Ozono Statosferico: Funzione, Formazione e Protezione
L'ozono stratosferico è uno strato di gas (O3) situato nella stratosfera terrestre, noto anche come "ozonosfera". Ha una concentrazione elevata di molecole di questo gas ed è chiamato anche "ozono buono" perché protegge la vita sulla Terra assorbendo i raggi ultravioletti dannosi del Sole.
Il gas O3 si trova tra 15 e 35 km di altitudine nella stratosfera, in maggiore concentrazione tra 20 e 25 km. Si forma attraverso un processo chimico chiamato fotolisi dell'ossigeno, dove la radiazione ultravioletta del Sole interagisce con l'ossigeno per creare molecole di ozono. Queste molecole sono essenziali poiché assorbe le radiazioni ultraviolette dannose, proteggendo gli organismi viventi, la salute umana e gli ecosistemi.
Tuttavia, l'inquinamento, in particolare le sostanze chimiche come i clorofluorocarburi (CFC) e gli idroclorofluorocarburi (HCFC), danneggia lo strato di ozono attraverso reazioni chimiche. I gas serra come il biossido di carbonio (CO2), il metano (CH4) e l'ossido di azoto (N2O) contribuiscono al riscaldamento globale, peggiorando ulteriormente la condizione di questo strato e formando i così detto "buco dell'ozono".
Questo buco è una regione con bassa concentrazione di O3 nella stratosfera, soprattutto sopra l'Antartide, causata da reazioni chimiche dannose durante la primavera australe. Questo fenomeno è dovuto a eventi naturali e all'inquinamento umano.
Per proteggere lo strato di O3, è stato introdotto il Protocollo di Montreal nel 1987, un accordo internazionale che mira a ridurre l'uso di sostanze dannose come i CFC e gli HCFC. Grazie a sforzi congiunti, ci sono miglioramenti nel ripristino di questo strato, con il buco sopra l'Antartide che mostra una riduzione nelle dimensioni.
In questo, articolo discuteremo più nel dettagglio cosa'è l'ozono stratosferico, come si forma, che funzione ha e come preservarlo.
Cos'è l'ozono stratosferico?
L'ozono stratosferico è uno strato di gas ozono (O3) presente nella stratosfera terrestre.
Questo strato di ozono è noto come "ozonosfera" visto che contiene una concentrazione elevata di molecole di ozono. Inoltre, l'ozono stratosferico viene anche definito "ozono buono" dato che protegge la vita sulla terra assorbendo i raggi ultravioletti dannosi del Sole.
Dove si trova lo strato di ozono?
Lo strato di ozono si trova nella stratosfera, una regione dell'atmosfera terrestre che si trova a 15-50 chilometri (km) di altitudine sopra la superficie della Terra.
Nello specifico, lo strato di ozono è situato tra i 15 e i 35 km di altitudine, dove si trova il 90% di tutto l'ozono presente sulla terra. La densità maggiore di ozono viene registrata tra i 20 e i 25 km di altezza dal livello del suolo, cioè nella parte medio-bassa della stratosfera.
Come si forma l'ozono nella stratosfera?
L'ozono nella stratosfera si forma attraverso un processo chimico noto come fotolisi dell'ossigeno. Questo processo avviene principalmente a causa dell'interazione della radiazione ultravioletta (UV) proveniente dal Sole con le molecole di ossigeno (O2) presenti nella stratosfera.
Il processo di formazione dell'ozono nella stratosfera è descritto nel dettaglio quì sotto.
- Assorbimento di radiazione UV: La radiazione UV proveniente dal Sole colpisce le molecole di ossigeno presenti nella stratosfera, fornendo l'energia necessaria per rompere il legame tra gli atomi di ossigeno.
- Formazione degli atomi di ossigeno: L'energia fornita dalla radiazione UV spezza le molecole di ossigeno (O2) in due atomi di ossigeno separati (O). Questi atomi sono altamente reattivi e pronti a combinarsi con altre molecole di ossigeno per formare l'ozono.
Formazione dell'ozono: Gli atomi di ossigeno reattivi (O) si combinano rapidamente con altre molecole di ossigeno (O2) presenti nella stratosfera, formando così molecole di ozono (O3).
L'equazione chimica che rappresenta la formazione dell'ozono è la seguente:
- O2 + radiazione UV → 2O
- O + O2 → O3
A cosa serve lo strato di ozono?
Lo strato di ozono serve a schermare la Terra da le radiazioni ultraviolette (UV) nocive del Sole. In particolare, l'ozono assorbe gran parte dei raggi ultravioletti di tipo B (UV-B) e quasi tutti i raggi ultravioletti di tipo C (UV-C), che sono pericolosi per gli organismi viventi.
Senza l'ozono troposferico, queste radiazioni ultraviolette raggiungerebbero la superficie terrestre, causando danni gravi danni agli esseri umani, agli animali, alle piante e all'intero ecosistema.
Infatti, l'ozonosfera protegge la salute delle persone impedendo agli UV di arrecare danni al DNA, alla pelle (incluso cancro), agli occhi e al sistema immunitario. Inoltre, difende anche le colture agricole evitando che il processo di fotosintesi delle piante venga danneggiato, nonchè preserva gli ecosistemi terrestri e marini evitando che si verifichino cambiamenti climatici.
Come i gas serra e l'inquinamento danneggiano lo strato di ozono?
L'inquinamento, in particolare l'emissione di gas serra, danneggia lo strato di ozono in modo indiretto.
Il principale responsabile del danneggiamento dello strato di ozono è il gruppo di sostanze chimiche chiamate clorofluorocarburi (CFC) e idroclorofluorocarburi (HCFC). Queste sostanze vengono utilizzate in vari prodotti, come frigoriferi, condizionatori d'aria, schiume isolanti, aerosol e sistemi di raffreddamento.
Quando queste sostanze chimiche vengono rilasciate nell'atmosfera, raggiungono la stratosfera e vengono decomposte dalla radiazione ultravioletta del Sole. La decomposizione produce atomi di cloro e bromo altamente reattivi.
Questi atomi di cloro e bromo possono reagire con le molecole di ozono (O3), provocandone la rottura e la riduzione della quantità di ozono presente nella stratosfera. Questo processo è noto come reazione catalitica distruttiva dell'ozono.
Inoltre, i gas serra come il biossido di carbonio (CO2), il metano (CH4), e l'ossido di azoto (N2O), trattengono il calore nell'atmosfera e contribuiscono al riscaldamento globale. Questo aumento della temperatura globale deteriora maggiormente lo strato di ozono.
Cos'è il buco dell'ozono?
Il buco dell'ozono è una regione della stratosfera terrestre in cui la concentrazione di ozono (O3) è significativamente ridotta rispetto ai livelli normali. Questo è causato sia da eventi naturali, sia dall'inquinamento prodotto dall'uomo.
Questo buco si trova principalmente nella regione dell'Antartide, sulla stratosfera polare. È un fenomeno noto come "buco dell'ozono antartico" ed è una caratteristica stagionale che si sviluppa durante la primavera australe (settembre-ottobre) quando le temperature estremamente basse favoriscono la formazione di reazioni chimiche dannose per l'ozono.
Purtroppo, il diradamento dello strato di ozono ha gravi conseguenze per l'ambiente e la salute umana, visto che l'ozono stratosferico ha il compito di bloccare le radiazioni ultraviolette dannose del Sole.
Come proteggere l'ozono stratosferico?
Per proteggere l'ozono stratosferico, è stato introdott il Protocollo di Montreal ne 1987. Questo protocollo è un accordo internazionale vincolante che mira a ridurre la produzione e l'uso di sostanze dannose per l'ozono, note come ODS (Ozone Depleting Substances). Tra le principali ODS sono inclusi i clorofluorocarburi (CFC), gli idroclorofluorocarburi (HCFC) e gli idrobromofluorocarburi (HBFC).
Dopo decenni di sforzi congiunti per ridurre le emissioni di ODS, si riscontrano miglioramenti per quanto riguarda al riparazione dello strato di ozono. Diverse ricerche scientifiche hanno dimostrato una riduzione della dimensione del buco nell'ozono sopra l'Antartide, un'area dove la distruzione dell'ozono ha raggiunto livelli critici nel passato.
I dati raccolti da questi studi scientifici provengono da satelliti, palloni sonda e stazioni di osservazione a terra, e sono di fondamentale importanza per monitorare le variazioni nella concentrazione di ozono nella stratosfera, nonchè per comprendere il suo impatto sulla salute dell'uomo e dell'ambiente.