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Lo strato di ozono della Terra strato di ozonoLa regione della stratosfera che contiene la maggior parte dell’ozono atmosferico. Lo strato di ozono si trova a circa 15-40 chilometri (10-25 miglia) sopra la superficie terrestre, nella stratosfera. L’impoverimento di questo strato da parte delle sostanze che riducono l’ozono (ODS) porterà a livelli di UVB più alti, che a loro volta causeranno un aumento dei tumori della pelle e della cataratta e potenziali danni ad alcuni organismi marini, piante e plastica. La pagina scientifica (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) offre molti più dettagli sulla scienza dell’impoverimento dell’ozono. protegge tutta la vita dalle radiazioni nocive del sole, ma le attività umane hanno danneggiato questo scudo. Meno protezione dello strato di ozono dalla luce ultravioletta (UV) La radiazione ultravioletta è una parte dello spettro elettromagnetico con lunghezze d’onda più corte della luce visibile. Il sole produce UV, che è comunemente diviso in tre bande: UVA, UVB e UVC. Gli UVA non sono assorbiti dall’ozono. Gli UVB sono per lo più assorbiti dall’ozono, anche se alcuni raggiungono la Terra. UVC è completamente assorbito dall’ozono e dal normale ossigeno. La NASA fornisce maggiori informazioni sul suo sito web (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). nel tempo, danneggerà i raccolti e porterà a tassi più elevati di cancro alla pelle e cataratta.

I. Lo strato di ozono

L’atmosfera terrestre è composta da diversi strati. Lo strato più basso, la troposferatroposferaLa regione dell’atmosfera più vicina alla Terra. La troposfera si estende dalla superficie fino a circa 10 km di altitudine, anche se questa altezza varia con la latitudine. Quasi tutto il tempo si svolge nella troposfera. Il monte Everest, la montagna più alta della Terra, è alto solo 8,8 km. Le temperature diminuiscono con l’altitudine nella troposfera. Quando l’aria calda sale, si raffredda, ricadendo sulla Terra. Questo processo, noto come convezione, significa che ci sono enormi movimenti d’aria che mescolano la troposfera in modo molto efficiente. si estende dalla superficie della Terra fino a circa 6 miglia o 10 chilometri (km) di altitudine. Praticamente tutte le attività umane avvengono nella troposfera. Il monte Everest, la montagna più alta del pianeta, è alto solo circa 9 km. Lo strato successivo, la stratosferastratosferaLa regione dell’atmosfera sopra la troposfera. La stratosfera si estende da circa 10 km a circa 50 km di altitudine. Le compagnie aeree commerciali volano nella stratosfera inferiore. La stratosfera diventa più calda alle alte quote. In realtà, questo riscaldamento è causato dall’ozono che assorbe le radiazioni ultraviolette. L’aria calda rimane nella stratosfera superiore, e l’aria fredda rimane più in basso, quindi c’è molto meno miscelazione verticale in questa regione che nella troposfera., continua da 6 miglia (10 km) a circa 31 miglia (50 km). La maggior parte degli aerei commerciali volano nella parte inferiore della stratosfera.

La maggior parte dell’ozono atmosferico è concentrato in uno strato della stratosfera, a circa 9-18 miglia (15-30 km) sopra la superficie terrestre (vedi la figura sotto). L’ozono è una molecola che contiene tre atomi di ossigeno. In qualsiasi momento, le molecole di ozono sono costantemente formate e distrutte nella stratosfera. La quantità totale è rimasta relativamente stabile durante i decenni in cui è stata misurata.

Fonte: Figura Q1-2 da Michaela I. Hegglin (autore principale), David W. Fahey, Mack McFarland, Stephen A. Montzka, e Eric R. Nash, Twenty Questions and Answers About the Ozone Layer: 2014 Update, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014, 84 pp., World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland, 2015.Lo strato di ozono nella stratosfera assorbe una parte della radiazione del sole, impedendole di raggiungere la superficie del pianeta. Soprattutto, assorbe la porzione di luce UV chiamata UVBUVBA banda di radiazione ultravioletta con lunghezza d’onda da 280-320 nanometri prodotta dal Sole. UVB è un tipo di luce ultravioletta proveniente dal sole (e dalle lampade solari) che ha diversi effetti nocivi. Gli UVB sono particolarmente efficaci nel danneggiare il DNA. È una causa del melanoma e di altri tipi di cancro della pelle. È stato anche collegato al danneggiamento di alcuni materiali, colture e organismi marini. Lo strato di ozono protegge la Terra dalla maggior parte degli UVB provenienti dal sole. È sempre importante proteggersi dagli UVB, anche in assenza di esaurimento dell’ozono, indossando cappelli, occhiali da sole e protezione solare. Tuttavia, queste precauzioni diventeranno più importanti man mano che la riduzione dell’ozono peggiora. La NASA fornisce maggiori informazioni sul suo sito web (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). Gli UVB sono stati collegati a molti effetti nocivi, compresi i tumori della pelle, la cataratta e i danni ad alcune colture e alla vita marina.

Gli scienziati hanno stabilito registrazioni che coprono diversi decenni e che dettagliano i normali livelli di ozono durante i cicli naturali. Le concentrazioni di ozono nell’atmosfera variano naturalmente con le macchie solari, le stagioni e la latitudine. Questi processi sono ben compresi e prevedibili. Ogni riduzione naturale dei livelli di ozono è stata seguita da un recupero. A partire dagli anni ’70, tuttavia, l’evidenza scientifica ha mostrato che lo scudo di ozono si stava riducendo ben oltre i processi naturali.

II. Impoverimento dell’ozono

Quando gli atomi di cloro e bromo entrano in contatto con l’ozono nella stratosfera, distruggono le molecole di ozono. Un atomo di cloro può distruggere più di 100.000 molecole di ozono prima di essere rimosso dalla stratosfera. L’ozono può essere distrutto più rapidamente di quanto venga creato naturalmente.

Alcuni composti rilasciano cloro o bromo quando sono esposti alla luce UV intensa nella stratosfera. Questi composti contribuiscono all’impoverimento dell’ozono, e sono chiamati sostanze che impoveriscono l’ozono (ODSODSA composto che contribuisce alla riduzione dell’ozono stratosferico. Le ODS includono clorofluorocarburi (CFC), idroclorofluorocarburi (HCFC), halon, bromuro di metile, tetracloruro di carbonio, idrobromofluorocarburi, clorobromometano e cloroformio di metile. Le ODS sono generalmente molto stabili nella troposfera e si degradano solo sotto un’intensa luce ultravioletta nella stratosfera. Quando si rompono, rilasciano atomi di cloro o bromo, che poi impoveriscono l’ozono. È disponibile una lista dettagliata (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) delle sostanze di classe I e II con i loro ODP, GWP e numeri CAS). Gli ODS che rilasciano cloro includono i clorofluorocarburi clorofluorocarburiGas coperti dal Protocollo di Montreal del 1987 e utilizzati per la refrigerazione, il condizionamento dell’aria, l’imballaggio, l’isolamento, i solventi o i propellenti per aerosol. Poiché non vengono distrutti nell’atmosfera inferiore, i CFC vanno alla deriva nell’atmosfera superiore dove, in condizioni adeguate, distruggono l’ozono. Questi gas vengono sostituiti da altri composti: gli idroclorofluorocarburi, un sostituto provvisorio dei CFC che sono anche coperti dal protocollo di Montreal, e gli idrofluorocarburi, che sono coperti dal protocollo di Kyoto. Tutte queste sostanze sono anche gas a effetto serra. Vedi idroclorofluorocarburi, idrofluorocarburi, perfluorocarburi, sostanza che riduce lo strato di ozono. (CFC), idroclorofluorocarburi idroclorofluorocarburiComposti contenenti idrogeno, fluoro, cloro e atomi di carbonio. Sebbene siano sostanze lesive dell’ozono, sono meno potenti nel distruggere l’ozono stratosferico rispetto ai clorofluorocarburi (CFC). Sono state introdotte come sostituti temporanei dei CFC e sono anche gas serra. Vedi sostanza che impoverisce l’ozono. (HCFC), tetracloruro di carboniotetracloruro di carbonioUn composto formato da un atomo di carbonio e quattro atomi di cloro. Il tetracloruro di carbonio era ampiamente utilizzato come materia prima in molti usi industriali, compresa la produzione di clorofluorocarburi (CFC), e come solvente. L’uso come solvente finì quando si scoprì che era cancerogeno. È anche usato come catalizzatore per fornire ioni di cloro a certi processi. Il suo potenziale di riduzione dell’ozono è di 1,2., e il cloroformio metile cloroformio metileUn composto costituito da carbonio, idrogeno e cloro. Il cloroformio metile è usato come solvente industriale. Il suo potenziale di riduzione dell’ozono è di 0,11. Gli ODS che rilasciano bromo includono gli halonhalonsCompound, conosciuti anche come bromofluorocarburi, che contengono bromo, fluoro e carbonio. Sono generalmente usati come agenti estinguenti e causano l’impoverimento dell’ozono. Il bromo è molte volte più efficace del cloro nel distruggere l’ozono stratosferico. Vedi sostanza che impoverisce l’ozono. e bromuro di metile bromuro di metileUn composto formato da carbonio, idrogeno e bromo. Il bromuro di metile è un pesticida efficace usato per fumigare il suolo e molti prodotti agricoli. Poiché contiene bromo, riduce l’ozono stratosferico e ha un potenziale di riduzione dell’ozono di 0,6. La produzione di bromuro di metile è stata gradualmente eliminata il 31 dicembre 2004, ad eccezione delle esenzioni consentite. Molte altre informazioni sono disponibili (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Anche se le ODS vengono emesse sulla superficie terrestre, alla fine vengono trasportate nella stratosfera in un processo che può durare da due a cinque anni.

Negli anni ’70, le preoccupazioni per gli effetti delle sostanze che distruggono l’ozono (ODSODSA composto che contribuisce alla riduzione dell’ozono stratosferico. Le ODS includono clorofluorocarburi (CFC), idroclorofluorocarburi (HCFC), halon, bromuro di metile, tetracloruro di carbonio, idrobromofluorocarburi, clorobromometano e cloroformio di metile. Le ODS sono generalmente molto stabili nella troposfera e si degradano solo sotto un’intensa luce ultravioletta nella stratosfera. Quando si rompono, rilasciano atomi di cloro o bromo, che poi impoveriscono l’ozono. È disponibile una lista dettagliata (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) delle sostanze di classe I e II con i loro ODP, GWP e numeri CAS.) sullo strato di ozono stratosferico strato di ozonoLa regione della stratosfera contenente la maggior parte dell’ozono atmosferico. Lo strato di ozono si trova a circa 15-40 chilometri (10-25 miglia) sopra la superficie terrestre, nella stratosfera. L’impoverimento di questo strato da parte delle sostanze che riducono l’ozono (ODS) porterà a livelli di UVB più alti, che a loro volta causeranno un aumento dei tumori della pelle e della cataratta e potenziali danni ad alcuni organismi marini, piante e plastica. La pagina scientifica (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) offre molti più dettagli sulla scienza dell’impoverimento dell’ozono. ha spinto diversi paesi, tra cui gli Stati Uniti, a vietare l’uso dei clorofluorocarburi (CFCCFCComposti organici formati da atomi di carbonio, cloro e fluoro. Un esempio è il CFC-12 (CCI2F2), usato come refrigerante in frigoriferi e condizionatori d’aria e come agente gonfiante della schiuma. I CFC gassosi possono impoverire lo strato di ozono quando salgono lentamente nella stratosfera, vengono scomposti da forti radiazioni ultraviolette, rilasciano atomi di cloro e poi reagiscono con le molecole di ozono. Vedi Sostanze che impoveriscono l’ozono.) come aerosolaerosolUna piccola goccia o particella sospesa nell’atmosfera, tipicamente contenente zolfo. Gli aerosol sono emessi naturalmente (per esempio, nelle eruzioni vulcaniche) e come risultato delle attività umane (per esempio, bruciando combustibili fossili). Non c’è connessione tra aerosol di particolato e prodotti pressurizzati chiamati anche aerosol. (Vedi sotto) propellenti. Tuttavia, la produzione globale di CFC e di altre ODS ha continuato a crescere rapidamente man mano che sono stati trovati nuovi usi per queste sostanze chimiche nella refrigerazione, nella soppressione degli incendi, nell’isolamento della schiuma e in altre applicazioni.

Alcuni processi naturali, come le grandi eruzioni vulcaniche, possono avere un effetto indiretto sui livelli di ozono. Per esempio, l’eruzione del 1991 del Monte Pinatubo non ha aumentato le concentrazioni di cloro stratosferico, ma ha prodotto grandi quantità di piccole particelle chiamate aerosolaerosolsPiccole particelle o goccioline liquide nell’atmosfera che possono assorbire o riflettere la luce solare a seconda della loro composizione. (diverso dai prodotti di consumo conosciuti anche come aerosol). Questi aerosol aumentano l’efficacia del cloro nel distruggere l’ozono. Gli aerosol nella stratosfera creano una superficie sulla quale il cloro a base di CFC può distruggere l’ozono. Tuttavia, l’effetto dei vulcani è di breve durata.

Non tutte le fonti di cloro e bromo contribuiscono alla riduzione dello strato di ozono. Per esempio, i ricercatori hanno scoperto che il cloro delle piscine, degli impianti industriali, del sale marino e dei vulcani non raggiunge la stratosfera. Al contrario, gli ODS sono molto stabili e non si dissolvono nella pioggia. Così, non ci sono processi naturali che rimuovono gli ODS dalla bassa atmosfera.

Un esempio di esaurimento dell’ozono è il “buco” annuale dell’ozono sopra l’AntartideExit che si è verificato durante la primavera antartica dai primi anni ’80. Questo non è realmente un buco nello strato di ozono, ma piuttosto una vasta area della stratosfera con quantità estremamente basse di ozono.

La riduzione dell’ozono non è limitata all’area sopra il Polo Sud. La ricerca ha dimostrato che l’impoverimento dell’ozono si verifica alle latitudini che comprendono il Nord America, l’Europa, l’Asia e gran parte dell’Africa, dell’Australia e del Sud America. Maggiori informazioni sull’estensione globale dell’impoverimento dell’ozono possono essere trovate nella Valutazione scientifica dell’impoverimento dell’ozono: 2014Exit sviluppata dal Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente.