Főoldal » Ózon

Ózon

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

A légkörben természetes módon a napsugárzás hatására a levegő oxigénjéből fotokémiai reakciókkal három oxigén atomos ózonmolekula keletkezik. Bár az ózongáz a légkörben elenyésző mennyiségben van jelen, jelentősége az élő rendszerekre káros ultraibolya sugárzás elnyelése következtében óriási. A légkörben lévő ózon túlnyomó része a 10-50 km közötti magasságokban, a legnagyobb koncentrációban azonban a 15 és 25 km-es magasságok között található. Ezt a réteget nevezzük ózonpajzsnak, ózonrétegnek. A troposzférában, vagyis a légkör alsó 10 km-es rétegében az összes ózon csupán 10%-a található.
Az ózon mértékegysége: Dobson Egység
Jele: DU (Dobson Unit)

Az ózon kékes színű, jellegzetes szagú, nagyon mérgező gáz. A szagára jellemző, hogy még 500 ezerszeres hígításban is érezhető. Folyékony állapotban sötétkék, szilárdan pedig ibolyaszínű. Igen erélyes oxidálószer, könnyen bomlik, és a belőle felszabaduló atomos oxigén agresszívan reagál, amivel tud. Ezért is használjuk fertőtlenítésre, fehérítésre és ivóvíztisztításra.

A troposzféra egészében az ózon biológiai forrásokból származó vegyületekből is képződik. Ebben az esetben az ózonképző nitrogén-monoxid a talajban végbemenő nitrifikációs folyamatok, illetve erdő- és szavannatüzek terméke. Tiszta trópusi levegőben az ózonkoncentráció 15 ppb (30 mg/m 3 ) körüli, míg közép-európai vidéki levegőben a nappali középérték 40 ppb körül mozog, szennyezett levegőben nem ritka a 100 ppb körüli érték sem. (1 ppb = 10 -9 térfogatrész gáz 1 térfogatrész levegőre vonatkoztatva.)

A talajközeli ózon

A negyvenes-ötvenes években a kaliforniai Los Angelesben a légszennyezés egy eddig ismeretlen, új formája tűnt fel. Ez a jelenség a londoni szmogtól eltérően nem télen, hanem nyáron, napsütéses időben, nagy gépkocsiforgalom esetén volt erőteljes. Fotokémiai szmognak nevezték el ezt a napsütés hatására kialakuló légköri jelenséget. Jellemző ilyenkor, hogy a levegő sárgásbarna színűvé válik, és a látótávolság csökken. A mérések kimutatták, hogy az új jelenség okozója nem más, mint az ózon (és egyéb oxidáló hatású vegyületek). A jelenség kialakulásáért egyértelműen felelőssé tehetők a nitrogén-oxidok (nitrogén-monoxid: NO és nitrogén-dioxid: NO 2 ), a szén-monoxid (CO) és a különböző szénhidrogének. Ezen anyagok elsősorban a gépjármű-motorokból származnak.  A fotokémiai szmog kialakulásához több összetett folyamat vezet. A folyamat reggel csúcsforgalom idején kezdődik, mikor is a járművekből nagy mennyiségű nitrogén-monoxid, szén-monoxid és szénhidrogén kerül a levegőbe. Délelőttre a nitrogén-monoxidból (NO) és a szénhidrogénekből (CH) nitrogén-dioxid (NO x )keletkezik, ami fény hatására elbomlik nitrogén-monoxiddá (NO) és atomos oxigénné (O). Délutánra az oxigénatom oxigénmolekulával (O 2 ) reagálva ózonná (O 3 ) alakul. Párhuzamosan az NO 2 -ból rendkívül mérgező peroxi-acetil-nitrát (PAN) és salétromsav is keletkezik.

Az ózon kialakulását nitrogén-monoxidból (NO) fény (hn) hatására különböző szénhidrogénekből (R) három kémiai egyenlettel lehet leírni:

NO + RO 2 >>>>> NO 2 + RO

NO 2 + hv >>>>> NO + O

O + O 2 >>>>> O 3

A CO által kiváltott ózonképződést hidroxil gyökök (OH) katalizálják. A folyamatot összegezve úgy írhatnánk le, hogy egy szén-monoxid molekulából (CO) és két oxigén molekulából (O 2 ) keletkezik fény hatására egy szén-dioxid (CO 2 ) és egy ózon (O 3 ) molekula.

A fotokémiai szmog hatása az élő szervezetre

A troposzférikus ózon koncentrációjának emelkedése számos kedvezőtlen egészségügyi hatást idéz elő. Különösen veszélyesek, egészségkárosítóak, rákkeltők az ózon másodlagos termékei, melyek hasonlóan oxidatív szennyezők (ilyen például az erősen mérgező PAN, azaz peroxi-acetil-nitrát, illetve a mérgező és rákkeltő aldehidek). Az ilyen anyagokat tartalmazó levegő izgatja az emberek, állatok szemét és nyálkahártyáját.

Az ózon agresszív oxidáló anyag. Mivel vízben csak mérsékelten oldódik, belélegzéskor mélyen lekerülhet a tüdőbe. Rövid ideig tartó kitettség is elegendő lehet ahhoz, hogy légúti gyulladást okozzon. A tünetek azonban a kitettség megszűntével enyhülnek. Kísérletileg kimutatták, hogy 80 ppb koncentrációszint körül már jelentkezhetnek a káros hatások.

Az ózon a tüdőkapacitás csökkenését okozhatja, és gyengítheti a baktérium- és vírusfertőzésekkel szembeni ellenállóképességet. A kitettség okozta kapacitáscsökkenés súlyosan érintheti azokat, akiknek már egyébként is csökkent a tüdőfunkciójuk – ez a helyzet például az asztmások esetében.

Különösen azok vannak kitéve a kockázatnak, akik sok időt töltenek a szabadban és fizikailag nagyon aktívak, például akik valamilyen építési munkát végeznek vagy sportolnak. A gyerekeket is ebbe a körbe kell sorolnunk, mivel ők is igen sokat mozognak, és sok időt töltenek a szabad levegőn. Anyagcseréjük magas alapszintje és még nem teljesen kifejlett immunrendszerük szintén különösen érzékennyé teheti őket az ózonterhelésre. Kimutatták, hogy ha csak rövid ideig tartózkodnak 60-120 ppb ózonkoncentrációjú levegőben, már az is károsan hat a tüdőműködésükre. Ezen túl az ózon közvetlenül árt a növényeknek, oxidálja, pusztítja a zöld leveleiket, virágaikat. 20 ppb PAN-koncentráció esetén már néhány óra után foltosodni kezdenek a levelek. Az ózon gátolja a fotoszintézist és a gyökérlégzést, ami szintén a növény pusztulásához vezethet. Már 60 ppb ózon a felére csökkenti a fotoszintézis mértékét egyes növényeknél.

Irodalom

http://owww.met.hu/omsz.php?almenu_id=misc&pid=metsuli&mpx=0&pri=1&sm0=&dti=1&tfi=0

http://tiszta.levego.hu/losangelesi.html (Mikola Klára, Simon Gergely)

vezérkép: http://www.google.hu/search?hl=hu&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1366&bih=596&q=sz%C3%A9n-monoxid&oq=sz%C3%A9n-mono&gs_l=img.1.0.0j0i10i24l2j0i24l3j0i10i24j0i24l2j0i10i24.194504.199657.0.202006.13.10.2.1.0.0.132.740.9j1.10.0…0.0…1ac.1.7.img.YQFKzz4He_o#hl=hu&site=imghp&tbm=isch&sa=1&q=%C3%93zon&oq=%C3%93zon&gs_l=img.3..0l10.290440.292781.2.293758.13.7.0.3.3.2.436.1399.3j3-1j2.6.0…0.0…1c.1.7.img.375n7jLGIlc&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.44442042,d.Yms&fp=6b45f078c655a39c&biw=1366&bih=596&imgrc=iA49DJr6537JhM%3A%3BYkbVSylQBn-ZIM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.alternativenergia.hu%252Fwp-content%252Fuploads%252F2010%252F08%252Fozon.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.alternativenergia.hu%252Fnoveli-az-ozon-a-novenyek-allegiakelto-hatasat%252F21911%3B397%3B262

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

HOZZÁSZÓLÁS

Ha nem hagy nyugodni az, amit a cikkben olvastál, akkor nyugodtan írd meg kérdésed vagy észrevételed kommentbe. Így szerzőnk könnyen tud neked válaszolni.

Vélemény, hozzászólás?

Ózon

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

Az élethez szükséges egyik legfontosabb kémiai elem az oxigén. A légkör kb. 21%-a oxigén, és a szilícium mellett a földkéregben is az egyik leggyakoribb elem. A természetben kétféle módosulata található. Az egyik a kétatomos molekula, a mindennapi életben ezt nevezzük oxigénnek. Képlete: O2. Ilyen kétatomos molekulákat lélegzünk be a tüdőnkbe, ezekkel működtetjük szervezetünket. A másik módosulat három oxigénatomból áll. Ennek a neve: ózon, képlete: O3. Az ózon jóval kisebb mennyiségben található meg a légkörben, mint a kétatomos változat, de az élővilág fennmaradásának szempontjából hasonlóan fontos szerepet tölt be.

A Földet folyamatosan éri a Nap sugárzása. Ez a sugárzás különböző részecskékből és elektromágneses hullámokból áll. A részecskék neve a napszél, ennek nagy részét eltéríti a Föld mágneses tere, ezért nem érik el a felszínt. Ha elérnék, akkor megnőne a természetes háttérsugárzás, és az élőlények nagy része sugárbetegséget kapna. (Nem sugárfertőzést, ahogy mondani szokás, hanem sugárbetegséget, ugyanis a sugárbetegség nem fertőz.) Az elektromágneses sugárzások fajtái (csökkenő hullámhossz, növekvő frekvencia és energia alapján): rádióhullám, mikrohullám, infravörös hullám, látható fény, UV-A, UV-B, UV-C, röntgensugárzás, gammasugárzás.

A rádióhullámokat átengedi a Föld légköre. Ezek a hullámok főleg üzenetközvetítésre alkalmasak, erre használják őket a mindennapi életben (rádió, mobil telefon, stb.). A rádióhullámok nem károsak az egészségre.

A mikrohullámot a mindennapi életben melegítésre használjuk (mikrohullámú sütő), de több más alkalmazása is van.

Az infravörös fényt az infralámpákban használják, egészségre nem káros, csak melegít. A légkör nem engedi át.

A látható fényt a légkör átengedi, egészségre nem káros, ezek a hullámok okozzák a tárgyak színét. A különböző tárgyak más-más színeket vernek vissza és nyelnek el. (A visszaverődő fényt látjuk, az adja a tárgy színét. Ami mindent elnyel, az fekete, ami mindent visszaver, az fehér, ami mindennek kb. ugyanakkora részét nyeli el, az szürke, ami nem egyformán nyeli el és veri vissza a fényt, az színes.)

A röntgen- és gammasugárzás ionizáló sugárzások, nagy mennyiségben károsítják a szervezetet. A röntgensugárzást ennek ellenére orvosi célra is használják, mert áthatol a szervezeten, ezért képet lehet alkotni vele a belső szervekről (főleg a csontokról). A gammasugárzás is veszélyes, rákkeltő lehet, mégis használható rákellenes kezelésként, ha célzottan a beteg sejteket pusztítják vele. A röntgensugárzást az iparban is használják átvilágításra, és a gamma-sugárzásnak is vannak ipari alkalmazásai.

Nem véletlenül hagytam a végére az UV-sugárzásokat, ezek ugyanis a legfontosabbak az ózon szempontjából. A röntgen- és gammasugárzáshoz hasonlóan az UV-sugárzás is veszélyes lehet. 3 fajtája van (növekvő energia szerinti sorrendben: UV-A, UV-B, UV-C). A látható fényhez legközelebbi tartomány, az UV-A csak akkor káros, ha túlzásba visszük a napozást (leégést okozhat). UV-A sugárzás hatására a bőr egy melanin nevű festéket termel, ettől barnulunk le nyáron.

Az UV-B sugárzás kis mennyiségben hasznos, segít a D-vitamin termelődésében. A D vitamin pedig a kalcium beépülését segíti a csontokba. Ha kevés van belőle, akkor gyengék, görbék, törékenye a csontok. Tehát kis mennyiségű UV-B sugárzásra szükségünk van, de nem szabad túlzásba vinni. Nagy mennyiségben leégést, vagy akár bőrrákot is okozhat. Az UV-C sugárzás már kis mennyiségben is bőrrákhoz vezethet.

A Föld légköre szerencsére teljesen elnyeli az UV-C sugárzást. Az UV-B sugárzást az ózonréteg szűri ki, így a felszínre csak kis mennyiségű UV-B, és valamivel több UV-A sugárzás jut.

Az ózon az ultraibolya sugárzás hatására keletkezik, és szintén ultraibolya sugarak hatására bomlik. A két sugárzás hullámhossza eltérő. Ultraibolya sugárzás hatására a légkörben a kétatomos oxigénmolekula atomjaira hullik, majd ezek az atomok reagálnak egy oxigénmolekulával, így ózon keletkezik. Az ózon nagyon instabil, reakcióképes vegyület, ultraibolya sugárzás hatására gyorsan bomlik, és kétatomos oxigénmolekulává alakul.

Az oxigén és az ózon a sztratoszférában a folyamatos oda-vissza alakulás miatt egyensúlyban van egymással. A sztratoszféra kb. 8-10 km magasságban kezdődik, és kb. 50 km magasan fejeződik be. Az ózonkoncentráció a sztratoszférában nem egyenletes, kb. 20-30 km magasan a legnagyobb. Sértetlen ózonréteg esetén 10 ppm az átlagos ózonkoncentráció, vagyis 1 millió légköri molekulában 10 ózonmolekula van. Az ózonréteget szokás ózonpajzsként (ritkábban ózonernyőként) emlegetni, de ez a 2 elnevezés félrevezető, mert az ózonréteg nem egy szilárd burok, ami körülveszi a Földet, hanem egy gázréteg, a légkör egyik rétege, amelynek csak egyik összetevője az ózon. Az ózonréteg az Egyenlítőnél vastagabb, a sarkoknál vékonyabb (ami érthető, mert az Egyenlítőnél több napsugárzás, tehát több UV-sugárzás éri a Földet, ezért több ózon keletkezik).

Az ózonréteg a 20. századig jól működött, de az ember elkezdett különböző ózonkárosító anyagokat termelni, amelyek elkeveredtek a légkörben, vékonyították az ózonréteget. Ezeknek az anyagoknak a hatása főleg a sarkok közelében érzékelhető, mert ott eleve vékonyabb az ózonréteg, és lassabban termelődik újra az ózon.

Ilyen ózonkárosító anyagok pl. a halogénezett szénhidrogének, amelyeket freon néven hűtésre vagy hajtógázként használtak. A freonok felszíni körülmények között nem reakcióképesek, ezért alkalmazták ezeket a vegyületeket nagy mennyiségben, de kiderült, hogy mivel nem bomlanak le, a légkör keveredése folytán feljuthatnak a magasabb rétegekbe is, ahol UV-sugárzás hatására leválnak a szénláncról a halogének (fluor, klór, bróm), amelyek atomos formában reakcióba lépnek az ózonnal, és így az ózon nem tud oxigénné visszaalakulni, nem tudja kiszűrni az UV sugárzást, és eltűnik a légkörből. Egy klór- vagy fluoratom akár 100000 ózonmolekulát is felbonthat. Alacsonyabb hőmérsékleten gyorsabb ez a reakció, ezért is a sarkok közelében ritkul jobban az ózon (éppen ott, ahol a kevesebb UV-sugárzás miatt nehezebben termelődik újra).

Az ózonlyuk nagyon szemléletes, de nem túl pontos elnevezés, mert nem egy szilárd réteg (ózonpajzs) lyukad ki, hanem helyenként megritkul a gázréteg. Az ózonkoncentrációt Dobson-egységben mérjük (jele: DU), a légköri ózon normális mennyisége 300 DU. 1 DU az az ózonmennyiség, ami normál légköri nyomáson 0°C hőmérsékleten 0,01 mm vastagon borítaná be a Föld felszínét. Sértetlen ózonréteg esetén 3 mm vastagságban borítaná be a felszínt az ózon. Ózonlyukról akkor beszélünk, ha egy adott területen a légköri ózon mennyisége 200 DU alá csökken.

Az ózonréteg csökkenése nem csak az emberre káros, hanem pl. a planktonra (vízben úszó apró élőlényekre, a tengeri tápláléklánc alapjaira) gyakorolt hatása miatt a tengeri élővilágot is befolyásolja. Az UV-sugárzás más élőlényeket is károsít a szárazföldön és a tengerben is. (A tengerben azért a plankton károsodik a legjobban, mert ezek a kis élőlények a víz felszínén, vagy a felszín közelében lebegnek, és a felszínt éri a legtöbb UV-sugárzás, tehát a felszínen lebegő plankton kapja a legtöbb káros sugárzást.)

Az ózonréteget a legtöbb ország a freonok betiltásával védi, de még a teljes betiltás után is hosszú idő kell ahhoz, hogy ezek a vegyületek kiülepedjenek a légkörből, és megszűnjön az ózonkárosító hatásuk. Ez után az ózonréteg fokozatosan regenerálódik majd, mivel a Napból érkező UV-sugárzás folyamatosan újratermeli az ózont, és így állhat helyre hosszú évtizedek alatt a korábbi egyensúlyi ózonkoncentráció.

Az ózonról azt is el kell még mondai, hogy a sztratoszférában ugyan nagyon hasznos, mert kiszűri az élővilágot veszélyeztető UV-sugárzás nagy részét, de a felszínhez közel káros, mert nagy reakcióképessége miatt belélegezve roncsolja a tüdőt. A Föld felszínén főleg a szmog egyik fajtája (a nyári napsütésben kialakuló Los angeles-típusú, más néven fotokémiai szmog)  és a fénymásolók működése termel ózont. A szmogot főleg a közlekedés okozza, a kipufogógázokban található szén-dioxid, szén-monoxid, nitrogén-oxidok és elégetlen szénhidrogének (korom) hatására jön létre. (Ha valamilyen égetésen alapuló ipari üzem van a környéken, akkor ugyanezek az égéstermékek az ipari üzemből is származhatnak, és az ipari tevékenység is jelentősen hozzájárulhat a szmog kialakulásához.) Ezekből az anyagokból csak napfény hatására keletkezhet ózon, ezért csak a nyári, fotokémiai szomgra jelemző a magas ózonkoncentráció. A téli, London típusú szmogra nem jellemző. A szmog kialakulását kevesebb üzemanyag-felhasználással (pl. tömegközlekedéssel, kisebb fogyasztású járművel, telekocsi rendszerrel) és környezetkímélőbb üzemanyagok felhasználásával lehet megelőzni.

Az ózon tehát nagyon hasznos, de csak akkor, ha a helyén van, a sztratoszférában, ahol kiszűri az UV-sugárzást. A felszín közelében (ahol a természetben nem található ózon, csak emberi hatásra jön létre) az ózon káros is lehet. Az emberi tevékenység a légkör mindkét rétegében káros: a sztratoszférában csökkenti, a felszínen növeli az ózon mennyiségét. A sztratoszférikus károkat (az ózonréteg elfogyását) a freonok és más ózonkárosító anyagok mellőzésével, a felszíni ózonszennyezést átgondoltabb közlekedéssel és a fosszilis üzemanyagok mellőzésével lehet mérsékelni. Ezekre a problémákra hívja fel a figyelmet az ózon világnapja, minden évben, szeptember 16-án. De az ózonréteg ritkulása és a szmog az év 365 napján károsít, ezért érdemes mindennap foglalkozni a problémával és ózontudatosan élni az életünket.

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

HOZZÁSZÓLÁS

Ha nem hagy nyugodni az, amit a cikkben olvastál, akkor nyugodtan írd meg kérdésed vagy észrevételed kommentbe. Így szerzőnk könnyen tud neked válaszolni.

Vélemény, hozzászólás?