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Capa de ozono


¿Qué es la capa de ozono?

Se denomina capa de ozono u ozonosfera a una capa gaseosa situada en la estratosfera que aparece de forma natural envolviendo la Tierra y que la protege de la radiación ultravioleta (UV) procedente del Sol. Actúa como un mecanismo de filtro de dicha radiación.

Esta capa aparece en la estratosfera más o menos entre los 20 y los 50 km de altura, con una máxima concentración de gas ozono entre los 20 y los 30 km. Constituye en torno al 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97 al 99% de la radiación UV de alta frecuencia (150-300 nm), que es muy dañina para el ser humano y el resto de los seres vivos.

En la capa de ozono hay un valor de 2-8 partículas por millón y si esta capa fuese comprimida a la presión atmosférica al nivel del mar, tendría un espesor de sólo 3 milímetros. La cantidad de ozono se mide en unidades Dobson (UD). Esta unidad se define como el espesor en 10-5 metros que ocuparía la columna de ozono si se comprimiera en una capa de densidad uniforme en unas condiciones de atmósfera estándar (1 atm de presión y 0°C de temperatura).

Su descubrimiento se atribuye a los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson en el año 1913.

¿Cómo se forma la capa de ozono?

El ozono estratosférico, que constituye la capa de ozono, se crea cuando la radiación UV del Sol rompe las moléculas de oxígeno en dos átomos de oxígeno. Este proceso recibe el nombre de fotólisis. Estos átomos, altamente reactivos, reaccionan con otras moléculas de O2 y forman el ozono (O3).

A su vez, el ozono también es destruido por acción de la propia radiación UV procedente del Sol, ya que la radiación con una longitud de onda inferior a 290 nm provoca la separación de un átomo de oxígeno del conjunto de la molécula que forma el ozono.

De esta forma, se tiene un equilibrio dinámico en el que hay una formación y destrucción continua de ozono en la estratosfera. Como resultado, la concentración de O3 estratosférico permanece relativamente constante.

No obstante, la cantidad de ozono en la estratosfera puede variar con la latitud, la época del año e incluso de día en día.

Distribución de la capa de ozono en el planeta

La mayor parte del ozono se genera sobre el ecuador gracias a un mayor nivel de incidencia solar, siendo desde ahí transportado por los vientos a latitudes mayores. Normalmente, los mayores valores de ozono en la estratosfera se dan sobre el Ártico canadiense y Siberia, mientras que los valores más bajos están alrededor del ecuador.

La variación estacional más conocida es la que se produce en el invierno y la primavera austral (de julio a octubre) cuando se produce un debilitamiento considerable de la capa de ozono sobre la Antártida. Se conoce como agujero de ozono, y también puede darse, aunque más debilitado, en la región Ártica durante el invierno boreal.

¿Para qué sirve la capa de ozono?

La capa de ozono es esencial para la vida y la salud, conociéndose al ozono de la estratosfera con el nombre de “ozono bueno”. Sin su presencia, no habría ninguna forma de vida en el planeta, al menos como la conocemos.

Por un lado, actúa como el principal filtro de la radiación UV del Sol, impidiendo su paso hasta la superficie terrestre. Sin la capa de ozono, esta radiación resultaría muy perjudicial para los seres humanos, los animales y las plantas. Se incrementarían los casos de cáncer de piel, cataratas, y el sistema inmunológico se vería afectado.

Igualmente, la absorción de radiación UV por el ozono desempeña un papel fundamental en el control de la temperatura de la atmósfera terrestre. El ozono es el responsable del aumento de la temperatura en la estratosfera (aumenta con la altura en esta capa).

Destrucción de la capa de ozono: agujero de ozono

En una atmósfera no contaminada existiría un balance ideal entre el ozono estratosférico producido y el que se destruye. No obstante, en las últimas décadas se ha visto desequilibrado a favor de la destrucción. Es lo que se conoce como el problema del agujero de la capa de ozono.

Se empezó a tener constancia a partir de la década de los 70 y, especialmente, en la década de los 80, cuando se empezaron a acumular pruebas de la aparición de un agujero en la capa de ozono sobre la Antártida a finales del invierno austral, con una desaparición de hasta el 50% del ozono habitual en la estratosfera.

Origen de la destrucción de la capa de ozono

La destrucción de la capa de ozono está producida fundamentalmente por las emisiones de compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), empleados en aerosoles, agentes espumantes, limpiadores industriales y en refrigeración. Estas sustancias que destruyen el ozono estratosférico se conocen con el nombre de sustancias agotadoras de la capa de ozono (SAO), y son de origen exclusivamente artificial.

Estos compuestos tienen una gran persistencia en la atmósfera (hasta 200 años), alcanzando con el paso del tiempo la estratosfera, y atacando la capa de ozono gracias a un proceso fotoquímico.

Al incidir la luz solar sobre la molécula de CFC, se libera un átomo de cloro con un electrón libre (radical cloro), muy reactivo y con alta afinidad por el ozono, de forma que rompe la molécula de O3.

Gracias a las bajísimas temperaturas que se dan en la estratosfera sobre la Antártida durante las noches de invierno se favorece la formación de partículas de hielo denominadas nubes polares estratosféricas. Estas nubes actúan como catalizador de reacciones en las que se genera cloro. Al llegar la primavera, la luz solar rompe el cloro molecular de forma que los correspondientes átomos de cloro reaccionan con el ozono provocando su destrucción.

Este fenómeno, aunque en menor medida, también se da sobre el Polo Norte durante el invierno boreal. Esta menor disminución se debe a que aquí las temperaturas no son tan frías como en la estratosfera antártica.

Se observó que este deterioro de la capa de ozono se repetía cada año durante el comienzo de la primavera, seguido de una recuperación en verano y otoño. No obstante, cada año se recuperaba menor proporción de la capa de ozono. De hecho, el ritmo de agotamiento de la capa era tal que tuvieron que tomarse medidas de forma urgente.

Efectos de la destrucción de la capa de ozono

La destrucción de la capa de ozono puede llegar a suponer un gran problema, pues quedaríamos desprotegidos de la radiación UV. Esto aumenta las probabilidades de sobreexposición a los rayos UV y los problemas de salud asociados con ello, como cáncer, cataratas e inhibición del sistema inmunitario. El cáncer de piel es la enfermedad más conocida relacionada con la exposición a la radiación UV.

De igual forma, el impacto de su deterioro también afectaría a los animales terrestres y marinos, así como a las plantas.

Las radiaciones UV-B que llegan a la superficie terrestre afectan de manera directa al fitoplancton oceánico, reduciendo considerablemente su población; esto afecta al resto de la cadena alimentaria. Además, esta radiación nociva altera el desarrollo de las especies vegetales, cambiando los tiempos de floración, el crecimiento y reduciendo la producción de las cosechas.

Recuperación de la capa de ozono

Rápidamente se detectó que la única forma de frenar el deterioro de la capa de ozono y comenzar su recuperación consistía en acabar con las emisiones de las sustancias responsables de su destrucción.

A raíz del acuerdo firmado en el Protocolo de Montreal (1987) se estableció un control estricto en la producción y el consumo de sustancias agotadoras del ozono, de manera que actualmente la fabricación y uso de CFCs está prohibida en la Unión Europea.

El acuerdo, cuya negociación se produjo en 1987, entró en vigencia el 1 de enero de 1989. Debido al alto grado de aceptación e implementación que se ha logrado, el tratado ha sido considerado como un ejemplo excepcional de cooperación internacional, con el objetivo de la recuperación de la capa de ozono.

Gracias a estas medidas, los niveles de ozono se estabilizaron en la última década del siglo XX, y han empezado a recuperarse desde principios de siglo. Se espera que esta recuperación continúe, de forma que puedan alcanzarse los niveles anteriores a 1980 para 2075. Es un proceso lento debido a larga permanencia de estos contaminantes en la atmósfera.

Si no hubiéramos reaccionado a tiempo, en el año 2020 el 17% del ozono a nivel global habría desaparecido y un nuevo agujero habría sido creado en el Ártico.  Además, se calcula que, si no se hubiesen llevado a cabo estas acciones, en 2065 se habrían destruido dos terceras partes de la capa de ozono y además el agujero sería permanente durante todo el año.

Ozono en la atmósfera

Aunque el ozono atmosférico se presenta muy mayoritariamente en la estratosfera, también aparece en la troposfera, siendo, en este caso, un gas nocivo para el medio ambiente. Por ello se conoce con el nombre de “ozono malo”.

Al contrario que el ozono estratosférico, el ozono troposférico no aparece de manera natural. En este caso, se trata de un contaminante secundario, formado gracias a reacciones fotoquímicas entre contaminantes primarios, principalmente óxidos de nitrógeno (NOX) y compuestos orgánicos volátiles (COVs), y en menor medida, metano (CH4) y monóxido de carbono (CO). Por tanto, no se emite directamente a la atmósfera.

Todas estas sustancias químicas mencionadas, emitidas de forma natural o artificial, reaccionan en la troposfera por acción de la luz solar, y provocan la formación de ozono.

El ozono troposférico es el principal contaminante fotoquímico. Actúa como un contaminante que altera la calidad del aire, tóxico para la salud humana, y a su vez se trata de un gas de efecto invernadero, contribuyendo al calentamiento global. Su presencia es clave para la formación del esmog fotoquímico.

En conclusión, los efectos positivos del ozono estratosférico contrastan enormemente con los efectos perjudiciales del ozono en niveles inferiores de la atmósfera.

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