موضوع تحقیق:((لایه ی اوزون))

موضوع تحقیق:((لایه ی اوزون))

برای مشاهده به ادامه مطلب بروید

مقدمه :

لایه اوزون قسمتی از استراتوسفر است که حاوی گاز طبیعی اوزون O₃ است. اوزون توانایی جالب توجهی در جذب برخی از فرکانسهای اشعه فرابنفش دارد. لایه اوزون زیاد چگال نیست. اگر آنرا در تروپوسفر متراکم شود ضخامت آن تنها در حد چند میلیمتر می‌شود. اوزون در جو زمین عموما توسط شکستن مولکول دو اتمی اکسیژن به دو اتم تنها بوسیله نور فرابنفش بوجود می‌آید. اکسیژن تک اتمی با اکسیژن نشکسته ترکیب می‌شود و اوزون را بوجود می‌آورند. مولکول اوزون ناپایدار است و هنگامی که نور فرابنفش به آن برخورد می‌کند به یک مولکول اکسیژن و یک اکسیژن اتمی شکسته می‌شود. به این فرآیند مداوم واکنش زنجیره‌ای اوزون اکسیژن نامیده می‌شود. بدین ترتیب لایه اوزون در استراتوسفر بوجود می‌آید.

تخریب لایه اوزون :

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 ضخیمتر و در نزدیکی قطبها 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؟

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 اسفنج سازى ، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستمهاى تهویه مطبوع ، کپسولهاى اطفاى حریق ، حلال اسپریهاى پاک کننده قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیلها.

ضرورت حفاظت از لایه اوزون :

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 :

تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها 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.

کارهاى حفاظتى که مردم باید انجام دهند چیست؟

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 واستفاده از کلاههاى لبه دار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش و استفاده از پوشش کامل بخصوص دستها در برابر تابش بیشترین شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى۱ 11صبح الى 2بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمین مى‌رسد، لذا بهتر است در این ساعات کمتر در معرض تابش باشید .                                                                                                                        لایه  اوزون چیست و چگونه کار می کند؟

تصور کنید یک الک داشته باشید که دانه های درشت را از خود عبور دهد، ولی دانه های ریزتر از آن نتوانند عبور کنند. به طور اساسی دانه های ریز نفوذپذیری بیشتری دارند و مسلما آسان تر از دانه های درشت نفوذ می کنند. لایه اوزون نیز چنین خاصیتی دارد. این لایه می تواند مانع عبور اشعه هایی که نفوذپذیری بالایی دارند شود و اشعه هایی با نفوذپذیری کمتر را از خود عبور دهد. نور خورشید شامل طیفهای مختلفی از اشعه هایی با طول موجهای متفاوت است که نور مرئی بخشی از آن را شامل می شود. اشعه ماورائ بنفش و حتی اشعه هایی با طول موج کمتر از ماورای بنفش (uv) که برای حیات بسیار مضرند، در تشعشع خورشید وجود دارد. این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالایی دارند. بعضی از این اشعه ها حتی می توانند از لایه های سطحی پوست عبور کنند و به بافتهای درونی برسند و به آنها آسیب برسانند. اشعه ماورای بنفش براحتی به پوست آسیب می رساند و یکی از علل اصلی سرطان پوست به شمار می رود. این اشعه باعث مرگ میکروارگانیسم ها می شود. این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالاتری نسبت به نور مرئی دارند ؛ چراکه طبق قوانین فیزیک ، هرچه یک اشعه طول موج کمتری داشته باشد، قابلیت نفوذ بیشتری دارد و اشعه های Uv و اشعه های مخرب دیگر به مراتب طول موج کمتری از نور مرئی دارند. وجود پدیده ای مثل لایه اوزون که باعث می شود نور مرئی به زمین برسد و پدیده های مرتبط با آن مثل فتوسنتز و... در زمین ممکن شود و از ورود اشعه های مخرب جلوگیری کند، حیات را به صورت کنونی امکان پذیر کرده است.سن لایه اوزون تقریبا به اندازه سن حیات در کره زمین است ، یعنی پس از وجود اولین موجودات تولیدکننده اکسیژن چندی طول نکشید که اکسیژن در اتمسفر زمین تحت تاثیر اشعه ماورای بنفش خورشید که در آن زمان بسیار بالا بود، تبدیل به ازن (o₃) شود و در پی تولید آن ، اشعه ماورای بنفش کمتری به سطح زمین رسید و امکان حیات بیشتری روی خشکی ها به وجود آمد. اشعه ماورای بنفش در این لایه باعث شکست پیوند مولکول های اکسیژن می شود و اتم آزاد اکسیژن تولید می کند که این اتم آزاد با ترکیب با مولکول های اکسیژن تولید O₃ می کند. در واقع انرژی اشعه های با طول موج پایین و با نفوذ در فرآیند شکست پیوندهای اکسیژن مستهلک می شود و از عبور آن جلوگیری می شود. در مکانهایی که غلظت این لایه کم می شود و اشعه ماورای بنفش براحتی از آن عبور می کند، در اصطلاح می گویند لایه اوزون سوراخ شده است. ترکیبات فلوئور با چسبیدن به اتمهای آزاد اکسیژن و ایجاد ترکیب پایدار، از تشکیل O₃ و واکنش آن با اشعه ماورای بنفش جلوگیری می کند. سرطان پوست ، آب مروارید و کاهش محصولات زراعی از جمله اثرات منفی تخریب لایه اوزون به شمار می روند. علاوه بر این ، زیست باکتری های مفیدی که به انسان کمک می کنند نیز به مخاطره می افتد؛ چرا که میکروارگانیسم ها بشدت به این اشعه حساس هستند. این لایه در فاصله 15 تا 30 کیلومتری زمین و در لایه استراتوسفر قرار دارد. اگرچه ترمیم زخمهای لایه ازن حداقل 50سال طول می کشد، با این حال دانشمندان و متخصصان صنایع یخچال و... فعالیت گسترده ای را برای جلوگیری از ورود Cfc ها که متهم ردیف اول تخریب لایه اوزون به شمار می روند، آغاز کرده اند و امیدوارند چرخه ازن به صورت طبیعی خود برگردد. کلروفلوئور و کربنها ترکیباتی غیرسمی و بسیار پایدار هستند که با شروع صنعت یخچال سازی به عنوان ماده اصلی خنک کننده در یخچال ها، کولر ماشین و... به کار گرفته شدند. این ترکیبات هرگز محلول نیستند و به سختی تجزیه می شوند، در نتیجه مقدار کمی از آنها کافی است تا سالهای سال عملکرد لایه اوزون مختل شود.

سهم 25 درصدی هالون‌ها در تخریب لایه اوزون در جهان‌ و حذف مواد مخرب لایه اوزون‌:

جام جم آنلاین: آیا تا به حال با مواد تشکیل‌دهنده دستگاه‌هایی که برای اطفای حریق استفاده می‌شوند، ‌آشنایی داشته‌اید؟ آتش خاموش‌کن‌ها بستگی به کاربردی که دارند، از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده‌اند ‌که هالون‌ها یکی از این مواد هستند.‌

هالون‌ها یکی از گاز‌های مخرب لایه اوزون هستند که در کپسول‌های آتش‌نشانی برای ‌خاموش کردن آتش استفاده می‌شوند.‌ با وجود خواص بسیار مناسب برای خاموش کردن آتش در این گازها، این مواد جزو ‌فهرست مواد تحت کنترل پروتکل مونترال قرار دارد و به دلیل توان تخریب ازن بسیار ‌بالای آنها باید از چرخه مصرف حذف شوند.بررسی‌ها نشان داده است با این که میزان کل مصرف این مواد در جهان حدود 2 درصد ‌کل مصرف مواد مخرب لایه اوزون را تشکیل می‌دهد، اما این گازها موجب تخریب بیش از ‌‌25درصد لایه اوزون می‌شوند.‌براساس مفاد پروتکل مونترال، کشورهای عضو موظف به حذف تولید و مصرف مواد ‌مخرب لایه اوزون، بنا بر برنامه زمانی ارائه شده در این پروتکل هستند. جمهوری اسلامی ‌ایران نیز که در سال 1369 (1990 میلادی) به عضویت این پروتکل درآمده است و از آن ‌زمان تاکنون فعالیت‌های بسیاری در زمینه حذف مصرف مواد مخرب لایه اوزون در صنایع ‌مختلف مصرف‌کننده این مواد ازجمله صنایع تولید تجهیزات سرماساز، تولید اسفنج و ‌صنعت کشاورزی داشته موظف است به دیگر تعهدات این پروتکل عمل کند.‌بررسی‌ها نشان می‌دهد که هالون‌ها یکی از مواد مخرب لایه اوزون است که سلامت کره زمین را ‌تهدید می‌کنند، طبق برنامه زمانبندی پروتکل مونترال به منظور حفاظت از لایه اوزون ‌احداث سیستم‌های جدید هالون ممنوع اعلام شده و با متوقف شدن تولید هالون مصرف‌‌کنندگان این ماده موظف به جایگزینی آن با دیگر عوامل خاموش‌کننده آتش سازگار با ‌قوانین و مقررات جاری زیست محیطی شده‌اند. ‌از این رو کشورهای عضو پروتکل مونترال ملزم به اعمال کنترل در تولید و مصرف و در نهایت ‌حذف مصرف هالون‌ها تا سال 2010 میلادی هستند. بر این اساس پس از اول ژانویه سال ‌‌2010 میلادی تنها هالون‌های بازیافتی می‌توانند مورد مصرف قرار گیرند و این امر فقط ‌تحت نظر نهادهای دولتی و بین‌المللی همچون دفتر حفاظت لایه اوزون سازمان حفاظت ‌محیط زیست امکان‌پذیر است.‌

اقدامات انجام شده در ایران ‌:

در این خصوص، دفتر حفاظت لایه اوزون با همکاری آژانس توسعه فرانسه (به صورت همکاری ‌دوجانبه) و با استفاده از تسهیلات صندوق چندجانبه پروتکل مونترال اقدام به اجرای طرح ‌‌ برنامه مدیریت هالون به منظور حذف مصارف غیرضروری هالون در کشور کرده است‌‌. این طرح شامل 3 بخش عمده شامل ایجاد مرکز تبادل اطلاعات،‌ ایجاد بانک فیزیکی ‌هالون و آموزش کمک‌های فنی بوده است که هم‌اکنون در کشور در حال اجراست.‌بخش ایجاد مرکز تبادل اطلاعات شامل اطلاعات فنی، اقتصادی و دیگر موارد مرتبط با ‌هالون‌هاست که دفتر حفاظت لایه اوزون هم‌اکنون در حال جمع‌آوری تمامی اطلاعات ‌مربوط به شرکت‌های تامین‌کننده خدمات و مصرف‌کننده‌های هالون است.‌بانک فیزیکی هالون نیز به منظور بازیافت، بازگردش هالون‌ها و پوشش مصارف ضروری ‌ایجاد می‌شود.‌در این بخش مراکز بانک فیزیکی هالون برای جلوگیری از انتشار بی‌مورد هالون در هوا و ‌نیز فراهم آوردن هالون برای شرکت‌ها یا سازمان‌هایی که مصرف هالون در آنها بنا به ‌تشخیص گروه مشاوران هالون ضروری است کاربرد دارد.‌همچنین این مرکز مسوول دریافت هالون‌ها از استفاده‌کنندگانی هستند که تجهیزات ‌مصرف‌کننده هالون یا اطفای حریق خود را از رده خارج کرده یا تجهیزات فعلی را جایگزین ‌دستگاه‌های بدون مصرف هالون کرده‌اند. ‌این مرکز هالون‌های بازیافتی را مطابق معیار تعریف شده به استفاده‌کنندگانی که نیاز حیاتی ‌و ضروری به مصرف هالون دارند، خواهند فروخت. ‌بر این اساس آموزش کمک‌های فنی به مراکز مصرف‌کننده هالون درخصوص مدیریت ‌استفاده از هالون یا جایگزینی این مواد نیز ضروری است که در حال اجرا در کشور است.

محدودیت استفاده از هالون در جهان ‌:

بررسی‌ها نشان می‌دهد که هالون‌ها در تخریب لایه اوزون استراتوسفریک نقش بسیار بالایی ‌دارند؛ به طوری که ‌پتانسیل تخریب لایه اوزون هالون 1301 که به نام تجاری BTM ‌شناخته می‌شود 10 و طول عمر اتمسفری آن 65 سال و پتانسیل تخریب هالون 1211 ‌که به نام تجاری‌ ‌BCF شناخته می‌شود 3 و طول عمر اتمسفری آن 11  سال ا‌ست که در مقایسه با بقیه مواد مخرب لایه اوزون درصد تخریب بالایی دارد به این ترتیب هالون‌ها به عنوان ‌مواد کنترل‌شده در پروتکل مونترال شناخته شده‌اند، بنابراین عامل محدود‌کننده در استفاده ‌از هالون‌ها اثرات زیست‌محیطی آنهاست.ترکیبات هالون اگرچه بسیار محدود مورد ‌استفاده قرار می‌گیرند ولی می‌تواند در اثر انتشار در جو به دلیل عمر طولانی و ترکیب با ‌اوزون استراتوسفر باعث تخریب آن شده و باعث کاهش ایمنی جو در برابر پرتوهای ماورای ‌بنفش شود. همان طور که می‌دانید لایه اوزون به عنوان سپر محافظ گیاهان حیوانات و انسان ‌در برابر تابش پرتو ماورای بنفش خورشید عمل و از برخورد طول موج کشنده آن ‌به زمین جلوگیری می‌کند و تشعشعات جذب شده در این طول موج‌ها عامل آفتاب ‌سوختگی، سرطان پوست و آب مروارید بوده و می‌توانند با ضعیف کردن سیستم ایمنی بدن ‌انسان مقاومت او را در برابر بیماری‌ها کاهش دهند. علاوه بر این پرتو ماورای بنفش می‌تواند ‌باعث کندی رشد گیاهان و صدمه به ساختار ژنتیکی موجودات زنده شود.‌به همین دلیل، معاهده‌های بین‌المللی خصوصا معاهده مونترال بشدت استفاده از این ‌ترکیبات را محدود کرده است. برخورد برخی ترکیبات هالون با حریق ممکن است ترکیباتی ‌تولید کند که در اثر سمیت آنها، افراد دچار مخاطره شوند. کلر در میان عناصر هالون فعال‌تر ‌از دیگران بوده و ملاحظات بیشتری را می‌طلبد در نتیجه تحقیقات و پیشرفت‌های ‌گسترده‌ای هم درباره جایگزینی هالوکربن‌های گازی و مایع و سیستم‌های با گازهای بی‌‌اثر برای هالون‌ها و شیوه‌ها و روش‌های جدید جایگزینی صورت گرفته است که پس از ‌تصویب پروتکل مونترال و با اعمال الزامات و محدودیت‌های اجبار شده در آن، تلاش ‌گسترده‌ای برای شناسایی مواد و سیستم‌های جایگزین صورت گرفت. ‌

جایگزین‌های هالون ‌:

موسسات ملی و بین‌المللی مرتبط با حفاظت لایه ازن درخصوص معرفی جایگزین‌هایهالون اقدامات فراوانی انجام داده‌اند از آن جمله به نشانی ‌اینترنتی http:/www.teap.org و‌ ‌http:/epa.gov/ozone/snap می‌توان اشاره کرد که با مراجعه به سایت ایتنرنتی هر کدام از آنها می‌توان گزارش‌ها، فهرست ‌جایگزین‌های مورد تایید و حتی تولیدکنندگان آنها را دریافت کرد. امروزه جایگزین‌های ‌هالون که برخی از آنها از نظر ساختمان ملکولی شبیه هالون است ولی اثر تخریبی کمتر ‌دارند، معرفی شده‌اند. ‌برخی از جایگزین‌های هالون را می‌توان مواد شیمیایی خشک چند منظوره، آب خاموش ‌‌کننده‌های ₂ CO، سیستم‌های هالوکربنی غیر مخرب لایه اوزون، سیستم‌های گاز بی‌اثر‌، سیستم‌های مه آب و غیره را نام برد.‌سیستم‌های اطفای حریق مبتنی بر هالون تا چندی پیش در کاربردهای خاص خود پیشرو بوده ‌و با توجه به وسعت کاربرد و استفاده از آنها می‌توان گفتگوی سبقت را از سایر ‌سیستم‌های هم رده و مشابه خود ربوده بودند؛ اما امروز به علت مشکلات زیست محیطی ‌شدید این مواد عملا عمر استفاده از آنها رو به پایان است؛ هرچند استفاده از این ترکیبات در ‌کاربری‌های مختلف بعد از اثبات وجود مشکلات زیست‌محیطی آنها در تخریب لایه اوزون ‌و با تصویب پروتکل مونترال و الحاقیه‌های آن به کلی منع شد و امروزه تولید این مواد و ‌سیستم‌های مبتنی بر آنها متوقف شده است. ‌
اگر لایه اوزون و آسمان آبی را دوست دارید، خانواده، همسایه و دوستان خود را از اهمیت ‌حفاظت لایه اوزون آگاه کنید:
‌
اگر کشاورز هستید و از متیل بروماید برای ضد عفونی خاک و انبار استفاد می‌کنید، سعی ‌کنید جایگزین‌های مناسب را به کار ببرید. ‌اگر شهروندی هستید که به زندگی خود و دیگران احترام می‌گذارید، سعی کنید اطلاعات ‌بیشتری درباره اثرات تخریب لایه ازن روی مردم، حیوانات و محیط زیست کسب ‌کنید.‌اگر خانه‌دار هستید، با مصرف محصولاتی مانند اسپری، یخچال و فریزر که روی آنها نشان ‌دوستدار اوزون‌‌‌(ozone Friendly)  یا فاقد سی اف سی ‌‌ ‌‌(CFC Free)‌نصب شده است، از لایه اوزون حفاظت کنید. ‌اگر آموزگار هستید، دانش‌آموزان خود را نسبت به اهمیت حفاظت از محیط زیست و ‌مخصوصا لایه اوزون آگاه کنید و اگر کارمند هستید، به شرکت خود در شناسایی تجهیزات ‌موجود حاوی مواد مخرب لایه اوزون (آبسردکن، تهویه مطبوع، آتش خاموش‌کن، افشانه‌‌ها و کالاهای اسفنج‌دار) کمک کنید که خریداری نشوند و با یک همکاری جمعی در ‌جهت عمل به تعهدات پروتکل مونترال قدم برداریم.

علت اصلی ایجاد حفره‌ای در لایه ازن قطب جنوب ، مواد شیمیایی مصنوعی به نام گازهای کلروفلوروکربن‌ها است:

در دهه ‪ ، 1980دانشمندان گزارش دادند که حفره‌ای در لایه اوزون قطب جنوب ایجاد شده که این حفره دراین مقطع زمانی از لحاظ اندازه بسیار گسترده شده است و یکی از مهمترین دلایل ایجاد این حفره،انتشار گازهای مخرب لایه اوزون است. به نقل از ایرنا، کارشناسان درسال 1970 ادعا کردند که مواد شیمیایی مصنوعی به نام گازهای کلروفلوروکربن‌ها موجب تخریب لایه اوزون زمین می‌شود.به دنبال این امر کشورها با تدوین پروتکل مونترال در یک عزم جهانی تلاش برای حذف مواد مخرب لایه ازن را آغاز کردند.هدف از پروتکل مونترال در درجه اول محدودسازی و سپس حذف کامل هرگونه تولید یا مصرف مواد مخرب لایه اوزون توسط کشورهای عضو است . در صورت اجرای مناسب مفاد این تعهدنامه از تخریب بیشتر لایه اوزون جلوگیری می‌شود و در نهایت ، امکان بازیابی و ترمیم مجدد بخش‌های تخریب شده آن نیز فراهم خواهد شد.بررسی‌ها نشان می‌دهد، متیل بروماید به عنوان یکی از مواد مخرب لایه اوزون باید از چرخه مصرف این مواد حذف شود.این در حالی است که تاکنون ایران به ‪ ۹۰درصد از تعهدات خود در این پروتکل عمل کرده است.دراین میان ماده متیل بروماید یکی از مواد مخرب لایه اوزون است که در بخش کشاورزی کاربرد دارد . براساس پروتکل مونترال این ماده باید توسط جمهوری اسلامی ایران تا سال 2015حذف شود.بر پایه برآوردهای انجام شده میزان مصرف متیل بروماید در جهان به عنوان یکی از مواد مخرب لایه اوزون در طول سال‌های 1984تا 1992به طور متوسط در حدود 3700تن افزایش داشته است.بررسی‌ها نشان می‌دهد ‪ 97%مصرف این ماده برای ضدعفونی مصرف می‌شود که از این مقدار ‪ 75%مربوط به کشورهای پیشرفته است. همچنین حدود 70%متیل بروماید مصرفی برای ضدعفونی خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.از سوی دیگر حدود20% مصرف سالیانه این ماده جهت ضدعفونی کالاهای انباری به کار می‌رود. علاوه براین متیل بروماید عمدتا به عنوان یک ماده ضدعفونی‌کننده برای کنترل آفات و بیماری‌های نباتی در کشاورزی و همچنین کنترل آفات انباری و قرنطینه‌ای و ضدعفونی اماکن و ساختمان‌ها به کار گرفته می‌شود.براساس مستندات دفتر حفاظت لایه اوزون سازمان حفاظت محیط زیست ، برآورد شده است که به طور میانگین ‪۶۴درصد نشر متیل بروماید به جو زمین مربوط به مصارف کشاورزی و فعالیت‌های مربوط به آن است که این میزان بسته به روش کاربرد ، شرایط محیط و عوامل دیگر متفاوت است .همچنین مقادیر کمتری از متیل بروماید به عنوان ماده اولیه شیمیایی، برای بعضی مصارف صنعتی و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به علت بسته بودن شرایط نگهداری ، میزان انتشار آن در این حالت بسیار کم است بر این اساس ، عمده‌ترین منبع انسانی مصرف و نشر متیل بروماید مربوط به کاربرد آن به عنوان یک ماده ضدعفونی‌کننده است.این درحالی است که مصرف این ماده را می‌توان با انتخاب جایگزین‌هایی کاهش داد یا حذف کرد.در حال حاضر کشورهای توسعه یافته بیشتر مصارف متیل بروماید خود را حذف کرده‌اند و کشورهای درحال توسعه به‌دلیل وجود برخی‌محدودیت‌های اجتماعی، فقدان یا کمبود تکنولوژی‌های مناسب و عوامل دیگر نیاز به زمان بیشتری برای کاهش و حذف متیل بروماید دارند.برای کشورهای در حال توسعه زمان بندی حذف این ماده شامل تثبیت میزان مصرف در سال ‪ 2002بر مبنای میانگین مصرف سال‌های 98-1995کاهش 20%تا سال 2005و حذف کامل تا ابتدای سال2015است .
وضعیت مصرف متیل بروماید در ایران :
گاز متیل بروماید نخستین بار در ایران در سال 1965میلادی برای جلوگیری از انتشار “کرم غوزه خوار” پنبه از قسمت مرکزی به قسمت شمال کشور که اکثر زمین‌های کشاورزی آن تحت کشت پنبه بود ، به کار برده شد.همچنین در سال ‪ 1971برای کنترل انتشار و توزیع کرم ساقه خوار برنج که یک آفت قرنطینه‌ای است و تمامی شالیزارهای استان‌های گیلان و مازندران را آلوده کرده بود، متیل بروماید در حجم زیاد برای پاکسازی استفاده شد.از آن زمان به بعد، این گاز به طور گسترده به عنوان یک ضدعفونی‌کننده اصلی جهت قرنطینه نباتی و مدیریت آفات انباری پس از برداشت محصولات کشاورزی استفاده می‌شود.متوسط میزان مصرف متیل بروماید در ایران در طی سال‌های 1995تا ‪2004میلادی بین ‪ 60تا 80تن در سال بوده‌است که بیشتر از ‪ 60%آن برای ضدعفونی آفات قرنطینه‌ای و مابقی در جهت ضدعفونی آفات غیرقرنطینه‌ای در بخش کشاورزی (انبارهای غلات، خرما، برنج، کشمش و ضد عفونی خاک نهالستان ها، نشاکاری‌ها و گلخانه ها) و همچنین ضد عفونی کردن ساختمان‌ها ، آزمایشگاه‌ها و موزه‌ها بر علیه موریانه‌ها ، چوب خوارها و غیره و همچنین برای مبارزه با موش و پاکسازی کالاها در کشتی‌های باری یا جنگی استفاده می شود.

 حذف متیل بروماید بر اساس پروتکل مونترال:
به گزارش دفتر حفاظت لایه اوزون سازمان محیط زیست ، متیل بروماید در فهرست مواد تحت کنترل پروتکل مونترال تنها ماده پیوست این پروتکل است و تمام کشورهای درحال توسعه عضو پروتکل مونترال که در گروه کشورهای مشمول ماده ‪5 این پروتکل قرار گرفته ، متعهد شده‌اند که تولید و مصرف این ماده را تا ابتدای سال ‪ 2015میلادی حذف کنند.با فعالیت‌های انجام شده توسط تمام کشورهای عضو پروتکل از سال ‪1991 تا پایان سال2006میلادی میزان مصرف جهانی متیل بروماید از و‪66430 تن به ‪18140تن (معادل ‪70%) کاهش یافته است.میزان تولید این ماده در کشورهای در حال توسعه در سال ‪ 2005معادل 39%میانگین تولید آن در سال‌های پایه (متوسط سال‌های ‪ 1995تا1998)بوده است.این در حالی است که متیل بروماید برای کنترل آفات قرنطینه‌ای و یا غیر قرنطینه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. آن دسته از مصارف متیل بروماید که برای کنترل آفات قرنطینه‌ای و یا تا ‪21روز پیش از زمان بارگیری محصولات جهت صادرات به کار گرفته می‌شود، به عنوان مصارف قرنطینه‌ای شناخته می‌شود.این قبیل مصارف بر اساس مقررات پروتکل مونترال معاف بوده و کشورهای عضو محدودیتی برای استفاده از این ماده دراین دسته از کاربردها ندارند.تا پایان سال ‪ 2006میلادی حدود ‪ 35%از کل مصارف متیل بروماید در بخش کنترل آفات قرنطینه‌ای و برای ضد عفونی محصولات پیش از بارگیری مورد استفاده قرار گرفته است. درهمین زمان حدود ‪ 48%مربوط به مصارف غیر قرنطینه‌ای بوده است. کشورهای در حال توسعه در سال ‪ 1993حدود ‪ 13%از کل مصرف جهانی این ماده را به خوداختصاص داده‌اند که تا پایان سال ‪2005 میلادی این مقدار به ‪ 45%رسیده است. در ایران متیل بروماید در بخش کشاورزی برای ضد عفونی خاک و محصولات انباری جهت کنترل آفات قرنطینه‌ای و غیر قرنطینه‌ای مورد استفاده قرار می گیرد.در حال حاضر پروژه حذف باقی مانده مصرف متیل بروماید در بخش ضد عفونی خاک نهالستان‌های زیتون، باغات، نشا کاری‌ها و گلخانه‌ها در دست طراحی و اجرا است . فعالیت‌های این پروژه در راستای جایگزینی متیل بروماید با تلفیقی از روش استریلیزه کردن با بخار آب و مدیریت یکپارچه آفات طراحی وبرنامه ریزی شده‌است .با تکمیل این پروژه که مراحل اجرایی آن با همکاری مشترک سازمان حفظ نباتات، سازمان توسعه صنعتی ملل متحد و دفترحفاظت لایه اوزون سازمان حفاظت محیط زیست درحال انجام است ، میزان ‪ ۱۴/۴تن از مصرف متیل بروماید تا سال2012میلادی حذف می‌شود.به هر حال تاکنون ایران توانسته‌است بااجرای برنامه‌های آموزشی، اعمال ضوابط ومقررات مناسب و اجرای پروژه‌های جایگزینی متیل بروماید ، به تعهدات خود نسبت به پروتکل مونترال در زمینه کنترل مصرف این ماده بخوبی عمل کند.

نانو تکنولوژی و حفاظت از لایه اوزون:

محققین دانشگاه اولم آلمان در حین آزمایش با نانوکره‌ها و پرفلوئورودکالین، ماده‌ای که در تولید خون مصنوعی به کار می‌رود، با پدیده‌ای برخورد کردند که احتمالاً می‌تواند به حذف مواد شیمیایی مخرب لایة اُزُن کمک نماید. علیرغم تمام پیش‌بینی‌ها، پرفلوئورودکالین در آزمایشهای این محققین توسط سوسپانسیونی از ذرات 60 نانومتری پلی استایرن در جذب آب محققین این پدیده را این چنین توجیه می‌کنند که قطرات نانوسکوپی پرفلوئورودکالین به وسیله نانوکره‌های خوسامان پلی‌استایرن احاطه می‌شوند. خواص پرفلوئورودکالین بسیار شبیه کلروفلوئوروکربنها (CFCS) می‌باشد. این مواد، مایعات بی اثری هستند

که موجب تخریب لایه اُزُن می‌شوند. محققین دانشگاه فوق احتمال می‌دهند که قطرات آب یا بلورهای یخ در ابرها ممکن است با چنین روشی قادر به جمع‌آوری کلروفلوئوروکربنها و برگرداندن آنها به زمین، به صورت باران، برف و تگرگ باشند.بنابه اظهارات این تیم، پدیده فوق روش مناسبی برای شبیه‌سازی فرآیندهای میکروفیزیکی در استراتسفر، به خصوص شبیه‌سازی تعاملات بین قطرات ابرها، آئروسلولهای نانومتری تولید شده به وسیله منابع  انسانی و طبیعی و کلروفلوئوروکربنها می‌باشد. آئروسلهای جامد تولیدی بوسیلة منابع شهری و صنعتی، مثلاً ذرات حاصل از سوختن بنزین، از لحاظ اندازه مانند نانوکره‌های پلی استایرن مصرفی در این کار تجربی هستند. آئروسلولهای نانومتری که البته موجب کاهش باران و نیز کاهش میزان نور رسیده از خورشید به زمین می‌شوند، می‌توانند در کاهش غلظت مواد مخرب لایه اُزُن مفید باشند. نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Nano Letters منتشر شده است.                                                                                                           کاهش لایه اوزون و سرطانهای پوستی و پرتو فرابنفش خورشید :

  اصلی ترین عامل بروز سرطانهای پوستی پرتو فرابنفش خورشید می باشد. تماس بیش از حد و دائمی با نور خورشید می تواند منجر به بروز سرطان پوست شود. بعلت کاهش لایه اوزون در اتمسفر زمین ، میزان اشعه ماوراء بنفش که به زمین می رسد در مقایسه با 50 الی 100 سال پیش بیشتر شده و در نتیجه میزان بروز سرطان پوست افزایش یافته است. لایه اوزون به عنوان یک فیلتر میزان اشعه فرا بنفشی را که به زمین می رسد کاهش می دهد بنابراین با کاهش اثر این لایه میزان اشعه ای که به سطح زمین می رسد بیشتر است. تعداد اشعه ای که از خورشید به فرد می رسد، بر اساس نحوه زندگی و موقعیت جغرافیایی متفاوت می باشد. افرادی که در ساعات بیشتری از روز در تماس با نور خورشید قرار دارند، شانس بیشتری جهت ابتلا به این نوع سرطانها خواهند داشت. بعلاوه افرادی که در ارتفاعات زندگی می کنند ( از آنجائیکه هوا در آنجا در مقایسه با سطح دریا کمتر است ) یا در ارتفاعات نزدیک به استوا زندگی می کنند(در فاصله نزدیکتری نسبت به خورشید قرار دارند) ممکن است شانس بیشتری جهت ابتلا داشته باشند. در مناطقی که در اکثر روزها هوا ابری می باشد ساکنین این مناطق ممکن است به میزان 50 درصد سایرین در تماس بااشعه فرابنفش خورشید باشند.

  دو فاکتور دیگری که بر روی بروز این سرطانها دخالت دارند :

شامل وراثت و یا وجود خالهای غیر طبیعی و متعدد در پوست می باشد:وراثت: افرادی که سابقه فامیلی سرطانهای پوستی دارند شانس بیشتری جهت ابتلا به این نوع سرطانها دارند . افراد سفید پوست و آنهایی که در اروپای شمالی زندگی می کنند نیز حساسیت بیشتری دارند.

 وجود خالهای متعدد و غیر طبیعی : در افرادی که به فراوانی دارای این نوع خالها می باشند شانس ابتلا کمی بیشتر است.

حقیقت امر لایه اوزون چیست؟

 لایه اوزون در قسمت شمالی زمین در سال 1980 بین 15تا20 درصد کاهش پیدا کرده است. برای رفع این مشکل جمعی ازبهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق وجستجو دور یکدیگر جمع می شوند .در سال 1992 پروکتیل مونترئال درباره' لایه اوزون مطالعه و تحقیقی داشت که فهمید بزرگ شدن سوراخ لایه اوزون بستگی به آلودگی هوا و تولید مواد سمّی دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محیط زیست برنامه ای را طرّاحی کرد که این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامهUNEPطراحی کرد که این برنامه جهت جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده کننده،است.مولکولهای اکسیژن(O₂) به اکسیژن اتمیک (O) تبدیل می -شوند .اکسیژن اتمیک به سرعت با مو لکولهای بیشتری ترکیب شده و به شکل اوزون می شود .ان پوشش حرارتی که در سطح بالا رشد کرده و سلامتی لایه اوزون را به خطر انداخته است و این مورد باعث شده است که اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانیم بدون آن زنده بمانیم . بالای استراتوسفر مقداری از آلودگی مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنین تشعشعاتی از خورشید (امواج بین 320 تا 240) را که باعث می شود لایه اوزون آسیب ببیند و همچنین جان گیاهان به خطر بیفتد را جذب میکند.اشعه مادون بنفش با تابیدن نور مولکولهای اوزون را میشکافد ولی اوزون می تواند تغییر شکل بدهد و عکس العمل زیر ازآن حاصل میشود:
O + O₂  مادون قرمز + O₃
O₂ + O  O₃
همچنین اوزون در اثر عکس العمل زیر نابود میشود :
O₃ + O  O₂ + O₂
عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می شود. دربین همکاری عکس العمل ها تمرکز اوزون درحال تعا دل است. دربالای اتمسفر اکسیژن اتمیک هنگا می که اشعه مادون بنفش در سطح بالایی است، پیدا می شود. در اثر حرکت استراتوسفر هوای متراکم تری بدست می آید وجذب اشعه ی مادون بنفش افزایش می یابد و سطح اوزون به حد اکثر و تخمینا" km20می رسد.همراه با تئوری کمپمن یک مشکل نیز وجود داشت که این مشکل در سال 1960 تشخیص داده شد وحقیقت این بود که اوزون به وسیله عکس العمل 4 آهسته حرکت می کرد و دیده نمی شود. گرم شدن زمین ترمیم حفره اوزون را به تعویق می اندازد دانشمندان هشدار داده اند :پدیده گرم شدن زمین می تواند تلاشها برای ترمیم حفره اوزون را که قرار بود تا سال 2050 انجام گیرد،حدود30سال به تعویق اندازد .این مو ضوع به رقم پیشرفتهایی است که بای از رده خارج کردن مواد شیمیایی مخرّب اوزون انجام شده است. طبق گزارشی کاهش فراوانی در مصرف گازهای ساخته دست انسان بنام (کلروفلورو کربن) پدید آمده است .اینها گازهایی هستندکه لایه محافظ زمین را می خورند .دانشمندان گفتند:اگر کشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ،(حفره داخل لایه اوزون به آغاز به جمع شدن و کوچک شدن خواهد نمودتا اینکه ظرف 50 سال ترمیم خواهد شد . ) این جمع بندی و نتیجه گیری توسط (مجمع بررسی فرایند های استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا SPARC به عمل آمد .این مجمع از صد ها کارشناس اقلیمی که دسامبر سال 1999در آرژانتین گرد هم آمدندو در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشکیل جلسه دادند،شکل گرفته است. این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر کاهش مصرف گازهایCFC برآورده شود،پدیده گرم شدن زمین_که نتیجه تولیید گازهای گلخانه ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره ای بدست می آید میتواند محلت ترمیم حفره اوزون را چند دهه به تعویق اندازد.به عنوان یک تناقض ، گرم شدن زمین ،جو را در نزدیکی سطح زمین حرارت میدهد اما لایه پایینی (استراتوسفر) یعنی جایی را که اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه میدارد . این دماهای پایین به ویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی میشود . این پدیده آغازگر واکنشهای نابود کننده اوزون توسط مولکولهای کلری استکه توسط کلروفلورو کربن ها آزاد میشوند. پیش بینی های دایر بر این که حفره اوزون که بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی کوچک خواهد شد با آخرین اطلا عات مغایرت دارد که نشان میدهد که این حفره درحال گسترش است وبه طور بی سابقه ای در چند سال اخیر بزرگ شده است.
تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون :
ابتدا: جریان تاسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه زیر استرا توسفر در بالای منطقه انتارکتیکا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979)توسط یک گروه تحقیقاتی به نام BAS کشف شد .این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتارکتیکا از یک ایستگاه تحقیقاتی که بسیار شبیه این عکس میباشد مشاهده می گردند. *اطلاعات ایستگاه تحقیقاتی هالی * ایستگاه تحقیقاتی BAS فالکر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد که اندازه گیری اولیه در سال1985برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران کننده بود که دانشمندان تصور میکردند که دستگاهای اندازه گیری خراب است .آنها دستگاه های دیگری جانشین آن دستگاه ها کردند تا آنکه نتایج بدست آمده اندازه گیری های اولیه را تایید کرد .چندماه بعد که سوراخ شدن لایه اوزون قابل مشاهده بود،(پس از مشاهده سوراخ شدن لایه اوزون تحقیقات قبلی تایید شد)از طرف دیگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لایه اوزون را نشان نمی داد ،بدین دلیل که نرم افزارهایی که اطلاعاتی در مورد لایه اوزون میداد به صورتی برنامه ریزی شده بود که لا یه اوزون در منطقه کوچکی موردبررسی قرار می گرفت .بررسی های بعدی ، اطلاعات بدست آمد هنگامی که نتایج گروه BASمنتشر نشد،مورد تایید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود که سوراخ شدن لایه اوزون به طور سریع ودر مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتارکتیکا انجام می شود. اوزون لایه ای را در استراتوسفر تشکیل میدهد که منطقه استوا باریکتر و در دو قطب پهن تر است .میزان اوزون در بالای سطح کره زمین به وسیله مقیاسی به نام DU Dobson units اندازه گیری میشود که این میزان در منطقه استوایی در حدود 260DUاست و به میزان بیشتری در جاهای دیگر است . این در حالی است تغییرات فصلی بسیار وسیعی اتفاق میافتد واین در حالی شکل می گیرد و اشعه ماورای بنفش در لایه استراتوسفر نفوذ میکند یا آن را می شکافد.

لایه اوزون را دقیقتر بشناسیم و اقدامات کنترلی را بکار ببندیم :                                             اوزون گازی است که از 3 اتم اکسیژن تشکیل شده است.این گاز در فاصله 15 تا 40 کیلومتری سطح زمین لایه ای فیلتر مانند تشکیل می دهد که از ورود اشعه خطرناک ماورای بنفش به درون جو زمین جلوگیری می کند. ضخامت این لایه در صورت فشرده شدن فقط 2 تا 3 میلی متر است که بر فراز استوا ضخیم تر از قطبین زمین است. گازهای مخرب لایه اوزون عمدتا از صنایع برودتی و سرد کننده ها، صنایع ابر و اسفنج سازی، بخش دفع آفات کشاورزی، سیستم های تهویه مطبوع، کپسول های اطفای حریق و حلالاسپری های پاک کننده قطعات الکترونیکی متصاعد می شوند و تا ارتفاع 40 کیلومتری صعود می کنند. طول عمر ماندگاری گازهای مخرب لایه اوزون از 50 تا 150 سال است و تا حذف کامل این گازها که قبلا وارد جو شده اند حداقل نیم قرن لازم است. ایجاد حفره در لایه اوزون باعث خطرات زیست محیطی و انسانی بسیاری می شود و حیات بدون این لایه روی کره زمین از بین خواهد رفت. برای آشنایی بیشتر با نقش حیاتی لایه اوزون و مشکلاتی که تحت تاثیر فعالیت های بشر برای آن به وجود آمده است

لایه اوزون چیست، چگونه تشکیل شده است و چه کاری انجام می دهد؟

اوزون یا O₃، گاز آبی کمرنگی است که هر ملکول آن از 3 اتم اکسیژن تشکیل شده است. بیشترین مقدار اوزون و اتمسفر زمین در منطقه ای به نام استراتوسفر وجود دارد. لایه اوزون که در ارتفاع 15 تا 20 کیلومتری بالای سطح زمین تشکیل شده است، اشعه خطرناک ماورای بنفش (UV) را جذب و از رسیدن آن به سطح زمین جلوگیری می کند به همین دلیل وجود این لایه برای ادامه حیات بر روی کره زمین ضروری است. اوزون جو پایین چیست و چگونه به وجود می آید اوزون سطحی یا جو پایین در اثر ترکیبات حاصل از سوخت های فسیلی، همچون اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربورهای نسوخته ای به وجود می آید که در مجاورت تشعشعات UV خورشید قرار گرفته اند. اوزون سطحی در لایه توپوسفر در سطح زمین به وجود می آید که یکی از عوامل آلوده کننده هواست و سبب ایجاد مه، دود فتوشیمیایی و نهایتا بیماری های تنفسی می شود. گازهای آلوده کننده هوا چه تاثیری بر لایه ازن دارند برخی از این گازها که شامل CFCها، هالون ها، متیل بروماید و... می باشند، پس از رسیدن به لایه اوزون به علت داشتن ملکول های هالوژن باعث تخریب ملکول های اوزون و تحلیل رفتن این لایه می شوند. اما سایر مواد آلاینده هوا نظیر اکثر هیدروکربورهای حاصل از سوخت های فسیلی که از دود اتومبیل و کارخانجات به وجود می آیند پس از رسیدن به لایه اوزون در مجاورت اشعه UV به عنوان سرعت دهنده واکنش تخریب اوزون عمل می کنند.

علت ایجاد حفره در این لایه چیست ؟

در اوایل دهه 1970 برای اولین بار محققان دریافتند که لایه اوزون در حال تخریب است. در ابتدا تصور می شد که عامل اصلی تخریب، اکسیدهای نیتروژن حاصل از پرواز هواپیماهای مافوق صوت در استراتوسفر است تا این که در سال 1974 اعلام شد بعضی مواد شیمیایی ساخت بشر با نام کلروفلوئوروکربن ها (CFCها) به لایه اوزون صدمه وارد می کنند. فرآیند تخریب بدین شکل رخ می دهد که پرتو خورشید باعث شکسته شدن بسیاری از گازهای حاوی کلروبرم و تولید رادیکال های آن ها در استراتوسفر می شود. رادیکال ها یک رشته واکنش های زنجیره ای تخریب کننده را تشدید می کنند و باعث شکسته شدن گازهای موجود در اتمسفر از جمله اوزون می شوند.

مواد شیمیایی تخریب کننده لایه اوزون کدامند؟

مهم ترین این مواد (کلروفلوئوروکربن ها) CFCها هستند. ترکیبات مشابهی که به طور کامل هالوژنه نیستند و در ترکیب آن ها هیدروژن هم وجود دارد مانند هیدرو کلروفلوئوروکربن ها (HCFCها)، اثر تخریبی کمتری نسبت به CFCها و هالون ها بر لایه اوزون دارند زیرا هیدروژن باعث کاهش زمان حضور آن ها در اتمسفر می شود. هالون ها که در کپسول های آتش نشانی برای اطفای حریق به کار می روند هیدروکربن های هالوژنه هستند که به جای یک یاچند اتم هیدروژن، اتم های برم، کلروفلوئور دارند و قدرت تخریب لایه اوزون آنها بسیار بالاست. کلروفلوئوروکربن ها (CFCها) بسیار پایدار، غیر قابل اشتعال و غیر سمی هستند و کار کردن با آنها آسیبی به انسان وارد نمی سازد. بنابراین از دیدگاه صنعتی، موادی ایده آل محسوب می شوند در حالی که پایداری آنها باعث دوام در اتمسفر و انتقال به استراتوسفر و در نهایت تخریب لایه اوزون می شود.

چرا با این که در نیمکره شمالی خشکی ها بیشتر هستند و در نتیجه آلودگی های صنعتی نیز بیشتر وجود دارد ولی در بخش قطب جنوب لایه اوزون، حفره ایجاد شده است؟

دانشمندان دلایلی را برای آسیب پذیری بیشتر لایه اوزون در قطب جنوب برشمرده اند. یکی از دلایل، حلقه قطبی، است که فریون های رها شده در اثر فعالیت های صنعتی را جذب می کند، دیگر این که به دلیل هوای فوق العاده سرد و یخبندان شب در قطب جنوب، ابرهایی با کریستال های کوچک یخ در بالاترین لایه استراتوسفر ایجاد می شود. این کریستال ها نقش کاتالیست یا تسریع کننده واکنش را بازی می کند و سبب می شود ترکیبات حاوی مواد مخرب لایه اوزون در داخل ابرها شکسته و تبدیل به کلرین فعال شود و زمانی که خورشید پس از یک شب طولانی می تابد، تابش پرتو و وجود منواکسید کلر باعث تخریب اوزون می شود. عامل دیگری که باعث شدت تخریب لایه اوزون در قطب جنوب می شود حرکت و چرخش بادهای قطبی بدون وجود هیچ مانعی در سراسر این زمین پهناور و یخ زده می باشد در حالی که این عامل در قطب شمال به دلیل بالاتر بودن دما و تشکیل کمتر ابرهای یخی، بسیار ضعیف است. کاهش و تخریب اوزون در عرض های جغرافیایی متوسط یعنی بالای اروپا، آسیا و آمریکا بسیار سریع تر از حد پیش بینی شده است.

آیا حفره های لایه اوزون قابل ترمیم است؟

اگر کشورهای عضو کنوانسیون وین و پروتکل مونترال به تعهدات خود عمل کنند و مصرف مواد مخرب لایه اوزون را طبق برنامه زمان بندی شده حذف کنند. چرخه طبیعی تشکیل اوزون به حالت طبیعی خود بر می گردد و حفرات لایه اوزون ترمیم می شود، البته در شرایط مناسب و مساعد دست کم 50 سال طول می کشد تا این حفره ها ترمیم شوند. تخریب لایه اوزون و ایجاد حفره در آن، چه تاثیری بر افزایش برخی بیماری ها دارد این لایه به عنوان سپر محافظ گیاهان، حیوانات و انسان ها در برابر تابش پرتو ماورای بنفش خورشید عمل می کند و از برخورد طول موج های کشنده آن به زمین جلوگیری می کند، اگر این تشعشعات توسط اوزون جذب نشود و یا از حفرات ایجاد شده عبور کند، باعث آفتاب سوختگی، سرطان پوست و آب مروارید می شود و می تواند با تضعیف سیستم ایمنی بدن انسان، مقاومت آن را در برابر بیماری ها کاهش دهد و یا با تغییر DNA، باعث بروز سرطان پوست شود. علاوه بر این، پرتو ماورای بنفش می تواند باعث کندی رشد گیاهان و صدمه به ساختار ژنتیکی موجودات زنده شود و در مزارع برنج با از بین بردن باکتری های تثبیت کننده نیتروژن باعث کاهش محصول شود. پرتو فرابنفش A توسط لایه اوزون جذب نمی شود و در نتیجه به طور عمقی وارد پوست بدن و ایجاد پیری زودرس می شود. پرتو ماورای بنفش B، خطرناک ترین نوع این پرتوها می باشد که تا حد زیادی در اعماق آب نفوذ می کند و بنابراین می تواند فینوپلانکتون ها و سخت پوستان شناور در سطح دریاها را نابود کند. این موجودات اجزای اولیه زنجیره غذایی دریاها را تشکیل می دهند و به طور عمده در آب های قطب جنوب زندگی می کنند. با نابودی این موجودات که غذای اصلی ماهی های بزرگ تر هستند، نه تنها زنجیزه غذایی دریاها گسسته می شود بلکه انسان نیز به عنوان مصرف کننده نهایی، با کمبود غذاهای دریایی مواجه می شود. مطالعات نشان داده است 25 درصد کاهش و تخریب لایه اوزون، باعث نابودی 10 درصد آبزیان طبقه فوقانی دریا و 25 درصد آبزیان سطحی خواهد شد. بالا رفتن میزان جذب اشعه UV از طریق ازدیاد سلول های رنگی در گیاهان و جانوران هم نمی تواند از این نابودی جلوگیری کند.

نقش کلروفلئور کربن در تخریب لایه اوزون :

لایه اوزون ناحیه‌ای از فضاست که به عنوان محافظ طبیعی زمین در برابر اشعه‌های زیانبار خورشید قلمداد می‌شود. این لایه پرتو فرابنفش را پیش از آنکه به زمین برسد جذب می‌کند. بنابراین هر کاهش قابل ملاحظه‌ای در مقدار لایه اوزون تهدیدی برای حیات خواهد بود. پس از کشف لایه اوزون توسط دکتر فلرمن ، علت پدید آمدن این حفره روشن نبود، تا اینکه دانشمندان به واکنشهای شیمیایی آلاینده‌های جوی مانند کلر با اوزون مشکوک شدند. افزایش کلر در جو بطور عمده مربوط به مصرف و رها شدن کلروفلوئوروکربنها در فضاست. این ترکیبات فقط کلر ، فلوئور و کربن دارند و معمولا آنها را CFC می‌نامند.

ترکیبات مختلف : CFC

ترکیبات CFC ، غیر سمی ، غیر آتشگیر و غیر فعال هستند و تراکم پذیری خوب ، آنها را برای استفاده در سرماسازها مناسب می‌سازد. بر اساس این ویژگی کاربردهای مهمی در زندگی زورمره دارند. چند ترکیب CFC از نظر تجاری حائز اهمیت هستند و برای سهولت ، عدد رمز آنها (مثل CFC11 یا CFC12) استفاده می‌شود.

CFC12:
این ماده خالص است در 30- درجه سانتیگراد می‌جوشد و در دمای اتاق به صورت گاز است. تحت فشار به سهولت مایع می‌شود. از سال 1930 به عنوان سیال سرد کننده در یخچالها استفاده می‌شد و به این ترتیب جایگزین گازهای سمی آمونیاک و دی‌اکسید گوگرد گردید. با تبخیر CFC12 مایع می‌توان از آن برای ایجاد حباب در اسفنجهای پلاستیکی صلب استفاده کرد. این حبابهای ریز باعث می‌شود که این محصولات عایق‌های گرمایی خوبی باشند.CFC12را بطور تجاری از واکنش تترا کلرید کربن با گاز فلوئورید هیدروژن تولید می‌کنند، که مقداری هم CFC_11 در این واکنش تولید می‌شودCFC12. مایعی است که در دمای اتاق می‌جوشد. از این ترکیب برای پف کردن محصولات اسفنجی نرم نظیر بالش و تشک و صندلی اتومبیل استفاده می‌شود. همچنین برای ساختن محصولات اسفنجی صلب پلی اورتان که در عایق‌بندی یخچال و فریزر و عایق‌بندی ساختمانی کاربرد دارد. قبلا از CFC_11 و CFC_12 به عنوان پیشران قوطیهای افشانه‌ای استفاده می‌شد که به علت نگرانی درباره لایه ازن ، این کاربرد در اواخر دهه 1970 در اکثر کشورهای صنعتی منسوخ شد.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    CFC13:
این ترکیب به فرمول می‌باشد و نسبت به ترکیبات قبلی اثر آلاینده کمتری دارد. این ماده برای تمیز کردن باقیمانده گریس و چسب و لحیم از روی مدارهای الکترونیکی بکار می‌رفت. تبخیر حلال و انتشار آن در فضا در گذشته مجاز بود، امروزه بوسیله روشهای بازیابی و بازگردانی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.

فرآیند نفوذ ترکیبات CFC به جو زمین :

سه ترکیب CFC که به آنها اشاره شد به عنوان CFC های سخت معروفند. زیرا هیچ فرایند طبیعی بر آنها اثر نمی‌کند (مانند حل شدن در باران). این ترکیبات بعد از چند سال به استراتوسفر صعود می‌کنند و پس از چند دهه که بدون تغییر در آنجا ماندند به قسمت فوقانی استراتوسفر صعود کرده و در آنجا بوسیله (هطول موج 210 ـ 200 نانومتر) بصورت نور شیمیایی تجزیه می‌شوند. از این راه اتم‌های کلر آزاد می‌شوند. CFCها برای تجزیه نور شیمیایی عمدتا طول موج‌های 220nm یا کمتر را لازم دارند.برای این کار باید به استراتوسفر میانی صعود کند. زیرا به ارتفاعات پایینتر چندان نفوذ نمی‌کنند. از آنجا که حرکت قائم در استراتوسفر کند است، طول عمر CFCها در جو زیاد است. بطور متوسط برای مولکولهای CFC-12 مدت 60 سال و برای مولکولهای CFC_12 مدت 105 سال است. CFC11 نسبت به CFC12 در ارتفاعات پائینتری بطور نور شیمیایی تجزیه می‌شود. از این رو بیشتر می‌تواند ازن را در ارتفاعات پایینتر استرتراسفر ، در جایی که ازن بیشترین غلظت را دارد تخریب کند. در حال حاضر CFC11 و CFC12 عامل اصلی ایجاد حفره در لایه اوزون بشمار می‌روند.

دیگر ترکیبات کلردار آلاینده جوی :

ترکیب کلردار دیگری که در تروپسفر حذف نمی‌شود، تتراکلرید کربن است که آن هم بطور نور شیمیایی در استراتوسفر تجزیه می‌شود. تتراکلرید کربن به عنوان حلال و همچنین حد واسط برای ساخت CFC11 و CFC12 بکار می‌رود. نوع متفاوتی از ترکیبات متیل کلروفرم است که به مقدار زیاد تولید و در تمیز کردن فلزات بکار می‌رود. مقدار زیادی از آن در فضا منتشر می‌شود. اگرچه مقداری از آن در تروپسفر حذف می‌شود، اما مقدار کافی از آن برای به استراتوسفر دوام می‌آورد و بطور موثر به تهی شدن لایه اوزون کمک می‌کند.

مواد جایگزین CFCها :

CFCهای سخت یعنی آنهایی که هیدروژن ندارند، راهی برای حذف آنها از تروپوسفر وجود ندارد. یعنی در آب حل نمی‌شوند، با باران شسته نمی‌شوند، و بوسیله نور مرئی یا تجزیه نمی‌شود. ترکیبات جایگزین CFCها ، دارای اتمهای هیدروژن متصل به کربن هستند و HCFC (هیدروفلوئوروکربنها) یا CFC نرم نام دارند. زیرا در تروپوسفرمسیرهایی برای فروپاشی آنها وجود دارد.یکی از این مواد است که نامیده می‌شود و در تولید اسفنج پلی اورتان و استفاده در یخچال جایگزین مناسبی برای CFC11 می‌باشد. همچنین هم اکنون در یخچالها و دستگاههای تهویه خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما ایده‌آل‌ترین جایگزین برای CFCها ترکیباتی هستند که کاملا عاری از کلر باشند و خطری برای ازن ایجاد نکنند. امروزه بیشترین توجه معطوف HFC (هیدروفلوروکربنها) است، که جانشین بسیار مناسبی برای CFCها و HCFCها هستند.

  چرا سوراخ شدن لایه ی اوزون از قطب ها شروع شد؟

  تخریب لایه اوزون بیشتردرقطبین ایجاد می‌شود به چند علت:یکی اینکه ، چون گردش وضعی زمین از غرب به شرق است به دلیل نیروی گریز ازمرکزی که در دو قطبها وجود دارد ، دو حفره در دو قطب ایجاد می‌شود ، مانند وقتی که چایی شیرین را به هم می‌زنید ، و در این حفره‌ها آلاینده‌ها متمرکز می‌شوند و اثر تخریبی بیشتری پیدا می‌کنند . دیگر اینکه اصولا لایه استراتوسفر که در بالای آن لایه اوزون قرار دارد در دو قطب باریکتر است . این لایه در استوا به طور متوسط 18 کیلومتر، در مناطق معمولی 12 کیلومتر ، و در قطبها به طور متوسط 8 کیلومتر می‌باشد .تخریب لایه اوزون بیشتر در قطب جنوب صورت می‌گیرد ، چونکه در سمت قطب جنوب به نسبت قطب شمال خشکیهای بیشتری وجود دارد ؛ به عنوان مثال در عرض جفرافیایی 90 درجه شمال اقیانوس منجمد شمالی واقع است ، درحالیکه در همین عرض جغرافیایی جنوب استرالیا وجود دارد که از نظر صنعتی خیلی هم فعال و آلوده کننده هم هست .تخریب لایه اوزون در سالهای اخیر به علت آنکه کشورهای صنعتی تدابیر خاصی برای جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به جو داشته‌اند ، روند رو به بهبودی داشته است . اما در تابستانها که جلبکها رشد و نمو بیشتری دارند ( همانطور که می‌دانید مقداری C FC طبیعی از تجزیه جلبک ها حاصل می‌شود. ) یا هوا جریان بیشتری دارد و آلاینده‌ها بیشتر وارد جو می‌شوند ( در زمستان ممکن است به علت بارشهایی که وجود دارد مقادیر زیادی از آلاینده‌ها وارد زمین شوند که البته آن هم اثرات سوء خودش را دارد ) ممکن است این تخریب بیشتر صورت گیرد .اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، که در قطب جنوب جریان دارند ، می دانند . در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینی گسترش مى یابند که به آن ها "گرداب قطبی"(polar vortex) مى گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا را تجزیه کند . این گرداب ها باعث ایجاد ابرهاى سردی می شوند که بر فراز قطب جنوب جریان می یابند. که به این ابرها "ابر استراتوسفر قطبی" (polar stratosphere cloud) می گویند.اختصار آن psc است. Pscها بسیار سرد هستند و دمای آن ها حدود 80- سیلسیوس است. Psc از نیتریک اسید تری هیدرات (nitric acid trihydrate) تشکیل شده است و با ابرهایی که ما آن ها را در آسمان می بینیم کاملاً متفاوتند. پس این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب کنند. "بنایراین با استناد به تحقیقات انجام یافته ،موارد زیر را می توان از عوامل موثر در تخریب لایه اوزون دانست.1-خود زمین به گونه اى مى باشد که نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب مى تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد. 2-از مورد دوم نتیجه مى گیریم که هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد ، بنابراین هواى گرم هنگامى که بر اثر جریان هایى به قطب جنوب مى روند ، چون سبک مى باشند،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لایه هاى اوزون برفراز قطب جنوب می شوند.
3-در زمستان نور خورشید کاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد، واین امر باعث کاهش دما و تشکیل ابرهای psc می شود.

4- ابرهای psc اسیدی هستند و به همین دلیل آن ها به لایه اوزون آسیب می رسانند.

ترمیم لایه اوزون به‌کمک رعد و برق:

شاید برایتان جالب باشد بدانید که در برخی مناطق زمین گاهی در هر ثانیه بیش از 100 رعد و برق در آسمان ایجاد می‌شود که پس از هر رعد و برق حجم قابل توجهی از گاز اوزون در جو زمین آزاد خواهد شد. این در حالی است که فعالیت انسان‌های ساکن این کره خاکی، لایه اوزون را در معرض خطر نابودی قرار داده است. از اواسط قرن بیستم میلادی محققان متوجه شدند که انتشار برخی آلاینده‌ها در سطح زمین، موجب از بین رفتن لایه اوزون و سپر محافظتی انسان‌ها در برابر تابش امواج نور خورشید خواهد شد.در سال‌های اخیر در نتیجه انتشار مواد شیمیایی آلوده نظیر گازهای کلروفلوئور و کربن که در سیستم‌های خنک‌کننده و دستگاه‌های تهویه هوا از آن استفاده می‌شود، مقدار زیادی از این لایه محافظ از بین رفته و تراکم آن در استراتوسفر زمین بشدت کاهش یافته است. این در حالی است که وقوع بسیاری از پدیده‌های طبیعی نظیر رعد و برق می‌تواند عامل مهمی در افزایش غلظت اوزون موجود در جو زمین باشد. شاید برایتان پیش آمده باشد که پس از وقوع رعد و برق ناگهان احساس کنید که می‌توانید راحت‌تر نفس بکشید یا این که احساس کنید هوایی سرشار از طراوت و پاکیزگی را استنشاق می‌کنید. علت این است که وقوع رعد و برق موجب انتشار گاز اوزون در جو زمین شده است و افزایش غلظت گاز اوزون در جو زمین سبب طراوت و تازگی هوا می‌شود. در حقیقت اوزون نوع خاصی از مولکول اکسیژن و دارای 3 اتم اکسیژن است که از خواص اکسیدکنندگی بالایی برخوردار است. براساس تحقیقات انجام شده توسط گروهی از محققان ناسا، رعد و برق و آلودگی ناشی از انجام عملیات کشاورزی و همچنین گازهای آزادشده در نتیجه سوختن منابع سوختی فسیلی از جمله عوامل متعددی هستند که می‌توانند در تشکیل اوزون تاثیرگذار باشند. سوختن منابع فسیلی موجب انتشار دود و گاز منواکسیدکربن و وقوع رعد و برق موجب انتشار گاز اکسیدنیتروژن خواهد شد. از ترکیب این گازها و دیگر ترکیب‌‌های ناپایدار شیمیایی و همچنین تابش نور خورشید گاز اوزون تشکیل خواهد شد. تشکیل گاز اوزون در نزدیکی سطح زمین اغلب ناشی از انتشار آلاینده‌های حاصل از سوخت‌های فسیلی استفاده شده در واحدهای صنعتی و همچنین گازهای آلاینده‌ای است که از اگزوز خودروها خارج می‌شود. با توجه به این که چه عاملی در تشکیل اوزون در اطراف جو زمین تاثیرگذار بوده است، کیفیت هوا متفاوت خواهد بود. اگرچه پیش از این نیز محققان به یافته‌هایی مبنی بر اختلاف غلظت ازن در نواحی مختلف دست یافته بودند، اما نمی‌دانستند که کدام یک از منابع آلودگی و یا کدام پدیده طبیعی می‌تواند در تشکیل گاز اوزون در جو زمین تاثیرگذار باشد. نتایج جدید به دست آمده در این زمینه حاصل تحقیقات انجام شده از طریق ماهواره‌های تحقیقاتی ناساست که به نظر می‌رسد می‌تواند در پیش‌بینی وضعیت آب و هوا و وقوع پدیده‌های طبیعی که موجب ایجاد پیامدهای نامطلوب می‌شود، تاثیرگذار باشد.