Ozon

[причалица]

Ozonski omotač je sloj u atmosferi koji sadrži relativno visoku koncentraciju ozona (O3). Ovaj sloj apsorbuje 93-99 % od sunčevog ultraljubičastog zračenja koje je potencijalno opasno za život na Zemlji.

Nalazi se na nižim visinama stratosfere, 10 do 50 km iznad Zemlje, mada se debljina menja tokom godine i sa promenom geografske širine...ceo tekst Otkriven je 1913.godine od strane francuskih fizičara Charles Fabry-a i Henri Buisson-a, a njegovu ulogu i osobine je ispitivao britanski meteorolog Dobson koji je razvio i instrument za merenje količine ozona (spektofotometar ili dobsonmetar).

On je takođe pokrenuo svetsku mrežu merenja količine ozona pa je njemu u čast ustanovljena jedinica “dobson” koja se koristi za izražavanje količine ozona u vertikalnom stubu vazduha.

[причалица]

Poreklo ozona

Fotohemijski mehanizam za nastanak ozona se sastoji u sledećem: u stratosferi se molekuli kiseonika pod uticajem ultraljubičastog zračenja, koji imaju dva atoma (O2), cepaju na individualne atome kiseonika koji se zatim spajaju sa molekulima kiseonika O2, stvarajući tako ozon O3. Mada u stratosferi opstaju dosta dugo, molekuli ozona su nestabilni pa se i oni cepaju na molekule kiseonika i atomskog kiseonika, a pod uticajem ultraljubičastog zračenja se ponovo spajaju čineći tako kružni tok ozon-kiseonik koji u stvari čini ozonski omotač u stratosferi. Oko 90 % ozona se nalazi u tom delu atmosfere. Najveća koncentracija je između 20 i 40 km gde je broj molekula ozona između 2 i 8 na milion. Kada bi se celokupna količina ozona rasporedila uz zemljinu površinu, na nivou mora uz normalan vazdušni pritisak, visina tako formiran omotač bi bio visok samo nekoliko milimetara.

[причалица]

Ultraljubičasto zračenje i ozon

Iako je količina ozona u atmosferi vrlo mala, on je veoma važan faktor za celokupni živi svet na Zemlji je apsorbuje štetno ultraljubičasto (UV) zračenje koje se emituje sa Sunca. UV zračenje se deli na tri dela spektra u zavisnosti od talasne dužine: UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm), and UV-C (280-100 nm). UV-C deo ultraljubičastog zračenja koje je izuzetno štetno i opasno za ljude se u potpunosti neutrališe od strane ozona na visini od oko 35 km. UV-B zračenje je štetno jer izaziva opekotine a dugotrajno izlaganje može dovesti i do raka kože. Ozonski omotač veoma efikasno smanjuje količinu ovog zračenja tako da do zemljine površine dospe tek 350 milijarditi deo UV-B zračenja u odnosu na ono na vrhu atmosfere. Ipak, i ovako mala količina UV-B zračenja je opasna i štetna po čoveka. Najveći deo UV-A zračenja stigne do zemljine površine ali ovaj deo ultraljubičastog zračenja je znatno manje štetan. Ozon u stratosferi, zbog apsorpcije UV zračenja predstavlja izvor toplote koji utiče na to da u tom sloju atmosfere temperatura raste sa visinom.

[причалица]

Raspodela ozona u stratosferi

Debljina ozonskog omotača, odnosno ukupna količina ozona u stubu vazduha, zavisi od mnogo faktora i pošto se ozon u stratosferi stvara pod uticajem UV zračenja, moglo bi se očekivati da je najveća koncentracija ozona iznad tropskih oblasti a najmanja iznad polova, kao i da je veća tokom leta nego tokom zime. Međutim, osmatranja i merenja pokazuju da se najveća količina ozona nalazi iznad umerenih i viših geografskih širina i tokom proleća (kad je u pitanju severna hemisfera), a najmanja tokom jeseni. Uočeno je takođe da se tokom zime ozon rasprostire u dubljem sloju. Ovakva raspodela je posledica tzv. Brewer-Dobsonove cirkulacije zbog koje se, ozon stvoren iznad tropskih oblasti, transportuje prema polovima i ka nižim stratosferskim visinama na višim geografskim širinama. Ozonski omotač se, zbog toga, iznad ekvatora nalazi na znatno nižoj visini nego iznad polova.
Brewer-Dodsonova cirkulacija je veoma spora. Vreme potrebno da se delić vazduha popne sa visine tropopauze (iznad ekvatora - oko 16 km) do visine od oko 20 km iznosi 4-5 meseci (oko 9 metara za dan).
Najveće količine ozona su osmotrene iznad Arktika tokom marta i aprila a najmanje iznad Antarktika tokom septembra i oktobra. Fenomen minimalne količine ozona iznad Antarktika se naziva “ozonska rupa”.

[причалица]

Smanjenje količine ozona

Količina ozona može biti smanjena zbog prisustva slobodnih radikala katalizatora kao što su azot-oksid (NO), azot-dioksid (N2O), hidroksil (OH), atomski hlor (Cl) i atomski brom (Br). Postoje prirodni izvori za sve ove elemente, ali do značajnog porasta koncentracije hlora i broma je došlo zbog oslobađanja velike količine organohalogenih jedinjenja proizvedenih od strane ljudi, naročito hlorofluorkarbonata (CFS) i bromfluorkarbonata. Ova jedinjenja se dižu u atmosferu i razlažu se tek u stratosferi pod uticajem solarnog UV zračenja pri čemu se oslobađaju radikali hlora i broma. Svaki ovako oslobođen radikal može inicirati lančanu reakciju pri čemu može biti uništeno i do 100 000 molekula ozona. Posledica smanjenja broja molekula ozona je nemogućnost apsorpcije celokupnog ultraljubičastog zračenja tako da neapsorbovano, štetno ultraljubičasto B zračenje stiže do Zemlje. U protekloj dekadi količina ozona u stratosferi se smanjila za 5 %, a taj procenat se sezonski značajno uveća iznad oblasti Antarktika (čak i do 60 %), fenomen poznat kao “ozonska rupa”.
Ozonska rupa je otkrivena 1985.godine a po Montrealskom protokolu, upotreba CFC jedinjenja je ograničena a od 1996.godine i sasvim zabranjena. 2003.godine naučnici su, na osnovu satelitskih podataka i merenja na Zemlji, objavili da je došlo do usporavanja smanjenja količine ozona u stratosferi . CFC jedinjenja imaju veoma dug životni vek, između 50 i 100 godina i više, tako da se potpuno “oporavljanje” ozonskog omotača tek očekuje