vv Sistemas Ambientales y Sociedades

Belén RuizI.E.S. Santa Clara.

1ºBACHILLERDpto Biología y Geología.

http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-internacional/sistemas-ambientales-y-sociedades/

5.6. REDUCCIÓN DEL OZONO ESTRATOSFÉRICO

1. ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

Observa como existen dos zonas de la atmósfera con

una fuerte inversión térmica

Es importante ubicar el lugar donde se

encuentra el ozono

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA

casi todo nitrógeno y oxígeno

Meteoritos

Auroras polares

EverestTropopausaCapa

de Ozono

Estratopausa

TROPOSFERA

ES

TA

RT

OS

FE

RA

ME

SO

SF

ER

AT

ER

MO

SF

ER

A

Pre

sión

(m

b)

Tem

pera

tura

(0

ºC)

TROPOSFERA(0-12 km de espesor variable; 7 km en los polos y 17 km en el ecuador).Contiene el 80 % de la masa de aire y casi todo el vapor de agua (99 %).Es turbulenta y en ella se producen los fenómenos meteorológicos.Su límite superior se denomina tropopausa (-70ºC).

ESTRATOSFERA Hasta los 50 km. altura. Contiene pocos gases (0,02%) y es estable.

El aire se mueve en estratos. Su temperatura aumenta hasta 0ºC debido

a la absorción de UV por ozono. La ozonosfera está 15-30 km. En condiciones normales existe un

mecanismo natural de formación y destrucción del Ozono

1- Fotolisis del Oxígeno por la luz ultravioleta: O2 + UV = O +O

2- Formación de Ozono : O + O2 = O3 + calor 3- Destrucción del Ozono:

Por fotólisis: O3 + UV = O2 + O Por reacción con Oxígeno: O + O3 = O2

+ O2 . El ozono absorbe la luz UV perjudicial. El límite superior es la ESTRATOPAUSA.

ESTRATOSFERA

FORMACIÓN DE OZONO ESTRATOSFERA Y ABSORCIÓN LUZ UV

Fotólisis del oxígeno:• O2 + UV (rayos ultravioleta) O + O

Formación del ozono (O3):• O + O2 O3 + calor (reacción

exotérmica) Destrucción del ozono:

• Fotólisis del ozono:O3 + UV O2 + O

• Reacción del ozono con el oxígeno atómico:

O + O3 O2 + O2

Capa de ozono

Radiación ultravioleta

O2

O3

O3

O

O2

O

O

OO2

El ciclo dinámico ( fotoquímico ) de formación y destrucción del ozono en la estratosfera.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA ATMÓSFERA

Radiaciones electromagnéticas

Rayos g

amma

IONOSFERA

CAPA DE OZONO

Radiación ultravio

letaRayo

s X

Luz visib

le

A la troposfera la radiación que llega es sobre todo luz visible

Las radiaciones de onda corta (rayos gamma, X y UV) tienen gran energía y poder de penetración

Se filtran en las capas altas de la atmósfera y se evita que rompan moléculas en la superficie

Las radiaciones de onda larga llegan, pero quedan ahogadas por la emitidas por la Tierra

FUNCIÓN DE LA ATMÓSFERA

La capa de ozono

Gas de olor picante

Troposfera Estratosfera

Se encuentra en

Es un contaminante Constituye la capa de ozono

Mecanismo de formación/destrucción natural del O3

es

1º Fotólisis del oxígeno por la luz UV O2 + UV (rayos ultravioleta) → O + O

2º Formación del ozono O2 + O → O3 + calor

3º Destrucción del ozono a) Fotólisis del ozono O3 + UV → O2 + O

b) Reacción con el oxígeno atómicoO + O3 → O2 + O2

Está en equilibrio dinámico y retiene un 90% de la radiación UV liberando calor

que eleva la temperatura de la estratosfera

LA CAPA DE OZONO

¿ QUÉ ES Y DONDE SE ENCUENTRA EL OZONO ?

El ozono (O3) es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno. Si se respira en

grandes cantidades, puede provocar una irritación en los ojos y/o garganta.

¿ DÓNDE SE ENCUENTRA ?

OZONO DE LA ESTRATOSFERA ( CAPA DE OZONO )

OZONO TROPOSFERA

Representa el 10 % del total.

También denominado ozono ambiental. es peligroso para los seres vivos por su fuerte carácter oxidante. Elevadas

concentraciones de este compuesto a nivel superficial forman el denominado smog fotoquímico.

El ozono atmosférico se encuentra en estado puro en diferentes concentraciones entre los 10 y los 40 km sobre el

nivel del mar, siendo su concentración más alta alrededor de los 25 km (Ozonosfera), es decir en la estratosfera.

El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denominada capa de ozono. El ozono

estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en

dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molécula de O2 formándose el

ozono.

¿ Cual es la función de la capa de ozono de la estratosfera ?

Actúa en la atmósfera como depurador del aire y sobre todo como FILTRO DE LOS RAYOS

ULTRAVIOLETAS procedentes del Sol. Sin ese filtro la existencia de vida en la Tierra sería

completamente imposible, de ahí la gran importancia de la llamada “Capa de Ozono”.

EL OZONO DE LA TROPOSFERA

El mecanismo mediante el cual se genera el ozono en la troposfera es completamente distinto, ya que a esta

altura no llegan las radiaciones ultravioletas. El ozono, en este caso, se forma a partir de ciertos precursores (NO*

- óxidos de nitrógeno; y VOCs - compuestos orgánicos volátiles, como el formaldehído), contaminantes

provenientes de la actividad humana.

¿ CÓMO SE FORMA ?

¿ QUÉ EFECTOS TIENE ?

Puede provocar daños en la salud humana (a partir de unos 150 micro-gramos por metro cúbico) o en la

vegetación y contribuye a generar un calentamiento en la superficie de la tierra.

Elevadas concentraciones de este compuesto a nivel superficial forman el denominado smog fotoquímico.

Un letrero de la calidad del aire, señalando

un aviso de ozono alto, Gulfton,Houston, Texas

EL GROSOR DE LA CAPA DE OZONO SUFRE OSCILACIONES , PERO HAY REGIONES MUY ADELGAZADAS

Interacción del ozono y los gases orgánicos

halogenados

Describa cómo se ha podido reducir el ozono en las capas superiores de la atmósfera

El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como pueden ser los

compuestos clorofluorocarbonados (CFC), que suben hasta la alta atmósfera donde catalizan la destrucción del ozono

más rápidamente de lo que se regenera, produciendo así el agujero de la capa de ozono

imagen de la NASA comparando los Niveles del Agujero de la capa de ozono.zonas azules púrpuras y negros son parte del agujero de ozono.

pero ¿ por qué disminuye la capa de ozono ?

EL PROBLEMA DE LOS CFC´s Y SU ALTA CAPACIDAD PARA DESTRUIR EL OZONO

Papel de los compuesto de Cl: NaCl, HCl , CFC

FOTÓLISIS DE LOS CFC:CFC + UV -----> CFCl2 + Cl

DESTRUCCIÓN DEL OZONO:Cl + O3 ------> ClO + O2

ClO + O -----> Cl + O2

----------------------------------O3 + O -------> O2 + O2

Naturales: liberados en el mar, volcanes. NaCl y HCl.

Antropogénicos: CFC (clorofluorcarbonados), en propelentes de aerosoles, disolventes y refrigerantes. Son estables en la troposfera, pero llegan a la estratosfera y destruyen el Os.

NOX + ClO ----> ClNO3

Los NOx (NO2) secuestra al Cl, produciendo su inactivación

http://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf

El agujero de ozono antárticoDesde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida han descendido a niveles más bajos que lo normal entre agosto y finales de noviembre. se produce una gran destrucción de ozono, de un 50% o más del que existe en la zona, formándose un agujero.

Se habla de agujero cuando hay menos de 220 DU (unidades Dobsosn)de ozono entre la superficie y el espacio.

La palabra agujero induce a confusión, y no es un

nombre adecuado, porque en realidad lo que se

produce es un adelgazamiento en la capa de ozono, sin que llegue a producirse una falta total del mismo.

Los niveles normales de ozono en la Antártida son de 300 DU y suele descender hasta las 150 DU, habiendo llegado, en los momentos más extremos de destrucción de ozono, a

disminuir hasta las 100 DU.

CAUSAS DEL AGUJERO DE OZONO EN LA ANTÁRTIDALa especialmente fuerte destrucción de ozono en la Antártida se produce porque, gran parte del cloro contenido en las moléculas no directamente destructoras del ozono se convierte en radicales de cloro destructivos.Los procesos que se suceden uno tras otro o simultáneamente, influyen en este resultado:a)Anticiclón continental: la Antártida es un continente, por lo que en el invierno se asienta un anticiclón=> la troposfera está más baja.b) Nubes polares estratosféricas (NEP). Las temperaturas en la parte baja de la estratosfera llegan a ser extraordinariamente frías, de menos de - 80ºC. En estas condiciones se forman numerosas nubes en la estratosfera, compuestas principalmente de ácido nítrico y agua cristalizados.

NO2 + H2O => HNO3 (cae con la nieve, por lo que la atmósfera queda desnitrificada)

c) Reacciones en las nubes polares estratosféricas. Al no existir NO2 en la atmósfera no puede secuestrar los CIO, el Cl sigue destruyendo el ozono.d) Disminución del O3 => disminuye la absorción de la radiación U.V y, como consecuencia tampoco se pueden dar las reacciones de formación y destrucción de ozono, la estratosfera estará más fría => se forman más NEP.

NOX + ClO ----> ClNO3

FOTÓLISIS DE LOS CFC:CFC + UV -----> CFCl2 + Cl

DESTRUCCIÓN DEL OZONO:Cl + O3 ------> ClO + O2

ClO + O -----> Cl + O2

----------------------------------O3 + O -------> O2 + O2

EFECTOS DE LA L.U.V(destrucción de la capa de ozono )

Los efectos incluyen acciones sobre los tejidos vivos y la producción biológica :

Mutaciones y sus consiguientes efectos sobre la salud.

Melanomas ( cáncer de piel ) , cataratas oculares , supresión del sistema inmunitario.

Daños a organismos fotosintetizadores, especialmente al fitoplancton.

Daños a sus organismos consumidores, como los que constituyen el zooplancton.

Gestión de la contaminación por reducción de la capa de

ozono

¿ Qué métodos podrían reducir la producción y liberación de sustancias que reducen la capa de ozono ?

Dos ejemplos concretos :

RECICLAR REFRIGERANTES, productos sustitutivos de plásticos soplados a base de gases

dañinos, del bromuro de metilo (bromometano) y de los propelentes tradicionales.

DISMINUIR A CERO EL USO DE COMPUESTOS QUÍMICOS como los clorofluorocarbonos

(refrigerantes industriales, propelentes), y fungicidas de suelo (como el bromuro de metilo) que

destruyen la capa de ozono a un ritmo 50 veces superior a los CFC.

Durante más de cincuenta años, el número de CFC presentes en la parte alta de la atmósfera ha

aumentado a un ritmo constante hasta el año 2000. Desde entonces, la concentración de CFC se ha

“reducido a razón de casi un 1% anual”, Según algunos informes, el descenso “permite esperar que el

agujero de la capa de ozono pueda cerrarse a mediados de siglo”.

Medidas internacionales frente al agujero de ozono

Década de los 70, cuando en la década de los setenta se fue conociendo la destrucción del ozono estratosférico se fueron proponiendo diversas medidas. En varios países se prohibió el uso de los CFCs como propelentes en los aerosoles, pero como, a la vez, se fueron descubriendo nuevos usos para los CFCs y productos similares, la producción y emisión a la atmósfera de productos destructores de la capa de ozono crecía rápidamente.

De 1980 a 1985 Conforme aumentaban los conocimientos científicos, la producción de substancias dañinas seguía aumentando, la preocupación sobre los efectos nocivos que esta situación podía provocar fue creciendo y llevó a la constitución de la Convención de Viena en 1985. De esta manera se iniciaba un intenso trabajo internacional que culminó en la firma del Protocolo de Montreal .

Protocolo de Montreal (1987) El primer Protocolo de Montreal se planteaba la reducción a la mitad de los CFCs para el año 1998. Después de la firma de este primer protocolo (160 países) nuevas mediciones mostraron que en daño en la capa de ozono era mayor que el previsto, y en 1992 , en la Cumbre de Río, la comunidad internacional firmante del Protocolo decidió acabar definitivamente con la fabricación de halones en 1994 y con la de CFCs en 1996, en los países desarrollados.

XI Cumbre del Protocolo de Montreal, Pekín, 1999. Nuevas recomendaciones respecto a otros compuestos relacionados y búsqueda de sustitutos.

( i ) Usando cálculos cuando sea pertinente , resuma las conclusiones que se pueden extraer de estos datos con respecto a la tasa de crecimiento y al impacto relativo de la radiación UVB sobre estos dos tipos de fitoplancton

( ii) Teniendo en cuenta los datos , describa los posibles efectos de la reducción de ozono en el ecosistema marino antártico y la importancia de estos impactos para el medio ambiente en general

( iii) Evalue los éxitos y las limitaciones de los acuerdos internacionales para reducir el fenómeno de la reducción del ozono

¿ Qué papel pueden desempeñar las organizaciones internacionales en la reducción de emisiones

de sustancias que acaban con el ozono ?

Evalúe la eficacia relativa de los acuerdos internacionales para implementar y hacer respetar la

legislación favorecedora de la capa de ozono . Cite ejemplos concretos

Compare la reducción de la capa de ozono y el calentamiento global en lo que se refiere a los retos

que suponen y en los éxitos de las estrategias encaminadas a reducir los efectos de tales problemas.

• Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin.

Editorial McGraw-Hill Interamericana.

Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier,

HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota,

PÉREZ PINTO, Trinidad.

CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIAMBIENTALES 2º Bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco.

CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.

I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/cienciaAnimada/sites/gotafria.swf http://almez.pntic.mec.es/~jrem0000/dpbg/2bch-ctma/tema4/prediccion-tiempo.htm http://www.atmos.washington.edu/2004Q4/211/09_OzoneDep.swf http://www.bioygeo.info/Animaciones/Coriolis.swf http://www.bioygeo.info/Animaciones/CGA.swf http://www.bioygeo.info/Animaciones/Frentes.swf http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/CTMA_presentaciones.htm http://chopo.pntic.mec.es/~ajimen18/GEOGRAFIA8/page6.html http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es1904/es1904page01.cfm?chapter_no=19 http://www.fecyt.es/fecyt/docs/tmp/-2062958544.pdf http://www.ieslosremedios.org/~elena/websociales/2bach/clima2b/corrienteenchorro.htm http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_a_einstein/documentos/biologiaT http://www.marviva.org/imatges/meteo/celulas-hadley-2.jpg http://www.ieslosremedios.org/~pablo/webpablo/webctma/2atmosfera/GradientesVerticales.html http://www.slideshare.net/isaacbuzo/comentario-de-un-climograma

BIBLIOGRAFÍA/PÁGINAS WEB