بحث عن طبقة الأوزون بالقرب من الأرض، يعتبر الأوزون ملوثًا للهواء حيث أنه يتسبب في تلف الرئة ونوبات الربو، ولكن على ارتفاع 10 إلى 30 ميلاً فوق سطح الأرض (16-48 كم)، تحمي جزيئات الأوزون الحياة على الأرض كما إنها تساعد في حماية كوكبنا من الإشعاع الشمسي الضار، واليوم سوف نتعرف عبر موقع الماقه على طبقة الأوزون وأهميتها.
من اكتشف طبقة الأوزون ؟
- طبقة الأوزون أو درع الأوزون هو منطقة من الستراتوسفير للأرض تمتص معظم الأشعة فوق البنفسجية للشمس ويحتوي على تركيزات عالية من الأوزون (O3) بالنسبة لأجزاء أخرى من الغلاف الجوي.
- ولقد تم اكتشاف طبقة الأوزون من قبل الفيزيائيين الفرنسيين تشارلز فابري وهنري بويسون في عام 1913.
- يحمي الأوزون الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الشمس وبدون طبقة الأوزون في الغلاف الجوي، ستكون الحياة على الأرض صعبة للغاية.
- حيث أنه لا يمكن للنباتات أن تعيش وتنمو في ظل الأشعة فوق البنفسجية الثقيلة، ولا العوالق التي تعمل كغذاء لمعظم حياة المحيط، ومع إضعاف درع طبقة الأوزون، سيكون البشر أكثر عرضة للإصابة بسرطان الجلد وإعتام عدسة العين وضعف جهاز المناعة.
- ومع ذلك يمكن للأوزون حماية الأرض وإلحاق الضرر بها وكل هذا يتوقف على مكان تواجده، على سبيل المثال، إذا كان الأوزون موجودًا في طبقة الستراتوسفير من الغلاف الجوي، فسيكون بمثابة درع.
- ومع ذلك، إذا كان في طبقة التروبوسفير (حوالي 10 كيلومترات من سطح الأرض)، فإن الأوزون ضار وهو ملوث حيث يمكن أن يتسبب في تلف أنسجة الرئة والنباتات، ومن ثم، يمكن أن يكون لاضطراب توازن الأوزون عواقب وخيمة.
ما هي طبقة الاوزون ؟
- طبقة الأوزون هي المصطلح الشائع للتركيز العالي للأوزون الموجود في الستراتوسفير على ارتفاع 15-30 كم فوق سطح الأرض، وهو يغطي الكوكب بأكمله ويحمي الحياة على الأرض من خلال امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الشمس.
- والأوزون هو جزيء طبيعي حيث يتكون جزيء الأوزون من ثلاث ذرات أكسجين، ويكون لها الصيغة الكيميائية O3.
- ويرتبط التعرض المطول للأشعة فوق البنفسجية، بسرطان الجلد والأضرار الجينية وتثبيط جهاز المناعة لدى الإنسان والحيوان، وانخفاض المحاصيل الزراعية.
بحث عن طبقة الأوزون
- إن الطبيعة بلا شك أعظم هبة من الله للبشرية، الهواء الذي نتنفسه، والطعام الذي نتناوله والماء الذي نشربه حيث أن كل هذا يأتي من الطبيعة، حتى عندما نريد الهروب من رتابة الحياة اليومية، نحب الذهاب إلى الجبال أو الغابات أو بشكل عام أقرب إلى الطبيعة لذا يجب أن نحافظ عليها من الضرر.
- لقد غيرت التكنولوجيا بالتأكيد الطريقة التي نعيش بها حياتنا مقارنة بأسلافنا، ولكن لا يمكن إنكار أن هذه التكنولوجيا بالذات قد أبعدتنا عن الطبيعة وهو المكان الذي ننتمي إليه حقًا، وغالبًا ما ننسى أن الحياة لم تكن ممكنة على الأرض بدون الطبيعة التي تسمح للعمليات البيولوجية بالازدهار.
- وطبقة الأوزون في الستراتوسفير، هي المكان الذي يوجد فيه حوالي 90٪ من الأوزون في نظام الأرض، لكن الأوزون يشكل واحدًا إلى عشرة فقط من كل مليون جزيء في طبقة الأوزون.
- يمتص الأوزون الأطوال الموجية الأكثر نشاطًا للأشعة فوق البنفسجية، والمعروفة باسم UV-C و UV-B، وهي الأطوال الموجية التي تضر الكائنات الحية وتمتص جزيئات الأكسجين أيضًا أشكالًا أخرى من الأشعة فوق البنفسجية حيث تستطيع جزيئات الأوزون والأكسجين معًا امتصاص 95 إلى 99.9٪ من الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى كوكبنا.
- وعندما يمتص الأكسجين والأوزون ضوء الأشعة فوق البنفسجية، تتولد الحرارة، وهذا هو سبب ارتفاع درجة حرارة طبقة الستراتوسفير مع الارتفاع.
فوائد طبقة الأوزون
- تمتص طبقة الأوزون من 97 إلى 99 في المائة من ضوء الشمس فوق البنفسجي متوسط التردد، مما قد يؤدي إلى إتلاف أشكال الحياة المكشوفة بالقرب من السطح ويؤدي ترقق طبقة الأوزون إلى زيادة الأمراض المرتبطة بالجلد.
- وفي العقود الأخيرة، بسبب إطلاق كميات كبيرة من مركبات الهالوجينات العضوية التي يصنعها الإنسان، وخاصة مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) ومركبات البروموفلوروكربون، فإن طبقة الأوزون تستنفد وإذا فقدت الأرض حماية طبقة الأوزون، فستكون الحياة على هذا الكوكب في خطر كبير.
- تحمي طبقة الأوزون الموجودة في الستراتوسفير الحياة على الأرض من معظم الأشعة فوق البنفسجية ( باء والأشعة فوق البنفسجية – ج )، وهي أكثر أنواع الأشعة فوق البنفسجية ضررًا.
- حيث تتشكل جزيئات الأوزون والأكسجين، وتتلف، وتتشكل باستمرار في طبقة الأوزون حيث يتم قصفها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية (UV)، التي تكسر الروابط بين الذرات، مما يخلق ذرات الأكسجين الحرة.
- تكون ذرات الأكسجين الحرة شديدة التفاعل، مما يعني أنها ترتبط بسهولة مع الجزيئات الأخرى وإذا اصطدمت ذرة الأكسجين الحرة بجزيء الأكسجين (O2)، فإنها ستشكل الأوزون (O3) وإذا اصطدمت ذرة أكسجين حرة بذرة أكسجين أخرى، فإنها ستشكل جزيء أكسجين (O2).
كيف يتكون الأوزون ؟
- عندما تقسم أشعة الشمس جزيئات الأكسجين إلى ذرات مفردة، يتشكل الأوزون في الغلاف الجوي حيث تتحد هذه الذرات المفردة مع الأكسجين القريب لتشكيل جزيء ثلاثي الأكسجين وهو الأوزون.
- طبقة الأوزون هي جزء من الغلاف الجوي للأرض يحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من غاز الأوزون، وهو جزيء غير عضوي له الصيغة الكيميائية O3.
- الأوزون هو غاز أزرق شاحب له رائحة نفاذة (تشبه الكلور)، على الرغم من أن التركيز مرتفع نسبيًا، إلا أن التركيز في هذه الطبقة لا يزال صغيرًا مقارنة بالغازات الأخرى في الستراتوسفير.
- تمتص طبقة الأوزون معظم الأشعة فوق البنفسجية التي تصل الأرض من الشمس، وطبقة الأوزون في الغلاف الجوي أكثر سمكًا فوق القطبين منها فوق خط الاستواء.
- يمكننا أيضًا إنتاج الأوزون صناعياً بمساعدة جزيئات الأكسجين في المختبر ويكون المبدأ مشابه للعملية الطبيعية، حيث يتم تطبيق التيار الكهربائي للجهد بدلاً من ضوء الشمس.
- ويتم تكوين الأوزون عن طريق وضع الأكسجين الجاف في جهاز الأوزون وتمريره عبر تيار كهربائي عالي الجهد عن طريق التفريغ الكهربائي الصامت حيث ستحول الكهرباء جزيء الأكسجين إلى أوزون، وأكثر عوامل الأوزون المعروفة للأغراض المختبرية هي تفاعل سيمنز وبرودي للأوزون.
سمك طبقة الأوزون
يختلف سمك الطبقة باختلاف الموسم والمنطقة الجغرافية ويحتوي ستراتوسفير الأرض على تركيزات عالية من هذا المركب، ومع ذلك، فإنه لا يزال جزءًا صغيرًا مقارنة بالغازات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي للأرض.
ما هو موعد يوم الأوزون العالمي ؟
يتم الاحتفال باليوم العالمي للمحافظة على طبقة الأوزون في 16 سبتمبر من كل عام.
ما هو ثقب الأوزون ؟
- يتم إطلاق المواد الكيميائية التي تحتوي على ذرات الكلور والبروم في الغلاف الجوي من خلال الأنشطة البشرية، وتتحد هذه المواد الكيميائية مع بعض الظروف الجوية لتسبب تفاعلات في طبقة الأوزون، مما يؤدي إلى تدمير جزيئات الأوزون.
- ويحدث استنفاد طبقة الأوزون على مستوى العالم، ومع ذلك، غالبًا ما يشار إلى الاستنفاد الشديد لطبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي باسم “ثقب الأوزون” حيث بدأ النضوب المتزايد في الآونة الأخيرة في المنطقة القطبية الشمالية أيضًا.
- وفي عام 1974، اكتشف الكيميائيون ماريو مولينا وفرانك شيروود رولاند وجود صلة بين مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) وانهيار الأوزون في الستراتوسفير.
- وفي عام 1985، نشر عالم الجيوفيزياء جو فارمان، إلى جانب علماء الأرصاد الجوية بريان غاردينر وجون شانكلين نتائج لتركيزات الأوزون المنخفضة بشكل غير طبيعي فوق القطب الجنوبي.
- كما دخل بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون حيز التنفيذ في عام 1987، وهو يضع التزامات ملزمة على البلدان للتخلص التدريجي من إنتاج جميع المواد الرئيسية المستنفدة للأوزون.
- وتظهر البيانات أن تركيزات الستراتوسفير للمواد المستنفدة للأوزون آخذة في الانخفاض، ونتيجة للعمل الدولي، من المتوقع أن تستعيد طبقة الأوزون مستويات ما قبل 1980 فوق خطوط العرض الوسطى بحلول عام 2050 وفوق المناطق القطبية بحلول عام 2065.
آثار استنفاد الأوزون
- تحجب طبقات الأوزون الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الشمس وتحمي العمليات البيولوجية على الأرض والتي تعتبر ضرورية لاستمرار الحياة، وإذا لم يتم حظره بواسطة طبقة الأوزون، فإن التعرض للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يزيد من خطر الإصابة بإعتام عدسة العين وسرطان الجلد والآثار الضارة الأخرى بين البشر.
- يؤدي استنفاد O3 إلى دخول المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى طبقة التروبوسفير وتعتبر الأشعة فوق البنفسجية ضارة للغاية ويمكن أن تسبب مشاكل صحية مثل سرطان الجلد وشيخوخة الجلد وإعتام عدسة العين وحروق الشمس وما إلى ذلك، فهي لا تؤثر فقط على صحة الإنسان ولكنها تشكل أيضًا تهديدًا للنباتات والكائنات الحية الأخرى.
- النضوب في طبقة O3 مسؤول عن قتل العوالق النباتية، وتقليل إنتاجية الأسماك، وما إلى ذلك، كما يمكن أن يتسبب في حدوث طفرة في الخلايا النباتية من خلال التأثير على البروتين النباتي.
- وعلاوة على ذلك، تزيد الأشعة فوق البنفسجية من معدل التبخر من السطح عبر سطح الثغور، لذلك، فإنه يقلل من محتوى الرطوبة في التربة، كما أنه يؤثر على الإنشاءات والمواد، وبالتالي، فإنه يتلف الدهانات والألياف مما يؤدي إلى بهتان اللون بشكل أسرع.
- وإذا كان الأوزون موجودًا بكميات زائدة في طبقة التروبوسفير، فإنه يمكن أن يسبب العديد من الأمراض مثل الصداع، وتهيج الأنف والحنجرة، والسعال، ومشاكل التنفس ، وألم الصدر، وجفاف الحلق وما إلى ذلك.
تاريخ اكتشاف ثقب الأوزون
- اعتقد علماء بريطانيون في خليج هالي، أنتاركتيكا، أن أدواتهم كانت معطلة عندما بدأوا في تسجيل كميات منخفضة من الأوزون في طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية في عام 1976.
- حيث كانوا يقيسون الأوزون في الغلاف الجوي للقارة القطبية الجنوبية منذ عام 1957 ولم يسبق لهم أن رأوا المستويات تنخفض كثيرًا.
- لقد كانوا أول من اكتشف ثقب الأوزون، وتم تحديده لاحقًا على أنه أكبر ثقب للأوزون في العالم، حيث إن ثقب الأوزون ليس ثقبًا في الحقيقة، بل هو ترقق في طبقة الأوزون في الستراتوسفير الذي يتغير موسمياً، وفي بعض أوقات العام يكون الثقب أكبر، وفي أوقات أخرى، يكون أصغر.
- ولم يكن العلماء متأكدين حتى عام 1985 من أن هذه مشكلة كبيرة وأنها من صنع الإنسان، حيث كان الجاني عبارة عن مركبات كيميائية تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs)، والتي بدأ استخدامها في الستينيات في مكيفات الهواء، وعلب الرذاذ الجوي، ومنتجات التنظيف الصناعية كما تم استخدامها لصنع الستايروفوم.
- وكانوا قادرين على تفكيك جزيئات الأوزون، مما تسبب في انهيار الأوزون في الستراتوسفير بشكل أسرع مما يمكن بناؤه احتياطيًا.
- والأشعة فوق البنفسجية تكسر ذرة الكلور من جزيء CFC وتكسر ذرة الكلور جزيء الأوزون إلى جزيء الأكسجين (O2) وجزيء أحادي أكسيد الكلور (ClO).
- وبمجرد وصول مركبات الكلوروفلوروكربون إلى الغلاف الجوي، تنجرف ببطء نحو طبقة الستراتوسفير، حيث تتفكك بفعل الأشعة فوق البنفسجية، مطلقةً ذرات الكلور القادرة على تدمير جزيئات الأوزون.
- كما أن الفصول لها تأثير على ثقب الأوزون في القطب الجنوبي حيث أنه خلال فصل الشتاء المظلم، يدور الهواء في دوامات ذات درجات حرارة منخفضة جدًا مما يتسبب في تكوين غيوم جليدية.
- وتؤدي التفاعلات على سطح جزيئات السحب الجليدية إلى إطلاق الكلور من المركبات الكيميائية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية، إلى شكل يتفاعل مع الأوزون وعندما يعود ضوء الشمس في الربيع، يبدأ الكلور في تدمير طبقة الأوزون.
- ولا يوجد الكثير من نضوب طبقة الأوزون في القطب الشمالي لأن السحب الجليدية أقل شيوعًا وتنهار الدوامة عادة قبل عدة أسابيع من عودة ضوء الشمس في الربيع.
حل مشكلة تدمير طبقة الأوزون
- تم التوقيع على بروتوكول مونتريال، وهو اتفاق دولي لمعالجة المشكلة العالمية لتدمير الأوزون، من قبل أكثر من 70 دولة في عام 1986.
- وقد وضع أهدافًا لخفض إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية بنسبة 20٪ بحلول عام 1993 و 50٪ بحلول عام 1998.
- ومنذ توقيع الاتفاقية، وقد تم تعزيز الأهداف للدعوة إلى القضاء على أخطر مركبات الكربون الكلورية فلورية بحلول عام 1996 وتنظيم المواد الكيميائية الأخرى المستنفدة للأوزون.
- حيث اكتشف العلماء المشكلة وحددوا سبب المشكلة وأقنعت أدلتهم الحكومات في جميع أنحاء العالم باتخاذ إجراءات للمساعدة في وقف المشكلة.
- سيستغرق القضاء العالمي على المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون من الغلاف الجوي عقودًا، لكننا أحرزنا تقدمًا ملحوظا وكانت هذه هي المرة الأولى في التاريخ التي نتعامل فيها مع قضية بيئية عالمية النطاق بتعاون عالمي.
- وهذا هو الخبر السار بشأن طبقة الأوزون التي كانت قد بدأت في النضوب حيث يُظهر آخر تقييم علمي لاستنفاد الأوزون تم الانتهاء منه في عام 2024 أنه نتيجة لذلك، تعافت أجزاء من طبقة الأوزون بمعدل 1-3٪ لكل عقد منذ عام 2000.
- وبالمعدلات المتوقعة، فإن نصف الكرة الشمالي وخط العرض الأوسط سوف يلتئم تمامًا بحلول عام 2030، وسيتبع ذلك نصف الكرة الجنوبي في خمسينيات القرن الماضي والمناطق القطبية بحلول عام 2060.
مع التطور العلمي في التعليم مقارنة بالأعوام السابقة وتطور أدوات التعليم، أصبح من الهام استخدام التكنولوجيا فيه وادخالها بالعديد من الطرق، ولذا قد أعددنا لك مقال خاص عن استخدامها في التعليم ويمكنك الحصول عليه عبر الضغط على الرابط التالي: بحث عن استخدام التكنولوجيا في التعليم واستخدام التكنولوجيا في تخصيص التعليم للطلاب
ما الذي يضر بطبقة الأوزون ؟
- منذ سبعينيات القرن الماضي، لاحظ العلماء أن الأنشطة البشرية تعطل توازن الأوزون حيث أدى إنتاج المواد الكيميائية المحتوية على الكلور، مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs)، إلى استنفاد طبقة الأوزون.
- تؤدي بعض العمليات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية إلى انبعاث مواد مستنفدة للأوزون (ODS) في الغلاف الجوي.
- والمواد المستنفدة للأوزون الرئيسية هي مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية (HCFCs) ورابع كلوريد الكربون وكلوروفورم الميثيل والهالونات (مركبات الكربون الفلورية المبرومة).
- وإن مركبات الكربون الكلورية فلورية هي أكثر المواد المستنفدة للأوزون استخدامًا، حيث تمثل أكثر من 80 في المائة من إجمالي استنفاد طبقة الأوزون والستراتوسفير.
بروتوكول مونتريال بشأن استنفاد طبقة الأوزون
- بروتوكول مونتريال هو اتفاق بيئي متعدد الأطراف ينظم إنتاج واستهلاك المواد المستنفدة للأوزون والذي تم اعتماده في 15 سبتمبر 1987.
- حيث توصلت الأطراف في بروتوكول مونتريال إلى اتفاق في اجتماعهم الثامن والعشرين للأطراف في 15 أكتوبر 2016 في كيغالي، رواندا، للتخلص التدريجي من مركبات الكربون الهيدروفلورية (HFCs).
- ووافقت البلدان على إضافة مركبات الكربون الهيدروفلورية إلى قائمة المواد الخاضعة للرقابة، ووافقت على جدول زمني لتخفيضها التدريجي بنسبة 80-85 في المائة بحلول أواخر الأربعينيات.
