Den ozon på jorden, der undertiden kaldes dårlig ozon, er ozon (O 3) dannet i den lavere atmosfære .
Det er en drivhusgas ( gennemsnitlig strålingskraft estimeret til +0,35 (+/- 0,15) W / m 2 og et større forurenende stof, hvis koncentration i troposfæren ifølge IPCC ( 2001 ) er fordoblet eller endda tredoblet. 20. århundrede. Dens hastighed varierer betydeligt i tid og rum; fra 10 ppb over tropiske oceaner til over 100 ppb i de øverste lag af troposfæren, i kontakt med stratosfæren og over stærkt forurenede byområder. Det siges at være sekundært, fordi det kommer fra forløbere ( nitrogenoxider og flygtige organiske forbindelser, der hovedsageligt udsendes af menneskelige aktiviteter og flora), under påvirkning af sol-UV. Ozon-toppe vises derfor, når solskinnet er vigtigt, og under anticykloniske forhold (dårligt spredt tilstand, der favoriserer ophobning af forløbere) , forværres episoden, hvis anticyklonen fortsætter.
Ozon, der varer et par dage i troposfæren, kan migrere mod regioner peri-by- og landdistrikter, der ligger under ve nt byområder.
Denne superoxidant påvirker menneskers sundhed . Det irriterer øjne og lunger og påvirker åndedrætsevnen. Andre forurenende stoffer som svovl og nitrogenoxider forværrer dets virkninger samt fysisk anstrengelse og langvarig eksponering. Det påvirker også økosystemer og nedsætter udbyttet af landbrug og skovbrug.
Ved at nedbryde visse konstruktions- og dekorationsmaterialer kan det også være en kilde til sekundære forurenende stoffer i indeluften . Disse effekter skal modsættes dem, der er beskyttende for den stratosfæriske ozon ("god ozon"), der findes i mere end 10 km højde, hvilket filtrerer en skadelig del af solens ultraviolette stråler.
I stærkt forurenede områder og under visse solskinsforhold kan høje NOx-koncentrationer ødelægge en del af ozon om natten (titreringseffekt).
En lille del produceres naturligt over enforestées-området eller efter naturbrande, men det meste af ozonens jordoverflade er et forurenende stof af menneskeskabte (genereret resultat af menneskelige aktiviteter). Direkte ozonemissioner fra menneskelige aktiviteter forekommer kun i små mængder:
Ozonforurening på jordoverfladen skyldes en kompleks mekanisme. Troposfærisk ozon er massivt dannet af "forløber" -forurenende stoffer under påvirkning af solstråling ( UV ); dette vedrører især kvælstofdioxid NO 2, der udsendes af udstødning af køretøjer, skorstene, forbrændingsanlæg og skovbrande (ofte bevidst eller sekundært induceret af dræning og global opvarmning ).
Under handling af solbølger med kort bølgelængde NO 2 → NO + O derefter O + O 2 → O 3 (i nærværelse af andre oxidanter , ellers NO 2 reformeres: NO + O 3 → NO 2 + O 2 ).Et ozon (O 3 ) -molekyle er altid resultatet af en reaktion mellem et iltmolekyle (O 2 ) og et iltatom (O). Det er fotodissociationen af nitrogendioxid (NO 2 ), der producerer det krævede oxygenatom (O), forudsat at nitrogenmonoxidet (NO) primært reagerer med en hydroperoxylradikal (HO 2 ) snarere end med O 3 , som ville have et nul balance.
I let forurenede områder, HO 2 fremstilles ved oxidation af carbonmonoxid (CO) og methan (CH 4 ) til stede i den naturlige atmosfære. Det skyldes hovedsageligt transformation under påvirkning af solstråling af nitrogenoxider (NO x ) og flygtige organiske forbindelser (VOC), der hovedsageligt udsendes af menneskelige aktiviteter ( dårlig ozon ).
I forurenede områder, er produktionen af ozon foretrukket, fordi oxidationen af flygtige organiske forbindelser (VOC) er hurtigere end for CO eller CH 4 .
Det ser ud til, at betingelserne for ozondannelse er opfyldt:
Toppe er normalt stærkere i højden, hvor ozon engang var et reklameargument for dets virkninger, som på det tidspunkt blev anset for at være gavnlige for sundheden. Dette kan f.eks. Observeres i Nice-baglandet nær Mercantour (hvor bidrag fra kystforurening også kommer i spil).
Globalt er ozonindholdet i troposfæren steget siden næsten begyndelsen af det 20. århundrede på grund af menneskeskabte årsager, hovedsageligt relateret til transport, men hastigheden og stigningstakten varierer alt efter verdens regioner.
En nylig rapport (2019), der kombinerer satellitmålinger og kemisk modellering af atmosfæren, viser, at over ca. 40 år (1979 til 2016) beskriver alle instrumenter stærke stigninger i troposfærisk ozon, fra Mellemøsten til USA. Indien og Østasien og længere mod øst over Stillehavet. (+ 15% til 20% i medium baggrund)). Den stærkeste stigning fandt sted i den seneste periode mellem 2005 og 2016 (se grafen overfor). Modelleringen viser og bekræfter, at de største stigninger på (+6 til +7 DU) ligger godt over Indien og Østasien.
De samme kilder afslører også en stigning i troposfærisk ozon (+4 til +5 DU over 38 års registrering) i Centralafrika og det tropiske Atlanterhav. Og i den tempererede zone blev Nordatlanten og den nordøstlige del af Stillehavet ikke skånet (+ 3 DU pr. Årti).
Når visse vejrforhold er opfyldt, kan der opstå lange ozon-topsituationer, såsom i Mexico City , Mexico i marts 2016 med et højdepunkt den 14. i denne måned (jordstationer registrerede et rekordhøjde på 171 ppb [volumendele pr. ved en station og 150 ppb blev overskredet ved seks andre stationer); en sjælden situation med depression centreret om denne region tillod bogstaveligt talt en indtrængning af stratosfæren i troposfæren (fra 9 til12. marts, men som blev efterfulgt af en kontinuerlig stigning i ozon på jordoverfladen i et par dage, mens en situation med atmosfærisk inversion fortsatte uden vind
Ozon på jordoverfladen har ikke samme oprindelse eller indvirkning på miljøet og sundheden som stratosfærisk ozon i højden, hvilket igen beskytter os mod solens skadelige ultraviolette (UV) stråler. I begge tilfælde er det det samme molekyle , dets påvirkninger varierer afhængigt af højden og dets indhold i luften. Ozontærsklen er en indikator for luftforurening . Det angiver mængden af ozon i mikrogram i en kubikmeter luft . Fra 180 µg ozon pr. Kubikmeter i gennemsnit over 1 time, for landene i Den Europæiske Union informeres befolkningerne om forurening, ligesom fra 240 µg / m 3 i gennemsnit over 1 time lanceres en forureningsalarm. Den europæiske standard er 120 µg / m 3 i gennemsnit over 8 timer. Den WHO anbefaler ikke at overskride 100 ug / m 3 i gennemsnit over 8 timer (mod 120 ug / m 3 tidligere).
Ozon på jorden kan forårsage irritation af øjne, slimhinder og øvre luftveje.
Tilstedeværelsen af en stor mængde ozon på jorden kan også forårsage lungeødem , men de mest almindelige problemer er luftvejene: astma eller lungesygdomme, der kræver indlæggelse. Der er en lille sammenhæng mellem dødelighed fra luftvejssygdomme og ozonkoncentration. Kardiovaskulær dødelighed ser ikke ud til at blive påvirket. Med hensyn til responsen og immuncellerne påvirker ozon signifikant miRNA'er (især: miR-143, miR-145, miR-199a *, miR-199b-5p, miR-222, miR-223, miR-25, miR-424 ), direkte proportionalt med ozonkoncentrationen, hvilket forårsager en afbrydelse af immunreguleringen og inducerer inflammation ved aktivering af oxidative veje.
Ozon-toppe vises generelt nedstrøms fra placeringen af ozonforløberemissioner (i forhold til vinden), og luftmasser beriget med menneskeskabt ozon cirkulerer. Denne forurening og dens virkninger med hensyn til dødelighed kan være grænseoverskridende, transoceanisk, transkontinentale eller interkontinentale.
Ozon trænger gennem bladene gennem stomataen ( stomatal flow ) og nedbrydes straks ved kontakt med cellerne, hvilket fører til kædereaktioner, der kan føre til cellernes død. Symptomer kan være bladnekrose , for tidlig bladfald, en ændring i åbningen af stomata og derfor en reduktion i hastigheden af fotosyntetisk aktivitet, der skader mange planter og især afgrøder (hvede, kartofler osv. ) Og landbrugsudbytter, skønt planterne kan til en vis grad forsvare sig ved at producere antioxidanter . Disse tab fører til reduceret vækst og svækkelse af planter, hvilket gør dem mere følsomme over for parasitære angreb og klimatiske risici (tørke). Disse virkninger kunne forværres i en sammenhæng med klimaændringer .
I de tidlige 2000'ere førte de målbare virkninger af ozon på jordoverfladen til afgrødeudbyttet på regional skala i Europa til økonomiske tab for mindst 23 markafgrøder (i størrelsesordenen 5,72 til 12 milliarder USD om året. Visse kornprodukter og især hvede (inklusive vinterhvede , som også udsættes for ozon) er særligt følsomme. Ifølge en metaanalyse (baseret på 39 undersøgelser udført i forskellige lande, herunder i Kina), er et højt ozonindhold i luft nedsætter klorofyllniveauet af hvede, gasudvekslingen af planten og andre udbyttefaktorer. lavere kornvægt (–18%), et reduceret antal kerner på øret (–11%), et reduceret antal ører (–5 %) og et produktivitetsindeks reduceret med 11% (sammenlignet med en ikke-eksponeret kultur). Den fysiologiske tilstand af bladene blev endnu mere påvirket med en hastighed af fotosyntese i lys atureret (ASAT), stomatal ledningsevne (Gs) og chlorophyll (Chl) -indhold henholdsvis reduceret med 40%, 31% og 46%. Svar på forhøjede O 3 niveauervar ens for forår og vinterhvede. For de fleste variabler var den faldende tendens lineært korreleret med stigende O3- niveauer. Forfatterne af denne metaanalyse vurderede, at stigningen i niveauet af CO 2kunne delvist opveje de skadelige virkninger af ozon på jordoverfladen. Kun en undersøgelse i Storbritannien viste, at en stigning på 10% i AOT 40 kun forårsagede små rentetab (–0,23%). Forfatterne konkluderer, at opdrættere her uafhængigt udvalgt hvedestammer, der er resistente over for ozon via testplottene. Nogle hvedekulturer er faktisk mere tolerante over for ozon. Hvis syreforurening har en tendens til at falde i rige lande, kan andre forurenende stoffer, herunder NO x , føje deres virkning til de af ozon.
Troposfærisk ozon i overskud nedsætter både pollens levedygtighed og stigmamodtagelighed , som begge normalt er levedygtige i 2 til 5 dage afhængigt af arten af den betragtede blomstrende plante og afhængigt af miljøforholdene (dvs. omtrent den samme periode, hvor stigmatiseringen forbliver modtagelig) .
Som eksempel:
Indendørs luft kan indeholde ozon fra udeluften og undertiden produceres in situ, for eksempel fra nogle elektriske motorer, nogle luftrensere og ionisatorer eller enheder, der bruger en UV-strålingskilde.
En nylig afhandling (2006) undersøgte interaktionerne mellem ozon importeret udefra via ventilation i CSTB- eksperimenthuset "MARIA" til 16 konstruktions- og dekorationsprodukter, der er meget udbredt i rige lande, til arkitektur ("vægeffekter" mulig) og indretning . 16 i kontakt med de testede materialer, var der et signifikant fald i ozon i indendørslufthastigheden (lille dråbe, 8% for emaljemaling, der nåede 89% for en beklædning af fyrretræ med variable hastigheder (0,003 til 0,158 cm / s). elementer af indretningen opfører sig derfor som en ozonvask .
Ikke overraskende for kemikeren bemærker vi dog også, at de sædvanlige emissioner af materialer ændres i nærvær af ozon (af styren , og alkener C 12 falder, mens andre indtægter steg markant ( aldehyder især inklusive formaldehyd , acetaldehyd , benzaldehyd , C5 til C10), men også ketoner og carboxylsyrer .
foretaget test på en fyrpanel (ni) viste, at komplekse heterogene mekanismer forklarer forsvinden af ozon; med reaktioner i homogen fase estimeret mellem 5 og 20%.
Ved denne lejlighed blev det også bemærket, at den eksterne forurening med NO, NO2 og O3 var ent overføres fuldstændigt ind i rummet af ventilationssystemet, men derefter elimineres 80% til 95% af denne ozon i rummet ved oxidation af genstande (heterogen reaktivitet) og mindre ved interaktion med molekyler i gasfasen med eksempel på ozonolyse reaktioner af alfa-pinen observeret i et rum med fyrpaneler); reaktionsbiprodukterne såsom formaldehyd , hexaldehyd , benzaldehyd og nonanal udgør en ny, sekundær forurening.
Indendørs lufttemperatur (såvel som fornyelseshastighed og luftfugtighed ) kan modulere emissionerne af visse materialer og dermed deres niveauer i indendørsluften. En simpel model kan forudsige indendørs luftforurenende niveauer fra udendørs luftforurenende stoffer. For ozon er prognosen tilfredsstillende, for NO er modellen næsten perfekt, men den overvurderer den indendørs NO2-koncentration (måske fordi modellen ignorerer fænomenet NO 2-adsorption til indendørs overflader). Bemærk, at dette automatiserede og kontrollerede hus ikke indeholder indbyggere, kæledyr, grønne planter eller revner eller revner, der kan øge visse luftindtag eller udløb ud over ventilationssystemet.
Den metrologi er nødvendig for at vurdere forurening og sundhedsmæssige risici, og at forudsige bevægelsen af forurenet luftmasser. Det skal derfor laves i forskellige højder af atmosfæren.
De sigter mod at begrænse emissionerne af ozonforløbere. Mange lande og EU har produceret love luftkvalitet, og opdaterer luftkvalitetsnormer og tærskler, herunder ozon (f.eks tærskelværdi information). Er 180 ug / m 3 i Europa , og 120 ug / m 3 må ikke overskrides i løbet af mere end otte timer, en tærskel, over hvilken sundhedsskader anses for at være sikre). Dette giver nationale eller lokale myndigheder mulighed for at forbyde eller reducere bestemte aktiviteter (forbrænding af tung fyringsolie f.eks.) Eller køretøjers hastighed. De WHO har også produceret anbefalinger (værdier vejledning).
Systemer med bøder og / eller skatteincitamenter eller subsidier lokalt tilskynder producenter, samfund og enkeltpersoner til at forurene mindre. Visse arbejdstidsordninger , fjernarbejde og fluidiseringsanordninger til trafik hjælper med at reducere emissioner af ozonforløbere på tidspunkter, hvor UV-stråler er mest aktive.
Advarsels- og målenetværk for luftkvalitet (Mere end 700 måleinstrumenter i EU i 2007) med meteorologi hjælper de ansvarlige for emissioner til frivilligt eller nødvendigvis at forudse ved at begrænse deres forurenende aktiviteter i løbet af dagen med risiko for "ozonstop" eller ved kritiske tider.
I Europa begynder disse enheder at vise deres samlede effektivitet; i 2007 var sommerens ozonniveauer blandt de laveste i ti år, især i de nordeuropæiske lande, hvor "der ikke er sket nogen overskridelse af informationstærskelværdien" . Italien er fortsat det mest udsatte land (479 µg / m 3 blev målt på Sicilien , den anden rekord i 2007 var 363 µg / m 3 i Rumænien ). Niveauer på 300 til 360 µg / m 3 er blevet målt seks gange i Frankrig, Grækenland, Italien og Rumænien, og den langsigtede tærskel, der er fastsat i direktivet, er stort set overskredet i EU som i andre europæiske lande (hvoraf nogle har ofte overskredet målværdien til beskyttelse af menneskers sundhed). I 2007 og i Europa: 45% af de samlede overskridelser af informationstærsklen, 39% af overskridelser af alarmtærsklen og 12% af overskridelser af det langsigtede mål blev observeret mellem den 14. og den21. juli.
I 2019 foreslog en kinesisk forfatter (Shaocai Yu) at behandle ozon i by- og industriområder ved geoteknisk tåge ved at sprøjte en kunstig tåge i atmosfæren. Han retfærdiggør processen med det faktum, at ozonniveauerne er naturligt lavere, når luftens relative fugtighed stiger, "denne fugtighed sænker lufttemperaturen ved at nedsætte kædelængden af de kemiske radikale forstærkere. Peroxy (HO2, RO2 og RC (O) O2) og ved at reducere længden af NO2-kæden og begrænse fotokemi ” ; han mener, at reaktionen ville være hurtig, at teknologisk gennemførlighed tillader det til relativt lave omkostninger. Det nævner ikke problemet med vandforbrug, hvis ressourcer er på det laveste om sommeren, når ozon er maksimalt. Af hygiejniske grunde skal det sprøjtede vand også være meget rent. Derudover produceres en stor del af ozon (toppen) i den fremherskende vind i byerne og ikke i selve byen.
F.eks. Er følgende forureningsbekæmpelsesanordninger installeret på køretøjerne:
Brug af 100% elektriske køretøjer ville begrænse dannelsen af troposfærisk ozon efter kemisk reaktion .