REACTIVITE DE HCl AVEC LA SURFACE DE LA GLACE

L’impact des activités humaines qui perturbent la couche d’ozone est de plus en plus évident au regard des 20 dernières années, surtout depuis la première hypothèse de la communauté scientifique que le rejet des chloro-fluoro-carbures (CFC) dans l’atmosphère pourrait réduire la quantité d’ozone au-dessus de nos têtes. La présence des produits (composés chlorés) résultant de la décomposition de ces gaz a été détectée dans la stratosphère. Après la découverte du trou d’ozone, le lien fut rapidement établi avec l’augmentation de ces composés chlorés. Cette perte d’ozone n’est pas uniquement restreinte au continent antarctique, à peu près à la même époque fut également démontré que l’ozone diminuait aux moyennes latitudes de l’hémisphère Nord (30-60°N), région à très forte densité de population. Mais, contrairement à la brusque et quasi-totale destruction de l’ozone à certaines altitudes en Antarctique, la perte d’ozone aux moyennes latitudes est beaucoup moins forte et plus lente, « seulement » moins de 1 % par an. Néanmoins, cette tendance est très préoccupante et fait actuellement l’objet de nombreuses et intenses recherches scientifiques. Durant la nuit polaire australe, la lumière solaire ne peut éclairer le pôle Sud. Un vent violent circumpolaire se développe alors dans la moyenne et basse stratosphère. Ce vent est connu sous le nom de « tourbillon polaire » ou encore de « vortex polaire ». Il a pour effet d’isoler l’air situé aux latitudes polaires du reste de l’atmosphère terrestre. Tant que l’obscurité demeure, l’air à l’intérieur du tourbillon polaire peut y devenir très froid. Si froid que des nuages spéciaux peuvent alors se former si la température descend en- dessous d’environ –80° C. Ces nuages sont appelés nuages stratosphériques polaires (PSC pour Polar Stratospheric Clouds) mais ce ne sont pas des nuages comme on en voit communément dans le ciel, car ces derniers sont composés essentiellement de gouttes d’eau. Dans un premier temps, les PSC se forment d’abord avec des particules d’acide nitrique tri-hydratés (NAT). Mais si la température continue à décroître, peuvent alors se former de plus grosses particules de glace avec de l’acide nitrique dissous à l’intérieur de ces particules. Malgré tout, la composition exacte de ces particules est toujours l’objet d’intenses investigations scientifiques. La présence de ces PSC est cruciale pour qu’une destruction d’ozone puisse avoir lieu.

l’atmosphère est à l’origine de la destruction observée de l’ozone lors des phénomènes de trous d’ozone en Antarctique et au-dessus du pôle Nord. Néanmoins, l’importance relative des composés chlorés et bromés causant la destruction de l’ozone dans différentes régions de l’atmosphère n’a pas encore été clairement déterminée. La totalité des espèces chlorées et environ la moitié des espèces bromées proviennent des activités humaines. Les principaux vecteurs pour les espèces inorganiques à longue durée de vie, appelées espèces réservoirs de chlore sont l’acide chlorhydrique (HCl) et le nitrate de chlore (ClONO2). Ils se forment à partir des produits de décomposition des CFC. Le pentoxyde d’azote (N2O5) est une espèce réservoir des oxydes d’azote, mais joue également un rôle important dans la chimie stratosphérique. L’acide nitrique (HNO3) est important car il maintient des niveaux élevés de composés chlorés actifs, comme nous le verrons par la suite.  Un des points les plus importants à propos de la chimie du trou d’ozone et dont il faut bien se rendre compte, est que les réactions chimiques clés sont inhabituelles. Elles ne peuvent pas se dérouler dans l’atmosphère en dehors de la présence de certaines conditions. Le point central de cette chimie inhabituelle est le fait que les réservoirs HCl et ClONO2 (ainsi que leurs pendants parmi les espèces bromées) sont convertis sous des formes chlorées beaucoup plus réactives à la surface des cristaux de glace des nuages  HNO3 (5) Il est important de noter que ces réactions ne peuvent avoir lieu qu’à la surface des cristaux de glace des nuages stratosphériques polaires, et qu’elles y sont très rapides. Ceci est la raison pour laquelle la découverte du trou d’ozone causa une telle surprise : les processus de chimie hétérogène (ceux qui se déroulent sur des surfaces solides) étaient négligés en chimie atmosphérique (du moins pour la stratosphère) avant la découverte du trou d’ozone. Ces réactions de chimie hétérogène permettent aux espèces réservoirs du chlore et du brome de se convertir très rapidement sous des formes beaucoup plus réactives [1]. L’acide nitrique (HNO3) formé par les précédentes réactions demeure parmi les particules des PSC, donc les concentrations des oxydes d’azote en phase gazeuse s’en trouvent réduites.