كيف تضر مركبات الكلوروفلوروكربون بطبقة الأوزون؟

تتمتع الأرض بالعديد من المزايا بين كواكب المجموعة الشمسية ، من درجات حرارة معتدلة و وجود الماء والأكسجين لطبقته من جزيئات الأوزون التي تحمي سكانها من أشعة الشمس الضارة طاقة. هدد ظهور مركبات الكربون الكلورية فلورية ، طبقة الأوزون وبقاء سكان الأرض. اعتقد المصنعون أن المواد الكيميائية هي الدواء الشافي للصداع الناتج عن التصنيع لأن مركبات الكربون الكلورية فلورية لا تصدر روائح ، وكانت مستقرة ، وليست قابلة للاشتعال أو سامة ويمكن تصنيعها بتكلفة رخيصة. لم يعرف هؤلاء المصنّعون أن آمالهم ستتلاشى إلا بعد عقود قليلة.

تغلف طبقة الأوزون الأرض وتستمر في إتلاف الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى الكائنات الحية على سطح الكوكب. توجد طبقة الأوزون بشكل أساسي في الستراتوسفير ، وهي طبقة من الغلاف الجوي يصل ارتفاعها من 10 إلى 50 كيلومترًا (حوالي 6 إلى 30 ميلاً) فوق سطح الأرض. تسبب الأشعة فوق البنفسجية تأثيرات ضارة مختلفة للإنسان ، بما في ذلك سرطان الجلد وإعتام عدسة العين ، وتعتيم عدسة العين. يتكون الأوزون من ثلاث ذرات من الأكسجين مرتبطة ببعضها كيميائيًا ، بينما الأكسجين في شكله المعتاد ثنائي الذرة ، مما يعني أنه يحتوي على ذرتين من الأكسجين مرتبطتين كيميائيًا. تمتص جزيئات الأوزون الأشعة فوق البنفسجية ، باستخدام هذه الطاقة لفصل ذرة الأكسجين عن جزيء الأوزون. هذا يستهلك طاقة الأشعة فوق البنفسجية ويجعلها غير ضارة للكائنات الحية. من بين الأنواع الثلاثة للأشعة فوق البنفسجية ، فإن الأشعة فوق البنفسجية هي الأكثر ضررًا لأنها تصل إلى أبعد الحدود ، حتى تحت سطح المحيط.

مركبات الكلوروفلوروكربونات ، أو مركبات الكربون الكلورية فلورية ، هي مركبات تتكون من توليفات من عناصر الكلور والفلور والكربون ؛ تحتوي الأيروسولات والمبردات والرغاوي على مركبات الكربون الكلورية فلورية. عندما تدخل مركبات الكربون الكلورية فلورية في الهواء ، فإنها ترتفع في الغلاف الجوي لتلتقي مع جزيئات الأوزون وتدمرها. تم استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية لأول مرة في عام 1928 ، ومنذ ذلك الحين أصبحت أكثر شيوعًا حيث تم إنشاء العديد من مركبات الكربون الكلورية فلورية الأخرى بعض مركبات الكلوروفلوروكربون المعروفة هي مركبات الفريون ، والتي كانت تستخدم كمكونات تبريد في الثلاجات ومكيفات الهواء ولكن تم التخلص منها منذ ذلك الحين من الإنتاج في الولايات المتحدة. لا تزال الحكومة الأمريكية تسمح باستخدام الفريون في الأجهزة والمركبات طالما أن الإمدادات متوفرة. حلت المركبات الصديقة للبيئة في الغالب محل الفريون كمبردات.

عندما تتلامس أشعة الشمس فوق البنفسجية مع مركبات الكربون الكلورية فلورية ، تتفكك ذرات الكلور. تتجول ذرات الكلور هذه حول الغلاف الجوي حتى تلتقي بجزيئات الأوزون. تتحد ذرة الكلور مع إحدى ذرات الأكسجين في الأوزون ، تاركة وراءها الأكسجين ثنائي الذرة أو الجزيئي. عندما تلامس ذرة الأكسجين الحرة مركب الكلور والأكسجين ، تتحد ذرتا الأكسجين لتشكيل الأكسجين الجزيئي ، وينفجر الكلور لتدمير المزيد من جزيئات الأوزون. الأكسجين الجزيئي ، على عكس جزيئات الأوزون ، لا يمكنه منع الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى سطح الأرض. تقدر وكالة حماية البيئة الأمريكية أن ذرة واحدة من الكلور يمكن أن تدمر ما يصل إلى 100000 جزيء من الأوزون. في عام 1974 م. ج. مولينا وف. س. نشرت رولاند ورقة توضح كيفية تكسير مركبات الكلوروفلوروكربون جزيئات الأوزون في الغلاف الجوي.

يتم إطلاق مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي بسبب التسريبات في المعدات. نظرًا لأن مركبات الكربون الكلورية فلورية مركبات مستقرة ولا تذوب في الماء ، فإنها تميل إلى البقاء لفترات طويلة من الزمن ، من عقود إلى مئات السنين. بشكل عام ، يتم تكوين وتدمير الأوزون باستمرار ، ولكن يجب أن تظل الكمية الإجمالية للأوزون في الغلاف الجوي بشكل أساسي عند رقم ثابت. تخلّ مركبات الكربون الكلورية فلورية بهذا التوازن ، فتزيل الأوزون أسرع مما يمكن استبداله.

تعمل أشعة UVB على تفكيك الحمض النووي ، وهو الجزيء الذي يخزن المادة الوراثية لجميع الكائنات الحية. يمكن للكائنات الحية إصلاح بعض هذا الضرر بنفسها ، لكن الحمض النووي غير المرمم يتسبب في تكوين السرطانات وينتج عنه تأثيرات متحولة أخرى مثل فقد أو أطراف إضافية في الحيوانات. في عام 1978 ، بعد نشر العديد من الدراسات حول تأثيرات مركبات الكربون الكلورية فلورية على الأوزون طبقة ، قررت الولايات المتحدة حظر مركبات الكربون الكلورية فلورية المستخدمة في الهباء الجوي ، مع العديد من البلدان الأخرى تحذو حذوها.