دید کلی درباره لایه ازن

بر اساس تحقیقات دانشمندان لایه اوزون بر فراز قطب جنوب ، در میانه دهه 60 تا حد زیادی رقیق شده است. دانشمندان میزان مواد "محافظ در برابر نور" را که گیاهان را از آسیب نور مصون میدارند ، اندازه گیری کردهاند. مطالعه این مواد راه تازهای را برای بازسازی چگونگی نوسان اوزون موجود در استراتوسفر پدید آورده است. این کار ممکن است مشخص کند که آیا رقیق شدن لایه اوزون فرآیندی دوره ای است و آیا کلرو فلئورو کربنها ، تنها عاملی هستند که سبب ایجاد حفره در لایه اوزون می شوند یا نه.

لایه اوزون چیست ؟

لایه اوزون لایه محافظ حساسی از گاز طبیعی O3 است که در استراتوسفر (حدود 25 الی 40 کیلومتری سطح زمین) یافت می‌شود. این گاز نجات بخش با جذب و کاهش اثرات مخرب امواج پر انرژی ماورای بنفش خورشید همانند صافی کره زمین را از اثرات تخریبی امواج آسیب‌زا مصون و محفوظ نگه می‌دارد.

اوزون (Ozone) گازی است به فرمول O3 که مولکولهای آن از پیوند یافتن سه اتم اکسیژن با یکدیگر تشکیل شده‌است .

ساختار لایه اوزون :

کنت مارکهام ، شیمیدانی در سازمان تحقیقات علمی و صنعتی نیوزلند نمونه‌هایی از نوع خزه را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد ، که نام علمی‌اش بریوم آرژانتئوم است. این نمونه‌ها از منطقه دریای راس جمع آوری و طی سالهای 1957 تا 1989 نگه داری شده‌اند. مارکهام در جستجوی ترکیباتی به نام فلاوونوئید بود که رنگدانه‌های گیاهی هستند. پژوهشهای اخیر نشان داده‌اند که فلاوونوئید دارای یک خاصیت مهم یعنی "محافظت در برابر نور" است . این ترکیب هنگامی در گیاهان پدید می‌آید که بویژه در معرض تابش پر انرژی نور فرا بنفش قرار میگیرند ، یعنی در معرض گستره‌ای از طول موجهایی که غالباً بر اثر رقیق شدن لایه اوزون «استراتوسفر) تاثیرشان شدیدتر می‌شود.

فلاوونوئیدها در برابر اندک افزایشی در تابش نور فرابنفش بسیار حساس‌اند. بنابرین ، غلظت آنها با میزان نور فرابنفش به صورت خطی تغییر می‌یابد ، بدین معنی که دو برابر شدن غلظت نور فرابنفش باعث دو برابر شدن غلظت فلاوونوئید می‌شود. کنت مارکهام مقدار فلاوونوئید را در نمونه‌های خزهای که در اختیار داشت، اندازه‌ گیری کرد. نتیجه‌های به دست آمده وجود حفره اوزون را که در دهه 80 اعلام شده بود ، تایید کردند. آنگاه مارکهام ، مقدار اوزون رسیده به زمین بین سالهای 1964 و 1986 را در قطب جنوب اندازه‌ گیری کرد. او این اندازه‌ گیری را با مقدار فلاوونوئید نمودار خود در همان مدت مقایسه کرد و بدین نتیجه رسید که این مقدارها تقریباً تصویر آیینه‌ای یکدیگرند.

فلاوونوئیدها ، ترکیباتی هستند که گیاهان را از آسیب نور خورشید محفوظ می‌دارند. غلظت آنها در خزه ، هنگامی که اوزون رقیق باشد ، زیاد و هنگامی که اوزون به مقدار کافی باشد کم است. بنابر نظریه مارکهام ، حتی مقدار زیاد و غیر منتظره تابش نور فرابنفش در میانه دهه 60 ، که داده‌های مربوط به فلاوونوئیدها نشان می‌دادند ، به صورت کاهش میزان اوزون و در همان موقع مشاهده می‌شود.

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 مسئله 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.

عوامل مخرب لایه اوزون :

عوامل کلیدی موثر در رقیق شدن اوزون عبارتند از : آزمایش بمبهای اتمی در جو زمین ، و شار اندک ذراتی از خورشید (که با میانه دوره 11 ساله لکه‌های خورشیدی متناظر است) ، نوسان شبه دو ساله فورانهای آتشفشان ، مصرف متوالی کلرو فلوئورو کربن (این گازها در حکم حلال در انواع افشانه‌ها به کار می‌روند تحت نام کلی CFC (سی اف سی) معروفند که نمونه آنها گاز فریون (Freon) یخچالهاست.) در انواع افشانه‌های آرایشی و بسیاری از صنایع شیمیایی.

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.

چگونگی جلوگیری از بحران لایه اوزون :

تحلیل میزان فلاوونوئیدها ممکن است اطلاعاتی راجع به مقدار اوزون در مناطق مختلف قطب جنوب و جاهای دیگر به دست بدهد . بنا بر نظر مارکهام "وجود این گیاهان نوعی امیدواری را برای نگاه کردن به پیش از سال 1956 در پی یافتن نشانه‌های رقیق شدن در اوزون ، و نیز برای پاسخ دادن به این پرسش پدید می‌آورد که آیا رقیق شدن لایه اوزون در میانه دهه 60 در سایر منطقه‌های قطب جنوب واقع شده است یا نه ." اگر چنین باشد ، ما باید در این باره که چرا چنین واقعهای روی داده است، تجدید نظر کنیم. شاید هم نظریه کلرو فلئورو کربن بیش از حد مبتنی بر ساده اندیشی باشد .

فرايند هاي شيميايي منجر شونده به كاهش اوزون قطبي

در حال حاضر پذيرفته شده است كه تركيبات كلرين و برمين در اتمسفر باعث كاهش اوزون بر روي قطب شمال وجنوب ميشوند. با اين حال اهميت نسبي كلرين و برمين بر اي تخريب يا نابودي اوزون در نواحي متفاوت شرح داده نشده است . تقريبا" همه كلرين و نيمي از برمين در استراتوسفركه در آنجا بيشترين كاهش را شاهد هستيم، از فعاليت هاي انسان حاصل شده است .

شكل بالا يك شماتيك را نشان مي دهد كه سيكل عمر CFC ها را شرح مي دهد اينكه چگونه أنها در مزوسفر تحتاني / استراتوسفر فوقاني منتقل مي شوند,چگونه نور خورشيد تركيبات را تجزيه مي كند وسپس چگونه محصولات تجزيه أنها در ورتكس قطبي كاهش مي يابد.

كاريرهاي(مخازن)غير ألي اصلي كلرين عبارتند از اسيد هيدروكلريك ونيترات كلرين(cloNo2) .اين موارد از محصولات تجزيه CFCها شكل مي گيرند .پنتوكسيددي نيتروژن (N2O5 )مخزني از اكسيدهاي نيتروژن است ونقش مهمي را در شيمي ايفا مي كند .اسيد نيتريك از اين لحاظ كه سطوح بالايي از كلرين فعال را حفظ مي كند مهم است .

توليد راديكالهاي كلرين

يكي از مهمترين نكات براي تشخيص شيمي حفره اوزون , أن است كه واكنشهاي اصلي غير عادي هستند أنها نمي توانند در جو رخ دهندمگر أنكه شرايط ويژه اي وجود داشته باشد (يكي از دوعامل اصلي در دستور العمل كاهش اوزون )

-ويژگي اصلي اين شيمي غير عادي أن است كه گونه هاي مخزن كلرين HCL وCLONO2 (واجزائ مقابل برومين شان)به اشكال فعالتري از كلرين روي سطح ابرهاي استرتوسفري قطبي تبديل مي شوند .

مهمترين واكنشها در نابودي اوزون عبارتند از :

HCl + ClONO2 -> HNO3 + Cl2 (1)

ClONO2 + H2O -> HNO3 + HOCl (2)

HCl + HOCl -> H2O + Cl2(3)

N2O5 + HCl -> HNO3 + ClONO (4)

N2O5 + H2O -> 2 HNO3 (5)

مهمترين نكته براي توجه كردن أن است كه اين واكنشها تنها مي توانندروي سطح ابرهاي استراتوسفري قطبي رخ دهند و أنها بسيار سريع مي باشند. به همين علت حفره اوزون بسيار عجيب است . در شيمي اتمسفري واكنشهاي ناهمگن (أنهايي كه روي سطوح رخ مي دهند) قبل از أنكه حفره اوزون كشف شود ناديده گرفته مي شدند.بنابراين عامل ديگر اين است كه واكنشهاي ناهمگن به گونه هاي مخزن كلرين وبرومين اجازه مي دهد تا سريعا به اشكال فعالتري تبديل شوند.

اسيد نيتريك (HNO3) تشكيل شده دراين واكنش ها در ذرات PSC باقي مي ماند بطوريكه غلظتهاي فاز گاز اكسيد دي نيتروژن كاهش مي يابند . اين كاهش دي نوكسيفيكاسيون بسيار مهم است چون أن ميزان حذف CLO را كند مي كند كه در غير اين صورت با اين واكنش رخ مي دهد:

ClO + NO2 + M -> ClONO2 + M (6

( در اينجا Mهر گونه مولكول موجود در هوا است )

000و بنابراين به نگهداري سطوح بالاي كلرين فعال كمك مي كند در اينجا اطلا عات بيشتري راجع به ابرهاي استراتوسفري قطبي وجود دارد .

بازگشت نور خورشيد

نهايتا" توجه داشته باشيم كه ما هنوز تنها كلرين مولكولي (CL2) را تشكيل داده ايم

از واكنش 1 تا 5 .براي تخريب اوزون كلر اتمي مورد نياز است .كلر مولكولي به راحتي به كمك نور خورشيد شكسته مي شود .كه البته اين براي ايجاد حفره مهم است.

Cl2 + hv -> Cl + Cl

در طول زمستان قطب دما هاي سردي كه در ورتكس تشكيل مي شوند منجر به تشكيل ابرهاي استراتوسفري قطبي مي شوند واكنشهاي ناهمگن اشكال مخزن گونه هاي تخريب كننده اوزون (كلرين وبرمين) را به اشكال مولكولي شا ن تبديل مي كنند .وقتي نور خورشيد به ناحيه قطبي بر مي گردد در بهار CL2 سريعا به اتمهاي كلر تجزيه مي شود كه منجر به كاهش ناگهاني اوزون مي شود ( در نيمكره جنوبي )

اين سلسله مراتب رويدادها با اندازه گيريهايي از قبل در طول وپس از حفره اوزون تاييد شده است.

تخريب كاتاليزگري اوزون

اندازه گيريهاي بعمل آمده از گونه هاي شيميايي بالاي قطب سطوح بالايي از اشكال فعال كلرين را نشان مي دهند كه ما در بالا شرح داده ايم با اين حال ما هنوز تعداد اتمهاي بيشتري ناشي از اوزون داريم نسبت به كلرين فعال .بنابراين تخريب تقريبا همه اوزون چگونه امكان پذير است ؟پاسخ به اين سوال در آنچه كه به عنوان سيكلهاي كاتاليتي شناخته شده است مي باشد .يك سيكل كاتاليتي سيكلي است كه در آن يك مولكول بطور عمده اي تغيير مي كند ويا يك سيكل واكنش قادر است تا بدون تغيير كردن با خود سيكل ايجاد شود.

توليد كلرين فعال به نور خورشيد نياز دارد و نور خورشيد سيكلهاي كاتاليتي را حركت مي دهد با اين توجه به اينكه اين سيكلهاي اصلي در كلرين وبرومين در گيرند ومسئول تخريب اوزون هستند.

(I) ClO + ClO + M-> Cl2O2 + M

Cl2O2 + hv-> Cl + ClO2

ClO2 + M -> Cl + O2 + M

then: 2 x (Cl + O3) -> 2 x (ClO + O2)

-------------------------------------------------------------------------------

net: 2 O3 -> 3 O2

and

(II) ClO + BrO-> Br + Cl + O2

Cl + O3-> ClO + O2

Br + O3-> BrO + O2

--------------------------------------------------------------------------

net: 2 O3 -> 3 O2

ديمر (CL2O2) راديكال مونوكسيد كلرين كه در سيكل (I) در گير است از لحاظ گرمايي ناپايدار است وسيكل در دماهاي پايين موثرتراست . بنابراين مجددا دماهاي پايين در ورتكس قطبي در طول زمستان مم هستند . گمان مي رود كه مسئول بيشتر كمبود اوزون در قطب جنوب (70%)هستند . در قطب شمالي گرمتر نسبت بزرگي از كمبود ممكن است با سيكل (II)حركت كند.

شرايط لازم براي براي كاهش اوزون

بطور خلاصه ما به اجزا ويا شرايطهاي لازم براي تخريب اوزون توجه كرده ايم مواردي كه در قطب جنوب مشاهده مي كنيم همين موارد كم و بيش براي كمبود اوزون در استراتوسفر قطب شمال در طول زمستان بكار مي رمند گرچه دراين مورد كاهش تقريبا شديد نيست .

به طور خلاصه شرايط لازم براي كاهش اوزون عبارتند از:

*زمستان قطبي منجر به تشكيل ورتكس قطبي مي شودكه هواي داخل أن را ايزوله مي كند .

*دماهاي سرد , داخل ورتكس را نشان مي دهند كه براي تشكيل ابرهاي استراتوسفري قطبي(PSC) به حد كافي سرد است . همانطور كه هواي ورتكس ايزوله مي شود دماهاي سرد و PSC ما مقاوم مي شوند.

*به محض اينكه PSC ها تشكيل شود واكنش هاي نا همگن رخ مي دهند ومخازن كلرين وبرومين فعال به اشكال فعالتري از كلرين وبرومين تبديل مي شوند.

*هيچ كمبود اوزوني رخ نمي دهد تا اينكه نور خورشيد به هواي داخل ورتكس قطبي برگردد وتوليد كلرين فعال امكان پذير گرددوسيكلهاي تخريب اوزون كاتاليتي شروع گردد.كاهش اوزون تسريع مي شود .حفره اوزون بطور متداول يك ناحيه جغرافيايي را كمي بيشتر از قطب جنوب تحت پوشش قرار مي دهد وتقريبا 10 كيلومتر را در ارتفاع در استراتوسفر تحتاني امتداد مي دهد.

ازن چيست و چگونه از زمين محافظت مى كند؟
گاز ازن، مولكول سه اتمى اكسيژن و داراى فرمول شيميايى O3 است و در سال ۱۸۳۹ در هنگام تخليه الكتريكى توسط آقاى شونبين (CF Schonbein) كشف شد و تا سال ۱۸۵۰ كسى نمى دانست كه اين گاز يكى از گازهاى تشكيل دهنده جو است. ازن از گازهاى جزيى تشكيل دهنده جو بوده و به طور متوسط در حدود ۱۰۶*۶ (۶ppm) درصد حجمى هوا را تشكيل مى دهد، اين گاز به دليل وجود ۲ الكترون غيرمستقر در ساختمان شيميايى، داراى فعاليت شيميايى بالايى است و در بسيارى از واكنش هاى فتوشيميايى تروپوسفر (اولين لايه جو) شركت كرده و نقش بسيار مهمى در جذب تابش هاى فرابنفش خورشيد به عهده دارد. اگر تحت شرايط استاندارد، تمامى گازهاى موجود جو را ناديده بگيريم و فشارهاى معادل يك اتمسفر (۱۰۱۳ هكتوپاسكال) از سقف اتمسفر به گاز ازن وارد كنيم، نوارى به ضخامت ۳ ميليمتر در سطح زمين از گاز ازن متمركز خواهد شد كه وزن آن برابر ۳ هزار ميليون تن (۱۰۹*۳ MT) خواهد بود.گاز ازن با وجود مقادير اندك خود در جو يكى از مهمترين عوامل حيات كره زمين به شمار مى آيد حتى عده اى از دانشمندان معتقدند بعد از آب و اكسيژن، وجود گاز ازن در جو لازمه شروع حيات بر روى كره زمين بوده است. پراكنش ازن در جو به صورت ناهمگون بوده به طورى كه ۱۰درصد آن در تروپوسفر و ۹۰درصد ديگر در استراتوسفر واقع شده است. ازن تروپوسفرى (ازن سطحى) و ازن استراتوسفرى (لايه ازن) در جو دو نقش متفاوت را از خود بروز مى دهند به طورى كه ازن موجود در استراتوسفر با جذب تابش هاى خطرناك خورشيد (تابش ماوراى بنفش) از رسيدن اين تابش هاى مضر به سطح زمين جلوگيرى مى كند و نقش بسيار مهمى در نظام ساختار حرارتى سطوح فوقانى جو دارد.
•آيا نقش انسان در تخريب لايه ازن به اثبات رسيده است؟ چگونه؟
تا اوايل دهه ۱۹۷۰ كسى نمى دانست كه فعاليت هاى بشرى مى توانند باعث كاهش و تخريب لايه ازن شوند. آقاى جانستون از دانشگاه بركلى كاليفرنيا از جمله دانشمندانى بود كه در اين زمينه تحقيق مى كردند. آنها دريافتند كه پرواز هواپيماهاى سوپر سونيك كه در استراتوسفر تحتانى حركت مى كنند با آزادسازى و انتشار اكسيد نيتريك (NO) در استراتوسفر و واكنش فتوشيميايى كه بين اكسيد نيتريك و مولكول ازن صورت مى گيرد و دى اكسيد نيتروژن و مولكول اكسيژن محصول اين تجزيه هستند و بدين ترتيب مولكول ازن تخريب و متلاشى مى شود. از طرفى مواد شيميايى كه در يخچال ها و كولرهاى گازى به عنوان مبرد و سردكننده و در اسپرى هاى آرايشى و پاك كننده قطعات الكترونيكى به عنوان حلال و در صنايع ابر، اسفنج و يونوليت سازى به عنوان پف دهنده ايروسلى كاربرد وسيع دارند اين گازها به نام كلروفلئور كربن ها يا CFCها شناخته مى شوند تنها پس از سه سال يعنى در سال ۱۹۷۴ دو دانشمند به نام هاى رولاند و مولينا ثابت كردند كه بيشترين عامل تخريب لايه ازن مربوط به گازهاى كلروفلئور كربن هاست و اكسيدنيتريك حاصل از اگزوز هواپيماهاى سوپر سونيك نقش بسيار كمى در مقايسه با گازهاى كلروفلئوركربن ها در تخريب لايه ازن به عهده دارند.
• چه كشورهايى بيشترين نقش را در تخريب لايه ازن داشته اند؟
در سال ۱۹۸۶ توليد كلروفلئوركربن ها حدود ۱/۱ ميليون تن برآورد شده است و در ميان ۲۵ كشور توليدكننده، اروپاى غربى و آمريكاى شمالى، توليدكننده عمده اين مواد بوده اند. در آمريكاى شمالى بيشترين مصرف در كولر اتومبيل ها بوده اما در ژاپن بيشتر در صنعت الكترونيك به كار مى رود. در سطح جهانى ۲۷ درصد كل مواد كلروفلئوركربن ها در آئروسل ها، ۲۵ درصد در يخچال سازى ها، ۲۵ درصد در اسنفج سازى، ۱۶ درصد در حلال هاى شيميايى و ۷ درصد در صنايع ديگر به كار مى روند، تا اواسط دهه ۹۰ سهم كشورهاى مختلف در مصرف كلروفلئوركربن ها حدود ۳۵ درصد در آمريكاى شمالى، ۳۲ درصد در اروپاى غربى، ۱۸ درصد در آسيا و اقيانوسيه، ۱۱ درصد در اروپاى شرقى و ۳ درصد در آمريكاى لاتين بوده است.
• چرا كاهش ضخامت لايه ازن براى سلامت انسان زيان آور است؟
كاهش غلظت لايه ازن، افزايش تابش هاى فرابنفش خورشيد را به همراه دارد و با افزايش اين تابش ها، مشكلات زيست محيطى و انسانى فراوانى متوجه كره زمين مى شود كه از آن جمله مى توان افزايش سرطان پوست، افزايش آب مرواريد چشم، كاهش محصولات كشاورزى و غذايى و كاهش محصولات دريايى و اقيانوسى را نام برد.
• آسيب هاى طولانى مدت و كوتاه مدت تخريب ازن بر روى انسان چيست؟
دامنه اثرات ازن روى سلامتى انسان مورد بررسى قرار گرفته است. تاثير سوء اين پديده در افزايش انواع مختلف بيمارى ها در سطح اپيدميك مورد توافق همگانى است. افزايش انواع مختلف سرطان هاى پوستى جدى ترين خطر قابل پيش بينى در اين زمينه است. پرتوهاى UV-B عامل سرطان پوست، برنزه شدن پوست، آفتاب سوختگى و ايجاد تاول، خارش، پوست ريزى، كهير يا تورم پوست و انهدام سطح پوست يا عفونت ثانويه در انسان بوده و تصور مى شود كه براى سيستم ايمنى انسان نيز مضر باشند.
• آيا انسان مى تواند لايه ازن را ترميم كند يا فقط مى تواند از خسارت بيشتر جلوگيرى كند؟
تنها راه ترميم لايه ازن جلوگيرى از توليد و انتشار گازهاى مخرب (CFCs) است. اما اين بدان معنى نيست كه با توقف توليد و انتشار اين گازها تخريب لايه ازن سريعاً متوقف شود، چرا كه مدت زمان طول عمر و ماندگارى گازهاى مخرب لايه ازن در جو بسيار بالا است (از ۵۰ تا ۱۵۰ سال) و تا حذف كامل گازهاى مخرب كه قبلاً در جو آزاد شده اند حداقل نيم قرن لازم است، يعنى اميد است كه در نيمه دوم قرن بيست و يكم (سال ۲۰۷۰ ميلادى) ديگر تخريب لايه ازن متوقف شده باشد.
•وضعيت لايه ازن در ايران به چه صورتى است؟
ميزان كاهش ۵/۲ درصدى لايه ازن در بررسى اى كه بر روى داده هاى ازن كلى جمع آورى شده از مركز ازن سنجى اصفهان در محدوده زمانى ۱۹۹۶ تا ۲۰۰۳ به دست آمده است ميزان تخريب لايه ازن در مناطق مختلف كره زمين متغير است. به عنوان مثال در منطقه استوايى تخريب لايه ازن بسيار اندك است يا اصلاً وجود ندارد و حتى در مواردى افزايش داشته است. كاهش قابل توجه غلظت ازن استراتوسفرى عمدتاً در عرض هاى جغرافيايى بالا و ميانه مشاهده مى شود و ميزان از بين رفتن لايه ازن طى سال هاى ۱۹۹۰ به شدت افزايش يافته است. بر اين اساس ميزان از بين رفتن مولكول ازن، بستگى به فصل سال و عرض جغرافيايى دارد. لذا تخريب لايه ازن جهانى بوده و بحرانى است كه مى توان گفت كل كره زمين به آن مبتلا است.
• چه اقداماتى عليه كاهش اثرات تخريبى ازن در جهان و ايران صورت گرفته است؟
جمهورى اسلامى ايران از توليد كنندگان مواد تخريب كننده لايه ازن به حساب نمى آيد وليكن مقادير زيادى از اين مواد را براى مصارف صنعتى خود وارد مى كند. مصرف كنندگان عمده اين مواد، صنايع برودتى و سردكننده ها و سازندگان يخچال ها و فريزرهاى خانگى، صنعتى و تجارى، صنايع ابر و اسفنج سازى، بخش دفع آفات كشاورزى و سيستم هاى تهويه مطبوع، كپسول هاى اطفاى حريق، حلال اسپرى هاى پا ك كننده قطعات الكترونيكى و در ساخت كولر اتومبيل ها كاربرد دارند.جمهورى اسلامى ايران در مارس سال ۱۹۹۰ پروتكل مونترال و در سال ۱۹۹۷ الحاقيه هاى لندن و كپنهاك را پذيرفت و به دنبال پذيرش و امضاى مفاد پروتكل مونترال، در برنامه ريزى هاى كشورى خود موارد فوق را لحاظ كرد كه براساس آن مى بايست تا قبل از سال ۱۹۹۹ ميلادى ۷۵ درصد از مصرف مواد مخرب لايه ازن كاسته شود و اين روند كاهش تا ميزان صد درصد در سال ۲۰۱۰ ادامه يابد.پس از پروتكل مونترال صندوق چند مليتى، جهت حمايت و كمك بر اجراى پروتكل مونترال ايجاد شد كه هدف اساسى اين صندوق، كاهش در توليد و مصرف مواد مخرب لايه ازن در كشورهاى در حال توسعه بود و جمهورى اسلامى ايران از خدمات اين صندوق كه شامل دريافت وسايل و تجهيزات لازم براى تغيير خطوط توليد و آموزش پرسنل براى حذف اين مواد است استفاده مى كند.در سال ۱۹۹۴ سازمان حفاظت از محيط زيست ايران با همكارى و كمك برنامه عمران سازمان ملل متحد UNDP، دفتر حفاظت از لايه ازن را تاسيس كردند كه از مهمترين اهداف اين مركز، هماهنگى ميان كليه نهادهاى دولتى و غيردولتى داخلى بوده و به عنوان دبيرخانه كميته ملى ازن، وظيفه هماهنگى و تسهيل و اجراى پروژه در همكارى هاى فنى و جمع آورى و انتشار آمار و اطلاعات مربوطه است.
همچنين در راستاى تحقيقات، ديده بانى و اندازه گيرى ازن جوى، سازمان هواشناسى كشور با همكارى و حمايت سازمان هواشناسى جهانى، در اواخر سال ۱۹۹۴ اقدام به تاسيس ايستگاه ازن سنجى و مركز مطالعات ازن در شهر اصفهان كردند، كه از مهمترين اهداف اين ايستگاه و مركز، اندازه گيرى ازن جوى به روش هاى مختلف و تحقيقات در زمينه بررسى تغييرات ازن جوى و تبادل اطلاعات و داده هاى ازن با مركز داده هاى ازن جهانى WOUDC در كانادا است.
• در كدام شهر ايران با خطر بيشترى رو به رو هستيم و چرا؟
شهرهايى كه ارتفاع آنها از سطح دريا بيشتر است و همچنين هواى صاف و پاكى دارند بيشتر در معرض خطرات تابش فرابنفش خورشيد قرار دارند چرا كه ميزان زيادى از شدت تابش فرابنفش خورشيد در برخورد با آلاينده هاى هوا كاهش مى يابد و نيز همچنين با افزايش ارتفاع از سطح دريا و وجود شيب طبيعى در مناطق كوهستانى باعث افزايش تابش فرابنفش رسيده به سطح زمين مى شود زيرا با افزايش ارتفاع، توده هوايى ( mass (air جو كاهش مى يابد به طورى كه با افزايش ارتفاع به ميزان هزار متر، شدت تابش فرابنفش خورشيد به ميزان ۳۵ درصد افزايش مى يابد و از طرفى به دليل اين كه خورشيد در عرض جغرافيايى كه ما در آن واقع شده ايم به صورت مايل مى تابد، وجود سطح شيبدار كوهستان باعث برخورد تابش به صورت عمودى به سطح زمين مى شود.با توضيحاتى كه در بالا ارائه شد مى توان گفت شهرهاى غربى كشور به خصوص مناطق مرتفع به دليل ارتفاع زياد، شيب طبيعى منطقه و پاكى هوا، به شدت تحت تاثير تابش فرابنفش خورشيد به خصوص در فصل تابستان قرار مى گيرند كه مى تواند باعث افزايش ابتلا به سرطان پوست، آفتاب سوختگى و آب مرواريد چشم شود و اين نياز تحقيقاتى احساس مى شود كه روند ابتلا به بيمارى هاى پوستى و چشمى ناشى از تابش فرابنفش خورشيد در اين مناطق بررسى شود.

• چه كارخانه هايى بر روى ازن تاثير مى گذارند؟
كارخانجات مصرف كننده عمده گازهاى مخرب لايه ازن در ايران، عبارتند از: صنايع برودتى و سردكننده ها و سازندگان يخچال ها و فريزرهاى خانگى، صنعتى و تجارى، صنايع ابر و اسفنج سازى، بخش دفع آفات كشاورزى و سيستم هاى تهويه مطبوع، كپسول هاى اطفاى حريق، حلال اسپرى هاى پاك كننده قطعات الكترونيكى و در ساخت كولر اتومبيل ها.
• كارهاى حفاظتى كه مردم بايد انجام دهند چيست؟
كارهاى حفاظتى در برابر تابش فرابنفش خورشيد، كه مردم بايستى انجام دهند عبارتند از:
الف- استفاده از عينك هاى آفتابى ضداشعه B-UV به خصوص براى كسانى كه به جهت شغلى مجبورند مدت زيادى را در تماس با تابش خورشيد باشند.
ب- استفاده از كلاه هاى لبه دار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش
ج- استفاده از پوشش كامل به خصوص دست ها در برابر تابش
د- بيشترين شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى (۱۱ صبح الى ۲ بعدازظهر) فصل تابستان به سطح زمين مى رسد، لذا بهتر است در اين ساعات كمتر در معرض تابش قرار گيريم.
• آيا تخريب ازن در ايران باعث بروز عوارض و بيمارى در افراد شده است؟
به طور قطع كاهش لايه ازن و در پى آن افزايش شدت تابش فرابنفش خورشيد در ايران نيز عوارض و بيمارى هايى به همراه داشته است و نياز تحقيقاتى در اين زمينه احساس مى شود تا بدين وسيله ارتباط منطقى بين روند رشد مبتلايان به سرطان پوست و آب مرواريد چشم و كاهش لايه ازن مشخص شود.
•چه سازمان هاى جهانى براى مقابله با كاهش ازن فعال هستند؟ فعاليت آنها چگونه است؟ تاكنون پيمان يا پروتكلى براى مقابله با اين مشكل به امضا رسيده است؟ اكنون در چه وضعيتى قرار دارد؟
پس از افزايش آگاهى افكار عمومى جهانى از خطرات احتمالى ناشى از كاهش غلظت لايه ازن و در پى آن افزايش نگرانى هاى بين المللى، لزوم حمايت هر چه بيشتر از لايه ازن براى سياستگزاران بين المللى اثبات شد.در ژانويه سال ۱۹۸۲ برنامه زيست محيطى سازمان ملل متحد UNEP با همكارى سازمان هواشناسى جهانى WMO اولين اجلاس ويژه، با حضور گروه حقوقى و كارشناسان فنى جهت تهيه يك چارچوب جهانى براى حمايت از لايه ازن، تشكيل شد و طى اين اجلاس چهار قرارداد و موافقتنامه تنظيم شد.
•كنوانسيون وين
پس از ۳ سال از اولين اجلاس ويژه در ژانويه سال ،۱۹۸۲ كنوانسيونى با موضوع حمايت از لايه ازن در مارس ۱۹۸۵ در شهر وين مورد موافقت قرار گرفت. ۲۱ ماده از اين كنوانسيون اعضاى خود را متعهد مى كند كه از سلامتى انسان و محيط زيست در مقابل خطرات ناشى از كاهش لايه ازن حفاظت كنند. دو ضميمه ديگر از اين كنوانسيون نيز به موضوع مشاركت كشورها در تحقيقات پيرامون ازن جوى، ديده بانى و تبادل اطلاعات و داده هاى ازن مى پردازد.
•قرارداد مونترال و الحاقيه هاى آن
پروتكل مونترال در سپتامبر سال ۱۹۸۷ در شهر مونترال كانادا مورد تصويب قرار گرفت و براساس آن توليد و مصرف مواد شيميايى كه مخرب لايه ازن شناخته شده بودند مورد كنترل قرار گرفتند. پروتكل مونترال، چندين بار اصلاح و تعديل شده است و تغييرات اساسى آن در سال ۱۹۹۰ تحت عنوان الحاقيه هاى لندن، در سال ۱۹۹۲ الحاقيه هاى كپنهاك و در سال ۱۹۹۵ تطبيقات وين و آخرين بار در سال ۱۹۹۷ الحاقيه هاى مونترال صورت گرفته است و تا ماه ژوئن ۱۹۹۸ كنوانسيون وين توسط ۱۶۶ كشور، پروتكل مونترال توسط ۱۶۵ كشور، الحاقيه هاى لندن توسط ۱۲۱ كشور و الحاقيه هاى كپنهاك توسط ۷۹ كشور مورد تصويب قرار گرفته است. هر چند اجراى اهداف پروتكل مونترال، روند تخريب لايه ازن را متوقف نخواهد كرد، وليكن جلوى پيشرفت روند ازن حفره ازنى را خواهد گرفت.
•با ارائه شرح مختصرى از مركز ازن سنجى اصفهان شمه اى از فعاليت هايتان را بازگو كنيد.
ايستگاه ازن سنجى اصفهان در دسامبر سال ۱۹۹۴ ميلادى برابر آذرماه سال ۱۳۷۳ شمسى با نصب دستگاه ازن سنج اسپكتروفتومتر دابسون شماره ۱۰۹ جهت اندازه گيرى ازن كلى جو و دستگاه ازن سوند جهت اندازه گيرى ازن پروفايل و عمودى توسط رئيس جمهور وقت جناب آقاى هاشمى رفسنجانى افتتاح و راه اندازى شد.موقعيت جغرافيايى ايستگاه ازن سنجى اصفهان ۴۷/۳۲ شمالى و ۷۲/۵۱ شرقى و ارتفاع ايستگاه از سطح دريا ۱۵۵۰ متر است و در كيلومتر ۱۵ جاده اصفهان _ شيراز بعد از پل راه آهن واقع شده است. اين ايستگاه به عنوان ايستگاه چند منظوره بدين معنى كه ايستگاه سينوپتيك اصلى با كد بين المللى ۴۰۸۰۰ و ايستگاه جو بالا با كد OIFM و نيز اندازه گيرى ازن به دو صورت كلى و عمودى در خاورميانه منحصر به فرد است. ايستگاه ازن سنجى اصفهان يكى از ايستگاه هاى اصلى ازن سنجى جهانى است كه اطلاعات خود را هر ماه به مركز داده هاى ازن و اشعه ماوراى بنفش جهانى (WOUDC) در تورنتو كانادا ارسال مى دارد و اطلاعات ديگر ايستگاه هاى ازن سنجى دنيا را دريافت مى دارد همچنين اين ايستگاه جهت تحقيقات اطلاعات خود را با كسب مجوز در اختيار پژوهشگران و دانشگاه ها قرار مى دهد. در شكل زير نمايى از ايستگاه ازن سنجى اصفهان آورده شده است.در مركز ازن سنجى، ازن به دو صورت ازن عمودى (Vertical) و ازن كلى (Total) اندازه گيرى مى شود. اندازه گيرى ازن عمودى در اواخر هر ماه ميلادى، يك بار انجام گرفته و ادوات اندازه گيرى آن ازن سوند است. در اندازه گيرى ازن عمودى تغييرات ازن بر حسب ارتفاع به دست مى آيد. در واقع در اين اندازه گيرى ازن بر حسب فشار جزيى mpa اندازه گيرى مى شود. در اين روش ازن سوند به همراه راديو سوند به يك بالن هزار گرمى پر از گاز هيدروژن متصل شده و در جو رها مى شود. دستگاه مربوطه در هر دقيقه ۳۰۰ متر صعود كرده و تا ارتفاع ۳۰ كيلومترى مى تواند علاوه بر ارسال فشار، دما، رطوبت و... مقادير ازن را نيز مخابره و ارسال كند. اساس كار ازن سوند واكنش هاى شيميايى است.ازن كلى توسط دستگاه طيف سنج بروئر سنجيده مى شود. اين دستگاه ازن را برحسب واحد دابسون اندازه گيرى مى كند. دستگاه بروئر با جذب نور مستقيم خورشيد و يا نور آسمان مقدار ازن كلى را در يك ستون عمودى و در سطحى برابر يك Cm2 اندازه گيرى مى كند. علاوه بر ازن، پارامترهاى UV-B، SO2 و NO2 نيز توسط اين دستگاه اندازه گيرى مى شود.

فرايند هاي شيميايي منجر شونده به كاهش اوزون قطبي

توليد راديكالهاي كلرين

مهمترين واكنشها در نابودي اوزون عبارتند از :

HCl + ClONO2	->	HNO3 + Cl2	(1)
ClONO2 + H2O	->	HNO3 + HOCl	(2)
HCl + HOCl	->	H2O + Cl2	(3)
N2O5 + HCl	->	HNO3 + ClONO	(4)
N2O5 + H2O	->	2 HNO3	(5)

ClO + NO2 + M -> ClONO2 + M (6)

( در اينجا Mهر گونه مولكول موجود در هوا است )

بازگشت نور خورشيد

نهايتا" توجه داشته باشيم كه ما هنوز تنها كلرين مولكولي (CL2) را تشكيل داده ايم

Cl2 + hv

Cl + Cl

اين سلسله مراتب رويدادها با اندازه گيريهايي از قبل در طول وپس از حفره اوزون تاييد شده است.

تخريب كاتاليزگري اوزون

(I)		ClO + ClO + M	->	Cl2O2 + M
		Cl2O2 + hv	->	Cl + ClO2
		ClO2 + M	->	Cl + O2 + M
	then:	2 x (Cl + O3)	->	2 x (ClO + O2)

	net:	2 O3	->	3 O2

and

(II)		ClO + BrO	->	Br + Cl + O2
		Cl + O3	->	ClO + O2
		Br + O3	->	BrO + O2

	net:	2 O3	->	3 O2

شرايط لازم براي براي كاهش اوزون

به طور خلاصه شرايط لازم براي كاهش اوزون عبارتند از:

*زمستان قطبي منجر به تشكيل ورتكس قطبي مي شودكه هواي داخل أن را ايزوله مي كند .

لايه اوزون

حقيقت امر لايه ازن چيست؟

لايه ازون در قسمت شمالي زمين در سال 1980 بين 15تا20 درصد كاهش پيدا كرده است. براي رفع اين مشكل جمعي ازبهترين متخصصان زمين شناسي هر سال براي تحقيق وجستجو دور يكديگر جمع مي شوند .در سال 1992 پروكتيل مونترئال درباره' لايه اوزون مطالعه و تحقيقي داشت كه فهميد بزرگ شدن سوراخ لايه اوزون بستگي به آلودگي هوا و توليد مواد سمّي دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محيط زيست برنامه اي را طرّاحي كرد كه اين برنامه جهت محافظت و حمايت از محيط زيست و مخصوصا لايه اوزون به نام برنامهUNEPطراحي كرد كه اين برنامه جهت جلوگيري از توليد مواد سمّي و مواد شيميايي آلوده كننده،است.مولكولهاي اكسيژن(O2) به اكسيژن اتميك (O) تبديل مي -شوند .اكسيژن اتميك به سرعت با مو لكولهاي بيشتري تركيب شده و به شكل اوزون مي شود .ان پوشش حرارتي كه در سطح بالا رشد كرده و سلامتي لايه اوزون را به خطر انداخته است و اين مورد باعث شده است كه اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانيم بدون آن زنده بمانيم . بالاي استراتوسفر مقداري از آلودگي مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنين تشعشعاتي از خورشيد (امواج بين 320 تا 240) را كه باعث مي شود لايه اوزون آسيب ببيند و همچنين جان گياهان به خطر بيفتد را جذب ميكند.اشعه مادون بنفش با تابيدن نور مولكولهاي اوزون را ميشكافد ولي اوزون مي تواند تغيير شكل بدهد و عكس العمل زير ازآن حاصل ميشود:

O + O2 è مادون قرمز + O3 O2 + O è O3

همچنين اوزون در اثر عكس العمل زير نابود ميشود :

O3 + O è O2 + O2

عكس العمل دوم با افزايش پيدا كردن ارتفاع آهسته انجام مي شود امّا عكس العمل سوم سريعتر انجام مي شود. دربين همكاري عكس العمل ها تمركز اوزون درحال تعا دل است. دربالاي اتمسفر اكسيژن اتميك هنگا مي كه اشعه مادون بنفش در سطح بالايي است، پيدا مي شود. در اثر حركت استراتوسفر هواي متراكم تري بدست مي آيد وجذب اشعه ي مادون بنفش افزايش مي يابد و سطح اوزون به حد اكثر و تخمينا" km20مي رسد.همراه با تئوري كمپمن يك مشكل نيز وجود داشت كه اين مشكل در سال 1960 تشخيص داده شد وحقيقت اين بود كه اوزون به وسيله عكس العمل 4 آهسته حركت مي كرد و ديده نمي شود. گرم شدن زمين ترميم حفره اوزون را به تعويق مي اندازد دانشمندان هشدار

دید کلی درباره لایه ازن

مطالب مشابه :

دانلود انيميشن دكتر استرنج با كيفيت 720p

دانلود انيميشن تن تن راز اسب شاخ دار 2011

برنامه‌هاي متنوع تلويزيون براي تابستان كودكان

پایان خوب 350 میلیونی «من نفرت انگیز ۲»

آموزش پايه ایی Reason - قسمت اول

نگاهی به مقاله توهین آمیز 17 دی ماه سال 56 روزنامه اطلاعات به امام خمینی

دید کلی درباره لایه ازن