Озонът (O 3) е син газ, който е нестабилна форма на кислород. Много често това съединение се споменава като полезен или вреден агент. Установено е, че O 3 има различна индустриална полезност. Въпреки това, получени от тази употреба, понастоящем има многобройни проучвания, посветени на изясняването на ефекта на O 3 като част от атмосферните замърсяващи газове при индуцирането на белодробни заболявания. От друга страна, защитата на стратосферния слой O 3 се превърна в основна цел за оцеляването на живота на нашата планета. Броят на научните статии, които съобщават за ползите от терапевтичната употреба на O 3, също се увеличава всеки ден. .
Намира широко приложение при дезинфекция, дезодориране и пречистване на въздух и вода, при избелване и кола маска на масла и в неорганичен синтез, наред с други. Специално трябва да се отбележи терапевтичният потенциал на това съединение, което ще бъде обсъдено по-късно.
Озонът като замърсител на въздуха:
Някои проучвания разкриват, че стратосферният О 3 работи в природата като естествен пречиствател и че ниските нива във въздуха между 0,005-0,02 ppm (части на милион) имат благоприятни ефекти върху здравето на животните и хората; високите нива на O 3 в долната тропосфера обаче са токсични и представляват заплаха за човека. Това е естествен компонент на атмосферата и базовите нива в долните слоеве на атмосферата могат да варират от 0,02 ppm в незамърсени региони до 0,5 ppm или повече в региони с високо атмосферно замърсяване [Spencer JPE et al., VIII Biennale Meeting International Society for Free Radical Изследвания. Барселона (1996)]. Географските възвишения, слънчевата радиация и климатичните промени също влияят.
O 3 се образува естествено от действието на ултравиолетовото (UV) лъчение върху атмосферния кислород и чрез фотоактивиране, фоторазлагане и реакции на свободни радикали между атмосферните замърсители, продукти от човешката дейност, като: полициклични ароматни въглеводороди и азотни и кислородни оксиди. Поради това се счита за вторичен замърсител. Също така се генерира в близост до електрическо оборудване с високо напрежение в експлоатация и в малки концентрации в близост до лампи, фотокопирни машини и др. Самолетите, летящи на голяма надморска височина (над 18 км), също са изложени на повишени концентрации на O 3 в кабината. [Maltoni C et al., Живот в химически свят: Професионално и екологично значение на индустриалните канцерогени. Академията на науките в Ню Йорк. Ню Йорк (1988)].
Токсичността му зависи от окислителните му свойства. Той предизвиква реакции на свободни радикали чрез атака на фосфолипидите на клетъчните мембрани или течния слой на епителната покривка, с генериране на липидни пероксиди, които могат да действат директно върху белодробни алвеоларни макрофаги или чрез индиректно потискане на фармакологични или възпалителни медиатори.
Излагането на 50 ppm за 30 минути е оценено като вероятно фатално за хората. Условията, които произвежда, са различни и зависят от степента и времето на експозиция. Той е описан в дихателните пътища: белодробен оток поради тежко остро въздействие (9 ppm плюс други атмосферни замърсители), сухота и дразнене на лигавицата на дихателните пътища, повишена чувствителност към вирусни и бактериални инфекции на дихателните пътища, бронхиолит и бронхит (при животни), 20% намаляване на жизнената способност на белия дроб, кашлица, болка в гръдната кост и прекомерна храчка.
Други възможни промени включват: дразнене на очната лигавица, намаляване на адаптацията към тъмнината, изменение на екстраокуларния мускулен баланс, гадене, главоболие и 50% намаляване на степента на десатурация на оксихемоглобина.
В различни модели на канцерогенеза е показано увеличение на белодробния рак при излагане на O 3. Интермитентните експозиции провокират пролиферативни реакции на белодробните клетки.Също така е установено, че той може да действа като ко-канцероген за други замърсители на околната среда. Това има големи последици за общественото здраве, тъй като се изчислява, че факторите на околната среда са включени в повече от 70% от раковите заболявания на човека [Sasco AJ., Bull Acad Natl Med 179: 987-1004 (1995)]. O 3 също уврежда растенията, засягайки горите и хранителните култури. Също така засяга текстилните материали, каучуците, багрилата и боите.
Нивата му в околната среда подлежат на държавно регулиране. Граничното ниво беше поставено на средна почасова стойност от 0,12 ppm (235 µg/m 3), което не трябва да се надвишава повече от веднъж годишно. Напоследък обаче се счита за по-подходящо средно 0,08 ppm за 8 часа, което не трябва да се надвишава повече от 4 пъти годишно.
Стратосферният озонов слой.
Този атмосферен слой е разположен между 10-50 км над земната повърхност и има дебелина около 0,3 мм. Това е достатъчно, за да се блокират различните дължини на вълните на слънчевата ултравиолетова радиация, особено тип B (UV-B), които са най-опасни за здравето.
O 3 е нестабилен газ и е много уязвим за унищожаване от различни съединения, които съдържат азот, водород и хлор.
През 70-те години на миналия век учените откриха пукнатина в слоя O 3 над Антарктида. Различни замърсители от химическо естество, които се отделят в атмосферата в резултат на човешка дейност и които се считат за „идеални“ за тяхната промишлена и потребителска полезност, бяха определени като отговорни.
Сред тях са газовете фреони или хлорофлуорвъглеводороди (CFC) като дихлорфлуорометан (FC12), трихлорфлуорометан (FC11) и хлордифлуорометан (FC22). Това е семейство синтетични продукти, широко използвани като хладилни агенти, обезмасляващи разтворители, пожарогасители, пестициди, козметика, междинни продукти при производството на полимери и др. Високореактивното им съдържание на хлор и стабилната им структура, които им осигуряват дълъг период на полуразпад, им дават достатъчно време да се издигнат до стратосферата, където всяка молекула унищожава хиляди молекули O 3. [Dekant W., Environment Health Perspect, 104: 75-83 (1996)].
Въглеродният тетрахлорид и метил хлороформ, наред с други, също са вредни за O 3 слоя. Поради тенденцията си да се натрупва на полюсите на Земята, там нейният разрушителен ефект е най-голям.
Намаляването на стратосферния озон води до увеличаване на слънчевата UV радиация, достигаща земната повърхност.
Тези лъчения, главно тип B (UV-B), причиняват увеличаване на честотата на рак на кожата, главно меланоми, един от най-инвазивните злокачествени тумори. Честотата на това заболяване се е удвоила през последните четиридесет години. Те също участват в появата на плоскоклетъчен карцином сред другите видове рак на кожата. Смята се, че влошаването на слоя O 3 с 10% би довело до 26% увеличение на честотата на рак на кожата. Смята се, че това се дължи както на увреждане на ДНК, причинено от тези лъчения, така и на увреждане на имунната система [Kripke ML., Cancer Res 54: 6102-05 (1994)]. Сред промените в ДНК са от значение мутациите, които индуцират в гена, кодиращ протеина p53, туморен супресор.
Други ефекти върху околната среда включват: въздействието на сухоземните растения (намален добив, промяна в конкуренцията между видовете, намалена фотосинтетична активност, податливост на болести и промени в структурата и пигментацията на растенията) и водните екосистеми при тези, които водят до намаляване на мобилността и ориентация на морския фитопланктон чрез промяна на техните фотосинтетични и ензимни реакции като цяло. Намаляването на продуктивността на тези организми може да засегне висшите видове и да причини промени в биологичното разнообразие. Намаляването на растежа на фитопланктона също може да намали усвояването на CO 2 от океаните, което води до увеличаване на тази молекула в атмосферата, което може да има последици за глобалното затопляне. Прокариотичните микроорганизми, отговорни за фиксирането на азот, също са податливи на тези лъчения, което може да доведе до промени в биогеохимичния азотен цикъл.
И накрая, увеличаването на пристигането на UV-B радиация на земната повърхност може да доведе до промени в тропосферната химия, които предизвикват увеличаване на производството на фотохимичен "смог" в градските райони, намалявайки качеството на въздуха.
Терапевтична употреба на озон:
Поради недостатъчно разбрани механизми, O 3 проявява бактерицидно, фунгицидно и вирулицидно действие, поради което може да представлява избрано лечение при някои заболявания и адювант при други.
Използвани са различни фармацевтични и административни форми, като: газообразна или мазна смес за външна употреба, автохемотерапия, газова инсуфлация, интрамускулно инжектиране, озонирана вода и озонова балнеотерапия.
Сред лекуваните състояния са: незарастващи рани, изгаряния, язви на крайниците и декубита, вирусни, бактериални и гъбични инфекции, радиационни увреждания, астма, акне, хиперлипидемия, менопаузална остеопороза, стоматологична хирургия и пародонтоза, гастрит, възпаление хронично чревно, кръв пречистване за преливане и др. От голямо значение е фактът, че раковите клетки имат по-ниска антиоксидантна защитна способност от нормалните клетки, което ги прави по-податливи на окислителното действие на O 3. В повечето проучвания обаче липсва адекватен контрол, което изисква усилия от международната научна общност в това отношение.
Въпросът с озона трябва да бъде разгледан подробно от днешното човешко общество. Подобно на много други вещества, той може да бъде полезен или вреден за живота на Земята. Поддържането на целостта на стратосферния озонов слой, от една страна, и намаляването на концентрациите на озон в долните слоеве на атмосферата до достигане на благоприятни нива, трябва да продължи да бъде цел на многобройни усилия, за да се постигне оцеляването на дългия -срочен живот на Земята. От друга страна, озонът има терапевтични свойства, които трябва да бъдат изследвани в адекватно контролирани проучвания, за да може да се превърне в полезен инструмент за профилактика и лечение на множество заболявания.
Барбара Елена Гарсия Триана, Висш институт по медицински науки в Хавана (Куба)