پیغام مدیر :
با سلام خدمت شما بازديدكننده گرامي ، به وبلاگ من خوش آمدید . لطفا براي هرچه بهتر شدن مطالب اين وب سایت ، ما را از نظرات و پيشنهادات خود آگاه سازيد و به ما را در بهتر شدن كيفيت مطالب ياري کنید. مدیریت وبلاگ: بهنام ذاکری
 
 
تحقیق در مورد لایه اوزن-ویژه دانش آموزان
نوشته شده در یکشنبه 16 فروردین1388
ساعت : 16:0
نویسنده : بهنام ذاکری

لايه اوزون

*انرژي هاي خورشيدى :*

خورشيد تنها ستاره منظومه شمسى مى باشد كه كرات وسيارات در اطراف آن مى چرخند و از انرژى آن استفاده مى كنند.زمين نيز يكى از كراتى است كه در أطراف خورشيد در حال حركت است .فاصله ميان زمين و خورشيد حدود 149.800.000كيلومتر مى باشد ، كه در اين فاصله،زمين حدود 9^10×95/1 وات انرژى ازخورشيد دريافت مى كند كه ما تنها كسرى از آن (0000002/0) را استفاده مى كنيم . نور خورشيد 27/8 دقيقه طول مى كشد كه به زمين برسد.از صد در صد نورى كه به زمين مى تابد تنها 30% آن بر اثر ذرات و مولكول هاى موجود در لايه هاى بالايى منعكس مى شوند بقيّه آن ها از لايه ها زمين عبور مى كنند و به زمين مى رسند.در واقع مى توان به جرأت گفت كه حدود99%انرژى كه به زمين مى رسد از خورشيد وبقيه آن از ماه و كرات ديگر مى باشد. نور سفيد خورشيد از ميلياردها ميليارد رنگ تشكيل شده است كه هر كدام از اين رنگ ها داراى طول موج و انرژى مخصوص به خود مى باشند، وما هنگامى كه اين نور را تفكيك مى كنيم به هفت رنگ تجزيه مى شوند كه هر كدام از اين رنگ ها از ميلياردها رنگ تشكيل شده اند... پرتوهاى فوق بنفش داراى طول موج كوتاه و انرژى زياد مى باشند پرتوهاى فوق بنفش با انرژى زيادى كه دارند براى تمام موجودات زنده خطرناك مى باشند وموجب سرطان پوست يا آفتاب سوختگى مى شوند .خوشبختانه زمين در برابر اين پرتوى خطرناك، محافظى بنام لايه اوزون دارد كه از ورود پرتوهاى خطرناك به سطح زمين جلوگيرى مى كند. قبل از آنكه به بحث درباره برخورد پرتوهاى فوق بنفش و مولكول ها اوزون بپردازيم ابتدا به اطلاعاتى درمورد اوزون مى پردازيم.

 * اوزون چيست؟ *

 دانشمندان لايه ها زمين را به چهار قسمت تقسيم مى كنند :

1)تروپوسفر (كه نسبت به سطح دريا 12تا15 كيلومترارتفاع دارد)

2)استراتوسفر

 3)مزوسفر

4)تروموسفر(خارجى ترين لايه زمين)

 مولكول اوزون (o3)از يك مولكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش پذير مى باشد، تشكيل شده است . پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول اوزون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى به حالت اوليه خود برگردند . لايه اوزون در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد .در شب ها به دليل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشيد، ضخامت لايه اوزون كمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد. هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول ها اوزون برخورد مى كنند، پرتو هاى فوق ـ بنفش مقدار زيادى از انرژى خود را از دست مى دهند وبه پرتو هاى فرو سرخ تبديل مى شوند ، و همچنين بر اثر اين برخورد ، مولكول اوزون به مولكول اكسيژن واتم اكسيژن تبديل مى شود و با تابش مجدد نور خورشيد ، مولكول اوزون دوباره پديدار مى شود. مولكول هاى اوزون هرچند كه براى ما مفيد هستند اما وجود آن ها در لايه تروپوسفر (لايه اى كه ما در آن زندگى مى كنيم) بسيار خطرناك مى باشند. نيتروژن هاى پراكسيد خارج شده از اگزوز موتورهاى ديزلى بر اثر تابش نور خورشيد (عمل فتو شيميايى) با مولكول هاى اكسيژن واكنش مى دهند و مولكول هاى اوزون را پديدار مى كنند . چون در مولكول هاى اوزون اتم هاى اكسيژن فعال (راديكالى) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود .

*حفره اوزون*

  تا سال 1980ميلادى از سوراخى لايه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى اوزون را ،گاز هاى cfc (كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنك كننده در يخچال ها ،كولرها و همچنين در مواد پلاستيكى مورد استفاده قرار مى گيرند . در cfc ها اتم هاى كلر ناپايدار و واكنش پذير مى باشند و هنگامى كه گاز هاى cfc به لايه هاى بالا مى روند ، در لايه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لايه استراتوسفر با مولكول هاى اوزون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهايى مى تواند 100.000 مولكول اوزون را از بين ببرد . به همين دليل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گاز هاى cfc خوددارى كنند ،و همچنين به كشور هاى فقير اين امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنك كننده ديگرى استفاده كنند. ما مى دانيم كه بيشترين كشور هاى صنعتى در نيم كره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لايه اوزون سوراخ شده است ؟! براي پاسخ به اين سوال ، پژوهش هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش ها تاكنون در دست تحقيق است . اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه اوزون را گرداب هاي سنگين ، كه در قطب جنوب جريان دارند ، مي دانند در زمستان در طول شبهاي قطبي، نور خورشيد درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نيست ، به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان هاى سنگيني گسترش مى يابند كه به آن ها "گرداب قطبي"(polar vortex) مى گويند . گرداب قطبي مي تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند .اين گرداب ها باعث ايجاد ابرهاى سردي مي شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي يابند. كه به اين ابرها "ابر استراتوسفر قطبي" (polar stratosphere cloud) مي گويند.اختصار آن psc است. Pscها بسيار سرد هستند و دماي آن ها حدود 80- سيلسيوس است.* Psc از نيتريك اسيد تري هيدرات (nitric acid trihydrate) تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آن ها را در آسمان مي بينيم كاملاً متفاوتند. پس اين ابرهاي اسيدي مي توانند لايه اوزون را تخريب كنند. "بنايراين با استناد به تحقيقات انجام يافته ،موارد زير را مي توان از عوامل موثر در تخريب لايه اوزون دانست:

 1)محور زمين به گونه اى مى باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مى تابد به همين دليل ضخامت لايه اوزون در قطب شمال بيشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد (زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول اوزون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى(مانند انرژى تابشى خورشيد ) به حالت اوليه خود برگردند)

 2)از مورد دوم نتيجه مى گيريم كه هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد ، بنابراين هواى گرم هنگامى كه بر اثر جريان هايى به قطب جنوب مى روند ، چون سبك مى باشند ،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لايه هاى اوزون برفراز قطب جنوب مىشوند.

 3)در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي باشد، واين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي psc مي شود

 4) ابرهاي psc اسيدي هستند و به همين دليل آن ها به لايه اوزون آسيب مي رسانند."

نوشته شده توسط بهنام ذاکری- مدیریت سایتJ$$$$

 

 

لایه ی اوزون

لايه اوزون در قسمت شمالي زمين در سال 1980 بين 15تا20 درصد كاهش پيدا كرده است. براي رفع اين مشكل جمعي ازبهترين متخصصان زمين شناسي هر سال براي تحقيق وجستجو دور يكديگر جمع مي شوند .در سال 1992 پروكتيل مونترئال درباره’ لايه اوزون مطالعه و تحقيقي داشت كه فهميد بزرگ شدن سوراخ لايه اوزون بستگي به آلودگي هوا و توليد مواد سمّي دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محيط زيست برنامه اي را طرّاحي كرد كه اين برنامه جهت محافظت و حمايت از محيط زيست و مخصوصا لايه اوزون به نام برنامهUNEPطراحي كرد كه اين برنامه جهت جلوگيري از توليد مواد سمّي و مواد شيميايي آلوده كننده،است.مولكولهاي اكسيژن(O2) به اكسيژن اتميك (O) تبديل مي -شوند .اكسيژن اتميك به سرعت با مو لكولهاي بيشتري تركيب شده و به شكل اوزون مي شود .ان پوشش حرارتي كه در سطح بالا رشد كرده و سلامتي لايه اوزون را به خطر انداخته است و اين مورد باعث شده است كه اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانيم بدون آن زنده بمانيم . بالاي استراتوسفر مقداري از آلودگي مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنين تشعشعاتي از خورشيد (امواج بين 320 تا 240) را كه باعث مي شود لايه اوزون آسيب ببيند و همچنين جان گياهان به خطر بيفتد را جذب ميكند.اشعه مادون بنفش با تابيدن نور مولكولهاي اوزون را ميشكافد ولي اوزون مي تواند تغيير شكل بدهد و عكس العمل زير ازآن حاصل ميشود:

O+ O2 :مادون قرمز +O3

O2+O:O3

همچنين اوزون در اثر عكس العمل زير نابود ميشود :

O3+O:O2+O2

عكس العمل دوم با افزايش پيدا كردن ارتفاع آهسته انجام مي شود امّا عكس العمل سوم سريعتر انجام مي شود. دربين همكاري عكس العمل ها تمركز اوزون درحال تعا دل است. دربالاي اتمسفر اكسيژن اتميك هنگا مي كه اشعه مادون بنفش در سطح بالايي است، پيدا مي شود. در اثر حركت استراتوسفر هواي متراكم تري بدست مي آيد وجذب اشعه ي مادون بنفش افزايش مي يابد و سطح اوزون به حد اكثر و تخمينا" km20مي رسد.همراه با تئوري كمپمن يك مشكل نيز وجود داشت كه اين مشكل در سال 1960 تشخيص داده شد وحقيقت اين بود كه اوزون به وسيله عكس العمل 4 آهسته حركت مي كرد و ديده نمي شود.

گرم شدن زمين ترميم حفره اوزون را به تعويق مي اندازد

دانشمندان هشدار داده اند :پديده گرم شدن زمين مي تواند تلاشها براي ترميم حفره اوزون را كه قرار بود تا سال 2050 انجام گيرد،حدود30سال به تعويق اندازد .اين مو ضوع به رقم پيشرفتهايي است كه باي از رده خارج كردن مواد شيميايي مخرّب اوزون انجام شده است.

طبق گزارشي كاهش فراواني در مصرف گازهاي ساخته دست انسان بنام ((كلروفلورو كربن)) پديد آمده است .اينها گازهايي هستندكه لايه محافظ زمين را مي خورند .دانشمندان گفتند:اگر كشورها مصمم به دنبال نمودن اين روند باشند ،((حفره داخل لايه اوزون به آغاز به جمع شدن و كوچك شدن خواهد نمودتا اينكه ظرف 50 سال ترميم خواهد شد . )) اين جمع بندي و نتيجه گيري توسط ((مجمع بررسي فرايند هاي استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا )) SPARC)) به عمل آمد .اين مجمع از صد ها كارشناس اقليمي كه دسامبر سال 1999در آرژانتين گرد هم آمدندو در سايه توجهات سازمان هواشناسي جهاني تشكيل جلسه دادند،شكل گرفته است.

اين دانشمندان هشدار دادند: حتّي اگر كاهش مصرف گازهايCFC برآورده شود،پديده گرم شدن زمين_كه نتيجه تولييد گازهاي گلخانه اي با وجود كربن به عنوان عنصر اصلي آن است و از سوختهاي سنگواره اي بدست مي آيد _ميتواند محلت ترميم حفره اوزون را چند دهه به تعويق اندازد.به عنوان يك تناقض ، گرم شدن زمين ،جو را در نزديكي سطح زمين حرارت ميدهد اما لايه پاييني ((استراتوسفر )) يعني جايي را كه اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه ميدارد . اين دماهاي پايين به ويژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهاي استراتوسفر در نواحي قطبي ميشود . اين پديده آغازگر واكنشهاي نابود كننده اوزون توسط مولكولهاي كلري استكه توسط كلروفلورو كربن ها آزاد ميشوند. پيش بيني هاي داير بر اين كه حفره اوزون كه بالاي قطب جنوب قرار دارد، به زودي كوچك خواهد شد با آخرين اطلا عات مغايرت دارد كه نشان ميدهد كه اين حفره درحال گسترش است وبه طور بي سابقه اي در چند سال اخير بزرگ شده است.

تاريخچه سوراخ شدن لايه اوزون :


جريان تاسف بار سوراخ شدن لايه اوزون در لايه زير استرا توسفر در بالاي منطقه انتاركتيكا اولين بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979)توسط يك گروه تحقيقاتي به نام BAS كشف شد .اين گروه در مورد اتمسفر بالاي منطقه انتاركتيكا از يك ايستگاه تحقيقاتي كه بسيار شبيه اين عكس ميباشد مشاهده مي گردند.

نوشته شده توسط بهنام ذاکری- مدیریت سایت  βββββ

*اطلاعات ايستگاه تحقيقاتي هالي

*ايستگاه تحقيقاتي BAS فالكر اولين بار در حالي تحقيقات را انجام داد كه اندازه گيري اوليه در سال1985براي اولين بار سوراخ شدن لايه اوزون آنچنان نگران كننده بود كه دانشمندان تصور ميكردند كه دستگاهاي اندازه گيري خراب است .آنها دستگاه هاي ديگري جانشين آن دستگاه ها كردند تا آنكه نتايج بدست آمده اندازه گيري هاي اوليه را تاييد كرد .چندماه بعد كه سوراخ شدن لايه اوزون قابل مشاهده بود،(پس از مشاهده سوراخ شدن لايه اوزون تحقيقات قبلي تاييد شد)از طرف ديگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لايه اوزون را نشان نمي داد ،بدين دليل كه نرم افزارهايي كه اطلاعاتي در مورد لايه اوزون ميداد به صورتي برنامه ريزي شده بود كه لا يه اوزون در منطقه كوچكي موردبررسي قرار مي گرفت .بررسي هاي بعدي ، اطلاعات بدست آمد هنگامي كه نتايج گروه BASمنتشر نشد،مورد تاييد قرار گرفت و بيانگر اين مطلب بود كه سوراخ شدن لايه اوزون به طور سريع ودر مقياس بزرگي بر بالاي منطقه انتاركتيكا انجام مي شود.

اوزون لايه اي را در استراتوسفر تشكيل ميدهد كه منطقه استوا باريكتر و در دو قطب پهن تر است .ميزان اوزون در بالاي سطح كره زمين به وسيله مقياسي به نام DU ((Dobson units))اندازه گيري ميشود كه اين ميزان در منطقه استوايي در حدود 260DUاست و به ميزان بيشتري در جاهاي ديگر است . اين در حالي است تغييرات فصلي بسيار وسيعي اتفاق ميافتد واين در حالي شكل مي گيرد و اشعه ماوراي بنفش در لايه استراتوسفر نفوذ ميكند يا آن را مي شكافد.

 

چتر آلودگي اوزون بر فراز اروپا
گرماي شديد و كم سابقه تابستان امسال، غلظت گاز اوزون را در اروپا افزايش داده است


براساس تازه ترين بررسي ها توسط دانشمندان اقليم شناس آلودگي اوزون در اروپا، كه با موج گرماي شديد تابستان گذشته بيشتر شده بود، اكنون به بالاترين سطوح خود رسيده است.
كارشناسان اتحاديه اروپا از طريق مطالعات هماهنگ شده از ۹ سال پيش تاكنون، سطح اوزون را در اين قا ره اندازه گيري مي كنند و آمار جديد حاصل تازه ترين تحقيقات در اين زمينه مي باشد.
به گزارش خبرگزاري فرانسه از پاريس، از ۳۱ كشور عضو اتحاديه اروپا، ۲۳ كشور با آلودگي ناشي از غلظت گاز اوزون روبرو هستند. در اين كشورها غلظت گاز اوزون از يك آستانه ايمن سلامتي در ماه هاي آوريل و آگوست، تجاوز كرده است.
براساس قوانين اتحاديه اروپا، درصورتي كه اين آستانه به ۱۸۰ ميكروگرم اوزون در هر مترمكعب هوا برسد بايد، دولت ها مراتب را به آگاهي مردم برسانند.
اوزون، يك مولكول تشكيل شده از ۳ اتم اكسيژن است، كه حالت حفاظت كننده دارد كه اگر در طبقات بالاي جو زمين (استراتوسفر) باشد، مانند سپري در برابر تشعشعات آسيب رسان خورشيد عمل مي كند. اما، در سطح زمين، كه از واكنش ميان گازهاي خروجي خودروها در ترافيك با نور خورشيد حاصل مي شود به صورت يك گاز محرك دستگاه تنفس انسان و ساير موجودات زنده عمل مي كند و مي تواند براي سالمندان، كودكان و افرادي كه بيماري هاي ريوي و قلبي مزمن دارند خطرناك باشد. افزايش غلظت گاز اوزون يك آستانه ثانوي نيز دارد كه بالاتر از آستانه نخستين مي باشد.
درصورت رسيدن اوزون به ميزان ۳۶۰ ميكروگرم در يك مترمكعب هوا دولت ها بايد به مردم هشدار دهند تا احتياط هاي لازم را به عمل آورند.
اداره محيط زيست اروپا مستقر در كپنهاگ اعلام كرده است كه اكنون در ۱۵ كشور، ميزان اوزون از اين غلظت تجاوز كرده است.
بنا به همين گزارش براثر اقدامات پيگير در زمينه كنترل آلودگي هاي ناشي از خودرو انتشار اكسيدهاي نيتروژن و تركيبات آلي زودتبخير غير از متان، يعني مواد شيميايي موجود در گازهاي خروجي خودروها، در اروپاي غربي به شدت كاهش يافته و طبق آمارهاي اعلام شده بين سال هاي ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰ در اتحاديه اروپا اين تركيبات تا ميزان ۳۰ درصد سقوط كرده اند و طبق برآورد كارشناسان تا سال ۲۰۱۰ اين گازها ۳۰ درصد ديگر هم كاهش مي يابند.
به رغم اين پيشگيري ها، آلودگي ناشي از غلظت اوزون هنوز مي تواند براي شهروندان اروپايي خطرناك باشد. معمولا اين آلودگي هروقت كه هوا به شدت داغ، آفتابي، يا بدون وزش باد باشد. تشديد مي شود.
اداره محيط زيست اروپا هشدار داده است كه ممكن است وضعيت آلودگي اوزون در تابستان هاي آينده نيز تكرار شود، زيرا در هر زمان كه دماها بالاتر از ميانگين باشد، زمينه براي افزايش غلظت اوزون فراهم مي شود.
پژوهشگران در دانشگاه برن سوئيس اعلام كردند كه تابستان امسال اروپا داغترين تابستان را دست كم در ۵۰۰ سال گذشته سپري كرده است. موج گرما سبب افزايش شديد مرگ و مير شد، به ويژه در فرانسه، ۱۵ هزار نفر از سالمندان به خاطر بيماري هاي مربوط به موج گرما جان باختند .

+ نوشته شده در  84/03/30ساعت 9:58 AM  توسط درنا چرخچی  | 

 

راه‌هاي حفاظت از اوزن

 


اوزون خالص گازي است به رنگ آبي روشن و بويي شبيه سير دارد . اين گاز در اتمسفر زمين به مقدار بسيار كم وجود دارد.اوزون آلتروپي از اكسيژن با ساختاري خميده و زاويه است.

  اوزون يك عامل اكسيده قوي است و در تروپوسفر يك آلوده كننده مضر است . اوزون بر پارچه و لاستيك صدمه مي‌زند . اما اوزون موجود در استراتوسفر ما را از اثرات بد اشعه فرابنفش در امام مي‌دارد.

            در سال 1985 ماهواره‌ها تصوير سوراخ شدن لايه اوزون را در بهار قطب جنوب نشان دادند. ( بهار در نيم كره جنوبي يا پاييز در نيم‌كره شمالي )

            در سپتامبر 1998 ، سوراخ اوزون يكي از عميق‌ترين و بزرگترين مقدار بوده است . وسعت اين سوراخ به اندازه مساحتي بزرگتر از امريكا‌ي شمالي بود . دليل اين تخريب به خوبي واضح و مسوول آن CFC ها بودند . CFC ها تركيباتي خنثي ، غير سمي ؤ غير قابل اشتعال هستند كه براي اولين بار در دهه 1930 توليد شدند .

            اين مواد به عنوان سردكننده در يخچال‌ها و تهويه مطبوع ( در اتومبيل ) ، به عنوان حلال براي تميز كردن دستگاه الكترونيكي ميكروچيپ و همچنين به عنوان عامل فشار داخل قوطي اسپري‌ها استفاده مي‌شوند. در همه اين موارد به جزعوامل خنك كننده CFC ها به طور مستقيم در اتمسفرها مي‌شدند .

            از مهمترين اين تركيبات فريون 11 و فريون 12 است كه يك نام تجارتي است.

  

                        فريون -12                                                فريون -11

            چون CFC ها  فعال نيستند ، مي‌توانند با 100 سال در تروپوسفر بمانند ودر طي زمان ، جريان هوا آن را به استراتوسفر منتقل مي‌كند. در سال 1974 دو شيمي‌دان در دانشگاه كاليفرنيا به نام‌هاي رولاندو مولينا پيش‌بيني كردند كه اين تركيبات در حضور تابش فرابنفش در استراتوسفر به راديكال كلر شكسته مي‌شوند و سپس طي واكنش‌هاي زنجيره‌اي اوزون از بين مي‌رود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     شواهد مطمئن و قانع كننده در اين مورد در سال 1987 بوسيله پروازهاي تحقيقاتي ناسا با 25 ماموريت پروازي معلوم شد كه سوراخ اوزون دراستراتوسفر بالاي آنتاركتيكا ( قطب جنوب ) وجود دارد . واكنش‌هاي زنجيري ذكر شده 80% د ركاهش لايه اوزون نقش دارند و هر راديكال كلر توانايي نابود كردن 00/100 مولكول اوزون را تا قبل از بازگشت به تروپوسفر دارد. نابودي اوزون د رقطب جنوب به دليل شرايط آب  و هواي موجود در بالاي قطب جنوب است . در طول زمستان ( از فروردين تا شهريور ) زماني كه تابش خوردشيد كم و يا اصلا وجود ندارد استراتوسفر بالاي قطب جنوب از هر زماني سردتر و سردتر از هر نقطه‌ديگر روي زمين مي‌شود.

            دماي بسيار پايين و بادها سبب ايجاد يك گرداب هوايي قطبي چرخان مي‌شوند. از آنجايي كه ابرهاي يخي استراتوسفر شامل بلورهايي از نيتريك اسيد مي‌باشند. ذرات فعال كلر روي سطح ابرها ميعان مي‌كنند . در بهار بابازگشت درخشش آفتاب و واكنش منتهي به رهاسازي راديكال كلر ، آغاز شده و كلر مونوكسيد به تخريب اوزون مي پردازد. در عمل هواي كرمتر گرداب هوايي رااز بين مي‌برد و هوايي كه كمبود اوزون دارد به سمت استراليا ، نيوزيلند و لبه‌هاي جنوبي افريقا و آمريكاي جنوبي گسترده ‌تر مي‌شود و به مدت چند هفته آن جا باقي مي‌ماند.

            اگر دما در زمستان قطب جنوب اين قدر پايين نبود ونيتريك اسيد متبلور تشكيل نمي‌شد ، به جاي‌آن گاز نيتروژن اكسيد با CLOواكنش داده و كلر ونيترات تشكيل مي‌شد و نابودي اوزون را محدود مي‌ساخت .هالون‌ها (Hallon) كه تركيباتي از برم هستند ، در تخريب لايه اوزون دخالت دارند. اين موادهستند و به عنوان عامل اطفاي حريق به كلر مي‌روند ، اما به جاي راديكال كلر ، راديكال برم توليد مي‌كنند. عامل ديگر تخريب لايه اوزون رها ساختن اكسيدهاي نيتروژن است كه به وسيله ميكروارگانيسم‌هاي خاك و اقيانوس‌ها آزاد مي‌شوند. افزايش تدريحي اين مواد به افزايش نابودي اوزون كمك مي‌كند به همين دليل ساختن هواپيماهاي مافوق صوت توسط امريكا ( كنكورد) متوقف شده است .

            اهميت كار رولاند ومولينا در شفاف كردن نقشي CFC‌ها و نيتروژن اكسيدها درنابودي اوزون در سال 1995 مورد توجه قرار گرفت و به دريافت جايزه نوبل نايل آمدند. در اوايل سال 1978 استفاده از CFC‌ها به عنوان روان كننده در اسپري‌ها در امريكاي شمالي ممنوع اعلام شد. اولين تلاش بين‌المللي براي حفظ لايه اوزون در سال 1987 با امضاي پروتكل مونترال انجام شد.

            اين قرار داد در سال 1990 و 1992 با توافق 140 ملت اصلاح شد و تقاضا براي خاتمه دادن به توليد CFC‌ها و يا تركيباتي كه اوزون رانابود مي‌كند از قبيل هالون‌ها   (ضدعفوني كننده دفع آفات ) در سال 1995 سرعت بيشتري پيدا كرد.

            در سال 1996 به سازمان صنايع جهاني قرارداد پروتكل مونترال راامضا كردند و استفاده از CFC‌ها ممنوع شد و براي كشورهاي درحال توسعه تا 2010  وقت داده شد كه توليد CFC‌ها را كنترل كنند. توليد CFC‌ها به طور كامل قطع نشده است ودر كشورهاي چين و هند و كشورهاي در حال توسعه هم چنان توليد مي‌شود. درروسيه هم هنوز نتوانسته‌اند به خط پايان توليد 1996 برسند و يك بازار سياه خريد CFC‌ها در امريكا و ديگر كشورهاي صنعتي ايجاد شده است و CFC‌ها ، CFC‌H  بود كه اتم كلر كمتري دارند. اين مواد به آساني در تروپوسفر شكسته مي‌شوند و كمتر به استراتوسفر مي‌رسند . به هر حال چون تا حدي در نابودي اوزون موثر هستند، مقدار مصرف آن‌ها از طرف پروتكل مونترال كنترل مي‌شودو گروههاي حافظ محيط زيست در صدد ممنوع كردن توليد اين ماده هستند و تا سال 2030 بايد توليدشان متوقف شود . HFCها جانشين بهتري براي CFC‌ها هستند . چون اصلا كلر ندارند . يكي از اين مواد است كه به عنوان سرد كننده در يخچال‌ها به جاي فريون استفاده شده است در سال 1994 درصنعت الكترونيك از آب صابون وموادي خشك به جاي CFC‌ها به عنوان تميزكننده استفاده شد. در صنايع خانگي امريكا تركيب جانشين فريون 12 ) براي يخچال خانگي شده است . بيشتر ماشين‌هاي جديد در امريكا براي كولر از  134- HCF‌ استفاده مي‌كنند. با اين تبديل 140 ميليون وسيله نقليه كه در جاده‌هاي امريكا با حركت خود دردسر ايجاد مي‌كردند ، ديگر چنين مشكلي ندارند. صنعت برق كه در ابتدا مقدار زيادي CFC  به عنوان عامل تميز كننده به كار مي‌برد، امروزه مواد شيميايي جديد جايگزين كرده است . براي مثال كارخانه‌هاي IBM كه توليد كننده اصلي CFC ها بودند، در حال حاضر به فناوري جديد روي آورده‌اند . در بسياري از ساختمان‌هاي اداري براي سيستم سردكننده به جاي فريون 11 از 123 HCFC استفاده مي‌شود. اتم هيدروژن در HCFC ها سبب فعال شدن بيشتر اين تركيب‌ها در دماي پايين تر مي‌شوند. درنتيجه قبل از اين كه استراتوسفر برسد ، ناپديد مي‌شوند. متاسفانه مشكلات جدي در درازمدت از استفاده HCFها نيزايجاد مي‌شود كه آب و هوا جوي را شامل مي‌گردد.

            همچنين دانشمندان در جستجوي جايگزيني براي هالون‌ها هستند . تركيب  گاز جادويي غير سمي است كه براي هواپيما و ماشين‌هاي مسابقه و تانك‌هاي ارتش در صورت آتش‌‌گرفتن استفاده مي‌شود . به نظر می رسد اين ترکيباتبراي اين هدف كانديد شود زيراعمر موثر آن در اتمسفر بيش از چندروز نيست . اما لازم است تحقيقات بيشتري روي آن از جنبه تاثير بر لايه اوزون انجام شود. صنايع شيميايي براي جلوگيري از نابودي اوزون به‌طور اعجاب‌انگيزي دارد عمل شده‌اند واميدوار كننده است كه در صورت يك بحران زيست محيطي ما مي‌توانيم به سرعت وارد عمل شويم . در حال حاضر محيط زيست در درجه اول اهميت قرار دارد.

            تحقيقات براي يافتن ماده‌اي شيميايي كه هم خوب سردكننده باشد وهم به محيط زيست آسيب نرساند. براي جايگزين كردن CFC ها ادامه دارد. CFC ها از نظر جهاني تقريبا به كمتر از نصف توليد آن در سال 1986 رسيده است .

 


ابرهای  لایه استراتوسفر روی قطب ممکن است زیبا به نظر برسد , اما به  تخریب ازون  کمک می کند

 

    محققین می گویند :ترکیبی از تغییرات اقلیمی و آلودگی جوی  , به لایه ازون روی قاره اروپا  آسیب می زند . این پژوهشگران هشدار داده اند که لایه ازون بر روی اروپای شمالی و مرکزی  امروزه نسبت به 50 سال فبل نازکتر شده است . این نتایج با جمع آوری اطلاعات ازون از 35 ایستگاه از منطقه "گرینلند" تا "تنریف" در ماههای ژانویه تا مارس 2005 حاصل شده است .تحلیل اولیه این اطلاعات بعلاوه  اطلاعاتی که از طریق ماهواره دریافت شده است, آشکار ساخت که  تقریبا یک سوم مولکولهای ازون در استراتوسفر قطب شمالی  در زمستان گذشته نابود شده است .در بهار اخیرهوایی که لایه ازون آن نازک شده  از روی قطب به سمت جنوب رانده شد , بطوریکه بخشهای بزرگی از اروپای مرکزی را در برگرفت. در گرد همایی علوم زمین اروپا در وین هفته گذشته  اعلام شد که بطور کلی در برسیهای بعمل آمده در زمستان های اخیر قطب شمال, تقلیل میزان ازون بر فراز این منطقه مشاهده شده است , اما کاهش 30 درصدی امسال قابل مقایسه با تاثیر سالهای گذشته نیست .

 Markus Rex محقق انستیتو تحقیقات قطبی و دریایی" آلفرد واگنر" واقع در پوتسدام آلمان می گوید: بخشی از کاهش ازون در این منطقه بعدا با سرازیر شدن ازون از نواحی جنوبی تر ترمیم می شود . در واقع این کاهش ازون با پیشروی و تنگتر شدن منطقه آسیب , تجدید خواهد شد . با این وضعیت اگر یک اروپایی در فصل بهار در معرض تابش آفتاب( بویژه اگر در ارتفاعات و یا در معرض بازتابش نور از سطوح برفی باشد), فقط پس از 20 دقیقه,دچار آفتاب سوختگی خواهد شد . محققین هشدار داه اند که ممکن است تابش خورشید , اثرات بسیار وخیم تری روی حیوانات و گیاهان داشته باشد, چرا آنها قادر به پوشاندن سطح پیکر خود نیستند .

 
ازون زمانی تخریب می شود که مولکولهای اکسیژن با ترکیبات شیمیایی مهاجمی که خود ناشی از واپاشی کلروفلوروکربنها(CFCs)هستند,واکنش می دهد .استفاده ازCFCs با تاکید زیادی در پروتکل مونترال در سال1987 میلادی ممنوع شده است . اما این ترکیبات, مواد با طول عمر بالایی هستند و حداقل تا 50 سال دیگر نیز در قطبین  به تخریب لایه ازون ادامه خواهند داد .

به نظر می رسد تغییرات اقلیمی اثرات این ترکیبات را بد تر می کند . ابر های  خیلی بلند که حاوی اسید نیتریک, اسید سولفوریک و آب می باشند باعث تغییر شکل بسیار سریع   CFCs به ترکیبات بسیار مهاجم تر می شوند . زمستانهای غیر عادی قطب شمال که با افزایش دمای سطح زمین  قابل پیش بینی نیز بودند ,ظاهرا در تشکیل اینگونه ابر ها موثرند .


برای شناخت سرنوشت لایه ازن قطب شمال در آینده های دورتر,ابتدا دانشمندان باید بدانند که چگونه گاز های گلخانه ای بر دمای لایه های بالای اتمسفر تاثیر می گذارد . مدل های فعلی استراتوسفر نشان می دهد که قطب در





 

 

 

 

 

اوزون چیست؟


اکثر مردم ازون را با لايه محافظ اتمسفر که ما را از پرتوهاي مضر خورشيد حفظ مي نمايد ، و يا بعنوان يک آلاينده در سطح زمين مي شناسند. در واقع ازون در مه دود فتوشيميايي ناشي از آلودگي هوا وجود دارد زيرا برخي از روند هايي که آلودگي ايجاد ميکنند ، ازون هم توليد ميکنند . همچنين ، تابش آفتاب برروي آلاينده هاي صنعتي و اتومبيلها سبب خارج شدن اتمهاي اکسيژن از ملکولهاي آلاينده هايي مانند اکسيدهاي نيتروژن ، اسيد نيتريک ، دي اکسيد سولفور و کربن مونواکسايد ميشود .
در همين حال اتمهاي آزاد اکسيژن با اکسيژن آزاد موجود در هوا ازون تشکيل ميدهد . ازون فعال به نوبه خود با همان آلاينده ها مجددا ترکيب شده و آنها را با شکستن به آب ، دي اکسيد کربن ، نيتروژن ، گوگرد و اکسيژن خنثي ميکند . در نتيجه آلودگي زياد منجر به غلظت هاي بالاي ازون مي شود اما ازون اختصاصا مقصر اصلي نيست . از آنجايي که غلظت ازون داراي ارتباط مستقيم با غلظت آلاينده هاي شيميايي موجود در مه دود فتوشيميايي است ، به عنوان ضريبي براي کنترل آلودگي فضاي خارج از ساختمان بکار مي رود . اين دليل سؤ تفاهمي است که در رابطه با ازون وجود دارد . ازوني که از طريق واکنشهاي فتوشيميايي تشکيل شده و با ترکيبات شيميايي مه دود مخلوط شده است ، معجوني خطرناک از سموم است و نبايد تنفس شود . از طرف ديگر ، توليد غلظت هاي پايين ازون براي استفاده به عنوان تصفيه هوا و آب فوايد بسياري را به انسانها ارائه نموده است .
ازون يکي از قوي ترين مواد گندزدا و بوبر طبيعي است که به دانش بشري شناسانده شده است . ازون ( اکسيژن فعال ) تنها بوها و مواد خطرناک را نمي پوشاند بلکه آنها را در سطح ملکولي از بين مي برد 


١- ازون
ازون (O3 ) آلوتروپ سه اتمي اکسيژن يا " اکسيژن فعال " يا " اکسيژن سه ظرفيتي " يکي از اجزاي طبيعي هوايي است که ما هر روزه تنفس ميکنيم .
ازون زماني تشکيل مي گردد که ملکولهاي اکسيژن (O2 ) توسط پرتودهي فرابنفش خورشيد ، رعد و برق و قوس الکتريکي به دواتم تفکيک مي شود . اتمهاي آزاد در گروه هاي سه اتمي ترکيب مجدد شده و ازون را پديد مي آورند .

٢- غلظت مجاز ازون
غلظت هاي متوسط ازون بيرون از ساختمان در يک منطقه يبن p  pm ٥./. - ٣./. ميباشد. بيشترين سطوح طبيعي موجود در کنار ساحل درياها ، جنگلها و مناطق کوهستاني ، مکانهايي که مردم براي صرف تعطيلات و رفع خستگي به آنها ميروند ، يافت مي شود . هواي تازه و نيرو بخش پس از يک طوفان به همراه رعد و برق بهاري بخاطر توليد طبيعي ازون مي باشد. همينطور بوي خشک کن لباسشويي بهمين دليل است .


٣- ازون چگونه عمل ميکند‌؟
متاسفانه ازون در محيطهاي درون ساختمان مدرن ما از بين رفته است . اما آلاينده ها به قوت خود باقي اند . ازون با سرچشمه بوها و مواد شيميايي نامطبوع و خطرناک واکنش مي دهد . منابع آلاينده هاي شيميايي که حدود ٩٩ درصد آنها از ملکولهاي سير نشده تشکيل شده اند ، مي توانند با ملکولهاي اضافي مانند ازون واکنش دهند ( دود سيگار با بيش از ٣٦٠٠ ترکيب شيميايي ، يک نمونه از آلايندههاست .) ملکول فعال ازون آلاينده ها را سريعا به ملکولهاي پايه اوليه مي شکندو در نتيجه آنها را خنثي مي کند . ملکول ازون با دادن اتم اکسيژن سوم غير مزدوج خود در روند شيميايي ، خود به اکسيژن معمولي تبديل ميشود.
براي مثال فرمالدهيد ، که در تخته سه لا ، کابينتها ، مبلمان ، دود سيگار ، پتوهاي نو ، پرده هاي نو ، کاغذهاي ديواري ، قابها و ذرات چوب يافت مي شود بصورت زير با ازون واکنش ميدهد :
فرماهيد + ازون > دي اکسيد کربن + آب + اکسيژن                                       HCHO + 2O3> CO2 + 2O2
باکتريها ، کپکها و قارچها که توليد بوهاي نامطبوع کرده و واکنشهاي حساسيتي و گاهي بيماري ايجاد مي کنند ، در واکنش با ازون از بين ميروند. غشا يا پوسته خارجي اين ميکروارگانيسم ها گيرنده هايي دارند که مانند آلاينده هاي شيميايي مي توانند ازون را جذب کرده و منجر به نابودي آنها شود. باکتري ، کپک يا قارچ بدون غشا يا پوسته محافظ از بين مي رود . ويروسها نيز توسط ازون از بين مي روند .
٤- آيا ازون ايمن و بي خطر است ؟
تقريبا مانند هر چيز ديگر ، حتي اکسيژن ، چنانچه در معرض مقادير زياد ازون براي مدت زمان زيادي قراربگيريد ميتواند خطرناک باشد. همانطور که اشاره شد ، غلظتهاي طبيعي ازون خارج از ساختمان در محيطهاي پاک بين ppm  ٥./. - ٣./. متغير است . اداره غذا و دارويي آمريکا تنفس ppm ٥./. ، ٢٤ ساعته در روز را ايمن و بي خطر مي داند .اين يک استاندارد محتاطانه است زيرا غلظت هاي طبيعي ازون اغلب به ppm  ٦٥ ./. ،يعني ٢٥ درصد از محدوده عنوان شده توسط اداره غذا و دارو ، ميرسد .

 

 

 

 

نكته‌هاي برجسته در تاريخچه ازن

 

 

·        در سال 1839 م (1218) گاز ازن توسط C.F.Schonbein دانشمند آلماني كشف شد.

·        در سال 1860 م (1239) صدها ايستگاه، اندازه‌گيري گاز ازن را در سطح زمين آغاز كردند.

·        در سال 1880 م (1259) ويژگي جذب پهناي گسترده‌اي از پرتوهاي خورشيدي، در گستره طول موج‌هاي 200 تا 320 نانومتر، در لايه‌هاي بالايي جو توسط Hartley دانشمند انگليسي عنوان شده، اين منطقه ازنوسفر ناميده شد.

·        در سال 1913 م (1292) با اندازه‌گيري  پرتوهاي فرابنفش خورشيدي ثابت شد كه بيشتر مقدار گاز ازن در استراتوسفر جاي دارد.

·        در سال 1920 م (1299) نخستين اندازه‌گيري‌هاي كمي در باره ظرفيت كل گاز ازن انجام گرفت.

·        در سال 1926 م (1305) براي اندازه‌گيري كل ضخامت لايه ازن، شش دستگاه بيناب‌سنج نوري (اسپكتروفتومتر) گاز ازن، دابسون، در نقاط گوناگون جهان نصب شد.

·        در سال 1929 م (1308) با كشف روش Umkehr، (اندازه‌گيري برپايه پژواك)، براي اندازه‌گيري قائم مقدار گاز ازن، مشخص شد كه بيشينه (ماكزيمم)  اين مقدار در زير ارتفاع 25 كيلومتري قرار دارد.

·        در سال 1930 م (1309) فرضيه نور-شيمي (فتوشيميايي) تشكيل ازن در استراتوسفر، بر پايه شيمي اكسيژن خالص مطرح شد.

·        در سال 1934 م (1313) با اندازه‌گيري مقدار ازن جو بالا، به وسيله بالن (ازن سوند-ازن سنج) مشخص شد كه بيشينه اين مقدار در ارتفاع حدود 20 كيلومتري قرار دارد، اين محدوده را لايه ازن ناميدند.

·        در سال 1955 م (1334) فرضيه تباهي ازن توسط بنيان‌هاي HOx عنوان شد.

·        در سال 1957 م ( 1338) سازمان جهاني هواشناسي WMO مسئول مشاهده و بررسي يكنواختي لايه ازن در سطح جهان معرفي شد و سيستم جهاني لايه ازن را منتشر كرد.

·        در سال 1965 م (1344) فرضيه نور-شيمي لايه ازن و نابودي آن توسط بنيان‌هاي HOx مطرح شد.

·        در سال 1966 م (1345) نخستين اندازه‌گيري لايه ازن توسط ماهواره انجام شد.

·        در سال 1971 م (1350) نابودي ازن توسط فرايند NOx مطرح شد.

·        در سال 1974 م (1353) بررسي شيميايي ClOx به عنوان فرايند تباه كننده ازن آغاز شد.

·        در سال 1974 م (1353) مواد كلرين CFC كه توسط انسان استفاده مي‌شوند، منبع و سرچشمه كلرين در لايه استراتوسفر شناخته شد.

·        در سال 1975 م (1354) نخستين نشست بين‌المللي وضعيت جهاني ازن توسط سازمان جهاني هواشناسي WMO برگزار شد.

·        در سال 1977 م (1356) نقشه دگرگوني‌هاي لايه ازن، توسط UNEP با همكاري سازمان جهاني هواشناسي WMO ترسيم شد.

·        در سال‌هاي 1994-1981 م (1373-1360) بررسي‌هاي علمي تغييرات لايه ازن، توسط WMO، UNEP و سازمان ملي پژوهش چاپ و منتشر شد.

·        در سال 1984 م  (1363) براي نخستين بار كاهش غيرطبيعي لايه ازن (حدود 200 ميلي‌اتمسفر سانتي‌متر) در Syowa، جنوبگان، در تايخ اكتبر 1982 (شهريور 1361) در نشست جهاني كمسيون Halkidiki مطرح شد، اما بررسي اين مساله به سال بعد موكول شد.

·        در سال 1985 م  (1364) در كنوانسيون وين، براي حفاظت و نگهداري لايه دربردارنده ازن و داده‌هاي ايستگاه Hally، بر مبناي وجود شكافي در لايه ازن در طي فصل بهار نيمكره جنوبي بر فراز جنوبگان توسط بريتانيا انجام شد.

·        در سال 1986 م  (1365) بررسي‌هاي مؤسسه مونتسوري پاريس (Montsouris) در دوره زماني 1910-1873 م (1289-1252) نشان داد كه در سده پيشين، مقدار گاز ازن در سطح زمين، كه آلاينده بسيار خطرناكي است، نصف مقدار كنوني بوده است.

·        در سال 1987 م  (1366) تحت نظر UNEP، توافق‌نامه (پروتكل) مونترال، بر مبناي عوامل تباه‌كننده لايه ازن تشكيل شد و اساسنامه ازن فراملي توسط IOTP نوشته شد.

·        در سال 1988 م  (1367) بر اساس گزارش سازمان ناسا، غلظت لايه ازن در استراتوسفر پاييني، كاهش يافته است. علت آن فعاليت تركيبات دوتايي كلر و برم است كه به وسيله فعاليت‌هاي صنعتي بشر ايجاد شده و منشا ايجاد شكاف بهاري در لايه ازن بر فراز جنوبگان بوده است.

·        در سال 1990 م (1369) براي استحكام توافق‌نامه مونترال، لايحه لندن، ميني بر توقف مرحله به مرحله كليه فعاليت‌هاي ايجادكننده و مصرف‌كننده CFC تاپايان سال 2000 م (1379) تدوين شد.

·        در سال 1991 م (1370) بررسي‌هاي WMO و UNEP نشان داد كه لايه ازن نه تنها در زمستان-بهار جنوبگان، بلكه در تمامي جهان به جز منطقه حاره، به سرعت رو به تباهي مي‌رود. اندازه‌گيري غلظت ClO در شمالگان، توان بالقوه نيرومندي براي نابودي هرچه بيشتر لايه ازن را نشان داد.

·        در سال 1992 م (1371) قطعنامه كپنهاگ براي تقويت هرجه بيشتر توافق‌نامه مونترال مبني بر توقف توليدات CFC تا پايان سال 1995 م (1374) و كنترل شديد بر تركيبات ديگر آن ارائه شد.

·        در سال 1994-1992 م (1373-1371) در طي بهار جنوبگان، كاهش غلظت لايه ازن (تا 100 ميلي اتمسفر سانتي‌متر) و به پهناي حدود 24 متر در كيلومتر مربع، كشف شد. همچنين كمترين غلظت لايه ازن در زمستان-بهار نيمكره شمالي به همراه افزايش توان ويرانگر تركيبات كلر و برم در استراتوسفر همراه بوده است.

·        در سال 1995 م (1374) بر روي سيبري و پهنه گسترده‌اي از اروپا، در طي ماه‌هاي ژانويه تا مارس ( دي تا اسفند) كاهش لايه ازن تا حدود 25% ميانگين دوره طويل اندازه‌گيري آن گزارش شد.

+نوشته شده توسط بهنام ذاکری-