Спасительный и убивающий газ: необычные факты про озон

Озон за последние десятилетия оброс множеством мифов — это неудивительно, ведь этот газ токсичен и одновременно защищает все живое от смертельного космического излучения, а механизм озоновых дыр остается загадкой. И все же — как работает озон?
Человечество озаботилось защитой озонового слоя после того, как в 1985 году над Антарктидой ученые обнаружили озоновую дыру диаметром свыше 1000 километров. 16 сентября 1987 года был подписан Монреальский протокол, который запрещает производство веществ, разрушающих озоновый слой Земли. И именно 16 сентября по решению ООН отмечается Международный день охраны озонового слоя отмечается 16 сентября.

Как рождается озон

Озон — газ голубого цвета с резким специфическим запахом, который является модификацией кислорода из трех молекул. При охлаждении он превращается темно-синюю жидкость, а затем замерзает черными кристаллами. В атмосфере озона очень мало — в каждом кубометре всего 0,6 кубического сантиметра этого газа.

В верхних слоях атмосферы озон образуется при облучении жестким ультрафиолетовым излучением. Однако он также образуется на Земле — например, из воздуха под действием электрического разряда. Например, после сильных гроз концентрация озона в атмосфере повышается.

Как защищает все живое

Жизнь на Земле смогла выйти на сушу только после появления в древней атмосфере озонового слоя. Такой слой существует на высоте в 15-20 километров в стратосфере и защищает организмы от жесткого ультрафиолета. В частности, озоновый слой почти полностью поглощает очень опасный ультрафиолет в диапазоне в 100—280 нм и 280—315 нм, который вызывает рак кожи.

Фото: NASA Goddard Photo and Video / Attribution License
Ученые полагают, что озоновый слой образовался в атмосфере Земли 600 миллионов лет назад, когда растения накопили достаточно кислорода с помощью фотосинтеза. Если бы не появление «озонового щита», высокоразвитые формы существовали бы только в океане, а на суше все живое выжигало бы жесткое солнечное излучение.

Почему смертельно опасен

Озоновый слой: как 3 мм защищают планету от гибели

Озон в больших концентрациях относится к самому высокому классу опасности вредных веществ — этот газ смертельно опасен. Длительное вдыхание озона вызывает болезни дыхательных путей, сердечно-сосудистые заболевания. Кроме этого, озон вступает в реакции с холестерином, образуя нерастворимые соединения, в конечном счете он вызывает инфаркты и инсульты.

В России предельно допустимая концентрация по озону в атмосферном воздухе составляет 0,16 миллиграмма на кубический метр, а в воздухе рабочей зоны — 0,1 миллиграмма. При концентрациях выше предельно допустимых могут возникать головная боль, раздражение слизистых, общая усталость, кашель, головокружение, снижение сердечной деятельности.

Как озон используется

Озон обладает сильным бактерицидным эффектом — он опережает такие вещества, как хлор и перекись марганца. Поэтому полученный промышленным способом газ используют для стерилизации и дезинфекции помещений, одежды, инструментов, а также очистки воды — как питьевой, так и сточной.

Озонирование воздуха на продуктовых складах существенно повышает сохранность товаров. Если добавлять минимальное количество озона в системы вентиляции производственных помещений, то можно добиться резкого снижения распространенности респираторных заболеваний. Кроме этого, озон пытались использовать в космонавтике в качестве компонента ракетного топлива.

Чего озон боится

Общее количество озона в атмосфере относительно невелико — если газ собрать под нормальным давлением, то его слой имел бы толщину всего в три миллиметра. Именно поэтому ученые опасаются, что «щит» от космического излучения может попросту исчезнуть, вызвав массовые эпидемии рака.

Фото: NASA Goddard Photo and Video / Attribution License
Молекула озона разрушается, когда встречает галогены, а также бром и атомарный хлор — эти вещества входят в состав фреонов, которые человечество использовало в холодильной промышленности и бытовых аэрозолях. Монреальский протокол запрещает производство фреонов — на сегодня договор подписали более 200 стран.

Почему страдает Антарктида

Истощение озонового слоя до недавнего времени наиболее интенсивно наблюдалось над Антарктидой. Ученые смогли объяснить такую географическую избирательность. Дело в том, что озон не образуется, если нет солнечного излучения. Долгая полярная ночь приводит к тому, что молекулы озона непрерывно разрушаются, а новые не появляются.

Фото: NASA Goddard Photo and Video / Attribution License
Также над Антарктидой в течение полярной зимы господствует особо устойчивый вихрь — он препятствует проникновению воздуха из других широт. Даже небольшое количество молекул фреона, попавшее в этот круговорот, могли вызвать массовый распад озона. Однако после резкого ограничения выбросов фреонов озоновый слой над Антарктидой стал восстанавливаться.

Источник