ما هي الغازات التي تؤثر على طبقة الأوزون؟

في الروافد العليا من الستراتوسفير للأرض ، تمتص طبقة رقيقة من جزيئات الأوزون أشعة الشمس فوق البنفسجية ، مما يجعل الظروف على السطح مواتية للكائنات الحية. طبقة الأوزون رقيقة - بسماكة بنسين فقط - وتتفاعل غازات معينة مع الأوزون لتسبب ترققًا موسميًا للطبقة. يتم إطلاق معظم الغازات المسؤولة عن ثقوب الأوزون هذه نتيجة للنشاط الصناعي أو الزراعي البشري.

يشكل الأكسجين حوالي 21 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض ، ويتواجد الجزء الأكبر منه كجزيء مستقر يتكون من ذرتين من الأكسجين. ومع ذلك ، في الجزء العلوي من الستراتوسفير ، يمتلك ضوء الشمس طاقة كافية لتقسيم بعض هذه الجزيئات إلى أكسجين حر الذرات التي يمكن أن تتحد مع جزيئات الأكسجين المستقرة لتكوين الأوزون - وهو جزيء يتكون من ثلاثة أكسجين ذرات. تخلق الذرات الثلاث تكوينًا يمكّن الجزيء من امتصاص الضوء فوق البنفسجي. يعتقد العلماء أن طبقة الأوزون تشكلت منذ حوالي 600 مليون سنة ، مما سمح للكائنات الحية بالخروج من البحر والعيش على الأرض.

يحتوي الكلور والبروم على هياكل ذرية متشابهة ، وكلاهما لديه القدرة على استنفاد طبقة الأوزون. عندما تتلامس ذرة واحدة من أي عنصر مع جزيء الأوزون ، فإنها تجرد ذرة الأكسجين الزائدة إليها تشكيل جزيء أكثر استقرارًا - إما هيبوكلوريت أو أيون هيبوبروميت - وترك الأكسجين الجزيئي. نظرًا لكونه بعيدًا عن الخامل ، يتفاعل كل من أيون هيبوكلوريت وهيبوبروميت مع جزيء أوزون آخر ، وهذا الوقت اللازم لتشكيل جزيئين من الأكسجين وترك الكلور أو البروم خالية من الجذور لبدء العملية تكرارا. بهذه الطريقة ، يمكن لذرة الكلور أو البروم المفردة تحويل آلاف جزيئات الأوزون إلى أكسجين.

إذا تم إطلاق غاز الكلور أو البروم على السطح ، فلن يصل أي منهما إلى طبقة الستراتوسفير - سيشكلان مركبات قبل وقت طويل من وصولهما إلى هناك. ومع ذلك ، يعتبر الكلور مكونًا أساسيًا لفئتين من الغازات الخاملة ، تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية أو مركبات الكربون الكلورية فلورية. هذه الغازات تهاجر إلى الغلاف الجوي العلوي ، حيث يكون إشعاع الشمس قويًا بدرجة كافية لتفكيك الجزيئات وإطلاقها مجانًا الكلور. وبنفس الطريقة ، فإن طرد بروميد الميثيل على مستوى الأرض يطلق البروم في الستراتوسفير. تستخدم مركبات الكلوروفلوروكربون في الصناعة ، وبروميد الميثيل مبيد للآفات. تُستخدم فئات أخرى من الغازات المستنفدة للأوزون التي تحتوي على البروم ، وتسمى الهالونات ، في طفايات الحريق والزراعة.

اعتبارًا من فبراير 2013 ، وافقت 197 دولة على شروط بروتوكول مونتريال ، وهو معاهدة دولية لمراقبة استخدام بعض مركبات الكربون الكلورية فلورية والهالونات. لا تتناول المعاهدة على وجه التحديد رابع كلوريد الكربون ، وهو مادة أخرى مستنفدة للأوزون ، ولكن منذ استخدامه في تصنيع مركبات الكربون الكلورية فلورية ، التي تم التخلص منها تدريجياً ، فقد انخفض استخدامها. لا تتناول المعاهدة أيضًا إطلاق بروميد الميثيل أو أكسيد النيتروز. هذا الأخير هو غاز آخر مستنفد للأوزون ينطلق في الزراعة والزراعة. مثل مركبات الكلوروفلوروكربون ، يشكل أكسيد النيتروز جذرًا تفاعليًا في الستراتوسفير يزيل ذرة الأكسجين الإضافية من الأوزون.