La couche d’ozone

Pour comprendre la couche d’ozone, il serait utile de connaître les différentes couches de l’atmosphère. L’atmosphère terrestre est composée de plusieurs couches, chacune jouant un rôle important. La première couche s’étendant sur une dizaine de kilomètres à partir de la surface de la terre est appelée troposphère. Beaucoup d’activités humaines telles que les ballons à gaz, l’escalade en montagne et les vols en petits avions ont lieu dans cette région.

La stratosphère est la couche suivante au-dessus de la troposphère, qui s’étend sur environ 15 à 60 kilomètres. La couche d’ozone se trouve dans la région inférieure de la stratosphère à environ 20 à 30 kilomètres au-dessus de la surface de la terre. L’épaisseur de la couche d’ozone est d’environ 4 à 6 mm, mais elle fluctue en fonction de la saison et de la géographie.

La couche d’ozone est une couche profonde de l’atmosphère terrestre qui contient de l’ozone, une molécule naturelle contenant trois atomes d’oxygène. Ces molécules d’ozone forment une couche gazeuse dans la haute atmosphère de la Terre appelée stratosphère. Cette région inférieure de la stratosphère contenant une concentration relativement plus élevée d’ozone est appelée Ozonosphère. L’Ozonosphère se trouve entre 20 et 30 km  au-dessus de la surface de la terre.

La concentration d’ozone dans la couche d’ozone est généralement inférieure à 10 parties par million, tandis que la concentration moyenne d’ozone dans l’atmosphère est d’environ 0,3 partie par million. L’épaisseur de la couche d’ozone diffère selon la saison et la géographie. Les plus fortes concentrations d’ozone se produisent à des altitudes de 25 à 30 km dans les tropiques et de 12 à 20 km  vers les pôles.

La couche d’ozone forme une couche épaisse dans la stratosphère, entourant la terre, qui contient une grande quantité d’ozone. La couche d’ozone protège la vie sur terre contre les rayons ultraviolets qui proviennent du soleil. Les rayons ultraviolets sont des rayons nocifs qui peuvent augmenter le risque de maladies mortelles comme le cancer de la peau, les cataractes et endommager le système immunitaire. Les rayons ultraviolets sont également capables de détruire les organismes unicellulaires, la flore terrestre et les écosystèmes aquatiques.

La couche d’ozone a été découverte en 1913 par les physiciens français Charles Fabry et Henri Buisson. La couche d’ozone a la capacité d’absorber près de 97 à 99 % des rayonnements ultraviolets nocifs émis par le soleil et qui peuvent avoir des effets dévastateurs à long terme sur les êtres humains, les plantes et les animaux.

 

Composition de la couche d’ozone

Il est surprenant de constater que les mêmes rayons UV forment le gros de la couche d’ozone. L’ozone est un extraordinaire type d’oxygène composé de 3 atomes d’oxygène au lieu des 2 atomes d’oxygène normaux. La couche d’ozone se développe normalement lorsqu’un certain nombre de décharges électriques ou de radiations divisent les 2 atomes en une molécule d’oxygène (O2) qui se réunit ensuite indépendamment avec d’autres types de molécules pour former l’ozone. La couche d’ozone protège la vie sur la planète Terre depuis des milliards d’années, mais elle est aujourd’hui épuisée par les activités humaines.

Les gens ont commencé à apprécier l’importance de la couche d’ozone lorsque les scientifiques ont publié une étude suggérant que certains produits chimiques d’origine humaine appelés chlorofluorocarbures parvenaient à atteindre la stratosphère et appauvrissaient l’ozone par une série de réactions chimiques profondes. Les résultats de cette étude ont donné lieu à la signature d’un traité mondial connu sous le nom de Protocole de Montréal en 1973. Ce traité a contribué à réduire la production de ces substances chimiques nocives d’origine humaine.

Ces efforts ciblés ont permis la reconstitution de la couche d’ozone au cours des dernières années. L’épaisseur de la couche d’ozone varie énormément d’un jour et d’un endroit à l’autre. En raison de la circulation d’air atmosphérique verticale continue dans la stratosphère et la troposphère, la quantité de couche d’ozone qui protège les humains contre les rayons UV puissants peut être plus ou moins importante. De plus, les personnes résidant à des altitudes plus élevées sont exposées au risque de rayonnement UV que celles qui habitent à des altitudes plus basses.

L’ozone stratosphérique joue un grand rôle dans la protection de l’homme contre la dureté du soleil. Cependant, il y a aussi une sorte d’ozone qui se forme juste au-dessus du sol à la suite d’un contact des rayons du soleil avec la pollution atmosphérique, ce qui est dangereux pour la santé humaine. Chez certains individus, elle peut entraîner des complications respiratoires et se produit souvent en été lorsque la pollution sévit dans les villes où l’air est statique.

Pourquoi la couche d’ozone est-elle nécessaire?

Une propriété essentielle de la molécule d’ozone est sa capacité à empêcher les radiations solaires de longueurs d’onde inférieures à 290 nanomètres d’atteindre la surface de la Terre. Dans ce processus, il absorbe également les rayons ultraviolets qui sont dangereux pour la plupart des êtres vivants. Les rayons UV pourraient blesser ou tuer la vie sur Terre. Bien que l’absorption des rayons UV réchauffe la stratosphère, mais il est important que la vie fleurisse sur la planète Terre. Les chercheurs scientifiques ont anticipé une perturbation des écosystèmes terrestres et aquatiques sensibles due à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Les rayons ultraviolets pourraient détruire la matière organique. Les plantes et le plancton ne peuvent pas prospérer, car ils servent de nourriture aux animaux terrestres et marins, respectivement. Chez l’homme, une exposition excessive aux rayons ultraviolets augmente les risques de cancer (surtout de cancer de la peau) et de cataractes. On calcule que chaque diminution de 1 % de la couche d’ozone entraîne une augmentation de 3 à 6 % de l’incidence du cancer de la peau. Parmi les autres effets néfastes de la réduction de la couche d’ozone protectrice, on peut citer l’augmentation de l’incidence des cataractes, les coups de soleil et la suppression du système immunitaire.

Causes de l’appauvrissement de la couche d’ozone

Des études scientifiques crédibles ont prouvé que la cause de l’appauvrissement de la couche d’ozone est l’activité humaine, en particulier les produits chimiques fabriqués par l’homme qui contiennent du chlore ou du brome. Ces produits chimiques sont largement connus sous le nom de SACO, un acronyme pour les substances appauvrissant la couche d’ozone. Les scientifiques ont observé une réduction de l’ozone stratosphérique depuis le début des années 1970. Il est plus visible dans les régions polaires.

Les substances appauvrissant la couche d’ozone se sont avérées écologiques, très stables et non toxiques dans l’atmosphère ci-dessous. C’est pourquoi ils ont gagné en popularité au fil des ans. Cependant, leur stabilité a un prix; ils peuvent flotter et rester statiques en altitude dans la stratosphère. Lorsque là-haut, les SACO sont confortablement décomposées par la forte lumière UV et le produit chimique qui en résulte est le chlore et le brome. Le chlore et le brome appauvrissent la couche d’ozone à des vitesses supersoniques. Ils le font simplement en retirant un atome de la molécule d’ozone. Une molécule de chlore a la capacité de décomposer des milliers de molécules d’ozone.

Les substances appauvrissant la couche d’ozone sont restées et continueront de rester dans l’atmosphère pendant de nombreuses années. Cela implique essentiellement qu’une grande partie des substances appauvrissant la couche d’ozone que les êtres humains ont laissé passer dans l’atmosphère au cours des 90 dernières années sont encore en route vers l’atmosphère, ce qui explique pourquoi elles contribueront à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Les principales substances appauvrissant la couche d’ozone sont les chlorofluorocarbures (CFC), le tétrachlorure de carbone, les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et le méthylchloroforme. Les halons, parfois appelés fluorocarbures bromés, contribuent aussi fortement à l’appauvrissement de la couche d’ozone. Cependant, leur application est fortement restreinte puisqu’ils sont utilisés dans des extincteurs spécifiques. L’inconvénient des halons est qu’ils sont si puissants qu’ils peuvent appauvrir la couche d’ozone 10 fois plus que les substances appauvrissant la couche d’ozone.

Les scientifiques de cette époque travaillent jour et nuit à la mise au point d’hydrofluorocarbures (HFC) pour remplacer les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et les chlorofluorocarbures (CFC) utilisés dans la climatisation des véhicules. Les hydrochlorofluorocarbures sont de puissants gaz à effet de serre, mais ils ne peuvent pas appauvrir l’ozone. Les chlorofluorocarbures, en revanche, contribuent de manière significative au changement climatique, ce qui signifie que les hydrofluorocarbures restent la meilleure alternative jusqu’ à ce que des alternatives plus sûres soient disponibles.

Il y a deux régions dans lesquelles la couche d’ozone s’est appauvrie.

Par exemple, à la latitude moyenne, au-dessus de l’Australie, la couche d’ozone est amincie. Ceci a conduit à une augmentation du rayonnement UV atteignant la Terre. On estime qu’environ 10 % de l’épaisseur de la couche d’ozone a diminué, ce qui augmente le risque de surexposition des êtres humains aux rayonnements UV en raison du mode de vie à l’extérieur.
Dans les régions atmosphériques au-dessus de l’Antarctique, la couche d’ozone est considérablement amincie, surtout au printemps. Cela a conduit à la formation de ce qu’on appelle le « trou d’ozone ». Les trous d’ozone désignent les régions où la couche d’ozone est fortement réduite. Habituellement, des trous d’ozone se forment au-dessus des pôles au début du printemps. L’un des plus grands trous de ce type apparaît chaque année sur l’Antarctique entre septembre et novembre.

Causes naturelles de l’appauvrissement de la couche d’ozone:

Il a été constaté que la couche d’ozone est affectée par certains phénomènes naturels tels que les taches solaires et les vents stratosphériques. Mais il a été constaté que cela ne causait pas plus de 1 à 2 % d’appauvrissement de la couche d’ozone et les effets sont également considérés comme temporaires. On pense également que les grandes éruptions volcaniques (principalement El Chichon en 1983 et le mont Pinatubo en 1991) ont également contribué à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Causes anthropiques de l’appauvrissement de la couche d’ozone: La principale cause de l’appauvrissement de l’ozone est le rejet excessif de chlore et de brome par les composés d’origine humaine tels que les chlorofluorocarbures (CFC). Les CFC (chlorofluorocarbures), halons, CH3CCl3 (chloroforme méthylique), CCl4 (tétrachlorure de carbone), HCFC (hydrochlorofluorocarbures), hydrobromofluorocarbures et bromure de méthyle ont un impact direct sur l’appauvrissement de la couche d’ozone. Ces substances sont classées dans la catégorie des substances appauvrissant la couche d’ozone (SACO).

Le problème avec les substances appauvrissant la couche d’ozone (SACO) est qu’elles ne sont pas rejetées sous forme de pluie sur la terre et qu’elles restent en fait longtemps dans l’atmosphère. Avec tant de stabilité, ils sont transportés dans la stratosphère. Les émissions de SACO représentent environ 90 % de l’appauvrissement total de la couche d’ozone dans la stratosphère. Ces gaz sont transportés jusqu’ à la couche stratosphère de l’atmosphère où les rayons ultraviolets du soleil les brisent pour libérer du chlore (des CFC) et du brome (du bromure de méthyle et des halons).

Les radicaux libres de chlore et de brome réagissent avec la molécule d’ozone et détruisent leur structure moléculaire, ce qui appauvrit la couche d’ozone. Un atome de chlore peut briser plus de 100 000 molécules d’ozone. L’atome de brome est considéré comme 40 fois plus destructeur que les molécules de chlore.

Principales substances appauvrissant la couche d’ozone (SACO)

Chlorofluorocarbures (CFC)

Elle est considérée comme la substance appauvrissant la couche d’ozone la plus largement utilisée parce qu’elle est responsable de plus de 80 % de l’appauvrissement global de la couche d’ozone. Il a été utilisé comme liquide de refroidissement dans les appareils électroménagers tels que congélateurs, réfrigérateurs et climatiseurs dans les bâtiments et les voitures fabriqués avant 1995. Cette substance est habituellement contenue dans des agents de nettoyage à sec, des stérilisants hospitaliers et des solvants industriels. La substance est également utilisée dans les produits en mousse tels que les matelas et les coussins et l’isolation de la maison.

Hydrofluorocarbures (HCFC)

Au fil des ans, les hydrofluorocarbures ont remplacé les chlorofluorocarbures. Ils ne sont pas aussi nocifs que les CFC pour la couche d’ozone.

Halons

Il est particulièrement utilisé dans certains extincteurs d’incendie dans des scénarios où l’équipement ou le matériel pourrait être dévasté par l’eau ou les produits chimiques de l’extincteur.

Tétrachlorure de carbone

Également utilisé dans certains extincteurs et solvants.

Chloroforme de méthyle

Utilisé couramment dans les industries pour le nettoyage à froid, le dégraissage à la vapeur, le traitement chimique, les adhésifs et certains aérosols.

Effets graves de l’appauvrissement de l’ozone

Dommages à la santé humaine

Si la couche d’ozone est appauvrie, cela signifie que les humains seront trop exposés aux rayons ultraviolets. La surexposition aux rayons ultraviolets cause le cancer de la peau, la cataracte, les coups de soleil, l’affaiblissement du système immunitaire et le vieillissement rapide.

Dévastation de l’environnement

De nombreuses espèces végétales sont vulnérables aux rayons ultraviolets et la surexposition peut entraîner une croissance, une photosynthèse et une floraison minimes. Parmi les espèces de cultures vulnérables aux rayons UV, mentionnons l’orge, le blé, le maïs, l’avoine, le riz, le brocoli, les tomates, le chou-fleur, pour n’en nommer que quelques-uns. Les forêts sont également les plus touchées par l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Menace pour la vie marine

Certaines espèces marines, en particulier les planctons, sont fortement affectées par l’exposition à de forts rayons ultraviolets. Dans la chaîne alimentaire aquatique, les planctons apparaissent en hauteur. Si le nombre de planctons diminuait en raison de la destruction de la couche d’ozone, la chaîne alimentaire marine serait perturbée de bien des façons. De plus, une surexposition aux rayons du soleil pourrait réduire l’avenir des pêcheurs. De plus, certaines espèces de la vie marine ont été fortement affectées par la surexposition aux rayons ultraviolets à un stade précoce.

Effet sur les animaux

Chez les animaux domestiques, un rayonnement ultraviolet trop intense pourrait également causer le cancer de la peau et des yeux.

Impacts sur certains matériaux

Les matières plastiques, le bois, les tissus, le caoutchouc sont massivement dégradés par les rayons ultraviolets.

Solutions pour l’appauvrissement de l’ozone

S’abstenir d’utiliser des pesticides

Les pesticides sont d’excellents produits chimiques qui débarrassent votre ferme des ravageurs et des mauvaises herbes, mais ils contribuent énormément à l’appauvrissement de la couche d’ozone. La solution infaillible pour se débarrasser des parasites et des mauvaises herbes est d’appliquer des méthodes naturelles. Désherber votre ferme manuellement et utiliser des produits chimiques écologiques pour réduire les ravageurs.

Décourager la conduite de véhicules privés

La technique la plus simple pour réduire au minimum l’appauvrissement de la couche d’ozone consiste à limiter le nombre de véhicules sur la route. Ces véhicules émettent beaucoup de gaz à effet de serre qui finissent par former le smog, un catalyseur dans l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Utiliser des produits de nettoyage écologiques

La plupart des produits d’entretien ménager sont chargés de produits chimiques agressifs qui se retrouvent dans l’atmosphère, ce qui finit par contribuer à la dégradation de la couche d’ozone. Utilisez des produits nettoyants naturels et respectueux de l’environnement pour mettre fin à cette situation.