Apsorpcija UV zračenja u ozonskim slojuRazina ozona na različitim visinamaChapmanov ozonski ciklusBrewer-Dobsonovo strujanje zrakaSlika najveće ozonske rupe nad Antarktikom ikad snimljena (rujan 2006.)
Ozonski omotač iliozonski sloj je dioZemljine atmosfere (stratosfera) koji sadrži relativno visoku koncentracijuozona, a to je između 10 do 50 km iznad Zemljine površine. Premda je količina ozona u atmosferi relativno mala (maksimalne koncentracije ne prelaze 0,001 %), njegova važnost zaživot naZemlji je ogromna. To je filter zaultraljubičasto zračenje saSunca, koje imavalnu duljinu manju od 320nm (UVB i UVC). Osim ozona ni jedan od preostalih sastojaka atmosfere ne apsorbira UV zračenje u rasponu od 240 do 290 nm. Kad bi to zračenje došlo do Zemljine površine, oštetilo bi genetički materijal (DNK), afotosinteza, koja je neophodna zabiljni svijet, bila bi onemogućena.[1]
Francuskifizičari Charles Fabry i Henri Buisson prvi su otkrili ozonski omotač. Uspjeli su dokazati u godini 1913. UVspektroskopskim mjerenjima po prvi put u gornjoj atmosferi ozonski omotač. Svojstva ozonskog omotača je još detaljnije istražiobritanskimeteorolog G. M. B. Dobson, koji je razvio spektrofotometar (Dobsonov metar), koji se koristio za mjerenje stratosferskog ozona s tla. Između 1928. i 1958. Dobson je uspostavio svjetsku mrežu stanica za praćenje ozona, koje rade i danas.
Dobsonova jedinica je jedinica u kojoj se najčešće izražava količina ozona u atmosferi. Količina ozona u atmosferi izražena uDU jednaka je ukupnoj količini O3 koja se nalazi u vertikalnom stupcu zraka koji se proteže od tla do vrha atmosfere. Kada bi sav ozon iz vertikalnog stupca doveli nastandardne uvjete ne mijenjajući pri tom veličinu baze stupca, stupac ozona visok 0,01 mm bio bi jednak jednoj DU. Uobičajena količina ozona u atmosferi je 300 DU.
Fotokemijski mehanizam kojim se stvara ozonski omotač je otkrio britanski meteorolog Sidney Chapman 1930. Ozon se u Zemljinoj atmosferi stvara uz pomoćSunčevogultraljubičastog zračenja, koje udara molekularnikisik (O2), razdvajajući ga u dva atoma kisika (O) i zatim kemijski reagira s nerazdvojenim molekularnim kisikom (O2), stvarajući ozon (O3). Molekula ozona nije stabilna (iako u stratosferi dugo ostaje) i kad ponovo Sunčevo ultraljubičasto zračenje udari molekulu ozona, razdvaja ga na molekularni kisik (O2) i atom kisika (O), nastavljajući ponovo ciklus stvaranja ozonskog sloja, koji se nazivaChapmanov ozonski ciklus.
Ozonski sloj se nalazi 10 do 50 km iznad Zemljine površine, s tim da se 90 % ozona nalazi ustratosferi. Najveća koncentracija ozona je između 20 do 40 km, gdje se koncentracije kreću od 0,0002 % do 0,0008 %.
Premda je količina ozona u atmosferi relativno mala, njegova važnost za život na Zemlji je ogromna. Kada se promatra njegovo djelovanje na ljudsko zdravlje i okolinu,ultraljubičasto zračenje se obično dijeli na UVA (400–315 nm) ili dugovalno (crno svjetlo), UVB (315–280 nm) ili srednjevalno i UVC (< 280 nm) ili kratkovalno (antimikrobno).
UVC zračenje blokira ozonski omotač i trenutno ne predstavlja neposrednu prijetnju.
UVB zračenje, koje ne prodire u dublje slojevekože, izaziva akutno oštećenje kože (eritem - crvenilo) u obliku opeklina, koje dovodi do degeneracije kože, njezina starenja, a može izazvati irak kože zbog oštećenjagena za obnovu stanica kože.
UVA zračenje stvara spontanu i neposrednupigmentaciju kože povećanom proizvodnjom melanina. Prodire u dublje slojeve kože uzrokujući oštećenja i mogući razvoj raka kože u kasnijoj fazi života.
Debljina ozonskog omotača se razlikuje, tako je uglavnom u bliziniekvatora manja i povećava se premapolovima. Debljina se mijenja ovisno ogodišnjim dobima i uglavnom je ozonski omotač najdeblji u proljeće i najtanji u jesen, posebno na sjevernoj polutki. Razlog za to su zračna strujanja, a i intenzitetSunčevog zračenja.
Budući da se stratosferski ozon stvara zbog Sunčevog ultraljubičastog zračenja, normalno je očekivati da bi najviše ozona trebalo biti utropskom pojasu, a najmanje upolarnim regijama. Isto bi bilo normalno da je najviše ozona po ljeti, a najmanje u zimu. Promatranja pokazuju sasvim nešto drugo, najviše ozona ima u umjerenom pojasu na sjevernoj i južnoj polutki, i najviše ga ima u proljeće, a najmanje u jesen.
To se objašnjava s prevladavajućim stratosferskim vjetrovima, što je poznato kaoBrewer-Dobsonovo strujanje zraka. Ustvari, najviše se ozona i stvara u tropskom pojasu, ali strujanje zraka odnosi ozon prema polovima i prema donjem dijelu stratosfere. Ipak, na južnoj polutki, zbog pojave koja se nazivaozonska rupa, ima najmanje ozona u svijetu i posebno iznadAntartike, u rujnu i listopadu
Ozonski omotač je u tropskom pojasu na većim visinama, a u umjerenom i polarnom pojasu na nižim visinama. Ta razlika se dešava zbog slabog strujanja izmeđutroposfere i stratosfere, posebno u tropskom pojasu. Vrijeme potrebno da se zrak podigne iz tropske tropopauze, na visinama od 16 do 20 km iznad tla, je između 4 do 5 mjeseci (oko 9,1 m dnevno).[2]
Ozon se u Chapmanovom ozonskom ciklusu, uz pomoć ultraljubičastog zračenja sa Sunca, raspada reakcijom s jednoatomnim kisikom O, što se odvija uz prisustvokatalizatora, a to su prisutni slobodni radikali u atmosferi, od kojih su najvažnijihidroksil (OH),dušikov oksid (NO),didušikov oksid (N2O), atomskiklor (Cl) ibrom (Br).[3]
Sredinom sedamdesetih godina 20. stoljeća nad Antarktikom je u ozonskom omotaču uočeno veliko smanjenje koncentracije ozona (ozonske rupe) s obzirom na ranija razdoblja. Kemičari atmosfere pripisuju to smanjenje ljudskom djelovanju, odnosno ljudskoj emisijiklorofluorougljika (CFC, koji su poznati i pod nazivomfreoni) ihalona. Najveće smanjenje (ponegdje čak do 99%) uočeno je na visinama od 14-19 km nad tlom. Kako bi spriječila pogubno djelovanje ozonske rupe na život na Zemlji, međunarodna zajednica ulaže velike napore da se emisija CFC svede na minimum.[4]
2009., didušikov oksid (N2O) je kemijska tvar, koja je najviše osiromašila ozonski omotač, zbog ljudskog djelovanja.[5]
