أهمية طبقة الأوزون

تُعتبر طبقة الأوزون (بالإنجليزية: Ozone Layer) طبقة طبيعية تتألف من الغازات، وتهيمن على إحدى الطبقات العليا لالغلاف الجوي، وتحديدًا في طبقة الستراتوسفير التي تبتعد عن سطح الأرض بمسافة تتراوح بين 10 إلى 50 كم. ورغم أن تركيز غاز الأوزون في الغلاف الجوي يعد منخفضًا، إلا أن حوالي 90% منه يتواجد في هذه الطبقة. تكمن الأهمية الكبرى لطبقة الأوزون في حمايتها لكوكب الأرض من الأشعة الضارة المنبعثة من الشمس، حيث تقوم بامتصاص غالبية الأشعة فوق البنفسجية (بالإنجليزية: Ultraviolet) التي قد تشكل خطرًا على صحة الكائنات الحية. فدخول هذه الأشعة إلى سطح الأرض قد يؤدي إلى إصابة الإنسان بسرطان الجلد، وإعتام عدسة العين، بالإضافة إلى تأثيرات سلبية على خصوبة الحيوانات وقدرتها على البقاء، وكذلك على قدرة النباتات على النمو والتطور بشكل سليم، مما يؤثر أيضًا على تفاعل المركبات الكيميائية في البيئة ويؤدي إلى تغييرات خطيرة في النظم البيئية.

يمتص الأوزون الأطوال الموجية الأكثر طاقة ونشاطًا بين جميع الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية، بينما تتولى جزئيات الأكسجين امتصاص باقي الأطوال الموجية منها. وبالتالي، يقوم غازا الأكسجين والأوزون معًا بامتصاص ما بين 95% إلى 99.9% من الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى الأرض من الشمس. وفي هذه العملية، يتم إنتاج الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة في طبقة الستراتوسفير مع ارتفاع الارتفاع.

من المهم الإشارة إلى أن غازات الأوزون والأكسجين في طبقة الأوزون تمتلك القدرة على إعادة تشكيل نفسها بعد أن تَحطّم الأشعة فوق البنفسجية الروابط بين ذراتها، مما يتسبب في إنتاج ذرات أكسجين حرة (O) – أحادية الذرة – ذات تفاعل عالي، حيث ترتبط بسهولة مع الذرات الأخرى، وبالتالي تتشكل جزيئات الأكسجين (O2) عندما ترتبط ذرة أكسجين حرة بذرة أخرى، مما يؤدي بدوره إلى تكون الأوزون (O3).

تاريخ اكتشاف ثقب الأوزون

ظهرت ظاهرة ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي عندما قدم العلماء جو فارمان (Joe Farman)، وبريان غاردينر (Brian Gardiner)، وجوناثان شانكلين (Jonathan Shanklin) تقريرًا في عام 1985 يدلل على وجود انخفاض كبير وغير متوقع في مستويات الأوزون في طبقة الستراتوسفير فوق القطب الجنوبي. فقد أوضحت البيانات التي جمعوها أن هناك تراجعًا في مستوى الأوزون في هذه المنطقة خلال أشهر الربيع في أواخر السبعينيات، وبحلول عام 1984، كان سُمك طبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي في أكتوبر يعادل حوالي ثلثي ما كان عليه في العقود السابقة.

وأشار العالم فارمان إلى وجود علاقة وثيقة بين ثقب الأوزون واستخدام الإنسان لمركبات الكلوروفلوروكربون (بالإنجليزية: Chlorofluorocarbons) في الصناعات وأجهزة التبريد كالثلّاجات. بالإضافة إلى ذلك، أدت النتائج التي توصل إليها فارمان وزملاؤه إلى تغييرات مهمة في مجالات علوم الغلاف الجوي والتفاعلات الكيميائية، مما أدى أيضًا إلى تغيير في السياسات العالمية المتعلقة بالبيئة.

المواد الضارة بطبقة الأوزون

تشمل المواد الضارة بطبقة الأوزون، والمعروفة بالمواد المستنفذة لطبقة الأوزون، مجموعة من المركبات الكيميائية التي تسبب تحلل الأوزون ضمن طبقة الستراتوسفير. ومن أهم هذه المركبات غازات الهالوجينات، التي تحتوي على كلّ أو بروم، بما في ذلك مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، ومركبات الهيدروكلوروفلوروكربونات (HCFCs)، ومركبات كلوريد أو بروميد الميثيل، بالإضافة إلى الهالونات. تنتقل هذه المركبات الكيميائية عبر الرياح من الطبقات السفلية للغلاف الجوي إلى طبقة الستراتوسفير، حيث تتحول إلى غازات هالوجينية ذات تفاعل عالي في وجود الأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تفكيك الروابط بين ذرات الأوزون وبذلك يحدث اضمحلال طبقة الأوزون.

تتفاوت المركبات الكيميائية السابقة في تأثيرها على استنفاذ طبقة الأوزون، ويظهر الجدول التالي هذه المركبات وإمكانية استنفاذ الأوزون لكلٍّ منها، حيث يُقاس التأثير لكل طن من الغازات بالنسبة لمركب كلوروفلوروكربون-11 (CFC-11). وتُستخدم إمكانية استنفاد الأوزون (بالإنجليزية: Ozone Depleting Potential) كمعيار لقياس تأثير المركبات الأخرى؛ على سبيل المثال، إذا كانت إمكانية استنفاذ الأوزون للمركب تبلغ 10، فهذا يعني أن تأثيره يعادل عشرة أضعاف تأثير مركب كلوروفلوروكربون-11 لكل طن من الغازات: