1. L'atmosphère.
- l'atmosphère est un mélange gazeux, incolore, composé d'azote (78%) et d'oxygène (21%). La vie serait impossible sans l'atmosphère qui nous entoure, en effet elle contrôle la température de la terre en évitant les températures extrêmes.
- l'atmosphère est divisée en couches successives:
Remarques:
- l'homme ne peut survivre que dans la troposphère (raréfaction de l'air avec l'altitude).
- c'est dans la troposphère que se jouent les phénomènes météorologiques.
- c'est la troposphère qui doit avaler des millions de tonnes de polluants.
- la température plus élevée de la stratosphère est le résultat de l'absorption d'une partie des rayons solaires ultra-violets par la couche d'ozone.
2. Rôle de l'ozone
La couche d'ozone est constituée de 1 molécule d'O3 pour 200.000 d'O2. Elle est perméable à la lumière solaire. Les rayonnements ultraviolets du rayonnement solaire sont presque tous retenus par la couche d'ozone. (fig2)
Sous le choc des ultraviolets, les molécules d'ozone se décomposent et le rayonnement se transforme en énergie calorifique qui réchauffe la stratosphère.
Il existe un équilibre entre la destruction de l'ozone et sa régénération:
O3 ----> O2 + O
O + O2 ----> O3
Une petite partie des UV atteint le sol, elle n'est pas filtrée. Elle est indispensable à la vie car elle permet, chez les animaux et chez l'homme, la formation de la vitamine D.
3. Caractéristiques de l'ozone
- gaz irritant
- toxique pour les végétaux, les animaux et l'homme.
- l'ozone se forme partout où une grande quantité de molécules d'oxygène sont décomposées en atomes d'oxygène singulet (O) sous l'effet de certains rayonnements ou de décharges électriques. Ces atomes O libres très actifs se combinent facilement avec des molécules d'O2 pour former l'O3.
- l'ozone stratosphérique nous protége des rayons UV.
- l'ozone troposphérique se forme pendant les journées chaudes à partir de la pollution de l'air par les oxydes d'azote et les hydrocarbures émis par les véhicules et les industries. A cette altitude, l'ozone n'a pas d'effet protecteur mais, au contraire, menace la santé de tous les êtres vivants et contribue à augmenter l'effet de serre.
4. Disparition de la couche d'ozone
Dès les années 60, les météorologues ont enregistré une diminution progressive de la couche d'ozone, qui s'est accélérée depuis 1980. On observait en 1986 une perforation partielle au niveau de l'antarctique sur une étendue de 10 millions de Km² (environ la surface des Etats-Unis). A l'heure actuelle, il y a plus d'ozone décomposé dans la stratosphère que la nature ne peut en fabriquer. Depuis 1979, la couche d'ozone a diminué de 3 à 4 % ( chiffres de sept.89).
Des "trous" d'ozone ont depuis été observés au Etats-Unis et en Europe ...
5. Agents chimiques responsables de la disparition
a) action des CFC (chloro-fluoro-carbone)
Le chlore des CFC est responsable de la destruction de la couche d'ozone:
-les ultraviolets de la stratosphère coupent les liaisons existant dans les CFC
-l'atome de chlore va détruire une molécule d'ozone:
O3 + Cl ----> O2 + Cl O (instable)
Cl O + O -----> Cl + O2
O3 + Cl ... et ainsi de suite.
1 seul atome de chlore peut ainsi détruire 100.000 molécules d'O3
-On trouve ces CFC dans:
-les aérosols
-les agents frigorifiques (fréons)
-les extincteurs
-les emballages en plastique expansé
-les matériaux isolants
-Ces CFC ont été synthétisés pour la première fois en 1928 par les chimistes de la General Motors, à la recherche d'un nouveau liquide réfrigérant capable de remplacer l'ammoniaque. Ces corps qui renferment du chlore, du fluor, du carbone et parfois de l'hydrogène ont été baptisés fréons. La grande percée des fréons sur le marché mondial date des années cinquante avec l'utilisation de ces gaz comme propulseurs pour les bombes aérosols.
Aujourd'hui, il existe de nombreux CFC différents suivant l'agencement des molécules. Depuis 1960, la consommation annuelle mondiale s'est accrue de 800%, pour atteindre 1.2 millions de tonnes en 1988. Cette augmentation s'explique par les propriétés chimiques idéales des CFC: ils sont chimiquement très stables, inodores, non irritants, ininflammables, sans toxicité particulière.
-Les CFC ne sont dégradés dans l'atmosphère qu'en présence d'une quantité suffisante d'ultraviolets, donc dans la stratosphère. La durée de vie moyenne de ces CFC dans l'atmosphère est de l'ordre de 95 ans. En raison de cette très grande durée de vie, les effets négatifs que nous connaissons maintenant sur la couche d'ozone ne sont que le résultat de la quantité de CFC émis dans les années 60, époque de faible consommation. Donc seul le futur nous renseignera sur les dégâts causés à la couche d'ozone et dus à la consommation actuelle.
b) autres responsables:
-les composés avec du brome
-le méthane
-les protoxyde d'azote et autres composés azotés.
6. Conséquences de la disparition de l'ozone
a) augmentation de la quantité d'UV qui traversent l'atmosphère et qui atteignent le sol (UVb). Ces UV concentrés traversent la couche externe de la peau et provoquent une inflammation (coup de soleil) ou une altération des cellules (des gènes) qui peut provoquer des tumeurs et des cancers de la peau (mélanome malin).
Ces UV provoquent également des lésions au niveau des yeux par l'attaque de la rétine et du cristallin.
b) les UVb menace le métabolisme des plantes, plus précisément la photosynthèse: le ralentissement de cette photosynthèse freine à son tour la croissance. On sait que certaines plantes cultivées comme le soja ou les tomates sont particulièrement sensibles à ces perturbations.
c) le plancton animal ou végétal des océans se place dans l'eau en fonction de l'intensité lumineuse
Les UVb détruisent le sens de l'orientation lumineuse de ces microorganismes. Désorientés, ils s'enfoncent dans l'océan et meurent faute de lumière. Ou ils s'exposent trop au rayonnement à la surface et meurent brulés par le soleil.
La mort du plancton entraîne la mort des chaines alimentaires marines et donc à plus ou moins long terme la mort des océans mais aussi la disparition de la moitié de l'oxygène que nous respirons.
7. Le protocole de Montréal
Adopté en 1987 dans le cadre du programme des Nations Unies pour l'environnement, son objectif est d’éliminer progressivement la production et l’utilisation des produits les plus néfastes pour la couche d’ozone
Grâce au Protocole de Montréal, les pays industrialisés ont rapidement diminué leur consommation de CFC (CFC 11, 12, 113, 114, 115) et de halons (halons 1211, 1301 et 2402). Les objectifs fixés initialement ont été atteints plus tôt que prévu et de nouveaux objectifs, plus stricts, ont été adoptés.
De nombreux pays ont ramené leur consommation à zéro dès 1994 dans le cas des halons et dès la fin 1995 dans celui des CFC, des HBFC, du tétrachlorure de carbone et du méthylchloroforme. A partir de 1996, les pays industrialisés ont cessé de produire et de consommer ces substances, sauf pour certains usages essentiels. Mais les émissions dans l'atmosphère se poursuivent en raison des activités antérieures de production/consommation dans les pays industrialisés ou des activités de production/consommation dans les pays qui ont bénéficié d'un calendrier de mise en oeuvre différée.
La consommation et les concentrations dans l'atmosphère de HCFC continue d'augmenter. Le potentiel d'appauvrissement de l'ozone de ces substances ne dépasse pas 2 à 12 % de celui des CFC, mais leur potentiel de réchauffement climatique est important. Aux termes des accords internationaux en vigueur, ils ne seront pas éliminés complètement avant 2030 dans les pays industrialisés et persisteront dans la stratosphère longtemps au-delà de cette date
Depuis 24 ans, des progrès considérables ont été réalisés : 196 pays sont aujourd’hui signataires du Protocole et une centaine de substances ont désormais une production et une utilisation limitées ou interdites, à l’image des chlorofluorocarbones (CFC) utilisés autrefois dans les réfrigérateurs. On estime que sans le Protocole de Montréal :
- le nombre de cancers de la peau aurait quadruplé entre 1996 et 2010 ;
- la production, l’utilisation et les émissions de CFC et d’autres substances appauvrissant la couche d’ozone auraient augmenté de 3 % par an.