مقال علمي عن ثقب الأوزون

كتابة - آخر تحديث: ٠٤:٥٩ ، ١٧ أكتوبر ٢٠١٩
مقال علمي عن ثقب الأوزون

طبقة الأوزون

يوجد الأوزون في طبقات الغلاف الجوي، حيث يصل ارتفاعه من 16-48كم فوق الأرض، إذ يتركز 90% من الأوزون في طبقة الستراتوسفير، و10% توجد في طبقة التروبوسفير، ويَنتُج الأوزون في طبقة التروبوسفير عن التفاعلات الكيميائية بين أكاسيد النيتروجين (NOx)، والمركبات العضوية المُتطايرة (VOC)، وضوء الشمس، إذ يحدث هذا بسبب تفاعل الملوثات المُنبعثة من السيارات، ومحطات الطاقة، وغيرها من المصادر الكيميائية، ويُعد من الجيد وجود الأوزون في الجزء العلوي من الغلاف الجوي، كي لا يُسبب ضرراً من استنشاق الأوزون، حيث يُسبب استنشاقه تلفاً للرئة، ونوبات ربو.[١][٢][٣]


يتكون التركيب الكيميائي للأوزون (O3)، من الأكسجين الذي يتواجد عادةً على شكل جزيء (O2)، إذ يرتبط جزيء الأكسجين مع ذرات الأكسجين الناتجة من بعض العمليات الكيميائية بسهولة بسبب تفاعلها الشديد مكونة مركب من ثلاث ذرات أكسجين (O3) وهو الأوزون، إذ يعتمد تكوين غاز الأوزون في طبقة الستراتوسفير، وتدميره على العمليات الطبيعية، حيث يتم تكوينه بسبب العمليات الصناعية الناجمة عن الإنسان، وتكمن أهمية طبقة الأوزون بالنسبة للأرض، بأنها تمتص ما يقارب 95 إلى 99.9% من الأطوال الموجية الأكثر نشاطاً للأشعة فوق البنفسجية، التي تعرف بـ UV-C و UV-B والتي تُعد ضارة بالبيئة، ويَنتُج عن ذلك ارتفاع درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير.[١][٤]


ثُقب الاوزون

يُعتقد بمصطلح ثُقب الأوزون بأنه منطقة فارغة تماماً من الأوزون، إلا أنه مجرد انخفاض كبير لمستويات الأوزون بشكل استثنائي في الستراتوسفير، وقد لوحظ ذلك فوق القطب الجنوبي، إذ يحدث هذا الانخفاض بداية فصل الربيع في كل عام، حيث يَنجم عن التفاعلات الكيميائية التي تحتوي على الكلور والبرومين، والتي تؤثر في تدمير الأوزون بشدة.[٥][٦]


لقد أثرت الأنشطة البشرية، والصناعية بانبعاث المركبات الكيميائية التي تحتوي على الكلور أو البروم، والتي أدت إلى استنزاف طبقة الأوزون وجعلها أقل سماكة، حيث ازدادت ملاحظته فوق الأقطاب، خاصة القطب الجنوبي، مما أدى إلى أضرار بيئية، ومن أبرز الأحداث التاريخية حول استنزاف طبقة الأوزون، وأهمها مايلي:[٧]

  • 1969م: قام الكيميائي الهولندي بول كروتزن بنشر ورقة وَضحت دورة تنشيط أكاسيد النيتروجين التي تؤثر على الأوزون، كما أثبت أن أكاسيد النيتروجين تتفاعل مع ذرات الأكسجين الحرة، مُنتجة ثاني أُكسيد النيتروجين (No2)، الذي يُعطل من تكوين الأوزون (O3).
  • 1974م: لاحظ الكيميائيين الأمريكيان ماريو مولينا، وشيروود رولاند من جامعة كاليفورنيا في إيفرين، أن مصدر انبعاث الكلور في طبقة الستراتوسفير قد تكون من مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) التي تُنتجها الأنشطة البشرية، حيث تم تفكيك الكلور منها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، وأن ذرات الكلور والغازات التي تحتوي على الكلور، قد تُفكك ذرة أكسجين واحدة من الأوزون (O3)، كما أثبتت الأبحاث اللاحقة أن البروم، وبعض المركبات التي تحتوي على البروم أكثر تأثيراً على تدمير الأوزون مقارنة بذرة الكلور ومركباتها.
  • 1985م: اكتشف مختصو الأرصاد الجوية بريان جي غاردينز، وجون شانكلين، والجيوفيزيائي جو فارمان، انخفاض نسبة الأوزون بشكل ملحوظ فوق القطب الجنوبي، وهذا ما زاد من الاهتمام بطبقة الأوزون في جميع أنحاء العالم.[٨]
  • 1995م: أثبتت الدراسات صحة الأبحاث التي أجراها كروتزن، ومولينا، ورولاند، إذ حصلوا على جائزة نوبل للكيمياء.[٧]


المواد الرئيسية المستنفدة للأوزون

من أبرز المواد المستنفذة للأوزون (بالإنجليزيّة: Ozone Depleting Substances)، وأهمها:[٩]

  • مركبات الكلوروفلوروكربون (بالإنجليزيّة: Chlorofluorocarbons): تُستخدم كمُبردات في المجمدات، والثلاجة، ومُكيفات الهواء في جميع المنازل، والسيارات التي تمّ صُنعها قبل عام 1995م، وغالباً ما تتواجد في المُنظفات الجافة، ومعقمات المستشفيات، والمذيبات المصنعة، إذ تعتبر (CFCs) المركبات الأكثر استنزافاً للأوزون، بحيث تَستهلك أكثر من 80% من إجمالي الأوزون.
  • مركبات الهيدروفلوروكربون (بالإنجليزيّة: Hydrofluorocarbons): قد تُستخدم المركبات (HCFCs) كبديل لمركب (CFCs)، إذ إنها ليست بنفس مقدار الضرر على طبقة الأوزون.
  • رابع كلوريد الكربون (بالإنجليزيّة: Carbon Tetrachloride): يَتواجد في بعض المذيبات، وطفايات الحريق.
  • ميثيل كلوروفورم (بالإنجليزيّة:Methyl Chloroform): يُستخدم في صناعة التنظيف البارد، والمواد اللاصقة، وإزالة الشحوم بالبُخار.
  • الهالونات (بالإنجليزيّة: Halons): مركب كيميائي قد يحتوي على مجموعة من المركبات العضوية الهالوجينية التي تحتوي على البروم والفلور وذرة أو ذرتين من الكربون، ويُستخدم لإيقاف مجموعة التفاعلات في مكافحة الحريق، حيث يمكن استخدامه لمكافحة الحرائق في السوائل القابلة للاشتعال، وفي المواد الصلبة القابلة للاحتراق، وذلك لأنه غير موصل للكهرباء، وقد تم وقف تَصنيعه وفق معاهدة بروتوكول مونتريال، في الدول الصناعية، وذلك بتاريخ 1 كانون الثاني من عام 2000م.[١٠]


الأضرار الناجمة عن ثُقب الأوزون

أدى ثُقب الأوزون إلى السماح بمرور الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تؤدي إلى آثار سلبية على البيئة، أهمها:[٩]

  • الضرر على صحة الإنسان: يُسبب التعرض الزائد لضوء الأشعة فوق البنفسجية القوي لسرطان الجلد، وإعتام عدسة العين، وحروق الشمس، وإضعاف جهاز المناعة والشيخوخة السريعة.
  • الضرر على النبات: تتعرض الكثير من أنواع المحاصيل الزراعية لضوء الأشعة فوق البنفسجية القوي، مما يؤدي للحد من النمو، والبناء الضوئي.
  • تهديد الحياة البحرية: تتأثر الحياة البحرية بشكل كبير من التعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية القوية، إذ انخفض عدد العوالق، وأدى ذلك إلى الإخلال في سلسلة الأغذية البحرية، وقلل من ثروات الصيادين.
  • التأثير على الحيوانات: يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى الإصابة بسرطان الجلد، والعين عند بعض الحيوانات.


أثر الجهد الدولي لحل مشكلة إستنزاف الأوزون

صَدرت اتفاقية بروتوكول مونتريال (بالإنجليزيّة: Montreal Protocol) في عام 1987م، إذ تُعتبر معاهدة مُلزمة تَهدف إلى الوقف من إنتاج عوامل مُسببة لاستنزاف طبقة الأوزون، حيث استهدفت 96 مادة كيميائية، وأكثر من 240 قطاع صناعي، حيث يُساعد ذلك على استعادة تكوين جزيئات الأوزون، وزيادة تركيزها لحماية الأرض من الغازات الضارة، وتُعد هذه الاتفاقية الأكثر نجاحاً، والتي عكست قبول العالم لحماية البيئة، إذ تعتبر جزءاً تابعاً لاتفاقية فيينا لحماية طبقة الأوزون في عام 1985م، وهذا ما زاد من الاهتمام بدراسة التأثير السلبي الناجم عن الإنسان.[١١]


حلول لوقف استنزاف طبقة الأوزون

يتم استهداف أهم المؤثرات، وإبراز الحلول اللازمة للحد من الضرر المُسبب لاستنزاف طبقة الأوزون، ومن أهمها:[٩]

  • الحد من استخدام المبيدات الحشرية: تتكون المبيدات من مواد كيميائية كثيرة، لمكافحة الأراضي الزراعية من الحشرات، والأعشاب الضارة، ولكنها تُساهم بضرر كبير باستنزاف طبقة الأوزون، حيث تم التوجه إلى الاستخدامات اليدوية، والمواد الكيميائية المصاحبة للبيئة.
  • الحد من قيادة المركبات: يُساهم وجود المركبات في إطلاق غازات الدفيئة، التي تُشكل ضباب دخاني يعمل على استنفاذ طبقة الأوزون.
  • استخدام منتجات للتنظيف لا تضر البيئة: يتم تصنيع مواد التنظيف من مواد كيميائية ضارة تنبعث إلى الغلاف الجوي، والتي بدورها تؤدي إلى استنزاف طبقة الأوزون، إذ يفضل استخدام المنتجات الطبيعية التي لا تضر البيئة.


المراجع

  1. ^ أ ب "The ozone layer", scied.ucar.edu, Retrieved 18-2-2019. Edited.
  2. "Ground-level Ozone Basics", www.epa.gov, Retrieved 3-3-2019. Edited.
  3. "4.4 Stratospheric Ozone Formation", www.e-education.psu.edu, Retrieved 18-2-2019. Edited.
  4. 7-5-2018 (Chris Deziel), "What Is the Chemical Formula of Ozone and How Is Ozone Formed in the Atmosphere?"، sciencing.com, Retrieved 18-2-2019. Edited.
  5. "What is the Ozone Hole?", ozonewatch.gsfc.nasa.gov, Retrieved 19-2-2019. Edited.
  6. "NASA Ozone Watch", ozonewatch.gsfc.nasa.gov,17-2-2019، Retrieved 19-2-2019.
  7. ^ أ ب Donald Wuebbles, "Ozone depletion"، www.britannica.com, Retrieved 17-2-2016. Edited.
  8. "The ozone layer", www.environment.gov.au, Retrieved 17-2-2016. Edited.
  9. ^ أ ب ت "What is Ozone Layer?", www.conserve-energy-future.com, Retrieved 18-2-2019. Edited.
  10. Francis Carey, "Halon"، www.britannica.com, Retrieved 18-2-2019. Edited.
  11. "Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer", www.environment.gov.au, Retrieved 18-2-2019. Edited.