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1980s, riduzione dell'ozono: diminuzione della quantità di ozono nella stratosfera


La riduzione dell'ozono e il buco nell'ozono sono due fenomeni connessi con la riduzione dell'ozono stratosferico, intendendosi con essi rispettivamente: 

• il calo lento, relativamente stabile e globale dell'ozono stratosferico totale ovvero nell'ozonosfera dai primi anni 1980 in poi; 


• il molto più potente, ma intermittente fenomeno di riduzione dell'ozono delle regioni polari terrestri, quello a cui più propriamente ci si riferisce quando si parla di " buco dell'ozono", in realtà un assottigliamento marcato dello strato. 

Lo strato di ozono è uno schermo fondamentale per l'intercettazione di radiazioni letali per la vita sulla terra, e la sua formazione avviene principalmente nella stratosfera alle più irradiate latitudini tropicali, mentre la circolazione globale tende poi ad accumularlo maggiormente alle alte latitudini e ai poli. 

Il meccanismo di formazione del buco è diverso dall'assottigliamento alle medie latitudini dello strato di ozono, ma entrambi i fenomeni si basano sul fatto che gli alogeni, principalmente cloro e bromo, catalizzano reazioni ozono-distruttive. I composti responsabili appaiono essere principalmente dovuti all'azione umana. 

Il ciclo dell’ozono venne studiato per la prima volta nel 1930 da Sidney Chapman che scopri come si genera l’ozono secondo delle reazioni radicaliche a catena.


Il meccanismo di schermo è semplice: quando un raggio ultravioletto colpisce una molecola di ozono, questa lo assorbe scindendosi in O 2 + O. L'ossigeno monoatomico formato reagisce con una molecola di O 2 per formare ancora ozono, e il ciclo quindi ricomincia. La reazione di propagazione è un ciclo chiuso in cui la radiazione UV-B (300 nm) viene assorbita e trasformata in calore (riscaldamento della parte alta della stratosfera con inversione termica). 

A partire dagli anni ’70 vennero pubblicati una serie di studi sulla distruzione dell’ozono stratosferico: 

• 1970: Paul J. Crutzen 
Studiò la riduzione de contenuto di O 3 per azione catalitica di NO x che è naturalmente presente nella stratosfera e deriva dalla N 2O prodotta dall’azione batterica sulla Terra.


• 1971: Harold Johnston 
Evidenziò l’aumento di NOx prodotti da aerei supersonici. 

• 1974: Richard S. Stolarski e Ralph J. Cicerone 
Scoprirono la riduzione ulteriore del contenuto di O 3 per azione catalitica di ClOx. Questi composti clorurati sono presenti naturalmente nella stratosfera solo in quantità molto basse, per cui si tratta di composti di prevalente origine antropogenica.


• 1974: Mario J. Molina, F. Sherwood Rowland

Scoprirono la formazione di radicali Cl a partire da CFCs. I CFCs si degradano molto lentamente nella troposfera e perciò raggiungono praticamente inalterati la stratosfera, dove la radiazione UV li degrada generando radicali di Cl che interrompono il ciclo dell’ozono.

Negli anni tra il 1980 e il 1985 venne osservato il “buco dell’ozono” sull’Antartide. Il buco dell'ozono è una riduzione ciclica dello strato di ozono stratosferico (ozonosfera) che si verifica, principalmente in primavera, sopra le regioni polari. La diminuzione può arrivare fino al 71% nell'Antartide e al 40% (2011) nella zona dell'Artide. La riduzione dell'ozono indica il generico assottigliamento dello strato di ozono della stratosfera che si è cominciato a studiare e rivelare a partire dalla fine degli anni settanta (stimata intorno al 5% dal 1979 al 1990).
La riduzione si verifica principalmente per distruzione catalitica da parte di composti alogenati di fonte antropica che raggiungono la stratosfera, nonostante la densità maggiore dell'aria dei medesimi. Non sono note rilevanti ed equivalenti fonti naturali dei composti destruenti l'ozono, escludendo solo il cloruro di metile che pur essendo l'alocarburo singolarmente più abbondante, in parte di origine naturale, con il 15% ne costituisce solo una porzione ridotta.

Lo strato di ozono (O3) funge da filtro per le radiazioni ultraviolette: infatti assorbe del tutto la loro componente UV-C, e per il 90% la UV-B. Gli UV-A non risentono molto dell'atmosfera, ma d'altronde sono poco attivi biologicamente. Quindi la dose di radiazioni UV-B che raggiunge la superficie terrestre dipende inversamente dalla concentrazione di ozono in alta atmosfera. Le radiazioni UV-B possiedono un effetto sterilizzante per moltissime forme di vita, sono dannose per la pelle potendo innescare la formazione di melanomi e altri tumori, e per gli occhi, causare una parziale inibizione della fotosintesi delle piante, con conseguente rischio di abbassamento delle capacità di alimentarsi da parte di tutto l'ecosistema, diminuzione dei raccolti compresa, e distruggere frazioni importanti del fitoplancton che è alla base della catena alimentare marina.

Sul finire del 1985 in seguito alla scoperta del fenomeno nella regione antartica (fenomeno rinominato comunemente buco dell'ozono), i governi mondiali riconobbero il bisogno di adottare misure per ridurre la produzione e il consumo dei gas Clorofluorocarburi (CFC) ritenuti responsabili dell'aumentare dell'assottigliamento dell'ozono: infatti ai naturali meccanismi di decomposizione dell'ozono si sommavano altri meccanismi causati dalle attività umane. In particolare i responsabili dell'assottigliamento dello strato di ozono sono i gas CFC (C1-C3) emessi quotidianamente dalle attività umane nei paesi più industrializzati: tali gas (contenuti nei circuiti frigoriferi, nelle bombolette spray, ...) reagendo chimicamente con l'ozono stratosferico provocano l'assottigliamento dello strato di ozono e l'allargamento del "buco" sopra le regioni polari. Nel 1987 venne firmato il protocollo di Montreal, che imponeva la progressiva riduzione della produzione di CFC e successivamente anche degli HCFCs.

Nel 1988 il fenomeno del buco dell'ozono cominciò ad apparire anche sopra il Polo Nord. Nel 1990 più di 90 paesi decisero di sospendere la produzione di gas CFC.
Per la loro scoperta, nel 1995, Paul J. Crutzen (NL), Mario J. Molina (MEX= e F. Sherwood Rowland (USA) furono insigniti del premio Nobel per la Chimica.


Tratto da PROCESSI INDUSTRIALI ECOSOSTENIBILI di Laura Marongiu
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