Qu'est-ce que la concentration en ozone?
L'ozone est un gaz toxique de couleur bleue composé de trois molécules d'oxygène (O 3 ), qui peut représenter un risque pour la santé ou être bénéfique pour la vie sur Terre, selon l'endroit où il est observé dans l'atmosphère. À des niveaux inférieurs dans l'atmosphère, une concentration d'ozone supérieure à une quantité minimale peut avoir des effets sur la santé, nuire à la croissance des plantes et causer de la pollution de l'air et des dommages aux bâtiments. Dans la haute atmosphère, à 20 ou 20 kilomètres au-dessus du sol, l'ozone sert de bouclier pour empêcher certains rayons ultraviolets nocifs du soleil d'atteindre le sol.
L'ozone à basse altitude se forme à partir de réactions de véhicules à base de pétrole avec des composés organiques volatils (COV) présents dans l'essence et les solvants de peinture. À mesure que les composés s'accumulent dans l'atmosphère, ils réagissent avec les molécules normales d'oxygène (O 2 ) et créent de l'ozone et d'autres composés contribuant au smog ou à la pollution atmosphérique. L'ozone est chimiquement actif et peut provoquer une lésion des tissus des poumons lors de l'inspiration. Il est également corrosif et peut endommager le bâtiment en raison de réactions avec les produits de construction extérieurs.
L'ozone en petites concentrations peut être bénéfique dans des utilisations contrôlées, car il peut agir comme un désinfectant pour éliminer les germes. Les générateurs d'ozone peuvent être utilisés pour les installations de traitement de l'eau et dans certains systèmes de purification de l'air pour éliminer les germes. Ceci est délibérément maintenu à de faibles concentrations pour minimiser les effets négatifs potentiels sur la santé. Un exemple d'ozone en tant que purificateur d'air se produit lorsque la foudre est générée par les orages et que l'air sent plus frais par la suite. L'énergie électrique élevée dans la foudre peut créer de l'ozone à partir de molécules d'oxygène, qui vont réagir avec la pollution de l'air et purifier l'air temporairement.
Dans la haute atmosphère, l'ozone est formé naturellement par les réactions des molécules d'oxygène avec la lumière solaire à haute intensité. L'ozone est un très bon absorbeur des longueurs d'onde de rayonnement ultraviolet-B (UVB), connues pour favoriser le cancer chez l'homme et de nombreux animaux. L'ozone réagit constamment avec d'autres particules, puis se régénère pendant la journée, en maintenant une concentration constante en ozone. La quantité est très petite, mesurée à quelques parties par milliard de parties d'air, mais elle est importante pour la protection UVB.
Les chlorofluorocarbures (CFC) ont été inventés dans les années 1930 en tant que groupe de produits nécessaires pour remplacer les réfrigérants dangereux tels que l'ammoniac et le chlorure de méthyle, qui étaient inflammables ou toxiques. Des tests avec des CFC ont montré que les humains et les animaux pouvaient être exposés sans risque à des fuites de petites quantités trouvées dans les maisons et les petites entreprises. En peu de temps, les CFC ont été largement utilisés dans le monde entier pour la réfrigération, les bombes aérosol et les agents extincteurs.
Les recherches entreprises dans les années 1960 ont montré que dans certaines parties de la haute atmosphère de la Terre, la concentration en ozone était en baisse. Dans les années 1980, il existait une relation claire entre les pertes de la couche d'ozone et les CFC rejetés dans l'air et atteignant la haute atmosphère. Les scientifiques ont suggéré que les molécules de CFC extrêmement stables restaient dans l'atmosphère terrestre pendant de nombreuses années et que les courants atmosphériques et les conditions météorologiques leur permettaient d'atteindre les hauteurs atmosphériques où la concentration d'ozone était la plus élevée.
La même énergie solaire créée par l'ozone était également assez puissante pour séparer les molécules de CFC, libérant des molécules de chlore (Cl). Ces molécules, ainsi que les cristaux de glace poussiéreux et de haute altitude, ont formé des sites de réaction qui ont fragmenté l'ozone et créé des molécules d'oxygène normales. Bien que ces réactions se soient produites partout dans l'atmosphère, les températures très basses et les conditions météorologiques observées au pôle Sud ont provoqué une vitesse de réaction plus élevée dans cette région.
Les données satellitaires ont montré une très faible concentration d'ozone au pôle Sud au tout début du printemps polaire, après plusieurs mois d'obscurité. Les scientifiques et les médias ont inventé le terme «trou dans la couche d'ozone» à l'époque pour expliquer cet effet. Bien que le trou dans la couche d'ozone soit temporaire chaque printemps et ait disparu assez rapidement, il a suscité de vives inquiétudes quant aux effets à long terme des CFC.
En 1987, près de 200 pays appartenant aux Nations Unies ont signé le Protocole de Montréal et ont convenu d'éliminer ou d'arrêter la production de CFC dans des délais précis. Des modifications ont été apportées à l'accord au cours des décennies suivantes, de nouvelles preuves montrant un appauvrissement de la couche d'ozone plus important que prévu initialement. Les CFC ont été remplacés par des composés contenant peu ou pas de chlore dans leurs molécules, appelés hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et hydrofluorocarbures (HFC).
Intérêt développé pour l'utilisation de gaz inflammables comme le propane et même l'ammoniac pour certaines applications, car ces produits ne provoquent pas d'appauvrissement de la couche d'ozone. Au début du 21e siècle, les fabricants cherchaient des moyens d'incorporer des gaz inflammables en toute sécurité dans les produits de consommation. La recherche a également été élargie pour inclure les gaz non inflammables tels que le dioxyde de carbone et d'autres technologies permettant de refroidir les aliments sans utiliser de gaz réfrigérants.