Otsoni – hyvästä ja pahasta

Maan ilmakehästä on typpeä noin 78 prosenttia, happea 21 prosenttia ja argonia noin yksi prosentti. Niiden lisäksi on vähäisiä määriä muita kaasuja kuten hiilidioksidia. Happi on tunnetusti alkuaine, jota meidän on hengitettävä pysyäksemme elävien kirjoissa. Elimistömme kaipaama happi muodostuu molekyyleistä, joissa on kaksi happiatomia. Tällaisen ”tavallisen” hapen lisäksi ilmakehässä on otsonia, jossa happiatomeja on kolme. Ero on periaatteessa pieni, mutta se on ratkaiseva. Maan ilmakehässä on otsonia hyvin vähän. Jos se kaikki pystyttäisiin levittämään tasaisesti maanpinnalle, kerrokselle tulisi paksuutta vain noin kolme millimetriä. Vähäisestä määrästään huolimatta otsoni on elämän kannalta keskeinen aine – niin kauan kuin se pysyttelee ilmakehän yläosissa. Suurin osa otsonista on stratosfääriksi kutsutussa ilmakehän osassa 10–50 kilometrin korkeudella. Tiheimmillään otsonikerros on parissakymmenessä kilometrissä. Siellä sitä on noin 1/100 000 tavallisen hapen määrästä, kun alemmassa ilmakehässä otsonin osuus on vain joitakin kymmenesmiljoonasosia. Kolmiatominen otsoni imee tehokkaasti itseensä Auringon ultravioletti- eli uv-säteilyä, joka on näkyvää valoa lyhytaaltoisempaa. Sopivina annoksina se saa aikaan rusketuksen ja tappaa mikrobeja, mutta liiallinen altistus aiheuttaa muun muassa ihosyöpää. Hyvä otsoni… Ellei otsonikerrosta olisi, maapallon olosuhteet ja niiden mahdollistama elämä poikkeaisivat hyvin paljon nykyisistä. Ongelmana on se, että korkeuksissa olevan otsonin määrä paitsi vaihtelee myös vähenee – kiitos ihmisen. Otsonia syntyy ja hajoaa kaiken aikaa. Auringon uv-säteily hajottaa kahden atomin muodostamia happi-molekyylejä, jolloin ”vapautuneet” atomit voivat liittyä toisiin molekyyleihin ja muodostaa kolmiatomista otsonia. Uv-säteily hajottaa kuitenkin myös otsonimolekyylejä, jolloin muodostuu jälleen tuttua kaksiatomista happea. Luonnostaan prosessi on tasapainossa, ja otsonin määrä pysyy vuoden- ja vuorokaudenaikojen vaihtelun sekä satunnaisten tekijöiden aiheuttamaa heilahtelua lukuun ottamatta jokseenkin samana. Vuosikymmenien saatossa ilmakehään syydetyt kemialliset yhdisteet ovat kuitenkin järkyttäneet herkkää tasapainoa. Erityisen haitallisia ovat erilaiset klooriyhdisteet. Kulkeuduttuaan ilmakehän yläosiin ne hajoavat: siihen on syypäänä sama auringon uv-säteily, joka synnyttää ja hajottaa otsoniakin. Hajoamisreaktioissa vapautunut kloori edistää otsonin hajoamisreaktioita.
Ensin otsonin väheneminen havaittiin Etelämantereen yläpuolella, missä 1980-luvulta lähtien havaittiin yhä laajempia aukkoja. Pahimmilla alueilla otsonista katoaa yli kaksi kolmannesta. Eteläisen pallonpuoliskon kesä ja kohoavat lämpötilat paikkaavat aukkoa, mutta kevään tullen se jälleen laajenee. Silloin jäähtyneeseen stratosfääriin muodostuu jääkidepilviä, jotka nopeuttavat otsonin hajoamista. Pohjoisella pallonpuoliskolla otsonin kato ei ole yhtä huomattava kuin eteläisellä, mutta sekin on pahimmillaan kymmeniä prosentteja. Etelämanner on niin äärimmäisen harvaan asuttu – ainoat ihmisasukit löytyvät tieteellisiltä tutkimusasemilta – että otsonikato voi tuntua vähäiseltä vaivalta, mutta meilläkin annetaan uv-varoituksia, kun otsonikerros käy toisinaan etenkin kevätalvisin poikkeuksellisen ohkaiseksi. …ja paha otsoni Samaan aikaan ilmakehän alaosissa, lähellä maanpintaa, otsonin määrä kasvaa. Valitettavasti siitä ei ole apua voimistuvan uv-säteilyn suhteen eikä se muutenkaan ole hyväksi. Otsoni reagoi ahnaasti muiden yhdisteiden kanssa ja on siksi vahingollista niin kasveille, eläimille kuin ihmisillekin. Otsonia syntyy luonnossa esimerkiksi voimakkaiden sähköpurkausten eli salamoinnin yhteydessä. Rajulla ukkosella ilmassa voi tuntua pistävä katku: otsoni haisee. Suuret otsonimäärät aiheuttavat erilaisia oireita, kuten silmien kirvelyä, päänsärkyä, jopa hengenahdistusta. Otsonin määrän haitallinen kasvu on yhtä lailla omaa syytämme kuin sen haitallinen väheneminenkin. Liikenteen ja teollisuuden päästöjen joukossa on erilaisia yhdisteitä, joista Auringon säteilyn vaikutuksesta muodostuu kolmiatomista happea. Pienissä määrissä otsoni on hyödyksi myös ilmakehän alaosissa, sillä reagoidessaan helposti erilaisten yhdisteiden kanssa se hajottaa ilman epäpuhtauksia. Mutta kuten monen muunkin asian suhteen, liika on aina liikaa.