Озон (O3) – едкий слегка голубоватый газ. Является сильным окислителем и в приземном воздухе неустойчив. Значение озона для биосферы объясняется сильным поглощением опасного для биоты ультрафиолетового излучения (УФИ) Солнца.
Положение озонового слоя в атмосфере и его роль в биосфере.Содержание озона в атмосфере невелико. Если собрать озон, который находится в столбе атмосферы при нормальном давлении (760 мм. рт. ст.) и температуре (0°С), то высота слоя составит от 1 до 6 мм или от 100 до 600 в единицах Добсона – ED.DU. 100 ED.DU соответствуют количеству озона, который в вертикальном столбе атмосферы при нормальном давлении образует слой толщиной 1мм,
Около 90% озона сосредоточено в слое 15-55 км с максимумом на высоте 20—25 км (нижний слой стратосферы) и всего 10% – в тропосфере. Неравномерность распределения объясняется тем, что озон образуется под действием ультрафиолетового излучения (УФИ) Солнца (реакция открыта С. Чепманом в 1930 г.). Все начинается с фотодиссоциации молекулы кислорода на два атома:
O2 + hv ® O + O.
Через hv здесь обозначен источник диссоциации. Чаще всего это ультрафиолетовое излучение Солнца, но могут быть и космические лучи.
Атомы кислорода либо вновь соединяются собой в присутствии третьей молекулы М:
O + O ® O2 + М,
либо взаимодействуют с молекулой O2 (также в присутствии третьего тела), образуя озон:
О2 + О +М ® О3 + М.
Для получения озона благоприятными является невысокие температуры и наличие дополнительного неравновесного количества атомарного кислорода. Вероятность реакции в нижних слоях тропосферы невелика из-за малой интенсивности УФИ, к тому же озон быстро вступает в соединение с другими газами. В верхних слоях атмосферы не только выше интенсивность УФИ, но и меньше вероятность встречи молекул газов, поэтому его там больше.
При небольших концентрациях и отсутствии в газе примесей озон разлагается довольно медленно. Однако при повышении температуры, увеличении добавок некоторых газов (например, NO, Cl2, Br2, I2, и др.), при воздействии излучений и потоков частиц скорость разложения озона увеличивается.
Снижение концентрации озона в атмосфере на 1% ведет к увеличению интенсивности УФИ на 1,5%, что вызывает снижение продуктивности растений и повышение уровня раковых заболеваний кожи у человека.