ثقب الأوزون

ثقب الأوزون
1 ــ طبقة الأوزون:
تشكل طبقة الاوزون جزءا من طبقة الستراتوسفير للغلاف الجوي، وتقع علي ارتفاع يتراوح ما بين (15 ــ 30 كيلومتراً) فوق سطح الارض، تتكون طبقة الاوزون من غاز الاوزون O3 الذي اكتشف في عام 1785 من قبل Matinus، وكانت طبقة الاوزون قد اكتشفت من قبل الفيزيائي البريطاني W. N. Hartley، وتكمن الوظيفة الاساس لطبقة الاوزون في حماية الحياة (المملكة الحيوانية والنباتية) علي كوكب الارض من تأثيرات الاشعة فوق البنفسجية، حيث تعكس طبقة الاوزون بعض الاشعة فوق البنفسجية، وتصل اليها موجات الاشعة فوق البنفسجية بثلاثة انواع الطول.
الموجة الطويلة UV-A يتراوح طولها ما بين 320-400nm
والموجة المتوسطة UV-B يتراوح طولها ما بين 290-320nm
والموجة القصيرة UV-C يتراوح طولها ما بين 200-290nm
الموجة UV-A، UV-B قليلة الضرر والموجة UV-C هي الخطرة علي الحياة وعندما يقل سمك طبقة الاوزون أو يتآكل جزء منها مكوناً ثقوباً فيها تسمح بمرور الاشعة فوق البنفسجية الي الارض
ويؤثر مباشرة علي مجمل جوانب الحياة وعلي مصادر الحياة (الماء) وطبقة الاوزون تؤثر عليها العوامل الطبيعية (كالبراكين، النيازك) ويعتبر ما حدث لمكونات الغلاف الجوي هو نتيجة النشاط البشري الذي ادي وسيؤدي الي اضعاف او تهديم دور طبقة الاوزون في حماية الحياة (الحيوانية والنباتية) وبمن فيها الانسان علي كوكب الارض.

2 ــ نشوء الارض وتطورها ودورها في تكوين طبقة الاوزون
تكون الغلاف الجوي لكوكب الارض بعد تصلب الغلاف الخارجي لها وتكوين القشرة الارضية البدائية للارض ورافقتها الانفجارات البركانية التي ادت الي انبعاث الابخرة والغازات الي خارج محيطها، مكونة الغلاف الجوي البدائي للكرة الارضية، كانت مكونات البراكين تحتوي علي (80% من بخار الماء وحوالي 12% من غاز ثاني اوكسيد الكاربون و7% من الاكاسيد الاخري).
وكان الغلاف الجوي البدائي غنياً بغاز Co2 وتحولت الابخرة الي الماء التي تساقط علي سطح الارض وامتلأت به المنخفضات مكونة أحواضاً مائية بدائية، ولم تظهر الحياة حتي ذلك الوقت، حيث يقدر عمر الارض بحوالي (6.4 ــ 7.4 مليار سنة)، وقبل مرور حوالي (2.4 مليار سنة)، دخلت الاشعة فوق البنفسجية الي الغلاف الجوي ومع ظهورها، بدأت الحياة البدائية وساعد ذلك التحول علي احداث تفاعلات كيميائية لمكونات الارض والغلاف المحيط بها (الغلاف الجوي)، وتم تحديد آثار الحياة قبل حوالي (8.3 مليار سنة) مستندا إلي نتائج الدراسات الجيولوجية التي تم من خلالها تحديد تواجد غاز الاوكسجين في ترسبات الاحواض المائية القديمة وتم اكتشاف اقدم المتحجرات في الترسبات قبل حوالي (5.3 مليار سنة) وتكونت بعدها، قبل حوالي (3 ــ 5.2 مليار سنة) كتل قارية قديمة وكانت الارض انذاك مغطاة بالمياة مع وجود بعض الجزر البركانية، وكان وضع الغلاف الجوي للارض كما هو في المريخ الذي يمتاز بوجود نسبة قليلة جدا من غاز الاوكسجين.

تعرضت الحياة علي كوكب الارض قبل حوالي (5.2 مليار سنة) الي انقراض شبه تام نتيجة انخفاض نسبة غاز الاوكسجين التي كانت موجودة انذاك بفعل ادخالها في تراكيب لبعض العناصر الاساسية مثل الحديد، السليكا، الالمنيوم، وازداد كمية غاز الاوكسجين بنسبة 1% قبل حوالي (1300 مليون سنة) وادت الي ظهور طبقة الستراتوسفير الذي يشكل طبقة الاوزون جزءا منها الذي قام بدور حماية الحياة علي كوكب الارض من خلال تقليل شبه ايصال الاشعة فوق البنفسجية الي الارض ومع زيادة نسبة غاز الاوكسجين انذاك ادت العمليتان الي تطور الحياة (المملكة الحيوانية والنباتية) علي كوكب الارض.

تعرضت القشرة الارضية لكوكب الارض خلال 600 مليون سنة الاخيرة الي تغيرات كبيرة ومرت بدورات ومراحل عدة من تكوين الاحواض المائية وبناء السلاسل الجبلية ورافقت كل دورة ومرحلة حركات عنيفة ادت الي انفجارات بركانية هائلة، مؤدية الي تغير مكونات الغلاف الجوي، والي دورات مناخية (مراحل جليدية) ودورات (ما بين الجليدية(، استمر بعض منها ملايين السنين، وعليه يستند بعض العلماء بأن التغيرات المناخية وتغير مكونات الغلاف الجوي وطبقاتها ومنها طبقة الاوزون تتحكم فيها جملة من العوامل الاساسية الطبيعية وترجع الي نشاط الشمس وعلاقة الكواكب الاخري بها ومنها كوكب الارض واضيف اخيرا العامل الثانوي (دور البشرية)، تأثير النشاط الانساني علي تلوث مصادر الحياة والبيئة والغلاف الجوي ومكوناتها مؤدية وستؤدي الي تشويه وتسريع التغيرات الطبيعية علي كوكب الارض وغلافها الجوي، حيث يؤثر انفجار البراكين علي تغير نسبة غاز ثاني اوكسيد الكاربون في الغلاف الجوي والي زيادة نسبة بخار الماء الذي يؤثر بدوره علي تآكل طبقة الاوزون مما يؤدي الي زيادة ايصال الاشعة فوق البنفسجية الي الارض والي زيادة امتصاص الاشعة الحمراء مؤدية الي زيادة تسخين الغلاف الجوي، هذا التحول عكس تأثيره المباشر علي الحياة علي كوكب الارض مؤدياً الي موت بعض النباتات والحيوانات والتأثير علي المملكة الحيوانية والنباتية ومنها الانسان.

3 ــ الدورات المناخية الطبيعية الاخيرة:
تؤكد الدراسات العلمية في مجال التغيرات المناخية وجيولوجيا البيئة تعرض كوكب الارض خلال الـ(100 ألف سنة -( الأخيرة الي عدة دورات مناخية، حيث تغير الظروف المناخية خلال الفترات التالية) 100، 43، 24، 19، 14، 5.7 ألف سنة) والي دورات ثانوية قصيرة بفعل العوامل الطبيعية بعيدة عن تأثير العامل البشري ويوجد حوالي اكثر من (7 آلاف سنة) بين دورة واخري وعليه يستند بعض الخبراء إلي ان التغيرات الحالية، مردها الي نتائج استمرار نشاط المجموعة الشمسية والتي تؤثر علي الكواكب ومنها كوكب الارض وغلافه الجوي وطبقة الاوزون جزء من ذلك، اما النشاط البشري الاخير فما هو الا عامل اضافي سلبي ادي الي تشويه وربما الي تسريع التغيرات التي طرأت علي مجمل جوانب البيئة والحياة.
وستدفع البيئة ثمنا باهظا لذلك التدخل الذي لا يعالج ولا يشخص المضاعفات الناجمة او التي تنجم من استخدام وادخال التكنولوجيا المعاصرة وتأثير فضلاتها علي المحيط الذي نعيش فيه بحكم احداث علل في مكونات الغلاف الجوي المحيط بكوكبنا الذي بدأ ملامح اثاره السلبية علي التربة، المياه السطحية والجوفية، تراجع الغابات وموت بعض الاشجار والنباتات وبعض الحيوانات كالاسماك، وانقراض العديد من الانواع الحيوانية والنباتية وازدياد عدد الاوبئة والامراض، اضافة الي تعميق التأثير علي التربة حيث ان حوالي 5.12% من التربة في قارة اوروبا مكونة من بقايا الملوثات.

4 ــ البراكين وتأثيرها الطبيعي علي الغلاف الجوي:
يشير تاريخ التطور الجيولوجي للقشرة الارضية الي تعرضها لانفجارات بركانية أدت الي احداث تغير في الغلاف الجوي المحيط بالارض، ورافقت كل مرحلة من مراحل التطور الجيولوجي للقشرة الارضية تغيرات مناخية والي تغير مكونات الغلاف الجوي بفعل الابخرة والغازات التي كانت تندلع من البراكين، ويوجد حاليا آثار لحوالي (390 بركانا) علي امتداد آثار بحر التيس الذي انقرض قبل حوالي (10 ملايين سنة) ولا يزال العديد منها يمتاز بنشاطها البركاني وحسب مكتب الاحصاء الجيولوجي الامريكي يوجد حوالي (1500 بركان خامد في العالم وان 33% منها تمتلك خصوصيات الثوران العنيفة وان 50 بركانا منها فعالة تنفجر بين الحين والآخر مؤدية الي انبعاث ملايين الاطنان من أبخرة ــ بخار الماء والغازات (غاز ثاني اوكسيد الكاربون)، مؤدية الي تغيرات مناخية والي عواصف رياحية، كما ولعب النشاط البشري دورا مؤثرا في زيادة نسبة الابخرة والغازات في الغلاف الجوي (طبقة الاوزون) لا سيما حركة الطائرات التي تقذف كميات كبيرة من غاز الماء الي طبقة الاوزون، اضافة الي صعود كميات كبيرة من الكاربونات الكلور الفلورية الي الطبقات العليا وهذه الكاربونات تتحلل ببطء بواسطة اشعة الشمس، وان الكلورين المنطلق منها يمكن ان يبدل كميات كبيرة من الاوزون O3 الي الاوكسجين O2 الاعتيادي مؤدية الي تآكل وتقليل سمك طبقة الاوزون، وهذا ما يسمح بمرور كميات اكبر من الاشعة الفوق البنفسجية الي الارض، وازداد خطورة تلك المواد علي طبقة الاوزون مما ادي الي اصدار بروتوكول تحت اشراف برنامج البيئة UNEP التابع للامم المتحدة في شهر ايلول (سبتمبر) 1987 بمدينة مونتريال دعا الي تجميد انتاج تلك المواد كما ان استخدام بعض المواد الكيميائية في الزراعة وفي تعقيم التربة مثل بروميد الميثان CHuBr الذي استعمل بكميات كبيرة في بعض دول منطقة الشرق الاوسط ومنها الاردن حيث يساهم هذا الغاز في تلف طبقة الاوزون بنسبة 7.0% من مجمل التلف في طبقة الاوزون، اضافة الي تأثيرها علي تلوث المياه الجوفية والسطحية، مما اضطر بعض الدول الاوروبية الي عدم استخدام المياه الجوفية ونظرا لخطورة هذا الغاز علي مجمل جوانب الحياة، قررت اتفاقية مونتريال عام 1987 وضع حد لاستخدامه والي ايقاف انتاج واستيراد هذا الغاز نهائيا في جميع انحاء العالم.

5 ــ اهم المواد الضارة للبيئة وتأثيرها علي الاوزون:
مصدر التهديد يأتى نتيجة أعمال وتكنولوجيا ابتدعها الإنسان بالإضافة إلى مجموعة من الممارسات البسيطة فى الحيــاة اليومية العادية لإنسان القرن العشرين ومنها انبعاث غازات:
أ- (CFCs) الكلوروفلوروكلربون و(HCFCs) الهيدروكلوروفلوروكربون والمستخدمة فى أجهزة التبريد والتكييف المنزلية والتجارية والصناعية وأجهزة التكييف المركزية، وفى أجهزة تكييف السيارات.
ب- CFCs المستخدمة فى الايروسولات والتى تنطلق فى الفضاء عند استخدام بخاخات العطور والمبيدات الحشرية والأدوية.
ج- بعض المذيبات المستخدمة فى تنظيف الأجزاء الميكانيكية والمعدنية والدوائر الإلكترونية.
د- الهالونات المستخدمة فى أنظمة مكافحة الحرائق.
هـ- بروميد الميثيل المستخدم كمبيد حشرى فى التخزين وتعقيم التربة الزراعية
)تُعد، اطارات السيارات، الاشعاعية النووية، النايلون، الدهان، الرصاص الابيض، تكرير البترول، المطاط، صودا البوتاس). من اهم المواد التي لا يمكن معالجة مضاعفاتها ويزداد تأثيرها علي البيئة وينعكس سلبا علي الانتاج، حيث تشير الابحاث إلي ان البيئة النظيفة الصحية تساهم في زيادة انتاج الافراد بمعدل يتراوح ما بين 20 ــ 38% من انتاج الشخص نفسه في بيئة غير نظيفة، ويصعب الحفاظ علي البيئة النظيفة في ظل الاستمرار في اغراق البيئة بالنفايات نتيجة تزايد الكثافة السكانية وارتفاع مستوي المعيشة والاقبال المتزايد علي شراء البضائع وخاصة السلع الاستهلاكية وهو ادي الي خلل كبير في توازن البيئة وعدم قدرتها علي القيام بعملية التدوير الطبيعي ويمكن ملاحظة ذلك في المناطق التي تعاني من تآكل طبقة الاوزون مما ادي الي نشوء ثقوب في طبقة الاوزون وتلك الثقوب السوداء تغطي مساحات شاسعة في امريكا الشمالية واوروبا الغربية، سيبيريا، اوروبا الشرقية، استراليا وفي القطب الجنوبي.

6- كيف يتم تدمير طبقة الأوزون
لم تتضح، حتى الآن، بصورة قاطعة العلميات الفيزيائية والكيميائية المسببة لنشوء ثقب الأوزون، إلا انه تعزز بين العلماء الرأي القائل بان التلوث الصناعي للجو الناجم عن أكاسيد الأزوت والمركبات المعروفة باسم كلوروفلوروكربون تلعب دورا أساسيا في ذلك تتفاعل أكاسيد النتروجين التي تنطلق مع عوادم الطائرات فوق الصوتية، التي تطير على ارتفاعات تفوق الـ10 كم فوق سطح الأرض مع الأوزون وتحوله إلى أكسجين على النحو التالي :
NO + O3 ----> NO2 + O2
NO2 + O ----> NO + O2

وهكذا فوجود أكاسيد الأزوت ولو بكميات قليلة تحول الأوزون إلى أكسجين دون أن تستنفد، أي أن أول أكسيد الأزوت يلعب دور الوسيط في تحويل الأوزون إلى أكسجين.
ويحدث تأثير مركبات الكلوروفلوروكربون بان تصعد جزيئاتها إلى طبقة الستراتوسفير ذلك أن هذه المركبات على قدر كبير من الاستقرار لذلك تبقى في الهواء مدة طويلة، وقد وجدت هذه المركبات على ارتفاع نحو 18 كلم فوق سطح الأرض عند خط الإستواء وعلى ارتفاع نحو 7 كلم فوق المناطق القطبية. تنحل جزيئات الكلوروفلوروكربون تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وينشا من ذلك ذرات حرة من الكلور النشط التي تتحد مع الأوزون معطية أكسيد الكلور الأحادي ClO ومعيدة الأوزون عندئذ إلى الأكسجين العادي. ويتفكك أكسيد الكلور الأحادي بسهولة وبفعل ذرات الأكسجين الحرة الموجودة في الجو، فتعود ذرة الكلور لتظهر من جديد جاهزة للتفاعل، وعلى هذا النحو يمكن لذرة كلور واحدة أن تحطم ما يقرب عن 100 ألف جزيء من الأوزون. وتتم هذه التفاعلات حسب المعادلات التالية :
CF2Cl2 + UV ----> CF2Cl + Cl
CFCl3 + UV ----> CFCl2 + Cl

يتحد الكلور النشط مع الأوزون ويحوله إلى أكسجين
Cl + O3 ----> ClO + O2

يتفكك أكسيد الكلور الأحادي بفعل ذرات الأكسجين الحرة الموجودة في الجو
ClO + O ----> Cl + O2

وبذلك تعود ذرة الكلور من جديد جاهزة للتفاعل


7- زيادة في حجم ثقب الاوزون
تقول وكالة الفضاء الأمريكية - ناسا - إن ثقب طبقة الأوزون الجوية فوق المنطقة القطبية بلغ حجما لم يبلغه من قبل. وأوضحت ناسا أن مساحة ثقب الأوزون وصلت، هذا العام، إلى ثمانية وعشرين مليون وثلاثمئة ألف كيلومتر مربع وهذا يعني أن الثقب أصبح يعادل ثلاثة أضعاف مساحة الولايات المتحدة. وكان حجم الأوزون قد سجل قبل سنتين رقما أقل من ذلك أي سبعة وعشرين مليون ومئتي ألف كيلومتر مربع.
وقد أصيب علماء وكالة الفضاء الامريكية الذين يعكفون على دراسة طبقة الأوزون منذ السبعينات بالصدمة من الزيادة الكبيرة في حجم الثقب. ويقول الدكتور مايكل كوريلو، مدير برنامج بحوث طبقات الجو العليا التابع للوكالة، إن تلك المعلومات تعزز القلق من هشاشة طبقة الأوزون التي تغلف الأرض. ومعروف أن طبقة الأوزون الجوية تحمي كرتنا الأرضية من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، وبذلك يعتقد أن اضمحلال الأوزون يساهم بدرجة كبيرة في الإصابة بسرطان الجلد في بلدان مثل أستراليا.
لكن الآمال معلقة على بروتوكول مونتريال الموقع عام سبعة وثمانين والذي يفرض قيودا على انبعاث المواد الملوثة الخطرة مثل كاربونات الكلور والفلور والبروميدات وغيرها، في أن يؤدي إلى عودة طبقة الأوزون إلى حالتها الطبيعية بحلول عام ألفين وخمسين.

8 ــ ابرز المضاعفات الناجمة من تآكل طبقة الاوزون:
- استنزاف طبقة الأوزون وزيادة الأشعة فوق البنفسجية يؤديان إلى تكون السحابة السوداء "الضباب الدخانى" الذي يبقى معلقاً فى الجو لأيام، وينجم عنه نسبة فى الوفيات عالية لما يحدثه من قصور فى وظائف التنفس والاختناق.
- تآكل طبقة الأوزون واختراق الأشعة البنفسجية بكميات متزايدة إلى سطح الأرض يضعف من كفاءة جهاز المناعة عند الإنسان ويجعله أكثر عرضة للإصابة بالفيروسات مثل الجرب المقدمة سلفاً على صفحات موقع فيدو من تعريف له وأعراضه وطريقة علاجه، أو الإصابة بالبكتريا مثل مرض الدرن وغيره من الأمراض الأخرى.
- مع زيادة التآكل فى طبقة الأوزون، يلحق بالعين أضراراً كبيرة مثل الإصابة بالمياه البيضاء أو المياه الزرقاء.
- إصابة الإنسان بالأورام الجلدية التي من المتوقع أن تصل الإصابة بها على مستوى العالم إلى ما يُقدر بـ (300) ألف حالة سنوياً من السرطانات الجلدية.
- تفاقم أزمة الاحتباس الحراري.
- تأثر الحياة النباتية والزراعية، حيث أنه هناك بعض النباتات التي لها حساسية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية التي تؤثر على إنتاجها وتضر بمحتواها المعدني وقيمها الغذائية وبالتالي محصول زراعي ضعيف.
- الحياة البحرية، التي تشتمل على الأسماك والعوالق النباتية لا تستطيع الفرار من الآثار المدمرة لاختلال طبقة الأوزون .. فهذه الكائنات الحية البحرية لها دور كبير فى المحافظة على التوازن البيئي وخاصة العوالق النباتية حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون من الجو وبالتالي إمداد الأكسجين للكائنات الحية الأخرى والتخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري.

- التغيرات المناخية فى الطقس، وخاصة عند ارتفاع درجات الحرارة والتي تزيد بدورها من معضلة تلوث الهواء (تلوث الهواء بفيدو). حيث أن درجة حرارة سطح الأرض تؤثر على حركة الهواء صعوداً وهبوطاً وبالتالي على حركة التلوث الجوى بين التشتيت والإرساب، فيتبع صعود الملوثات عملية التسخين المستمرة للطبقة السفلية من الغلاف الغازي الموجود على سطح الأرض أثناء ساعات النهار والتي تبلغ ذروتها خلال شهور الصيف ونتيجة لذلك يحدث انتشار للملوثات مع حركة الهواء، أما هبوط تلك الملوثات وعدم انتقالها مع الهواء ينشأ من عملية التبريد المستمرة أثناء ساعات الليل والتي تزيد خلال فصل الشتاء مما يؤدى إلى عملية ترسيب لهذه الملوثات.
- وحرائق الغابات وظاهرة التصحر والارتفاع فى مستوى سطح البحر الشواطىء عديدة فى العالم كل ذلك من جراء ثقب طبقة الأوزون.