ثقب الأوزون وأثره على البيئة

ما هو ثقب الأوزون؟

في منتصف القرن العشرين بدأ يظهر اهتمام جماعي بالتأثير البشري على البيئة، حيث كان العلماء يراقبون عن كثب كيفية عمل تدخل المجتمع في العمليات الطبيعية للأرض، في سبعينيات القرن الماضي أدى هذا البحث إلى بعض الملاحظات المثيرة للاهتمام حول طبقة الأوزون وثقب الأوزون على الأرض.
هذه الطبقة موجودة في الغلاف الجوي وتمنع الأشعة فوق البنفسجية المفرطة من الدخول إلى الأرض، لوحظ وجود انخفاض مطرد في الأوزون في الستراتوسفير والتي تتكون من طبقة الأوزون، كما لاحظوا استنفاد طبقة الأوزون بكميات أكبر على قطبي الأرض وهو ما يُعرف باسم ثقب الأوزون.

الأوزون:

هو عبارة عن طبقة من الغاز ترتفع بحوالي 25-30 كم فوق سطح الأرض، يتكون الأوزون من الأكسجين وينتج بشكل طبيعي في الغلاف الجوي، ومع انخفاض وجود الأوزون في الغلاف الجوي فإنه يتسبب في أن تصبح طبقة الأوزون أرق، وكلما أصبحت طبقة الأوزون أكثر رقة كلما زاد حجم ثقب الأوزون.
تعتبر طبقة الأوزون مهمة لأنها تمنع وصول الكثير من الأشعة فوق البنفسجية الضارة إلى الأرض، للأشعة فوق البنفسجية القدرة على تدمير النباتات والحيوانات ويمكن أن تسبب سرطان الجلد وإعتام عدسة العين للإنسان، إن وجود الحياة على الأرض ممكن أن يسبب وجود طبقة الأوزون حول الأرض.
يصف استنفاد الأوزون ظاهرتين متميزتين لكنهما مرتبطان ببعضهما البعض، حيث لوحظ منذ أواخر السبعينيات أنه يوجد انخفاض مطرد بنحو أربعة في المائة في الكمية الإجمالية للأوزون في طبقة الستراتوسفير للأرض (طبقة الأوزون) وانخفاض أكبر بكثير في فصل الربيع في أوزون الستراتوسفير حول المناطق القطبية للأرض.

ما هي أسباب ثقب الأوزون؟

تم العثور على السبب الرئيسي لثقب الأوزون وهو الغازات التي تحتوي على مركبات الكربون الكلورية فلورية والهالونات (مركبات مماثلة مع البروم أو اليود) والفريونات، توجد عادة هذه الغازات في علب الهباء الجوي ويتم إطلاقها بواسطة العديد من الأجهزة الإلكترونية، تحتوي كل هذه الغازات على الكلور وهو سبب رئيسي وراء ترقق طبقة الأوزون.
كما أن وجود الكلور داخل مركبات الكلوروفلوروكربون يحلل غازات الأوزون في طبقة الأوزون مما يزيد من فرص استنفاد طبقة الأوزون، حتى الآن شكلت مركبات الكلوروفلوروكربون حوالي 80٪ من نضوب طبقة الأوزون.
يحدث تدمير طبقة الأوزون بشكل أساسي عندما تبدأ كمية الغازات التي تحتوي على الكلور في الزيادة في البيئة،  فعندما ترتفع هذه الغازات إلى أعلى فإنها تتعرض للأشعة فوق البنفسجية، حيث يؤدي هذا بعد ذلك إلى تفاعل كيميائي ينتج عنه ذرات الكلور وهذه تؤثر على ذرات الأوزون وتسبب استنفاد طبقة الأوزون.
يتم إنتاج أوزون الستراتوسفير بشكل مستمر من خلال عمل أشعة الشمس فوق البنفسجية على جزيئات الأكسجين المعروفة باسم التفاعلات الكيميائية الضوئية، حيث يتكون الأوزون بشكل أساسي عند خطوط العرض الاستوائية ولكن أنماط دوران الهواء واسعة النطاق في طبقة الستراتوسفير السفلى، حيث تعمل على تحرك الأوزون نحو القطبين مما يؤدي الى تراكم تركيزه.
بالإضافة إلى هذه الحركة العالمية فإن الدوامات القطبية الشتوية القوية مهمة أيضًا لتركيز الأوزون في القطبين، خلال الشتاء القطبي المظلم باستمرار يصبح الهواء داخل هذه الدوامات القطبية شديد البرودة وهو شرط ضروري لتشكيل السحب الستراتوسفيرية القطبية، تخلق السحب الستراتوسفيرية القطبية ظروفًا لتدمير الأوزون بشكل كبير لأنها توفر سطحًا ليتحول الكلور إلى شكل يدمر الأوزون.
على الرغم من أن العملية كانت تحدث منذ عدة سنوات إلا أن طبقة الأوزون كانت تصلح نفسها بشكل طبيعي، مع الزيادة الملحوظة في انبعاث هذه الغازات أصبح ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية جزءًا دائمًا من الطبقة، وعلى الرغم من أن الضرر قابل للإصلاح إلا أنه سيتطلب عدة عقود وتخفيض كبير في الانبعاثات.

ما هي آثار ثقب الأوزون؟

• التأثيرات على صحة الإنسان: يعني ترقق طبقة الأوزون الاتصال المباشر بالأشعة فوق البنفسجية، ويؤدي استنفاد طبقة الأوزون إلى زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض، ووفقًا للدراسات المختبرية والوبائية تسبب الأشعة فوق البنفسجية سرطان الجلد غير الميلانيني وتلعب دورًا رئيسيًا في تطور الورم الميلانيني الخبيث الذي يمكن أن يؤدي إلى الوفاة، حيث يمكن أن يتسبب انخفاض طبقة الأوزون ايضاً بنسبة 1٪ في زيادة حالات سرطان الجلد بنسبة 5٪.
  كما أدى التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة حالات إعتام عدسة العين، مما يؤثر بدوره على رؤية الناس ويمكن أن يتسبب أيضًا في زيادة الإصابة بالعمى، يمكن أن يتسبب استنفاد طبقة الأوزون وزيادة الأشعة فوق البنفسجية أيضًا في تلف الحمض النووي مما قد يؤدي إلى حدوث طفرة، والآثار الأخرى هي تلف خلايا الجلد وشيخوخة الجلد وما إلى ذلك.
  
• التأثيرات على الحيوانات: في مملكة الحيوان تم العثور على العديد من أنواع الحيوانات التي تعاني من حروق الشمس المتزايدة نتيجة زيادة الأشعة فوق البنفسجية، ستتأثر بعض المحاصيل أيضًا لأنها تعتمد على البكتيريا الزرقاء وهي حساسة جدًا لتغير مستويات الأشعة فوق البنفسجية، من ناحية أخرى فقد وجد أيضًا أن المستويات المتزايدة تسمح بإنتاج المزيد من فيتامين د في المملكة الحيوانية.
  
• التأثيرات على النظم البيئية البحرية: العوالق النباتية والعوالق الحيوانية هي قاعدة شبكات الغذاء المائية، تعتبر إنتاجية العوالق النباتية حساسة للغاية لكمية الضوء في بيئتها وتزيد من الأشعة فوق البنفسجية التي تؤثر عليها بشكل كبير، يؤثر التعرض لأشعة UVB الشمسية على كل من التوجه والحركة في العوالق النباتية، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات البقاء على قيد الحياة لهذه الكائنات.
  أظهر العلماء انخفاضًا مباشرًا في إنتاج العوالق النباتية بسبب الزيادات المرتبطة باستنفاد طبقة الأوزون في الأشعة فوق البنفسجية والتي لها تأثيرات بعيدة المدى لجميع أشكال الحياة البحرية، حيث تم العثور على إشعاع UVB الذي يسبب ضررًا للمراحل التنموية المبكرة للبرمائيات والأسماك وسرطان البحر والروبيان والحيوانات البحرية الأخرى.
  النباتات والحيوانات المائية ليست آمنة حتى، حيث يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تخترق الماء ويمكن أن تقتل النباتات والحيوانات الصغيرة، إذا استمر ثقب الأوزون في التوسع فسيكون هناك عدد قليل جدًا من النباتات مما يعني طعامًا أقل في العالم بأسره.
  
• التأثيرات على النباتات: تتأثر العمليات الفسيولوجية والنمائية للنباتات بالأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن يتأثر نمو النبات بشكل مباشر بالأشعة فوق البنفسجية على الرغم من الآليات التي تم تكييفها لتقليل أو إصلاح هذه الآثار والقدرة على التكيف مع المستويات المتزايدة من الأشعة فوق البنفسجية.
  التغيرات غير المباشرة التي تسببها الأشعة فوق البنفسجية بما في ذلك التغيرات في شكل النبات والطريقة التي يتم بها توزيع المغذيات داخل النبات وتوقيت مراحل النمو والتمثيل الغذائي الثانوي، قد تكون متساوية أو في بعض الأحيان شديدة الأهمية من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن يكون لهذه التغييرات تأثير شديد على التوازن التنافسي للنبات والحيوانات العاشبة والأمراض والدورات البيوجيوكيميائية.
  
• التأثيرات على الدورات البيوجيوكيميائية: يمكن أن تؤثر زيادة إشعاع UVB على الدورات الكيميائية الحيوية الأرضية والمائية وبالتالي تغيير مصادر ومصارف الدفيئة والغازات النزرة المهمة كيميائيًا مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وكبريتيد الكربونيل والأوزون والغازات الأخرى، ستساهم هذه التغييرات المحتملة في التغذية المرتدة للغلاف الحيوي والغلاف الجوي التي تخفف أو تزيد من تركيزات هذه الغازات في الغلاف الجوي.
  
• التأثيرات على المواد: تتأثر البوليمرات الاصطناعية والبوليمرات الحيوية التي تحدث بشكل طبيعي وبعض السلع التجارية الأخرى سلبًا بإشعاع UVB، مواد اليوم محمية إلى حد ما من الأشعة فوق البنفسجية من خلال إضافات خاصة، ومع ذلك ستؤدي الزيادات في مستويات الأشعة فوق البنفسجية باء إلى تسريع انهيارها مما يحد من طول عمرها للاستخدام في الهواء الطلق.
  

حلول مختلفة لتقليل ثقب الأوزون:

لا يزال تأثير ثقب الأوزون والأضرار التي لحقت بالطبقة غير مفهومة جيدًا، بصرف النظر عن الانخفاض التدريجي لطبقة الأوزون في جميع أنحاء العالم هناك القليل من الأدلة القابلة للقياس الكمي لظهور ثقوب جديدة في أي وقت قريب، ومع ذلك يعمل عدد من الدول على تخفيف الضرر من خلال ما يلي:

• حظر CFC: تم حظر مركبات الكلوروفلوروكربون الموجودة بشكل شائع في المبردات والمذيبات والوقود وعوامل نفخ الرغوة خاصة في علب الأيروسول والأجهزة الكهربائية المختلفة، حيث كانت هناك العديد من الاتفاقيات التي عقدت لمناقشة الطرق التي ستعمل تدريجياً على التخلص التدريجي من استخدام الغازات.
  
• التخلص التدريجي من المواد الكيماوية المستنفدة لطبقة الأوزون: تم الاتفاق على بروتوكول مونتريال في الثمانينيات وهو التزام دولي بالتخلص التدريجي من المواد الكيميائية المستنفدة لطبقة الأوزون التي تم التصديق عليها عالميًا من قبل جميع البلدان المشاركة في الأمم المتحدة، ومع ذلك فقد قوبل هذا بقدر كبير من المقاومة من الصناعات التي تعتمد على إنتاج واستخدام الغازات.
  
• توعية الجمهور: إن الآثار القليلة المعروفة والقابلة للتحقق التي شوهدت في البيئة كانت حافزًا للتغيير، وكان الوعي العام بالقضايا البيئية التي تواجه الكوكب من الآثار واسعة الانتشار وطويلة الأمد، باعتبارها واحدة من المشاكل التي من صنع الإنسان الرئيسية الأولى، فيجب علينا مناقشتها في منتديات عامة من أجل توضيح أضرار مشكلة ثقب الأوزون التي قد تؤدي الى قضايا مثل التلوث والغازات المسببة للاحتباس الحراري وأزمة المناخ.
  
• حماية الذات: نظرًا لأن جميع أشعة الشمس تحتوي على بعض الأشعة فوق البنفسجية حتى مع مستويات الأوزون الطبيعية في الستراتوسفير فمن الضروري دائمًا حماية بشرتنا من الشمس.