Flickr / @ NOAA Satellites / Public Domain
Ozonosfera i dziura ozonowa nad Arktyką w październiku 2015

Ozon to alotropowa odmiana tlenu występująca w postaci trójatomowych cząsteczek O3. Jest to gaz o charakterystycznym, orzeźwiającym zapachu, silnie utleniający, o właściwościach bakteriobójczych.

Ozon występuje w całej atmosferze, ale w największym natężeniu w przyziemnej warstwie atmosfery, oraz w stratosferze.

Warstwa ozonowa w stratosferze – Ozonosfera

Warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze na wysokości 10-50 km tworząc warstwę zwaną ozonosferą. Jest to warstwa tak cienka, że gdyby ją ścisnąć to miałaby grubość około 3 mm.

Ozonosfera odgrywa zasadniczą rolę w zatrzymywaniu szkodliwego dla żywych organizmów promieniowania ultrafioletowego o długości fali od 200 do 315 nanometrów tzw. UV-B zanim dotrze ono do powierzchni Ziemi z kosmosu.

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).

@ NASA Ozone Watch – The concentration of ozone varies with altitude. Peak concentrations, an average of 8 molecules of ozone per million molecules in the atmosphere, occur between an altitude of 30 and 35 kilometers
@ NASA Ozone Watch – Solar ultraviolet radiation is largely absorbed by the ozone in the atmosphere—especially the harmful, high-energy UV-a and UV-b. The graph shows the flux (amount of energy flowing through an area) of solar ultraviolet radiation at the top of the atmosphere (top line) and at the Earth’s surface (lower line). The flux is shown on a logarithmic scale, so each tick mark on the y-axis indicates 10 times more energy.

Warstwa ozonowa w przyziemnej warstwie troposfery

Ozon występuje również w warstwie przyziemnej. Powstaje w naturalnych procesach np. w czasie wyładowań atmosferycznych, oraz podczas reakcji niektórych zanieczyszczeń, głównie węglowodorów i tlenków azotu, zachodzących pod wpływem światła słonecznego.

Wtórne zanieczyszczenie troposfery ozonem

Wtórne zanieczyszczenie troposfery ozonem
Pixabay / @ Clker-Free-Vector-Images / CC0

Ozon jest zanieczyszczeniem wtórnym, powstającym w większych stężeniach przy sprzyjających warunkach meteorologicznych, związanych głównie z natężeniem promieniowania słonecznego i temperaturą powietrza, w atmosferze zawierającej tzw. prekursory ozonu:

  • tlenki azotu
  • węglowodory
  • inne substancje uczestniczące w procesie powstawania ozonu w troposferze

Najczęściej występuje od lipca do września. Wzrost stężeń ozonu 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 O3 powstający blisko powierzchni ziemi jest gazem szkodliwym dla organizmów żywych.

  • jest gazem drażniącym
  • powoduje uszkodzenie błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami
  • uszkadza błony komórkowe i struktury wewnętrzne – chloroplasty, mitochondria
  • po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe i zakłócając proces fotosyntezy
  • wywołuje podrażnienia i uszkodzenia układu oddechowego

Negatywne skutki złego ozonu dla organizmu człowieka


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