لایه اوزون
تاکنون کره زمین تنها سیاره شناخته شده است که امکان حیات موجوداتی مثل انسانها در آن مشاهده شده است. زمین سومین سیاره منظومه شمسی است که در فاصلهای حدود 149.800.000 کیلومتر از خورشید قرار گرفته است. در این فاصله انرژی که توسط زمین از خورشید دریافت میشود تقریباً 9^10×95/1 وات است.
همانطور که میدانید خورشید تنها ستاره منظومه شمسی مىباشد که کرات و سیارات در اطراف آن مىچرخند و از انرژی آن استفاده مىکنند.
تقریباً 8 دقیقه طول میکشد که نور خورشید به زمین برسد. 30% از کل نور رسیده به زمین بر اثر ذرات و مولکولهاى موجود در لایههاى بالایى منعکس مىشوند. بقیه آنها از لایهها زمین عبور مىکنند و به زمین مىرسند.
نور سفید خورشید از رنگ های زیادی تشکیل شده است که هر کدام از آنها داراى طول موج و انرژی مخصوص به خود مىباشند.
حتما تا به حال تجزیه نور سفید خورشید را مشاهده کردهاید که با تجزیه نور، به هفت رنگ تفکیک مىشود.
پرتوهاى فرا بنفش داراى طول موج کوتاه و انرژی زیاد مىباشند پرتوهاى فوق بنفش با انرژى زیادى که دارند براى تمام موجودات زنده خطرناک مىباشند و موجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگى مىشوند.
خوشبختانه در اطراف زمین لایه محافظی به نام لایه اوزون وجود دارد که از ورود این پرتوهای خطرناک به سطح زمین جلوگیری میکند.
لایه اوزون لایهای در هواکره (جو) است که دارای غلظت بالایی از اوزون (O۳) میباشد. این لایه ۹۷–۹۹% نور فرابنفش خورشید را جذب میکند که موجب ادامه حیات روی زمین است. بیش از نود درصد اوزون زمین در لایه استراتوسفر موجود است. این لایه در پایین استراتوسفر حدود 13 km تا 20 km بالای زمین قرار داشته و ضخامت آن به طور جغرافیایی و فصلی تغییر مییابد. مولکولهای اوزون نور فرابنفش را جذب کرده و نور فروسرخ تابش میکنند، لذا در لایه اوزون دمای جو با آهنگی کم افزایش مییابد و به حدود صفر درجه سانتیگراد می رسد. لایه اوزون در سال ۱۹۱۳ توسط فیزیکدان فرانسوی چالرز فابری و هنری بویسون کشف گردید. ضخامت این لایه در قطبین کاهش داشته است که به علت تولید cfcها توسط انسان میباشد.
محتویات
اوزون چیست؟[ویرایش]
دانشمندان لایههای زمین را به چهار قسمت تقسیم مىکنند:
- تروپوسفر (که نسبت به سطح دریا 12 تا 15 کیلومترارتفاع دارد)
- استراتوسفر
- مزوسفر
- تروموسفر(خارجىترین لایه زمین)
مولکول اوزون (o3) از یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن که ناپایدار و واکنشپذیر مىباشد، تشکیل شده است. میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون پیوند بسیار ضعیفی وجود دارد و تقریباً با کوچکترین برخورد از هم جدا و یا با دریافت کوچکترین انرژی به حالت اولیه خود برگردند. لایه اوزون در لایه استراتوسفر زمین قرار دارد.
ضخامت لایه اوزون در شبها کمتر از روزها میباشد. زیرا در شب انرژی خورشیدی کم وجود ندارد. هنگامى که پرتوهاى فوق بنفش به مولکولهای اوزون برخورد مىکنند،پرتوهاى فوق بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مىدهند و به پرتوهاى فرو سرخ تبدیل مىشوند و همچنین بر اثر این برخورد، مولکول اوزون به مولکول اکسیژن واتم اکسیژن تبدیل مىشود و با تابش مجدد نور خورشید، مولکول اوزون دوباره پدیدار مىشود.
مولکولهاى اوزون هرچند که براى ما مفید هستند، اما وجود آنها در لایه تروپوسفر ( لایهاى که ما در آن زندگى مىکنیم) بسیار خطرناک مىباشند. نیتروژنهاى پراکسیدی که از اگزوز موتورهاى دیزلى خارج میشود، بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتوشیمیایى) با مولکولهاى اکسیژن واکنش مىدهند و در مولکولهاى اوزون اتمهاى اکسیژن فعال (رادیکالى) وجود دارد که تنفس آن، موجب اختلال در دستگاه تنفسى مىشود.
حفره اوزون[ویرایش]
تا سال 1980 میلادى از سوراخى لایه اوزون خبرى نبود؛ اما در سال 1985 میلادی، دانشمندان از نازک شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولکولهاى اوزون را، گازهاى cfc (کلر و فلوئور و کربن) مىدانستند. گازهاى cfc به عنوان گازهاى خنککننده در یخچالها، کولرها و همچنین در مواد پلاستیکى مورد استفاده قرار مىگیرند.
در cfcها اتم هاى کلر ناپایدار و واکنشپذیر مىباشند و هنگامى که گازهاى cfc به لایههاى بالا مىروند، در لایههاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید، گازهاى کلر آزاد مىشوند. اتمهاى کلر در لایه استراتوسفر با مولکولهاى اوزون واکنش مىدهند. هر اتم کلر به تنهایى مىتواند 100.000 مولکول اوزون را از بین ببرد. به همین دلیل در گستره جهانى، در سازمان ملل متحد، در معاهدهاى به نام معاهده مونترال کشورها متعهد شدند که از تولید و فروش گازهاى cfc خوددارى کنند و همچنین به کشورهاى فقیر این امکان را بدهند که بجاى استفاده از گازهاى cfc، از گازهاى خنک کننده دیگرى استفاده کنند.
ما مىدانیم که بیشترین کشورهاى صنعتى در نیمکره شمالى قرار دارند، پس چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است؟! برای پاسخ به این سوال، پژوهش های زیادی انجام شده است که بعضی از این پژوهشها تاکنون در دست تحقیق است.
اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایهی اوزون را گرداب هایسنگین، که در قطب جنوب جریان دارند، میدانند. در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفانهاى سنگینی گسترش مىیابند که به آنها "گرداب قطبی"(polar vortex) مىگویند. گرداب قطبی میتواند ذرات سازندهی هوا را تجزیه کند.
تخریب لایه اوزون[ویرایش]
لایه اوزون میتواند در حضور کلر، فلوئور و یا برم تخریب شود که عمدتا به آن سوراخ اوزون گفته میشود. این عناصر در برخی ترکیبات پایدار بخصوص کلرو فلوئورو کربنها (CFC) که به استراتوسفر راه یافتهاند یافت میشوند که بوسیله فعالیت نور فرابنفش روی آنها تجزیه میشوند. گازهای نامبرده از هوا چگالترند، به همین خاطر در سطح زمین پخش میشوند و تقریبا با اکثر مواد آلی واکنش میدهند. کلر اتمی این توانایی را دارد که به مولاریته اوزون را به اندازه تقریبا100000 برابر کاهش بدهد.
تراکم اوزون اتمسفری در لایه اوزون توسط یک عامل مهم جهانی تغییر میکند و آن دلیل این است که لایه اوزون در نزدیکی استوا ضخیم تر و در نزدیکی قطب ها نازکتر است. ضخامت لایههای اوزون در نیمکره شمالی در سال تقریبا 4% کاهش مییابد. حدود 4.6% از سطح زمین بوسیله لایه اوزون پوشیده نمیشود که به آنها سوراخ اوزونی گفته میشود. سوئدیها در 23 ژانویه 1978 اولین مردمانی بودند که مصرف افشانهها را به دلیل صدمه زدن به لایه اوزون ممنوع کردند. در دوم آگوست 2003 دانشمندان اعلام کردند که فرسایش لایه اوزون به سبب ممنوعیت استفاده از کلرو فلوئورو کربنها در حال کاهش است.
چه کارخانههایى بر روى اوزون تأثیر مىگذارند؟[ویرایش]
کارخانجات مصرف کننده عمده گازهاى مخرب لایه اوزون در ایران، عبارتند از: صنایع برودتى و سردکنندهها و سازندگان یخچالها و فریزرهاى خانگى، صنعتى و تجارى، صنایع ابر و اسفنجسازى، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستمهاى تهویه مطبوع، کپسولهاى اطفاى حریق، حلال اسپریهاى پاککنندهی قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیلها.
ضرورت حفاظت از لایه اوزون[ویرایش]
اگر لایه اوزون از بین برود، زندگی از کره زمین رخت بر خواهد بست. با از بین رفتن لایه حیاتی اوزون، نسل بشری، پوشش گیاهی و حیات جانوری در مدت کوتاهی به صورت اسفباری منقرض خواهد گردید. در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین میرسد شدت یافته و این مسأله باعث ایجاد سرطانهای پوست، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است. علاوه بر آن به علت آسیب دیدن لایه اوزون کل نظام زیست محیطی (اکوسیستم) در سراسر پهنه گیتی دچار ناهماهنگی و عدم توازن جدی و فزاینده شده است.
پیامدهای ناشی از تخریب لایه اوزون[ویرایش]
تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی میشود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخ های قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکی ها میانجامد و نیز موجب سوختگی پوست، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان میشود و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات میشود.
خطرها و سودها[ویرایش]
خورشید و جو حیات را در زمین امکانپذیر ساختهاند. زمین بر اثر حرارت خورشید گرم میشود و جو بخشی از این گرما را در خود نگه میدارد و مانع فرار گرمای مزبور به فضای میشود. ولی تمام انرژییی که خورشید تولید میکند بیخطر نیستند. پرتو خطر ناکی به نام ماورای بنفش از خورشید ساطع میشود که میتواند به حیات زیان آور باشد.
محافظت از زمین[ویرایش]
جو همچون سپری نامرئی زمین را احاطه کرده است. جو از گازهای مختلفی تشکیل شده است که محافظ حیات در زمین است. جو اجازه میدهد که انرژیهای مفید از درون آن عبور کنند، اما از مقدار انرژیهای مضری که به سطح زمین میرسند میکاهد. در ارتفاع ده تا سی کیلومتری زمین لایهای از جو قرار گرفته است که حاوی اوزن است. این لایه مانع رسیدن بخشی از پرتو مضر ماورای بنفش به زمین میشود.
کارهاى حفاظتى که مردم باید انجام دهند چیست؟[ویرایش]
کارهاى حفاظتى در برابر تابش فرابنفش خورشید، که مردم بایستى انجام دهند عبارتند از:
- استفاده از عینکهاى آفتابى ضد اشعه B-UV بخصوص براى کسانى که به جهت شغلى مجبورند مدت زیادى را در تماس با تابش خورشید باشند.
- استفاده از کلاههاى لبهدار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش
- استفاده از پوشش کامل بخصوص دستها در برابر تابش
بیشترین شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى (۱۱ صبح الى ۲ بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمین مىرسد، لذا بهتر است در این ساعات کمتر در معرض تابش قرار گیریم.
منابع cfc[ویرایش]
مواد cfc در فریزرها و دستگاههای تهویه مطبوع و برخی از اسپری و دستگاههای آتش نشانی یافت میشود. اسفنجهای پلاستیکی که در بستهبندی ها و وسایل منزل به کار میروند نیز ممکن است از مواد سی اف سی ساخته شوند. در کارخانههای سازندهی ابزارهای الکترونیکی برای تمیز کردن تابلوی مدارهای داخل تلوزیونها و کامپیوترها از مواد سی اف سی استفاده میکنند. این مواد به تدریج به داخل جو رانده میشوند.
اثرات ناشی از مواد سی اف سی:
اگر ما مانع نازک شدن بیش از حد لایهی اوزن نشویم، مقدار زیادی از پرتو زیانبخش ماورای بنفش به سطح زمین خواهد رسید. در آن صورت دانههای گیاهی رشد نخواهد کرد، رشد گلها متوقف خواهد شد و بسیاری از گیاهان خشک خواهند شد. بدون گیاهان انسانها و حیوانات بدون غذا خواهند ماند. حتی صدمه مختصری به لایهی اوزن میتواند به محصولات غذایی زیان برساند.
اوزون در سطح زمین[ویرایش]
لایهی اوزن تا هنگامی که در بالای آسمان است زمین را از پرتوهای بسیار مضر خورشید محافظت میکند. ولی در سطح زمین وجود اوزن نوعی آلودگی خطرناک بهشمار میرود که به حیات زیان میرساند. در شهرهای بزرگ بر اثر ترکیب سوخت اتومبیل ها با نور خورشید اوزن تولید میشود. اگر وزش باد وجود نداشته باشد که اوزن را به طبقات بالای جو ببرد، اوزن در مجاورت زمین انباشته خواهد شد و مه دود فتوشیمیائی خطرناکی به وجود میآورد که سلامتی را به خطر میاندازد.
غنی و فقیر[ویرایش]
در بسیاری از کشورهای توسعه یافته قوانین جدیدی وضع شده است که بر اساس آنها استعمال مواد سی اف سی ممنوع گردیده است. اتومبیلها میبایست به صورت ویژهای طراحی شوند که خروج دودهای مضری که وارد هوا میکنند کاهش یابد. ولی در بسیاری از کشورهای توسعه یافته تحریم مواد سی اف سی چندان آسان نیست. افشانها و یخچالها در شمار وسایل رفاهی جا دارندو مردم این کشورها مایل نیستند دست از آنها بردارند.
منابع[ویرایش]
- ویکیپدیای فارسی
- ویکیپدیا انگلیسی
- سایت تبیان
- علوم تجربی [۱]
http://catalyst.parsiblog.com//
- کتاب شیمی و زمین ما
