كيف يتكون غاز الأوزون

• ذات صلة
• فوائد غاز الأوزون
• موضوع عن طبقة الأوزون

طبقة الأوزون

يُعد غاز الأوزون الموجود في الجو غلافًا أو غطاءً يحمي الأرض من الأشعة الضارة القادمة من الشمس، وأخطرها الأشعة فوق البنفسجية الضارة بالكائنات الحية، خاصة الإنسان الذي قد تصيبه بسرطانات الجلد والتهابات العيون وبعض الأمراض المرتبطة بها، كما تؤدي هذه الأشعة إلى ارتفاع درجات حرارة الأرض وتغيرات مناخية متطرفة تخل في توازن البيئة، وبالرغم من وجود الأوزون بتركيزات صغيرة في جميع أنحاء الغلاف الجوي، فإن النسبة العظمى منه تتركز في طبقة الستراتوسفير أي ما نسبته 90% تقريبًا، وتُرشّح طبقة الأوزون معظم الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس، وبالتالي فهي مهمة للحياة على الأرض، لذا فقد استأثر موضوع طبقة الأوزون باهتمام عالمي واسع، وبدأ البحث الجاد عن حلول تحد من تآكل هذه الطبقة وتحافظ عليها^[١]، في الموضوع التالي نلقي الضوء على كيفية تكون غاز الأوزون.

كيفية تكوّن غاز الأوزون

يعدّ الأوزون من الغازات غير المرئية والسامّة، وينتج من ارتباط ثلاث ذرات أكسجين معًا، والصيغة الكيميائية الخاصة به هي (O3)، ويوجد ضمن طبقات الجو العلوية وبنسبة ضئيلة جدًا قد لا تتجاوز 1 في المليون، ويوجد الأكسجين في الطبيعة في ثلاثة أشكال مختلفة هي: الأكسجين الذري (O) والمتواجدة بكميات كبيرة في الغلاف الجوي، والأكسجين الجزيئي العادي (O2) والأوزون (O3).

تلعب الأشعة فوق البنفسجية في الستراتوسفير الدور الأهم في تكوين الأوزون، وذلك عندما تصطدم الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة بجزيئات الأكسجين العادية (O2) والمنتشرة في الستراتوسفير فإنها تؤدي إلى كسر الرابطة التساهمية لجزيء الأكسجين وتقسيمه إلى ذرتين من الأكسجين الفردي النشِط، والمعروفة باسم الأكسجين الذري، بعد ذلك تتحد ذرة الأكسجين المحررة مع جزيء أكسجين آخر يتواجد في الستراتوسفير لتكوين جزيء من الأوزون (O3)، المسؤول عن امتصاص كمية من الطاقة فوق البنفسجية، وعندما يمتص جزيء الأوزون الأشعة فوق البنفسجية حتى ولو كانت منخفضة الطاقة، فإنه ينقسم إلى جزيء أكسجين عادي وذرة أكسجين حرة عادةً ما تنضم ذرة الأكسجين الحرة هذه سريعًا إلى جزيء الأكسجين لتكوين جزيء آخر من الأوزون، وهكذا فإن إنتاج الأوزون يبقى مستمرًا وبسبب "دورة الأكسجين" هذه تتحول الأشعة فوق البنفسجية الضارة باستمرار إلى حرارة.^[٢]

أين يوجد الأوزون

الأوزون غاز نادر نسبيًا في الغلاف الجوي، إذ لا يوجد سوى ثلاث جزيئات من الأوزون لكل عشرة ملايين جزيء هواء، ويوجد أعلى تركيز من أوزون الكوكب في طبقة الأوزون الموجودة في الجزء السفلي في الستراتوسفير، وهو منطقة الغلاف الجوي التي تقع على بعد (10 إلى 50) كيلو متر فوق سطح الأرض، وتُمتص الأشعة فوق البنفسجية التي تتراوح أطوالها الموجية بين (180-240) نانومتر باستخدام جزيئات الأكسجين وتفككها، ثم يمتص الأوزون مجموعة مختلفة من أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تتراوح بين (290-300) نانومتر لتتحول إلى الأكسجين الجزيئي مرة أخرى^[٣].

تقل نسبة الأكسجين في الطبقات المرتفعة من الغلاف الجوي، وبالتالي يقل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، فيقل الأوزون فيها، بينما في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ترتفع نسبة الأكسجين الذي تمر به الأشعة فوق البنفسجية مما يزيد فرصة إنتاج الأوزون في ارتفاعات أعلى، وهذا يدل على أن تركيز الأوزون في الطبقات السفلى أيضًا منخفض لتكون أعلى نسبة تركيز له في الطبقة المحصور ارتفاعها بين 12كم إلى 30 كم فوق سطح الأرض وهو الجزء السفلي من الستراتوسفير، ويُعد أوزون الستراتوسفير غازًا طبيعيًا ومفيدًا لأنه يقلل من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية التي تُسبب تأثيرات ضارة في النباتات والحيوانات^[٣].

أما أوزون الطبقات السُّفلى فيُشكّل نسبة قليلة من الأوزون الكوكبي إلا أنه يُعد الأوزون السيئ لأنه يتفاعل بسهولة مع جزيئات أخرى مما يجعله شديد السمية للكائنات الحية، كما أن له آثارًا سلبية على البيئة مثل إنتاج المحاصيل ونمو الغابات وصحة الإنسان، وهو مكون رئيسي للضباب الدّخاني الكيميائي الضوئي الموجود في العديد من المدن^[٣].

ما هو ثقب الأوزون

تتميز طبقة الأوزون بهشاشتها من جهة، وبتقلباتها الشديدة والفجائية المرتبطة بعوامل بيولوجية لها صلة بنشاطات الكائنات الحية على الأرض من جهة أخرى، فهذه الطبقة حساسة لجميع الغازات المنبعثة من الأرض باتجاهها، وتؤكد الأبحاث التي أجريت على هذه الطبقة اختلاف معدلات الأوزون وتباينها من منطقة إلى أخرى، ففي المناطق القطبية تكبر طبقة الأوزون، بينما تقل بالاتجاه نحو المناطق المدارية والاستوائية الحارة^[٤].

إن ثقب الأوزون ليس ثقبًا حقيقيًا وإنما ترقق لطبقة الأوزون في الستراتوسفير فوق القطب الجنوبي وتُسجل منطقة أنتاركتيكا بالتحديد انخفاضًا كبيرًا في مستويات الأوزون فيها وقد عدّه العلماء "أكبر ثقب في الأوزون" على مستوى العالم، ويتغير ثقب الأوزون موسميًا، ففي بعض الأوقات من السنة يكون ثقب الأوزون أكبر منه في أوقات أخرى، إذ إن الفصول لها تأثير على ثقب الأوزون في تلك المنطقة، فخلال فصل الشتاء المظلم، يدور الهواء في دوامة ذات درجات حرارة منخفضة جدًا تتسبب في تشكل السحب الجليدية، التي تتسبب بدورها بإطلاق الكلور من المركبات الكيميائية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية في شكل نشط يتفاعل مع الأوزون، عندما يعود ضوء الشمس في الربيع ، يبدأ الكلور بتدمير الأوزون^[٢]، ويوجد ثقب آخر في هذه الطبقة يتمركز فوق القطب الشمالي، لكنه غير مثير للقلق والخوف بسبب قرب منطقة القطب الشمالي من التجمعات السكانية الكثيفة في أميركا الشمالية، وآسيا، وأوروبا.

وقد أرجع بعض الباحثين سبب ثقب الأوزون إلى تأثيرات مركبات الكلوروفلوروكربون الكيميائية على الأوزون، وهذه المركبات عبارة عن مركبات عضوية تتضمن العناصر الكيميائية: الكربون، والكلور، والفلور، ولها اسم شائع هو "الفريون"، وتستخدم هذه المركبات بكثرة في الصناعات البلاستيكية، وتدخل كمادة تبريد في فريزر الثلاجة، وفي مكيفات الهواء والمبردات والعديد من الأجهزة الإلكترونية، وبالرغم من أن المواد المستنفدة للأوزون أثبتت أنها صديقة للبيئة ومستقرة للغاية بمعنى مواد غير نشطة كيميائيًا، وغير قابلة للاشتعال، وغير سامة، لكنها تؤثر تأثيرًا كبيرًا على طبقة الأوزون؛ ويعود السبب في ذلك إلى قدرتها على الطفو والبقاء ثابتة عاليًا في الستراتوسفير، وهناك تُحلل الأشعة فوق البنفسجية هذه المركبات مُنتجةً الكلور والبروم، ومن المعروف أن الكلور والبروم ينفذان من طبقة الأوزون بسرعة تفوق سرعة الصوت، من خلال نزع ذرة من جزيء الأوزون، كما أن جزيء الكلور لديه القدرة على تحطيم الآلاف من جزيئات الأوزون^[٤].

كذلك تؤثر الغازات الملوثة المنبعثة من دخان المصانع والمركبات ومحركات الطائرات والحرائق الكبيرة الناتجة عن النشاط البشري على طبقة الأوزون، لذا بدأ البحث الجاد من قبل العلماء والباحثين عن مصادر بديلة للطاقة تكون أكثر صداقة مع البيئة ولا تؤدي إلى اختلال في توازن مكوناتها واستقرارها ونموها السليم والصحيح، ومن الضروري كما أثبت العلماء أن يلجأ الإنسان إلى اتخاذ الإجراءات اللازمة للحد من آثار هذه المشكلة مثل: الكف عن استخدام المبيدات الحشرية، والاستفادة من منتجات التنظيف الصديقة للبيئة، وحظر استخدام أكسيد النيتروز الضار^[٤]، والبحث عن مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الشمس والرياح والغاز الحيوي والماء وتطوير استخدامها؛ لأنها طاقة نظيفة وآمنة على البيئة^[٥].

مخاطر تدمير الأوزون

يؤثر اضمحلال طبقة الأوزون على الكائنات الحية والبيئة، مُسببًا عدم اتزان في النظام البيئي ومخاطر عديدة، منها^[٤]:

• صحة الإنسان: ويتمثل ذلك بالإصابة بسرطان الجلد، وإعتام عدسة العين، وحروق الشمس، وضعف الجهاز المناعي والتعب الدائم والشيخوخة السريعة.
• البيئة: ويؤثر نفاد الأوزون في نمو النباتات والتمثيل الضوئي وعلى الغابات أيضًا.
• الحياة البحرية: تتأثر الحياة البحرية، خاصة العوالق المائية التي تلعب دورًا مهمًا في السلسلة الغذائية البحرية، وقد أدى تعرضها للأشعة فوق البنفسجية وتدمير الأوزون إلى انخفاض عدد العوالق، وبالتالي تأثرت أنواع معينة من الحياة البحرية.
• الحيوانات: قد يؤدي الإفراط في الأشعة فوق البنفسجية أيضًا إلى سرطان الجلد والعين.
• المناخ: إن مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية هي غازات دفيئة قوية، وتساهم كثيرًا في تغير المناخ من خلال رفع درجة حرارة الأرض، وهو ما يعرف بظاهرة الاحتباس الحراري.

المراجع

1. ↑ "Protection of the ozone layer", ec.europa, Retrieved 2019-10-28. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "The Ozone Layer", scied.ucar, Retrieved 2019-10-29. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "What is Stratospheric Ozone?", uk-air.defra, Retrieved 2019-10-29. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت ث} "What is Ozone Layer?", conserve-energy-future, Retrieved 2019-10-29. Edited.
5. ↑ "Renewable energy can save ozone layer!", news18,2011-9-17، Retrieved 2019-10-29. Edited.