P��zemn� (troposf�rick�) ozon

 

V�eobecn� charakteristika

Za norm�ln�ch podm�nek je ozon neviditeln� plyn s typick�m m�rn� euforizuj�c�m z�pachem. V ovzdu�� je obsa�en ve stopov�ch koncentrac�ch, kter� jsou pod �ichov�m prahem �lov�ka, a proto je ozon �ichov� vn�m�n jen v �ist�m ovzdu�� po siln�ch bou�k�ch s �etn�mi elektrick�mi v�boji. Ozon b�v� ozna�ov�n jako �plyn dvou tv���, proto�e v zemsk� atmosf��e hraje dvoj� roli:

                                                 Ve stratosf��e (stratosf�rick� ozon) absorbuje �kodliv� ultrafialov� z��en� a chr�n� �ivot na Zemi p�ed zhoubn�mi ��inky biologicky aktivn�ho ultrafialov�ho z��en� Slunce. Maxim�ln� mno�stv� stratosf�rick�ho ozonu je soust�ed�no ve v��ce 22 a� 25 km nad zemsk�m povrchem. Ochrana p�ed ultrafialov�m z��en�m p�edpokl�d� zejm�na u fotocitliv�ch osob a p�i prvn�ch pobytech na slunci (na ja�e a za��tkem l�ta) omezen� pobytu na slunci v poledn�ch hodin�ch, pou�it� ochrann�ch opalovac�ch kr�m� s vysok�m UV filtrem, slune�n�ch br�l�, klobouk� apod.

                                                 V troposf��e (troposf�rick�, p��zemn� ozon) je ozon pova�ov�n za zne�i��uj�c� l�tku, proto�e jako siln� oxida�n� �inidlo napad� d�chac� cesty a ochrann� komponenty oka, m� �kodliv� ��inky na fl�ru, faunu a po�kozuje n�kter� materi�ly jako nap�. plastick� hmoty, gumu, barvy a n�t�ry.

V minulosti byl hlavn�m zdrojem p��zemn�ho ozonu jeho p�enos ze stratosf�ry a na zemsk�m povrchu prob�hala jeho destrukce. S r�stem antropogenn�ch emis� uhlovod�k�, oxid� dus�ku a oxidu uhelnat�ho je v posledn�ch desetilet�ch pozorov�n r�st koncentrac� ozonu. Pr�m�rn� ro�n� koncentrace se za posledn�ch 100 let zv��ily z 20‑40 �g/m3 na 60 - 80 �g/m3. P��zemn� ozon je mezi zemsk�mi polokoulemi rozlo�en nerovnom�rn�.

Koncentrace p��zemn�ho ozonu jsou charakteristick� ro�n�m i denn�m chodem. V�razn� vy��� koncentrace p��zemn�ho ozonu se vyskytuj� v tepl� polovin� roku v odpoledn�ch hodin�ch a jsou obvykle spojeny s vysok�mi teplotami, intenzivn�m slune�n�m z��en�m a mal�mi rychlostmi v�tru. P�itom se zv��en� koncentrace mohou vyskytovat i ve v�t��ch vzd�lenostech od m�stsk�ch aglomerac� a tak� ve voln� p��rod�.

Ozon jako mimo��dn� ��inn� oxida�n� �inidlo m��e reagovat prakticky se v�emi biologick�mi l�tkami. Zejm�na bun��n� membr�ny, jejich� hlavn� stavebn� prvky tvo�� b�lkoviny a tuky, jsou nejv�ce vystaveny mo�nosti po�kozen� ozonem.

 

Vznik ozonu:

Ozon ve venkovn�m ovzdu�� nen� takzvanou prim�rn� zne�i��uj�c� l�tkou, proto�e a� na zanedbateln� v�jimky nen� p��mo emitov�n ��dn�m zdrojem. N�le�� ke skupin� fotochemick�ch oxidant� a vznik� ve spodn� troposf��e z oxid� dus�ku, uhlovod�k� a kysl�ku pod vlivem slune�n�ho z��en�. Pod�l ozonu ve fotochemick�m smogu �in� 80 % a je proto jeho hlavn� substanc�. V�choz� l�tky, vstupuj�c� do slo�it�ch fotochemick�ch reakc�, v jejich� pr�b�hu ozon vznik�, se naz�vaj� prekurzory. Kl��ovou roli p�i vzniku troposf�rick�ho ozonu hraj� oxidy dus�ku. Vlivem ultrafialov�ho z��en� se oxid dusi�it� rozkl�d� na oxid dusnat� a atom�rn� kysl�k:

NO2 → NO + O.

Vysoce reaktivn� atom kysl�ku se slou�� s atmosf�rick�m molekul�rn�m kysl�kem na ozon:

O + O2 → O3.

Sou�asn� ov�em prob�h� vratn� proces

O3 + NO → NO2 + O2

Pokud by v atmosf��e nebyly p��tomny t�kav� organick� l�tky, velice rychle by se ust�lil rovnov�n� stav, v n�m� by koncentrace ozonu byla �m�rn� pom�ru koncentrace oxidu dusi�it�ho ke koncentraci oxidu dusnat�ho a k v�znamn�mu n�r�stu koncentrace ozonu by nedo�lo.

Jsou-li v atmosf��e p��tomny tzv. voln� peroxilov� radik�ly, uplat�uj� se p�i zp�tn� oxidaci NO na NO2 mnohem ��inn�ji ne� ozon. Peroxilov� radik�ly vznikaj� mimo jin� p�i rozkladu t�kav�ch organick�ch l�tek (VOC), kter� se do ovzdu�� dost�vaj� jak z p��rodn�ch zdroj� (terpeny z jehli�nat�ch les�), tak ze zdroj� antropogenn�ch (doprava, v�roba pohonn�ch hmot a manipulace s nimi, pou��v�n� lak� a �edidel). Tyto radik�ly p�eb�raj� �lohu ozonu p�i obnov� oxidu dusi�it�ho:

NO + RO2oNO2 + ROo

Oxid dusi�it� je znovu rozkl�d�n slune�n�m z��en�m a cel� proces se opakuje. Vznikl� ozon nen� spot�ebov�v�n a p�i dostate�n� koncentraci voln�ch radik�l� v ovzdu�� dojde ke hromad�n� ozonu a vzniku fotochemick�ho smogu. Maxim�ln� koncentrace ozonu, j� m��e b�t dosa�eno, z�vis� nejen na absolutn�ch hodnot�ch koncentrac� VOC a oxid� dus�ku, ale t� na jejich pom�ru. V literatu�e se uv�d�, �e nejp��zniv�j�� podm�nky pro vznik vysok�ch ozonov�ch koncentrac� jsou v rozp�t� pom�ru VOC/oxidy dus�ku od 4:1 do 10:1.

 

Ozon m� tyto nejv�zna�n�j�� ��inky na lidsk� organizmus:

                                     Dr�d� d�chac� �stroj�, stahuje d�chac� cesty, zvy�uje jejich odpor a zt�uje d�ch�n� zejm�na u astmatik�, mal�ch d�t� a star��ch osob.

                                     Po�kozuje ochrann� komponenty oka a t�lov� b�lkoviny.

                                     Napad� nejperifern�j�� rozv�tven� plicn�ch c�v p��mo v plicn�ch skl�pc�ch, plicn� tk�� se st�v� propustn�j�� pro alergeny a sni�uje se odolnost v��i infekci.

Statistiky uv�d�j�, �e v p��padech, kdy denn� maximum hodinov�ch pr�m�r� koncentrace ozonu p�ekro�� �rove� 150 �g.m-3, po�et n�v�t�v astmatik� u pohotovostn�ch l�ka�� se zv��� a� o 33%. V�t�� expozici vysok�m koncentrac�m jsou vystaveny t� d�ti, jejich� spot�eba kysl�ku v pom�ru ke hmotnosti je vy��� a d�ti tud� inhaluj� v�t�� mno�stv� zne�i��uj�c�ch l�tek v�etn� ozonu na jednotku t�lesn� hmotnosti, ne� dosp�l�. P�i vy���ch koncentrac�ch mohou pot�e vzniknout i u zdrav�ch jedinc�, pokud jsou vystaveni nezvykl� fyzick� z�t�i spojen� se zv��enou frekvenc� d�ch�n�. Typick� p��znaky obt��, zp�soben� vysok�mi koncentracemi ozonu, jsou bolesti hlavy, podr�d�n� hrdla, z�chvaty ka�le, tlak za prsn� kost�, pocit nedostatku vzduchu, slzen� a p�len� o��. Nov� v�deck� v�sledky prokazuj�, �e koncentrace ozonu ji� od 100 �g.m-3 omezuj� funkci plic, p�i�em� vedle ozonu velmi pravd�podobn� hraj� roli je�t� dal�� �kodliv� l�tky.

Ozon rovn� v�znamn� po�kozuje vegetaci. Epizody zv��en�ch koncentrac� O3 se vyskytuj� od dubna do poloviny z���, tedy pr�v� v dob� vegeta�n�ho obdob�. Do rostlin pronik� ozon otev�en�mi pr�duchy (stomaty) v listech nebo jehlic�ch. D�ky sv� vysok� reaktivit� napad� bun��n� st�ny a jeho ��inky se projevuj� v�sevem sv�tl�ch skvrn (chlor�za) a v pozd�j��m stadiu bodov�m rozpadem bun��n� tk�n� (nekr�za). P�i v�razn�j��m napaden� se skvrnky sl�vaj� do ploch a po�kozen� list nebo jehlice odum�r�. Ozon tak naru�uje procesy d�ch�n� a fotosynt�zy, sni�uje v�nosy zem�d�lsk�ch plodin a zp�sobuje po�kozen� les�. Velmi citliv� jsou na p�soben� ozonu zejm�na p�enice, je�men, �ito, brambory a jetel, z lesn�ch strom� pak mod��n, borovice a buk.

Vysok� reaktivita ozonu m� za n�sledek, �e krom� biologick�ch materi�l� ozon napad� i celou �adu l�tek nebiologick�ch - textiln� vl�kna, barvy a laky, gumu. U textiln�ch vl�ken se naru�uje pevnost v trhu a sni�uje se �ivotnost textili�. N�t�rov� hmoty blednou a odpr�sk�vaj�, guma ztr�c� pru�nost a objevuj� se na n� trhliny.

 

Nam��en� extr�my v �esk� republice

Nejvy��� pr�m�rn� hodinov� koncentrace p��zemn�ho ozonu od roku 1992 na �zem� �R dos�hla hodnoty 314 �g.m-3 a byla nam��ena na stanici Praha-Vyso�any v hork�m (maxim�ln� teploty kolem 35 �C) slune�n�m dni 29. �ervence 1994.

V�znamn� epizoda v�skytu vysok�ch koncentrac� p��zemn�ho ozonu byla zaznamen�na ve velmi hork�ch slune�n�ch dnech 12.-14. srpna 2003. Zat�mco 12. srpna se hodnoty nad 180 �g.m-3 vyskytly pouze v z�padn� polovin� �ech, 13. srpna to bylo skoro na cel�m �zem� �R s v�jimkou Ostravska a frekventovan�ch m�st v Praze, Plzni a Brn�. P�ibli�n� na polovin� �ech a mal� oblasti na jihov�chod� Moravy vystoupily maxim�ln� koncentrace nad 200 �g.m-3 s nejvy��� hodnotou 235 �g.m-3 v Pardubic�ch. Dne 14. srpna koncentrace po p�echodu studen� fronty poklesly p�ev�n� na 140-160 �g.m-3.

 

Rizikov� skupiny obyvatelstva a doporu�en�

Vn�mavost lidsk�ho organizmu na ��inky ozonu je vysoce individu�ln�: z�vis� na v�ku a pohlav� jedince, fyzick�ch dispozic�ch a na �ad� dal��ch faktor�. Subjektivn� i objektivn� reakce na ��inky zne�i�t�n� se mohou m�nit v �irok�m rozmez� i u t�ho� jedince pod vlivem r�zn�ch okolnost� jako je du�evn� stav, stres, p�epracov�n�, oslaben� organizmu po prod�lan� nemoci apod.

Zv��enou citlivost v��i ��ink�m ozonu maj� lid� s chronick�mi onemocn�n�mi d�chac�ch cest a astmatem. Z n�kter�ch v�zkum� vypl�v�, �e na p�soben� ozonu jsou citliv�j�� �eny ne� mu�i, obzvl�t� citliv� jsou t� d�ti a mladistv�. Star�� osoby, na rozd�l od expozice jin�m zne�i��uj�c�m l�tk�m, vykazuj� v��i ozonu citlivost ni��� ne� mlad�� dosp�l� osoby.

V p��pad� v�skytu vysok�ch koncentrac� p��zemn�ho ozonu, p�ekra�uj�c�ch 180 �g.m-3 se osob�m citliv�m na ozon doporu�uje zdr�et se p�i pobytu pod �ir�m nebem v odpoledn�ch hodin�ch zv��en� fyzick� z�t�e spojen� se zv��enou frekvenc� d�ch�n�. P��slu�n�ci nerizikov�ch skupin si nemus� kl�st ��dn� omezen�. Vzhledem k tomu, �e vysok� koncentrace ozonu se vyskytuj� v odpoledn�ch hodin�ch a b�vaj� �asto obvykle spojeny s vysok�mi teplotami a intenzivn�m slune�n�m z��en�m, je pot�eba zv��it konzumaci nealkoholick�ch n�poj� a nevystavovat organismus nadm�rn� vysok�m teplot�m.

V p��pad� p�ekro�en� �rovn� 240 �g.m-3 je pro citliv� osoby vhodn�j�� zdr�ovat se p�es den v uzav�en�ch prostor�ch. Osob�m nerizikov�ch skupin se doporu�uje neprovozovat nezvykl� z�t�ov� aktivity pod �ir�m nebem.

V p��padech vysok�ch koncentrac� p��zemn�ho ozonu, kter� mohou b�t dosa�eny v odpoledn�ch hodin�ch za hork�ch slune�n�ch dn�, vyhla�uje �HM� sign�l upozorn�n� (jestli�e hodinov� koncentrace p��zemn�ho ozonu p�es�hnou ve t�ech hodinov�ch term�nech m��en� po sob� zvl�tn� imisn� limit 180 �g.m-3 ), resp. sign�l varov�n� (jestli�e p�es�hnou limit 240 �g.m-3 ).

Podrobn� informace o kvalit� ovzdu�� v�etn� map aktu�ln�ch koncentrac� p��zemn�ho ozonu jsou k dispozici na internetov�ch str�nk�ch �HM� na adrese portal.chmi.cz, resp. www.chmi.cz.