Otsonia on siis sekä strato- että troposfäärissä. Stratosfäärissä se on välttämätöntä, koska se imee auringon haitallista UV-säteilyä, mutta alailmakehässä eli troposfäärissä liian suurissa määrin otsoni on saaste.
Otsonin synty
Otsonia muodostuu ilmakehässä - sekä stratosfäärissä että troposfäärissä, eikä se kuulu ilmakehän ns. pysyviin kaasuihin. Otsonia muodostava reaktio on sekä strato- että troposfäärissä sama (O2 + O -> O3), mutta reaktiolle välttämättömiä happiatomeja tuottavat mekanismit ovat erilaiset ilmakehän eri kerroksissa.
Eniten otsonia syntyy stratosfäärissä, jossa suurin osa (noin 90%) ilmakehän otsonista sijaitseekin. Vain n. 10 % otsonista on troposfäärissä.
Stratosfäärissä auringon UV-säteily sekä luo että tuhoaa otsonia. Otsonia muodostuu auringon ultraviolettisäteilyn hajottaessa happimolekyylejä. Kun UV-säteet kohtaavat happimolekyylin (O2), happimolekyyli jakautuu kahdeksi happiatomiksi (O). Vapautunut happiatomi voi sen jälkeen sitoutua happimolekyyliin (O2), ja muodostaa otsonimolekyylin (O3). Tätä kuvaa alla oleva kuva.
Troposfäärissä otsonin syntymiseen vaadittavia happiatomeja muodostuu etenkin typen oksidien ja hiilivetyjen valokemiallisissa reaktioketjuissa. Lue troposfäärin otsonin synnyn kemiasta Ilmatieteen laitoksen sivuilta.
Otsonin tuhoutuminen
Otsonikadon merkittävin syy on stratosfäärin saastuminen. Erityisesti klooria (freonit) tai bromia (halonit) sisältävät yhdisteet hajottavat otsonia. Lisäksi otsonia hajottaa dityppioksidi N2O (eli typpioksiduuli eli ilokaasu). Koska otsonia tuhoavat yhdisteet ovat alailmakehän oloissa kemiallisesti kestäviä, ne hajoavat vasta kulkeuduttuaan ilmavirtausten mukana yläilmakehään. Hajoaminen johtuu voimakkaasta UV-säteilystä, jonka seurauksena syntyy voimakkaasti reaktiivisia kloori- tai bromiatomeja ja niiden yhdisteitä.
CFC-yhdisteet sisältävät klooria, fluoria ja hiiltä. Niitä on käytetty noin 50 vuotta mm. jääkaappien, ilmastointilaitteiden ja rakennuseristeiden valmistuksessa.
Katso esimerkkisarjakuva otsonin tuhoutumisesta CFC-yhdisteiden takia.
Osa syntyneestä otsonista myös hajoaa auringon säteilyn vaikutuksesta. Kun otsonimolekyyli imee itseensä UV-säteilyä, se jakautuu happimolekyyliksi ja yhdeksi happiatomiksi. Vapaa happiatomi voi sitten jälleen liittyä happimolekyyliin muodostaen uuden otsonimolekyylin, tai se voi sitoa itseensä yhden happiatomin otsonimolekyylistä, jolloin muodostuu kaksi happimolekyyliä.
Ilmakehän otsonin jakautumiseen vaikuttavat myös esimerkiksi sellaiset luonnonilmiöt kuin vuodenaikojen vaihtelu, tuulet ja tulivuorenpurkaukset.
Johdanto otsonikadon kemiaan
Lue asiasta Ilmatieteen laitoksen sivuilta.
Lisää otsonista ja CFC-yhdisteistä
Lue asiasta opetushallituksen ympäristökemian verkkomateriaalista. (http://www.edu.fi/oppimateriaalit/ymparistokemia/otsoni.html)
Voit tehdä myös siellä annetut tehtävät.