Wat is ozonconcentratie?
Ozon is een blauw gekleurd giftig gas dat bestaat uit drie zuurstofmoleculen (O 3 ), wat een gezondheidsrisico kan zijn of gunstig voor het leven op aarde, afhankelijk van waar het in de atmosfeer wordt waargenomen. Op lagere niveaus in de atmosfeer kan ozonconcentratie boven minimale hoeveelheden gezondheidseffecten veroorzaken, de plantengroei beïnvloeden en luchtvervuiling en bouwschade veroorzaken. In de bovenste atmosfeer 10-20 mijl (20-30 kilometer) boven de grond, fungeert ozon als een schild om te voorkomen dat sommige schadelijke ultraviolette stralen van de zon de grond bereiken.
Laag ozon wordt gevormd door reacties van voertuigen op aardolie met vluchtige organische stoffen (VOS) in benzine- en verfoplosmiddelen. Terwijl de verbindingen zich in de atmosfeer ophopen, reageren ze met normale zuurstofmoleculen (O 2 ) en creëren ze ozon en andere verbindingen die bijdragen aan smog of luchtvervuiling. Ozon is chemisch actief en kan bij inademen reageren met longweefsels en schade veroorzaken. Het is ook corrosief en kan bouwschade veroorzaken als gevolg van reacties met externe bouwproducten.
Ozon in kleine concentraties kan voordelig zijn bij gecontroleerd gebruik, omdat het kan werken als een ontsmettingsmiddel om bacteriën te verwijderen. Ozongeneratoren kunnen worden gebruikt voor waterbehandelingsinstallaties en in sommige luchtzuiveringssystemen voor het verwijderen van bacteriën. Dit wordt met opzet in lage concentraties gehouden om mogelijke negatieve gezondheidseffecten te minimaliseren. Een voorbeeld van ozon als luchtzuiveringsinstallatie doet zich voor wanneer bliksem wordt gegenereerd in onweer en de lucht daarna frisser ruikt. De hoge elektrische energie in bliksem kan ozon vormen uit zuurstofmoleculen, die reageren met luchtvervuiling en de lucht tijdelijk reinigen.
In de bovenste atmosfeer wordt ozon op natuurlijke wijze gevormd door reacties van zuurstofmoleculen met zeer intens zonlicht. De ozon is een zeer goede absorber van ultraviolet-B (UVB) stralingslengten, waarvan bekend is dat ze kanker bij mensen en veel dieren bevorderen. Ozon reageert constant met andere deeltjes en wordt vervolgens gedurende de dag geregenereerd, waarbij een constante ozonconcentratie wordt gehandhaafd. De hoeveelheid is erg klein, gemeten op een paar delen per miljard delen lucht, maar belangrijk voor UVB-bescherming.
Chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) werden in de jaren 1930 uitgevonden als een groep producten die nodig zijn om gevaarlijke koelmiddelen zoals ammoniak en methylchloride te vervangen, die ofwel ontvlambaar of giftig waren. Testen met CFK's toonden aan dat mensen en dieren zonder risico veilig kunnen worden blootgesteld aan lekken van kleinere hoeveelheden in huizen en kleinere bedrijven. Binnen een korte periode werden CFK's wereldwijd op grote schaal gebruikt in koeling, spuitbussen en blusmiddelen.
Onderzoek uit de jaren zestig toonde aan dat in sommige delen van de bovenste atmosfeer van de aarde de ozonconcentratie daalde. Tegen de jaren tachtig was er een duidelijk verband tussen verliezen van de ozonlaag en CFK's die vrijkwamen in de lucht die de bovenste atmosfeer bereikte. Wetenschappers stelden voor dat de extreem stabiele CFC-moleculen vele jaren in de atmosfeer van de aarde bleven, en uiteindelijk konden ze door luchtstromen en weer de atmosferische hoogten bereiken waar de ozonconcentratie het hoogst was.
Dezelfde zonlichtenergie die ozon creëerde, was ook sterk genoeg om de CFC-moleculen af te breken en chloormoleculen vrij te maken (Cl). Deze moleculen, samen met stof en ijskristallen op grote hoogte, vormden reactieplaatsen die ozon uit elkaar braken en normale zuurstofmoleculen creëerden. Hoewel deze reacties overal in de atmosfeer plaatsvonden, veroorzaakten zeer lage temperaturen en weersomstandigheden boven de Zuidpool daar een hogere reactiesnelheid.
Satellietgegevens toonden een zeer lage ozonconcentratie over de Zuidpool in de zeer vroege poollente, na enkele maanden van duisternis. Wetenschappers en de media bedachten destijds de term 'ozongat' om het effect te verklaren. Hoewel het ozongat elke lente tijdelijk was en relatief snel verdween, baarde het grote bezorgdheid over het langetermijneffect van CFK's.
In 1987 ondertekenden bijna 200 landen van de Verenigde Naties het Montreal Protocol en kwamen ze overeen de productie van CFK's geleidelijk af te schaffen of stop te zetten tegen specifieke deadlinejaren. In de volgende decennia zijn wijzigingen aangebracht in de overeenkomst, omdat nieuw bewijs een grotere aantasting van de ozonlaag toonde dan oorspronkelijk gedacht. CFK's werden vervangen door verbindingen met weinig of geen chloor in hun moleculen, hydrochloorfluorkoolstoffen (HCFK's) en fluorkoolwaterstoffen (HFK's) genoemd.
Er ontstond belangstelling voor het gebruik van ontvlambare gassen zoals propaan en zelfs ammoniak voor sommige toepassingen, omdat deze producten geen aantasting van de ozonlaag veroorzaken. In het begin van de 21e eeuw zochten fabrikanten naar manieren om brandbare gassen veilig in consumentenproducten op te nemen. Het onderzoek werd ook uitgebreid met niet-brandbare gassen zoals koolstofdioxide en andere technologieën die voedsel kunnen koelen zonder het gebruik van koelgassen.