أهمية طبقة الأوزون في حماية الحياة على كوكب الأرض

أهمية طبقة الأوزون

طبقة الأوزون (بالإنجليزية: Ozone Layer) هي غلاف غازي طبيعي يتواجد في إحدى طبقات الغلاف الجوي العُليا، وتحديداً في طبقة الستراتوسفير التي تمتد على ارتفاع يتراوح بين 10 إلى 50 كيلومتراً عن سطح الأرض. على الرغم من أن تركيز غاز الأوزون في الغلاف الجوي يكون منخفضاً، إلا أن 90% منه يتواجد في هذه الطبقة. تكمن الأهمية الحيوية لطبقة الأوزون في قدرتها على حماية كوكب الأرض من الأشعة الضارة التي تنبعث من الشمس، حيث تقوم بامتصاص الجزء الأكبر من الأشعة فوق البنفسجية (UV) التي تشكل خطرًا على الصحة العامة لكافة الكائنات الحية. إذ إن تعرض الإنسان لهذه الأشعة يؤدي إلى زيادة احتمالات الإصابة بسرطان الجلد وإعتام عدسة العين، بالإضافة إلى تأثيرها السلبي على قدرة الحيوانات على التكاثر وبقائها، وكذلك على نمو النباتات وتفاعل المركبات الكيميائية في البيئة مما يسهم في حدوث تغييرات خطيرة في النظم البيئية.

يتولى الأوزون عملية امتصاص أكثر الأطوال الموجية نشاطًا للطاقة بين جميع الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية، بينما تقوم جزيئات الأكسجين بامتصاص الأطوال الموجية الأخرى. وبفضل هذه العملية، يمتص غاز الأوزون مع غاز الأكسجين ما نسبته بين 95% إلى 99.9% من الأشعة فوق البنفسجية القادمة إلى الأرض، مما يؤدي إلى توليد حرارة تساهم في زيادة درجة الحرارة في طبقة الستراتوسفير مع ارتفاع الارتفاع.

تجدر الإشارة إلى أن غازي الأوزون والأكسجين لديهما القدرة على إعادة تشكيل أنفسهما بعد تكسير الروابط بين ذراتها بفعل الأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تكوين ذرات أكسجين حرة (O) ذات قابلية تفاعل عالية. حيث تتحد ذرة الأكسجين الحرة مع أخرى لتشكيل جزيء الأكسجين (O2)، والذي يتم لاحقًا بالتفاعل مع ذرة أكسجين حرة إضافية لتكوين الأوزون (O3).

تاريخ اكتشاف ثقب الأوزون

تم التعرف على ظاهرة ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي من قبل العُلماء جو فارمان (Joe Farman) وبريان غاردينر (Brian Gardiner) وجوناثان شانكلين (Jonathan Shanklin) في عام 1985، بعد تقديمهم تقريراً يوثق انخفاضاً ملحوظاً وغير متوقع في مستويات الأوزون في طبقة الستراتوسفير فوق القطب الجنوبي. وأظهرت البيانات التي جمعوها وجود نقصان في مستوى الأوزون خلال فصل الربيع في أواخر السبعينيات، حتى وصل الأمر في عام 1984 إلى أن سمك طبقة الأوزون في أكتوبر كان يعادل نحو ثلثي كميته في العقود السابقة.

أشاد العالم فارمان بالارتباط الوثيق بين ثقب الأوزون واستخدام البشرية لمركبات الكلوروفلوروكربون (بالإنجليزية: Chlorofluorocarbons) في العديد من الصناعات وأجهزة التبريد مثل الثلاجات. كما أدت النتائج التي توصل إليها هو وزملاؤه إلى تأثيرات كبيرة في مجالات علوم الغلاف الجوي والتفاعلات الكيميائية، مما أسفر عن تغييرٍ تمخض عنه تعديل سياسات عالمية تتعلق بالبيئة.

المواد الضارة بطبقة الأوزون

تشمل المواد الضارة بطبقة الأوزون، المعروفة أيضًا بالمواد المستنفذة، مجموعة من المركبات الكيميائية التي تسبب تحلل الأوزون في طبقة الستراتوسفير. من أبرز هذه المركبات غازات الهالوجينات، التي تحتوي أو تحتوي على الكلور أو البروم، بما في ذلك مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) و مركبات الهيدروكلوروفلوروكربونات (HCFCs) وكلوريد أو بروميد الميثيل، إضافةً إلى الهالونات. هذه المركبات تُطلق في الجو، حيث تتجه عبر الطبقات السفلية من الغلاف الجوي إلى طبقة الستراتوسفير، وهناك، تتفاعل الهالوجينات بشدة في ظل وجود أشعة فوق بنفسجية، مما يؤدي إلى تفكيك الروابط بين ذرات الأوزون، وبالتالي فإن ذلك يسفر عن تآكل طبقة الأوزون.

تختلف المركبات الكيميائية المذكورة في تأثيرها على استنفاذ طبقة الأوزون، وفيما يلي جدول يوضح بعضًا من هذه المركبات وإمكانية استنفاذها للأوزون لكل طن من الغازات، مقاسةً بالنسبة لمركب الكلوروفلوروكربون-11 (CFC-11) كنقطة أساس:

مجموعة الغازات	أنواع الغازات	دالة إمكانية استنفاذ الأوزون (ODP)	عمر بقاء الغاز في الغلاف الجوي (بالسنة)
غازات الكلور	كلوروفلوروكربون-11 (CFC-11)، كلوروفلوروكربون-12 (CFC-12)، كلوروفلوروكربون-113 (CFC-113)، رابع كلوريد الكربون (CCl4)، مركبات هيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs)، كلوروفورم الميثيل (CH3CCl3)، كلوريد الميثيل (CH3Cl)، غازات تحتوي على الكلور ذات عمر قصير	1، 0.73، 0.81، 0.72، 0.01-0.1، 0.14، 0.015، قليل جداً	52، 102، 93، 26، 1-18، 5، 0.9، أقل من 0.5
غازات البروم	هالون-1301، هالون-1211، بروميد الميثيل (CH3Br)، غازات تحتوي على البروم ذات عمر قصير مثل (CHBr3)	15.2، 6.9، 0.57، قليل جداً	72، 16، 0.8، أقل من 0.5
مركبات هيدروفلوروكربون (HFCs)	هيدروفلوروكربون (HFC-134a)، هيدروفلوروكربون (HFC-23)، هيدروفلوروكربون (HFC-143a)، هيدروفلوروكربون (HFC-125)، هيدروفلوركربون (HFC-152a)، هيدروفلوروكربون (HFC-32)	0، 0، 0، 0، 0، 0	14، 228، 51، 31، 1.6، 5.4