كيف يتكون الأوزون وما أهمية غاز الأوزون؟ وسنذكر أيضًا مخاطر استنفاد طبقة الأوزون، وسنتحدث أيضًا عن أضرار غاز الأوزون. كل هذا من خلال مقالتنا. تابع معنا.
كيف يتكون الأوزون؟
1- الأوزون الستراتوسفيري:
ويتكون الأوزون الستراتوسفيري (الطبقة العليا من الغلاف الجوي) بشكل طبيعي من خلال تفاعلات كيميائية تشمل وجود أشعة الشمس فوق البنفسجية وجزيئات الأكسجين التي تشكل حوالي 21% من الغلاف الجوي. في الخطوة الأولى من التفاعلات، تقوم أشعة الشمس فوق البنفسجية بتكسير جزيء أكسجين واحد لإنتاج ذرتي أكسجين. وفي الخطوة الثانية، تتحد ذرات الأكسجين شديدة التفاعل مع جزيء الأكسجين لإنتاج جزيء الأوزون (O3). وتحدث هذه التفاعلات بشكل مستمر عندما تتواجد أشعة الشمس فوق البنفسجية في طبقة الستراتوسفير، ونتيجة لذلك يتم إنتاج كميات كبيرة من الأوزون في طبقة الستراتوسفير الاستوائية.
2- الأوزون التروبوسفيري:
يتكون الأوزون التروبوسفيري في الطبقة الاصطناعية من طبقة التروبوسفير (الطبقة السفلية من الغلاف الجوي)، ويتشكل كنتيجة غير مباشرة لتلوث الهواء الناتج عن عوادم السيارات والانبعاثات الصادرة عن محطات توليد الطاقة والمصانع، حيث يتم احتراق البنزين و يطلق الفحم أكاسيد النيتروجين (NOx) والمركبات العضوية. المواد المتطايرة في الهواء (VOC). ونتيجة لارتفاع درجات الحرارة، تتحد هذه الغازات مع الأكسجين لتشكل الأوزون.
3- طبقة الأوزون:
وتقع طبقة الأوزون في الغلاف الجوي العلوي على ارتفاع يتراوح بين 15 إلى 35 كيلومتراً تقريباً فوق سطح الأرض. وتحتوي هذه الطبقة على تركيزات عالية نسبياً من جزيئات الأوزون، إذ يتشكل 90% من الأوزون الموجود في الغلاف الجوي في طبقة الستراتوسفير التي تمتد مسافة 10-18 إلى 50 كيلومتراً. كم فوق سطح الأرض.
أهمية غاز الأوزون
1- فوائد غاز الأوزون في الحماية من الأشعة فوق البنفسجية:
يحتوي الغلاف الجوي العلوي وتحديداً طبقة الستراتوسفير -التي تبعد عن سطح الأرض ما يقارب 15-35 كيلومتراً- على تركيزات عالية نسبياً من جزيئات الأوزون مقارنة بتركيزاتها في الغلاف الجوي بأكمله، وتشكل هذه التركيزات العالية مجتمعة ما يعرف بطبقة الأوزون ( بالإنجليزية: طبقة الأوزون). ) مما يحمي الكائنات الحية على كوكب الأرض من الإشعاعات الضارة، وذلك عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية المتساقطة من الشمس على سطح الأرض، وبالتالي الحفاظ على بقاء جميع أشكال الحياة على كوكب الأرض، حيث لا يمكن لأي نبات أن ينمو ويعيش فيه وجود الأشعة فوق البنفسجية، وكذلك العوالق التي تعتبر مصدراً غذائياً للعديد من الكائنات المائية. كما لن يتمكن الإنسان من مقاومة حروق الشمس الناتجة عن هذه الأشعة. وهنا تكمن أهمية امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية الضارة قبل وصولها إلى سطح الأرض.
عندما يمتص غاز الأوزون الأشعة فوق البنفسجية، يتم تدمير تركيبه الكيميائي، وينفصل إلى ذرة أكسجين حرة وجزيء أكسجين، كما في المعادلة الكيميائية التالية: (O3 (أوزون) → O1 (ذرة) + O2 (غاز أكسجين) ومن الجدير بالذكر هنا أن الإشعاع منخفض الطاقة لديه القدرة أيضًا على تفكيك مركب الأوزون، لتستفيد الأرض في النهاية.
2- فوائد غاز الأوزون في التعقيم:
ويعتبر الأوزون من أقوى المطهرات والمضادات للميكروبات، والعوامل المضادة للبكتيريا، كما أن قدرته على التعقيم تتفوق على كل من الكلور وثاني أكسيد الكلور، وهما من أهم المواد المستخدمة لهذا الغرض. إلا أنها تشبههم في آلية التعقيم المعتمدة على الأكسدة، إذ يلجأ الأوزون إلى الأكسدة. لمنع الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة، والعفن، والبكتيريا، والأوالي، أو الفيروسات من التكاثر والتمثيل الغذائي، إما عن طريق التفاعل المباشر مع هذه الكائنات وتدمير جدار الخلية، أو التفاعل مع المنتجات الثانوية لعملية انقسام وتحلل الأوزون، مما ينتج عنه في انخفاض عدد مسببات الأمراض، وتلف المكونات الحمضية مثل البيورينات والبيريميدين. وهكذا، وبفضل الخصائص السابقة للأوزون، فإن له عدداً من الاستخدامات الصناعية المهمة، مثل تنقية مياه الشرب ومياه الصرف الصحي، وتعقيم الأسطح والأجهزة المختلفة، وحفظ الأغذية، وإزالة المخاطر الكيميائية، وتنقية حمامات السباحة الداخلية وأحواض الاستحمام.
مخاطر استنفاد طبقة الأوزون
ومن أهم المخاطر المباشرة الناتجة عن استنزاف وتآكل طبقة الأوزون هي ظاهرة الاحتباس الحراري، وهي ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض، وينتج عن الارتفاع الكبير في نسبة الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، ومنها: ثاني أكسيد الكربون، والأكسجين، وبخار الماء، وغاز الميثان، والأوزون، وأكسيد النيتروز، التي تحبس الحرارة بشكل عام، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي. ومن الأضرار الناجمة عن ظاهرة الاحتباس الحراري، التأثيرات الكارثية على مستويات البحار والجليد، وأضرارها على الحياة البرية والوجود البشري أيضًا.
الآثار الضارة لغاز الأوزون
وكما يقال، هناك وجهان لعملة واحدة، وللأوزون وجهان أحدهما ضار وخطير والآخر مفيد وضروري. كيف ذلك؟!
بعد أن تعرفنا على الأوزون المفيد الموجود في طبقة الستراتوسفير، والذي يشكل طبقة مركزة تحتوي على 90% من الأوزون الموجود في الغلاف الجوي للأرض، فإن غاز الأوزون موجود أيضاً في طبقة التروبوسفير القريبة من سطح الأرض، ولكن بتركيزات أقل، وهذا هو الأوزون الضار والذي يشكل 10%. % من إجمالي الأوزون الموجود في الغلاف الجوي.
يقع معظم الأوزون التروبوسفيري على ارتفاع أقل من 2-3 كيلومترات، لذلك يشار إليه أيضًا باسم “الأوزون السطحي”. يوصف الأوزون السطحي بأنه الأوزون الضار لأنه عند التركيزات العالية يشكل خطراً على صحة الإنسان وإنتاج المحاصيل والغطاء النباتي الطبيعي، بما في ذلك الغابات.
في عام 2010، أفاد فريق تقييم الأثر البيئي (EEAP) أن 1-1.25 مليون حالة وفاة على مستوى العالم يمكن أن تعزى إلى تلوث الهواء القريب من السطح بالأوزون، في حين أن التعرض طويل الأمد لمستويات عالية من الأوزون السطحي قد يساهم في أمراض الجهاز التنفسي، وأمراض القلب والأوعية الدموية. ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والسكتة الدماغية.
يؤدي استنشاق الأوزون إلى التهاب وتلف القصبات الهوائية والرئتين. وهذا يمكن أن يؤدي إلى مشاكل حتى لدى الأشخاص الذين لا يعانون من أي أمراض تنفسية موجودة مسبقًا، ولكنه أكثر ضررًا لأولئك الذين يعانون بالفعل من الأمراض.
أشارت EEAP أيضًا إلى أدلة أولية على أن المستويات المرتفعة من تلوث الهواء قد تترافق مع نتائج صحية أسوأ للأشخاص المصابين بفيروس كورونا (COVID-19).