Το όζον, το κύριο συστατικό της αιθαλομίχλης (αστικό νέφος), είναι υπεύθυνο για μερικά από τα χειρότερα επεισόδια αέριας ρύπανσης.
Στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το όζον απορροφά την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία, προστατεύοντας τους ανθρώπους από τον καρκίνο του δέρματος. Η μείωσή του στη στρατόσφαιρα οφείλεται σε ανθρώπινες δραστηριότητες που οδηγούν σε αύξηση των καρκίνων του δέρματος, Στην κατώτερη ατμόσφαιρα, εκεί όπου αναπνέουν οι άνθρωποι και αναπτύσσονται τα φυτά, το όζον έχει πολύ βλαβερές συνέπειες στη υγεία και παράλληλα προκαλεί σημαντικές βλάβες στα δάση και στις καλλιέργειες.
Το όζον δεν εκλύεται άμεσα στον αέρα. Σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα από τη χημική αντίδραση πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) με το διοξείδιο του αζώτου, παρουσία ηλιακού φωτός. Επειδή απαιτείται ηλιακό φως, η αντίδραση ονομάζεται φωτοχημική αντίδραση και το προϊόν αυτής φωτοχημική αέρια ρύπανση, φωτοχημική αιθαλομίχλη ή απλά αιθαλομίχλη. Οι υψηλές θερμοκρασίες διεγείρουν την αντίδραση, γι αυτό το καλοκαίρι τα επίπεδα του όζοντος είναι υψηλότερα. Το κιτρινιπό-καφέ χρώμα της αιθαλομίχλης οφείλεται στο διοξείδιο του αζώτου.
Το κοινό οξυγόνο περιέχει δύο άτομα οξυγόνου (Ο2) ενώ το όζον αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου (Ο3). Είναι οξειδωτικό και προκαλεί τοξικά αποτελέσματα διότι έχει την ικανότητα να απομακρύνει ηλεκτρόνια από τα μόρια (οξείδωση), ξεκινώντας αλυσιδωτές αντιδράσεις και διαταράσσοντας βασικές δομές στα κύτταρα.
Κατά την διάρκεια των φωτοχημικών αντιδράσεων που παράγουν το όζον, παράγονται επίσης και άλλα οξειδωτικά. Παρόλο που εμφανίζονται σε μικρότερη αναλογία στο μίγμα της αιθαλομίχλης, αρκετά από αυτά προκαλούν πιο έντονους ερεθισμούς από ότι το όζον, όπως ερεθισμούς στα μάτια και στη μύτη (κατά τη διάρκεια περιόδων με έντονη αιθαλομίχλη). Τα πιο σημαντικά από αυτά τα οξειδωτικά είναι το περοξυακετυλικό άζωτο (ΡΑΝ), το διοξείδιο του αζώτου, το υπεροξείδιο του υδρογόνου, το νιτρικό και το νιτρώδες οξύ και το μυρμηκικό οξύ. Επειδή οι συγκεντρώσεις όλων αυτών των οξειδωτικών μεταβάλλονται με τον ίδιο τρόπο (έχουν μεγάλη συσχέτιση), ως ένδειξη της ολικής συγκέντρωσης οξειδωτικών αναφέρονται μόνο τα επίπεδα του όζοντος.
Το όζον δεν εκπέμπεται πρωτογενώς από κάποια πηγή. Παράγεται στην ατμόσφαιρα από τη χημική αντίδραση του μονατομικού οξυγόνου (Ο) με το δυατομικό οξυγόνο (Ο2).
Το όζον παράγεται δευτερογενώς κατά τη φωτοχημική αντίδραση πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) με το διοξείδιο του αζώτου. Οι εκπομπές των ενώσεων που δημιουργούν το όζον στην τροπόσφαιρα ελαττώθηκαν κατά 36% στην ΕΕ-15 μεταξύ του 1990 και του 2004, ως απόροια κυρίως της εισαγωγής καταλυτικών μετατροπέων στα αυτοκίνητα
Γενικά, τα χαμηλότερα επίπεδα του όζοντος παρατηρούνται την ανατολή. Η εκπομπή των πρόδρομων ενώσεων (ΝΟΧ, VOC) από την πρωϊνή οδική κυκλοφορία σε συνδυασμό με την ανατολή του ήλιου και την άνοδο της θερμοκρασίας οδηγεί σταδιακά σε αύξηση των επιπέδων του όζοντος. Οι υψηλότερες τιμές συγκεντρώσεων παρατηρούνται το μεσημέρι και νωρίς το απόγευμα. Επειδή οι οξειδωτικές ουσίες δεν εκπέμπονται άμεσα αλλά χρειάζονται κάποιες ώρες για να σχηματιστούν, οι πρόδρομες ενώσεις έχουν τον χρόνο να μετακινηθούν από τους ανέμους που επικρατούν. Ως αποτέλεσμα, συχνά τα επίπεδα των οξειδωτικών ενώσεων είναι υψηλότερα στις περιαστικές περιοχές στα υπήνεμα των αστικών κέντρων όπου λαμβάνουν χώρα οι εκπομπές των προδρόμων ενώσεων.
Το όζον είναι ένα παγκόσμιο πρόβλημα. Εκατοντάδες εκατομμύρια άνθρωποι ζουν σε χώρες όπου παραβιάζοντα τα όρια του όζοντος για την προστασία της ανθρώπινης υγείας. Οι περιοχές με τις χειρότερες συνθήκες είναι εκείνες που χαρακτηρίζονται από τεράστιες εκπομπές προδρόμων ενώσεων και παράλληλα έχουν ζεστό και ηλιόλουστο κλίμα.
Οι εκπομπές των πρόδρομων ενώσεων προέρχονται από αρκετές διαφορετικές πηγές, γεγονός που καθιστά ιδιαίτερα δύσκολο τον έλεγχό τους. Τα VOCs ελευθερώνονται από τα αυτοκίνητα, τους σταθμούς αερίου, τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, τα στεγνοκαθαριστήρια, τα καταστήματα χρωμάτων, τις χημικές βιομηχανίες, τα διϋλιστήρια πετρελαίου και άλλες επιχειρήσεις που χρησιμοποιούν διαλύτες. Τα οξείδια του αζώτου ελευθερώνονται από τα αυτοκίνητα και τις στάσιμες πηγές καύσης (εργοστάσια και εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας). Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται η αναλογία των πρόδρομων εκπομπών από διάφορες πηγές.
Έκθεση μικρής χρονικής διάρκειας (1-3 ωρών) και παρατεταμένης διάρκειας (6-8 ωρών) σε περιβάλλον όζοντος έχει συνδεθεί με μεγάλο αριθμό σοβαρών επιπτώσεων στην υγεία, για παράδειγμα, επείγοντα περιστατικά με αναπνευστικά προβλήματα. Επαναλαμβανόμενη έκθεση σε όζον προκαλεί στους ανθρώπους πόνο στο στήθος, βήχα, άσθμα, πνευμονική και ρινική συμφόρηση, ερεθισμό στα μάτια και τη μύτη. Αυτά τα συμπτώματα εμφανίζονται σε επίπεδα όζοντος ελαφρώς πάνω από το όριο για την προστασία της ανθρώπινης υγείας, ένα όριο που πολλές περιοχές το πλησιάζουν αρκετά. Πειραματικές μελέτες σε εθελοντές δείχνουν ότι η τυπική έκθεση στο όζον σε συνδυασμό με διαλείπουσα άσκηση, επηρεάζει αρνητικά την λειτουργία των πνευμόνων τόσο σε ενήλικες όσο και σε παιδιά, εμποδίζοντας τους να πάρουν βαθιά αναπνοή.
Το κύριο ερώτημα είναι αν αυτές οι επιδράσεις στην αναπνοή είναι αναστρέψιμες όταν διακοπεί η έκθεση σε όζον, ή αν παραμένουν προκαλώντας μόνιμη βλάβη. Μελέτη σε παιδιά που εκτέθηκαν σε τυπικά επίπεδα όζοντος που παρατηρούνται τους καλοκαιρινούς μήνες, έδειξαν ότι οι αλλαγές που προκλήθηκαν στους πνεύμονες επέμειναν για αρκετές μέρες μετά το τέλος του επεισοδίου όζοντος. Μελέτες σε πειραματόζωα έδειξαν ότι προκαλούνται μόνιμες βλάβες στους πνεύμονες από επίπεδα όζοντος σε συνθήκες αιθαλομίχλης, αν η έκθεση διαρκέσει κάποιες εβδομάδες. Συγκεκριμένα, εμφανίζεται φλεγμονή που προκαλεί τον τραυματισμό των κυττάρων που βρίσκονται επί της αναπνευστικής οδού, μια διαδικασία που περιγράφεται ως πρώιμη γήρανση των πνευμόνων. Άλλες επιπτώσεις στην υγεία που έχουν αναφερθεί είναι η αύξηση των κρουσμάτων άσθματος, η καρδιακή δυσλειτουργία, η μείωση της αεροβικής ικανότητας καθώς επίσης και η διαταραχή στο κεντρικό νευρικό σύστημα, στο συκώτι, στο αίμα και στο ενδοκρινικό σύστημα.
Ομάδες υψηλού κινδύνου είναι όσοι έχουν ήδη αναπνευστικά προβλήματα ή χρόνια πνευμονική πάθηση. Υπολογίζεται ότι εκατοντάδες εκατομμύρια τέτοιοι άνθρωποι ζουν σε αστικές περιοχές όπου τα επίπεδα όζοντος είναι τουλάχιστον 25% πάνω από το επιτρεπτό όριο.
Το όζον επιδρά στη βλάστηση και στα οικοσυστήματα, οδηγώντας στην υποβάθμιση των αγροτικών εδαφών, στην μείωση της παραγωγικότητας λαχανικών με ταυτόχρονη αύξηση των ασθενειών των φυτών, στην εμφάνιση εντόμων, και γενικά συντελεί στην εμφάνιση ακραίων καιρικών φαινομένων (π.χ. βαρυχειμωνιά). Καταστρέφει το φύλλωμα των δέντρων κι έτσι την αισθητική των δασών και των πάρκων.
