كيف يتكون الأوزون وكذلك أهمية غاز الأوزون، كما سنقوم بذكر مخاطر استنزاف طبقة الأوزون، وكذلك سنتحدث عن أضرار غاز الأوزون، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعوا معنا.
كيف يتكون الأوزون
1- أوزون الستراتوسفيري:
يتكون أوزون الستراتوسفيري (وهي الطبقة العلوية من الغلاف الجوي) طبيعياً من خلال تفاعلات كيميائية تتضمن وجود أشعة الشمس فوق البنفسجية وجزيئات الأوكسجين التي تشكل حوالي 21% من الغلاف الجوي، وفي الخطوة الأولى من التفاعلات تقوم أشعة الشمس فوق البنفسجية بتحطيم جزيء أوكسجين واحد لإنتاج ذرتي أوكسجين، وفي الخطوة الثانية تتحد ذرات الأوكسجين شديدة التفاعل مع جزيء أوكسجين لإنتاج جزيء أوزون (O3)، وتحدث هذه التفاعلات بشكل مستمر عند تواجد أشعة الشمس الفوق بنفسجية في طبقة الستراتوسفير، ونتيجةً لذلك يتم إنتاج كميات كبيرة من الأوزون في طبقة الستراتوسفير المدارية.
2- أوزون التروبوسفيري:
يتكون أوزون التروبوسفيري في طبقة التروبوسفير (أخفض طبقة من الغلاف الجوي) من صنع الإنسان، ويتكون كنتيجة غير مباشرة لتلوث الهواء الناتج عن عوادم السيارات والانبعاثات الصادرة عن محطات توليد الطاقة والمصانع، حيث يؤدي احتراق البنزين والفحم إلى إطلاق غازات أكاسيد النيتروجين (NOx) والمركبات العضوية المتطايرة في الهواء (VOC)، ونتيجةً لارتفاع درجات الحرارة تتحد هذه الغازات مع الأوكسجين ويتشكل الأوزون.
3- طبقة الأوزون:
تقع طبقة الأوزون في الغلاف الجوي العلوي على إرتفاع 15 إلى 35 كم تقريباً فوق سطح الأرض، وتحتوي هذه الطبقة على تراكيز عالية نسبياً من جزيئات الأوزون، حيث يتشكل 90% من الأوزون الموجود في الغلاف الجوي في طبقة الستراتوسفير التي تمتد مسافة 10-18 إلى 50 كم فوق سطح الأرض.
أهمية غاز الأوزون
1- فوائد غاز الأوزون في الحماية من الأشعة فوق البنفسجية:
يحتوي الغلاف الجوي العلوي، وتحديداً طبقة الستراتوسفير – التي تبعد عن سطح الأرض مسافة تُقدّر بحوالي 15-35كم – على تراكيز عالية نسبياً من جزيئات الأوزون مقارنة بتراكيزه في الغلاف الجوي كاملاً، وتشكّل هذه التراكيز العالية معاً ما يُعرف باسم طبقة الأوزون (بالإنجليزية: Ozone layer) التي تحمي الكائنات الحية على كوكب الأرض من الإشعاعات الضارّة، وذلك من خلال امتصاصها للأشعة فوق البنفسجية الساقطة من الشمس على سطح الأرض، فتحافظ بذلك على بقاء جميع أشكال الحياة على الكوكب، إذ لا يُمكن للنباتات أن تنمو وتعيش بوجود الأشعة فوق البنفسجية، وكذلك العوالق التي تعدّ مصدر غذاء للكثير من الكائنات الحية المائية، كما أنّ الإنسان لن يستطيع مقاومة حروق الشمس الناتجة عن هذه الأشعة، وهنا تكمن أهمية امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية الضارّة قبل وصولها إلى سطح الأرض.
عند امتصاص غاز الأوزون للأشعة فوق البنفسجية يتمّ تدمير بنيته الكيميائية، وفصله إلى ذرة أكسجين حرّة وجزيء أكسجين كما في المعادلة الكيميائية الآتية: (O3 (ozone) → O1 (atom) + O2 (oxygen gas، ومن الجدير بالذكر هنا أنّ الإشعاعات منخفضة الطاقة لديها القدرة هي الأخرى على تفكيك مركّب الأوزون، لتكون الأرض هي المستفيدة في نهاية المطاف.
2- فوائد غاز الأوزون في التعقيم:
يُعدّ الأوزون واحداً من أقوى المواد المطهّرة، والعوامل المضادّة للميكروبات، والجراثيم، والبكتيريا، بل إنّ قدرته على التعقيم تفوق كلاً من الكلور وثاني أكسيد الكلور اللّذان يعدّان من أهمّ المواد المستخدمة لهذا الغرض، ولكنّه يتشابه معهما في آلية التعقيم القائمة على الأكسدة، فالأوزون يلجأ للأكسدة لمنع الكائنات الحية الدقيقة كالخميرة، أو العفن، أو البكتيريا، أو الأوليات، أو الفيروسات من التكاثر والأيض، وذلك إمّا عن طريق التفاعل المباشر مع هذه الكائنات من خلال تدمير جدار الخلية، أو عن طريق التفاعل مع المنتجات الثانوية لعملية انقسام وتحلّل الأوزون، لينتج عن ذلك انخفاض في عدد مسبّبات الأمراض، وإلحاق الضرر بالمكوّنات الحمضية كالبيورينات والبيريميدين، وبالتالي وبفضل خصائص الأوزون السابقة، فإنّ له عدد من الاستخدامات الصناعية المهمّة، كتنقية مياه الشرب ومياه الصرف الصحي، وتعقيم الأسطح والأجهزة المختلفة، وحفظ الطعام، وإزالة المخاطر الكيميائية، وتنقية برك السباحة الداخلية وأحواض الاستحمام.
مخاطر استنزاف طبقة الأوزون
من أهم المخاطر المباشرة التي تنتج عن استنزاف وتآكل طبقة الأوزون هي ظاهرة الاحتباس الحراري، وهي ازدياد حرارة الغلاف الجوي للكرة الأرضية، وتكون بسبب ارتفاع نسبة الغازات الدفيئة بشكل كبير في الغلاف الجوي، منها: ثاني أكسيد الكربون، والأكسجين، وبخار الماء، وغاز الميثان، والأوزون، وأكسيد النيتروز، حيث تحبس الحرارة بشكلٍ عام، ممّا يؤدي إلى ارتفاع الحرارة داخل الغلاف الجوي، ومن الأضرار الناتجة عن الاحتباس الحراري، الآثار الكارثية على مستويات البحار والجليد، وأضرارها على الحياة البرية وعلى الوجود البشري أيضاً.
أضرار غاز الأوزون
كما يقال، هناك وجهان لعملة واحدة، وللأوزون وجهان أحدهما ضار وخطير والآخر نافع وضروري، كيف ذلك؟!
– بعد أن تعرفنا على الأوزون النافع الموجود في طبقة الستراتوسفير والذي يشكل طبقة مركزة تحتوي على 90% من الأوزون الموجود في الغلاف الجوي للأرض، يتواجد غاز الأوزون أيضا في طبقة التروبوسفير القريبة من سطح الأرض، ولكن بتراكيز أقل، وهذا هو الأوزون الضار والذي يشكل 10% من مجموع الأوزون الموجود في الغلاف الجوي.
– يقع معظم أوزون التروبوسفير على ارتفاع أقل من 2-3 كيلومترات، لذلك يشار إليه أيضًا باسم “الأوزون السطحي”، يوصف الأوزون السطحي بأنه أوزون ضار لأنه عند التركيزات العالية يشكل تهديدًا لصحة الإنسان وإنتاج المحاصيل والنباتات الطبيعية، بما في ذلك الغابات.
– في عام 2010، أفاد فريق تقييم الآثار البيئية (EEAP) أن 1-1.25 مليون حالة وفاة على مستوى العالم يمكن أن تُعزى إلى التلوث الهواء القريب من سطح الأرض بالأوزون، في حين أن التعرض طويل الأمد لمستويات عالية من الأوزون السطحي قد يساهم في الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي، وأراض القلب والأوعية الدموية، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والسكتة الدماغية.
– يتسبب استنشاق الأوزون في حدوث التهاب وتلف في الشعب الهوائية والرئتين، يمكن أن يؤدي هذا إلى مشاكل حتى لدى الأشخاص الذين ليس لديهم أي أمراض تنفسية موجودة مسبقًا، ولكنه أكثر ضررًا لأولئك الذين يعانون مسبقا من الأمراض.
– كما أشار فريق تقييم الآثار البيئية (EEAP) أيضًا إلى أدلة أولية على أن المستويات العالية من تلوث الهواء قد تترافق مع نتائج صحية أسوأ للمصابين بفيروس كورونا (COVID-19).
