Ozon

Ozon (O₃) er en allotrop form av oksygen, et ustabilt molekyl som er satt sammen av 3 oksygenatomer. Ozon virker kraftig oksiderende.
Ved romtemperatur og normalt lufttrykk er ozon en ustabil, blå gass. På grunn av sin oksiderende virkning er gassen giftig for mennesker, og har evne til å bryte ned mange stoffer.  Lukten er karakteristisk stikkende. Ved -112°C kondenserer gassen til en mørkeblå væske, og ved -192,5°C danner den en svartfiolett fast stoff. 
Ozon dannes fra O₂ ved elektriske utladninger, for eksempel ved lyn, og som følge av elektromagnetisk stråling. Ozon finnes i lave konsentrasjoner i hele jordens atmosfære.  De høyeste forekomstene av ozongass finnes i stratosfæren, i et område som kalles ozonlaget. Her filtrer ozonet ut mye av det ultrafiolette lyset fra sola, som ellers ville vært skadelig for de fleste livsformer.

Bruk av ozon

Ozon kan brukes som blekemiddel og som desinfeksjonsmiddel. Noen steder brukes ozon som desinfeksjonsmiddel i renseanlegg for drikkevannsforsyningen i stedet for klor. Slik unngår man klorforbindelser i drikkevannet. Men siden ozonet ikke blir bundet i vannet etter renseprosessen, tilsetter man gjerne noe klor for å unngå bakterievekst i rørledningene. 
Ozon kan brukes til å påvirke utfelling av molekyler i filtreringsprosesser, og til nedbrytning av molekyler. 
De hvite blodlegemene danner naturlig ozon som et forsvar mot fremmedlegemer. Når ozonet brytes ned dannes det frie radikaler, som er svært reaktive og kan ødelegge eller skade de fleste organiske molekyler. 
Ozon blir anvendt på en rekke områder i medisinen. Blant annet kan det brukes til å påvirke antioksidant-prooksidant-balansen i en organisme, siden den vanligvis reagerer på ozon ved å produsere antioksidant-enzymer. 
På grunn av at den er så ustabil, kan ozongass ikke lagres over lengre tid, eller kjøpes på trykkflasker slik man kan med andre gasser som blir brukt i industrien. Ozongass blir derfor framstilt med ozongeneratorer på stedet der den skal brukes. I denne prosessen brukes en nitrogen-/oksygenblanding som blir utsatt for elektriske utladninger. Ozoninnholdet i den gassblandingen som oppstår i denne prosessen kan påvirkes ved å regulere den elektriske spenningen og gassflyten. Ettersom ozon er så reaktiv, blir mange materialer ødelagt av gassen. Ledninger og slanger av teflon er motstandsdyktige mot ozonholdige gassblandinger.

Helseeffekter av ozon

Bakkenær ozon er en gass med en forurensningskomponent som både finnes både nær bakken og i de øvre lag av atmosfæren. Høye nivåer av ozon nær bakken kan føre til skader på helse på dyr og mennessker, vegetasjon og materialer. I Norge kan nivåene komme over anbefalte grenseverdier for helse og vegetasjon i perioder om sommeren.

Eksponering

De høyeste ozonnivåene i Norge forekommer som følge av langtransportert luftforurensning fra kontinentet og De britiske øyer. Imidlertid tyder målinger i Oslo og Drammen på et visst bidrag av lokalprodusert ozon. Ozon er meget reaktiv, og i forurensede områder vil ozon reagere med en rekke ulike komponenter og dermed omdannes til andre kjemiske forbindelser. I slike områder vil derfor ozonkonsentrasjonen i luften kunne være lavere enn i ikke forurensede områder. Således kan områder med mye trafikkforurensning ha en døgnvariasjon som er svært forskjellig fra det normale bildet. Videre er ozonkonsentrasjonen inne i bygninger i de fleste tilfeller klart lavere enn utendørs, da ozon lett reagerer med materialer i innemiljø.
Kontinuerlig måling av ozonkonsentrasjoner i luft utføres ved et landsdekkende nett av målestasjoner. I 2001 var den høyeste timesmiddelverdi 144 μg/m₃. De fleste innbyggerne i Norge vil en eller flere ganger i løpet av året være utsatt for timesmidler av ozon på over 100 μg/m³. De høyeste timesmiddelverdiene opptrer vanligvis i såkalte ozonepisoder i sommerhalvåret og viser ofte et maksimum i april eller mai.
Nivåene av bakkenær ozon har steget med ca. 10 prosent per 10 år i Europa. Siden utslipp av NO₂ og flyktige organiske forbindelser i stor grad vil bestemme ozonkonsentrasjonen, må altså utslippet av disse komponentene minskes for å redusere ozonkonsentrasjonen. Da ozonnivået i Norge stort sett skyldes forurensning transportert over store avstander, må slike utslippsreduksjoner først og fremst foretas i andre land i Europa. Internasjonalt arbeid er igangsatt med sikte på å redusere utslipp av slike komponenter.

Befolkningsundersøkelser

I en rekke undersøkelser av grupper av befolkningen og feltstudier av små utvalgte grupper er det vist en sammenheng mellom daglig maksimal ozonkonsentrasjon (målt over 1 time eller 8 timer) og reduksjon av lungefunksjon, luftveis- og ikke-luftveissymptomer, forverring av astma, økt besøk på sykehus for sykdommer i luftveiene og økt dødelighet. Det er først og fremst akutte effekter av ozon som er studert, men kroniske effekter er også undersøkt selv om usikkerheten i disse studiene er større. 
I studier foretatt med barn og ungdom på sommerleir er det vist akutte effekter på lungefunksjon ved ozonnivåer under eller rundt 240 μg/m³. Flere studier med skolebarn i normal daglig aktivitet viser at med økende ozonkonsentrasjon reduseres lungefunksjonen. Maksimale timesmidler for ozon i disse studiene ligger i området 10-240 μg/m₃. En studie viste effekter på lungefunksjon, selv om det maksimale timesmiddelet for ozon aldri oversteg 156 μg/m³). En sammenheng mellom akutt sykelighet i luftveiene (besøk hos lege/på sykehus) og  ozoneksponering er observert i flere studier. Resultater tyder på at antall sykehusbesøk for astma og andre luftveisproblemer kan øke ved ozonnivåer under 240 μg/m³). En ny studie viser at i områder med høyt ozonnivå (120 μg/m³, 8-timersmiddel) hadde barn med stor sportslig aktivitet økt risiko for å utvikle astma sammenlignet med barn i områder med lavere ozonnivå (80 μg/m³), 8-timersmiddel). Videre finnes det studier som indikerer akutt effekt av ozon på dødelighet også ved forholdsvis lave ozonnivåer hos eldre, lungesyke og hjertesyke mennesker. Dataene i en undersøkelse fra London indikerer et nedre nivå for effekt ved rundt 100 μg/m³ for 8 timersmiddel. I en studie som omfattet 15 europeiske byer ble det funnet en sammenheng mellom ozonnivået og forekomsten av daglige dødsfall.

Kontrollerte studier på mennesker

Kontrollerte studier med ozon har hovedsakelig vært foretatt på friske, unge voksne menn og kvinner, men også astmatikere og individer med alvorlige lungesykdommer har inngått i flere studier. Personene er eksponert kammer under varierende fysisk aktivitet i perioder fra noen minutter til flere timer. Fysisk aktivitet vil medføre økte akutte toksiske (giftige) effekter av ozon. Reduksjon av lungefunksjon hos personer i fysisk aktivitet er observert ved 240 μg/m³) ozon ved eksponering i 1-3 timer og 160 μg/m³) i 6-8 timer. Under de samme eksponeringsforhold er det også observert økt forekomst av en betennelseslignende reaksjon i lungene. Studier har videre vist at ozon i konsentrasjoner fra 160 μg/m³) forårsaker økt følsomhet i luftveiene for stimulerende stoffer og symptomer som irritasjonshoste, brystsmerter, tetthet i brystet og økt slimproduksjon.

Andre undersøkelser

Dyrestudier viser for det meste de samme effekter av ozon på lungefunksjon og betennelsesreaksjoner som studier på mennesker. Dyr er ofte bedre egnet for å studere andre uønskede helsevirkninger som akutte celleskader, kroniske effekter, samt mekanismer for celleskader. Slike studier viser at såkalte flimmerceller og type 1-celler er svært følsomme for ozonskade. Celler i et bestemt område av gassutvekslingssonen er spesielt utsatte. Dyreforsøk har også vist kroniske effekter av ozon i konsentrasjonsområdet 240-500 μg/m³). Økt celledeling og celleforandring langsmed hele luftveisepitelet er blant annet påvist. Også bindevevsaktige forandringer er studert i dyremodeller ved forholdsvis lave ozonnivåer.
Videre er ulike dyremodeller blitt brukt til å studere hvordan ozon påvirker følsomheten for luftveisinfeksjoner. Eksponering for lave ozonnivåer (160 μg/m³) og bakterier i luftveiene hos gnagere, økte dødeligheten som følge av bakterieinfeksjon. Studier har også vist at ozon reduserer såkalte spisecellers (makrofager)evne til å ta opp og drepe bakterier, kreftceller, virus og sopp. Det er imidlertid ikke påvist med sikkerhet at ozon forårsaker økt forekomst av luftveisinfeksjoner hos mennesker. Dyrestudier viser også at ozon øker sensibiliseringen for inhalerte allergener.
Ozon er i enkelte studier vist å forårsake forandringer på kromosomer, mens andre studier tyder på at ozon i hovedsak ikke skader arvematerialet. Det er utført flere studier for å få belyst ozonets mulige kreftfremkallende potensial. Ved høye konsentrasjoner (2000 μg/m³) har ozon vist seg å være kreftfremkallende i hunnmus, men ikke i hannmus eller rotter. Slike studier peker på at ozon ved høye konsentrasjoner kan påvirke kreftutviklingen hos mus, men at det er tvilsomt om lavere nivåer av ozon kan være kreftfremkallende. Det er ikke mulig å benytte disse resultatene for å si noe sikkert om kreftrisiko hos menneske.

Risikokarakterisering

Helseeffekter av ozon er påvist i kontrollerte forsøk av enkeltpersoner ved eksponering i noen timer ved så lave konsentrasjoner som 160 μg/m³, samt i befolkningsundersøkelser ved konsentrasjoner ned til 100 μg/m³. I slike studier er det vist sammenheng mellom ozonnivåer (målt over 1 time eller 8 timer) og alvorlige helseeffekter som luftveissykdom og dødelighet. Det er svært store individuelle forskjeller i følsomhet for effekter av ozon. Årsaken til dette er ikke helt klarlagt, da kjente faktorer som fysisk aktivitet, eksisterende sykdom (som astma), alder, røyking og miljøfaktorer bare delvis kan forklare variasjonen i ozonrespons. Resultatene fra studier med kronisk ozoneksponering er mer usikre. Imidlertid viser flere eksperimentelle studier forandringer i luftveiene som følge av kronisk ozoneksponering, og stadig flere epidemiologiske studier indikerer sammenheng mellom lungesymptomer/ sykdommer/ dødsfall og kronisk eksponering for ozon.