DEVOIR ES SVT OZONE

L'OZONE DE L'ATMOSPHÈRE TERRESTRE

Quelle est l’origine de la couche d’ozone ? Quels sont les causes de sa diminution dans l’hémisphère Sud ? Quelles conséquences pour la santé ? Quelles mesures ont été prises ?

Partie I

QU'EST CE QUE LA COUCHE D'OZONE

L'ozone et son lien avec le cancer

Partie II

LES DANGERS POUR LA SANTÉ HUMAINE

partie III

LES ACTIONS MISES EN PLACE

quizz

Ylan et Anais

La formation de la couche d'ozone

La couche d'ozone, bouclier essentiel protégeant la vie sur Terre, provient de la synthèse de l'ozone dans la stratosphère. Processus de dissociation de molécules de dioxygène sous l'action des rayons UV puis d'association d'une molécule d'oxygène avec un molécule de dioxygène. La molécule finale sera donc composé de 3 atomes d'oxygèneDans la troposphère, sur une distance de 0 à 10 kilomètres, l'oxygène et le dioxygène sont présents. La synthèse se déroule au fur et à mesure que ces molécules se combinent dans la stratosphère d’ozone, influencées par la pression atmosphérique et la présence de gaz.La concentration d'ozone dans la troposphère mesure 2 millipascals (mPa) dans une plage d'altitude de 0 à 10 kilomètres. À mesure que l'on monte dans la stratosphère, qui s'étend de 10 à 35 kilomètres, la concentration d'ozone culmine à 14 mPa à environ 25 kilomètres d'altitude. Ce processus se déroule donc dans la startosphère entre 12 et 50km d'altitude jusqu’à la mésosphère.Si la stratosphère abrite majoritairement la couche d’ozone, des traces d’ozone persistent dans la troposphère. De plus, des substances telles que les aérosols stratosphériques et l’ozone (SAO) peuvent persister dans la stratosphère pendant des décennies.

découverte et évolution

La couche d’ozone, bouclier crucial contre les rayons ultraviolets nocifs, a une histoire riche marquée par des découvertes et des défis. Au XXe siècle des explorations scientifiques organisées par des chercheurs en Antarctique ont permis de prouver l'existence d'un trou dans la couche d'ozone.

1912

1956

1979- 1982

1985-1986

1987

1988

1989

2019

LA LOCALISATION DU TROU

Le trou dans la couche d'ozone se trouve au dessus de l'Antarctique dans l'hémisphère Sud.

Cependant, d'autres anomalies dans la couche d'ozone se font sentir au dessus de l'Australie, de la Nouvelle-Zélande, de la Nouvelle-Calédonie ainsi qu'à l'extrême Sud de l'Amérique du Sud.

L’appauvrissement de la couche d’ozone et son impact

La couche d’ozone, bouclier vital protégeant la Terre des rayons ultraviolets (UV) nocifs, joue un rôle crucial en empêchant l’absorption de ces rayons par l’ADN. Les conséquences de l’appauvrissement de la couche d’ozone, notamment dans des régions comme l’Australie, deviennent de plus en plus évidentes.

Absorption UV par l'ADN

effets des rayons UV sur l'ADN

Taux de cancer de la peau en Australie

Appauvrissement de la couche d'ozone et lien avec le cancer de la peau

Ainsi, l’impact progressif du trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique affecte des régions comme l’Australie, contribuant à une augmentation des cas de cancer de la peau. La relation entre l’appauvrissement de la couche d’ozone, l’intensification du rayonnement UV et l’augmentation des taux de cancer de la peau souligne l’importance des efforts mondiaux visant à résoudre les problèmes environnementaux, en particulier la réduction des substances appauvrissant la couche d’ozone comme les chlorofluorocarbones (CFC). La préservation de la couche d’ozone est cruciale non seulement pour la santé environnementale, mais également pour préserver le bien-être humain contre les effets néfastes de l’augmentation du rayonnement UV.

Efforts et défis internationaux pour guérir la couche d’ozone

Ainsi la couche d'ozone, est confrontée à une grave menace sous la forme de substances appauvrissant la couche d'ozone (SACO) et de chlorofluorocarbones (CFC). La collaboration internationale à travers le Protocole de Montréal a joué un rôle central dans la résolution de ce problème, en éliminant progressivement ces substances nocives et en contribuant à la reconstitution de la couche d'ozone. Cependant, le cheminement vers la guérison de la couche d’ozone a présenté à la fois des succès et des défis.

Impact du Protocole de Montréal

comment

Développements positifs

Défis et nuances

Conséquences inattendues

La coopération internationale, comme en témoigne le Protocole de Montréal, a fait des progrès significatifs dans la guérison de la couche d'ozone. Tout en célébrant les succès, il est crucial de rester conscient des défis, tels que la lente élimination des anciennes SAO et l’impact environnemental involontaire de leur remplacement. Les efforts continus et les ajustements des politiques mondiales seront essentiels pour garantir la poursuite du rétablissement et de la protection de la couche d’ozone. Donc grâce aux mesures prises par ce protocole le trou se referme mais cela prend des décennies. On pense qu'il sera complètement comblé d'ici 2050.

FIN DU QUIZZ

Conséquences inattendues

Une nuance à considérer est que les remplacements des SAO, bien que respectueux de la couche d’ozone, posent un nouveau défi. Des substances telles que les hydrofluorocarbures (HFC), choisies pour leur innocuité pour la couche d’ozone, sont de puissants gaz à effet de serre dont le potentiel de réchauffement est des milliers de fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Bien que leur concentration atmosphérique actuelle soit faible, leurs émissions augmentent de 7 % par an, ce qui souligne la nécessité d'une vigilance continue face aux conséquences environnementales imprévues.

1956

En 1956, des instruments de mesure ont été installés pour quantifier les niveaux d’ozone, jetant ainsi les bases de la surveillance de ses modifications. L’évolution de la couche d’ozone, notamment au-dessus de l’Antarctique, s’est déroulée rapidement. Installations des premiers outils de mesure de la quantité d'ozone en Antarctique. Ils ont notamment permis de montrer des anomalies dans la couche d'ozone quelques années plus tard.

LA LOCALISATION DU TROU

La formation de la couche d'ozone

découverte et évolution

Le Protocole de Montréal, établi en 1987 et initialement signé par 24 pays, est devenu un effort mondial comptant 197 signataires, dont l'entièreté des pays siégeant à l'ONU. en 2017. Son objectif principal est d'éliminer progressivement les SAO et les CFC, les principaux contributeurs à l'appauvrissement de la couche d'ozone. Le succès du protocole est évident dans la réduction de la consommation de SAO à 0 % sur une trentaine d'années environ.

Développements positifs :

Malgré des avancées prometteuses, l’élimination des SAO reste un processus lent en raison de leur impact à long terme. Le trou dans la couche d'ozone, qui s'était élargi de 1974 à 2001, a commencé à se rétrécir en 2003. En 2019, le trou dans la couche d'ozone couvrait 10 millions de km^2, une amélioration significative par rapport à sa taille maximale de 27 millions de km^2 en 2001. Les projections indiquent que d’ici 2050, le trou dans la couche d’ozone pourrait être complètement comblé.

2019

une évolution positive s’est produite en 2019, avec un rebond des niveaux d’ozone jusqu’à 250-330 Dobson sur l’ensemble de l’Antarctique..

En 1989, le trou couvrait l’Antarctique, s’étendant jusqu’à l’extrémité de l’Amérique du Sud.

Le rayonnement UV, dont les longueurs d’onde sont comprises entre 200 et 400 nm, constitue une menace pour l’ADN. L'atmosphère reçoit 0,9 W/m/nm d'irradiation spectrale, avec des intensités variables en fonction de la longueur d'onde. L'absorption de l'ADN est significative à 300 nm, dépassant 1,1 W/m/nm, et diminue à mesure que la longueur d'onde augmente. L'ozone, dans l'atmosphère, absorbe partiellement les rayonnements, laissant une partie potentiellement absorbée par l'ADN. Les UV sont absorbés par notre ADN dès lors qu'ils ne sont pas absorbés par l'ozone. Ils le modifient et accentuent le risque de cancer de la peau avec la création de mélanomes.

Tous les pays ont obligation de supprimer les SAO de leur industrie, ce qui participe également à la lutte contre le changement climatique étant donné que les SAO sont aussi des gaz à effet de serre.

Défis et nuances

Même si le Protocole de Montréal a obtenu des succès notables, des défis persistent. La concentration de SAO a diminué de 10 à 15 % depuis les années 1990, et l'épaisseur de la couche d'ozone s'est stabilisée depuis les années 2000. Cependant, le trou d’ozone de l’Antarctique réapparaît chaque printemps, même s’il devrait finir par disparaître.

1912

En 1912, des explorateurs de l'Antarctique ont effectué les premières observations de nuages ​​anormaux de type cirrostratus dans la stratosphère polaire, ouvrant la voie sur les soupçons sur un potentielle anomalie atmosphérique de par leur forme qui va créer un halo autour du Soleil

1987

Une enquête scientifique menée en 1987 a remis en question l'origine du trou, conduisant à l'identification des chlorofluorocarbones (CFC) comme facteur clé. Des publications associent la présence de CFC aux nuages ​​​​de type cirrostratus observés, qui ne se forment pas naturellement dans cet environnement. Les observations ont révélé l'impact du trou d'ozone sur l'hémisphère sud, affectant des régions comme l'Australie, la Nouvelle-Calédonie et l'extrême sud de l'Amérique du Sud (Argentine et Chili).

Les rayons UV peuvent déformer l’ADN, entraînant des erreurs de complémentarité et des mutations des acides nucléiques. La quantité de rayonnement UV influence directement le nombre de mutations induites, augmentant ainsi le risque de développer un cancer avec un nombre de mutations plus élevé.

On remarque que la majorité des cas de cancer de la peau sont recensés dans l'Etat de Victoria en Australie, dans l'hémisphère Sud, juste sous le trou de la couche d'ozone, là où la protection contre les UV est faible.; L'État a connu une augmentation inquiétante des cas de cancer de la peau, en particulier de mélanome. De 1990 à 2010, les cas dans la tranche d’âge de 50 à 64 ans ont doublé, et ceux âgés de 65 à 79 ans ont connu une augmentation similaire. Les Australiens sont confrontés à un risque de cancer quatre fois plus élevé que les Européens ou les Américains.

Même si l’Australie est connue pour avoir une incidence élevée de cancer de la peau, le lien avec l’appauvrissement de la couche d’ozone est important. La couche d'ozone absorbe les rayons UV du soleil, mais avec l'apparition du trou dans la couche d'ozone, davantage de rayons UV atteignent la surface de la Terre. Cette exposition accrue aux rayons UV augmente la probabilité de mutations de l’ADN, pouvant conduire à des effets cancérigènes.

1985-86

Ce n'est qu'en 1985-1986 que des anomalies significatives sont apparues, révélant la présence d'un trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique. La NASA et de la communauté scientifique annonce la présence d'un trou dans la couche d'ozone d'après des preuves concrètes et des théories fondées pour expliquer sa formation grâce à plusieurs mécanismes. Par exemple, les causes chimiques ou le rôle des cycles solaires ont été mis en avant.

chlorofluorocarbones

Des recherches plus poussées en 1988 ont établi une réaction chimique : des molécules de CFC, contenant du chlore, ont accéléré la destruction des molécules d'ozone. Bien qu’ils soient non toxiques, ininflammables et non cancérigènes, les CFC étaient largement utilisés dans des produits quotidiens comme les réfrigérants, les solvants et les propulseurs Ainsi les activités humaines sont à l'origine d'une pertubation dans l'équilibre chimique de la couche d'ozone en y ajoutant du chlore de par leurs acitivités industrielles produisant des CFC (chlorofluorocarbones). En effet, des observations dans les années 1980 ont prouvé une corrélation négative entre la quantité de chlore et la quantité d'ozone.

1979 - 1982

En 1979, 300 Dobson d'ozone étaient présents en Antarctique, mais en 1982, une « tache » est apparue, indiquant une diminution soudaine à 200 Dobson. Au cours des années suivantes, ce trou s'est élargi, s'intensifiant à mesure que la quantité d'ozone a chuté jusqu'à 100 Dobson.