le trou dans la couche d'ozone
06-10-2017, 02:23 PM
Léon TEISSENREC de BORT met en évidence en 1902 le rôle de la couche d'ozone qui absorbe le rayonnement solaire (en fait les ultraviolets).
En 1974 deux scientifiques américains : Mario MOLINA et F. SHERWOOD ROWLAND formulent pour la première fois la théorie de l'appauvrissement de la couche d'ozone sous l'impact des ChloroFluoroCarbones (CFC), composés chimiques apparus en 1938. Et, J. FARMAN du British Antarctica Survey (BAS) annonce en 1985 qu'un "trou" temporaire mais important (jusqu'à 50% de pertes) apparait chaque printemps dans la couche d'ozone au dessus de l'Antarctique depuis 1979 et se résorbe au début de l'automne
L'ozone : définition
L'ozone (O3) est une forme chimique particulière de l'oxygène, très instable et réactive.
L'ozone est notamment généré par le bombardement de la molécule oxygène stable O2 par les utraviolets (UV). Condition indispensable : la présence d'oxygène qui a été produit en grande quantité avec la multiplication de micro-organismes photosynthétiques au Précambrien. La couche d'ozone s'est formée il y a environ 600 millions d'années et a atteint sa taille actuelle il y a environ 400 millions d'années. La couche d'ozone représente schématiquement la partie de l'atmosphère où sa concentration est la plus élevée. Ainsi, l'ozone est davantage présent à une distance du sol comprise entre 10 et 40 km (plus fortement vers 35 km) avec une concentration voisine de 8 ppmv (parties par million en volume), dans la couche appelée stratosphère. D'où l'appelation d'ozone stratosphérique à ne pas confondre avec l'ozone troposphérique induit en grande partie par la circulation automobile et qui irrite notamment les yeux et les voies respiratoires.
A cette altitude, la teneur en ozone résulte d'un équilibre entre formation et destruction sous la dépendance de l'activité solaire, de la température, de la présence d'autres substances chimiques.
En absorbant ensuite les UV, l'ozone contribue à réchauffer la statosphère. la formation de l'ozone est plus importante au dessus des tropiques puis gagne les pôles via la circulation des masses d'air. Cependant, il accuse une faible concentration de quelques parties par million au plus.
On parle de "trou" dans la couche d'ozone lorsque la valeur de la colonne intégrée en ozone est inférieure à 220 unités Dobson (la valeur normale étant 300 unités Dobson environ). Les unités Dobson expriment la totalité de l'ozone dans une colone qui part du sol et traverse toute l'atmosphère.
Le danger des rayons ultraviolets
La couche d'ozone est essentielle à la vie sur terre car elle absorbe partiellement les UV B qui sont des rayonnements ultraviolets très énergétiques et destructeur de l'ADN.
Il existe différents types de rayons UV regroupés en trois grandes classes : les rayons UV-C, UV-B et UV-A :
- 95 % du rayonnement UV est constitué d'UV-A, les moins énergétiques avec des longueurs d'onde comprises entre 315 à 400 nanomètres.
- Les UV-B sont compris entre 280 et 315 nanomètres.
- Les UV-C, compris entre 280 et 100 nanomètres, sont les plus dangereux de la gamme.
La dégradation de la couche d'ozone implique une moindre filtration des rayons ultraviolets les plus nocifs et une élévation des risques pour la vie terrestre :
- brûlures superficielles, conjonctivites, cataractes
- augmentation des cancers et viellissement de la peau
- maladies du système immunitaire
- réduction de la photosynthèse : diminution des rendements et de la qualité des cultures, disparition du plancton, premier maillon des chaînes alimentaires aquatiques...
- accélèrent la génération du smog photochimique, stimulant ainsi la production de l'ozone troposphérique qui est nocif
- diminuent "la durée de vie" de certains matériaux inorganiques comme les peintures et plastiques.
Par exemple, à Punta Arenas, au sud du Chili, la quantité d'ozone diminue de 30 à 50% durant le printemps Austral (notre automne au pôle Nord), obligeant les habitants à se protéger la peau.
Le "trou" dans la couche d'ozone au dessus des pôles
Septembre est le mois où le "trou" dans la couche d'ozone est le plus important au dessus de l'Antarctique. Nous vous proposons de comparer le trou du mois en cours avec le mois de septembre précédent
Les données pour l'Europe montrent des baisses de 5,4% par décennie depuis les années 80 en hiver et au printemps, avec une tendance à l'amélioration sur la période 1995-2000. Et pourtant, en 2000, 2001 et 2003, le trou dans la couche d'ozone a atteint une superficie jamais observée avant 2000, alors que celui de 2002 était le plus petit qui ait été observé depuis 1998.
Selon l'Organisation Météorologique Mondiale ces "fluctuations aussi marquées sont dues aux variations interannuelles des conditions météorologiques régnant dans la stratosphère et non à la quantité totale de susbstances destructrices
d'ozone dans cette couche de l'atmosphère." (OMM, 2004)
La déperdition en ozone au-dessus de l'Antarctique a atteint une superficie de 24 millions de km² en 2014, le record datant de 2000 avec 29,9 million de km². Actuellement, le trou dans la couche d'ozone est plus petit que durant la période 1998–2006 (NASA, 10/2014).
En Antarctique, le trou dans la couche d'ozone est un phénomène annuel qui survient en hiver et au printemps à cause des températures extrêmement basses qui règnent dans la stratosphère et de la présence de substances nocives pour l'ozone (OMM, 2011)
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Évolution du "trou" d'ozone en Arctique
En Arctique (pôle nord), les températures hivernales sont en moyenne plus élevées qu'au pôle Sud et les conditions météorologiques varient beaucoup d'une année à l'autre. Les conditions ne sont donc pas toujours réunies pour qu'une diminution importante d'ozone y soit observée (INSU, 04/2011). Toutefois, une étude publiée dans la revue Nature souligne que les trous d'ozone dans l'Arctique sont possibles même avec des températures beaucoup plus douces que celles de l'Antarctique.
Début 2011, pour la première fois dans l'histoire des relevés, un trou comparable à celui observé annuellement au dessus de l'Antarctique, s'est formé au dessus des régions boréales. Au plus fort du phénomène, la perte d'ozone a dépassé 80% à plus de 18-20 km d'altitude. D'une taille d'environ 2 millions de km², ce trou, d'une taille inégalée, s'est déplacé durant une quinzaine de jours au-dessus de l'Europe de l'Est, de la Russie et de la Mongolie, exposant parfois les populations à des niveaux élevés de rayonnements ultraviolets, selon les chercheurs
Les causes du trou dans la couche d'ozone
Suite aux travaux de l'expédition scientifique de 1986 en Antarctique, Susan SALOMON puis James ANDERSON ont démontré que les teneurs en chlore étaient nettement supérieures aux "normales" dans les régions les plus affectées par la disparition de l'ozone.
Paul CRUTZEN, Mario MOLINAS et Frank SHERWOOD ont ensuite établi que les responsables sont des molécules chimiques produites par l'Homme : les ChloroFluoroCarbones (CFC) et les halons.
Ces composés très stables montent lentement vers la stratosphère où ils catalysent la destruction de l'ozone. En effet, au contact des rayons ultraviolets (UV), ces gaz libèrent leur chlore par photolyse. De plus, les cristaux de glace présents dans les nuages d'altitude transforment les composés chlorés de l'atmosphère en chlore actif susceptible de détruire l'ozone.
"La destruction de l'ozone stratosphérique se produit dans les régions polaires lorsque les températures descendent en dessous de -80 °C. À ces températures des nuages se forment dans la basse stratosphère au sein desquels des réactions chimiques transforment des composés issus des halocarbures - et inoffensifs vis-à-vis de l'ozone - en composés actifs. Ces processus conduisent à une destruction rapide de l'ozone au retour de la lumière solaire au-dessus du pôle". (INSU, 04/2011).
Comme ces molécules chimiques introduites par les activités humaines persistent longtemps, leur action n'est neutralisée qu'après des dizaines d'années. En effet, une molécule de CFC met environ 25 ans avant d'atteindre la stratosphère et a une durée de vie comprise entre 60 et 100 ans... Ainsi, leur concentration ne diminue que très lentement même si ils sont bannis de toute utilisation et production.
Les composés chimiques responsables du trou dans la couche d'ozone
Les composés halogénés synthétiques
Les substances à l'origine de la perdition d'ozone stratosphérique sont des halocarbures. Ils s'agit de composés halogénés synthétiques, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas produits par la nature (chlore, brome, iode et fluor). Ils regroupent toutes les Substances Appauvrissant la couche d'Ozone (SAO), soit :
- les chlorofluorocarbures (CFC),
- les hydrochlorofluorocarbures (HCFC),
- les bromofluorocarbures (aussi appelés halons),
- le méthylchloroforme (1,1,1-trichloroéthane),
- le tétrachlorométhane (CCl4),
- le bromure de méthyle (CH3Br),
- les hydrofluorocarbures (HFC),
- les perfluorocarbures (PFC).
Ces molécules furent utilisées (notamment en remplacement d'hydrocarbures inflammables) car elles restent très stables et ne présentent donc aucune toxicité chimique pour l'homme. Leurs propriétés physico-chimiques très intéressantes expliquent pourquoi on les a utilisées très largement dans un grand nombre de processus industriels et de produits de consommation :
- liquide de refroidissement dans les systèmes frigorifiques (domestiques, industriels et commerciaux) et les conditionnements d'air
- solvant et gaz propulseur dans les aérosols
- solvant pour le nettoyage d'appareils mécaniques et électroniques
- agent gonflant pour la production de mousses plastiques
- Les halons, contenant du brome, ont été utilisés notamment comme produits extincteurs dans la lutte contre les incendies
A ces deux catégories de composés sont venues s'ajouter d'autres substances, également impliquées dans la dégradation de la couche d'ozone : - des solvants chlorés : le trichloréthane et le tétrachlorure de carbone
- le bromure de méthyle, un pesticide utilisé en horticulture. Son utilisation à des fins de quarantaine et de traitement avant expédition est encore autorisée en Europe afin de garantir l'absence d'organismes nuisibles dans les cultures commerciales, dans la mesure où des solutions de remplacement pour cette utilisation spécifique tardent à être développées (Commission européenne, 07/2005)
- les HCFC, HydroChloroFluoroCarbones et les HFC, HydroFluoroCarbones développés par l'industrie pour remplacer les CFC dans la plupart de leurs applications. Ils contiennent de l'hydrogène, ce qui provoque leur dégradation plus rapide dans la haute atmosphère. Ils attaquent la couche d'ozone mais moins longtemps que les CFC. Par contre, ils contribuent à accroître "l'effet de serre", un autre problème écologique très préoccupant.
L'atome de chlore avec une durée de vie pouvant atteindre la centaine d'années, détruira plusieurs milliers de molécules d'ozone avant de disparaître.
شيء من العدم و كثير من السواد
-نسرين-
-نسرين-