La couche d’ozone et les causes, effets et solutions de l’appauvrissement de la couche d’ozone

Pour comprendre la couche d’ozone, il est utile de connaître les différentes couches de l’atmosphère. L’atmosphère terrestre est composée de nombreuses couches, chacune jouant un rôle important. La première couche, qui s’étend sur environ 10 kilomètres à partir de la surface de la terre, est connue sous le nom de troposphère. C’est dans cette région que se déroulent de nombreuses activités humaines telles que les ballons à gaz, l’alpinisme et les vols de petits avions.

La stratosphère est la couche suivante au-dessus de la troposphère et s’étend sur environ 15 à 60 kilomètres. La couche d’ozone se trouve dans la partie inférieure de la stratosphère, à environ 20-30 kilomètres au-dessus de la surface de la terre. L’épaisseur de la couche d’ozone est d’environ 3 à 5 mm, mais elle fluctue beaucoup 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 terrestre appelée stratosphère.

Cette région inférieure de la stratosphère contenant une concentration relativement plus élevée d’ozone est appelée ozonosphère. L’ozonosphère se situe entre 15 et 35 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, alors que la concentration moyenne d’ozone dans l’atmosphère est d’environ 0,3 partie par million. L’épaisseur de la couche d’ozone varie en fonction des saisons et de la géographie. Les plus fortes concentrations d’ozone sont observées à des altitudes comprises entre 26 et 28 km sous les tropiques et entre 12 et 20 km vers les pôles.

La couche d’ozone forme une épaisse couche dans la stratosphère, entourant la terre, qui contient une grande quantité d’ozone. La couche d’ozone protège la vie sur terre des puissants rayons ultraviolets émis par le soleil.

Les rayons ultraviolets sont des rayons nocifs qui peuvent augmenter le risque de maladies mortelles comme le cancer de la peau, la cataracte 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 97-99% des rayons ultraviolets nocifs émis par le soleil et qui peuvent avoir des effets dévastateurs à long terme sur les êtres humains ainsi que sur les plantes et les animaux.

Composition de la couche d’ozone

Il est surprenant de constater que les mêmes rayons UV provenant de la majeure partie de la couche d’ozone. L’ozone est une sorte d’oxygène extraordinaire composé de 3 atomes d’oxygène au lieu des 2 atomes d’oxygène normaux. La couche d’ozone se forme normalement lorsqu’une décharge électrique ou un rayonnement divise les deux atomes d’une molécule d’oxygène (O2), qui se réunissent ensuite indépendamment avec d’autres types de molécules pour former de l’ozone. La couche d’ozone protège la vie sur la planète Terre depuis des milliards d’années, mais elle est aujourd’hui usée par les activités humaines.

Les gens ont commencé à prendre conscience de l’importance de la couche d’ozone lorsque des scientifiques ont publié des résultats de recherche suggérant que certains produits chimiques fabriqués par l’homme, connus sous le nom de chlorofluorocarbones, parvenaient à atteindre la stratosphère et appauvrissaient l’ozone par une série de réactions chimiques profondes.

Les résultats de cette étude ont conduit à la signature d’un traité mondial, le protocole de Montréal, en 1973. Ce traité a permis de réduire la production de ces produits chimiques nocifs fabriqués par l’homme.

Ces efforts ciblés ont permis à la couche d’ozone de se reconstituer au cours des dernières années. L’épaisseur de la couche d’ozone varie énormément d’un jour à l’autre et d’un endroit à l’autre. En raison de la circulation atmosphérique verticale incessante dans la stratosphère et la troposphère, l’épaisseur de la couche d’ozone protégeant l’homme des rayons UV puissants peut être plus ou moins importante. En outre, les personnes résidant en altitude sont plus exposées aux rayons UV que celles qui se trouvent à plus basse altitude.

L’ozone stratosphérique joue un rôle important dans la protection de l’homme contre la rigueur du soleil. Cependant, il existe également une sorte d’ozone qui se forme juste au-dessus du sol en raison du contact entre les rayons du soleil et la pollution atmosphérique, ce qui est dangereux pour la santé humaine.

Chez certaines personnes, ce phénomène 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 d’une longueur d’onde inférieure à 290 nanomètres d’atteindre la surface de la Terre. Ce faisant, elle absorbe également les rayons ultraviolets qui sont dangereux pour la plupart des êtres vivants. Le rayonnement UV peut blesser ou tuer la vie sur Terre.

Bien que l’absorption des rayons UV réchauffe la stratosphère, elle est importante pour que la vie puisse s’épanouir sur la planète Terre. Les chercheurs ont anticipé la 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, qui servent respectivement de nourriture aux animaux terrestres et marins, ne peuvent plus prospérer. Chez l’homme, une exposition excessive aux rayons ultraviolets augmente les risques de cancer (en particulier le cancer de la peau) et de cataracte.

On calcule que chaque diminution de 1 % de la couche d’ozone entraîne une augmentation de 2 à 5 % des cas de cancer de la peau. Parmi les autres effets néfastes de la réduction de la couche d’ozone protectrice, citons l’augmentation de l’incidence des cataractes, des coups de soleil et de la suppression du système immunitaire.

Causes de l’appauvrissement de la couche d’ozone

Des études scientifiques crédibles ont démontré 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 substances appauvrissant la couche d’ozone (SAO), un acronyme pour Ozone-Depleting Substances (substances appauvrissant la couche d’ozone). Les scientifiques ont observé une réduction de l’ozone stratosphérique depuis le début des années 1970. Ce phénomène est plus marqué dans les régions polaires.

Il a été prouvé que les substances appauvrissant la couche d’ozone sont respectueuses de l’environnement, très stables et non toxiques dans l’atmosphère. C’est pourquoi elles ont gagné en popularité au fil des ans. Toutefois, leur stabilité a un prix : elles sont capables de flotter et de rester statiques dans la stratosphère.

Là-haut, les SAO sont facilement décomposées par la forte lumière UV et les produits chimiques qui en résultent sont le chlore et le brome. Le chlore et le brome sont connus pour appauvrir la couche d’ozone à des vitesses supersoniques. Ils y parviennent en arrachant simplement un atome à 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 resteront dans l’atmosphère pendant de nombreuses années. Cela signifie essentiellement qu’une grande partie des substances appauvrissant la couche d’ozone que l’homme a laissé pénétrer dans l’atmosphère au cours des 90 dernières années sont toujours en route vers l’atmosphère, et c’est pourquoi elles contribueront à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Les principales substances qui appauvrissent la couche d’ozone sont les chlorofluorocarbones (CFC), le tétrachlorure de carbone, les hydrochlorofluorocarbones (HCFC) et le méthylchloroforme. Les halons, parfois connus sous le nom de fluorocarbures bromés, contribuent aussi fortement à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

Toutefois, leur application est très limitée puisqu’ils sont utilisés dans des extincteurs spécifiques. L’inconvénient des halons est qu’ils sont si puissants qu’ils sont capables d’appauvrir la couche d’ozone 10 fois plus que les substances qui l’appauvrissent.

À notre époque, les scientifiques travaillent sans relâche à la mise au point d’hydrofluorocarbures (HFC) destinés à remplacer les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et les chlorofluorocarbures (CFC) utilisés dans les systèmes de climatisation des véhicules.

Les hydrochlorofluorocarbures sont de puissants gaz à effet de serre, mais ils ne sont pas capables d’appauvrir l’ozone. Les chlorofluorocarbures, en revanche, contribuent de manière significative au changement climatique, ce qui signifie que les hydrofluorocarbures restent la meilleure solution jusqu’à ce que des alternatives plus sûres soient disponibles.

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

• Aux latitudes moyennes, par exemple au-dessus de l’Australie, la couche d’ozone s’amincit. Cela a entraîné une augmentation du rayonnement UV atteignant la terre. On estime que l’épaisseur de la couche d’ozone a diminué de 5 à 9 %, ce qui accroît le risque de surexposition des humains aux rayons UV en raison de leur mode de vie en plein air.
• Dans les régions atmosphériques situées au-dessus de l’Antarctique, la couche d’ozone est nettement moins épaisse, surtout au printemps. Cela a conduit à la formation de ce que l’on appelle le « trou d’ozone ». Les trous d’ozone désignent les régions où la couche d’ozone est fortement réduite. En général, les trous d’ozone se forment au-dessus des pôles au début du printemps. L’un des plus grands trous d’ozone apparaît chaque année au-dessus de l’Antarctique entre septembre et novembre.

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

La couche d’ozone est affectée par certains phénomènes naturels tels que les taches solaires et les vents stratosphériques. Mais on a constaté que ces phénomènes ne provoquaient pas plus de 1 à 2 % d’appauvrissement de la couche d’ozone et que leurs effets n’étaient que temporaires.

On pense également que les éruptions volcaniques majeures (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 la couche d’ozone est le rejet excessif de chlore et de brome par des composés artificiels tels que les chlorofluorocarbones (CFC). Les CFC (chlorofluorocarbures), les halons, le CH3CCl3 (méthylchloroforme), le CCl4 (tétrachlorure de carbone), les HCFC (hydrochlorofluorocarbures), les hydrobromofluorocarbures et le 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 (SAO).

Le problème des substances appauvrissant la couche d’ozone (SAO) est qu’elles ne sont pas lessivées sous forme de pluie sur la terre et qu’elles restent en fait dans l’atmosphère pendant assez longtemps. Avec une telle stabilité, elles sont transportées dans la stratosphère.

Les émissions de SAO représentent environ 90 % de l’appauvrissement total de la couche d’ozone dans la stratosphère. Ces gaz sont transportés vers la couche stratosphérique 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 du chlore et du brome réagissent avec les molécules d’ozone et détruisent leur structure moléculaire, ce qui appauvrit la couche d’ozone. Un atome de chlore peut briser plus de 1 00 000 molécules d’ozone. L’atome de brome serait 40 fois plus destructeur que les molécules de chlore.

Principales substances appauvrissant la couche d’ozone (SAO)

1. Chlorofluorocarbones (CFC)

Il s’agit de la substance appauvrissant la couche d’ozone la plus utilisée, car elle est responsable de plus de 80 % de l’appauvrissement global de la couche d’ozone. Il était utilisé comme réfrigérant dans les appareils ménagers tels que les congélateurs, les réfrigérateurs et les climatiseurs, tant dans les bâtiments que dans les voitures fabriquées avant 1995. Cette substance est généralement contenue dans les produits de nettoyage à sec, les stérilisants hospitaliers et les solvants industriels. Cette substance est également utilisée dans les produits en mousse tels que les matelas et les coussins, ainsi que dans l’isolation des maisons.

2. 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.

3. Les halons

Ils sont particulièrement utilisés dans certains extincteurs dans des scénarios où l’équipement ou le matériel pourrait être dévasté par l’eau ou les produits chimiques de l’extincteur.

4. Tétrachlorure de carbone

Également utilisé dans certains extincteurs et solvants.

5. Chloroforme de méthyle

Couramment utilisé 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 la couche d’ozone

1. Atteinte à la santé humaine

L’appauvrissement de la couche d’ozone entraîne une surexposition de l’homme à des rayons UV puissants. La surexposition aux UV forts provoque des cancers de la peau, des cataractes, des coups de soleil, un affaiblissement du système immunitaire et un vieillissement rapide.

2. La dévastation de l’environnement

De nombreuses espèces cultivées sont vulnérables à la lumière UV intense et une surexposition peut conduire à une croissance, une photosynthèse et une floraison minimales. Parmi les espèces cultivées vulnérables aux UV figurent l’orge, le blé, le maïs, l’avoine, le riz, les brocolis, les tomates et les choux-fleurs, pour n’en citer que quelques-unes. Les forêts subissent également le poids de l’appauvrissement de la couche d’ozone.

3. La menace qui pèse sur la vie marine

Certaines espèces marines, en particulier les planctons, sont très affectées par l’exposition à des rayons ultraviolets puissants. Dans la chaîne alimentaire aquatique, les planctons se trouvent en haut de la chaîne. Si le nombre de planctons diminue en raison de la destruction de la couche d’ozone, la chaîne alimentaire marine sera perturbée à bien des égards.

De plus, la surexposition aux rayons du soleil pourrait réduire la fortune des pêcheurs. En outre, certaines espèces marines ont été gravement affectées par la surexposition aux rayons ultraviolets à un stade précoce de leur développement.

4. Effets sur les animaux

Chez les animaux domestiques, un excès de rayons ultraviolets peut également entraîner des cancers de la peau et des yeux.

5. Impacts sur certains matériaux

Les matériaux tels que le plastique, le bois, les tissus, le caoutchouc sont massivement dégradés par une trop grande quantité de rayons ultraviolets.

Solutions à l’appauvrissement de la couche d’ozone

1. Renoncer à l’utilisation de pesticides

Les pesticides sont d’excellents produits chimiques pour débarrasser votre ferme des parasites 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. Désherbez votre ferme manuellement et utilisez des produits chimiques alternatifs respectueux de l’environnement pour lutter contre les parasites.

2. Décourager la conduite de véhicules privés

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

3. Utiliser des produits de nettoyage respectueux de l’environnement

La plupart des produits d’entretien ménagers sont chargés de substances chimiques nocives qui se retrouvent dans l’atmosphère, contribuant ainsi à la dégradation de la couche d’ozone. Utilisez des produits de nettoyage naturels et respectueux de l’environnement pour mettre fin à cette situation.

4. Interdire l’utilisation de l’oxyde nitreux nocif

Le protocole de Montréal, conclu en 1989, a beaucoup contribué à limiter les chlorofluorocarbones (CFC). Cependant, le protocole n’a jamais couvert l’oxyde nitreux, un produit chimique nocif connu qui peut détruire la couche d’ozone. Le protoxyde d’azote est encore utilisé aujourd’hui. Les gouvernements doivent agir maintenant et interdire l’utilisation du protoxyde d’azote afin de réduire le taux d’appauvrissement de la couche d’ozone.