Ozone Layer لایه ازن
بیش از چهار میلیارد سال از عمر کره زمین می گذرد. در حالیکه تنها چند هزار سال بیشتر نیست که انسان پا بر این کره ی خاکی گذارده است. او در این زمان کوتاه تا جائی که توانسته در تخریب زمین کوشیده است، بدون آنکه به این نکته توجه کند که زمین تنها زیستگاه اوست و با نابودی آن دیگر جائی برای ادامه حیات نخواهد داشت. جالب آن است که میزان تاثیر انسان در تخریب زمین بسیار بیشتر از کلیه گیاهان، جانوران و عوامل فرسایشی است. یکی از مهمترین خطراتی که انسان برای خود و سایر موجودات زنده ی ساکن کره ی زمین فراهم آورده است، تخریب لایه ی اوزون است.
مقدمه
چنانچه آدمی به همین ترتیب به عمیق تر کردن سوراخ لایه ی اوزون ادامه دهد، بزودی کره ی زمین نه تنها برای زندگی خود او بلکه برای تمامی موجودات ساکن آن غیر قابل سکونت خواهد شد. در این مقاله ما در صدد هستیم تا با لایه ی اوزون، علت آسیب دیدن آن و راههای حفاظت از خود و محیط در برابر خطر جدی که هم اکنون کلیه ساکنان کره ی زمین را تهدید می کند آشنا شویم .
اتمسفر زمین را بر حسب چگونگی روند دما، اختلاف چگالی، تغییرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ویژگیهای الکتریکی به 5 لایه تقسیم کرده اند.
تروپوسفر
تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است که خود از لایه های کوچکتری تشکیل شده است. وجه تمایز این لایه با دیگر لایه های اتمسفر، تجمع تمامی بخار آب جو زمین در آن است؛ به همین دلیل بسیاری از پدیده های جوی که با رطوبت ارتباط دارند و عاملی تعیین کننده در وضعیت هوا به شمار می آیند (از قبیل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در این لایه رخ می دهند. منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است. از این رو با افزایش ارتفاع با کاهش دما مواجه خواهیم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرایط حرارتی متفاوتی که در عرضهای جغرافیایی مختلف حاکم است تبعیت می کند. این ضخامت معمولاً از ۱۷ تا ۱۸ کیلومتر در استوا به ۱۰ تا ۱۱ کیلومتر در مناطق معتدل و ۷ تا ۸ کیلومتر در قطبها تغییر می کند.
استراتوسفر
لایه استراتوسفر بر روی لایه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود ۲۳ کیلومتر است. در ۳ کیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهای بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشکیل می شود و تنها در شرایط ویژه ای ممکن است ابرهای کوهستانی به نام ابرهای مرواریدی در ارتفاع ۲۱ تا ۲۹ کیلومتری از سطح زمین ظاهر شوند که علت وجود آنها حرکات موجی شکل هوا از سوی موانع می باشد.
از دیگر ویژگیهای مهم استراتوسفر وجود ازن در این لایه است که بخصوص در ارتفاع ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری سطح زمین بر اثر واکنشهای مختلف فتوشیمیایی بدست می آید. مقدار ازن در این لایه معمولاً روند فصلی دارد حداکثر آن در بهار و حداقل آن در پاییز مشاهده می شود.
مزوسفر
در بالای لایه گرم ازن لایه مزوسفر قرار دارد که دما در آن متناسب با افزایش ارتفاع با آهنگ ۳/۰ سانتیگراد به ازای هر ۱۰۰ متر کاهش می یابد به طوریکه دما در مرز فوقانی آن در ارتفاع ۸۰ تا ۹۰ کیلومتری به ۸۰- درجه سانتیگراد می رسد. و نتیجه این دمای پایین انجماد بخار آب ناچیز موجود در این لایه است که باعث بوجود آمدن ابرهای شب تاب می شوند. این ابرها درتابستان و در عرضهای بالا دیده می شوند. مزوسفر سردترین لایه اتمسفر تلقی می شود.
از بخش فوقانی مزوسفر تا ارتفاع تقریبی ۱۰۰۰ کیلومتری اتمسفر زمین، بار الکتریکی شدیدی حاکم است که زاییده وجود یونها و الکترونهای آزاد است. در حقیقت پرتوهای پر انرژی خورشید که از فضای خارج به طبقات بالایی اتمسفر وارد می شوند باعث گسستگی پیوند یا یونیزاسیون مولکولها و اتمها می شوند. بر اثر یونیزاسیون، الکترون آزاد می شود و باقی مانده اتم به صورت یون در می آید؛ به همین علت این لایه از جو را یونوسفر نامیده اند.
یونوسفر
شرایط موجود در یونوسفر در این لایه نیز حاکم است؛ بدین معنی که گازها در این لایه همچنان قابلیت هدایت الکتریکی خود را حفظ می کنند. سرعت ذرات در این لایه بسیار زیاد است و در مواردی به ۲/۱۱ کیلومتر در ثانیه می رسد.
اگزوسفر لایه گذار جو به فضای کیهانی به شمار می آید که بخش فوقانی آن را در ارتفاع بیش از سه هزار کیلومتری از سطح زمین برآورد کرده اند.
اگزوسفر
تعریف
ازن (به انگلیسی : Ozone)؛ ازون واژه ای یونانی است به معنی «بو» و به ویژه «بو تند» اطلاق می شود. اوزن مولکولی با سه اتم اکسیژن است مولکول اکسیژن دارای دو اتم اکسیژن است اما تفاوت در یک اتم اکسیژن در این دو مولکول تفاوتهای اساسی را در این دو مولکول بوجود آورده است. ازن معمولاً ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش ها مانند کلر عمل می کند و با مکانیزم ترکیب شدن با پروتئین و بی اثر کردن آنزیم کاهنده که برای تنفس یاخته مهم است، به عنوان میکروب کش عمل می کند.ازن یکی از مهم ترین گازهای زمین است.
تصور کنید یک الک داشته باشید که دانه های درشت را از خود عبور دهد، ولی دانه های ریزتر از آن نتوانند عبور کنند. به طور اساسی دانه های ریز نفوذپذیری بیشتری دارند و مسلما آسان تر از دانه های درشت نفوذ می کنند.
لایه ازن نیز چنین خاصیتی دارد. این لایه می تواند مانع عبور اشعه هایی که نفوذپذیری بالایی دارند شود و اشعه هایی با نفوذپذیری کمتر را از خود عبور دهد. نور خورشید شامل طیفهای مختلفی از اشعه هایی با طول موجهای متفاوت است که نور مرئی بخشی از آن را شامل می شود. اشعه ماورائ بنفش و حتی اشعه هایی با طول موج کمتر از ماورای بنفش (uv) که برای حیات بسیار مضرند، در تشعشع خورشید وجود دارد. این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالایی دارند. بعضی از این اشعه ها حتی می توانند از لایه های سطحی پوست عبور کنند و به بافتهای درونی برسند و به آنها آسیب برسانند. اشعه ماورای بنفش براحتی به پوست آسیب می رساند و یکی از علل اصلی سرطان پوست به شمار می رود.
این اشعه باعث مرگ میکروارگانیسم ها می شود.
این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالاتری نسبت به نور مرئی دارند؛ چراکه طبق قوانین فیزیک، هرچه یک اشعه طول موج کمتری داشته باشد، قابلیت نفوذ بیشتری دارد و اشعه های Uv و اشعه های مخرب دیگر به مراتب طول موج کمتری از نور مرئی دارند. وجود پدیده ای مثل لایه ازن که باعث می شود نور مرئی به زمین برسد و پدیده های مرتبط با آن مثل فتوسنتز و… در زمین ممکن شود و از ورود اشعه های مخرب جلوگیری کند، حیات را به صورت کنونی امکان پذیر کرده است.
عوامل مخرب لایه ازون
پیامدهای تخریب لایه ازون
عوامل کلیدی موثر در رقیق شدن اوزون عبارتند از : آزمایش بمبهای اتمی در جو زمین، نوسان شبه دو ساله فورانهای آتشفشان، مصرف متوالی کلرو فلوئورو کربن (این گازها در حکم حلال در انواع افشانه ها تحت نام کلی CFC (سی اف سی) معروفند که نمونه آنها گاز فریون (Freon) یخچالهاست) و در انواع افشانه های آرایشی و بسیاری از صنایع شیمیایی به کار می روند، انواع پاک کننده ها، برخی آفت کش های مورد استفاده در کشاورزی، کپسول های آتشنشانی با دارا بودن گازی به نام هالوژن و…
تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها می انجامد و نیز موجب سوختگی پوست، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان می شود. و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات می شود.
شروع تخریب لایه ازون چرا از قطبها!!!!
چون گردش وضعی زمین از غرب به شرق است به دلیل نیروی گریز ازمرکزی که در دو قطبها وجود دارد، دو حفره در دو قطب ایجاد می شود، مانند وقتی که چایی شیرین را به هم می زنید ، و در این حفره ها آلاینده ها متمرکز می شوند و اثر تخریبی بیشتری پیدا می کنند.
اصولا لایه استراتوسفر که در بالای آن لایه اوزون قرار دارد در دو قطب باریکتر است. این لایه در استوا به طور متوسط 18 کیلومتر، در مناطق معمولی 12 کیلومتر، و در قطبها به طور متوسط 8 کیلومتر می باشد.
تخریب لایه اوزون بیشتر در قطب جنوب صورت می گیرد ، چونکه در سمت قطب جنوب به نسبت قطب شمال خشکیهای بیشتری وجود دارد؛ به عنوان مثال در عرض جفرافیایی 90 درجه شمال اقیانوس منجمد شمالی واقع است، درحالیکه در همین عرض جغرافیایی جنوب استرالیا وجود دارد که از نظر صنعتی خیلی هم فعال و آلوده کننده هم هست.
نظر زمین شناسان
در قطب جنوب و در فصل زمستان بادهای ویژه ای به نام بادهای استراتوسفری وجود دارد که باعث تمرکز بیشتر ترکیبات CFC در یخ های قطب جنوب می شود. با گرم شدن هوا و ذوب شدن یخ، این ترکیبات آزاد شده با نفوذ به جو و تولید اتم های کلر، منجر به تخریب لایه ی اوزون خواهد شد.
نظر شیمیدانها
در قطب جنوب به علت طولانی بودن فصل سرما ، ابرهای استراتوسفری تشکیل می شود. HCl حاصل از واکنش اتم های Cl ( حاصل از CFC ) و متان، برروی این ابرها که اکثرا شامل ذرات جامد HNO3.3H2O است متراکم شده ، بافرارسیدن بهار، Cl2 ها توسط واکنش زیر آزاد می شوند.
علت تخریب بیشترلایه ی اوزون در قطب جنوب
سرطان های پوستی بیشتر در استرالیا و نیوزلند….
همانطور که می دانید، در هر مکانی از کره زمین که اثر تخریبی لایه ازون بیشتر از سایر مکان ها باشد، نیروی ماوراء بنفش بیشتر به زمین ساتر می شود و همین خود باعث بروز انواع بیناری های از جمله سرطان های پوستی می گردد.
کشورهایی همچون استرالیا و نیوزلند چون به قطب جنوب نزدیک تر هستند و در ابن منطقه ی یخی ازون سازی کمتر می باشد، در نتیجه تشتعات ماورائ بنفش بیشتر به زمین ساتر می شود و باعث ایجاد بیماری هایی همچون سرطان پوست و مشکلاتی مثل خشکسالی می گردد.
خود زمین به گونه اى مى باشد که نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب مى تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتر از ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد.
هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد، بنابراین هواى گرم هنگامى که بر اثر جریان هایى به قطب جنوب مى روند، چون سبک مى باشند،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لایه هاى اوزون برفراز قطب جنوب می شوند.
در زمستان نور خورشید کاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد، واین امر باعث کاهش دما و تشکیل ابرهای psc می شود.
ابرهای psc اسیدی هستند و به همین دلیل آن ها به لایه اوزون آسیب می رسانند
عوامل موثر در تخریب لایه اوزون….
شهرهایى که ارتفاع آنها از سطح دریا بیشتر است و همچنین هواى صاف و پاکى دارند بیشتر در معرض خطرات تابش فرابنفش خورشید قرار دارند چرا که میزان زیادى از شدت تابش فرابنفش خورشید در برخورد با آلاینده هاى هوا کاهش مى یابد و نیز همچنین با افزایش ارتفاع از سطح دریا و وجود شیب طبیعى در مناطق کوهستانى باعث افزایش تابش فرابنفش رسیده به سطح زمین مى شود زیرا با افزایش ارتفاع، توده هوایى (mass air) جو کاهش مى یابد به طورى که با افزایش ارتفاع به میزان هزار متر، شدت تابش فرابنفش خورشید به میزان ۳۵ درصد افزایش مى یابد.
در ایران کدام شهر با خطر بیشتری روبروست؟
و از طرفى به دلیل این که خورشید در عرض جغرافیایى که ما در آن واقع شده ایم به صورت مایل مى تابد، وجود سطح شیبدار کوهستان باعث برخورد تابش به صورت عمودى به سطح زمین مى شود. با توضیحاتى که ارائه شد مى توان گفت شهرهاى غربى کشور به خصوص مناطق مرتفع به دلیل ارتفاع زیاد، شیب طبیعى منطقه و پاکى هوا، به شدت تحت تاثیر تابش فرابنفش خورشید به خصوص در فصل تابستان قرار مى گیرند که مى تواند باعث افزایش ابتلا به سرطان پوست، آفتاب سوختگى و آب مروارید چشم شود.
اقدامات جهان و ایران علیه کاهش اثرات تخریبی ازن
جمهورى اسلامى ایران از تولید کنندگان مواد تخریب کننده لایه ازن به حساب نمى آید ولیکن مقادیر زیادى از این مواد را براى مصارف صنعتى خود وارد مى کند. مصرف کنندگان عمده این مواد، صنایع برودتى و سردکننده ها و سازندگان یخچال ها و فریزرهاى خانگى، صنعتى و تجارى، صنایع ابر و اسفنج سازى، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستم هاى تهویه مطبوع، کپسول هاى اطفاى حریق، حلال اسپرى هاى پا ک کننده قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیل ها کاربرد دارند.جمهورى اسلامى ایران در مارس سال ۱۹۹۰ پروتکل مونترال و در سال ۱۹۹۷ الحاقیه هاى لندن و کپنهاک را پذیرفت و به دنبال پذیرش و امضاى مفاد پروتکل مونترال، در برنامه ریزى هاى کشورى خود موارد فوق را لحاظ کرد که
براساس آن مى بایست تا قبل از سال ۱۹۹۹ میلادى ۷۵ درصد از مصرف مواد مخرب لایه ازن کاسته شود و این روند کاهش تا میزان صد درصد در سال ۲۰۱۰ ادامه یابد.پس از پروتکل مونترال صندوق چند ملیتى، جهت حمایت و کمک بر اجراى پروتکل مونترال ایجاد شد که هدف اساسى این صندوق، کاهش در تولید و مصرف مواد مخرب لایه ازن در کشورهاى در حال توسعه بود و جمهورى اسلامى ایران از خدمات این صندوق که شامل دریافت وسایل و تجهیزات لازم براى تغییر خطوط تولید و آموزش پرسنل براى حذف این مواد است استفاده مى کند.در سال ۱۹۹۴ سازمان حفاظت از محیط زیست ایران با همکارى و کمک برنامه عمران سازمان ملل متحدUNDP، دفتر حفاظت از لایه ازن را تاسیس کردند که از مهمترین اهداف این مرکز، هماهنگى میان کلیه نهادهاى دولتى و غیردولتى داخلى بوده و به عنوان
دبیرخانه کمیته ملى ازن، وظیفه هماهنگى و تسهیل و اجراى پروژه در همکارى هاى فنى و جمع آورى و انتشار آمار و اطلاعات مربوطه است.
همچنین در راستاى تحقیقات، دیده بانى و اندازه گیرى ازن جوى، سازمان هواشناسى کشور با همکارى و حمایت سازمان هواشناسى جهانى، در اواخر سال ۱۹۹۴ اقدام به تاسیس ایستگاه ازن سنجى و مرکز مطالعات ازن در شهر اصفهان کردند، که از مهمترین اهداف این ایستگاه و مرکز، اندازه گیرى ازن جوى به روش هاى مختلف و تحقیقات در زمینه بررسى تغییرات ازن جوى و تبادل اطلاعات و داده هاى ازن با مرکز داده هاى ازن جهانى WOUDC در کانادا است.
آیا انسان مى تواند لایه ازن را ترمیم کند یا فقط مى تواند از خسارت بیشتر جلوگیرى کند؟
تنها راه ترمیم لایه ازن جلوگیرى از تولید و انتشار گازهاى مخرب (CFCs) است. اما این بدان معنى نیست که با توقف تولید و انتشار این گازها تخریب لایه ازن سریعاً متوقف شود، چرا که مدت زمان طول عمر و ماندگارى گازهاى مخرب لایه ازن در جو بسیار بالا است (از ۵۰ تا ۱۵۰ سال) و تا حذف کامل گازهاى مخرب که قبلاً در جو آزاد شده اند حداقل نیم قرن لازم است، یعنى امید است که در نیمه دوم قرن بیست و یکم (سال ۲۰۷۰ میلادى) دیگر تخریب لایه ازن متوقف شده باشد.
ترمیم لایه ازون
با تشکر ازحسن توجه شما