لایه اوزون

 

لایه اوزون در قسمت شمالی زمین در سال 1980میلادی بین 15 تا20 درصد کاهش پیدا کرده است. برای رفع این مشکل جمعی از بهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق و جستجو دور یکدیگر جمع می‌شوند. در سال 1992 پروکتیل مونترال درباره لایه اوزون مطالعه و تحقیقی داشت که 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 برنامه‌ای را طرّاحی کرد که این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامه UNEP طراحی کرد، که این برنامه جهت جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده کننده است.

مولکولهای اکسیژن (O₂) به اکسیژن اتمیک (O) تبدیل می‌شوند. اکسیژن اتمیک به سرعت با مو لکولهای بیشتری ترکیب شده و به شکل اوزون می‌شود. آن پوشش حرارتی که در سطح بالا رشد کرده و سلامتی لایه اوزون را به خطر انداخته است و این مورد باعث شده است که اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانیم بدون آن زنده بمانیم.

لایه گم شدهمنطقه تیره در وسط این تصویرماهواره‌ای منطقه وسیعی از لایه بسیار نازک شده اوزن در بالای قطب جنوب را نشان می‌دهد.

بالای استراتوسفر مقداری از آلودگی مضّر اشعه فرا بنفش را و همچنین تشعشعاتی از خورشید (امواج بین 320 تا 240) را که باعث می‌شود لایه اوزون آسیب ببیند و همچنین جان گیاهان به خطر بیفتد را جذب می‌کند. اشعه فرا بنفش با تابیدن نور مولکولهای اوزون را می‌شکافد، ولی اوزون می‌تواند تغییر شکل بدهد و عکس العمل زیر از آن حاصل می‌شود:

O₂ + O ——–> O₃ ——–> O + O₂ <——– اشعه فرا بنفش + O₃

همچنین اوزون در اثر عکس العمل زیر نابود می‌شود:
O₃ + O ——-> O₂ + O₂

عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می‌شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می‌شود. در بین همکاری عکس العملها تمرکز اوزون در حال تعادل است. در بالای اتمسفر اکسیژن اتمیک هنگامی که اشعه فرا بنفش در سطح بالایی است، پیدا می‌شود. در اثر حرکت استراتوسفر هوای متراکمتری بدست می‌آید و جذب اشعه فرا بنفش افزایش می‌یابد و سطح اوزون به حد اکثر و تخمینا” km20 می‌رسد. همراه با تئوری کمپمن یک مشکل نیز وجود داشت که این مشکل در سال 1960 تشخیص داده شد وحقیقت این بود که اوزون به وسیله عکس العمل 4 آهسته حرکت می کرد و دیده نمی شود.

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 که قرار بود تا سال 2050 انجام گیرد،حدود30سال به تعویق اندازد .این مو ضوع به رقم پیشرفتهایی است که با از رده خارج کردن مواد شیمیایی مخرّب اوزون انجام شده است. طبق گزارشی کاهش فراوانی در مصرف گازهای ساخته دست انسان بنام کلروفلورو کربن پدید آمده است. اینها گازهایی هستند که لایه محافظ زمین را می‌خورند.

به گفته دانشمندان اگر کشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ، حفره داخل لایه اوزون به آغاز به جمع شدن و کوچک شدن خواهد نمود تا اینکه ظرف 50 سال ترمیم خواهد شد. این جمع بندی و نتیجه گیری توسط مجمع بررسی فرآیندهای استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا SPARC به عمل آمد. این مجمع از صدها کارشناس اقلیمی که دسامبر سال 1999در آرژانتین گرد هم آمدند و در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشکیل جلسه دادند، شکل گرفته است. این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر کاهش مصرف گازهای CFC برآورده شود، پدیده گرم شدن زمین _که نتیجه تولید گازهای گلخانه‌ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره‌ای بدست می‌آید_ می‌تواند محلت ترمیم حفره اوزون را چند دهه به تعویق اندازد.

به عنوان یک تناقض ، گرم شدن زمین ، جو را در نزدیکی سطح زمین حرارت می‌دهد اما لایه پایینی استراتوسفر یعنی جایی را که اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه می‌دارد. این دماهای پایین بویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی می‌شود . این پدیده آغازگر واکنشهای نابود کننده اوزون توسط مولکولهای کلری است که توسط کلروفلورو کربنها آزاد می‌شوند. پیش بینیهای دایر بر اینکه حفره اوزون که بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی کوچک خواهد شد با آخرین اطلاعات مغایرت دارد که نشان می‌دهد این حفره در حال گسترش است و بطور بی‌سابقه‌ای در چند سال اخیر بزرگ شده است.

لایه اوزن

اشعه‌های خطرناک ماوراء بنفش توسط لایه اوزن مسدود می‌شوند. اگر این لایه تخریب گردد ، مقدار بیشتری از این اشعه‌ها به سطح زمین خواهد رسید.

تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون

ابتدا جریان تأسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه زیر استراتوسفر در بالای منطقه انتارکتیکا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979) توسط یک گروه تحقیقاتی به نام BAS کشف شد. این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتارکتیکا از یک ایستگاه تحقیقاتی که بسیار شبیه این عکس می‌باشد مشاهده می‌گردند (اطلاعات ایستگاه تحقیقاتی هالی و ایستگاه تحقیقاتی BAS). فالکر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد که اندازه گیری اولیه در سال 1985 برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران کننده بود که دانشمندان تصور می‌کردند که دستگاهای اندازه گیری خراب است. آنها دستگاه‌های دیگری جانشین آن دستگاهها کردند تا آنکه نتایج بدست آمده اندازه گیریهای اولیه را تأیید کرد.

چند ماه بعد که سوراخ شدن لایه اوزون 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 نمی‌داد، بدین دلیل که نرم افزارهایی که اطلاعاتی در مورد لایه اوزون می‌داند به صورتی برنامه ریزی شده بود که لا یه اوزون در منطقه کوچکی مورد بررسی قرار می‌گرفت. در بررسیهای بعدی اطلاعاتی بدست آمد (هنگامی که نتایج گروه BAS منتشر نشد) مورد تأیید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود که سوراخ شدن لایه اوزون بطور سریع و در مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتارکتیکا انجام می‌شود.

اوزون لایه‌ای را در استراتوسفر تشکیل می‌دهد که منطقه استوا باریکتر و در دو قطب پهنتر است. میزان اوزون در بالای سطح کره زمین بوسیله مقیاسی به نام DU Dobson units اندازه گیری می‌شود که این میزان در منطقه استوایی در حدود 260DU است و به میزان بیشتری در جاهای دیگر است. این در حالی است تغییرات فصلی بسیار وسیعی اتفاق افتاده و شکل می‌گیرد و اشعه ماورای بنفش در لایه استراتوسفر نفوذ می‌کند یا آنرا می‌شکافد.

تعریف کلی
ازون (Ozone) کلمه یونانی است به معنی «بو» و بالاحض «بو تند» اطلاق می شود. اوزن ( ) مولکولی با اتم سه اتم اکسیژن است مولکول اکسیژن ( ) دارای دو اتم اکسژن است اما تفاوت در یک اتم اکسیژن در این دو مولکول تفاوتهای اساسی را در این دو مولکول بوجود آورده است.

چرخه ازون
در استراتوسفر ( Stratospher ) مولکول های تازه اوزن مدام با واکنشهای شیمیایی و دریافت انرژی لازم از پرتوهای خورشید ، به مولکول و اتم اکسیژن تجزیه می شوند. این اتمهای اکسیژن که بسیار فعالند، طی مدت زمان کوتاهی کمتر از کسر ثانیه ، از هم جدا و به مولکولهای اکسیژن متصل می شوند و تشکیل مولکولهای سه اتمی اکسیژن ، یعنی ازون ، می‌دهند. غیر از این چرخه طبیعی ، طی واکنشهایی با ازت و هیدروژن و کلر تولید شده در سطح و رها شده به اتمسفر ، از بین می‌رود.

ساختمان و فرمول گسترده ازون
فرمول ازون به صورت رزونانسی نمایش داده می شود.

اهمیت ازون در حیات بشر
اگر فضانوردی ، در ارتفاع زیاد ، به این سیاره خانه ما نظاره کند، نوار نازک آبی رنگی که دور زمین را فراگرفته ، نظرش را جلب خواهد کرد. این پوشش شفاف ، حیات را در جو زمین تأمین می‌نماید. حیات ، بصورتی که ما می‌شناسیم، تنها با پوشش حفاظتی ازون میسر می‌شود. بدون وجود اوزن ادامه ی زندگی امکان ناپذیر است. تشعشعات خورشیدی ، یکنواخت نیست. این تشعشعات ، شامل اشعه‌ای به نام اشعه ماورای بنفش است.

چنانچه تمامی این تشعشعات به سطح زمین می رسید، وجود حیات در روی زمین امکان ناپذیر است. زیرا این تشعشعات حامل مقدار زیادی انرژی مرگ‌زا برای موجودات زنده است. خوشبختانه تنها بخش ناچیزی از اشعه ماورای بنفش خورشید به سطح زمین می‌رسد. قسمت اعظم این اشعه ، انرژی خود را در ارتفاع 20 تا 30 کیلومتری سطح زمین و در جو آن از دست می‌دهد. در این عمق از جو فراگیرنده زمین، مقادیر متنابهی ازون موجود است و این ازون، اشعه ماورای بنفش را جذب می کند.

رایحه تازگی بعد از رعد و برق
پس از رعد و برق ، تنفس شما با آسودگی بیشتری صورت می‌گیرد. هوا پاکیزه و مملو از تازگی است. علت این است که رعد و برق ، باعث تولید گاز اوزن در جو می شود و همین گاز است که هوا را تازه‌تر می‌نماید.
انسان و نابودی لایه اوزن
فعالیت انسانها بر روی زمین در سپر حفاظتی اوزن ، اثر می‌گذارد. از نیمه قرن بیستم ، فعالیت انسان روی زمین موجب بروز ضایعاتی در لایه اوزن شده و به نظر می‌رسد که حیات روی کره زمین در معرض مخاطره قرار گرفته است. در واقع انسان ناخواسته هوا را با مواد شیمیایی آلوده می‌کند و سپر حفاظتی خود را از بین می‌برد. در اواسط دهه 1970 ، دانشمندان به امکان تاثیر پرواز هواپیماهای سریع السعیر و یا فوق سرعت صوت و مواد شیمیایی موجود در قوطی‌های عطر پاش روی لایه اوزن پی بردند.

هواپیماهای مافوق صوت ، در ارتفاعات بسیار زیاد که هوا رقیق‌تر و مقاومت آن در برابر بدنه هواپیما کمتر است ، پرواز می‌کنند و ازت فعال موجود در دود خروجی از موتور هواپیما اثر ضایع کننده بر روی لایه اوزن دارد. گازهای کلرو فلوئورو کربن (CFC) نیز که در خنک کننده ها و دستگاههای تهویه مورد استفاده قرار می‌گیرد، روی اوزن استراتوسفری خطرناک می‌باشد. هر اتم کلر آزاد شده از این گازها ، حدود یک صد هزار مولکول اوزن را ضایع می‌کند و با مصرف این گازها طی یک دهه مقادیر زیادی ازون از بین رفته و تراکم این گاز در استراتوسفر کاهش یافته است.

نقش ازون در ضد عفونی آب
آبی که می‌آشامیم، کلریزه است. این آب مضر است، در حالی که طعم آن نیز نامطبوع‌تر از طعم آب چشمه است. آب آلوده به ازون ، عاری از هر گونه باکتری زیان‌آور است و طعم آن نیز بر ذایقه ، خوشایندتر است.

مضرات گاز ازون
ازون از واکنش با مواد شیمیایی آلوده کننده‌ای که در سطح زمین ، تولید و متصاعد شده‌اند، دوباره وارد تروپسفر (Tropospher) می‌شود و به سطح زمین می‌رسد. در این حالت ، ازون نقش مخرب و آلوده کننده دارد. چون همراه با مواد شیمیایی دیگر بافتهای حیاتی ، حیوانی و گیاهی را به شدت ضایع می‌کند. ازون ، در ارتفاع کم از سطح زمین ، همراه دود و بخار موجود در هوا در بسیاری از شهرهای بزرگ و صنعتی جهان ، موجب تشدید آلودگی می‌گردد. ازون در نقاط پایین اتمسفر یعنی تروپسفر ، مانند گازهای گلخانه‌ای عمل می‌کند و افزایش تراکم آن در این ناحیه در بالا بردن حرارت عمومی کره زمین موثر است (گرم شدن زمین).

حقيقت امر لايه ازن چيست؟

لايه ازون در قسمت شمالي زمين در سال 1980 بين 15تا20 درصد كاهش پيدا كرده است. براي رفع اين مشكل جمعي ازبهترين متخصصان زمين شناسي هر سال براي تحقيق وجستجو دور يكديگر جمع مي شوند .در سال 1992 پروكتيل مونترئال درباره’ لايه اوزون مطالعه و تحقيقي داشت كه فهميد بزرگ شدن سوراخ لايه اوزون بستگي به آلودگي هوا و توليد مواد سمّي دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محيط زيست برنامه اي را طرّاحي كرد كه اين برنامه جهت محافظت و حمايت از محيط زيست و مخصوصا لايه اوزون به نام برنامهUNEPطراحي كرد كه اين برنامه جهت جلوگيري از توليد مواد سمّي و مواد شيميايي آلوده كننده،است.مولكولهاي اكسيژن(O2) به اكسيژن اتميك (O) تبديل مي -شوند .اكسيژن اتميك به سرعت با مو لكولهاي بيشتري تركيب شده و به شكل اوزون مي شود .ان پوشش حرارتي كه در سطح بالا رشد كرده و سلامتي لايه اوزون را به خطر انداخته است و اين مورد باعث شده است كه اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانيم بدون آن زنده بمانيم . بالاي استراتوسفر مقداري از آلودگي مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنين تشعشعاتي از خورشيد (امواج بين 320 تا 240) را كه باعث مي شود لايه اوزون آسيب ببيند و همچنين جان گياهان به خطر بيفتد را جذب ميكند.

تخریب 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 بدهد.

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.

چه کارخانه‌هایى بر روى اوزون تأثیر مى‌گذارند؟

کارخانجات مصرف کننده عمده گازهاى مخرب لایه اوزون در ایران ، 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.

ضرورت حفاظت از لایه اوزون

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.

پیامدهای ناشی از تخریب لایه اوزون

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.

کارهاى حفاظتى که مردم باید انجام دهند چیست؟

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.