Wysoko nad naszymi głowami, w stratosferze, na wysokości 19-48 km, planeta otoczona jest ozonem. To rodzaj tlenu. Jeśli cząsteczka tlenu w powietrzu składa się z dwóch połączonych ze sobą atomów tlenu - O2, to cząsteczka, która ma trzy atomy, jest oznaczona wzorem ozonu - O3. Tworzy go światło słoneczne. Kiedy promienie ultrafioletowe ze Słońca przechodzą przez atmosferę, niszczą zwykłe dwuatomowe cząsteczki tlenu. Każdy uwolniony atom dołącza do sąsiedniego O2. Tak powstaje wzór chemiczny ozonu - O3.
Co to jest ozon?
Francuscy fizycy Fabry i Buisson odkryli ten gaz po raz pierwszy. W 1913 r. ustalili, że promienie słoneczne o długości fali od 200 do 300 nm są aktywnie pochłaniane przez ziemską atmosferę. Termin „ozon” w języku greckim oznacza „pachnący”, „pachnący”. Każdy zna charakterystyczny zapach tego gazu, który pojawia się po burzy. Tlen występuje w atmosferze w trzech formach alotropowych: O2 – molekularna, O – atomowa i O3 – wzór ozonu, który uzyskuje się przez chemiczne połączenie dwóch pierwszych.
Właściwości gazu
Warstwa ozonowa wystarczycienki, prawie niewidoczny. Gdyby wszystkie cząsteczki tego gazu, zajmujące 29 km przestrzeni, połączyć w jedną bryłę, jej grubość zajęłaby tylko jedną trzecią centymetra. Część ozonu znajduje się w powietrzu nad powierzchnią Ziemi. Kiedy spaliny samochodowe lub smog są uwalniane do powietrza, światło słoneczne reaguje z substancjami chemicznymi w emisjach, tworząc ozon. Szczególnie odczuwalne jest w upalny dzień, w powietrzu przepełnionym smogiem, gdyż osiąga poziom zagrażający zdrowiu. Formuła substancji ozonowej jest fizycznie niestabilna, a przy stężeniu powyżej 9% w powietrzu gaz eksploduje, więc jego magazynowanie jest możliwe tylko w niskich temperaturach. Po schłodzeniu do -111.90C gaz zamienia się w ciecz.
Nadmiar ozonu
Człowiek nie może żyć w czystym tlenie, niewielka ilość ozonu w atmosferze jest dla niego przydatna, ale jego nadmierne stężenie może być śmiertelne. Nie musisz go wdychać, ponieważ ta forma tlenu może uszkodzić Twoje płuca. Sportowcy, którzy wdychają duże ilości powietrza nasyconego ozonem, mogą skarżyć się na ciężkość i ból podczas wdechu. Drzewa i rośliny rosnące wzdłuż autostrady, gdzie powietrze jest nasycone spalinami, również cierpią na nadmiar ozonu. Taka charakterystyka tego gazu nad samą powierzchnią ziemi. Jego naturalna zawartość (jedna część na dziesiątki milionów innych części powietrza) bierze udział w procesach oksydacyjnych zachodzących na poziomie komórkowym w ludzkim ciele. W formule ozonowej tylko jeden atom tlenu działa jako utleniacz, a dwareszta jest wydalana jako wolny tlen.
Przydatne właściwości
Korzystając z całkowicie oczyszczonego powietrza w pomieszczeniach, naukowcy zauważyli wzrost liczby chorób ludzi w nich przebywających. Powód okazał się prosty – brak ozonu w oczyszczonym powietrzu doprowadził do zaburzeń w organizmie. Regularne małe dawki gazu są również przydatne w zapobieganiu chorobom.
Jaki jest efekt gazu? Biorąc pod uwagę wyniki eksperymentów, naukowcy doszli do wniosku, że ozon prowadzi do zniszczenia niemal wszystkich naturalnie występujących wirusów, bakterii, pierwotniaków, a także pleśni i drożdży. W ciągu kilku minut niewielka porcja (formuła ozonowa O3) w litrze powietrza neutralizuje wszelkie substancje niebezpieczne dla człowieka. W końcu ozonowanie jest procesem naturalnym, wspólnym dla organizmu. Nawet w pomieszczeniu ozon odświeża powietrze, praktycznie eliminuje ryzyko infekcji chorobami przenoszonymi drogą powietrzną, neutralizuje dym, kurz i alergeny, związki metali ciężkich i inne szkodliwe dla człowieka składniki powietrza. Związki te rozkładając się na wodę, tlen i dwutlenek węgla tracą swoją toksyczność i usuwają nieprzyjemne zapachy. Biorąc pod uwagę formułę ozonu w chemii, jego wysoka moc utleniająca jest coraz częściej wykorzystywana do dezynfekcji powietrza i wody pitnej.
Warstwa 20 kilometrów nad powierzchnią Ziemi faktycznie chroni nasze zdrowie poprzez pochłanianie promieni ultrafioletowych. Działa jak filtr, chroniąc Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Bez warstwy ochronnej życie na planecie byłoby niemożliwe. Udowodniono, że flora i fauna pojawiła się na Ziemi dopiero wtedy, gdy utworzyła się potężna tarcza, chroniąca ją przed promieniowaniem słonecznym. Ultrafiolet pomaga skórze uzyskać piękną opaleniznę, ale jednocześnie jest głównym sprawcą oparzeń słonecznych i raka skóry.
Dziura ozonowa
W latach 70. naukowcy badający warstwę ozonową nad planetą odkryli, że chemikalia stosowane w lodówkach, klimatyzatorach i aerozolach mogą niszczyć ozon. Gazy ulatniają się do powietrza podczas naprawy tych urządzeń lub podczas rozpylania różnych aerozoli. Według naukowców szkodliwe gazy w końcu docierają do cząsteczek ozonu. Jednocześnie promieniowanie słoneczne uwalnia chlor z węglowodorów chlorowo-fluorowych, który niszczy strukturę strukturalną ozonu, zamieniając go w zwykły tlen. W ten sposób warstwa ochronna zostaje zniszczona. Kolejne 15 lat później brytyjscy naukowcy dokonali oszałamiającego odkrycia: ogromna dziura w warstwie ozonowej znajduje się nad Antarktydą. Ta dziura pojawia się każdej wiosny i jest wielkości Stanów Zjednoczonych. Kiedy kierunek wiatru zmienia się ze względu na zmianę pór roku, dziura wypełnia się cząsteczkami ozonu. W tym przypadku pewna liczba cząsteczek wypełnia otwór, podczas gdy w innych częściach warstwa gazu staje się cieńsza.
Co zagraża redukcji warstwy ochronnej?
W zimie 1992 roku warstwa ozonowa nad Europą i Kanadą stała się cieńsza o 20%. W obszarach, w których ta warstwaniewystarczająco gęsty i niezdolny do odfiltrowania silnego promieniowania, liczba zachorowań na raka skóry bardzo wyraźnie wzrasta. Na samej Antarktydzie naukowcy odnotowali niezwykle wysoki poziom tlenku chloru, który powstaje w wyniku niszczenia ozonu przez chlor. Naukowcy obliczyli, że utrata zaledwie 1% warstwy ochronnej prowadzi do wzrostu ilości promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi o 2%, a jednocześnie liczba nowotworów skóry wzrasta o 3-6%. Promieniowanie ultrafioletowe niszczy również odporność organizmu, czyniąc człowieka bardziej bezbronnym przed infekcjami. Ultrafiolet może uszkodzić komórki wszystkich roślin, od zbóż po drzewa.
Ponieważ warstwa ozonowa zatrzymuje ciepło, gdy warstwa ozonowa zmniejsza się, powietrze pod tą szerokością geograficzną ochładza się, zmieniając wiatry i pogodę na świecie. Trudno przewidzieć, jaki wpływ na klimat w przyszłości będzie miało zubożenie tej warstwy, naukowcy przewidują wysychanie obszarów naturalnych, utratę części roślinności i niedostatek pożywienia, jeśli problem niszczenia tego gazu nie zostanie rozwiązany. Nawet po zaprzestaniu działalności człowieka, pociągającej za sobą emisję gazów niszczących warstwę ochronną, powrót do poprzedniego poziomu zajęłoby mu co najmniej 100 lat.
