| Vanliga frågor om ozon
Vad är skillnaden mellan marknära och stratosfäriskt ozon? Ozon finns från jordytan upp
till mycket höga höjder. Merparten
Frågor om marknära ozon
kan ställas till IVL.
Vad är ozon? Ozon är en form av syre. Den
består av tre atomer syre, med den
Var finns ozon? Ozon finns från jordytan upp
till mycket höga höjder. Merparten
Hur mycket ozon finns det? Huvuddelen av atmosfärens ozon
befinner sig högt upp (10-50 km) och kallas ofta för ozonskiktet.
Om man samlar allt ozon från atmosfärens yttre gräns ned
till jordytan till ett skikt av ren ozongas, vid det tryck och den temperatur
som normalt råder där, så blir tjockleken 2-5 mm. Denna
totala mängd av ozon benämns totalozon och anges i enheten DU
(Dobson Unit). I genomsnitt är totalozonet omkring 350 DU över
Sverige vilket motsvarar tjockleken 3,5 mm. Globalt sett är ozonskiktet
tunnare nära ekvatorn (cirka 250 DU) + och tjockare mot polerna. Över
Hur bildas ozon? Genom att syremolekyler (två atomer syre) spjälkas av UV-strålningen på höga höjder kan de ensamma atomerna slå sig samman med syremolekyler och bilda ozon. Den viktigaste platsen för ozonbildning är på hög höjd över ekvatorsregionen. Ozon kan även bildas nära jordytan med hjälp av vissa föroreningar i kombination med solljus, så kallad fotokemisk reaktion. Under vår och försommar förekommer ibland episoder i bland annat Sverige med så höga halter att det ger hälsoproblem. Hur mäts ozon? Det finns numera ett flertal metoder
och instrument i bruk. Mätningar av totalozon inleddes på tjugotalet
på initiativ av G.M.B. Dobson. Han introducerade en spektrofotometer
som i princip jämför intensiteten av två närliggande
våglängder i den ultravioletta delen av solstrålningen.
Den ena påverkas mer av absorption i ozonet än den andra. Relationen
mellan intensiteterna är direkt beroende av mängden ozon i atmosfären.
Denna mätprincip används än idag och man har hedrat hans
pionjär-
En mer direkt metod är att pumpa luft genom ett instrument som direkt analyserar luftens innehåll av ozon, antingen med kemiska metoder eller optiska. Dylika instrument kan skickas upp med ballonger eller flygplan för att analysera atmosfären de passerar. Ballongsonderingar har givit mycket viktig information om ozonets vertikala fördelning. Numera används även satelliter för att mäta ozon. De ger inte alltid så noggranna värden men en oöverträffad bild av den geografiska fördelningen. Varför är ozonet
betydelsefullt
Ozonet i atmosfären fungerar som ett filter mot den skadligaste UV-strålningen. Ett minskat ozonskikt medför att mer skadlig UV-strålning kan nå jordytan. För människor kan detta innebära ökad risk för hudcancer, skador på ögon och påverkan på immunsystemet. En förändrad strålning kan också påverka ekosystemen. Exempel på negativ inverkan skulle vara minskade skördar och störningar i näringskedjan i havet. Man skall inte heller förringa den ekonomiska betydelsen av att vissa material såsom plaster, färger, gummi med mera bryts ner av UV-strålning. Hur bildas ozon? Varför bryts ozonet ner? Egentligen sker både bildning
och nedbrytning av ozon hela tiden.
Människan har tillfört atmosfären ämnen som snabbar på nedbrytningen. Detta har främst skett genom utsläpp av kloroflourokarboner (CFC) och andra ozonnedbrytande gaser. CFC är mycket stabila ämnen och det tar flera år för dem att nå upp till ozonskiktsnivå. Där sönderdelas de av UV-ljus och kloret frigörs. Detta klor kan reagera med ozon och medför en nedbrytning. En kloratom kan bryta ner mer än 100000 ozonmolekyler. Andra ozonnedbrytande ämnen är metylbromid (växtgifter), haloner (eldsläckare) och metylkloroform (lösningsmedel). Bromatomerna i en del av dessa ämnen är ännu effektivare ozonnedbrytare än vad klor är. Ozonhål vad är det? Hastigheten med vilken ozonet kan brytas ner är bl.a. temperatur- beroende men det finns ytterligare en viktig faktor nämligen om reaktionen sker i gasfas (vilket är vanligast) eller i kontaktytan med flytande eller fasta ämnen. Det senare kan snabba upp hastigheten mångfalt. Kemi som sker i flera olika faser kallas heterogena reaktioner. Atmosfären är ju vanligvis i gasfas men det finns undantag exempelvis moln. De vanliga molnen befinner sig långt under ozonskiktet men det förekommer ett slags moln även på ozonskiktsnivå. De kallas pärlemormoln och kan bildas under vintern då temperaturen är tillräckligt låg under -79 grader Celsius. Då kondenserar salpetersyra, svavelsyra och vatten till vad forskarna kallar PSC (Polar Stratospheric Clouds). De låga temperaturerna finns framförallt nära polerna i slutet av vintern. Atmosfärens cirkulation (vindarna) är emellertid annorlunda på norra och på södra halvklotet. På norra hemisfären finns flera nordsydliga bergskedjor som framkallar ett nord-sydligt utbyte av värme. Detta medför att avkylningen sällan är så stark i Arktis som över Antarktis. Dessutom är vinterhalvåret en vecka längre i Antarktis. Över Antarktis bildas varje vinter en polär virvel. Innanför denna kyls luften effektivt eftersom virveln förhindrar utbyte med omgivningen. Även över Arktis bildas en virvel men den är mycket svagare och inte så långlivad. Därför är ozonhålet vanligt återkommande över Antarktis. Det finns tendenser till att ozonhål uppstår även över Arkti men de har snarare haft karaktären av kraftiga förtunningar. Det finns ytterligare en källa till partiklar i ozonskiktsnivå. Det är efter kraftiga explosiva vulkanutbrott som det kan komma upp stora mängder med partiklar (aerosoler). Dessa sprids med vindarna och täcker hela jorden efter cirka ett halvår. Beroende på deras kemiska sammansättning och säkert flera faktorer kommer ozonskiktet att påverkas. Förtunnat ozonskikt har observerats både efter Pinatubo (Filipinerna) 1991 och El Chichon (Mexico) 1982. En viktig skillnad mot ozonhålet är att denna påverkan inte bara sker vid polerna. Avvecklingsplaner? CFC? Vad kan man göra ? Titta på Naturvårdsverkets
hemsida
Hur varierar mängden ozon under året? Årsvariationen liksom dygnsvariationen
är liten vid ekvatorn men
Varför finns det
mer ozon över Sverige
Något förenklat kan man
säga att mängden ozon på en bestämd plats beror av
tre faktorer.
Den årsvariation som normalt
är typisk för höga breddgrader med
Har ozonlagret alltid funnits? Mindre mängder ozon har nog funnits länge i högre delar av jordens atmosfär. Syret kom då från dissocierat vatten och koldioxid. Men några större mängder ozon uppträdde nog inte förrän syrehalterna började öka. Detta ägde rum för kanske två miljarder år sedan. Ozon är en form av syre och syret i atmosfären har i huvudsak tillkommit på grund av växternas fotosyntes. Ozonlagret är således mycket gammalt (storleksordning en till två miljarder år) även om de enskilda ozonmolekylerna ständigt bryts ner och återbildas. Så länge som människan har vandrat på jorden har det funnits ozon. Vad kan vi göra föra att rädda ozonlagret ? Undvika att använda produkter som tillför atmosfären ozonförstörande ämnen. De mest kända är klorfluorkarboner (CFC), som till största delen förbjudits, haloner och även vissa nitrösa gaser. Vad händer om ozonlagret försvinner? Först bör vi notera att ozonskiktet inte kan försvinna helt efter som ozon bildas hela tiden. Men kraftiga reduktioner kan ske. Det är ändå intressant som ett tankeexperiment. Effekten blir en kraftigt ökad UV-strålning. Framförallt där solen står högt på himlen skulle mycket skadlig strålning nå jordytan. Hur mycket av denna UVstrålning man får på sig beror av hur mycket man är ute och hur högt solen står. Den mängd UV-strålning man skulle erhålla i Sverige utan ozonskiktet summerat över ett helt år skulle bli ca 50-100 gånger större än med ett normaltjockt ozonskikt. I princip skulle man få samma UV-dos på ett enda år som under ett helt liv. Kan det uppstå flera hål och i så fall var ? För närvarande finns endast det Antarktiska ozonhålet, som uppträder regelbundet varje vår (augusti-december). Det finns möjligheter för att ozonhål även skulle kunna uppträda i Arktis. För att detta skall ske krävs att temperaturen blir tillräckligt låg (lägre än -79 grader Celsius) under en längre tid. Detta kan ske i polära områden under vinter och tidig vår. Under polarnatten kyls atmosfären genom utstrålning till rymden. Chanserna för detta bedöms att öka allteftersom växthuseffekten tilltar (se nedan). Går det att laga ozonskiktet ? Att producera ozon är fullt
möjligt. Emellertid är ozon dels mycket
Kan man dö av ozon? Ozon är en giftig gas som kan skada slemhinnor även i relativt små mängder. Men jag tror att det skulle krävas ganska mycket för att man skall dö av ozon. Hur kan vi skydda oss mot ozon om det är farligt? Om man är känslig bör
man stanna inne (stäng fönster och dörrar)
Finns det ozonlager på någon annan planet? Om planeten har syre i atmosfären och ligger nära en stjärna kommer strålningen att sönderdela syret så att det bildas ozon. CFC-gaserna är ju stora och tunga molekyler. Hur kan de komma upp till ozonskiktet? Det kan ju synas logiskt att tunga molekyler skulle hamna längst ner i atmosfären och de lätta ovanpå. För att detta skall ske måste gravitationen få tid att verka. Den fria medelväglängden (FMV) är den genomsnittliga sträcka en molekyl färdas mellan två kollisioner. Den beror av luftens densitet och därmed atmosfärstrycket. Vid jordytan är FMV av storleks- ordningen milliarddels meter; 66*10(-9)m. Under denna korta sträcka hinner inte molekylen falla långt pg.a gravitationen utan dess rörelse är helt dominerad av kollisionerna och atmosfärens sammansättning bestäms av den storskaliga turbulensen som blandar om på skalan mm upp till flera meter och till och med kilometer. Tänk på exempelvis virvlar i gathörn eller när en människa går genom luften. Denna blandning av atmosfären är väldigt effektivt. Den turbulenta omblandningen dominerar upp till ca 100 km höjd, där FMV=0.22 m. En molekyl rör sig alltså hela 22 cm i genomsnitt mellan varje kollision. Därovan ökar den fria medelväglängden ytterligar, eftersom trycket är mycket lågt, och nu kan en skiktning ske pga att gravitationen hinner verka. I princip skulle atmosfären här bilda lager enligt följande (molekylvikt): ozon (24), koldioxid (22), argon (18), syre (16), kväve (14) och vattenånga (10). Emellertid finns på dessa höjder inga molekyler kvar eftersom de har dissocierats av UV-strålningen från solen. Därför blir det en skiktning av atomer exempelvis syre, kväve, helium och väte på toppen. Vad händer om ozonlagret försvinner? UV-strålningen kommer att öka och därmed de skador som orsakas av den. Exempelvis: Skador på material såsom plaster, färger, papper och gummi. Mer känt är förmodligen
de skador som sker på biologiskt material.
Hur kan växthuseffekten påverka nedbrytningen av ozonskiktet? En ökad växthuseffekt medför
att temperaturen vid jordytan blir
De låga temperaturerna gynnar uppkomsten av PSC (polar startospheric clouds). Dessa moln kallas även pärlemormoln på grund av sitt färgskimrande utseende. De kemiska reaktioner som bryter ner ozon kan ske mycket snabbare på ytan av dessa molnpartiklar än i gasfas. Detta sker varje vårvinter över Antarktis och har även observerats i Arktis. Indiciekedjan blir därmed:
Växthuseffekt -->
Även partiklar av vulkaniskt ursprung, som kommer upp till ozonskiktsnivå, kan skynda på nedbrytningen. Detta har observerats efter de stora explosiva utbrotten av El Chichon 1982 och Pinatubo 1991. Under de två följande åren minskade mängden ozon avsevärt över stora delar av jorden. Partiklarna faller ut efter hand (se även ozonhål). För er som vill veta mer om växthuseffekten Carbon Dioxide Information Analysis Center Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Swedish Regional Climate Modelling Programme, SWECLIM Är det endast växthuseffekten som bidrar till att öka medeltemperaturen på jorden eller är det så att det allt tunnare ozonskiktet, som släpper igenom skadlig strålning även gör att temperaturen på jorden höjs? En bra fråga. Problemet är aningen komplext eftersom ozonet i sig är en av de viktigaste växthusgaserna och att ozonet har en ojämn fördelning i atmosfären. Ozonet absorberar både inkommande strålning från solen och från jorden utgående, men vid olika våglängder. Dessutom finns det marknära ozon (i mycket små men icke försumbara mängder) som har ökat under de senaste 50 åren samtidigt som det stratosfäriska har minskat under de senaste decennierna. Forskare som specialiserat sig på problematiken använder sig av modeller av atmosfären och beräknar de förändringar som blir följden av denna utveckling. För att göra det begripligt (om det lyckas vet jag inte) används ett koncept kallat Radiative Forcing , ungefär strålningsdrivning. Man kan se det som storleken på det inflytande som en viss gas har på den ökade växthuseffekten. För koldioxid brukar värdet hamna på ca +1.5 Wm-2 för år 1990 jämfört med utgångspunkten, det förindustriella värdet. Om man inkluderar metan, dikväveoxid och CFC-gaser blir värdet ca 2,5 Wm-2. Det stratosfäriska ozonet ger en negativ drivning, som till storleken är ungefär -0.2 Wm-2. Inflytandet av det marknära ozonet är osäkert men bedöms vara av samma storleksordning fast med motsatt tecken. Så för närvarande tycks atmosfärens ozon inte påverka växthuseffekten total sett. Detta är emellertid en grov förenkling. Det kan finnas indirekt påverkan tex på grund av ozonets ojämna fördelning i atmosfären. Temperaturfördelningen i atmosfären blir definitivt annorlunda p.g.a en minskning av ozon på hög höjd och en ökning i marknära skikt. Detta i sin tur påverkar atmosfärens omblandning och därmed cirkulation. Komplext kort sagt. Höghöjdsflyg och inverkan på ozonlagret? Paul Crutzen uppmärksammade 1969 att NOx skulle kunna bidra till en katalytisk nedbrytning av det stratosfäriska ozonet
NO + O3 -> NO2 + O2
nettoeffekten blir O3 + O -> 2 O2. Eftersom höghöjdsflyg direkt placerar kväveoxider i ozonskiktsnivå så skulle inverkan bli en ozonskiktsminskning. Hur kan man skydda sig
mot UV- B strålning?
Även UV-A kan orsaka tex solbränna men effekten är svagare. Bästa skyddet är att undvika exponering, framförallt då solen står högt på himlen. Kläder ger i de flesta fall ett bra skydd. Sol- skyddsmedel kan vara bedrägliga och förlorar ibland sin skyddande verkan efter några timmar. Kan du reda ut uttrycken ozonhål och ozonförtunning? Ozonförtunning är den generella minskningen av ozonskiktet, som sker över stora delar av jorden. Ozonhål är ett fenomen som är förknippat med polarområdena och de speciella atmosfäriska faktorer som kan uppstå där. Viktigaste effekten är att ozonskiktet kan brytas ner mycket snabbt under våren. Har man sett riktiga ozonhål? Total avsaknad av ozon från jordytan till atmosfärens yttre gräns har ännu inte uppkommit. Emellertid kan ozonet förstöras totalt på vissa nivåer i samband med det fenomen som benämns ozonhål. Detta sker varje vår i Antarktis. Över Arktis har mer 60% försvunnit p.g.a liknande processer i smaband med PSC (polarstratosfäriska moln) på vissa nivåer. Kan ozonförtunning bero på andra saker än människans utsläpp? Det är en ständig kamp
mellan ozonnedbrytande och ozonskapande processer samt förflyttningar
av ozon med vindarna.
Kan man producera ozon för att ersätta förlusten? Ozon uppkommer ibland (icke önskvärt)
tex i apparater där det finns kraftig UV-strålning eller där
det sker elektriska urladdningar.
Att tillverka ozon vore alltså fullt möjligt. Varför gör man då inte det? Jo, ozon är en giftig gas. Nära markytan kan den bli ett problem benämnt marknäraozon. Att förflytta produktionen upp i stratosfären vore ett enormt projekt vilket i sig säkert skulle orsaka enorma miljöproblem eftersom det skulle krävas mycket stor produktion för att ersätta förlusten. Vad skadas av UV strålning? Bara människor och växter? På vilket sätt? Ozon är en kraftig oxidator.
Det innebär att det lätt reagerar med många andra ämnen.
Det sker en oxidation.
Hur vet man vilka ämnen som är skadliga för ozonskiktet? Man har kartlagt vissa kemiska cykliska reaktioner som påverkar ozonnedbrytningen (Nobelpris 1995) där tex klor, brom, kväveoxider ingår. Om ämnen, där dessa ämnen i sin tur ingår, kan ta sig upp till ozonskiktet så finns en potentiell möjlighet att ozonskiktet skadas. Detta är mycket kortfattat en beskrivning av något som är mycket komplext. Kommer de här skadliga ämnena/gaserna att försvinna från atmosfären? Enligt uppskattningar sker en återgång till naturliga bakgrundvärden om 50-100 år. Hur och var bildas ozon? Bildning sker i stratosfären i huvudsak över ekvatorsområdena och på hög höjd. Vad är ozon för något? Tre atomer syre. O3 Sker det bara ozonförtunning vid polerna? Nej den sker överallt. Men nära ekvatorn är bildningen stor och kan ersätta förlusterna direkt. På högre breddgrader är balansen mycket beroende av transport av ozon från lägre breddgrader. Där är balansen rubbad. Vid polerna kan de nedbrytande processerna dessutom ske snabbare än på lägre breddgrader. Hur är gången
från kylskåp, med skadliga ämnen, till
Ett exempel: Ett kylskåp fylldes på med HCFC i Italien för några år sedan. Det hamnade i ett hus i Saltsjöbaden. Efter några år sker ett läckage. Köldmediet (HCFCn) pyser ut i köket, förs ut med ventilationen och förs med vindarna över Stockholm. Detta märker man inte förrän till kvällen då kylen inte håller temperaturen tillräckligt låg. Dagen efter kasseras kylmöbeln. Gaserna har nu spätts ut i atmosfären och är på väg till Finland. Utspädningen fortsätter under ett antal år och HCFC-molekylerna finns nu runt hela jorden. En del av molekylerna når ozonskiktet. De har hitintills varit skyddade av ozonskiktet. Men nu börjar de nå över ozonskiktet. Där är UV-strålningen så stark att de bryts sönder. Därmed frigörs Kloratomerna som varit bundna i HCFC-molekylen. Nu kan de frigjorda kloratomerna bindas till fria syreatomer och engageras i de nedbrytande kemiska cyklerna. En kloratom kan hinna bryta ner tio-tusentals eller hundra-tusentals ozonmolekyler innan den återvänder till lägre höjder. På dessa lägre höjder kan den fångas in i vattendroppar (moln) och med tiden falla ner till marken som regn. Väl nere på marken binds kloret upp av andra kemiska processer. Kännetecknande för HCFC och CFC är deras obenägenhet att bindas till vattendroppar. Detta är en viktig faktor för att just dessa ämnen är farliga för ozonskiktet. Andra klorhaltiga ämnen tex koksalt som det finns gott om i oceanerna är synneligen vattenlösliga. På vilket sätt är ozonhål/förtunning ett globalt miljöproblem? Utsläpp lokalt påverkar, efter omblandningen beskriven i f.g. fråga, hela jorden. Stratosfäriska moln, vad är det? Vanliga moln består i huvudsak av vattendroppar eller iskristaller. De polarsatratosfäriska molnen däremot består dessutom av andra ämnen som kondenserar/sublimerar (fryser) vid mycket låga temperaturer och därmed bildar partiklar. Det kan vara svavelsyra eller/och salpetersyra. Vad kan vi göra för att stoppa ozonets uttunning? Sluta producera, sluta använda ozonnedbrytande ämnen och om möjligt destruera de som redan finns. Naturvårdsverket har satt som mål att
CFC (klor-fluor-karboner) är den kemiska beteckningen på en grupp av ämnen. Freon är ett varumärke. Ungefär som Pepsi är ett varumärke bland andra för gruppen coladrycker. Finns det andra sajter med information om ozon? Ja, det finns åtskilliga. Här följer några exempel Satellitinformation med nästan realtidsdata Observera dessa sajter kan bli inaktuella. UV-index sajter Österrike med flera kartor och länkar World Ozone and Ultraviolet Radiation
Data Centre
|
||||||||||||||||
| Uppdaterad 2002-02-22 | ||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
| Ytterligare information | ||||||||||||||||
|
