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Les complexités de l’ozone

mardi 2 mai 2006, par Daniel Giaccone

L’ozone de la stratosphère

L’oxygène est respiré sous forme d’une molécule O2 qui, dissociée, donne des atomes d’oxygène « libres », associables à une molécule intacte O2 pour former, après décharge électrique ou rayonnement UV stratosphérique, l’ozone O3, protection de la vie contre le rayonnement ultraviolet. On a montré que la faible quantité d’ozone dépendait aussi de cycles destructifs composés de molécules rares, d’oxydes d’azote et d’hydrogène que produit la combustion des carburants des avions supersoniques dans la stratosphère. Inquiétant, mais plusieurs réactions sont en cause, et, à certaines altitudes, l’ajout d’oxydes d’azote peut augmenter la quantité d’ozone !

Rowland et Molina soulevèrent la question des CFC, produits stables, non toxiques ni inflammables, appliqués dans la réfrigération et les aérosols. Ils avaient prévu leur accumulation dans l’atmosphère pour atteindre la stratosphère où les UV les transforment en atomes et oxydes de chlore qui contribuent aussi à la destruction d’ozone selon un taux d’appauvrissement dépendant de nombreuses réactions chimiques. Aux États-Unis et en Suède, puis en Europe, les défenseurs de l’environnement ont obtenu l’abandon des CFC comme propulseurs d’aérosols.

Le trou de l’ozone

En 1985, la station antarctique de Halley Bay révèle l’existence d’un « trou » d’ozone dramatique en quantité dans la stratosphère. Une analyse de données indiscutables confirme son étendue connue depuis 1970. Diminuant avant l’été, il s’aggrave au printemps. Les mesures au sol et aériennes associent ce trou aux oxydes de chlore. Les spécialistes rendent les CFC responsables. Les causes sont multiples : conditions extrêmes au-dessus de l’Antarctique en hiver avec formation de nuages (cristaux de glace) dans la stratosphère, isolation de la stratosphère Antarctique du reste de l’atmosphère pendant des semaines, favorisant les réactions chimiques en vase clos... Avec l’invasion des CFC, le seuil critique de densité de composés chlorés stratosphériques est dépassé.

Le cycle destructif (plusieurs semaines au printemps austral) provoque à certaines altitudes la disparition quasi totale d’ozone. En été, le trou est comblé par l’ozone formé à d’autres latitudes, aux dépens peut-être de sa quantité globale dans la stratosphère selon diverses analyses, et les calculs de Daniel Carriolle. Les conditions de formation d’un trou sur l’Arctique, atteignant l’Europe occidentale, sont moins évidentes (stratosphère moins froide qu’au sud, nuages plus rares...). Mais les récentes mesures du satellite U.A.R.S. montrent des concentrations élevées d’oxydes de chlore, facteur de destruction d’ozone, tout comme les aérosols du volcan Pinatubo. Le soutien aux recherches en physicochimie atmosphérique est récent par rapport à l’importance des problèmes, mais la responsabilité des CFC et leur contribution à l’effet de serre, les risques associés à l’augmentation du rayonnement ultraviolet sur la biosphère ont abouti au protocole de Montréal (1987). Les principaux pays producteurs des CFC décidant leur suppression progressive.

La pollution par l’ozone dans la troposphère

Concernant la santé publique, l’ozone, gaz réactif, est néfaste dans l’air respirable de la basse atmosphère où il croît selon les observations faites depuis un siècle à travers le monde. Sa production dépend du rayonnement solaire et de réactions avec des hydrocarbures brûlés et des oxydes d’azote, conditions estivales dans l’air pollué du trafic automobile. Malgré les progrès réalisés, un moteur est néfaste s’il tourne, la voiture à l’arrêt. L’ozone apparaît aussi aux tropiques où l’on brûle quantité de matières végétales, et à certaines altitudes, produit par les avions.

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