حول العالم

ماهو ثقب الأوزون

ماهو ثقب الأوزون

ماهو ثقب الأوزون

 

ثقب الأوزون

 

ما هو ثقب الأوزون ولماذا تشكل فوق القارة القطبية الجنوبية؟ ما هي مخاطر استنزاف طبقة الأوزون ، وما الذي يتم عمله لمعالجة هذه المشكلة؟

المقدمه

إذا سألت شخصًا ما بشكل عشوائي عن ثقب الأوزون ، فهناك فرصة جيدة لأن يكونوا قد سمعوا بالمشكلة: لكن هل سيكونون قادرين على شرح ما هو ولماذا يحدث؟ في حين أن مشكلة ثقب الأوزون معروفة على نطاق واسع ، إلا أنها واحدة من أقل القضايا البيئية فهماً من قبل الجمهور. يتمثل أحد الجوانب المربكة للمشكلة في علاقتها بالاحترار العالمي – أي تغير المناخ نتيجة للزيادات في غازات الدفيئة. على الرغم من أن كلتا المشكلتين ناتجة عن تلوث الغلاف الجوي ، إلا أن الأسباب والنتائج المتعلقة بكل منهما مختلفة تمامًا.

على الرغم من الاختلافات ، هناك أيضًا بعض الروابط بين المشكلتين. على سبيل المثال ، بالإضافة إلى التسبب في استنفاد طبقة الأوزون ، تعد مركبات الكربون الكلورية فلورية أيضًا من غازات الاحتباس الحراري – لذا فإن التخلص التدريجي من إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية يساعد في مكافحة تغير المناخ وكذلك إصلاح طبقة الأوزون. إن الخطوات التي اتخذها المجتمع الدولي للحد من الانبعاثات العالمية للمواد الكيميائية المدمرة للأوزون تقدم أيضًا مثالاً ، وإن كان على نطاق أصغر ، لنوع التعاون الدولي الذي سيكون ضروريًا لمعالجة المشكلة الأكثر صعوبة المتمثلة في الاحتباس الحراري.

تعريف الأوزون: الأساسيات

يتكون جزيء الأوزون من ثلاث ذرات أكسجين بدلاً من الذرات المعتادة الأكسجين الذي نتنفسه ، O2 ، يشكل 21٪ من الغلاف الجوي . إنه موجود فقط في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة (أقل من 0.001٪) ، لكن آثاره مهمة جدًا. يتم إنشاء جزيئات الأوزون من خلال تفاعل الأشعة فوق البنفسجية من الشمس مع جزيئات O2: عندما ينقسم جزيء O2 ، تترابط ذرتا الأكسجين الحران مع جزيئات O2 الأخرى لتكوين جزيئات O3. نظرًا لأن الأشعة فوق البنفسجية تكون أكثر كثافة على ارتفاعات أعلى حيث يكون الهواء أرق ، فهي موجودة في طبقة الستراتوسفير حيث يتم إنتاج معظم الأوزون ، مما يؤدي إلى ظهور ما يسمى “طبقة الأوزون”. تمتد طبقة الأوزون ، التي تحتوي على أكثر من 90٪ من جميع الأوزون الجوي ، على ارتفاع يتراوح بين 10 و 40 كم ، وتبلغ ذروتها عند حوالي 25 كم.

تعتبر طبقة الأوزون مهمة جدًا للحياة على الأرض لأنها تمتص أكثر أشكال الأشعة فوق البنفسجية ضررًا ، وهي الأشعة فوق البنفسجية – باء التي يتراوح طولها الموجي بين 280 و 315 نانومتر. نظرًا لأن الأوزون الموجود في الستراتوسفير يمتص الأشعة فوق البنفسجية ، فإنه يسخن الهواء المحيط لإنتاج انعكاس درجة حرارة الستراتوسفير كما هو موضح في الرسم البياني التالي.

في الغلاف الجوي السفلي ، تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع بسبب الانخفاض الحاد في الضغط من مستوى سطح البحر إلى أعلى. يُشار إلى هذا على أنه تغير في درجة الحرارة – يبرد الهواء ببساطة بسبب التمدد مع الارتفاع (وعلى العكس من ذلك ، يتم ضغط الهواء تحت ضغط أكبر وتسخينه). ولكن فوق طبقة التروبوسفير ، حيث يكون الضغط الجوي جزءًا صغيرًا من قيمة مستوى سطح البحر ، يؤدي وجود الأوزون إلى ارتفاع درجة الحرارة مع الارتفاع حتى الوصول إلى ارتفاع طبقة الستراتوبوز. فوق طبقة الستراتوسفير ، تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع في الغلاف الجوي ، لكنها ترتفع مرة أخرى في الغلاف الحراري بسبب تأثير الإشعاع والجسيمات المشحونة من الشمس على الغلاف الجوي الصغير المتبقي بالقرب من حدود الفضاء.

يتم إنتاج معظم أوزون الستراتوسفير عند خطوط العرض الاستوائية ، لكن رياح الارتفاعات العالية تنشره على الكوكب بأسره. إنه يتشكل ويتفكك باستمرار ، وتوزيعه على الكوكب ليس موحدًا أو ثابتًا. بدلاً من ذلك ، هناك اختلافات موسمية وطويلة المدى في كمية أوزون الستراتوسفير في أجزاء مختلفة من العالم. ومع ذلك ، على المدى الطويل ، تكون العمليات الطبيعية للتشكيل والانهيار متوازنة: فقط في العقود الأخيرة أدت الأنشطة البشرية إلى تدمير الأوزون بشكل أسرع بكثير مما يمكن تكوينه ، وبالتالي خلق ثقب الأوزون الموجود اليوم.

يمكن أيضًا أن يتشكل الأوزون على مستوى سطح الأرض لإنتاج “الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي” ؛ وبما أن الأوزون غاز سام ، فهناك خطر على الصحة عندما يصل الأوزون إلى مستويات عالية. تحدث هذه المشكلة بشكل أساسي في فصل الصيف في المدن ذات الكثافة المرورية العالية عندما يتفاعل ضوء الشمس مع أبخرة عوادم السيارات التي تحتوي على أكاسيد النيتروجين.

هناك مفارقة مفادها أن الأنشطة البشرية كانت تدمر طبقة الأوزون في أعالي الغلاف الجوي حيث نريده ، بينما تخلق الأوزون على مستوى الأرض حيث لا نريده!

حقائق 

قياس أوزون الستراتوسفير واكتشاف ثقب الأوزون

يتم قياس الأوزون على أنه إجمالي الكمية الموجودة في عمود الغلاف الجوي بوحدات دوبسون. يمكن اعتبار وحدة دوبسون واحدة على أنها كمية الأوزون التي ستكون موجودة إذا شكلت طبقة بسمك 0.01 مم عند متوسط ​​ضغط ودرجة حرارة مستوى سطح البحر. تبلغ قراءة دوبسون النموذجية لطبقة الأوزون حوالي 300 وحدة دوبسون ، مما يعني أن سماكة طبقة الأوزون ستكون حوالي 3 مم فقط إذا تم خفضها إلى مستوى سطح البحر.

سميت وحدة دوبسون بهذا الاسم بسبب مقياس دوبسون الطيفي الذي يستخدم لإجراء القياسات. إنه يعمل من خلال مقارنة نسبة طولين موجيين مختلفين من الأشعة فوق البنفسجية – أحدهما يمتص بقوة الأوزون أكثر من الآخر – وباستخدام النسبة المرصودة لحساب كمية الأوزون العلوية.

تم استخدام هذه الطريقة لقياس طبقة الأوزون في محطة أبحاث هالي منذ عام 1956. في عام 1985 ، نشر علماء المسح البريطاني للقارة القطبية الجنوبية نتائج تظهر انخفاضًا حادًا في مستويات الأوزون فوق هالي منذ سبعينيات القرن الماضي ، ولا سيما خلال فصل الربيع الأسترالي ، ووجوده. تم الكشف عن ثقب الأوزون. منذ ذلك الحين ، تم رصد مدى ثقب الأوزون بشكل مستمر باستخدام تقنيات أرضية وتقنيات تعتمد على الأقمار الصناعية.

 

 

أسباب ثقب الأوزون

نشأ ثقب الأوزون لأن الناس قد لوثوا الغلاف الجوي بمواد كيميائية تحتوي على الكلور والبروم. المواد الكيميائية الأولية المعنية هي مركبات الكربون الكلورية فلورية (اختصارًا مركبات الكربون الكلورية فلورية) والهالونات ورابع كلوريد الكربون. تم استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية على وجه الخصوص في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك التبريد وتكييف الهواء وتعبئة الرغوة وصنع علب رش البخاخات. نظرًا لأن هذه المواد الكيميائية خاملة جدًا ، فإنها قادرة على البقاء في الغلاف الجوي لفترة كافية ليتم نقلها إلى أعلى إلى طبقة الستراتوسفير حيث يمكن أن تلحق الضرر بطبقة الأوزون.

إن العمليات الفعلية التي تدمر بها مركبات الكربون الكلورية فلورية (وغيرها من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون) الأوزون معقدة وتتطلب وجود ظروف مناخية معينة. وصف مبسط للعملية التي تنطوي على مركبات الكربون الكلورية فلورية هو كما يلي:

  • بمجرد وصولها إلى طبقة الستراتوسفير ، يمكن تكسير مركبات الكربون الكلورية فلورية غير التفاعلية بواسطة الأشعة فوق البنفسجية لإطلاق الكلور التفاعلي
  • ولكي يحدث هذا ، يجب أن تكون السحب موجودة في طبقة الستراتوسفير لتوفير أسطح بلورية جليدية يمكن أن تحدث عليها هذه التفاعلات الكيميائية
  • بمجرد إطلاقه من مركبات الكربون الكلورية فلورية ، يتفاعل الكلور (Cl) مع الأوزون (O3) لتكوين ClO و O2
  • يتحلل ClO بسرعة لتحرير ذرة Cl التي يمكنها تكرار العملية مع جزيء O3 آخر
  • بهذه الطريقة ، يمكن للكلور أن يشق طريقه عبر حوالي 100000 جزيء من الأوزون قبل أن يغادر الستراتوسفير

تتطلب حقيقة أن معظم استنفاد الأوزون يحدث فوق القارة القطبية الجنوبية بعض التفسير. قد تأتي مركبات الكلوروفلوروكربون والغازات الأخرى المستنفدة للأوزون من أي مكان ، لكنها في القطب الجنوبي الستراتوسفير حيث تصبح الظروف مواتية لتدمير طبقة الأوزون. العامل الرئيسي هو وجود سحب الستراتوسفير وعدم وجود اختلاط في الغلاف الجوي بين خطوط العرض القطبية الجنوبية والهواء من أماكن أخرى خلال فصل الشتاء في أستراليا وأوائل الربيع.

غيوم الستراتوسفير (تسمى أيضًا “أم اللؤلؤ” أو السحب الصدفية) تُرى بعد غروب الشمس. © هيئة المسح البريطاني لأنتاركتيكا

عادة لا توجد غيوم في الستراتوسفير بسبب وجود القليل من بخار الماء. ومع ذلك ، خلال فصل الشتاء القطبي الجنوبي ، ينخفض ​​الهواء في طبقة الستراتوسفير فوق القارة القطبية الجنوبية إلى درجات حرارة تقل عن -80 درجة مئوية ؛ بما يكفي لتكوين غيوم رقيقة. طالما بقي الظلام ، فلن يحدث شيء ؛ ولكن عندما يحل الربيع ، تصل الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس إلى دائرة القطب الجنوبي وتبدأ عملية إطلاق الكلور وتدمير طبقة الأوزون. يستمر هذا حتى تختفي سحب الستراتوسفير بسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي الجنوبي مع اقتراب فصل الصيف. بحلول فصل الصيف ، يكون هواء الستراتوسفير القادم من خطوط العرض المنخفضة قادرًا على اختراق خطوط العرض القطبية ، وبالتالي تجديد طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية. وبالتالي ، هناك دورة موسمية لثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية مع أدنى مستويات الأوزون المسجلة في أواخر سبتمبر وأوائل أكتوبر.

في حين أن نفس العمليات تعمل على استنفاد الأوزون في القطب الشمالي خلال الوقت المعاكس من العام ، فإن المشكلة ليست شديدة كما هي في الجنوب لمجرد أن طبقة الستراتوسفير فوق القطب الشمالي تميل إلى عدم البرودة مثل الستراتوسفير فوق القطب الجنوبي وبالتالي ، فإن تشكيل سحب الستراتوسفير ليس متكررًا أو منتشرًا في القطب الشمالي. ويرجع ذلك أساسًا إلى الاختلافات في توزيع الأرض والبحر بين المنطقتين 

المشكلة والحلول

تحمي طبقة الأوزون الحياة من الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي يمكن أن تسبب السرطان وتعيق نمو النباتات. نظرًا لأن الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تخترق سطح المحيط ، يمكن أيضًا أن تتضرر الكائنات البحرية (خاصة العوالق النباتية ). إذا لم تكن هناك طبقة أوزون على الإطلاق ، فإن عملية التمثيل الضوئي بواسطة النباتات سوف تتعطل ولن تتمكن النظم البيئية من العمل كما تفعل اليوم – لذلك من الواضح أنه من مصلحتنا التأكد من عدم إتلاف طبقة الأوزون.

عندما أصبح حجم استنفاد الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية واضحًا في عام 1985 ، لم يستغرق المجتمع الدولي وقتًا طويلاً للتوصل إلى توافق في الآراء بشأن ما يجب القيام به. لولا العمل السياسي السريع ، لكانت المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون تتراكم في الغلاف الجوي مما يزيد من حجم ثقب الأوزون في القطب الجنوبي وكذلك ترقق طبقة الأوزون في مكان آخر: إذا تم السماح للمشكلة أن تذهب دون رادع ، فإن المناطق المأهولة بالسكان في كان الجنوب ، مثل نيوزيلندا وأستراليا ، وفي الشمال قد شهدوا في النهاية زيادات كبيرة في التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

في عام 1987 تم التوقيع على اتفاقية دولية تاريخية (بروتوكول مونتريال) التي دخلت حيز التنفيذ في عام 1989 وحددت مواعيد نهائية لتقليل والقضاء على إنتاج واستخدام المواد المستنفدة للأوزون. كما أنه يشجع البحث والتطوير لإيجاد مواد كيميائية بديلة آمنة للأوزون للاستخدامات التي استخدمت فيها مركبات الكربون الكلورية فلورية ، وما إلى ذلك. ومنذ ذلك الحين تم التصديق عليها من قبل 195 دولة ، وتمت مراجعتها عدة مرات ، ووصفت بأنها واحدة من أنجح المعاهدات الدولية. من خلال آلياتها المختلفة ، خفضت المعاهدة انبعاثات CFCs وغيرها من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في جميع أنحاء العالم بشكل حاد. ومع ذلك ، نظرًا لطول مدة بقاء العديد من هذه الغازات في الغلاف الجوي (على سبيل المثال ، يتواجد CFC-12 في الغلاف الجوي لما يقرب من 100 عام) ، لن تتعافى طبقة الأوزون تمامًا حتى عام 2050 تقريبًا.

 

 

 

1)ماهو ثقب الأوزون

المراجع[+]

شارك المقالة:
السابق
ماهي أطول 10 أنهار في العالم
التالي
ماهو سبب ثقب الأوزون