لایه ازون
ازون چیست؟
ازون یک ماده شیمیایی غریب با بویی تند و خاصیت پاک کنندگی فوق العاده زیاد است که نفس کشیدن در هوای حاوی این ماده و فرو بردن یک مقدار اندک از آن حتماً به مرگ شما منجر می شود. با این حال، این ماده شیمیایی سمی برای زندگی و سلامت ما خیلی مهم است.
یک مقدارکم (PPm) ازون در استراتوسفر پایینی(یک قسمت از اتمسفر، حدود ۲۰ تا ۵۰ کیلومتر بالای سطح زمین و عمدتاً در ارتفاع ۲۴ کیلومتری) یافت می شود که اگر تمام آن را با فشار معمولی اتمسفر به هم فشرده سازیم لایه ای به ضخامت یک سکه به وجود می آورد! با این حال این پوسته نازک در ماورای سرما که به «لایه ازون» شهرت دارد اثرات شگفتی دارد. این لایه با تسویه ۹۹ درصد پرتو مضر و یا انرژی زیاد ماورای بنفش خورشید به مثابه یک سپر حیات عمل می نماید که بدون آن ادامه حیات بر روی کره زمین مقدور نخواهد بود.
اکثر مردم ازون را با لایه محافظ اتمسفر که ما را از پرتوهای مضر خورشید حفظ می نماید ، و یا بعنوان یک آلاینده در سطح زمین می شناسند. در واقع ازون در مه دود فتوشیمیایی ناشی از آلودگی هوا وجود دارد زیرا برخی از روند هایی که آلودگی ایجاد میکنند ، ازون هم تولید میکنند . همچنین ، تابش آفتاب برروی آلاینده های صنعتی و اتومبیلها سبب خارج شدن اتمهای اکسیژن از ملکولهای آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن ، اسید نیتریک ، دی اکسید سولفور و کربن مونواکساید میشود .
در همین حال اتمهای آزاد اکسیژن با اکسیژن آزاد موجود در هوا ازون تشکیل میدهد . ازون فعال به نوبه خود با همان آلاینده ها مجددا ترکیب شده و آنها را با شکستن به آب ، دی اکسید کربن ، نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن خنثی میکند . در نتیجه آلودگی زیاد منجر به غلظت های بالای ازون می شود اما ازون اختصاصا مقصر اصلی نیست . از آنجایی که غلظت ازون دارای ارتباط مستقیم با غلظت آلاینده های شیمیایی موجود در مه دود فتوشیمیایی است ، به عنوان ضریبی برای کنترل آلودگی فضای خارج از ساختمان بکار می رود . این دلیل سؤ تفاهمی است که در رابطه با ازون وجود دارد . ازونی که از طریق واکنشهای فتوشیمیایی تشکیل شده و با ترکیبات شیمیایی مه دود مخلوط شده است ، معجونی خطرناک از سموم است و نباید تنفس شود . از طرف دیگر ، تولید غلظت های پایین ازون برای استفاده به عنوان تصفیه هوا و آب فواید بسیاری را به انسانها ارائه نموده است .ازون یکی از قوی ترین مواد گندزدا و بوبر طبیعی است که به دانش بشری شناسانده شده است . ازون ( اکسیژن فعال ) تنها بوها و مواد خطرناک را نمی پوشاند بلکه آنها را در سطح ملکولی از بین می برد
ازون (O3 ) آلوتروپ سه اتمی اکسیژن یا " اکسیژن فعال " یا " اکسیژن سه ظرفیتی " یکی از اجزای طبیعی هوایی است که ما هر روزه تنفس میکنیم .
ازون زمانی تشکیل می گردد که ملکولهای اکسیژن (O2 ) توسط پرتودهی فرابنفش خورشید ، رعد و برق و قوس الکتریکی به دواتم تفکیک می شود . اتمهای آزاد در گروه های سه اتمی ترکیب مجدد شده و ازون را پدید می آورند .
ازون چگونه عمل میکند؟
متاسفانه ازون در محیطهای درون ساختمان مدرن ما از بین رفته است . اما آلاینده ها به قوت خود باقی اند . ازون با سرچشمه بوها و مواد شیمیایی نامطبوع و خطرناک واکنش می دهد . منابع آلاینده های شیمیایی که حدود ٩٩ درصد آنها از ملکولهای سیر نشده تشکیل شده اند ، می توانند با ملکولهای اضافی مانند ازون واکنش دهند ( دود سیگار با بیش از ٣٦٠٠ ترکیب شیمیایی ، یک نمونه از آلایندههاست .) ملکول فعال ازون آلاینده ها را سریعا به ملکولهای پایه اولیه می شکندو در نتیجه آنها را خنثی می کند . ملکول ازون با دادن اتم اکسیژن سوم غیر مزدوج خود در روند شیمیایی ، خود به اکسیژن معمولی تبدیل میشود.
برای مثال فرمالدهید ، که در تخته سه لا ، کابینتها ، مبلمان ، دود سیگار ، پتوهای نو ، پرده های نو ، کاغذهای دیواری ، قابها و ذرات چوب یافت می شود بصورت زیر با ازون واکنش میدهد :
فرماهید + ازون > دی اکسید کربن + آب + اکسیژن HCHO
+ 2O3> CO2 + 2O2
باکتریها ، کپکها و قارچها که تولید بوهای نامطبوع کرده و واکنشهای حساسیتی و گاهی بیماری ایجاد می کنند ، در واکنش با ازون از بین میروند. غشا یا پوسته خارجی این میکروارگانیسم ها گیرنده هایی دارند که مانند آلاینده های شیمیایی می توانند ازون را جذب کرده و منجر به نابودی آنها شود. باکتری ، کپک یا قارچ بدون غشا یا پوسته محافظ از بین می رود . ویروسها نیز توسط ازون از بین می روند .
تخریب لایه ازون
پس از انقلاب صنعتی اروپا و به خصوص در چند دهه اخیر سیر تخریب لایه حیات بخش ازون که از سالها قبل آغاز شده بود روبه فزونی گذاشت.(۱) در سالهای اخیر تعدادی از دانشمندان هشدار داده بودند که برخی اعمال انسان موجب تخریب لایه ازون گشته است و تکرار و یا رخداد این وقایع وضع را بدتر از پیش خواهد کرد. جنگ و رقابتهای هسته ای در مقیاس بزرگ احتمالاً قسمت اعظم لایه ازون را از بین می برد. به علاوه سه عامل تهدیدکننده دیگر نیز شناخته شده اند که عبارتند از:
۱- تزریق مستقیم اکسیدهای ازت در طبقه ازون توسط هواپیماها (و جتهای مافوق صوت)
هواپیماها مسئول انتشار ۳ درصد از کربن حاصل از سوختهای فسیلی در جهان هستند و چنانچه سایر مواد منتشره آنها را نیز به حساب آوریم، مسئولیت آنها در گرم شدن زمین و در درجه اولی تخریب لایه ازون افزایش پیدا می کند. پژوهشگران عقیده دارند ازت منتشر شده از هواپیماهایی که در ارتفاعات بالا پرواز می کنند در واکنش زنجیره ای خطرناک را براه می اندازد. اولین آنها تولید ازون مخرب یا «بد» در لایه تروپوسفر است(در اینجا ازون گاز گلخانه ای مؤثری است) و در دومین واکنش، ازون «خوب» را در استراتوسفر نابود می سازند( در اینجا ازون به عنوان محافظی در مقابل تابش خطرناک ماوراءبنفش است.
۲- انتشار به طرف بالای کلروفلوئوروکربن (فرئون) از قوطیهای اسپری ایروسل و یخچالهای برقی و دستگاه تهویه هوا در لایه ازون. به طور کلی موارد اصلی استفاده از این مواد شیمیایی عبارتند از: - ماده محرکه در صنایع اسپری سازی،
۳-مبرد در سیستم های خنک کننده - ماده پاک کننده در صنایع الکترونیک و نساجی- عایق حرارتی .
از میان موارد بالا سیستم های خنک کننده درصد بالایی را به خود اختصاص می دهند. از آنجا که بیشتر سیستم های خنک کننده، تراکمی و تحت فشار کار می کنند مبردهای مورد استفاده در این سیستم ها نشت کرده و وارد اتمسفر می شود.
در اتمسفر، این گازها(که پایدارند و به سرعت تجزیه نمی شوند تا به لایه ازون برسند) تحت تأثیر اشعه های ماورای بنفش با طول موج کوتاه تر واقع شده و تجزیه می شوند. اتم های کلری که از تجزیه آنها به دست می آید با ازون تولید واکنش می کند و به این ترتیب لایه ازون نازک شده (اصطلاحاً سوراخ شده) و اشعه های ماورای بنفش را از خود عبور می دهد.(۲
۳- انتشار به طرف بالای اکسیدنیترو(N2O) از فساد باکتری کودهای ازتی در لایه ازون. استفاده جهانگیر و بی رویه از کودهای شیمیایی ازته، نوعی دیگر از آسیب رسانی به لایه ازون است که باعث ایجاد مشکلات جدی علمی، سیاسی و اخلاقی شده است. در سال ۱۹۷۴ دنیا حدود ۳۶ میلیارد کیلوگرم کود ازته استفاده نمود و این رقم در چند سال پایانی قرن بیستم به حدود ۲۷۰ میلیارد کیلوگرم افزایش یافت. با توجه به این نکته ما در راه استفاده از این کودها دو راه پیش رو داریم: اول این که به تحریم و یا کاهش استفاده از کودهای شیمیایی متوسل شویم(و بدین ترتیب قرار بگذاریم میلیونها نفر از گرسنگی بمیرند) و در راه حل دوم استفاده از آنها را ادامه دهیم(که در این صورت با تخریب جدی لایه ازون و اثرات بسیار مضر آن روبه رو خواهیم بود.) در حال حاضر میزان مواد مخرب لایه ازون در جو زمین بیش از ۵/۲ برابر دهه ۱۹۷۰ است. طبق یک برآورد اگر رهاسازی بی کنترل (CFC)ها به همین منوال باشد لایه ازون در ۷۰ سال آینده ۳ درصد کاهش خواهد یافت و اگر رهاسازی دو برابر شود، کاهش و نابودی ازون به ۱۲ درصد خواهد رسید. هر یک درصد کاهش ازون مساوی با افزایش تقریباً ۲ درصد تابش اشعه ماورای بنفش است و در نتیجه میزان اثرات مخرب این فاجعه هم افزایش می یابد. از سویی دیگر تخمین های نه چندان بهتر و نگران کننده تری نیز وجود دارد که می گوید لایه ازون می تواند ۵ تا ۲۵ درصد در طول یک دوره ۲۰ تا ۱۵۰ ساله توسط مواد مضر نقصان حاصل کند.
این چنین تخمین هایی به این خاطر است که ما درباره اتمسفر خیلی کم می دانیم و این پیش بینی ها بر اساس مدلهای نظری و نه بر اساس اندازه گیری های تجربی به دست آمده است. در هر حال، تعداد زیادی از دانشمندان ارزش این مدلها را تأیید کرده اند. اندازه گیری مستقیم برای رد و یا اثبات این مدلها نمی تواند صورت پذیرد، زیرا مقدار ازون در استراتوسفر در روز، فصل و در عرضهای جغرافیایی مختلف و یا فعالیت خورشید فرق می کند. حداقل ۱۰ سال طول می کشد تا یک اثر معنی دار جلوه گر شود یعنی زمانی که ممکن است خیلی دیر باشد. یادآوری اثرات عمده تخریب لایه ازون در اینجا می تواند بیش از پیش ذهن های بیدار ما را به عمق این فاجعه رهنمون سازد.
به طور اجمال اثرات عمده تخریب پرده ازون عبارتند از:
1)افزایش تومور سیاه زیر پوست
، یک نوع اغلب کشنده سرطان افزایش یک نوع معمولاً غیرمهلک سرطان پوست که هم اکنون هر ساله ۳۰۰۰۰۰ نفر را در ایالات متحده مبتلا می کند .
2)شیوع بیماریهای چشمی از جمله آب مروارید
3) اثرات بسیار زیان آور با ابعاد ناشناخته روی گیاهان و جانوران و لطمه شدید به کشاورزی و حیات پویا تغییرات غیرقابل پیش بینی در آب و هوای اقلیمی جهان.
پیامدهای تخریب لایه ازون- که ذکر آنها رفت- کارشناسان، متخصصان و اهل فن را وادار به واکنش و ارائه راه حل نمود. کارشناسان محیط زیست راههای ذیل را برای پیشگیری از انهدام لایه ازون معرفی می نمایند:
بالا بردن سطح آگاهی و اطلاعات عموم به خطرات ناشی از کاهش قطر پرده ازون
بهبود سیستم حمل و نقل و جلوگیری از سوختن سوختهای فسیلی انهدام و دفن صحیح زباله ها به روشی غیر از سوزانیدن دقت و توجه به چگونگی کار در کارخانجات و کارگاهها و خروج کارگاهها و کارخانجات دودزا و آلوده کننده از چرخه صنعت و تولید معدوم کردن مواد زاید کارخانه ها و کارگاهها به شیوه های صحیح و علمی توسعه و گسترش فضای سبز و جنگل کاری تعویض مواد سوختی به موادی که آلودگی های کمتری را در پی دارد(مثلاً استفاده از گاز طبیعی به جای نفت، بنزین و یا نفت گاز) جلوگیری از تردد وسایط نقلیه با عمر بالا کاهش رقابتهای خانمانسوز هسته ای چه در مقیاس کوچک و چه در مقیاس بزرگ و بین المللی گسترش فرهنگ استفاده از دوچرخه به جای اتومبیل در بین مردم استفاده کمتر و بلا استفاده نمودن هواپیماهای مافوق صوت که در ارتفاعات بالا پرواز می کنند خاموش کردن خودروها در حالت ایستاده و سکون(مانند پشت چراغهای قرمز راهنمایی و رانندگی و ایستگاههای مبدأ و مقصد اتوبوسها و مینی بوسها) استفاده صحیح و بهینه از کودهای ازته و در صورت امکان پیدا کردن جایگزین برای آنها
الزام مؤسسات، کارخانجات و کارگاه ها به رعایت بهداشت و حفظ محیط زیست و استفاده آنها- در صورت لزوم- از وسایلی مانند قیف های تصیفه کننده و پالایش دهنده و... قدرتمند ساختن مجامع و نهادهای داخلی و بین المللی در جهت جلوگیری از گسترش اقدامات مغایر با برنامه های محیط زیست. بهتر است در باب تخریب پرده ازون یک نتیجه گیری کنیم:
«بی اعتنایی به آینده لایه ازون کم کم تبدیل به اسلحه ای خشونت بار علیه دستگاه حیات می گردد. دستگاهی که از طرفی بسیار ظریف و آسیب پذیر است و از سوی دیگر به طرز شگفت آوری خشن و قادر به نشان دادن عکس العمل از راه های غیرمنتظره است. به فکر باشید، هنوز دیر نشده است.»
فلوئوریت ، طوفان های زیست محیطی بی شماری را پشت سرگذرانده است . زمانی که وجود فلوئور در آب های آشامیدنی برخی کشورها رو به کاهش نهاد ، از این کانی به عنوان یکی از عوامل مؤثر در نابودی لایه اوزون نام برده شده است .
وجود فلوئور با دزهای بالا در آب های آشامیدنی سمی است ولیکن در غلظت های کم مفید می باشد .
منابع آلودگی :
بیماری های ناشی از قرار گیری در معرض فلوئور :
•پوسیدگی دندان
•پوکی استخوان (Osteoporosis) نوعی بیماری است که موجب از بین رفتن و اضمحلال توده استخوان ها می شود و در اثر کهولت و افزایش سن به وجود می آید، بسیار مؤثر باشد.
•افزایش فلوئور در بدن منجر به بیماری فلوئوروسیس Fluorosis می شود که باعث آسیب به دندان ها و استخوان ها می شود .
علائم ناشی از آلودگی به عنصر :
تأثیر فلورین در کاهش بیماری های دندان به ویژه پوسیدگی دندان رؤیت می شود . دندان ها و استخوان ها از ترکیب کانی های فسفات کلسیم نظیر آپاتیت تشکیل شده اند. ورود و دخالت فلورین در داخل بلورهای ساختمانی تشکیل دهنده آپاتیت ، باعث کاهش حلالیت و افزایش سختی آن می شود و بالطبع افزایش مقاومت در برابر پوسیدگی دندان ها و پوکی استخوان را به دنبال دارد. این مسئله نیز در ابتدا بر اساس اختلافات ناحیه ای در بروز پوسیدگی دندان تشخیص داده شد.
میانگین غلظت فلورین در سنگ های پوسته، در حدود چند درصد پی پی ام است. حتی این میزان تمرکز به ظاهر ناچیز از نظر آماری در جلوگیری از پوسیدگی دندان تأثیر بسزایی دارد. افرادی که آب آشامیدنی مورد استفاده آنها دارای تمرکزی به میزان کم نظیر یک پی پی ام فلورین است، کمتر دچار پوسیدگی دندان می شوند.
استفاده بیش از حد فلورین نیز اثرات سوء جانبی به دنبال خواهد داشت. در مناطقی که آب های طبیعی به طور معمولی دارای میزان بالایی از فلورین هستند و در نتیجه میزان دریافت آن به دو تا هشت برابر میزان طبیعی افزایش می یابد، لکه های سیاه و تیره رنگی روی دندان ها دیده می شود. در این حال ، دندان ها مقاومت بیشتری نسبت به پوسیدگی نشان می دهند هر چند که این لکه ها تنها سبب عدم زیبایی دندان ها می شوند، اما موضوع مهم تر در دریافت میزان های بسیار بالای فلورین است (بیست تا چهل برابر طبیعی) که موجب توسعه غیر طبیعی و سختی استخوان ها (Bone Selerosis) و کلسیتی شدن لیگامنت ها (بیماری فلوروزیس) می شود.
در صنایعی که به فلورین نیاز دارند و فرایندهای دمای بالا در حال عملکرد هستند ، فلورین به صورت اسید فلوریدریک یا ترکیبات مشابه آن به محیط رها می شود که برای گیاهان ، جانوران و انسان بسیار سمی هستند.
محرک اصلی در افزودن فلورین (Fluoridation) به آب های شهری در مناطقی که فلورین در آب موجود نیست یا تمرکز پایینی دارد، جستجوی راه حلی برای کاهش پوسیدگی دندان هاست. بخاطر اینکه استفاده بسیار زیاد فلورین ممکن است سمی باشد، مخالفت هایی با افزودن فلورین به آب وجود دارد. با این حال ، در مورد منافع و مضرات آن، نگرانی های زیادی وجود دارد. تمرکز عادی و طبیعی بدست آمده ، در حدود یک پی پی ام و میزان کشنده و مضر آن در حدود 4 گرم (4000 میلی گرم) است.
برای کسب مقدار کشنده این عنصر از طریق افزودن فلورین به آب( Fluoridation) شخص باید در حدود 4000 لیتر آب استفاده کند و همان طوری که واضح است، این امر امکان پذیر نیست. حتی برای ابتلا به سختی استخوان (Bone Selerosis) ، روزانه باید 2 میلی گرم فلورین استفاده کرد که این میزان فلورین با خوردن 20 لیتر آب در روز حاصل می شود و به طور طبیعی این امر غیر ممکن است.
CFC ها باعث تخریب لایة اوزون می‌شوند. به همین منظور در پروتوکل مونترال به کارگیری جایگزین برای آنها مدنظر واقع شد. 
جایگزین‌هایی مانند هیدروکلروفلوئورو کربن‌ها عمر 2-28 ساله دارند که در مقایسه با عمر 60-400 سالة CFC ها بسیار مناسب‌تر است. بعلاوه این جایگزین‌ها در لایه‌های پایین‌تر اتمسفر با OH واکنش داده و متمرکز نمی‌شوند. در نتیجه پتانسیل تخریب اوزون این جایگزین‌ها 1/0 – 02/0 و صفر بوده که در مقایسه آن CFC ها دارای پتانسیل 1 تا 4/0 هستند. پروتوکل مونترال کنار گذاشتن استفاده از CFC ها را تا اول ژانویه 1996 تصویب کرد.
در کنوانسیون سازمان ملل که در سال 1997 در کیوتو به منظور بررسی تغییرات آب و‌هوایی برگزار شد, هیدروفلوئورکربن‌ها، پرفلوئورکربن‌ها و هگزا فلوئوریدگوگرد به دی‌اکسیدکربن، متان و اکسیدنیتروژن به عنوان گازهای گلخانه‌ای افزوده شدند که می‌بایست تحت کنترل قرار گیرند. پروتوکل کیوتو به عنوان پیمانی بین کشورهای صنعتی برای پایان دادن به انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهان محسوب میشود .
27 بهمن 89
منابع و مآخذ:
اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید لطفا ابتدا وارد شوید، در غیر این صورت می توانید ثبت نام کنید.