Buco dell'ozono e CFC

Buco dell'ozono

Il buco nell'ozono è un fenomeno che si presenta durante la primavera antartica che prevede la diminuzione del 50% dello strato di ozono. Di solito avviene nel Polo Sud ma adesso, per via dell'inquinamento, anche nel Polo Nord.

Strato di ozono

Lo strato di ozono è un sottile strato di gas naturale situato nella parte bassa della stratosfera che ci protegge dalle radiazioni UV del Sole. L'ozono è una molecola triatomica stabilizzata da quattro strutture di risonanza.

• O₃ Stratosferico → Funzione protettiva (90%)
• O₃ Troposferico → Inquinante (10%)

Unità Dobson

Lo spessore dello strato di ozono è dato dalla quantità di ozono contenuta in una colonna sovrastante una determinata area della Terra. L'unità di misura è Dobson (DU) che corrisponde allo spessore, espresso in cm di mm, che si otterrebbe concentrando tutto l'ozono in un piccolo strato all'altezza del suolo, a condizioni standard di temperatura e di pressione (0°C e 1 atm).

1 DU corrisponde ad uno strato di ozono puro di spessore 0.01 mm con la densità che questo gas possiede alla pressione al livello del suolo (1 atm) e alla temperatura di 273.15 K. Lo spessore medio dello strato di ozono è 300 DU.

Per effetto delle correnti stratosferiche, l'ozono viene trasportato dalle regioni tropicali, dove viene maggiormente prodotto, a quelle polari. Quindi vicino all'equatore lo strato di ozono che ci protegge dalle radiazioni ultraviolette è minore. La concentrazione di ozono ai tropici è mediamente 250 DU mentre quella nelle regioni subpolari è circa 450 DU. La quantità di ozono che ci sovrasta alle latitudini temperate è pari a 350 DU. La concentrazione di ozono è massima in primavera e minima in autunno.

Formazione dell'ozono

Nella mesosfera non si forma ozono in quanto c'è una bassa concentrazione di ossigeno molecolare, il quale fotodissocia grazie alla presenza della radiazione UV-C. Gli atomi di ossigeno monoatomici che si vengono a formare collidono tra loro per riformare nuovamente ossigeno molecolare.

Nella stratosfera, l'intensità della radiazione UV-C è inferiore in quanto gran parte di essa è filtrata dall'O₂ della mesosfera, dove è intervenuta per fotodissociare l'ossigeno molecolare. Gran parte dell'ossigeno stratosferico è quindi sotto forma di O₂ piuttosto che di ossigeno atomico, quindi è più probabile che l'O atomico formato da quella piccola parte di radiazione UV-C arrivata nella stratosfera collida con l'ossigeno biatomico:

O + O₂ → O₃ + calore

Si viene quindi a formare ozono e c'è una liberazione di una grande quantità di calore. Questa grande quantità di calore viene generalmente assorbita da un terzo corpo che partecipa alla reazione (N₂, H₂O):

O + O₂ + M → O₃ + M + calore

Tale liberazione di calore è la causa dell'aumento di temperatura che si verifica nella stratosfera. Nella parte inferiore della stratosfera, la concentrazione di O₂ è maggiore rispetto alla parte superiore. Le radiazioni UV sono filtrate prima quindi è poca la quantità di ossigeno dissociata ed è poca la quantità di O₃ formata. La densità dell'O₃ raggiunge il massimo dove è più alto il prodotto tra l'intensità della radiazione UV-C e la concentrazione di O₂.

Gran parte dell'ozono è localizzato tra 15 e 35 km di altezza, cioè nella parte inferiore e intermedia della stratosfera, regione nota come strato di ozono. Il massimo della densità dell'ozono si trova (viene trasportato verso il basso dopo essere stato prodotto) a circa 25 km di altezza al di sopra delle aree tropicali.