Agujero de ozono de la Antártida
Historia y extensión
El agujero de ozono de la Antártida fue observado por vez primera durante los años 1980-84. Una vez detectado se puede comprobar como, desde alrededor de 1976, ya había datos que indicaban su aparición, pero fue en la década de los ochenta en la que su crecimiento se hizo mucho mayor.
Entre los años 1978-1987 el agujero creció tanto en profundidad (ozono perdido en la columna) como en extensión, aunque con oscilaciones de unos años a otros. En 1988 el agujero disminuyó drásticamente, pero entre 1989-1991 volvió a ser tan grande como en 1987, y en 1992-95 fue aun mayor. En 1987 y 1989-95 cubría el entero continente Antártico y parte del océano que lo rodea, llegando, en algunas pocas ocasiones a afectar al extremo de S América, Australia o Nueva Zelanda.
La especialmente fuerte destrucción de ozono en la Antártida se produce porque, por las condiciones que luego detallaremos, gran parte del cloro contenido en las moléculas no directamente destructoras del ozono se convierte en radicales de cloro destructivos. Hay seis procesos que, sucediendo uno tras otro o simultáneamente, influyen en este resultado:
a) El vórtice polar.- El aire de la Antártida se enfría durante el invierno por lo que desciende. El efecto Coriolis hace que este aire en descenso forme una fuerte corriente en dirección oeste alrededor del polo (vórtice polar) que aísla (no está claro si casi totalmente o hay una cierta comunicación con las zonas vecinas) el aire de la Antártida durante todos estos meses. Cuando llega la primavera, a pesar de que el aire comienza a calentarse, permanece el vórtice polar hasta noviembre.
b) Nubes polares estratosféricas.- Las temperaturas en la parte baja de la estratosfera llegan a ser extraordinariamente frías, de menos de - 80ºC. En estas condiciones se forman numerosas nubes en la estratosfera, compuestas principalmente de ácido nítrico y agua cristalizados.
c) Reacciones en las nubes polares estratosféricas.- El cloro que está en las moléculas no destructoras del ozono como cloruro de hidrógeno o nitrato de cloro reacciona sobre las superficies de las partículas que forman las nubes polares estratosféricas. El HCl se va disolviendo en las partículas conforme ellas se van formando y el ClONO2 se va absorbiendo con reacciones como:
ClONO2+ H2O ------> HOCl + HNO3
El HNO3 permanece en las partículas de la nube.
Además, las nubes facilitan una reacción catalítica que retira óxidos de nitrógeno (NOx) a base de reacciones como:
N2O5 + HCl -------> ClNO2 + HNO3
Y como el N2O5 está en equilibrio con el NO2:
2 N2O5 <-> 4 NO2 + O2
el efecto final es que el NO2 se elimina de la fase gaseosa y va quedando "secuestrado" en las nubes en forma de ácido nítrico.
d) Sedimentación y desnitrificación.- A veces las nubes se hacen tan grandes que descienden de la estratosfera, arrastrando el ácido nítrico (desnitrificación). La desnitrificación aumenta la denoxificación.
e) Fotólisis de los compuestos de cloro activos.- El Cl2 y el HOCl producidos se fotolisan con facilidad, incluso en el invierno antártico en el que hay pocos rayos UV porque el sol está muy bajo y sus rayos han tenido que atravesar una gruesa capa de atmósfera que retiene a muchos rayos UV. Las moléculas de Cl2 absorben rayos UV-A y visibles:
Cl + O3 --------> ClO + O2
Así se producen grandes cantidades de ClO que reaccionarían con el NO2 formando ClONO2 que vuelve a formar parte de la reserva de moléculas no destructoras del ozono que contienen Cl. Pero los procesos de denoxificación y desnitrificación estudiados antes impiden que esto suceda al haber retirado NO2.
f) Destrucción catalítica del ozono por el Cl activo.- Como se ha visto en el apartado correspondiente, el Cl y el ClO originan un eficaz ciclo catalítico de destrucción del ozono. Sin embargo este ciclo usa átomos de oxígeno libres que sólo son suficientemente abundantes como para justificar el proceso en la parte alta de la estratosfera. Pero no hay suficiente número en la parte baja de la estratosfera como para explicar el proceso de destrucción del ozono que tiene lugar en ella. Parece que aquí el mecanismo principal implica al peróxido de cloro (ClOOCl), en reacciones:
ClOOCl + hv ----> Cl + ClOO (a)
ClOO -------------> Cl + O2
2 Cl + 2 O3 ------> 2 ClO + 2 O2
-------------------------------
Efecto neto: 2 O3 -> 3 O2
A las temperaturas a las que tiene lugar esta reacción es muy rápida y domina el proceso de destrucción del ozono. El paso (a) de la reacción necesita radiación UV que sólo llega a ser abundante en la parte baja de la estratosfera en la primavera. Así se explica que durante el invierno tiene lugar una gran acumulación de ClO y ClOOCl que es seguida de una masiva destrucción de ozono en primavera. Se cree que este mecanismo es responsable de alrededor del 70% de la pérdida del ozono.
Otro mecanismo que se ha identificado emplea cloro y bromo:
Br + O3 ---------> BrO + O2
Cl + O3 ---------> ClO + O2
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Efecto neto: 2 O3 -> 3 O2
Se cree que este conjunto de reacciones es responsable de alrededor del 20% de la pérdida de ozono de la Antártida.
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