Vị Trí Tầng Ozone Và Vai Trò Và Ứng Dụng Của Ozone

Năm 1985, các nhà khoa học tại Nam Cực đã phát hiện ra một “lỗ thủng” trong tầng ozone – lớp khí quyển tưởng như vô hình nhưng lại đóng vai trò sống còn trong việc bảo vệ sự sống trên Trái Đất. Phát hiện ấy không chỉ khiến cộng đồng khoa học bàng hoàng mà còn thúc đẩy một trong những nỗ lực bảo vệ môi trường quy mô toàn cầu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu vị trí cụ thể của tầng ozone trong khí quyển, cơ chế hình thành và duy trì lớp khí quan trọng này, vai trò thiết yếu của nó với Trái Đất, nguyên nhân và hậu quả của hiện tượng suy giảm tầng ozone cũng như những ứng dụng thực tiễn của ozone trong đời sống và công nghiệp.

Vị trí của tầng ozone trong khí quyển

Để hiểu rõ hơn về vị trí của tầng ozone, chúng ta cần có cái nhìn tổng quan về cấu trúc khí quyển của Trái Đất. Khí quyển được chia thành năm tầng chính, mỗi tầng có đặc điểm riêng biệt về nhiệt độ, thành phần khí và các hiện tượng thời tiết:

• Tầng đối lưu (Troposphere): Tầng thấp nhất, tiếp xúc trực tiếp với bề mặt Trái Đất. Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, nơi tập trung phần lớn hơi nước và các hiện tượng thời tiết như mây, mưa, gió. Độ cao trung bình từ 0-15km.
• Tầng bình lưu (Stratosphere): Nằm trên tầng đối lưu, cũng là nơi có tầng ozone, có độ cao trung bình từ 15-50km. Tại đây, nhiệt độ tăng dần theo độ cao do sự hấp thụ tia cực tím của tầng ozone.
• Tầng trung lưu (Mesosphere): Nhiệt độ giảm dần theo độ cao, là tầng lạnh nhất trong khí quyển. Độ cao trung bình từ 50-85km.
• Tầng nhiệt lưu (Thermosphere): Nhiệt độ tăng rất cao do sự hấp thụ bức xạ Mặt Trời. Độ cao trung bình từ 85-600km.
• Tầng ngoại quyển (Exosphere): Tầng ngoài cùng, nơi khí quyển dần tan loãng vào không gian. Độ cao từ 600km trở lên.

Vậy vị trí tầng ozone nằm ở đâu? 

Tầng ozone nằm trong tầng bình lưu, ở độ cao trung bình từ 15 đến 35 km so với bề mặt Trái Đất. Tuy nhiên, nồng độ ozone không đồng đều, đạt mức cao nhất ở độ cao khoảng 20-25 km. Độ cao và nồng độ ozone có thể thay đổi theo mùa, vĩ độ và các yếu tố khác như hoạt động của Mặt Trời và sự lưu thông khí quyển.

Cơ chế hình thành và duy trì tầng ozone

Tầng ozone không phải là một lớp khí cố định mà là kết quả của một quá trình hình thành và phân hủy liên tục của ozone. Quá trình này diễn ra gồm 2 giai đoạn chính như sau:

• Giai đoạn 1- Hình thành Ozone: Tia cực tím (UV-C) từ Mặt Trời chiếu xuống tầng bình lưu, phá vỡ các phân tử oxy (O2) thành hai nguyên tử oxy tự do (O). Những nguyên tử này sau đó kết hợp với phân tử O₂ khác để tạo thành O₃.
• Giai đoạn 2- Phân hủy Ozone: Ozone (O3) lại có thể hấp thụ tia cực tím (UV-B) và bị phân hủy trở lại thành phân tử oxy (O2) và nguyên tử oxy tự do (O)

Đây là một chu trình ozone liên tục để giữ cân bằng, giúp duy trì nồng độ ozone ổn định trong tầng bình lưu.

Tuy nhiên, nồng độ ozone không phải lúc nào cũng ổn định. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ ozone, bao gồm:

Yếu tố tự nhiên:

• Mùa: Nồng độ ozone thường cao hơn vào mùa xuân và thấp hơn vào mùa thu.
• Vĩ độ: Nồng độ ozone thường thấp hơn ở vùng cực và cao hơn ở vùng xích đạo.
• Địa lý: Địa hình và sự lưu thông khí quyển có thể ảnh hưởng đến nồng độ ozone ở một số khu vực.

Yếu tố nhân tạo: Việc sử dụng các chất hóa học như CFCs, halon, HCFCs… đã làm suy giảm tầng ozone một cách nghiêm trọng (sẽ được đề cập chi tiết ở phần sau).

Vai trò của tầng ozone đối với Trái Đất

Vai trò quan trọng nhất của tầng ozone là hấp thụ tia cực tím (UV) từ Mặt Trời, đặc biệt là tia UV-B và UV-C. Tia UV-C rất nguy hiểm và bị tầng ozone hấp thụ hoàn toàn. Tia UV-B ít nguy hiểm hơn nhưng vẫn có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Tầng ozone có thể hấp thụ tới 97-99% tia UV-B, giúp bảo vệ sự sống trên Trái Đất.

Việc tầng ozone hấp thụ tia UV có ý nghĩa vô cùng to lớn:

• Bảo vệ sức khỏe con người: Ngăn chặn tia UV có thể gây ung thư da, đục thủy tinh thể, suy giảm hệ miễn dịch và nhiều bệnh tật khác.
• Bảo vệ hệ sinh thái: Ngăn chặn tia UV có thể gây hại cho sinh vật biển (tảo, sinh vật phù du), thực vật (giảm năng suất cây trồng), động vật (gây đột biến gen).
• Ảnh hưởng đến khí hậu: Tầng ozone hấp thụ tia UV, góp phần điều hòa nhiệt độ và khí hậu Trái Đất. Sự suy giảm tầng ozone có thể dẫn đến biến đổi khí hậu.

Hiện tượng suy giảm tầng ozone 

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng tầng ozone đang bị suy giảm, đặc biệt là ở vùng cực (hiện tượng “lỗ thủng ozone”). Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do các chất hóa học do con người tạo ra, đặc biệt là:

• CFCs (Chlorofluorocarbons): Được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị làm lạnh (tủ lạnh, máy lạnh), bình xịt aerosol.
• Halon: Được sử dụng trong các bình chữa cháy.
• HCFCs (Hydrochlorofluorocarbons): Là chất thay thế tạm thời cho CFCs, nhưng vẫn có khả năng phá hủy ozone.
• Khí nitơ oxit (N2O): Phát thải từ hoạt động nông nghiệp và công nghiệp.

Cơ chế phá hủy ozone của các chất này: Khi các chất này thải vào khí quyển, chúng sẽ di chuyển lên tầng bình lưu. Tại đây, dưới tác động của tia UV, chúng sẽ giải phóng các nguyên tử clo (Cl) hoặc brom (Br). Các nguyên tử này sẽ phản ứng với ozone (O3), phá vỡ phân tử ozone thành oxy (O2) và một phân tử clo oxit (ClO). Phân tử clo oxit này lại có thể phản ứng với một nguyên tử oxy tự do (O), giải phóng nguyên tử clo (Cl) ban đầu, và tiếp tục phá hủy ozone.

“ Một nguyên tử clo có thể phá hủy hàng ngàn phân tử ozone trước khi bị loại bỏ khỏi khí quyển” 

Tác động nếu suy giảm tầng ozone

• Sức khỏe con người: Tăng nguy cơ ung thư da, bệnh về mắt (đục thủy tinh thể), suy giảm hệ miễn dịch.
• Nông nghiệp: Giảm năng suất cây trồng do tia UV gây hại cho quá trình quang hợp.
• Hệ sinh thái: Gây hại cho sinh vật biển, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn.

Ozone trên mặt đất lợi hay hại

Ozone (O3) là một con dao hai lưỡi. Trong khi ở tầng bình lưu, nó là một lá chắn bảo vệ sự sống, thì ở tầng đối lưu (gần mặt đất), ozone lại là một chất ô nhiễm nguy hiểm

Ozone có hại trên mặt đất vì:

• Gây hại cho sức khỏe: Ozone là một chất oxy hóa mạnh, có thể gây kích ứng đường hô hấp, gây khó thở, ho, đau ngực, làm trầm trọng thêm các bệnh về phổi như hen suyễn và viêm phế quản. Tiếp xúc lâu dài với ozone có thể gây tổn thương phổi vĩnh viễn.
• Gây hại cho môi trường: Ozone có thể làm hỏng thực vật, giảm năng suất cây trồng, và gây hại cho các hệ sinh thái. Nó cũng là một thành phần chính của khói bụi quang hóa, gây ô nhiễm không khí và làm giảm tầm nhìn.
• Ăn mòn vật liệu: Ozone có thể làm suy yếu và ăn mòn các vật liệu như cao su, nhựa, và vải.

Nguồn gốc của ozone trên mặt đất:

• Giao thông vận tải: Khí thải từ ô tô, xe máy, và các phương tiện giao thông khác chứa các chất ô nhiễm như oxit nitơ (NOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Dưới tác động của ánh sáng Mặt Trời, các chất này phản ứng với nhau tạo thành ozone.
• Công nghiệp: Các hoạt động công nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp sử dụng dung môi và hóa chất, cũng phát thải NOx và VOCs.
• Sấm sét: Sấm sét có thể tạo ra ozone trong không khí.

Vậy, ozone trên mặt đất có lợi ích gì không

Câu trả lời là có. Ozone được ứng dụng nhiều trong thực tiễn nhờ khả năng oxy hóa cao. Vậy ozone có những ứng dụng nào, cùng SmartClean tiếp ngay dưới đây. 

Ứng dụng Ozone trong thực tiễn 

Ozone có thể gây hại nếu ở gần mặt đất, nhưng khi được kiểm soát và sử dụng đúng cách, nó mang lại nhiều lợi ích đáng kể trong cuộc sống.

• Làm sạch nước: Ozone là một “chiến binh” mạnh mẽ giúp tiêu diệt vi khuẩn, virus và các chất bẩn trong nước, thậm chí còn hiệu quả hơn cả clo. Vì vậy, ozone được dùng để làm sạch nước uống và nước trong các bể bơi.
• Khử mùi: Ozone có khả năng oxy hóa cực mạnh. Nó tấn công và phá vỡ cấu trúc của các phân tử gây ra mùi khó chịu, cũng như tiêu diệt vi khuẩn, virus và các chất hữu cơ khác. Khi ozone tiếp xúc với những chất này, nó sẽ phản ứng hóa học, làm thay đổi cấu trúc của chúng và loại bỏ mùi hôi, đồng thời tiêu diệt mầm bệnh. Điều đặc biệt là sau khi hoàn thành nhiệm vụ, ozone tự phân hủy thành oxy (O₂), không để lại bất kỳ chất độc hại nào trong không khí. Nhờ vậy, sử dụng ozone rất an toàn và thân thiện với môi trường.
• Rửa và làm sạch rau củ quả: Ozone không chỉ làm sạch nước và khử mùi mà còn có thể loại bỏ vi khuẩn, mầm bệnh, nấm mốc và dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật bám trên bề mặt rau củ quả. Quá trình này diễn ra mà không làm mất đi các chất dinh dưỡng vốn có của thực phẩm.
• Tẩy trắng: Ozone cũng được dùng để tẩy trắng nhanh chóng, phản ứng với chất hữu cơ, phá vỡ liên kết màu, thường chỉ mất khoảng 10 phút, tiết kiệm thời gian hơn so với clo

Lưu ý an toàn khi sử dụng Ozon

Ozone (O3), mặc dù có nhiều ứng dụng hữu ích, nhưng là một chất khí có tính oxy hóa mạnh và có thể gây hại cho sức khỏe nếu không được sử dụng đúng cách. Đặc biệt, khi sử dụng ozone trong khử mùi, cần tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an toàn sau:

Hiểu rõ về nồng độ ozone an toàn 

Nồng độ ozone cho phép trong không khí làm việc theo quy định của các tổ chức an toàn lao động là rất thấp, thường dưới 0.1 ppm (tương đương 1mg / m3).

Các thiết bị tạo ozone gia dụng thường tạo ra ozone ở nồng độ cao hơn mức an toàn này. Do đó, cần sử dụng cẩn thận và tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất.

Nguyên tắc sử dụng ozon khi khử mùi 

• Không sử dụng ozone trong phòng có người, vật nuôi hoặc cây trồng vì Ozone có thể gây kích ứng đường hô hấp và gây hại cho sức khỏe của con người, vật nuôi và cây trồng.
• Đảm bảo thông gió tốt: Sau khi sử dụng ozone, cần mở cửa sổ hoặc sử dụng quạt để thông gió cho phòng ít nhất 30 phút, giúp giảm nồng độ ozone xuống mức an toàn trước khi vào phòng.
• Thời gian sử dụng hợp lý: Tuân thủ thời gian khử mùi được khuyến cáo bởi nhà sản xuất thiết bị. Sử dụng quá lâu có thể tạo ra nồng độ ozone quá cao.
• Sử dụng thiết bị có chứng nhận an toàn: Chọn mua các thiết bị tạo ozone có chứng nhận an toàn từ các tổ chức uy tín. Điều này đảm bảo thiết bị được thiết kế và sản xuất theo các tiêu chuẩn an toàn.
• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng: Trước khi sử dụng bất kỳ thiết bị tạo ozone nào, hãy đọc kỹ hướng dẫn sử dụng và tuân thủ theo các hướng dẫn này để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Các biện pháp phòng ngừa cụ thể khi sử dụng ozon khử mùi

Đối với khử mùi trong nhà:

• Di chuyển tất cả mọi người, vật nuôi và cây trồng ra khỏi phòng trước khi bật máy tạo ozone.
• Đặt máy tạo ozone ở vị trí cao để ozone có thể lan tỏa đều trong phòng.
• Sau khi khử mùi, tắt máy và đợi ít nhất 30-60 phút trước khi vào phòng. Mở cửa sổ để thông gió.

Đối với khử mùi trong xe ô tô:

• Đỗ xe ở nơi thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp.
• Bật máy tạo ozone và đóng kín cửa xe.
• Sau khi khử mùi, tắt máy và mở tất cả các cửa xe để thông gió trong ít nhất 15-30 phút.

Dấu hiệu nhận biết khi tiếp xúc với ozone quá mức

• Khó thở, ho, đau ngực.
• Kích ứng mắt, mũi, họng.
• Đau đầu, chóng mặt.

Nếu gặp bất kỳ triệu chứng nào trong số này, hãy lập tức ra khỏi khu vực có ozone và tìm kiếm sự trợ giúp y tế nếu cần thiết.

Lưu ý: Ozone không phải là giải pháp khử mùi “thần kỳ”. Nó chỉ có tác dụng tạm thời và không loại bỏ được nguồn gốc của mùi. Để khử mùi hiệu quả, cần tìm ra và loại bỏ nguyên nhân gây ra mùi hoặc sử dụng các giải pháp an toàn cho người để khử mùi 24/7, khử sạch mùi hôi

Kết luận

Tầng ozone là một phần không thể thiếu của bầu khí quyển Trái Đất, đóng vai trò như một lá chắn bảo vệ sự sống và điều hòa khí hậu trên toàn cầu. Việc hiểu rõ vị trí và vai trò của tầng ozon giúp chúng ta nhận thức được tầm quan trọng của việc bảo vệ nó. Bên cạnh đó, ozone còn có những ứng dụng hữu ích trong đời sống và kinh doanh, tuy nhiên để đảm bảo an toàn cho người dùng, bạn cũng cần phải hiểu rõ về nồng độ an toàn và những lưu ý khi sử dụng.

Follow ngay Fanpage SmartClean để bỏ túi thêm nhiều thông tin hữu ích khác nhé!

FACEBOOK: Giải pháp khử mùi – SmartClean

XEM THÊM

Ozone Gây Hại Tới Sức Khỏe Như Thế Nào?

Máy Sục Ozone Có Công Dụng Gì, Phân Loại Và Cách Chọn Mua

Máy Khử Mùi Ozone Có Gây Tổn Thương Phổi Không?

Máy Khử Mùi Ozone Gây Hại Cho Thiết Bị Điện Không