Otsonista yleisesti

Otsonin hajun voi kokea ukonilmalla salamoidessa.

Otsoni on kolmesta happiatomista koostuva korkean energiatason, epävakaa molekyyli (O₃). Ylimääräinen happiatomi yrittää yhdistyä minkä tahansa mikro-orgasmin kanssa tilan vakauttamiseksi. Kun se kohtaa taudinaiheuttajia ja mikro-organismeja, kuten bakteereja, alkueläimiä, viruksia, leviä ja biofilmejä ja orgaanista jätettä tai ympäristön epäpuhtauksia, otsoni reagoi antimikrobisena hapettimena.

Otsoni on voimakkain kaupallisesti saatavilla oleva antimikrobinen hapetin. Kun otsonikaasu liuotetaan veteen, se tappaa voimakkaaseen hapetukseen perustuen taudinaiheuttajat, mikro-organismit, tuhoaa orgaaniset epäpuhtaudet, hajottaa epäorgaaniset epäpuhtaudet, tappaa biofilmit ja hajottaa klooriamiinit. Tästä syystä otsonia hyödynnetään laajalti muun muassa veden desinfioinnissa.

Otsoni on epävakaa kaasu, joka hajoaa ilmassa nopeasti. Luonnossa otsoni esiintyy vain ilman seoksena. Kaasun puoliintumisaika on hyvin lyhyt. Korkea lämpötila nopeuttaa hajoamista. Suurimmat luonnossa mitatut pitoisuudet ovat luokkaa 60-100 ppb. Yleensä maanpinnalla ei esiinny otsonia, koska se hajoaa hyvin nopeasti.
Hajoamisessa otsonimolekyylistä syntyy kaksi happimolekyyliä ja yksi yksiatominen happi, joka yhdistyy toisen vastaavan kanssa happimolekyyliksi tai reagoi välittömästi esim. biologisen materiaalin kanssa. Eli puhutaan hapetusreaktiosta. Ilmassa olevan otsonin on havaittu torjuvan ja hidastavan taudinaiheuttajien kasvua ja tuhoavan niitä.

Otsoni   O₂ + O = O₃

1 ‰ = 0.1 % = 1000 ppm = 1 ml/l (1 O₃/1000 kaasumolekyyliä)

1 ppm = 0.0001 % = 1 ?l/l  (1 O₃/1 000 000 kaasumolekyyliä)

1ppm = 1000 ppb

1 mg/l (vedessä) ~0.4 ppm

Reaktiivisuutensa vuoksi otsoni on lyhytikäistä

Todellisessa tilassa otsoni hajoaa reagoimalla

Mitä lämpimämpää, sitä nopeammin otsoni hajoaa

Myrkyllistä: Raja-arvot ihmiselle 0.05-0.1 ppm

Kaupunki-ilmassa voi olla 20-40 ppb (0.02-0.04 ppm)

Otsoni terveydelle haitallinen aine

Otsoni kulkeutuu elimistöön hengitysteitä pitkin, jopa keuhkorakkuloihin asti. Erityisen herkkiä otsonille ovat lapset ja hengitystiesairaat kuten astmaatikot. Otsoni hapettaa keuhkosoluja. Muutokset solujen pinnoilla aiheuttavat tulehduksia ja vaurioittavat hengitysteitä, mikä vaikeuttaa hapen ja hiilidioksidin kulkua hengitysilman ja verenkierron välillä.

Suuret lyhytkestoiset otsonipitoisuudet voivat aiheuttaa akuutteina oireina keuhkojen toiminnan heikkenemistä, hengitysvaikeuksia, yskää, rintakipua, tulehduksia ja vastustuskyvyn heikkenemistä. Lisäksi otsoni ärsyttää silmien, nenän ja kurkun limakalvoja. Otsoni voi pahentaa astmaa sairastavien oireita sekä siitepölyn aiheuttamia allergiaoireita.

Matalatkin otsonipitoisuudet voivat pitkäaikaisessa tai toistuvassa altistuksessa aiheuttaa kroonisia terveyshaittoja, kuten astmaa. Vaikutuksille ovat erityisen alttiita otsonointia suorittavat työntekijät, mutta riski on minimoitavissa työturvallisuusohjeita noudattamalla. Otsonoinnin haitat riippuvat otsonin pitoisuudesta, altistuneen terveydentilasta, fyysisestä rasituksesta altistuminen aikana, altistuksen kestosta sekä geneettisistä tekijöistä.

Otsoni on erityisen ärsyttävä ylemmille ja alemmille hengitysteille. Ominaishaju on helposti havaittavissa alhaisissakin pitoisuuksissa 0,01–0,05 ppm. Otsoni aiheuttaa paikallista silmien ja limakalvojen ärsytystä ja saattaa aiheuttaa myös keuhkopöhöä suurissa altistuksissa. Otsoni hajoaa itsestään normaaleissa olosuhteissa hapeksi, joten sitä ei esiinny kuin muodostumispaikkansa välittömässä läheisyydessä. Otsonivalmistuslaitos tulee pitää siistinä, pöly ja epäpuhtaudet aiheuttavat syttymisvaaran ollessaan kosketuksissa ylimäärähapen tai -otsonin kanssa. Etenkin rasva, öljy ja hiilivedyt aiheuttavat vaaratilanteen. Otsonille tarkoitettujen laitteiden tulee olla puhdistettuja otsoni-happikäyttöön sekä pöly- ja öljyvapaita. Otsonilla on hyvin matala hajukynnys, 0,04 ppm, minkä ansiosta ihminen yleensä havaitsee mahdolliset otsonivuodot tai muut liialliset pitoisuudet ennen haitallisten vaikutusten syntymistä.

Suomen työterveyslaitos on laatinut työperäiselle altistumiselle taulukossa 4 olevat raja-arvot otsonille,
8 tunnin pitoisuuskeskiarvo 0,05 ppm sekä 15 min altistus 0,2 ppm.

Otsonin tuottaminen

Otsonia voidaan tuottaa johtamalla ilmaa tai happea joko UV-valon tai sähköenergiakentän läpi, josta sähkön hyödyntäminen on vallitseva tuotantotapa. Tätä otsonin tuotantotapaa kutsutaan ns. koronapurkausmenetelmäksi. Otsonia on mahdollista tuottaa sähköenergiaa hyödyntämällä elektrolyyttisesti myös puhtaasta vedestä, jolloin sivutuotteena otsonin lisäksi tuotetaan pieniä määriä vetyä.

Otsonia voidaan hyödyntää joko kaasuna tai imeytettynä veteen

Otsonia voidaan siirtää veteen

Viemällä otsonikaasu vesiastian pohjalle. ”Kuplittamalla” hävikki on 70%

Sekoittamalla vesivirtaukseen venturiputken avulla. Hävikki 30%

Kontaktoimalla venturiputken kautta muodostettu otsonivesi erikoisrakenteisessa imeytyssekoitussäiliössä. Tällöin hävikki on lähes olematon

Valmistus elektrolyyttisesti suoraan ultrapuhtaasta vedestä. Hävikki 0 %

 

Otsonoitavan veden laatu

 

Pääperiaate on, että mitä kylmempää ja puhtaampaa vesi on, sitä helpommin siihen on liuotettavissa otsonia. Otsoni reagoi kaikkien veteen liuonneiden mineraalien, humuksen ja biologisen materiaalin kanssa. Nämä tekijät lisäävät veden biofilmikasvustoa. Biofilmikasvusto aiheuttaa ongelmia esim. suuttimissa. Korkea veden pH nopeuttaa otsonin hajoamista merkittävästi, jolloin riittävän jäännösotsonitason saavuttaminen vaikeutuu.

 

Kasvien kestävyys otsonikaasulle sekä otsonivedelle

Viljelykasvit kestävät otsonikaasua vaihtelevasti. Jatkuva altistus voi johtaa sadonalennuksiin,
Kaasumaisessa muodossa otsoni kulkeutuu ilmarakojen kautta kasvin sisään. Lehtiin muodostuu helposti kloroosia, joka heikentää yhteyttämistä. Näin ollen käyttö kaasumaisessa muodossa ei onnistu kasveilla.
Toisaalta kasvien kestävyys veteen liuotettuun otsoniin on varsin hyvä. Ei ole havaittu isojenkaan pitoisuuksien 1000-3000 ppb aiheuttavan kasveilla lehtivihreäpitoisuuden vähentymistä ja sitä kautta sadonalennuksia. Otsonipitoisuus vedessä häviää hyvin nopeasti, joten vahvojen pitoisuuksien kuten yli 3000 ppb antaminen kasveille on teknisesti aika mahdotonta.

Jäämättömyys

Mittauksissa ei ole pystytty osoittamaan kasvitautien torjunnassa syntyviä otsonijäämiä. Otsonivesikäsittely on todettu poistavan kemikaalijäämiä elintarvikkeista.