ازن

ازن یکی از آلوتروپهای اکسیژن است به فرمول O_۳ که گازی با اکسیدکنندگی بسیار بالاست. ازن معمولاً ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش‌ها مانند کلر عمل می‌کند و با مکانیزم ترکیب شدن با پروتئین و بی‌اثر کردن آنزیم کاهنده که برای تنفس یاخته مهم است، به عنوان میکروب کش عمل می‌کند.ازن یکی از مهمترین گاز‌های زمین است. طبق تحقیقات محققان تا ۲۰ سال آینده قسمتی از لایه ازن که سوراخ شده‌است درست می‌گردد.

[ویرایش] لايه اوزون

لایه ازن را دقیقتر بشناسیم و اقدامات کنترلی را بکار ببندیم    

ازن گازي است كه از 3 اتم اكسيژن تشكيل شده است. اين گاز در فاصله 15 تا 40 كيلومتري سطح زمين لايه اي فيلتر مانند تشكيل مي دهد كه از ورود اشعه خطرناك ماوراي بنفش به درون جو زمين جلوگيري مي كند. ضخامت اين لايه در صورت فشرده شدن فقط 2 تا 3 ميلي متر است كه بر فراز استوا ضخيم تر از قطبين زمين است. گازهاي مخرب لايه ازن عمدتا از صنايع برودتي و سرد كننده ها، صنايع ابر و اسفنج سازي، بخش دفع آفات كشاورزي، سيستم هاي تهويه مطبوع، كپسول هاي اطفاي حريق و حلال اسپري هاي پاك كننده قطعات الكترونيكي متصاعد مي شوند و تا ارتفاع 40 كيلومتري صعود مي كنند. طول عمر ماندگاري گازهاي مخرب لايه ازن از 50 تا 150 سال است و تا حذف كامل اين گازها كه قبلا وارد جو شده اند حداقل نيم قرن لازم است. ايجاد حفره در لايه ازن باعث خطرات زيست محيطي و انساني بسياري مي شود و حيات بدون اين لايه روي كره زمين از بين خواهد رفت. براي آشنايي بيشتر با نقش حياتي لايه ازن و مشكلاتي كه تحت تاثير فعاليت هاي بشر براي آن به وجود آمده است. خبرنگار ما با »فريدون رستمي« مدير دفتر حفاظت از لايه ازن سازمان محيط زيست، گفتگويي انجام داده است كه در پي مي آيد.

[ویرایش] لايه ازن چيست، چگونه تشكيل شده است و چه كاري انجام مي دهد؟

yuyukjyrukjryukyukyukmfyukو از رسيدن آن به سطح زمين جلوگيري مي كند به همين دليل وجود اين لايه براي ادامه حيات بر yhjtyjyttyاست.

[ویرایش] ازن جو پايين چيست و چگونه به وجود مي آيد؟

ازن سطحي يا جو پايين در اثر تركيبات حاصل از سوخت هاي فسيلي، همچون اكسيدهاي نيتروژن و هيدروكربورهاي نسوخته اي به وجود مي آيد كه در مجاورت تشعشعات UV خورشيد قرار گرفته اند. ازن سطحي در لايه توپوسفر در سطح زمين به وجود مي آيد كه يكي از عوامل آلوده كننده هواست و سبب ايجاد مه، دود فتوشيميايي و نهايتا بيماري هاي تنفسي مي شود. گازهاي آلوده كننده هوا چه تاثيري بر لايه ازن دارند

برخي از اين گازها كه شامل CFCها، هالون ها، متيل برومايد و... مي باشند، پس از رسيدن به لايه ازن به علت داشتن ملكول هاي هالوژن باعث تخريب ملكول هاي ازن و تحليل رفتن اين لايه مي شوند. اما ساير مواد آلاينده هوا نظير اكثر هيدروكربورهاي حاصل از سوخت هاي فسيلي كه از دود اتومبيل و كارخانجات به وجود مي آيند پس از رسيدن به لايه ازن در مجاورت اشعه UV به عنوان سرعت دهنده واكنش تخريب ازن عمل مي كنند. 

[ویرایش] علت ايجاد حفره در اين لايه چيست ؟

در اوايل دهه 1970 براي اولين بار محققان دريافتند كه لايه ازن در حال تخريب است. در ابتدا تصور مي شد كه عامل اصلي تخريب، اكسيدهاي نيتروژن حاصل از پرواز هواپيماهاي مافوق صوت در استراتوسفر است تا اين كه در سال 1974 اعلام شد بعضي مواد شيميايي ساخت بشر با نام كلروفلوئوروكربن ها (CFCها) به لايه ازن صدمه وارد مي كنند. فرآيند تخريب بدين شكل رخ مي دهد كه پرتو خورشيد باعث شكسته شدن بسياري از گازهاي حاوي كلروبرم و توليد راديكال هاي آن ها در استراتوسفر مي شود. راديكال ها يك رشته واكنش هاي زنجيره اي تخريب كننده را تشديد مي كنند و باعث شكسته شدن گازهاي موجود در اتمسفر از جمله ازن مي شوند.

[ویرایش] مواد شيميايي تخريب كننده لايه ازن كدامند؟

مهم ترين اين مواد (كلروفلوئوروكربن ها) CFCها هستند. تركيبات مشابهي كه به طور كامل هالوژنه نيستند و در تركيب آن ها هيدروژن هم وجود دارد مانند هيدرو كلروفلوئوروكربن ها (HCFCها)، اثر تخريبي كمتري نسبت به CFCها و هالون ها بر لايه ازن دارند زيرا هيدروژن باعث كاهش زمان حضور آن ها در اتمسفر مي شود. هالون ها كه در كپسول هاي آتش نشاني براي اطفاي حريق به كار مي روند هيدروكربن هاي هالوژنه هستند كه به جاي يك ياچند اتم هيدروژن، اتم هاي برم، كلروفلوئور دارند و قدرت تخريب لايه ازن آنها بسيار بالاست. كلروفلوئوروكربن ها (CFCها) بسيار پايدار، غير قابل اشتعال و غير سمي هستند و كار كردن با آنها آسيبي به انسان وارد نمي سازد. بنابراين از ديدگاه صنعتي، موادي ايده آل محسوب مي شوند در حالي كه پايداري آنها باعث دوام در اتمسفر و انتقال به استراتوسفر و در نهايت تخريب لايه ازن مي شود.

چرا با اين كه در نيمكره شمالي خشكي ها بيشتر هستند و در نتيجه آلودگي هاي صنعتي نيز بيشتر وجود دارد ولي در بخش قطب جنوب لايه ازن، حفره ايجاد شده است؟

دانشمندان دلايلي را براي آسيب پذيري بيشتر لايه ازن در قطب جنوب برشمرده اند. يكي از دلايل، حلقه قطبي، است كه فريون هاي رها شده در اثر فعاليت هاي صنعتي را جذب مي كند، ديگر اين كه به دليل هواي فوق العاده سرد و يخبندان شب در قطب جنوب، ابرهايي با كريستال هاي كوچك يخ در بالاترين لايه استراتوسفر ايجاد مي شود. اين كريستال ها نقش كاتاليست يا تسريع كننده واكنش را بازي مي كند و سبب مي شود تركيبات حاوي مواد مخرب لايه ازن در داخل ابرها شكسته و تبديل به كلرين فعال شود و زماني كه خورشيد پس از يك شب طولاني مي تابد، تابش پرتو و وجود منواكسيد كلر باعث تخريب ازن مي شود. عامل ديگري كه باعث شدت تخريب لايه ازن در قطب جنوب مي شود حركت و چرخش بادهاي قطبي بدون وجود هيچ مانعي در سراسر اين زمين پهناور و يخ زده مي باشد در حالي كه اين عامل در قطب شمال به دليل بالاتر بودن دما و تشكيل كمتر ابرهاي يخي، بسيار ضعيف است. كاهش و تخريب ازن در عرض هاي جغرافيايي متوسط يعني بالاي اروپا، آسيا و آمريكا بسيار سريع تر از حد پيش بيني شده است.

[ویرایش] آيا حفره هاي لايه ازن قابل ترميم است؟

اگر كشورهاي عضو كنوانسيون وين و پروتكل مونترال به تعهدات خود عمل كنند و مصرف مواد مخرب لايه ازن را طبق برنامه زمان بندي شده حذف كنند. چرخه طبيعي تشكيل ازن به حالت طبيعي خود بر مي گردد و حفرات لايه ازن ترميم مي شود، البته در شرايط مناسب و مساعد دست كم 50 سال طول مي كشد تا اين حفره ها ترميم شوند. تخريب لايه ازن و ايجاد حفره در آن، چه تاثيري بر افزايش برخي بيماري ها دارد. اين لايه به عنوان سپر محافظ گياهان، حيوانات و انسان ها در برابر تابش پرتو ماوراي بنفش خورشيد عمل مي كند و از برخورد طول موج هاي كشنده آن به زمين جلوگيري مي كند، اگر اين تشعشعات توسط ازن جذب نشود و يا از حفرات ايجاد شده عبور كند، باعث آفتاب سوختگي، سرطان پوست و آب مرواريد مي شود و مي تواند با تضعيف سيستم ايمني بدن انسان، مقاومت آن را در برابر بيماري ها كاهش دهد و يا با تغيير DNA، باعث بروز سرطان پوست شود. علاوه بر اين، پرتو ماوراي بنفش مي تواند باعث كندي رشد گياهان و صدمه به ساختار ژنتيكي موجودات زنده شود و در مزارع برنج با از بين بردن باكتري هاي تثبيت كننده نيتروژن باعث كاهش محصول شود. پرتو فرابنفش A توسط لايه ازن جذب نمي شود و در نتيجه به طور عمقي وارد پوست بدن و ايجاد پيري زودرس مي شود. پرتو ماوراي بنفش B، خطرناك ترين نوع اين پرتوها مي باشد كه تا حد زيادي در اعماق آب نفوذ مي كند و بنابراين مي تواند فينوپلانكتون ها و سخت پوستان شناور در سطح درياها را نابود كند. اين موجودات اجزاي اوليه زنجيره غذايي درياها را تشكيل مي دهند و به طور عمده در آب هاي قطب جنوب زندگي مي كنند. با نابودي اين موجودات كه غذاي اصلي ماهي هاي بزرگ تر هستند، نه تنها زنجيزه غذايي درياها گسسته مي شود بلكه انسان نيز به عنوان مصرف كننده نهايي، با كمبود غذاهاي دريايي مواجه مي شود. مطالعات نشان داده است 25 درصد كاهش و تخريب لايه ازن، باعث نابودي 10 درصد آبزيان طبقه فوقاني دريا و 25 درصد آبزيان سطحي خواهد شد. بالا رفتن ميزان جذب اشعه UV از طريق ازدياد سلول هاي رنگي در گياهان و جانوران هم نمي تواند از اين نابودي جلوگيري كند.

[ویرایش] در اين راستا، كشورهاي صنعتي و نيمه صنعتي چه برنامه هايي دارند؟

در حال حاضر اكثر كشورهاي صنعتي و نيمه صنعتي، ازمتعهدان كنوانسيون وين و پروتكل مونترال مي باشند. طبق پروتكل مونترال، كشورهاي توسعه يافته تعهد كرده اند كه به توليد مصرف مواد مخرب لايه ازن (CFCها، هالون ها و تتراكلريد كربن) در سال 2000 خاتمه دهند و كشورهاي در حال توسعه را از نظر مالي و تكنيكي حمايت كنند. همچنين طبق اين پروتكل مقرر شده است، كشورهاي در حال توسعه نيز با 10 سال تاخير يعني در سال 2010 به مصرف مواد مذكور خاتمه دهند.

[ویرایش] آيا ايران هم به اين كنوانسيون و پروتكل پيوسته است؟

ايران در سال 1369 به كنوانسيون وين و پروتكل مونترال مركزي ملحق شد. دفتر حفاظت لايه ازن در سال 1372 با همكاري سازمان حفاظت محيط زيست برنامه عمران سازمان ملل متحد تشكيل شد و به طور رسمي كار خود را از سال 1373 آغاز كرد. كنوانسيون وين در سال 1985 براي حفاظت از لايه ازن توسط سازمان ملل متحد و ديگر كشورها تدوين شد و در سال 1987 پروتكل مونترال توسط 46 كشور پذيرفته شد.

مركز حفاظت لايه ازن تاكنون چه كارهايي انجام داده است؟

كارهاي بسيار زيادي در اين راستا انجام داده به طوري كه عمده مواد مخرب لايه ازن از سال 1377 در ديگر كشورها توليد و مصرف نمي شود به عنوان مثال 175 واحد يخچال سازي مجهز به فناوري سازگار با لايه ازن موسوم به »134 R« شده است در صورتي كه قبلا از R12 (مخرب لايه ازن) استفاده مي شد. 40 واحد اسفنج سازي موظف به جايگزين كردن موادي سازگار با لايه ازن و 400 واحد تعميرگاه كولر خودرو و يخچال نيز مجهز به امكانات و تجهيزات سازگار با لايه ازن شده اند. در بخش كشاورزي، متيل برومايد حذف شده است. اين ماده مخرب لايه ازن بود و براي ضد عفوني كردن خاك و محصولات كشاورزي استفاده مي شد. آگاهي رساني از طريق ايجاد كارگاه هاي آموزشي نيز از ديگر كارهاي دفتر حفاظت لايه ازن بوده است. اگر پرتوهاي ماوراي بنفش خورشيد توسط لايه ازن جذب نشود و يا از حفره هاي ايجاد شده عبور كند، باعث بروز بيماري هايي همچون سرطان پوست، آب مرواريد و آفتاب سوختگي مي شود در صورت حذف مواد مخرب لايه ازن و پايبندي كشورها به تعهدات خود، دست كم نيم قرن طول مي كشد تا حفره هاي لايه ازن ترميم شود

[ویرایش] 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.

[ویرایش] ازن 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 .

[ویرایش] حفره لايه ازن

 تا سال 1980ميلادى از سوراخى لايه ازن خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه ازن 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.

"

این نوشتار دربارهٔ شیمی ناقص است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.

رده‌های صفحه: مقالات بدون منبع | مقاله‌های ناقص شیمی