Füüsika 2 Laboratoorium 11 (0)

Osoon ja  osoonikiht
Sissejuhatus
Osoon ja osoonikiht on ühiskonnakaup, mille tarbimises on näha  ratsionaalse  majandusinimese 
tegutsemise tagajärgi. Algselt kasutusele võetud osooni tekitavad ja osoonikihti lagundavad ained 
näisid   ohutud,   nende   valmistamine   soodne   ja   kasutamine   mugav.   Kuid   pärast   pikaaegset 
kasutusolekut on teadlased jõudnud järeldusele, et  kemikaalid  kahjustavad  looduslikke  protsesse 
ning tekitavad inimorganismile kahju.
Osoon
Osoon koosneb kolmest hapniku aatomist. Päikese  ultraviolettkiirgus   lagundab  osoonimolekulid 
aatomiteks, mis seejärel ühinevad teiste hapnikumolekulidega jälle osooniks. Atmosfääris toimuvate 
protsesside käigus laguneb ja tekib osoon kergesti. Osoon on ebastabiilne gaas ja teda kahjustavad 
ja lagundavad eelkõige lämmastikku, vesinikku ja kloori sisaldavad keemilised ühendid.
Osoonikiht
Osoon moodustab Maa ümber efektiivse kaitsekilbi, mis on õrn ja kergesti purustatav. See paikneb 
20 kuni 50 kilomeetri kõrgusel stratosfääris hõreda kihina. Osoonikiht  absorbeerib   suurema osa 
kosmosest  tulevast ultraviolettkiirgusest ega lase sellel jõuda maapinnale, kus see võiks kahjustada 
kõiki  eluvorme . Mida lühem on ultraviolettkiirguse lainepikkus, seda suurem on kahju, mida ta võib 
põhjustada kõigele elavale, ning seda paremini neelab seda osoonikiht.
Osoonikihi hõrenemine toob kaasa kahjuliku ultraviolettkiirguse hulga suurenemise. Kiirguse hulka 
võib   piirata   troposfääris   asuv   osoon   ning   ka   aerosoolid   ja    pilved .  Viimastel   aastakümnetel   on 
kahjuliku   kiirguse    Maani    jõudmist   vähendanud   õhusaaste,   kuid   kui    pingutus    puhastada   meie 
atmosfäär heitgaasidest kannab vilja, see kaitse kaob. Kahjuliku kiirguse hulga suurenemist on 
märgitud ka osoonikihi aktiivse lagunemise tsoonis.
Osooniauk
20.sajandi teisel poolel hävitasid seda kaitsvat osoonikihti stabiilsed kemikaalid, mida nimetatakse 
freoonideks.   Põhisüüdlaseks   selles   on   väidetavalt    freoonide    koostisse   kuuluv    kloor    ( Paist    & 
Mäeküla 2002). Esialgu kasutati freoone külmutusseadmetes, seejärel autode õhukonditsioneerides, 
survegaasina pihustites, vahtplastist konteinerite valmistamisel ja elektroonika  puhastamiseks . Alles 
1985.   aastal   avastas   Suurbritannia    teadlane    Joe   Farman   suure   „ augu “   osoonikihis   (tegelikult 
osoonikihi tugeva õhenemise). 2000. aastal oli selle „augu“ suurus juba 30 miljonit ruutkilomeetrit, 
laiudes   Antarktika    kohal.   Praeguste   arvutuste   kohaselt   peaks   osoonikihi   hävitamise   maksimum 
saabuma  käesoleval,  2010.nendal aastal, seega  inimkond  ja loodus peavad kannatama veel umbes 
100 aastat ebanormaalselt õhukese osoonikihi ja tavapärasemast  suuremal  hulgal maapinnale jõudva 
ultraviolettkiirguse   käes.   See   tuleneb   asjaolust,   et    freoonid    on   väga   püsivad   ained   ja   nende 
hävimiseks kulub varieeruvalt mõnest aastas kuni aastakümneteni.
Esiteks kahjustab osoonikihi hõrenemine fütoplanktonit, mis on kõigi maailmamere toiduahelate 
aluseks. ( Ponting  2009) Väheneb toiduteraviljade, näiteks riisi, saak. Lisaks on sellel kõigel oluline 
roll inimese tervisele, nagu igal teisel inimese poolt tekitatud keskkonnakahjustusel, sest osooni 
kahanemise   igale   protsendile   vastab   sama   suur   protsent   pahaloomuliste   kasvajate   ja   silmakae 
esinemissagedust. Immuunsüsteemide kahjustamise tõttu võivad hakata levima nakkushaigused.
Freooonid
Freoonid on orgaanilised ühendid, mis sisaldavad süsinikku ja  fluori , paljudel juhtudel ka muud 
halogeeni enamasti kloori ja vesinikku. Teised osoonikihti kahandavad ained on haloonid, mis on 
süsivesinike broomiühendid, sisaldades ka fluori, kuid osooni hävitav ühend neis on kloori asemel 
broom .   Haloonid   hävitavad   osooni   3–10   korda   rohkem   kui   freoonid,   samas   kasutatakse   neid 
tunduvalt vähem (Jürgens).
Maapinnalähedane osoon
Maapinna   lähedal   on   osoon   raskekujuline    saastaja ,   fotokeemilise    sudu    üks    koostisosa    ning 
happevihmade   üks   komponente.   Selle   kontsentratsioon   on   hakanud   viimastel   aastakümnetel 
kasvama, mida  seostatakse  ka inimtegevusega, esmajoones autode heitgaasidega ultraviolettkiirguse 
mõjul toimuvate protsessidega. Osoon on väga tugev oksüdant ning tööstusrevolutsiooni algusest 
on selle kontsentratsioon maalähedastes õhukihtides  kordi  suurenenud(Päärt 2008).
Maapinnalähedasel   osoonil   otseseid   suuri   kohalikke    allikaid    pole.   Küll   aga   tekib   osoon   teatud 
tingimustel   mitmete   keemiliste   reaktsioonide   tulemusel   (kombinatsioon:   hapnik,    lenduvad  
orgaanilised ühendid, lämmastikoksiidid, ultraviolettkiirgus, kõrge õhutemperatuur). Lenduvateks 
orgaanilisteks   ühenditeks   loetakse   kõiki   inimtekkelisi   ja   biogeenilisi   orgaanilisi   ühendeid,   mis 
võivad päikesekiirguse toimel lämmastikoksiididega reageerides tekitada fotokeemilisi oksüdante 
(osoon).   Lenduvad   orgaanilised   ühendid   tekivad   naftatööstuses   ja   naftatööstuse   produktide 
kasutamisel    (keemiatööstus,    bensiinis    sisalduvate   lenduvate   fraktsioonide    aurumine  
bensiinihoidlates   ja   -tanklates,   viimistlusmaterjalide   kasutamine,   automootorid),   prügilates   ja 
põllumajanduses. Lämmastikoksiidid tekivad erinevate kütuste kõrgetemperatuurilisel põletamisel 
katlamajades,   tööstuslikes   protsessides   ja   autodes.   Looduses   tekib  lämmastikoksiid  äikese   ja 
fotokeemiliste reaktsioonide tulemusel.  Olulisteks  saasteallikateks on veel metsade põlengud.
Maapinna lähedal on osoon, mis kahandab taimede fotosünteesi taset umbes 20% ning põhjustab 
inimestel hingamisraskusi (Ponting 2009) Osoon kahjustab eeskätt kopsu, ent mõjub ka silmadele. 
Osoon   võib   põhjustada   tõsiseid   häired   inimorganismi   tegevuses,   hakates   kõrgetel 
kontsentratsioonidel   koguni   lagundama   veres   olevat    hemoglobiini .   Sudu   tekitajana   on   osoonil 
oluline   mõju  hingamisteedele   tekitades  astmat.   Oma   osa   etendab   osoon   ka   metsade   hävimisel, 
atmosfäärist pärit olevate kahjustuste hulgas on osoonist põhjustatu jõudnud kolmandale kohale. 
Puid   mõjutab   osoon   lehtede   või    okaste    rakkudesse   tungimise   kaudu   ja   nende   pinnal   olevate 
mikroorganismide    tapmise    (“desinfitseerimisel”)   tõttu.   ( Keskkonnaministeerium    2007). 
Kõrgenenud osoonikontsentratsioon pidurdab kasvu ja kahandab saagikust. Arvatakse, et osoon 
tekitab taimedele rohkem kahju kui kogu muu õhusaaste kokku.(Päärt 2008)
Meetmed ja vahendid osoonikihi kaitseks
Osooni kahjustavate ainete ja nende asendusainete (HFCde ja PFCde) emissioonide vähendamiseks 
on   rakendatud   palju   mitmesuguseid   poliitikaid,   meetmeid   ja   vahendeid   nagu   õigusaktid, 
majandusmeetmed ,   vaba   tahte   lepingud   ja   rahvusvaheline   koostöö.   Ka   üldine   energia-   ja 
kliimapoliitika  mõjutab osooni kahjustavate ainete, nende alternatiividel töötavatest või muud tüüpi 
seadmetest   pärinevate   kasvuhoonegaaside   kaudset   emissiooni.   Tarvitusele   võetavad   meetmed 
sõltuvad suuresti kasutusalast, riiklikest oludest ja muudest tingimustest.
Osoonikihi kaitsmine Eestis
„Eesti keskkonnastrateegia aastani 2030” seab eesmärgiks kõrvaldada järk-järgult nii tööstusest kui 
ka kodumajapidamistest osoonikihti kahandavad tehisained. Kodumajapidamistes kasutusel olevate 
freoonide kohta ei ole statistilist ülevaadet, kuid tööstustes ja ettevõtetes on haloonide ja freoonide 
kasutuselevõtmine oluliselt vähenenud. Nende asemel on hakatud kasutama osoonikihile ohutuid, 
kuid väga kõrge globaalset soojenemist põhjustava potentsiaaliga fluorosüsivesinikke (HFC)
Kehtivad õigusaktid
Osooni valdkonda korraldab välisõhu kaitse seadus (vastu võetud 5.05.2004). aastal ning Vabariigi 
Valitsuse   määrused   „Osoonikihti   kahandavatele    ainetele    esitatavad   nõuded”   ja   2008.   aastal 
jõustunud „Osoonikihti kahandavate ainetega seotud toimingutele esitatavad nõuded ning  seadmes  
sisalduvate   osoonikihti   kahandavate   ainete   või   fluoreeritud   kasvuhoonegaaside   kogusest 
aruandmise kord ja aruande vormid”.
Eesti saavutused
Üks olilisemaid saavutusi on, et osoonikihti kahandavate ainete kasutamine Eestis on 98% ulatuses 
lõpetatud. On moodustatud osoonikihti kahandavate ainete kasutamise, kogumise ja korraldamisega 
tegelevad   asutused  ning  kord  ja  on  kehtestatud  pädevusnõuded   osoonikihti   kahandavaid  aineid 
sisaldavate   seadmetega   tegelevatele   mehaanikutele   ning   tehnikutele.   Täielikult   halogeenitud 
freoonide   (CFC)   ja   osaliselt   halogeenitud   freoonide   (HCFC)   kasutuselevõtmine   on   oluliselt 
vähenenud.
Osoonikihi globaalne kaitsmine
Paljude riikide valitsused, olles mures osoonikihi saatuse pärast, ühendasid oma jõud ja võtsid 1985. 
aastal   vastu   Osoonikihi   kaitsmise   Viini   konventsiooni.   1987.   aastal   võeti   vastu   Osoonikihti 
kahandavate ainete  Montreali  protokoll. Leppe kohaselt pidi freoonide tootmine jääma 1986 aasta 
tasemele 1989 aastani ning vähenema 1993 aastaks 20% ja 1998 aastaks 50% võrra. Leping käsitles 
peale tähtsamate freoonide ka 3 liiki haloone. 1992 aasta alguseks ei tohtinud nende kasutamine 
ületada 1986 aasta taset.
Eesti ühines Viini konventsiooni ja Montreali protokolliga 1996. aastal. Vastavalt ÜRO reeglitele 
alates 15. jaanuarist  1997 peab Eesti täitma kõiki Montreali protokollist tulenevaid nõudeid.
Montreali   protokoll   osoonikihti   kahandavatest   ainetest   on   üks   (neljast)    keskkonnakaitse  
prioriteedist nii kogu maailma kui Euroopa jaoks. Protokolli on 25. novembri, 2009 aasta seisuga 
ratifitseerinud 196 riiki (United Nations Environment  Programme  2009).
Montreali   protokolli   sätete   kohaselt   peab   iga   Montreali   protokolli   osaline   kindlustama   täieliku 
kontrolli osoonikihti kahandavate ainete tootmise, kasutamise, impordi ja ekspordi üle. See paneb 
suure vastutuse Tolliametile ja nende ainete importijatele ja eksportijatele, mis tähendab, et nende 
esitatavad andmed peavad olema usaldusväärsed ja riigi poolt  kontrollitavad . Vastavalt Montreali 
protokolli   1997.   a   Montreali   parandustele   peab   osoonikihti   kahandavate   ainete   tootmine, 
kasutamine, import ja  eksport  olema  litsentseeritud  (Keskkonnaministeerium).
Kokkuvõte
Alates osoonikihi hõrenemise avastamisest on rakendatud meetmeid kahjulike ainete piiramiseks ja 
kasutuselt kõrvaldamiseks, näiteks Montreali protokolliga. Vastu on võetud mitmeid määruseid, mis 
ei esinda majanduslikke huvisid, vaid seavad esikohale inimeste tervise, elukeskkonna säilimise ja 
sätestavad maalähedase osooni vähendamiseks ja osoonikihi säilimiseks vajalikud piirangud.
Kasutatud kirjandus
Ponting, C. 2009. Uus maailma roheline ajalugu. Varrak 2009. Tallinn.517.
Keskkonnaministeerium. Osoon ja osoonikiht.  http://www.envir.ee/1031  (16.03.2010)
Vikipeedia  http://et.wikipedia.org/wiki/Osoonikiht  (16.03.2010)
Kaitstes osoonikihti ja ülemaailmset kliimasüsteemi: fluorosüsivesinike ja perefluorosüsinikega 
seotud küsimused 
http://www.envir.ee/orb.aw/class=file/action=preview/id=528226/valitsustevaheline_kliimamuutust
e_paneel.pdf (16.03.2010)
Keskkonnaministeerium. 2007. Päike, osoonikiht ja inimene. 
http://www.envir.ee/orb.aw/class=file/action=preview/id=717948/paike_osoonikiht_ja_inimene_sis
u.pdf (16.03.2010)
Päärt, V.2008. TÜ  teadlaste  avastus aitab aretada kuivust taluvaid taimi. 
http://www.novaator.ee/ET/loodus/tu_teadlaste_avastus_aitab_aretada_kuivust_taluvaid_taimi/ 
(16.03.2010)
Paist,   A.,Mäeküla,   O.   2002.   Kloorivabade   freoonide   kasutamisest.   http://www.ehituskaar.ee/ ?
op=art&id=317 (18.03.2010)
Jürgens,   A.   Osoonikihi   kaitsmine   on   riikide   ühine   eesmärk.   http://www.envir.ee/1101324 
(18.03.2010)
United   Nations   Environment   Programme.   2009.     http://ozone.unep.org/Ratification_status/ 
(18.03.2010)