Озон (O3) — это бледно-голубой токсичный газ, обладающий острым запахом, напоминающим хлор. Он обладает мощными окислительными свойствами, может встречаться как естественным образом, так и образовываться в ходе деятельности человека. В зависимости от своего расположения в атмосфере озон может быть как полезным для человека, так и весьма вредным.

В высоких слоях стратосферы высокие концентрации этого газа образуют озоновый слой, защищающий все живое на планете от губительного воздействия ультрафиолета. А вот в приземном слое он опасен для человека, так как при контакте с организмом может нанести существенный вред. В концентрации более 0,1 мг/м³ газ озон способен повреждать слизистые оболочки и дыхательную систему.

Источники озона

В городах токсичный газ обычно образуется в результате работы автотранспорта. Существует прямая взаимосвязь между уровнем озона снаружи и внутри помещений. Внутри помещений он может выделяться домашним и офисным оборудованием, например:

  • миксерами,
  • лазерными принтерами,
  • копировальными машинами,
  • фенами и некоторыми видами оборудования для очистки воздуха.

Некоторые производители воздухоочистительного оборудования даже заявляют, что озон, выделяемый их оборудованием, будет нейтрализовать вредные соединения. К сожалению, ситуация не настолько оптимистична. Согласно ряду исследований взаимодействие между O3 и летучими органическими соединениями может приводить к образованию еще более вредных соединений, а не к их нейтрализации.

Если оборудование создает концентрации озона, превышающие допустимые нормы, то его не следует эксплуатировать в присутствии людей или домашних животных, так как это может нанести вред их здоровью. Все определяется тем, сколько его реально выделяется в ходе работы определенного прибора.

Некоторые виды воздухоочистительного оборудования характеризуются генерацией достаточно большого количества озона. Например, к таковым относятся ультрафиолетовые аэроионизаторы. Исследования показали, что ряд моделей ионизирующих очистителей воздуха (ионизаторов) также может выделять в окружающую среду недопустимые уровни этого вещества.

Не все производители ионизаторов и другого воздухоочистительного оборудования указывают в спецификациях своих приборов конкретные уровни озона, выделяемые в процессе эксплуатации техники. Такая неопределенность достаточно неприятна, ведь для измерения уровня токсичного газа в помещении требуется специальное оборудование, которое обычный пользователь попросту не может применить, чтобы удостовериться в собственной безопасности. Для воздуха рабочей зоны ПДК озона составляет 0,1 мг/м³. В идеале воздухоочистительное оборудование не должно вообще выделять какого-либо количества вещества, это должно быть четко зафиксировано в сертификационных документах и подтверждено технологическими испытаниями.

Воздействие озона на человека

Даже небольшие концентрации токсичного озона могут быть вредны для здоровья. Ранние признаки воздействия повышенных концентраций этого газа включают раздражение глаз, сухость во рту, кашель, затруднение дыхания, хрипы, одышку, боль в груди и другие признаки. Дети, а также люди, страдающие астмой, бронхитом, сердечными заболеваниями, особо уязвимы в отношении действия этого вещества.

Некоторые производители оборудования указывают, что озон уничтожает вирусы, бактерии и плесень. Это так, но проблема в том, что его концентрация, при которой газ начинает инактивировать вредные биологические объекты, в 5–10 раз больше уровня ПДК. Особо опасно продолжительное воздействие озона на организм человека, оно может приводить к серьезным заболеваниям, включая болезни легких.

Как снизить риски вредного воздействия

Существует ряд подходов, которые вы можете предпринять, чтобы снизить риск контакта с избытком токичного газа:

  1. Применяйте качественные фильтрующие воздухоочистители, использующие HEPA и угольные фильтры;
  2. При покупке воздухоочистителя ознакомьтесь с документацией и удостоверьтесь, что он вообще не выделяет в окружающую среду какого-либо количества вещества;
  3. В случае помещения, изобилующего источниками распростронения (лазерные принтеры, копировальные машины и т. д.) надлежит обеспечить качественную вентиляцию и приток свежего очищенного воздуха.
  4. Старайтесь избегать использования в помещениях чистящих средств и мебели, содержащих большое количество летучих органических соединений, так как их действия может усугубиться при контакте с O3.

Вы готовы изменить свой воздух к лучшему?

Выбрав бризер Tion О2 или же очиститель-обеззараживатель Tion Clever, вы получите воздухоочистительное оборудование, вообще не выделяющее какого-либо количества вредных содержащих. Это подтверждено многократными испытаниями и сертификатами. Все оборудование компании Tion сертифицировано на отсутствие каких-либо выделений токсичного газа. Поэтому вы и ваша семья можете вздохнуть с облегчением и насладиться чистотой и качеством воздуха, отфильтрованного приборами этого производителя.

Отметим, что Tion Clever имеет электростатический блок, генерирующий озон в бактерицидных концентрациях, который уничтожает бактерии и вирусы . Это необходимо для полного обеззараживания воздуха от биологического загрязнения. Однако, проходя через адсорбционно-каталитический фильтр, воздух полностью освобождается от вещества, который эффективно разлагается на кислород. Производитель гарантирует, что на выходе из прибора концентрация O3 будет ниже, чем на входе и не будет превышать ПДК.

1. Что мы знаем об озоне?

Озон (от греческого ozon — пахнущий) — газ голубого цвета (в больших количествах) с резким запахом, сильный окислитель. Озон — аллотроп кислорода. Молекулярная формула О3. Тяжелее кислорода в 2,5 раза. Озон открыт в начале 18-го века. В настоящее время широко используется для дезинфекции и стерилизации.

2. Как образуется озон в природе?

Образуется из молекулярного кислорода (О2) при электрическом разряде или под действием ультрафиолетового излучения. Особенно это ощутимо в местах, богатых кислородом: в лесу, в приморской зоне или около водопада. При попадании солнечных лучей в капле воды кислород преобразуется в озон. Запах озона также чувствуется после грозы, когда он образуется при электрическом разряде. По аналогичному принципу основано получение озона в специальных приборах — озонаторах.

3. Почему воздух после грозы кажется чище?

Озон окисляет примеси органических веществ и обеззараживает воздух, придавая приятную свежесть (запах грозы). Характерный запах озона проявляется при концентрациях 7-10 %.

4. Что такое озоносфера? Каково ее влияние на жизнь планеты?

Основная масса озона в атмосфере расположена на высоте от 10 до 50 км с максимальной концентрацией на высоте 20-25 км, образуя слой, называемый озоносферой. Озоносфера отражает жесткое ультрафиолетовое излучение, защищает живые организмы от губительного действия радиации. Именно благодаря образованию озона из кислорода воздуха стала возможна жизнь на суше.

5. Можно ли дышать озоном? Является ли озон вредным газом?

Высокие концентрации озона неблагоприятны для слизистых оболочек дыхательных органов. Озон сушит слизистую подобно избыточному количеству кислорода. Озон является сильным окислителем. Здесь кроются его положительные и опасные свойства. Все зависит от концентрации, т.е. от процентного соотношения содержания озона в воздухе. В малых количествах он поддерживает и оздоравливает, в больших концентрациях повреждает.

6. В каких случаях используются низкие и высокие концентрации озона?

Относительно высокие концентрации используются для дезинфекции, а более низкие концентрации озона не повреждают белковые структуры и способствуют заживлению ран при местном применении. В медицине оформилось отдельное направление — озонотерапия.

7. Каково действие озона на вирусы?

Озон подавляет вирус, частично разрушая его оболочку. Прекращается процесс его размножения и нарушается способность вирусов соединяться с клетками организма.

8. Эффективно ли применение озонирования воздуха для устранения запахов прокуренных помещений и помещений после ремонта (запахи краски, лака)?

Да, эффективно. Обработку, как правило, проводят несколько раз.

9. Какие соединения образуются в результате озонирования воздуха в закрытых помещениях?

Большинство компонентов окружающих нас соединений реагируют с озоном, приводя к образованию безвредных соединений. Большинство их них распадается на углекислый газ, воду и свободный кислород. В ряде случаев образуются неактивные (безвредные) соединения (оксиды). Есть еще так называемые нереагентные вещества — оксиды титана, кремния, кальция и т.д. Они в реакцию с озоном не вступают.

10. Надо ли озонировать воздух в помещениях с кондиционерами?

После прохождения воздуха через кондиционеры и нагревательные приборы в воздухе снижается содержание кислорода и не снижается уровень токсичных компонентов воздуха. К тому же, старые кондиционеры сами являются источником загрязнения и заражения. «Синдром закрытых помещений» — головная боль, усталость, частые респираторные заболевания.

11. Не является ли озон вредным для клеток организма?

Концентрации озона, создаваемые озонаторами, подавляют вирусы и микроорганизмы, но не повреждают клеток организма. Здоровые клетки организма человека имеют естественную защиту от повреждающего действия окисления (антиоксидантную). Иначе говоря, действие озона избирательно по отношению к живым организмам. Это не исключает применения мер предосторожности. Во время процесса озонирования нахождение в помещении нежелательно.

Продолжение следует..

Никитин Дмитрий Иванович

Физические свойства озона весьма характерны: это легко взрывающийся газ голубого цвета. Литр озона весит примерно 2 грамма, а воздух – 1,3 грамма. Следовательно, озон тяжелее воздуха. Температура плавления озона – минус 192,7ºС. Такой «растаявший» озон представляет собой тёмно-синюю жидкость. Озоновый «лед» имеет темно-синюю окраску с фиолетовым оттенком и при толщине свыше 1 мм становится непрозрачным. Температура кипения озона — минус 112ºС. В газообразном состоянии озон диамагнитен, т.е. не обладает магнитными свойствами, а в жидком состоянии — слабопарамагнитен. Растворимость озона в талой воде в 15 раз больше, чем у кислорода и составляет примерно 1,1 г/л. В литре уксусной кислоты при комнатной температуре растворяется 2,5 грамма озона. Он также хорошо растворяется в эфирных маслах, скипидаре, четыреххлористом углероде. Запах озона ощущается при концентрациях свыше 15 мкг/м3 воздуха. В минимальных концентрациях воспринимается как «запах свежести», в более значительных концентрациях приобретает резкий раздражающий оттенок.

Озон образуется из кислорода по следующей формуле: 3O2 + 68 ккал → 2O3. Классические примеры образования озона: под действием молнии во время грозы; под действием солнечного света в верхних слоях атмосферы. Озон также способен образовываться при любых процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например, при разложении перекиси водорода. Промышленный синтез озона связан с использованием электрических разрядов при низких температурах. Технологии получения озона могут отличаться друг от друга. Так, для получения озона применяемого для медицинских целей используется только чистый (без примесей) медицинский кислород. Отделение образовавшегося озона от примеси кислорода обычно не составляет труда в силу различий физических свойств (озон легче сжижается). Если не требуется соблюдения определенных качественных и количественных параметров реакции, то получение озона не представляет особых трудностей.

Молекула О3 неустойчива и довольно быстро превращается в O2 с выделением тепла. При небольших концентрациях и без посторонних примесей озон разлагается медленно, при больших — со взрывом. Спирт при соприкосновении с ним моментально воспламеняется. Нагревание и контакт озона даже с ничтожными количествами субстрата окисления (органических веществ, некоторых металлов или их окислов) резко ускоряет его разложение. Озон может сохраняться длительное время при − 78ºС в присутствии стабилизатора (небольшого количества HNO3), а также в сосудах из стекла, некоторых пластмасс или благородных металлов.

Озон – сильнейший окислитель. Причина такого явления кроется в том, что в процессе распада образуется атомарный кислород. Такой кислород гораздо агрессивнее молекулярного, потому что в молекуле кислорода дефицит электронов на внешнем уровне вследствие их коллективного использования молекулярной орбитали не так заметен.

Еще в XVIII веке было замечено, что ртуть в присутствии озона теряет блеск и прилипает к стеклу, т.е. окисляется. А при пропускании озона через водный раствор йодистого калия начинает выделяться газообразный йод. Такие же «фокусы» с чистым кислородом не получались. В дальнейшем открывались свойства озона, которые сразу же были приняты на вооружение человечества: озон оказался прекрасным антисептиком, озон быстро удалял из воды органические вещества любого происхождения (парфюмерия и косметика, биологические жидкости), стал широко использоваться в промышленности и быту, прекрасно зарекомендовал себя в качестве альтернативы стоматологической бормашине.

В XXI веке применение озона во всех областях жизни и деятельности человека растет и развивается, а потому мы становимся свидетелями его превращения из экзотики в привычный инструмент для повседневной работы. ОЗОН O3, аллотропная форма кислорода.

Получение и физические свойства озона.

Впервые ученые узнали о существовании неизвестного им газа, когда начали экспериментировать с электростатическими машинами. Случилось это в 17 веке. Но начали изучать новый газ лишь в конце следующего столетия. В 1785 голландский физик Мартин ван Марум получил озон, пропуская через кислород электрические искры. Название же озон появилось лишь в 1840; его придумал швейцарский химик Кристиан Шенбейн, произведя его от греческого ozon – пахнущий. По химическому составу этот газ не отличался от кислорода, но был значительно агрессивнее. Так, он мгновенно окислял бесцветный иодид калия с выделением бурого иода; эту реакцию Шенбейн использовал для определения озона по степени посинения бумаги, пропитанной раствором иодида калия и крахмала. Даже малоактивные при комнатной температуре ртуть и серебро в присутствии озона окисляются.

Оказалось, что молекулы озона, как и кислорода, состоят только из атомов кислорода, только не из двух, а из трех. Кислород О2 и озон О3 – единственный пример образования одним химическим элементом двух газообразных (при обычных условиях) простых веществ. В молекуле О3 атомы расположены под углом, поэтому эти молекулы полярны. Получается озон в результате «прилипания» к молекулам О2 свободных атомов кислорода, которые образуются из молекул кислорода под действием электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, гамма-квантов, быстрых электронов и других частиц высокой энергии. Озоном всегда пахнет около работающих электрических машин, в которых «искрят» щетки, около бактерицидных ртутно-кварцевых ламп, которые излучают ультрафиолет. Атомы кислорода выделяются и в ходе некоторых химических реакций. Озон образуется в малых количествах при электролизе подкисленной воды, при медленном окислении на воздухе влажного белого фосфора, при разложении соединений с высоким содержанием кислорода (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), при действии на воду фтора или на пероксид бария концентрированной серной кислоты. Атомы кислорода всегда присутствуют в пламени, поэтому если направить струю сжатого воздуха поперек пламени кислородной горелки, в воздухе обнаружится характерный запах озона.

Реакция 3O2 → 2O3 сильно эндотермичная: для получения 1 моль озона надо затратить 142 кДж. Обратная реакция идет с выделением энергии и осуществляется очень легко. Соответственно озон неустойчив. В отсутствие примесей газообразный озон медленно разлагается при температуре 70° С и быстро – выше 100° С. Скорость разложения озона значительно увеличивается в присутствии катализаторов. Ими могут быть и газы (например, оксид азота, хлор), и многие твердые вещества (даже стенки сосуда). Поэтому чистый озон получить трудно, а работать с ним опасно из-за возможности взрыва.

Не удивительно, что в течение многих десятилетий после открытия озона неизвестны были даже основные его физические константы: долго никому не удавалось получить чистый озон. Как писал в своем учебнике Основы химии Д.И.Менделеев, «при всех способах приготовления газообразного озона содержание его в кислороде всегда незначительно, обыкновенно лишь несколько десятых долей процента, редко 2%, и только при очень пониженной температуре оно достигает 20%». Лишь в 1880 французские ученые Ж.Готфейль и П.Шаппюи получали озон из чистого кислорода при температуре минус 23° С. Оказалось, что в толстом слое озон имеет красивую синюю окраску. Когда охлажденный озонированный кислород медленно сжали, газ стал темно-синим, а после быстрого сброса давления температура еще более понизилась и образовались капли жидкого озона темно-фиолетового цвета. Если же газ не охлаждали или сжимали быстро, то озон мгновенно, с желтой вспышкой, переходил в кислород.

Позднее разработали удобный метод синтеза озона. Если подвергнуть электролизу концентрированный раствор хлорной, фосфорной или серной кислоты с охлаждаемым анодом из платины или из оксида свинца(IV), то выделяющийся на аноде газ будет содержать до 50% озона. Были уточнены и физические константы озона. Он сжижается намного легче кислорода – при температуре –112° С (кислород – при –183° С). При –192,7° С озон затвердевает. Твердый озон имеет сине-черный цвет.

Опыты с озоном опасны. Газообразный озон способен взрываться, если его концентрация в воздухе превысит 9%. Еще легче взрываются жидкий и твердый озон, особенно при контакте с окисляющимися веществами. Озон можно хранить при низких температурах в виде растворов во фторированных углеводородах (фреонах). Такие растворы имеют голубой цвет.

ОЗОН

Химические свойства озона.

Для озона характерна чрезвычайно высокая реакционная способность. Озон – один из сильнейших окислителей и уступает в этом отношении только фтору и фториду кислорода OF2. Действующее начало озона как окислителя – атомарный кислород, который образуется при распаде молекулы озона. Поэтому, выступая в качестве окислителя, молекула озона, как правило, «использует» только один атом кислорода, а два других выделяются в виде свободного кислорода, например, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Так же происходит окисление многих других соединений. Однако бывают и исключения, когда молекула озона использует для окисления все три имеющиеся у нее атома кислорода, например, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Очень важное отличие озона от кислорода в том, что озон проявляет окислительные свойства уже при комнатной температуре. Например, PbS и Pb(OH)2 в обычных условиях не реагируют с кислородом, тогда как в присутствии озона сульфид превращается в PbSO4, а гидроксид – в PbO2. Если в сосуд с озоном налить концентрированный раствор аммиака, появится белый дым – это озон окислил аммиак с образованием нитрита аммония NH4NO2. Особенно характерна для озона способность «чернить» серебряные изделия с образованием AgO и Ag2O3.

Присоединив один электрон и превратившись в отрицательный ион О3–, молекула озона становится более стабильной. Содержащие такие анионы «озонокислые соли» или озониды были известны давно – их образуют все щелочные металлы, кроме лития, причем устойчивость озонидов растет от натрия к цезию. Известны и некоторые озониды щелочноземельных металлов, например, Са(О3)2. Если направить на поверхность твердой сухой щелочи струю газообразного озона, то образуется оранжево-красная корка, содержащая озониды, например, 4КОН + 4О3 → 4КО3 + О2 + 2Н2О. При этом твердая щелочь эффективно связывает воду, что предохраняет озонид от немедленного гидролиза. Однако при избытке воды озониды бурно разлагаются: 4КО3+ 2Н2О → 4КОН + 5О2. Разложение идет и при хранении: 2КО3 → 2КО2 + О2. Озониды хорошо растворимы в жидком аммиаке, что позволило выделить их в чистом виде и изучить их свойства.

Органические, вещества, с которыми озон соприкасается, он обычно разрушает. Так, озон, в отличие от хлора, способен расщеплять бензольное кольцо. При работе с озоном нельзя использовать резиновые трубки и шланги – они моментально «прохудятся». Реакции озона с органическими соединениями идут с выделением большого количества энергии. Например, эфир, спирт, вата, смоченная скипидаром, метан и многие другие вещества самовоспламеняются при соприкосновении с озонированным воздухом, а смешение озона с этиленом приводит к сильному взрыву.

Применение озона.

Озон не всегда «сжигает» органические вещества; в ряде случаев удается провести специфические реакции с сильно разбавленным озоном. Например, при озонировании олеиновой кислоты (она в больших количествах содержится в растительных маслах) образуется азелаиновая кислота НООС(СН2)7СООН, которую используют для получения высококачественных смазочных масел, синтетических волокон и пластификаторов для пластмасс. Аналогично получают адипиновую кислоту, которую используют при синтезе найлона. В 1855 Шенбейн открыл реакцию с озоном непредельных соединений, содержащих двойные связи С=С, но только в 1925 немецкий химик Х.Штаудингер установил механизм этой реакции. Молекула озона присоединяется к двойной связи с образованием озонида – на этот раз органического, причем на место одной из связей С=С встает атом кислорода, а на место другой – группировка –О–О–. Хотя некоторые органические озониды выделены в чистом виде (например, озонид этилена), эту реакцию обычно проводят в разбавленном растворе, так как в свободном виде озониды – очень неустойчивые взрывчатые вещества. Реакция озонирования непредельных соединений пользуется у химиков-органиков большим почетом; задачи с этой реакцией часто предлагают даже на школьных олимпиадах. Дело в том, что при разложении озонида водой образуются две молекулы альдегида или кетона, которые легко идентифицировать и далее установить строение исходного непредельного соединения. Таким образом химики еще в начале 20 века установили строение многих важных органических соединений, в том числе природных, содержащих связи С=С.

Важная область применения озона – обеззараживание питьевой воды. Обычно воду хлорируют. Однако некоторые примеси в воде под действием хлора превращаются соединения с очень непpиятым запахом. Поэтому уже давно предложено заменить хлор озоном. Озонированная вода не приобретает постороннего запаха или вкуса; при полном окислении озоном многих органических соединений образуются только углекислый газ и вода. Очищают озоном и сточные воды. Продукты окисления озоном даже таких загрязнителей как фенолы, цианиды, повеpхностно-активные вещества, сульфиты, хлоpамины, представляют собой безвредные соединения без цвета и запаха. Избыток же озона довольно быстро распадается с образованием кислорода. Однако озонирование воды обходится дороже, чем хлорирование; кроме того, озон нельзя перевозить, и он должен производиться на месте использования.

Озон в атмосфере.

Озона в атмосфере Земли немного – 4 млрд. тонн, т.е. в среднем всего 1 мг/м3. Концентрация озона растет с удалением от поверхности Земли и достигает максимума в стратосфере, на высоте 20–25 км – это и есть «озоновый слой». Если весь озон из атмосферы собрать у поверхности Земли при нормальном давлении, получится слой толщиной всего около 2–3 мм. И вот такие малые количества озона в воздухе фактически обеспечивают жизнь на Земле. Озон создает «защитный экран», не пропускающий к поверхности Земли жесткие ультрафиолетовые солнечные лучи, губительные для всего живого.

В последние десятилетия большое внимание уделяется появлению так называемых «озоновых дыр» – областях со значительно уменьшенным содержанием стратосферного озона. Через такой «прохудившийся» щит до поверхности Земли доходит более жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Поэтому ученые давно следят за озоном в атмосфере. В 1930 английский геофизик С.Чепмен для объяснения постоянной концентрации озона в стратосфере предложил схему из четырех реакций (эти реакции получили название цикла Чепмена, в них М означает любой атом или молекулу, которые уносят избыточную энергию):

О2 → 2О

О + О + М → О2 + М

О + О3 → 2О2

О3 → О2 + О.

Первая и четвертая реакции этого цикла – фотохимические, они идут под действием солнечной радиации. Для распада молекулы кислорода на атомы требуется излучение с длиной волны менее 242 нм, тогда как озон распадается при поглощении света в области 240–320 нм (последняя реакция как раз и защищает нас от жесткого ультрафиолета, так как кислород в этой спектральной области не поглощает). Остальные две реакции термические, т.е. идут без действия света. Очень важно, что третья реакция, приводящая к исчезновению озона, имеет энергию активации; это означает, что скорость такой реакции может увеличиваться под действием катализаторов. Как выяснилось, основной катализатор распада озона – оксид азота NO. Он образуется в верхних слоях атмосферы из азота и кислорода под действием наиболее жесткой солнечной радиации. Попадая в озоносферу, он вступает в цикл из двух реакций O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, в результате которой его содержание в атмосфере не меняется, а стационарная концентрация озона снижается. Существуют и другие циклы, приводящие к снижению содержания озона в стратосфере, например, с участием хлора:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2.

Разрушают озон также пыль и газы, которые в большом количестве попадают в атмосферу при извержении вулканов. В последнее время возникло предположение, что озон также эффективно разрушает водород, выделяющийся из земной коры. Совокупность всех реакций образования и распада озона приводит к тому, что среднее время жизни молекулы озона в стратосфере составляет около трех часов.

Предполагают, что помимо природных, существуют и искусственные факторы, влияющие на озоновый слой. Хорошо известный пример – фреоны, которые являются источниками атомов хлора. Фреоны – это углеводороды, в которых атомы водорода замещены атомами фтора и хлора. Их используют в холодильной технике и для заполнения аэрозольных баллончиков. В конечном счете, фреоны попадают в воздух и медленно поднимаются с потоками воздуха все выше и выше, достигая, наконец, озонового слоя. Разлагаясь под действием солнечной радиации, фреоны сами начинают каталитически разлагать озон. Пока не известно в точности, в какой степени именно фреоны повинны в «озоновых дырах», и, тем не менее, уже давно принимают меры по ограничению их применения.

Как показывают расчеты, через 60–70 лет концентрация озона в стратосфере может уменьшиться на 25%. И одновременно увеличится концентрации озона в приземном слое – тропосфере, что тоже плохо, так как озон и продукты его превращений в воздухе ядовиты. Основной источник озона в тропосфере – перенос с массами воздуха стратосферного озона в нижние слои. Ежегодно в приземный слой озона поступает примерно 1,6 млрд. тонн. Время жизни молекулы озона в нижней части атмосферы значительно выше – более 100 суток, поскольку в приземном слое меньше интенсивность ультрафиолетового солнечного излучения, разрушающего озон. Обычно озона в тропосфере очень мало: в чистом свежем воздухе его концентрация составляет в среднем всего 0,016 мкг/л. Концентрация озона в воздухе зависит не только от высоты, но и от местности. Так, над океанами озона всегда больше, чем над сушей, так как там озон распадается медленнее. Измерения в Сочи показали, что воздух у морского побережья содержит на 20% больше озона, чем в лесу в 2 км от берега.

Современные люди вдыхают значительно больше озона, чем их предки. Основная причина этого – увеличение количества метана и оксидов азота в воздухе. Так, содержание метана в атмосфере постоянно растет, начиная с середины 19 века, когда началось использование природного газа. В загрязненной оксидами азота атмосфере метан вступает в сложную цепочку превращений с участием кислорода и паров воды, итог которой можно выразить уравнением CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. В роли метана могут выступать и другие углеводороды, например, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей при неполном сгорании бензина. В результате в воздухе крупных городов за последние десятилетия концентрация озона выросла в десятки раз.

Всегда считалось, что во время грозы концентрация озона в воздухе резко увеличивается, так как молнии способствуют превращению кислорода в озон. На самом деле увеличение незначительно, причем оно происходит не во время грозы, а за несколько часов до нее. Во время же грозы и в течение нескольких часов после нее концентрация озона снижается. Объясняется это тем, что перед грозой происходит сильное вертикальное перемешивание воздушных масс, так что дополнительное количество озона поступает из верхних слоев. Кроме того, перед грозой увеличивается напряженность электрического поля, и создаются условия для образования коронного разряда на остриях различных предметов, например, кончиков ветвей. Это также способствует образованию озона. А затем при развитии грозового облака под ним возникают мощные восходящие потоки воздуха, которые и снижают содержание озона непосредственно под облаком.

Интересен вопрос о содержании озона в воздухе хвойных лесов. Например, в Курсе неорганической химии Г. Реми можно прочитать, что «озонированный воздух хвойных лесов» – выдумка. Так ли это? Ни одно растение озон, конечно, не выделяет. Но растения, особенно хвойные, выделяют в воздух множество летучих органических соединений, в том числе ненасыщенных углеводородов класса терпенов (их много в скипидаре). Так, в жаркий день сосна выделяет в час 16 мкг терпенов на каждый грамм сухой массы хвои. Терпены выделяют не только хвойные, но и некоторые лиственные деревья, среди которых – тополь и эвкалипт. А некоторые тропические деревья способны выделить в час 45 мкг терпенов на 1 г сухой массы листьев. В результате в сутки один гектар хвойного леса может выделить до 4 кг органических веществ, лиственного – около 2 кг. Покрытая лесом площадь Земли составляет миллионы гектаров, и все они выделяют в год сотни тысяч тонн различных углеводородов, в том числе и терпенов. А углеводороды, как это было показано на примере метана, под действием солнечной радиации и в присутствии других примесей способствуют образованию озона. Как показали опыты, терпены в подходящих условиях действительно очень активно включаются в цикл атмосферных фотохимических реакций с образованием озона. Так что озон в хвойном лесу – вовсе не выдумка, а экспериментальный факт.

Озон и здоровье.

Как приятно прогуляться после грозы! Воздух чист и свеж, его бодрящие струи, кажется, без всяких усилий сами втекают в легкие. «Озоном пахнет, – часто говорят в таких случаях. – Очень полезно для здоровья». Так ли это?

Когда-то озон, безусловно, считали полезным для здоровья. Но если его концентрация превышает определенный порог, он может вызывать массу неприятных последствий. В зависимости от концентрации и времени вдыхания озон вызывает изменения в легких, раздражение слизистых глаз и носа, головную боль, головокружение, снижение кровяного давления; озон уменьшает сопротивляемость организма бактериальным инфекциям дыхательных путей. Предельно допустимая его концентрация в воздухе составляет всего 0,1 мкг/л, а это означает, что озон намного опаснее хлора! Если несколько часов провести в помещении при концентрации озона всего лишь 0,4 мкг/л, могут появиться загрудинные боли, кашель, бессонница, снижается острота зрения. Если долго дышать озоном при концентрации больше 2 мкг/л, последствия могут быть более тяжелыми – вплоть до оцепенения и упадка сердечной деятельности. При содержании озона 8–9 мкг/л через несколько часов происходит отек легких, что чревато смертельным исходом. А ведь такие ничтожные количества вещества обычно с трудом поддаются анализу обычными химическими методами. К счастью, человек чувствует присутствие озона уже при очень малых его концентрациях – примерно 1 мкг/л, при которых йодкрахмальная бумажка еще и не собирается синеть. Одним людям запах озона в малых концентрациях напоминает запах хлора, другим – сернистого газа, третьим – чеснока.

Ядовит не только сам озон. С его участием в воздухе образуется, например, пероксиацетилнитрат (ПАН) СН3–СО–ООNО2 – вещество, оказывающее сильнейшее раздражающее, в том числе слезоточивое, действие, затрудняющее дыхание, а в более высоких концентрациях вызывающее паралич сердца. ПАН – один из компонентов образующегося летом в загрязненном воздухе так называемого фотохимического смога (это слово образовано от английского smoke – дым и fog – туман). Концентрация озона в смоге может достигать 2 мкг/л, что в 20 раз больше предельно допустимой. Следует также учесть, что совместное действие озона и оксидов азота в воздухе в десятки раз сильнее, чем каждого вещества порознь. Не удивительно, что последствия возникновения такого смога в больших городах могут быть катастрофическими, особенно если воздух над городом не продувается «сквозняками» и образуется застойная зона. Так, в Лондоне в 1952 от смога в течение нескольких дней погибло более 4000 человек. А смог в Нью-Йорке в 1963 убил 350 человек. Аналогичные истории были в Токио, других крупных городах. Страдают от атмосферного озона не только люди. Американские исследователи показали, например, что в областях с повышенным содержанием озона в воздухе время службы автомобильных шин и других изделий из резины значительно уменьшается.

Как уменьшить содержание озона в приземном слое? Снизить поступление в атмосферу метана вряд ли реалистично. Остается другой путь – уменьшить выбросы оксидов азота, без которых цикл реакций, приводящих к озону, идти не может. Путь это тоже непростой, так как оксиды азота выбрасываются не только автомобилями, но и (главным образом) тепловыми электростанциями.

Источники озона – не только на улице. Он образуется в рентгеновских кабинетах, в кабинетах физиотерапии (его источник – ртутно-кварцевые лампы), при работе копировальной техники (ксероксов), лазерных принтеров (здесь причина его образования – высоковольтный разряд). Озон – неизбежный спутник производства пергидроля, аргонодуговой сварки. Для уменьшения вредного действия озона необходимо оборудование вытяжки у ультрафиолетовых ламп, хорошее проветривание помещения.

И все же вряд ли правильно считать озон, безусловно, вредным для здоровья. Все зависит от его концентрации. Как показали исследования, свежий воздух очень слабо светится в темноте; причина свечения – реакции окисления с участием озона. Свечение наблюдали и при встряхивании воды в колбе, в которую был предварительно напущен озонированный кислород. Это свечение всегда связано с присутствием в воздухе или воде небольших количеств органических примесей. При смешении свежего воздуха с выдыхаемым человеком интенсивность свечения повышалась в десятки раз! И это не удивительно: в выдыхаемом воздухе обнаружены микропримеси этилена, бензола, уксусного альдегида, формальдегида, ацетона, муравьиной кислоты. Они-то и «высвечиваются» озоном. В то же время «несвежий», т.е. полностью лишенный озона, хотя и очень чистый, воздух свечения не вызывает, а человек его ощущает как «затхлый». Такой воздух можно сравнить с дистиллированной водой: она очень чистая, практически не содержит примесей, а пить ее вредно. Так что полное отсутствие в воздухе озона, по-видимому, тоже неблагоприятно для человека, так как увеличивает содержание в нем микроорганизмов, приводит к накоплению вредных веществ и неприятных запахов, которые озон разрушает. Таким образом, становится понятной необходимость регулярного и длительного проветривания помещений, даже если в нем нет людей: ведь попавший в комнату озон долго в ней не задерживается – частично он распадается, а в значительной степени оседает (адсорбируется) на стенках и других поверхностях. Сколько должно быть озона в помещении, пока сказать трудно. Однако в минимальных концентрациях озон, вероятно, необходим и полезен.

Таким образом, озон это мина замедленного действия. Если его правильно использовать, то он будет служить человечеству, но стоит его начать использовать не по назначению, как это моментально приведет к глобальной катастрофе и Земля превратится в такую планету как Марс.

Нередко во время грозы чувствуется характерный запах озона — запах чистоты и свежести.

Озонирование воздуха стало модной тенденцией в последнее время.

Для искусственного озонирования созданы специальные устройства, способные вырабатывать озон. Дискуссии об их пользе или вреде ведутся постоянно.

Рассмотрим, что собой представляет озон и зачем нужен озонатор воздуха.

Что такое озон

В обычном состоянии озон — ядовитый газ голубоватого цвета, с резким приятным запахом.

В природе он образуется под действием ультрафиолета или во время грозовых разрядов.

В верхних слоях атмосферы наша планета окружена озоновым слоем, образованным естественным путем, под воздействием солнечного излучения на кислород воздушной среды.

Озоновая оболочка защищает землю от радиации космоса и солнечного излучения.

Основное использование озона в быту — обеззараживание и очистка воды, воздуха, окружающих предметов, продуктов и устранения запахов.

Являясь мощным окислителем, озон воздействует на вирусы, грибки, споры плесени, вредоносные бактерии и прочие микроорганизмы.

Озонаторы — зачем нужна озонация воздуха

Озонатор представляет собой устройство, вырабатывающее озон с помощью воздействия электрического разряда или лучей ультрафиолета на атомы кислорода.

От мощности прибора зависит концентрация производимого газа.

Озонаторы бывают бытовыми, промышленными и медицинскими. Существуют специальные устройства, предназначенные для использования в автомобилях или холодильниках. Имеются озонаторы для обеззараживания воды, представляющие собой насадку на водопроводный кран.

Наличие дополнительных функций очистки или увлажнения помогут улучшить качество воздуха в квартире.

Бытовые озонаторы работают от напряжения 220 вольт и производят озон из кислорода, находящегося в воздухе квартиры.

Устройства используют для следующих целей:

  • дезинфекции помещений;
  • дезодорации воздуха в санузлах, шкафах, гардеробных, холодильниках;
  • отбеливания белья и обработки обуви;
  • обеззараживания продуктов питания для увеличения срока их хранения.

Медицинские озонаторы применяют для стерилизации инструментов, антисептирования и дезинфекции помещений. При лечении используют озоно-кислородные смеси, озонированную воду.

Устройства промышленного назначения применяют для обеззараживания питьевой воды из артезианских скважин, при глубокой очистке бассейнов, дезинфекции производственных помещений, оборудования пищевых производств, салонов общественного транспорта.

Рекомендации по использованию

При включении бытового озонатора необходимо строго соблюдать рекомендации, указанные в тех паспорте.

В целях безопасности, прибор включают на ограниченное время, определенное инструкцией.

Устройство крепится к стене или устанавливается в недоступных для детей местах.

Использовать озонатор можно только в хорошо проветриваемых помещениях. При работе устройства в комнате не должны находиться ни люди, ни домашние животные.

Нельзя включать прибор в местах с повышенной влажностью, в непосредственной близости от источников огня и взрывоопасных газов.

Через каждые 30 минут работы следует устраивать десятиминутные перерывы.

Перед включением прибора и после озонирования необходимо тщательно проветрить помещения.

Озонирование воздуха необходимо сочетать с проветриванием и влажной уборкой.

Польза от озонации воздуха

Одним из основных достоинств озонирования является способность разрушать любую присутствующую в атмосфере и воде патогенную микрофлору: вирусы, вредоносные бактерии, микроорганизмы и грибки. Озон губительно действует и на одноклеточных паразитов.

Озонаторы способны:

  • избавить от неприятных запахов и сигаретного дыма;
  • уничтожить патогенную микрофлору;
  • ускорить выздоровление при вирусных инфекциях и исключить их распространение;
  • стабилизировать давление и избавить от головных болей.

Важно знать, что используя в лечебных целях озонатор воздуха, польза не подтверждена официальной медициной.

Озонирование воздуха в складах с пищевыми продуктами повышает их сохранность. Озонаторы для воды насыщают ее кислородом, устраняя избыток железа. Приборы, встроенные в холодильник, уничтожает бактерии и способны продлить срок хранения продуктов.

Вред озонации в доме

Согласно установленным нормам СанПиН, содержание озона в помещении не должно быть больше 0,1 мг/м3.

Показателем превышения допустимой концентрации озона может быть характерный запах грозовой свежести.

Нарушение правил использования озонатора и превышение содержания озона в помещении вызывает ожоги дыхательных путей.

Отравление озоном проявляются следующими симптомами:

  • головной болью, головокружением;
  • резкой усталостью, пониженной работоспособностью;
  • нарушением дыхания, раздражением верхних дыхательных путей;
  • аллергическими реакциями;
  • жжением и покраснением глаз.

Озон повышает активность тромбоцитов, что приводит к увеличению артериального давления. Высокая концентрация газа токсична, негативно влияет на слизистые легких, может спровоцировать атеросклероз, привести к бесплодию.

Озонатор не чистит воздух, и не эффективен против угарного газа и формальдегидов. Соединяясь с разными примесями, находящимися в воздухе квартиры, газ образовывает вредные для здоровья токсичные вещества, усиливает симптомы аллергии, ослабляет иммунитет.

Озонотерапия относится к методам нетрадиционной медицины, а официальная медицина не подтверждает ее эффективность и использует только для стерилизации и дезинфекции.

Путем сильного окисления, озон уничтожает все бактерии без разбора — и «плохие» и «хорошие». После работы озонатора важно хорошо проветрить помещение, чтобы газ полностью удалился.

При использовании озонаторов нужно строго соблюдать меры предосторожности, и использовать средства индивидуальной защиты.

Выводы

Планируете приобретать озонатор воздуха — вред и польза озонирования должны быть тщательно взвешены.

Озонатор может быть безвреден при правильной его эксплуатации, соблюдении мер безопасности, тщательном проветривании помещения после его использовании.

Если вы опасаетесь негативных воздействий от использования устройства, стоит рассмотреть более безопасные методы очистки и обеззараживания воздуха в помещении.

Например, климатический комплекс Airnanny A7 выполняет одновременно функции приточной установки, очистителя, нагревателя и увлажнителя воздуха.

Вода в увлажнителе обеззараживается с помощью ультрафиолетового излучения. Встроенные датчики контролируют и поддерживают уровень СО2 в воздухе, температуру, влажность.

Вам не придется покидать помещение при его работе, открывать окна для проветривания, контролировать процесс работы. Прибор можно устанавливать даже рядом с кроваткой ребенка.

С Airnanny A7 в вашей квартире всегда будет идеально свежий, чистый, здоровый воздух и комфортный микроклимат для детей и взрослых.

Выбирайте климатические устройства, в безопасности и эффективности которых вы уверены.

Лапченко В.А.*, Звягинцев А.М.**

УДК 504.3.054:551.510.41

В.А. Лапченко

А.М. Звягинцев

Приземный озон в Крыму

*Лапченко Владимир Александрович, научный сотрудник Станции фонового экологического мониторинга Карадагского природного заповедника (п.г.т. Курортное, Феодосия)

E-mail: ozon.karadag@gmail.com

**Звягинцев Анатолий Михайлович, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория» (г. Долгопрудный, Московская область)

E-mail: : azvyagintsev@cao-rhms.ru

Черноморское побережье Крыма является здравницей, принимающей в сезон десятки миллионов людей, что делает актуальным исследования приземного озона в Крыму. В статье представлены результаты анализа наблюдений приземной концентрации озона в Карадагском природном заповеднике за период 2008-2012 гг. Показано, что качество воздуха на черноморских курортах Крыма определяется исключительно концентрацией озона.

Ключевые слова: приземный озон, Карадагский природный заповедник, сезонный и суточный ход, предельно допустимые концентрации.

В последние десятилетия в мире наблюдается рост внимания к поведению тропосферного озона (в нижнем, примерно 10-километровом слое атмосферы). Это связано со следующими основными факторами: 1) озон является токсичным загрязнителем атмосферы, концентрация которого нередко превышает предельно допустимую, опасную для здоровья, вследствие чего Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила его в список пяти основных загрязнителей, содержание которых необходимо контролировать при определении качества воздуха; 2) озон играет ключевую роль в химических и фотохимических процессах в тропосфере, обусловливая ее окислительную способность; и 3) озон является одним из основных, после водяного пара и углекислого газа, парниковых газов. Озон — естественная составляющая атмосферы, поскольку образуется здесь естественным путем при воздействии на кислород ультрафиолетовой радиации Солнца (с длиной волны менее 242 нм); озон обнаружим на всех высотах до 80 км; у поверхности Земли его концентрации обычно находится в диапазоне 10-120 мкг м-3. Согласно большинству наблюдений и всем прогнозам на большинстве населенных территорий в настоящее время происходит рост озона в приземном слое атмосферы, что должно привести к учащению эпизодов с опасными для здоровья концентрациями озона. Согласно данным Европейского агентства по окружающей среде1, основными загрязнителями воздуха в Европе, вызывающими озабоченность за здоровье населения, являются аэрозоль антропогенного происхождения и озон, опасные концентрации которых образуются при так называемых неблагоприятных метеорологических условиях (в первую очередь, безветрии, а для озона, дополнительно, — температурах выше 27 °С).

Оксиды углерода, азота и серы, а также аэрозоль, в концентрациях, опасных для здоровья, являются, в основном, продуктами антропогенной деятельности и поэтому относятся к первичным загрязнителям атмосферы. Озон же называют вторичным загрязнителем, так как в повышенных концентрациях он образуется в фотохимических реакциях с участием первичных загрязнителей. В повышенных концентрациях озон вызывает головокружение, болезни органов дыхания, ослабление функции легких, учащение приступов астмы, понижение сопротивляемости к другим болезням; особенно подвержены влиянию озона дети и люди пожилого возраста. В качестве предельно допустимой концентрации в России принята средняя за 20-30 мин концентрация 160 мкг/м-3; ВОЗ в качестве предельной рекомендует среднюю за 8 ч концентрацию 100 мкг/м-3, а в странах Евросоюза установлена за этот же период концентрация 120 мкг/м-3.

Карадагский природный заповедник расположен в горном массиве Карадаг на юго-восточном побережье Крымского полуострова, непосредственно примыкающем к курортным зонам и практически неподверженном влиянию источников промышленного загрязнения атмосферы (около 20 км от Феодосии и 100 км от Симферополя). На его территории на северо-восточном склоне горы Святая создана станция фонового экологического мониторинга (44° 55′ с.ш., 35°14′ в.д., 180 м над уровнем моря). С момента создания на станции проводились измерения загрязнения атмосферного воздуха (СО — 1988-1992 гг., озон — 1993-2000 гг.) и метеорологические наблюдения; с конца 2005 г. исследования приземного озона возобновлены2. Метеорологические условия, наблюдаемые в теплый

1 The European Environment. State and Outlook 2010. Synthesis. Copenhagen: European Environment Agency, 2010. 228 p.

2 Лапченко В.А., Лапченко Е.В., Знаменская Л.В. Мониторинг приземного озона в Карадагском природном заповеднике //

сезон на черноморском побережье Крыма, часто соответствуют условиям, во время которых на средиземноморском побережье ряда стран наблюдаются опасные для здоровья и экосистем концентрации озона1. Поэтому проведение мониторинга приземного озона в Карадагском природном заповеднике представляется достаточно актуальным. Задачами настоящего исследования было провести фоновые исследования концентрации приземного озона в атмосферном воздухе совместно с измерением метеорологических параметров, установить их взаимосвязь. В процессе исследований был изучен суточный, сезонный и годовой ход концентрации приземного озона.

Для проведения измерений концентрации приземного озона был использован хемилюминесцентный метод регистрации с помощью автоматических газоанализаторов «3.02 П-А» (ОПТЕК, Россия) и «Лань» (АЛЬМАК, Украина). Этот метод измерения озона является относительным, поэтому для получения надежных данных прибор периодически калибровали с помощью озоно-воздушных смесей известного состава. Погрешность измерений — не более 25%. Отбор проб осуществляли с использованием фторопластовых трубопроводов на высоте 2 м от поверхности земли. Данные непрерывной регистрации озона были усреднены за часовой интервал наблюдений и использованы для расчета внутри- и межсу-точной изменчивости озона. Для анализа дополнительно использованы данные непрерывных измерений концентраций первичных загрязнителей: СО, N0, N02 и SO2, — определяющих качество воздуха, с помощью аппаратуры «НопЬа» (Япония) в 2013 г.

Результаты измерений концентрации приземного озона и метеопараметров характеризуются значительной изменчивостью как внутри-, так межгодовой. Межсуточная и межгодовая изменчивости концентрации приземного озона сравнимы по величине с погрешностью измерений. В суточном ходе концентрации приземного озона (рис. 1) во все сезоны минимум наблюдается в ночное время, а максимум в дневное. В годовом ходе концентрации приземного озона кроме летнего максимума, наблюдаемого вблизи времени наступления максимума температуры, заметен небольшой весенний максимум (рис. 2). Сезонный и суточный ходы озона и других элементов могут быть достаточно компактно совмещены на одном графике2; такой график для озона и температуры приведен на рис. 3. Измерения первичных загрязнителей атмосферы показали, что концентрации СО, N0,

N02 и S02 большую часть времени не превышают 280; 3,2; 0,5 и 5 мкг/м-, соответственно, что в несколько десятков раз ниже предельно допустимых концентраций, установленных в России, США и странах Евросоюза.

Полученные и проиллюстрированные на рис. 1-3 результаты измерений были сравнены с аналогичными результатами, наблюденными на других станциях России и других регионов мира. Суточный ход концентрации приземного озона в Карадагском природном заповеднике во все сезоны соответствует наблюдаемому на отдаленных и сельских станциях мира3 и не имеет прямых признаков, характерных для городских и пригородных станций, где отчетливо проявляется влияние местных загрязнений4. В суточном ходе концентрации озона доминирующей яв-

II Міжнародна науково-практична конференція, м. A^j^ra. Збірник наукових статей. Т. 2. Харків, 2006. С. 169-174.

3 Ibid.

Час суток

Рис. 1. Средний суточный ход приземной концентрации озона в различные сезоны в Карадагском природном заповеднике в 2008-2012 гг.

0 т—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—і—Л О

1 61 121 181 241 301 361

День года

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 2. Средний сезонный ход среднесуточной Сз_ср.с. и максимальной суточной Сз_макс.с. приземной концентрации озона в Карадагском природном заповеднике в 2008-2012 гг. (шкала слева), а также среднесуточной Тср.с. и максимальной суточной Тмакс.с. температуры (шкала справа). Дополнительно приведен ход средних за 5 лет максимальных суточных концентраций озона за каждый день.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ 2(16)/2014

ляется 24-часовая гармоника: в теплый сезон ее амплитуда более чем в 5 раз превышает амплитуды более высоких гармоник. Максимум концентрации озона обычно наблюдается через 1-5 ч после местного полудня (рис. 3), в теплый сезон он на 1-2 ч запаздывает относительно времени наступления максимума суточной температуры.

Сезонная зависимость концентрации приземного озона является более сложной. Отметим высокий (~0,9) коэффициент корреляции рядов среднесуточных и максимальных суточных концентраций озона1, что указывает на то, что основной вклад в формирование средней суточной концентрации вносит период вблизи срока наступления суточного максимума. Сезонные ходы средней многолетней концентрации озона С30 и температуры хорошо аппроксимируются разложениями в ряд Фурье2: статистически значимы первые три гармоники (12, 6 и 4-месячная).

Согласно многолетним измерениям минимумы среднесуточной и максимальной суточной концентрации озона должны наблюдаться в последней декаде января, а соответствующие максимумы — в конце июля — начале августа. С учетом погрешности расчета (около 3 недель) эти сроки совпадают с соответствующими сроками для максимальной суточной температуры; сезонный максимум среднесуточной температуры наблюдается несколько раньше — в первой декаде июля. Подобные сроки наступления сезонных экстремумов концентрации озона характерны для южных регионов Западной Европы, в том числе средиземно-морских3. Кроме основного летнего максимума концентрации озона также заметен менее интенсивный весенний максимум (на рис. 3 он виден около 10 апреля), наблюдаемый на 3-4 месяца ранее и обусловленный метеорологическими процессами4. Подобный двугорбый сезонный ход концентрации озона зарегистрирован и на средиземноморском побережье Испании5. Согласно классификации О.А. Тарасовой с соавт.6, такой сезонный ход концентрации озона в Карадагском природном заповеднике означает, что в летний период кроме «естественного» озона, заметен также озон, обусловленный фотохимической генерацией. Для такой генерации в воздухе должны иметься достаточные концентрации оксидов азота (более 0,1 мкг/м-3) и летучих органических соединений (ЛОС)7. Наблюдаемых концентраций оксидов азота вполне хватает для эффективной генерации, а достаточные концентрации ЛОС образуются, по-видимому, за счет естественных выделений деревьев и растений при температурах выше 25°С 8. Отметим, что в более северных регионах, в частности, в Киеве, Лондоне, Москве, сезонные максимумы (в мае-апреле) и минимумы (в ноябре-декабре) концентрации озона заметно опережают сезонные экстремумы температуры9.

Корреляция между рядами максимальных суточных концентраций озона и температуры оказывается существенно выше, чем между рядами их среднесуточных значений. Повышение (понижение) максимальной суточной температуры на 1оС в среднем приводит к повышению (понижению) максимальной суточной концентрации озона на 3 мкг/м-3. Подобные связи между озоном и температурой наблюдаются и на других станциях Европы10.

Особо следует остановиться на возникновении высоких концентраций приземного озона, представляющих опасность для здоровья и экосистем. За период 2008-2012 гг. было зарегистрировано 14 дней, когда концентрации озона превышали максимальные разовые предельно допустимые концентрации, принятые для России (160 мкг/м-3), и 4 дня — принятые для Евросоюза (180 мкг/м-3). Максимальная зарегистрированная концентрация составила 193 мкг/м-3 и наблюдалась 30 августа 2011 г. (отметим, что все зарегистрированные превышения санитарных норм не превышают погрешности измерений). Это гораздо меньше, чем обычно наблюдается в средиземноморских регио-

1 Ровинский Ф.Я., Егоров В.И. Озон, окислы азота и серы в нижней атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат. 1986. 184 с.

3 Duenas et al. Op. cit.; Ribas A., Penuelas J. Op. cit.; Camera et al. Op. cit.

4 Tarasova O.A. еt al. Op. cit.

5 Duenas еt al. Op. cit.

6 Tarasova еt al. Op. cit.

8 Там же

9 Звягинцев А.М. и др. Изменчивость концентраций приземного озона в Москве и Киеве…

Час суток

Рис. 3. Сезонно-суточный ход приземной концентра-

3 / \ о/’-’ { \

нах Европы1 и атлантическом побережье CШA2. По-видимому, концентрации приземного озона в Карадагском природном заповеднике характерны для широтного пояса 40-55° с.ш. европейской сельской местности при отсутствии близкорасположенных существенных источников загрязнений3 и не оказывают заметного влияния на здоровье. Косвенным подтверждением этого является тот факт, что в период аномально жаркой погоды летом 2010 г. существенных превышений предельно допустимой концентрации в Карадагском природном заповеднике (как и в Haци-ональном Ботаническом саду в Киеве) зарегистрировано не было4. Более проблематичным представляется влияние приземного озона на деревья и урожай, но такие исследования требуют более длительных и точных наблюдений.

Таким образом, показано, что уровень и временной ход концентрации приземного озона в Карадагском природном заповеднике характерен для сельской местности Европы в соответствующем широтном поясе; влияния антропогенных источников загрязнений на формирование озона не обнаружено. Повторяемость высоких, опасных для здоровья концентраций озона, невелика и существенно меньше, чем на средиземноморском побережье Европы. Изменчивость концентрации озона в значительной степени, особенно в теплый сезон, определяется изменчивостью метеорологических параметров, в первую очередь, температуры.

Благодарность. Aвторы выражают благодарность инженерам станции фонового экологического мониторинга A.H. Орлу, ЛА. Столярову, Д.Н Давидовичу, В.Г. Медведеву за обеспечение устойчивой работы приборов и участие в сборе первичной информации.

ЛИТEPAТУPA

1. Звягинцев AM., Крученицкий Г.М. Об эмпирической модели приземной концентрации озона вблизи Москвы (г. Дол-

гопрудный) // Известия PAH. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32. № 1. С. 96-100.

2. Звягинцев A.M., Какаджанова Г., Крученицкий Г.М., Тарасова ОА. Периодическая изменчивость приземной концентра-

ции озона в западной и центральной Европе по данным наблюдений // Метеорология и гидрология. 2008. № 3. С. 38-47.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Звягинцев AM., Какаджанова Г., Тарасова ОА. Изменчивость приземного озона и других малых газовых составляю-

щих атмосферы в мегаполисе и сельской местности // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 1. С. 32-37.

4. Звягинцев AM., Беликов И.Б., Еланский КФ., Кузнецова И.К, Pомaнюк Я.О., Сосонкин М.Г., Тарасова ОА. Изменчи-

вость концентраций приземного озона в Москве и Киеве // Метеорология и гидрология. 2010. № 12. С. 26-35.

5. Звягинцев AM., Блюм О.Б., Глазкова A.A., Котельников С.Н, Кузнецова И.Н, Лапченко B.A., Лезина ЕА., Миллер ЕА.,

6. Лапченко B.A., Лапченко Е.В., Знаменская Л.В. Мониторинг приземного озона в Карадагском природном заповеднике

// II Міжнародна науково-практична конференція, м. Aлуштa. Збірник наукових статей. Т. 2. Харків. 2006. С. 169-174.

7. Pовинский Ф.Я., Егоров В.И. Озон, окислы азота и серы в нижней атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат. 1986. 184 с.

8. Angevine W.M., Senff C.J., White A.B., Williams E.J., Koermer J., Miller S.T.K., Talbot R., Johnston P.E., Mckeen S.A., Downs

T. «Coastal Boundary Layer Influence on Pollutant Transport in New England.» J. Appl. Meteor. 43 (2004): 1425-1437.

9. Carnero J.A.A., Bohvar J.P., de la Morena B.A. «Surface Ozone Measurements in the Southwest of the Iberian Peninsula (Huel-

va, Spain).» Environ. Sci. Pollut. Res. 17 (2010): 355-368.

10. Duenas C., Fernandez M.C., Canete S., Carretero J., Liger E. «Assessment of Ozone Variations and Meteorological Effects in an

Urban Area in the Mediterranean Coast.» The Science of the Total Environment 299 (2002): 97-113.

11. The European Environment. State and Outlook 2010. Synthesis. Copenhagen: European Environment Agency, 2010. 228 p.

12. Feister U., Balzer K. «Surface Ozone and Meteorological Predictors on a Subregional Scale.» Atmos. Environ. 25A.9 (1991):

13. Martins D.K., Stauffer R.M., Thompson A.M., Knepp T.N., Pippin M. «Surface Ozone at a Coastal Suburban site in 2009 and 2010:

Relationships to Chemical and Meteorological Processes.» J. Geophys. Res. 117.D5 (2012), doi: 10.1029/2011JD016828.

Basin.» Atmos. Environ. 38 (2004): 985-992.

15. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. New York: John Wiley

& Sons, Inc., 2006. 1225 p.

16. Tarasova O.A., Brenninkmeijer C.A.M., Joeckel P., Zvyagintsev A.M., Kuznetsov G.I. «A Climatology of Surface Ozone in the

Extra Tropics: Cluster Analysis of Observations and Model Results.» Atmos. Chem. Phys. 7 (2007): 6099-6117.

Цитирование по ГОСТ Р 7.0.11—2011:

1 Duenas et al. Op. cit.; Ribas A., Penuelas J. Op. cit.; Carnero et al. Op. cit.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 Звягинцев А.М., Какаджанова Г., Крученицкий Г.М., Тарасова О.А. Периодическая изменчивость приземной концентрации озона в западной и центральной Европе по данным наблюдений // Метеорология и гидрология. 2008. № 3. С. 38-47

Почему вреден озон?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *