مناطق وجود الأوزون في الغلاف الجوي

الأوزون هو غاز شديد التفاعل يتكون من اتحاد ثلاث ذرات أكسجين (O3)، ويتواجد في الغلاف الجوي للأرض في طبقات متعددة. يختلف تأثير الأوزون على الحياة على كوكبنا بناءً على موقعه، فهناك الأوزون المفيد الذي يوجد في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، والأوزون الضار الذي يتشكل في الطبقات السفلى.

الأوزون في طبقة الستراتوسفير

تعتبر طبقة الستراتوسفير (Stratosphere) الطبقة التي تعلو طبقة التروبوسفير في الغلاف الجوي. تحتوي هذه الطبقة على الأوزون المفيد، الذي يحمي الحياة على الأرض من الأشعة الضارة. تشكل طبقة الأوزون درعًا يحجب الأشعة فوق البنفسجية (UV) من الوصول إلى سطح الأرض، مما يساعد في تنظيم درجة حرارة الغلاف الجوي. ومع ذلك، بعض المواد الكيميائية التي أنشأها الإنسان، والمعروفة باسم المواد المستنفذة للأوزون (Ozone-Depleting Substances)، تساهم في تآكل طبقة الأوزون، مما يزيد من تعرض الأرض للإشعاعات الضارة. وقد أظهرت الدراسات أن التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية يؤدي إلى آثار سلبية على صحة الإنسان والنباتات والحيوانات.

يتكون الأوزون الستراتوسفيري، الذي يمثل 21% من الغلاف الجوي، طبيعياً من خلال تفاعلات كيميائية تحدث بين الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من أشعة الشمس وجزيئات الأكسجين. تبدأ تلك العملية عندما تقوم الأشعة فوق البنفسجية بتفكيك جزيء الأكسجين (O2) إلى ذرتين منفردتين، فتتحد هذه الذرات مع جزيء أكسجين آخر لتكوين جزيء الأوزون (O3). من المهم الإشارة إلى أن هذه التفاعلات تستمر طالما تتواجد الأشعة فوق البنفسجية في طبقة الستراتوسفير، وبالتالي يكون إنتاج الأوزون في أعلى مستوياته فوق المناطق الاستوائية التي تستقبل أكبر كمية من الإشعاع الشمسي.

الأوزون في طبقة التروبوسفير

يعتبر الأوزون المتواجد في طبقة التروبوسفير (Troposphere) القريبة من سطح الأرض ملوثًا مناخيًا طويل الأمد، حيث يستمر وجوده في الغلاف الجوي لفترات زمنية قصيرة تتراوح من ساعات إلى أسابيع. يُنتَج هذا الغاز الثانوي بشكل رئيسي نتيجة لتفاعل أشعة الشمس مع بعض المركبات الهيدروكربونية مثل الميثان وأكاسيد النيتروجين، التي تنبعث من عدة مصادر مثل عوادم السيارات وانبعاثات المصانع ومحطات توليد الطاقة التي تعتمد على الوقود الأحفوري. ولذلك، فإن الأوزون في طبقة التروبوسفير لا يُطلق مباشرة في الهواء كما تفعل معظم الملوثات الهوائية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج النباتات والتربة أيضاً بعض الأوزون بشكل طبيعي، بينما قد ينتقل قدر ضئيل من الأوزون من الستراتوسفير إلى التروبوسفير إلا أنه لا يشكل تهديداً كبيرًا مقارنةً بالأوزون الناتج عن التفاعلات الكيميائية المذكورة.

منذ عام 1900م، زادت كمية الأوزون القريب من سطح الأرض أكثر من الضعف نتيجة لزيادة عدد المركبات والنشاطات الصناعية. كما تعتبر التركيزات العالية من الأوزون عند سطح الأرض خطرة للبشر والحيوانات والنباتات بالغ الأهمية. غالباً ما تسجل مستويات عالية من الأوزون التروبوسفيري فوق المناطق الحضرية خلال أشهر الصيف، حيث تصل مستويات الأوزون إلى ذروتها في وسط النهار نتيجة لتفاعل أبخرة العوادم الناتجة عن حركة المرور الخانقة مع أشعة الشمس. يوفر الطقس الحار والمشمس البيئة المثالية لتكوين الأوزون الملوث، الذي يتطلب أشعة الشمس لحدوث التفاعل الكيميائي. ومع غروب الشمس، يبدأ مستوى الأوزون في التراجع. وقد أوضحت وكالة حماية البيئة أهمية تجنب التعرض لمستويات مرتفعة من الأوزون لفترات طويلة، وخاصة في الفترات الحارة في المدن، لتفادي التأثيرات الضارة التي يمكن أن تشمل تهيج الحلق، وأمراض الربو، وانتفاخ الرئتين.