Ozónová vrstva

V různých vrstvy atmosféry  existuje vrstva, jejíž koncentrace ozonu je nejvyšší na celé planetě. Jedná se o takzvanou ozonovou vrstvu. Tato oblast se nachází ve stratosféře asi 60 km nad mořem má nezbytné účinky na život na planetě.

S emisemi určitých škodlivých plynů do atmosféry člověkem tato vrstva prošla ředěním, které ohrozilo její funkci pro život na planetě. Dnes se však zdá, že se zotavuje. Chcete vědět, jakou funkci má ozonová vrstva a jak důležitá je pro člověka?

Ozonový plyn

Abychom začali vědět, jakou funkci má ozonová vrstva, musíme nejprve znát vlastnosti plynu, který ji tvoří: ozonový plyn. Jeho chemický vzorec je O3 a je to alotropní forma kyslíku, tj. Jedna z modalit, ve kterých se v přírodě nachází.

Ozon je plyn, který se za běžných teplot a tlaku rozkládá na běžný kyslík. Rovněž vydává pronikavý sirný zápach a jeho zbarvení je jemně namodralé. Pokud by byl ozon na zemském povrchu bylo by to toxické pro rostliny a zvířata. Existuje však přirozeně v ozonové vrstvě a bez této vysoké koncentrace tohoto plynu ve stratosféře bychom nebyli schopni jít ven.

Úloha ozonové vrstvy

Ozon je důležitým ochráncem života na zemském povrchu. To je způsobeno jeho funkcí jako ochranného filtru proti ultrafialovému záření ze Slunce. Ozon je zodpovědný za absorpci hlavně slunečních paprsků, které se nacházejí v vlnová délka mezi 280 a 320 nm.

Když ultrafialové záření ze Slunce narazí na ozon, molekula se rozpadne na atomový kyslík a běžný kyslík. Když se běžný a atomový kyslík znovu setkají ve stratosféře, znovu se spojí a vytvoří molekulu ozonu. Tyto reakce jsou ve stratosféře konstantní a současně existují ozon a kyslík.

Chemické vlastnosti ozonu

Ozon je plyn, který lze detekovat při elektrických bouřích a v blízkosti vysokého napětí nebo jiskření. Například ve směšovačích, kdy při kontaktu s kartáči vznikají jiskry, vzniká ozón. To lze snadno rozpoznat podle vůně.

Tento plyn může kondenzovat a vypadat jako velmi nestabilní modrá kapalina. Pokud však zamrzne, bude mít černo-fialovou barvu. V těchto dvou stavech je to velmi výbušná látka vzhledem ke své velké oxidační síle.

Když se ozon rozloží na chlór, je schopen oxidovat většinu kovů, a přestože je jeho koncentrace na zemském povrchu velmi malá (pouze asi 20 ppb), je schopen oxidovat kovy.

Je těžší a aktivnější než kyslík. Je také více oxidující, a proto se používá jako dezinfekční prostředek a germicid, v důsledku oxidace bakterií, které tento účinek. Používá se k čištění vody, ničení organických látek nebo vzduchu v nemocnicích, ponorkách atd.

Jak se ozon vytváří ve stratosféře?

Ozon se vyrábí hlavně tehdy, když jsou molekuly kyslíku vystaveny velkému množství energie. Když se to stane, tyto molekuly se stanou atomovými volnými radikály kyslíku. Tento plyn je extrémně nestabilní, takže když narazí na jinou běžnou molekulu kyslíku, váže se a vytváří ozon. K této reakci dochází přibližně každé dvě sekundy.

V tomto případě je zdrojem energie, který podrobuje běžný kyslík ultrafialové záření ze slunce. Ultrafialové záření je to, co disociuje molekulární kyslík na atomový kyslík. Když se atomové a molekulární molekuly kyslíku setkají a vytvoří ozon, ten je zase zničen působením samotného ultrafialového záření.

Ozonová vrstva je nepřetržitě vytváření a ničení molekul ozonu, molekulární kyslík a atomový kyslík. Tímto způsobem se vytváří dynamická rovnováha, při které se ozon ničí a formuje. Takto funguje ozon jako filtr, který nedovolí, aby toto škodlivé záření prošlo na povrch Země.

Ozonová vrstva

Samotný pojem „ozonová vrstva“ je obecně nepochopen. To znamená, že se jedná o koncept, že v určité výšce ve stratosféře existuje vysoká koncentrace ozonu, která pokrývá a chrání Zemi. Víceméně je to znázorněno, jako by byla obloha pokryta zakalenou vrstvou.

Není tomu však tak. Pravdou je, že ozon není koncentrován ve vrstvě ani se nenachází ve specifické výšce, ale spíše jde o vzácný plyn, který je ve vzduchu vysoce zředěn a který se navíc objevuje ze země až za stratosféru. To, čemu říkáme „ozonová vrstva“, je oblast stratosféry, kde je koncentrace molekul ozonu je relativně vysoká (několik částic na milion) a mnohem vyšší než ostatní koncentrace ozonu na povrchu. Ale koncentrace ozonu ve srovnání s koncentrací jiných plynů v atmosféře, jako je dusík, je nepatrná.

Pokud by ozonová vrstva zmizela, sluneční ultrafialové paprsky zasáhnou zemský povrch přímo bez jakéhokoli typu filtru a způsobí sterilizaci povrchu, ničí veškerý pozemský život. 

Koncentrace plynného ozonu v ozonové vrstvě je asi 10 dílů na milion. Koncentrace stratosférického ozonu se mění s nadmořskou výškou, ale nikdy to není více než stotisícina atmosféry, ve které se nachází. Ozon je tak vzácný plyn, že kdybychom ho za chvíli oddělili od zbytku vzduchu a přitáhli k zemi, měl by tloušťku jen 3 mm.

Zničení ozonové vrstvy

Ozonová vrstva se začala zhoršovat již v 70. letech, kdy bylo vidět škodlivé působení plynů oxidů dusíku na ni. Tyto plyny byly vypuzovány nadzvukovými rovinami.

Oxid dusný reaguje s ozonem, což vede k oxidu dusnatému a běžnému kyslíku. I když k tomu dojde, působení na ozonovou vrstvu je minimální. Plyny, které skutečně poškozují ozonovou vrstvu, jsou CFC (chlorfluoruhlovodíky). Tyto plyny jsou výsledkem použití syntetických chemikálií.

Poprvé bylo známo, že došlo k vyčerpání ozonové vrstvy, v roce 1977 v Antarktidě. V roce 1985 bylo možné měřit, že škodlivé ultrafialové záření ze Slunce se zvýšilo 10krát a že ozonová vrstva nad Antarktidou se snížil o 40%. Odtamtud to je, když to začalo mluvit o ozonové díře.

Ztenčení ozonové vrstvy bylo dlouho záhadou. Vysvětlení spojená se slunečními cykly nebo dynamickými charakteristikami atmosféry se zdají neopodstatněná a dnes se zdá být prokázáno, že je to způsobeno zvýšením emisí freonů (chlorfluoruhlovodík nebo CFC), plyn používaný v aerosolovém průmyslu, plasty a chladicí a klimatizační okruhy.

CFC jsou velmi stabilní plyny v atmosféře, protože nejsou toxické ani hořlavé. To jim dává dlouhou životnost, což vám umožní zničit molekuly ozonu, které vám dlouho stojí v cestě.

Pokud by byla zničena ozonová vrstva, zvýšení UV záření by spustilo katastrofickou sérii biologických reakcí, jako je zvýšení frekvence infekčních onemocnění a rakoviny kůže.

Na druhou stranu produkce skleníkových plynů (emitovaných z povrchu Země působením hlavně člověka), které generují tzv. "Skleníkový efekt", bude mít za následek globální oteplování s regionálními změnami teploty, což povede ke zvýšení hladiny moře v důsledku, kromě jiných faktorů, postupného tání velkých hmot polárního ledu.

Je to jako ryba, která kouše ocas. Čím větší je množství slunečního záření, které ovlivňuje zemský povrch, tím větší je dopad na teploty. Když k tomu přidáme účinky globálního oteplování způsobené zvýšeným skleníkovým efektem a vyšším výskytem UV paprsků ze Slunce na ledové masy, jako je Antarktida, můžeme vidět, že Země je ponořena ve stavu přehřátí poháněné tím vším.

Jak vidíte, ozonová vrstva má zásadní význam pro život na planetě, a to jak pro člověka, tak pro vegetaci a zvířata. Udržování dobré ozonové vrstvy je prioritou, a proto musí vlády pokračovat v práci na zákazu emisí plynů, které ničí ozon.