Buco nell'ozono

Il buco nell'ozono è la riduzione di spessore della fascia del gas ozono (O₃) nell'atmosfera terrestre che ci protegge dall'arrivo dei raggi ultravioletti solari più dannosi e nocivi per gli esseri viventi. È una minaccia per la nostra salute e per l'ecosistema. L'assottigliamento dello strato di ozono è causato dal rilascio di sostanze inquinanti nell'atmosfera, sia da attività industriali che di consumo. In particolare, il rilascio di gas clorofluorocarburo (CFC) è il principale responsabile dell'assottigliamento dello strato di ozono. Al momento, il buco nell'ozono si trova principalmente sopra il Polo Sud della Terra e si espande del 5% ogni 10 anni. È uno dei principali problemi ambientali dell'umanità in quanto mette in pericolo la vita stessa sul nostro pianeta.

Perché il buco dell'ozono si verifica sui Poli? La formazione di buchi nell'ozono si verifica nelle regioni polari poiché sono le aree meno esposte all'irraggiamento solare. L'irraggiamento solare è fondamentale per la reazione fotochimica che produce le molecole di ozono. Inoltre, le basse temperature favoriscono la degradazione dell'ozono.

Il termine "buco nell'ozono" è facile da ricordare e immediatamente riconoscibile, ma a volte genera confusione perché non chiarisce appieno la natura del fenomeno. Per questo motivo, sarebbe meglio utilizzare l'espressione "buco nello strato dell'ozono" o "buco nell'ozonosfera", che risultano essere termini più precisi e specifici. In questo modo si evita di cadere in semplificazioni superficiali e si fornisce una descrizione più accurata di una problematica complessa e delicata come il deterioramento dello strato protettivo che circonda il nostro pianeta.

Cos'è l'ozono

L'ozono, o triossigeno è una molecola costituita da tre atomi di ossigeno (O₃) che si presenta sotto forma di un gas bluastro. Questo gas si trova in natura allo stato gassoso nell'atmosfera terrestre, dove è stato formato grazie all'attività naturale delle alghe verdi-azzurre che hanno prodotto l'ossigeno (O₂) nel corso del loro ciclo vitale. Questo processo ha permesso la formazione di gran parte dell'ossigeno presente nell'atmosfera terrestre. Nell'atmosfera l'ossigeno molecolare (O₂) si unisce poi ad un singolo atomo di ossigeno (O), dando origine ad una molecola di ozono (O3).

L'ozono si forma nella stratosfera più irradiate dal Sole, alle latitudini tropicali, e si accumula ai poli e alle alte latitudini a causa della circolazione globale. Nel corso del tempo, le molecole di ozono si sono accumulate nella parte alta dell'atmosfera terrestre, formando una specie di copertura protettiva che assorbe le radiazioni solari UV (ultraviolette) più dannose e pericolose. Questo strato di ozono, chiamato ozonosfera, si trova nella stratosfera a circa 20-30 chilometri di altezza dalla superficie del nostro pianeta. La sua densità della fascia di ozono varia a seconda della posizione geografica: è più sottile sull'equatore e più spessa ai poli. Grazie alla reazione fotochimica tra le molecole di ossigeno e i raggi solari, l'ozono atmosferico si rigenera costantemente, mantenendo lo spessore della fascia di ozono in equilibrio.

Per un approfondimento rimandiamo alla lettura della pagina come si forma l'ozono atmosferico dove sono spiegate le reazioni chimiche del fenomeno.

A cosa serve lo strato di ozono?

Il sottile strato di ozono ha reso possibile la transizione della vita dal mare alla terraferma, avviando l'evoluzione delle specie terrestri. In assenza di questo strato atmosferico, le forme di vita conosciute si sarebbero limitate alle acque oceaniche. L'importanza di questo strato protettivo diventa evidente se si pensa che, senza di esso, l'umanità non sarebbe mai esistita. La fascia di ozono assorbe il 100% dei raggi UV_C e circa il 90-95% dei raggi UV_B, le radiazioni ultraviolette più pericolose per gli organismi viventi perché più cariche di energia, ma lascia passare le radiazioni UV_A, quelle a bassa energia, che sono essenziali per l'equilibrio e il corretto funzionamento dell'ecosistema.

Le cause del buco nell'ozono

Nella storia del nostro pianeta, lo spessore dello strato di ozono ha subito costanti cambiamenti a causa di fenomeni naturali. Dalla seconda metà del Novecento, abbiamo assistito ad un progressivo assottigliamento dello strato ozonosferico dovuto all'azione dell'uomo, che ha introdotto nell'atmosfera alcune sostanze inquinanti. In particolare, i gas clorofluorocarburi (CFC), usati in bombolette spray e impianti refrigeranti, hanno avuto un forte impatto sullo strato di ozono. Questi gas sono costituiti da un atomo di carbonio (C), uno di fluoro (F) e tre di cloro (Cl₃). Nell'alta atmosfera, l'energia dei raggi UV solari scinde la molecola di CFC e libera un atomo di cloro (Cl) che a sua volta si lega all'ozono (O₃) formando una molecola ossigeno bioatomico (O₂) e liberando un atomo di ossigeno (O). Questa reazione distrugge l'ozono (O₃) ed è la causa del problema ambientale che oggi chiamiamo "buco nell'ozono".

Basta considerare che un singolo atomo di cloro rilasciato nella stratosfera può alterare circa 100.000 altre molecole di ozono prima di tornare nella troposfera (ecoage.it). Nel corso degli anni '70 e '80, i gas CFC sono stati vietati grazie agli accordi internazionali, e la comunità scientifica monitora costantemente il problema.

Le fluttuazioni naturali dello strato di ozono sono avvenute gradualmente nel corso del tempo, consentendo alla vita di adattarsi ed evolversi. Al contrario, le recenti fluttuazioni antropiche sono state molto più repentine e brusche. La maggiore velocità dei cambiamenti rischia di causare uno shock molto pericoloso per gli equilibri dell'ecosistema e della biosfera del nostro pianeta. L'assottigliamento più grave si verifica sopra l'Antartide. A questo ci riferiamo quando parliamo del buco nell'ozono.

Le conseguenze del buco nell'ozono

Le conseguenze sugli esseri viventi

Lo strato di ozono funge da scudo protettivo per gli organismi viventi contro i raggi solari UV più intensi. Qualora questo strato si assottigliasse, i raggi UV a maggiore energia raggiungerebbero la superficie terrestre, mettendo a rischio la salute dell'uomo e addirittura l'esistenza della vita sul pianeta.

1. Le onde elettromagnetiche di grande intensità possono causare danni irreparabili alle cellule del nostro organismo, portando alla formazione di tumori della pelle, inclusi i melanomi, sulla superficie dell'epidermide.
2. Queste radiazioni possono persino interferire con la catena del codice genetico, alterando le molecole di DNA e RNA presenti negli organismi viventi.
3. Un'altra conseguenza pericolosa dell'esposizione ai raggi UV-B è rappresentata dai danni irreversibili che possono colpire la retina dell'occhio, fino a causare la cecità.

Gli esseri viventi sono il punto di arrivo di un'evoluzione naturale durata centinaia di milioni di anni, mentre l'assottigliamento della fascia di ozono si sta verificando in un tempo relativamente breve, solo qualche decennio o qualche secolo. È uno shock esterno troppo rapido che non lascia abbastanza tempo agli organismi viventi e alla natura di evolvere e adattarsi.

Nota. In generale, le radiazioni ultraviolette in piccole dosi non sono nocive per la salute umana. Al contrario, sono vantaggiose per l'organismo umano poiché stimolano la produzione di vitamina D. Tuttavia, se presenti in quantità eccessive, possono causare danni all'organismo.

Le conseguenze sull'ambiente

I raggi solari dannosi per la vita impediscono la fotosintesi clorofilliana e causano una ridotta crescita delle piante e del fitoplancton nell'oceano. Inoltre, gli organismi microscopici sono particolarmente vulnerabili all'eccessiva esposizione alle radiazioni ultraviolette. Piante e fitoplancton rappresentano la base della catena alimentare, quindi, qualsiasi impatto avrebbe gravi conseguenze sull'ecosistema e sui biomi.

Le conseguenze sull'agricoltura e sulla pesca. Ci sarebbero anche ripercussioni sull'agricoltura e sulla pesca, poiché la diminuzione della crescita delle piante porterebbe a una diminuzione dei raccolti, mentre la scomparsa del fitoplancton avrebbe conseguenze negative sulla vita marina e sulla pesca. In un momento in cui la popolazione mondiale sta crescendo rapidamente, l'offerta di prodotti agricoli potrebbe non essere in grado di soddisfare la domanda mondiale di cibo. È una situazione già studiata nel XIX secolo da Malthus.

Quando la forza delle radiazioni solari è elevata, l'ambiente circostante diventa ostile alla sopravvivenza di numerose specie viventi, compreso l'uomo. Solo alcune forme di vita potrebbero sopravvivere in condizioni estreme, sopportando l'esposizione continua ai raggi ad alta energia. Ad esempio, gli insetti dotati di esoscheletro avrebbero maggiori probabilità di sopravvivenza rispetto ad altre specie. Tuttavia, sarebbero costretti a vivere in un ambiente quasi inabitabile, in un pianeta desolato, desertico e privo di vegetazione.

Cosa si sta facendo per risolvere il problema

Il problema della riduzione dello strato di ozono sulla Terra rappresenta ancora oggi una delle maggiori sfide ambientali. L'uomo ha preso diverse misure per farvi fronte, tra cui la firma di accordi internazionali come il Protocollo di Montréal del 1987, entrato in vigore nel 1989. Il Protocollo è stato firmato da 196 paesi, stabilisce la riduzione della produzione di sostanze dannose per lo strato di ozono e la sostituzione dei clorofluorocarburi (CFC) con alternative meno nocive come propellenti.

Un'indagine condotta dalla NASA nel 2018 ha evidenziato una correlazione tra i CFC in atmosfera e la distruzione dell'ozono. I risultati mostrano una diminuzione costante dei CFC sopra l'Antartide (0,8% annuo), il che indica che il Protocollo di Montréal sta contribuendo alla riduzione della distruzione dell'ozono. Tuttavia, gli effetti a lungo termine delle azioni intraprese rimangono ancora incerti. La dimensione del buco dell'ozono continua a variare in modo imprevedibile. Negli ultimi anni, lo spessore si è ridotto meno al Polo Sud ma si è esteso di più nelle zone limitrofe, in un fenomeno fisico caotico e complesso che richiede il costante monitoraggio della comunità scientifica

Perché l'ozono si assottiglia più velocemente ai poli?

Le regioni polari presentano una fascia d'ozono più spessa, ma la riduzione di questo elemento chimico avviene in modo più rapido proprio in queste zone, a causa della minore esposizione all'irraggiamento solare che si traduce in meno reazioni fotochimiche tra le molecole d'ozono e le radiazioni solari. Inoltre, il freddo contribuisce alla degradazione dell'ozono. In queste zone, infatti, la produzione di ozono è minore e non riesce a compensare la distruzione causata dalle sostanze inquinanti, come i CFC e altre sostanze rilasciate nell'atmosfera dalle varie attività umane.