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| Ozone | > pollution par l'ozone |
| > Couche d'ozone | |
| > Que faire en cas de pic de pollution |
L'ozone est un composant chimique qui se trouve naturellement dans les couches élevées de l'atmosphère (stratosphère, de 20 à 40 km d'altitude). A cette altitude, l'ozone (O3), avec l'oxygène (O2), fait partie d'un cycle naturel de formation et de décomposition qui est régi par l'énergie solaire. En pénétrant la stratosphère, le rayonnement ultra-violet dissocie une petite partie de l'oxygène moléculaire (O2) en atomes d'oxygène (O). L'oxygène atomique se recombine alors très rapidement avec l'oxygène moléculaire pour former l'ozone.
| O2 | + | hν | → | O | + | O | (1) |
| O | + | O2 | → | O3 | (2) |
La majeure partie de l'ozone stratosphérique est concentrée dans une bande située au milieu de la stratosphère : c'est ce qu'on appelle communément la couche d'ozone. La couche d'ozone joue un rôle essentiel pour la vie sur Terre en absorbant une partie du rayonnement ultra-violet (UV) provenant du Soleil. Ce rayonnement peut être entre autres source de cancer pour la peau et de dommages sur la végétation.
En absorbant le rayonnement UV, l'ozone se décompose, mais peut se reformer de la même manière que précédemment. Il peut également se décomposé par simple réaction chimique.
| O3 | + | hν | → | O2 | + | O | (3) |
| O | + | O2 | → | O3 | (2) | ||
| O | + | O3 | → | O2 | + | O2 | (4) |
Les réactions (1) à (4) forment le cycle de Chapman. Avec l'augmentation de l'altitude, la vitesse de la réaction (2) diminue alors que celle de la réaction (3) augmente. La concentration en ozone est donc le résultat d'un équilibre qui s'établit entre ces deux réactions. Les concentrations maximales d'ozone se trouvent à environ 20 km d'altitude, au-delà, le rayonnement UV est plus important et c'est l'oxygène sous forme atomique qui prédomine.
Depuis les quinze dernières années, l'ozone stratosphérique au-dessus de l'Antarctique est
détruit au cours de certaines périodes de l'année. Cette disparition est essentiellement due
à la présence de composés chimiques dans l'atmosphère issus de l'activité humaine.
Ces composés sont, entre autres, des composés chlorés (CFC), bromés et oxydes d'azotes.
Les CFC étaient couramment utilisés : notamment dans les systèmes réfrigérants,
d'air-conditionné, dans les aérosols. Les oxydes d'azotes sont issus de la combustion et proviennent par
exemple des émissions des avions.
Bien que les concentrations d'ozone dans la stratosphère diminuent aux moyennes latitudes et au-dessus de
l'Arctique, c'est en Antarctique que la diminution est la plus importante. En effet, tout l'ozone est pratiquement
irrémédiablement détruit sur une superficie de la taille du continent antarctique et sur une
épaisseur de plusieurs kilomètres. Cette destruction est la plus importante au cours du mois d'octobre,
pendant le printemps austral.
Le phénomène de destruction de la couche d'ozone est particulièrement important en
Antarctique en raison des conditions spécifiques de cette région du globe. L'ensemble des conditions
qui provoquent le phénomène sont les suivantes :
l'hiver polaire doit générer un tourbillon polaire isolant l'air ainsi
piégé du reste de l'atmosphère ;
la température à l'intérieur de ce tourbillon doit atteindre un niveau
suffisamment bas pour que des nuages stratosphériques polaires se forment. Ces nuages sont composés
de particules d'acides nitriques ;
les composés chlorés et bromés sont chimiquement convertis sous des
formes plus réactives et deviennent nuisibles à l'ozone ;
l'arrivée du printemps austral entraîne la production de composés
chlorés qui initient les cycles de destruction de l'ozone.
La disparition de la couche d'ozone située dans la stratosphère n'est pas sans conséquence pour la vie terrestre. En effet elle entraîne un accroissement de l'exposition de la surface terrestre aux rayons utraviolets provenant du soleil. Ces rayonnements, très énergétiques, sont nocifs au développement de la vie en raison de leur puissante action mutagène (provoque des mutations de l'ADN cellulaire). Même s'il n'est pas possible de définir avec exactitude les conséquences de la réduction de la couche d'ozone à long terme, les scénarios les plus alarmistes prévoient qu'elle entraînera une augmentation de la fréquence des cancers cutanés pour l'espèce humaine, la disparition d'espèces notamment marines (plancton), le dépérissement de la forêt et une modification de la température de la stratosphère.
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