Capa de Ozono y su repercusión en los seres vivos

Prof. Dr. Antonio Rondón Lugo Coordinador comité de Bioética Instituto de Biomedicina. [email protected] www.antoniorondonlugo.com www.lspp.info Venezuela

Instituto de Biomedicina

OZONO El Ozono es una molécula relativamente simple, compuesta de tres átomos de oxígeno. Es una sustancia reactiva que en altas concentraciones “en la atmósfera baja”, causa daños a nivel respiratorio. En altitudes mayores, donde se concentra el 90% del ozono de nuestro planeta, lleva a cabo una destacada tarea al absorber la radiación ultravioleta.

O3

ENERGIA SOLAR

Sol irradia 56x1026 calorías por minuto. En verano la energía es un 7% mayor que en invierno (órbita excéntrica de la tierra). La tierra recibe 3,7x1021 calorías al día. (100.000 veces la bomba de hidrógeno o 100 veces lo que consumen los humanos en un año) Radiación directa Contaminación ambiental (Efecto filtro)

Filtrada por N, O2 y O3 La atmosfera elimina toda radiación de λ menor de 290 nm

Material particulado disminuye irradiancia NO2 : absorbe 7 % de radiación O3 : 17,5% (280nm) y 45%(300nm)

Daño de la capa de Ozono 50 Km

Estratósfera Capa de Ozono

Capa de Ozono

Estratósfera

12 Km

Tropósfera

El Frágil Escudo

El ozono forma un frágil escudo, en apariencia inmaterial pero muy eficaz. Está tan esparcido por los 35 km. de espesor de la estratosfera que si se lo comprimiera formaría una capa en torno a la Tierra, no más gruesa que la suela de un zapato. Zander R, Mahieu E, Demoulin P, Duchatelet P, Roland G, Servais C, De Mazière M, Reimann S, Rinsland CP. Our changing atmosphere: evidence based on long-term infrared solar observations at the Jungfraujoch since 1950. Sci Total Environ 2008;391(2-3):184-95.

El agujero de la Antártida • Esta demostrado que los CFC son la principal causa de la destrucción del ozono. • Cada primavera austral se abre un "agujero" en la capa de ozono sobre la Antártida, extenso como Estados Unidos y profundo como el Monte Everest. • El agujero ha crecido casi todos los años. Desde 1979, aparece cada año, excepto en 1988.

Zander R, Mahieu E, Demoulin P, Duchatelet P, Roland G, Servais C, De Mazière M, Reimann S, Rinsland CP. Our changing atmosphere: evidence based on long-term infrared solar observations at the Jungfraujoch since 1950. Sci Total Environ 2008;391(2-3):184-95.

El Agujero de la Antártida

Zander R, Mahieu E, Demoulin P, Duchatelet P, Roland G, Servais C, De Mazière M, Reimann S, Rinsland CP. Our changing atmosphere: evidence based on long-term infrared solar observations at the Jungfraujoch since 1950. Sci Total Environ 2008;391(2-3):184-95.

UV C

200-400 nm

400-700 nm

700-2000 nm

87 %

Rouzaud F, Kadekaro AL, Abdel-Malek Z, Hearing V. MC1R and the response of melanocytes to ultraviolet radiation. Mut Res 2005;(571):133-152.

RADIACION ULTRAVIOLETA

UVC

Rouzaud F, Kadekaro AL, Abdel-Malek Z, Hearing V. MC1R and the response of melanocytes to ultraviolet radiation. Mut Res 2005;(571):133-152.

RELACION OZONO – LUZ ULTRAVIOLETA

Rouzaud F, Kadekaro AL, Abdel-Malek Z, Hearing V. MC1R and the response of melanocytes to ultraviolet radiation. Mut Res 2005;(571):133-152.

RELACION OZONO- LUZ ULTRAVIOLETA

Cuanto menor es la longitud de onda de la UV,mas daño causa, mas fácil absorbida por la capa de ozono

Protocolo de Montreal 1987- Asamblea General de Naciones Unidas-, Día Internacional de la Preservación de la Capa de Ozono 1994

Ca

pa

de

oz

on o

UV U V--A B UU VV-BA

UV

-C

RELACION OZONO – LUZ ULTRAVIOLETA

Rouzaud F, Kadekaro AL, Abdel-Malek Z, Hearing V. MC1R and the response of melanocytes to ultraviolet radiation. Mut Res 2005;(571):133-152.

CAPA DE OZONO -Forma parte de la atmósfera, (estratósfera) 25 Km. de altura. -Molécula (O3) inestable, formada por tres átomos de oxígeno (una molécula y un átomo separado). -Estratósfera zona rica en oxígeno, allí se dan procesos químicos provocados por la acción de los RUV, que destruyen las moléculas de oxígeno (O2), las cuales al recombinarse forman el ozono. Disminución de la capa de ozono

-Su concentración en la atmósfera es muy baja (3 mm de espesor)

DESTRUCCION Combustión petróleo Y carbono

Óxidos de Nitrógenos

Clorofluorcarbonados (CFCs) Y compuestos halogenados

O2

OZONO

Sistemas frigoríficos y aire acondicionado, aerosoles, etc

Fijan el átomo libre O2 que normalmente daría lugar a una molécula de ozono, impidiendo que esta se forme.

CLOROFLUOCARBONOS CFC - 1930: la industria de refrigeradores, inventan un compuesto, por los daños a la salud que generaba el amoniaco. - 1980: los CFC disminuyen la capa de ozono - 1990: Protocolo de Montreal se solicita la eliminación progresiva de ciertos clorocarbonos y fluorocarbonos. - 2000: se ofrece ayuda a los países en vías de desarrollo para el cambio tecnológico. . Se expanden por todo el planeta . Aunque han disminuido, el deterioro de la capa de ozono seguirá por lo menos hasta el año 2020, tardan de 12 a 14 años en llegar a la estratósfera. (Gordin et al., 1996; García Rodeja, 1999; Harwood et al., 2002).

Comparación de los niveles de ozono en la estratosfera entre los años 2003 y 2004

(Fuente: NASA).

ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESO

La destrucción de la capa de ozono es uno de los problemas ambientales más graves que debemos enfrentar hoy día. Podría ser responsable de millones de casos de cáncer de la piel a nivel mundial y perjudicar la producción agrícola.

CONSECUENCIAS DIRECTAS El papel del ozono es fundamental para mantener la vida sobre la Tierra, al proteger a los seres vivos de las dañinas radiaciones ultravioletas:

a.- Problemas oculares en personas y animales (cataratas, cegueras), cáncer de piel b.- Alteración del sistema inmunológico c.- Disminución de cosechas (maíz, soja, etc) d.- Disminución del fitoplancton (alteración en la cadena alimenticia marina) e.- Perturbaciones del clima (enfriamiento de la estratósfera), etc f.- Envejecimiento prematuro de los árboles g.- El ozono es una sustancia hiperoxidante que sobrecalienta las células, en especial las del sistema respiratorio, reduce su tiempo de vida y puede ser causante de reacciones mutagénicas, además de la irritación de ojos, nariz y garganta.

CONSECUENCIAS INDIRECTAS a.- Efectos sobre el ecosistema planetario: b.- Efectos sobre la calidad de vida: Calor, humos, suciedad, pobreza, accidentes – inundaciones, por ejemplo c.- Efectos sobre el empleo d.- Efectos sobre la distribución poblacional: Movilidades masivas originadas por las inundaciones, sequías, etc. e.- Efectos sobre los costes de la propia energía f.- Posibilidad de guerras debido a: Falta de agua potable g.- Efectos psico-sociales. Estrés, violencia h.- Efectos gravísimos sobre generaciones futuras.

¿Cómo nos afectan las radiaciones UV? • • • • • • • •

Contribuye en el cáncer de piel. Altera el sistema inmunológico. Provoca daño en ojos como cataratas. Quemaduras del sol mas severas y fotoenvejecimiento. Aumenta el riesgo de dermatitis alérgica y fototóxica. Activa ciertas bacterias y virus. Reduce el rendimiento de las cosechas. Reduce el rendimiento de la industria pesquera.

Norval M, Cullen AP, de Gruijl FR, Longstreth J, Takizawa Y, Lucas RM, Noonan FP, van der Leun JC. The effects on human health from stratospheric ozone depletion and its interactions with climate change. Photochem Photobiol Sci 2007;6(3):232-51.

La Importancia de la Fotoprotección

Piel no irradiada

Piel irradiada con UV

Marrot L, Meunier JR. Skin DNA photodamage and its biological consequences. J Am Acad Dermatol 2008;58(5):139-48

Kohler B, et al. New Look at DNA hints at origin of ultraviolet damage. Nature; 2005.

MED Y FOTOTIPOS

Un MED se define como la más baja exposición que produce una percepción mínima rojiza. FOTOTIPOS DE PIEL Fototipos

Reacción de la piel

Dosis J/m2

I

0,5

V

Siempre se queman, nunca se broncean Siempre se queman, se broncean ligeramente A veces se queman, siempre se broncean Nunca se queman, siempre se broncean Piel moderadamente pigmentada

VI

Negros

3,0

II III IV

1,0 1,5 2,0 2,5

MED Y FOTOTIPOS

Fototipos

Tiempo de exposición

I

10 minutos

II

15 a 20 minutos

III

30 minutos

IV

30 a 45 minutos

V

60 minutos

VI

> 60 minutos

MED Y FOTOTIPOS

SENSIBLES AL SOL

TOLERANTES AL SOL

I al III

IV al VI

LA MELANINA Y SU ROL FOTOPROTECTOR

El determinante principal del color de la piel es la actividad de los melanocitos. Kollias N, Sayre R, Zeise L, Chedekel M. Photoprotection by melanin. J Photochem Photobiol 1991;(9):135-160.

LA MELANINA Y SU ROL FOTOPROTECTOR

El melanosoma, Si comparamos la piel pigmentada con la que está intensamente pigmentada: • Más melanina • Mayor diámetro • Melanosomas dispersos • Degradación lenta Szabo G, Gerald A, Pathak M,Fitzpatrick T. Racial differences in the fate of melanosomes in human epidermis. Nature 1969;(198): 1081-1082.

LA MELANINA Y SU ROL FOTOPROTECTOR

La melanina

absorbe la radiación ultravioleta y la luz visible Rouzaud F, Kadekaro AL, Abdel-Malek Z, Hearing V. MC1R and the response of melanocytes to ultraviolet radiation. Mut Res 2005;(571):133-152.

RESPUESTA DE LOS MELANOCITOS Y QUERATINOCITOS FRENTE A LA UV

∂ MSH ACTH ET-1 bFGF

Melanocito

MC1R

Queratinocito

AMPc

PKA MELANOGENESIS

David Fisher del Dana-Farber Cancer Institute y John D‘Orazio de University Of Kentucky College

of Medicine en Lexington.

Determinaron que el p53 además de reparar los daños causados en el ADN por los UV, controla el inicio de la cascada en el proceso del bronceado

Barsh G, Attardi L. A Healthy tan? N Engl J 2007;356:2208-9. Fisher D, Cui R, Windlund H, Feige E, Lin J, Wilensky D, et al.Central role of p53 in the suntan response and Pathologic Hyperpigmentation. Cell 2007;128:853-64.

ENERGIA SOLAR RADIACION QUE LLEGA A LA TIERRA

Directa

Desde el cielo o difusa

Ozono Absorbe 18%de la radiación DISPERSADA DE LAS NUBES

luz dispersada del suelo

Un metro de Nubes disminuye radiación entre 0,5 - 2%

CAPA DE OZONO 16 - 48 Kms Ozono

o o o

o o o O 3

Cl Cl Cl

o

o

o o

O2

Infra rojo Lejano 10.000 Cercano 1.000

Luz visible

o

o o

Cloruro

Cl

RADIACION λ(nm)

Rojo Naranja Verde Azul Violeta

700 620 530 470 400

Luz ultravioleta Cl Cl

Clorofluoro F carbonos CFCl3

C

Cl

RUV PENETRACION

UV-A 1 UV-A 2 UV-B UV-C

340-400 315-340 280-315