Ozon er en kemisk forbindelse, der optræder som gas i atmosfæren, og består af tre iltatomer (O3). Ozon dannes i stærkt lys ved kemiske reaktioner i atmosfæren. I indeklimaet kan ozon dannes ved brug af fotokopimaskiner og laserprintere (derfor er disse i dag udstyret med filtre til at fjerne ozon), og i udemiljøet kan ozon dannes i forbindelse med lynnedslag. Disse kilder – henholdsvis maskiner i inde-miljøet og lynnedslag – er imidlertid små, og ozon dannes helt overvejende ved de allerede nævnte kemiske reaktioner i atmosfæren, som er knyttet til stærkt sollys. Ozon i inde-miljøet er derfor også helt overvejende et resultat af transport med luften fra udemiljøet i forbindelse med ventilation.
luftforurening (den gode og den dårlige ozon)
Den gode og den dårlige
Inden for luftforureningskemi taler man ofte om den ”gode” og den ”dårlige” ozon, da ozon har både gode og dårlige egenskaber. Den gode ozon finder man i ozonlaget, der befinder sig højt i atmosfæren (ca. 25 km’s højde) i det lag, som kaldes stratosfæren. Den gode ozon beskytter livet på jorden mod ultraviolet stråling. Den dårlige ozon befinder sig i troposfæren i den nederste del af atmosfæren, og har negative effekter på sundhed, miljø, landbrugsafgrøder og visse materialer. Desuden medvirker den dårlige ozon til en øget drivhuseffekt.
Den gode ozon
Chapman-mekanismen består af fire kemiske reaktioner, som er styrende for koncentrationen af ozon i ozonlaget i stratosfæren. Den er opkaldt efter forskeren Sydney Chapman, som netop beskrev denne reaktionskæde i 1930. De fire kemiske reaktioner i Chapman-mekanismen: 1. Sollys spalter (fotolyse) atmosfærisk ilt (O2) til to meget reaktive iltradikaler (O). 2. Reaktivt iltradikale (O) reagerer med atmosfærisk ilt (O2) og danner ozon (O3). 3. Sollys spalter (fotolyse) ozon tilbage til frit ilt (O2) og reaktivt iltradikale (O). 4. Reaktivt iltradikale (O) reagerer med ozon (O3) og danner to frie iltmolekyler (O2).
Ozonlaget, dvs. den højtliggende ozon i stratosfæren, optager en stor del af Solens skadelige ultraviolette stråling. Derved forhindres den ultraviolette stråling i at nå ned til de nederste dele af atmosfæren, hvor den kan give skader på planter, dyr og mennesker. Ozon i stratosfæren beskytter således livet på Jorden mod skadelig ultraviolet stråling fra solen.
Ozonlaget dannes i en kæde af fire kemiske reaktioner. Denne kæde af reaktioner kaldes for Chapman-mekanismen, og kæden af reaktioner igangsættes af Solens ultraviolette stråling. Chapman-mekanismen er opkaldt efter geofysikeren og matematikeren Sydney Chapman (1888-1970), som i 1930’erne netop beskrev denne kæde af kemiske reaktioner, som fører til dannelsen af ozonlaget.
I 1980’erne målte man store fald i ozonkoncentrationen i ozonlaget. Det viste sig at være en følge af bl.a. udledninger CFC-gasser, som medfører nedbrydning af ozon i stratosfæren. Dermed viste faldet i ozonkoncentrationen i ozonlaget sig at være menneskeskabt, og denne opdagelse førte til regulering af brugen af disse ozonnedbrydende gasser.
Den dårlige ozon
Den dårlige ozon, er den ozon, som man finder i troposfæren i den nederste del af atmosfæren. Dannelsen af den dårlige ozon sker i fotokemiske reaktioner, hvilket vil sige reaktioner drevet af solindstråling. Reaktionerne til dannelse af den dårlige ozon involverer især kvælstofoxider og kulbrinter, som i kraftigt sollys kan fører til opbygning af forhøjede ozon koncentrationer.
I Danmark er solindstrålingen relativt begrænset pga. placeringen i nord. Selv om ozon dannes i atmosfæren over Danmark, så fører denne dannelse derfor normalt kun til forholdsvis begrænsede koncentrationer. Episoder med forhøjede koncentrationer af ozon i Danmark er derfor hovedsagelig resultatet af transport af forurening fra den nordlige del af det europæiske kontinent, og disse episoder forekommer kun sjældent.
Ozon er en vigtig komponent i fotokemisk smog i storbyer placeret i solrigt klima – det klassiske eksempel er Los Angeles i USA. I nordeuropæiske byer som fx de danske byer vil koncentrationerne af ozon almindeligvis være lave, fordi ozon forbruges i kemiske reaktioner med lokale udslip af kvælstofoxider fra især trafikken. Høje koncentrationer af ozon i byområder ser man således kun i byer, som ligger i områder med stærk solindstråling; i Europa har man for eksempel målt høje koncentrationer i Athen i Grækenland. Her fører solindstrålingen til opbygning af høje niveauer af fotokemisk smog, som bl.a. kan omfatte høje koncentrationer af ozon.
Effekter på sundhed og natur
I troposfæren dannes ozon efter først en fraspaltning af et iltmolekyle fra kvælstofdioxid; efterfølgende reagerer dette iltmolekyle med frit ilt og danner ozon. Opbygningen af ozon sker ved nedbrydning af kulbrinter (forbindelser med kulstof og brint); en oxidation, der danner peroxyradikaler, som kan omdanne kvælstofmonooxid til kvælstofdioxid uden forbrug af ozon. I figuren er dette illustreret ved nedbrydningen af den simpleste af kulbrinterne, metan (CH4). 1. Metan reagerer med hydroxylradikalet (OH) og danner et metylradikale (CH3), som (2) meget hurtigt reagerer med frit ilt (O2) og danner et metylperoxyradikal (CH3O2). 3. Metylperoxyradikalet reagerer med kvælstofmonooxid (NO) og danner kvælstofdioxid (NO2). 4. Kvælstofdioxid spaltes af sollys (fotolyserer) og danner kvælstofmonooxid (NO) og et iltradikal (O). 5. Endelig reagerer iltradikalet med frit ilt (O2) og danner ozon (O3). Så længe der er sollys og metan til stede, vil denne kæde kunne opbygge ozon i den nederste del af atmosfæren (troposfæren).
Efter partikler og kvælstofdioxid regnes ozon for den mest sundhedsskadelige luftforureningskomponent i udendørsmiljøet. Samtidig kan ozon afsættes til planter bl.a. gennem optag gennem planternes spalteåbning (stomata). Optaget af ozon gennem planternes spalteåbninger kan give skader på beplantningen. En række planter udsender terpener, bl.a. som en beskyttelse mod skadedyr. Terpener beskytter imidlertid også planterne ved at nedbryde ozon i nærområdet omkring planterne, og dermed beskytter planterne mod de skadelige virkninger af ozon. Et eksempel på disse skader finder man i beregninger foretaget i bl.a. USA, hvor man har vist, at ozon-stres medfører væsentlige tab i landets landbrugsafgrøder.
EU har fastsat grænseværdier for ozon i forhold til beskyttelse af både natur og mennesker. Grænseværdierne til beskyttelse af naturen overskrides almindeligvis ikke i Danmark, mens de i forhold til sundhed ind i mellem overskrides i sommermånederne. Grænseværdierne for sundhed overskrides typisk med et par års mellemrum, men en kommende skærpelse af EU’s grænseværdier vil betyde hyppigere overskridelser i de kommende år.
Målinger i udemiljøet
Koncentrationen af ozon i udemiljøet måles ved at sende udeluft ind i et kammer og derefter belyse kammeret med ultraviolet (UV-) lys. Koncentrationen bestemmes herefter ved at måle, hvor meget af ozonen, der absorberes (optages) i kammeret.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.