اوزن چیست؟

[elham9192]

اوزون چیست؟
اوزون گازی است که از ۳ اتم اکسیژن تشکیل شده است.
این گاز در فاصله ۱۵ تا ۴۰ 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 ۲ تا ۳ میلی متر است که بر فراز استوا ضخیم تر از قطبین زمین است. گازهای مخرب لایه ازن 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 ۴۰ کیلومتری صعود می کنند.
طول عمر ماندگاری گازهای مخرب لایه ازن از ۵۰ تا ۱۵۰ سال است و تا حذف کامل این گازها که قبلا وارد جو شده اند حداقل نیم قرن لازم است. ایجاد حفره در لایه ازن باعث خطرات زیست محیطی و انسانی بسیاری می شود و حیات بدون این لایه روی کره زمین از بین خواهد رفت.
لایه ازن چیست؟ چگونه تشکیل شده است و چه کاری انجام می دهد؟
اوزون یا O3، گاز آبی کمرنگی است که هر ملکول آن از ۳ اتم اکسیژن تشکیل شده است. بیشترین مقدار ازن و اتمسفر زمین در منطقه ای به نام استراتوسفر وجود دارد. لایه ازن که در ارتفاع ۱۵ تا ۲۰ 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.
ازن جو پایین چیست و چگونه به وجود می آید¬ ازن 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.
ازن 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 ازن دارند¬ برخی از این گازها که شامل CFCها، هالون ها، متیل بروماید و… می باشند، پس از رسیدن به لایه ازن به علت داشتن ملکول های هالوژن باعث تخریب ملکول های ازن 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 ازن در مجاورت اشعه UV به عنوان سرعت دهنده واکنش تخریب ازن عمل می کنند.
علت ایجاد حفره در این لایه چیست؟
در اوایل دهه ۱۹۷۰ برای اولین بار محققان دریافتند که لایه ازن 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 ۱۹۷۴ اعلام شد بعضی مواد شیمیایی ساخت بشر با نام کلروفلوئوروکربن ها (CFCها) به لایه ازن 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 ازن می شوند.
مواد شیمیایی تخریب کننده لایه ازن کدامند؟
مهم ترین این مواد (کلروفلوئوروکربن ها) CFCها 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 ازن 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 ازن 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 ازن 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 ازن، حفره ایجاد شده است
دانشمندان دلایلی را برای آسیب پذیری بیشتر لایه ازن 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 ازن 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 ازن می شود.
عامل دیگری که باعث شدت تخریب لایه ازن 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 ازن در عرض های جغرافیایی متوسط یعنی بالای اروپا، آسیا و آمریکا بسیار سریع تر از حد پیش بینی شده است.
آیا حفره های لایه ازن قابل ترمیم است؟
اگر کشورهای عضو کنوانسیون وین و پروتکل مونترال به تعهدات خود عمل کنند و مصرف مواد مخرب لایه ازن را طبق برنامه زمان بندی شده حذف کنند. چرخه طبیعی تشکیل ازن به حالت طبیعی خود بر می گردد و حفرات لایه ازن ترمیم می شود، البته در شرایط مناسب و مساعد دست کم ۵۰ سال طول می کشد تا این حفره ها ترمیم شوند.
تخریب لایه ازن 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 ازن 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 ازن 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 ۲۵ درصد کاهش و تخریب لایه ازن، باعث نابودی ۱۰ درصد آبزیان طبقه فوقانی دریا و ۲۵ 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.
در این راستا، 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 ازن (CFCها، هالون ها و تتراکلرید کربن) در سال ۲۰۰۰ 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 ۱۰ سال تاخیر یعنی در سال ۲۰۱۰ به مصرف مواد مذکور خاتمه دهند.
آیا ایران هم به این کنوانسیون و پروتکل پیوسته است؟
ایران در سال ۱۳۶۹ به کنوانسیون وین و پروتکل مونترال مرکزی ملحق شد. دفتر حفاظت لایه ازن در سال ۱۳۷۲ با همکاری سازمان حفاظت محیط زیست برنامه عمران سازمان ملل متحد تشکیل شد و به طور رسمی کار خود را از سال ۱۳۷۳ آغاز کرد. کنوانسیون وین در سال ۱۹۸۵ برای حفاظت از لایه ازن توسط سازمان ملل متحد و دیگر کشورها تدوین شد و در سال ۱۹۸۷ پروتکل مونترال توسط ۴۶ کشور پذیرفته شد.
مرکز شما به عنوان دفتر حفاظت لایه ازن تاکنون چه کارهایی انجام داده است؟
ما کارهای بسیار زیادی در این راستا انجام داده ایم به طوری که عمده مواد مخرب لایه ازن از سال ۱۳۷۷ در دیگر کشورها تولید و مصرف نمی شود به عنوان مثال ۱۷۵ واحد یخچال سازی مجهز به فناوری سازگار با لایه ازن موسوم به »۱۳۴ R« شده است در صورتی که قبلا از R12 (مخرب لایه ازن) استفاده می شد.
۴۰ واحد اسفنج سازی موظف به جایگزین کردن موادی سازگار با لایه ازن و ۴۰۰ واحد تعمیرگاه کولر خودرو و یخچال نیز مجهز به امکانات و تجهیزات سازگار با لایه ازن شده اند. در بخش کشاورزی، متیل بروماید حذف شده است. این ماده مخرب لایه ازن بود و برای ضد عفونی کردن خاک و محصولات کشاورزی استفاده می شد.
آگاهی رسانی از طریق ایجاد کارگاه های آموزشی نیز از دیگر کارهای دفتر حفاظت لایه ازن بوده است. اگر پرتوهای ماورای بنفش خورشید توسط لایه ازن جذب نشود و یا از حفره های ایجاد شده عبور کند، باعث بروز بیماری هایی همچون سرطان پوست، آب مروارید و آفتاب سوختگی می شود در صورت حذف مواد مخرب لایه ازن و پایبندی کشورها به تعهدات خود، دست کم نیم قرن طول می کشد تا حفره های لایه ازن ترمیم شود
لایه اوزون در قسمت شمالی زمین در سال ۱۹۸۰ بین ۱۵تا۲۰ درصد کاهش پیدا کرده است. برای رفع این مشکل جمعی ازبهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق وجستجو دور یکدیگر جمع می شوند .در سال ۱۹۹۲ پروکتیل مونترئال 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 برنامه ای را طرّاحی کرد که این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامهUNEPطراحی کرد که این برنامه جهت جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده کننده،است.
مولکولهای اکسیژن(O2) به اکسیژن اتمیک (O) تبدیل می –شوند .اکسیژن اتمیک به سرعت با مو لکولهای بیشتری ترکیب شده و به شکل اوزون می شود .ان 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 .
بالای استراتوسفر مقداری از آلودگی مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنین تشعشعاتی از خورشید (امواج بین ۳۲۰ تا ۲۴۰) را که باعث می شود لایه اوزون آسیب ببیند و همچنین جان گیاهان به خطر بیفتد را جذب میکند.
اشعه مادون بنفش با تابیدن نور مولکولهای اوزون را میشکافد ولی اوزون می تواند تغییر شکل بدهد و عکس العمل زیر ازآن حاصل میشود:
O+ O2 :مادون قرمز +O3
O2+O:O3
همچنین اوزون در اثر عکس العمل زیر نابود میشود :
O3+O:O2+O2
عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می شود. دربین همکاری عکس العمل ها تمرکز اوزون درحال تعا دل است. دربالای اتمسفر اکسیژن اتمیک هنگا می که اشعه مادون بنفش در سطح بالایی است، پیدا می شود.
در اثر حرکت استراتوسفر هوای متراکم تری بدست می آید وجذب اشعه ی مادون بنفش افزایش می یابد و سطح اوزون به حد اکثر و تخمینا” km20می رسد.همراه با تئوری کمپمن یک مشکل نیز وجود داشت که این مشکل در سال ۱۹۶۰ تشخیص داده شد وحقیقت این بود که اوزون به وسیله عکس العمل ۴ 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 ۲۰۵۰ انجام گیرد،حدود۳۰سال به تعویق اندازد .این مو ضوع به رقم پیشرفتهایی است که بای 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 هستندکه لایه محافظ زمین را می خورند .دانشمندان گفتند:اگر کشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ،((حفره داخل لایه اوزون به آغاز به جمع شدن و کوچک شدن خواهد نمودتا اینکه ظرف ۵۰ 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 کارشناس اقلیمی که دسامبر سال ۱۹۹۹در آرژانتین گرد هم آمدندو در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشکیل جلسه دادند،شکل گرفته است.
این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر کاهش مصرف گازهایCFC برآورده شود،پدیده گرم شدن زمین_که نتیجه تولیید گازهای گلخانه ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره ای بدست می آید _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 به ویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی میشود . این پدیده آغازگر واکنشهای نابود کننده اوزون توسط مولکولهای کلری استکه توسط کلروفلورو کربن ها آزاد میشوند. پیش بینی های دایر بر این که حفره اوزون که بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی کوچک خواهد شد با آخرین اطلا عات مغایرت دارد که نشان میدهد که این حفره درحال گسترش است وبه طور بی سابقه ای در چند سال اخیر بزرگ شده است.