Buco nell'ozono
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Si definisce comunemente buco nell'ozono la riduzione temporanea dello strato di ozono (ozonosfera) che avviene ciclicamente durante la primavera nelle regioni polari (la diminuzione può arrivare fino al 70% nell'Antartide e al 30% nella zona dell'Artide). Per estensione il termine viene utilizzato per indicare il generico assottigliamento dello strato di ozono della stratosfera che si è riscontrato a partire dai primi anni ottanta (stimata intorno al 5% dal 1979 al 1990).
Lo strato di ozono (O3) funge da filtro per le radiazioni ultraviolette (trattenendo da solo circa il 99% della radiazione UV solare), che possono essere dannose per la pelle (melanomi), causare una parziale inibizione della fotosintesi delle piante (con conseguente rischio di diminuzione dei raccolti) e distruggere frazioni importanti del fitoplancton che è alla base della catena alimentare marina.
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[modifica] Il ciclo dell'ozono
Il meccanismo di schermo è semplice: quando un raggio ultravioletto colpisce una molecola di ozono, questa lo assorbe scindendosi in O2 + O. L'ossigeno monoatomico formato reagisce con una molecola di O2 per formare ancora ozono, e il ciclo quindi ricomincia.
[modifica] Consumo dell'ozono
In seguito le radiazioni solari dissociano una molecola di ozono in una di ossigeno biatomico ed una in ossigeno monoatomico:
-
- O3 + radiaz. UV -> O2 + O° (filtro UV)
Durante la notte l'ossigeno monoatomico, essendo altamente reattivo, si combina con l'ozono per formare due molecole di ossigeno biatomico:
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- O3 + O° -> 2 O2
L'equilibrio di queste reazioni fotochimiche è facilmente perturbato da molecole che possono interferire come i composti clorurati, i bromurati e gli ossidi di azoto prodotti dall'attività antropica. In particolare i clorofluorocarburi (o CFC, utilizzati nei circuiti di refrigerazione dei frigoriferi e negli impianti di condizionamento) sono considerati fra i principali responsabili del buco nell'ozono.
[modifica] La scoperta del buco dell'ozono
Fra la maggior parte dei chimici e fisici dell'atmosfera, è opinione diffusa che la comprensione scientifica ha raggiunto un livello che giustifica contromisure per limitare la diffusione dei CFC, anche se la decisione finale spetta all'opinione pubblica e ai legislatori.
Bisogna tuttavia rimarcare che il fenomeno è particolarmente intenso nell'emisfero Sud (Australe), mentre la maggior parte dei paesi industrializzati, compresi Cina ed India, utilizzatori di CFC è collocata nell'emisfero Nord (Boreale), anche se il rimescolamento dell'aria fra i due emisferi viene ritenuto trascurabile.
Una critica mossa più volte alle teorie sul buco dell'ozono è che i CFC sono più pesanti dell'aria e non possono quindi raggiungere la stratosfera: in realtà, le turbolenze dell'aria sono abbastanza forti per mescolare completamente tutti i gas dell'atmosfera, che non risultano quindi "ordinati" per peso. Allo stesso modo dei CFC, argon, kripton e altri gas più pesanti dell'aria raggiungono gli strati più alti dell'atmosfera. In ogni caso, nonostante il consenso generale della comunità scientifica, lo studio della riduzione dell'ozono è estremamente complesso, e non sono mancati i punti problematici. Per esempio, nonostante sia dimostrato che l'esposizione ai raggi ultravioletti è un fattore di rischio per lo sviluppo di melanomi, non è stato possibile stabilire un collegamento statistico diretto tra l'impoverimento dello strato di ozono e l'incremento di melanomi della cute.
La discussione riguardante il buco dell'ozono rimane tutt'oggi aperta: dopo studi più approfonditi sulla meteorologia delle zone polari, alcuni scienziati sostengono che il buco dell’ozono possa essere un fenomeno del tutto naturale che è legato a particolari condizioni meteorologiche delle zone polari. Si è scoperto che la circolazione dell’atmosfera in Antartide è simile a quella di un grande vortice: durante molti mesi dell’anno, esiste una massa d’aria, che è isolata dal resto dell’atmosfera e che circola intorno al polo sud. Alla fine della primavera, il vortice si rompe e ciò determina l’afflusso di aria con gran contenuto di ozono proveniente dalle zone tropicali. Quest’aria proveniente dalle zone tropicali è più ricca di ozono perché la radiazione solare più intensa favorisce la formazione di questo gas nelle zone più calde. Lo spostamento avviene spontaneamente perché l’aria della stratosfera migra dalle grandi altezze sopra i tropici, dove si forma abbondante ozono, verso altezze minori delle regioni sopra i poli.
Quando al polo sud torna il sole, il suolo riscaldandosi, riscalda l’aria sovrastante povera di ozono che poiché è meno densa a causa del riscaldamento, sale fino a raggiungere la stratosfera. Qui questa massa d’aria diluisce lo strato ricco di ozono presente in quel luogo spostandolo anche lateralmente. Fenomeni come questo dove correnti d’aria, causate da variazioni termiche, salgono e scendono sono normali e accadono a tutte le latitudini.
I movimenti atmosferici che spostano masse d’aria da una zona ad un’altra del globo terrestre non distruggono l’ozono, ma in maniera più semplice lo ridistribuiscono e quindi questa teoria appare più rassicurante rispetto a quella che riguarda alcune sostanze prodotte dall’uomo. Questa teoria basata sulle dinamiche atmosferiche esistenti sopra i poli ha tuttavia il difetto di non giustificare il motivo per cui il polo sud sfaccia sempre più fatica a recuperare i normali livelli di ozono.
[modifica] Le decisioni in sede internazionale
Le ricerche sui danni provocati dai raggi ultravioletti non schermati dall'ozono sono recenti e non hanno ancora dato risultati definitivi. È comunque un dato di fatto che le radiazioni ultraviolette, soprattutto quelle a più alta energia, abbiano effetti di mutazione genetica e siano quindi causa di tumori. Già nel 1987, sotto la pressione delle associazioni ambientaliste, della comunità scientifica, dell'opinione pubblica e dell'UNEP, venne firmato il protocollo di Montreal, che imponeva la progressiva riduzione della produzione di CFC. L'accordo rimase tuttavia debole e poco efficace, anche perché molti paesi industrializzati non lo firmarono.
Si avevano da un lato grandi aziende dei paesi occidentali (tra esse la DuPont) che esitavano a rinunciare agli investimenti dedicati alla produzione di CFC, dall'altro paesi ad economia pianificata che denunciavano difficoltà di altro tipo: l'URSS, ad esempio, esitava sostenendo che il piano quinquennale in corso non consentiva variazioni repentine, la Cina aveva in corso la diffusione di frigoriferi in milioni di abitazioni.
Gli Stati Uniti e l'Unione Europea dichiararono nel 1989 che avrebbero cessato la produzione dei cinque più comuni CFC entro il 2000, e la decisione venne poi condivisa a Londra nel 1990 da altri 90 paesi, grazie anche alla costituzione di un fondo per sostenere la conversione dai CFC ad altri prodotti.
Ulteriori misurazioni di satelliti mostrarono però l'anno dopo che la distruzione dell'ozono procedeva più velocemente di quanto si fosse stimato ed altri paesi si impegnarono a cessare la produzione di CFC entro il 2010.
Bisogna comunque tenere presente che il cloro contenuto nei CFC (che è quello che provoca la distruzione delle molecole di ozono) è altamente stabile, si stima infatti che una molecola di cloro possa trasformare in ossigeno 40 000 molecole di ozono.
Il meccanismo della reazione è il seguente:
- CFC → Cl° + FC
- Cl° + O3 → ClO + O2
- ClO + O3 → ClO2 + O2
- ClO2 + raggi UV → Cl° + O2
Il radicale monoatomico Cloro si rigenera alla fine del ciclo, quindi può ripetere la sequenza di reazioni e reagire con altre molecole di ozono prima di disperdersi.
Negli ultimi anni si sono avuti sia ulteriori, più rigorosi, accordi internazionali (Copenaghen 1992, Vienna 1995, Montreal 1997, ecc.), sia periodiche verifiche scientifiche.[2]
Nel 2000 la produzione di CFC è scesa dal suo massimo di un milione di tonnellate (raggiunto nel 1988) a meno di 100.000 tonnellate per anno, grazie anche all'introduzione dei meno dannosi idroclorofluorocarburi (HCFC); per alcune applicazioni (come i condizionatori per automobili), si è passati anche all'uso di idrofluorocarburi (HFC) che, non contenendo atomi di bromo o di cloro, non sono dannosi per lo strato di ozono (ma che sono comunque dei potenti gas serra).
Ora la produzione di CFC è nulla e le emissioni sono quindi quasi nulle (a parte i vecchi impianti frigoriferi ed antiincendio ancora in esercizio). Il "buco nell'ozono" sta però continuando ad aumentare data la stabilità della molecola di cloro e probabilmente a causa del massiccio uso del bromuro di metile come pesticida "fumigante" in agricoltura.
Va peraltro osservato come anche l'idrogeno sia fortemente sospettato di interagire con l'ozono nella stratosfera.[3] L'idrogeno è uno dei gas meno densi, assieme all'elio, e raggiunge quindi più rapidamente dei CFC e degli HCFC gli strati più alti dell'atmosfera. Attualmente, la produzione mondiale di idrogeno è pari a 50 milioni di tonnellate all'anno e qualora l'idrogeno venisse proposto come vettore energetico e combustibile per il futuro (idricità, hydricity) la sua produzione dovrebbe salire di almeno un fattore 100 (5 miliardi di tonnellate all'anno); secondo varie stime dall'1% al 7-8% dell'idrogeno prodotto viene disperso nell'ambiente in conseguenza di perdite varie (trasporto, stoccaggio, utilizzo).
[modifica] Note
- ^ J.G. Anderson, W.H. Brune, M.J.Proffitt. «Ozone Destruction by Chlorine Radicals within the Antarctic Vortex: The Spatial and Temporal Evolution of ClO-O3 Anticorrelation Based on in Situ ER-2 Data». Journal of Geophysical Research, agosto 1989.
- ^ Si può seguire la vicenda nelle pagine del Segretariato per l'Ozono dell'UNEP.
- ^ L'idrogeno potrebbe allargare il buco nell'ozono
