تبلیغات
جــــــــــــــــــــوان90

جــــــــــــــــــــوان90
پژوهش سرای جوانان 90

 

لایه ازون

 

 

    اتمسفر زمین از پائین به بالا به 5 لایه تقسیم شود: 1- تروپوسفر 2- استراتوسفر 3- مزوسفر 4- ترموسفر 5- اگزوسفر
تروپوسفر نزدیكترین لایه زمین و جایی است كه اتفاقات جوی در آن روی می دهد. استراتوسفر درست بالای تروپوسفر و در ارتفاع حدود 5-10 كیلومتری بالای زمین قرار دارد و لایه ازون را در بر می گیرد كه در ارتفاع 30-20 كیلومتری واقع شده است. مزوسفر تقریباً در ارتفاع 80-50 كیلومتری بالای زمین و ترموسفر در ارتفاع تقریباً 200-100 كیلومتری بالای زمین قرار دارد. سرانجام خارجی ترین لایه یعنی اگزوسفر را داریم كه به شكل نامنظم و در ارتفاع 1000-960 كیلومتری واقع گردیده است.
ازون (
O3) یك ملكول سه اتمی از اكسیژن است كه پایداری آن نسبت به O2 خیلی كمتر می باشد. ازون موجود در هوای تنفسی با یك آلاینده هوا بوده و آثار سوئی روی سیستم تنفسی حیوانات دارد. ازون موجود در ارتفاعات جوی از رسیدن اشعه UV به سطح زمین جلوگیری می كند. مدارك زیادی در دست است كه نشان میدهد غلظتهای بالای ازون می تواند روی عملكرد ریه ها اثر گذاشته، سیستم تنفسی را تحریك نماید. برای حدود یك بیلیون سال ملكولهای ازون در جو حیات را روی كره زمین در برابر اثرات زیانبار اشعه ماوراء بنفش محافظت كرده اند. از هر یك میلیون ملكول هوا تنها ده (10) ملكول یا كمتر، ملكول ازون است قسمت عمده این ملكولهای ازون در لایه ای بین 10 تا 40 كیلومتری (6 تا 25 مایلی) بالای سطح كره زمین قرار گرفته است. در هر بهار در اتمسفر بالای قطب جنوب (بهار در نیمكره جنوبی از سپتامبر تا نوامبر طول میكشد)، ازون جوی به سرعت توسط فعل و انفعالات شیمیایی از بین می رود. هنگام شروع زمستان گردبادی در اطراف قطب شروع به وزیدن كرده و جو قطبی را جدا و ایزوله می كند. هنگامی كه دما به كمتر از 78- درجه سانتیگراد ( 109- درجه فارنهایت) می رسد مخلوطی از ابرهای نازك از یخ، اسید نیتریك و اسید سولفوریك تشكیل می شود. د ر این زمان واكنشهای شیمیایی روی سطوح كریستال های یخ موجود در ابرها اشكال فعالی از CFC ها را آزاد میكنند. به این ترتیب كاهش ازون آغاز شده و سوراخ ازون پدیدار می گردد. پس از یك دوره دو تاسه ماهه تقریباً 50% میزان كلی ستون ازون در جو ناپدید می شود. در بعضی از سطوح این كاهش به حدود 90% هم می رسد كه در این حالت به آن سوراخ ازون قطب جنوب گفته گفته می شود. در بهار دما شروع به افزایش كرده و یخ ها تبخیر می شوید و لایه ازون شروع به ترمیم و بهبودی می كند. سوراخ ازون قطب جنوب در سال 1985 توسط دانشمندان بریتانیایی عضو گروه (انجمن) بقای قطب جنوب بریتانیا(British Antarctic Survey) به نام های Jonathan Shanklin, Brian Gardiner كشف شد. سوراخ ازون در واقع ایجاد كاهش در تراكم ازون بالای كره زمین در استراتوسفر است. سوراخ ازون به لحاظ جغرافیایی به شكل محدوده ای تعریف می شود كه میزان ازون در آن كمتر از 220 واحد دابسون می باشد. سوراخ ازون به طور مداوم از آگوست تا اوایل دسامبر وسعت یافته است(تا 27 كیلومتر مربع).
پس از تجمعات و اعتراض ها و گفتگوهای زیاد، پروتكل مونترال در مورد مواد كاهنده لایه ازون، سرانجام در 16 سپتامبر 1987 مورد توافق قرار گرفت. اطلاعات ماهواره
NASA/NOAA افزایش كلرین و بدنبال آن كاهش ضخامت لایه ازون را از 1979 تا 1997 نشان میدهد. با كاهش كلرین جوی در پاسخ به مفاد پروتكل مونترال، اولین قدم در بهبودی و ترمیم سوراخ ازون برداشته و ترمیم آن آغاز گردید. در پروتكل مونترال ذكر شده است كه تولید و مصرف تركیبات كاهنده ازون در استراتوسفر یعنی كلروفلوروكربن ها(CFCs)، هالوژن ها، تتراكلریدكربن و متیل كلروفرم باید تا سال2000 متوقف شود. (این تاریخ برای متیل كلروفرم سال 2005 در نظر گرفته شده است). نظرات و مدارك علمی نشان می دهند كه هنگامی این تركیبات به محض ورود به اتمسفر می توانند به طور مشخص ازون استراتوسفریك را كاهش دهند. لایه ازون مانند محافظی كره زمین را در برگرفته و از رسیدن بیش از حد اشعه UV-B به زمین جلوگیری می كند. كلرین های ساخت دست بشر و در درجه اول كلروفلوروكربنها(CFCs) به نازك شدن لایه ازون كمك كرده و اجازه میدهند میزان بیشتری از اشعه زیان آور ماوراءبنفش به زمین برسد.
ازون موجود در اتمسفر توسط واكنش بین ملكولهای اكسیژن (مركب از دو اتم اكسیژن) و اشعه
UV ایجاد می شود. وقتی UV به این ملكولهای اكسیژن می تابد سبب شكستن ملكولها به دو اتم اكسیژن منفرد می شود: (UV+O2ào+o). این اتم های منفرد اكسیژن بسیار فعال و واكنش پذیر هستند و یك اتم منفرد با یك ملكول اكسیژن تركیب شده و ازون یا O3 تشكیل می شود كه تركیبی از 3 اتم اكسیژن می باشد: (2o+2o2à2o3). لایه ازون برای ادامه حیات روی كره زمین ضروری است. این لایه توانایی جذب قسمت عمده اشعه UV را دارد و از نفوذ آن به سطح زمین جلوگیری می كند. اشعه UV طول موجی حدود 320-290 نانومتر دارد كه برای زندگی زیان آور است زیرا توانایی نفوذ به سلولها و نابودی DNA را در بسیاری از موجودات زنده دارد. در واقع می توان گفت لایه ازون مانند فیلتری برای اشعه UV عمل می كند و در صورت نبودن این فیلتر ما با افزایش سرطان ها و نابودی حیات مواجهیم.
منابع كاهنده لایه ازون عبارتند از:
1- فعالیتهای بشری 2- منابع طبیعی 3- فعالیتهای آتشفشانی
فعالیتهای انسانی بیش از دو عامل دیگر در كاهش ازون تأثیر دارد. این فعالیتها سبب آزاد شدن تركیبات شامل كلرین یا برومین به جو شده و حدود 75% تا 85% مواد كاهنده ازون را تشكیل میدهند. شاید بیشترین مدارك دال بر اثر سوء (CFC) یا كلروفلوروكربن ها باشد. CFC ها ابتدا برای تمیز كردن صفحات الكترونیكی مورد استفاده قرار می گرفتند و پس از گذشت زمان در آئروسل ها و خنك كننده ها (Coolantها) مثل یخچال ها و تهویه سازها مورد استفاده قرار گرفتند. وقتی CFC ها از این محصولات آزاد شده و وارد جو می شوند، نابودی ازون آغاز میشود. با ورودCFCها، ملكول ها به ازون موجود در لایه استراتوسفر می رسند. سپسUV به CFC برخورد كرده و سبب آزاد شدن اتم كلرین می گردد. این كلرین سپس با ملكول ازون وارد واكنش شده و منوكسید كلرین یا (Clo) را می سازد و یك ملكول اكسیژن آزاد می كند:

Cl+O3àO2+Clo

پس از آن یك اتم اكسیژن منفرد با یك ملكول منوكسید كلرین واكنش داده و سبب تشكیل یك ملكول اكسیژن و یك اتم كلرین منفرد می گردد:
o + cloàcl + o2


این اتم كلرین دوباره چرخه را ادامه داده و سبب نابودی بیشتر ازون می گردد و از آنجا كه
CFC ها طول عمری حدود 100-20 سال دارند، ملكول هایی كه قبلاً طی سالهای پیش آزاد و وارد جو شده اند برای سالهای زیادی توانایی آسیب رساندن به لایه ازون را حفظ می کنند. منابع طبیعی نیز به كاهش لایه ازون كمك می كنند ولی این آسیب به اندازه های عامل انسانی نیست. سرانجام فعالیتهای آتشفشانی سبب آسیب به این لایه می شوند كه البته اثرات آنها خیلی كم است و می توان میزان آن را بین 1 تا 5% در نظر گرفت. در طول فعالیتهای آتشفشانی بزرگ، كلرین به شكل تركیب اسیدكلریدریك (Hcl) مستقیماً وارد جو و استراتوسفر می شود. همراه این اسید، دی اكسید گوگرد نیز وارد جو می شود. در این حالت دی اكسید گوگرد مضرتر و آسیب رسان تر از كلرین است زیرا به آئروسل های اسید سولفوریك تبدیل می شود. این آئروسل ها باعث تشدید واكنشهای شیمیایی مضر میشوند كه سبب آزاد شدن كلرین و نابودی ازون می گردد.
چرا قطب جنوب؟ در قطب جنوب شرایط ویژه ای وجود دارد كه باعث تشدید كاهش لایه ازون می گردد. در هر زمستان در قطب جنوب یك گردباد قطبی بالای قطب جنوب تشكیل می شود. این گردباد قطبی در واقع یك توده چرخشی از هوای خیلی سرد و راكد است كه توسط بادهای قوی غربی احاطه می شود. از آنجا كه در طول زمستان در قطب جنوب تابش نور خورشید وجود ندارد هوا خیلی سرد شده و ابرهای یخ تشكیل می شوند. وقتی خورشید در بهار باز می گردد، درخشش نور روی اكسید نیتروژن آکنده از تكه های یخ تشكیل كلرین را فعال می كند و سبب كاهش سریع ازون می شود. سرانجام هنگامی كه گردباد قطبی از بین می رود، این روند كاهش پیدا می كند. آثار گردباد قطبی كاملاً تاثیر گذار و قابل مشاهده است. برای حدود دوماه در هر بهار قطب جنوب كاهش ازون كلی تا حدود 60% در بیشتر قسمتهای قطب جنوب رخ میدهد. هر چند سطوح ازون بر اساس فصول مختلف، متفاوت است، لایه های ازون استراتوسفریك از سال 1970 هر سال كمتر شده است. در سال 1997 سوراخ ازون قطب جنوب در اكتبر حدود 24 كیلومتر مربع وسعت داشت. اثرات محیطی و تاثیر بر سلامتی ز نظر بیولوژیك، اشعه UV روی اكوسیستم های خاكی و آبی اثر گذاشته وسبب ایجاد تغییر در رشد، زنجیره غذایی، و چرخه های بیوشیمیایی می شود. كاهش ازون استراتوسفریك همچنین دمای توزیع شده در اتمسفر و در نتیجه شاخص های محیطی و آب و هوایی را تغییر می دهد.كاهش در میزان ازون جو سبب كاهش ایمنی بدن می شود. این تئوری ابتدا در سال 1960 ، هنگامی مطرح شد كه خوكچه های هندی كه در معرض آلرژن قرار گرفته بودند پس از تحریك با اشعه UV پاسخ ایمنی كمتری نشان دادند. به علاوه مطالعه دیگری نشان می داد كه اشعه UV همین تأثیر را روی حیواناتی دارد كه با اشعه X درمان شده و ایمونوساپرشن(سرکوب ایمنی) شیمیایی داشته اند. در واقع هر سه عامل فوق كاهنده قدرت سیستم ایمنی بدن هستند. نشان داده شده است كه میزان UV كه به سطح زمین می رسد با كاهش ازون ارتباط دارد. در سال 1997 میزان UV-B به شكل 2% در سال بطور مداوم در حال بالا رفتن بود. بالا رفتن UV در سطح زمین سبب آسیب به سلامتی انسان، كیفیت هوا، حیات بیولوژیك و مواد مشخصی مثل پلاستیك هامی شود. تاثیر روی سلامت انسان شامل افزایش انواع مشخصی از سرطان های پوست، كاتاراكت(آب مروارید) و اختلالات كاهش ایمنی است. افزایش نفوذ UV منجر به تولید بیشتر ازون در سطح زمین می شود كه بیماریهای تنفسی را بدنبال دارد. اثر دیگرUV روی پوست تأثیر بر UCA است. UCA تركیبی است كه قبلاً تصور می شد نوعی ضد آفتاب باشد .(Urocanic acid) UCA در واقع شبیه یك آنتن برای گرفتن اشعه UV عمل می كند. وقتی اشعه UV به پوست برخورد می كند سبب می شود UCA موجود در پوست دچار تغییرات ساختمانی ملكولی از نوع ترانس به نوع سیس شود: Trans UCAàCis UCA

این تغییرات در تعدادی از سلولهای پوست اتفاق افتاده و باعث ارسال پیامی به سیستم ایمنی می شود. اگر
UVA سبب آسیب به DNA شده باشد، احتمال یك رشد سرطانی وجود دارد. بیماری دیگری که با کاهش میزان لایه ازون ارتباط دارد كاتاراكت است. حدس زده می شود که در ازای كاهش ازون به میزان یك درصد، حدود 100 تا 150 هزار مورد نابینایی ناشی از كاتاراكت بروزپیدا کند.
برای محافظت از لایه ازون چه می توان كرد؟اولین قدم در حفاظت از لایه ازون داشتن اطلاعاتی درباره لایه ازون و عوامل كاهنده آن است. تنها راه بهبود و ترمیم سوراخ ازون توقف ورود
CFCs و سایر مواد كاهنده ازون (ODS) در جو است. باید تا آنجا كه می شود از موادی غیر از CFCs و ODS استفاده كرد و مواد بیولوژیك كه به چرخه حیات باز میگردند جایگزین آنها نمود. همچنین باید استفاده از مواد فوق را تا حد امكان محدود كرد. برای حفاظت از لایه ازون توصیه می شود كه:
1- سعی كنیم از موادی كه بر چسب
ozone- friendly دارند استفاده كنیم.- مراقب تراوش مواد از تهویه كننده های وسایل نقلیه باشیم.به مدارس پیشنهاد داده شود كه در مورد این متوله بیشتر به دانش آموزان آموزش داده شود.محافظت از خود در برابر اشعه uvارتباط مستقیمی بین افزایش تابش اشعه ماوراء بنفش و افزایش خطر ابتلا به انواع مشخصی از سرطانهای پوست وجود دارد. عوامل خطر عبارتند از نوع پوست، میزان آفتاب سوختگی در طی دوران كودكی، و در معرض نور خورشید شدید قرار گرفتن. تغییرات اخیر در شیوه زندگی و افزایش تعداد افرادی كه در تعطیلات به فضاهای باز می روند تا حدی مسئول افزایش سرطان های بدخیم پوست است. برای كم كردن ریسك ابتلا به سرطان پوست، پوشاندن پوست با تن پوش یا استفاده از ضد آفتاب مناسب استفاده از كلاه و استفاده از عینك های آفتابی كه نور UV از آنها عبور نمی كند برای محافظت چشمان توصیه می شود.
دورنمای آینده علیرغم كنترل
ODS، پیش بینی می شود كه كمبود شدید ازون و حداكثر سطوح كلرین و برومین در استراتوسفر در دهه آینده اتفاق بیفتد. بهر شكل موفقیت پروتكل مونترال به صورت ایجاد تغییرات در تراكم مواد شیمیایی تولید شده توسط انسان در تروپوسفر مشاهده شده است.        

 

 

 


[ 1389/12/20 ] [ 18:06 ] [ پویا رضازاده ]
درباره وبلاگ

از این پس دست در دست یكدیگر می دهیم و با علم و تفكر خویش به جهان ثابت می كنیم كه حرفی برای گفتن داریم
بهترین مشاوران با ما همکاری دارند ( مشکلاتتان را با ما در میان بگذارید )( آن ها فکر می کنند ما نمی توانیم ولی ما می توانبم.)
امکانات وب