luftforurening (den gode og den dårlige ozon)

Ozon er en kemisk forbindelse, der optræder som gas i atmosfæren og består af tre iltatomer (O3). Gassen dannes i stærkt lys ved kemiske reaktioner i atmosfæren (såkaldt fotokemiske reaktioner). Ozon er derfor en sekundær luftforurening.

I indeklimaet kan ozon dannes ved kemiske reaktioner i lyset fra fotokopimaskiner og laserprintere, og derfor er disse former for udstyr i dag udstyret med filtre til at fjerne ozon. I udemiljøet kan ozon desuden dannes i forbindelse med lynnedslag. Disse kilder – henholdsvis maskiner i indemiljøet og lynnedslag i udemiljøet – bidrager imidlertid kun med små mængder ozon, og ozon dannes helt overvejende ved de kemiske reaktioner i atmosfæren, som er knyttet til stærkt sollys. Langt størstedelen af den ozon, som optræder i indemiljøet, er derfor også transporteret til indemiljøet med luft fra udemiljøet i forbindelse med ventilation.

Den gode og den dårlige ozon

Da ozon har både positive og negative egenskaber, taler man inden for luftforureningskemi ofte om henholdsvis den ”gode” og den ”dårlige” ozon.

Den gode ozon finder man i ozonlaget, der befinder sig højt oppe i atmosfæren (i ca. 25 km’s højde) i det lag af atmosfæren, som kaldes stratosfæren. Ozonlaget beskytter livet på Jorden mod ultraviolet stråling; deraf betegnelsen "den gode ozon".

Den dårlige ozon befinder sig i troposfæren i den nederste del af atmosfæren og har negative effekter på sundhed, miljø, landbrugsafgrøder og visse materialer. Desuden medvirker den dårlige ozon til en øget drivhuseffekt.

Den gode ozon

Den gode og den dårlige ozon
Chapman-mekanismen består af fire kemiske reaktioner, som er styrende for koncentrationen af ozon i ozonlaget i stratosfæren. Den er opkaldt efter forskeren Sydney Chapman, som netop beskrev denne reaktionskæde i 1930. De fire kemiske reaktioner i Chapman-mekanismen: 1. Sollys spalter (fotolyse) atmosfærisk ilt (O2) til to meget reaktive iltradikaler (O). 2. Reaktivt iltradikale (O) reagerer med atmosfærisk ilt (O2) og danner ozon (O3). 3. Sollys spalter (fotolyse) ozon tilbage til frit ilt (O2) og reaktivt iltradikale (O). 4. Reaktivt iltradikale (O) reagerer med ozon (O3) og danner to frie iltmolekyler (O2).
Den gode og den dårlige ozon
Af .
Licens: CC BY NC ND 4.0

Den gode ozon finder man i ozonlaget. Ozonlaget, dvs. den højtliggende ozon i stratosfæren, optager en stor del af Solens skadelige ultraviolette stråling. Derved forhindres den ultraviolette stråling i at nå ned til de nederste dele af atmosfæren, hvor den kan give skader på planter, dyr og mennesker. Ozon i stratosfæren beskytter således livet på Jorden mod skadelig ultraviolet stråling fra Solen.

Ozonlaget dannes i en kæde af fire kemiske reaktioner. Denne kæde af reaktioner kaldes for Chapman-mekanismen, og kæden af reaktioner igangsættes af Solens ultraviolette stråling. Chapman-mekanismen er opkaldt efter geofysikeren og matematikeren Sydney Chapman (1888-1970), som i 1930’erne netop beskrev denne kæde af kemiske reaktioner, der fører til dannelsen af ozonlaget.

I 1980’erne målte man store fald i ozonkoncentrationen i ozonlaget. Det viste sig at være en følge af bl.a. udledninger CFC-gasser, som fører til nedbrydning af ozon i stratosfæren. Faldet i ozonkoncentrationen i ozonlaget var derfor menneskeskabt, og denne opdagelse førte til regulering af brugen af CFC-gasser.

Den gode ozon måles i Dobson-enheder. Denne type målinger har været anvendt siden 1920'erne og 1930'erne.

Den dårlige ozon

Den dårlige ozon finder man i troposfæren i den nederste del af atmosfæren. Den dårlige ozon har negative effekter på sundhed, dyr og planter og fungerer samtidig som klimagas. Dannelsen af den dårlige ozon sker i fotokemiske reaktioner, hvilket vil sige reaktioner, som er drevet af solindstråling. Reaktionerne til dannelse af den dårlige ozon involverer især kvælstofoxider og kulbrinter, som i kraftigt sollys kan give forhøjede ozonkoncentrationer.

På grund af landets placering langt mod nord er solindstrålingen i Danmark relativt begrænset. Selv om ozon dannes i atmosfæren over Danmark, så fører denne dannelse derfor normalt kun til forholdsvis begrænsede koncentrationer. Episoder med forhøjede koncentrationer af ozon i Danmark skyldes derfor hovedsagelig transport af forurening fra den nordlige del af det europæiske kontinent; disse episoder forekommer kun sjældent.

Ozon er en vigtig komponent i fotokemisk smog i storbyer placeret i solrigt klima – det klassiske eksempel er Los Angeles i USA. I nordeuropæiske byer som fx de danske byer vil koncentrationerne af ozon almindeligvis være lave, fordi ozon forbruges i kemiske reaktioner med lokale udslip af kvælstofoxider fra især trafikken. Høje koncentrationer af ozon i byområder ser man således kun i byer, som ligger i områder med stærk solindstråling; i Europa har man for eksempel målt høje koncentrationer i Athen i Grækenland. Her fører solindstrålingen til opbygning af høje niveauer af fotokemisk smog, som bl.a. kan omfatte høje koncentrationer af ozon.

Effekter på sundhed og natur

Den gode og den dårlige ozon
I troposfæren dannes ozon efter først en fraspaltning af et iltmolekyle fra kvælstofdioxid; efterfølgende reagerer dette iltmolekyle med frit ilt og danner ozon. Opbygningen af ozon sker ved nedbrydning af kulbrinter (forbindelser med kulstof og brint); en oxidation, der danner peroxyradikaler, som kan omdanne kvælstofmonooxid til kvælstofdioxid uden forbrug af ozon. I figuren er dette illustreret ved nedbrydningen af den simpleste af kulbrinterne, metan (CH4). 1. Metan reagerer med hydroxylradikalet (OH) og danner et metylradikale (CH3), som (2) meget hurtigt reagerer med frit ilt (O2) og danner et metylperoxyradikal (CH3O2). 3. Metylperoxyradikalet reagerer med kvælstofmonooxid (NO) og danner kvælstofdioxid (NO2). 4. Kvælstofdioxid spaltes af sollys (fotolyserer) og danner kvælstofmonooxid (NO) og et iltradikal (O). 5. Endelig reagerer iltradikalet med frit ilt (O2) og danner ozon (O3). Så længe der er sollys og metan til stede, vil denne kæde kunne opbygge ozon i den nederste del af atmosfæren (troposfæren).
Den gode og den dårlige ozon
Af .
Licens: CC BY NC ND 4.0

Efter partikler og kvælstofdioxid regnes ozon for den mest sundhedsskadelige luftforureningskomponent i udendørsmiljøet. Samtidig kan ozon afsættes til planter bl.a. gennem optag gennem planternes spalteåbning (stomata). Optaget af ozon gennem planternes spalteåbninger kan give skader på beplantningen. En række planter udsender terpener, bl.a. som en beskyttelse mod skadedyr. Terpener beskytter imidlertid også planterne ved at nedbryde ozon i nærområdet omkring planterne, og dermed beskytter planterne mod de skadelige virkninger af ozon. Et eksempel på disse skader finder man i beregninger foretaget i bl.a. USA, hvor man har vist, at ozon-stres medfører væsentlige tab i landets landbrugsafgrøder.

EU har fastsat grænseværdier for ozon i forhold til beskyttelse af både natur og mennesker. Grænseværdierne til beskyttelse af naturen overskrides almindeligvis ikke i Danmark, mens de i forhold til sundhed ind i mellem overskrides i sommermånederne. Grænseværdierne for sundhed overskrides typisk med et par års mellemrum, men en kommende skærpelse af EU’s grænseværdier vil betyde hyppigere overskridelser i de kommende år.

Målinger i udemiljøet

Koncentrationen af ozon i udemiljøet måles ved at sende udeluft ind i et kammer og derefter belyse kammeret med ultraviolet (UV-)lys. Koncentrationen bestemmes herefter ved at måle, hvor meget af ozonen, der absorberes (optages) i kammeret.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig

Fagansvarlig for Luftforurening

Ole Hertel
Professor og prodekan, Aarhus Universitet

Forstå aktuelle begivenheder

Krigen i Ukraine

Krigen i Ukraine begyndte med Ruslands invasion af landet den 24. februar 2022. Baggrunden for krigen var Ukraine-konflikten, der havde stået på siden 2013.

Mellemøsten i krig

Få overblik over vigtige personer, begivenheder, krige og konflikter i Mellemøsten lige nu.

Kernevåben

Kernevåben er masseødelæggelsesvåben bestående af en kerneladning og et fremføringsmiddel. Frankrig har for nyligt åbnet for at placere deres kernevåben i andre lande i et fælleseuropæisk forsvarssamarbejde.

Seneste ændringer på Lex

Se al aktivitet