Ozon i ozonosfera – warstwa ozonowa

Ozon (O3) to alotropowa odmiana tlenu składająca się z trójatomowych cząsteczek. Posiada silne własności aseptyczne i toksyczne, w związku z czym stosowany jest przy dezynfekcji wody. Naturalnie gromadzi się w stratosferze tworząc warstwę ozonową, która pochłania część promieniowanie z zakresu nadfioletu o długości fali między 200 nm a 300 nm dochodzącego ze Słońca do Ziemi.

Ozonosfera – warstwa ozonowa w stratosferze

W stratosferze w atmosferze ziemskiej na wysokości 20-40 km n. p. m.. znajduje się warstwa zwiększonej koncentracji ozonu, tzw. ozonosfera. Pochłania ona wysokoenergetyczną część promieniowania ultrafioletowego, które jest częścią promieniowania słonecznego. Najwyższe stężenie ozonu występuje na wysokości około 32 km nad powierzchnią Ziemi. Na tej wysokości stężenie ozonu może wynosić nawet 15 części na milion (0,0015%). Mimo że nazwa sugeruje jego duży udział, cały ozon z ozonosfery w warunkach normalnych utworzyłby na poziomie morza warstwę o grubości ok. 3 mm.

Warstwa ta ma istotne znaczenie ochronne dla życia na Ziem. Ozonosfera zatrzymuje szkodliwe dla żywych organizmów promieniowania ultrafioletowego o długości fali od 200 do 315 nanometrów tzw. UV-B zanim dotrze ono do powierzchni Ziemi z kosmosu. Wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe uszkadza cząsteczki DNA i jest czynnikiem rakotwórczym. Jego pochłanianie polega na reakcji rozszczepienia cząsteczki ozonu na tlen i rodnik tlenowy, która jest odwróceniem reakcji syntezy ozonu.

Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku działania słonecznego światła ultrafioletowego na tlen atmosferyczny. Ozon jest niszczony, gdy reaguje z cząsteczkami zawierającymi azot, wodór, chlor lub brom. Niektóre molekuły niszczące ozon występują naturalnie, ale wiele czynników chłodniczych wprowadzonych przez ludzi w XX wieku, szczególnie freony, okazało się być substancjami zubożającymi warstwę ozonową.

W latach 1980. odkryto przerzedzenie warstwy ozonowej ponad obszarami okołobiegunowymi, nazwane dziurą ozonową. Rozrost dziury ozonowej w związku z uwalnianiem tych substancji do środowiska sprawił, że podjęto międzynarodowe działania na rzecz ograniczenia ich stosowania.

Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego które określa np. pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku Antarktyki graniczna wartość stężenia O3 określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 DU (Jednostek Dobsona).

Warstwa ozonowa – wpływ na zmiany klimatu

Ozonosfera przyczynia się do wzrostu temperatury w warstwie stratosfery, ponieważ ozon pochłania promieniowanie nadfioletowe, a jego energia zamieniana jest w ciepło. Trudno jednak jednoznacznie określić związek między zanikaniem ozonu i zmianami klimatu. Wydaje się że ogrzewanie stratosfery spowodowane przez absorpcję promieniowania przez ozon jest ważnym czynnikiem w ustaleniu się warunków pogodowych na Ziemi.

Ponieważ ozon ogrzewa zewnętrzne warstwy atmosfery, jego zanik powinien przyczynić się do zmniejszenia globalnego ocieplenia powodowanego przez związki chlorofluorowęglowe. Jednak oddziaływania te nie znoszą się wzajemnie i ubytek stratosferyczny ozonu, stanowiącego tarczę przeciwko promieniowaniu ultrafioletowemu jest generalnie traktowany jako poważniejsze zagrożenie niż wkład ubytku ozonu w wychładzanie atmosfery.

Warstwa ozonowa w przyziemnej warstwie troposfery

Zupełnie inne znaczenie biologiczne ma ozon przygruntowy, który jest szkodliwy dla organizmów żywych. Powstaje w naturalnych procesach, przy sprzyjających warunkach meteorologicznych związanych głównie z natężeniem promieniowania słonecznego i temperaturą:

• w czasie wyładowań atmosferycznych
• podczas reakcji niektórych zanieczyszczeń, głównie węglowodorów i tlenków azotu

Ozon przygruntowy najczęściej występuje od lipca do września. Wzrost jego stężenia obserwuje się z reguły na dużych obszarach, również pozamiejskich. Maksymalne stężenie występuje przeważnie w godzinach popołudniowych.

Zbyt wysokie stężenie ozonu przyziemnego w okresie letnim, obok problemów z pyłem zawieszonym, należy do najpoważniejszych problemów zanieczyszczenia powietrza zarówno w Polsce, Europie, jak i na świecie.

Negatywne skutki nadmiar ozonu dla żywych organizmów

Ozon powstający blisko powierzchni ziemi jest gazem szkodliwym dla organizmów żywych. O3 jest gazem drażniącym, powoduje uszkodzenie błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami. Po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe.

Pierwszymi objawami podrażnienia ozonem (obserwowanym w stężeniach 0,2 mg/m³) są kaszel, drapanie w gardle, senność i bóle głowy. W większych stężeniach może prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego, przyspieszenia tętna i obrzęku płuc prowadzącego do zgonu (w stężeniach 9–20 mg/m³).

Negatywne skutki złego ozonu dla organizmu człowieka:

Stężenie μg/m3	Skutki oddziaływania ozonu i wartości graniczne
40	Wyczuwalny zapach
100	ból głowy, podrażnienie oczu
110	podrażnienie dróg oddechowych, obniżenie wydolności
160	zapalenie dróg oddechowych
180	wartość progowa informowania społeczeństwa o ryzyku wystąpienia przekroczeń poziomów dopuszczalnych
200	problemy z oddychaniem
240	alarmowe poziomy stężeń ozonu dla okresu uśredniania jednej godziny
260	możliwość wystąpienia ataków astmy
> 400	Obniża wydolność, trwałe zniszczenia komórek
> 1000	uszkodzenia chromosomów

Działania indywidualne i sposób postępowania podczas przekroczenia wartości progowej złego ozonu

Uwaga! Wartość dopuszczalna dla ozonu wynosi 120 μg/m3, a próg informowania społeczeństwa o możliwości wystąpienia negatywnych skutków zdrowotnych jest na poziomie od 180 μg/m3

• osoby z przewlekłymi chorobami (układu oddechowego i niewydolnością układu krążenia) powinny pozostawać w pomieszczeniach
• unikanie długotrwałego przebywania na otwartej przestrzeni
• ograniczenie dużego wysiłku fizycznego – uprawianie sportów wymagających dużego wysiłku i gier sportowych na otwartej przestrzeni, jazdy na rowerze
• unikanie lub przynajmniej ograniczenie palenia tytoniu
• unikanie wdychania dymu tytoniowego

Przydatne informacje

Jednostka Dobsona (DU)
Jednostka Dobsona (DU) to jednostka pomiaru warstwy ozonu w atmosferze Ziemi, w szczególności w stratosferze. Jednostka została nazwana na cześć Gordona Dobsona, badacza który w latach 20. XX wieku zbudował pierwszy przyrząd do pomiaru warstwy ozonowej, zwany obecnie spektrofotometrem ozonowym Dobsona.

źródło:
Ozon, autorzy, licencja CC BY-SA Deed 3.0
Ozonosfera, autorzy, licencja CC BY-SA Deed 3.0

Zagrożenia ekologiczne – dodatkowe informacje:
antropocen, bielenie raf koralowych, biologiczny potencjał Ziemi do regeneracji (biocapacity), bioróżnorodność, bisfenol A (BPA), blackout, choroby odzwierzęce, czerwona księga gatunków, degradacja środowiska, Dzień Długu Ekologicznego (Ecological Debt Day, Earth Overshoot Day), dziura ozonowa, farmaceutyki, freony, gatunki inwazyjne, gatunki obce, gatunki zagrożone wyginięciem, gazy cieplarniane, globalne ocieplenie, granice planetarne, katastrofy i klęski ekologiczne, katastrofy ekologiczne na świecie, klęski żywiołowe, kryzys wodny, melioracja, miejska wyspa ciepła (MWC), migracje gatunków, mikroplastik, nanoplastik, Międzynarodowy Program Zmian Globalnych (IGBP), Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC), nawałnice, neonikotynoidy, odpady niebezpieczne, ozon, pestycydy, Plastisfera (Plastisphere), podnoszenie się poziomu mórz i oceanów, podtopienia, polichlorowane bifenyle (PCB), powodzie, pożary, przełownie, przeżyźnienie zbiorników wodnych, przyducha, przyłów, pustynnienie, Race to Zero, rozszerzalność cieplna wody, sinice, składowiska odpadów (wysypiska śmieci), smog, stres wodny, susze, syndrom przesuwającego sią punktu odniesienia, sztuczne ognie (fajerwerki, petardy), szóste masowe wymieranie, topnienie lodowców i lądolodów górskich, tlenek węgla, tragedia wspólnego pastwiska, trąby powietrzne, turystyka masowa, tworzywa sztuczne (plastik), Wielka Pacyficzna Plama Śmieci, wylesianie (deforestacja), utrata bioróżnorodności, zanieczyszczenie gleby, zanieczyszczenie hałasem, zanieczyszczenie powietrza, zanieczyszczenie środowiska, zanieczyszczenie światłem, zanieczyszczenie wody, zagrożenia ekologiczne, zakwaszenie oceanów, zmiany klimatu

zobacz również:
błękitna planeta Ziemia, odnawialne źródła energii (OZE)

Dziękuję, że przeczytałaś/eś powyższe informacje do końca. Jeśli cenisz sobie zamieszczane przez portal treści zapraszam do wsparcia serwisu poprzez Patronite.

Możesz również wypić ze mną wirtualną kawę! Dorzucasz się w ten sposób do kosztów prowadzenia portalu, a co ważniejsze, dajesz mi sygnał do dalszego działania. Nad każdym artykułem pracuję zwykle do późna, więc dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła ;-)

Chcesz podzielić się ciekawym newsem lub zaproponować temat? Skontaktuj się pisząc maila na adres: informacje@wlaczoszczedzanie.pl

Więcej ciekawych informacji znajdziesz na stronie głównej portalu Włącz oszczędzanie

Wiedza ekologiczna – dodatkowe informacje:
aforyzmy ekologiczne, biblioteka ekologa, biblioteka młodego ekologa, ekoprognoza, encyklopedia ekologiczna, hasła ekologiczne, hasztagi (hashtagi) ekologiczne, kalendarium wydarzeń ekologicznych, kalendarz ekologiczny, klęski i katastrofy ekologiczne, największe katastrofy ekologiczne na świecie, międzynarodowe organizacje ekologiczne, podcasty ekologiczne, poradniki ekologiczne, (nie) tęgie głowy czy też (nie) najtęższe umysły, znaki i oznaczenia ekologiczne