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Comment se forme et disparaît l'ozone ?

L’ozone peut se former et se détruire à plusieurs niveaux de l’atmosphère selon des processus photochimiques différents. Ces réactions ont cependant un point commun : elles nécessitent des rayonnements solaires.

La formation de l'ozone

Dans les hautes couches (la stratosphère)

Dans la stratosphère, le rayonnement solaire ultraviolet court (20 mm), très énergétique, « casse » différentes molécules. Les fragments se réassocient pour former des dizaines de composés plus ou moins stables, dont l’ozone.

Ainsi, la photodissociation de l’oxygène O2 libère des atomes isolés d’oxygène O qui se combinent avec d’autres molécules d’oxygène pour former des molécules d’ozone O3.

Le bilan peut s’écrire :

UV
3O2 -> 2O3

Dans les basses couches de l’atmosphère (la troposphère)

Les ultraviolets atteignant le sol ne sont pas assez énergétiques pour permettre directement la photodissociation de l’oxygène. Le dioxyde d’azote NO2, polluant d’origine automobile, va alors prendre le relais et le bilan, très schématique, s’écrira :

UV            
NO2 -> NO + O

 

+

O

2 -> O3

Cette réaction n’est possible qu’en présence d’hydrocarbure qui « détourne » NO de son rôle de destructeur de l’ozone et peut conduire l’été à des épisodes de pollution photochimique importants au cours desquels les concentrations d’ozone dépassent les seuils acceptables pour la santé et les écosystèmes.

La destruction de l'ozone

Dans la stratosphère

L’ozone est photo dissocié :

UV
2O3 -> 3O2

sous l’action des radiations solaires ultraviolettes.
 

Certains radicaux hydroxylés (OH), azotés (NO) ou chlorés (Cl) tendent à favoriser cette dissociation. Ces radicaux sont produits naturellement et il règne dans la stratosphère un équilibre entre le processus de formation et de destruction de l’ozone. Mais cet équilibre peut être perturbé par l’émission de certains gaz, tels que les CFC (Chlorofluorocarbone) issus des bombes aérosols et des liquides de refroidissement.

Dans la troposphère

L’ozone est consommé par le monoxyde d’azote :

O3 + NO -> O2 + NO2

Cette réaction de destruction n’est pas photochimique, elle ne nécessite pas de rayonnement solaire. Elle est particulièrement observée en centre ville où le niveau de monoxyde d’azote est le plus élevé.

D’une façon générale, tant dans la stratosphère que dans la troposphère, les mécanismes et les constituants impliqués dans les réactions de formation et de destruction de l’ozone sont complexes et nombreux. Les équilibres chimiques qui en découlent sont très fragiles. Cette complexité ne permet pas de prévoir une évolution précise des niveaux d’ozone dans l’avenir.

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