Bioklimatický priateľ alebo nepriateľ ozónu Stopový plyn s dvoma tvárami
Ozón je v dnešnej dobe stále veľkým módnym slovom. Väčšinou počujeme o ozónovej vrstve, o tom, že sa za tie desaťročia zmenšila, a o dôležitosti jej ochrany a zároveň aj nás samých. Počuli sme o „ozónovej diere“ nad Antarktídou; a hoci sa ozónová vrstva čiastočne zotavila vďaka súčasným medzinárodným dohodám a predpisom, podľa NASA bude trvať najmenej 50 rokov, kým sa zotaví na úroveň spred roku 1980. Možno poznáte aj ozonizáciu a výhody, ktoré prináša v našom prostredí a v priemyselnom použití.
V dnešnej dobe, najmä v letných mesiacoch, keď sú vysoké teploty, sa však v poveternostných podmienkach stretávame aj s hláseniami o ozóne, varovaním pred nezdravou kvalitou ovzdušia a obmedzením emisií ozónu, pretože ozón môže tiež ohroziť naše zdravie.
Ako môže byť teda ozón dobrý aj zlý, priateľ aj nepriateľ?
Čo je to ozón?
Kyslík tvorí asi 21% našej atmosféry. Jediný atóm kyslíka je nestabilný - chce to spojiť s niečím iným. Preto sa kyslík takmer vždy vyskytuje v pároch O2. Za určitých podmienok však môže vzniknúť trojitá molekula s chemickým vzorcom O3: ozón. Ozón je svetlo modrý plyn s výrazným, veľmi špecifickým a štipľavým zápachom, ktorý trochu pripomína chlórové bielidlo. Väčšina ľudí preto môže vo vzduchu zistiť koncentráciu asi 0,02 ppm (40 μg/m³) alebo menej ozónu. Celková hmotnosť ozónu v atmosfére je okolo 3 miliárd ton. To sa môže zdať veľa, ale je to iba 0,00006 percenta atmosféry. 2
Ozón je vysoko reaktívny plyn, a hoci je nestabilný pri vysokých koncentráciách, môže mať cenné výhody. Polčas sa líši v závislosti od teploty, vlhkosti a pohybu vzduchu.
Čo teraz určuje, či je ozón priateľom alebo nepriateľom?
Ozón je prírodný aj človekom vyrobený produkt, ktorý sa vyskytuje v horných vrstvách atmosféry (stratosféra) a v nižšej zemskej atmosfére (troposféra). Podľa toho, kde je v atmosfére, môže ozón ovplyvňovať život na zemi dobrým alebo zlým spôsobom.
Ozón v stratosfére („dobrý“ ozón)
Deväťdesiat percent zemského ozónu sa nachádza v stratosfére (druhá vrstva, tzv. Ozónová vrstva zemskej atmosféry, medzi 10 a 50 km nad zemským povrchom). Čiastočne je tiež zodpovedný za sýto modrofialové sfarbenie oblohy za súmraku.
Ozón v stratosfére sa prirodzene vytvára v dvojstupňovom reaktívnom procese prostredníctvom interakcie ultrafialového slnečného žiarenia (UV) s molekulárnym kyslíkom (O2). V prvom kroku slnečné žiarenie rozdelí molekulu kyslíka na dva samostatné atómy kyslíka. V druhom kroku každý atóm prechádza kolíziou väzby s inou molekulou kyslíka, čím sa vytvorí molekula ozónu. Tieto reakcie prebiehajú nepretržite, takže k najväčšej produkcii ozónu dochádza v tropickej stratosfére, čo je kompenzované jeho ničením chemickými reakciami s reaktívnymi plynmi, ako sú vodík, oxidy dusíka a plyny obsahujúce chlór a bróm. Tvorba a ničenie ozónu sú v týchto prírodných procesoch do značnej miery vyvážené počas dlhšieho časového obdobia.
Stratosférická ozónová vrstva, ako špongia, absorbuje asi 98% škodlivého ultrafialového žiarenia slnka, a tým pred ním chráni zemský povrch. Ozón filtruje najenergetickejšie UV-C žiarenie, väčšinu UV-B žiarenia a približne polovicu UV-A žiarenia. UV-B a UV-C sú také bohaté na energiu, že môžu poškodiť život na zemi. Dôsledky vystavenia UV-B alebo UV-C sú popáleniny (úpal), ale v prípade UV-B aj zvýšené riziko rakoviny. Tu nás chráni ozónová vrstva v stratosfére tým, že absorbuje UV-C žiarenie a veľkú časť UV-B žiarenia. Na tejto úrovni a pri tejto funkcii je ozón úplne nevyhnutný pre život na Zemi.
Čo sa stane, keď sa táto ozónová vrstva vyčerpá a tým sa výrazne stane tenšou, je bohužiaľ iba príliš dobre známa a vedecky zdokumentovaná, pretože nad Antarktídou sa vytvorila takzvaná „ozónová diera“. Názov je trochu zavádzajúci v tom, že ozónová vrstva tam nemá skutočnú dieru, ale iba sa výrazne stenčila. Dôsledkom tohto oslabenia je zvýšená koncentrácia UV-B žiarenia, ktoré teraz preniká do Zeme.
Zákazy rôznych chemikálií, predovšetkým skupiny CFC, medzitým viedli k tomu, že ozónová vrstva sa opäť pomaly regeneruje, pričom dôraz by sa mal klásť na pomaly. Súčasné predpovede predpokladajú, že bude trvať viac ako päťdesiat rokov, kým bude možné opäť dosiahnuť situáciu ako v polovici minulého storočia. 6.
Keď vedci hovoria o ozónovej diere, hovoria o zničení alebo znížení stratosférického, „dobrého“ ozónu.
Kde je teda možné nájsť „zlé“?
Ozón v troposfére („zlý“ ozón)
Na zemskom povrchu prichádza ozón do priameho kontaktu s formami života a vykazuje svoju ničivú stránku (preto sa často označuje ako „zlý ozón“). Pretože ozón silno reaguje s inými molekulami, vysoká hladina ozónu je toxická pre živé systémy.
V tejto nižšej atmosfére (troposfére) je ozón vytváraný chemickými reakciami, ktoré zahŕňajú ako prirodzene sa vyskytujúce plyny, tak aj umelé znečisťujúce látky. Spôsobujú ich hlavne fotochemické reakcie medzi dvoma hlavnými triedami znečisťujúcich látok v ovzduší: prchavými organickými zlúčeninami (VOC) a oxidmi dusíka (NOx). Tieto reakcie čiastočne závisia od prítomnosti tepla a slnečného žiarenia a prejavujú sa tak vo vyšších koncentráciách ozónu v letných mesiacoch. Spravidla to vnímame ako „smog“ alebo opar. V tejto dobe sa často nazývajú takzvané „ozónové alarmy“.
Posúdenie zdravotného rizika
Toxicita voči ozónu sa vyskytuje na kontinuu, kde vyššie koncentrácie, dlhšie doby expozície a vyššie úrovne aktivity počas expozície spôsobujú väčšie účinky. Medzi krátkodobé akútne účinky patria dýchacie ťažkosti, zmeny vo funkcii pľúc, zvýšená schopnosť reagovať a zápal dýchacích ciest. Zistilo sa tiež, že expozícia ozónu súvisí so zvýšeným počtom hospitalizácií s respiračnými chorobami a exacerbáciou astmy. 6.
Ozón a ako ho využívame vo svoj prospech
Aj keď je ozón vo vysokých koncentráciách toxický, používa sa v náš prospech aj rôznymi spôsobmi. Možno menej známy je ozón jedným z najsilnejších a najekologickejších oxidačných prostriedkov a po fluóri jedným z najúčinnejších dezinfekčných prostriedkov. Je tri tisíckrát silnejší ako chlór. Vďaka silným oxidačným vlastnostiam je ozón úplnou náhradou za bežné chemické dezinfekčné prostriedky, ktoré nezanechávajú žiadne škodlivé vedľajšie produkty. Ozón je možné použiť v rôznych priemyselných segmentoch potravín a nápojov, pri úprave pitnej vody, zónovaní fermentorov, úprave a dezinfekcii vzduchu, neutralizácii zápachu a mnohých ďalších oblastiach.
Rovnako ako v prípade mnohých ďalších látok je ozón pre ľudské zdravie predmetom koncentrácie. Ozón sa vyskytuje v nízkych koncentráciách všade v našom prostredí. Prirodzene sa vytvára v blízkosti silne sa pohybujúcej vody, ako je vodopád, alebo počas búrky elektrickým výbojom blesku. Nie je náhoda, že vzduch v blízkosti vodopádu alebo po búrke je vnímaný ako sviežejší, pretože práve tu prichádza do úvahy vyššie opísaný silný čistiaci účinok ozónu, ktorý rozkladá znečisťujúce látky (pachy) a mikroorganizmy.
Ozón však zostáva jedovatým plynom s inými chemickými a toxikologickými vlastnosťami ako kyslík. Z tohto dôvodu boli stanovené zdravotné normy a odporúčania na obmedzenie vystavenia človeka ozónu, aby sa stanovila hranica medzi užitočnými čistiacimi prostriedkami a škodlivými dráždivými látkami.
Koľko ozónu je príliš veľa?
EÚ v súčasnosti definuje tieto smerné hodnoty: Obyvateľstvo by malo byť informované od 0,09 ppm (180 µg/m³). Od tejto koncentrácie by sa citliví ľudia mali vyhnúť fyzickej námahe v tomto prostredí. Prahová hodnota skutočného varovania pred ozónom je 0,12 ppm (240 µg/m³). Nad túto hodnotu by sa všetci ľudia mali vyhnúť fyzickej námahe v tomto prostredí. EÚ poskytuje usmernenie aj pre dlhodobejšie pobyty, napríklad v práci. To je v súčasnosti 0,06 ppm (120 ug/m³). Všetky koncentrácie pod touto hodnotou sa považujú za neškodné pre ľudské zdravie.
Ako už bolo spomenuté na začiatku, ľudský čuch dokáže vnímať ozón pri výrazne nižších koncentráciách - v závislosti od citlivosti dokonca aj pri 0,02 ppm (40 µg/m³) a menej. Ľudia teda majú prirodzený varovný mechanizmus.
Aký je váš miestny index kvality ovzdušia dnes? Informácie získate tu!
Bipolárna ionizácia a ozón
Pred búrkou je vo vzduchu veľmi vysoká koncentrácia znečisťujúcich látok, ako sú baktérie, alergény a VOC. Búrka uvoľňuje vysokonapäťové elektrické výboje a emituje vysoké koncentrácie kladne a záporne nabitých iónov. Blesk generuje ozón okrem iného aj elektrickou stimuláciou molekúl kyslíka. Výsledné ióny hrajú dôležitú úlohu pri znižovaní množstva znečisťujúcich látok a sú kľúčom k prísunu čerstvého a čistého vzduchu v prírode.
Je pravda, že ionizácia vytvára aj určité množstvo ozónu. Hovoríme však o koncentráciách v absolútne neškodnom rozmedzí 0,01 ppm. Pre porovnanie: V súčasnosti platná smernica EÚ uvádza pre ozón hodnotu 0,06 ppm pod túto hodnotu pre dlhšie pobyty - napr. B. 8 hodín denne, 5 dní v týždni - pre človeka nehrozí žiadne zdravotné riziko. Ďalej ponúkame snímače riadené našimi ionizačnými systémami, v ktorých sa na ochranu používajú ozónové snímače, aby sa vylúčilo akékoľvek zdravotné riziko. 10
Rovnako ako v prírode sú ľudia vždy vystavení určitej koncentrácii ozónu, ktorá, pokiaľ to nevedie k zvýšeniu koncentrácií v dôsledku smogu, nemá vplyv na zdravie.
Priateľa alebo nepriateľa teda treba vždy vidieť subjektívne - vždy vo vzťahu k množstvu a umiestneniu.
4 Program OSN pre životné prostredie, Panel pre hodnotenie vplyvov na životné prostredie. Účinky poškodzovania ozónovej vrstvy na životné prostredie a jeho interakcie s klimatickými zmenami: správa o pokroku, 2016 | Photochem Photobiol Sci. 15. februára 2017; 16 (2): 107-145. doi: 10,1039/c7pp90001e | PubMed PMID: 28124708; PubMed Central PMCID: PMC6400464
5 Laboratórium pre výskum pozemských systémov NOAA - divízia chemických vied
9 Ozonizácia komunálnych odpadových vôd Panagiota Paraskeva, Nigel J.D. Graham | Water Environ Res. 2002 november - december; 74 (6): 569-581