مقدمه :

جو زمین از چند لایه تشکیل شده است . لایه اول تروپوسفر نام دارد که عواملی همچون برف و باران و ابر کلا تغییرات آب و هوایی در آن رخ می دهد . در بالای تروپوسفر لایه دیگری به انم استراتوسفر قرار دارد که عواملی چون سوراخ شدن لایه ازن و گرمایش زمین بر آن اثر می گذارد . منطقه باریکی بین این دو بخش از جو وجود دارد که تروپوپوز نامیده می شود .

ازن به شکل یک لایه در استراتوسفر قرار گرفته که در مناطق استوایی باریکتر و در مناطق قطبی متراکم تر است.

بعد از استراتوسفر لایه مزوسفر و اکزوسفر وجود دارد .

طرح مسئله :

ازن چیست ؟ ازن مولکولی است که حاوی سه اتم اکسیژن و به رنگ آبی است و بوی قوی دارد . اما اکسیژن طبیعی که ما از آن تنفس می کنیم ، مولکول  حاوی 2 اتم اکسیژن است که رایج تر از ازن است . اما با این حال حتی مقدار کمی از ازن نقش کلیدی در جو دارد ، چون این گاز همانند یک سپر از رسیدن اشعه UVB نور خورشید به سطح زمین جلوگیری کرده و این لایه در بخش استراتوسفر است که همچون چتر حفاظتی بر سر کره زمین قرار گرفته است و امنیت کنترل آب و هوایی را برای انسانها و موجودات کره زمین به ارمغان         می آورد .

کشف سوراخ لایه ازن : کشف سوراخ ازن در قطب جنوب توسط دانشمندان بریتانیایی همچون گاردینو و شانکلین در سال 1985 یک شوک به جامعه علمی وارد کرد .

در صورتی که سالها قبل یعنی حدود 1956 اولین تحقیقات درباره لایه ازن صورت گرفته بود با کشف سوراخ لایه ازن سوزان سولومون که یک شیمیدان در سازمان ملی اقیانوس و اتمسفر آمریکا ( NOAA ) بود ، واکنش های شیمیایی بر روی ابرهای استراتوسفری قطبی و وجودگرداب قطبی در زمستان را علت ایجاد این سوراخ بزرگ بر فراز قطب جنوب دانست .

سوراخ ازن چیست ؟ سوراخ ازن از دست رفتن گاز ازن استراتوسفری در فصل گرما بر فراز قطب جنوب است که در ماه سپتامبر به اوج خود می رسد که مساحت سوراخ ازن 220 ( DU ) تخمین زده شده است . ( DU : واحد اندازه گیری ضخامت لایه ازن در یک ستون عمودی از سطح بالای جو است . )                        ( دابسون : نام اولین رهبر مشاهدات ازن است .)

عوامل تخریب لایه ازن :

در طول 15 سال گذشته ازن استراتوسفری بر فراز قطب جنوب و به تازگی بر فراز قطب شمال در زمان های مشخصی از سال کاهش می یابد که به اصطلاح به آن سوراخ شدن لایه ازن می گویند ، که عوامل متعددی در این حادثه دخیل هستند :

عوامل تخریب لایه ازن به دو دسته تقسیم می شود :

·        عوامل طبیعی

·        عوامل انسانی ( مصنوعی )

منابع طبیعی دخیل در تخریب لایه ازن و آتشفشانها و اقیانوس ها مقادیر زیادی کلر آزاد می کنند و این کلر از این منابع به جو راه پیدا می کند که کل کلر آزاد شده از منابع طبیعی 16% است و 84% مابقی از منابع انسانی مخصوص CFC ها ناشی می شود .

به طور طبیعی ازن مدام تولید و تخریب می شود و تا چند سال پیش میزان کلی ازن ثابت بود امابا افزایش کلروبرم در استراتوسفر این تعادل به هم خورد و دیگر طبیعت قادر به اصلاح این کم و کاستی ها و تغییرات نشد .

عوامل مصنوعی و  انسان ساخت دخیل در تخریب لایه ازن : متاسفانه به لطف انسان و با ورود مواد شیمیایی همچون کلروفلوروکربن ها (CFC  ) که سموم پایدار و ارزان هستند و متیل کلروفرم ( حلال ها )، تترا کلرید کربن ( ماده شیمیایی صنعتی ) ، هالوژن ها ( آتش خاموش کن ) ، برمید متیل ( ماده ضد عفونی کننده و آفت کش) ، NOx ( که یک محصول جانبی از فرآیند های احتراق و انفجار است . ) و کلا ODS ( مواد حاوی کلروبرم) زخم های عمیقی بر پیکره لایه ازن نقش بست که به سختی قابل جبران بود .

در این بین ( CFC ) ها که در صنایع یخچال سازی _ حلالها _ تولید فومهای انعطاف پذیر _ تولید آئروسل ها مثل اسپری ها استفاده می شود ، بسیار خطرناک است و مهم ترین گاز تخریب کننده لایه ازن به حساب  می آیند .

چگونگی عملکرد ( CFC ) در تخریب لایه ازن :  هنگامی که  CFC و HCFC  ( هیدرو فلورو کربنها ) به استراتوسفر  می رسند ، اشعه ماوراء بنفش خورشید باعث شکستن و آزاد شدن اتم های کلر می شود که اتمهای کلر در مجاورت با ازن واکنش نشان می دهند و شروع این چرخه شیمیایی تخریب ازن سبب تخریب لایه ازن می شود به طوری که با آزاد شدن هر اتم کلر بیش از 100000 مولکول ازن از بین می رود . البته HCFC ها اثر تخریبی کمتری نسبت به CFC ها بر لایه ازن دارند زیرا هیدروژن باعث کاهش زمان حضور آنها در اتمسفر می شود .

نکته جالب این است که از دیدگاه صنعتی این مواد ، مواد ایده آل محسوب می شوند چون بسیار پایدار ، غیر قابل اشتعال و غیر سمی هستند و کار کردن با آنها به انسان آسیب نمی رساند . در حالی که پایداری آنها باعث دوام در اتمسفر و انتقال به استراتوسفر و در نهایت تخریب لایه ازن می شود و از این راه به انسان و محیط زیست صدمه می زند .

سوراخ لایه ازن بر فراز قطب جنوب :

همانطور که می دانید تخریب لایه ازن بر فراز قطب جنوب بسیار چشمگیر است که این مشکل به دلیل وجود ابرهای قطبی (  PSC ) که در اثر گردباد قطبی و در سرمای شدید 90-  درجه سانتی گراد و همچنین تجمع این عوامل کریستالهای یخی تشکیل می شوند و باعث تشکیل این ابر ها می شوند . این کریستال ها با فراهم آوردن سطوح فعال شرایط را برای واکنش کلرونیترات با آب و تشکیل اسید هیپوکلریک می دهند و به محض طلوع خورشید در تابستان و افزایش  دما در شهریور کلر ذخیره شده آزاد می شود و کلر آزاد شده نیز باعث تخریب لایه ازن می شود .  در برخی موارد سوراخ شدن لایه ازن بر فراز قطب جنوب آنقدر بزرگ می شود که به بخش هایی از جنوب استرالیا – نیوزیلند – شیلی – آرژانتین و آفریقای جنوبی هم  می رسد .

اثرات تخریب لایه ازن :

_ اثرات تخریب لایه ازن بر انسان

_ اثرات آن بر سلامت گیاهان 

_ اثرات آن بر اکوسیستم دریایی

_ تاثیر بر مواد

اثرات تخریب لایه ازن بر  انسان :

مطالعات نشان می دهد که اگر تشعشعات خطرناک مثل UVB خورشید توسط ازن جذب نشود و از حفره های ایجاد شده عبور کند باعث آفتاب سوختگی ، سرطان پوست ، آب مروارید می شود و می تواند با تضعیف سیستم ایمنی بدن انسان ، مقاومت آن را ر برابر بیماری ها کاهش دهد و یا تغییر DNA ، باعث بروز سرطان پوست شود .

به طوری که سرطان بازال و کارسینوم با یک درصد کاهش در لایه ازن 2% افزایش می یابد . همچنین اشعه UVA  باعث ایجاد پیری زودرس می شود .

اثرات تخریب لایه ازن بر گیاهان :

اشعه UV می تواند باعث کندی رشد گیاهان می شود ؛چون گیاهان به سختی می توانند خود را با این اشعه انطباق دهند و این مشکل موجب تغییرات غیر مستقیم در گیاهان می شود مثل تغییر در فرم بوته – چگونگی مواد مغذی در داخل بوته – تغییر در زمانبندی مراحل رشد و توسعه گیاه – تغییر در چگونگی سوخت و ساز گیاه و ...

همچنین در مزارع برنج با از بین بردن باکتری های تثبیت کننده نیتروژن باعث کاهش محصول می شود .

اثرات تخریب لایه ازن بر اکوسیستم دریایی :

UVB خطرناک ترین نوع پرتو UV می باشد که حتی حد زیادی در اعماق آب نفوذ می کند و بنابراین می تواند فیتوپلانکتون ها و سخت پوستان شناور در سطح دریا را نابود کند . این موجودات اجزاء اولیه زنجیره غذایی را تشکیل می دهند و به طور عمده در آبهای قطب جنوب زندگی می کنند ، با نابودی این موجودات که غذای اصلی ماهی های بزرگ تر هستند ، نه تنها زنجیره ی غذایی دریاها گسسته می شود بلکه انسان نیز به عنوان مصرف کننده نهایی با کمبود غذاهای دریایی مواجه می شود .

به طوری که مطالعات نشان می دهد که با 25% کاهش تخریب لایه ازن 10% آبزیان طبقه فوقانی دریا و 25% آبزیان سطحی نابود می شوند .

تاثیرات تخریب لایه ازن بر مواد :

پلیمر های سنتزی و طبیعی و همچنین برخی مواد تجاری دیگر تحت تاثیر اشعه ماوراء بنفش خورشیدی هستند . که امروزه با افزودن مواد ویژه ای تا حدی از آسیب  اشعه UVB  به آنها محافظت می شود .

اقداماتی که در حال اجراست :

نخستین توافق جهانی برای CFC  ها با امضای پروتکل مونترال در سال 1987 بود . در سال 2000 اقدامات سخت گیرانه تری برای این توافق نامه صورت گرفت . مثل از بین بردن استفاده از CFC ها در قوطی های اسپری آئروسل -  جایگزین کردن HCFC  ها به جای CFC  ایجاد محدودیت های بیشتری برای استفاده از اسپری ها به استثنای اسپری های پزشکی اعمال گردید .

امروزه بیش از 190 کشور این پیمان را تصویب کرده اند که تحت نظاره EPA صورت می گیرد .

آیا ایران هم عضو پروتکل مونترال است ؟

ایران در سال 1369 به کنوانسیون و پروتکل مونترال مرکزی ملحق شد . دفتر حفاظت لایه ازن در سال 1373 با همکاری سازمان حفاظت محیط زیست به طور رسمی کار خود را آغاز کرد .

آیا حفره لایه ازن قابل ترمیم است ؟

اگر کشور های عضو کنوانسیون وین و پروتکل مونترال به تعهدات خود عمل کنند و مصرف مواد مخرب لایه ازن را طبق برنامه زمان بندی شده حذف کنند ، لایه ازن به حالت طبیعی خود برمی گردد و سوراخ لایه ازن ترمیم  می شود البته  در شرایط مساعد 50 سال طول می کشد تا این حفره ها ترمیم شود .

چه عواملی ترمیم لایه ازن را به تعویق می اندازند ؟

دانشمندان هشدار داده اند حتی اگر کاهش مصرف گاز های CFC  برآورده شود ، پدیده گرم شدن زمین که نتیجه تولید گازهای گلخانه ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوخت های فسیلی به دست می آید ، می تواند مهلت ترمیم حفره ازن را چند دهه به تعویق اندازد .

نتیجه گیری :

در سال 1994 مجمع عمومی سازمان ملل متحد 16 سپتامبر را به عنوان روز جهانی ازن برگزید و به همه دنیا  اعلام کرد که تحلیل رفتن ازن یک مسئله جهانی است و فقط مشکل قطب جنوب نیست ، چون ازن کمتر یعنی حفاظت کمتر از زمین .  

منابع :

U.S.EPA:Ozone Depletion . Retriveed -2011/3/28 -1

Ozone depletion – from Wikipedia – 2011 . -2

3-Report of the monteal pm tocol on substances that deplete the ozone hayer – April 2002 . U N E P .

The ozone hayer .T.H.E.OHIOSTATE . UNIVER SITY .-4

5-The ozone hole . british Antarctic survey .                                   NATURAL ENVIRONMENT RESEARCH COUNCIL . 2010 .

6-آلودگی محیط زیست ، آب ، خاک و هوا ، دکتر مجید افیونی .