Ozon, štít proti slunečnímu záření

Doplňující informace k dotazu 152: Jaký je rozdíl mezi tvrdými a měkkými freony?

Jednou z důležitých "ekologických" vlastností ozonu je jeho schopnost účinně pohlcovat složku UV záření v rozmezí vlnových délek zhruba od 200 do 300 nm. Tato schopnost je zejména významná u slunečního záření o vlnových délkách mezi 280 a 320 nm (tzv. UV-B záření). Ozonová vrstva tak vytváří jakýsi přirozený štít chránící veškerý pozemský život před škodlivými účinky UV-B záření.

První zmínky o poškozování ozonové vrstvy Země lidskou činností pocházejí z roku 1969. Tehdy se předpokládalo, že zdroje poškozování by mohly oxidy dusíku od dopravních letadel létajících ve stratosféře. Od roku 1973 se za hlavní příčinu odbourávání ozonu ve stratosféře považují freony a halony, konkrétně chlorové a bromové radikály, které se z freonů a halonů ve stratosféře odštěpují působením slunečního záření. Ke zvýšení rychlosti odbourávání ozonu však mohou přispívat i zdroje přirozené, například vulkanická aktivita nebo methylbromid vznikající činností některých mořských organismů.

Co je ozon
Ozon O₃ je modifikací kyslíku, jehož molekula je tvořena třemi atomy - na rozdíl od běžného atmosférického kyslíku se dvěma atomy (O₂). Za normálních podmínek je ozon plynná látka, za teploty pod - 192,5 °C tvoří černomodré krystaly, v rozmezí - 192,5 až - 111,9 °C (bod varu) je ozon tmavomodrá kapalina. Ozon je látkou poměrně málo rozpustnou ve vodě.

Ozon se v plynném stavu spontánně rozkládá na molekulu dvouatomového kyslíku a jeden kyslíkový atom, přičemž střední doba života O₃ obnáší při teplotě 20 °C 3 dni, při - 15 °C 8 dní, při - 25 °C 18 dní a při - 50 °C 3 měsíce.

Vedle fluoru je ozon nejsilnější známé oxidační činidlo, což se využívá v preparativní a analytické chemii a také ve větším měřítku v ozonizaci vody jako náhrada za méně vhodný chlor pro desinfekci při přípravě pitné vody.

Jak vzniká?
V přírodě vzniká ozon v ovzduší z dvouatomového kyslíku různými fotochemickými procesy vlivem slunečního záření nebo také při přirozených elektrických výbojích. Elektrické výboje se používají též pro jeho umělou přípravu či výrobu ozonu. Mylný je názor, že lesní vzduch je bohatý na ozon. Ve srovnání s otevřenou krajinou jsou zde spíš vyšší koncentrace různých terpenů pocházejících z lesních stromů.

Stratosférický ozon
Jen asi 10-6 až 10-5 objemových procent vzdušného obalu Země je tvořeno ozonem. Z toho se asi 80 - 90 % nachází ve stratosféře o průměrné koncentraci 10 ppm s maximem výskytu ve výškách kolem 25 km, kde vzniká působením slunečního UV záření na dvouatomové molekuly kyslíku. Stratosférický ozon chrání Zemi před slunečním zářením.

Troposférický ozon
Zbývajících 10 - 20 % ozonu se nachází ve výškách do 10 km v atmosférické vrstvě (troposféře). Troposférický ozon vzniká především ve znečištěném ovzduší ve výškách do stovek metrů až jednotek kilometrů nad povrchem Země složitými chemickými reakcemi za účasti slunečního záření, zejména za slunečných letních dní. Mezi hlavní znečišťující látky, které se podílejí na vzniku troposférického ozonu patří oxidy dusíku (NO_X), těkavé organické sloučeniny, oxid uhelnatý (CO) a také methan. První dvě skupiny látek a oxid uhelnatý produkuje především provoz automobilů, spalování fosilních paliv a jiné technické procesy. Troposférický ozon tvoří 10 - 20 % celkového množství ozonu obsaženého v atmosféře. Zatímco přítomnost stratosférického ozonu je žádoucí, poškozují zvýšené koncentrace přízemního ozonu nejen rostliny, ale i živočichy, včetně člověka a také mnohé technické materiály. Troposférický ozon je proto v nadměrných koncentracích považován za nežádoucí a znečišťující látku, přestože i ona pohlcuje sluneční záření. V současnosti se diskutuje no podílu troposférického ozonu na umírání lesů.

Z knihy Ozonová vrstva Země, editor Erich Lippert. Praha, Vesmír a MŽP 1995, 155 stran, 84 Kč.