El ozono troposférico

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El ozono es probablemente el gas más famoso en la ciencia climática. ¿Por qué?

Éste es un gas muy contradictorio, algunas veces es necesario y otras no lo es. Hay gente que se queja por el smog de ozono, y en el peor de los casos puede prohibirse circular en coche porque puede producirse demasiado ozono.

Por otro lado, la gente se queja porque la capa de ozono es cada vez más y más fina, y se necesita con urgencia más ozono para prevenir el cancer de piel. Y finalmente algunos científicos afirman que el ozono es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento de la Tierra. ¿Quién está equivocado?
En realidad, todos están en lo cierto.
Aquí, veremos cómo el ozono cerca del suelo es dañino para las plantas y los humanos, y cómo actúa como gas invernadero. En el tema "Alta Atmósfera" (estratosfera) estudiaremos el papel del ozono como escudo contra la radiación ultravioleta, y podremos ver como un mismo gas puede jugar diferentes papeles.

healthy leaf 4,4% damage 7,3% damage 12,3% damage 24,6% damage

1. a-e) Un daño crónico es el ejemplo típico del impacto negativo del ozono sobre las hojas de las plantas. En la foto: Prunus serotina (cereza de otoño) vemos daños del 0%, 4,4%, 7,8%, 12,3%, y 24,5%.
Fuente: Annes, Skelly, Schaub - Ozon, Laubholz- und Krautpflanzen, ISBN 3-258-06384-2, Copyright by Haupt Verlag AG / Switzerland
¡Pincha las imágenes para ampliar! (alrededor de 25 KB)

El ozono es un gas con diferentes propiedades. Algunas de ellas son positivas pero otras no lo son. El ozono se encuentra en distintas capas de la atmósfera. La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, donde encontramos altas concentraciones de ozono entre los 25 y los 40 km de altitud, y allí el ozono es bueno y nos protege del cancer de piel. Pero en este capítulo estamos hablando de la troposfera, donde una pequeña cantidad de ozono es necesaria para iniciar los procesos de limpieza química, pero no demasiado. Durante las últimas décadas la concentración de ozono en la troposfera ha ido creciendo continuamente. La media ha ido aumentando y algunas veces ,durante episodios de smog de ozono, la concentración ha sido tan alta en algunas zonas que ha llegado a ser peligroso para la salud.

development of tropospheric ozone

2. El ozono troposférico ha ido aumentando continuamente desde que se tomaron las primeras medidas en 1870. El diagrama muestra los niveles de ozono en fracciones de ozono por billón de fracciones de volumen de aire (partes por billón de partes de volumen = ppbv).
hecho por Valerie Gros, MPI Mainz, adaptado de:
Marenco et al., 1992 (Evolución a largo plazo del ozono en las latitudes medias del hemisferio norte, European Geophysical Society, XVII
Asamblea General, 6 - 10 de Abril de 1992, Edimburgo).

Peligro para el sistema respiratorio

El ozono es un gas reactivo e irritante, que en altas concentraciones produce problemas respiratorios. Puede causar inflamaciones en los pulmones y los bronquios, normalmente reversibles. Nuestro cuerpo intenta proteger a los alveolos pulmonares del ozono, pero si penetra menos ozono también penetra menos oxígeno y al disminuir la entrada de oxígeno el corazón tendrá que trabajar demasiado. En concreto, gente que ya tiene problemas de salud (por ejemplo, asma) corre peligro. En el peor de los casos el ozono puede ser causante de la muerte.

Una forma de oxígeno

El ozono es una forma especial del oxígeno. El oxígeno normal (O2) consiste en 2 átomos de oxígeno, y el ozono consiste en 3 (O3), siendo menos estable y más reactivo, por lo que podemos decir que es agresivo. El ozono es capaz de destruir materia orgánica como se explica en "Más - Unidad 3", y por eso ataca al organismo humano y también a las plantas, como veíamos en la figura 1 en el caso de las hojas.

3. Tres formas de oxígeno de estabilidad completamente distinta. La flecha indica reactividad creciente
imagen: Elmar Uherek

Tabla: formas de oxígeno en el aire

forma de oxígeno

numero de átomos

estabilidad química

presencia en el aire

oxígeno atómico

1 átomo

inestable / muy reactivo

traza, baja presencia

oxígeno 'normal'

2 átomos

estable

21% del aire

ozono

3 átomos

medianamente estable / reactivo  

10 - 100 ppb

ppb = partes por billón

Un gas de efecto invernadero

Finalmente, al igual que el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4), el ozono en la troposfera absorbe la radiación calorífica que emite la Tierra y contribuye al efecto invernadero. Éste es el tercer gas de efecto invernadero más importante. La fuerza de radiación adicional ∆F desde la industrialización (alrededor de 1750) es una medida de la contribución humana al calentamiento de la Tierra. El diagrama muestra el impacto del ozono troposférico comparado con otros gases de efecto invernadero.

Por todas estas razones no queremos tener altas concentraciones de ozono en la troposfera.

radiative forcing due to greenhouse gases since 1750

4. La contribución de diferentes gases de efecto invernadero a la fuerza de radiación F. ¿Cuánto contribuye al cambio global de temperatura?

¡Calcula la contribución al calentamiento global!

El diagrama de arriba muestra la contribución de varios gases al incremento de la fuerza de radiación ∆F a la tropopausa en Wm-2. El informe IPCC (capítulo 6.2.1 TAR bases científicas) nos habla sobre el cambio relativo de la temperatura media de la superficie terrestre ∆TS. La relación es :

TS / F = 0,5 °C / Wm-2

¿Puedes calcular la variación de temperatura que producen el dióxido de carbno, el metano, el ozono y el óxido nitroso?

Páginas relacionadas

Puedes encontrar más información sobre el ozono troposférico en
Baja atmósfera - Más - Unidad 3
El ozono estratosférico y la capa de ozono se explican en
Alta atmósfera - Bases - Unidad 2
Alta atmósfera - Más - Unidad 2

Sobre esta página:

autor: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz
supervisor científico: Dr. Rolf von Kuhlmann, MPI for Chemistry, Mainz
corrección pedagógica: Michael Seesing - Uni Duisburg - 02-07-2003
última modificación: 30-04-2004

Last modified: Thursday, 28 February 2019, 11:56 AM