گاز های کاهش دهنده لایه ازون

ازون گازی است که از ٣ اتم اکسیژن تشکیل شده است. این گاز در فاصله ١۵ تا ۴٠ کیلومتری سطح زمین لایه ای فیلتر مانند تشکیل می دهد که از ورود اشعه خطرناک ماورای بنفش به درون جو زمین جلوگیری می کند. ضخامت این لایه در صورت فشرده شدن فقط ٢ تا ٣ میلی متر است که بر فراز استوا ضخیم تر از قطبین زمین است.

گازهای مخرب لایه ازون عمدتا از صنایع برودتی و سرد کننده ها، صنایع ابر و اسفنج سازی، بخش دفع آفات کشاورزی، سیستم های تهویه مطبوع، کپسول های اطفای حریق و حلال اسپری های پاک کننده قطعات الکترونیکی متصاعد می شوند و تا ارتفاع ۴٠ کیلومتری صعود می کنند. طول عمر ماندگاری گازهای مخرب لایه ازون از ۵٠ تا ١۵٠ سال است و تا حذف کامل این گازها که قبلا وارد جو شده اند حداقل نیم قرن لازم است.

ایجاد حفره در لایه ازون باعث خطرات زیست محیطی و انسانی بسیاری می شود و حیات بدون این لایه روی کره زمین از بین خواهد رفت.

لایه ازون چیست، چگونه تشکیل شده است و چه کاری انجام می دهد؟

ازون یا ٣O، گاز آبی کمرنگی است که هر ملکول آن از ٣ اتم اکسیژن تشکیل شده است. بیشترین مقدار ازون و اتمسفر زمین در منطقه ای به نام استراتوسفر وجود دارد. لایه ازون که در ارتفاع ١۵ تا ٢٠ کیلومتری بالای سطح زمین تشکیل شده است، اشعه خطرناک ماورای بنفش (UV) را جذب و از رسیدن آن به سطح زمین جلوگیری می کند به همین دلیل وجود این لایه برای ادامه حیات بر روی کره زمین ضروری است.

ازون جو پایین چیست و چگونه به وجود می آید

ازون سطحی یا جو پایین در اثر ترکیبات حاصل از سوخت های فسیلی، همچون اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربورهای نسوخته ای به وجود می آید که در مجاورت تشعشعات UV خورشید قرار گرفته اند. ازون سطحی در لایه توپوسفر در سطح زمین به وجود می آید که یکی از عوامل آلوده کننده هواست و سبب ایجاد مه، دود فتوشیمیایی و نهایتا بیماری های تنفسی می شود.

گازهای آلوده کننده هوا چه تاثیری بر لایه ازون دارند

برخی از این گازها که شامل CFCها، هالون ها، متیل بروماید و... می باشند، پس از رسیدن به لایه ازون به علت داشتن ملکول های هالوژن باعث تخریب ملکول های ازون و تحلیل رفتن این لایه می شوند. اما سایر مواد آلاینده هوا نظیر اکثر هیدروکربورهای حاصل از سوخت های فسیلی که از دود اتومبیل و کارخانجات به وجود می آیند پس از رسیدن به لایه ازون در مجاورت اشعه UV به عنوان سرعت دهنده واکنش تخریب ازون عمل می کنند.

علت ایجاد حفره در این لایه چیست

در اوایل دهه ١٩٧٠ برای اولین بار محققان دریافتند که لایه ازون در حال تخریب است. در ابتدا تصور می شد که عامل اصلی تخریب، اکسیدهای نیتروژن حاصل از پرواز هواپیماهای مافوق صوت در استراتوسفر است تا این که در سال ١٩٧۴ اعلام شد بعضی مواد شیمیایی ساخت بشر با نام کلروفلوئوروکربن ها CFC)ها( به لایه ازون صدمه وارد می کنند.

فرآیند تخریب بدین شکل رخ می دهد که پرتو خورشید باعث شکسته شدن بسیاری از گازهای حاوی کلروبرم و تولید رادیکال های آن ها در استراتوسفر می شود. رادیکال ها یک رشته واکنش های زنجیره ای تخریب کننده را تشدید می کنند و باعث شکسته شدن گازهای موجود در اتمسفر از جمله ازون می شوند.

مواد شیمیایی تخریب کننده لایه ازون کدامند

مهم ترین این مواد(کلروفلوئوروکربن هاCFC )ها هستند. ترکیبات مشابهی که به طور کامل هالوژنه نیستند و در ترکیب آن ها هیدروژن هم وجود دارد مانند هیدرو کلروفلوئوروکربن ها HCFCها، اثر تخریبی کمتری نسبت به CFCها و هالون ها بر لایه ازون دارند زیرا هیدروژن باعث کاهش زمان حضور آن ها در اتمسفر می شود.

هالون ها که در کپسول های آتش نشانی برای اطفای حریق به کار می روند هیدروکربن های هالوژنه هستند که به جای یک یاچند اتم هیدروژن، اتم های برم، کلروفلوئور دارند و قدرت تخریب لایه ازون آنها بسیار بالاست.

کلروفلوئوروکربن ها CFCها بسیار پایدار، غیر قابل اشتعال و غیر سمی هستند و کار کردن با آنها آسیبی به انسان وارد نمی سازد. بنابراین از دیدگاه صنعتی، موادی ایده آل محسوب می شوند در حالی که پایداری آنها باعث دوام در اتمسفر و انتقال به استراتوسفر و در نهایت تخریب لایه ازون می شود.
چرا با این که در نیمکره شمالی خشکی ها بیشتر هستند و در نتیجه آلودگی های صنعتی نیز بیشتر وجود دارد ولی در بخش قطب جنوب لایه ازون، حفره ایجاد شده است.

دانشمندان دلایلی را برای آسیب پذیری بیشتر لایه ازون در قطب جنوب برشمرده اند. یکی از دلایل، حلقه قطبی، است که فریون های رها شده در اثر فعالیت های صنعتی را جذب می کند، دیگر این که به دلیل هوای فوق العاده سرد و یخبندان شب در قطب جنوب، ابرهایی با کریستال های کوچک یخ در بالاترین لایه استراتوسفر ایجاد می شود. این کریستال ها نقش کاتالیست یا تسریع کننده واکنش را بازی می کند و سبب می شود ترکیبات حاوی مواد مخرب لایه ازون در داخل ابرها شکسته و تبدیل به کلرین فعال شود و زمانی که خورشید پس از یک شب طولانی می تابد، تابش پرتو و وجود منواکسید کلر باعث تخریب ازون می شود. عامل دیگری که باعث شدت تخریب لایه ازون در قطب جنوب می شود حرکت و چرخش بادهای قطبی بدون وجود هیچ مانعی در سراسر این زمین پهناور و یخ زده می باشد در حالی که این عامل در قطب شمال به دلیل بالاتر بودن دما و تشکیل کمتر ابرهای یخی، بسیار ضعیف است. کاهش و تخریب ازون در عرض های جغرافیایی متوسط یعنی بالای اروپا، آسیا و آمریکا بسیار سریع تر از حد پیش بینی شده است.

آیا حفره های لایه ازون قابل ترمیم است

اگر کشورهای عضو کنوانسیون وین و پروتکل مونترال به تعهدات خود عمل کنند و مصرف مواد مخرب لایه ازون را طبق برنامه زمان بندی شده حذف کنند. چرخه طبیعی تشکیل ازون به حالت طبیعی خود بر می گردد و حفرات لایه ازون ترمیم می شود، البته در شرایط مناسب و مساعد دست کم ۵٠ سال طول می کشد تا این حفره ها ترمیم شوند.

تخریب لایه ازون و ایجاد حفره در آن، چه تاثیری بر افزایش برخی بیماری ها دارد

این لایه به عنوان سپر محافظ گیاهان، حیوانات و انسان ها در برابر تابش پرتو ماورای بنفش خورشید عمل می کند و از برخورد طول موج های کشنده آن به زمین جلوگیری می کند، اگر این تشعشعات توسط ازون جذب نشود و یا از حفرات ایجاد شده عبور کند، باعث آفتاب سوختگی، سرطان پوست و آب مروارید می شود و می تواند با تضعیف سیستم ایمنی بدن انسان، مقاومت آن را در برابر بیماری ها کاهش دهد و یا با تغییر DNA، باعث بروز سرطان پوست شود.

علاوه بر این، پرتو ماورای بنفش می تواند باعث کندی رشد گیاهان و صدمه به ساختار ژنتیکی موجودات زنده شود و در مزارع برنج با از بین بردن باکتری های تثبیت کننده نیتروژن باعث کاهش محصول شود.

پرتو فرابنفش A توسط لایه ازون جذب نمی شود و در نتیجه به طور عمقی وارد پوست بدن و ایجاد پیری زودرس می شود. پرتو ماورای بنفش B، خطرناک ترین نوع این پرتوها می باشد که تا حد زیادی در اعماق آب نفوذ می کند و بنابراین می تواند فینوپلانکتون ها و سخت پوستان شناور در سطح دریاها را نابود کند. این موجودات اجزای اولیه زنجیره غذایی دریاها را تشکیل می دهند و به طور عمده در آب های قطب جنوب زندگی می کنند. با نابودی این موجودات که غذای اصلی ماهی های بزرگ تر هستند، نه تنها زنجیزه غذایی دریاها گسسته می شود بلکه انسان نیز به عنوان مصرف کننده نهایی، با کمبود غذاهای دریایی مواجه می شود.

مطالعات نشان داده است ٢۵ درصد کاهش و تخریب لایه ازون، باعث نابودی ١٠ درصد آبزیان طبقه فوقانی دریا و ٢۵ درصد آبزیان سطحی خواهد شد.
بالا رفتن میزان جذب اشعه UV از طریق ازدیاد سلول های رنگی در گیاهان و جانوران هم نمی تواند از این نابودی جلوگیری کند.

کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی چه برنامه هایی دارند

در حال حاضر اکثر کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی، ازمتعهدان کنوانسیون وین و پروتکل مونترال می باشند. طبق پروتکل مونترال، کشورهای توسعه یافته تعهد کرده اند که به تولید مصرف مواد مخرب لایه ازون CFC)ها، هالون ها و تتراکلرید کربن( در سال ٢٠٠٠ خاتمه دهند و کشورهای در حال توسعه را از نظر مالی و تکنیکی حمایت کنند. همچنین طبق این پروتکل مقرر شده است، کشورهای در حال توسعه نیز با ١٠ سال تاخیر یعنی در سال ٢٠١٠ به مصرف مواد مذکور خاتمه دهند.

آیا ایران هم به این کنوانسیون و پروتکل پیوسته است

ایران در سال ١٣۶٩ به کنوانسیون وین و پروتکل مونترال مرکزی ملحق شد.

دفتر حفاظت لایه ازون در سال ١٣٧٢ با همکاری سازمان حفاظت محیط زیست برنامه عمران سازمان ملل متحد تشکیل شد و به طور رسمی کار خود را از سال ١٣٧٣ آغاز کرد. کنوانسیون وین در سال ١٩٨۵ برای حفاظت از لایه ازون توسط سازمان ملل متحد و دیگر کشورها تدوین شد و در سال ١٩٨٧ پروتکل مونترال توسط ۴۶ کشور پذیرفته شد.