ما هي طبقة الأوزون
طبقة الأوزون هي طبقة توجد في الستراتوسفير في الغلاف الجوي، وتعمل على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من أشعة الشمس، وذلك لحماية الكائنات الحية من خطر هذه الأشعة، وأطلق عليها هذا الاسم بسبب احتوائها على تركيز عال من الأوزون يصل إلى 0.3%.
- طبقة الأوزون تتواجد في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير، وتتشكل على بعد 15:35 كيلومترا من سطح الأرض، وهو ما يعادل 9:22 ميلا فوق سطح الأرض، ومن المهم أن نذكر أن سمك طبقة الأوزون يتغير حسب المواسم وجغرافية الكرة الأرضية.
- تم اكتشاف طبقة الأوزون في عام 1913م من قبل الفرنسيين تشارلز فابري وهنري بويسون، وتم ذلك من خلال الأبحاث ودراسة الإشعاع القادم من الشمس إلى الأرض، والذي يتوافق إلى حد كبير مع طيف الجسم الأسود في درجة الحرارة، وتقدر هذه الدرجة بحوالي 5500-6000 كلفن أو ما يعادل 5230-5730 درجة مئوية.
- يجدر بالذكر أن خصائص طبقة الأوزون تم اكتشافها بين عامي 1928 و 1958 من قبل عالم الأرصاد الجوية البريطاني جي إم بي دوبسون، وقد أسهم ذلك في تطوير مقياس الطيف الضوئي البسيط المعروف بمقياس دوبسون.
أهمية طبقة الأوزون
تعمل على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية التي تنبعث من الشمس ومن ثم تحمي الكائنات الحية في الكرة الأرضية من أي أخطار مثل سرطان الجلد والأمراض الأخرى التي قد تصيب النباتات والحيوانات.
يعتبر الأوزون من الغازات المهمة التي لها دور فعال في التخلص من البكتيريا والطفيليات المختلفة، ولذلك تستخدم بعض الدول غاز الأوزون في تحلية ومعالجة المياه، ويمكن استخدامها أيضا في تعقيم الأسماك والأطعمة المتنوعة.
كما أنه يدخل في العيد من المجالات الصناعية ومنها ما يلي:
- يمكن استخدامه لتطهير الماء بدلا من الكلور.
- يستخدم في تطهير الملابس، خاصة في المصانع والمستشفيات ومرافق الرعاية الصحية.
- يقوم بإزالة الروائح من الهواء، خاصة بعد الحرائق.
- يذبح البكتيريا التي توجد في الطعام أو على الأسطح التي تلمس الميكروبات.
- تستخدم للسيطرة على البكتيريا وضبط درجة الحرارة.
- يستخدمه البعض لتعقيم حمامات السباحة أو تعقيم المنتجعات الصحية.
- يستخدم في قتل الحشرات التي توجد في الحبوب المخزنة لفترة طويلة.
- يستخدم في غسيل الفواكه والخضروات الطازجة للتخلص من البكتيريا والعفن.
- يتم استخدامه في صناعة المركبات الكيميائية من خلال عملية التخليق الكيميائي.
- التخلص من الطفيليات التي تنتقل بأشكال متعددة في محطات المياه.
- يستخدم في المستشفيات للتخلص من البكتيريا في غرفة العمليات.
كيف يتكون الأوزون
يتكون الأوزون في أشكال متعددة، ولكنه يختلف حسب وجود الأوزون، ويمكن توضيحه على النحو التالي:
الأوزون التروبوسفيري
- طبقة الأوزون التروبوسفيري تتكون في طبقة التربوسفير وهي الطبقة الأدنى في الغلاف الجوي، ويتكون هذا النوع بسبب تلوث الهواء الناتج عن عوادم السيارات أو الغازات التي تصدر من محطات توليد الطاقة والمصانع، ويمكن أن تكون هذه الانبعاثات ناتجة عن محطات توليد الطاقة أو المصانع.
- بالإضافة إلى أن السبب الرئيسي لحدوثها هو احتراق البنزين والفحم واستنشاق غازات أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية الأخرى في الهواء، وعندما تندفع هذه الغازات بارتفاع درجة الحرارة، يتم تكوين غاز الأوزون في تلك الطبقة.
الأوزون الستراتوسفيري
- تتكون طبقة الأوزون الستراتوسفيرية في الستراتوسفير، وهي الطبقة العلوية في الغلاف الجوي، وتتشكل بشكل طبيعي من خلال تفاعلات كيميائية تحدث فيها أشعة الشمس، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية، مع جزيئات الأكسجين التي تمثل 21% من الغلاف الجوي.
- بسبب أشعة البنفسجية، يتم تفكيك الأكسجين إلى ذرتين ومن ثم يتم دمج ذرة أخرى من الأكسجين لتكوين O3.
مكونات طبقة الأوزون
تتكون طبقة الأوزون أساسا من طبقة كثيفة من غاز الأوزون، وهو غاز أزرق المصدر يعود إلى الأكسجين، ولكن عندما تتعرض لأشعة الشمس، تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى تغيير خصائصها وتحولها إلى شكل آخر مختلف.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية لطبقة الأوزون
يتجمع غاز الأوزون عند -١١٢ درجة مئوية ويتحول إلى سائل أزرق اللون ويتجمد عند -٢٥١.٤ درجة مئوية، ويتحلل هذا السائل بسرعة عند درجة حرارة أعلى من 100 درجة مئوية.
- يمكن أن يتحلل في درجة حرارة الغرفة إذا توفر أكسيد النيكل أو الفحم.
- يمكن التعرف على الأوزون من رائحته النفاذة، حتى بكميات قليلة.
- على الرغم من أن الأوزون يشبه الأكسجين في العديد من الأشياء، إلا أنه يتأثر بشكل كبير بأي تفاعل كيميائي.
- الأوزون من الغازات المهمة التي يمكن استخدامها تجاريا لأنها فعالة بشكل كبير وهذا ما استفادت منه البلاد في تنقية الماء والتخلص من الحشرات
الأسباب التي أدت إلى تآكل طبقة الاوزون
تآكل طبقة الأوزون يعتبر أحد أخطر المشكلات التي تواجه كوكب الأرض، وهو أيضا أحد أسباب الاحتباس الحراري في العالم. نتيجة تآكل تلك الطبقة، تدخل الأشعة فوق البنفسجية إلى الغلاف الجوي للأرض، مما يتسبب في مشكلات بيئية وصحية كبيرة على جميع الكائنات الحية .
وهناك عدة أسباب أدت بالفعل إلى ثقب طبقة الأوزون، ومن أهم تلك الأسباب
- تنخفض درجات الحرارة وترتفع نسبة غاز الكلور والبروم في طبقة الستراتوسفير العليا .
- انبعاث المركبات الضارة للغلاف الجوي مثل الكلوروفلوروكربون والهيدروكلوروفلوروكربون .
- تتراكم مواد الأوزون المستنفدة في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي، وعندما تصل إلى طبقة الستراتوسفير تتعرض لأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تدميرها وتفاعل ذرات الكلور مع غاز الأوزون، وبالتالي يتآكل تلك الطبقة ويؤدي التجارب النووية إلى تآكل طبقة الأوزون .
- تحويل غاز أول أكسيد الكربون إلى غاز أكسيد النيتروجين السام وحمض النتريك يتسبب في صعوبة الرؤية. كما يؤدي ارتفاع تركيز تلك الغازات في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي إلى تفاعل عنصر الأكسجين مع جزيئات أخرى، مما يعرض الأشعة فوق البنفسجية وطبقة الأوزون للتآكل بشكل سلبي.
- تعرض الأعاصير والنشاط الشمسي للعوامل الجوفيزيائية مما يؤدي إلى تآكل طبقة الأوزون في المنطقة الشمالية من الكرة الأرضية.
- تتعرض بعض مناطق الأرض للانفجارات البركانية، حيث تعتبر الثورات البركانية من أهم الأسباب التي تؤدي إلى تآكل طبقة الأوزون.
مخاطر تأكل الاوزون على الكائنات الحية
مخاطر ثقب الاوزون على الإنسان
يؤدي ثقب الأوزون إلى ضعف جهاز المناعة للإنسان، مما يزيد من احتمالية الإصابة بالعديد من الأمراض مثل سرطان الجلد والتجاعيد المبكرة والإصابة بالعمى. تتسبب الأشعة فوق البنفسجية في تلف عدسة العين والقرنية .
مخاطر ثقب الاوزون على النبات
تسبب زيادة الأشعة فوق البنفسجية في تباطؤ عملية التمثيل الضوئي للنباتات، ومن بين هذه النباتات الخيار وفول الصويا والشوفان والطماطم والذرة والبروكلي والشعير والأرز والقمح والقرنبيط.
مخاطر ثقب الاوزون على الكائنات البحرية
زيادة الأشعة فوق البنفسجية تهدد حياة العوالق التي تعيش على سطح المحيطات وتؤثر على مراحل نمو سرطان البحر وجمبري اليرقات والأسماك الصغيرة
كيفية المحافظة على طبقة الأوزون
- يعمل على وقف انبعاث المركبات الضارة مثل الهالونات ومركب الكلوروفلوروكربون إلى الجو حيث تضر هذه المركبات بطبقة الأوزون
- توسيع زراعة الأشجار يساهم في تحويل غاز الكربون إلى أكسجين ثم إعادته إلى الغلاف الجوي مرة أخرى .
- التخلص من الملوثات والغازات الضارة مثل البروم والكربون والفلور يؤدي إلى انبعاث الأشعة فوق البنفسجية في الأرض وحدوث ظاهرة الاحتباس الحراري .
- يجب تقليل استخدام المواد العطرية التي تضر بطبقة الأوزون في صناعتها .
- إجراء صيانة دائمة للمعدات التي تحتوي على مركبات مؤذية لطبقة الأوزون .
- يجب الحد من استخدام المبيدات الحشرية لأنها تحتوي على مركبات ضارة تؤدي إلى تلف طبقة الأوزون .
- في سن القوانين والأحكام الصارمة التي تقيد الاستغلال السلبي للبيئة .
كيفية حماية صحة الإنسان من آثار تآكل الأوزون
- يجب حماية أفراد العائلة، سواء كانوا صغارا أم كبارا، من التعرض للأشعة فوق البنفسجية في وقت الظهيرة .
- يمكن استخدام نظارات شمسية طبية لحماية العين من الأشعة فوق البنفسجية بنسبة تتراوح ما بين 99 إلى 100٪.
- يمكن استخدام واقي الشمس عند الخروج مع تجديده بانتظام وعند التعرق وتعرضه للماء .
- ارتد ملابس تحمي من أشعة الشمس، وأن تكون لها أكمام طويلة وواسعة .
- يمكن ارتداء قبعة واسعة لحماية الأذن والرقبة والوجه من أشعة الشمس، وبالتالي يمكن الوقاية من سرطانات الجلد والحروق التي يمكن أن تصيبهما.