Ozon – przyjaciel czy wróg?

Ozon przez lata był popularnym hasłem. Słyszymy o warstwie ozonowej, o tym, że staje się cieńsza oraz o tym, jak ważne jest, aby chronić ją i nas. Słyszymy o „dziurze w ozonie” i o tym, że jest mocno zubożony. Chociaż wyczerpywanie się zostało niedawno zatrzymane dzięki wprowadzonym przepisom, jego uzupełnienie zajmie co najmniej kolejne 50 lat. Słyszymy o ozonowaniu i jego zaletach w otaczającym nas środowisku i zastosowaniach przemysłowych.

Jednak obecnie, zwłaszcza w okresie letnim przy rosnących temperaturach, w pogodzie słyszymy o alarmach ozonowych. Niezdrowa jakość powietrza budzi sygnały ostrzegawcze, a emisje ozonu należy ograniczyć, ponieważ może to być niebezpieczne dla naszego zdrowia.

Jak więc ozon może być zarówno dobry, jak i zły, przyjacielem i wrogiem?
Przyjrzyjmy się bliżej.

Tlen stanowi około 21% naszej atmosfery. Pojedynczy atom tlenu jest niestabilny - chce się połączyć z czymś innym. Dlatego prawie zawsze tlen występuje w parach O2. Jednak w pewnych warunkach potrójna cząsteczka o wzorze chemicznym O3 może utworzyć: Ozon. Jest to bladoniebieski gaz o wyraźnie ostrym zapachu. Większość ludzi może wykryć w powietrzu stężenie około 0,02 ppm (40 μg / m³) lub niższe. Ma bardzo specyficzny ostry zapach, nieco przypominający wybielacz chlorowy. Całkowita masa w atmosferze wynosi około 3 miliardy ton metrycznych. To może wydawać się dużo, ale to tylko 0,00006 procent atmosfery.

Ozon jest wysoce reaktywnym gazem i chociaż jest niestabilny w wysokich stężeniach, może przynosić cenne korzyści. Jego okres półtrwania zależy od warunków, takich jak temperatura, wilgotność i ruch powietrza.

Co decyduje o tym, czy ozon jest przyjacielem czy wrogiem? Lokalizacja.

Ozon jest produktem naturalnym i wytworzonym przez człowieka. Występuje w górnych warstwach atmosfery Ziemi (w stratosferze) i w dolnych warstwach atmosfery (w troposferze). W zależności od tego, gdzie znajduje się w atmosferze, wpływa na życie na Ziemi w dobry lub zły sposób.

Ozon w stratosferze (nasz przyjaciel)

Dziewięćdziesiąt procent ozonu na Ziemi znajduje się w stratosferze. To druga, tak zwana warstwa ozonowa atmosfery ziemskiej, znajdująca się między 10 a 50 km nad powierzchnią Ziemi. Jest częściowo odpowiedzialny za ciemnoniebieskie piękno nieba o zmierzchu.

Ozon w stratosferze powstaje naturalnie w dwustopniowym procesie reaktywnym. Słoneczne promieniowanie ultrafioletowe (UV) oddziałuje z tlenem cząsteczkowym (O2). W pierwszym etapie światło słoneczne rozbija cząsteczkę tlenu, tworząc dwa oddzielne atomy tlenu. W drugim etapie każdy atom ulega zderzeniu wiążącemu się z inną cząsteczką tlenu, tworząc cząsteczkę ozonu. Te reakcje zachodzą w sposób ciągły. W rezultacie największa produkcja występuje w tropikalnej stratosferze. Reakcje chemiczne z reaktywnymi gazami, takimi jak wodór, tlenki azotu, a także chlor i brom zapewniają naturalną równowagę.

Warstwa ozonowa

Podobnie jak gąbka, warstwa ozonu w stratosferze pochłania około 98% szkodliwego promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze słońca. Tym samym osłania powierzchnię Ziemi. Osłania najbardziej energetyczne promieniowanie UV-C, większość promieniowania UV-B i około połowy promieniowania UV-A. UV-B i UV-C są tak energetyczne, że mogą zniszczyć życie na Ziemi. Konsekwencjami ekspozycji na promieniowanie UV-B lub UV-C są oparzenia słoneczne. Promieniowanie UV-B prowadzi również do zwiększonego ryzyka zachorowania na raka i ma wiele innych skutków dla naszego zdrowia4. Na tej wysokości i na tej wysokości ozon jest niezbędny do życia na Ziemi.

Dziura ozonowa

Pomimo faktu, że ozon w stratosferze jest stale wytwarzany i usuwany w wyniku naturalnych procesów, zanieczyszczenia przemysłowe „wytworzone przez człowieka” powodują „nowe wycieki do wiadra”, zmniejszając w ten sposób poziomy ozonu w stratosferze. Związki zubożające warstwę ozonową zawierają różne kombinacje pierwiastków chemicznych: chloru, fluoru, bromu, węgla i wodoru i często są opisywane ogólnym terminem halowęglowodory. Związki zawierające tylko chlor, fluor i węgiel nazywane są chlorofluorowęglowodorami, zwykle w skrócie CFC. CFC, tetrachlorek węgla i metylochloroform to ważne gazy zubożające warstwę ozonową wytwarzane przez człowieka, które są używane w wielu zastosowaniach, w tym w chłodnictwie, klimatyzacji, spienianiu piany, czyszczeniu elementów elektronicznych oraz jako rozpuszczalniki.

Chociaż CFC są niereaktywne w troposferze, mogą być powoli transportowane do stratosfery. Tam rozpadają się na cząsteczki, takie jak tlenek chloru (ClO), który zubaża ozon, przekształcając go z powrotem w tlen. Inną ważną grupą halowęglowodorów wytwarzanych przez człowieka są halony, które zawierają węgiel, brom, fluor i (w niektórych przypadkach) chlor i są używane głównie jako środki gaśnicze.

To, co dzieje się, gdy warstwa ozonowa ulega degradacji, a przez to w niektórych miejscach znacznie cieńsza, jest niestety aż nazbyt dobrze znane i udokumentowane naukowo, ponieważ dziura ozonowa powstała nad Antarktydą. Nazwa jest nieco myląca, ponieważ warstwa ozonowa nie ma prawdziwej dziury, ale stała się znacznie cieńsza, zubożona.

Zdjęcie powyżej: widok bieguna południowego z satelity NASA TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer). Niebieski i zielony wskazują na stosunkowo duże ilości ozonu. Czerwone i żółte oznaczenia oznaczają „dziurę ozonową”, obszar, w którym nastąpił zanik ozonu. Kredyt: NASA5

Zakazy stosowania różnych chemikaliów, zwłaszcza grupy CFC, doprowadziły do tego, że obecnie mówi się o powolnej regeneracji warstwy ozonowej, z naciskiem na powolne odkładanie. Obecne prognozy zakładają, że minie ponad pięćdziesiąt lat, zanim możliwe będzie ponowne osiągnięcie warunków, jak w połowie ubiegłego wieku.6

Obniżony poziom ozonu spowodował wzrost ilości szkodliwego promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni Ziemi. Kiedy naukowcy mówią o dziurze ozonowej, mają na myśli zniszczenie stratosfery, „dobrego”, ozonu.

Więc jeśli to jest dobre, gdzie znajdziemy to, co złe?

Ozon w troposferze (nasz wróg)

Na powierzchni Ziemi ozon wchodzi w bezpośredni kontakt z formami życia i wykazuje swoją destrukcyjną stronę (stąd często nazywany jest „złym ozonem”). Ponieważ silnie reaguje z innymi cząsteczkami, wysokie poziomy są toksyczne dla żywych systemów.

W niższych warstwach atmosfery w pobliżu powierzchni ziemi (troposfera) ozon jest wytwarzany w wyniku reakcji chemicznych z udziałem naturalnie występujących gazów i gazów pochodzących ze źródeł zanieczyszczeń, głównie w wyniku reakcji fotochemicznych między dwiema głównymi klasami zanieczyszczeń powietrza, lotnymi związkami organicznymi (LZO) i tlenkami azotu ( NOx). Reakcje te częściowo zależą od obecności ciepła i światła słonecznego, co skutkuje wyższymi stężeniami ozonu w otoczeniu w miesiącach letnich i zazwyczaj odczuwamy je jako „smog” lub zamglenie. Może to być niezwykle niebezpieczne dla naszego zdrowia i może powodować szereg dolegliwości fizycznych i znacząco wpływać na wydajność. To wtedy, gdy alarmy ozonu są aktywne.

Ocena ryzyka zdrowotnego

Toksyczność ozonu występuje w trybie kontinuum, w którym wyższe stężenia, dłuższy czas trwania narażenia i wyższy poziom aktywności podczas narażenia powodują większe skutki. Krótkoterminowe ostre skutki obejmują objawy ze strony układu oddechowego, zmiany w czynności płuc, zwiększoną reaktywność dróg oddechowych i zapalenie dróg oddechowych. Donoszono, że narażenie na ozon wiąże się ze zwiększoną liczbą przyjęć do szpitala z powodu przyczyn oddechowych i zaostrzeń astmy.

Ozon i jak go wykorzystujemy na naszą korzyść

Chociaż ozon jest toksyczny, jest używany na różne sposoby na naszą korzyść. Być może mniej znany, jest jednym z najsilniejszych i najbardziej przyjaznych dla środowiska utleniaczy, a tym samym jednym z najsilniejszych środków dezynfekujących na świecie, ustępując jedynie fluorem. Jest trzy tysiące razy silniejszy niż chlor. Przez ostatnie 100 lat ozon był wykorzystywany komercyjnie do redukcji nieprzyjemnych zapachów (pomyśl o ozonowaniu w samochodzie, aby pozbyć się niechcianych zapachów) i do oczyszczania wody (uzdatnianie wody pitnej do sterylizacji). Substancja ta jest bardzo skutecznym środkiem przeciwbakteryjnym, bakteriobójczym i grzybobójczym, przekształcając materiał organiczny w ich podstawowe związki. Jego wysoki potencjał utleniający sprawia, że ozon jest bardzo przydatny i może być szeroko stosowany do czyszczenia odzieży, a także środka czyszczącego i zabijania pleśni i bakterii w strumieniach powietrza.

Wszystko z umiarem

Ozon, podobnie jak wiele innych rzeczy, może być bardzo przydatny i cenny dla zdrowia człowieka, w zależności od jego lokalizacji i stężenia. W niskich stężeniach występuje wszędzie w naszym środowisku. Powstaje w sposób naturalny, nawet w troposferze, na przykład w pobliżu silnie poruszającej się wody, takiej jak wodospad lub podczas burzy utworzonej przez wyładowanie elektryczne pioruna. To nie przypadek, że powietrze w pobliżu wodospadu lub po burzy jest postrzegane jako świeższe, ponieważ ozon ma wspomniany silny efekt czyszczący i jest w stanie rozkładać zanieczyszczenia (zapachy) i mikroorganizmy.

Jednak ozon pozostaje gazem toksycznym o właściwościach chemicznych i toksykologicznych znacznie różniących się od tlenu. Z tego powodu ustanowiono normy zdrowotne i zalecenia dotyczące ograniczenia narażenia ludzi, aby pomóc wyznaczyć granicę między korzystnym detergentem a działaniem drażniącym na zdrowie.

Ile ozonu jest za dużo?

UE definiuje obecnie następujące poziomy odniesienia: Od 0,09 ppm (180 μg / m³) ludność powinna być informowana. Wrażliwe osoby powinny unikać wysiłku fizycznego w tym środowisku od momentu stężenia. Próg aktualnego alertu wynosi 0,12 ppm (240 μg / m³). Z tej wartości wszyscy ludzie powinni unikać wysiłku fizycznego w tym środowisku. W przypadku dłuższych pobytów w zamkniętych przestrzeniach, np. W pracy, UE określa obecnie poziom odniesienia na poziomie 0,06 ppm (120 μg / m³). Wszelkie stężenia poniżej tego poziomu są uważane za bezpieczne dla zdrowia ludzkiego.

Ponieważ ludzki zmysł węchu może wykryć ozon nawet przy znacznie niższych stężeniach - w zależności od czułości nawet przy 0,02 ppm (40 μg / m³) i mniej, ludzie mają naturalny mechanizm ostrzegawczy.

Jaki jest Twój lokalny indeks jakości powietrza dzisiaj? Dowiedz się tutaj!

Jonizacja bipolarna i ozon

Przed burzą w powietrzu występuje bardzo wysokie stężenie zanieczyszczeń, takich jak bakterie, alergeny i LZO. Burza z piorunami uwalnia wyładowania elektryczne o wysokim napięciu i w ten sposób emituje wysokie stężenia dodatnio i ujemnie naładowanych jonów. Piorun będzie również wytwarzał ozon poprzez elektryczne wzbudzenie cząsteczek tlenu. Jony powstałe w tym procesie odgrywają główną rolę w obniżaniu ilości zanieczyszczeń i są kluczowym graczem w dostarczaniu nam świeżego i czystego powietrza w przyrodzie.

Ta zasada oczyszczania powietrza osiągnięta przez bipolarną jonizację jest porównywalna z tym naturalnym zjawiskiem. Nasze urządzenia traktują powietrze jak pod wpływem oczyszczającej burzy. Naładowane jony i niewielka ilość ozonu tworzą „aktywowany tlen” - który wiąże zanieczyszczenia w przestrzeni, w której oddychasz - tak jak robi to natura. Aktywowany tlen inicjuje proces utleniania, który zmienia chemicznie cząsteczki zapachu i zarazki. Powstają nowe nieszkodliwe substancje. Aktywowany tlen uszkadza strukturę komórkową zarodników pleśni oraz bakterii, przez co stają się one nieaktywne. Aktywowane powietrze działa jak naturalny środek czyszczący w pomieszczeniu oraz przywraca i ponownie równoważy powietrze w pomieszczeniach zamkniętych.

W procesie dwubiegunowej jonizacji powstaje ozon, jednak mówimy o stężeniach w zakresie 0,01 ppm. Dla porównania, obecna Dyrektywa UE określa wartość 0,06 ppm (120 μg / m³) dla dłuższych pobytów - np. 8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu. W takim przypadku nie ma zagrożenia dla zdrowia ludzi. Ponadto oferujemy sterowanie za pomocą czujników w naszych systemach jonizacji, w których czujniki ozonu są używane do ochrony, aby uniknąć wszelkich zagrożeń lub ewoluujących zagrożeń.

W naturze ludzie są zawsze narażeni na pewne niskie stężenie ozonu, które, o ile nie prowadzi do zwiększonej akumulacji, nie wpływa na ich zdrowie.

Podsumowując, przyjaciel lub wróg jest zawsze subiektywny pod względem ilości i lokalizacji. Poznaj swoje fakty przed dokonaniem oceny.