Naučná stezka

Vznik troposférického ozónu

V atmosféře se dnes vyskytují dříve neexistující látky (halogenované uhlovodíky, freony, těkavé látky), jež se působením slunečního záření rozkládají na reaktivní sloučeniny, kterým říkáme radikály. Radikály vznikající právě působením slunečního záření nazýváme fotooxidanty.

Co jsou fotooxidanty

Mezi fotooxidanty patří skupina různých nestabilních reaktivních látek vznikajících při reakcích těkavých uhlovodíků s kyslíkatými radikály a oxidy dusíku vyskytujícími se přirozeně v troposféře. Za hlavní toxické fotooxidanty považujeme vedle ozónu především peroxoacetylnitrát (PAN) a dále peroxid vodíku, radikál peroxidu vodíku a další radikály, jež vznikají jako meziprodukty oxidačních reakcí. Ozón, tříatomová molekula kyslíku, je přirozenou součástí naší atmosféry. Vysoké koncentrace přízemního ozónu jsou ovšem indikátorem fotochemického smogu.

Vznik fotooxidantů

Přízemní ozón je jednou z vysoce reaktivních látek jako jsou z volné radikály a fotooxidanty. Přízemní ozón vzniká chemickými reakcemi za přítomnosti slunečního záření, oxidů dusíku a těkavých uhlovodíků. V důsledku nepříznivého tvaru terénu a nízké větrné výměny vzduchu, dochází lokálně k nárůstu koncentrace ozónu a dalších toxických fotooxidantů s nepříznivými důsledky na zdraví lidí, rostlin, živočichů a na kvalitu a funkčnost některých materiálů. Zjednodušeně lze na dopadovou kategorii tvorby přízemního ozóu nahlížet jako na „reakční černou skříňku“ vzniku přízemního ozónu.

Kde a kdy vznikají fotooxidanty

Na vzniku fotooxidantů se významnou měrou podílejí dieselové motory, ze kterých se do prostředí dostává značné množství polyaromatických uhlovodíků. Dále se na tomto problému podílejí benzínové motory, tepelné elektrárny, různé spalovací procesy, dále nátěrové hmoty a lepidla; těžba, transport a rafinace ropy, spalovací procesy, průmysl včetně potravinářského, ale i výroby, při kterých se do atmosféry uvolňují uhlovodíky, například v podobě rozpouštědel. Ke vzniku fotooxidantů dochází v místech s vysokou intenzitou dopravy (především osobní a nákladní automobilová doprava), v místech průmyslových aglomerací, tepelných elektráren. Významným faktorem je rovněž intenzita slunečního záření, proto k rozvoji krizových situací dochází velmi často v letních měsících v hodinách dopravních špiček a s vysokou sluneční aktivitou. Fotooxidanty se tvoří především ve městech.

Letní smog

Letní smog, nebo-li smog Los Angeleského typu, vzniká v oblastech s vysokou hustotou automobilové dopravy, za nepříznivých povětrnostních podmínek a za intenzivního slunečního záření. Podmínkou jeho vzniku je přítomnost uhlovodíků, sloučenin dusíku a fotooxidantů v přízemní vrstvě atmosféry. Tyto látky se do ovzduší dostávají jednak z dopravy nebo z průmyslových výrob.

Los Angeles, California, USA 1954
Příčinou byla vysoká koncentrace smogu v atmosféře a tvorba a akumulace fotooxidantů jako O₃ a PAN. Zvýšená úmrtnost dosáhla 247 osob za den (většinou ve věku 65-70).

Jak škodí fotooxidanty

Všechny reaktivní látky vznikající z fotochemických reakcí mají nepříznivé účinky na životní prostředí. Fotooxidanty působí nepříznivě na zdraví lidí i přírody.

Zvýšená koncentrace ozónu způsobuje u lidí nejprve dráždění a později poškození srdce a dýchacích orgánů, vyvolává bolesti hlavy, dráždí oči a dýchací cesty od hrtanu po plíce.
Negativní důsledky fotochemického smogu se projevují především na poškození funkcí dýchacích cest. Předpokládá se rovněž oslabení imunitního systému a zhoršení průběhu jiných nemocí.
Ozón je vysoce reaktivní plyn schopný oxidovat většinu biologických molekul. Ozón reaguje především s nenasycenými vazbami a také s SH skupinami bílkovin. Reakce s nenasycenými kyselinami a s bílkovinami narušují buněčné membrány a mají tudíž zhoubné účinky pro buňky.
Volné radikály se také podílejí na vzniku arteriosklerózy (poškození buněčné stěny ukládáním tuků) a tím zvyšují riziko tvorby krevních sraženin, urychlují proces stárnutí tělních tkání. Mohou poškodit DNA buněk a podporují vznik nádorů.
Ozón je nebezpečný rostlinám. Narušuje rostlinné tkáně i fotosyntetický aparát.
U živočichů působí narušování dýchacích orgánů.
Ozón oxidačně narušuje materiály jako jsou pryže, polymery, tkaniny, poškozuje sochy a malby a také významně snižuje viditelnost.

Fotooxidanty - panel (jpg) na úvodní stránku