การทำลายชั้นโอโซนคืออะไร?

ในปี 1974 นักเคมี Mario Molina และ Sherwood Rowland จาก University of California, Irvine ได้เตือนถึงอันตรายของการเสื่อมสภาพของโอโซนในชั้นบรรยากาศ การคาดการณ์ของพวกเขาได้รับการยืนยันโดยการสังเกตในปี 1985 เมื่อตรวจพบรูโอโซนเหนือแอนตาร์กติก โลกได้สังเกตเห็นและตกลงกันในมอนทรีออลในปี 1987 ที่จะทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับการทำลายชั้นโอโซน ในปี 2018 นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศอย่างระมัดระวังว่าหลุมโอโซนซึ่งเติบโตขึ้นนับตั้งแต่ถูกค้นพบในปี 1985 อาจเริ่มหดตัวลง หากการกระทำของมนุษย์ทำให้เกิดการรักษาชั้นโอโซน ประชาคมระหว่างประเทศได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมร้ายแรงได้เมื่อทุกคนทำงานร่วมกัน

สูงเหนือพื้นดิน - ระหว่าง 9 ถึง 18 ไมล์ (15 ถึง 30 กิโลเมตร) เป็นที่แน่นอน - ชั้นโอโซนบาง ๆ ดูดซับ แสงแดดอัลตราไวโอเลตจึงปกป้องทุกสิ่งและทุกคนบนพื้นดินจากการสัมผัสกับรังสีที่อันตรายถึงชีวิต โมเลกุลของโอโซน (O₃) ประกอบด้วยออกซิเจนสามอะตอม มันเกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนในบรรยากาศ (O₂) ทำปฏิกิริยากับรังสีดวงอาทิตย์และแตกออกเป็นสองอะตอมของออกซิเจน แต่ละอะตอมจะรวมเข้ากับโมเลกุลออกซิเจน โมเลกุลของโอโซนไม่เสถียร ดังนั้นในไม่ช้ามันก็จะสลายตัวกลายเป็นออกซิเจนระดับโมเลกุลอีกครั้ง กระบวนการที่เป็นวัฏจักรนี้ดูดซับรังสีและเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในต้นน้ำลำธารของสตราโตสเฟียร์

นักวิทยาศาสตร์วัดชั้นโอโซนในหน่วย Dobson ซึ่งเป็นจำนวนโมเลกุลของโอโซนที่ใช้ในการสร้างชั้นที่มีความหนา 0.01 มิลลิเมตร ความหนาเฉลี่ยของชั้นโอโซนคือ 300 Dobson หน่วย หรือประมาณ 3 มิลลิเมตร ที่ไม่หนามาก – มันเกี่ยวกับความหนาของสามเพนนีที่ซ้อนกัน

การสูญเสียโอโซนเกิดจากสารเคมีที่มีองค์ประกอบคลอรีนและโบรมีนซึ่งเป็นฮาโลเจน เป็นส่วนประกอบสำคัญของสารทำความเย็นประเภทหนึ่งที่เรียกว่าคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) ซึ่งมีการใช้งานหนักในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 สาร CFC นั้นเฉื่อยและสามารถเคลื่อนตัวไปยังชั้นบรรยากาศชั้นบนด้วยกระแสลม ซึ่งพลังงานอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ทำให้พวกมันแตกออกจากกัน

อะตอมของคลอรีนและโบรมีนมีปฏิกิริยาสูง และเมื่อปลอดจากโมเลกุล CFC แล้ว พวกมันจะทำปฏิกิริยากับอะตอมออกซิเจนส่วนเกินในโอโซนเพื่อผลิตไฮโปคลอไรท์ (ClO^-) หรือไฮโปโบรไมต์ (BrO^-) ไอออนและโมเลกุลออกซิเจน ไอออนเหล่านี้ยังคงไม่เสถียร และพวกมันทำปฏิกิริยากับโมเลกุลโอโซนตัวที่สองเพื่อผลิตออกซิเจนในระดับโมเลกุลมากขึ้น และปล่อยให้ไอออนของฮาโลเจนเป็นอิสระเพื่อเริ่มกระบวนการใหม่อีกครั้ง

การทำลายชั้นโอโซนที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นที่ขั้วโลกใต้ในช่วงปลายฤดูหนาวและต้นฤดูใบไม้ผลิ ในขณะนั้นชั้นโอโซนจะลดลงเหลือเพียง 100 หน่วย Dobson หรือประมาณหนึ่งค่าเล็กน้อย นับตั้งแต่มีการค้นพบ "หลุมโอโซน" นี้จึงมีขนาดใหญ่ขึ้นในแต่ละฤดูหนาวของทวีปแอนตาร์กติกก่อนที่จะหายไปในฤดูร้อน

ในปี 1987 กลุ่ม 24 ประเทศได้พบกันที่เมืองมอนทรีออลและเจรจา "พิธีสารมอนทรีออลว่าด้วยสารที่ ทำลายชั้นโอโซน" พวกเขาตกลงที่จะยุติการใช้ CFCs และสารเคมีทำลายโอโซนอื่น ๆ โดย 1995. นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา หลุมโอโซนก็ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ส่วนใหญ่เกิดจากสารเคมีที่อยู่ในชั้นบรรยากาศอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ในปี 2559 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ของ MIT พบหลักฐานการรักษาชั้นโอโซน หลุมโอโซนของทวีปแอนตาร์กติกเริ่มเติบโตในช่วงปลายฤดู ไม่ใหญ่และไม่ลึกเท่าอีกต่อไป นักวิทยาศาสตร์มองว่านี่เป็นข้อพิสูจน์ว่าพิธีสารมอนทรีออลกำลังทำงาน หากเป็นเช่นนี้และยังคงดำเนินต่อไป พวกเขาคาดหวังว่าหลุมจะหายสนิทภายในกลางศตวรรษที่ 21