طبقة الاوزون

Ozone-oxygen cycle في طبقة الأوزون.

طبقة الأوزون، هي إحدى طبقات الغلاف الجوي وتحتوي على تركيزات عالية نسبيا من غاز الاوزون (O₃). وتمتص هذه الطبقة 93-99% من الأشعة فوق البنفسجية عالية التردد الصادرة عن الشمس، والتي يمكن أن تشكل خطرا على الحياة في كوكب الأرض. ويوجد أكثر من 91% من كمية غاز الاوزون الموجود على الأرض في هذه الطبقة. وتقع في الجزء السفلي من طبقة الإستراتوسفير على بعد يقارب 10 كم - 50 كم فوق الأرض ويختلف سمك هذه الطبقة خط العرض. وقد اكتشفت طبقة الاوزون عام 1913 عن طريق الفيزيائي الفرنسي تشارلس فبري وهنري بواسو. وتم التعرف على خصائصها بالتفصيل عن طريق عالم الأرصاد البريطاني ج. م. ب. دبسون، والذي قام بتطوير نموذج [[القياس الطيفي|جهاز القياس الطيفي (دبسونميتر) والذي يمكن أن يستخدم لقياس الاوزون في طبقة الستراتسفير من على سطح الأرض. ما بين 1928 و1958 أسس دبسون شبكة عالمية لمحطات مراقبة الاوزون والتي يتم ادارتها حتى الآن. "وحدة دبسون"، هي طريقة لقياس إجمالي كمية الاوزون في العموك، وقد سميت بهذا الاسم تكريما لجهوده.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 نشأة الاوزون

Ozone-oxygen cycle in the ozone layer.

يتكون الاوزون طبيعيًا عن طريق التفاعلات الضوئية الكيميائية والتفريغ الكهربائي. يتكون الأوزون عن طريق التفاعل الضوئي الكيميائي عندما يرتطم إشعاع شمس ذو قوة عالية بالأكسجين العادي في الطبقة العليا من جو الأرض، ويحول بعضًا منه إلى اوزون.

وكذلك تقوم تفاعلات التفريغ الكهربائي بما فيها البرق والشرارات الكهربائية الصادرة من المحركات بتحويل بعض الأكسجين إلى أوزون. وبالإمكان إنتاج الأوزون صناعيًا عن طريق التفريغات الكهربائية في آلة تسمى مولد الأوزون.

 الأشعة فوق البنفسجية والاوزون

Levels of ozone at various altitudes and blocking of ultraviolet radiation.

لى الرغم من أن تركيز الأوزون في طبقة الأوزون قليل, إلا انه مهم بشكل كبير للحياة على الأرض, حيث انها تتشرب الأشعة فوق البنفسجية الضارة (UV) التي تطلقها الشمس. تم تصنيفها على حسب طول موجاتها إلى UV-A و UV-B و UV-C حيث تعتبر الأخيرة خطيرة جداً على البشر و يتم تنقيتها بشكل كامل من خلال الأوزون على ارتفاع 35 كيلومتر . مع ذلك يعتبر غاز الأوزن سام على ارتفاعات منخفضة حيث يسبب النزيف و غيرها.

من الممكن ان يؤدي تعرض الجلد لأشعة UV-B لإحتراقه (يظهر على شكل احمرار شديد); و التعرض الشديد له قدر يؤدي إلى تغير في الشفرة الوراثية و التي تنتج عنها سرطان الجلد. مع ان طيقة الأوزون تمنع وصول الأشعة UV-B الا انه يصل بعضاً منها لسطح الأرض. معظم أشعة UV-A تصل الأرض و هي لا تضر بشكل كبير إلا انها من الممكن ان تسبب تغيير في الشفرة الوراثية أيضاً.

استنزاف طبقة الأوزون يسمح بالتعرض الأشعة فوق البنفسجية و تحديداً أشعة ذات موجات أكثر ضرر للوصول إلى السطح مما يؤدي إلى زيادة في التغيير بالجينيات الوراثية للأحياء على الأرض . .

 توزيع الاوزون في الإستراتسفير

Brewer-Dobson circulation in the ozone layer.

 الاوزون في الطبقات السفى

يعتبر معظم الأوزون الموجود في طبقات الجو السفلى مسببًا لتلوث الهواء، إذ إنه يتكون نتيجة للتفاعلات الكيميائية بين أشعة الشمس والمواد المسببة للتلوث الموجودة في الجو. والأوزون الناتج عن هذا التفاعل عبارة عن مركب دخاني ضوئي كيميائي. . ويستطيع هذا النوع من الأوزون أن يتلف مباشرة مواد المطاط والبلاستيك والنبات وأنسجة الحيوانات. وقد يتعرَّض هذا الأوزون إلى المزيد من التفاعلات الكيميائية التي تولد مواد كيميائية أخرى ضارة. والتعرّض إلى نسب معينة من هذا الأوزون يسبب صداعًا وحرقة في العينين، وتهيجًا في مجرى التنفس عند العديد من الأفراد. .

 تآكل طبقة الاوزون

المقالة الرئيسية: تآكل طبقة الاوزون

NASA projections of stratospheric ozone concentrations if chlorofluorocarbons had not been banned.

أعرب بعض العلماء في أواسط السبعينيات من القرن العشرين عن قلقهم من أن المركبات الكيميائية المسماة الكلوروفلوروكربون (ك ف ك) هي المسؤولة عن ثقب طبقة الأوزون الواقية للأرض.

وكانت مركبات (ك ف ك) تستعمل بكثرة في ذلك الوقت كمادة دافعة في علب رش الهباء الجوي. عندما ينبعث هذا المركب من العلبة يصعد ببطء في الهواء وعندما يصل إلى طبقات الجو العليا تقوم أشعة الشمس فوق البنفسجية بتفتيت هذا المركب إلى أجزاء يتفاعل بعضها مع الأوزون الموجود في تلك الطبقة، وبذلك يقلل من كمية الأوزون.

ولكن العلماء سرعان ما اكتشفوا أن انخفاض نسبة الأوزون الموجود في طبقات الجو العليا يعتمد على خط العرض، إذ يكون الانخفاض أشد في المناطق الواقعة على القطب الجنوبي (أنتاركتيكا)، حيث يكوّن ¸ثقبًا·. وأصدر علماء من المركز البريطاني لدراسة القطب الجنوبي في عام 1985م، أول تقرير عن وجود ثقب في طبقة الأوزون فوق خليج هالي. وفي عام 1986م قامت كل من الهيئة الوطنية لإدارة أبحاث الملاحة الجوية والفضاء الأمريكية (NASA)، والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP)، بتأسيس هيئة معدل الأوزون لدراسة نفاد كمية الأوزون في الجو.

وقد جمع بعض أعضاء هذه الهيئة معلومات من خلال الأقمار الصناعية ومن معدات على الأرض، ونشروا استنتاجاتهم في مارس من عام 1988م. وقد أكدت انخفاض نسبة الأوزون فوق منطقة القطب الجنوبي. واستنتج أعضاء هذه الهيئة أيضًا أنّ نسبة الأوزون في مناطق القطب الشمالي منخفضة، ولكن ليست إلى تلك الدرجة التي تؤدي إلى تكوين ثقب كما هو الحال في منطقة القطب الجنوبي.

 التنظيمات

وفي أوروبا وضعت كل من ألمانيا وفرنسا خططًا للبحث تسمى مشروع كيمياء الأوزون في الغلاف الزمهريري القطبي، وكان غرض هذا المشروع هو دراسة نضوب كمية الأوزون في المناطق الشمالية.

وفي عام 1987م وقعت إحدى وثلاثون دولة إتفاقية مونتريال التي تقضي بالحد من إنتاج مركبات (ك ف ك). وقد تم تنفيذ هذه الاتفاقية في الأول من يناير عام 1989م. وفي إعادة لتقييم اتفاقية مونتريال في عام 1990م، اتضح أن إنتاج مركبات (ك ف ك) انخفض في جميع أنحاء العالم، ولكنه اتضح أيضًا أن المركبات التي أنتجت كبديل لمركبات (ك ف ك) ضارة أيضًا بطبقة الأوزون.

ودعت اتفاقية مونتريال المجددة في عام 1990م بالإيقاف الكلي لإنتاج مركبات (ك ف ك) في نهاية القرن الحالي.

ولكن الجو سيبقى ملوثًا بمركبات (ك ف ك) لعدة سنوات حتى بعد إيقاف إنتاج هذه المركبات؛ وذلك لأن كمية كبيرة منها تتسرَّب إلى الجو من المكيفات الهوائية والثلاجات. كما أن العلماء يتوقعون أن يزداد تآكل طبقة الأوزون أكثر في السنوات القادمة، لأن مركبات (ك ف ك) تعمر طويلاً. وهذا سيؤدِّي إلى زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى الأرض، وبخاصة في مناطق جنوب أستراليا ونيوزيلندا.

 انظر ايضا

• الضباب الدخاني
• طبقات الغلاف الجوي
• اوزون

 قراءات إضافية

• Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N (1998). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0-471-17816-0

 وصلات خارجية

• Stratospheric ozone: an electronic textbook
• http://www.unep.org/ozone/Public_Information/4Aii_PublicInfo_Facts_OzoneLayer.asp
• NASA. Studying Earth's Environment From Space. June 2000. (accessed April 14, 2005) http://www.ccpo.odu.edu/SEES/index.html.