Il y a quelques années, un trou dans la couche d'ozone atmosphérique est apparu. Cette disparition a beaucoup inquiété la communauté scientifique, mais également les décideurs politiques. Des stratégies de préservation ont alors, avec succès, été mises en place.
En utilisant les documents suivants, expliquer l'origine et la disparition de l'ozone atmosphérique, en envisageant ses rôles et donc les effets possibles de sa disparition.
Production et disparition de l'ozone
L'ozone est produit dans la haute atmosphère, sous l'influence des rayonnements solaires :
\ce{3O2} + \text{rayonnement solaire} \ce{->} \ce{2O2 + O + O → 2O3}
Une partie des molécules d'ozone formées sont cependant détruites de manière naturelle :
\ce{O3} \ce{->} \ce{O2 + O} \text{ et } \ce{O3 + O} \ce{->} \ce{2O2}
Les CFC (chlorofluorocarbures), molécules très largement utilisées, en particulier dans les bombes aérosols, accélèrent de manière importante la dégradation de l'ozone atmosphérique.
Rôles et effets de l'ozone
L'ozone de la haute atmosphère a la capacité d'absorber une partie des rayons ultraviolets solaires.
Le rayonnement ultraviolet a des effets délétères sur les organismes vivants, en particulier en altérant les molécules d'ADN : il peut générer des liaisons entre des molécules de thymine adjacentes. Ces liaisons (dimères de thymine) rendent impossible la réplication de l'ADN et des lésions apparaissent, pouvant conduire à la mort. De plus, les rayons ultraviolets sont hautement mutagènes et cancérigènes.
L'ozone de la basse atmosphère a des effets négatifs : il est responsable de troubles respiratoires et, à ce titre, est considéré comme un polluant.
Le « trou » dans la couche d'ozone
Violet : concentration anormalement faible d'ozone
Au-dessus de quel continent le « trou » de la couche d'ozone était-il majoritairement présent ?
Le « trou » est identifiable, sur la carte, par la couleur violette. Ce « trou » est situé au-dessus de l'Antarctique.
Quels effets les CFC ont-ils sur la concentration en ozone atmosphérique ?
Les CFC favorisent la destruction de l'ozone atmosphérique. Or, l'ozone est protecteur vis-à-vis des rayons ultraviolets. Les CFC ont donc un effet négatif qui consiste à provoquer une moins bonne filtration de ces rayons ultraviolets.
De quoi les rayonnements ultraviolets sont-ils responsables ?
Les rayons ultraviolets sont responsables d'altérations du génome et de mutations.
À quelle période la couche d'ozone atmosphérique a-t-elle pu se former dans la haute atmosphère ?
L'ozone atmosphérique se forme à partir du dioxygène atmosphérique. Il n'a donc pu être fabriqué qu'à partir du moment où le dioxygène atmosphérique a été présent en quantité suffisante (vers -2 Ga).
Vrai ou faux ? La régulation internationale et l'interdiction de l'utilisation de divers CFC dans les bombes aérosols ont permis de limiter l'extension du « trou » dans la couche d'ozone.
Vrai. L'interdiction des CFC dans les aérosols a permis de stopper le processus de dégradation de l'ozone atmosphérique.
La couche d'ozone désigne une région de l'atmosphère dans laquelle la concentration de ce gaz est importante.
Ce gaz a pour formule \ce{O3}. Il se forme dans la haute atmosphère, grâce au rayonnement solaire :
\ce{3O2} + \text{rayonnement solaire} \ce{->} \ce{2O2 + O + O → 2O3}
La présence de l'ozone atmosphérique dépendant de la présence du dioxygène, la couche d'ozone n'a pu se former qu'après l'apparition du dioxygène atmosphérique, il y a 2 milliards d'années environ.
Un équilibre se met en place dans l'atmosphère, entre l'ozone formé et l'ozone détruit. Les CFC, massivement utilisés dans les bombes aérosols, accélèrent la destruction de l'ozone et sont responsables de l'apparition du « trou » dans la couche d'ozone de la haute atmosphère.
Or, l'ozone de la haute atmosphère a un rôle primordial à jouer : il filtre le rayonnement ultraviolet en provenance du soleil. Ce rayonnement est à l'origine de la dégradation de l'ADN et de mutations. Sans couche d'ozone, la vie continentale n'aurait pas pu se développer. Elle a donc exercé une influence décisive sur la présence d'organismes non marins, animaux comme végétaux.
La destruction de la couche d'ozone de la haute atmosphère risque de mettre en péril les organismes terrestres. Il a fallu un ensemble de décisions politiques pour interdire l'utilisation des CFC, dans le but de préserver la couche d'ozone et, par conséquent, la vie sur les continents (la vie aquatique étant préservée car l'eau absorbe également les ultraviolets).