حفاظت از لایه ازن حفاظت از حیات است

در سال 76 اصلاحیه‌های آن نیز به تائید مجلس شورای اسلامی رسید. این پروتکل درباره مواد کاهنده ازن است و شیوه‌های اجرایی برای کاهش تدریجی تا حذف کامل تولید و مصرف مواد کاهنده ازن را در دستور کار خود دارد. پروتکل مونترال، سند مهم سازمان ملل در زمینه حفاظت از محیط‌زیست بین‌المللی است. مجمع عمومی به منظور اجرایی شدن اهداف و دستاوردهای این پروتکل تصمیم گرفت شانزدهم سپتامبر (بیست و پنجم شهریور) هر سال را به نام روز حفاظت از لایه ازن نامگذاری کند.

لایه ازن

ازن یک ترکیب سه اتمی اکسیژن است که در آن سه اتم اکسیژن در وحدتی ناپایدار قرار می‌گیرند. در حالت عادی اکسیژن مولکولی دو اتمی است. اتم اضافه ازن با جذب انرژی اشعه ماوراء بنفش نور خورشید جدا شده و هر دو مولکول ازن به سه مولکول اکسیژن تبدیل می‌شود. ازن یک اکسید‌کننده قوی است که قابلیت ترکیب با بسیاری از مواد مختلف در جو را دارد. در لایه‌های پایین جو و در ارتفاع تنفسی انسان، ازن آلاینده‌ای محسوب می‌شود که بر اثر واکنش‌های فتوشیمیایی در شرایط وجود نور خورشید، اکسیدهای ازت، هیدروکربن‌ها و اکسیژن دو اتمی به وجود می‌آید، اما ازن استراتوسفری همچون سپری جلوی صدمات تابش‌های فرابنفش را می‌گیرد. لایه محافظ ازن در ارتفاع بین 20 تا 30 کیلومتر بالای سطح زمین تشکیل شده است. تقریبا 90 درصد از ازن جو زمین در لایه استراتوسفر وجود دارد. لایه ازن با جذب طول موج‌ها تشعشعات ماوراء بنفش از زمین را محافظت می‌کند. این طول موج‌ها در صورت رسیدن به زمین جذب اسیدهای نوکلئیک می‌شود و بنابراین برای حیات مضر است. در شرایط طبیعی بالاترین تراکم ازن در نواحی قطب و پایین‌ترین آن در نزدیک استوا دیده می‌شود. شاید به نظر برسد چون ازن لایه سپری به وسیله خورشید به وجود می‌آید، پس تراکم آن هم باید در استوا بیشتر باشد، اما الگوهای چرخشی چنین روندی را تغییر می‌دهد.

تخریب لایه ازن

تشعشعات ماوراء بنفش، هم در ایجاد لایه ازن استراتوسفری و هم در ترکیب آن نقش دارد. ازن ترکیب ناپایداری است که می‌تواند مولکول اکسیژن اضافی خود را به‌سرعت با کلر، برم یا ازت ترکیب کند. منشا این ترکیبات از زمین و بیشتر از فعالیت‌های انسانی است. یکی از مساله‌سازترین ترکیباتی که در تخریب لایه ازن نقش دارد، ‍CFC s یا همان گازهای مبرد مورد استفاده در یخچال‌ها یا اسپری‌های مختلف است. این ترکیبات اکنون ممنوعیت گسترده‌ای پیدا کرده‌، اما بیشتر در یخچال‌ها، حلال‌های پاک‌کننده، دستگاه‌های تهویه مطبوع و... مورد استفاده قرار می‌گرفتند. فرضیه تخلیه لایه ازن برای نخستین بار در سال 1974 مطرح شد. ممنوعیت استفاده از ترکیبات تخریب‌کننده لایه ازن نیز از اواخر همین دهه آغاز شد و تاکنون گام‌های مثبتی برداشته که البته کافی نیست.

مطالعات اولیه در زمینه نقش ترکیبات شیمیایی لایه ازن زیربنای توافقنامه‌های بین‌المللی متعددی شد که از نمونه‌های آن می‌توان به پروتکل در سال 1987 اشاره کرد. موفقیت اجرایی چنین طرح‌هایی کم نبوده است. کاهش لایه ازن برای نخستین بار در قطب جنوب و البته با تاخیر گزارش شد. از سال 1979 به بعد در هر بهار دامنه تخریب بیشتر شده، دامنه پیامدها به دلیل واکنش‌های شیمیایی ناشی از تابش نور هیچ‌گاه به طور دقیق مشخص نشده است. در سال 1988 گزارش‌های علمی ثابت کرد تخریب لایه ازن نه‌تنها در قطب، بلکه در سراسر کره زمین رخ داده است. جالب اینجاست که دانشمندان تا مدت‌ها درباره فرضیات اساسی تخریب لایه ازن شک داشتند تا آن‌که دانشمندان موسسه هواشناسی کارلزروهه در سال 2010 برای اولین بار با استفاده از امواج مادون قرمز تاثیر دی‌مر ناپایدار منواکسید کلر را در اواخر زمستان قطب شمال مورد بررسی قرار دادند. این ترکیب شیمیایی نقش مهمی در تخریب لایه ازن استراتوسفری به عهده دارد. پس از بالا آمدن خورشید در قطب این دی‌مر ناپایدار به سرعت به شکل اتم کلر ظاهر می‌شود و همچون کاتالیزوری تخریب لایه ازن را سرعت می‌بخشد. ابعاد تجزیه دی‌مر منواکسید کلر بستگی به امواج کوتاه حاصل از نور خورشید دارد.

پروسه‌های تخریب لایه ازن تا آن زمان از نقاط تردید برخی دانشمندان بود. آنها تاثیر نور خورشید را در تجزیه دی‌مر منواکسید کلر خیلی کمتر از دیگر موارد می‌دانستند، اما یافته‌های موسسه کارلزروهه این تردیدها را منتفی دانست. دانشمندان موسسه کارلزروهه در ارتفاع بیش از 20 کیلومتری شمال اسکاندیناوی از اسپکترومتر مادون قرمز استفاده کردند و در عمل فرضیاتی را که درباره تخریب لایه ازن وجود داشت، تائید کردند. هرچند که حتی از مدت‌ها پیش دلیلی برای انکار آن وجود نداشت.

پیامدهای تخریب لایه ازن

از پیامدهای منفی تخریب لایه ازن می‌توان به مواردی نظیر افزایش احتمال ابتلا به سرطان‌های پوستی، تار شدن عدسی چشم یا آب مروارید، کاهش مقاومت بدن در برابر بیماری‌های عفونی، کاهش فتوسنتز، کاهش باروری فیتوپلانکتون‌ها (زیربناهای حیات دریایی) و چند مورد دیگر اشاره کرد.

تاثیرات گرمایش جهانی

چنانچه پیشتر ذکر شد، ازن موجود در لایه‌های پایین جو یک آلاینده است که هم به انسان‌ها و هم به گیاهان آسیب وارد می‌کند. آب و هوا همان شرایط جوی ظرف مدت زمانی کوتاه است، اما اقلیم چگونگی عملکرد جو را در مدت زمانی نسبتا طولانی نشان می‌‌دهد. هم آب و هوا و هم اقلیم تاثیر مهمی در میزان آسیبی دارند که ازن لایه‌‌های پایین جو می‌تواند بر موجودات زنده وارد کند. پژوهشگران دانشگاه گوتنبرگ در تابستان دو سال پیش اعلام کردند تغییرات اقلیمی ظرفیت آن را دارد که آشکارا گیاهان شمال و مرکز قاره اروپا را تا اواخر این قرن در معرض خطر غیرقابل جبران قرار دهد. آنها معتقدند گرمایش جهانی باعث تغییر جریانات جوی می‌شود و به این واسطه ازن بیشتری از بخش جو به بخش‌های زیرین تراوش می‌کند.

تغییر میزان توزیع ازن در بخش‌های فوقانی جو مشکلی جدی است؛ چرا که نتیجه ‌آن چیزی بجز تغییر در میزان امواج ماوراءبنفشی که در میان فصل بهار و تابستان به سطح زمین راه پیدا می‌کند، نیست. برآوردها حاکی از آن است که ادامه این روند میزان امواج ماوراءبنفش را تا اواخر قرن حاضر در عرض‌های جغرافیایی 9 درصد افزایش خواهد داد و این فاجعه‌ای برای سلامت‌ انسان‌ها و گیاهان است.

تخریب لایه ازن و افزایش خطر سرطان

دهه‌هاست دانشمندان می‌دانند تغییرات اقلیمی ظرفیت آن را دارد که اثرات مخربی در سطح جهانی ایجاد کنند، اما تابستان سال گذشته پژوهشگران دانشگاه هاروارد مدارکی را منتشر کردند مبنی بر آن که تغییرات اقلیمی روی سلامت انسان‌ها نیز تاثیرگذار است. جیمز جی، ‌اندرسون و پروفسور فیلیپ ‌اس. ولد که مسئولیت این تحقیق را بر عهده داشتند، هشدار می‌‌دهند ارتباطی میان تغییرات اقلیمی و تهی شدن لایه ازن بر فراز کشور آمریکا کشف شده که می‌تواند به رسیدن امواج فرابنفش بیشتری به سطح زمین منجر شود. شیوع سرطان پوست نیز بدون هیچ تردیدی از عواقب رسیدن امواج فرابنفش است. پروفسور اندرسون و همکارانش با استفاده از مکانیسمی خاص و با شدت هر چه تمام‌تر بخار آب را به بخش استراتوسفر جو تزریق کردند. این عمل باعث شد ترکیبات پایدار کلر و برم به رادیکال‌های آزاد تبدیل شوند. چنانچه پیشتر ذکر شد رادیکال‌های آزاد کلر و برم توانایی تخریب لایه ازن را دارند. مکانیسمی که تیم پروفسور اندرسون به کار بسته در عمل شبیه عملکرد طوفان‌های شدید است. تعداد و شدت چنین طوفان‌هایی بستگی به تغییرات اقلیمی دارد. شدت تغییرات اقلیمی قطعا باعث تخریب هر چه بیشتر ازن می‌شود. این برای نخستین بار است که تحقیقی توانسته رابطه میان تغییرات اقلیمی و تخریب لایه ازن را اثبات کند.

تازه‌ها درباره ازن

تحقیقات نشان می‌دهد ابرهای استراتوسفری قطبی باعث تخریب ازن سپهری می‌شوند. این ابرها در حقیقت میدان جنگ را برای ترکیبات کلروفلوروکربن CFC که ساخته دست بشر است فراهم می‌کنند، تحت این شرایط تخریب لایه ازن امکان‌پذیر خواهد شد. ابرهای استراتوسفری زمانی شکل می‌گیرد که قالب‌های خوشه‌‌ای آب یخ‌زده دیگر مولکول‌های جو نظیر متان، نیتروژن اکسید یا مولکول‌های آب را گرد هم می‌آورد. این پدیده همچون زمانی است که یک گلوله برف در زمین غلتانده می‌شود تا حجمش بزرگ‌تر و بزرگ‌تر شود. شناخت پروسه‌های شیمیایی تخریب لایه ازن به ظاهر ساده، اما در حقیقت موضوع پیچیده‌ای است. سال گذشته در مجله فیزیک و شیمی‌ ای‌آی‌پی تحقیقی چاپ شد که فرآیندهای شیمیایی اتمسفری را در ابرهای استراتوسفری قطبی تشریح کرد. پیشتر گفته شده بود سطح متقاطع ابرهای استراتوسفری باعث جذب مولکول‌های کاهنده می‌شود، اما تحقیقات اخیر نشان داده این ابرهاست که همچون مهاجمی زمینه تخریب را فراهم می‌سازد. درست است که بسیاری از مسائل درباره لایه ازن گفته شده، اما هنوز ناگفته‌های زیادی وجود دارد که می‌تواند حل بحران را ساده‌تر کند.

فرناز حیدری / جام‌جم