Abstract
Ozone is formed in the stratosphere ( 11-50 km above ground level ) when oxygen molecules are dissociated by the effect of solar ultraviolet radiation ( wave length less than 240 nanometer ) , where each O2 molecule yield two oxygen atoms which in turn combine with two O2 molecules forming two O3 molecules . Ozone molecule absorbs UV radiation (wavelength 230-290 nanometer) to form oxygen molecule and oxygen atom, and this oxygen atom combines with another O2 molecule to reproduce O3 molecule .
The stratosphere including the ozone layer can be polluted by some gases transferred to it from earth. The fast horizontal movement of air in the stratosphere causes pollutants to move around the earth and possibly staying there for years leading to an international problem, which means that pollutants will not stay within the atmosphere of the country which originally released them .
Ozone depletion proceeds through a series of photochemical and catalytic reactions by the effect of ultraviolet radiations in presence of free radicals of chlorine and bromine and nitrogen oxides ( NOx ) . One chlorine atom can destroy thousands of ozone molecules.
Ozone layer depletion is considered one of the most important global environmental challenges where chemistry plays role in understanding the reasons and providing suitable solution.
The stratosphere including the ozone layer can be polluted by some gases transferred to it from earth. The fast horizontal movement of air in the stratosphere causes pollutants to move around the earth and possibly staying there for years leading to an international problem, which means that pollutants will not stay within the atmosphere of the country which originally released them .
Ozone depletion proceeds through a series of photochemical and catalytic reactions by the effect of ultraviolet radiations in presence of free radicals of chlorine and bromine and nitrogen oxides ( NOx ) . One chlorine atom can destroy thousands of ozone molecules.
Ozone layer depletion is considered one of the most important global environmental challenges where chemistry plays role in understanding the reasons and providing suitable solution.
Keywords
Ozon Layer
OZONE
Ozone Depletion
Ozone Hole
Stratosphere and Pollutants
Abstract
يتكون الاوزون في طبقة الستراتوسفير (11-50 كم فوق سطح الارض) عندما تتفكك جزيئات الاوكسجين بعد امتصاصها للاشعة الشمسية فوق البنفسجية ذات الطول الموجي اقل من 240 نانوميتر ، حيث تتحول جزئية اوكسجين الى ذرتي اوكسجين ثم تتحد ذرتي الاوكسجين مع جزيئتي اوكسجين اخرى لتتكون جزيئتى أوزون .وتمتص جزيئات الاوزون الاشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي 230-290 نانوميتر حيث تنقسم الى جزيئة اوكسجين وذرة اوكسجين ، ثم ترتبط ذرة اوكسجين مع جزيئة اوكسجين لاعادة توليد جزيئة أوزون .
ان طبقة الستراتوسفير التي تقع ضمنها طبقة الاوزون يمكن ان تتلوث بفعل انتقال بعض الغازات اليها من الارض . وحيث ان الهواء في طبقة الستراتوسفير يتحرك بسرعة بالاتجاه الافقي فأن الملوثات الغازية حالما تصل الى هذه الطبقة يمكن لها ان تبقى هناك لسنوات كما يمكنها ان تتحرك حول الكرة الارضية عبر القارات والمحيطات فتصبح المشكلة عالمية ولن تبقى ضمن حدود الدولة المسببة لتلك الملوثات .تحصل عملية تحطم او استنزاف الاوزون من خلال سلسلة تفاعلات كيميائية – ضوئية وتفاعلات حفازة Catalytic بتأثير الاشعة فوق البنفسجية بوجود الجذور الحرة للكلور والبروم واكاسيد النتروجين NOx . فذرة كلور واحدة يمكن ان تحطم الالاف من جزيئات الاوزون.
ان مسالة استنزاف الاوزون تعتبر احد اهم الامثلة على التحديات البيئية الخطرة على المستوى العالمي وانها حقاً من المشاكل التي تلعب الكيمياء دوراً مركزياً فيها من ناحية فهم اسبابها وتحليل النتائج المترتبة عليها وايجاد الحلول المناسبة لها . الغازات التي تلعب دوراً مهما في استنزاف طبقة الأوزون أما أن تكون ذات مصادر طبيعية او من صنع الإنسان المصادر الطبيعية : CH3Cl ، CH4 ، N2O (ناتج عن التحلل البكتيري للتربة والمحيطات) .المصادر من صنع الإنسان : CFCs ، الهالونات ، NOx و N2O (ناتج ثانوي لتحلل الأسمدة الزراعية )
ويعتقد على نطاق واسع بوجود تأثيرات بايولوجية سلبية مثل ازدياد حالات سرطان الجلد وعتمة عدسة العين وتلف بعض المحاصيل الزراعية وانخفاض كميات الكائنات الحية الصغيرة العالقة او الطافية في مياه المحيطات والبحار نتيجة لزيادة التعرض للأشعة الشمسية فوق البنفسجية بسبب استنـزاف الأوزون .
يمكن تلخيص الشروط الواجب توفرها لحدوث ثقب الأوزون بثلاثة شروط - الشتاء القطبي يؤدي الى حدوث دوامة قطبية والتي تعمل على عزل او حصر الهواء داخلها .
2- هبوط درجات الحرارة داخل الدوامة القطبية لدرجة (- 80 م° او اقل) والتي تكفي لتكوين غيوم قطبية ستراتوسفيرية . وحيث ان الهواء معزول داخل الدوامة ، فأن درجات الحرارة الواطئة والغيوم القطبية تستمر او تدوم لفترة طويلة دون ان تتغير.
3- لا يحصل اي فقدان للاوزون الا بعد عودة اشعة الشمس التي تعمل على تدفئة الهواء داخل الدوامة القطبية مما يسمح ببدء التفاعلات الكيميائية غير المتجانسة وتحويل الكلور غير الفعال ClONO2 و HCl الى الكلور الفعال CI و ClO او كليهما لتبدا دورة التفاعلات الحفازة السريعة التي تؤدي لاستنزاف الاوزون .
ان مساحة ثقب الأوزون يمكن ان تغطي مساحة اكبر بقليل من مساحة القارة القطبية الجنوبية وتمتد عمودياً لتشمل الجزء السفلي لطبقة الستراتوسفير بارتفاع حوالي 12-20 كم عن مستوى سطح الارض .
وينبغي الإشارة الى ان دورة الأوزون ضمن طبقة الستراتوسفير هي عملية مستمرة وتحصل باستمرار
ان طبقة الستراتوسفير التي تقع ضمنها طبقة الاوزون يمكن ان تتلوث بفعل انتقال بعض الغازات اليها من الارض . وحيث ان الهواء في طبقة الستراتوسفير يتحرك بسرعة بالاتجاه الافقي فأن الملوثات الغازية حالما تصل الى هذه الطبقة يمكن لها ان تبقى هناك لسنوات كما يمكنها ان تتحرك حول الكرة الارضية عبر القارات والمحيطات فتصبح المشكلة عالمية ولن تبقى ضمن حدود الدولة المسببة لتلك الملوثات .تحصل عملية تحطم او استنزاف الاوزون من خلال سلسلة تفاعلات كيميائية – ضوئية وتفاعلات حفازة Catalytic بتأثير الاشعة فوق البنفسجية بوجود الجذور الحرة للكلور والبروم واكاسيد النتروجين NOx . فذرة كلور واحدة يمكن ان تحطم الالاف من جزيئات الاوزون.
ان مسالة استنزاف الاوزون تعتبر احد اهم الامثلة على التحديات البيئية الخطرة على المستوى العالمي وانها حقاً من المشاكل التي تلعب الكيمياء دوراً مركزياً فيها من ناحية فهم اسبابها وتحليل النتائج المترتبة عليها وايجاد الحلول المناسبة لها . الغازات التي تلعب دوراً مهما في استنزاف طبقة الأوزون أما أن تكون ذات مصادر طبيعية او من صنع الإنسان المصادر الطبيعية : CH3Cl ، CH4 ، N2O (ناتج عن التحلل البكتيري للتربة والمحيطات) .المصادر من صنع الإنسان : CFCs ، الهالونات ، NOx و N2O (ناتج ثانوي لتحلل الأسمدة الزراعية )
ويعتقد على نطاق واسع بوجود تأثيرات بايولوجية سلبية مثل ازدياد حالات سرطان الجلد وعتمة عدسة العين وتلف بعض المحاصيل الزراعية وانخفاض كميات الكائنات الحية الصغيرة العالقة او الطافية في مياه المحيطات والبحار نتيجة لزيادة التعرض للأشعة الشمسية فوق البنفسجية بسبب استنـزاف الأوزون .
يمكن تلخيص الشروط الواجب توفرها لحدوث ثقب الأوزون بثلاثة شروط - الشتاء القطبي يؤدي الى حدوث دوامة قطبية والتي تعمل على عزل او حصر الهواء داخلها .
2- هبوط درجات الحرارة داخل الدوامة القطبية لدرجة (- 80 م° او اقل) والتي تكفي لتكوين غيوم قطبية ستراتوسفيرية . وحيث ان الهواء معزول داخل الدوامة ، فأن درجات الحرارة الواطئة والغيوم القطبية تستمر او تدوم لفترة طويلة دون ان تتغير.
3- لا يحصل اي فقدان للاوزون الا بعد عودة اشعة الشمس التي تعمل على تدفئة الهواء داخل الدوامة القطبية مما يسمح ببدء التفاعلات الكيميائية غير المتجانسة وتحويل الكلور غير الفعال ClONO2 و HCl الى الكلور الفعال CI و ClO او كليهما لتبدا دورة التفاعلات الحفازة السريعة التي تؤدي لاستنزاف الاوزون .
ان مساحة ثقب الأوزون يمكن ان تغطي مساحة اكبر بقليل من مساحة القارة القطبية الجنوبية وتمتد عمودياً لتشمل الجزء السفلي لطبقة الستراتوسفير بارتفاع حوالي 12-20 كم عن مستوى سطح الارض .
وينبغي الإشارة الى ان دورة الأوزون ضمن طبقة الستراتوسفير هي عملية مستمرة وتحصل باستمرار
Keywords
استنزاف الاوزون
اوزون
ثقب الاوزون
طبقة الاوزون
طبقة الستراتوسفيروملوثات الاوزون