لایه اوزون قسمتی از استراتوسفر است که حاوی گاز طبیعی اوزون O3 است و در ارتفاع بیست الی بیست و پنج کیلومتری جو زمین قرار دارد .

اوزون مولكولی سه اتمی است كه از اتصال سه اتم اكسیژن به وجود آمده است و فرمول آن O3 می باشد . لایه اوزون زیاد چگال نیست و اگر در تروپوسفر متراکم شود ضخامت آن تنها در حد چند میلیمتر می‌شود.استراتوسفراز اوزون کاملاً خالص تشکیل نشده است اما در مقایسه با سایر لایه های تشکیل دهنده جو مقدار بیشتری از این گاز را دارد . اوزون توانایی جالب توجهی در جذب برخی از فرکانسهای اشعه فرابنفش دارد این لایه سطح زمین را مانند یک سپر محافظ در برابر اشعه زیان آور و خطرناک ماوراء بنفش خورشید محافظت می کند . اشعه ی ماوراء بنفش برای انسان بسیار خطرناک است و سبب بروز بیماریهای بسیاری می شود .این اشعه برای حیوانات ، گیاهان یا موجودات ذره بینی آبزی هم خطرناک است ، مثلاً سبب کندی عمل فتوسنتز در گیاهان می شود . اما امروزه در اثر ورود گازهای CFC به جو زمین این لایه ی محافظ دچار تخریب و پارگی شده است و از این رو خطری جدی حیات همه ی موجودات روی زمین را تهدید می کند .[1]
گازهای موسوم به CFC یا کلروفلوئوروکربنها مانند یک اسید خاصیت خورندگی دارند و موجب تخریب و پارگی در لایه ی اوزون می شوند . مولکولهای هر کدام از این گازها در جو زمین می شکنند و اتم کلر خود را آزاد می کنند . سپس این اتم کلر با مولکول اوزون O3 ترکیب می شود و یکی از اتمهای اکسیژن آنرا جدا می کند بنابر این آنچه

که باقی می ماند یک مولکول اکسیژن دو اتمی است و یک اتم اکسیژن تنها . این اتمهای اکسیژن منفرد به نوبه خود با سایر اتمهای اکسیژن ترکیب می شوند و مولکولهای اکسیژن دو اتمی معمولی بیشتری به وجود می آید . این واکنش بین اتمهای کلر و مولکول سه اتمی اکسیژن همچنان ادامه دارد و بتدریج سبب نابودی لایه ی اوزون می شود . [2]

مقدمه

بیش از چهار میلیارد سال از عمر کره زمین می گذرد . در حالیکه تنها چند هزار سال بیشتر نیست که انسان پا بر این کره ی خاکی گذارده است . او در این زمان کوتاه تا جائی که توانسته در تخریب زمین کوشیده است، بدون آنکه به این نکته توجه کند که زمین تنها زیستگاه اوست و با نابودی آن دیگر جائی برای ادامه حیات نخواهد داشت . جالب آن است که میزان تاثیر انسان در تخریب زمین بسیار بیشتر از کلیه گیاهان ، جانوران و عوامل فرسایشی است . یکی از مهمترین خطراتی که انسان برای خود و سایر موجودات زنده ی ساکن کره ی زمین فراهم آورده است ، تخریب لایه ی اوزون است . چنانچه آدمی به همین ترتیب به عمیق تر کردن سوراخ لایه ی اوزون ادامه دهد ، بزودی کره ی زمین نه تنها برای زندگی خود او بلکه برای تمامی موجودات ساکن آن غیر قابل سکونت خواهد شد. در این مقاله ما در صدد هستیم تا با لایه ی اوزون ، علت آسیب دیدن آن و راههای حفاظت از خود و محیط در برابر خطر جدی که هم اکنون کلیه ساکنان کره ی زمین را تهدید می کند آشنا شویم .

اوزون چیست؟

نور سفید خورشید از میلیاردها میلیارد رنگ تشكیل شده است كه هر كدام از این رنگ ها داراى طول موج و انرژى مخصوص به خود مى باشند . هنگامى كه نورخورشید را تفكیك مى كنیم به هفت رنگ تجزیه مى شود . علاوه بر پرتوهای مرئی که در نور خورشید وجود دارد اشعه های دیگری نیز در آن یافت می شود که با چشم قابل مشاهده نیست . یکی از این پرتوها اشعه ماورائ بنفش نام دارد .
پرتوهاى فوق بنفش داراى طول موج كوتاه و انرژى زیاد مى باشند . این پرتوها با انرژى زیادى كه دارند براى تمام موجودات زنده خطرناك مى باشند وموجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگى ، نیز بیماریهای چشمی متعددی نظیر آب مروارید مى شوند . خوشبختانه زمین در برابر این پرتوى خطرناك، محافظى بنام لایه اوزون دارد كه از ورود پرتوهاى خطرناك به سطح زمین جلوگیرى مى كند. قبل از آنكه به بحث درباره ی پرتوهاى فوق بنفش و مولكول ها ی اوزون بپردازیم ابتدا به بررسی اطلاعاتى درمورد O3 مى پردازیم.[3]



دانشمندان لایه های جو زمین را به چهار قسمت تقسیم مى كنند :



1- تروپوسفر : تروپوسفر همان بخشی است كه ما در آن بدون وجود هیچ پرتوی خطرناكی زندگی می كنیم این لایه نسبت به سطح دریا 12تا15 كیلومترارتفاع دارد.

2- استراتوسفر: .استراتوسفر آن بخش از هواكره است كه لایه ی اوزون را در خود جای داده است. در واقع لایه ی اوزون ناحیه ای از استراتوسفر است كه مولكول اوزون در آن جا بیشترین غلظت را دارد.

3- مزوسفر

4- تروموسفر : خارجى ترین لایه ی جو زمین است .

استراتوسفراز مولكولهای اوزون ) که متشکل از یك مولكول اكسیژن و یك اتم اكسیژن كه ناپایدار و واكنش پذیر مى باشد، تشكیل شده است .( پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف بوده و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین انرژى به حالت اولیه خود برگردند . در شبها به دلیل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشید، ضخامت لایه اوزون كمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد . هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول ها ی اوزون برخورد مى كنند، پرتو هاى فوق بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مى دهند و به پرتو هاى فرو سرخ تبدیل مى شوند ، و همچنین بر اثر این برخورد ، مولكول اوزون به مولكول اكسیژن واتم اكسیژن تبدیل مى شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولكول اوزون دوباره پدیدار میشود . این واکنش در زیر آورده شده است :

O + O2 è مادون قرمز + O3

و برعکس


O3 + O è O2 + O2



اوزون گازی مفید و در عین حال مضر



مولكول هاى اوزون هرچند كه براى ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر (لایه اى كه ما در آن زندگى مى كنیم) بسیار خطرناك مى باشند. نیتروژن پراكسید خارج شده از اگزوز موتورهاى دیزلى بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتو شیمیایى) با مولكول هاى اكسیژن واكنش مى دهند و مولكول هاى اوزون را پدیدار مى كنند . چون در مولكول هاى اوزون اتم هاى اكسیژن فعال (رادیكالى) وجود دارد ، تنفس آن ، موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود .

قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض اوزون می تواند بیماریهای ریوی را تشدید کند و حتی موجب مرگ شود . اوزون یک علت اصلی بیماری تنفسی است و به ویژه سالمندان مبتلا به بیماریهای تنفسی و کودکان را تحت تاثیر قرار می دهد . مرگ زودرس ناشی از مجاورت با این گاز در مبتلایان به بیماریهای قلبی و ریوی موید این مساله است .

دانشمندان می گویند : نمی توانند مشخص کنند که دقیقاً چه میزان اوزون در هوا برای انسان ضرری ندارد ، اما معتقدند که مطمئناً این حد کمتر از میزانی است که اکنون در هوا موجود است .در ماههای گذشته سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا تصمیم گرفت استانداردهای سلامت اوزون را سخت تر کند و غلظت مجاز این گاز را در هوا کاهش دهد . [4]

تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون : [5]

جریان تاسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه ی زیر استرا توسفر در بالای منطقه انتاركتیكا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979) توسط یك گروه تحقیقاتی به نام BAS كشف شد .این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتاركتیكا از یك ایستگاه تحقیقاتی مطالعه می کردند . ایستگاه تحقیقاتی BAS فالكر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد كه اندازه گیری اولیه در سال1985برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران كننده بود كه دانشمندان تصور میكردند كه دستگاههای اندازه گیری خراب است . آنها دستگاه های دیگری جانشین آن دستگاه ها كردند تا آنكه نتایج بدست آمده اندازه گیری های اولیه را تایید كرد .چندماه بعد سوراخ شدن لایه اوزون کاملاً قابل مشاهده بود، (پس از مشاهده سوراخ شدن لایه اوزون تحقیقات قبلی تایید شد) از طرف دیگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لایه اوزون را نشان نمی داد ، بدین دلیل كه نرم افزارهایی كه اطلاعاتی در مورد لایه اوزون میداد به صورتی برنامه ریزی شده بود كه لایه اوزون در منطقه كوچكی مورد بررسی قرار می گرفت . در بررسی های بعدی ، اطلاعاتی بدست آمد و هنگامی كه نتایج گروه BAS منتشر شد ، مورد تایید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود كه سوراخ شدن لایه اوزون به طور سریع ودر مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتاركتیكا انجام میشود.
دانشمندان پیش بینی میکنند که 15 سال بیشتر زمان لازم است تا تأثیرات CFC ها از جو زمین محو شود. با توجه به بررسی های جدید لایه اوزون و مدلهای کامپیوتری دانشمندان بیش بینی کرده اند که حدود 15 سال بیشتر از پیش بینی های سابق ( 2050 تا 2065 ) طول خواهد کشید تا این سوراخ که در قسمت قطب جنوب لایه اوزون است ترمیم شود. تولید گازهای مخرب لایه اوزون ( از جمله انواع CFC ها ) بر طبق پروتکل مونترال؛ در سال 1996 ممنوع شد. و انتشار این گازهای حدود 60% از سال 1989 تا سال1995 کاهش پیدا کرده است. سوراخ لایه اوزون در حال کوچک شدن است و ناسا مساحت آن را امسال 9.4 میلیون مایل مربع اعلام کرده است. بیشترین مساحت این سوراخ 10.1 میلیون مایل مربع در سال 1998 به ثبت رسیده است . علاوه بر گازهایی که در لایه اوزون منتشر شده اند ؛ عوامل جوی نیز بر روند ترمیم لایه اوزون مؤثرند و به همین دلیل نمیتوان پیش بینی دقیقی برای مدت زمان مورد نیاز برای ترمیم کامل آن ارائه نمود.

حفره اوزون و علل پیدایش آن :

همانطور که در گفتار قبلی هم گفته شد تا دهه ی هفتاد میلادى از سوراخ لایه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى اوزون را ،گاز هاى CFC ( كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى CFC بعنوان گاز هاى خنك كننده در یخچال ها ،كولرها و همچنین در مواد پلاستیكى مورد استفاده قرار مى گیرند . در CFC ها اتمهاى كلر ناپایدار و واكنش پذیر مى باشند و هنگامى كه گاز هاى CFC به لایه هاى بالا مى روند ، در لایه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لایه استراتوسفر با مولكول هاى اوزون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهایى مى تواند 100.000 مولكول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانى ، در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده ی مونترال كشورها متعهد شدند كه از تولید و فروش گاز هاى CFCخوددارى كنند ، و همچنین به كشور هاى فقیر این امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى CFC ، از گاز هاى خنك كننده دیگرى استفاده كنند.

با اینكه بیشترین كشور هاى صنعتى در نیم كره شمالى قرار دارند ، این سوال پیش می آید که چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برای پاسخ به این سوال ، پژوهش های زیادی انجام شده است كه بعضی از این پژوهش ها تاكنون در دست تحقیق است حدود سال 1979 دانشمندان متوجه شدند که بر فراز قطب جنوب ، در طول هر بهار ، میزان اوزون کم می شود . در پایان سال این کاهش به شصت درصد رسید . ضخامت لایه ی اوزون در نیمه اول ماه اکتبر به نازکترین حد خود می رسد .[6] دانشمندان معتقدند که ابرهایی که از جنس یخ اند و در دمای پائین قطب جنوب تشکیل می شوند ، به تغییر شکل CFC ثابت به کلر فعال و مخرب در اوزون کمک می کنند [7]

دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، كه در قطب جنوب جریان دارند ، می دانند . در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینی گسترش مى یابند كه به آن ها "گرداب قطبی (polar vortex) مى گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا راتجزیه كند.
این گرداب ها باعث ایجاد ابرهاى سردی می شوند كه بر فراز قطب جنوب جریان می یابند. كه به این ابرها "ابر استراتوسفر قطبی" (polar stratosphere cloud) می گویند.اختصار آن psc است. Psc ها بسیار سرد هستند و دمای آن ها حدود 80- سیلسیوس است Psc از نیتریك اسید تری هیدرات تشكیل شده است و با ابرهایی كه ما آن ها را در آسمان می بینیم كاملاً متفاوتند. این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب كنند. "بنایراین با استناد به تحقیقات انجام یافته موارد زیر را می توان از عوامل موثر در تخریب لایه اوزون دانست:
1- همانطور که قبلاً هم گفته شد پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف مى باشد و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین انرژى(مانند انرژى تابشى خورشید) به حالت اولیه خود برگردند . جو زمین به گونه اى مى باشد كه نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب مى تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد .

2- هواى قطب جنوب سردتر از قطب شمال مى باشد ، بنابراین هنگامى كه هوای گرم بر اثر جریان هایى به قطب جنوب مى رود ، چون سبك مى باشند ، به سمت بالا رفته و موجب نابودى لایه هاى اوزون برفراز قطب جنوب میشوند.
3- در زمستان نور خورشید كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد ، واین امر باعث كاهش دما و تشكیل ابرهای psc می شود .


عوامل مخرب لایه اوزون

لایه اوزون می‌تواند در حضور کلر ، فلوئور و یا برم تخریب شود که عمدتا به آن سوراخ اوزون گفته می‌شود. این عناصر در برخی ترکیبات پایدار بخصوص کلرو فلوئورو کربنها (CFC) که به استراتوسفر راه یافته‌اند یافت می‌شوند که بوسیله فعالیت نور فرابنفش روی آنها تجزیه می‌شوند. گازهای نامبرده از هوا چگال‌ترند، به همین خاطر در سطح زمین پخش می‌شوند و تقریبا با اکثر مواد آلی واکنش می‌دهند. کلر اتمی این توانایی را دارد که به مولاریته اوزون را به اندازه تقریبا100000 برابر کاهش یابد.
تراکم اوزون اتمسفری در لایه اوزون توسط یک عامل مهم جهانی تغییر می‌کند و آن دلیل این است که لایه اوزون در نزدیکی استوا ضخیمتر و در نزدیکی قطبها نازکتر است. ضخامت لایه‌های اوزون در نیمکره شمالی در سال تقریبا 4% کاهش می‌یابد. حدود 4.6% از سطح زمین بوسیله لایه اوزون پوشیده نمی‌شود که به آنها سوراخ اوزونی گفته می‌شود. سوئدیها در 23 ژانویه 1978 اولین مردمانی بودند که مصرف افشانه‌ها را به دلیل صدمه زدن به لایه اوزون ممنوع کردند. در دوم آگوست 2003 دانشمندان اعلام کردند که فرسایش لایه اوزون به سبب ممنوعیت استفاده از کلرو فلوئورو کربنها در حال کاهش است.

به طور کلی کارخانجات مصرف کننده عمده گازهاى مخرب لایه اوزون که سبب تخریب این لایه می شوند عبارتند از: صنایع برودتى و سردکننده‌ها و سازندگان یخچالها و فریزرهاى خانگى ، صنعتى و تجارى ، صنایع ابر و اسفنج سازى ، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستمهاى تهویه مطبوع ، کپسولهاى اطفاى حریق ، حلال اسپریهاى پاک کننده قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیلها. از جمله مواد خطرناکی که سلامت لایه ی اوزون را تهدید می کند ترکیبات CFC هستند که در ادامه بیشتر به ماهیت این موارد اشاره خواهد شد .[8]

CFC :





CFC ها موادی هستند که صدها مصرف گوناگون دارند. آنها تقریبا غیر سمی و مقاوم در برابر شعله بوده ، براحتی تجزیه نمی‌شوند. به خاطر چنین پایداری ، آنها تا 150 سال باقی خواهند ماند. گازهای CFC به آرامی تا ارتفاعات 40 کیلومتری صعود کرده و در آنجا تحت نیروی عظیم تشعشعات ماورای بنفش خورشید شکسته شده ، عنصر شیمیایی کلر را آزاد می‌کنند. CFC (کلروفلوئوروکربن) ها ترکیبات حاوی کلر، فلوئور و کربن هستند. از این ترکیبات در آئروسل ها، خنک کننده یخچال و تجهیزات تهویه هوا استفاده می شود. مورد استفاده ی اصلی کلروفلوئورو کربنها در افشانه هاست که بعنوان یک نیروی محرک برای بیرون راندن محتویات افشانه به کار میرود . البته امروزه در اکثر افشانه اها از این گازها استفاده نمی شود و بر روی بدنه قوطی ها عبارت از CFC استفاده نشده است نوشته می شود . همچنین در یخچالها و دستگاههای سرد ساز از این نوع مواد برای کمک به گردش عوامل خنک ساز استفاده می شود . د ر حال حاضر در بسیاری از کشورها استفاده از گازهای CFC ممنوع شده است ولی رهائی از این مواد که هنوز در یخچالهای قدیمی وجود دارد باید در نهایت دقت انجام شود . [9]
CFC ها بسیار خطرناکتر از دی اکسید کربن و متان هستند، اما مقدار آنها در اتمسفر خیلی کم با این وجود، تلاش های گسترده ای برای کاهش تولید آنها صورت گرفته و حتی تولید برخی از CFC ها ممنوع شده است. CFC ها فقط در فرآیندهای صنعتی تولید می شوند؛ به همین جهت کنترل آنها بسیار ساده تر از متان و دی اکسید کربنی است که می توان گفت امروزه جزیی از زندگی ما شده اند و در اکوسیستم پیچیده زمین نیز نقش دارند.


ضرورت حفاظت از لایه اوزون[10]

حفره ی اوزونی قطب جنوب به وسعت خاک ایالات متحده است . به تازگی حفره ای نیز در نیمه راه قطب شمال در نیمکره شمالی یافته اند و قراین موجود نشان میدهد که حفره ی سومی در قطب شمال در حال تشکیل است . به پیش بینی متخصصان تا سال 2050 معادل یک دهم کل اوزون موجود در اتمسفر از بین خواهد رفت و این کاهش یعنی افزوده شدن دومیلیون مورد سرطان پوست به آنچه اکنون هست و آسیب دیدن دستگاه ایمنی بدن و ابتلا به بیماریهای عفونی بیشتر .

اثرات تابشهای فرابنفش بر فتو سنتز و متابولیسم پلانکتونهاکه زیر بنای زنجیره غذائی زیستکره که بالغ بر نود صدم غذای جانداران کره زمین را فراهم می سازند خطرناکترین رویدادی است که بر اثر نابودی لایه ی اوزون می توان نام برد . [11]

اگر لایه اوزون از بین برود، زندگی از کره زمین رخت بر خواهد بست. با از بین رفتن لایه حیاتی اوزون ، نسل بشری ، پوشش گیاهی و حیات جانوری در مدت کوتاهی به صورت اسفباری منقرض خواهد گردید. در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین می‌رسد شدت یافته و این مسأله باعث ایجاد سرطانهای پوست ، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است. علاوه بر آن به علت آسیب دیدن لایه اوزون کل نظام زیست محیطی (اکوسیستم) در سراسر پهنه گیتی دچار ناهماهنگی و عدم توازن جدی و فزاینده شده است.

تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها می‌انجامد و نیز موجب سوختگی پوست ، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی ، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان می‌شود و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات می‌شود.

متخصصان برررسی قطب جنوب می گویند : هر یک در صد کاهش ضخامت لایه ی اوزون سبب دو درصد افزایش سرطان پوست می شود . تا کنون ضخامت لایه ی اوزون در قطب جنوب 67 در صد کاهش نشان می دهد . آنها اعلام کرده اند تنها یک سوم لایه دست نخورده باقی مانده است . [12]



هشداری برای دانشمندان[13]


لایه ازون در قسمت شمالی زمین در سال 1980 بین 15تا20 درصد كاهش پیدا كرده است . برای رفع این مشكل جمعی ازبهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق وجستجو دور یكدیگر جمع می شوند .در سال 1992 پروكتیل مونترئال درباره' لایه اوزون مطالعه و تحقیقی داشت كه فهمید بزرگ شدن سوراخ لایه اوزون بستگی به آلودگی هوا و تولید مواد سمّی دارد . در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محیط زیست برنامه ای را طرّاحی كرد كه این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامهUNEP طراحی كرد كه این برنامه برای جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده كننده است .

از طرفی گرم شدن زمین ترمیم حفره اوزون را به تعویق می اندازد دانشمندان هشدار داده اند : پدیده گرم شدن زمین می تواند تلاشها برای ترمیم حفره اوزون را كه قرار بود تا سال 2050 انجام گیرد ، حدود30سال به تعویق اندازد .این موضوع به رقم پیشرفتهایی است كه برای از رده خارج كردن مواد شیمیایی مخرّب اوزون انجام شده است.
دانشمندان گفته اند : اگر كشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ، (حفره داخل لایه اوزون شروع به جمع شدن و كوچك شدن خواهد نمود تا اینكه ظرف 50 سال ترمیم خواهد شد . ) این جمع بندی و نتیجه گیری توسط (مجمع بررسی فرایند های استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا SPARC به عمل آمد .این مجمع از صد ها كارشناس اقلیمی كه دسامبر سال 1999در آرژانتین گرد هم آمدند و در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشكیل جلسه دادند ، شكل گرفته است. این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر كاهش مصرف گازهایCFC برآورده شود ، پدیده گرم شدن زمین كه نتیجه تولید گازهای گلخانه ای با وجود كربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره ای بدست می آید میتواند مهلت ترمیم حفره اوزون را چند دهه به تعویق اندازد.به عنوان یك تناقض ، گرم شدن زمین ، جو را در نزدیكی سطح زمین حرارت میدهد اما لایه پایینی (استراتوسفر) یعنی جایی را كه اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه میدارد . این دماهای پایین به ویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی میشود . این پدیده آغازگر واكنشهای نابود كننده اوزون توسط مولكولهای كلری استكه توسط كلروفلورو كربن ها آزاد میشوند. پیش بینی های دایر بر این كه حفره اوزون كه بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی كوچك خواهد شد با آخرین اطلا عات مغایرت دارد كه نشان میدهد كه این حفره درحال گسترش است وبه طور بی سابقه ای در چند سال اخیر بزرگ شده است.

پیشنهاد :

شایسته است که کلیه ساکنان این کره خاکی جهت حفاظت از لایه ی اوزون و مراقبت از سلامت جانداران کره ی زمین نهایت دقت و ظرافت را به خرج داده و به طورکلی مصرف CFC ها را متوقف نمایند . همچنین لازم است که یکسری نکات ایمنی رعایت شود . کارهاى حفاظتى در برابر تابش فرابنفش خورشید، که مردم بایستى انجام دهند عبارتند از : استفاده از عینکهاى آفتابى ضد اشعه B-UV بخصوص براى کسانى که به جهت شغلى مجبورند مدت زیادى را در تماس با تابش خورشید باشند. استفاده از کلاههاى لبه دار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش استفاده از پوشش کامل بخصوص دستها در برابر تابش بیشترین شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى (۱۱ صبح الى ۲ بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمین مى‌رسد، لذا بهتر است در این ساعات کمتر در معرض تابش قرار گیریم. همانطور که می دانید پرتوی فرابنفش موجب سرطان، به وجود آمدن لكه روی پوست، تخریب پیوند های كووالانسی و در نهایت مرگ می شود .درست است كه پرتوی فرابنفش در حد زیاد آن بسیار خطرناك است، به گونه ای كه ممكن است منجر به مرگ موجودات شود اما این پرتو برای ساخت ویتامین دی در بدن موجودات زنده نقشی بسیار مهم و حیاتی ایفا می كند. از 100% پرتوی فرابنفشی كه قصد عبور از لایه ی اوزون را دارد تنها 1% آن برای تولید ویتامین دی در بدن موجودات زنده ی روی این كره عبور می كند و 99% آن به دام مولكول های اوزون می افتد .

لایه اوزون قسمتی از استراتوسفر است که حاوی گاز طبیعی اوزون O3 است و در ارتفاع بیست الی بیست و پنج کیلومتری جو زمین قرار دارد .

اوزون مولكولی سه اتمی است كه از اتصال سه اتم اكسیژن به وجود آمده است و فرمول آن O3 می باشد . لایه اوزون زیاد چگال نیست و اگر در تروپوسفر متراکم شود ضخامت آن تنها در حد چند میلیمتر می‌شود.استراتوسفراز اوزون کاملاً خالص تشکیل نشده است اما در مقایسه با سایر لایه های تشکیل دهنده جو مقدار بیشتری از این گاز را دارد . اوزون توانایی جالب توجهی در جذب برخی از فرکانسهای اشعه فرابنفش دارد این لایه سطح زمین را مانند یک سپر محافظ در برابر اشعه زیان آور و خطرناک ماوراء بنفش خورشید محافظت می کند . اشعه ی ماوراء بنفش برای انسان بسیار خطرناک است و سبب بروز بیماریهای بسیاری می شود .این اشعه برای حیوانات ، گیاهان یا موجودات ذره بینی آبزی هم خطرناک است ، مثلاً سبب کندی عمل فتوسنتز در گیاهان می شود . اما امروزه در اثر ورود گازهای CFC به جو زمین این لایه ی محافظ دچار تخریب و پارگی شده است و از این رو خطری جدی حیات همه ی موجودات روی زمین را تهدید می کند .[1]

گازهای موسوم به CFC یا کلروفلوئوروکربنها مانند یک اسید خاصیت خورندگی دارند و موجب تخریب و پارگی در لایه ی اوزون می شوند . مولکولهای هر کدام از این گازها در جو زمین می شکنند و اتم کلر خود را آزاد می کنند . سپس این اتم کلر با مولکول اوزون O3 ترکیب می شود و یکی از اتمهای اکسیژن آنرا جدا می کند بنابر این آنچه





که باقی می ماند یک مولکول اکسیژن دو اتمی است و یک اتم اکسیژن تنها . این اتمهای اکسیژن منفرد به نوبه خود با سایر اتمهای اکسیژن ترکیب می شوند و مولکولهای اکسیژن دو اتمی معمولی بیشتری به وجود می آید . این واکنش بین اتمهای کلر و مولکول سه اتمی اکسیژن همچنان ادامه دارد و بتدریج سبب نابودی لایه ی اوزون می شود . [2]

مقدمه

بیش از چهار میلیارد سال از عمر کره زمین می گذرد . در حالیکه تنها چند هزار سال بیشتر نیست که انسان پا بر این کره ی خاکی گذارده است . او در این زمان کوتاه تا جائی که توانسته در تخریب زمین کوشیده است، بدون آنکه به این نکته توجه کند که زمین تنها زیستگاه اوست و با نابودی آن دیگر جائی برای ادامه حیات نخواهد داشت . جالب آن است که میزان تاثیر انسان در تخریب زمین بسیار بیشتر از کلیه گیاهان ، جانوران و عوامل فرسایشی است . یکی از مهمترین خطراتی که انسان برای خود و سایر موجودات زنده ی ساکن کره ی زمین فراهم آورده است ، تخریب لایه ی اوزون است . چنانچه آدمی به همین ترتیب به عمیق تر کردن سوراخ لایه ی اوزون ادامه دهد ، بزودی کره ی زمین نه تنها برای زندگی خود او بلکه برای تمامی موجودات ساکن آن غیر قابل سکونت خواهد شد. در این مقاله ما در صدد هستیم تا با لایه ی اوزون ، علت آسیب دیدن آن و راههای حفاظت از خود و محیط در برابر خطر جدی که هم اکنون کلیه ساکنان کره ی زمین را تهدید می کند آشنا شویم .

اوزون چیست؟

نور سفید خورشید از میلیاردها میلیارد رنگ تشكیل شده است كه هر كدام از این رنگ ها داراى طول موج و انرژى مخصوص به خود مى باشند . هنگامى كه نورخورشید را تفكیك مى كنیم به هفت رنگ تجزیه مى شود . علاوه بر پرتوهای مرئی که در نور خورشید وجود دارد اشعه های دیگری نیز در آن یافت می شود که با چشم قابل مشاهده نیست . یکی از این پرتوها اشعه ماورائ بنفش نام دارد .
پرتوهاى فوق بنفش داراى طول موج كوتاه و انرژى زیاد مى باشند . این پرتوها با انرژى زیادى كه دارند براى تمام موجودات زنده خطرناك مى باشند وموجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگى ، نیز بیماریهای چشمی متعددی نظیر آب مروارید مى شوند . خوشبختانه زمین در برابر این پرتوى خطرناك، محافظى بنام لایه اوزون دارد كه از ورود پرتوهاى خطرناك به سطح زمین جلوگیرى مى كند. قبل از آنكه به بحث درباره ی پرتوهاى فوق بنفش و مولكول ها ی اوزون بپردازیم ابتدا به بررسی اطلاعاتى درمورد O3 مى پردازیم.[3]

دانشمندان لایه های جو زمین را به چهار قسمت تقسیم مى كنند :



1- تروپوسفر : تروپوسفر همان بخشی است كه ما در آن بدون وجود هیچ پرتوی خطرناكی زندگی می كنیم این لایه نسبت به سطح دریا 12تا15 كیلومترارتفاع دارد.

2- استراتوسفر: .استراتوسفر آن بخش از هواكره است كه لایه ی اوزون را در خود جای داده است. در واقع لایه ی اوزون ناحیه ای از استراتوسفر است كه مولكول اوزون در آن جا بیشترین غلظت را دارد.

3- مزوسفر

4- تروموسفر : خارجى ترین لایه ی جو زمین است .

استراتوسفراز مولكولهای اوزون ) که متشکل از یك مولكول اكسیژن و یك اتم اكسیژن كه ناپایدار و واكنش پذیر مى باشد، تشكیل شده است .( پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف بوده و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین انرژى به حالت اولیه خود برگردند . در شبها به دلیل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشید، ضخامت لایه اوزون كمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد . هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول ها ی اوزون برخورد مى كنند، پرتو هاى فوق بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مى دهند و به پرتو هاى فرو سرخ تبدیل مى شوند ، و همچنین بر اثر این برخورد ، مولكول اوزون به مولكول اكسیژن واتم اكسیژن تبدیل مى شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولكول اوزون دوباره پدیدار میشود . این واکنش در زیر آورده شده است :

O + O2 è مادون قرمز + O3

و برعکس


O3 + O è O2 + O2


دانشمندان می گویند : نمی توانند مشخص کنند که دقیقاً چه میزان اوزون در هوا برای انسان ضرری ندارد ، اما معتقدند که مطمئناً این حد کمتر از میزانی است که اکنون در هوا موجود است .در ماههای گذشته سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا تصمیم گرفت استانداردهای سلامت اوزون را سخت تر کند و غلظت مجاز این گاز را در هوا کاهش دهد . [4]

تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون : [5]

جریان تاسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه ی زیر استرا توسفر در بالای منطقه انتاركتیكا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979) توسط یك گروه تحقیقاتی به نام BAS كشف شد .این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتاركتیكا از یك ایستگاه تحقیقاتی مطالعه می کردند . ایستگاه تحقیقاتی BAS فالكر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد كه اندازه گیری اولیه در سال1985برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران كننده بود كه دانشمندان تصور میكردند كه دستگاههای اندازه گیری خراب است . آنها دستگاه های دیگری جانشین آن دستگاه ها كردند تا آنكه نتایج بدست آمده اندازه گیری های اولیه را تایید كرد .چندماه بعد سوراخ شدن لایه اوزون کاملاً قابل مشاهده بود، (پس از مشاهده سوراخ شدن لایه اوزون تحقیقات قبلی تایید شد) از طرف دیگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لایه اوزون را نشان نمی داد ، بدین دلیل كه نرم افزارهایی كه اطلاعاتی در مورد لایه اوزون میداد به صورتی برنامه ریزی شده بود كه لایه اوزون در منطقه كوچكی مورد بررسی قرار می گرفت . در بررسی های بعدی ، اطلاعاتی بدست آمد و هنگامی كه نتایج گروه BAS منتشر شد ، مورد تایید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود كه سوراخ شدن لایه اوزون به طور سریع ودر مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتاركتیكا انجام میشود.
دانشمندان پیش بینی میکنند که 15 سال بیشتر زمان لازم است تا تأثیرات CFC ها از جو زمین محو شود. با توجه به بررسی های جدید لایه اوزون و مدلهای کامپیوتری دانشمندان بیش بینی کرده اند که حدود 15 سال بیشتر از پیش بینی های سابق ( 2050 تا 2065 ) طول خواهد کشید تا این سوراخ که در قسمت قطب جنوب لایه اوزون است ترمیم شود. تولید گازهای مخرب لایه اوزون ( از جمله انواع CFC ها ) بر طبق پروتکل مونترال؛ در سال 1996 ممنوع شد. و انتشار این گازهای حدود 60% از سال 1989 تا سال1995 کاهش پیدا کرده است. سوراخ لایه اوزون در حال کوچک شدن است و ناسا مساحت آن را امسال 9.4 میلیون مایل مربع اعلام کرده است. بیشترین مساحت این سوراخ 10.1 میلیون مایل مربع در سال 1998 به ثبت رسیده است . علاوه بر گازهایی که در لایه اوزون منتشر شده اند ؛ عوامل جوی نیز بر روند ترمیم لایه اوزون مؤثرند و به همین دلیل نمیتوان پیش بینی دقیقی برای مدت زمان مورد نیاز برای ترمیم کامل آن ارائه نمود.

حفره اوزون و علل پیدایش آن :

همانطور که در گفتار قبلی هم گفته شد تا دهه ی هفتاد میلادى از سوراخ لایه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى اوزون را ،گاز هاى CFC ( كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى CFC بعنوان گاز هاى خنك كننده در یخچال ها ،كولرها و همچنین در مواد پلاستیكى مورد استفاده قرار مى گیرند . در CFC ها اتمهاى كلر ناپایدار و واكنش پذیر مى باشند و هنگامى كه گاز هاى CFC به لایه هاى بالا مى روند ، در لایه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لایه استراتوسفر با مولكول هاى اوزون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهایى مى تواند 100.000 مولكول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانى ، در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده ی مونترال كشورها متعهد شدند كه از تولید و فروش گاز هاى CFCخوددارى كنند ، و همچنین به كشور هاى فقیر این امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى CFC ، از گاز هاى خنك كننده دیگرى استفاده كنند.

با اینكه بیشترین كشور هاى صنعتى در نیم كره شمالى قرار دارند ، این سوال پیش می آید که چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برای پاسخ به این سوال ، پژوهش های زیادی انجام شده است كه بعضی از این پژوهش ها تاكنون در دست تحقیق است حدود سال 1979 دانشمندان متوجه شدند که بر فراز قطب جنوب ، در طول هر بهار ، میزان اوزون کم می شود . در پایان سال این کاهش به شصت درصد رسید . ضخامت لایه ی اوزون در نیمه اول ماه اکتبر به نازکترین حد خود می رسد .[6] دانشمندان معتقدند که ابرهایی که از جنس یخ اند و در دمای پائین قطب جنوب تشکیل می شوند ، به تغییر شکل CFC ثابت به کلر فعال و مخرب در اوزون کمک می کنند [7]

دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، كه در قطب جنوب جریان دارند ، می دانند . در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینی گسترش مى یابند كه به آن ها "گرداب قطبی (polar vortex) مى گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا راتجزیه كند.
این گرداب ها باعث ایجاد ابرهاى سردی می شوند كه بر فراز قطب جنوب جریان می یابند. كه به این ابرها "ابر استراتوسفر قطبی" (polar stratosphere cloud) می گویند.اختصار آن psc است. Psc ها بسیار سرد هستند و دمای آن ها حدود 80- سیلسیوس است Psc از نیتریك اسید تری هیدرات تشكیل شده است و با ابرهایی كه ما آن ها را در آسمان می بینیم كاملاً متفاوتند. این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب كنند. "بنایراین با استناد به تحقیقات انجام یافته موارد زیر را می توان از عوامل موثر در تخریب لایه اوزون دانست:
1- همانطور که قبلاً هم گفته شد پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف مى باشد و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین انرژى(مانند انرژى تابشى خورشید) به حالت اولیه خود برگردند . جو زمین به گونه اى مى باشد كه نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب مى تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد .

2- هواى قطب جنوب سردتر از قطب شمال مى باشد ، بنابراین هنگامى كه هوای گرم بر اثر جریان هایى به قطب جنوب مى رود ، چون سبك مى باشند ، به سمت بالا رفته و موجب نابودى لایه هاى اوزون برفراز قطب جنوب میشوند.
3- در زمستان نور خورشید كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد ، واین امر باعث كاهش دما و تشكیل ابرهای psc می شود .


cfc:

CFC ها موادی هستند که صدها مصرف گوناگون دارند. آنها تقریبا غیر سمی و مقاوم در برابر شعله بوده ، براحتی تجزیه نمی‌شوند. به خاطر چنین پایداری ، آنها تا 150 سال باقی خواهند ماند. گازهای CFC به آرامی تا ارتفاعات 40 کیلومتری صعود کرده و در آنجا تحت نیروی عظیم تشعشعات ماورای بنفش خورشید شکسته شده ، عنصر شیمیایی کلر را آزاد می‌کنند. CFC (کلروفلوئوروکربن) ها ترکیبات حاوی کلر، فلوئور و کربن هستند. از این ترکیبات در آئروسل ها، خنک کننده یخچال و تجهیزات تهویه هوا استفاده می شود. مورد استفاده ی اصلی کلروفلوئورو کربنها در افشانه هاست که بعنوان یک نیروی محرک برای بیرون راندن محتویات افشانه به کار میرود . البته امروزه در اکثر افشانه اها از این گازها استفاده نمی شود و بر روی بدنه قوطی ها عبارت از CFC استفاده نشده است نوشته می شود . همچنین در یخچالها و دستگاههای سرد ساز از این نوع مواد برای کمک به گردش عوامل خنک ساز استفاده می شود . د ر حال حاضر در بسیاری از کشورها استفاده از گازهای CFC ممنوع شده است ولی رهائی از این مواد که هنوز در یخچالهای قدیمی وجود دارد باید در نهایت دقت انجام شود . [9]
CFC ها بسیار خطرناکتر از دی اکسید کربن و متان هستند، اما مقدار آنها در اتمسفر خیلی کم با این وجود، تلاش های گسترده ای برای کاهش تولید آنها صورت گرفته و حتی تولید برخی از CFC ها ممنوع شده است. CFC ها فقط در فرآیندهای صنعتی تولید می شوند؛ به همین جهت کنترل آنها بسیار ساده تر از متان و دی اکسید کربنی است که می توان گفت امروزه جزیی از زندگی ما شده اند و در اکوسیستم پیچیده زمین نیز نقش دارند.


ضرورت حفاظت از لایه اوزون[10]

حفره ی اوزونی قطب جنوب به وسعت خاک ایالات متحده است . به تازگی حفره ای نیز در نیمه راه قطب شمال در نیمکره شمالی یافته اند و قراین موجود نشان میدهد که حفره ی سومی در قطب شمال در حال تشکیل است . به پیش بینی متخصصان تا سال 2050 معادل یک دهم کل اوزون موجود در اتمسفر از بین خواهد رفت و این کاهش یعنی افزوده شدن دومیلیون مورد سرطان پوست به آنچه اکنون هست و آسیب دیدن دستگاه ایمنی بدن و ابتلا به بیماریهای عفونی بیشتر .

اثرات تابشهای فرابنفش بر فتو سنتز و متابولیسم پلانکتونهاکه زیر بنای زنجیره غذائی زیستکره که بالغ بر نود صدم غذای جانداران کره زمین را فراهم می سازند خطرناکترین رویدادی است که بر اثر نابودی لایه ی اوزون می توان نام برد . [11]

اگر لایه اوزون از بین برود، زندگی از کره زمین رخت بر خواهد بست. با از بین رفتن لایه حیاتی اوزون ، نسل بشری ، پوشش گیاهی و حیات جانوری در مدت کوتاهی به صورت اسفباری منقرض خواهد گردید. در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین می‌رسد شدت یافته و این مسأله باعث ایجاد سرطانهای پوست ، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است. علاوه بر آن به علت آسیب دیدن لایه اوزون کل نظام زیست محیطی (اکوسیستم) در سراسر پهنه گیتی دچار ناهماهنگی و عدم توازن جدی و فزاینده شده است.

تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها می‌انجامد و نیز موجب سوختگی پوست ، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی ، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان می‌شود و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات می‌شود.

متخصصان برررسی قطب جنوب می گویند : هر یک در صد کاهش ضخامت لایه ی اوزون سبب دو درصد افزایش سرطان پوست می شود . تا کنون ضخامت لایه ی اوزون در قطب جنوب 67 در صد کاهش نشان می دهد . آنها اعلام کرده اند تنها یک سوم لایه دست نخورده باقی مانده است . [12]





منبع:http://z-1374.blogfa.com