'ozone a été découvert au pôle Sud, qui a pris naissance au printemps austral (juillet-septembre). Les scientifiques ont découvert que la destruction de l'ozone est une conséquence de l'action de certains gaz émis dans l'environnement par les activités humaines.

La destruction de la couche d'ozone dans des proportions élevées a déclenché les alarmes, favorisant un accord international pour agir sur les causes du phénomène. Parmi les principaux gaz qui détruisent la couche d'ozone figurent les chlorofluorocarbures (CFC) et les oxydes d'azote (NOx).

En 1989, le Protocole de Montréal est entré en vigueur pour réduire l'utilisation des gaz qui dégradent la couche d'ozone. Cela a permis au trou dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique d'atteindre son étendue minimale en 2019..

En revanche, en janvier 2011, un petit trou a été détecté au pôle Nord, qui n'a duré que ce mois-là. Plus tard, en mars 2020, un autre trou d'environ 20 millions de km a été découvert qui était temporaire.

Index des articles

  • 1 Causes de la destruction de la couche d'ozone
    • 1.1 - Emission de gaz qui détruisent la couche d'ozone
    • 1.2 - Augmentation de l'activité industrielle
    • 1.3 - Agriculture dépendante des produits agrochimiques
    • 1.4 - Non-respect des accords internationaux
    • 1.5 - Augmentation de la pollution de l'environnement et altération des écosystèmes
    • 1.6 - Modèle de développement économique
  • 2 processus
    • 2.1 Cas des chlorofluorocarbures (CFC)
    • 2.2 Cas des oxydes d'azote (NOx)
    • 2.3 Trou dans la couche d'ozone: Antarctique et Arctique
  • 3 Conséquences du trou dans la couche d'ozone
    • 3.1 - Rayonnement biologiquement nocif
    • 3.2 - Réchauffement climatique
    • 3.3 - Détérioration de l'écologie marine
    • 3.4 - Réduction de l'approvisionnement alimentaire
  • 4 solutions
    • 4.1 - Restriction de la production et de l'utilisation des gaz qui détruisent la couche d'ozone
    • 4.2 - Dégradation de gaz potentiellement destructeurs d'ozone
    • 4.3 - Récupération et recyclage
    • 4.4 - Injection d'ozone stratosphérique
    • 4.5 - Technologies alternatives
    • 4.6 - Protection des écosystèmes
    • 4.7 - Changement de modèle de développement
  • 5 Références

Causes de la destruction de la couche d'ozone

Il est nécessaire de partir du fait que l'ozone est une forme instable d'oxygène, donc il se forme et se décompose constamment en oxygène moléculaire (Odeux) et de l'oxygène libre (O). Cela forme un équilibre délicat qui peut être affecté par divers facteurs..

- Émission de gaz qui détruisent la couche d'ozone

La cause fondamentale de la destruction de la couche d'ozone est l'émission de gaz industriels qui dissocient l'ozone stratosphérique. Ces gaz comprennent les chlorofluorocarbures (CFC) et les oxydes d'azote (NOx), ainsi que d'autres comme les hydrofluorocarbures (HFC).

D'autres sont l'hydrocarbure perfluoré (PFC) et l'hexafluorure de soufre (SF6), le méthylchloroforme utilisé dans les procédés industriels et le halon utilisé dans les extincteurs.

- Augmentation de l'activité industrielle

Activité industrielle. Source: -Estormiz 08:22, 24 septembre 2006 (UTC) / Domaine public

L'industrialisation croissante dans le monde n'est pas seulement responsable de l'émission de gaz qui détruisent la couche d'ozone; Elle a également des effets indirects, car elle affecte des processus cruciaux pour le maintien de la couche d'ozone, comme la production d'oxygène en polluant l'eau..

D'autre part, d'autres gaz sont générés qui contribuent au réchauffement climatique, à l'exception de ceux qui endommagent directement la couche d'ozone, ce qui à son tour affecte les schémas de circulation atmosphérique, facilitant la formation de trous dans la couche d'ozone..

- Agriculture dépendante des produits agrochimiques

L'agriculture d'aujourd'hui dépend fortement de l'utilisation de produits chimiques qui affectent directement et indirectement la couche d'ozone. Directement par l'utilisation de pesticides qui détruisent la couche d'ozone comme le bromure de méthyle.

De même, les engrais chimiques contribuent à la génération d'oxydes nitreux. De plus, en générant indirectement des processus d'eutrophisation, la production d'oxygène dans les eaux douces et marines est réduite.

- Non-respect des accords internationaux

La prééminence des intérêts économiques sur le maintien des équilibres écologiques planétaires s'exprime dans la violation des accords internationaux. Les pays industrialisés comme les États-Unis et la Chine limitent ou refusent ouvertement leur soutien aux accords visant à réduire le réchauffement climatique, faisant valoir leurs intérêts économiques..

- Augmentation de la pollution de l'environnement et altération des écosystèmes

La pollution de l'environnement mondial cause à la fois directement et indirectement la destruction de la couche d'ozone.

- Modèle de développement économique

D'une manière générale, ce qui est à la base du problème de la destruction de la couche d'ozone, c'est le modèle économique. Un modèle basé sur la consommation croissante de matières premières, sur une industrialisation effrénée, générant une grande quantité de déchets.

Processus

La destruction de la couche d'ozone est produite par la confluence d'une série de facteurs, à la fois naturels et anthropiques. L'élément principal est l'émission dans l'atmosphère de divers gaz qui, lorsqu'ils interagissent avec l'ozone, le décomposent.

Les tourbillons atmosphériques provoqués par le développement de zones de basse pression au-dessus des pôles pendant l'hiver concentrent ces gaz à basse température. Les cristaux de glace qui se forment dans la masse d'air froid et humide de la stratosphère fournissent la surface des différentes réactions..

Puis au début du printemps l'intensification du rayonnement solaire entraîne les réactions chimiques impliquées dans la destruction de l'ozone.

Cas des chlorofluorocarbures (CFC)

Il commence lorsque les chlorofluorocarbures (CFC) sont photodisocyanisés, c'est-à-dire qu'ils se décomposent, sous l'action d'un rayonnement ultraviolet à haute énergie. Cela produit des atomes de chlore et d'autres halogènes..

Ces atomes de chlore interagissent avec l'ozone (O3) provoquent leur décomposition en perdant un atome d'oxygène. Cela se produit par la soi-disant réaction en chaîne du cycle du chlore, dans laquelle un atome de chlore se joint à l'un des atomes d'oxygène de l'ozone:

Élimination de l'ozone par les CFC. Source: Artatoele / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Cela produit de l'oxyde de chlore (ClO) et du dioxygène ou de l'oxygène moléculaire (Odeux) et le ClO réagit avec un atome d'oxygène, formant plus de dioxygène. Ainsi, l'atome de chlore est à nouveau libéré, répétant le cycle et un seul atome de chlore est capable de détruire environ 100 000 molécules d'ozone..

  • Cl + O3 → ClO + Odeux
  • ClO + O3 → Cl + 2 Odeux

La molécule ClO élimine un oxygène de la molécule d'ozone et le chlore est libre de revenir à l'étape 1.

Cas des oxydes d'azote (NOx)

Dans ce cas, il s'agit de la réaction en chaîne du cycle de l'azote, le monoxyde d'azote (NO) interagissant avec l'ozone (O3). NO capture un oxygène (O) de l'ozone (O3 ), produisant du dioxyde d'azote (NOdeux) et l'oxygène moléculaire (Odeux).

Puis le dioxyde d'azote (NOdeux) réagit avec l'oxygène libre (O) et le monoxyde d'azote (NO) et l'oxygène moléculaire (Odeux). De cette façon, le cycle continue indéfiniment de détruire des milliers de molécules d'ozone.

Trou dans la couche d'ozone: Antarctique et Arctique

Évolution du trou d'ozone de 1979 à 2016

Bien que la destruction de la couche d'ozone se produise dans toute la stratosphère, son plus grand impact se situe aux pôles, en particulier au pôle Sud. Bien que des trous se forment également dans la couche d'ozone au pôle nord, ils sont moins fréquents et de plus courte durée..

La base des réactions de dégradation de l'ozone est la formation de nuages ​​stratosphériques de cristaux de glace. Ces nuages ​​se forment à des températures inférieures à -85 ºC, et dans l'Arctique (pôle Nord), les températures descendent rarement en dessous de -80 ºC.

Par conséquent, dans cette région, les nuages ​​stratosphériques sont constitués de cristaux d'acide nitrique trihydraté. Alors que l'Antarctique (pôle Sud) est beaucoup plus froid, avec des températures de -90 ºC, formant des cristaux de glace.

Conséquences du trou dans la couche d'ozone

La conséquence fondamentale de la destruction de la couche d'ozone est l'augmentation du rayonnement ultraviolet qui parvient à pénétrer vers la Terre. Cela entraîne à son tour une série de conséquences négatives pour l'équilibre écologique et la vie sur la planète..

- Rayonnement biologiquement nocif

Le rayonnement ultraviolet fait partie du spectre électromagnétique émis par le Soleil et a une énergie élevée. Cette haute énergie détériore les membranes cellulaires et affecte également l'ADN, générant des mutations..

Le niveau de dommage qu'il cause dépend de l'intensité avec laquelle il atteint la surface de la terre et de la tolérance de chaque organisme vivant. Ces dommages vont de la destruction des tissus foliaires des plantes au cancer de la peau chez l'homme..

Chez l'homme, il provoque également un vieillissement prématuré, des cataractes, des coups de soleil et déprime le système immunitaire. Cela le rend plus vulnérable aux maladies, car c'est le système qui détruit les virus, les bactéries et autres agents nocifs.

- Réchauffement global

Lorsque la couche d'ozone est détruite, l'entrée de rayonnement ultraviolet, de haute valeur énergétique, augmente. Cela provoque un réchauffement planétaire plus important, qui, combiné à la réduction de la fuite de chaleur terrestre due à l'effet de serre, augmente la température moyenne..

- Détérioration de l'écologie marine

Le rayonnement ultraviolet atteint les couches profondes de l'eau des océans, endommageant le plancton qui est la base principale des réseaux trophiques marins. D'autre part, le plancton est la principale source d'oxygène, c'est pourquoi le cycle de l'oxygène est altéré.

Cela génère une rétroaction négative, car la réduction de l'oxygène affecte la formation de la couche d'ozone.

- Réduction de l'approvisionnement alimentaire

L'incidence plus élevée du rayonnement ultraviolet résultant de la destruction de la couche d'ozone affecte négativement la production agricole et animale ainsi que la productivité des écosystèmes aquatiques. Par conséquent, il a un impact décisif sur la quantité de nourriture disponible, contribuant à la faim dans le monde..

Solutions

Il existe plusieurs solutions pour augmenter les niveaux d'ozone:

- Restriction de la production et de l'utilisation de gaz qui détruisent la couche d'ozone

La première chose à faire est de s'attaquer à la cause immédiate de la détérioration de la couche d'ozone, c'est-à-dire d'éliminer l'utilisation de gaz dégradant l'ozone. C'est ce que vise le Protocole de Montréal depuis 1989, mais son expansion est nécessaire.

Projection de récupération de la couche d'ozone. Source: NASA / Domaine public

Ceci est dû au fait que de nouveaux gaz à fort impact ne sont pas inclus dans ledit protocole, tels que les oxydes nitreux..

- Dégradation de gaz potentiellement destructeurs d'ozone

L'utilisation de sources de plasma micro-ondes a été expérimentée pour dégrader les gaz qui affectent la couche d'ozone. En appliquant cette technique, il a été possible de décomposer le gaz Fréon HFC-134a de 84%, devenant du noir de fumée, de l'hydrogène et du fluor..

- Récupération et recyclage

Une autre solution consiste à mettre en œuvre des systèmes permettant la récupération et le recyclage des gaz qui affectent la couche d'ozone..

- Injection d'ozone stratosphérique

Bien que certains qualifient cette proposition d'utopique, il est proposé de produire et d'injecter massivement de l'ozone frais dans la stratosphère afin de compenser ses pertes..

- Technologies alternatives

Une façon de faire face au problème est le développement de variantes technologiques qui ne nécessitent pas de gaz potentiellement destructeurs de la couche d'ozone. Cela mérite la recherche de nouvelles technologies dans des domaines tels que la réfrigération, le transport, les extincteurs, la lutte antiparasitaire agricole et une variété de procédés industriels..

- Protection des écosystèmes

La réduction de la pollution marine et la perte de forêts, en raison de l'effet négatif sur le cycle de l'oxygène, sont particulièrement pertinentes..

- Changement de modèle de développement

Il est essentiel de mettre en œuvre un modèle de développement durable, qui réduit la dépendance aux énergies fossiles et la production de déchets.

Les références

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  2. Colsa-Gómez, M.E., Heydrich, S.C. et Flores-Vklez, L.M. (1991). Causes et effets de la destruction de la couche d'ozone. Écochimie.
  3. Jasiński, M., Dors, M. et Mizeraczyk, J. (2009). Destruction du Fréon HFC-134a à l'aide d'une source de plasma micro-ondes sans buse. Chimie du plasma et traitement au plasma.
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  5. Ravishankara, A.R., Daniel, J.S. et Portmann, R.W. (2009). Oxyde nitreux (N2O): La principale substance appauvrissant la couche d'ozone émise au 21e siècle. La science.
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