¿Qué es la capa de ozono?
Se conoce como «capa de ozono» a la delgada capa de O3 que envuelve al planeta, situada entre los 20 y 30 km de altura, dentro de la estratósfera. Es una de las barreras más efectivas contra los rayos dañinos provenientes del sol, es decir, los llamados “rayos UV”. Su descubrimiento se atribuye a los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson en el año 1913.
En la capa de ozono se concentra cerca del 90% del O3 presente en la atmósfera, y absorbe entre el 97 y el 99% de la radiación UV que llega al planeta, lo que resulta imprescindible para el desarrollo de la vida.
La concentración de ozono en esta capa varía de 2 a 8 partes por millón, y si fuera comprimida a la presión atmosférica estándar del nivel del mar, su espesor sería de 3 milímetros.
La cantidad de ozono presente en el aire se mide en unidades Dobson (UD), que indica cuál sería el espesor (en 10-5 metros) que tendría la columna de ozono si fuera comprimida en una capa de densidad uniforme a una presión de 1 atm y una temperatura de 0°C.
¿Cómo se forma la capa de ozono?
El ozono estratosférico se origina gracias a la disociación de las moléculas de oxígeno, que tiene lugar por efecto de la radiación ultravioleta proveniente del Sol. Cuando la radiación incide sobre las moléculas de O2, rompe sus enlaces y libera átomos de oxígeno, que se unen a otras moléculas de O2 y forman ozono (O3). Este proceso se denomina «fotólisis».
Por otra parte, los rayos UV también pueden destruir las moléculas de ozono, generando una disociación de átomos y liberando nuevamente oxígeno monovalente (O).
El resultado es un equilibrio dinámico entre de ambos procesos (formación y destrucción), que da lugar a una concentración relativamente constante de ozono estratosférico. Aún así, vale remarcar que la cantidad de ozono en la estratosfera puede cambiar con la latitud o la época del año.
Distribución de la capa de ozono en el planeta
La mayor parte del ozono se origina sobre la franja ecuatorial, donde la radiación solar es mayor en comparación a otros lugares del mundo. Luego, por la acción de los vientos, las moléculas de O3 son transportadas hacia latitudes mayores. Por tal motivo, encontramos más ozono estratosférico sobre el Ártico canadiense y Siberia que sobre el ecuador.
En cuanto a las variaciones estacionales, las más importantes se producen entre el invierno y la primavera del hemisferio sur (de julio a octubre), cuando tiene lugar un debilitamiento considerable de la capa de ozono sobre la Antártida, mejor conocido como «agujero de ozono». Este fenómeno también puede presentarse en la región Ártica (de manera menos significativa) durante el invierno del hemisferio norte.
¿Para qué sirve la capa de ozono?
El ozono estratosférico es de gran importancia para la vida y la salud, a tal punto que suele mencionarse como “ozono bueno”. No solo filtra la radiación ultravioleta proveniente del Sol, que resulta muy perjudicial para humanos, animales y plantas, sino que, además, desempeña un papel fundamental en la regulación de la temperatura atmosférica, favoreciendo un calentamiento del aire.
Si no existiera la capa de ozono, la radiación ultravioleta sería extremadamente perjudicial para la vida en la Tierra. Particularmente, en los seres humanos se incrementarían los casos de cáncer de piel, de cataratas y de fallas en el sistema inmunológico. De igual manera, sin la capa de ozono, la temperatura media del planeta dejaría de ser óptima para el desarrollo de los diferentes organismos vivos que conocemos.
Destrucción de la capa de ozono
En una atmósfera libre de contaminación, debería existir un equilibrio entre la producción y la destrucción del ozono estratosférico. Como la contaminación del aire existe, en las últimas décadas se ha registrado un desbalance que favorece la destrucción de este compuesto, y que da lugar al problema conocido como el “agujero de la capa de ozono”.
Esta situación se comenzó a conocer desde la década de los 70, pero fue durante los años 80 que se empezaron a acumular pruebas de la aparición de un “agujero” en la capa de ozono sobre la Antártida, a finales del invierno en el hemisferio sur. Este agujero implicaba la desaparición de hasta el 50% del ozono habitual en la estratosfera.
Origen del “agujero” en la capa de ozono
La destrucción de la capa de ozono se debe principalmente a la emisión de compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), empleados en aerosoles, agentes espumantes, limpiadores industriales y refrigeración. Estas sustancias no se producen de manera natural, sino que se deben a la acción humana. También se conocen como “sustancias agotadoras del ozono” (SAO).
Los CFCs tienen un tiempo de vida largo en la atmósfera (hasta 200 años), y suelen alcanzar niveles estratosféricos. Cuando esto ocurre, reaccionan con el O3 presente y lo destruyen mediante un proceso fotoquímico.
Más específicamente, cuando la radiación solar incide sobre una molécula de CFC, se produce la liberación de un átomo de cloro con un electrón libre (radical cloro). Este último es muy reactivo al ozono, y provoca su disociación al instante.
Gracias a las bajísimas temperaturas que se dan en la región de la estratosfera ubicada sobre la Antártida, principalmente durante las noches de invierno, suelen originarse partículas de hielo que dan forma a las denominadas “nubes polares estratosféricas”. Estas nubes catalizan reacciones químicas en las que se generan moléculas de cloro. Luego, cuando llega la primavera, estas se rompen por efecto de la radiación solar incidente, y los átomos libres reaccionan con el ozono, destruyéndolo.
En menor medida, este fenómeno también se da en el Ártico durante el invierno del hemisferio norte, donde las temperaturas no alcanzan valores tan bajos como en los niveles estratosféricos del Polo Sur.
En décadas pasadas, se observó que el deterioro de la capa de ozono se repetía cada año durante el comienzo de la primavera, seguida de una recuperación en verano y otoño. Sin embargo, se hizo evidente que cada año la recuperación era menor.
Efectos de la destrucción de la capa de ozono
La destrucción de la capa de ozono aumenta las probabilidades de sobreexposición a los rayos UV, y, en consecuencia, puede generar un incremento de casos de cáncer de piel, cataratas e inhibición del sistema inmunitario. De igual manera, el impacto de su deterioro afectaría también a los animales y a las plantas.
Los rayos “UV-B” son los más dañinos, y cuando llegan a la superficie terrestre afectan directamente al fitoplancton oceánico, reduciendo su población. Esto afecta significativamente al resto de la cadena alimenticia. Además, la radiación nociva también altera el desarrollo de especies vegetales, afectando principalmente los tiempos de floración y crecimiento.
Recuperación de la capa de ozono
Una vez identificado el problema, quedó en evidencia que la única forma de frenar el deterioro de la capa de ozono y comenzar su recuperación era terminar con las emisiones de las sustancias responsables.
Por tal motivo, en 1987 se firmó el Protocolo de Montreal, que estableció un control estricto en la producción y el consumo de las sustancias agotadoras del ozono (SAO). Entre las medidas tomadas, se prohibió el uso y la fabricación de CFCs en la Unión Europea.
El acuerdo entró en vigencia el 1 de enero de 1989, y gracias al alto grado de aceptación e implementación que logró, se lo considera un ejemplo excepcional de cooperación internacional.
Gracias a la toma de medidas, los niveles de ozono se estabilizaron en la última década del siglo XX, y comenzaron a recuperarse aproximadamente a principios del siglo XXI. Se espera que esta tendencia continúe, y que podamos volver a los niveles anteriores a 1980 para el año 2075.
Si no se hubiesen llevado a cabo estas acciones, se calcula que dos terceras partes de la capa de ozono hubieran desaparecido para 2065, y que el agujero sería permanente durante todo el año.
Ozono en la atmósfera
Si bien el el ozono atmosférico se concentra mayormente en estratosfera, también está presente en la troposfera, donde resulta un gas nocivo para el medio ambiente. Por este motivo, también se lo conoce como “ozono malo”.
El ozono troposférico no aparece de manera natural, y tampoco se emite directamente a la atmósfera. Se trata de un contaminante antropogénico y secundario, es decir, que se forma gracias a reacciones (en este caso fotoquímicas) entre contaminantes primarios, liberados al aire por la acción humana. Entre estos encontramos principalmente los óxidos de nitrógeno (NOX), los compuestos orgánicos volátiles (COVs), y, en menor medida, el metano (CH4) y el monóxido de carbono (CO).
El ozono troposférico es el principal contaminante de origen fotoquímico. No solo altera la calidad del aire, sino que resulta muy tóxico para los seres humanos. Además, es un gas de efecto invernadero, por lo que su presencia contribuye al calentamiento global. También es un elemento clave en la formación de smog fotoquímico.