Ozónová vrstva

V rôznych vrstvy atmosféry  existuje vrstva, ktorej koncentrácia ozónu je najvyššia na celej planéte. Jedná sa o takzvanú ozónovú vrstvu. Táto oblasť sa nachádzala v stratosfére asi 60 km nad morom má potrebné účinky na život na planéte.

S emisiou určitých škodlivých plynov do atmosféry človekom táto vrstva prešla rednutím, ktoré ohrozilo jej funkciu pre život na planéte. Zdá sa však, že sa to dnes znova skladá. Chcete vedieť, akú funkciu má ozónová vrstva a aká je dôležitá pre človeka?

Ozónový plyn

Aby sme začali vedieť, akú funkciu má ozónová vrstva, musíme najskôr poznať vlastnosti plynu, ktorý ju tvorí: plynný ozón. Jeho chemický vzorec je O3 a je to alotropická forma kyslíka, teda jedna z foriem, v ktorých sa dá nájsť v prírode.

Ozón je plyn, ktorý sa pri bežných teplotách a tlaku rozkladá na obyčajný kyslík. Vydáva tiež prenikavý sírny zápach a jeho sfarbenie je jemne modrasté. Keby bol ozón na zemskom povrchu bolo by to toxické pre rastliny a zvieratá. Existuje však prirodzene v ozónovej vrstve a bez tejto vysokej koncentrácie tohto plynu v stratosfére by sme nemohli ísť von.

Úloha ozónovej vrstvy

Ozón je dôležitým ochrancom života na povrchu Zeme. Je to spôsobené jeho funkciou ako ochranného filtra proti ultrafialovému žiareniu zo Slnka. Ozón je zodpovedný za absorpciu hlavne slnečných lúčov, ktoré sa nachádzajú v vlnová dĺžka medzi 280 a 320 nm.

Keď ultrafialové žiarenie slnka dopadne na ozón, molekula sa rozpadne na atómový kyslík a bežný kyslík. Keď sa bežný a atómový kyslík opäť stretnú v stratosfére, opäť sa spoja a vytvoria molekulu ozónu. Tieto reakcie sú konštantné v stratosfére a ozón a kyslík existujú súčasne.

Chemické vlastnosti ozónu

Ozón je plyn, ktorý je možné detegovať v búrkach a v blízkosti vysokého napätia alebo iskrenia. Napríklad v mixéroch, keď sa pri kontakte kefiek vytvárajú iskry, sa vytvára ozón. Dá sa to ľahko rozpoznať podľa vône.

Tento plyn môže kondenzovať a javiť sa ako veľmi nestabilná modrá kvapalina. Ak však zamrzne, bude mať čierno-fialovú farbu. V týchto dvoch stavoch je to vzhľadom na svoju veľkú oxidačnú silu veľmi výbušná látka.

Keď sa ozón rozkladá na chlór, je schopný oxidovať väčšinu kovov a hoci je jeho koncentrácia na zemskom povrchu veľmi nízka (iba asi 20 ppb), je schopný oxidovať kovy.

Je ťažší a aktívnejší ako kyslík. Je tiež viac oxidačný, a preto sa používa ako dezinfekčný prostriedok a germicíd, v dôsledku oxidácie baktérií, ktoré tento účinok spôsobujú. Používa sa na čistenie vody, ničenie organických látok alebo vzduchu v nemocniciach, ponorkách atď.

Ako sa vytvára ozón v stratosfére?

Ozón sa produkuje hlavne vtedy, keď sú molekuly kyslíka vystavené veľkému množstvu energie. Keď sa to stane, tieto molekuly sa stanú atómovými voľnými radikálmi kyslíka. Tento plyn je mimoriadne nestabilný, takže keď narazí na inú bežnú molekulu kyslíka, viaže sa na ňu ozón. Táto reakcia nastáva každé dve sekundy alebo tak nejako.

V tomto prípade je zdrojom energie spoločný kyslík ultrafialové žiarenie slnka. Ultrafialové žiarenie je to, čo rozdeľuje molekulárny kyslík na atómový kyslík. Keď sa atómové a molekulárne molekuly kyslíka stretnú a vytvoria ozón, je zničený pôsobením samotného ultrafialového žiarenia.

Ozónová vrstva je nepretržite vytváranie a ničenie molekúl ozónu, molekulárny kyslík a atómový kyslík. Týmto spôsobom sa vytvára dynamická rovnováha, pri ktorej sa ozón ničí a formuje. Takto funguje ozón ako filter, ktorý nenecháva toto škodlivé žiarenie prechádzať na povrch Zeme.

Ozónová vrstva

Samotný pojem „ozónová vrstva“ je všeobecne nepochopený. To znamená, že ide o koncept, ktorý je v určitej výške v stratosfére existuje vysoká koncentrácia ozónu, ktorá pokrýva a chráni Zem. Viac-menej je to znázornené, akoby oblohu pokrývala zamračená vrstva.

Nie je to však tak. Pravda je taká, že ozón nie je koncentrovaný v stratume, ani sa nenachádza v konkrétnej výške, ale je to vzácny plyn, ktorý je vysoko zriedený vo vzduchu a ktorý sa navyše objavuje zo zeme až za stratosféru. To, čo nazývame „ozónová vrstva“, je oblasť stratosféry, kde je koncentrácia molekúl ozónu je pomerne vysoká (niekoľko častíc na milión) a oveľa vyššia ako ostatné koncentrácie ozónu na povrchu. Ale koncentrácia ozónu v porovnaní s koncentráciou iných plynov v atmosfére, ako je dusík, je nepatrná.

Ak by ozónová vrstva zmizla, slnečné ultrafialové lúče by dopadli na zemský povrch priamo bez akéhokoľvek typu filtra a spôsobili by sterilizáciu povrchu, ničí všetok pozemský život. 

Koncentrácia plynného ozónu v ozónovej vrstve je asi 10 častí na milión. Koncentrácia stratosférického ozónu sa líši v závislosti od nadmorskej výšky, nikdy to však nie je viac ako stotisícina atmosféry, v ktorej sa nachádza. Ozón je taký vzácny plyn, že ak by sme ho mali v okamihu oddeliť od zvyšku vzduchu a prilákať ho na úroveň zeme, mal by hrúbku iba 3 mm.

Deštrukcia ozónovej vrstvy

Ozónová vrstva sa začala zhoršovať späť v 70. rokoch, keď na nej bolo vidieť škodlivé pôsobenie plynov oxidov dusíka. Tieto plyny boli vypudzované nadzvukovými rovinami.

Oxid dusný reaguje s ozónom, čo vedie k oxidu dusnatému a bežnému kyslíku. Aj keď k tomu dôjde, pôsobenie na ozónovú vrstvu je minimálne. Plyny, ktoré skutočne poškodzujú ozónovú vrstvu, sú CFC (chlórfluórované uhľovodíky). Tieto plyny sú výsledkom použitia syntetických chemikálií.

Prvýkrát bolo známe, že došlo k poškodeniu ozónovej vrstvy, v roku 1977 v Antarktíde. V roku 1985 bolo možné zmerať, že škodlivé ultrafialové žiarenie zo Slnka sa zvýšilo 10-krát a že ozónová vrstva nad Antarktídou klesla o 40%. Odtiaľ je to, keď sa začalo rozprávať o ozónovej diere.

Riedenie ozónovej vrstvy bolo dlho záhadou. Vysvetlenia týkajúce sa slnečných cyklov alebo dynamických charakteristík atmosféry sa zdajú nepodložené a dnes sa ukazuje ako dokázané, že je to spôsobené zvýšením emisií freónov (chlórfluórovaný uhľovodík alebo CFC), plyn používaný v aerosólovom priemysle, plasty, chladiace a klimatizačné okruhy.

CFC sú veľmi stabilné plyny v atmosfére, pretože nie sú toxické ani horľavé. To im dáva dlhú životnosť, čo vám umožní dlho ničiť molekuly ozónu, ktoré vám stoja v ceste.

Ak by bola zničená ozónová vrstva, zvýšenie UV žiarenia by spustilo katastrofickú sériu biologických reakcií ako napr zvýšenie frekvencie infekčných chorôb a rakoviny kože.

Na druhej strane výroba skleníkových plynov (emitovaných z povrchu Zeme pôsobením hlavne človeka), ktoré generujú tzv. "Skleníkový efekt", vyústi do globálneho otepľovania s regionálnymi zmenami teploty, čo povedie k zvýšeniu hladiny mora okrem iných faktorov aj v dôsledku postupného topenia veľkých hmôt polárneho ľadu.

Je to ako ryba, ktorá si hryzie chvost. Čím väčšie množstvo slnečného žiarenia ovplyvňuje zemský povrch, tým väčší je vplyv na teploty. Ak k tomu pripočítame účinky globálneho otepľovania spôsobené zvýšeným skleníkovým efektom a vyšším výskytom UV lúčov zo Slnka na ľadové masy ako Antarktída, môžeme vidieť, že Zem je ponorená v stave prehriatie, ktoré je tým všetkým poháňané.

Ako vidíte, ozónová vrstva má zásadný význam pre život na planéte, tak pre ľudí, ako aj pre vegetáciu a zvieratá. Udržanie dobrého stavu ozónovej vrstvy je prioritou, a preto musia vlády pokračovať v práci na zákaze emisií plynov, ktoré ničia ozón.