Dünyamızı saran atmosfer tabakası çeşitli katmanlardan meydana gelmiştir. Bunlar dünya yüzeyinden dışa doğru Troposfer, Stratosfer, Mezosfer, İyonosfer ve Magnetosfer (Ekzosfer) olarak isimlendirilir. Stratosfer yaklaşık 50 km yükseklikteki ikinci tabaka olmakla birlikte ozon tabakası adı verilen yeryüzünü morötesi ışınlardan koruyan bu katmanda yer almaktadır.
OZON ( O3 )
Ozon kelimesi Yunanca’da koklamak anlamına gelen “Ozein” kelimesinden gelmektedir. Ozon 1781’de ilk defa Van Marum’un dikkatini çekmiş, daha sonra F. Schoenbein 1840’ta bu gaza ozon adını vermiştir. Ozon, laboratuarda ilk defa 1860 yılında J. L. Soret tarafından elde edilmiştir. Ozon, üç oksijen atomunun kovalent bağ ile birleşmesinden oluşan bir gazdır. Kimyasal formülü O3 olan ozon; oksitleme gücü yüksek, renksiz, solunum yollarını tahrip gücü çok yüksek ve ağır kokulu bir gazdır. Gökyüzünün mavi renkte görünmesi bu gaz nedeniyle olmaktadır.
Güneşten gelen yüksek enerjili ultraviyole radyasyonunun etkisiyle atmosferde oksijen molekülü (O2) parçalanarak, serbest oksijen atomu (O) haline dönüşmektedir. Daha sonra bu serbest haldeki oksijen atomları yine ultraviyole ışınların etkisiyle oksijen molekülüyle (O2) birleşerek ozon molekülünü (O3) oluşturmaktadırlar. Yüksek enerjili ultraviyole radyasyonu (UV) ozonun hem oluşumunda, hem de parçalanmasında tek başına etkin bir rol oynamaktadır.
Ozon, atmosferde en yoğun olarak, troposfer ve stratosfer tabakaları olmak üzere iki ayrı tabakada ve ayrı şekilde bulunmaktadır. Bunlardan ilki, yerden yaklaşık 10-15 km’ler arasında bulunan, atmosferdeki toplam ozonun % 10’unu oluşturan ve insan kaynaklı olan troposferik ozondur (endüstriyel atıklar, egzoz gazı vb). 1 m3 havada yaklaşık 8 mm3 kadar ozon bulunur. Troposferik ozon, küresel iklim değişikliğinde rol oynayan sera gazları arasında dördüncü sırada gelmektedir. Uzun dalga boylu radyasyonun atmosferde kalmasına, atmosferdeki sera etkisinin artmasına neden olur. Küresel iklim değişikliğindeki sera etkisine katkısı %7 kadardır. İnsan sağlığını olumsuz etkilediğinden ‘kötü huylu ozon’ olarak isimlendirilmektedir. Kötü huylu ozon kaynaklarından biri olan azot oksitler (NOX); büyük çoğunlukla motorlu araçlardan (%49), enerji santrallerinden (%28), endüstriyel faaliyetlerden (%13) ve ticari aktivitelerden (%5) oluşmaktadırlar. İkincisi ise; stratosfer tabakası içerisinde, yerden yaklaşık 10-50 km’ler arasında doğal olarak bulunan ve atmosferdeki toplam ozonun %90’ını oluşturan stratosferik ozondur. Güneşten gelen zararlı ultraviyole radyasyonu tutması nedeniyle hayati önem taşır ve ‘iyi huylu ozon’ olarak isimlendirilir.
Ozon yoğunluğu stratosferde bölgesel ve mevsimsel farklılıklar gösterir. Yoğunluk kış aylarında yaz mevsimine göre artar ve kutuplarda ekvatora nazaran daha sık bulunur. Kutup enlemlerinde ozon yoğunluğu 16-18 km yüksekliklerde en yüksek değerine ulaşırken, ekvator üzerinde yaklaşık 25 km yükseklikte maksimum olmaktadır. Güney Kutbu’ndaki ozon yoğunluğunun azalması Kuzey Kutbu’ndakinden daha ciddi olmakla birlikte, yapılan gözlemler kuzey yarımküredeki azalmanın kutupsal dinamiklerden kaynaklandığını göstermektedir. Bu bölgedeki sıcaklığın Güney Kutbu’nda olduğu kadar çok azalmaması, dolayısıyla da kimyasal reaksiyonlar için gerekli koşulların oluşmaması Kuzey Kutbu’ndaki ozon azalmasının güneydekinden daha az olmasının başlıca nedenidir.
Troposferdeki ozon, atmosferdeki elektriksel enerji ile de oluşur. Örneğin; bir fırtınadan sonra oluşan şimşek ve yıldırımların etkisiyle havadaki ozon konsantrasyonu biraz artar. Endüstriyel ve teknolojik faktörlerden kaynaklanan kirlilik sonucu salınan gazlarla etkileşen güneş ışığı sonucu ozon oluştuğu için, havadaki ozon konsantrasyonu olması gereken aralığın üstüne çıkar. Böylece canlı organizmalar için zehir etkisi yaratır. Kirletici ortamların bulunduğu yerlerde ve günün güneşli saatlerinde troposferdeki ozonun ortalama %6 oranında arttığı bulunmuştur.
Ozon, yükseltgen ve bakteri öldürücü olarak kullanılır. Özellikle kapalı ortamların havasını ve suları mikroplardan dezenfekte etmekte, istenmeyen tat ve kokuların giderilmesinde kullanılmaktadır. Havanın, sağlığa elverişli olmasını sağlayan güçlü bir bakteri öldürücüdür. Ozon, yüksek oksidasyon gücüyle, diğer dezenfektanlara göre çok üstündür. Kararsız yapısının oksidasyon etkisiyle, bir taraftan bakteri, virüs, küf ve mantar gibi organikleri yok ederken; diğer taraftan demir, mangan, klor, nitrit, vb. maddeleri de oksitleyerek ortamdan uzaklaştırır. Ayrıca tekstil ürünlerinin ağartılmasında şarabın ve odunun yaşlandırılmasında ve bazı kimyasalların üretiminde kullanılır.
Kaynak : YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ OFM FİZİK ÖĞRETMENLİĞİ ALAN EĞİTİMİNDE ARAŞTIRMA PROJESİ OZON TABAKASI- Mehtap Çetin