A földi ózon, amelyet néha rossz ózonnak neveznek , ózon (O 3) alakul ki az alsó légkörben .
Ez egy üvegházhatást okozó gázok ( átlagos sugárzásos fűtés becsült 0,35 (+/- 0,15) W / m 2 , és a fő szennyező anyag , amelynek koncentrációja a troposzférában még, az IPCC szerint ( 2001 ), kétszeresére vagy akár háromszorosára nőtt., Során a 20. század. Sebessége időben és térben jelentősen változik: a trópusi óceánok feletti 10 ppb-ról a troposzféra felső rétegeiben 100 ppb-ig, a sztratoszférával érintkezve és az erősen szennyezett városi területek felett. Állítólag másodlagos, mert prekurzorokból származik ( nitrogén-oxidok és illékony szerves vegyületek).elsősorban az emberi tevékenységek és a növények bocsátják ki), a nap UV hatására. Az ózoncsúcsok ezért akkor jelennek meg, ha sok a napsütés, és nagy nyomású körülmények között (rosszul diszpergáló állapot elősegíti a prekurzorok felhalmozódását) az epizód súlyosbodik, ha a magas nyomás továbbra is fennáll.
Mivel az ózon néhány napig tart a troposzférában, a városok körüli és vidéki régiókba vándorolhat, a beépített területek szélén.
Ez a szuperoxidáns hatással van az emberi egészségre . Irritálja a szemet és a tüdőt, és befolyásolja a légzési képességet. Más szennyező anyagok, például a kén- és nitrogén- oxidok, rontják annak hatását, valamint a fizikai megterhelést és a hosszan tartó expozíciót. Ez kihat az ökoszisztémákra, és csökkenti a mezőgazdasági és erdészeti hozamokat.
By megalázó egyes építési és dekorációs anyagok , akkor szintén forrása lehet másodlagos szennyező anyagok beltéri levegő . Ezeknek a hatásoknak szembe kell nézniük a sztratoszférikus ózon ("jó ózon") védő hatásával, amely több mint 10 km magasságban van, amely kiszűri a nap ultraibolya sugarainak káros részét.
Erősen szennyezett területeken és bizonyos napsütéses körülmények között a magas NOx-koncentráció éjszaka tönkreteheti az ózon egy részét (titrálási hatás).
Egy kis része természetesen felett termelt enforestées területet, vagy miután az erdőtüzek természetes, de a legtöbb ózon talajszint egy szennyezőanyag antropogén (generált emberi tevékenység következtében). Az emberi tevékenységből származó közvetlen ózonkibocsátás csak kis mennyiségben fordul elő:
A talajszint alatti ózonszennyezés egy összetett mechanizmus következménye. A troposzférikus ózon tömegesen képződik „prekurzor” szennyező anyagokból, napsugárzás ( UV ) hatására; Ez különösen a nitrogén-dioxid NO 2 által kibocsátott égésterméket a járművek, kémények, égetők és erdőtüzek (gyakran szándékos, vagy másodsorban által indukált vízelvezető és a globális felmelegedés ).
Rövid hullámhosszú napsugárzás hatására NO 2 → NO + O akkor O + O 2 → O 3 (más oxidánsok jelenlétében egyébként a NO 2 átalakul: NO + O 3 → NO 2 + O 2 ).Egy ózon (O 3 ) molekula mindig csak az eredmény egy közötti reakció egy oxigén-molekula (O 2 ) és egy oxigénatom (O). A nitrogén-dioxid (NO 2 ) fotodisszociációja hozza létre a szükséges oxigénatomot (O), feltéve, hogy a nitrogén-monoxid (NO) elsősorban egy hidroperoxilcsoporttal (HO 2 ) reagál, nem pedig O 3-val , amelynek nulla lenne egyensúly.
Enyhén szennyezett területeken a HO 2 a természetes légkörben jelenlévő szén-monoxid (CO) és metán (CH 4 ) oxidációjával keletkezik . Elsősorban a napsugárzás hatására elsősorban az emberi tevékenységek által kibocsátott nitrogén-oxidok (NO x ) és illékony szerves vegyületek (VOC) átalakulásából származik ( rossz ózon ).
A szennyezett területeken az ózon termelését részesítik előnyben, mert az illékony szerves vegyületek (VOC) oxidációja gyorsabb, mint a CO vagy CH 4 oxidációja .
Úgy tűnik, ha teljesülnek az ózonképződés feltételei:
A csúcsok általában erősebbek a tengerszint feletti magasságban, ahol az ózon egykor reklám érv volt az akkori egészségre jónak hitt hatásai mellett. Ez megfigyelhető például a Nizzai hátországban a Mercantour közelében (ahol a parti szennyezés is szerepet játszik).
Világszerte a troposher ózontartalma szinte a 20. század eleje óta nőtt, elsősorban antropogén okok miatt, főleg a szállításhoz kapcsolódóan, de a növekedés sebessége és üteme a világ egyes régióiban változik.
Egy friss jelentés (2019), amely a műholdas méréseket és a légkör kémiai modellezését ötvözi, azt mutatja, hogy körülbelül 40 év alatt (1979 és 2016 között) az összes eszköz a troposzférikus ózon erőteljes növekedését írja le a Közel-Kelettől az Egyesült Államokig. India és Kelet-Ázsia és keletebbre a Csendes-óceán felett. (+ 15% és 20% között közepes háttér)). A legerőteljesebb növekedés a legutóbbi időszakban, 2005 és 2016 között történt (lásd a szemközti grafikont). A modellezés megmutatja és megerősíti, hogy a legnagyobb (+6 - +7 DU) növekedés jó helyen található India és Kelet-Ázsia felett.
Ugyanezek a források a troposzféra ózonjának növekedését (+4 - +5 DU a rögzítés 38 éve alatt) mutatják Közép-Afrikában és az Atlanti-óceán trópusi részén is. A mérsékelt égövön pedig nem kímélték Észak-Atlanti-óceánt és a Csendes-óceán északkeleti részét (+ 3 DU évtizedenként).
Bizonyos időjárási körülmények fennállása esetén hosszú ózoncsúcs-helyzetek fordulhatnak elő, például Mexikóban , Mexikóban 2016 márciusában , csúcspontja pedig e hó 14-én volt (a földi állomások rekord 171 ppb-t [térfogatban milliomodrészenként] rögzítettek) egy állomáson és hat másik állomáson meghaladták a 150 ppb-t); ritka depressziós helyzet, amely erre a régióra összpontosul, szó szerint lehetővé tette a sztratoszféra behatolását a troposzférába (9-tőlMárcius 12, de ezt néhány napig a talajszint ózonjának folyamatos növekedése követte, miközben a légköri inverzió folytatódott, szél nélkül
A talajszintű ózonnak nincs ugyanolyan eredete vagy hatása a környezetre és az egészségre, mint a nagy magasságú sztratoszférikus ózonnak , ami viszont megvéd minket a káros ultraibolya (UV) napsugaraktól. Mindkét esetben ugyanaz a molekula , hatása a tengerszint feletti magasságtól és a levegő tartalmától függ. Az ózonküszöb a légszennyezés mutatója . Jelzi az ózon mennyiségét mikrogrammokban egy köbméter levegőben . 1 köbméterenként átlagosan 180 µg ózon / köbméter óránként, az Európai Unió országaiban a lakosságot tájékoztatják a szennyezésről, hasonlóan átlagosan 240 µg / m 3 -tól 1 óra alatt szennyezés riasztást indítanak. Az európai szabvány 120 µg / m 3 átlagosan 8 óra alatt. A WHO azt javasolja, hogy átlagosan 8 órán belül ne haladja meg a 100 µg / m 3 -et (szemben a korábban 120 µg / m 3 -vel ).
A talajszint alatti ózon irritációt okozhat a szemen, a nyálkahártyán és a felső légutakon.
Nagy mennyiségű talajszintű ózon jelenléte szintén tüdőödémát okozhat , de a leggyakoribb problémák a légzőszervi problémák: asztma vagy kórházi kezelést igénylő tüdőbetegségek. Enyhe összefüggés van a légzőszervi megbetegedések okozta halálozás és az ózonkoncentráció között. Úgy tűnik, hogy a kardiovaszkuláris mortalitást ez nem befolyásolja. A válasz és az immunsejtek tekintetében az ózon jelentősen befolyásolja a miRNS-eket (különösen: miR-143, miR-145, miR-199a *, miR-199b-5p, miR-222, miR-223, miR-25, miR-424 ), közvetlenül arányos az ózonkoncentrációval, az immunszabályozás megzavarását és gyulladást vált ki az oxidatív útvonalak aktiválásával.
Az ózoncsúcsok általában az ózon-prekurzor-kibocsátás helyétől lefelé jelennek meg (a szélhez viszonyítva), és antropogén ózonnal dúsított légtömegek keringenek. Ez a szennyezés és annak halálozási vonatkozásai lehetnek országhatárokon átívelő, tengerentúli, transzkontinentális vagy interkontinentálisak.
Az ózon behatol a levelekbe, a sztómákon keresztül ( sztómás áramlás ), és a sejtekkel érintkezve azonnal lebomlik, ami láncreakciókhoz vezet, amelyek a sejtek halálához vezethetnek. Tünetei lehetnek a levél nekrózisa , a korai levélcseppek, a sztómák nyílásának megváltozása, és ezért a fotoszintetikus aktivitás csökkenése, amely sok növényt károsít, különös tekintettel a növényekre (búza, burgonya, stb. ) , Valamint a mezőgazdasági hozamokra. a növények bizonyos mértékben védekezhetnek antioxidánsok előállításával . Ezek a veszteségek a növények növekedésének csökkenéséhez és gyengüléséhez vezetnek, érzékenyebbé téve őket a parazita támadásokra és az éghajlati veszélyekre (aszály). Ezek a hatások fokozódhatnak az éghajlatváltozás összefüggésében .
Így a 2000-es évek elején a talajszintű ózon regionális szintű terméshozamokra gyakorolt mérhető hatása gazdasági veszteségekhez vezetett Európában legalább huszonhárom szántóföldi növény számára (évi 5,72–12 milliárd USD nagyságrendű). a gabonafélék és különösen a búza (beleértve az őszi búzát is , amely szintén ózonnak van kitéve) különösen érzékenyek. Egy metaanalízis szerint (harminckilenc, különböző országokban, köztük Kínában végzett tanulmány alapján) az ózon magas szintje a levegőben csökken a búza klorofillszintje , a növény gázcseréje és egyéb hozamfaktorok: alacsonyabb szemcseméret (–18%), csökkent magszám a fülön (–11%), csökkentett fülszám ( –5%), a termelékenységi index pedig 11% -kal csökkent (az exponálatlan tenyészetekhez képest). A levelek fiziológiai állapotát még jobban befolyásolta, a fotoszintézis sebessége fényben s aturált (ASAT), sztómavezetési (Gs) és klorofill (Chl) tartalom 40% -kal, 31% -kal és 46% -kal csökkent. Válaszok az emelkedett O 3 szintrea tavaszi és az őszi búza esetében hasonlóak voltak. A legtöbb változó esetében a csökkenő tendencia lineárisan korrelált a növekvő O 3 szinttel. A metaanalízis szerzői úgy becsülték, hogy a CO 2 szintjének növekedéserészben ellensúlyozhatná a talajszintű ózon káros hatásait. Csak egy, Nagy-Britanniában végzett tanulmány szerint az AOT 40 10% -os növekedése csak kis hozamveszteséget okozott (–0,23%). A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a tesztterveken keresztül a tenyésztők önkéntelenül választották ki az ózonnak ellenálló búzatörzseket. Egyes búzafajták valóban jobban tolerálják az ózont. Ha a gazdag országokban csökken a savszennyezés, akkor más szennyező anyagok, beleértve az NO x-et is , hozzájárulhatnak az ózon hatásához.
A feleslegben lévő troposzférikus ózon csökkenti mind a pollen életképességét , mind a megbélyegzés- fogékonyságot, amelyek mindkettő általában 2-5 napig életképes, a figyelembe vett virágos növény fajtájától és a környezeti feltételektől függően (azaz nagyjából ugyanabban az időszakban, amikor a stigma fogékony marad) .
Példaként:
A beltéri levegő tartalmazhat kültéri levegőből származó ózont, és néha in situ keletkezik, például néhány villanymotorból, néhány légtisztítóból és ionizátorból, vagy UV sugárforrást használó készülékből.
Egy nemrégiben megfogalmazott tézis (2006) a CSTB "MARIA" kísérleti házban szellőztetés útján a külső levegőből importált ózon kölcsönhatásait vizsgálta 16 gazdag épületben széles körben alkalmazott építészeti és dekorációs termék, építészet ("falhatások" lehetségesek) és a belső tér között dekoráció. 16 érintkezik a tesztelt anyag, szignifikáns csökkenés ózon beltéri levegő sebessége (kis csepp, 8% a zománc festék elérte a 89% egy burkolattal a fenyő nyers változó sebességgel (0,003-0,158 cm / s). Bizonyos a lakberendezés elemei tehát ózon mosogatóként viselkednek .
A vegyész számára azonban nem meglepő, hogy azt is megjegyezzük, hogy a szokásos anyagkibocsátás az ózon jelenlétében módosul (a sztirol és az alkének C 12 csökken, míg az egyéb bevételek jelentősen növekedtek ( aldehidek, köztük formaldehid , acetaldehid , benzaldehid , C5-től C10-ig), de ketonok és karbonsavak is . A fenyőpanelen végzett tesztek (kilenc) azt mutatták, hogy összetett heterogén mechanizmusok magyarázzák az ózon eltűnését; homogén fázisú reakciókat 5 és 20%.
ez alkalommal azt is jegyezni, hogy a külső szennyezés NO, NO2 és O3 volt ent a szellőztető rendszer teljesen átviszi a helyiségbe, de ezután az ózon 80-95% -a tárgyak oxidációjával (heterogén reaktivitás), és kevésbé a gázfázisban lévő molekulákkal való kölcsönhatással, alfa- fenyőlemezes helyiségben megfigyelt pinén- ozonolízis-reakciók ); a reakció melléktermékei, például a formaldehid , a hexaldehid , a benzaldehid és a nonanal új, másodlagos szennyezést jelentenek.
A beltéri levegő hőmérséklete (valamint a levegő megújulási sebessége és páratartalma ) módosíthatja bizonyos anyagok kibocsátását, és ezáltal a beltéri levegő szintjét. Egy egyszerű modell képes megjósolni a beltéri légszennyező anyagok szintjét a kültéri légszennyező anyagok alapján. Az ózon esetében az előrejelzés kielégítő, NO esetében a modell majdnem tökéletes, de túlbecsüli a beltéri NO2 koncentrációt (talán azért, mert a modell figyelmen kívül hagyja az NO 2 beltéri felületekre történő adszorpcióját). Felhívjuk figyelmét, hogy ez az automatizált és ellenőrzött ház nem tartalmaz lakosokat, háziállatokat, zöld növényeket, repedéseket vagy repedéseket, amelyek a szellőzőrendszer mellett növelhetik bizonyos levegő- vagy kimeneteket.
A metrológiára a szennyezés és az egészségügyi kockázatok felméréséhez, valamint a szennyezett légtömegek előrejelzéséhez van szükség. Ezért a légkör különböző magasságaiban kell elkészíteni.
Céljuk az ózon prekurzorok kibocsátásának korlátozása. Számos ország és az Európai Unió hoztak a levegő minősége a törvényeket, és frissítjük levegőminőségi normák és a küszöbértékek, beleértve az ózont (pl küszöbérték információ). 180 ng / m 3 Európában , és 120 ng / m 3 nem szabad túllépni felett több mint nyolc óra, az a küszöbérték, amelyen túl az egészségkárosodás biztosnak tekinthető). Ez lehetővé teszi a nemzeti vagy helyi hatóságok számára, hogy megtiltják vagy csökkentik bizonyos tevékenységeket (például nehéz fűtőolaj elégetése) vagy a járművek sebességét. A WHO ajánlásokat (érték útmutató) is készített .
A bírságok és / vagy adókedvezmények vagy támogatások rendszere helyi szinten arra ösztönzi a gyártókat, közösségeket és magánszemélyeket, hogy kevésbé szennyezzék őket. Bizonyos munkaidő- elrendezések , távmunkák és forgalomcsillapító eszközök segítenek csökkenteni az ózon-prekurzorok kibocsátását olyan időszakokban, amikor a napsugárzás a legaktívabb.
A levegőminőség figyelmeztető és mérőhálózatai (2007-ben több mint 700 mérőeszköz az EU-ban) meteorológiával segítik a kibocsátásokért felelős személyeket önként vagy szükségszerűen előre látni azáltal, hogy korlátozzák szennyező tevékenységeiket a nap folyamán. kritikus idők.
Európában ezek az eszközök kezdik megmutatni általános hatékonyságukat; 2007-ben a nyári ózonszint tíz évig a legalacsonyabbak között volt, különösen észak-európai országokban, ahol "nem lépte túl az információs küszöbértéket" . Olaszország továbbra is a leginkább kitett ország (479 µg / m 3 -ot mértek Szicíliában , a második rekord 2007-ben 363 µg / m 3 volt Romániában ). Franciaországban, Görögországban, Olaszországban és Romániában hatszor mértek 300-360 µg / m 3 szintet, és az irányelv által előírt hosszú távú küszöbértéket az EU-ban jelentősen túllépték, mint más európai országokban (amelyek közül néhány gyakran meghaladták az emberi egészség védelme célértékét). 2007-ben és Európában: a tájékoztatási küszöb teljes túllépésének 45% -át, a riasztási küszöb túllépésének 39% -át és a hosszú távú cél túllépésének 12% -át figyelték meg a 14. és aJúlius 21.
2019-ben egy kínai szerző (Shaocai Yu) azt javasolta, hogy a városi és ipari területeken előforduló ózont geoengineering köddel kezeljék mesterséges köd permetezésével a légkörbe. A folyamatot azzal indokolja, hogy az ózonszint természetesen alacsonyabb, amikor a levegő relatív páratartalma megnő, "ez a páratartalom csökkenti a levegő hőmérsékletét, csökkentve a kémiai gyökerősítők lánchosszát. Peroxi (HO2, RO2 és RC (O) O2), és az NO2 lánc hosszának csökkentésével és a fotokémia korlátozásával " ; úgy véli, hogy a válasz gyors lenne, a technológiai megvalósíthatóság viszonylag alacsony költségek mellett lehetővé teszi. Nem említi a vízfogyasztás problémáját, amelynek erőforrásai a legalacsonyabbak nyáron, amikor az ózon a maximális. Egészségügyi okokból a permetezett víznek is nagyon tisztanak kell lennie. Ezenkívül az ózon (a csúcs) nagy része a városok uralkodó szélében termelődik, és nem magában a városban.
Például a következő szennyezésgátló berendezéseket telepítették a járművekre:
A 100% -ban elektromos járművek használata korlátozná a troposzférikus ózon képződését .