SVT - LaboSVT.com - La couche d'ozone : son trou, son évolution

Un ensemble de documents et quelques questions associées pour essayer d'y voir plus clair sur le phénomène du "trou" de la couche d'ozone.

FICHE DE TRAVAIL : LA COUCHE D'OZONE, SON TROU, SA RECONSTITUTION

En étudiant les documents proposés, répondez aux questions suivantes :

• Où se situe la couche d'ozone? Pourquoi est-elle si importante pour les êtres vivants?
• Quelles sont les substances à l'origine de ce trou? Comment agissent-elles sur l'ozone?
• Expliquez pourquoi les mesures du trou sont différentes si on les effectuent au printemps ou en hiver.
• En quelle année, le trou a-t-il été le plus grand, le moins grand au dessus du pôle sud ? En quelle année la couche a été la plus mince, la plus épaisse? Justifiez votre réponse.
• Face à ce problème quelles mesures ont-été prises? Ont-elles été efficaces? Justifiez en utilisant le document élaboré par la NASA / NOAA.

Qu'est-ce que c'est?

La couche d'ozone est une partie de la stratosphère située entre 15 et 35 km qui contient de l'ozone. A cette altitude, l'ozone est produit par l'action du rayonnement solaire sur les molécules de dioxygènes présentes au delà de 15 km d'altitude. Il absorbe alors une grande partie du rayonnement UV.

Par contre, l'ozone présent au niveau du sol provient de rejets d'activités humaines. Il est alors toxique au-delà de certaines concentrations.
 

Comment est-elle produite?

L'ozone est produit à partir du dioxygène, composé de deux atomes d'oxygène. Aux altitudes supérieures à 30 km, le rayonnement solaire possède encore une énergie suffisante pour casser une partie des molécules de dioxygène et libérer les atomes. Un atome d'oxygène est instable et doit se lier à une molécule de dioxygène pour donner alors une molécule composée de trois atomes d'oxygène : l'ozone (O₃).
 

O₂ + rayonnement solaire → O + O et O + O₂ → O₃

Comment est-elle détruite?

Les CFC sont des dérivés chlorés et fluorés d'hydrocarbures simples comme le méthane. Ils sont produits par l'homme. Ils sont utilisés comme gaz propulseurs dans les aérosols ; agent de réfrigération les congélateurs et réfrigérateurs ; agent de climatisation dans les climatiseurs... Les CFC dégagés par les activités humaines montent lentement dans la haute atmosphère. Ils atteignent la stratosphère au bout de 10 ans. Sous l'action du froid, ils libèrent leurs atomes de chlore :

CFC - > chlore + X 

Le chlore libéré réagit en présence de lumière avec l'ozone pour donner de l'oxyde chlore et du dioxygène. La destruction de l'ozone se prépare donc durant les mois les plus froids de l'année et s'effectue au printemps, lorsque le rayonnement solaire est à nouveau présent.

chlore + ozone -> oxyde de chlore + dioxygène

Cl + O3 -> ClO + O2

Le « trou » de la couche d'ozone

Il est en réalité une diminution de l'épaisseur de la couche. Celle-ci se mesure en unité Dobson. L'épaisseur normale au dessus de l'Antarctique est de 300 D. La zone où cette épaisseur est inférieure à 220 unités constitue le trou.

Dans les années 1980, on a mis en évidence le fameux trou d’Ozone, une région au-dessus de l’antarctique dans laquelle à chaque printemps la concentration en ozone tombe pratiquement à zéro. De plus, cette zone ne cesse de grandir. Cette zone correspond en réalité à une diminution de l'épaisseur de la couche d'ozone.
 

Evolution du trou d'ozone mesuré en Dobson de 1980 à 1991

Comment réagir face à ce « trou » d'ozone?

Face à ce phénomène global et d'une extrême gravité, les pays industrialisés ont adopté un traité international : le protocole de Montréal le 16 septembre 1987 qui prévoyait de réduire la production de CFC de moitié pour l'an 2000. Cependant, avec l'urgence du problème, il est décidé en 1990, l'arrêt total de la production de CFC pour l'an 2000.

Le document ci-dessous est le résultat de données satellites. Il évalue la quantité de chlore stratosphérique et l'épaisseur de la couche d'ozone au cours des années 1980 à 2005.

Les scientifiques estiment que la couche pourrait retrouver en 2050 son niveau d’avant les années 80… Si tout va bien!