ما هي طبقة الأوزون
طبقة الأوزون هي طبقة تقع في الستراتوسفير في الغلاف الجوي وتعمل على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس لحماية الكائنات الحية من خطر تلك الأشعة، وأطلق عليها هذا الاسم لأنها تحتوي على تركيز كبير من الأوزون يصل إلى 0.3%.
- طبقة الأوزون تتواجد في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير، وتبدأ على بعد 15-35 كيلومترًا فوق سطح الأرض، وهذا يعادل تقريبًا 9-22 ميلًا، ويجب الإشارة إلى أن سمك طبقة الأوزون يختلف حسب فصول السنة وجغرافية الأرض.
- تم اكتشاف طبقة الأوزون من قبل العلماء الفرنسيين تشارلز فابري وهنري بويسون في عام 1913، وذلك بفضل الأبحاث والدراسات التي تم إجراؤها حول الإشعاع القادم من الشمس إلى الأرض والذي يتفق إلى حد كبير مع الطيف الأسود للجسم عند درجة حرارة تتراوح بين 5500-6000 كلفن أو ما يعادل 5230-5730 درجة مئوية.
- يجدر بالذكر أن خصائص طبقة الأوزون تم اكتشافها بين عامي 1928 و1958 من قبل عالم الأرصاد الجوية البريطاني جي إم بي دوبسون، وقام بتطوير مقياس الطيف الضوئي البسيط، المعروف باسم مقياس دوبسون.
أهمية طبقة الأوزون
تعمل على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس، وبذلك يتم حماية الكائنات الحية في الكرة الأرضية من أي خطر يمكن أن يتعرضوا له، مثل سرطان الجلد والأمراض الأخرى التي يمكن أن تصيب النباتات والحيوانات.
ينتمي الأوزون إلى الغازات المهمة التي تساعد في التخلص من البكتيريا والطفيليات المختلفة، ولذلك يستخدم بعض البلدان غاز الأوزون في تحلية وتعقيم المياه، ويمكن أيضًا استخدامه في تعقيم الأسماك والأطعمة المتنوعة.
كما أنه يدخل في العيد من المجالات الصناعية ومنها ما يلي:
- يمكن استخدامه لتطهير الماء بدلاً من استخدام الكلور.
- يتم استخدامه في تنظيف الملابس، وخاصة في المصانع والمستشفيات وأماكن الرعاية الصحية.
- يعمل على إزالة الروائح من الهواء، خاصة بعد الحرائق.
- يذيب هذا المنتج البكتيريا التي تتواجد في الطعام أو على الأسطح ويقتلها.
- يستخدم للتحكم في البكتيريا والتحكم في درجة الحرارة.
- يستخدمه البعض لتعقيم حمامات السباحة أو المنتجعات الصحية.
- يستخدم لقتل الحشرات التي توجد في الحبوب المخزنة لفترة طويلة.
- يستخدم هذا المنظف لغسل الخضروات والفواكه الطازجة للتخلص من البكتيريا والعفن.
- يستخدم في صناعة المركبات الكيميائية من خلال عملية التخليق الكيميائي.
- يتم التخلص من الطفيليات التي تنتقل بأكثر من شكل في محطات المياه.
- يستخدم في المستشفيات للتخلص من الجراثيم في غرف العمليات.
كيف يتكون الأوزون
الأوزون يتكون بأشكال متعددة، ولكن يختلف شكله حسب وجوده في الغلاف الجوي، ويمكن توضيح ذلك كما يلي:
الأوزون التروبوسفيري
- يتكون الأوزون التروبوسفيري في طبقة التربوسفير، وهي الطبقة الأقل في الغلاف الجوي، ويتم تكوين هذا النوع بسبب تلوث الهواء بسبب عوادم السيارات أو الغازات الناتجة من محطات توليد الطاقة والمصانع، ويمكن أن تنتج هذه الانبعاثات من محطات توليد الطاقة أو المصانع.
- يتكون غاز الأوزون في الطبقة العليا من الغلاف الجوي بسبب احتراق البنزين والفحم، وخروج غازات أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية الأخرى المتطايرة في الهواء، وعندما ترتفع درجات الحرارة يتكون غاز الأوزون في تلك الطبقة.
الأوزون الستراتوسفيري
- يتشكل الأوزون الستراتوسفيري في طبقة الـستراتوسفير التي تعد الطبقة العليا في الغلاف الجوي، ويحدث ذلك بشكل طبيعي من خلال تفاعلات كيميائية تحدث فيها الأشعة الشمسية وخاصة الأشعة فوق البنفسجية مع جزيئات الأكسجين، وتمثل الأوزون نسبة 21% من الغلاف الجوي.
- تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تفكيك جزيئات الأكسجين لتنتج جزيئاتي أكسجين، ومن ثم تتفاعل مع جزيء آخر من الأكسجين لتشكيل ثلاثي أكسيد الأوزون.
مكونات طبقة الأوزون
تتكون طبقة الأوزون بشكل رئيسي من غاز الأوزون، وهو عبارة عن غاز أزرق ينتج عن الأكسجين، ولكن عندما تتعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية، يتم تغيير خصائصه ويتحول إلى شكل مختلف.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية لطبقة الأوزون
يتم تكوين غاز الأوزون بتحول الغاز إلى سائل أزرق اللون عند درجة حرارة -١١٢ درجة مئوية، ويتحول هذا السائل إلى صلب عند درجة حرارة -٢٥١.٤ درجة مئوية، ويتحلل هذا الغاز بسرعة عند درجة حرارة أعلى من 100 درجة مئوية.
- يمكن لأكسيد النيكل أو الفحم التحلل في درجة حرارة الغرفة، في حال توافرهما، وذلك يستحدم في الإشارة إلى عملية التحلل الكيميائي.
- يُعد الأوزون من المواد التي لها رائحة نفاذة يمكن التعرف عليها حتى بالكميات الصغيرة.
- على الرغم من تشابه الأوزون مع الأكسجين في العديد من الخصائص، إلّا أنه يتأثر بشكل كبير بأي تفاعل كيميائي.
- يمكن استخدام الأوزون التجاريًا لأنه فعال للغاية، وقد استخدمت البلاد هذه الغازات في تنقية المياه والتخلص من الحشرات
الأسباب التي أدت إلى تآكل طبقة الاوزون
تعد تآكل طبقة الأوزون من بين أخطر المشكلات البيئية التي تواجه كوكب الأرض وأهم الأسباب للاحتباس الحراري في العالم، ومن خلال تآكل تلك الطبقة يتسرب الأشعة فوق البنفسجية إلى الغلاف الجوي للأرض، مما يؤدي إلى حدوث مشكلات بيئية وصحية عديدة على جميع الكائنات الحية .
وهناك عدة أسباب أدت بالفعل إلى ثقب طبقة الأوزون، ومن أهم تلك الأسباب
- يتزامن انخفاض درجات الحرارة في الجو مع ارتفاع نسبة غاز الكلور والبروم في طبقة الستراتوسفير العليا .
- تصدر بعض المركبات الضارة إلى الغلاف الجوي، مثل مركب الكلوروفلوروكربون ومركب هيدروكلوروفلوروكربون .
- تتراكم مواد الأوزون المستنفدة في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي، وعند وصولها إلى الستراتوسفير تتعرض للأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تدميرها وتفاعل ذرات الكلور مع غاز الأوزون، وبالتالي يؤدي الإجراء النووي إلى تآكل طبقة الأوزون .
- تتحول غازات أول أكسيد الكربون إلى وأكسيد النيتروجين السام وحمض النتريك، مما يؤدي إلى صعوبة الرؤية، وتركيز هذه الغازات في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي يؤدي إلى تفاعل مع عنصر لأكسجين الذري وجزيئات أخرى، مما يؤدي إلى تعرض سلبي للأشعة فوق البنفسجية وتآكل طبقة الأوزون.
- تتعرض المنطقة الشمالية من الكرة الأرضية لتآكل طبقة الأوزون نتيجة التعرض للعوامل الجوفيزيائية المرتبطة بالأعاصير والنشاط الشمسي.
- تؤدي الثورات البركانية إلى تآكل طبقة الأوزون، وتحدث في بعض المناطق على سطح الأرض.
مخاطر تأكل الاوزون على الكائنات الحية
مخاطر ثقب الاوزون على الإنسان
يسبب ثقب الأوزون ضعفًا في جهاز المناعة لدى الإنسان، مما يسبب الإصابة بالعديد من الأمراض مثل سرطان الجلد والتجاعيد المبكرة للجلد وسرطان الجلد، ويؤدي إلى إعتام عدسة العين، حيث تتسبب الأشعة فوق البنفسجية في تلف عدسة وقرنية العين .
مخاطر ثقب الاوزون على النبات
زيادة الإشعاع فوق البنفسجي يؤدي إلى تباطؤ عملية التمثيل الضوئي للنباتات، بما في ذلك الخيار وفول الصويا والشوفان والطماطم والذرة والبروكلي والشعير والأرز والقمح والقرنبيط.
مخاطر ثقب الاوزون على الكائنات البحرية
تزيد الأشعة فوق البنفسجية من خطر الإضرار بالعوالق الدقيقة التي تعيش على سطح المحيطات، وتؤثر على مراحل نمو يرقات سرطان البحر والجمبري والأسماك الصغيرة
كيفية المحافظة على طبقة الأوزون
- يتعين علينا العمل على وقف انبعاث المركبات الضارة مثل الهالوجينات ومركب الكلوروفلوروكربون إلى الجو؛ حيث أن هذه المركبات تضر بطبقة الأوزون
- يؤدي زيادة زراعة الأشجار إلى تحويل غاز الكربون إلى الأكسجين وإعادته مرة أخرى إلى الغلاف الجوي .
- يؤدي القضاء على الملوثات والغازات الجوية الضارة مثل البروم والكربون والفلور إلى انبعاث الأشعة فوق البنفسجية على الأرض وحدوث ظاهرة الاحتباس الحراري .
- يجب تقليل استخدام المواد العطرية التي تدخل في صناعة المواد التي تسبب تلف طبقة الأوزون .
- يتم القيام بصيانة مستمرة للمعدات التي تحتوي على مركبات ضارة لطبقة الأوزون .
- ينبغي الحد من استخدام المبيدات الحشرية لأنها تحتوي على مركبات ضارة يمكن أن تؤدي إلى تآكل طبقة الأوزون .
- تنص القوانين والأحكام الصارمة على تقييد الاستغلال السلبي للبيئة .
كيفية حماية صحة الإنسان من آثار تآكل الأوزون
- يجب حماية أفراد العائلة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية خلال فترة الظهيرة، بدءًا من الصغار وحتى الكبار .
- يمكن استخدام النظارات الشمسية الطبية لحماية العين من الأشعة فوق البنفسجية بنسبة تتراوح بين 99 إلى 100٪.
- يمكن استخدام واقي الشمس عند الخروج ويجب تجديده بانتظام وعند التعرق أو التعرض للماء .
- توصى بارتداء ملابس تحمي من أشعة الشمس، وبأكمام طويلة وواسعة .
- يمكن استخدام قبعة واسعة لحماية الوجه والأذن والرقبة من أشعة الشمس، وبالتالي الوقاية من الحروق وسرطان الجلد.
