El ozono (O3) es una forma del oxígeno. Existe en muy pequeña proporción en la atmósfera, menor que 1/108 y su distribución no es uniforme. Si todo se aplastara sobre la Tierra formaría una capa de solo 3 mm de espesor. Se concentra en la estratosfera, entre 15 y 50 km, con un máximo entre 20 y 30 km conocida como la capa de ozono, que se muestra en la figura 7.
Figura 7. La capa de ozono.
El ozono absorbe la radiación UV proveniente del Sol, si no fuera así y los rayos UV alcanzaran la superficie de la Tierra, nuestro planeta sería inhabitable para la mayoría de las especies de vida que conocemos, porque es una radiación biológicamente nociva. Por millones de años la capa de ozono ha protegido la vida sobre la Tierra, pero en poco más de 100 años la actividad humana la ha puesto en riesgo, ya que la contaminación de la atmósfera está destruyendo la molécula de O3, debilitando la capa al disminuir su concentración, cuya mayor disminución se registra al sur de los 50 sur, como se observa en la figura 8, donde se muestra la concentración promedio de ozono en la atmósfera entre el ecuador y el polo sur, para el mes de octubre, en los años que se indica.
Figura 8 Concentración de ozono en octubre.
La formación y destrucción del O3 por procesos naturales está en equilibrio dinámico que mantiene constante su concentración en la atmósfera. El ozono se forma cuando las moléculas de oxígeno absorben radiación ultravioleta con longitudes de onda menores que 240 nanometros (nm) y se destruye cuando absorbe radiación ultravioleta con longitudes de onda mayores que 290 nm. La combinación de esos procesos mantiene una cantidad relativamente constante de ozono en la estratosfera y absorbe casi el 90% de la radiación ultravioleta del Sol, principalmente entre 200 y 300 nm. La formación de ozono se inicia con la fotólisis del oxigeno molecular por la radiación solar de longitud de onda menor que 240 nm; los átomos de oxigeno así formados son muy reactivos y se combinan con las moléculas de oxigeno para formar ozono.
Pero en las últimas décadas los contaminantes emitidos a la atmósfera conocida como clorofluorocarbonos, (CFC), están destruyendo a la molécula de O3. Los CFC son poco reactivos, por lo que se difunden con lentitud hacia la estratosfera sin sufrir cambios, donde se descomponen por la radiación ultravioleta de longitudes de onda entre 175 a 220 nm. Los CFC se conocen con el nombre comercial de freones y pueden permanecer entre 70 a 400 años en la atmósfera, se difunden con lentitud hacia la estratosfera adonde pueden tardar años en llegar sin sufrir cambio. Son compuestos que se licuan con facilidad y son inertes, no tóxicos, no combustibles y volátiles, se usan como refrigerantes en lugar del amoniaco y del dióxido de azufre, líquido que es muy tóxico. Son productos muy poco reactivos, lo que los hizo que fueran la solución óptima para la fabricación de frigoríficos, espumas, goma y similares. Los CFC se usan como refrigerantes para refrigeradores y aire acondicionado, también para fabricar productos desechables como vasos y platos, aerosoles en latas, disolventes para limpiar circuitos electrónicos, espumas plásticas y otros. Varios compuestos estables que contienen cloro, que incluyen solventes usados ampliamente como el metilcloroformo y tetracloruro de carbono, también ascienden a la estratosfera y destruyen las moléculas de ozono. Los compuestos no reactivos alónicos de los extinguidores de incendio, que contienen bromo, eventualmente llegan a la estratosfera, donde son descompuestos por la radiación UV. Cada átomo de bromo destruye cientos de veces más moléculas de ozono que un átomo de cloro.
A mediados de los 80 se tenían pruebas que durante la primavera del hemisferio sur, había disminuido la concentración de ozono sobre la Antártida, donde se había reducido a aproximadamente un 50%. El agujero de ozono aparece en la Antártida debido a que las condiciones meteorológicas en invierno y primavera allí son únicas. En el invierno del hemisferio sur se forma en la estratosfera el vórtice polar, un sistema de vientos del oeste muy intensos y estables que rodea la Antártida, donde quedan atrapados los CFC que se elevaron hasta la estratosfera. Durante la noche polar, la temperatura del aire en este vórtice es muy baja, formándose partículas de hielo llamadas nubes estratosféricas polares, que actúan químicamente como catalizador para formar moléculas de cloro, que se liberan de los CFC. Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en sus átomos de cloro, que son los que destruyen al O3, disminuyendo su concentración, formándose el agujero de ozono antártico.
En el Ártico (hemisferio norte) la situación es menos grave porque es más cálido y el vórtice dura menos tiempo. El debilitamiento de la capa de ozono en la Antártida en primavera se puede observar en la figura 9, que muestra la concentración de ozono del día 12 de octubre de 2000, época en la cual la disminución de ozono alcanzó valores críticos muy bajos.
A partir de las serias consecuencias que tiene la pérdida de ozono, en 1987 la mayoría de los países industrializados firmaron un tratado internacional conocido como Protocolo de Montreal, en el que se establecieron metas para reducir paulatinamente la producción de CFC y eliminarlos por completo el año 2000. Pero grandes países pobres como China e India es muy difícil que puedan cumplir este tratado, ya que estos componentes son parte importante de su economía. También hacen grandes esfuerzos para encontrar sustitutos de los CFC que no dañen la capa de ozono. Uno de estos es el hidroclorofluorocarbono 123, (HCFC 123).
Figura 9 Concentración de ozono sobre la Antártica del día 12 de octubre de 2000.
Efectos de la disminución de la capa de ozono.
La reducción de la cantidad de ozono en la atmósfera, puede afectar la vida sobre la Tierra. Con menos ozono en la estratosfera, mayor cantidad de radiación solar UV nociva llega a la superficie de la Tierra. Esta forma de radiación UV daña las moléculas de ADN y puede causar defectos genéticos en la superficie externa de plantas y animales, e incluso en la piel humana. Cada 1% de pérdida de ozono, conduce a un aumento del 5 al 7% en la incidencia del cáncer de piel, que incluye un 1% de aumento en la melanoma mortal. Se estima que una disminución de un 5% de ozono produciría los siguientes efectos:
- Para el año 2075 habrá 180 millones de casos de cáncer de piel en todo el planeta.
- Un aumento drástico de cataratas y quemaduras de sol severas en laspersonas y cáncer ocular en el ganado.
- Aumento en quemaduras de los ojos por smog fotoquímico, ozono altamente nocivo y el depósito de ácido en la troposfera. Cada disminución de un 1% de ozono en la estratosfera puede producir un aumento del 2% en el ozono cerca del suelo.
- Disminución en los rendimientos de las cosechas de alimentos tales como maíz, trigo, soya y arroz.
- Reducción en el crecimiento del fitoplancton oceánico que forma las bases de las cadenas alimenticias del océano y que ayuda a remover el CO2 de la atmósfera. Especialmente vulnerable es el fitoplancton sensible a las radiaciones UV, base de la cadena alimenticia principal en la Antártida.
- Pérdidas de millones de dólares al año por la degradación de las pinturas, plásticos y otros materiales poliméricos.
- Calentamiento planetario intensificado por un mayor efecto invernadero.
- En un escenario del peor de los casos, las personas no deben exponerse al sol. El ganado debería apacentar solo en las tardes para reducir así el daño a los ojos. Los agricultores deberían reducir los minutos que se expongan a los rayos solares.
