¿Qué es el Ozono?
El ozono es un gas cuya molécula está constituida por tres átomos de oxígeno (O3). Es uno de los componentes gaseosos de la atmósfera terrestre, presente de manera natural. El ozono se forma por disociación de los dos átomos que componen el gas de oxígeno (O2): cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno gaseoso, formando moléculas de ozono.
Se encuentra tanto en la troposfera como en la estratosfera de forma natural, sin embargo también puede tener origen antropogénico.
Algunas propiedades del Ozono
A temperatura y presión ambiente es un gas inestable y generalmente incoloro, aunque en grandes concentraciones puede parecer azulado. Presenta un olor característico, el cual puede darse en episodios de tormentas eléctricas.
Es un oxidante fuerte, muy fácil de producir e igualmente frágil y fácil de destruir. Es altamente reactivo con muchos compuestos químicos. Su estabilidad es mayor en el aire que en soluciones acuosas, con un tiempo de vida media de 20 minutos en el agua y de 12 horas en el aire.
Ozono estratosférico
Aunque el ozono aparece desde la superficie terrestre hasta una altura aproximada de 70 km, la gran mayoría (alrededor del 90%) se encuentra en la estratosfera. En la estratosfera se encuentra la capa de ozono, la región con una mayor concentración de este gas. También se conoce como ozonosfera (entre los 15 y 50 kilómetros de altitud).
El ozono estratosférico se crea cuando la radiación ultravioleta (UV) procedente del Sol rompe las moléculas de oxígeno en dos átomos de oxígeno por fotólisis. Estos átomos, altamente reactivos, reaccionan con otras moléculas de O2 y forman el ozono.
A su vez, el ozono también es destruido por acción de la propia radiación UV procedente del Sol, ya que la radiación con longitud de onda inferior a 290 nm hace que un átomo de oxígeno se desprenda de la molécula de ozono.
De esta forma, se tiene un equilibrio dinámico en el que hay una formación y destrucción continua de ozono en la estratosfera, consumiéndose así la mayoría de la radiación UV (inferior a 290 nm) proveniente del Sol. Como resultado, la concentración de O3 estratosférico permanece relativamente constante.
No obstante, la cantidad de ozono en la estratosfera puede variar puntualmente con la latitud, las condiciones meteorológicas, la época del año e incluso de día en día. La mayor parte del ozono se genera sobre el Ecuador gracias a un mayor nivel de incidencia solar, siendo después transportado por los vientos a latitudes mayores. Normalmente, los mayores valores de ozono en la estratosfera se dan sobre el Ártico canadiense y Siberia, mientras que los valores más bajos están alrededor del ecuador.
La variación estacional más conocida es la que se produce en el invierno y la primavera austral (de julio a octubre) cuando se produce un debilitamiento considerable de la capa de ozono sobre la Antártida. Se conoce como agujero de ozono y también puede darse, aunque más debilitado, en la región Ártica durante el invierno boreal.
El ozono estratosférico se conoce como “ozono bueno”, ya que es esencial para la vida, actuando como el principal filtro de la radiación UV del Sol. Sin la capa de ozono, esta radiación resultaría muy perjudicial para la vida y se incrementarían enfermedades como por ejemplo, cáncer de piel, cataratas, etc. Igualmente, la absorción de radiación UV por el ozono desempeña un papel fundamental en el control de la temperatura de la atmósfera terrestre ya que es el responsable del aumento de la temperatura en la estratosfera.
La capa de ozono
Es la capa gaseosa situada en la estratosfera que aparece de forma natural envolviendo la Tierra y que la protege de la radiación ultravioleta (UV) procedente del Sol.
Se encuentra entre los 20 y los 50 km de altura, con una máxima concentración de gas ozono entre los 20 y los 30 km. Constituye en torno al 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97 al 99% de la radiación UV de alta frecuencia (150-300 nm), que es dañina para la vida.
En una atmósfera no contaminada, existiría un balance ideal entre el ozono estratosférico producido y el que se destruye. No obstante, en las últimas décadas se ha desequilibrado a favor de la destrucción. Es lo que se conoce como el problema del agujero de la capa de ozono.
Se empezó a tener constancia a partir de la década de los 70 y, especialmente, en la década de los 80, cuando se empezaron a acumular pruebas de la aparición de un agujero en la capa de ozono sobre la Antártida a finales del invierno austral, con una desaparición de hasta el 50% del ozono habitual en la estratosfera.
Se comprobó que la única forma de frenar el deterioro de la capa de ozono y comenzar su recuperación consistía en acabar con las emisiones de las sustancias responsables de su destrucción, los CFCs. Este acuerdo se conoce como el Protocolo de Montreal de 1987. El uso de CFCs está actualmente prohibido.
Gracias a estas medidas, los niveles de ozono se estabilizaron en la última década del siglo XX y han empezado a recuperarse desde principios de siglo. Se espera que esta recuperación continúe, de forma que puedan alcanzarse los niveles anteriores a 1980 para 2075. Es un proceso lento debido a la larga permanencia de estos contaminantes en la atmósfera.
Si no se hubieran tomado esas medidas, en el año 2020 el 17% del ozono a nivel global habría desaparecido y un nuevo agujero habría sido creado en el Ártico. Además, se calcula que, si no se hubiesen llevado a cabo estas acciones, en 2065 se habrían destruido dos terceras partes de la capa de ozono y además el agujero sería permanente durante todo el año.
Ozono en la troposfera y sus impactos
El ozono ambiental que reside en la troposfera, entre la superficie y la tropopausa se denomina ozono troposférico u “ozono malo”. Sus mayores concentraciones se localizan en los primeros metros de altura en la baja troposfera, el denominado ozono superficial.
Es un contaminante secundario, formado gracias a reacciones fotoquímicas entre contaminantes primarios, principalmente óxidos de nitrógeno (NOX) y compuestos orgánicos volátiles (COVs), y en menor medida, monóxido de carbono (CO). Por tanto, no se emite directamente a la atmósfera.
Todas estas sustancias químicas mencionadas, emitidas de forma natural o artificial, reaccionan en la troposfera por acción de la luz solar, y provocan la formación de ozono.
La velocidad y el grado de formación, se ven incrementados con el aumento de la radiación solar, las emisiones antropogénicas de sus precursores y el ciclo biológico de emisiones biogénicas de COVs. Por ello, es en la época estival cuando se dan las mayores concentraciones de ozono troposférico. Además, los niveles son mayores en las horas centrales del día y disminuyen considerablemente por la noche.
Una característica importante que lo diferencia de otros contaminantes es que sus niveles son superiores en las periferias de las grandes urbes y en las zonas rurales que en el centro de las ciudades. Esto se debe a que la reacción fotoquímica requiere un cierto tiempo. Además, una vez formado, y con altos niveles de NO (sobre las ciudades), se consume rápidamente al reaccionar con el NO para dar NO2. Por tanto, aunque resulte paradójico, el tráfico ayuda a formarlo y, a su vez, destruirlo.
Las mayores concentraciones de ozono troposférico se dan en zonas poco contaminadas, con escaso tráfico, donde el ozono que se genera gracias al transporte atmosférico desde zonas más contaminadas no encuentra NO que lo pueda consumir.
Este ozono troposférico es un gas de efecto invernadero y contribuye por tanto al calentamiento global. Altera el balance radiativo entre la radiación solar entrante y la radiación saliente, al retener parte de la radiación infrarroja procedente de la superficie.
Además, su presencia es clave para la formación del esmog fotoquímico. Se denomina así a la contaminación del aire, principalmente de áreas urbanas, por ozono originado por reacciones fotoquímicas y por sus contaminantes precursores (NOx y COVs). El resultado es un color oscuro del cielo en su parte más superficial y con aspecto brumoso sobre las ciudades. Su presencia es habitual en periodos anticiclónicos, sin precipitaciones ni viento que ayuden a dispersar los contaminantes.
El único aspecto positivo del ozono troposférico es su contribución para remover otros contaminantes emitidos por la actividad humana como son el metano, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno.
En conclusión, los efectos positivos del ozono estratosférico contrastan enormemente con los efectos perjudiciales del ozono en la troposfera.
¿Qué efectos produce en la salud?
El ozono contribuye a un empeoramiento de la calidad del aire que respiramos. Se trata de un problema en parte de carácter local, pero también de magnitud global, ya que los contaminantes pueden viajar largas distancias.
Se trata de un potente oxidante que a concentraciones elevadas puede provocar efectos no deseables en la salud humana, afectando principalmente al aparato respiratorio y al sistema cardiovascular:
- Irritación del sistema respiratorio. Se puede manifestar en forma de tos, irritación de la garganta y las mucosas o escozor en los ojos.
- Reducción de la función pulmonar. Hace más difícil la respiración profunda, especialmente si se realizan ejercicios o trabajo en el exterior.
- Puede empeorar el asma u otras enfermedades pulmonares crónicas, reduciendo la capacidad del sistema inmunológico para proteger al sistema respiratorio.
- Se relaciona con un aumento de la mortalidad diaria y por accidente cardiovascular.
Los efectos en la salud dependen de la concentración de ozono en el aire respirado, del tiempo de exposición, de la vulnerabilidad de cada persona y del grado de actividad física realizada. Teniendo en cuenta la variación en los niveles de ozono a lo largo del día por efecto del tráfico y la radiación solar, es importante tener en cuenta que a primera hora de la mañana es cuando mejor calidad del aire hay por parte de este contaminante.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) mantiene desde 2005 su recomendación en mantener la concentración de O3 por debajo de los 100 µg/m3 . En España, el valor objetivo del O3 para la protección de la salud humana es de 120 µg/m3
También hay que considerar que el ozono puede reaccionar con otros componentes orgánicos (algunos aldehídos y otros ácidos orgánicos) en la troposfera produciendo contaminantes de corta duración pero que resultan altamente irritantes y perjudiciales para la salud.
Algunas medidas para reducir la contaminación por ozono son:
- Disminución del tráfico rodado
- Ahorro de energía
- Uso de vehículos menos contaminantes, transporte público y energías limpias