Ozonová vrstva

Ultrafialové (UV) záření je jednou ze složek slunečního záření, které má kratší vlnovou délku, než viditelné světlo. Toto záření je nebezpečné, protože zpomaluje až blokuje proces fotosyntézy, přímo poškozuje rostlinné i živočišné tkáně a způsobuje vážné škody na zdraví člověka. Na zemský povrch dopadá jen mizivé množství. Převážná část UV záření je pohlcována vysoko ve stratosféře, v oblasti 15 až 40 km nad povrchem Země.

Na své cestě prostorem k Zemi se ve stratosféře ultrafialové záření poprvé setkává s molekulami kyslíku a vzniká molekula větší – tříatomová molekula ozonu (O3). Molekuly ozonu jsou však další složkou UV záření rozbíjeny. Energie záření je využita na rozklad molekuly a mění se na teplo. Oba děje vzniku a zániku ozonu jsou v rovnováze.

Ozonu příliš nepřibývá ani neubývá. Ozonový štít Země je tedy není nějakou pevnou strukturou a stálou vrstvou určitého plynu, ale vlastně soustavou fotochemických reakcí atomů a molekul kyslíku podmíněnou ultrafialovým zářením:

O2 UV 180 až 240 nm O + O
-->
O2 + O --> O3
O3 UV 200 až 320 nm O2 + O
-->
Ozon se nevyskytuje pouze ve výškách 15 až 40 km nad zemských povrchem. Asi 90 % ozonu je obsaženo ve stratosféře, kde tvoří ozonový štít a chrání Zemi před pronikáním škodlivého ultrafialového záření. Asi 10 % je ho v troposféře, kde vzniká přirozeně především vlivem blesků. Ve výškách 15 až 25 km je ho asi ¾ objemu.

Ozonovou vrstvu narušují plynné látky freony (chlorofluorovodíky). Používali se do sprejů, do chladniček apod. Jsou to značně stabilní látky, které se v přízemní vrstvě vzduchu nijak nerozkládají. Ve vyšších vrstvách atmosféry se však vlivem volných atomů kyslíku štěpí, uvolňuje se z nich chlór a fluór, které pak reagují s molekulami ozonu a rozkládají je. Uvolněný atom z freonů může až několik tisíc molekul ozonu. Freony přetrvávají ve stratosféře velmi dlouho, a i když jejich výroba byla většinou zastavena, budou působit na ozonovou vrstvu Země ještě mnoho let.

Zvýšená intenzita UV záření narušuje DNA v buňce, zvyšuje výskyt rakoviny (zejména rakoviny kůže), oční nemoci (záněty spojivek u zvířat a lidí), narušuje imunitní systém, rozkládá chlorofyl.

Výrazně ubývají koncentrace ozonu především v zimních měsících na jižní polokouli v oblasti Antarktidy (úbytek ozonu o 3-9 %), na severní polokoulí nad Asií a Tichým oceánem (úbytek o 3-6 %). Když se sníží obsah ozonu o 50%, mluví se o ozonové díře. Tento jev je znám především z jižní polokoule – oblast Antarktidy, Austrálie a Nového Zélandu, kde negativně působí na přírodu i život lidí. U nás byl velký výkyv obsahu ozonu v zimě v roce 1992 a 1993, kdy nad střední Evropu klesla koncentrace ozonu ve stratosféře na několik dní o 30 – 40 %.

Lidé si uvědomili hrozící nebezpečí a byly přijaty mezinárodní dokumenty zakazující výrobu freonů (Vídeňská konvence z roku 1985, poté Montrealský protokol z roku 1987 a v roce 1992 v Kodani úmluva, podle níž mají být ještě před rokem 2000 vyloučeny všechny látky ohrožující ozonovou vrstvu atmosféry).
Za intenzivního slunečního záření s kyslíkem v přízemní vrstvě vzduchu (v troposféře) reagují molekuly oxidů dusíku (NOx) a vzniká ozon. Tento ozon přízemní vrstvě vzduchu působí naopak na organismy velmi negativně.