Rola strefy ozonowej i niebezpieczeństwa związane z promieniowaniem ultrafioletowym.

Ozon- gaz zbudowany z trójatomowych cząsteczek tlenu o orzeźwiającym zapachu i niebieskawej barwie, powstający z tlenu pod wpływem wyładowań elektrycznych lub promieniowania krótkofalowego.


Ozon jest odmianą tlenu. Powstaje, kiedy promieniowanie ultrafioletowe Słońca spotka się z tlenem, zawartym w atmosferze. Ozon występuje głównie w dwóch obszarach:
· przy powierzchni ziemi – przyziemna warstwa ozonu
· wysoko nad naszymi głowami – w atmosferze ziemskiej (ozonosfera)
Stwierdzono, że występowanie ozonu może być zjawiskiem negatywnym lub pozytywnym, w zależności od tego gdzie on się znajduje.
Występowanie ozonu przy powierzchni ziemi jest zjawiskiem negatywnym. Ozon w większym stężeniu jest szkodliwy lub wręcz trujący. Chociaż obecność ozonu w niewielkim stężeniu przy powierzchni ziemi jest zjawiskiem naturalnym i w tej ilości nie oddziałuje negatywnie na otoczenie, to jednak działalność ludzi spowodowała szczególnie w ostatnich latach znaczny wzrost koncentracji ozonu, który w tych ilościach jest bardzo szkodliwy. Ozon okazał się jednym z groźniejszych wtórnych zanieczyszczeń środowiska. Wzrost jego zawartości w powietrzu stał się szkodliwy dla zdrowia człowieka, zwierząt roślin, upraw, a nawet materiałów codziennego użytku. Ozon nie pochodzi bezpośrednio ze spalin samochodowych i kominów. Istnienie innych zanieczyszczeń przed powstaniem ozonu powoduje, że zaliczany jest on do wtórnych zanieczyszczeń powietrza, których agresywność wobec środowiska jest znacznie większa od zanieczyszczeń pierwotnych. Głównymi zanieczyszczeniami powodującymi powstawanie ozonu są tlenki azotu. Ozon tworzy się pod wpływem światła słonecznego przede wszystkim z dwutlenku azotu, zakłócając tym samym procesy samooczyszczania się powietrza. Największa koncentracja ozonu przy powierzchni Ziemi występuje głównie podczas dni słonecznych w miastach, w których natężenie ruchu samochodowego jest bardzo duże. Ozon może być przenoszony przez wiatr na duże odległości – czasami nawet na ponad 1000 km. Nawet małe stężenia ozonu mogą powodować podrażnienia oczu, dróg oddechowych, nosa, gardła i płuc. Dzieci i ludzie starsi są bardziej podatni na oddziaływanie ozonu, szczególnie, gdy już wcześniej cierpieli na schorzenia układu oddechowego i układu krążenia. W dniach, kiedy stężenie ozonu jest duże ludziom o podwyższonym ryzyku zachorowania zaleca się, by po ogłoszeniu alertu ozonowego nie wychodzili z domu oraz unikali wysiłku fizycznego. Duże stężenie ozonu nie występuje ciągle, nie znaczy to, że możemy czuć się bezpieczni. Krótkotrwałe oddychanie powietrzem o bardzo dużym stężeniu ozonu jest równie szkodliwe jak długotrwałe oddychanie powietrzem o mniejszym stężeniu ozonu. Ozon może być też wytwarzany przez niektóre urządzenia elektryczne np. źle konserwowane fotokopiarki mogą wytwarzać niebezpieczne ilości ozonu, szczególnie wtedy, gdy są umieszczone w małych, źle wentylowanych pomieszczeniach. Wiele materiałów naturalnych oraz wytwarzanych przez ludzi jest uszkadzane lub wręcz niszczone przez ozon. Ozon może być ważnym ogniwem w powstawaniu kwaśnych zanieczyszczeń powietrza, które są poważnym problemem ogólnoświatowym i powodują m.in. niszczenie tkanin oraz blaknięcie farb. Wiele muzeów i galerii sztuki zainstalowało urządzenia klimatyzacyjne mające zapobiegać uszkodzeniom obrazów i innych cennych eksponatów. Szczególnie wrażliwym materiałem na oddziaływanie ozonu jest guma – ozon powoduje jej twardnienie i pękanie. Wiele opon samochodowych i materiałów izolacyjnych jest obecnie zabezpieczanych chemicznie przed oddziaływaniem ozonu. Warstwa ozonu występująca przy powierzchni ziemi uszkadza rośliny, może nawet niszczyć je całkowicie. Większość roślin wymienia parę wodną i gazy z otaczającym powietrzem poprzez małe otwory zwane porami. Są one zwykle otwarte podczas dnia, a zamknięte w nocy. Koncentracja ozonu w warstwie przyziemnej jest zwykle największa właśnie w dzień, a to z kolei zwiększa podatność roślin na uszkodzenia. Pierwszą widoczną oznaką jest pojawienie się plam na liściach, lub ich opadanie.
Większość ziemskiego ozonu – około 90% występuje w stratosferze otaczając Ziemię warstwą o grubości około 40km na wysokości 15 – 50km ponad naszymi głowami. Ozon stratosferyczny spełnia rolę pożyteczną. Chroni wszystkie organizmy żywe przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym emitowanym przez Słońce, a także wpływa dodatnio na stabilizację ziemskiego klimatu. Ozon tworzy się, gdy promieniowanie ultrafioletowe powoduje rozpad dwuatomowej cząsteczki tlenu na atomu tlenu, które następnie tworzą trójatomową cząsteczkę, czyli ozon. W czasie przebiegu tej reakcji pochłaniana jest energia w formie słonecznego promieniowania ultrafioletowego. Reakcje: tlen atomowy – ozon i ozon – tlen atomowy pochłaniają większość szkodliwych promieni ultrafioletowych i dzięki temu zmniejsza się ilość tego promieniowania, dochodząca do powierzchni Ziemi. Tak długo jak ilość tlenu i ozonu zapewnia dostateczną liczbę cykli reakcji, możemy czuć się bezpieczni. Stwierdzono, że warstwa ozonu w ozonosferze jest bardzo delikatna i stanowi to duże zagrożenie dla jej istnienia. W ostatnich latach grubość jej znacznie się zmniejszyła. Nastąpiło to na skutek zwiększenia emisji do atmosfery różnorodnych zanieczyszczeń. Niszczenie ozonosfery stało się wielkim problemem ludzkości XX w, gdyż może doprowadzić do zniszczenia życia na Ziemi. Obliczono, że zniszczenie tylko 1% ozonosfery może spowodować tak znaczny wzrost promieniowania ultrafioletowego, które dotrze do Ziemi, że nastąpi podniesienie temperatury, co z kolei wywoła zmiany klimatyczne. Nastąpi duże zniszczenie chlorofilu (czyli zielonych roślin) i zwiększenie obszarów pustynnych. Obserwować się będzie wzrost zachorowań na raka skóry. Głównym niszczycielem ozonu są freony, które mają liczne zastosowanie w przemyśle i gospodarstwie domowym, np.: gazy używane w lodówkach, spalanie węgla, fluor, a przede wszystkim chlor mogą zapoczątkować reakcję łańcuchową z ozonem doprowadzając w ten sposób do niszczenia ozonosfery. Freony są tak trwałe, że mogą pozostawać w atmosferze nawet ponad 130 lat. Długi „żywot” freonów powoduje, że będą one niszczyć warstwę ozonową jeszcze w następnym wieku, nawet, jeśli dzisiaj zaprzestaniemy ich wytwarzania. Podobnie jak freony, tlenek azotu jest trwały – pozostaje w atmosferze przez ponad 150 lat. Powoli przemieszcza się on z powierzchni Ziemi do ozonosfery, w której powoduje niszczenie ozonu. Zmniejszenie się grubości warstwy ozonowej pozwala na dotarcie do powierzchni Ziemi większej ilości promieniowania ultrafioletowego, które może wpływać ujemnie na nasze zdrowie, uszkadzając system odpornościowy, wywołując choroby oczu, infekcje, a także zmiany genetyczne. W ostatnich dwóch dziesięcioleciach badań ozonometrycznych starano się określić czy i w jakim stopniu nadmiar ozonu lub jego brak może zagrażać środowisku, a więc życiu i zdrowiu człowieka. Polscy naukowcy są znanymi i cenionymi specjalistami. W Polsce bada się:
· całkowitą zawartość ozonu w atmosferze
· rozkład stężeń ozonu w atmosferze
· stężenie ozonu stratosferycznego
· stężenie ozonu przyziemnego.
Zawartość i rozkład ozonu bada się obecnie kilkoma metodami za pomocą:
· spektografu Dobsona – rejestracja promieniowania radiofioletowego z powierzchni Ziemi,
· sond, balonów i rakiet
· sztucznych księżyców Ziemi.
Najsilniejszym naturalnym źródłem promieniowania nadfioletowego jest Słońce. Udział promieniowania nadfioletowego w świetle słonecznym zależy od: szerokości geogr. (największy jest między 30 szerokości pd. a 30 szerokości pn.), wysokości położenia Słońca na niebie, wysokości n.p.m. (na każde 1000 m przybywa 15% promieniowania nadfioletowego), stopnia czystości powietrza, ilości promieniowania odbitego (od śniegu, powierzchni wody, piasku, chmur typu cumulus). Promieniowanie nadfioletowe emitują też różne ciała ogrzane, co najmniej do temp. ok. 3000 K.
Najbardziej rozpowszechnionymi sztucznymi źródłami promieniowania nadfioletowego są lampy wyładowcze (gł. rtęciowe). Dzięki swoim właściwościom promieniowanie nadfioletowe jest wykorzystywane m.in. w technice oświetleniowej (świetlówki), w analizie luminescencyjnej, w badaniach nieniszczących, do sterylizacji pomieszczeń, w biologii w badaniach mikroskopowych tkanek i komórek, w kryminalistyce, muzealnictwie, w przemyśle do przyspieszania procesów polimeryzacji tworzyw sztucznych. Promieniowanie nadfioletowe odkryli 1801 J. Ritter i W.H. Wollaston.



Bibliografia:
M. Bright – „Dziura ozonowa”
Stephen Tilling – „Ozon a efekt cieplarniany”
,,Ziemia – liczby, fakty”