Ozónová vrstva

Ozónová vrstva, také zvaná ozónosféra, je ve výšce 25-30 km nad zemským povrchem ve stratosféře(oblast mezi přibližně 15 a 40 km výšky nad zemským povrchem) obsahuje velkou koncentraci ozónu. Ozón je toxický a chemicky agresivní plyn. Vzniká a rozpadá se tam, kde je dostatek slunečního záření, tedy ve vyšších vrstvách atmosféry.

Ozónová vrstva chrání pozemské organismy před smrtícím účinkem ultrafialového záření(UV-B záření). Díky této ochraně se k povrchu Země dostává asi pouze 1% ultrafialového záření přicházejícího ze slunce.

Ultrafialové záření, které se dostane k povrchu Země je v malých dávkách pro mnoho organismů potřebné, například u člověka ovlivňuje tvorbu vitamínu D.

Toto záření také ničí mikroorganismy, ale ve větších dávkách je toto záření životu nebezpečné. Například brzdí růst vysokohorských rostlin, ničí drobné vodní organismy (plankton), které jsou potravou ryb. U lidí může zvýšená expozice UV-B záření vyvolávat snížení imunity, rakovinu kůže a oční záněty a podobné vlivy může mít i na ostatní živočichy.

Ozónovou vrstvu v atmosféře v součastné době porušují, kromě nadzvukových letadel, které ji poškozují svými výfukovými plyny, hlavně chemické látky zvané freony(chlorované a fluorované uhlovodíky). Jsou to těkavé plyny používané v rozprašovačích, v hasičských přístrojích, v chladících zařízeních a při výrobě umělých pěnových hmot.

Největší úbytky byly zaznamenány nad oblastí jižního pólu, nad Antarktidou, kde se zejména v období tamější zimy vrstva ozónu tak ztenčuje, že se hovoří o antarktické ozónové díře. Ozón se totiž nejsnadněji rozkládá při velmi nízké teplotě, která v této době ve stratosféře nad Antarktidou panuje. Ukazuje se, že redukce ozónové vrstvy má globální charakter a není omezena nad oblast Antarktidy, ani jen na jižní polokouli. Redukce ozónové vrstvy byla pozorována také na severní polokouli, nad oblastí severního pólu, i když ne v takové míře jako nad Antarktidou a celková redukce byla zaznamenána prakticky na celém světě. Ozónová díra nad Antarktidou dosáhla v září 1993 rekordních 30 % proti dlouhodobému průměru. Přibližně platí, že 1 % snížení obsahu ozónu znamená asi 2 % zvýšení příkonu UV-B záření na zemský povrch.

Hlavní příčinou vzniku ozónové díry jsou zvláštní atmosférické poměry v průběhu antarktické zimy, kdy vzdušné víry uzavírají téměř neprodyšně prostor nad kontinentem, takže se stratosférický vzduch nemůže smísit se vzduchem z jiných částí atmosféry. Extrémně nízká teplota způsobuje vznik stratosférických mraků, na nichž se zachycují molekuly freonů. Ty se počátkem jara ultrafialovým zářením štěpí na atomární chlor, který pak ničí ozón, jehož rychle ubývá, dokud se nerozplyne uzavírající vzdušný vír a do oblasti se nedostane ozón z jiných částí atmosféry.

Ačkoliv za posledních 10 let snížily vyspělé země produkci látek poškozujících ozónovou vrstvu Země o téměř sto procent, ještě několik desítek let se budou freony uvolňovat z dosud existujících zařízení.

Od 80. let se svět snaží omezit spotřebu freonů mezinárodními úmluvami, jejich uvádění do praxe je však velmi problematické, především kvůli finanční náročnosti ekologicky přijatelnějších náhrad. Ve vyspělých zemích tedy platí zákaz výroby a používání freonů, chemické společnosti však přemísťují jejich výrobu do nerozvinutých zemí, pro něž platí jako nejzazší termín pro ukončení užívání tvrdých freonů rok 2010.

Na negativní účinky freonů na ozón poprvé upozornili v roce 1974 Mario Molina, F.Sherwood Rowland a Paul Crutzen. Jejich varování však nenacházela přílišného ohlasu až do počátku 80. let, kdy britští výzkumníci v čele s Josephem Farmanen zveřejnili výsledky svých sledování v Antarktidě. Zvláštního výkyvu, který nastával na jaře a vracel se k normálu až po několika měsících, si poprvé všimli v roce 1981. Úbytek ozónu se každý rok prohluboval a v roce 1985 činil téměř 50 procent.
Tato alarmující zpráva urychlila jednání započatá v roce 1981 takzvanou Vídeňskou skupinou a vyústila v březnu 1985 ve Vídeňskou úmluvu o ochraně ozónové vrstvy. O dva roky později podepsali v kanadském Montrealu zástupci 24 států k této úmluvě protokol , který stanovil harmonogram omezování produkce ozón poškozujících látek. Od 1. července 1989 měli jeho signatáři snížit výrobu i spotřebu freonů na 80 procent úrovně z roku 1986. Znepokojivé výsledky nových měření vedly v roce 1990 k prvnímu dodatku (londýnskému), zakazujícímu používání freonů již v roce 2000. Termín zákazu výroby freonů byl rovněž posunut, a to dodatkem z Kodaně (1992) na 1. ledna 1996. Zákaz se týká takzvaných tvrdých freonů a platí pro průmyslové země s výjimkou produkce pro zdravotnictví, bezpečnost státu, letecký provoz a jaderná zařízení.

Na dalším zpřísnění limitů se dohodli delegáti světové konference ve Vídni v prosinci 1995. Rozvojové země zmrazí od roku 2002 spotřebu pesticidu metylbromid na základě průměru z let 1995-1998 a tvrdé freony přestanou používat od roku 2010. Průmyslové země přestanou vyrábět a používat metylbromid od roku 2010 a do roku 2020 skončí s výrobou a používáním měkkých freonů.

Spojené národy deklarovaly 16. září jako mezinárodní den pro ochranu ozónové vrstvy, aby připomněly 16. září 1987, kdy byl Montrealský protokol prvně podepsaný. Protokol redukuje výrobu a použití antropogenních látek, které od 70-tých let zničily 10% zemského ozónového štítu, který nás chrání proti škodlivému ultrafialovému záření.

Jestliže jsou vědecké předpoklady správné, ozónová vrstva by se měla postupně přirozenými procesy dostat na svou původní úroveň. Tento proces potrvá několik desetiletí. Vzhledem k dlouhé životnosti škodlivých látek v ovzduší se bude ještě dlouhou dobu poškozování ozónové vrstvy prohlubovat. Normální úrovně se nedosáhne dříve než okolo poloviny příštího století.
Ozónová vrstva tvoří sice pouhou milióntinu zemské atmosféry, k udržení života na Zemi je však nepostradatelná.

Československo se k Vídeňské úmluvě a Montrealskému protokolu přihlásilo v roce 1990; Česká republika se připojila 1. ledna 1993 (k dodatkům pak 21. srpna 1996). První československý zákon o ovzduší přijal parlament v roce 1991.

Ozón se vyskytuje i v přízemních vrstvách atmosféry. Vzniká tam buď fotolýzou kyslíku či oxidu dusičitého nebo propadem ze stratosféry v důsledku jeho větší hmotnosti. Tvorbu ozónu podporuje fotolýza uhlovodíku, zvláště těch těkavých. Jedná se o alkany, aldehydy, ketony, různé estery a chlorované uhlovodíky. Řada z nich je součástí výfukových plynů spalovacích motorů a emisí z chemických výrob. Nejvyšší přípustná 8 hod. koncentrace ozónu je 160 mg.m-3. Doporučenou úroveň vystavení působení ozónu byla navrhnuta OSHA ( Asociace pracovní bezpečnosti a zdraví ), Institutem amerických národních standartů, Americkou společností pro testování materiálů, Americkou konferencí pro státní průmyslové hygieniky a Americkou průmyslovou hygienickou společností.

Ozón působí toxicky a agresivně na všechny organismy. Při koncentracích nad 200 mg.m-3 dochází k dráždění očí, sliznic, ke kašli a bolestem hlavy. Koncentrace nad 4000 mg.m-3 vyvolá už po dvou hodinách poškození dýchacího ústrojí. Ozón škodí i vegetaci. Zpomaluje růst a vývin kořenového systému, způsobuje narušení voskových povlaků jehlic a listů, vniká do nich a narušuje buněčné membrány. Jehlice žloutnou shora, ze sluncem osvícené strany. Ozón způsobuje řadu alergií k alergenům přírodního(pyly) a umělého původu (znečišťující látky z ovzduší).

Ozón usmrcuje bakterie. Využívá se jej při úpravách pitné vody, mléka, potravin a vzduchu – ozonizací. Ozónový systém má bezpečnostní výhody, které nejsou možné v dezinfekčním procesu při použití chloru. Ozón je vytvářen na místě, čímž je eliminován transportní hazard. A také výrobní systém lze, v případě úniku ozónu, ihned uzavřít. Další bezpečnostní výhodou je fyzická vlastnost ozónu, která umožňuje odhalit únik ozónu ( je cítit ), již při koncentraci mnohem nižší, než je zdraví škodlivá úroveň.

V roce 1992 proběhl první ročník projektu OZÓN. Již přes 1000 dětských skupin sledovalo výskyt přízemního ozónu v České republice. Využilo k tomu zvláštních vlastností speciálních kultivarů tabáku, které jsou pěstovány jako bioindikátory. Právě rostliny tabáku mají na ozón zvýšenou citlivost. Účastníci projektu pěstují ze semínek tyto až 2 metry vysoké rostliny a z množství skvrn na jejich listech odečítají koncentrace ozónu. Tato netradiční metoda měření škodlivin se ukázala jako velmi přesná a vědecky uznávaná.

Kdyby byl všechen ozón z ozónové vrstvy soustředěn do jedné vrstvy, činila by tato vrstva pouze 3 mm silný souvislý obal 03 kolem naší Země. Množství ozónu se vyjadřuje pomocí Dobsonových jednotek – DU (Dobson Unit), přičemž 100 DU odpovídá vrstvě ozónu kolem Země o tloušťce 1 mm.

Český hydrometeorologický ústav
Solární a ozónová observatoř - Hradec Králové
Od r. 1962 se na SOO-HK každodenně provádějí měření celkového množství ozónu v atmosféře (O3), která charakterizují stav ozónové vrstvy v oblasti střední Evropy.Tato měření představují jednu z nejdelších evropských datových řad tohoto druhu, která je z hlediska její kvality mezinárodně hodnocena jako referenční. Datové soubory z této observatoře jsou dnes používány v globálních projektech k základním studiím trendů změn ozónové vrstvy a ke kalibracím družicových měření. Od r. 1962 se celkové množství O3 měří pomocí Dobsonova spectrofotometru. Tento typ přístroje se standardně používá na většině ozónometrických stanic, které své přístroje pravidelně kalibrují a porovnávají se světovým standardem. V prosinci r. 1993 byl na SOO-HK v rámci dalšího rozvoje ozónového programu observatoře instalován Brewerův spektrofotometer č.98. Tento plně automatický přístroj měří nejen celkové množství O3 v atmosféře, ale také celkové množství SO2, NO2 a ultrafialové sluneční záření v oblasti UV-B.

Použitá literatura:

www.chmi.cz
www.env.cz
www.ozonio.com