INTRODUCCIÓN

Decíamos en SIRINGA en el

DÍA DE LA PRESERVACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

y en el Blog de Siringa Verde (Click en estos enlaces)

16 de SEPTIEMBRE 2008

EL PROBLEMA DE LA CAPA DE OZONO

Antecedentes históricos.

En el año 1985, los científicos del Servicio Británico de Exploración Antártica publicaron una observación científica que venían observando años atrás, concretamente entre los años 1977 y 1984, consistente en la certeza empírica de una disminución del porcentaje de ozono en Halley Bay, un lugar concreto del continente helado durante la primavera antártica.

Las reacciones de la comunidad científica fueron inmediatas ante semejante noticia lo que favoreció el continuar la investigación por otros países dada la gravedad del problema y sus consecuencias nefastas para la Tierra y sus habitantes; y, sobre todo, para corroborar la alarmante hipótesis inicial. Desgraciadamente, los investigadores pioneros estaban en lo cierto, confirmándose el hecho en todos sus extremos.

Detectado el problema fue bautizado, posiblemente de forma errónea, como “agujero de la capa de ozono”, transmitiéndose desde entonces a la sociedad de esta manera, sobre todo por lo que la palabra agujero puede llegar a hacer pensar. Queda definido el “agujero de la capa de ozono”, como: “el debilitamiento en concentración y en espesor, sin llegar a la desaparición completa, de este gas situado en la estratosfera”. Es pues un debilitamiento en la concentración gaseosa de ozono lo que conlleva una reducción de espesor de dicha capa, no un agujero en sí mismo.

¿Cuál ha sido la evolución del problema desde entonces?

Desgraciadamente, los valores de la concentración del ozono estratosférico han seguido una pauta caracterizada por ir disminuyendo paulatinamente su concentración y espesor desde su determinación hasta el invierno austral de hace más de una década en que fueron mínimas, observándose al parecer después una estabilización de los valores con ligera tendencia a la recuperación parcial a partir de los últimos años, sin duda debida a las medidas de reducción acordadas sobre la emisión de los agentes contaminantes.

¿Cuál es la génesis del ozono estratosférico?

El ozono se forma y se destruye de manera natural en la atmósfera, concretamente en la estratosfera; formando una subcapa dentro de esta situada por encima de los 25 Km. y que se extiende hasta los 45-50 Km. de altitud; de manera que las tasas genéticas se equilibran con las destructivas. Su producción tiene lugar en aquellas regiones del planeta donde la incidencia de la radiación solar es perpendicular, y, por tanto, más energética, caso de las ecuatoriales. Dispersándose después globalmente gracias a la dinámica atmosférica que unifica de esta manera las concentraciones de ozono en la estratosfera.

Las reacciones que resumen el proceso de formación del ozono, son las siguientes:

La longitud de onda de la radiación ultravioleta incidente que se precisa para la síntesis del ozono está comprendida entre las 0.12-0.20 µ (micras). Esta dotada por tanto de la suficiente energía para la disociación del oxígeno molecular.

El oxígeno atómico formado por la disociación del oxígeno molecular gracias a los fotones de luz de este tipo es químicamente muy activo, y, reacciona con el oxígeno molecular de la atmósfera para formar el ozono, según la reacción:

La concentración natural de las moléculas de ozono en la ozonosfera (estratosfera), está en torno a los [10-12 mg.Kg -1 ], y se mantiene constante dentro de esos valores gracias a un doble mecanismo de destrucción en la misma región, y, al intercambio con la capa inferior de la atmósfera, la troposfera, a través de la tropopausa.

Las reacciones destructivas del ozono se pueden representar de la siguiente forma:

En este caso, el ozono estratosférico absorbe la radiación ultravioleta incidente de longitud de onda ligeramente más larga que la que lo forma, la comprendida entre las 0.20-0.29 µ, también nociva para los seres vivos.

En la absorción de la radiación ultravioleta en ambos casos es donde se fundamentan los efectos ambientales beneficiosos del ozono estratosférico, ya que esas longitudes de onda de la radiación son muy energética, y por tanto capaces de alterar profundamente las estructuras moleculares y orgánicas de los seres vivos, induciendo tales disfunciones orgánicas que acaban por eliminarlos.

Planteamiento del problema.

La concentración natural de ozono en la ozonosfera viene a estar, como se ha apuntado, en torno a 10-12 mg.Kg -1 de aire. En esas concentraciones, las radiaciones ultravioletas que han atravesado el resto de la atmósfera superior hasta llegar allí, son retenidas por este gas, impidiendo su paso a los niveles inferiores.

Sin embargo, de un tiempo a esta parte, se ha detectado una disminución progresiva de la concentración del ozono estratosférico, que lógicamente no se corresponde con las tasas de destrucción natural, y que desestabilizan el balance de concentración.

¿Quién o quiénes son los responsables? ¿Cómo actúa o actúan? ¿Cuáles son las consecuencias que cabe esperar de ello? ¿Hay soluciones al problema?

La contestación a estas preguntas se centran en la actuación química de un determinado tipo de gases, antes los clorofluorcarbonados y ahora otros afines a ellos como los halocarburos, el bromuro de metilo o el metil cloroformo.

Todos ellos son utilizados masivamente en campos como la industria refrigerante, propelentes, disolventes, aerosoles, o en la agricultura (caso del Bromuro de metilo, un agro tóxico empleado para la eliminación de parásitos, las malas hierbas y, en algunos casos, en la producción específica de determinados vegetales de uso alimenticio), donde se habían considerado tradicionalmente como gases ideales por una serie de razones entre las que destacan:

- Su estabilidad química que les imposibilita la reacción con otras sustancias, evitando por tanto su deterioro inmediato y los costes de sustitución.

- Las múltiples posibilidades de uso sobre todo en una industria, entonces floreciente, convertida en imprescindible con el paso del tiempo. Piénsese en cuantos aparatos y productos hay en casa susceptibles de contener estos gases).

- Su precio, extraordinariamente baratos.

- Y sobre todo, por ser gases inertes, sin interferencias directas claras para el metabolismo de los seres vivos incluido el de las personas, y por tanto, sin contraindicaciones ambientales aparentes para los ecosistemas ni para la salud.

Este fue un error claro de estimación, puesto que en las tres últimas décadas se ha demostrado que, indirectamente, son gases químicamente muy reactivos con el ozono y a largo plazo, extraordinariamente destructivos para él, y, lo que es peor, por las consecuencias ambientales derivadas de esta acción para los seres vivos.

La demostración de su grave incidencia en la capa de ozono, corrió a cargo de los profesores Rowland y Molina, que ya en 1974 trabajando en la Universidad de California, (Irving), alertaron sobre su impacto. Más tarde, por estos trabajos recibieron el premio Nobel de Química de 1995. Las medidas realizadas desde los años 70 hasta la actualidad, empleando las técnicas aeroespaciales más sofisticadas, han demostrado la hipótesis de partida de ambos investigadores, confirmándose la disminución progresiva de la concentración del gas ozono en la estratosfera.

Por otro lado, se ha constatado la ausencia de mecanismos naturales definitivos que destruyan, inmovilicen o inactiven estos gases una vez que se encuentran libres en la atmósfera. Si además, se piensa en que presentan una extraordinaria estabilidad, resulta que su actividad permanecerá constante durante largos periodos de tiempo.

¿Cómo actúan estos gases?

Aunque el mecanismo químico de actuación, corresponde con el de los gases halocarburos contaminantes del tipo de los llamados F11 y F12 , los más activos, el resto de los gases que atacan el ozono lo hacen de forma similar. Ambos y similares, una vez emitidos a la estratosfera y por acción de los rayos ultravioletas, se transforman, liberando en el proceso un átomo de cloro, según las reacciones:

El átomo de cloro, desprendido en cualquiera de las dos reacciones anteriores, químicamente es muy activo. Al reaccionar con una molécula de ozono, forma óxido de cloro a partir del átomo de oxígeno del ozono, y, libera una molécula de oxígeno. En esta reacción, como se puede observar, se ha descompuesto la molécula de ozono, desapareciendo como tal.

Además, el proceso presenta otras variables negativas, como es el hecho que el monóxido de cloro puede reaccionar de nuevo con otro átomo de oxígeno, al sentirse atraído el oxígeno del monóxido por el átomo de oxígeno, transformándose en un átomo de cloro y oxígeno molecular.

El átomo de cloro de nuevo libre reinicia el proceso, volviéndose a unir con otra molécula de ozono. Como la persistencia y estabilidad del cloro es muy alta, un mismo átomo de cloro puede descomponer muchos miles de moléculas de ozono, (se estima que unas 100.000), por lo cual se puede considerar a estos halógenos, como los elementos mas peligrosos para la capa de ozono. El bromo actúa de la misma manera con aún más intensidad.

Consecuencias ambientales

La consecuencia inmediata del paso libre de la radiación ultravioleta a través de la estratosfera sin la intercepción por el ozono puede considerarse de varias maneras: considerando la repercusión sobre los ecosistemas, tanto marinos como continentales, y sobre la especie humana.

¿Qué repercusiones tiene para los ecosistemas?

Si se considera la estructura piramidal del ecosistema, y se piensa en un ecosistema cualquiera dentro del sistema global terrestre, la incidencia de la radiación ultravioleta no retenida por la ozonosfera ocasiona, problemas ambientales específicos. Así, por ejemplo:

En el caso del ecosistema marino, la base de la pirámide trófica, está constituida por las algas unicelulares fotosintéticas. El conjunto forma el llamado fitoplancton que es extraordinariamente sensible a la radiación ultravioleta B; por su efecto moriría todo él en los primeros 20 metros de profundidad. La muerte del fitoplancton, conlleva la alteración de toda la cadena trófica puesto que, los organismos que se alimentan del fitoplancton, el zooplancton, se resiente también profundamente. Teniendo en cuenta que estos organismos sirven a su vez de alimento a otros predadores de mayor tamaño, ya sean peces o los mamíferos acuáticos, como las ballenas, los cachalotes, etc., la repercusión que tiene la radiación es generalizable de un modo u otro a todos los niveles de los sucesivos escalones del ecosistema.

Si en ésa estructura trófica, consideramos al hombre en la cúspide de la pirámide ecológica como principal depredador y se tienen en cuenta sus actividades socioeconómicas con base en el ecosistema marino como "actividad de predación”, es indudable que esa relación interespecífica entre el depredador y sus futuras presas, se verá profundamente afectada. Piénsese en las consecuencias que tendría en las pesquerías y en la economía de los países que basan su actividad económica en esta actividad, o en los efectos sociales derivados si se extrapolan los efectos a otros campos.

En los ecosistemas terrestres, ocurre otro tanto de forma muy parecida. En cualquier ecosistema terrestre, los vegetales que constituyen el estrato de los productores, pueden ver alteradas sus estructuras orgánicas e incluso sus moléculas constituyentes por la acción directa de la radiación. Por tanto, las plantas sufren la pérdida o la disminución de sus funciones específicas, entre otras la más esencial, la fotosintética, cuyo resultado inmediato es que, además de la muerte del vegetal.

Del mismo modo que en el caso de los ecosistemas acuáticos sólo hay que pensar en la consiguiente repercusión social, ya que la disminución de la producción de alimentos es evidente, hay una alteración del sistema agrícola-ganadero, y la quiebra de la economía de ambos sectores.

¿Estaría la salud humana comprometida?

Los efectos de la radiación ultravioleta para la salud humana, empiezan a ser evidentes si se analizan los boletines epidemiológicos de los servicios de sanidad de los diferentes países, sobre todo de los situados en latitudes más altas en ambos hemisferios. Los efectos de la radiación ultravioleta sobre la salud humana se relacionan a continuación:

Parece existir una correlación entre la disminución de la capa de ozono y la modificación de algunos comportamientos sociales en determinados países. En aquéllos que han alcanzado un nivel de desarrollo que permite a sus ciudadanos desarrollar una cultura llamada “del ocio”, con mayor disfrute de la naturaleza al aire libre en general, el uso de los baños de sol sin protección específica, ha pasado últimamente de ser un placer a convertirse en un peligro por evitar.

¿Qué medidas de prevención del agotamiento del ozono estratosférico pueden tomarse?

El Convenio de Viena para la protección de la Capa de Ozono de 1985 y el Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono de 1987 (en su forma enmendada de Londres de 1990) fueron, tras su ratificación por gran número de países, logros importantes en el plano internacional, no obstante, en algunos casos, el contenido total de cloro y bromo de las sustancias que agotan la capa de ozono ha seguido subiendo. Esta tendencia puede invertirse si se aplican a rajatabla el control que figuran en el Protocolo, como:

a) Promover las tecnologías y los productos naturales que reducen la demanda de sustancias que agotan la capa de ozono.

b) Reemplazar los CFC y demás sustancias con arreglo a lo dispuesto en el Protocolo de Montreal, reconociendo que la conveniencia de este reemplazo debería evaluarse en forma integral y no simplemente sobre la base de su contribución a la solución de un problema atmosférico o ambiental.

c) Elaborar estrategias destinadas a mitigar los efectos negativos de la radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra.

d) Controlar los posibles casos de contrabando de sustancias prohibidas.

e) No bajar la guardia en el control de este problema.

¿Cuál es la situación a los 22 años del Protocolo de Montreal?

Parece que las medidas contempladas en el Protocolo han conseguido paliar, al menos en parte, el problema. La retirada de varias decenas de millones de toneladas de gases productores del agujero, pese a la actividad en el tiempo permite pensar en dicha solución parcial aunque el problema se alargue al menos durante la próxima década, estimándose la recuperación a los niveles de 1980 en torno al año 2050; por otra parte, el doble efecto ambiental asignado a los gases productores permite contribuir a la disminución del calentamiento global, y por ende, al cambio climático asociado.

También en el Blog Siringa Verde : TEMAS MEDIOAMBIENTALES: La capa de ozono