Ozon dobry i zły

 

Ozon - trzyatomowa cząsteczka tlenu (03) - jest rzadką, alotropową jego odmianą. Obecność tego gazu jest wyczuwalna z powodu charakterystycznego zapachu. Van Marum z Haarlem odkrył ozon w 1785 roku, ale nazwę nadał temu gazowi Christian Friedrich Schönbein, chemik szwajcarski pochodzenia niemieckiego, profesor chemii uniwersytetu w Bazylei, dopiero w 50 lat po odkryciu tego związku. I to kierując się właśnie specyficznym, ostrym zapachem tego gazu.

Ozon występuje we wszystkich warstwach atmosfery, ale głównie gromadzi się w stratosferze i troposferze. Ten zawarty w stratosferze chroni Ziemię i wszystkie organizmy żywe przed szkodliwym oddziaływaniem promieniowania ultrafioletowego. Ozon troposferyczny, szczególnie występujący przy powierzchni Ziemi, w większych stężeniach jest szkodliwy lub nawet trujący dla organizmów żywych.

Ubytek warstwy ozonowej w stratosferze powoduje zwiększony dopływ promieniowania ultrafioletowego do powierzchni Ziemi - stąd nasze obawy związane z "dziurą ozonową". Promieniowanie ultrafioletowe przenikając w głąb komórek może spowodować zmiany materiału genetycznego zawartego w jądrze komórkowym. Najgroźniejszym skutkiem działania promieni UV na skórę jest wywołanie procesu nowotworowego, w tym - złośliwego czerniaka skóry. Duże dawki ultrafioletu wywołują zapalenie spojówki i rogówki, a także mogą doprowadzić do powstania zaćmy. Promieniowanie UV przyspiesza starzenie się skóry, wywołuje zmarszczki, przebarwienia skóry i piegi.
Organizmy lądowe wykształciły wiele mechanizmów obronnych przed szkodliwym wpływem promieniowania UV, jak np. chitynowe pancerze owadów, muszle ślimaków, rogowe łuski gadów, pióra ptaków i włosy ssaków. Część zwierząt prowadzi nocny tryb życia.

Ozon pozostający blisko powierzchni Ziemi w dużych stężeniach może zagrażać zdrowiu ludzi. W stężeniu około 50 ppb powoduje bóle głowy, 60 ppb podrażnienia oczu, kaszel i duszności u osób wrażliwych i chorych na astmę, 100 ppb bóle klatki piersiowej, podrażnienia śluzówki, swędzenie oczu, choroby dróg oddechowych (nosa, gardła i płuc).
Nie jest też obojętny dla roślin. Wnikając przez otwarte w ciągu dnia szparki (pory) w liściach roślin uszkadza błony komórkowe i inne wewnętrzne struktury, jak chloroplasty i mitochondria. Zakłóca więc najważniejsze dla roślin procesy, jak fotosynteza i oddychanie, powoduje obniżenie plonów, zarówno u roślin dziko rosnących, jak też u roślin uprawnych.


Trudne lato i południe

Pomimo ograniczonej dzisiaj emisji przemysłowych zanieczyszczeń powietrza, nadal obserwuje się duże uszkodzenia drzewostanów w krajach Europy centralnej. Jedną z przyczyn tego stanu może być wzrastające stężenie ozonu w przyziemnej warstwie troposfery - uważają doc. Barbara Godzik i prof. Krystyna Grodzińska z Instytutu Botaniki PAN w Krakowie.
W naszych szerokościach geograficznych wyższe stężenia ozonu przy gruncie pojawiają się wraz z wyższymi temperaturami powietrza, tj. z końcem kwietnia, i trwają z reguły przez całe lato. Stężenia ozonu zmieniają się w ciągu doby: w nocy, przy braku promieniowania słonecznego niezbędnego do jego syntezy, są niskie, natomiast najwyższe - z reguły między godziną 12 a 16. Niebagatelną rolę w powstawaniu ozonu odgrywa transport samochodowy. Co gorsza: powstały w ośrodkach miejsko - przemysłowych ozon może być transportowany z masami powietrza na dalsze odległości.

Najwyższe stężenia ozonu przy gruncie rejestrowane są w południowej części Polski, tu również obserwowane są wysokie uszkodzenia drzewostanów. Obie te przesłanki stały się podstawą do powstania międzynarodowego programu badawczego pt. "Długotrwałe skutki zanieczyszczenia powietrza na ekosystemy leśne Tatr", realizowanego w latach 2000-2002 w Tatrach Wysokich. Projekt ten jest następstwem badań prowadzonych w całym łuku Karpat w latach 1997-1999.


Im wyżej, tym gorzej

W badaniach prowadzonych od roku 1996 w ekosystemach leśnych polskich parków narodowych wykorzystywano pomiary pasywne, prowadzone dwa tygodnie od początku maja do końca września. Zanotowano wówczas, że im bardziej na północ, tym stężenia ozonu są niższe. Najniższe stężenia występowały w Białowieskim Parku Narodowym, podczas gdy najwyższe - w Karkonoskim i Babiogórskim Parku Narodowym. Znaczne było również zróżnicowanie stężeń ozonu przyziemnego między stanowiskami pomiarowymi położonymi w całym łuku Karpat. Średnie dla sezonu wegetacyjnego (w ciągu trzech lat, tj. 1997-1999) stężenia ozonu w 26 górskich stanowiskach wahały się w zakresie od około 40 do ponad 100 mikrogram m-3. Najwyższe stężenia określono w Karpatach Zachodnich; niższe było we Wschodnich i Południowych.

W górskich parkach narodowych stężenia ozonu były również zróżnicowane: najwyższe notowano w Babiogórskim i Bieszczadzkim Parku Narodowym, natomiast najniższe w Magurskim i Pienińskim Parku Narodowym.

Zróżnicowanie stężeń było związane z warunkami meteorologicznymi, jak też z położeniem stacji pomiarowych. Wysokie stężenia ozonu w Babiogórskim Parku Narodowym spowodowane jest większym zanieczyszczeniem środowiska w tym rejonie, a w Bieszczadzkim Parku Narodowym - obecnością w dolnej warstwie troposfery tlenków azotu i lotnych związków organicznych pochodzących z ponad 200 wypalarni węgla drzewnego.

W polskich Tatrach najwyższe stężenia ozonu notowano na Małej Krokwi, Sarniej Skale i Gubałówce. Pomiary wykonywano na szczytach wzniesień, czyli w miejscach dobrze nasłonecznionych i przewietrzanych. Po słowackiej stronie maksymalne wartości występowały natomiast na południowych zboczach Łomnicy. Najniższe stężenia ozonu po stronie polskiej Tatr rejestrowano w Dolinie Kościeliskiej, a na Słowacji - w Starej Lesnej. Oba te stanowiska znajdują się niżej nad poziomem morza i są bardziej osłonięte.

Kolejne badania, rozpoczęte w roku 2000, prowadzone są tylko w obrębie Tatr Wysokich. Tym razem chodzi o poznanie czasowego i przestrzennego rozkładu zanieczyszczeń powietrza (ozonu, dwutlenku siarki i dwutlenku azotu) na północnych i południowych stokach Tatr Wysokich oraz oszacowanie ich wpływu na ekosystemy leśne tej części gór.

---