El ozono ( / ˈ oʊ z oʊ n / ) (o trioxígeno ) es una molécula inorgánica con la fórmula química O
3. Es un gas de color azul pálido con un olor distintivamente acre. Es un alótropo del oxígeno que es mucho menos estable que el alótropo diatómico O.
2, descomponiéndose en la atmósfera inferior a O
2( dioxígeno ). El ozono se forma a partir de dioxígeno por la acción de la luz ultravioleta (UV) y descargas eléctricas dentro de la atmósfera terrestre . Está presente en concentraciones muy bajas en toda la atmósfera, con su concentración más alta en la capa de ozono de la estratosfera , que absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta (UV) del Sol .
El olor del ozono recuerda al cloro y es detectable por muchas personas en concentraciones tan pequeñas como0,1 ppm en el aire. La estructura O 3 del ozono se determinó en 1865. Posteriormente se demostró que la molécula tenía una estructura curvada y era débilmente diamagnética . En condiciones estándar , el ozono es un gas de color azul pálido que se condensa a temperaturas criogénicas en un líquido de color azul oscuro y finalmente en un sólido de color negro violeta . La inestabilidad del ozono con respecto al dioxígeno más común es tal que tanto el gas concentrado como el ozono líquido pueden descomponerse explosivamente a temperaturas elevadas, choque físico o calentamiento rápido hasta el punto de ebullición. [5] [6] Por lo tanto, se utiliza comercialmente sólo en bajas concentraciones.
El ozono es un oxidante poderoso (mucho más que el dioxígeno ) y tiene muchas aplicaciones industriales y de consumo relacionadas con la oxidación. Sin embargo, este mismo alto potencial oxidante hace que el ozono dañe los tejidos mucosos y respiratorios de los animales, y también los tejidos de las plantas, por encima de concentraciones de aproximadamente0,1 ppm . Si bien esto convierte al ozono en un potente peligro respiratorio y contaminante cerca del nivel del suelo , una mayor concentración en la capa de ozono (de dos a ocho ppm) es beneficiosa, ya que evita que la dañina luz ultravioleta llegue a la superficie de la Tierra.
El nombre trivial ozono es el nombre IUPAC más utilizado y preferido . Los nombres sistemáticos 2λ 4 -trioxidieno [ dudoso ] y catena-trioxígeno , nombres IUPAC válidos , se construyen según las nomenclaturas sustitutiva y aditiva , respectivamente. El nombre ozono deriva de ozein (ὄζειν), el participio presente neutro griego para olor, [7] en referencia al olor distintivo del ozono.
En contextos apropiados, el ozono puede verse como trioxidano al que se le han eliminado dos átomos de hidrógeno y, como tal, puede usarse trioxidanilideno como nombre sistemático, según la nomenclatura sustitutiva. Por defecto, estos nombres no tienen en cuenta la radicalidad de la molécula de ozono. En un contexto aún más específico, esto también puede nombrar el estado fundamental singlete no radical, mientras que el estado diradical se denomina trioxidanodiilo .
Trioxidanodiilo (u ozonuro ) se utiliza, de forma no sistemática, para referirse al grupo sustituyente (-OOO-). Se debe tener cuidado de no confundir el nombre del grupo con el nombre específico del contexto del ozono indicado anteriormente.
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En 1785, el químico holandés Martinus van Marum estaba realizando experimentos con chispas eléctricas sobre el agua cuando notó un olor inusual, que atribuyó a las reacciones eléctricas, sin darse cuenta de que en realidad había creado ozono. [8] [9]
Medio siglo después, Christian Friedrich Schönbein notó el mismo olor acre y lo reconoció como el olor que a menudo sigue a la caída de un rayo . En 1839, logró aislar la sustancia química gaseosa y la llamó "ozono", de la palabra griega ozein ( ὄζειν ) que significa "oler". [10] [11] Por esta razón, a Schönbein generalmente se le atribuye el descubrimiento del ozono. [12] [13] [14] [8] También notó la similitud del olor del ozono con el olor del fósforo, y en 1844 demostró que el producto de la reacción del fósforo blanco con el aire es idéntico. [10] Un esfuerzo posterior para llamar al ozono "oxígeno electrificado" lo ridiculizó al proponer llamar al ozono del fósforo blanco "oxígeno fosforizado". [10] La fórmula del ozono, O 3 , no fue determinada hasta 1865 por Jacques-Louis Soret [15] y confirmada por Schönbein en 1867. [10] [16]
Durante gran parte de la segunda mitad del siglo XIX y hasta bien entrado el XX, los naturalistas y buscadores de salud consideraban que el ozono era un componente saludable del medio ambiente. Beaumont, California , tenía como lema oficial "Beaumont: Zona de Ozono", como se evidencia en postales y membretes de la Cámara de Comercio. [17] Los naturalistas que trabajaban al aire libre a menudo consideraban beneficiosas las elevaciones más altas debido a su contenido de ozono. "Hay una atmósfera bastante diferente [a mayor altura] con suficiente ozono para mantener la energía necesaria [para trabajar]", escribió el naturalista Henry Henshaw , que trabaja en Hawaii. [18] El aire costero se consideraba saludable debido a su contenido de ozono. El olor que da lugar a esta creencia es, de hecho, el de los metabolitos de las algas halogenadas [19] y el sulfuro de dimetilo . [20]
Gran parte del atractivo del ozono parece deberse a su olor "fresco", que evocaba asociaciones con propiedades purificadoras. Los científicos notaron sus efectos nocivos. En 1873, James Dewar y John Gray McKendrick documentaron que las ranas se volvían lentas, los pájaros jadeaban y la sangre de los conejos mostraba niveles reducidos de oxígeno después de la exposición al "aire ozonizado", que "ejercía una acción destructiva". [21] [12] El propio Schönbein informó que como resultado de la inhalación de ozono se producían dolores en el pecho, irritación de las membranas mucosas y dificultad para respirar, y que los pequeños mamíferos morían. [22] En 1911, Leonard Hill y Martin Flack declararon en las Actas de la Royal Society B que los efectos saludables del ozono "se han convertido, por mera iteración, en parte integrante de la creencia común; y sin embargo, la evidencia fisiológica exacta a favor de sus buenos efectos hasta ahora ha faltado casi por completo... El único conocimiento completamente comprobado sobre el efecto fisiológico del ozono, hasta ahora alcanzado, es que causa irritación y edema de los pulmones, y la muerte si se inhala en concentraciones relativamente fuertes durante cualquier tiempo. " [12] [23]
Durante la Primera Guerra Mundial , el ozono se probó en el Hospital Militar Queen Alexandra de Londres como posible desinfectante para heridas. El gas se aplicó directamente a las heridas durante hasta 15 minutos. Esto resultó en daños tanto a las células bacterianas como al tejido humano. Se consideraron preferibles otras técnicas de desinfección, como la irrigación con antisépticos . [12] [24]
Hasta la década de 1920, no era seguro si pequeñas cantidades de oxozona , O
4, también estaban presentes en muestras de ozono debido a la dificultad de aplicar técnicas de química analítica al químico concentrado explosivo. [25] [26] En 1923, Georg-Maria Schwab (trabajando en su tesis doctoral con Ernst Hermann Riesenfeld ) fue el primero en solidificar con éxito el ozono y realizar análisis precisos que refutaron de manera concluyente la hipótesis del oxozona. [25] [26] En la década de 1920 el grupo Riesenfeld determinó otras propiedades físicas del ozono puro concentrado, hasta ahora no cuantificadas. [25]
El ozono es un gas incoloro o de color azul pálido, ligeramente soluble en agua y mucho más soluble en disolventes inertes apolares como el tetracloruro de carbono o los fluorocarbonos, en los que forma una solución azul. A 161 K (-112 °C; -170 °F), se condensa para formar un líquido azul oscuro . Es peligroso permitir que este líquido se caliente hasta su punto de ebullición, porque tanto el ozono gaseoso concentrado como el ozono líquido pueden detonar. A temperaturas inferiores a 80 K (-193,2 °C; -315,7 °F), forma un sólido de color negro violeta . [27]
La mayoría de las personas pueden detectar alrededor de 0,01 μmol/mol de ozono en el aire, donde tiene un olor agudo muy específico que se parece un poco al cloro . La exposición de 0,1 a 1 μmol/mol produce dolores de cabeza, ardor en los ojos e irritación de las vías respiratorias. [28] Incluso las concentraciones bajas de ozono en el aire son muy destructivas para los materiales orgánicos como el látex, los plásticos y el tejido pulmonar animal.
El ozono es débilmente diamagnético. [29]
Según evidencia experimental de espectroscopía de microondas , el ozono es una molécula doblada, con simetría C 2v (similar a la molécula de agua ). [30] Las distancias O – O son 127,2 pm (1,272 Å ). El ángulo O–O–O es 116,78°. [31] El átomo central tiene hibridación sp² con un par solitario. El ozono es una molécula polar con un momento dipolar de 0,53 D. [32] La molécula se puede representar como un híbrido de resonancia con dos estructuras contribuyentes, cada una con un enlace simple en un lado y un doble enlace en el otro. El acuerdo posee un orden de enlace general de 1,5 para ambas partes. Es isoelectrónico con el anión nitrito . El ozono natural puede estar compuesto de isótopos sustituidos ( 16 O, 17 O, 18 O). Se ha predicho una forma cíclica pero no se ha observado.
El ozono se encuentra entre los agentes oxidantes más poderosos que se conocen, mucho más fuerte que el O 2 . También es inestable en altas concentraciones y se descompone en oxígeno diatómico ordinario. Su vida media varía según las condiciones atmosféricas como la temperatura, la humedad y el movimiento del aire. En condiciones de laboratorio, la vida media será de aproximadamente 1500 minutos (25 horas) en aire en calma a temperatura ambiente (24 °C), cero humedad y cero cambios de aire por hora. [33]
Esta reacción avanza más rápidamente al aumentar la temperatura. La deflagración del ozono puede ser provocada por una chispa y puede ocurrir en concentraciones de ozono del 10 % en peso o más. [34]
El ozono también se puede producir a partir de oxígeno en el ánodo de una celda electroquímica. Esta reacción puede crear cantidades más pequeñas de ozono para fines de investigación. [35]
Esto se puede observar como una reacción no deseada en un aparato de gas Hoffman durante la electrólisis del agua cuando el voltaje se establece por encima del voltaje necesario.
El ozono oxidará la mayoría de los metales (excepto el oro , el platino y el iridio ) a óxidos de los metales en su estado de oxidación más alto . Por ejemplo:
El ozono también oxida el óxido nítrico a dióxido de nitrógeno :
Esta reacción va acompañada de quimioluminiscencia . El NO 2 se puede oxidar aún más a radical nitrato :
El NO 3 formado puede reaccionar con el NO 2 para formar pentóxido de dinitrógeno ( N 2 O 5 ).
El perclorato de nitronio sólido se puede preparar a partir de los gases NO 2 , ClO 2 y O 3 :
El ozono no reacciona con las sales de amonio , pero oxida el amoníaco a nitrato de amonio :
El ozono reacciona con el carbono para formar dióxido de carbono , incluso a temperatura ambiente:
El ozono oxida los sulfuros a sulfatos . Por ejemplo, el sulfuro de plomo (II) se oxida a sulfato de plomo (II) :
El ácido sulfúrico se puede producir a partir de ozono, agua y azufre elemental o dióxido de azufre :
En fase gaseosa , el ozono reacciona con el sulfuro de hidrógeno para formar dióxido de azufre:
En una solución acuosa , sin embargo, ocurren dos reacciones simultáneas competitivas, una para producir azufre elemental y otra para producir ácido sulfúrico :
Los alquenos pueden ser escindidos oxidativamente por el ozono, en un proceso llamado ozonólisis , dando alcoholes, aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos, según el segundo paso del tratamiento.
El ozono también puede escindir los alquinos para formar un anhídrido ácido o un producto dicetona . [37] Si la reacción se realiza en presencia de agua, el anhídrido se hidroliza para dar dos ácidos carboxílicos .
Habitualmente la ozonólisis se lleva a cabo en una solución de diclorometano , a una temperatura de -78 °C. Después de una secuencia de escisión y reordenamiento, se forma un ozonuro orgánico. En el tratamiento reductor (p. ej. , zinc en ácido acético o sulfuro de dimetilo ) se forman cetonas y aldehídos, en el tratamiento oxidativo (p. ej., peróxido de hidrógeno acuoso o alcohólico ), se forman ácidos carboxílicos. [38]
Los tres átomos de ozono también pueden reaccionar, como en la reacción del cloruro de estaño (II) con ácido clorhídrico y ozono:
El perclorato de yodo se puede preparar tratando el yodo disuelto en ácido perclórico anhidro frío con ozono:
El ozono también podría reaccionar con el yoduro de potasio para producir oxígeno y yodo gaseoso que puede valorarse para una determinación cuantitativa: [39]
El ozono se puede utilizar para reacciones de combustión y gases combustibles; El ozono proporciona temperaturas más altas que la combustión en dioxígeno ( O 2 ). La siguiente es una reacción para la combustión del subnitruro de carbono que también puede causar temperaturas más altas:
El ozono puede reaccionar a temperaturas criogénicas. A 77 K (-196,2 °C; -321,1 °F), el hidrógeno atómico reacciona con el ozono líquido para formar un radical superóxido de hidrógeno , que se dimeriza : [40]
El ozono es una sustancia tóxica, [41] [42] comúnmente encontrada o generada en entornos humanos (cabinas de aviones, oficinas con fotocopiadoras, impresoras láser, esterilizadores...) y su descomposición catalítica es muy importante para reducir la contaminación. Este tipo de descomposición es el más utilizado, especialmente con catalizadores sólidos, y tiene muchas ventajas como una mayor conversión a menor temperatura. Además, el producto y el catalizador se pueden separar instantáneamente, y de esta manera el catalizador se puede recuperar fácilmente sin utilizar ninguna operación de separación. Además, los materiales más utilizados en la descomposición catalítica del ozono en fase gaseosa son metales nobles como Pt, Rh o Pd y metales de transición como Mn, Co, Cu, Fe, Ni o Ag.
Existen otras dos posibilidades para la descomposición del ozono en fase gaseosa:
La primera es una descomposición térmica donde el ozono se puede descomponer utilizando únicamente la acción del calor. El problema es que este tipo de descomposición es muy lenta con temperaturas inferiores a 250 °C. Sin embargo, la velocidad de descomposición se puede aumentar trabajando con temperaturas más altas, pero esto implicaría un alto coste energético.
La segunda es una descomposición fotoquímica, que consiste en irradiar ozono con radiación ultravioleta (UV) y da lugar a oxígeno y peróxido radical. [43]
El proceso de descomposición del ozono es una reacción compleja que involucra dos reacciones elementales que finalmente conducen a oxígeno molecular, y esto significa que el orden de reacción y la ley de velocidad no pueden determinarse mediante la estequiometría de la ecuación ajustada.
Reacción general:
Ley de tarifas (observada):
Se ha determinado que la descomposición del ozono sigue una cinética de primer orden, y de la ley de velocidad anterior se puede determinar que el orden parcial con respecto al oxígeno molecular es -1 y con respecto al ozono es 2, por lo tanto el orden de reacción global es 1.
La descomposición del ozono consta de dos pasos elementales: El primero corresponde a una reacción unimolecular porque una sola molécula de ozono se descompone en dos productos (oxígeno molecular y oxígeno). Entonces, el oxígeno del primer paso es un intermedio porque participa como reactivo en el segundo paso, que es una reacción bimolecular porque hay dos reactivos diferentes (ozono y oxígeno) que dan lugar a un producto, que corresponde al oxígeno molecular. en fase gaseosa.
Paso 1: reacción unimolecular
Paso 2: reacción bimolecular
Estos dos pasos tienen diferentes velocidades de reacción, el primero es reversible y más rápido que la segunda reacción, que es más lenta, por lo que esto significa que el paso determinante es la segunda reacción y esta se utiliza para determinar la velocidad de reacción observada. Las leyes de velocidad de reacción para cada paso son las siguientes:
El siguiente mecanismo permite explicar la ley de velocidad de descomposición del ozono observada experimentalmente, y también permite determinar los órdenes de reacción con respecto al ozono y al oxígeno, con los que se determinará el orden global de reacción. El paso más lento, la reacción bimolecular, es el que determina la velocidad de formación del producto, y considerando que este paso da lugar a dos moléculas de oxígeno la ley de velocidad tiene esta forma:
Sin embargo, esta ecuación depende de la concentración de oxígeno (intermedia), la cual se puede determinar considerando el primer paso. Dado que el primer paso es más rápido y reversible y el segundo paso es más lento, los reactivos y productos del primer paso están en equilibrio, por lo que la concentración del intermedio se puede determinar de la siguiente manera:
Luego, usando estas ecuaciones, la tasa de formación de oxígeno molecular es como se muestra a continuación:
Finalmente, el mecanismo presentado permite establecer la velocidad observada experimentalmente, con una velocidad constante ( K obs ) y correspondiente a una cinética de primer orden, de la siguiente manera: [44]
dónde
La reducción del ozono da el anión ozonuro , O−3. Los derivados de este anión son explosivos y deben almacenarse a temperaturas criogénicas. Se conocen ozonuros para todos los metales alcalinos . KO 3 , RbO 3 y CsO 3 se pueden preparar a partir de sus respectivos superóxidos:
Aunque el KO3 se puede formar como se indicó anteriormente, también se puede formar a partir de hidróxido de potasio y ozono: [45]
NaO 3 y LiO 3 deben prepararse mediante la acción de CsO 3 en NH 3 líquido sobre una resina de intercambio iónico que contiene iones Na + o Li + : [46]
Una solución de calcio en amoníaco reacciona con el ozono para dar ozonuro de amonio y no ozonuro de calcio: [40]
El ozono se puede utilizar para eliminar el hierro y el manganeso del agua , formando un precipitado que se puede filtrar:
El ozono también oxidará el sulfuro de hidrógeno disuelto en agua a ácido sulfuroso :
Estas tres reacciones son fundamentales en el uso del tratamiento de agua de pozo basado en ozono.
El ozono también desintoxicará los cianuros convirtiéndolos en cianatos .
El ozono también descompondrá completamente la urea : [47]
El ozono es una molécula triatómica curvada con tres modos de vibración: estiramiento simétrico (1103,157 cm -1 ), curvatura (701,42 cm -1 ) y estiramiento antisimétrico (1042,096 cm -1 ). [48] El estiramiento y la curvatura simétricos son absorbentes débiles, pero el estiramiento antisimétrico es fuerte y responsable de que el ozono sea un importante gas de efecto invernadero menor . Esta banda de infrarrojos también se utiliza para detectar el ozono ambiental y atmosférico, aunque las mediciones basadas en rayos UV son más comunes. [49]
El espectro electromagnético del ozono es bastante complejo. Se puede ver una descripción general en el Atlas espectral UV/VIS de moléculas gaseosas de interés atmosférico de MPI Mainz. [50]
Todas las bandas son disociativas, lo que significa que la molécula se desintegra en O + O 2 después de absorber un fotón. La absorción más importante es la banda de Hartley, que se extiende desde ligeramente por encima de 300 nm hasta ligeramente por encima de 200 nm. Es esta banda la responsable de absorber los rayos UV C en la estratosfera.
En el lado de longitudes de onda altas, la banda de Hartley pasa a la llamada banda de Huggins, que cae rápidamente hasta desaparecer en ~360 nm. Por encima de los 400 nm, extendiéndose hasta el NIR, se encuentran las bandas de Chappius y Wulf. Allí, las bandas de absorción no estructuradas son útiles para detectar altas concentraciones ambientales de ozono, pero son tan débiles que no tienen mucho efecto práctico.
Hay bandas de absorción adicionales en el UV lejano, que aumentan lentamente desde 200 nm hasta alcanzar un máximo de ~120 nm.
La forma estándar de expresar los niveles totales de ozono (la cantidad de ozono en una columna vertical determinada) en la atmósfera es mediante el uso de unidades Dobson . Las mediciones puntuales se informan como fracciones molares en nmol/mol (partes por mil millones, ppb) o como concentraciones en μg/m 3 . El estudio de la concentración de ozono en la atmósfera se inició en la década de 1920. [51]
Los niveles más altos de ozono en la atmósfera se encuentran en la estratosfera , en una región también conocida como capa de ozono , entre aproximadamente 10 y 50 km sobre la superficie (o entre aproximadamente 6 y 31 millas). Sin embargo, incluso en esta "capa", las concentraciones de ozono son sólo de dos a ocho partes por millón, por lo que la mayor parte del oxígeno es dioxígeno, O 2 , en aproximadamente 210.000 partes por millón en volumen. [52]
El ozono en la estratosfera se produce principalmente a partir de rayos ultravioleta de onda corta entre 240 y 160 nm. El oxígeno comienza a absorberse débilmente a 240 nm en las bandas de Herzberg, pero la mayor parte del oxígeno se disocia por absorción en las fuertes bandas de Schumann-Runge entre 200 y 160 nm, donde el ozono no absorbe. Si bien la luz de longitud de onda más corta, que se extiende incluso hasta el límite de los rayos X, es lo suficientemente energética como para disociar el oxígeno molecular, hay relativamente poca y la fuerte emisión solar en Lyman-alfa, 121 nm, cae en un punto donde el oxígeno molecular la absorción es mínima. [53]
El proceso de creación y destrucción del ozono se llama ciclo de Chapman y comienza con la fotólisis del oxígeno molecular.
seguido de la reacción del átomo de oxígeno con otra molécula de oxígeno para formar ozono.
donde "M" indica el tercer cuerpo que se lleva el exceso de energía de la reacción. Luego, la molécula de ozono puede absorber un fotón UV-C y disociarse.
El exceso de energía cinética calienta la estratosfera cuando los átomos de O y el oxígeno molecular se separan y chocan con otras moléculas. Esta conversión de luz ultravioleta en energía cinética calienta la estratosfera. Los átomos de oxígeno producidos en la fotólisis del ozono luego reaccionan con otra molécula de oxígeno como en el paso anterior para formar más ozono. En la atmósfera clara, con sólo nitrógeno y oxígeno, el ozono puede reaccionar con el oxígeno atómico para formar dos moléculas de O 2 :
Se puede encontrar una estimación de la velocidad de este paso de terminación del ciclo del oxígeno atómico de regreso al ozono simplemente tomando las proporciones de la concentración de O 2 a O 3 . La reacción de terminación está catalizada por la presencia de ciertos radicales libres, de los cuales los más importantes son el hidroxilo (OH), el óxido nítrico (NO) y el cloro atómico (Cl) y el bromo (Br). En la segunda mitad del siglo XX, se descubrió que la cantidad de ozono en la estratosfera estaba disminuyendo, principalmente debido al aumento de las concentraciones de clorofluorocarbonos (CFC) y moléculas orgánicas cloradas y bromadas similares . La preocupación por los efectos del descenso en la salud llevó al Protocolo de Montreal de 1987 , a la prohibición de la producción de muchas sustancias químicas que agotan la capa de ozono y en la primera y segunda década del siglo XXI al inicio de la recuperación de las concentraciones de ozono estratosférico.
El ozono en la capa de ozono filtra las longitudes de onda de la luz solar desde aproximadamente 200 nm hasta 315 nm, con un pico de absorción del ozono a aproximadamente 250 nm. [54] Esta absorción de rayos UV por ozono es importante para la vida, ya que extiende la absorción de rayos UV por el oxígeno y el nitrógeno ordinarios en el aire (que absorben todas las longitudes de onda <200 nm) a través del UV-C inferior (200-280 nm) y todo el espectro. Banda UV-B (280–315 nm). La pequeña parte no absorbida que queda de los rayos UV-B después del paso por el ozono provoca quemaduras solares en los seres humanos y daños directos en el ADN de los tejidos vivos tanto de plantas como de animales. El efecto del ozono sobre los rayos UV-B de rango medio se ilustra por su efecto sobre los UV-B a 290 nm, que tiene una intensidad de radiación 350 millones de veces más poderosa en la parte superior de la atmósfera que en la superficie. Sin embargo, una cantidad suficiente de radiación UV-B con una frecuencia similar llega al suelo como para provocar algunas quemaduras solares, y estas mismas longitudes de onda también se encuentran entre las responsables de la producción de vitamina D en los humanos.
La capa de ozono tiene poco efecto sobre las longitudes de onda UV más largas llamadas UV-A (315–400 nm), pero esta radiación no causa quemaduras solares ni daño directo al ADN. Si bien los rayos UV-A probablemente causan daños a la piel a largo plazo en ciertos seres humanos, no son tan peligrosos para las plantas ni para la salud de los organismos que habitan en la superficie de la Tierra en general (consulte ultravioleta para obtener más información sobre el ultravioleta cercano).
El ozono de bajo nivel (u ozono troposférico) es un contaminante atmosférico. [55] No lo emiten directamente los motores de los automóviles ni las operaciones industriales, sino que se forma por la reacción de la luz solar sobre el aire que contiene hidrocarburos y óxidos de nitrógeno que reaccionan para formar ozono directamente en la fuente de la contaminación o a muchos kilómetros a favor del viento.
El ozono reacciona directamente con algunos hidrocarburos como los aldehídos y así comienza su eliminación del aire, pero los productos son en sí mismos componentes clave del smog . La fotólisis del ozono mediante luz ultravioleta conduce a la producción del radical hidroxilo HO• y esto desempeña un papel en la eliminación de hidrocarburos del aire, pero también es el primer paso en la creación de componentes del smog como los nitratos de peroxiacilo , que pueden ser poderosos. irritantes para los ojos. La vida atmosférica del ozono troposférico es de unos 22 días; sus principales mecanismos de eliminación son por depósito en el suelo, mediante la reacción antes mencionada dando HO•, y por reacciones con OH y el radical peroxi HO 2 •. [56]
Hay pruebas de una reducción significativa de los rendimientos agrícolas debido al aumento del ozono a nivel del suelo y a la contaminación que interfiere con la fotosíntesis y frena el crecimiento general de algunas especies de plantas. [57] [58] La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha propuesto una regulación secundaria para reducir los daños a los cultivos, además de la regulación primaria diseñada para la protección de la salud humana.
Ciertos ejemplos de ciudades con lecturas elevadas de ozono son Denver, Colorado ; Houston, Texas ; y Ciudad de México , México . Houston tiene una lectura de alrededor de 41 nmol/mol, mientras que Ciudad de México es mucho más peligrosa, con una lectura de alrededor de 125 nmol/mol. [58]
El ozono de bajo nivel, u ozono troposférico, es el tipo de contaminación por ozono más preocupante en las zonas urbanas y está aumentando en general. [59] La contaminación por ozono en las zonas urbanas afecta a poblaciones más densas y se ve agravada por la gran cantidad de vehículos, que emiten contaminantes NO 2 y COV , los principales contribuyentes a los niveles problemáticos de ozono. [60] La contaminación por ozono en las zonas urbanas es especialmente preocupante con el aumento de las temperaturas, lo que aumenta la mortalidad relacionada con el calor durante las olas de calor . [61] Durante las olas de calor en las zonas urbanas, la contaminación por ozono a nivel del suelo puede ser un 20% mayor de lo habitual. [62] La contaminación por ozono en las zonas urbanas alcanza niveles más altos de superación en verano y otoño, lo que puede explicarse por los patrones climáticos y de tráfico. [60] Las personas que viven en la pobreza se ven más afectadas por la contaminación en general, aunque es menos probable que estas poblaciones contribuyan a los niveles de contaminación. [63]
Como se mencionó anteriormente, Denver, Colorado, es una de las muchas ciudades de EE. UU. que tienen altas cantidades de ozono. Según la Asociación Estadounidense del Pulmón , el área de Denver-Aurora es la decimocuarta área más contaminada por ozono en los EE. UU. [64] El problema de los altos niveles de ozono no es nuevo en esta área. En 2004, la EPA asignó Denver Metro /North Front Range [b] como áreas de incumplimiento según el estándar de ozono de 8 horas de 1997, [65] pero luego aplazó este estatus hasta 2007. El estándar de incumplimiento indica que un área no no cumple con los estándares de calidad del aire de la EPA. En respuesta, se creó el Plan de Acción del Ozono de Colorado y se implementaron numerosos cambios a partir de este plan. El primer cambio importante fue que las pruebas de emisiones de automóviles se ampliaron en todo el estado a más condados que anteriormente no exigían pruebas de emisiones, como áreas de Larimer y el condado de Weld. También se han realizado cambios para disminuir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV), lo que debería ayudar a reducir los niveles de ozono.
Un gran contribuyente a los altos niveles de ozono en el área es la industria del petróleo y el gas natural situada en la Cuenca Denver-Julesburg (DJB), que se superpone con la mayoría de las áreas metropolitanas de Colorado. El ozono se crea naturalmente en la estratosfera de la Tierra, pero también se crea en la troposfera a partir del esfuerzo humano. Como se mencionó brevemente anteriormente, los NOx y los COV reaccionan con la luz solar para crear ozono mediante un proceso llamado fotoquímica. Los eventos de ozono elevado de una hora (<75 ppb) "ocurren entre junio y agosto, lo que indica que los niveles elevados de ozono son impulsados por la fotoquímica regional". [66] Según un artículo de la Universidad de Colorado-Boulder, "Las emisiones de COV del petróleo y el gas natural tienen un papel importante en la producción de ozono y tienen el potencial de contribuir a niveles elevados de O 3 en la Cordillera del Frente del Norte de Colorado (NCFR)". . [66] Utilizando análisis complejos para investigar los patrones de viento y las emisiones de las grandes operaciones de petróleo y gas natural, los autores concluyeron que "los niveles elevados de O 3 en el NCFR están predominantemente correlacionados con el transporte aéreo desde N-ESE, que son los sectores a barlovento donde Se ubican las operaciones de O&NG en el área del campo Wattenberg de DJB". [66]
En el Plan de Acción sobre el Ozono de Colorado, creado en 2008, existen planes para evaluar "controles de emisiones para grandes fuentes industriales de NOx" y "requisitos de control a nivel estatal para nuevos tanques de condensado de petróleo y gas y válvulas neumáticas". [67] En 2011, se publicó el Plan Regional de Neblina que incluía un plan más específico para ayudar a disminuir las emisiones de NOx. Estos esfuerzos son cada vez más difíciles de implementar y tardan muchos años en concretarse. Por supuesto, también hay otras razones por las que los niveles de ozono siguen siendo altos. Estos incluyen: una población en crecimiento que significa más emisiones de automóviles y las montañas a lo largo del NCFR que pueden atrapar emisiones. Si está interesado, puede encontrar lecturas diarias de la calidad del aire en el sitio web del Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de Colorado. [68] Como se señaló anteriormente, Denver continúa experimentando altos niveles de ozono hasta el día de hoy. Se necesitarán muchos años y un enfoque de pensamiento sistémico para combatir este problema de los altos niveles de ozono en Front Range de Colorado.
El gas ozono ataca cualquier polímero que posea enlaces olefínicos o dobles dentro de su estructura de cadena, como el caucho natural , el caucho de nitrilo y el caucho de estireno-butadieno . Los productos fabricados con estos polímeros son especialmente susceptibles al ataque, lo que hace que las grietas crezcan más y más profundamente con el tiempo; la tasa de crecimiento de las grietas depende de la carga soportada por el componente de caucho y la concentración de ozono en la atmósfera. Dichos materiales se pueden proteger agregando antiozonantes , como ceras, que se adhieren a la superficie para crear una película protectora o se mezclan con el material y brindan protección a largo plazo. El agrietamiento por ozono solía ser un problema grave en los neumáticos de automóviles, [69] por ejemplo, pero no es un problema con los neumáticos modernos. Por otro lado, muchos productos críticos, como juntas tóricas y juntas tóricas , pueden verse atacados por el ozono producido en los sistemas de aire comprimido. Las líneas de combustible hechas de caucho reforzado también son susceptibles de ser atacadas, especialmente dentro del compartimiento del motor, donde los componentes eléctricos producen algo de ozono. Almacenar productos de caucho cerca de un motor eléctrico de CC puede acelerar el agrietamiento del ozono. El conmutador del motor genera chispas que a su vez producen ozono.
Aunque el ozono estaba presente a nivel del suelo antes de la Revolución Industrial , las concentraciones máximas son ahora mucho más altas que los niveles preindustriales, e incluso las concentraciones de fondo muy alejadas de las fuentes de contaminación son sustancialmente más altas. [70] [71] El ozono actúa como un gas de efecto invernadero , absorbiendo parte de la energía infrarroja emitida por la tierra. Cuantificar la potencia del ozono como gas de efecto invernadero es difícil porque no está presente en concentraciones uniformes en todo el mundo. Sin embargo, las evaluaciones científicas más ampliamente aceptadas relacionadas con el cambio climático (por ejemplo, el Tercer Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático ) [72] sugieren que el forzamiento radiativo del ozono troposférico es aproximadamente el 25% del del dióxido de carbono .
El potencial de calentamiento global anual del ozono troposférico está entre 918 y 1022 toneladas de dióxido de carbono equivalente /toneladas de ozono troposférico. Esto significa que, por molécula, el ozono en la troposfera tiene un efecto de forzamiento radiativo aproximadamente 1.000 veces más fuerte que el dióxido de carbono . Sin embargo, el ozono troposférico es un gas de efecto invernadero de vida corta que se desintegra en la atmósfera mucho más rápidamente que el dióxido de carbono . Esto significa que en un lapso de 20 años, el potencial de calentamiento global del ozono troposférico es mucho menor, aproximadamente de 62 a 69 toneladas de dióxido de carbono equivalente /tonelada de ozono troposférico. [73]
Debido a su naturaleza de vida corta, el ozono troposférico no tiene fuertes efectos globales, pero tiene efectos de forzamiento radiativo muy fuertes a escalas regionales. De hecho, hay regiones del mundo donde el ozono troposférico tiene un forzamiento radiativo de hasta el 150% del dióxido de carbono . [74] Por ejemplo, se ha demostrado que el aumento de ozono en la troposfera es responsable de ~30% del calentamiento interior de la parte superior del Océano Austral entre 1955 y 2000. [75]
Durante las últimas décadas, los científicos han estudiado los efectos de la exposición aguda y crónica al ozono en la salud humana. Cientos de estudios sugieren que el ozono es perjudicial para las personas en los niveles que se encuentran actualmente en las zonas urbanas. [76] [77] Se ha demostrado que el ozono afecta el sistema respiratorio, cardiovascular y nervioso central. También se ha demostrado que la muerte prematura y los problemas de salud y desarrollo reproductivos están asociados con la exposición al ozono. [78]
La Asociación Estadounidense del Pulmón ha identificado cinco poblaciones que son especialmente vulnerables a los efectos de respirar ozono: [79]
Evidencia adicional sugiere que las mujeres, las personas con obesidad y las poblaciones de bajos ingresos también pueden enfrentar un mayor riesgo debido al ozono, aunque se necesita más investigación. [79]
La exposición aguda al ozono varía desde horas hasta unos pocos días. Como el ozono es un gas, afecta directamente a los pulmones y a todo el sistema respiratorio. El ozono inhalado provoca inflamación y cambios agudos, pero reversibles, en la función pulmonar, así como hiperreactividad de las vías respiratorias. [80] Estos cambios provocan dificultad para respirar, sibilancias y tos, lo que puede exacerbar enfermedades pulmonares, como el asma o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), lo que resulta en la necesidad de recibir tratamiento médico. [81] [82] Se ha demostrado que la exposición aguda y crónica al ozono causa un mayor riesgo de infecciones respiratorias, debido al siguiente mecanismo. [83]
Se han realizado múltiples estudios para determinar el mecanismo detrás de los efectos nocivos del ozono, particularmente en los pulmones. Estos estudios han demostrado que la exposición al ozono provoca cambios en la respuesta inmune dentro del tejido pulmonar, lo que resulta en una alteración de la respuesta inmune tanto innata como adaptativa, además de alterar la función protectora de las células epiteliales del pulmón. [84] Se cree que estos cambios en la respuesta inmune y la respuesta inflamatoria relacionada son factores que probablemente contribuyen al mayor riesgo de infecciones pulmonares y al empeoramiento o desencadenamiento del asma y las vías respiratorias reactivas después de la exposición a la contaminación por ozono a nivel del suelo. [84] [85]
El sistema inmunológico innato (celular) consta de varias señales químicas y tipos de células que funcionan de manera amplia y contra múltiples tipos de patógenos, generalmente bacterias o cuerpos/sustancias extrañas en el huésped. [85] [86] Las células del sistema innato incluyen fagocitos y neutrófilos, [86] ambos se cree que contribuyen al mecanismo de la patología del ozono en los pulmones, ya que se ha demostrado que el funcionamiento de estos tipos de células cambia después de la exposición al ozono. . [85] Se ha demostrado que los macrófagos, células que sirven para eliminar patógenos o material extraño a través del proceso de "fagocitosis", [86] cambian el nivel de señales inflamatorias que liberan en respuesta al ozono, ya sea regulando al alza o dando como resultado en una respuesta inflamatoria en el pulmón, o en la regulación negativa y reducción de la protección inmune. [84] Los neutrófilos, otro tipo de célula importante del sistema inmunológico innato que se dirige principalmente a los patógenos bacterianos, [86] están presentes en las vías respiratorias dentro de las 6 horas posteriores a la exposición a altos niveles de ozono. Sin embargo, a pesar de los altos niveles en los tejidos pulmonares, su capacidad para eliminar las bacterias parece verse afectada por la exposición al ozono. [84]
El sistema inmunológico adaptativo es la rama de la inmunidad que brinda protección a largo plazo mediante el desarrollo de anticuerpos dirigidos a patógenos específicos y también se ve afectado por una alta exposición al ozono. [85] [86] Los linfocitos, un componente celular de la respuesta inmune adaptativa, producen una mayor cantidad de sustancias químicas inflamatorias llamadas "citocinas" después de la exposición al ozono, lo que puede contribuir a la hiperreactividad de las vías respiratorias y al empeoramiento de los síntomas del asma. [84]
Las células epiteliales de las vías respiratorias también desempeñan un papel importante en la protección de las personas contra los patógenos. En el tejido normal, la capa epitelial forma una barrera protectora y también contiene estructuras ciliares especializadas que trabajan para eliminar cuerpos extraños, moco y patógenos de los pulmones. Cuando se exponen al ozono, los cilios se dañan y se reduce la eliminación mucociliar de patógenos. Además, la barrera epitelial se debilita, lo que permite que los patógenos la crucen, proliferen y se propaguen a tejidos más profundos. En conjunto, estos cambios en la barrera epitelial ayudan a que las personas sean más susceptibles a las infecciones pulmonares. [84]
La inhalación de ozono no sólo afecta el sistema inmunológico y los pulmones, sino que también puede afectar el corazón. El ozono provoca un desequilibrio autonómico a corto plazo que provoca cambios en la frecuencia cardíaca y una reducción de la variabilidad de la frecuencia cardíaca; [87] y la exposición a niveles altos durante tan solo una hora produce una arritmia supraventricular en los ancianos, [88] ambos aumentan el riesgo de muerte prematura y accidente cerebrovascular. El ozono también puede provocar vasoconstricción, lo que resulta en un aumento de la presión arterial sistémica, lo que contribuye a un mayor riesgo de morbilidad y mortalidad cardíaca en pacientes con enfermedades cardíacas preexistentes. [89] [90]
Respirar ozono durante períodos superiores a ocho horas seguidas durante semanas, meses o años define la exposición crónica. Numerosos estudios sugieren un grave impacto en la salud de diversas poblaciones debido a esta exposición.
Un estudio encuentra asociaciones positivas significativas entre el ozono crónico y la mortalidad por todas las causas, circulatoria y respiratoria con aumentos del riesgo del 2%, 3% y 12% por cada 10 ppb [ 91] y reporta una asociación (IC del 95%) del ozono anual. y mortalidad por todas las causas con un índice de riesgo de 1,02 (1,01-1,04) y con mortalidad cardiovascular de 1,03 (1,01-1,05). Un estudio similar encuentra asociaciones similares con la mortalidad por todas las causas y efectos aún mayores en la mortalidad cardiovascular. [92] Un mayor riesgo de mortalidad por causas respiratorias se asocia con la exposición crónica a largo plazo al ozono. [93]
El ozono crónico tiene efectos perjudiciales en los niños, especialmente en aquellos con asma. El riesgo de hospitalización en niños con asma aumenta con la exposición crónica al ozono; los niños más pequeños y aquellos con bajos ingresos corren un riesgo aún mayor. [94]
Los adultos que padecen enfermedades respiratorias (asma, [95] EPOC, [96] cáncer de pulmón [97] ) tienen un mayor riesgo de mortalidad y morbilidad y los pacientes críticamente enfermos tienen un mayor riesgo de desarrollar síndrome de dificultad respiratoria aguda con la exposición crónica al ozono como Bueno. [98]
Los generadores de ozono vendidos como limpiadores de aire producen intencionalmente el gas ozono. [42] Estos a menudo se comercializan para controlar la contaminación del aire interior y utilizan términos engañosos para describir el ozono. Algunos ejemplos lo describen como "oxígeno energizado" o "aire puro", lo que sugiere que el ozono es un tipo de oxígeno saludable o "mejor". [42] Sin embargo, según la EPA , "Existe evidencia que demuestra que en concentraciones que no exceden los estándares de salud pública, el ozono no es efectivo para eliminar muchas sustancias químicas que causan olores", y "Si se usa en concentraciones que no exceden Según los estándares de salud pública, el ozono aplicado al aire interior no elimina eficazmente virus, bacterias, moho u otros contaminantes biológicos". [42] Además, otro informe afirma que "los resultados de algunos estudios controlados muestran que son posibles concentraciones de ozono considerablemente superiores a estas normas [de seguridad humana] incluso cuando un usuario sigue las instrucciones de funcionamiento del fabricante". [99]
La Junta de Recursos del Aire de California tiene una página que enumera los limpiadores de aire (muchos de ellos con ionizadores ) que cumplen con su límite de ozono interior de 0,050 partes por millón. [100] De ese artículo:
Todos los dispositivos portátiles de limpieza de aire interior vendidos en California deben estar certificados por la Junta de Recursos del Aire de California (CARB). Para obtener la certificación, los limpiadores de aire deben someterse a pruebas de seguridad eléctrica y emisiones de ozono, y cumplir con un límite de concentración de emisiones de ozono de 0,050 partes por millón. Para obtener más información sobre el reglamento, visite el reglamento sobre filtros de aire.
Los precursores del ozono son un grupo de contaminantes, predominantemente los emitidos durante la combustión de combustibles fósiles . La contaminación por ozono a nivel del suelo ( ozono troposférico ) se crea cerca de la superficie de la Tierra por la acción de los rayos ultravioleta de la luz del día sobre estos precursores. El ozono a nivel del suelo proviene principalmente de precursores de combustibles fósiles, pero el metano es un precursor natural, y el bajísimo nivel natural de ozono a nivel del suelo se considera seguro. Esta sección examina los impactos en la salud de la quema de combustibles fósiles, que eleva el ozono a nivel del suelo muy por encima de los niveles ambientales.
Existe una gran cantidad de evidencia que demuestra que el ozono a nivel del suelo puede dañar la función pulmonar e irritar el sistema respiratorio . [55] [102] La exposición al ozono (y a los contaminantes que lo producen) está relacionada con la muerte prematura , asma , bronquitis , ataques cardíacos y otros problemas cardiopulmonares. [103] [104]
Se ha demostrado que la exposición prolongada al ozono aumenta el riesgo de muerte por enfermedades respiratorias . [42] Un estudio de 450.000 personas que viven en ciudades de EE. UU. vio una correlación significativa entre los niveles de ozono y las enfermedades respiratorias durante el período de seguimiento de 18 años. El estudio reveló que las personas que viven en ciudades con altos niveles de ozono, como Houston o Los Ángeles, tenían un riesgo un 30% mayor de morir por enfermedades pulmonares. [105] [106]
Las pautas de calidad del aire, como las de la Organización Mundial de la Salud , la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) y la Unión Europea , se basan en estudios detallados diseñados para identificar los niveles que pueden causar efectos nocivos a la salud mensurables .
Según los científicos de la EPA, las personas susceptibles pueden verse afectadas negativamente por niveles de ozono tan bajos como 40 nmol/mol. [104] [107] [108] En la UE, el valor objetivo actual para las concentraciones de ozono es 120 µg/m 3 , que es aproximadamente 60 nmol/mol. Este objetivo se aplica a todos los estados miembros de acuerdo con la Directiva 2008/50/CE. [109] La concentración de ozono se mide como una media diaria máxima de promedios de 8 horas y el objetivo no debe excederse en más de 25 días naturales al año, a partir de enero de 2010. Si bien la directiva exige en el futuro un cumplimiento estricto de 120 µg /m 3 (es decir, la concentración media de ozono que no debe excederse en ningún día del año), no hay una fecha fijada para este requisito y se trata como un objetivo a largo plazo. [110]
En Estados Unidos, la Ley de Aire Limpio ordena a la EPA que establezca estándares nacionales de calidad del aire ambiente para varios contaminantes, incluido el ozono a nivel del suelo, y los condados que no cumplen con estos estándares deben tomar medidas para reducir sus niveles. En mayo de 2008, mediante una orden judicial, la EPA redujo su estándar de ozono de 80 nmol/mol a 75 nmol/mol. La medida resultó controvertida, ya que los propios científicos y el consejo asesor de la Agencia habían recomendado reducir el estándar a 60 nmol/mol. [104] Muchos grupos medioambientales y de salud pública también apoyaron el estándar de 60 nmol/mol, [111] y la Organización Mundial de la Salud recomienda 100 µg/m 3 (51 nmol/mol). [112]
El 7 de enero de 2010, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) anunció revisiones propuestas al Estándar Nacional de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS) para el contaminante ozono, el componente principal del smog:
... La EPA propone que el nivel del estándar primario de 8 horas, que se fijó en 0,075 μmol/mol en la regla final de 2008, debería fijarse en su lugar en un nivel más bajo dentro del rango de 0,060 a 0,070 μmol/mol, para Proporcionar una mayor protección a los niños y otras poblaciones en riesgo contra una variedad de O
3– efectos adversos para la salud relacionados que van desde una disminución de la función pulmonar y un aumento de los síntomas respiratorios hasta indicadores graves de morbilidad respiratoria, incluidas visitas al departamento de urgencias e ingresos hospitalarios por causas respiratorias, y posiblemente morbilidad relacionada con enfermedades cardiovasculares, así como mortalidad cardiopulmonar y no accidental total. [113 ]
El 26 de octubre de 2015, la EPA publicó una norma final con fecha de vigencia el 28 de diciembre de 2015, que revisó el NAAQS primario de 8 horas de 0,075 ppm a 0,070 ppm. [114]
La EPA ha desarrollado un índice de calidad del aire (AQI) para ayudar a explicar los niveles de contaminación del aire al público en general. Según los estándares actuales, las fracciones molares de ozono promedio de ocho horas de 85 a 104 nmol/mol se describen como "no saludables para grupos sensibles", de 105 nmol/mol a 124 nmol/mol como "no saludables" y de 125 nmol/mol a 404 nmol/mol como "muy poco saludable". [115]
El ozono también puede estar presente en la contaminación del aire interior , en parte como resultado de equipos electrónicos como las fotocopiadoras. También se sabe que existe una conexión entre el aumento de polen, esporas de hongos y ozono causado por las tormentas y los ingresos hospitalarios de pacientes con asma . [116]
En la época victoriana , un mito popular británico sostenía que el olor del mar era causado por el ozono. De hecho, el característico "olor a mar" es provocado por el sulfuro de dimetilo , una sustancia química generada por el fitoplancton . Los británicos victorianos consideraban que el olor resultante era "reforzante". [117]
Una investigación para evaluar los efectos conjuntos del ozono y el calor en la mortalidad durante las olas de calor europeas de 2003 concluyó que estos parecen ser aditivos. [118]
El ozono, junto con las formas reactivas de oxígeno como el superóxido , el oxígeno singlete , el peróxido de hidrógeno y los iones de hipoclorito , es producido por los glóbulos blancos y otros sistemas biológicos (como las raíces de las caléndulas ) como medio para destruir cuerpos extraños. El ozono reacciona directamente con dobles enlaces orgánicos. Además, cuando el ozono se descompone en dioxígeno da lugar a radicales libres de oxígeno , que son altamente reactivos y capaces de dañar muchas moléculas orgánicas . Además, se cree que las poderosas propiedades oxidantes del ozono pueden ser un factor que contribuya a la inflamación . La relación causa-efecto de cómo se crea el ozono en el cuerpo y qué hace aún está bajo consideración y sujeta a diversas interpretaciones, ya que otros procesos químicos del cuerpo pueden desencadenar algunas de las mismas reacciones. Existe evidencia que vincula la vía de oxidación del agua catalizada por anticuerpos de la respuesta inmune humana con la producción de ozono. En este sistema, el ozono se produce mediante la producción catalizada por anticuerpos de trioxidano a partir de agua y oxígeno singlete producido por neutrófilos. [119]
Cuando se inhala, el ozono reacciona con los compuestos que recubren los pulmones para formar metabolitos específicos derivados del colesterol que se cree que facilitan la acumulación y patogénesis de las placas ateroscleróticas (una forma de enfermedad cardíaca ). Se ha confirmado que estos metabolitos se producen naturalmente en las arterias ateroscleróticas humanas y se clasifican en una clase de secosterol denominado ateronal , generado por ozonólisis del doble enlace del colesterol para formar un 5,6 secosterol [120] , así como un producto de condensación secundaria mediante aldolización. [121]
Se ha implicado que el ozono tiene un efecto adverso sobre el crecimiento de las plantas: "... el ozono redujo la concentración total de clorofilas, carotenoides y carbohidratos, y aumentó el contenido de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) y la producción de etileno. En las plantas tratadas, el "La acumulación de ascorbato en las hojas disminuyó, mientras que la peroxidación lipídica y la fuga de solutos fueron significativamente mayores que en los controles sin ozono. Los datos indicaron que el ozono desencadenó mecanismos protectores contra el estrés oxidativo en los cítricos". [122] Los estudios que han utilizado plantas de pimiento como modelo han demostrado que el ozono disminuyó el rendimiento de la fruta y cambió la calidad de la fruta. [123] [124] Además, también se observó una disminución en los niveles de clorofilas y las defensas antioxidantes en las hojas, así como un aumento de los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) y daños a lípidos y proteínas. [123] [124]
Un estudio de 2022 concluye que Asia Oriental pierde 63 mil millones de dólares en cosechas al año debido a la contaminación por ozono, un subproducto de la quema de combustibles fósiles. China pierde alrededor de un tercio de su producción potencial de trigo y un cuarto de su producción de arroz. [125] [126]
Debido a las propiedades fuertemente oxidantes del ozono, el ozono es un irritante primario que afecta especialmente a los ojos y al sistema respiratorio y puede ser peligroso incluso en concentraciones bajas. El Centro Canadiense para la Seguridad y Salud Ocupacional informa que:
Incluso concentraciones muy bajas de ozono pueden ser perjudiciales para el tracto respiratorio superior y los pulmones. La gravedad de la lesión depende tanto de la concentración de ozono como de la duración de la exposición. Incluso una exposición de muy corto plazo a concentraciones relativamente bajas podría provocar lesiones pulmonares graves y permanentes o la muerte". [127]
Para proteger a los trabajadores potencialmente expuestos al ozono, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU . ha establecido un límite de exposición permisible (PEL) de 0,1 μmol/mol (29 CFR 1910.1000 tabla Z-1), calculado como un promedio ponderado de tiempo de 8 horas. Las concentraciones más altas son especialmente peligrosas y NIOSH ha establecido un límite de peligro inmediato para la vida y la salud (IDLH) de 5 μmol/mol. [128] Los entornos de trabajo donde se utiliza ozono o donde es probable que se produzca deben tener una ventilación adecuada y es prudente tener un monitor de ozono que emita una alarma si la concentración excede el PEL de OSHA. Varios proveedores ofrecen monitores continuos de ozono.
Puede producirse una exposición elevada al ozono en los aviones de pasajeros , con niveles que dependen de la altitud y la turbulencia atmosférica. [129] Las regulaciones de la Administración Federal de Aviación de EE. UU. establecen un límite de 250 nmol/mol con un promedio máximo de cuatro horas de 100 nmol/mol. [130] Algunos aviones están equipados con convertidores de ozono en el sistema de ventilación para reducir la exposición de los pasajeros. [129]
Los generadores de ozono , u ozonizadores , [131] se utilizan para producir ozono para limpiar el aire o eliminar los olores de humo en habitaciones desocupadas. Estos generadores de ozono pueden producir más de 3 g de ozono por hora. El ozono a menudo se forma en la naturaleza en condiciones en las que el O 2 no reacciona. [28] El ozono utilizado en la industria se mide en μmol/mol (ppm, partes por millón), nmol/mol (ppb, partes por mil millones), μg/m 3 , mg/h (miligramos por hora) o porcentaje en peso. El régimen de concentraciones aplicadas oscila entre el 1% y el 5% (en aire) y entre el 6% y el 14% (en oxígeno) para los métodos de generación anterior. Los nuevos métodos electrolíticos pueden alcanzar concentraciones de ozono disuelto de hasta un 20% a un 30% en el agua de salida.
La temperatura y la humedad desempeñan un papel importante en la cantidad de ozono que se produce mediante métodos de generación tradicionales (como la descarga de corona y la luz ultravioleta). Los métodos de vieja generación producirán menos del 50% de la capacidad nominal si se operan con aire ambiente húmedo, en lugar de con aire muy seco. Los nuevos generadores, que utilizan métodos electrolíticos, pueden lograr una mayor pureza y disolución mediante el uso de moléculas de agua como fuente de producción de ozono.
Este es el tipo más común de generador de ozono para la mayoría de usos industriales y personales. Si bien existen variaciones del método de descarga coronal de "chispa caliente" para la producción de ozono, incluidos los generadores de ozono de grado médico y de grado industrial, estas unidades generalmente funcionan mediante un tubo de descarga de corona o una placa de ozono. [132] [133] Por lo general, son rentables y no requieren una fuente de oxígeno distinta del aire ambiente para producir concentraciones de ozono del 3 al 6%. Las fluctuaciones en el aire ambiente, debido al clima u otras condiciones ambientales, causan variabilidad en la producción de ozono. Sin embargo, también producen óxidos de nitrógeno como subproducto. El uso de un secador de aire puede reducir o eliminar la formación de ácido nítrico al eliminar el vapor de agua y aumentar la producción de ozono. A temperatura ambiente, el ácido nítrico se convertirá en un vapor que es peligroso si se inhala. Los síntomas pueden incluir dolor en el pecho, dificultad para respirar, dolores de cabeza y sequedad en la nariz y la garganta, lo que provoca una sensación de ardor. El uso de un concentrador de oxígeno puede aumentar aún más la producción de ozono y reducir aún más el riesgo de formación de ácido nítrico al eliminar no sólo el vapor de agua, sino también la mayor parte del nitrógeno.
Los generadores de ozono UV, o generadores de ozono ultravioleta al vacío (VUV), emplean una fuente de luz que genera una luz ultravioleta de banda estrecha, un subconjunto de la producida por el Sol. Los rayos UV del Sol sostienen la capa de ozono en la estratosfera de la Tierra. [134]
Los generadores de ozono UV utilizan aire ambiente para la producción de ozono, no se utilizan sistemas de preparación de aire (secador de aire o concentrador de oxígeno), por lo que estos generadores tienden a ser menos costosos. Sin embargo, los generadores de ozono UV suelen producir ozono con una concentración de aproximadamente el 0,5% o menos, lo que limita la tasa potencial de producción de ozono. Otra desventaja de este método es que requiere que el aire ambiente (oxígeno) esté expuesto a la fuente de UV durante un período de tiempo más prolongado, y cualquier gas que no esté expuesto a la fuente de UV no será tratado. Esto hace que los generadores UV no sean prácticos para su uso en situaciones que involucran corrientes de aire o agua que se mueven rápidamente ( esterilización de aire en conductos , por ejemplo). La producción de ozono es uno de los peligros potenciales de la irradiación germicida ultravioleta . Los generadores de ozono VUV se utilizan en piscinas y aplicaciones de spa que abarcan millones de galones de agua. Los generadores de ozono VUV, a diferencia de los generadores de descarga de corona, no producen subproductos de nitrógeno dañinos y, a diferencia de los sistemas de descarga de corona, los generadores de ozono VUV funcionan extremadamente bien en ambientes de aire húmedo. Normalmente tampoco hay necesidad de costosos mecanismos de eliminación de gases, ni de secadores de aire o concentradores de oxígeno que requieren costes y mantenimiento adicionales.
En el método del plasma frío, se expone gas oxígeno puro a un plasma creado por DBD . El oxígeno diatómico se divide en átomos individuales, que luego se recombinan en tripletes para formar ozono. Es común en la industria etiquetar erróneamente algunos generadores de ozono DBD como generadores de descarga CD Corona. Normalmente, todos los generadores de ozono con electrodos de metal plano sólido producen ozono utilizando el método de descarga de barrera dieléctrica. Las máquinas de plasma frío utilizan oxígeno puro como fuente de entrada y producen una concentración máxima de aproximadamente el 24% de ozono. Producen cantidades mucho mayores de ozono en un tiempo determinado en comparación con la producción ultravioleta, que tiene aproximadamente un 2% de eficiencia. Las descargas se manifiestan como transferencia filamentosa de electrones (microdescargas) en un espacio entre dos electrodos. Para distribuir uniformemente las microdescargas, se debe utilizar un aislante dieléctrico para separar los electrodos metálicos y evitar la formación de arcos.
La generación electrolítica de ozono (EOG) divide las moléculas de agua en H 2 , O 2 y O 3 . En la mayoría de los métodos de EOG, el gas hidrógeno se eliminará para dejar oxígeno y ozono como únicos productos de reacción. Por lo tanto, el EOG puede lograr una mayor disolución en agua sin otros gases competidores que se encuentran en el método de descarga en corona, como los gases de nitrógeno presentes en el aire ambiente. Este método de generación puede alcanzar concentraciones del 20 al 30% y es independiente de la calidad del aire porque se utiliza agua como materia prima. La producción de ozono electrolíticamente suele ser desfavorable debido al alto sobrepotencial requerido para producir ozono en comparación con el oxígeno. Esta es la razón por la que no se produce ozono durante la electrólisis típica del agua. Sin embargo, es posible aumentar el sobrepotencial del oxígeno mediante una cuidadosa selección del catalizador, de modo que el ozono se produzca preferentemente mediante electrólisis. Los catalizadores típicamente elegidos para este enfoque son el dióxido de plomo [135] o el diamante dopado con boro. [136]
La proporción de ozono a oxígeno se mejora aumentando la densidad de corriente en el ánodo, enfriando el electrolito alrededor del ánodo cerca de 0 °C, usando un electrolito ácido (como ácido sulfúrico diluido) en lugar de una solución básica y aplicando corriente pulsada en su lugar. de CC. [137]
El ozono no se puede almacenar ni transportar como otros gases industriales (porque se descompone rápidamente en oxígeno diatómico) y, por lo tanto, debe producirse in situ. Los generadores de ozono disponibles varían en la disposición y diseño de los electrodos de alto voltaje. Para capacidades de producción superiores a 20 kg por hora, se puede utilizar un intercambiador de calor de tubos de gas/agua como electrodo de tierra y ensamblarlo con electrodos tubulares de alto voltaje en el lado del gas. El régimen de presiones de gas típico es de alrededor de 2 bares (200 kPa ) absolutos en oxígeno y 3 bares (300 kPa) absolutos en aire. En grandes instalaciones se pueden instalar varios megavatios de potencia eléctrica , aplicados como corriente alterna monofásica de 50 a 8.000 Hz y tensiones máximas de entre 3.000 y 20.000 voltios. El voltaje aplicado suele estar inversamente relacionado con la frecuencia aplicada.
El parámetro dominante que influye en la eficiencia de la generación de ozono es la temperatura del gas, que se controla mediante la temperatura del agua de refrigeración y/o la velocidad del gas. Cuanto más fría esté el agua, mejor será la síntesis de ozono. Cuanto menor es la velocidad del gas, mayor es la concentración (pero menor es el ozono neto producido). En condiciones industriales típicas, casi el 90% de la potencia efectiva se disipa en forma de calor y debe eliminarse mediante un flujo suficiente de agua de refrigeración.
Debido a la alta reactividad del ozono, sólo se pueden utilizar unos pocos materiales como acero inoxidable (calidad 316L), titanio , aluminio (siempre que no haya humedad), vidrio , politetrafluoretileno o fluoruro de polivinilideno . Viton se puede utilizar con la restricción de fuerzas mecánicas constantes y ausencia de humedad (se aplican limitaciones de humedad según la formulación). Hypalon se puede utilizar con la restricción de que no entre en contacto con agua, excepto en niveles atmosféricos normales. La fragilización o contracción es el modo común de falla de los elastómeros con la exposición al ozono. El agrietamiento por ozono es el modo común de falla de los sellos de elastómero como las juntas tóricas .
Los cauchos de silicona suelen ser adecuados para su uso como juntas en concentraciones de ozono inferiores al 1% en peso, como en equipos para el envejecimiento acelerado de muestras de caucho.
El ozono se puede formar a partir de O
2por descargas eléctricas y por acción de radiaciones electromagnéticas de alta energía . Los arcos no suprimidos en contactos eléctricos, escobillas de motor o interruptores mecánicos rompen los enlaces químicos del oxígeno atmosférico que rodea los contactos [ O
2→ 2O]. Los radicales libres de oxígeno dentro y alrededor del arco se recombinan para crear ozono [ O
3]. [138] Ciertos equipos eléctricos generan niveles significativos de ozono. Esto es especialmente cierto en el caso de dispositivos que utilizan altos voltajes , como purificadores de aire iónicos , impresoras láser , fotocopiadoras , pistolas Taser y soldadores de arco . Los motores eléctricos que utilizan escobillas pueden generar ozono debido a las chispas repetidas dentro de la unidad. Los motores grandes que utilizan escobillas, como los que utilizan los ascensores o las bombas hidráulicas, generarán más ozono que los motores más pequeños.
El ozono se forma de manera similar en el fenómeno de las tormentas eléctricas del Catatumbo en el río Catatumbo en Venezuela , aunque la inestabilidad del ozono hace dudoso que tenga algún efecto sobre la ozonosfera. [139] Es el generador natural de ozono más grande del mundo, lo que hace que sea designado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO . [140]
En el laboratorio, el ozono se puede producir mediante electrólisis utilizando una batería de 9 voltios , un cátodo de varilla de grafito , un ánodo de alambre de platino y un electrolito de ácido sulfúrico de 3 moles . [141] Las reacciones de media célula que tienen lugar son:
donde E° representa el potencial del electrodo estándar .
En la reacción neta, tres equivalentes de agua se convierten en un equivalente de ozono y tres equivalentes de hidrógeno . La formación de oxígeno es una reacción competitiva.
También puede ser generado por un arco de alto voltaje . En su forma más simple, la CA de alto voltaje, como la salida de un transformador de letrero de neón, se conecta a dos varillas de metal con los extremos colocados lo suficientemente cerca uno del otro para permitir un arco. El arco resultante convertirá el oxígeno atmosférico en ozono.
A menudo es deseable contener el ozono. Esto se puede hacer con un aparato que consta de dos tubos de vidrio concéntricos sellados entre sí en la parte superior con puertos de gas en la parte superior e inferior del tubo exterior. El núcleo interno debe tener un trozo de lámina metálica insertada y conectada a un lado de la fuente de energía. El otro lado de la fuente de alimentación debe conectarse a otro trozo de papel de aluminio envuelto alrededor del tubo exterior. Una fuente de O seco
2se aplica al puerto inferior. Cuando se aplica alto voltaje a los cables de aluminio, la electricidad se descargará entre el dioxígeno seco en el medio y la forma O.
3y O
2que fluirá por el puerto superior. Esto se llama ozonizador de Siemens. La reacción se puede resumir de la siguiente manera: [28]
El mayor uso del ozono es en la preparación de productos farmacéuticos , lubricantes sintéticos y muchos otros compuestos orgánicos comercialmente útiles , donde se utiliza para cortar enlaces carbono -carbono. [28] También se puede utilizar para blanquear sustancias y matar microorganismos en el aire y el agua. [142] Muchos sistemas municipales de agua potable matan las bacterias con ozono en lugar del cloro más común . [143] El ozono tiene un potencial de oxidación muy alto . [144] El ozono no forma compuestos organoclorados ni permanece en el agua después del tratamiento. El ozono puede formar bromato, sospechoso de ser cancerígeno, en aguas de origen con altas concentraciones de bromuro . La Ley de Agua Potable Segura de EE. UU . exige que estos sistemas introduzcan una cantidad de cloro para mantener un mínimo de 0,2 μmol/mol de cloro libre residual en las tuberías, según los resultados de las pruebas periódicas. Donde abunda la energía eléctrica , el ozono es un método rentable para tratar el agua, ya que se produce según demanda y no requiere transporte ni almacenamiento de productos químicos peligrosos. Una vez descompuesto, no deja sabor ni olor en el agua potable.
Aunque se ha anunciado que los niveles bajos de ozono tienen algún uso como desinfectante en hogares residenciales, la concentración de ozono en el aire seco necesaria para tener un efecto rápido y sustancial sobre los patógenos transmitidos por el aire excede los niveles seguros recomendados por la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU. y la Administración de Medio Ambiente. Agencia de Protección . El control de la humedad puede mejorar enormemente tanto el poder letal del ozono como la velocidad a la que se descompone en oxígeno (más humedad permite una mayor eficacia). Las formas de esporas de la mayoría de los patógenos son muy tolerantes al ozono atmosférico en concentraciones en las que los pacientes con asma comienzan a tener problemas.
En 1908 se introdujo la ozonización artificial de la Línea Central del Metro de Londres para la desinfección aérea. Se consideró que el proceso valía la pena, pero se eliminó gradualmente en 1956. Sin embargo, el efecto beneficioso se mantuvo gracias al ozono creado incidentalmente por las descargas eléctricas de los motores de los trenes (ver arriba: Producción incidental). [145]
Se pusieron a disposición de las escuelas y universidades de Gales generadores de ozono para el semestre de otoño de 2021, para desinfectar las aulas después de los brotes de COVID-19 . [146]
Industrialmente, el ozono se utiliza para:
El ozono es un reactivo en muchas reacciones orgánicas en el laboratorio y en la industria. La ozonólisis es la división de un alqueno en compuestos carbonílicos .
Muchos hospitales de todo el mundo utilizan grandes generadores de ozono para descontaminar los quirófanos entre cirugías. Las habitaciones se limpian y luego se sellan herméticamente antes de llenarlas con ozono, que mata o neutraliza eficazmente todas las bacterias restantes. [152]
El ozono se utiliza como alternativa al cloro o al dióxido de cloro en el blanqueo de la pulpa de madera . [153] A menudo se utiliza junto con oxígeno y peróxido de hidrógeno para eliminar la necesidad de compuestos que contienen cloro en la fabricación de papel blanco de alta calidad . [154]
El ozono se puede utilizar para desintoxicar los desechos de cianuro (por ejemplo, de la minería de oro y plata ) oxidando el cianuro a cianato y eventualmente a dióxido de carbono . [155]
Desde la invención de los reactores de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD), se ha empleado para el tratamiento del agua con ozono. [156] Sin embargo, con desinfectantes alternativos más baratos como el cloro, tales aplicaciones de descontaminación del agua con ozono DBD se han visto limitadas por el alto consumo de energía y los equipos voluminosos. [157] [158] A pesar de esto, con investigaciones que revelan los impactos negativos de los desinfectantes comunes como el cloro con respecto a los residuos tóxicos y la ineficacia para matar ciertos microorganismos, [159] la descontaminación con ozono basada en plasma DBD es de interés en las tecnologías disponibles actualmente. . Aunque la ozonización de agua con una alta concentración de bromuro conduce a la formación de subproductos de desinfección bromados indeseables, a menos que el agua potable se produzca mediante desalinización, la ozonización generalmente se puede aplicar sin preocuparse por estos subproductos. [158] [160] [161] [162] Las ventajas del ozono incluyen un alto potencial de oxidación termodinámica, menos sensibilidad al material orgánico y una mejor tolerancia a las variaciones de pH, al tiempo que conserva la capacidad de matar bacterias, hongos, virus, así como esporas y quistes. . [163] [164] [165] Aunque el ozono ha sido ampliamente aceptado en Europa durante décadas, se usa con moderación para la descontaminación en los EE. UU. debido a las limitaciones del alto consumo de energía, la instalación voluminosa y el estigma asociado a la toxicidad del ozono. [157] [166] Teniendo esto en cuenta, los esfuerzos de investigación recientes se han dirigido al estudio de sistemas eficaces de tratamiento de agua con ozono. [167] Los investigadores han analizado reactores DBD de superficie de baja potencia, livianos y compactos, [168] [169] reactores DBD de volumen energéticamente eficientes [170] y reactores DBD de microescala de baja potencia. [171] [172] Estos estudios pueden ayudar a allanar el camino hacia la reaceptación de la descontaminación del agua con ozono basada en plasma DBD, especialmente en los EE. UU.
Los dispositivos que generan altos niveles de ozono, algunos de los cuales utilizan ionización, se utilizan para desinfectar y desodorizar edificios, habitaciones, conductos, leñeras, barcos y otros vehículos deshabitados.
El agua ozonizada se utiliza para lavar la ropa y desinfectar alimentos, agua potable y superficies del hogar. Según la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA), está "modificando las regulaciones sobre aditivos alimentarios para prever el uso seguro del ozono en fases gaseosa y acuosa como agente antimicrobiano en los alimentos, incluidas la carne y las aves". Estudios realizados en la Universidad Politécnica de California demostraron que niveles de 0,3 μmol/mol de ozono disueltos en agua del grifo filtrada pueden producir una reducción de más del 99,99% en microorganismos transmitidos por los alimentos como salmonella, E. coli 0157:H7 y Campylobacter . Esta cantidad es 20.000 veces los límites recomendados por la OMS indicados anteriormente. [148] [173] El ozono se puede utilizar para eliminar residuos de pesticidas de frutas y verduras . [174] [175]
El ozono se utiliza en hogares y jacuzzis para matar las bacterias en el agua y reducir la cantidad de cloro o bromo necesarios reactivándolos a su estado libre. Dado que el ozono no permanece en el agua el tiempo suficiente, el ozono por sí solo es ineficaz para prevenir la contaminación cruzada entre los bañistas y debe usarse junto con halógenos . Se inyecta en el agua ozono gaseoso creado por luz ultravioleta o por descarga de corona. [176]
El ozono también se utiliza mucho en el tratamiento del agua de acuarios y estanques de peces. Su uso puede minimizar el crecimiento bacteriano, controlar parásitos, eliminar la transmisión de algunas enfermedades y reducir o eliminar el "amarilleo" del agua. El ozono no debe entrar en contacto con las estructuras branquiales de los peces. El agua salada natural (con formas de vida) proporciona suficiente "demanda instantánea" para que cantidades controladas de ozono activen los iones de bromuro hasta convertirlos en ácido hipobromoso , y el ozono se descompone por completo en unos pocos segundos o minutos. Si se utiliza ozono alimentado con oxígeno, el agua tendrá un mayor contenido de oxígeno disuelto y las estructuras branquiales de los peces se atrofiarán, haciéndolos dependientes del agua enriquecida con oxígeno.
La ozonización, un proceso de infusión de ozono en el agua, se puede utilizar en la acuicultura para facilitar la descomposición orgánica. También se agrega ozono a los sistemas de recirculación para reducir los niveles de nitrito [177] mediante su conversión en nitrato . Si los niveles de nitrito en el agua son altos, los nitritos también se acumularán en la sangre y los tejidos de los peces, donde interfieren con el transporte de oxígeno (provoca la oxidación del grupo hemo de la hemoglobina del hierro ( Fe2+
) a férrico ( Fe3+
), lo que hace que la hemoglobina sea incapaz de unirse al O
2). [178] A pesar de estos aparentes efectos positivos, el uso de ozono en sistemas de recirculación se ha relacionado con la reducción del nivel de yodo biodisponible en los sistemas de agua salada, lo que resulta en síntomas de deficiencia de yodo como bocio y disminución del crecimiento de las larvas de lenguado senegalés ( Solea senegalensis ). [179]
El agua de mar ozonizada se utiliza para la desinfección de superficies de huevos de eglefino y fletán del Atlántico contra el nodavirus. El nodavirus es un virus letal y de transmisión vertical que provoca una grave mortalidad en los peces. Los huevos de eglefino no deben tratarse con niveles elevados de ozono, ya que los huevos tratados de esta manera no eclosionan y mueren después de 3 a 4 días. [180]
La aplicación de ozono en piña y plátano recién cortados muestra un aumento en los flavonoides y el contenido total de fenol cuando la exposición es de hasta 20 minutos. Se observa una disminución en el contenido de ácido ascórbico (una forma de vitamina C ), pero el efecto positivo sobre el contenido total de fenol y flavonoides puede superar el efecto negativo. [181] Los tomates tratados con ozono muestran un aumento de β-caroteno, luteína y licopeno. [182] Sin embargo, la aplicación de ozono en las fresas en el período previo a la cosecha muestra una disminución en el contenido de ácido ascórbico. [183]
El ozono facilita la extracción de algunos metales pesados del suelo mediante EDTA . El EDTA forma compuestos de coordinación fuertes y solubles en agua con algunos metales pesados ( Pb , Zn ), lo que permite disolverlos del suelo contaminado. Si el suelo contaminado se trata previamente con ozono, la eficacia de extracción de Pb , Am y Pu aumenta entre un 11,0% y un 28,9%, [184] 43,5% [185] y 50,7% [185] respectivamente.
La polinización de cultivos es una parte esencial de un ecosistema. El ozono puede tener efectos perjudiciales sobre las interacciones entre plantas y polinizadores. [186] Los polinizadores transportan el polen de una planta a otra. Este es un ciclo esencial dentro de un ecosistema. Provocar cambios en ciertas condiciones atmosféricas alrededor de los sitios de polinización o con xenobióticos podría provocar cambios desconocidos en los ciclos naturales de los polinizadores y las plantas con flores. En un estudio realizado en el noroeste de Europa, los polinizadores de cultivos se vieron más afectados negativamente cuando los niveles de ozono eran más altos. [187]
El uso del ozono para el tratamiento de afecciones médicas no está respaldado por evidencia de alta calidad y generalmente se considera medicina alternativa . [188]
Notas a pie de página
Citas
![{\displaystyle V={\frac {K\cdot [{\ce {O3}}]^{2}}{[{\ce {O2}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f43396c74b3b55399e8c0c22abcc448b024b8a2e)
![{\displaystyle V_{1}=K_{1}\cdot [{\ce {O3}}]\qquad V_{2}=K_{2}\cdot [{\ce {O}}]\cdot [{\ ce {O3}}]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/aa89c5e2c3b0c501381aadcdaa39b60594d1b4c7)
![{\displaystyle V=2K_{2}\cdot [{\ce {O}}]\cdot [{\ce {O3}}]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9243dbd85bcf44b84a7066876ae41fb536ccbfe2)
![{\displaystyle K_{1}={\frac {K_{1}}{K_{-1}}}={\frac {[{\ce {O2}}]\cdot [{\ce {O}}] }{[{\ce {O3}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/048f2f135e0f4a159da14ab2b26a334d856b0464)
![{\displaystyle [{\ce {O}}]={\frac {K_{1}\cdot [{\ce {O3}}]}{K_{-1}\cdot [{\ce {O2}}] }}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/98fafe6a7ff5c5725717421d2ad60788083ee4d8)
![{\displaystyle V={2K_{2}\cdot K_{1}\cdot [{\ce {O_3}}]^{2} \over K_{-1}\cdot [{\ce {O_2}}]} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/da560af608b21e57aab047710fb13a5c532467b5)
![{\displaystyle V={K_{\text{obs}}\cdot [{\ce {O_3}}]^{2} \over [{\ce {O_2}}]}=K_{\text{obs}} \cdot [{\ce {O_3}}]^{2}\cdot [{\ce {O_2}}]^{-1}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/69189abb1a3881b3f8e427d5f963edd866401b67)
![{\displaystyle {\ce {O2->[{\ce {fotón}}][({\ce {radiación}}\ \lambda \ <\ 240\ {\ce {nm}})]2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/22c15c0d1b053ba02c27ceed129794d2cb91dd2a)
![{\displaystyle {\ce {3O2->[{\text{electricidad}}]2O3}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fc22efb27fc01c8f1f3e7c215eddbfc9444cd0bc)
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