كيف يؤثر الكلور على طبقة الأوزون؟

الأوزون ، وهو شكل من أشكال الأكسجين ، ليس مركبًا وفيرًا في الغلاف الجوي للأرض ، ولكنه مركب مهم. إنه يشكل طبقة في الستراتوسفير تمنع الأشعة الشمسية فوق البنفسجية الضارة ، وبدون هذه الطبقة ، ستكون الظروف على السطح أقل ملاءمة للكائنات الحية. يتسبب إطلاق مركبات الكلوروفلوروكربون في الغلاف الجوي في إتلاف طبقة الأوزون هذه ، لأن الكلور - أ مكون من مركبات الكربون الكلورية فلورية - شديد التفاعل ويتفاعل مع الأوزون لتحويله إلى أكسجين عادي الجزيئات.

الأوزون مركب يتكون من ثلاث ذرات أكسجين ، ويتواجد في طبقتين منفصلتين في الغلاف الجوي. في طبقة التروبوسفير ، بالقرب من الأرض ، يعتبر ملوثًا. يضر بالمحاصيل ويسبب أمراض الجهاز التنفسي لدى الإنسان. ومع ذلك ، في الجزء العلوي من الستراتوسفير ، فإنه يشكل طبقة تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية. يقيس العلماء سماكة هذه الطبقة من الأوزون "الجيد" بوحدات دوبسون ، التي سميت على اسم الفيزيائي البريطاني جوردون ميلر بورن دوبسون ، الرائد في دراسة الأوزون. يتم تعريف وحدة دوبسون بسماكة 0.01 ملم (0.0004 بوصة) عند درجة حرارة وضغط قياسيين ، وهي 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) و 1 جو.

يعمل الكلور كعامل مساعد في تحويل الأوزون إلى أكسجين في تفاعل لم يكن مفهومًا حتى عام 1973. عندما تتفاعل ذرة الكلور الحرة وجزيء الأوزون ، تقوم ذرة الكلور بتقطيع جزيء الأكسجين الثالث لتكوين أول أكسيد الكلور ، وهو مركب غير مستقر ، وتترك جزيء أكسجين ثابتًا. لأن جزيء أول أكسيد الكلور غير مستقر ، يمكن أن يتفاعل مع ذرة أكسجين حرة لإنتاج أخرى يتكون الجزيء من ذرتين من الأكسجين - والأهم من ذلك - ترك ذرة الكلور خالية لبدء العملية تكرارا. يمكن أن تتكرر هذه الدورة آلاف المرات ، مما يقلل بشكل مطرد من كمية الأوزون.

نظرًا لأن الكلور غير مستقر ، فإنه إذا تم إطلاقه في شكله الأولي ، فسوف يتفاعل مع بعض العناصر أو المركبات الأخرى قبل أن يصل إلى طبقة الستراتوسفير. ومع ذلك ، فإن الكلور عنصر أساسي في فئة من المواد تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية ، والتي لها عدد من التطبيقات في الصناعة ، بما في ذلك التبريد. على عكس الكلور النقي ، فإن مركبات الكربون الكلورية فلورية خاملة ، وعند إطلاقها على مستوى الأرض ، فإنها تحتفظ بهيكلها إلى أجل غير مسمى. ومع ذلك ، فإنها تهاجر في النهاية إلى الغلاف الجوي العلوي ، حيث يكون ضوء الشمس شديدًا بدرجة كافية لتفكيكها وإطلاق الكلور. الكلور ليس بالضرورة العنصر الوحيد الذي يستنفد طبقة الأوزون. البروم والهيدروجين والنيتروجين يفعلون ذلك أيضًا.

يبلغ متوسط ​​سمك طبقة الأوزون حوالي 300 إلى 500 وحدة دوبسون ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع سمك بنسين مكدسين. في عام 1984 ، أبلغ علماء بريطانيون في القطب الجنوبي عن ترقق متكرر لهذه الطبقة إلى 180 وحدة دوبسون ، أو أكثر بقليل من سمك بنس واحد. يحدث هذا الترقق خلال شتاء أنتاركتيكا وربيعها ، عندما تسرع سحب جزيئات الجليد في الستراتوسفير من تدمير طبقة الأوزون. تنمو الحفرة كل عام لتشمل معظم القارة القطبية الجنوبية وما وراءها ، وأصبحت الطبقة رقيقة مثل 73 وحدة دوبسون في بعض السنوات ، وهو أقل من سمك عشرة سنتات.