Több kárt okoz az ózon a növényzet mérgezésével, mint önmagában

Közvetett módon fokozza a talajmenti ózon a klímaváltozás hatásait - eddig ezt senki sem vette figyelembe a globális felmelegedés következményeinek modellezésében. Csak napjainkban indultak kutatások e tényező vizsgálatára a növényzet megfigyelésével.

A növényzet szerepe a bioszférában többek között az, hogy elnyeli a szén-dioxidot, amely az egyik legfontosabb üvegházhatású gáz a légkörben. A CO₂-t a növények fotoszintézissel feldolgozzák és a saját fejlődésükhöz használják fel. Az ózon viszont roncsolja a levelek sejtjeit, ami káros hatással van a növény növekedésére. Ha növekszik az ózonkoncentráció az alsó légrétegben, akkor ez egyfajta méregtelenítésre ösztönzi a növényt. Az ehhez szükséges energiát a fotoszintézistől vonja el, ennek következtében csökken a biomassza produktivitása, ráadásul több nemkívánatos szén-dioxid marad a levegőben.

A kutatók szerint az ózon közvetett hatása a növényekre a jövőben erőteljesebben hozzájárulhat a légkör felmelegedéséhez, mint amit az ózon, mint üvegházgáz közvetlen módon kifejt.

A troposzférikus ózon

Az ózon három oxigénatomból álló, instabil molekula (O₃), amely természetes alkotója a légkörnek. Kékes színű, jellegzetes szagú, nagy mennyiségben mérgező gáz. Az egyik legerősebb oxidálószer, amely könnyen bomlik, és a belőle felszabaduló atomos oxigén agresszívan reagál környezetével - ezért kiválóan alkalmas fertőtlenítésre, fehérítésre és ivóvíztisztításra.

A kipufogógázokból felszabaduló ózon miatt sokszor forgalomkorlátozást kellett bevezetni.
Az AFP felvétele 2009. augusztus 18-án készült Marseille-ben

A sztratoszférában lévő ózonréteg fontos az élővilág számára, hiszen elnyeli a Napból érkező káros ibolyántúli sugárzás jelentős hányadát. Azonban a talajközeli (troposzférikus) ózon rossz hatással van az élő szervezetekre. Az O₃ károsítja a nyálkahártyát és a tüdőt; az első baljós tünet a szem vörösödése, megbetegedése. Mivel az ózon erős oxidálószer, izgatja az orrüreget és a torkot, továbbá károsíthatja a tüdő érzékeny részeit. A tüdőt érő hatást súlyosbíthatja, ha az ózon belélegzése fizikai megerőltetéssel párosul, illetve, ha a veszélyeztetett ember asztmás betegségben szenved, vagy tüdejének működése más okokból nem megfelelő.

A gáz közvetlenül árt a növényeknek, oxidálja, pusztítja zöld leveleiket, virágaikat. Gátolja a fotoszintézist és a gyökérlégzést, ami szintén a növény pusztulásához vezethet. Az ózon a szmog egyik fő komponense: másodlagos légszennyezőként, napfény hatására a kipufogógázokból keletkezik. Különösen veszélyesek, egészségkárosítóak, rákkeltők az ózon másodlagos termékei, melyek hasonlóan oxidatív szennyezők.

Talajközeli ózon fotokémiai reakció útján, természetes módon is keletkezik. A legnagyobb problémát az okozza, hogy a belsőégésű motorok kipufogógázából egyre több nitrogén-oxid, szén-monoxid és szén-hidrogén kerül a légkörbe, aminek hatására nagy mennyiségű ózon keletkezik. Nyáron, napsütéses időben, nagy gépkocsiforgalom esetén, szabad szemmel is megfigyelhető, hogy a levegő sárgásbarna színűvé válik, és a látótávolság lecsökken. A jelenséget fotokémiai szmognak (los angelesi szmog) nevezték el, melynek okozója pontosan az ózon.

Rosszabbak a termésátlagok, lassabban fejlődnek az erdők

A talajközeli ózonnak tulajdonított növényzetkárosodást először Kaliforniában figyelték meg a negyvenes évek végén. Ott a légszennyező anyagok jelentős, főként a közúti forgalomból származó kibocsátása olyan éghajlaton ment végbe, amely kedvez az oxidálóanyagok kialakulásának. Nem sokkal ezután hasonló észrevételek kerültek napvilágra az iparosodott világ más nagy területeiről is.

Ilyen károkat okoz a talajmenti ózon: a nagy fotón egy tök levele, a bekeretezett fotón egy
zöldbab-ágyás látható (forrás: az USA mezőgazdasági minisztériumának kutatóintézete, ars.usda.gov)

A probléma a mezőgazdaságot és az erdőgazdálkodást is érinti. A kutatók megfigyelték, hogy a rövid életű levelekkel rendelkező növények a legérzékenyebbek az ózonra - ilyenek például a spenót vagy a herefélék. Bár a károsodás talán nem olyan könnyen észrevehető más növényeken, a magas O₃-koncentrációk azonban megrövidítik élettartamukat. A reakciók az egyes fajok esetében különbözhetnek, és az érzékenység egyazon faj különböző populációi között is változhat. Erős a gyanú, hogy az ózon az ökoszisztémák összetételét is befolyásolja.

Európában is készültek tanulmányok, amelyek kimutatták, hogy az ózon károsítja a fenyőféléket és csökkenti a növekedésüket, valamint határozattan gyorsabban öregszenek a fák zöld részei a kitettség hatására. A hatás elsősorban a fiatal fáknál, ezek közül is az érzékeny fajoknál, mint például a nyír és a fűz érvényesül leginkább.

A magas ózonkoncentráció a haszonnövények esetében a termésátlagot is csökkenti. Becslések szerint csak 2000-ben, az Európai Unió növénytermesztésében 6,7 milliárd euró kárt okozott a megnövekedett ózonmennyiség.

Nem csak az élővilágban okoz károkat

Régóta tudjuk, hogy a kén-dioxid magas koncentrációja komolyan fenyegeti az épületeket és a műemlékeket. Azonban a kutatóknak feltűnt, hogy az építőanyagok bomlása a kén-dioxid csökkenése ellenére is folytatódik. Ennek oka valószínűleg az oxidálószerek és a nitrogénvegyületek megnövekedett koncentrációja. Kísérletek során kimutatták, hogy a nitrogén-dioxid, az ózon és a kén-dioxid együttesen erősebben rongálják a követ, mint külön-külön.

Az ózon káros hatásainak, a klímaváltozásban betöltött szerepének pontosításához még további kutatásokra van szükség. Az viszont biztos, hogy gyors lépések szükségesek a talajközeli ózon csökkentésére a világ minden táján.

A jégkristályok alakja határozza meg a talajközeli ózon koncentrációját

Egy kutatás arra keres magyarázatot, hogy a hókristályok alakja hogyan befolyásolja a jégfelszín és a talajközeli ózon kémiáját. Az ózon egy része a felszínen ülepszik, többek között a növények légzőnyílásain keresztül, de megkötődhet a talajon, a műtárgyakon is. A jégfelszínnel való kapcsolatát könnyebben megérthetjük, ha nagyobb hangsúlyt fektetünk a hókristályok vizsgálatára, hiszen alakjuk meghatározza a végbemenő kémiai reakciót.

A jégkristályok fejlődését egy kis kamrában kifeszített kötélen vizsgálják, ami nem nagyobb egy fagyasztószekrénynél. A kristályszerkezet vizsgálata nem csak arra adhat választ, hogy miért nincs két ugyanolyan hópehely, de az ózon reakcióira is következtetéseket lehet levonni. Minden jégfelszínt egy nagyon vékony vízréteg borít. Ez a folyékony réteg jóval a fagypont alatt is megmarad, ezért is csúszós a jég. Amikor csúszkálunk, tulajdonképpen nem a jég felületén tesszük, hanem ezen a vékony vízrétegen.

Ez a vízréteg a hókristályt minden oldalról borítja. A jelenléte határozza meg, hogy a hőmérséklet és a páratartalom változásával hogyan alakulnak ki az egyedi alakzatok. Nulla és mínusz 3 fok között a jégkristály oldalai gyorsabban terjeszkednek, mint a teteje és az alja. Ez egy lemezszerű alakzatot eredményez. Mínusz 3 és mínusz 10 fok között tű alakú szerkezet fejlődik ki, és így tovább. Ahogy nő a páratartalom, a szerkezet egyre szerteágazóbb lesz. Az alakzat folyamatosan változik az olvadás és a fagyás, valamint a páratartalom változásainak hatására.

A kutatók a vizsgálat során megfigyelték a kristályszerkezet alakulását az azt bevonó vízréteg vastagságának változtatásával. Meglepte őket az eredmény, hogy ez a tulajdonság milyen jelentősen befolyásolja a formákat. Észrevették, hogy az Északi-sarkon csökken a természetes eredetű talajközeli ózon koncentrációja. Ennek oka az, hogy a kémiai reakciók a hóréteg felszínén mennek végbe, s olyan anyagokat szabadítanak fel, amelyek a felszín közeli levegőben az ózon mennyiségének csökkenését eredményezik. A reakció sebessége erősen függ a kristályformáktól: a bonyolultabb formák miatt arányaiban nő a felszín felülete, ami gyorsabbá teszi a reakciókat.