ما هو استنفاد طبقة الأوزون؟

في عام 1974 ، حذر الكيميائيون ماريو مولينا وشيروود رولاند من جامعة كاليفورنيا في إيرفين من خطر تدهور طبقة الأوزون في الغلاف الجوي. تم تأكيد توقعاتهم من خلال الملاحظة في عام 1985 ، عندما تم اكتشاف ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي. انتبه العالم واتفق في مونتريال عام 1987 على فعل شيء حيال استنفاد طبقة الأوزون. في عام 2018 ، أعلن العلماء بحذر أن ثقب الأوزون ، الذي كان ينمو منذ اكتشافه في عام 1985 ، ربما يكون قد بدأ في الانكماش. إذا أدت تصرفات البشر إلى التئام طبقة الأوزون ، فقد أثبت المجتمع الدولي أنه يمكن أن يحل مشاكل بيئية خطيرة عندما يعمل الجميع معًا.

مرتفع فوق سطح الأرض - ما بين 9 و 18 ميلاً (15 و 30 كيلومترًا) على وجه الدقة - تمتص طبقة رقيقة من الأوزون أشعة الشمس فوق البنفسجية ، وبالتالي حماية كل شيء وكل شخص على الأرض من التعرض للإشعاع المميت. جزيء الأوزون (O₃) يتكون من ثلاث ذرات أكسجين. يتشكل عندما يتشكل الأكسجين الجوي (O₂) يتفاعل مع الإشعاع الشمسي وينقسم إلى ذرتين من الأكسجين ؛ ثم تنضم كل ذرة إلى جزيء الأكسجين. جزيء الأوزون غير مستقر ، لذلك سرعان ما يتحلل ليشكل الأكسجين الجزيئي مرة أخرى. تمتص هذه العملية الدورية الإشعاع وتحدث باستمرار في الروافد العليا لطبقة الستراتوسفير.

يقيس العلماء طبقة الأوزون بوحدات دوبسون ، وهي عدد جزيئات الأوزون اللازمة لصنع طبقة بسماكة 0.01 ملم. يبلغ متوسط ​​سمك طبقة الأوزون 300 وحدة دوبسون ، أي حوالي 3 مليمترات. هذا ليس سميكًا جدًا - إنه بسمك ثلاثة بنسات مكدسة معًا.

ينتج استنفاد طبقة الأوزون عن المواد الكيميائية التي تحتوي على عنصري الكلور والبروم وهي الهالوجينات. إنها مكونات مهمة لفئة من المبردات تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) التي كانت تستخدم بكثافة في منتصف القرن العشرين. مركبات الكلوروفلوروكربون خاملة وقادرة على الهجرة إلى الغلاف الجوي العلوي على تيارات الرياح ، حيث تفككها طاقة الشمس فوق البنفسجية.

ذرات الكلور والبروم شديدة التفاعل ، وبمجرد تحريرها من جزيئات الكلوروفلوروكربون ، فإنها تتفاعل مع ذرة الأكسجين الإضافية في الأوزون لإنتاج الهيبوكلوريت (ClO)^-) أو hypobromite (BrO^-) الأيونات والأكسجين الجزيئي. لا تزال هذه الأيونات غير مستقرة ، وتتفاعل مع جزيء الأوزون الثاني لإنتاج المزيد من الأكسجين الجزيئي وتترك أيون الهالوجين حراً لبدء العملية مرة أخرى.

يحدث أشد استنفاد لطبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي في أواخر الشتاء وأوائل الربيع. في ذلك الوقت ، يتم تقليل طبقة الأوزون إلى ما لا يقل عن 100 وحدة دوبسون ، أو حوالي سمك الدايم. منذ اكتشافه ، نما "ثقب الأوزون" هذا في كل شتاء متتالي من القطب الجنوبي قبل أن يختفي في الصيف.

في عام 1987 ، اجتمعت مجموعة من 24 دولة في مونتريال وتفاوضت على "بروتوكول مونتريال بشأن المواد ذات" استنفاد طبقة الأوزون. "واتفقوا على التخلص التدريجي من استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية وغيرها من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون عن طريق 1995. منذ ذلك الوقت ، استمر ثقب الأوزون في النمو ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى المواد الكيميائية الموجودة بالفعل في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، في عام 2016 ، وجدت مجموعة من علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دليلاً على شفاء طبقة الأوزون. يبدأ ثقب الأوزون في القطب الجنوبي في النمو في وقت لاحق من الموسم ، ولا ينمو بهذا الحجم ولم يعد عميقًا. يرى العلماء أن هذا دليل على أن بروتوكول مونتريال يعمل. إذا كان الأمر كذلك ولا يزال يفعل ذلك ، فإنهم يتوقعون أن تلتئم الحفرة تمامًا بحلول منتصف القرن الحادي والعشرين.