כלי נגישות

טיפול באוזון Ozone (/ˈoʊzoʊn/) ( trioxygen) הוא טיפול רפואי אלטרנטיבי המכניס אוזון או אוזונידים לגוף. מינהל המזון והתרופות של ארצות הברית (FDA) אוסר על כל שימוש רפואי באוזון "בכל מצב רפואי שאין לו הוכחה לבטיחות ויעילות", וקובע "אוזון הוא גז רעיל ללא יישום רפואי שימושי ידוע בטיפול ספציפי, משלים או מונע. כדי שאוזון יהיה קוטל חיידקים, עליו להיות קיים בריכוז גבוה בהרבה מזה שיכול להיות בטוח יותר על ידי אדם ובעלי חיים".

טיפול באוזון נמכר כטיפול לא מוכח למחלות שונות, כולל סרטן, תרגול שאופיין כ"קוואקר טהור ".
הטיפול יכול לגרום לתופעות לוואי חמורות, כולל מוות.

שימושים מוצעים

טיפול באוזון כהליך דנטלי
טיפול באוזון מורכב מהחדרת אוזון לגוף בשיטות שונות, בדרך כלל מערבת את התערובת שלו עם גזים ונוזלים שונים לפני ההזרקה, עם מסלולים אפשריים הכוללים את הנרתיק, פי הטבעת, לשריר, מתחת לעור או ישירות לווריד. ניתן להחדיר אוזון גם באמצעות אוטו-המותרפיה, שבה דם נשאב מהמטופל, נחשף לאוזון ומוזרק מחדש למטופל.

טיפול זה הוצע כטיפול ראשוני או משלים למחלות שונות, לרבות דלקת מפרקים ניוונית, פריצת דיסק, פצעים כרוניים, הפטיטיס B ו- C, שלה טרשת נפוצה, סרטן, מחלות לב, דמנציה של אלצהיימר ומחלת ליים, אם כי עדויות תומכות לחלק מהיישומים הללו מוגבלות. האגודה האמריקנית לסרטן הזהירה בשנת 2010 כי עדויות ליעילות של טיפול באוזון נגד סרטן אינן חד משמעיות, והטיפול עלול להיות מסוכן. לטיפול ב- HIV/AIDS, למרות שהאוזון משבית את החלקיקים הנגיפים במבחנה, מחקרים מתוכננים היטב הראו שאין תועלת לחולים חיים.

מינהל המזון והתרופות של ארצות הברית הצהיר תחילה ב-1976, וחזר על עמדתו ב-2006, כי בשאיפה, אוזון הוא גז רעיל שאין לו שימוש רפואי בטוח, אם כי הצהרות העמדה שלהם עוסקות בעיקר בפוטנציאל שלו לגרימת דלקת ובצקת ריאות בריאות. הם גם מדגישים שכדי שאוזון יהיה יעיל כקוטל חיידקים, הוא חייב להיות קיים בריכוזים גבוהים בהרבה ממה שניתן לסבול בבטחה על ידי בני אדם או בעלי חיים אחרים. ביקורות עדכניות יותר הדגישו כי דרכי מתן שונות עשויות לגרום לפרופילים טיפוליים ותופעות לוואי שונים.

כמה ביקורות הציעו אוזון כטיפול פוטנציאלי לפריצת דיסק ונוירופתיה סוכרתית.
ישנה מחלוקת לגבי השימוש בו על ידי ספורטאים כדי להגביר את הביצועים למרות תופעות לוואי שליליות רבות בתוך מערכות הריאות ו/או שרירי השלד.
למרות שהשימוש בו אינו אסור כשלעצמו, ניתן לערבב אותו עם חומרים אסורים למתן לפני ההזרקה.

בטיחות
לטיפול באוזון יש פוטנציאל לתופעות לוואי חמורות, ונכון לשנת 2012 דווח על לפחות חמישה מקרי מוות עקב השימוש בטיפול באנשים עם סרטן. מ-1975 עד 1983 בגרמניה, מחקר חשף שישה מקרי מוות, ארבעה מקרים של הפרעה בראייה, שלושה מקרים של פרפלגיה, ארבעה תסחיפי גזים במעגל הריאתי, שני אוטם שריר הלב, ארבעה תסחיפים ריאתיים, שני מקרים של שיתוק אפופלקסי, ושני מקרים של שיתוק דלקת ריאות, ושני מקרים של שיתוק דלקת ריאות. באופן נפוץ יותר, בצקת ריאות היא ההשפעה השלילית הנפוצה ביותר של טיפול באוזון. במערכת השרירים תועדו מקרים רבים של קרע בגידים, דלקת מפרקים ניוונית, מיוסיטיס, סינוביטיס, דלקות מפרקים וקרעים בשרירים כתוצאה מטיפול באוזון. במערכת השלבים, שינוי צבע שפיר של העור הוא הנפוץ ביותר. כל אלה התרחשו בעקבות הזרקה ישירה של גז O 2 /O 3 : שיטה הנחשבת כיום כרשלנות על ידי רוב העוסקים באוזון.

בכל אחד מהמקרים, התמונה הקלינית התאימה לתסחיף גזים או להלם אלרגי. העובדה שמקרה אחד של הלם אלרגי לכאורה התרחש בעקבות הזרקת כמות דקה של גז מעלה את האפשרות הלא ידועה ששיטות מתן אחרות עלולות לשאת גם את הסיכון להלם אלרגי.

חלק גדול מהחששות הקשורים לטיפול באוזון נע סביב בטיחות האוזון בדם. כאשר נשאף על ידי יונקים ברמות גבוהות, האוזון מגיב עם תרכובות ברקמות המצפות את הריאות וגורם למפל של השפעות פתולוגיות, כולל בצקת ריאות, אולם טיפול באוזון אינו כרוך בדרך כלל בשאיפה של גז אוזון. נטען שבעוד שפרוקסידים (תוצר של אוזון) נוצרים באופן טבעי בתוך תאי פגוציטים כדי להרוג חיידקים, מחוץ לתא הם עלולים לפגוע ברקמה. התומכים מציעים שהשפעותיו תלויות רקמות, אם כי הנושא עדיין נתון לוויכוח.

אירועים חמורים אחרים שדווחו כוללים העברה של הפטיטיס C. טיפולים המבוססים על אוזון יכולים להיות קשורים לרעילות של מערכת העצבים המרכזית, המכונה אנצפלופתיה נגרמת על-ידי אוזון (OIE).

רגולציה ואתיקה
ה-FDA אוסר על שימוש רפואי באוזון "בכל מצב רפואי שאין לו הוכחה לבטיחות ויעילות", וקובע כי "אוזון הוא גז רעיל ללא יישום רפואי שימושי ידוע בטיפול ספציפי, משלים או מונע. כדי שאוזון יהיה קוטל חיידקים, עליו להיות קיים בריכוז גבוה בהרבה מזה שניתן לסבול בבטחה על ידי אדם ובעלי חיים".

החל משנת 1991 ה- FDA העמיד לדין ושלח לכלא כמה אנשים שהציגו את עצמם כרופאים ומוכרים מוצרים לטיפול באוזון כתרופה רפואית או מפעילים מרפאות רפואיות המשתמשות בטיפול באוזון לריפוי מחלות אנושיות. מעצרים בעקבות פעילות דומה בוצעו גם במדינות אחרות, כולל אוגנדה ותאילנד.

טיפול באוזון נמכר כטיפול חלופי לסרטן יקר בגרמניה. דיוויד גורסקי תיאר את הנוהג כ"קוואקר טהור". תומכי הטיפול טוענים בטעות כי מדובר בטיפול מוכר שם, אך הממסד הרפואי הגרמני לא אישר טיפול באוזון.

בשנת 2009, פאנל של מומחים שהתייעץ ע"י פורבס המליץ לכלול טיפול באוזון ב"רשימה של הונאות הבריאות הבוטות, המסוכנות והמשווקות בצורה אגרסיבית ביותר".

טיפול באוזון נאסר במלזיה בשנת 2017. משרד הבריאות המלזי קבע כי הטיפול עלול לגרום נזק חמור ולא היה לו תמיכה מדעית כטיפול בכל מצב.

ב-7 באוגוסט 2023, ממשלת ברזיל אישרה את הטיפול באוזון כטיפול משלים, תוך התעלמות מבקשת וטו בשל היעדר ראיות מדעיות שנמסרו במכתב פתוח מהאקדמיה הלאומית הברזילאית לרפואה.

מידע היסטורי
בשנת 1856, רק 16 שנים לאחר גילויו, אוזון שימש לראשונה במסגרת שירותי בריאות לחיטוי חדרי ניתוח ועיקור מכשירי ניתוח. עד סוף המאה ה-19 השימוש באוזון לחיטוי מי השתייה של חיידקים ווירוסים היה מבוסס היטב ביבשת אירופה.

בשנת 1892 פרסם ה-Lancet מאמר המתאר מתן אוזון לטיפול בשחפת. במהלך מלחמת העולם הראשונה נבדק האוזון בבית החולים הצבאי המלכה אלכסנדרה בלונדון כחומר חיטוי אפשרי לפצעים. הגז הופעל ישירות על פצעים למשך 15 דקות. זה הביא לנזק הן לתאי החיידק והן לרקמות האנושיות. טכניקות חיטוי אחרות, כגון השקיה עם חומרי חיטוי, היו עדיפות.

הפסיכואנליטיקאי וילהלם רייך היה חסיד של טיפול באוזון, שהיה אמור לשפר כוח חיים דמיוני שהוא כינה אורגון. רייך פיתח מכשיר המנצל אוזונידים בעבודתו על ניתוח ביו-אנרגטי.

אוזון מחזורי
למעט היכן שצוין אחרת, נתונים ניתנים עבור חומרים במצבם הסטנדרטי (ב-25 מעלות צלזיוס, 100 kPa).

אוזון / ˈ oʊ z oʊ n / (או טריאוקסגן הוא מולקולה אנאורגנית עם הנוסחה הכימית O
3. זהו גז כחול בהיר עם ריח חריף מובהק. זהו אלוטרופ של חמצן שהוא הרבה פחות יציב מהאלוטרופי הדיאטומי O2, מתפרק באטמוספירה התחתונה ל- O
2דיאוקסגן. אוזון נוצר מדיאוקסגן על ידי פעולת אור אולטרה סגול (UV) ופריקות חשמליות בתוך האטמוספירה של כדור הארץ. הוא קיים בריכוזים נמוכים מאוד בכל האטמוספרה, כאשר הריכוז הגבוה ביותר שלו גבוה בשכבת האוזון של הסטרטוספירה, הקולטת את רוב הקרינה האולטרה סגולה (UV) של השמש.

הריח של האוזון מזכיר כלור וניתן לזיהוי על ידי אנשים רבים בריכוזים של עד0.1 עמודים לדקה באוויר. מבנה O 3 של האוזון נקבע בשנת 1865. מאוחר יותר הוכח שהמולקולה בעלת מבנה כפוף וכדיאמגנטית חלשה. בטמפרטורה ובלחץ סטנדרטיים, האוזון הוא גז כחול בהיר שמתעבה בטמפרטורות קריוגניות לנוזל כחול כהה ולבסוף למוצק סגול-שחור. חוסר היציבות של האוזון ביחס לדי חמצן נפוץ יותר הוא כזה שגם גז מרוכז וגם אוזון נוזלי עלולים להתפרק בצורה נפיצה בטמפרטורות גבוהות, בהלם פיזי או התחממות מהירה לנקודת הרתיחה. לכן משתמשים בו באופן מסחרי רק בריכוזים נמוכים.

אוזון הוא חומר מחמצן רב עוצמה (הרבה יותר מדי חמצן) ויש לו יישומים תעשייתיים וצרכניים רבים הקשורים לחמצון. אולם אותו פוטנציאל חמצון גבוה גורם לאוזון לפגוע ברקמות הריריות והנשימה בבעלי חיים, וגם ברקמות בצמחים, מעל ריכוזים של כ.0.1 עמודים לדקה. אמנם זה הופך את האוזון למפגע נשימתי חזק ומזהם בקרבת פני הקרקע, אך ריכוז גבוה יותר בשכבת האוזון (משניים עד שמונה עמודים לדקה) מועיל, ומונע מאור UV מזיק להגיע אל פני כדור הארץ.

מינוח
השם הטריוויאלי אוזון הוא השם הנפוץ והמועדף ביותר של IUPAC. השמות השיטתיים 2λ 4- trioxidiene ו- catena-trioxygen, שמות IUPAC תקפים, בנויים על פי המינוח החלופי והתוסף, בהתאמה. השם אוזון נובע מאוזין (ὄζειν), חלק הווה סירוס ביווני לריח, המתייחס לריח הייחודי של האוזון.

בהקשרים מתאימים, ניתן לראות באוזון טריאוקסידאן עם שני אטומי מימן הוסרו, וככזה, טריאוקסידנילידן עשוי לשמש כשם שיטתי, על פי המינוח החלופי. כברירת מחדל, שמות אלה אינם מתייחסים לרדיקליות של מולקולת האוזון. בהקשר אפילו יותר ספציפי, זה יכול גם למנות את מצב הקרקע הסינגלטי הלא רדיקלי, בעוד שהמצב הדירדיקלי נקרא טריאוקסידנדייל.

Trioxidanediyl (או Ozonide משמש, לא באופן שיטתי, כדי להתייחס לקבוצת התחליפים (-OOO-). יש להקפיד להימנע מבלבול בין שם הקבוצה לשם הספציפי להקשר לאוזון שצוין לעיל.

רקע היסטורי

בשנת 1785, הכימאי ההולנדי מרטינוס ואן מרום ערך ניסויים שכללו ניצוצות חשמליים מעל המים כאשר הבחין בריח חריג, שייחס לתגובות החשמליות, ולא הבין שהוא אכן יצר אוזון.

כעבור חצי מאה, כריסטיאן פרידריך שנביין הבחין באותו ריח חריף וזיהה אותו כריח שלעתים קרובות בעקבות ברק. בשנת 1839, הוא הצליח לבודד את הכימיקל הגזי וקרא לו "אוזון", מהמילה היוונית ozein ὄζειν שפירושה "להריח". מסיבה זו, שונביין זוכה בדרך כלל לגילוי האוזון. הוא גם ציין את הדמיון של ריח האוזון לריח של זרחן, ובשנת 1844 הוכיח שתוצר התגובה של זרחן לבן עם אוויר זהה. מאמץ שלאחר מכן לקרוא לאוזון "חמצן מחושמל" הוא לעג בכך שהציע לקרוא לאוזון מהזרחן הלבן "חמצן מזרחן". הנוסחה הכימית לאוזון, O 3, לא נקבעה עד 1865 על ידי ז'אק-לואי סורט ואושרה על ידי Schönbein בשנת 1867.

במשך חלק ניכר מהמחצית השנייה של המאה ה-19 ועד למאה ה-20, האוזון נחשב למרכיב בריא בסביבה על ידי חוקרי טבע ושוחרי בריאות. לבומונט, קליפורניה, היה הסיסמה הרשמית שלה "Beaumont: Zone of Ozone", כפי שהוכח על גלויות ועל נייר מכתבים של לשכת המסחר. חוקרי טבע שעבדו בחוץ ראו לעתים קרובות את הגבהים הגבוהים כמועילים בגלל תכולת האוזון שלהם, שנקרה בקלות. "ישנה אטמוספירה שונה למדי עם מספיק אוזון כדי לקיים את האנרגיה הדרושה ", כתב חוקר הטבע הנרי הנשו, שעבד בהוואי. אוויר חוף הים נחשב לבריא בגלל תכולת האוזון האמונה בו. הריח הגורם לאמונה זו הוא למעשה של מטבוליטים הלוגניים של אצות ים ודימתיל גופרתי.

נראה שחלק ניכר מהמשיכה של האוזון נבע מהריח ה"טרי" שלו, שעורר אסוציאציות עם תכונות מטהרות. מדענים ציינו את ההשפעות המזיקות שלו. בשנת 1873 תיעדו ג'יימס דיואר וג'ון גריי מקנדריק שצפרדעים נהיו אטיות, ציפורים נשאו נשימה, ודמם של ארנבים הראה ירידה ברמות החמצן לאחר חשיפה ל"אוויר מאוזן", אשר "הפעיל פעולה הרסנית". שנביין עצמו דיווח כי כאבים בחזה, גירוי של הממברנות הריריות וקשיי נשימה התרחשו כתוצאה משאיפת אוזון, ויונקים קטנים מתו. בשנת 1911, לאונרד היל ומרטין פלאק הצהירו ב" Proceedings of the Royal Society B" כי ההשפעות הבריאותיות של האוזון "הפכו, על ידי איטרציה בלבד, לחלק מהאמונה הרווחת; ובכל זאת ראיות פיזיולוגיות מדויקות לטובת השפעותיו הטובות היו עד כה חסרות כמעט לחלוטין…
ההשפעה היחידה של הידע הפיזיולוגי המעמיק עד כה, הנוגעת להשפעה הפיזיולוגית הרווחת, עד כה.
שהושג, הוא שזה גורם לגירוי ולבצקת של הריאות, ולמוות אם שואפים אותו בריכוז חזק יחסית למשך זמן כלשהו.

במהלך מלחמת העולם הראשונה, נבדק האוזון בבית החולים הצבאי המלכה אלכסנדרה בלונדון כחומר חיטוי אפשרי לפצעים. הגז הופעל ישירות על פצעים למשך 15 דקות.
זה הביא לנזק הן לתאי החיידק והן לרקמות האנושיות.
טכניקות חיטוי אחרות, כגון השקיה עם חומרי חיטוי, נמצאו עדיפות.

עד שנות ה-20, לא היה בטוח אם כמויות קטנות של אוקסוזון, O4, נכחו גם בדגימות אוזון עקב הקושי ליישם טכניקות כימיה אנליטית לחומר הכימיקל המרוכז בחומר הנפץ.
בשנת 1923, גיאורג-מריה שוואב (עובד עבור עבודת הדוקטורט שלו בהדרכת ארנסט הרמן ריזנפלד היה הראשון שהצליח למצק את האוזון ולבצע ניתוח מדויק שהפריך באופן סופי את השערת האוקסוזון.
תכונות פיזיקליות נוספות שלא נמדדו עד כה של אוזון מרוכז טהור נקבעו על ידי קבוצת ריזנפלד בשנות העשרים של המאה ה-20.

תכונות פיזיקליות

אוזון נוזלי
אוזון הוא גז חסר צבע או כחול בהיר, מסיס מעט במים, ומסיס הרבה יותר בממסים לא קוטביים אינרטיים כמו פחמן טטרכלוריד או פלואורו-פחמנים, שבהם הוא יוצר תמיסה כחולה. ב-161 K (-112 מעלות צלזיוס; -170 מעלות צלזיוס), הוא מתעבה ויוצר נוזל כחול כהה. מסוכן לאפשר לנוזל הזה להתחמם לנקודת הרתיחה שלו, מכיוון שגם אוזון גז מרוכז וגם אוזון נוזלי עלולים להתפוצץ. בטמפרטורות מתחת ל-80 K (-193.2 מעלות צלזיוס; 315.7 מעלות צלזיוס) הוא יוצר מוצק סגול-שחור.

לאוזון יש ריח חד מאוד ספציפי הדומה במקצת לאקונומיקה של כלור. רוב האנשים יכולים לזהות אותו ברמת 0.01 מיקרומול/מול באוויר. חשיפה של 0.1 עד 1 מיקרומול/מול מייצרת כאבי ראש ועיניים צורבות ומגרה את דרכי הנשימה. אפילו ריכוזים נמוכים של אוזון באוויר הרסניים מאוד לחומרים אורגניים כמו לטקס, פלסטיק ורקמת ריאה של בעלי חיים.

מולקולת האוזון היא דיאמגנטית חלשה.

מבנה
על פי עדויות ניסיוניות מספקטרוסקופיה של מיקרוגל, האוזון הוא מולקולה כפופה, עם סימטריה C 2v (דומה למולקולת המים. מרחקי O–O הם 127.2 pm (1.272 Å. זווית O–O–O היא 116.78 מעלות. האטום המרכזי הוא sp ² המוכלא עם זוג בודד אחד. אוזון הוא מולקולה קוטבית עם מומנט דיפול של 0.53 D. ניתן לייצג את המולקולה כהיברידית תהודה עם שני מבנים תורמים, שלכל אחד יש קשר בודד בצד אחד וקשר כפול בצד השני. להסדר יש סדר ערבות כולל של 1.5 לשני הצדדים. זה איזואלקטרוני עם אניון ניטריט.
אוזון טבעי יכול להיות מורכב מאיזוטופים מוחלפים 16 O, 17 O, 18 O).
צורה מחזורית נחבאה אך לא נצפתה.

מבני תהודה לואיס של מולקולת האוזון
אוזון הוא בין חומרי החמצון החזקים ביותר הידועים, חזק בהרבה מ- O 2. הוא גם לא יציב בריכוזים גבוהים, מתפרק לחמצן דו-אטומי רגיל.
זמן מחצית החיים שלו משתנה בהתאם לתנאים האטמוספריים כמו טמפרטורה, לחות ותנועת אוויר.
בתנאי מעבדה, זמן מחצית החיים יהיה ממוצע של ~1500 דקות (25 שעות) באוויר שקט בטמפרטורת החדר (24 מעלות צלזיוס), אפס לחות עם אפס החלפות אוויר לשעה.

2
O
3
⟶
3
O
2
{\displaystyle {\ce {2 O3 -> 3 O2}}}
תגובה זו ממשיכה מהר יותר עם עליית הטמפרטורה. התנפחות האוזון יכולה להיגרם על ידי ניצוץ ויכולה להתרחש בריכוזי אוזון של 10 % משקל ומעלה.

ניתן להפיק אוזון גם מחמצן באנודה של תא אלקטרוכימי.
תגובה זו יכולה ליצור כמויות קטנות יותר של אוזון למטרות מחקר.

O
3
ז
+
2
ח
+
+
2
ה
–
↽
–
–
⇀
O
2
ז
+
ח
2
O
ה
∘
=
2.075 וולט
{\displaystyle {\ce {O3_{(g)}{}+ 2H+{}+ 2e- <=> O2_{(g)}{}+ H2O}}\quad (E^{\circ }={\text{2.075 V}})}ניתן לראות זאת כתגובה לא רצויה במכשיר הופמן במהלך אלקטרוליזה של מים כאשר המתח מוגדר מעל המתח הדרוש.

עם מתכות
האוזון מחמצן את רוב המתכות (למעט זהב, פלטינה ואירידיום לתחמוצות של המתכות במצב החמצון הגבוה ביותר שלהן. לדוגמה:

Cu
+
O
3
⟶
CuO
+
O
2
א.ג
+
O
3
⟶
לפני
+
O
2
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {Cu + O3 -> CuO + O2}}\\&{\ce {Ag + O3 -> AgO + O2}}\end{aligned}}}
עם תרכובות חנקן ופחמן
אוזון מחמצן תחמוצת חנקן לחנקן דו חמצני :

לא
+
O
3
⟶
לא
2
+
O
2
{\displaystyle {\ce {NO + O3 -> NO2 + O2}}}
תגובה זו מלווה בכמי luminescence.

ניתן לחמצן עוד יותר את ה- NO 2 לרדיקל חנקה :

לא
2
+
O
3
⟶
לא
3
+
O
2
{\displaystyle {\ce {NO2 + O3 -> NO3 + O2}}}
NO 3 שנוצר יכול להגיב עם NO 2 ליצירת דיניטרוגן פנטוקסיד N 2 O 5.

ניתן לייצר ניטרוניום פרכלוראט מוצק מגזי NO 2, ClO 2 ו- O 3 :

לא
2
+
ClO
2
+
2
O
3
⟶
לא
2
ClO
4
+
2
O
2
{\displaystyle {\ce {NO2 + ClO2 + 2 O3 -> NO2ClO4 + 2 O2}}}
האוזון אינו מגיב עם מלחי אמוניום, אך הוא מחמצן אמוניה לאמוניום חנקתי :

2
NH
3
+
4
O
3
⟶
NH
4
לא
3
+
4
O
2
+
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {2 NH3 + 4 O3 -> NH4NO3 + 4 O2 + H2O}}}
אוזון מגיב עם פחמן ליצירת פחמן דו חמצני, אפילו בטמפרטורת החדר:

ג
+
2
O
3
⟶
משותף
2
+
2
O
2
{\displaystyle {\ce {C + 2 O3 -> CO2 + 2 O2}}}
עם תרכובות גופרית
אוזון מחמצן סולפידים לסולפטים. לדוגמה, גופרית עופרת(II) מתחמצנת לעופרת(II) סולפט :

PbS
+
4
O
3
⟶
PbSO
4
+
4
O
2
{\displaystyle {\ce {PbS + 4 O3 -> PbSO4 + 4 O2}}}
חומצה גופרתית יכולה להיות מופקת מאוזון, מים וגופרית יסודית או דו תחמוצת הגופרית :

ס
+
ח
2
O
+
O
3
⟶
ח
2
כך
4
3
כך
2
+
3
ח
2
O
+
O
3
⟶
3
ח
2
כך
4
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {S + H2O + O3 -> H2SO4}}\\&{\ce {3 SO2 + 3 H2O + O3 -> 3 H2SO4}}\end{aligned}}}
בשלב הגז, האוזון מגיב עם מימן גופרתי ליצירת דו תחמוצת הגופרית:

ח
2
ס
+
O
3
⟶
כך
2
+
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {H2S + O3 -> SO2 + H2O}}}
בתמיסה מימית, לעומת זאת, מתרחשות שתי תגובות מתחרות בו-זמנית, אחת לייצור גופרית יסודית ואחת לייצור חומצה גופרתית :

ח
2
ס
+
O
3
⟶
ס
+
O
2
+
ח
2
O
3
ח
2
ס
+
4
O
3
⟶
3
ח
2
כך
4
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {H2S + O3 -> S + O2 + H2O}}\\&{\ce {3 H2S + 4 O3 -> 3 H2SO4}}\end{aligned}}}
עם אלקנים ואלקנים
מה זה אוזונוליזה
אלקנים ניתנים לביקוע חמצוני על ידי אוזון, בתהליך הנקרא אוזונוליזה, המעניק אלכוהול, אלדהידים, קטונים וחומצות קרבוקסיליות, בהתאם לשלב השני של העיבוד.

משוואת תגובה כללית של אוזונוליזה
אוזון יכול גם לבקע אלקינים ליצירת מוצר חומצה אנהידריד או דיקטון. אם התגובה מתבצעת בנוכחות מים, האנהידריד עובר הידרוליזה ונותן שתי חומצות קרבוקסיליות.

בדרך כלל אוזונוליזה מתבצעת בתמיסה של דיכלורומתאן, בטמפרטורה של -78 מעלות צלזיוס. לאחר רצף של ביקוע וסידור מחדש, נוצר אוזוניד אורגני.
עם עיבוד רדוקטיבי (למשל אבץ בחומצה אצטית או דימתיל גופרתי, יווצרו קטונים ואלדהידים, עם עיבוד חמצוני (למשל מי חמצן מימי או אלכוהולי, יווצרו חומצות קרבוקסיליות.

מצעים אחרים
כל שלושת האטומים של האוזון עשויים גם להגיב, כמו בתגובה של פח(II) כלוריד עם חומצה הידרוכלורית ואוזון:

3
SnCl
2
+
6
HCl
+
O
3
⟶
3
SnCl
4
+
3
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {3 SnCl2 + 6 HCl + O3 -> 3 SnCl4 + 3 H2O}}}
ניתן לייצר יוד פרכלורט על ידי טיפול ביוד מומס בחומצה פרכלורית קרה עם אוזון:

אני
2
+
6
HClO
4
+
O
3
⟶
2
אני
ClO
4
3
+
3
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {I2 + 6 HClO4 + O3 -> 2 I(ClO4)3 + 3 H2O}}}
אוזון יכול גם להגיב עם אשלגן יודיד כדי לתת חמצן ויוד גז שניתן לבצע טיטרציה לקביעה כמותית:
2
KI
+
O
3
+
ח
2
O
⟶
2
KOH
+
O
2
+
אני
2
{\displaystyle {\ce {2KI + O3 + H2O -> 2KOH + O2 + I2}}}
שרפה
ניתן להשתמש באוזון לתגובות בעירה וגזים דליקים; האוזון מספק טמפרטורות גבוהות יותר מאשר שריפה בדיאוקסגן O 2. להלן תגובה לבעירה של תת-ניטריד פחמן שעלולה לגרום גם לטמפרטורות גבוהות יותר:

3
ג
4
נ
2
+
4
O
3
⟶
12
משותף
+
3
נ
2
{\displaystyle {\ce {3 C4N2 + 4 O3 -> 12 CO + 3 N2}}}
אוזון יכול להגיב בטמפרטורות קריוגניות.
ב-77 K (−196.
2 מעלות צלזיוס; −321.

1 מעלות צלזיוס), מימן אטומי מגיב עם אוזון נוזלי ויוצר רדיקל מימן סופראוקסיד, אשר מתמזג :
ח
+
O
3
⟶
הו
2
+
O
2
הו
2
⟶
ח
2
O
4
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {H + O3 -> HO2 + O}}\\&{\ce {2 HO2 -> H2O4}}\end{aligned}}}
פירוק אוזון
סוגי פירוק אוזון
אוזון הוא חומר רעיל, נפוץ או נוצר בסביבות אנושיות (תא מטוסים, משרדים עם מכונות צילום, מדפסות לייזר, מעקרים,…).

הפירוק הקטליטי של האוזון חשוב מאוד להפחתת הזיהום. סוג זה של פירוק הוא הנפוץ ביותר, במיוחד עם זרזים מוצקים, ויש לו יתרונות רבים כמו המרה גבוהה יותר עם טמפרטורה נמוכה יותר. יתר על כן, ניתן להפריד את המוצר והזרז באופן מיידי, וכך ניתן לשחזר את הזרז בקלות ללא שימוש בפעולת הפרדה כלשהי. החומרים המשמשים ביותר בפירוק הקטליטי של אוזון בשלב הגז הם מנגן דו חמצני, מתכות מעבר כגון Mn, Co, Cu, Fe, Ni, או Ag, ומתכות אצילות כגון Pt, Rh או Pd.

רדיקלים חופשיים של כלור (Cl ·, הנוצרים מפעולת קרינה אולטרה סגולה על כלורופלואורופחמנים (CFCs) ומלח ים, ידועים כמזרזים את פירוק האוזון באטמוספרה.

קיימות שתי אפשרויות נוספות לפירוק אוזון בשלב הגז:

פירוק תרמי, בו האוזון מתפרק באמצעות פעולת החום בלבד. הבעיה היא שסוג זה של פירוק איטי מאוד עם טמפרטורות מתחת ל-250 מעלות צלזיוס.
עם זאת, ניתן להגביר את קצב הפירוק בעבודה עם טמפרטורות גבוהות יותר, אך הדבר כרוך בעלות אנרגיה גבוהה.

פירוק פוטוכימי, המורכב מקרינת אוזון בקרינה אולטרה סגולה (UV) והוא מוליד חמצן וחמצן רדיקלי.

קינטיקה של פירוק אוזון לחמצן מולקולרי
תהליך פירוק האוזון הוא תגובה מורכבת הכוללת שתי תגובות אלמנטריות שמובילות לבסוף לחמצן מולקולרי, ומשמעות הדבר היא שלא ניתן לקבוע את סדר התגובה ואת חוק הקצב על ידי הסטוכיומטריה של המשוואה המותאמת.

תגובה כללית:
2
O
3
⟶
3
O
2
{\displaystyle {\ce {2 O3 -> 3 O2}}}

חוק התעריפים (נצפה):
V
=
ק
⋅
[
O
3
]
2
[
O
2
]
{\displaystyle V={\frac {K\cdot ^{2}}{}}}

נקבע כי פירוק האוזון עוקב אחר קינטיקה מסדר ראשון, ומחוק הקצב לעיל ניתן לקבוע שהסדר החלקי ביחס לחמצן מולקולרי הוא -1 והיחס לאוזון הוא 2, ולכן סדר התגובה העולמי הוא 1.

פירוק האוזון מורכב משני שלבים יסודיים: הראשון מתאים לתגובה חד מולקולרית מכיוון שמולקולה אחת בלבד של אוזון מתפרקת לשני מוצרים (חמצן מולקולרי וחמצן).
לאחר מכן, החמצן מהשלב הראשון הוא תוצר ביניים מכיוון שהוא משתתף כמגיב בשלב השני, שהוא תגובה דו-מולקולרית מכיוון שיש שני מגיבים שונים (אוזון וחמצן) שמייצרים תוצר אחד, המקביל לחמצן מולקולרי בשלב הגז.

שלב 1: תגובה חד מולקולרית
O
3
⟶
O
2
+
O
{\displaystyle {\ce {O3 -> O2 + O}}}

שלב 2: תגובה בימולקולרית
O
3
+
O
⟶
2
O
2
{\displaystyle {\ce {O3 + O -> 2 O2}}}

לשני השלבים הללו יש קצבי תגובה שונים, הראשון הוא הפיך ומהיר יותר מהתגובה השניה, שהיא איטית יותר, אז זה אומר שהשלב הקובע הוא התגובה השנייה וזה משמש לקביעת קצב התגובה הנצפה. חוקי קצב התגובה לכל שלב הם אלה הבאים:

V
1
=
ק
1
⋅
[
O
3
]
V
2
=
ק
2
⋅
[
O
]
⋅
[
O
3
]
{\displaystyle V_{1}=K_{1}\cdot \qquad V_{2}=K_{2}\cdot \cdot }
המנגנון הבא מאפשר להסביר את חוק הקצב של פירוק האוזון שנצפה בניסוי, וכן הוא מאפשר לקבוע את סדרי התגובה ביחס לאוזון ולחמצן, שבאמצעותם ייקבע סדר התגובה הכולל. הצעד האיטי יותר, התגובה הבימולקולרית, הוא זה שקובע את קצב היווצרות המוצר, ובהתחשב בכך ששלב זה מולידה שתי מולקולות חמצן, לחוק הקצב יש את הצורה הזו:

V
=
2
ק
2
⋅
[
O
]
⋅
[
O
3
]
{\displaystyle V=2K_{2}\cdot \cdot }
עם זאת, משוואה זו תלויה בריכוז החמצן (בינוני), אשר ניתן לקבוע בהתחשב בצעד הראשון. מכיוון שהשלב הראשון מהיר יותר והפיך והשלב השני איטי יותר, המגיבים והתוצרים מהשלב הראשון נמצאים בשיווי משקל, ולכן ניתן לקבוע את ריכוז החומר הביניים באופן הבא:

ק
1
=
ק
1
ק
–
1
=
[
O
2
]
⋅
[
O
]
[
O
3
]
{\displaystyle K_{1}={\frac {K_{1}}{K_{-1}}}={\frac {\cdot }{}}}
[
O
]
=
ק
1
⋅
[
O
3
]
ק
–
1
⋅
[
O
2
]
{\displaystyle ={\frac {K_{1}\cdot }{K_{-1}\cdot }}}
לאחר מכן באמצעות משוואות אלה, קצב היווצרות החמצן המולקולרי הוא כפי שמוצג להלן:

V
=
2
ק
2
⋅
ק
1
⋅
[
O
3
]
2
ק
–
1
⋅
[
O
2
]
{\displaystyle V={2K_{2}\cdot K_{1}\cdot ^{2} \over K_{-1}\cdot }}
לבסוף, המנגנון המוצג מאפשר לקבוע את הקצב שנצפה בניסוי, עם קבוע קצב K obs ומתאים לקינטיקה מסדר ראשון, באופן הבא:
V
=
ק
obs
⋅
[
O
3
]
2
[
O
2
]
=
ק
obs
⋅
[
O
3
]
2
⋅
[
O
2
]
–
1
{\displaystyle V={K_{\text{obs}}\cdot ^{2} \over }=K_{\text{obs}}\cdot ^{2}\cdot איפה
ק
obs
=
2
ק
2
⋅
ק
1
ק
–
1
{\displaystyle K_{\text{obs}}={2K_{2}\cdot K_{1} \over K_{-1}}}

הפחתה לאוזונידים
הפחתת האוזון נותנת לאניון האוזוניד, O
–
3.
נגזרות של אניון זה הן חומר נפץ ויש לאחסן אותן בטמפרטורות קריוגניות.
ידועים אוזונידים לכל המתכות האלקליות.

ניתן להכין KO 3, RbO 3 ו- CsO 3 מהסופראוקסידים שלהם:

KO
2
+
O
3
⟶
KO
3
+
O
2
{\displaystyle {\ce {KO2 + O3 -> KO3 + O2}}}
למרות שניתן ליצור KO3 כאמור לעיל, הוא יכול להיווצר גם מאשלגן הידרוקסיד ואוזון:
2
KOH
+
5
O
3
⟶
2
KO
3
+
5
O
2
+
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {2 KOH + 5 O3 -> 2 KO3 + 5 O2 + H2O}}}
יש להכין את NaO 3 ו- LiO 3 על ידי פעולה של CsO 3 ב- NH 3 נוזלי על שרף מחליף יונים המכיל יוני Na + או Li + :
CsO
3
+
לא
+
⟶
Cs
+
+
NaO
3
{\displaystyle {\ce {CsO3 + Na+ -> Cs+ + NaO3}}}
תמיסה של סידן באמוניה מגיבה עם אוזון כדי לתת אמוניום אוזוניד ולא סידן אוזוניד:
3
כ
+
10
NH
3
+
6
O
3
⟶

כ
⋅
6
NH
3
+
כ
הו
2
+
כ
לא
3
2
+
2
NH
4
O
3
+
2
O
2
+
ח
2
{\displaystyle {\begin{aligned}{\ce {3 Ca + 10 NH3 + 6 O3 ->\ }}&{\ce {Ca*6NH3 + Ca(OH)2 + Ca(NO3)2}}\\&+{\ce {2 NH4O3 + 2 O2 + H2}}\end{aligned}}}
יישומים
ניתן להשתמש באוזון כדי להסיר ברזל ומנגן מהמים, וליצור משקעים שניתן לסנן:

2
Fe
2
+
+
O
3
+
5
ח
2
O
⟶
2
Fe
הו
3
ס
+
O
2
+
4
ח
+
2
Mn
2
+
+
2
O
3
+
4
ח
2
O
⟶
2
MnO
הו
2
ס
+
2
O
2
+
4
ח
+
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {2 Fe^2+{}+ O3 + 5 H2O -> 2 Fe(OH)_3{(s)}{}+ O2{}+ 4 H+}}\\&{\ce {2 Mn^2+{}+ 2 O3 + 4 H2O -> 2 MnO(s)+ OH{4)+ H+}}\end{aligned}}}
אוזון מחמצן מימן גופרתי מומס במים לחומצה גופרתית :

3
O
3
+
ח
2
ס
⟶
ח
2
כך
3
+
3
O
2
{\displaystyle {\ce {3 O3 + H2S -> H2SO3 + 3 O2}}}
שלוש התגובות הללו מרכזיות בשימוש בטיפול במי באר המבוסס על אוזון.

האוזון משחרר רעלים מציאנידים על ידי הפיכתם לציאנטים.

CN
–
+
O
3
⟶
CNO
–
+
O
2
{\displaystyle {\ce {CN- + O3 -> CNO- + O2}}}
האוזון מפרק לחלוטין אוריאה :
NH
2
2
משותף
+
O
3
⟶
נ
2
+
משותף
2
+
2
ח
2
O
{\displaystyle {\ce {(NH2)2CO + O3 -> N2 + CO2 + 2 H2O}}}
תכונות ספקטרוסקופיות
אוזון הוא מולקולה טריאטומית מכופפת עם שלושה מצבי רטט: המתיחה הסימטרית (1103.157 ס"מ -1, כיפוף (701.42 ס"מ -1 ומתיחה אנטי-סימטרית (1042.096 ס"מ -1. המתיחה והעיקול הסימטריים הם סופגים חלשים, אך המתיחה האנטי-סימטרית חזקה ואחראית לכך שהאוזון הוא גז חממה קטן וחשוב. פס IR זה משמש גם לזיהוי אוזון סביבתי ואטמוספרי, אם כי מדידות מבוססות UV נפוצות יותר.

הספקטרום האלקטרומגנטי של האוזון מורכב למדי. ניתן לראות סקירה ב-MPI Mainz UV/VIS Spectral Atlas של מולקולות גזים בעלות עניין אטמוספרי.

כל הרצועות הן דיסוציאטיביות, כלומר המולקולה מתפרקת ל- O + O 2 לאחר קליטת פוטון. הקליטה החשובה ביותר היא רצועת הארטלי, המשתרעת מקצת מעל 300 ננומטר ומטה לקצת מעל 200 ננומטר. הלהקה הזו היא שאחראית על ספיגת UV C בסטרטוספירה.

בצד אורך הגל הגבוה, רצועת הארטלי עוברת למה שנקרא להקת Huggins, אשר נופלת במהירות עד שנעלמת ב-360 ננומטר בערך. מעל 400 ננומטר, המשתרעים היטב לתוך ה-NIR, נמצאות להקות Chappius ו-Wulf.
שם, פסי ספיגה לא מובנים שימושיים לאיתור ריכוזי אוזון בסביבה גבוהים, אך הם חלשים עד כדי כך שאין להם השפעה מעשית רבה.

ישנן פסי ספיגה נוספים ב-UV הרחוק, אשר גדלים באיטיות מ-200 ננומטר למטה עד להגיע למקסימום ב~120 ננומטר.

אוזון באטמוספירה של כדור הארץ

התפלגות האוזון האטמוספרי בלחץ חלקי כפונקציה של גובה

ריכוז האוזון כפי שנמדד בלוויין Nimbus-7

ריכוז האוזון הכולל ביוני 2000 כפי שנמדד על ידי מכשיר הלוויין EP-TOMS של נאס"א
הדרך הסטנדרטית לבטא את רמות האוזון הכוללות (כמות האוזון בעמודה אנכית נתונה) באטמוספירה היא באמצעות יחידות דובסון.
מדידות נקודות מדווחות כשברי שומה ב-nmol/mol (חלקים למיליארד, ppb) או כריכוזים במיקרוגרם/מ 3.
חקר ריכוז האוזון באטמוספרה החל בשנות ה-20.

שכבת אוזון
מה זה שכבת אוזון
מיקום וייצור
מחזור אוזון-חמצן ודלדול האוזון
הרמות הגבוהות ביותר של אוזון באטמוספירה הן בסטרטוספירה, באזור המכונה גם שכבת האוזון בין כ-10 ל-50 ק"מ מעל פני השטח (או בין כ-6 ל-31 מיילים). עם זאת, גם ב"שכבה" זו ריכוזי האוזון הם רק שניים עד שמונה חלקים למיליון, כך שרוב החמצן שם הוא דיאוקסגן, O 2, בכ-210,000 חלקים למיליון בנפח.

האוזון בסטרטוספירה מופק בעיקר מקרניים אולטרה סגולות עם גלים קצרים בין 240 ל-160 ננומטר. חמצן מתחיל להיספג בצורה חלשה ב-240 ננומטר בלהקות הרצברג, אך רוב החמצן מתנתק על ידי ספיגה ברצועות שומאן-רונג' החזקות בין 200 ל-160 ננומטר שבהם האוזון אינו סופג.
בעוד שאור באורך גל קצר יותר, הנמשך אפילו לגבול של קרני רנטגן, הוא אנרגטי מספיק כדי לנתק חמצן מולקולרי, יש מעט יחסית ממנו, ופליטת השמש החזקה בלימן-אלפא, 121 ננומטר, נופלת בנקודה שבה ספיגת החמצן המולקולרית היא מינימום.

תהליך היצירה וההרס של האוזון נקרא מחזור צ'פמן ומתחיל בפוטוליזה של חמצן מולקולרי

O
2
→
קרינה

240

נ"מ
פוטון
2
O
{\displaystyle {\ce {O2->2O}}}
ואחריו תגובה של אטום החמצן עם מולקולה נוספת של חמצן ליצירת אוזון.

O
+
O
2
+
מ
⟶
O
3
+
מ
{\displaystyle {\ce {O + O2 + M -> O3 + M}}}
כאשר "M" מציין את הגוף השלישי הנושא את האנרגיה העודפת של התגובה. לאחר מכן, מולקולת האוזון יכולה לספוג פוטון UV-C ולהתנתק

O
3
⟶
O
+
O
2
+
אנרגיה קינטית
{\displaystyle {\ce {O3 -> O + O2}}+{\text{אנרגיה קינטית}}}
האנרגיה הקינטית העודפת מחממת את הסטרטוספירה כאשר אטומי O והחמצן המולקולרי מתרחקים ומתנגשים במולקולות אחרות.
המרה זו של אור UV לאנרגיה קינטית מחממת את הסטרטוספירה.
אטומי החמצן המיוצרים בפוטוליזה של האוזון מגיבים בחזרה עם מולקולת חמצן אחרת כמו בשלב הקודם כדי ליצור עוד אוזון.

באטמוספירה הצלולה, עם חנקן וחמצן בלבד, האוזון יכול להגיב עם החמצן האטומי ליצירת שתי מולקולות של O 2 :

O
3
+
O
⟶
2
O
2
{\displaystyle {\ce {O3 + O -> 2 O2}}}
ניתן למצוא אומדן של קצב שלב הסיום הזה למחזור החמצן האטומי בחזרה לאוזון פשוט על ידי לקיחת היחסים בין ריכוז O 2 ל O 3. תגובת הסיום מזורזת על ידי נוכחות של רדיקלים חופשיים מסוימים, שהחשובים שבהם הם הידרוקסיל (OH), תחמוצת חנקן (NO) וכלור אטומי (Cl) וברום (Br).
במחצית השנייה של המאה ה-20, התגלתה ירידה בכמות האוזון בסטרטוספירה, בעיקר בגלל עלייה בריכוזים של כלורופלואורופחמנים (CFC) ומולקולות אורגניות עם כלור וברומינציה דומות.
הדאגה מההשפעות הבריאותיות של הירידה הובילה לפרוטוקול מונטריאול מ-1987, לאיסור על ייצור כימיקלים רבים המדלדלים אוזון ובעשור הראשון והשני של המאה ה-21 לתחילת ההתאוששות של ריכוזי האוזון הסטרטוספריים.

חשיבות לחיים של פני השטח על פני כדור הארץ

רמות אוזון בגבהים שונים וחסימת פסים שונים של קרינה אולטרה סגולה. בעצם כל UVC (100-280 ננומטר) נחסם על ידי דיאוקסגן (ב-100-200 ננומטר) או על ידי אוזון (ב-200-280 ננומטר) באטמוספירה. החלק הקצר יותר של הרצועה הזו ועוד יותר UV אנרגטי גורם להיווצרות שכבת האוזון, כאשר אטומי חמצן בודדים המיוצרים על ידי פוטוליזה UV של דיאוקסגן (מתחת ל-240 ננומטר) מגיבים עם יותר דיאוקסגן. שכבת האוזון עצמה חוסמת אז את רוב, אך לא את כולם, UVB המייצר כוויות שמש (280–315 ננומטר). פס ה-UV הקרוב ביותר לאור הנראה, UVA (315–400 ננומטר), כמעט ואינו מושפע מאוזון, ורובו מגיע לקרקע.

האוזון בשכבת האוזון מסנן אורכי גל של אור השמש מקרני UV של כ-200 ננומטר ועד ל-315 ננומטר, כאשר שיא קליטת האוזון הוא כ-250 ננומטר. ספיגת UV זו של האוזון חשובה לחיים, מכיוון שהיא מאריכה את ספיגת ה-UV על ידי חמצן וחנקן רגילים באוויר (הקולטים את כל אורכי הגל < 200 ננומטר) דרך ה-UV-C התחתון (200-280 ננומטר) וכל פס ה-UV-B (280-315 ננומטר). החלק הקטן הלא נספג שנותר מ-UV-B לאחר מעבר באוזון גורם לכוויות שמש בבני אדם, ולנזק ישיר ל-DNA ברקמות חיות הן בצמחים והן בבעלי חיים. השפעתו של האוזון על קרני UV-B בטווח בינוני מומחשת על ידי השפעתו על UV-B ב-290 ננומטר, בעל עוצמת קרינה חזקה פי 350 מיליון בחלק העליון של האטמוספירה מאשר על פני השטח. אף על פי כן, מספיק קרינת UV-B בתדירות דומה מגיעה לקרקע כדי לגרום לכוויות שמש, ואורכי גל אלו הם גם בין האחראים לייצור ויטמין D בבני אדם.

לשכבת האוזון יש השפעה מועטה על אורכי גל UV ארוכים יותר הנקראים UV-A (315-400 ננומטר), אך קרינה זו אינה גורמת לכוויות שמש או נזק ישיר ל-DNA. בעוד UV-A כנראה גורם נזק לעור ארוך טווח בבני אדם מסוימים, הוא אינו מסוכן לצמחים ולבריאותם של אורגניזמים השוכנים על פני השטח על פני כדור הארץ באופן כללי (ראה אולטרה סגול למידע נוסף על אולטרה סגול קרוב).

אוזון בגובה פני הקרקע
אוזון בגובה פני הקרקע וערפיח פוטוכימי

זיהום אוויר ממפעל
אויר
ביולוגי
דיגיטלי
אלקטרומגנטי
טבעי
אוזוןרדיום ורדון בסביבהאפר וולקניאש בשדה קוצים
רעש
קרינה
אדמה
פסולת מוצקה
מרחב
תרמי
חזותי
מלחמה
מים
נושאים
שונות
סמל פורטל איכות הסביבהסמל פורטל אקולוגיה
vטה
אוזון בגובה פני הקרקע (או אוזון טרופוספרי) הוא מזהם אטמוספרי. הוא אינו נפלט ישירות על ידי מנועי מכוניות או על ידי פעולות תעשייתיות, אלא נוצר על ידי תגובת אור השמש על אוויר המכיל פחמימנים ותחמוצות חנקן המגיבים ליצירת אוזון ישירות במקור הזיהום או קילומטרים רבים במורד הרוח.

האוזון מגיב ישירות עם כמה פחמימנים כמו אלדהידים ובכך מתחיל סילוקם מהאוויר, אך המוצרים עצמם הם מרכיבי מפתח בערפיח. פוטוליזה של אוזון על ידי אור UV מובילה לייצור של רדיקל ההידרוקסיל HO• וזה משחק חלק בהסרת פחמימנים מהאוויר, אך הוא גם הצעד הראשון ביצירת רכיבי ערפיח כגון חנקתי פרוקסיאציל, שיכולים להיות מגרים חזקים בעיניים. אורך החיים האטמוספרי של האוזון הטרופוספרי הוא כ-22 ימים; מנגנוני ההסרה העיקריים שלו מופקדים על הקרקע, התגובה הנ"ל נותנת HO•, ועל ידי תגובות עם OH והרדיקל הפרוקסי HO 2 •.

ישנן עדויות להפחתה משמעותית בתשואות החקלאות בגלל הגברת האוזון בגובה פני הקרקע וזיהום שמפריע לפוטוסינתזה ומעכב את הצמיחה הכללית של כמה מיני צמחים. הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) הציעה תקנה משנית להפחתת נזקי היבול, בנוסף לרגולציה העיקרית המיועדת להגנה על בריאות האדם.

אוזון בגובה פני הקרקע באזורים עירוניים
דוגמאות מסוימות לערים עם קריאות אוזון גבוהות הן דנבר, קולורדו ; יוסטון, טקסס ; ומקסיקו סיטי, מקסיקו. ליוסטון יש קריאה של כ-41 ננומול/מול, בעוד שמקסיקו סיטי מסוכנת הרבה יותר, עם קריאה של כ-125 ננומול/מול.

אוזון בגובה פני הקרקע, או אוזון טרופוספרי, הוא הסוג המדאיג ביותר של זיהום אוזון באזורים עירוניים והוא הולך וגדל באופן כללי. זיהום האוזון באזורים עירוניים משפיע על אוכלוסיות צפופות יותר, והוא מחמיר על ידי אוכלוסיות גבוהות של כלי רכב, אשר פולטים מזהמים NO 2 ו- VOCs, התורמים העיקריים לרמות אוזון בעייתיות. זיהום האוזון באזורים עירוניים מדאיג במיוחד את עליית הטמפרטורות, מה שמעלה את התמותה הקשורה לחום במהלך גלי חום. במהלך גלי חום באזורים עירוניים, זיהום האוזון בגובה הקרקע יכול להיות גבוה ב-20% מהרגיל. זיהום האוזון באזורים עירוניים מגיע לרמות גבוהות יותר של חריגה בקיץ ובסתיו, מה שעשוי להיות מוסבר על ידי דפוסי מזג אוויר ודפוסי תנועה. אנשים החווים עוני מושפעים יותר מזיהום באופן כללי, למרות שאוכלוסיות אלו נוטות פחות לתרום לרמות הזיהום.

כפי שהוזכר לעיל, דנבר, קולורדו, היא אחת הערים הרבות בארה"ב שיש בהן כמויות גבוהות של אוזון. לפי איגוד הריאות האמריקאי, אזור דנבר-אורורה הוא האזור ה-14 הכי מזוהם באוזון בארה"ב הבעיה של רמות אוזון גבוהות אינה חדשה באזור זה. בשנת 2004, ה-EPA הקצתה את דנבר מטרו / North Front Range כאזורים ללא השגה לפי תקן 8 שעות האוזון של 1997, אך מאוחר יותר דחתה את הסטטוס הזה עד 2007. תקן אי השגה מציין שאזור אינו עומד בתקני איכות האוויר של EPA. תוכנית הפעולה של קולורדו האוזון נוצרה בתגובה, ושינויים רבים יושמו מתוכנית זו. השינוי הגדול הראשון היה שבדיקות פליטת מכוניות הורחבו ברחבי המדינה ליותר מחוזות שלא חייבו בעבר בדיקות פליטות, כמו אזורים של Larimer ו-Weld County. בוצעו גם שינויים להפחתת פליטת תחמוצות חנקן (NOx) ותרכובות אורגניות נדיפות (VOC), מה שאמור לסייע בהורדת רמות האוזון.

אחד התורמים הגדולים לרמות האוזון הגבוהות באזור הוא תעשיית הנפט והגז הטבעי הממוקמת באגן דנבר-ג'ולסבורג (DJB) אשר חופפת לרוב המטרופולינים של קולורדו. האוזון מיוצר באופן טבעי בסטרטוספירה של כדור הארץ, אך מיוצר גם בטרופוספירה ממאמצים אנושיים. הזכרנו בקצרה לעיל, NOx ו-VOC מגיבים עם אור השמש ליצירת אוזון באמצעות תהליך הנקרא פוטוכימיה. אירועי אוזון מוגברים בשעה אחת (<75 ppb) "מתרחשים במהלך יוני-אוגוסט, מה שמצביע על כך שרמות אוזון גבוהות מונעות על ידי פוטוכימיה אזורית". לפי מאמר מאוניברסיטת קולורדו-בולדר, "לפליטת נפט וגז טבעי VOC יש תפקיד מרכזי בייצור אוזון והם נושאים את הפוטנציאל לתרום לרמות O 3 מוגברות בטווח החזית הצפוני של קולורדו (NCFR)". באמצעות ניתוחים מורכבים כדי לחקור דפוסי רוח ופליטות מפעילות נפט וגז טבעי גדולות, הכותבים הגיעו למסקנה ש"רמות O 3 המוגברות ב-NCFR נמצאות בעיקר בקורלציה עם תחבורה אווירית מ-N–ESE, שהם הסקטורים במעלה הרוח שבהם ממוקמות פעולות ה-O&NG באזור Wattenberg Field של ה-DJB".

הכלולות בתוכנית הפעולה של קולורדו אוזון, שנוצרה בשנת 2008, קיימות תוכניות להערכת "בקרות פליטה עבור מקורות תעשייתיים גדולים של NOx" ו"דרישות בקרה כלל-מדינתית עבור מיכלי עיבוי נפט וגז חדשים ושסתומים פנאומטיים". בשנת 2011, שוחררה תוכנית האובך האזורית שכללה תוכנית ספציפית יותר כדי לסייע בהפחתת פליטת NOx. מאמצים אלה מתקשים יותר ויותר ליישום ולוקחים שנים רבות עד שהם מתממשים. כמובן שיש גם סיבות אחרות לכך שרמות האוזון נשארות גבוהות. אלה כוללים: אוכלוסיה גדלה כלומר יותר פליטת מכוניות, וההרים לאורך ה-NCFR שיכולים ללכוד פליטות. אם מעוניינים, ניתן למצוא קריאות יומיות של איכות האוויר באתר האינטרנט של מחלקת בריאות הציבור והסביבה של קולורדו. כפי שצוין קודם לכן, דנבר ממשיכה לחוות רמות גבוהות של אוזון עד היום.
זה ייקח שנים רבות וגישה של חשיבה מערכות כדי להילחם בסוגיה זו של רמות אוזון גבוהות ברכס הקדמי של קולורדו.

פיצוח אוזון
מה זה פיצוח אוזון

פיצוח אוזון בצינורות גומי טבעי
גז אוזון תוקף כל פולימר שיש לו קשרים אולפינים או כפולים בתוך מבנה השרשרת שלו, כגון גומי טבעי, גומי ניטריל וגומי סטירן-בוטדין. מוצרים המיוצרים באמצעות פולימרים אלו רגישים במיוחד להתקפה, מה שגורם לסדקים להתארך ולהעמיק עם הזמן, קצב צמיחת הסדקים תלוי בעומס שנושא רכיב הגומי ובריכוז האוזון באטמוספרה. ניתן להגן על חומרים כאלה על ידי הוספת נוגדי אוזוננטים, כגון שעווה, הנקשרים אל פני השטח ליצירת סרט מגן או מתמזגים עם החומר ומספקים הגנה לטווח ארוך. פיצוח האוזון היה בעבר בעיה רצינית בצמיגי רכב, למשל, אבל זה לא בעיה עם צמיגים מודרניים. מצד שני, מוצרים קריטיים רבים, כמו אטמים וטבעות O, עשויים להיות מותקפים על ידי אוזון המיוצר בתוך מערכות אוויר דחוס. קווי דלק עשויים מגומי מחוזק אף הם רגישים להתקפות, במיוחד בתוך תא המנוע, שבו חלק מהאוזון מיוצר על ידי רכיבים חשמליים.
אחסון מוצרי גומי בסמיכות למנוע חשמלי DC יכול להאיץ את פיצוח האוזון.
הקומוטטור של המנוע מייצר ניצוצות אשר בתורם מייצרים אוזון.

אוזון כגז חממה

אוזון עם "טביעת אצבע" אנתרופוגנית תורם להתחממות כדור הארץ ולשינויי אקלים, במיוחד כאשר הוא קיים בטרופוספירה העליונה. למרות שאוזון היה קיים בגובה פני הקרקע לפני המהפכה התעשייתית, ריכוזי השיא גבוהים כעת בהרבה מהרמות הטרום-תעשייתיות, ואפילו ריכוזי הרקע הרחק ממקורות הזיהום גבוהים משמעותית. האוזון פועל כגז חממה, סופג חלק מאנרגיית האינפרה האדומה הנפלטת על ידי כדור הארץ. קשה לכמת את עוצמת גזי החממה של האוזון מכיוון שהוא אינו קיים בריכוזים אחידים על פני הגלובוס. עם זאת, ההערכות המדעיות המקובלות ביותר הנוגעות לשינויי אקלים (למשל הפאנל הבין-ממשלתי בנושא דוח ההערכה השלישית לשינויי אקלים מצביעות על כך שכוח הקרינה של האוזון הטרופוספרי הוא כ-25% מזה של פחמן דו חמצני.

פוטנציאל ההתחממות הגלובלית השנתית של האוזון הטרופוספרי הוא בין 918 ל-1022 טון שווה ערך לפחמן דו חמצני /טון אוזון טרפוספרי. פירוש הדבר, על בסיס פר מולקולה, לאוזון בטרופוספירה יש אפקט כוח קרינה חזק פי 1,000 בערך מפחמן דו חמצני. עם זאת, האוזון הטרופוספרי הוא גז חממה קצר מועד, שמתפרק באטמוספרה הרבה יותר מהר מאשר פחמן דו חמצני. משמעות הדבר היא שבטווח של 20 שנה, פוטנציאל ההתחממות הגלובלית של האוזון הטרופוספרי הוא הרבה פחות, בערך 62 עד 69 טון שווה ערך לפחמן דו חמצני / טון אוזון טרפוספרי.

בגלל אופיו קצר-החיים, לאוזון הטרופוספרי אין השפעות גלובליות חזקות, אך יש לו השפעות קרינה חזקות מאוד בקנה מידה אזורי. למעשה, ישנם אזורים בעולם שבהם לאוזון הטרופוספרי יש כוח קרינה של עד 150% של פחמן דו חמצני. לדוגמה, הוכח כי עליית האוזון בטרופוספירה אחראית ל-30% מהתחממות פנים האוקיינוס הדרומי העליון בין השנים 1955 ו-2000.

השפעות בריאותיות
השפעה בריאותית וסביבתית של תעשיית הפחם
בעשורים האחרונים, מדענים חקרו את ההשפעות של חשיפה חריפה וכרונית לאוזון על בריאות האדם. מאות מחקרים מצביעים על כך שאוזון מזיק לאנשים ברמות שנמצאות כיום באזורים עירוניים.
אוזון הוכח כמשפיע על מערכת הנשימה, הלב וכלי הדם ומערכת העצבים המרכזית.
מוות מוקדם ובעיות בבריאות והתפתחות הרבייה קשורים גם הם לחשיפה לאוזון.

אוכלוסיות פגיעות
איגוד הריאות האמריקאי זיהה חמש אוכלוסיות פגיעות במיוחד להשפעות של אוזון נושם:
ילדים ובני נוער
אנשים בני 65 ומעלה
אנשים שעובדים או מתעמלים בחוץ
אנשים עם מחלות ריאה קיימות, כגון אסטמה ומחלת ריאות חסימתית כרונית (הידועה גם בשם COPD, הכוללת אמפיזמה וברונכיטיס כרונית)
אנשים עם מחלות לב וכלי דם
עדויות נוספות מצביעות על כך שנשים, אלו עם השמנת יתר ואוכלוסיות בעלות הכנסה נמוכה עשויות גם הן לעמוד בסיכון גבוה יותר מאוזון, אם כי יש צורך במחקר נוסף.
חשיפה חריפה לאוזון
חשיפה חריפה לאוזון נעה בין שעות למספר ימים. מכיוון שאוזון הוא גז, הוא משפיע ישירות על הריאות ועל מערכת הנשימה כולה. אוזון בשאיפה גורם לדלקת ולשינויים חריפים – אך הפיכים – בתפקוד הריאות, כמו גם היענות יתר של דרכי הנשימה. שינויים אלו מובילים לקוצר נשימה, צפצופים ושיעול אשר עלולים להחמיר מחלות ריאה, כמו אסטמה או מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD) וכתוצאה מכך צריך לקבל טיפול רפואי. חשיפה חריפה וכרונית לאוזון הוכחה כגורמת לסיכון מוגבר לזיהומים בדרכי הנשימה, עקב המנגנון הבא.

מחקרים רבים נערכו כדי לקבוע את המנגנון מאחורי ההשפעות המזיקות של האוזון, במיוחד בריאות. מחקרים אלו הראו שחשיפה לאוזון גורמת לשינויים בתגובה החיסונית בתוך רקמת הריאה, וכתוצאה מכך לשיבוש של התגובה החיסונית המולדת והסתגלנית, כמו גם לשינוי תפקוד ההגנה של תאי אפיתל ריאות. נהוג לחשוב ששינויים אלו בתגובה החיסונית והתגובה הדלקתית הקשורה הם גורמים שסביר להניח שתורמים לסיכון המוגבר לזיהומי ריאות, ולהחמרה או הפעלה של אסטמה ודרכי אוויר תגובתיות לאחר חשיפה לזיהום אוזון בגובה פני הקרקע.

מערכת החיסון המולדת (תאית) מורכבת מאותות כימיים וסוגי תאים שונים הפועלים באופן רחב ונגד סוגי פתוגנים מרובים, בדרך כלל חיידקים או גופים/חומרים זרים במארח. תאי המערכת המולדת כוללים פגוציטים, נויטרופילים, שניהם חשבו כתורמים למנגנון הפתולוגיה של האוזון בריאות, שכן הוכח שתפקודם של סוגי תאים אלו משתנה לאחר חשיפה לאוזון. הוכח כי מקרופאגים, תאים המשרתים את המטרה של סילוק פתוגנים או חומר זר בתהליך של "פגוציטוזיס", הוכחו כמשנים את רמת האותות הדלקתיים שהם משחררים בתגובה לאוזון, בין אם מווסתים ומביאים לתגובה דלקתית בריאה, או מווסתים ומפחיתים את ההגנה החיסונית. ניוטרופילים, סוג תאים חשוב נוסף של מערכת החיסון המולדת המכוון בעיקר לפתוגנים חיידקיים, נמצאו בדרכי הנשימה תוך 6 שעות מרגע החשיפה לרמות אוזון גבוהות. עם זאת, למרות רמות גבוהות ברקמות הריאה, יכולתם לנקות חיידקים נפגעת בחשיפה לאוזון.

מערכת החיסון האדפטיבית היא ענף החסינות המספק הגנה ארוכת טווח באמצעות פיתוח נוגדנים המכוונים לפתוגנים ספציפיים ומושפע גם מחשיפה גבוהה לאוזון. לימפוציטים, מרכיב תאי של התגובה החיסונית האדפטיבית, מייצרים כמות מוגברת של כימיקלים דלקתיים הנקראים "ציטוקינים" לאחר חשיפה לאוזון, מה שעלול לתרום לתגובתיות יתר בדרכי הנשימה ולהחמרת תסמיני אסטמה.

תאי אפיתל דרכי הנשימה ממלאים גם תפקיד חשוב בהגנה על אנשים מפני פתוגנים. ברקמה רגילה, שכבת האפיתל מהווה מחסום מגן, ומכילה גם מבנים ריסיריים מיוחדים הפועלים לניקוי גופים זרים, ריר ופתוגנים מהריאות. כאשר נחשפים לאוזון, הריסים נפגעים והפינוי הרירי של פתוגנים מופחת. יתר על כן, מחסום האפיתל נחלש, מה שמאפשר לפתוגנים לחצות את המחסום, להתרבות ולהתפשט לרקמות עמוקות יותר. יחד, שינויים אלה במחסום האפיתל עוזרים להפוך אנשים רגישים יותר לזיהומים ריאתיים.

שאיפת אוזון משפיעה לא רק על מערכת החיסון והריאות, אלא היא עלולה להשפיע גם על הלב. האוזון גורם לחוסר איזון אוטונומי לטווח קצר המוביל לשינויים בקצב הלב והפחתה בשונות הדופק; וחשיפה ברמות גבוהות למשך שעה אחת בלבד גורמות להפרעת קצב על-חדרית בקשישים, שניהם מגבירים את הסיכון למוות מוקדם ולשבץ מוחי. אוזון עשוי גם להוביל לכיווץ כלי דם וכתוצאה מכך להגברת הלחץ העורקי מערכתי התורם לסיכון מוגבר לתחלואה ותמותה לבבית בחולים עם מחלות לב קיימות.

חשיפה כרונית לאוזון
נשימת אוזון לתקופות ארוכות משמונה שעות בכל פעם במשך שבועות, חודשים או שנים מגדירה חשיפה כרונית. מחקרים רבים מצביעים על השפעה רצינית על בריאותן של אוכלוסיות שונות מחשיפה זו.

מחקר אחד מוצא קשרים חיוביים מובהקים בין אוזון כרוני לתמותה מכל-סיבה, מחזורית ונשימתית עם עלייה של 2%, 3% ו-12% בסיכון לכל 10 ppb ומדווח על קשר (95% CI) של אוזון שנתי ותמותה מכל-סיבה עם יחס סיכון של 1.4012 ו-1. תמותה של 1.03 (1.01-1.05). מחקר דומה מוצא קשרים דומים לתמותה מכל הסיבות והשפעות גדולות אף יותר על תמותה קרדיווסקולרית. סיכון מוגבר לתמותה מסיבות נשימתיות קשור לחשיפה כרונית ארוכת טווח לאוזון.

לאוזון כרוני יש השפעות מזיקות על ילדים, במיוחד אלו עם אסטמה. הסיכון לאשפוז בילדים עם אסתמה עולה עם חשיפה כרונית לאוזון; ילדים צעירים יותר ובעלי הכנסה נמוכה נמצאים אפילו בסיכון גבוה יותר.

מבוגרים הסובלים ממחלות בדרכי הנשימה (אסתמה, COPD, סרטן ריאות ) נמצאים בסיכון גבוה יותר לתמותה ותחלואה ולחולים קשים יש סיכון מוגבר לפתח תסמונת מצוקה נשימתית חריפה עם חשיפה כרונית לאוזון גם כן.

אוזון המיוצר על ידי מנקי אוויר
מחוללי אוזון הנמכרים כמנקי אוויר מייצרים בכוונה את הגז אוזון. אלה משווקים לעתים קרובות כדי לשלוט בזיהום אוויר בתוך הבית, ומשתמשים במונחים מטעים כדי לתאר אוזון. כמה דוגמאות מתארות אותו כ"חמצן מופעל" או "אוויר טהור", מה שמרמז כי אוזון הוא סוג של חמצן בריא או "טוב יותר". עם זאת, לפי ה- EPA, "ישנן ראיות להראות שבריכוזים שאינם חורגים מהסטנדרטים של בריאות הציבור, האוזון אינו יעיל בהסרת כימיקלים רבים הגורמים לריח", ו"אם נעשה בו שימוש בריכוזים שאינם חורגים מהסטנדרטים של בריאות הציבור, האוזון המוחל על אוויר פנימי אינו מסיר ביעילות וירוסים, חיידקים, מזהמים או ביולוגיים אחרים". יתר על כן, דו"ח אחר קובע כי "תוצאות של כמה מחקרים מבוקרים מראות כי ריכוזי אוזון גבוהים במידה ניכרת מתקנים אלה אפשריים גם כאשר משתמש ממלא אחר הוראות ההפעלה של היצרן".

ל- California Air Resources Board יש דף המפרט מנקי אוויר (רבים עם מייננים העומדים במגבלת האוזון המקורה שלהם של 0.
050 חלקים למיליון.

מאותו מאמר:

כל מכשירי ניקוי האוויר הפנימיים הניידים הנמכרים בקליפורניה חייבים להיות מאושרים על ידי ה- California Air Resources Board (CARB). כדי לקבל הסמכה, מנקי אוויר חייבים להיבדק עבור בטיחות חשמל ופליטת אוזון, ולעמוד במגבלה של פליטת אוזון של 0.
050 חלקים למיליון.
למידע נוסף על הרגולציה, בקר בתקנת מנקה האוויר.

זיהום אוויר באוזון
אוזון בגובה הקרקע ושינויי אקלים

מבשרי אוזון הם קבוצה של מזהמים, בעיקר אלו הנפלטים במהלך שריפה של דלקים מאובנים. זיהום אוזון בגובה פני הקרקע (אוזון טרופוספרי) מיוצר סמוך לפני כדור הארץ על ידי פעולת קרני UV אור יום על מבשרי אלו. האוזון בגובה פני הקרקע נובע בעיקר ממבשרי דלק מאובנים, אך מתאן הוא מבשר טבעי, ורמת הרקע הטבעית הנמוכה מאוד של אוזון בגובה פני הקרקע נחשבת לבטוחה. חלק זה בוחן את ההשפעות הבריאותיות של שריפת דלק מאובנים, אשר מעלה את האוזון בגובה פני הקרקע הרבה מעל רמות הרקע.

ישנן עדויות רבות המראות שאוזון בגובה פני הקרקע יכול להזיק לתפקוד הריאות ולגרות את מערכת הנשימה. חשיפה לאוזון (ולמזהמים המייצרים אותו) קשורה למוות בטרם עת, אסטמה, ברונכיטיס, התקף לב ובעיות לב ריאה אחרות.

חשיפה ארוכת טווח לאוזון הוכחה כמגבירה את הסיכון למוות ממחלות בדרכי הנשימה. מחקר של 450,000 אנשים שחיים בערים בארה"ב ראה מתאם משמעותי בין רמות אוזון ומחלות בדרכי הנשימה במהלך תקופת המעקב של 18 שנים. המחקר גילה שלאנשים שחיים בערים עם רמות אוזון גבוהות, כמו יוסטון או לוס אנג'לס, היה סיכון מוגבר של למעלה מ-30% למוות ממחלת ריאות.

הנחיות לאיכות אוויר כגון אלו של ארגון הבריאות העולמי, הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) והאיחוד האירופי מבוססות על מחקרים מפורטים שנועדו לזהות את הרמות שעלולות לגרום להשפעות בריאותיות לקויות מדידות.

לדברי מדענים עם ה-EPA, אנשים רגישים יכולים להיות מושפעים לרעה מרמות אוזון נמוכות עד 40 ננומול/מול. באיחוד האירופי, ערך היעד הנוכחי לריכוזי אוזון הוא 120 מיקרוגרם/מ"ר שהם כ-60 ננומול/מול. יעד זה חל על כל המדינות החברות בהתאם להנחיה 2008/50/EC. ריכוז האוזון נמדד כממוצע יומי מרבי של ממוצעים של 8 שעות ואין לחרוג מהיעד ביותר מ-25 ימים קלנדריים בשנה, החל מינואר 2010. בעוד שההנחיה מחייבת בעתיד עמידה קפדנית במגבלה של 120 מיקרוגרם/מ"ר כלומר, אין לחרוג מריכוז אוזון ממוצע בכל יום של שנה זו), אך אין צורך לחרוג מהיום הזה בשנה זו. מטרה ארוכת טווח.

בארה"ב, חוק האוויר הנקי מנחה את ה-EPA לקבוע תקני איכות אוויר סביבתיים לאומיים עבור מספר מזהמים, כולל אוזון בגובה הקרקע, ומחוזות שאינם עומדים בתקנים אלה נדרשים לנקוט בצעדים להפחתת רמותיהם. במאי 2008, לפי צו בית משפט, ה-EPA הורידה את תקן האוזון שלה מ-80 ננומול/מול ל-75 ננומול/מול. המהלך היה שנוי במחלוקת, שכן המדענים והמועצה המייעצת של הסוכנות עצמה המליצו להוריד את התקן ל-60 ננומול/מול. קבוצות רבות של בריאות הציבור והסביבה תמכו גם בתקן 60 ננומול/מול, וארגון הבריאות העולמי ממליץ על 100 מיקרוגרם/ מ"ר (51 ננומול/מול).

ב-7 בינואר 2010, הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) הכריזה על תיקונים מוצעים לתקן הלאומי לאיכות אוויר בסביבה (NAAQS) עבור האוזון המזהם, המרכיב העיקרי בערפיח:… EPA מציעה כי במקום זאת יש להגדיר את רמת התקן הראשוני של 8 שעות, שנקבע על 0.
075 מיקרומול/מול בחוק הסופי של 2008, ברמה נמוכה יותר בטווח של 0.
060 עד 0.

070 מיקרומול/מול, כדי לספק הגנה מוגברת לילדים ולאוכלוסיות אחרות בסיכון מפני מערך של O
3- השפעות בריאותיות שליליות הקשורות שנעות בין ירידה בתפקוד ריאות ותסמינים נשימתיים מוגברים ועד לאינדיקטורים רציניים של תחלואה נשימתית, כולל ביקורים במחלקה לרפואה דחופה ואשפוזים בבית חולים מסיבות נשימתיות, ואולי תחלואה הקשורה ללב וכלי דם, כמו גם תמותה לא מקרית ותמותה קרדיו-ריאה…

ב-26 באוקטובר 2015, ה-EPA פרסמה כלל סופי עם תאריך תוקף של 28 בדצמבר 2015, אשר תיקן את ה-NAAQS הראשי של 8 שעות מ-0.075 ppm ל-0.070 ppm.

ה-EPA פיתחה מדד איכות אוויר (AQI) כדי לעזור להסביר את רמות זיהום האוויר לציבור הרחב. לפי התקנים הנוכחיים, שברי שומות אוזון ממוצעים של 85 עד 104 ננומול/מול מתוארים כ"לא בריאים לקבוצות רגישות", 105 ננומול/מול עד 124 ננומול/מול כ"לא בריא", ו-125 ננומול/מול עד 404 ננומול/מול כ"מאוד לא בריא".

אוזון יכול להיות קיים גם בזיהום אוויר בתוך הבית, בין השאר כתוצאה מציוד אלקטרוני כגון מכונות צילום. ידוע גם על קשר בין אבקה מוגברת, נבגי פטריות ואוזון הנגרמים מסופות רעמים ואשפוזים בבתי חולים של חולי אסטמה.

בעידן הוויקטוריאנית, מיתוס עממי בריטי אחד קבע שריח הים נגרם מאוזון. למעשה, "ריח הים" האופייני נגרם על ידי דימתיל גופרתי, כימיקל שנוצר על ידי פיטופלנקטון.
הבריטים הוויקטוריאניים ראו את הריח שנוצר כ"מתחזק".

גלי חום
מחקר להערכת השפעות התמותה המשותפת של אוזון וחום במהלך גלי החום האירופים בשנת 2003, הגיע למסקנה כי נראה כי אלה הם תוספים.
פיסיולוגיה
טריאוקסידאן
אוזון, יחד עם צורות תגובתיות של חמצן כמו סופראוקסיד, חמצן יחיד, מי חמצן ויוני היפוכלוריט, מיוצר על ידי תאי דם לבנים ומערכות ביולוגיות אחרות (כגון שורשי ציפורני החתול כאמצעי להשמדת גופים זרים. האוזון מגיב ישירות עם קשרים כפולים אורגניים. כמו כן, כאשר האוזון מתפרק לדי חמצן, הוא יוצר רדיקלים חופשיים של חמצן, שהם מאוד תגובתיים ומסוגלים להזיק למולקולות אורגניות רבות. יתרה מכך, מאמינים שתכונות החמצון החזקות של האוזון עשויות להיות גורם תורם לדלקת. הקשר של סיבה ותוצאה של האופן שבו נוצר האוזון בגוף ומה שהוא עושה עדיין בבחינה ועדיין נתון לפרשנויות שונות, שכן תהליכים כימיים אחרים בגוף יכולים לעורר חלק מאותן תגובות. ישנן עדויות הקושרות את מסלול חמצון המים המזרז נוגדנים של התגובה החיסונית האנושית לייצור אוזון. במערכת זו, האוזון מיוצר על ידי ייצור מזורז של טריאוקסידאן ממים וחמצן סינגל המיוצר על ידי נויטרופילים.

בשאיפה, האוזון מגיב עם תרכובות המצפות את הריאות ליצירת מטבוליטים ספציפיים שמקורם בכולסטרול, הנחשבים כמקלים על הצטברות ופתוגנזה של פלאקים טרשתיים (סוג של מחלת לב.
מטבוליטים אלו אושרו כמתרחשים באופן טבעי בעורקים טרשת עורקים אנושיים והם מסווגים לסוג של סקוסטרולים המכונה אתרונלים, הנוצרים על ידי אוזונוליזה של הקשר הכפול של כולסטרול ליצירת סקוסטרול 5,6 כמו גם תוצר עיבוי משני באמצעות אלדוליזציה.

השפעה על צמיחת צמחים ותשואות היבול
לאוזון נרשמה השפעה שלילית על צמיחת הצמחים: "… האוזון הפחית את סך הכלורופילים, הקרטנואידים והפחמימות, והעלאת תכולת חומצה 1-אמינוציקלופרופן-1-קרבוקסילית (ACC) וייצור אתילן. בצמחים מטופלים, מאגר עלי האסקורבט ירד, בעוד שהנתונים החמצניים והמומסים של שומנים היו גבוהים יותר מאשר דליפת אוזון מומס היו גבוהים יותר מאשר דליפת אוזון מומס. הפעיל מנגנוני הגנה מפני עקה חמצונית בהדרים." מחקרים שהשתמשו בצמחי פלפל כמודל הראו שאוזון הפחית את תפוקת הפרי ושינה את איכות הפרי. יתר על כן, נצפתה גם ירידה ברמות הכלורופילים ובהגנות נוגדות חמצון על העלים, וכן העלתה את רמות מיני החמצן התגובתי (ROS) ונזקי שומנים וחלבונים.

מחקר משנת 2022 מסיק שמזרח אסיה מפסידה 63 מיליארד דולר ביבול בשנה בגלל זיהום אוזון, תוצר לוואי של שריפת דלק מאובנים.
סין מאבדת כשליש מייצור החיטה הפוטנציאלי שלה ורבע מייצור האורז שלה.

תקנות בטיחות
בגלל תכונות החמצון החזקות של האוזון, האוזון הוא גורם גירוי ראשוני, המשפיע במיוחד על העיניים ומערכות הנשימה ועלול להיות מסוכן אפילו בריכוזים נמוכים. המרכז הקנדי לבטיחות ובריאות בעבודה מדווח כי:

אפילו ריכוזים נמוכים מאוד של אוזון עלולים להזיק לדרכי הנשימה העליונות ולריאות.
חומרת הפציעה תלויה הן בריכוז האוזון והן במשך החשיפה.
פגיעה ריאות או מוות חמורה וקבועה עלולה לנבוע אפילו מחשיפה קצרת טווח לריכוזים נמוכים יחסית.

"
כדי להגן על עובדים שעלולים להיות חשופים לאוזון, מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית האמריקאי קבע מגבלת חשיפה מותרת (PEL) של 0.1 מיקרומול/מול (29 CFR 1910.1000 טבלה Z-1), המחושבת כממוצע משוקלל של 8 שעות. ריכוזים גבוהים יותר מסוכנים במיוחד ו- NIOSH קבעה מגבלת סכנה מיידית לחיים ולבריאות (IDLH) של 5 מיקרומול/מול. סביבות עבודה שבהן נעשה שימוש באוזון או שבהן הוא צפוי להיות מיוצר צריכות להיות עם אוורור נאות, וזה נבון להחזיק מוניטור לאוזון שיזעיק אם הריכוז חורג מ-OSHA PEL. צגים רציפים לאוזון זמינים ממספר ספקים.

חשיפה מוגברת לאוזון עלולה להתרחש במטוסי נוסעים, כאשר רמות תלויות בגובה ובמערבולת האטמוספירה. תקנות מינהל התעופה הפדרלי של ארה"ב קובעות מגבלה של 250 ננומול/מול עם ממוצע מקסימלי של ארבע שעות של 100 ננומול/מול.
חלק מהמטוסים מצוידים בממירי אוזון במערכת האוורור כדי להפחית את חשיפת הנוסעים.

הפקה

מחוללי אוזון, או אוזונטורים, משמשים לייצור אוזון לניקוי אוויר או להסרת ריחות עשן בחדרים לא מאוכלסים. מחוללי אוזון אלו יכולים לייצר מעל 3 גרם אוזון בשעה. אוזון נוצר לעתים קרובות בטבע בתנאים שבהם O 2 לא יגיב. האוזון המשמש בתעשייה נמדד במיקרומול/מול (ppm, חלקים למיליון), nmol/mol (ppb, חלקים למיליארד), מיקרוגרם/מ'3, מ"ג/שעה (מיליגרם לשעה) או אחוז משקל. משטר הריכוזים המיושמים נע בין 1% ל-5% (באוויר) ובין 6% ל-14% (בחמצן) עבור שיטות מהדור הישן. שיטות אלקטרוליטיות חדשות יכולות להשיג עד 20% עד 30% ריכוזי אוזון מומס במי הפלט.

לטמפרטורה ולחות יש תפקיד גדול בכמות האוזון המיוצר בשיטות הדור המסורתיות (כגון פריקת קורונה ואור אולטרה סגול). שיטות דור ישן יפיקו פחות מ-50% מהקיבולת הנומינלית אם מופעלות עם אוויר סביבה לח, בניגוד לאוויר יבש מאוד.
גנרטורים חדשים, בשיטות אלקטרוליטיות, יכולים להשיג טוהר ופירוק גבוהים יותר באמצעות שימוש במולקולות מים כמקור לייצור אוזון.

שיטת פריקה קורונלית

מחולל אוזון תוצרת בית. אוזון מיוצר בהפרשת הקורונה.

זהו הסוג הנפוץ ביותר של מחולל אוזון לרוב השימושים התעשייתיים והאישיים. בעוד שקיימות וריאציות של שיטת הפריקה העטרה של "ניצוץ חם" לייצור אוזון, כולל מחוללי אוזון בדרגה רפואית ובדרגה תעשייתית, יחידות אלה פועלות בדרך כלל באמצעות צינור פריקת קורונה או לוח אוזון. הם בדרך כלל חסכוניים ואינם דורשים מקור חמצן מלבד האוויר הסביבה כדי לייצר ריכוזי אוזון של 3-6%. תנודות באוויר הסביבה, עקב מזג אוויר או תנאי סביבה אחרים, גורמות לשונות בייצור האוזון. עם זאת, הם גם מייצרים תחמוצות חנקן כתוצר לוואי. שימוש במייבש אוויר יכול להפחית או לבטל היווצרות חומצה חנקתית על ידי הסרת אדי מים ולהגביר את ייצור האוזון. בטמפרטורת החדר, חומצה חנקתית תיווצר לאדים שמסוכן בשאיפה. התסמינים יכולים לכלול כאבים בחזה, קוצר נשימה, כאבי ראש ויובש באף ובגרון הגורמים לתחושת צריבה.
שימוש ברכז חמצן יכול להגביר עוד יותר את ייצור האוזון ולהפחית עוד יותר את הסיכון להיווצרות חומצה חנקתית על ידי הסרת לא רק אדי המים, אלא גם את עיקר החנקן.

אור אולטרה סגול
פוטוכימיה
מחוללי אוזון UV, או מחוללי אוזון ואקום-אולטרה סגול (VUV), משתמשים במקור אור המייצר אור אולטרה סגול בפס צר, תת-קבוצה של זה שמייצרת השמש. ה-UV של השמש מקיים את שכבת האוזון בסטרטוספירה של כדור הארץ.

מחוללי אוזון UV משתמשים באוויר הסביבה לייצור אוזון, לא נעשה שימוש במערכות הכנה לאוויר (מייבש אוויר או רכז חמצן), לכן גנרטורים אלה נוטים להיות פחות יקרים. עם זאת, מחוללי אוזון UV בדרך כלל מייצרים אוזון בריכוז של כ-0.5% ומטה מה שמגביל את קצב ייצור האוזון הפוטנציאלי. חיסרון נוסף בשיטה זו הוא בכך שהיא מחייבת את חשיפת האוויר הסביבתי (החמצן) למקור ה-UV למשך זמן רב יותר, וכל גז שלא נחשף למקור ה-UV לא יטופל. זה הופך את גנרטורי ה-UV לבלתי מעשיים לשימוש במצבים המתמודדים עם זרמי אוויר או מים הנעים במהירות עיקור אוויר בתוך הצינור, למשל). ייצור אוזון הוא אחת הסכנות הפוטנציאליות של קרינה קוטל חיידקים אולטרה סגול. מחוללי אוזון VUV משמשים בבריכות שחייה ויישומי ספא הנעים למיליוני גלונים של מים. מחוללי אוזון VUV, בניגוד למחוללי פריקת קורונה, אינם מייצרים תוצרי לוואי של חנקן מזיקים וגם בניגוד למערכות פריקת קורונה, מחוללי אוזון VUV פועלים היטב בסביבות אוויר לחות.
כמו כן, בדרך כלל אין צורך במנגנוני גז יקרים, ואין צורך במייבשי אוויר או רכזי חמצן הדורשים עלויות ותחזוקה נוספות.

פלזמה קרה
בשיטת הפלזמה הקרה, גז חמצן טהור נחשף לפלזמה שנוצרה על ידי DBD. החמצן הדיאטומי מתפצל לאטומים בודדים, אשר לאחר מכן מתחברים מחדש בשלישיות ליצירת אוזון.

מקובל בתעשייה לסמן בטעות חלק ממחוללי אוזון DBD כמחוללי CD Corona Discharge. בדרך כלל כל מחוללי האוזון של אלקטרודות מתכת שטוחות ומוצקות מייצרים אוזון בשיטת פריקת מחסום דיאלקטרי. מכונות פלזמה קרה משתמשות בחמצן טהור כמקור הקלט ומייצרות ריכוז מקסימלי של כ-24% אוזון. הם מייצרים כמויות גדולות בהרבה של אוזון בזמן נתון בהשוואה לייצור אולטרה סגול שיש לו יעילות של כ-2%. הפרשות מתבטאות כמעבר חוטי של אלקטרונים (מיקרו פריקות) ברווח בין שתי אלקטרודות.
על מנת לפזר באופן שווה את הפרשות המיקרו, יש להשתמש במבודד דיאלקטרי להפרדת האלקטרודות המתכתיות ולמניעת קשתות.

אלקטרוליטי
ייצור אוזון אלקטרוליטי (EOG) מפצל מולקולות מים ל- H 2, O 2 ו- O 3.

ברוב שיטות ה-EOG, גז המימן יוסר כדי להשאיר חמצן ואוזון כתוצרי התגובה היחידים. לכן, EOG יכול להשיג פירוק גבוה יותר במים ללא גזים מתחרים אחרים שנמצאים בשיטת פריקת קורונה, כגון גזי חנקן הנמצאים באוויר הסביבה. שיטת ייצור זו יכולה להגיע לריכוזים של 20-30% ואינה תלויה באיכות האוויר מכיוון שהמים משמשים כחומר המקור. ייצור אוזון באופן אלקטרוליטי הוא בדרך כלל לא חיובי בגלל פוטנציאל היתר הגבוה הנדרש לייצור אוזון בהשוואה לחמצן. זו הסיבה שאוזון אינו מיוצר במהלך אלקטרוליזה טיפוסית של מים. עם זאת, ניתן להגדיל את פוטנציאל היתר של חמצן על ידי בחירה קפדנית של זרז כך שאוזון מיוצר באופן מועדף תחת אלקטרוליזה. זרזים הנבחרים בדרך כלל לגישה זו הם דו-תחמוצת עופרת או יהלום מסומם בבור.

היחס בין אוזון לחמצן משופר על ידי הגדלת צפיפות הזרם באנודה, קירור האלקטרוליט סביב האנודה קרוב ל-0 מעלות צלזיוס, שימוש באלקטרוליט חומצי (כגון חומצה גופרתית מדוללת) במקום תמיסה בסיסית, ועל ידי הפעלת זרם פועם במקום DC.

שיקולים מיוחדים
לא ניתן לאחסן ולהעביר את האוזון כמו גזים תעשייתיים אחרים (מכיוון שהוא מתפרק במהירות לחמצן דו-אטומי) ולכן יש להפיקו במקום. מחוללי האוזון הזמינים משתנים בסידור ובעיצוב של האלקטרודות במתח גבוה. בכושר ייצור גבוה מ-20 ק"ג לשעה, ניתן להשתמש במחליף חום בצינורות גז/מים כאלקטרודת הארקה ולהרכיב אלקטרודות צינוריות במתח גבוה בצד הגז. המשטר של לחצי גז טיפוסיים הוא בסביבות 2 בר (200 kPa מוחלט בחמצן ו-3 בר (300 kPa) מוחלט באוויר. ניתן להתקין מספר מגה וואט של חשמל במתקנים גדולים, המופעלים כזרם AC חד פאזי ב-50 עד 8000 הרץ ומתח שיא בין 3,000 ל-20,000 וולט. המתח המופעל הוא בדרך כלל ביחס הפוך לתדר המופעל.

הפרמטר השולט המשפיע על יעילות ייצור האוזון הוא טמפרטורת הגז, הנשלטת על ידי טמפרטורת מי הקירור ו/או מהירות הגז. ככל שהמים קרים יותר, כך סינתזת האוזון טובה יותר. ככל שמהירות הגז נמוכה יותר, כך הריכוז גבוה יותר (אך ככל שהאוזון הנקי מופק נמוך יותר). בתנאים תעשייתיים טיפוסיים, כמעט 90% מההספק האפקטיבי מתפזר כחום ויש להסירו על ידי זרימת מי קירור מספקת.

בגלל התגובתיות הגבוהה של האוזון, ניתן להשתמש בחומרים מעטים בלבד כמו נירוסטה (איכות 316L), טיטניום, אלומיניום (כל עוד לא קיימת לחות), זכוכית, פולי-טטרה-פלואורידן או פוליווינילידן פלואוריד. ניתן להשתמש ב-Viton עם הגבלה של כוחות מכניים קבועים והיעדר לחות (מגבלות לחות חלות בהתאם לניסוח). ניתן להשתמש בהיפלון בהגבלה שאף מים לא באים איתו במגע, למעט רמות אטמוספריות רגילות. שבירות או התכווצות היא אופן הכשל הנפוץ של אלסטומרים עם חשיפה לאוזון. פיצוח אוזון הוא מצב הכשל הנפוץ של אטמי אלסטומר כמו טבעות O.

גומיות סיליקון מתאימות בדרך כלל לשימוש כאטמים בריכוזי אוזון מתחת ל-1 wt%, כגון בציוד להזדקנות מואצת של דגימות גומי.

הפקה אגבית
אוזון עלול להיווצר מ- O
2על ידי פריקות חשמליות ועל ידי פעולת קרינה אלקטרומגנטית באנרגיה גבוהה. קשתות בלתי מדוכאות במגעים חשמליים, מברשות מנוע או מתגים מכניים מפרקים את הקשרים הכימיים של החמצן האטמוספרי המקיף את המגעים [ O
2-> 2O]. רדיקלים חופשיים של חמצן בתוך ומסביב לקשת מתחברים מחדש ליצירת אוזון [ O
3]. ציוד חשמלי מסוים מייצר רמות משמעותיות של אוזון. זה נכון במיוחד לגבי מכשירים המשתמשים במתח גבוה, כגון מטהרי אוויר יוניים, מדפסות לייזר, מכונות צילום, טייזרים ורתכי קשת. מנועים חשמליים המשתמשים במברשות יכולים ליצור אוזון מניצוצות חוזרים ונשנים בתוך היחידה. מנועים גדולים המשתמשים במברשות, כמו אלו המשמשות מעליות או משאבות הידראוליות, ייצרו יותר אוזון מאשר מנועים קטנים יותר.

אוזון נוצר באופן דומה בתופעת סופות הברקים של Catatumbo על נהר Catatumbo בוונצואלה, אם כי חוסר היציבות של האוזון מטיל ספק בכך שיש לו השפעה כלשהי על האוזונוספרה.
זהו המחולל הטבעי היחיד הגדול בעולם של אוזון, ההלוואות דורשות להגדיר אותו כאתר מורשת עולמית של אונסק"ו.

ייצור מעבדה

שיטת מעבדה להכנת אוזון באמצעות Ozoniser של סימן
במעבדה ניתן לייצר אוזון על ידי אלקטרוליזה באמצעות סוללת 9 וולט, קתודת מוט גרפיט עיפרון, אנודת חוט פלטינה ואלקטרוליט חומצה גופרתית 3 מולרית. תגובות חצי התא המתרחשות הן:

3
ח
2
O
⟶
O
3
+
6
ח
+
+
6
ה
–
Δ
ה
∘
=
–
1.53 וולט
6
ח
+
+
6
ה
–
⟶
3
ח
2
Δ
ה
∘
=
0 V
2
ח
2
O
⟶
O
2
+
4
ח
+
+
4
ה
–
Δ
ה
∘
=
1.23 וולט
{\displaystyle {\begin{aligned}&{\ce {3 H2O -> O3 + 6 H+ + 6 e-}}&&(\Delta E^{\circ }=-{\text{1.53 V}})\\&{\ce {6 H+ + 6 e- -> 3 H2}}}&^({\Delta{0} E&^{\Delta{0} V}})\\&{\ce {2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4 e-}}&&(\Delta E^{\circ }={\text{1.23 V}})\end{aligned}}}
כאשר E° מייצג את פוטנציאל האלקטרודה הסטנדרטי.

בתגובה נטו, שלוש שוות ערך של מים מומרות לאוזון שווה ערך אחת ושלוש שווה ערך של מימן. היווצרות חמצן היא תגובה מתחרה.

זה יכול להיווצר גם על ידי קשת מתח גבוה. בצורתו הפשוטה ביותר, מתח גבוה AC, כגון פלט של שנאי סימן ניאון מחובר לשני מוטות מתכת כשהקצוות ממוקמים מספיק קרוב זה לזה כדי לאפשר קשת. הקשת שתתקבל תמיר חמצן אטמוספרי לאוזון.

לרוב רצוי להכיל את האוזון. זה יכול להיעשות עם מכשיר המורכב משני צינורות זכוכית קונצנטריים חתומים יחד בחלק העליון עם יציאות גז בחלק העליון והתחתון של הצינור החיצוני.
לליבה הפנימית צריך להיות מוכנס לתוכו אורך של רדיד מתכת המחובר לצד אחד של מקור הכוח.
יש לחבר את הצד השני של מקור הכוח לחתיכת נייר כסף נוספת עטופה סביב הצינור החיצוני.

מקור ל- O יבש
2מוחל על היציאה התחתונה. כאשר מתח גבוה מופעל על מובילי נייר הכסף, חשמל יתפרק בין הדיאוקסגן היבש באמצע ויוצר O
3ו- O
2אשר יזרום החוצה מהיציאה העליונה. זה נקרא אוזוניזר של סימן. ניתן לסכם את התגובה באופן הבא:
3
O
2
→
חשמל
2
O
3
{\displaystyle {\ce {3O2->2O3}}}
יישומים
תעשיה
השימוש הגדול ביותר באוזון הוא בהכנת תרופות, חומרי סיכה סינתטיים ותרכובות אורגניות רבות אחרות שימושיות מסחריות, שם הוא משמש לניתוק קשרי פחמן -פחמן. ניתן להשתמש בו גם להלבנת חומרים ולהרג מיקרואורגניזמים במקורות אוויר ומים. מערכות מי שתייה עירוניות רבות הורגות חיידקים באמצעות אוזון במקום הכלור הנפוץ יותר. לאוזון יש פוטנציאל חמצון גבוה מאוד. האוזון אינו יוצר תרכובות אורגנוכלוריות, ואינו נשאר במים לאחר הטיפול. אוזון יכול ליצור את החשוד כמסרטן ברומט במי מקור עם ריכוזי ברומיד גבוהים. חוק מי השתייה הבטוחים בארה"ב מחייב מערכות אלו להכניס כמות של כלור כדי לשמור על מינימום של 0.2 מיקרומול/מול שיורי כלור חופשי בצינורות, בהתבסס על תוצאות בדיקות רגילות. היכן שהכוח החשמלי מצוי בשפע, האוזון הוא שיטה חסכונית לטיפול במים, שכן הוא מיוצר לפי דרישה ואינו מצריך הובלה ואחסון של כימיקלים מסוכנים. לאחר שהוא מתכלה, הוא לא משאיר טעם או ריח במי השתייה.

למרות שרמות נמוכות של אוזון פורסמו כמשמשות לחיטוי בבתי מגורים, ריכוז האוזון באוויר היבש הנדרש להשפעה מהירה ומהותית על פתוגנים הנישאים באוויר עולה על הרמות הבטוחות המומלצות על ידי המינהל האמריקאי לבטיחות ובריאות תעסוקתית והסוכנות להגנת הסביבה. בקרת לחות יכולה לשפר במידה ניכרת הן את כוח ההרג של האוזון והן את הקצב שבו הוא מתפרק בחזרה לחמצן (יותר לחות מאפשרת יעילות רבה יותר). צורות נבגים של רוב הפתוגנים סובלניות מאוד לאוזון אטמוספרי בריכוזים שבהם חולי אסטמה מתחילים לסבול מבעיות.

בשנת 1908 הוצגה אוזוניזציה מלאכותית של הקו המרכזי של הרכבת התחתית של לונדון לצורך חיטוי אווירי. התהליך נמצא כדאי, אך הופסק בהדרגה בשנת 1956. עם זאת, ההשפעה המיטיבה נשמרה על ידי האוזון שנוצר אגב הפריקות החשמליות של מנועי הרכבת (ראה לעיל: ייצור מקרי.

מחוללי אוזון הועמדו לרשות בתי ספר ואוניברסיטאות בוויילס לתקופת הסתיו 2021, כדי לחטא כיתות לאחר התפרצויות COVID-19.

מבחינה תעשייתית, האוזון משמש ל:

חיטוי כביסה בבתי חולים, מפעלי מזון, בתי אבות וכו' חיטוי מים במקום כלור הסר ריח של אוויר וחפצים, כגון לאחר שריפה. תהליך זה נמצא בשימוש נרחב בשיקום בדים.

להרוג חיידקים על מזון או על משטחי מגע תעשיות עתירות מים כמו מבשלות בירה ומפעלי חלב יכולות לעשות שימוש יעיל באוזון מומס כתחליף לחומרי חיטוי כימיים כגון חומצה פראצטית, היפוכלוריט או חום.

לחטא מגדלי קירור ולשלוט בלגיונלה עם צריכת כימיקלים מופחתת ודימום מים, וביצועים מוגברים.

חיטוי בריכות שחייה וספא
להרוג חרקים בתבואה מאוחסנת קרצוף נבגי שמרים ועובש מהאוויר במפעלי עיבוד מזון
שטפו פירות וירקות טריים כדי להרוג שמרים, עובש וחיידקים תקף כימית מזהמים במים ברזל, ארסן, מימן גופרתי, ניטריטים וחומרים אורגניים מורכבים שחוברים יחד כ"צבע")
לספק סיוע להצקה (צבירה של מולקולות, המסייעת בסינון, שבה מסירים את הברזל והארסן);
ייצור תרכובות כימיות באמצעות סינתזה כימית בדים נקיים ומלבינים (השימוש הקודם משמש בשיקום בדים; השימוש האחרון הוא פטנט) פעל כאנטיכלור בהלבנה על בסיס כלור
סיוע בעיבוד פלסטיק כדי לאפשר הידבקות של דיו
גילן דגימות גומי כדי לקבוע את אורך החיים השימושיים של אצווה של גומי
למגר טפילים הנישאים במים כמו Giardia lamblia ו- Cryptosporidium במתקני טיהור מים עיליים.

האוזון הוא מגיב בתגובות אורגניות רבות במעבדה ובתעשייה. אוזונוליזה היא ביקוע של אלקן לתרכובות קרבוניל.

בתי חולים רבים ברחבי העולם משתמשים במחוללי אוזון גדולים כדי לטהר חדרי ניתוח בין ניתוחים. החדרים מנוקים ולאחר מכן אטומים אטומים לפני מילוי באוזון אשר למעשה הורג או מנטרל את כל החיידקים שנותרו.

האוזון משמש כחלופה לכלור או כלור דו חמצני בהלבנת עיסת עץ.
הוא משמש לעתים קרובות בשילוב עם חמצן ומי חמצן כדי למנוע את הצורך בתרכובות המכילות כלור בייצור נייר לבן איכותי.

ניתן להשתמש באוזון לניקוי רעלים מפסולת ציאניד (למשל מכריית זהב וכסף על ידי חמצון של ציאניד לציאנט ובסופו של דבר לפחמן דו חמצני.

חיטוי מים
מאז המצאת כורי פלזמה דיאלקטרי הפרשת מחסום (DBD), הוא שימש לטיפול במים באוזון. עם זאת, עם חומרי חיטוי חלופיים זולים יותר כמו כלור, יישומים כאלה של טיהור מי אוזון DBD הוגבלו על ידי צריכת חשמל גבוהה וציוד מגושם. למרות זאת, עם מחקר שחשף את ההשפעות השליליות של חומרי חיטוי נפוצים כמו כלור ביחס לשאריות רעילות וחוסר יעילות בהריגת מיקרו-אורגניזמים מסוימים, טיהור אוזון מבוסס פלזמה DBD מעורר עניין בטכנולוגיות הזמינות הנוכחיות. למרות שאוזון של מים עם ריכוז גבוה של ברומיד מוביל להיווצרות תוצרי לוואי בלתי רצויים של חיטוי ברום, אלא אם מי שתייה מיוצרים על ידי התפלה, ניתן ליישם אוזון בדרך כלל ללא חשש לתוצרי לוואי אלה. יתרונות האוזון כוללים פוטנציאל חמצון תרמודינמי גבוה, פחות רגישות לחומר אורגני וסובלנות טובה יותר לשונות pH תוך שמירה על היכולת להרוג חיידקים, פטריות, וירוסים, כמו גם נבגים וציסטות. למרות שאוזון היה מקובל באירופה במשך עשרות שנים, הוא נמצא בשימוש מועט לטיהור בארה"ב עקב מגבלות של צריכת חשמל גבוהה, התקנה מגושמת וסטיגמה הקשורה לרעילות אוזון.
בהתחשב בכך, מאמצי המחקר האחרונים הופנו לחקר מערכות יעילות לטיפול במים באוזון.
חוקרים בחנו כורי DBD קלים וקומפקטיים משטחים בעלי הספק נמוך, כורי DBD בנפח יעיל באנרגיה וכורי DBD בקנה מידה נמוך.

מחקרים כאלה יכולים לעזור לסלול את הדרך לקבלה מחדש של טיהור אוזון מבוסס פלזמה DBD של מים, במיוחד בארה"ב

צרכנים
מטהר אוויר – מפגעי אוזון פוטנציאליים
רמות האוזון בטוחות לאנשים אינן יעילות בהרג פטריות וחיידקים. חלק ממוצרי חיטוי ומוצרי קוסמטיקה לצרכן פולטים אוזון ברמות מזיקות לבריאות האדם.

מכשירים המייצרים רמות גבוהות של אוזון, שחלקם משתמשים ביינון, משמשים לחיטוי והורדת ריח של מבנים לא מיושבים, חדרים, תעלות, סככות עצים, סירות וכלי רכב אחרים.

מים עם אוזון משמשים להלבנת בגדים ולחיטוי מזון, מי שתייה ומשטחים בבית. לפי מינהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA), הוא "מתקן את תקנות תוספי המזון כדי לספק שימוש בטוח באוזון בשלבים גזים ומימיים כסוכן אנטי-מיקרוביאלי על מזון, כולל בשר ועופות". מחקרים באוניברסיטת קליפורניה הפוליטכנית הראו שרמות של 0.3 מיקרומול/מול של אוזון המומסות במי ברז מסוננים יכולות לייצר הפחתה של יותר מ-99.99% במיקרואורגניזמים הנישאים במזון כמו סלמונלה, E. coli 0157:H7 וקמפילובקטר. כמות זו היא פי 20,000 מהמגבלות המומלצות של WHO המצוינות לעיל.

ניתן להשתמש באוזון כדי להסיר שאריות חומרי הדברה מפירות וירקות.

האוזון משמש בבתים ובג'קוזי כדי להרוג חיידקים במים ולהפחית את כמות הכלור או הברום הנדרשים על ידי הפעלתם מחדש למצבם החופשי. מכיוון שהאוזון אינו נשאר במים מספיק זמן, האוזון כשלעצמו אינו יעיל במניעת זיהום צולב בין מתרחצים ויש להשתמש בו יחד עם הלוגנים. אוזון גזי שנוצר על ידי אור אולטרה סגול או על ידי פריקת קורונה מוזרק למים.

אוזון נמצא בשימוש נרחב גם בטיפול במים באקווריומים ובבריכות דגים. השימוש בו יכול למזער את צמיחת החיידקים, לשלוט בטפילים, למנוע העברת מחלות מסוימות ולהפחית או להעלים את ה"הצהבה" של המים. אסור שאוזון יבוא במגע עם מבני הזימים של הדגים. מים מלוחים טבעיים (עם צורות חיים) מספקים מספיק "ביקוש מיידי" כדי שכמויות מבוקרות של אוזון יפעילו יוני ברומיד לחומצה היפוברומית, והאוזון מתפרק לחלוטין תוך מספר שניות עד דקות. אם נעשה שימוש באוזון המוזן בחמצן, המים יהיו גבוהים יותר בחמצן מומס ומבני הזימים של הדגים יתנוונו, מה שיהפוך אותם לתלויים במים מועשרים בחמצן.

חקלאות מים
"Ozonation" לתגובה הכימית, ראה אוזונוליזה.

אוזון – תהליך של החדרת מים עם אוזון – יכול לשמש בחקלאות ימית כדי להקל על פירוק אורגני.
אוזון מתווסף גם למערכות מחזור כדי להפחית את רמות הניטריט באמצעות המרה לחנקה.

אם רמות הניטריט במים גבוהות, ניטריטים יצטברו גם בדם וברקמות של דגים, שם הם מפריעים להובלת חמצן (הוא גורם לחמצון של קבוצת ההמוגלובין של המוגלובין מברזל Fe2+ לברזל Fe3+, מה שגורם להמוגלובין לא מסוגל לקשור O
2). למרות ההשפעות החיוביות לכאורה הללו, השימוש באוזון במערכות המחזור נקשר להפחתת רמת היוד הזמין ביולוגי במערכות מי מלח, וכתוצאה מכך לתסמינים של מחסור ביוד כגון זפק וירידה בצמיחה בזחלים הסנגליים Solea senegalensis.

מי ים אוזונאט משמשים לחיטוי פני השטח של ביצי הליבוט והליבוט האטלנטי נגד נודאווירוס. Nodavirus הוא נגיף קטלני המועבר אנכית הגורם לתמותה חמורה בדגים.
אין להתייחס לביצי חמולה ברמת אוזון גבוהה מכיוון שביצים שטופלו כך לא בקעו ומתו לאחר 3-4 ימים.

חקלאות
מריחת אוזון על אננס טרי חתוך ובננה מראה עלייה בפלבנואידים ובתכולת הפנול הכוללת כאשר החשיפה היא עד 20 דקות. נצפתה ירידה בתכולת החומצה האסקורבית (צורה אחת של ויטמין C, אך ההשפעה החיובית על תכולת הפנול הכוללת והפלבנואידים יכולה להתגבר על ההשפעה השלילית. עגבניות בטיפול באוזון מראות עלייה ב-β-קרוטן, לוטאין וליקופן. עם זאת, יישום אוזון על תותים בתקופה שלפני הקטיף מראה ירידה בתכולת החומצה האסקורבית.

אוזון מקל על מיצוי של כמה מתכות כבדות מהאדמה באמצעות EDTA. EDTA יוצר תרכובות קואורדינציה חזקות ומסיסות במים עם כמה מתכות כבדות Pb ו- Zn ובכך מאפשר להמיס אותן מתוך אדמה מזוהמת. אם אדמה מזוהמת מטופלת מראש באוזון, יעילות המיצוי של Pb, Am ו- Pu עולה ב-11.0-28.9%, 43.5% ו-50.
7% בהתאמה.

השפעה על מאביקים
האבקת יבולים היא חלק חיוני ממערכת אקולוגית. לאוזון יכולות להיות השפעות מזיקות על אינטראקציות בין צמחים לאביקים. מאביקים נושאים אבקה מצמח אחד למשנהו. זהו מחזור חיוני בתוך מערכת אקולוגית.
גרימת שינויים בתנאים אטמוספריים מסוימים סביב אתרי האבקה או באמצעות קסנוביוטיקה עלולה לגרום לשינויים לא ידועים במחזוריות הטבעית של מאביקים וצמחים פורחים.
במחקר שנערך בצפון מערב אירופה, מאביקי יבול הושפעו לרעה יותר כאשר רמות האוזון היו גבוהות יותר.