Che cos'è la concentrazione di ozono?
L'ozono è un gas tossico di colore blu composto da tre molecole di ossigeno (O 3 ), che può essere un pericolo per la salute o benefico per la vita sulla Terra a seconda di dove viene osservato nell'atmosfera. A livelli più bassi nell'atmosfera, la concentrazione di ozono al di sopra di quantità minime può causare effetti sulla salute, influire sulla crescita delle piante e causare inquinamento dell'aria e danni agli edifici. Nell'atmosfera superiore a 10-20 miglia (20-30 chilometri) dal suolo, l'ozono funge da scudo per impedire che alcuni raggi ultravioletti dannosi del sole raggiungano il suolo.
L'ozono a basso livello è formato dalle reazioni dei veicoli a petrolio con composti organici volatili (COV) presenti nella benzina e nei solventi per vernici. Man mano che i composti si accumulano nell'atmosfera, reagiscono con normali molecole di ossigeno (O 2 ) e creano ozono e altri composti contribuendo allo smog o all'inquinamento atmosferico. L'ozono è chimicamente attivo e quando viene inspirato può reagire con i tessuti polmonari e causare danni. È anche corrosivo e può causare danni alla costruzione a causa di reazioni con prodotti per l'edilizia esterna.
L'ozono in piccole concentrazioni può essere utile negli usi controllati, poiché può agire da disinfettante per rimuovere i germi. I generatori di ozono possono essere utilizzati per impianti di trattamento delle acque e in alcuni sistemi di purificazione dell'aria per la rimozione dei germi. Questo è deliberatamente tenuto a basse concentrazioni per ridurre al minimo i potenziali effetti negativi sulla salute. Un esempio di ozono come purificatore d'aria si verifica quando viene generato un fulmine durante i temporali e successivamente l'aria ha un odore più fresco. L'elevata energia elettrica nei fulmini può creare ozono dalle molecole di ossigeno, che reagiranno con l'inquinamento atmosferico e puliranno temporaneamente l'aria.
Nell'atmosfera superiore, l'ozono si forma naturalmente dalle reazioni delle molecole di ossigeno con la luce solare ad alta intensità. L'ozono è un ottimo assorbitore delle lunghezze d'onda delle radiazioni ultraviolette B (UVB), noto per promuovere il cancro nell'uomo e in molti animali. L'ozono reagisce costantemente con altre particelle e quindi viene rigenerato durante il giorno, mantenendo una concentrazione di ozono costante. La quantità è molto piccola, misurata in alcune parti per miliardo di parti di aria, ma importante per la protezione UVB.
I clorofluorocarburi (CFC) furono inventati negli anni '30 come un gruppo di prodotti necessari per sostituire i refrigeranti pericolosi come ammoniaca e cloruro di metile, che erano infiammabili o tossici. I test con i CFC hanno mostrato che gli esseri umani e gli animali potrebbero essere esposti in sicurezza a perdite di minori quantità riscontrate nelle case e nelle piccole imprese senza rischi. In breve tempo, i CFC sono stati ampiamente utilizzati in tutto il mondo nella refrigerazione, bombolette spray e agenti antincendio.
La ricerca iniziata negli anni '60 ha mostrato che in alcune parti dell'atmosfera superiore della Terra la concentrazione di ozono stava diminuendo. Negli anni '80 c'era una chiara relazione tra le perdite dello strato di ozono e i CFC rilasciati nell'aria che raggiungevano l'atmosfera superiore. Gli scienziati hanno proposto che le molecole CFC estremamente stabili siano rimaste nell'atmosfera terrestre per molti anni, e alla fine le correnti d'aria e il tempo hanno permesso loro di raggiungere le altezze atmosferiche dove la concentrazione di ozono era massima.
La stessa energia della luce solare che ha creato l'ozono era anche abbastanza forte da spezzare le molecole di CFC, rilasciando molecole di cloro (Cl). Queste molecole, insieme a polvere e cristalli di ghiaccio ad alta quota, hanno formato siti di reazione che hanno spezzato l'ozono e creato normali molecole di ossigeno. Sebbene queste reazioni si siano verificate ovunque nell'atmosfera, temperature molto basse e condizioni meteorologiche rilevate sul Polo Sud hanno causato un tasso di reazione più elevato lì.
I dati satellitari hanno mostrato una concentrazione di ozono molto bassa sul Polo Sud nella primissima primavera polare, dopo diversi mesi di oscurità. Scienziati e media hanno coniato il termine "buco dell'ozono" per spiegare l'effetto. Sebbene il buco dell'ozono fosse temporaneo ogni primavera e scomparisse relativamente rapidamente, destava grande preoccupazione per l'effetto a lungo termine dei CFC.
Nel 1987, circa 200 paesi appartenenti alle Nazioni Unite hanno firmato il protocollo di Montreal e hanno accettato di eliminare gradualmente o interrompere la produzione di CFC entro determinati anni. I cambiamenti sono stati apportati all'accordo nei decenni successivi, poiché nuove prove hanno mostrato un maggiore impoverimento dell'ozono di quanto si pensasse inizialmente. I CFC sono stati sostituiti da composti con poco o nessun cloro nelle loro molecole, chiamati idroclorofluorocarburi (HCFC) e idrofluorocarburi (HFC).
Interesse sviluppato per l'uso di gas infiammabili come propano e persino ammoniaca per alcune applicazioni, poiché questi prodotti non causano l'esaurimento dell'ozono. All'inizio del 21 ° secolo, i produttori erano alla ricerca di modi per incorporare i gas infiammabili in modo sicuro nei prodotti di consumo. La ricerca è stata inoltre ampliata per includere gas non infiammabili come l'anidride carbonica e altre tecnologie che potrebbero raffreddare gli alimenti senza l'uso di gas refrigerante.