Биоклиматичен приятел на озон или враг Следов газ с две лица
Озонът все още е голяма модна дума в наши дни. Най-често чуваме за озоновия слой, за факта, че той е изтънял през десетилетията, и за важността да го защитим и в същото време за нас самите. Чуваме за „озоновата дупка“ над Антарктика; и въпреки че озоновият слой се е възстановил частично благодарение на действащите международни споразумения и разпоредби, според НАСА ще са необходими поне 50 години, за да се възстанови до нивата преди 1980 г. Може също да сте запознати с озонирането и предимствата, които носи в нашата среда и в промишлената употреба.
В днешно време обаче, особено през лятото, когато температурите са високи, в метеорологичните доклади също чуваме за озонови аларми, предупреждения за нездравословно качество на въздуха и ограничаване на озоновите емисии, тъй като озонът също може да застраши здравето ни.
И така, как озонът може да бъде както добър, така и лош, приятелю и враг?
Какво точно е озонът?
Кислородът съставлява около 21% от нашата атмосфера. Един кислороден атом е нестабилен - той иска да се комбинира с нещо друго. Следователно кислородът почти винаги се среща по двойки O2. При определени условия обаче може да се образува тройна молекула с химическа формула O3: озон. Озонът е светлосин газ с отличителен, много специфичен и остър мирис, който донякъде напомня на хлорната белина. Поради това повечето хора могат да открият концентрация от около 0,02 ppm (40 μg/m³) или по-малко озон във въздуха. Общата маса на озона в атмосферата е около 3 милиарда тона. Това може да изглежда много, но това е само 0,00006 процента от атмосферата. 2
Озонът е силно реактивен газ и макар да е нестабилен при високи концентрации, може да има ценни ползи. Полуживотът варира в зависимост от температурата, влажността и движението на въздуха.
Това, което сега определя дали озонът е приятел или враг?
Озонът е естествен продукт, както и изкуствен продукт, който се среща в горната атмосфера (стратосфера) и в долната земна атмосфера (тропосфера). В зависимост от това къде се намира в атмосферата, озонът може да повлияе на живота на земята по добри или лоши начини.
Озон в стратосферата ("добрият" озон)
Деветдесет процента от земния озон е в стратосферата (вторият слой, така нареченият озонов слой на земната атмосфера, между 10 и 50 км над земната повърхност). Отчасти е отговорен и за дълбокото синьо-виолетово оцветяване на небето по здрач.
Озонът в стратосферата се образува естествено в двустепенен реактивен процес чрез взаимодействието на ултравиолетовото слънчево лъчение (UV) с молекулярния кислород (O2). В първата стъпка слънчевата светлина разделя молекулата на кислорода на два отделни кислородни атома. Във втория етап всеки атом претърпява сблъсък на връзка с друга молекула кислород, за да образува молекула озон. Тези реакции се извършват непрекъснато, така че най-голямото производство на озон се случва в тропическата стратосфера, което се компенсира от разрушаването му при химични реакции с реактивни газове като водород, азотни оксиди и газове, съдържащи хлор и бром. Създаването и разрушаването на озона са до голяма степен балансирани в тези природни процеси за по-дълги периоди от време.
Стратосферният озонов слой като гъба поглъща около 98% от вредното ултравиолетово лъчение на слънцето и по този начин предпазва земната повърхност от него. Озонът филтрира най-енергичната UV-C радиация, по-голямата част от UV-B радиацията и около половината от UV-A радиацията. UV-B и UV-C са толкова богати на енергия, че могат да увредят живота на земята. Последиците от излагането на UV-B или UV-C са изгаряния (слънчево изгаряне), но в случай на UV-B също повишен риск от рак. Тук озоновият слой в стратосферата ни защитава, като поглъща UV-C радиация и голяма част от UV-B радиация. На това ниво и тази функция озонът е абсолютно необходим за живота на земята.
Какво се случва, когато този озонов слой се изчерпи и по този начин стане значително по-тънък, за съжаление е твърде добре известен и научно документиран, тъй като така наречената „озонова дупка“ се е образувала над Антарктика. Името е малко подвеждащо, тъй като озоновият слой няма истинска дупка там, а само е значително по-тънък. Последицата от това отслабване е повишената концентрация на UV-B радиация, която сега прониква в земята.
Забраните за различни химикали, преди всичко CFC групата, междувременно доведоха до факта, че озоновият слой бавно се регенерира отново, като акцентът трябва да бъде поставен върху бавните. Настоящите прогнози предполагат, че ще минат повече от петдесет години, преди ситуацията да бъде достигната отново, както в средата на миналия век. 6-то
Когато учените говорят за озоновата дупка, те говорят за унищожаването или намаляването на стратосферата, "добрия" озон.
И така, къде може да се намери „лошото“?
Озон в тропосферата ("лошият" озон)
На земната повърхност озонът влиза в пряк контакт с форми на живот и показва своята разрушителна страна (поради което често се нарича "лош озон"). Тъй като озонът реагира силно с други молекули, високите нива на озон са токсични за живите системи.
В тази ниска атмосфера (тропосферата) озонът се създава чрез химични реакции, които включват както природни газове, така и замърсители, причинени от човека. Те са причинени главно от фотохимични реакции между два основни класа замърсители на въздуха: летливи органични съединения (VOC) и азотни оксиди (NOx). Тези реакции са частично зависими от наличието на топлина и слънчева светлина и по този начин се проявяват в по-високи концентрации на озон през летните месеци. Обикновено изпитваме това като „смог“ или мъгла. По това време често се наричат т. Нар. „Озонови аларми“.
Оценка на риска за здравето
Озоновата токсичност се проявява в континуум, при който по-високи концентрации, по-продължително време на експозиция и по-високи нива на активност по време на експозиция причиняват по-големи ефекти. Краткосрочните остри ефекти включват дихателни проблеми, промени в белодробната функция, повишена реакция и възпаление на дихателните пътища. Установено е също, че излагането на озон е свързано с увеличаване на броя на болничните за респираторни заболявания и влошаване на астмата. 6-то
Озонът и как го използваме в наша полза
Въпреки че озонът е токсичен във високи концентрации, той също се използва в наша полза по различни начини. Може би по-малко известен, озонът е един от най-силните и екологично чисти окислители и след флуора един от най-ефективните дезинфектанти. Той е три хиляди пъти по-силен от хлора. Силните окислителни свойства правят озона пълен заместител на конвенционалните химически дезинфектанти, който не оставя вредни странични продукти. Озонът може да се използва в различни индустриални сегменти на храни и напитки, при пречистване на питейна вода, зониране на ферментатора, обработка и дезинфекция на въздуха, неутрализиране на миризми и много други области.
Така че, както при толкова много, озонът е въпрос на концентрация за човешкото здраве. Озонът се среща в ниски концентрации навсякъде в нашата среда. Той се генерира по естествен път в близост до силно движеща се вода като водопад или по време на гръмотевична буря чрез електрически разряд на мълния. Неслучайно въздухът в близост до водопад или след гръмотевична буря се възприема като по-свеж, тъй като именно тук влиза в сила силният почистващ ефект на озона, описан по-горе и разгражда замърсителите (миризми) и микроорганизмите.
Озонът обаче остава отровен газ с химични и токсикологични свойства, различни от кислорода. По тази причина са установени здравни стандарти и препоръки за ограничаване на излагането на човешки озон, за да се направи граница между полезните почистващи препарати и вредните дразнители.
Колко озон е твърде много?
Понастоящем ЕС определя следните ориентировъчни стойности: Популацията трябва да бъде информирана от 0,09 ppm (180 µg/m³). От тази концентрация нататък чувствителните хора трябва да избягват физически натоварвания в тази среда. Прагът за действително предупреждение за озон е 0,12 ppm (240 µg/m³). Над тази стойност всички хора трябва да избягват физически натоварвания в тази среда. ЕС също така предоставя насоки за по-дълъг престой, като например на работа. В момента това е 0,06 ppm (120 µg/m³). Всички концентрации под тази стойност се считат за безвредни за човешкото здраве.
Както вече споменахме в началото, човешкото обоняние може да възприема озона дори при значително по-ниски концентрации - в зависимост от чувствителността дори при 0,02 ppm (40 µg/m³) и по-малко. По този начин хората имат естествен предупредителен механизъм.
Какъв е вашият местен индекс за качество на въздуха днес? Вземете информация тук!
Биполярна йонизация и озон
Преди гръмотевична буря във въздуха има много висока концентрация на замърсители, като бактерии, алергени и ЛОС. Гръмотевична буря освобождава електрически разряди под високо напрежение и излъчва високи концентрации на положително и отрицателно заредени йони. Мълния произвежда, наред с други неща Озон чрез електрическо възбуждане на кислородните молекули. Получените йони играят важна роля за намаляване на количеството замърсители и са ключът към осигуряването на чист и чист въздух в природата.
Правилно е, че йонизацията създава и определено количество озон. Ние обаче говорим за концентрации в абсолютно безвредни граници от 0,01 ppm. За сравнение: Приложимата в момента директива на ЕС определя стойност от 0,06 ppm за озон под тази стойност за по-дълъг престой - напр. Б. 8 часа на ден, 5 дни в седмицата - няма риск за здравето за хората. В допълнение, ние предлагаме контролирани от сензора контроли за нашите йонизационни системи, при които озоновите сензори се използват за защита, за да се изключат категорично рисковете за здравето. 10
Както в природата, хората винаги са изложени на определена концентрация на озон, която, стига да не води до повишени концентрации поради смога, не засяга здравето.
Така че на приятел или враг винаги трябва да се гледа субективно - винаги по отношение на количеството и местоположението.
4 Програма на ООН за околната среда, Панел за оценка на въздействието върху околната среда. Ефекти върху околната среда от разрушаването на озоновия слой и неговите взаимодействия с изменението на климата: Доклад за напредъка, 2016 г. | Photochem Photobiol Sci. 2017 г., 15 февруари; 16 (2): 107-145. doi: 10.1039/c7pp90001e | PubMed PMID: 28124708; PubMed Central PMCID: PMC6400464
5 Лаборатория за изследване на земната система на NOAA - Отдел по химически науки
9 Озониране на битовите отпадъчни води | Панайота Параскева, Найджъл Дж. Д. Греъм | Водна среда Res.2002 ноември-декември; 74 (6): 569-581