Manicore 2 : l'ozone

Chose promise, chose due! Voici donc un billet sur le "trou" de la couche d'ozone. J'ai choisi de parler de l'ozone en général et pas uniquement du "trou", même si une bonne part du billet y est consacré.

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1) Qu'est-ce que l'ozone ? Où le trouve-t-on ?

L'ozone O3 est un gaz constitué de 3 molécules d'oxygène. C'est un oxydant et un désinfectant très puissant qui est utilisé par exemple pour le traitement de l'eau, dans les blanchisseries, l'industrie agro-alimentaire, la papeterie ou la micro-électronique. C'est aussi (et surtout) un gaz qui nous protège des UVs nocifs du soleil dans la haute atmosphère ainsi qu'un gaz à effet de serre (il absorbe les infrarouges émis par la Terre).
Il faut donc bien distingué ces 2 particularités qui ont des impacts différents suivant où on se trouve :

• L'ozone troposphérique (basse atmosphère) : le gaz irritant et dangereux pour l'homme d'origine majoritairement industrielle au niveau du sol responsable des pics de pollution.
• L'ozone stratosphérique (haute atmosphère) qui fait partie de ce qu'on appelle la couche d'ozone : le gaz à effet de serre naturel et bénéfique qui nous protège des UVs et permet d'avoir une température "vivable".

2) Le "bon" ozone

C'est celui de la "couche", celui qui se situe dans la stratosphère et qui nous protège des UVs nocifs du soleil. Sans lui, moins d'UVs sont interceptés donc plus d'UVs atteignent le sol et peuvent par exemple provoquer des cancers. Cet ozone participe également à l'effet de serre mais de façon naturelle et depuis toujours, donc il est bénéfique.

3) Le "mauvais" ozone

C'est l'ozone troposphérique, celui de la pollution. En fait, l'ozone des pics de pollution n'est pas celui qui est produit par les industries. Il provient d'un mécanisme complexe où le dioxyde d'azote NO2, venant des gaz d'échappements est transformé, par une série de réactions chimiques favorisées par le rayonnement solaire, en ozone. C'est pourquoi cela se produit quand :

1. la circulation automobile est intense, donc dans les grandes villes ou sur l'autoroute quand il y a des bouchons
   
2. il fait très beau
3. il n'y a pas beaucoup de vent
   

A basse altitude, comme l'ozone est un oxydant puissant, il est nocif pour l'homme.

Dans les 2 cas, il s'agit bien de la même molécule, du même gaz, mais les effets négatifs de l'ozone ne se font sentir qu'à basse altitude, là où nous pouvons le respirer.
L'ozone troposphérique est bien évidemment aussi un gaz à effet de serre, et comme il est majoritairement d'origine industrielle (industries et avions), il participe à l'augmentation de l'effet de serre, qui elle n'est pas bénéfique.

4) Qu'appelle t-on "trou" de la couche d'ozone ? Quels sont les responsables ?

Ce qu'on appelle "trou" est en fait une diminution forte (au moins la moitié) et locale de la concentration d'ozone stratosphérique. Cette diminution est le résultat d'une réaction chimique entre l'ozone et les CFC (chlorofluorocarbones CxClyFz) qui se produit dans la stratosphère.
Les CFC sont des gaz industriels très stables, donc inoffensifs pour nous car ils ne risquent pas de réagir quand nous sommes en contact avec eux. C'est pour cette raison qu'ils ont été utilisés comme :

• fluide réfrigérant à la place de l'ammoniac
• gaz expanseurs pour les mousses plastiques (polystyrène expansé)
• solvants dans l'industrie électronique
• gaz propulseurs dans les aérosols ou les extincteurs
• nettoyants industriels
  

En revanche, lorsque ces molécules arrivent dans la stratosphère, les ultraviolets très énergiques du rayonnement solaire cassent leurs liaisons chimiques et libèrent le chlore. Ce chlore intervient dans des réactions chimiques qui aboutissent à la destruction de l'ozone O3.

4) Où est ce "trou" ?

Il se situe en fait au-dessus du Pôle Sud. Pourquoi ?

• Pendant l'hiver austral, le Pôle Sud est plongé dans le noir donc le rayonnement solaire ne peut plus dégrader les CFC.
  
• Durant cette période dans la stratosphère, la température descend très bas (-80°C environ) et des nuages de cristaux de glace se forment. Les CFC libèrent leur chlore grâce à ces cristaux de glace qui servent de catalyseur, mais le chlore est sous une forme qui ne réagit pas avec l'ozone.
• L'air qui se trouve au-dessus du Pôle Sud reste dans cette région, car il se situe dans un grand tourbillon.

Ces 3 facteurs réunis font que du chlore s'accumule pendant tout l'hiver austral au-dessus du Pôle Sud sans réagir avec l'ozone. Mais dès que le soleil réapparaît au printemps austral, les composés chlorés sont dissociés très rapidement par les UVs et le chlore libéré réagit immédiatement avec l'ozone. Jusqu'à 90% de l'ozone stratosphérique peut ainsi disparaître en quelques semaines.

5) Pourquoi pas au-dessus du Pôle Nord ?

Parce qu'il fait moins froid au-dessus du Pôle Nord donc les nuages stratosphériques de cristaux de glace ne se forment pas. Mais cela pourrait arriver. Des études montrent que, même si le réchauffement climatique porte bien son nom et entraîne un réchauffement global de la planète, certaines parties du globe connaissent localement une diminution des températures. C'est le cas au-dessus du Pôle Nord où la température commence à descendre suffisamment bas en hiver pour voir apparaître les nuages stratosphériques. Cela pourrait être bien plus grave car le Nord est beaucoup plus peuplé que le Sud.

6) Que faire ?

Le protocole de Montréal a préconisé en 1987 une diminution de 50% des émissions de toutes les substances appauvrissant la couche d'ozone et il a été amendé 4 fois pour ajouter de nouvelles substances ou diminuer les délais. 190 pays l'ont aujourd'hui signé. Malheureusement, malgré cela, les émissions continuent d'augmenter dans le monde pour certains de ces gaz (les HCFC par exemple : voir cet article)
D'autre part, les CFC ont une durée de vie très longue dans l'atmosphère (ils mettent déjà une quinzaine d'années à monter jusqu'à la stratosphère avant de pouvoir être dégradés) puisqu'ils sont très stables (jusqu'à plusieurs milliers d'années pour certains), donc leur effet est loin d'être terminé, même si un jour nous arrêtons toutes nos émissions.
Le trou de la couche d'ozone s'étend déjà cette année sur une superficie de 10 millions de km² (l'expansion n'est peut-être pas encore finie), soit l'équivalent de la surface de l'Europe !!!

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Sources sur Manicore :

• L'effet de serre, quel rapport avec le trou dans la couche d'ozone ?
• Le "trou" dans la couche d'ozone va-t-il augmenter ?
• La diminution de la couche d'ozone

Articles liés :

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2. L'effet de serre