ولا تحدث ثقوب الأوزون نتيجة لذلك. طبقة الأوزون للأرض مثقوبة بثقوب الأوزون: هل البشرية في خطر كارثة عالمية؟

منذ حوالي أربعين عاما، اكتشف لأول مرة أن طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض بدأت في النضوب. أول من لاحظ ذلك كان العلماء الإنجليز الذين يعملون في قاعدة بحثية في القارة القطبية الجنوبية. ووجدوا أن سمك الأوزون فوق محطة هالي باي انخفض إلى النصف تقريبًا! وفي ذلك الوقت لم تكن الأسباب المحتملة لهذه الظاهرة قد تمت دراستها بعد، فكل ما كان بوسع العلماء فعله هو ملاحظة تطور الوضع. والنتائج لم ترضهم على الإطلاق - فثقوب الأوزون لم تنغلق فحسب، بل انتشرت أيضًا إلى ما هو أبعد من القطب الجنوبي. هكذا ظهرت معلومات عن كارثة عالمية جديدة.

ما هي ثقوب الأوزون بالضبط؟

الأوزون هو غاز يتم إنتاجه من الأكسجين بواسطة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. وهو بدوره يمنع مرور هذا الإشعاع الذي يكون تأثيره مدمراً لجميع الكائنات الحية. وتقع طبقة من هذا الغاز على ارتفاع حوالي عشرين كيلومتراً فوق السطح، وتحمي الكوكب من التأثيرات السلبية للطاقة الشمسية. ثقوب الأوزون هي الأماكن التي يقل فيها سمك الغاز لسبب ما. في هذه المرحلة، لا يزال يكفي منع الأشعة فوق البنفسجية، ولكن إذا لم تفعل البشرية شيئًا لتغيير الوضع، فبعد مرور بعض الوقت، سيؤدي استنفاد طبقة الأوزون إلى حقيقة أن الإشعاع الضار يمكن أن يخترق الغلاف الجوي بسهولة، ومن ثم إن وجود الحياة على الأرض سيصبح بكل بساطة مستحيلاً.

لماذا تحدث ثقوب الأوزون؟

استكشاف الفضاء

ومع ذلك، وعلى الرغم من التنوع الكبير في الإصدارات المحتملة، فإن النسخة الأكثر ترجيحًا تظل من صنع الإنسان. في الواقع، في منتصف القرن الماضي، كان هناك العديد من عمليات إطلاق الصواريخ الفضائية، كل منها، عند الإقلاع، ترك "ثقب" في الغلاف الجوي، وكسر طبقة الأوزون. في ثلاثين عامًا فقط من استكشاف الفضاء، تم تدمير 30٪ من الحاجز الواقي للأرض، والذي تم تشكيله على مدار أربعة مليارات عام!

غاز الفريون

يعتبر الفريون، الذي يستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية وفي الصناعة، مادة مدمرة للأوزون. لقد تم احتواؤه في جميع علب الغاز تقريبًا في القرن الماضي: في بخاخات الشعر والعطور ومزيلات العرق وطفايات الحريق. وكان حتى في الثلاجات ومكيفات الهواء! ليس من المستغرب أن تظهر المزيد والمزيد من ثقوب الأوزون كل يوم، وأصبحت الطبقة الواقية أرق وأرق.

حلول

اليوم لا تزال المشكلة حادة وذات صلة. تم اعتماد العديد من الاتفاقيات التي يحظر بموجبها استخدام المواد الضارة بطبقة الأوزون في الإنتاج والصناعة. ولكن هذا لا يكفي، لأن السؤال ليس فقط وقف تدمير الأوزون، ولكن أيضا استعادته. لكن هذه المشكلة لم يتم حلها بعد.

ولا يخفى على أحد أن كوكبنا الأرض فريد من نوعه في النظام الشمسي، فهو الكوكب الوحيد الذي توجد عليه الحياة. وكان أصل الحياة على الأرض ممكنًا بفضل كرة الأوزون الواقية الخاصة التي تغطي كوكبنا على ارتفاع 20-50 كم. ما هو الأوزون ولماذا هو مطلوب؟ كلمة "الأوزون" نفسها تُترجم من اليونانية على أنها "رائحة"، لأن رائحتها هي التي يمكن أن نشعر بها بعد ذلك. الأوزون هو غاز أزرق يتكون من جزيئات ثلاثية الذرة، وهي في الأساس أكسجين أكثر تركيزًا. وأهمية الأوزون هائلة، فهو الذي يحمي الأرض من التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. للأسف نحن البشر لا نقدر ما خلقته الطبيعة (أو الله) على مدى مليارات السنين، وكان من نتائج النشاط البشري المدمر ظهور ثقوب الأوزون، وهو ما سنتحدث عنه في مقال اليوم.

ما هي ثقوب الأوزون؟

أولاً، دعونا نحدد مفهوم "ثقب الأوزون" وما هو. والحقيقة هي أن الكثير من الناس يتصورون خطأً أن ثقب الأوزون هو نوع من الثقب الموجود في الغلاف الجوي لكوكبنا، وهو مكان لا يوجد فيه مجال للأوزون تمامًا. في الواقع، هذا ليس صحيحًا تمامًا، لا يعني ذلك أنه غائب تمامًا، بل إن تركيز الأوزون في موقع ثقب الأوزون أقل بعدة مرات مما ينبغي. ونتيجة لذلك، يسهل على الأشعة فوق البنفسجية الوصول إلى سطح الكوكب وإحداث تأثيرها المدمر على وجه التحديد في مناطق ثقوب الأوزون.

أين توجد ثقوب الأوزون؟

حسنًا، في هذه الحالة، سيكون السؤال الطبيعي هو موقع ثقوب الأوزون. تم اكتشاف أول ثقب للأوزون في التاريخ عام 1985 فوق القارة القطبية الجنوبية، وبحسب العلماء فإن قطر ثقب الأوزون هذا يبلغ 1000 كيلومتر. علاوة على ذلك، فإن ثقب الأوزون هذا له سلوك غريب للغاية: فهو يظهر في كل مرة في شهر أغسطس ويختفي مع بداية فصل الشتاء، ليظهر مرة أخرى في شهر أغسطس.

وبعد ذلك بقليل، تم اكتشاف ثقب آخر للأوزون فوق القطب الشمالي، وإن كان بحجم أصغر. في الوقت الحاضر، تم اكتشاف العديد من ثقوب الأوزون الصغيرة في أماكن مختلفة، لكن ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية يحتل المرتبة الأولى من حيث الحجم.

صورة لثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية.

كيف تتشكل ثقوب الأوزون؟

والحقيقة هي أنه في القطبين، بسبب انخفاض درجة الحرارة هناك، يتم تشكيل السحب الستراتوسفيرية التي تحتوي على بلورات الجليد. وعندما تتلامس هذه السحب مع جزيئات الكلور الداخلة إلى الغلاف الجوي، تحدث سلسلة كاملة من أحداث الكلور، تكون نتيجتها تدمير جزيئات الأوزون، مما يقلل من كميته في الغلاف الجوي. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل ثقب الأوزون.

أسباب ثقوب الأوزون

ما هي أسباب ثقوب الأوزون؟ وهناك عدة أسباب لهذه الظاهرة، وأهمها التلوث البيئي. تنبعث العديد من المصانع والمصانع ومحطات توليد الطاقة بغاز المداخن في الغلاف الجوي، بما في ذلك الكلور المشؤوم، وهو يدخل بالفعل في التفاعلات الكيميائية، ويحدث طفرة في الغلاف الجوي.

كما أن ظهور ثقوب الأوزون ساهم بشكل كبير في التجارب النووية التي أجريت في القرن الماضي. أثناء الانفجارات النووية، تدخل أكاسيد النيتروجين إلى الغلاف الجوي، والتي تدخل في تفاعلات كيميائية مع الأوزون، وتدمرها أيضًا.

تساهم الطائرات التي تحلق في السحب أيضًا في ظهور ثقوب الأوزون، حيث أن كل رحلة من رحلاتها تكون مصحوبة بإطلاق نفس أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي، وهو ما يدمر كرة الأوزون الواقية لدينا.

عواقب ثقوب الأوزون

إن عواقب توسيع ثقوب الأوزون، بالطبع، ليست الأكثر وردية - بسبب زيادة الأشعة فوق البنفسجية، قد يزيد عدد الأشخاص المصابين بسرطان الجلد. بالإضافة إلى ذلك، تنخفض المناعة العامة للإنسان، مما يؤدي إلى الإصابة بالعديد من الأمراض الأخرى. ومع ذلك، ليس فقط الناس يمكن أن يعانون من زيادة الأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبر ثقب الأوزون، ولكن أيضا، على سبيل المثال، سكان الطبقات العليا من المحيط: الروبيان، وسرطان البحر، والطحالب. لماذا تعتبر ثقوب الأوزون خطرة عليهم؟ كل نفس المشاكل مع الحصانة.

كيفية التعامل مع ثقوب الأوزون

وقد اقترح العلماء الحل التالي لمشكلة ثقوب الأوزون:

• البدء في تنظيم إطلاق المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في الغلاف الجوي.
• البدء في استعادة كمية الأوزون بشكل فردي في موقع ثقوب الأوزون. للقيام بذلك بهذه الطريقة، باستخدام الطائرات على ارتفاع 12-30 كم، قم برش قطعة من الأوزون في الغلاف الجوي. وعيب هذه الطريقة هو الحاجة إلى تكاليف اقتصادية كبيرة، ولسوء الحظ، من المستحيل رش كمية كبيرة من الأوزون في الغلاف الجوي في وقت واحد مع التقنيات الحديثة.

ثقب الأوزون، فيديو

وأخيرًا، فيلم وثائقي مثير للاهتمام حول ثقوب الأوزون.

أول شيء يجب توضيحه هو أن ثقب الأوزون، على عكس اسمه، ليس ثقبًا في الغلاف الجوي. يختلف جزيء الأوزون عن جزيء الأكسجين العادي من حيث أنه لا يتكون من ذرتين، بل ثلاث ذرات أكسجين متصلة ببعضها البعض. في الغلاف الجوي، يتركز الأوزون فيما يسمى طبقة الأوزون، على ارتفاع حوالي 30 كم داخل الستراتوسفير. وتمتص هذه الطبقة الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس، وإلا فإن الإشعاع الشمسي قد يسبب ضررا كبيرا للحياة على سطح الأرض. ولذلك فإن أي تهديد لطبقة الأوزون يستحق أن يؤخذ على محمل الجد. في عام 1985، اكتشف العلماء البريطانيون العاملون في القطب الجنوبي أنه خلال فصل الربيع في القطب الجنوبي، كان مستوى الأوزون في الغلاف الجوي هناك أقل بكثير من المعدل الطبيعي. وفي نفس الوقت من كل عام، تنخفض كمية الأوزون، أحيانًا بدرجة أكبر، وأحيانًا بدرجة أقل. كما ظهرت ثقوب الأوزون المماثلة، ولكنها أقل وضوحًا، فوق القطب الشمالي خلال فصل الربيع في القطب الشمالي.

وفي السنوات اللاحقة، اكتشف العلماء سبب ظهور ثقب الأوزون. عندما تغرب الشمس ويبدأ الليل القطبي الطويل، تنخفض درجات الحرارة وتتشكل السحب الستراتوسفيرية العالية التي تحتوي على بلورات الجليد. ويسبب ظهور هذه البلورات سلسلة من التفاعلات الكيميائية المعقدة تؤدي إلى تراكم الكلور الجزيئي (يتكون جزيء الكلور من ذرتين كلور مرتبطتين). عندما تظهر الشمس ويبدأ ربيع القطب الجنوبي، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، تنكسر الروابط داخل الجزيئات، ويندفع تيار من ذرات الكلور إلى الغلاف الجوي. تعمل هذه الذرات كمحفزات للتفاعلات التي تحول الأوزون إلى أكسجين بسيط، وتسير وفقًا للمخطط المزدوج التالي:

Cl + O 3 -> ClO + O 2 و ClO + O -> Cl + O 2

ونتيجة لهذه التفاعلات تتحول جزيئات الأوزون (O 3) إلى جزيئات أكسجين (O 2)، مع بقاء ذرات الكلور الأصلية في حالة حرة وتشارك مرة أخرى في هذه العملية (كل جزيء كلور يدمر مليون جزيء أوزون قبل أن يتفكك). تتم إزالتها من الغلاف الجوي بواسطة تفاعلات كيميائية أخرى). ونتيجة لهذه السلسلة من التحولات، يبدأ الأوزون في الاختفاء من الغلاف الجوي فوق القارة القطبية الجنوبية، ليشكل ثقب الأوزون. ومع ذلك، قريبا، مع ارتفاع درجات الحرارة، تنهار دوامات القطب الجنوبي، ويندفع الهواء النقي (الذي يحتوي على أوزون جديد) إلى المنطقة، ويختفي الثقب.

وفي عام 1987، انعقد المؤتمر الدولي حول التهديد الذي تتعرض له طبقة الأوزون في مونتريال، واتفقت الدول الصناعية على خفض الإنتاج والقضاء عليه في نهاية المطاف. الهيدروكربونات المكلورة والمفلورة (مركبات الكلوروفلوروكربون، مركبات الكربون الكلورية فلورية) -المواد الكيميائية التي تدمر طبقة الأوزون. وبحلول عام 1992، كان استبدال هذه المواد بأخرى آمنة ناجحًا للغاية، مما أدى إلى اتخاذ قرار بتدميرها بالكامل بحلول عام 1996. اليوم، يعتقد العلماء أنه في حوالي خمسين عاما سيتم استعادة طبقة الأوزون بالكامل.

ثقب الأوزون هو انخفاض محلي في تركيز الأوزون في طبقة الأوزون للأرض. في البداية، اقترح الخبراء أن تركيز الأوزون يميل إلى التغير بسبب الجزيئات التي تنبعث أثناء أي انفجار ذري.

لفترة طويلة، اعتبرت الطائرات والمركبات الفضائية التي تحلق على ارتفاعات عالية هي السبب وراء ظهور ثقوب الأوزون في الغلاف الجوي للأرض.

ومع ذلك، فقد أظهرت العديد من الدراسات والتجارب أن مستويات الأوزون يمكن أن تختلف نوعيا بسبب بعض ملوثات الهواء التي تحتوي على النيتروجين والتي تحدث بشكل طبيعي.

الأسباب الرئيسية لثقوب الأوزون

لقد ثبت منذ فترة طويلة أن الجزء الأكبر من الأوزون الطبيعي يوجد على ارتفاع يتراوح بين 15 إلى 50 كيلومترًا فوق سطح الأرض - في طبقة الستراتوسفير. يحقق الأوزون أكبر فائدة من خلال امتصاص كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي، والذي قد يكون مدمرًا للكائنات الحية على كوكبنا. قد يكون انخفاض تركيز الأوزون في مكان معين بسبب نوعين من تلوث الهواء. وتشمل هذه:

1. العمليات الطبيعية التي تسبب تلوث الهواء.
2. التلوث البشري المنشأ للغلاف الجوي للأرض.

تحدث عمليات تفريغ الغاز باستمرار في وشاح الأرض، مما يؤدي إلى إطلاق مجموعة متنوعة من المركبات العضوية. يمكن للبراكين الطينية والفتحات الحرارية المائية توليد هذه الأنواع من الغازات.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد في القشرة الأرضية غازات معينة في حالة حرة. وبعضها قادر على الوصول إلى سطح الأرض والانتشار في الغلاف الجوي من خلال الشقوق الموجودة في القشرة الأرضية. ولذلك، فإن الهواء السطحي فوق أحواض النفط والغاز غالباً ما يحتوي على مستويات مرتفعة من غاز الميثان. يمكن تصنيف هذه الأنواع من التلوث على أنها طبيعية – تحدث فيما يتعلق بالظواهر الطبيعية.

يمكن أن يحدث تلوث الهواء الناتج عن النشاط البشري بسبب إطلاق الصواريخ الفضائية ورحلات الطائرات النفاثة الأسرع من الصوت. كما يتم إطلاق عدد كبير من المركبات الكيميائية المختلفة في الغلاف الجوي أثناء استخراج ومعالجة العديد من المعادن من أحشاء الأرض.

وتلعب المدن الصناعية الكبيرة، والتي تعد مصادر بشرية فريدة، دورًا مهمًا أيضًا في تلوث الهواء. وتتلوث الكتل الهوائية في هذه المناطق من خلال التدفق الواسع النطاق للنقل البري، وكذلك بسبب الانبعاثات الصادرة عن المؤسسات الصناعية المختلفة.

تاريخ اكتشاف ثقوب الأوزون في الغلاف الجوي

تم اكتشاف ثقب الأوزون لأول مرة في عام 1985 من قبل مجموعة من العلماء البريطانيين بقيادة جو فارمان. وكان قطر الحفرة أكثر من 1000 كيلومتر، وتقع فوق القارة القطبية الجنوبية - في نصف الكرة الجنوبي. ويظهر ثقب الأوزون هذا سنويًا في شهر أغسطس، ويختفي بين ديسمبر ويناير.

تميز عام 1992 بالنسبة للعلماء بتشكل ثقب آخر للأوزون، بقطر أصغر بكثير، فوق نصف الكرة الشمالي في القارة القطبية الجنوبية. وفي عام 2008، وصل قطر ظاهرة الأوزون الأولى المكتشفة في القارة القطبية الجنوبية إلى الحد الأقصى لحجمه القياسي - 27 مليون كيلومتر مربع.

العواقب المحتملة لتوسع ثقوب الأوزون

نظرا لأن طبقة الأوزون مصممة لحماية سطح كوكبنا من فائض الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي، فيمكن اعتبار ثقوب الأوزون ظاهرة خطيرة حقا للكائنات الحية. يؤدي انخفاض طبقة الأوزون إلى زيادة تدفق الإشعاع الشمسي بشكل كبير، مما قد يساهم في زيادة حادة في عدد حالات سرطان الجلد. ولا يقل ظهور ثقوب الأوزون تدميرا للنباتات والحيوانات على الأرض.

وبفضل الاهتمام العام، تم اعتماد اتفاقية فيينا لحماية طبقة الأوزون في عام 1985. ثم جاء ما يسمى ببروتوكول مونتريال، الذي تم اعتماده عام 1987 والذي حدد قائمة بأخطر مركبات الكلوروفلوروكربون. وفي الوقت نفسه، تعهدت الدول المنتجة لهذه الملوثات للهواء بالحد من إطلاقها، ووقفها تماماً بحلول عام 2000.

فرضيات حول الأصل الطبيعي لثقب الأوزون

لكن العلماء الروس نشروا تأكيدا للفرضية حول الأصل الطبيعي لثقب الأوزون في القطب الجنوبي. في عام 1999، في جامعة موسكو الحكومية، نشر NPO Typhoon عملاً علميًا، وفقًا لحسابات الجيوفيزيائيين أ.ب. كابيتسا وأ.أ. جافريلوفا، أن ثقب الأوزون في القطب الجنوبي كان موجودا قبل اكتشافه بالطرق التجريبية المباشرة عام 1982، وهو ما يؤكد، بحسب العلماء الروس، فرضية الأصل الطبيعي لثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية.

مؤلفو هذا العمل العلمي هم A. P. Kapitsa (عضو مراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم) و A. A. Gavrilov (جامعة ولاية موسكو). تمكن هذان العالمان من إثبات أن عدد الحقائق التي تتعارض مع الفرضية البشرية حول أصل ثقب الأوزون في القطب الجنوبي يتزايد باستمرار، وبعد إثبات أن بيانات القيم المنخفضة بشكل غير طبيعي لمحتوى الأوزون الإجمالي في القارة القطبية الجنوبية في 1957-1959 صحيح، أصبح من الواضح أن سبب ثقب الأوزون يختلف عن الإنسان.

نُشرت نتائج البحث الذي أجراه كابيتسا وجافريلوف في تقارير أكاديمية العلوم، 1999، المجلد 366، العدد 4، ص. 543-546

طبقة الأوزون عبارة عن حزام جوي واسع يمتد من 10 إلى 50 كيلومترًا فوق سطح الأرض. كيميائيا، الأوزون هو جزيء يتكون من ثلاث ذرات أكسجين (يحتوي جزيء الأكسجين على ذرتين). تركيز الأوزون في الغلاف الجوي منخفض جداً، والتغيرات الصغيرة في كمية الأوزون تؤدي إلى تغيرات كبيرة في شدة الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض. على عكس الأكسجين العادي، الأوزون غير مستقر، ويتحول بسهولة إلى الشكل المستقر ثنائي الذرة من الأكسجين. الأوزون هو عامل مؤكسد أقوى بكثير من الأكسجين، وهذا يجعله قادراً على قتل البكتيريا وتثبيط نمو النبات وتطوره. ومع ذلك، ونظرًا لتركيزه المنخفض في الطبقات السطحية للهواء في الظروف العادية، فإن هذه الميزات ليس لها أي تأثير عمليًا على حالة الأنظمة الحية.

والأهم من ذلك هو خصائصه الأخرى، التي تجعل هذا الغاز ضروريًا للغاية لجميع أشكال الحياة على الأرض. هذه الخاصية هي قدرة الأوزون على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (الموجة القصيرة) القادمة من الشمس. تمتلك كميات الأشعة فوق البنفسجية الصلبة طاقة كافية لكسر بعض الروابط الكيميائية، لذلك يتم تصنيفها على أنها إشعاعات مؤينة. وهي كغيرها من الإشعاعات من هذا النوع، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما، تسبب اضطرابات عديدة في خلايا الكائنات الحية. ويتكون الأوزون تحت تأثير الإشعاع الشمسي عالي الطاقة، مما يحفز التفاعل بين ذرات O2 وذرات الأكسجين الحرة. وعند تعرضه لإشعاع معتدل فإنه يتفكك ويمتص طاقة هذا الإشعاع. وهكذا فإن هذه العملية الدورية "تأكل" الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة.

جزيئات الأوزون، مثل الأكسجين، محايدة كهربائيا، أي. لا تحمل شحنة كهربائية. ولذلك فإن المجال المغناطيسي للأرض بحد ذاته لا يؤثر على توزيع الأوزون في الغلاف الجوي. الطبقة العليا من الغلاف الجوي، الأيونوسفير، تتزامن عمليا مع طبقة الأوزون.

وفي المناطق القطبية، حيث تقترب خطوط المجال المغناطيسي للأرض من سطحها، تكون تشوهات الغلاف الأيوني كبيرة جدًا. يتم تقليل عدد الأيونات، بما في ذلك الأكسجين المتأين، في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للمناطق القطبية. لكن السبب الرئيسي لانخفاض محتوى الأوزون في المنطقة القطبية هو انخفاض كثافة الإشعاع الشمسي، الذي يسقط حتى خلال النهار القطبي بزوايا صغيرة على الأفق، ويغيب تماما خلال الليل القطبي. تعد منطقة "الثقوب" القطبية في طبقة الأوزون مؤشرًا موثوقًا للتغيرات في إجمالي محتوى الأوزون في الغلاف الجوي.

يتقلب محتوى الأوزون في الغلاف الجوي لأسباب طبيعية عديدة. وترتبط التقلبات الدورية بدورات النشاط الشمسي؛ العديد من مكونات الغازات البركانية قادرة على تدمير الأوزون، لذا فإن زيادة النشاط البركاني تؤدي إلى انخفاض تركيزه. ونظرًا لسرعات تدفق الهواء العالية الشبيهة بالإعصار في طبقة الستراتوسفير، يتم نقل المواد المستنفدة للأوزون إلى مناطق واسعة. لا يتم نقل المواد المستنفدة للأوزون فحسب، بل يتم أيضًا نقل الأوزون نفسه، لذلك تنتشر الاضطرابات في تركيز الأوزون بسرعة على مساحات واسعة، ويتم إغلاق "الثقوب" الصغيرة المحلية في درع الأوزون، الناجمة، على سبيل المثال، عن إطلاق صاروخ، بسرعة نسبية. فقط في المناطق القطبية يكون الهواء خاملاً، ونتيجة لذلك لا يتم تعويض اختفاء الأوزون هناك باستيراده من خطوط العرض الأخرى، وتكون "ثقوب الأوزون" القطبية، خاصة في القطب الجنوبي، مستقرة للغاية.

مصادر تدمير طبقة الأوزون. من بين المواد المستنفدة لطبقة الأوزون:

1) الفريون.

يتم تدمير الأوزون بواسطة مركبات الكلور المعروفة باسم الفريونات، والتي، والتي يتم تدميرها أيضًا بواسطة الإشعاع الشمسي، تطلق الكلور الذي "يمزق" الذرة "الثالثة" من جزيئات الأوزون. لا يشكل الكلور مركبات، ولكنه يعمل كمحفز "للتكسير". وبالتالي، يمكن لذرة واحدة من الكلور أن "تدمر" الكثير من الأوزون. يُعتقد أن مركبات الكلور يمكن أن تبقى في الغلاف الجوي من 50 إلى 1500 عام (حسب تركيبة المادة) للأرض. تم إجراء عمليات رصد لطبقة الأوزون على الكوكب من خلال بعثات القطب الجنوبي منذ منتصف الخمسينيات.

تم اكتشاف ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية، والذي يزداد حجمه في الربيع ويتناقص في الخريف، في عام 1985. تسبب اكتشاف خبراء الأرصاد الجوية في سلسلة من العواقب الاقتصادية. والحقيقة أن وجود "الثقب" ألقي باللوم فيه على الصناعة الكيميائية التي تنتج مواد تحتوي على غاز الفريون والتي تساهم في تدمير طبقة الأوزون (من مزيلات العرق إلى وحدات التبريد).

لا يوجد إجماع حول مسألة مدى مسؤولية البشر عن تشكيل "ثقوب الأوزون".

من ناحية، نعم، فهو مذنب بالتأكيد. وينبغي التقليل من إنتاج المركبات التي تؤدي إلى استنفاد الأوزون، أو من الأفضل إيقافه تماما. وهذا يعني التخلي عن قطاع الصناعة بأكمله الذي يبلغ حجم مبيعاته مليارات الدولارات. وإذا لم ترفض، فقم بنقلها إلى القضبان "الآمنة"، والتي تكلف المال أيضًا.

وجهة نظر المتشككين: التأثير البشري على العمليات الجوية، على الرغم من كل ما له من تدمير على المستوى المحلي، لا يكاد يذكر على نطاق الكوكب. تتمتع الحملة المناهضة للفريون التي يقوم بها "الخضر" بخلفية اقتصادية وسياسية شفافة تمامًا: فبمساعدتها، تقوم الشركات الأمريكية الكبرى (دوبونت، على سبيل المثال) بخنق منافسيها الأجانب، وفرض اتفاقيات بشأن "حماية البيئة" على مستوى الدولة و الإدخال القسري لمرحلة تكنولوجية جديدة لا تستطيع الدول الضعيفة اقتصاديًا تحملها.

2) الطائرات على ارتفاعات عالية.

يتم تسهيل تدمير طبقة الأوزون ليس فقط عن طريق الفريونات المنبعثة في الغلاف الجوي ودخول الستراتوسفير. وتشارك أيضًا أكاسيد النيتروجين، التي تتشكل أثناء الانفجارات النووية، في تدمير طبقة الأوزون. لكن أكاسيد النيتروجين تتشكل أيضًا في غرف الاحتراق للمحركات النفاثة للطائرات على ارتفاعات عالية. تتشكل أكاسيد النيتروجين من النيتروجين والأكسجين الموجود هناك. كلما ارتفعت درجة الحرارة، أي كلما زادت قوة المحرك، زاد معدل تكوين أكاسيد النيتروجين.

ليست قوة محرك الطائرة هي ما يهم فحسب، بل أيضًا الارتفاع الذي تطير فيه وتطلق أكاسيد النيتروجين المستنفدة للأوزون. كلما زاد تكوين أكسيد النيتروز أو أكسيده، زاد تدميره للأوزون.

ويقدر إجمالي كمية أكسيد النيتروجين المنبعثة إلى الغلاف الجوي سنويا بنحو مليار طن، ونحو ثلث هذه الكمية تنبعث من الطائرات فوق مستوى التروبوبوز المتوسط ​​(11 كيلومترا). أما بالنسبة للطائرات، فإن أكثر الانبعاثات ضررا هي الطائرات العسكرية التي يصل عددها إلى عشرات الآلاف. وهي تطير في المقام الأول على ارتفاعات في طبقة الأوزون.

3) الأسمدة المعدنية.

يمكن أيضًا أن ينخفض ​​الأوزون في الستراتوسفير بسبب دخول أكسيد النيتروز N2O إلى الستراتوسفير، والذي يتشكل أثناء نزع النتروجين من النيتروجين المرتبط ببكتيريا التربة. يتم أيضًا إجراء نفس عملية إزالة النتروجين للنيتروجين الثابت بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في الطبقة العليا من المحيطات والبحار. ترتبط عملية نزع النتروجين ارتباطًا مباشرًا بكمية النيتروجين الثابت في التربة. وبالتالي، يمكنك التأكد من أنه مع زيادة كمية الأسمدة المعدنية المستخدمة في التربة، فإن كمية أكسيد النيتروز N2O المنتجة ستزداد أيضًا بنفس القدر. علاوة على ذلك، تتشكل أكاسيد النيتروجين من أكسيد النيتروز، مما يؤدي إلى تدمير الأوزون الستراتوسفيري.

4) الانفجارات النووية.

تطلق الانفجارات النووية الكثير من الطاقة على شكل حرارة. تصل درجة الحرارة إلى 60.000 كلفن خلال ثوانٍ قليلة بعد الانفجار النووي. هذه هي طاقة الكرة النارية. في جو شديد الحرارة، تحدث تحولات في المواد الكيميائية، والتي إما لا تحدث في الظروف العادية، أو تتم ببطء شديد. أما الأوزون واختفائه فإن الأخطر عليه هي أكاسيد النيتروجين التي تتشكل خلال هذه التحولات. وهكذا، خلال الفترة من 1952 إلى 1971، نتيجة للانفجارات النووية، تم تشكيل حوالي 3 ملايين طن من أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي. مصيرهم الإضافي هو كما يلي: نتيجة لخلط الغلاف الجوي، ينتهي بهم الأمر على ارتفاعات مختلفة، بما في ذلك الغلاف الجوي. وهناك يدخلون في تفاعلات كيميائية بمشاركة الأوزون، مما يؤدي إلى تدميره. النظام البيئي لثقب الأوزون الستراتوسفير

5) احتراق الوقود.

ويوجد أكسيد النيتروز أيضًا في غازات المداخن المنبعثة من محطات توليد الطاقة. في الواقع، فإن حقيقة وجود أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد النيتروجين في منتجات الاحتراق معروفة منذ وقت طويل. لكن هذه الأكاسيد العالية لا تؤثر على الأوزون. وهي، بالطبع، تلوث الغلاف الجوي وتساهم في تكوين الضباب الدخاني فيه، ولكن يتم إزالتها بسرعة من طبقة التروبوسفير. أكسيد النيتروز، كما ذكرنا سابقًا، يشكل خطورة على الأوزون. عند درجات الحرارة المنخفضة يتشكل في التفاعلات التالية:

N2 + O + M = N2O + M،

2NH3 + 2O2 = N2O = 3H2.

حجم هذه الظاهرة كبير جدا. وبهذه الطريقة يتشكل في الجو سنوياً ما يقارب 3 ملايين طن من أكسيد النيتروز! يشير هذا الرقم إلى أن مصدر تدمير الأوزون هذا مهم.

ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية

تم الإبلاغ عن انخفاض كبير في إجمالي الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية لأول مرة في عام 1985 من قبل هيئة المسح البريطانية لأنتاركتيكا بناءً على تحليل البيانات من محطة الأوزون في خليج هالي (76 درجة جنوبًا). كما لوحظ انخفاض في الأوزون من خلال هذه الخدمة في جزر الأرجنتين (65 درجة جنوبا).

في الفترة من 28 أغسطس إلى 29 سبتمبر 1987، تم تنفيذ 13 رحلة جوية لطائرة المختبر فوق القارة القطبية الجنوبية. أتاحت التجربة تسجيل ولادة ثقب الأوزون. تم الحصول على أبعادها. أظهرت الدراسات أن أكبر انخفاض في الأوزون حدث على ارتفاعات 14 - 19 كم. وهذا أيضًا هو المكان الذي سجلت فيه الأجهزة أكبر عدد من الهباء الجوي (طبقات الهباء الجوي). اتضح أنه كلما زاد عدد الهباء الجوي على ارتفاع معين، قل الأوزون. وسجل معمل الطائرات انخفاضا في الأوزون يعادل 50%. أقل من 14 كم. وكانت التغيرات في الأوزون ضئيلة.

بالفعل بحلول بداية أكتوبر 1985، يغطي ثقب الأوزون (الحد الأدنى لكمية الأوزون) مستويات ضغط تتراوح من 100 إلى 25 hPa، وفي ديسمبر يتوسع نطاق الارتفاعات التي يتم ملاحظة ذلك فيها.

لم تقيس العديد من التجارب كمية الأوزون والمكونات الصغيرة الأخرى للغلاف الجوي فحسب، بل قامت أيضًا بقياس درجة الحرارة. تم إنشاء أقرب اتصال بين كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير ودرجة حرارة الهواء هناك. اتضح أن طبيعة التغير في كمية الأوزون ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنظام الحراري لطبقة الستراتوسفير فوق القارة القطبية الجنوبية.

لاحظ علماء بريطانيون تكوين وتطور ثقب الأوزون في القارة القطبية الجنوبية في عام 1987. وفي الربيع، انخفض إجمالي محتوى الأوزون بنسبة 25٪.

أجرى باحثون أمريكيون قياسات في القارة القطبية الجنوبية في شتاء وأوائل ربيع عام 1987 للأوزون والمكونات الصغيرة الأخرى للغلاف الجوي (HCl، HF، NO، NO2، HNO3، ClONO2، N2O، CH4) باستخدام مطياف خاص. أتاحت البيانات المستمدة من هذه القياسات تحديد منطقة حول القطب الجنوبي تنخفض فيها كمية الأوزون. اتضح أن هذه المنطقة تتزامن تقريبًا تمامًا مع الدوامة الستراتوسفيرية القطبية المتطرفة. عند المرور عبر حافة الدوامة، تغيرت بشكل حاد ليس فقط كمية الأوزون، ولكن أيضًا المكونات الصغيرة الأخرى التي تؤثر على تدمير الأوزون. داخل ثقب الأوزون (أو بعبارة أخرى، الدوامة الستراتوسفيرية القطبية)، كانت تركيزات حمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد النيتروجين وحمض النيتريك أقل بكثير مما كانت عليه خارج الدوامة. ويحدث هذا لأن الكلورين، أثناء الليل القطبي البارد، يدمر الأوزون في التفاعلات المقابلة، ويعمل كمحفز فيها. في الدورة الحفزية بمشاركة الكلور يحدث الانخفاض الرئيسي في تركيز الأوزون (80٪ على الأقل من هذا الانخفاض).

تحدث هذه التفاعلات على سطح الجزيئات التي تشكل السحب الستراتوسفيرية القطبية. وهذا يعني أنه كلما كبرت مساحة هذا السطح، أي كلما زاد عدد جزيئات السحب الستراتوسفيرية، وبالتالي السحب نفسها، كلما زاد اضمحلال الأوزون في النهاية بشكل أسرع، وبالتالي زادت كفاءة تشكل ثقب الأوزون.