Science et technologie s1581

La couche d'ozone

La couche d'ozone

​​La couche d'ozone désigne la partie de l'atmosphère qui contient une concentration élevée de molécules d'ozone |\left(O_{3}\right)| et qui absorbe une partie des rayons ultraviolets émis par le Soleil.

Il existe deux types d'ozone :

  • L'ozone stratosphérique forme une couche protectrice située dans la stratosphère et absorbe les rayons ultraviolets (UV) qui peuvent être nocifs pour la santé humaine.
  • L'ozone troposphérique forme une couche située dans la troposphère et participe à l'effet de serre (GES) renforcé en permettant de conserver les gaz à effet de serre sur la surface de la Terre. Cet ozone est également un constituant du smog.

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Sans l'ozone stratosphérique, la vie sur la surface de la Terre serait impossible à long terme. En fait, la vie pourrait être possible seulement dans les océans, à une profondeur où les UV ne se rendent pas puisque ceux-ci ne pénètrent qu'en surface des eaux.

À l'inverse, l'ozone qu'on trouve dans la troposphère entre dans nos poumons et nuit à notre santé. Cet ozone est formé lorsque les rayons solaires réagissent avec les molécules d'oxyde d'azote |NO_{x}| issues des gaz d'échappement des voitures ou des usines. L'ozone troposphérique se combine à d'autres polluants atmosphériques comme le dioxyde d'azote |NO_{2}| et le dioxyde de soufre |SO_{2}| pour former le smog.

Le smog

Le smog est le brouillard de pollution qui résulte de l’inversion de température. Le mot smog est un mot-valise formé à l'aide des mots anglais smoke (fumée) et fog (brouillard).

Lorsqu’un tel phénomène se produit, l’air des villes industrielles peut alors devenir irrespirable. Il en résulte des conséquences pouvant être parfois nocives pour la santé des vivants. Il est également fréquent de constater une augmentation des difficultés respiratoires chez certaines personnes à risque (personnes âgées, personnes souffrant d’emphysème ou d’asthme, etc.). On observe également une irritation des yeux dans certains cas.

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L'ozone troposphérique est l'un des constituants du smog et il participe à l'effet de serre renforcé. Ce type d'effet de serre se produit lorsqu'il y a une augmentation importante de la concentration des GES dans l'atmosphère. 

L'épaisseur de la couche d'ozone

L’ozone atmosphérique n’est pas réparti uniformément autour de la Terre. Puisque c’est à l’équateur que les rayons du soleil sont plus directs et plus intenses, cet ozone est surtout produit à cet endroit. Toutefois, les vents forts de la stratosphère transportent cet ozone vers les pôles. On trouve donc une couche d’ozone plus épaisse aux latitudes moyennes et hautes, alors qu’elle est plus mince sous les tropiques.

Toutefois, l'épaisseur de la couche d'ozone a considérablement diminué à certains endroits sous l'effet des chlorofluorocarbures (CFC).

Voici des exemples de produits dans lesquels on trouve des CFC :

Aérosols Peintures, déodorants, insecticides, mousse à raser, crème fouettée
Mousses isolantes
Mousses utilisées dans les constructions d’habitations et de commerces
RéfrigérantsAir climatisé (dans les commerces, les maisons, les voitures), réfrigérateurs, congélateurs
Agents nettoyantsDissolvants pour la graisse

Ces CFC sont responsables de la destruction des molécules d'ozone dans la stratosphère. En 1987, 190 pays ont signé le Protocole de Montréal dans lequel ils s'engageaient à réduire leur production de CFC. La couche d'ozone est présentement en train de se rétablir. En effet, les épisodes d'appauvrissement de la quantité d'ozone se produisent de moins en moins fréquemment. Ainsi, on estime que la couche d'ozone retrouvera son état normal entre 2055 et 2065.


Différence dans l'épaisseur de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique
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La décomposition de l'ozone par les CFC

Dans la stratosphère, les CFC se décomposent sous l'action des rayons ultraviolets pour produire des atomes de chlore. Ces atomes réagiront ensuite avec l'ozone pour la décomposer.

Les étapes sont les suivantes :

  1. Le rayonnement UV décompose la molécule de CFC. Un atome de chlore s'échappe.

  2. L'atome de chlore rencontre une molécule d'ozone.

  3. L'atome de chlore saisit un des atomes de l'ozone, ce qui produit du monoxyde de chlore et du dioxygène.

  4. Le monoxyde de chlore rencontre un atome d'oxygène.

  5. Le résultat de cette rencontre est le dioxygène. L'atome de chlore pourrait alors interagir avec une autre molécule d'ozone.

 

Il est possible de tourner autour des molécules. Pour faire la rotation, il faut maintenir le bouton gauche de la souris enfoncé dans l'encadré de l'animation et déplacer le curseur dans la direction voulue.

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Les exercices
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