Diverses causes, effets et solutions au trou d’ozone
Au milieu du 20e siècle, un intérêt collectif pour l’effet de l’homme sur l’environnement a commencé à émerger. Les scientifiques observaient attentivement les effets de l’ingérence de la société dans les processus naturels de la Terre. Dans les années 1970, ces recherches ont débouché sur des observations intéressantes concernant la couche d’ozone et le trou d’ozone de la Terre.
Cette couche est présente dans l’atmosphère et empêche les rayons UV excessifs de pénétrer dans la Terre. Les chercheurs ont constaté une diminution constante de l’ozone dans la stratosphère, qui constitue la couche d’ozone. Ils ont également constaté une diminution de l’ozone en plus grande quantité au-dessus des deux pôles de la Terre, ce qui est connu sous le nom de « trou d’ozone ».
Une couche de gaz appelée ozone se trouve à environ 25-30 km au-dessus de la surface de la terre. L’ozone est composé d’oxygène et est produit naturellement dans l’atmosphère. La réduction de la présence d’ozone dans l’atmosphère entraîne l’amincissement de la couche d’ozone. Plus la couche d’ozone s’amincit, plus le trou d’ozone s’agrandit.
La couche d’ozone est importante car elle empêche trop de rayons ultraviolets nocifs d’atteindre la terre. Les rayons ultraviolets ont la capacité de détruire les plantes et les animaux et peuvent provoquer des cancers de la peau et des cataractes chez les êtres humains. La vie sur terre n’est possible que grâce à la présence de la couche d’ozone autour de la terre.
L’appauvrissement de la couche d’ozone était inquiétant car il se produisait à un rythme sans précédent.
Le changement climatique et l’appauvrissement de la couche d’ozone sont deux problèmes mondiaux qui sont différents mais qui ont de nombreux liens. Dans le cas de l’appauvrissement de la couche d’ozone, nous avons réussi à travailler efficacement avec les décideurs afin de parvenir à un accord international appelé le protocole de Montréal qui a essentiellement résolu le problème de l’appauvrissement de la couche d’ozone.
~ Mario J. Molina
D’après Wikipedia,
« L’appauvrissement de la couche d’ozone décrit deux phénomènes distincts mais liés observés depuis la fin des années 1970 : une diminution régulière d’environ 4 % de la quantité totale d’ozone dans la stratosphère terrestre (la couche d’ozone) et une diminution beaucoup plus importante de l’ozone stratosphérique au printemps autour des régions polaires de la Terre.
Ce dernier phénomène est connu sous le nom de « trou d’ozone ». Outre ces phénomènes stratosphériques bien connus, il existe également des phénomènes d’appauvrissement de l’ozone troposphérique polaire au printemps ».
Causes du trou d’ozone
La destruction de la couche d’ozone est due à un seul facteur, les chlorofluorocarbones. Dans les années 1980, les scientifiques ont découvert l’amincissement de l’ozone dans la basse stratosphère et la perte dramatique d’ozone connue sous le nom de « trou d’ozone » au printemps antarctique (septembre et octobre).
Les gaz contenant des chlorofluorocarbones ou CFC (composés avec du chlore et/ou du fluor attachés au carbone), des halons (composés similaires avec du brome ou de l’iode) et des fréons ont été considérés comme la principale cause du trou dans la couche d’ozone. Couramment présents dans les bombes aérosols et libérés par de nombreux appareils électroniques, ces gaz ont été considérés comme diminuant le niveau d’ozone dans la stratosphère. Tous ces gaz contiennent du chlore, qui est l’une des principales causes de l’amincissement de la couche d’ozone.
L’ozone stratosphérique est continuellement produit par l’action du rayonnement ultraviolet du soleil sur les molécules d’oxygène, ce que l’on appelle les réactions photochimiques. L’ozone est principalement créé aux latitudes tropicales, mais les schémas de circulation de l’air à grande échelle dans la basse stratosphère déplacent l’ozone vers les pôles, où sa concentration s’accroît.
Outre ce mouvement global, les forts tourbillons polaires hivernaux jouent également un rôle important dans la concentration de l’ozone aux pôles. Pendant l’hiver polaire sombre et continu, l’air à l’intérieur des tourbillons polaires devient extrêmement froid, ce qui est une condition nécessaire à la formation de nuages stratosphériques polaires.
Les nuages stratosphériques polaires créent les conditions d’une destruction drastique de l’ozone, car ils fournissent une surface où le chlore peut se transformer en une forme qui détruit l’ozone. Jusqu’à ce que le soleil se lève au printemps, ces nuages ont généralement tendance à durer.
Aux pôles, les CFC se fixent sur les particules de glace dans les nuages. Lorsque le soleil réapparaît au printemps polaire, les particules de glace fondent et libèrent les molécules appauvrissant la couche d’ozone à la surface des particules de glace.
La présence de chlore dans les CFC décompose les gaz d’ozone dans la couche d’ozone, ce qui augmente les risques d’appauvrissement de la couche d’ozone. À ce jour, les CFC sont responsables d’environ 80 % de l’appauvrissement de la couche d’ozone.
La destruction de la couche d’ozone est principalement due à l’augmentation de la quantité de gaz contenant du chlore dans l’environnement. Lorsque ces gaz s’élèvent, ils sont exposés à la lumière UV. Cela provoque une réaction chimique qui crée des atomes de chlore. Ceux-ci affectent les atomes d’ozone et provoquent l’appauvrissement de la couche d’ozone.
Bien que ce processus soit en cours depuis plusieurs années, la couche d’ozone se reconstituait naturellement. Avec l’augmentation marquée des émissions de ces gaz, le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique devient un élément permanent de la couche. Même si les dommages sont réversibles, il faudra plusieurs décennies et une réduction importante des émissions.
Les CFC ne sont pas rejetés sur la terre et ne sont même pas détruits en réaction avec d’autres produits chimiques, ce qui signifie qu’ils peuvent rester dans l’atmosphère pendant une longue période, qui peut aller de 20 à 120 ans ou plus.
Par conséquent, ils sont transportés vers la stratosphère, où ils sont finalement décomposés par les rayons UV du soleil, libérant du chlore libre.
L’ozone stratosphérique est également éliminé de l’atmosphère par des processus naturels. De minuscules particules de sulfate (aérosols) projetées dans la stratosphère par l’éruption volcanique du mont Pinatubo en 1991 ont provoqué des diminutions mesurables de l’ozone pendant plusieurs années après les éruptions.
À l’heure actuelle, le trou d’ozone reste un sujet d’intérêt pour de nombreuses personnes. Même si le trou d’ozone présent au-dessus de l’Antarctique commence à montrer des signes de diminution, les effets à long terme suscitent des inquiétudes.
En particulier, de nombreux scientifiques craignent que le développement des mêmes conditions dans d’autres parties du monde ne provoque à l’avenir un amincissement de la couche d’ozone à grande échelle, voire un appauvrissement de la couche d’ozone.
Effets du trou d’ozone
Les scientifiques ont pu déterminer le nombre de conséquences liées à l’appauvrissement de la couche d’ozone. La première est l’augmentation de la lumière UVB (ultraviolet B) qui pénètre dans l’atmosphère. Cela provoque des dommages environnementaux.
Effets sur la santé humaine
L’amincissement de la couche d’ozone implique un contact direct avec les rayons ultraviolets. L’appauvrissement de la couche d’ozone augmente la quantité d’UV qui atteint la surface de la Terre. D’après des études épidémiologiques et de laboratoire, les UV provoquent des cancers de la peau autres que le mélanome et jouent un rôle majeur dans le développement du mélanome malin, qui peut même entraîner la mort. Une diminution de 1 % de la couche d’ozone peut entraîner une augmentation de 5 % des cas de cancer de la peau.
L’exposition aux rayons UV a également augmenté le nombre de cas de cataracte, une opacification du cristallin, qui affecte la vision et pourrait entraîner une augmentation du nombre de personnes devenant aveugles.
L’appauvrissement de la couche d’ozone et l’augmentation des rayons UV peuvent également endommager l’ADN, ce qui peut entraîner des mutations. D’autres effets sont les dommages causés aux cellules de la peau, le vieillissement de la peau, etc.
Effets sur les animaux
Dans le règne animal, on a constaté que de nombreuses espèces d’animaux souffraient de coups de soleil croissants en raison de l’augmentation de la lumière UV. Certaines cultures seront également affectées car elles dépendent des cyanobactéries, qui sont très sensibles aux variations des niveaux de rayonnement UV. D’un autre côté, il a également été constaté que l’augmentation des niveaux permet la production d’une plus grande quantité de vitamine D dans le règne animal.
Effets sur les écosystèmes marins
Le phytoplancton et le zooplancton sont à la base des réseaux alimentaires aquatiques. La productivité du phytoplancton est très sensible à la quantité de lumière présente dans son environnement, et l’augmentation des rayons UV-B l’affecte grandement. L’exposition au rayonnement solaire UVB affecte à la fois l’orientation et la motilité du phytoplancton, ce qui se traduit par une réduction du taux de survie de ces organismes.
Les scientifiques ont démontré une réduction directe de la production de phytoplancton en raison de l’augmentation des UVB liée à l’appauvrissement de la couche d’ozone, ce qui a des effets considérables sur l’ensemble de la vie marine.
On a constaté que le rayonnement UVB endommageait les premiers stades de développement des amphibiens, des poissons, des crabes, des crevettes et d’autres animaux marins.
Les effets les plus graves sont la diminution de la capacité de reproduction et l’altération du développement larvaire. De faibles augmentations de l’exposition aux UVB pourraient entraîner une réduction de la population de petits organismes marins, ce qui aurait des répercussions sur l’ensemble de la chaîne alimentaire marine.
Les plantes et les animaux aquatiques ne sont même pas à l’abri. Les rayons UV peuvent pénétrer dans l’eau et tuer les petites plantes et les petits animaux. Si le trou de la couche d’ozone continue de s’étendre, il y aura très peu de plantes, ce qui signifie moins de nourriture dans le monde entier.
Effets sur les plantes
Les processus physiologiques et de développement des plantes sont affectés par le rayonnement UVB. La croissance des plantes peut être directement affectée par le rayonnement UVB malgré des mécanismes adaptés pour réduire ou réparer ces effets et une capacité à s’adapter à des niveaux accrus d’UVB.
Les changements indirects causés par les UVB, y compris les changements dans la forme de la plante, la façon dont les nutriments sont distribués dans la plante, le calendrier des phases de développement et le métabolisme secondaire peuvent être tout aussi importants, voire très importants, que les effets dommageables des UVB. Ces changements peuvent avoir un impact important sur l’équilibre compétitif de la plante, l’herbivorie, les maladies et les cycles biogéochimiques.
Effets sur les cycles biogéochimiques
L’augmentation du rayonnement UVB pourrait affecter les cycles biogéochimiques terrestres et aquatiques, modifiant ainsi les sources et les puits de gaz à effet de serre et de gaz traces chimiquement importants tels que le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le sulfure de carbonyle, l’ozone et d’autres gaz. Ces changements potentiels contribueraient aux rétroactions biosphère-atmosphère qui atténuent ou amplifient les concentrations atmosphériques de ces gaz.
Effets sur les matériaux
Les polymères synthétiques, les biopolymères naturels et certains autres produits commerciaux sont affectés par le rayonnement UVB. Les matériaux actuels sont quelque peu protégés des UVB par des additifs spéciaux. Toutefois, l’augmentation des niveaux d’UVB accélère leur dégradation, ce qui limite leur longévité pour une utilisation à l’extérieur.
Diverses solutions pour réduire le trou d’ozone
Les effets du trou d’ozone et les dommages causés à la couche ne sont pas encore très bien compris. Outre la diminution progressive de la couche d’ozone dans le monde entier, il existe peu de preuves quantifiables de l’apparition prochaine de nouveaux trous. Malgré cela, un certain nombre de pays se sont efforcés d’atténuer les dégâts.
Interdiction des CFC
Les CFC que l’on trouve couramment dans les réfrigérants, les solvants, les gaz propulseurs et les agents de gonflement des mousses ont été interdits, en particulier dans les bombes aérosols et divers appareils électriques. De nombreuses conventions ont été organisées pour discuter des méthodes qui permettront d’éliminer progressivement l’utilisation de ces gaz.
Élimination progressive des produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone
Le protocole de Montréal a été adopté dans les années 1980. Il s’agit d’un engagement international visant à éliminer progressivement les produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone, qui a été universellement ratifié par tous les pays membres des Nations unies. Toutefois, les industries basées sur la production et l’utilisation de ces gaz se sont heurtées à une forte résistance.
L’EPA utilise le modèle Atmospheric and Health Effects Framework pour estimer les bénéfices pour la santé d’une protection plus forte de la couche d’ozone dans le cadre du protocole de Montréal. Des informations actualisées sur les avantages des efforts de l’EPA pour lutter contre l’appauvrissement de la couche d’ozone sont disponibles dans un rapport de 2015 intitulé « Updating Ozone Calculations and Emissions Profiles for Use in the Atmospheric and Health Effects Framework Model » (mise à jour des calculs relatifs à l’ozone et des profils d’émissions à utiliser dans le modèle Atmospheric and Health Effects Framework).
Sensibiliser le public
Toutefois, les quelques effets connus et vérifiables observés dans l’environnement ont servi de catalyseur au changement. L’un des effets les plus répandus et les plus durables a été la sensibilisation du public aux problèmes environnementaux auxquels la planète est confrontée.
En tant que l’un des premiers grands problèmes d’origine humaine à être discuté sur un forum public, il a préparé le terrain pour l’opinion publique et l’action sur des questions telles que la pollution, les gaz à effet de serre, le réchauffement de la planète et la crise climatique.
Autoprotection
Étant donné que la lumière du soleil contient toujours une certaine quantité d’UVB, même lorsque les niveaux d’ozone stratosphérique sont normaux, il est toujours essentiel de protéger sa peau et ses yeux du soleil.
Elle a également relancé la recherche sur la manière dont les modèles météorologiques et les phénomènes naturels peuvent être perturbés par de petits changements dans l’atmosphère. L’appauvrissement de la couche d’ozone n’est plus aussi grave qu’autrefois, mais il n’en a pas moins un impact sur la planète.
La couche d’ozone n’est plus confrontée à un appauvrissement rampant, car la plupart des gouvernements et des agences environnementales ont travaillé d’arrache-pied pour réduire les émissions de CFC. Cette démarche s’est avérée fructueuse et constitue la base des travaux ultérieurs visant à réduire les émissions dangereuses.
