Ozono Atmosférico: ¿Ángel guardián o villano destructor?

Escrito por Guillermo Murray-Tortarolo

Una simple lata de aerosol. Las utilizamos en nuestros desodorantes, las lacas para el cabello, distintos productos de limpieza y hasta en nuestros alimentos. Hasta hace muy poco, los productos químicos que se utilizaban para poder comprimir las partículas en tan poco espacio eran altamente nocivos para el medio ambiente. Su efecto principal era la destrucción de una partícula atmosférica muy particular: el ozono

Tipos de Ozono

El ozono es una molécula fundamental en nuestro planeta y tiene dos caras distintas dependiendo de a que altura se encuentre en la atmósfera. Cuando este compuesto se encuentra cerca de la superficie se le conoce como ozono troposférico y es el responsable de distintos efectos negativos para la salud humana, animal y de las plantas.

Cuando se encuentra cerca del final de la atmósfera, recibe el nombre de ozono estratosférico y éste es nuestro protector contra rayos ultravioleta, químicos indeseables y recientemente se ha descubierto es un importante regulador del clima. Vayamos entonces a ver de que se trata esto. 

Ozono de baja altura

El ozono troposférico, que es aquel que ocurre en las partes bajas de la atmósfera, se produce por la combustión a alta temperatura, como la que sucede en los motores de todos los automóviles o industrias. Como resultado se libera esta molécula al aire que respiramos cotidianamente y sus efectos nocivos son inmediatos: la destrucción de las células del aparato respiratorio.

Para entender de qué se trata veamos el caso de los filtros de agua. Tal ves tu hayas visto los nuevos filtros que utilizan tecnología de ozono, pues lo que hacen es echar dicha molécula al agua, la cual destruye las células de las bacterias, hongos y materia orgánica que pueda contener.

Disuelto en un líquido el ozono es inerte y lo podemos beber si ningún problema, de allí la maravilla de estos filtros. Sin embargo, cuando se encuentra en forma de gas y lo respiramos, tiene el mismo efecto de “lavado” sobre nuestro aparato respiratorio. En otras palabras, es como si respiráramos detergente o cloro.

La consecuencia inmediata mas común es una irritación de los bronquios y pulmones, que aumenta el riesgo de catarros, bronquitis y demás enfermedades respiratorias.

¿Y qué tan grave es?

Sólo en la Ciudad de México, un aumento de cien partes por billón (que ocurre hasta tres veces al mes) causa la muerte de más de mil personas, de acuerdo con estudios de Víctor Borja-Aburto y colaboradores de la Universidad de North Carolina en EEUU, publicados en la revista American Journal of Epidemiology en 1996. Uno podría pensar que la situación ha mejorado después de diez años que se realizaron estos estudios, pero de acuerdo con recientes estimaciones (2013) del “Clean Air Institute”, la problemática sigue ocurriendo y causando hasta 14 mil decesos por año.  A nivel mundial, la organización de desarrollo económico y cooperación (OCDE, por sus siglas en inglés) estima que el ozono y otros contaminantes ambientales son responsables de la muerte de un millón de personas al año a nivel mundial; cifra que podría aumentar hasta 3.6 millones para 2050.

Los famosos IMECAS (índice metropolitano de la calidad del aire), que utilizan distintas variables para crear un índice de calidad de aire para la Ciudad de México, utilizan entre sus cálculos la concentración promedio de ozono. De acuerdo con este reglamento, cuando se alcanza una concentración de 265 partes por billón se debe declarar contingencia ambiental.

Otro de los efectos indeseables del ozono, es que debido a su capacidad de “detergente”, es capaz de romper los hidrocarburos y gases nitrogenados procedentes de los carros, como resultado se forma el llamado smog fotoquímico, mismo que irrita los ojos, pulmones y demás mucosas expuestas. Adicionalmente puede durar hasta veintidós días dando vuelta antes de descomponerse, lo que lo hace un verdadero peligro en las grandes ciudades.

La segunda fuente importante de ozono es la descomposición de los fertilizantes nitrogenados, que son prácticamente todos los que usamos. El dióxido de nitrógeno, al entrar en contacto con luz solar forma ozono. Éste se eleva del suelo y va a parar al interior de las hojas de los cultivos, donde daña las células fotosintéticas.

Como resultado, crecen hojas menos productivas y disminuye el rendimiento agrícola. Los costos se estiman en muchos millones de dólares, por ejemplo en el caso de la región comprendida por China, Korea y Japón se estima que son pérdidas del orden de 0.24 billones de dólares al año, de acuerdo con  Xiaoping Wang y Denise L. Mauzerall de la universidad de Princeton en un artículo publicado en la revista Amospheric Environment en 2004.

El ozono en las alturas: escudo protector

Los niveles más altos de ozono se encuentran en la estratósfera, entre 10 y 50 km de altura (dependiendo de en que lugar de la Tierra estemos, en los polos la atmósfera es más delgada que en el ecuador). Las concentraciones a esta altura son del orden de dos a ocho partes por millón (mil veces más que en la tropósfera), pero aun muy por debajo del oxígeno di-atómico, que es el que respiramos cotidianamente. Ambos compuestos interactúan con la radiación ultravioleta e impiden que mucha de ella llegue a la superficie terrestre.

 

¿Qué tan efectivo es el proceso?

La capa de ozono nos protege de la mayoría de la radiación UV entre 200 y 350 nanómetros o lo que es lo mismo, toda aquella que es dañina para los seres humanos, las plantas y los animales. Este tipo de radiación es la causante de las quemaduras solares en la piel y además afecta el ADN de las células, favoreciendo la aparición de distintos tipos de cáncer, no solo en los humanos, también en todos los seres vivientes. De hecho, la radiación UV en la superficie de la capa de ozono es 350 millones de veces mayor que aquella en la superficie terrestre… es como tener una enorme capa de bloqueador solar gratuita.

Por las propiedades oxidativas del ozono, esta capa protectora es altamente sensible a la presencia de ciertos químicos, en particular los compuestos fluorocarbonados (CFCs) y los óxidos de nitrógeno. Estos compuestos reaccionan con el ozono y la radiación ultravioleta y lentamente disminuyen el grosor de la capa.  El descubrimiento de este fenómeno les valió a Frank Rowland, Mario Molina y Paul Crutzen el premio nobel de química en 1995.

Este descubrimiento llevó a una larga serie de acuerdos y políticas internacionales y acuerdos para dejar de usar CFCs. En 1986, los diferentes gobiernos del mundo se reunieron en la llamada Cumbre de Montreal, donde se acordó que para 1999, la producción de CFCs se reduciría en 50%. Ésta es una importante historia de éxito mundial, pues los gobiernos respondieron aun más pronto de lo esperado. Para 1995, muchos países ya habían prohibido el uso de CFCs y para 2004, se habían eliminado prácticamente en todo el mundo.

Por todos estos esfuerzos, la capa de ozono se ha recuperado lentamente. Su punto mas bajo fue en 1997, donde la capa se redujo hasta una tercera parte en el polo sur y desde allí se ha recuperado lentamente. Si bien aún no se alcanzan los niveles previos al uso de los CFCs, en 2012 la capa era más espesa que en los últimos diez años y de las más altas en los últimos treinta.

Nuevos descubrimientos:

Ozono, clima y limpieza de químicos indeseados

Pero los efectos de la depleción de la capa de ozono parecen ser más de los que antes se pensaba. En recientes investigaciones por Desmond Manatsa de la Universidad de Zimbabwe y distintos colaboradores, encontraron una clara conexión entre el tamaño del agujero de ozono en el ártico y la temperatura promedio del sur de África. Su artículo publicado en la revista Nature Geosciences en 2013, muestra que al disminuir el ozono entra más radiación al océano Ártico, lo que modifica las corrientes marinas de la región, como consecuencia una mayor cantidad de calor llega al sur de África. Este efecto puede haber sido el responsable de algunas de las sequías entre 1973 y 1993.

 

Las otras facetas del ozono:

aplicaciones diarias, industria y beneficios para la humanidad

El ozono no solo se encuentra en la atmósfera, también es producido de manera constante en laboratorios e industria para distintos usos benéficos para la humanidad. Tal vez la mas conocida es para filtrar y limpiar agua, no solo a nivel doméstico, pero también el agua municipal (con menos efectos secundarios que el cloro). Se utiliza también en la limpieza de hospitales y fábricas, para eliminar plagas de granos y frutas en la agricultura, para aumentar la duración de los productos perecederos y la generación de distintos productos farmacéuticos, como lubricantes. Actualmente se utiliza en distintas terapias físicas y en la odontología, mas la evidencia científica de sus beneficios en estos usos aún no es del todo contundente.

Todo apunta a que la humanidad tendrá que seguir conviviendo con el ozono por muchos años más. Ya sea para tratar de reducir sus efectos dañinos sobre nuestro aparato respiratorio o nuestros ojos, o para aumentar sus beneficios para protegernos de la radiación ultravioleta o inclusive para limpiar nuestra agua y comida de parásitos, el ozono es y seguirá siendo nuestro compañero químico en todos nuestros días.

Saber más:  

Borja-Aburto, V.H., Loomis D.P., Bangdiwala S.I., Shy C.M. y Rascon-Pacheco R.A. (1997). American journal of epidemiology, 145(3), 258-268.

Wang, X. y Mauzerall D.L. (2004). Characterizing distributions of surface ozone and its impact on grain production in China, Japan and South Korea: 1990 and 2020. Atmospheric Environment, 38(26), 4383-4402. ISO 690.

Manatsa, D., Morioka Y., Behera S.K, Yamagata T. y Matarira C.H. (2013). Link between Antarctic ozone depletion and summer warming over southern Africa. Nature Geoscience, 6(11), 934.ISO 690.

Dr. Guillermo N. Murray-Tortarolo es doctor en matemáticas por parte de la Universidad de Exeter en el Reino Unido y actualmente investigador por Cátedra CONACyT en el Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad de la UNAM, Campus Morelia. Su línea de investigación es el manejo sustentable de ecosistemas globales y nacionales, con particular interés de estudiar los impactos potenciales del cambio climático sobre la agricultura, ganadería y los ecosistemas naturales de México y el mundo. Es un aficionado a la divulgación de la ciencia en su formato escrito y también disfruta de la enseñanza de la misma a nivel licenciatura y posgrado.

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