Promocje

Za co powinniśmy kochać ozon ?

Za co powinniśmy kochać ozon ?

4,5 miliarda lat temu kosmiczna, mineralna materia uległa zespoleniu tworząc naszą planetę.

W tym czasie Ziemia spowita była otoczką gazową, w której skład wchodziły: dwutlenek węgla, para wodna i metan. Przez kolejny miliard lat Ziemia ochładzała się co spowodowało kondensację pary wodnej i powstanie wielkich oceanów. Atmosfera zaczęła się zmieniać pod wpływem ultrafioletowego światła słonecznego. Cząsteczki wody i dwutlenku węgla rozłożone zostały na swe podstawowe składniki: tlen, wodór i węgiel. Uwolnione atomy tlenu łączyły się ze sobą tworząc tlen O2 i ozon O3. Ozon powstały w wyniku działania promieniowania ultrafioletowego uniemożliwiał docieranie tego promieniowania do powierzchni Ziemi.

Obecność ozonu pozwoliła na powstanie życia na Ziemi i jego ewolucję.

Po raz pierwszy ozon został "odkryty" w 1785 r w pracowni holenderskiego lekarza, wynalazcy i eksperymentatora Martina van Marum.

Zbudował on z pomocą lutnika (!) Johna Cuthbertsona gigantyczny generator elektrostatyczny (czyli urządzenie służące do wytwarzania i gromadzenia ładunków elektrycznych) 
Podczas pracy maszyny wyczuwano intensywny, dziwny zapach powietrza, który Marum określił jako „zapach materii elektrycznej”. Podejrzewano już wtedy, że tlen poddany działaniu wyładowań elektrycznych tworzy odmianę tego pierwiastka ale nie zidentyfikowano go wtedy jako odmianę składającą się z trójatomowych cząsteczek. 
Gaz pozostawał nienazwany przez 55 lat, dopiero w roku 1840 chemik Christian Friedrich Schonbein opisał jego właściwości i nazwał „ozonem” (z greckiego „odzon” czyli „pachnący”)

„Źródło” ozonu zostało odkryte w 1865r przez szwajcarskiego fizyka Auguste de la Rive, który przeprowadził próby wyładowań w czystym tlenie i odkrył, że ozon powstaje, gdy iskry elektryczne przechodzą przez tlen. Natomiast fakt, że cząsteczka ozonu składa się z 3 atomów tlenu odkrył w 1885 Jacques-Louis Soret (szwajcarski chemik).

Dopiero w 1930 r. angielski matematyk i geofizyk Sydney Chapman zaproponował wyjaśnienie mechanizmu powstawania ozonu w atmosferze. Są to skomplikowane procesy, których nie będziemy przytaczać. Największa produkcja ozonu ma miejsce w okolicy równika, gdzie promienie słoneczne padają prawie prostopadle na atmosferę. Wydaje się więc, że najwięcej ozonu powinno być w okolicy równika, a najmniej w okolicy biegunów. W rzeczywistości obserwuje się zupełnie inny, rozkład geograficzny całkowitej zawartości ozonu w atmosferze. Ozon jest bowiem przenoszony w kierunku biegunów dzięki naturalnej cyrkulacji mas powietrza. Zasadnicza warstwa ozonu znajduje się w atmosferze na wysokości 17 - 35 km gdzie powstaje z tlenu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.

Jak powstaje dziura ozonowa

Atmosfera ziemska to gazowa otoczka będąca podstawowym składnikiem środowiska naturalnego człowieka. W odróżnieniu od atmosfer planet takich jak Wenus i Mars, które składają się niemal wyłącznie z dwutlenku węgla, nasza atmosfera ma zupełnie inny skład: 78% zajmuje azot, 21% tlen, a następne argon 0,95%. Pozostałe składniki to para wodna i tzw. gazy śladowe, pomiędzy którymi znajdziemy dwutlenek węgla (0,035%), hel, krypton, wodór, tlenek węgla, dwutlenek siarki i ozon.

Gazy śladowe, nawet w niewielkich ilościach, mają decydujący wpływ na wiele chemicznych i fizycznych procesów zachodzących w naszej atmosferze, w tym również na te procesy, które decydują o klimacie. Znajdujący się w górnych warstwach ozon jest kolejnym gazem śladowym, o koncentracji jeszcze mniejszej niż dwutlenek węgla. Jego występowanie mierzy się w zakresie ppm (od angielskiego skrótu parts per million). Podanie koncentracji jako jeden ppm oznacza, że na milion cząsteczek powietrza przypada tylko jedna cząsteczka ozonu. W pobliżu powierzchni Ziemi naturalny udział ozonu spada i mierzony jest w zakresie ppb (parts per billion ).

Największą koncentrację ozonu obserwuje się w atmosferze na wysokości 25 - 40 km od Ziemi i bardzo często ta warstwa atmosfery nazywana jest ozonosferą.

Wymiana gazowa pomiędzy warstwami atmosfery odbywa się przede wszystkim w klimacie umiarkowanym i nad równikiem, gdzie najniższa warstwa tworzy zmarszczki i fale, a dzięki wysoko sięgającym trąbom powietrznym następuje wymiana mas powietrza pomiędzy warstwami. Wynikiem tego jest transportowanie niszczących warstwę ozonową substancji. Proces ten zachodzi jednak dość wolno i gazy emitowane na powierzchni Ziemi docierają do ozonosfery dopiero po 10 - 15 latach.

Zainteresowanie warstwą ozonu w atmosferze wzrosło w 1974 r. gdy kalifornijscy uczeni przedstawili hipotezę, że produkowane na Ziemi związki chemiczne zawierające chlor wpływają w znaczący sposób na rozpad warstwy ozonowej, niszcząc naturalny płaszcz ochronny dla życia na Ziemi.

Spadek zawartości ozonu w atmosferze powoduje, że do Ziemi dociera coraz większa dawka promieniowania ultrafioletowego. Promieniowanie to w niewielkich dawkach wywołuje działanie korzystne wspomagając leczenie niektórych chorób takich jak awitaminoza czy krzywica. Jednak jego nadmiar jest niebezpieczny, a nawet śmiertelny dla organizmów żywych. Pierwszy kontakt tego promieniowania z ludzkim organizmem odbywa się poprzez skórę. Większość padającego na nią UVB nie pokonuje bariery naskórka - zostaje odbita lub pochłonięta przez jego komórki, natomiast około 50% UVA przenika głębiej. Jeszcze niedawno nie wywoływało to zaniepokojenia, gdyż za szkodliwe uznawano jedynie nadmierne promieniowanie UVB. Tylko ono bowiem (a nie UVA) wywołuje rumień po opalaniu i przyczynia się do poważnych poparzeń skóry. Dopiero nowoczesne badania techniczne i aparatura odkrywają przed nami rzeczywisty obraz i znaczenie zmian spowodowanych działaniem promieni słonecznych.

Transformacja wywołana promieniowaniem ultrafioletowym rozpoczyna się prawdopodobnie od uszkodzeń DNA w komórkach skóry. Następuje zmiana struktury jądra komórkowego efektem czego jest pojawianie się pierwszych klinicznych objawów choroby skóry. Badania liczby zachorowań na raka skóry w powiązaniu z wielkością dawki pochłoniętego promieniowania ultrafioletowego prowadzone na początku lat 90-tych w Stanach Zjednoczonych potwierdzają tę tezę.

Człowiek stanowi jednak tylko niewielki element systemu życia na Ziemi. Promieniowanie UV działa również na rośliny i zwierzęta. Wzmożone działanie ultrafioletu uszkadza liście roślin prowadząc do hamowania procesu fotosyntezy, spowalniając ich rozwój czego efektem są niższe plony. Promieniowanie przenika także w głąb wody, nieraz nawet poniżej 20 m w przypadku wód przeźroczystych. Plankton zwierzęcy i roślinny wrażliwy na wszelkie uszkodzenia wpływa na dalsze ogniwa łańcucha pokarmowego. Tutaj też jak nigdzie indziej można zauważyć pierwsze objawy mutagennego działania promieni UV ponieważ rośnie liczba naukowych dowodów na to, że skutkiem dziury ozonowej może być zmniejszanie się populacji płazów w skali całego świata.

Oceniając rozmiary zniszczeń dokonanych w atmosferze przez związki chemiczne należy pamiętać o tym, że obserwujemy skutki działań gazów wyemitowanych przed 10 – 15 laty, a zatem w okresie kiedy dopiero rozpoczęto ograniczać ich produkcję i stosowanie. Ludzkość chcąc uniknąć katastrofy musi jak najszybciej ograniczyć produkcję i stosowanie substancji niszczących ozon, by w końcu zrezygnować ostatecznie z ich używania.

Naukowcy zgłaszają najbardziej szalone pomysły ratowania warstwy ozonowej. Już obecnie wiele poważnych instytucji korzystając z możliwości jakie daje globalna sieć internetu przygotowuje specjalne strony swoich witryn poświęcone problematyce ozonu. Można na nich zobaczyć aktualne mapy całkowitej zawartości ozonu oraz intensywności promieniowania UV nad danym obszarem Ziemi. Śpieszmy się kochać ozon…<3