ما هي طبقة الأوزون
تعريف طبقة الأوزون
يتم تعريف طبقة الأوزون (Ozone Layer) وفقًا لوكالة ناسا على أنها طبقة مكونة من غاز عديم اللون، بالإضافة إلى أنه غاز نشط جدًا كيميائيًا، حيث يسهًل تفاعله مع الغازات القريبة منه والقادمة من سطح الأرض، مما يسبب إضعاف الأوزون وتلفه، وهذه الطبقة مهمة بسبب قدرتها على امتصاص الإشعاعات الضارة الناتجة عن الشمس مثل الأشعة فوق البنفسجية التي تسبب الضرر للكائنات الحية.[١]
كما تم تعريف الأوزون من قبل المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي على أنه مجموعة من الجزيئات المترابطة التي تحمي الحياة على الأرض، وهي موجودة ضمن طبقة الستراتوسفير، ويتكون الأوزون جرّاء اصطدام ذرة أكسجين حرة مع جزيء الأكسجين، ويرمز لعنصر الأوزون بالرمز O3.[٢]
تقع طبقة الأوزون في طبقة الستراتوسفيروهي مكونة من غاز نشط عديم اللون، وتعمل طبقة الأوزون على حماية الأرض من الأشعة الضارة التي تؤذي الكائنات الحية، ولمعرفة مكونات طبقة الأوزون يمكن الاطلاع على المقال الآتي: مكونات طبقة الأوزون.
أين تقع طبقة الأوزون؟
تقع طبقة الأوزون في الغلاف الجوي وتحديدًا في طبقة الستراتوسفير، حيث تحتوي طبقة الستراتوسفير حوالي 90% من الأوزون، أما الجزء المتبقي من الأوزون فإنه يقع فيطبقة التروبوسفير (وهي الطبقة الممتدة من سطح الأرض وحتى طبقة الستراتوسفير)، وتوجد طبقة الأوزون بين 15 و 35 كيلومترًا فوق سطح الأرض، إذ أن ارتفاعها عن سطح الأرض يختلف باختلافدوائرالعرض، فطبقة الأوزون في المناطق المدارية مختلفة في الارتفاع عن سطح الأرض، كما أنها مختلفة في السمك أيضًا عن طبقة الأوزون الموجودة في المناطق القطبية، إذ يبلغ سمك طبقة الأوزون في المناطق المدارية حوالي 2 كم، بينما يكون سمكها في المناطق القطبية حوالي 8 كم.[٣]
تقع طبقة الأوزون في طبقة الستراتوسفير وطبقة التروبوسفير، ويختلف سمكها من مكان إلى آخر اعتمادًا على خطوط العرض، وتقع في المتوسط بين 15 و 35 كم فوق سطح الأرض.
من هو مكتشف طبقة الأوزون؟
اكتشف عضو هيئة التدريس بجامعة مرسيليا تشارلز فابري (Charles Fabry) طبقة الأوزون في عام 1913م، حيث اكتشف طبقة الأوزون بتعاون فابري مع هنري بويسون عن طريق استخدام أجهزتهم الخاصة بقياس الأطوال الموجية للضوء[٤]، ويتم حاليًا استخدام الأقمار الصناعية التي تحمل أجهزة قياس مختلفة لتحديد كمية الأوزون في طبقات الغلاف الجوي مثل جهاز GOME-2، الذي يقوم بقياس إجمالي كمية عمود الأوزون في طبقتي التروبوسفير والستراتوسفير أثناء عملية دوران القمر الصناعي حول الأرض.[٥]
اكتشف طبقة الأوزون عضو هيئة التدريس في جامعة مارسيليا تشارلز فابري وكان ذلك في عام 1913م بواسطة أجهزة قياس الضوء.
كيف نشأت طبقة الأوزون؟
يتكون الأوزون في الغلاف الجوي في طبقة الستراتوسفير نتيجة سلسلة من التفاعلات الكيميائية، وهو الأوزون المفيد الذي تحتاجه الأرض لحجب الإشعاعات الضارة التي تنتج عن الشمس، ولكن الأوزون الذي يتكون بالقرب من سطح الأرض يكون ضارًا ويسبب العديد من الأمراض، وفيما يأتي توضيح لكيفية تكوّن طبقة الأوزون في الغلاف الجوي:[٦]
- تتسبب الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس في حدوث تفاعلات كيميائية بين أكاسيد النيتروجين (NOX) والمركبات العضوية المتطايرة (VOC) (والتي تُعرف أيضًا باسم الهيدروكربونات).
- هذه التفاعلات تؤدي إلى تحرير ذرات الأكسجين من أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية أو الهيدروكربونات.
- بعد أن تتحرر ذرات الأكسجين، ترتبط هذه الذرات مع بعضها البعض، إما ثلاث ذرات حرة أو ذرة حرة مع جزيء أكسجين لتشكّل الأوزون ذو الصيغة الكيميائية O3.
تنتج طبقة الأوزون عن اتحاد ثلاثة ذرات أكسجين من بعضها البعض، أو ارتباط ذرة أكسجين بجزيء أكسجين، وينتج ذلك من التفاعلات الكيميائية بين أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة.
فوائد طبقة الأوزون
كيف تؤثر طبقة الأوزون إيجابًا على الحياة على سطح الأرض؟
تكمن أهمية طبقة الأوزون في قيامها بالعديد من المهام المتمثّلة في حماية كوكب الأرض من الإشعاعات الضارة، وفيما يأتي ذكر لأهم فوائد طبقة الأوزون:[٧]
- حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية: تمتص طبقة الأوزون الإشعاعات الضارة الناتجة عن الشمس والتي يتراوح طولها الموجي بين 280 إلى 320 نانومتر وهي أشعة ضارة.
- حماية الإنسان من الأمراض الجلدية: تؤدي إشعاعات الشمس الضارة إلى إتلاف الحمض النووي الموجود في الجلد وتكوين سرطانات الجلد.
- حماية المحاصيل: تؤدي الإشعاعات ذات الطول الموجي القصير إلى تدمير المحاصيل الزراعية مما يؤثر على الغطاء النباتي الموجود على سطح الأرض.
- الحفاظ على التوازن البيئي: تؤدي الإشعاعات السليمة التي لا تحتوي على الأشعة فوق البنفسجية أو أي من الإشعاعات الضارة إلى نمو النبات بشكل سليم وطبيعي، مما ينعكس بالأثر الإيجابي على الحيوانات العاشبة والدورات الجيوكيميائية الحيوية.
- حماية الكائنات البحرية: تتأثر الكائنات البحرية بالإشعاعات الضارة، بحيث إن هذه الإشعاعات تؤثر على معدل القدرة الإنجابية لها وتقليل نمو اليرقات في الكائنات البحرية الصغيرة، مما يؤثر على السلسلة الغذائية البحرية بأكملها.
- حماية الموارد المائية: يمكن أن تؤثر الإشعاعات الضارة في تغيير تركيز الغازات في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تغير في معدلات الهطول، وتقوم طبقة الأوزون بحماية الأرض من هذه الغازات والحفاظ على معدل الهطول في الأماكن الجغرافية المختلفة من الأرض.
- حماية الأرض من ظاهرة الدفيئة: تقوم طبقة الأوزون بالحفاظ على تركيز الغازات السليم في الغلاف الجوي عن طريق امتصاص الإشعاعات الضارة قبل أن تتفاعل مع الغازات الأخرى وتؤثر على حرارة الأرض.
تحمي طبقة الأوزون النظام البيئي ككل، مما يؤدي إلى الحفاظ على حياة النبات والحيوان والإنسان، كما أنها ضرورية للحفاظ على الحياة الخاصة بالكائنات البحرية.
هل يؤثر ثقب الأوزون على حياتنا؟
في دراسة حديثة أجريت في عام 2015 م صادرة عن وكالة حماية البيئة تبيّن فيها أن ثقب طبقة الأوزون سيؤثر على الحياة بشكل كامل على سطح الأرض، سواء أكانت متعلقة بالنظام البيئي مثل درجات الحرارة ومعدلات الهطول أو بالكائنات الحية إذ أن ثقب الأوزون سيتسبب في دخول الإشعاعات الضارة إلى الكائنات الحية المختلفة لتؤثر على وجودها وتسبب لها الأمراض المختلفة كذلك.[٨]
تأثير ثقب الأوزون على صحة الإنسان
يؤديثقب طبقة الأوزون إلى العديد من المشكلات الصحية التي تؤثر على الإنسان، ومن هذه المشكلات ما يأتي:[٩]
- إلحاق الضرر بالعين البشرية، حيث يمكن أن يتسبب في مرض إعتام العين بالإضافة إلى ورم الميلانوما العيني.
- التأثيرعلى الجلد مسببًا أمراضًا مختلفة مثل سرطان الجلد وسرطان الجلد غير الميلانيني وسرطان الخلايا القاعدية وسرطان الخلايا الحرشفية.
- حدوث حساسية الشمس الشائعة (الطفح الضوئي متعدد الأشكال) عندالتعرض الكبير إلى أشعة الشمس إلى .
- ظهور اختلالات مناعية مختلفة.
- يؤثر ثقب الأوزون على الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان، وخاص ة بعد تسرب الإشعاعات الضارة إلى داخل الجسم مسببة سرطانات مختلفة مثل سرطان القولون والمستقيم.
تأثير ثقب الأوزون على النباتات والحيوانات
يعمل ثقب الأوزون على إحداث تغييرات هامة في عالم النباتات والحيوانات، ومن هذه التغييرات ما يأتي:[١٠]
- تغير في شكل الغطاء النباتي، إذ تنمو النباتات في مناطق لم تكن موجودة بها في وقت سابق، ويعود ذلك إلى تغير معدلات الهطول والمناخ.
- جفاف النباتات وموتها عند تعرضها بشكل كبير إلى الأشعة فوق البنفسجية.
- تغيير توزيع النباتات وإضعاف مقاومة النبات للظروف التي تعيش بها من خلال الإشعاعات الضارة التي تضعف مقاومة النبات وأنظمتها الدفاعية.
- التأثير على الحيوانات العاشبة التي تتغذى على النباتات العشبية من خلال تغير خصائص النباتات وجفافها.
- موت الحيوانات والحشرات الصغيرة التي تعتمد على أشكال النباتات التي أدى ثقب الأوزون إلى اختفائها.
تأثير ثقب الأوزون على النظم البحرية
يؤدي ثقب الأوزون إلى التأثير على النظم البحرية المختلفة مثل؛ الأنهار والبحار والبحيرات، ويتم ذلك من خلال ما يأتي:[١٠]
- تغيير هيكل ووظيفة النظم الإيكولوجية المائية الداخلية والساحلية بطرق أساسية، ويؤثر على درجة حموضة الماء.
- التأثير على النظام المائي؛ حيث تقوم المواد العضوية المذابة في الماء بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية مسببة ظهور اللون البني في البحيرات والذي يقوم بتغيير دورة الكربون في النظام المائي.
- تقلل الأشعة فوق البنفسجية من شفافية الماء للضوء المرئي، مما يسبب انعدام الأكسجين في الطبقات العميقة من الماء ويجعلها موطنًا رديئًا للأسماك والكائنات البحرية الأخرى.
- مساهمة المياه البنية في قتل النباتات والعوالق البحرية، مما يؤثر على الكائنات المائية بشكل عام.
- مساهمة تغير المناخ المتسارع في تقليل مدة الغطاء الجليدي في المياه الداخلية والساحلية، وبالتالي يزيد التعرض الموسمي للأشعة فوق البنفسجية الشمسية والضوء المرئي.
يؤثر ثقب الأوزون على الكائنات الحية جميعها، فيسبب الأمراض للإنسان وذلك بسبب تعرّضه للإشعاعات الضارة الناتجة عن أشعة الشمس مثل سرطانات الجلد المختلفة، ويؤثر ثقب الأوزون على النباتات والحيوانات أيضًا من خلال تغير المناخ والنظام البيئي، فيختلف توزيع النباتات ويسبب لها الجفاف وموت بعض الحيوانات، كما أنه يؤثر على النظم البحرية من خلال تغيير خصائص المياه وتقليل نسب الأكسجين فيها مما يؤثر على الحياة داخلها.
المراجع[+]
- ↑ ” NASA Ozone Watch “, ozonewatch.gsfc.nasa.gov, Retrieved 20/1/2021. Edited.
- ↑ “The Ozone Layer”, scied.ucar.edu, Retrieved 20/1/2021. Edited.
- ↑ “Ozone layer”, www.britannica.com, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “Charles Fabry”, www.osa.org, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “Measuring ozone from space”, phys.org, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “How is Ozone Formed?”, scdhec.gov, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “Health and Environmental Effects of Ozone Layer Depletion”, www.epa.gov, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “Health and Environmental Effects of Ozone Layer Depletion”, www.epa.gov, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ↑ “The human health effects of ozone depletion and interactions with climate change”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov, Retrieved 21/1/2021. Edited.
- ^ أ ب “Environmental effects of ozone depletion and its interactions with climate change: Progress report, 2016”, www.ncbi.nlm.nih.gov, Retrieved 21/1/2021. Edited.
