تاثير التلوث على طبقة الاوزون

تاثير التلوث على طبقة الاوزون

الاوزون غاز سام يتكون الجزيء منه من ثلاثة ذرات من الاكسجين . ويوجد الاوزون في طبقتي الجو السفلي ( التروبوسفير ) والعليا ( الاستراتوسفير ) . ويتكون الاوزون في طبقات الجو القريبه من سطح الارض نتيجة التفاعلات الكيميائيه الضوئيه بين الملوثات المنبعثه من وسائل النقل - خاصه بين اكاسيد النيتروجين والهيدروكدربونات - عندما يتكون الضباب الدخاني الذي سبق ان اشرنا اليه ، وفي هذه الحاله يعتبر الاوزون من الملوثات الخطره على صحة الانسان والاحياء الاخرى . خاصه النباتات.

اما في طبقات الجو العليا ( الاستراتوسفير ) فيتكون الاوزون من التفاعلات الطبيعيه بين جزيئات الاكسجين وذراته التي تنتج من انشطارهذه الجزيئات بفعل الاشعه فوق البنفسجيه . وفي نفس الوقت تتفكك جزيئات الاوزون الى جزيئات وذرات من الاكسجين بامتصاص الاشعه فوق البنفسجيه ذات الموجة الاطول والتي تعرف باسم الاشعه فوق البنفسجيه ب . وهذه التفاعلات المستمره توجد في حالة توازن - اي ان الاوزون يتكون و يتفتت بفعل الاشعه فوق البنفسجيه بصوره طبيعيه متوازنه تحافظ على تركيزه في طبقات الجو العليا على ارتفاع بين 25 و 40 كيلو متر فيما يعرف بطبقة الاوزون وفيها لا يتعدى متوسط تركيز الاوزون اكثر من عشرة اجزاء في المليون حجما من الهواء.

وتعد طبقة الاوزون ضروريه لحماية الحياه على سطح الارض فهي تعمل كمرشح طبيعي يمتص الاشعه فوق البنفسجيه - ب التي تدمر الكثير من اشكال الحياه و تلحق اضرارا بالغه بصحة الانسان .

ومع بداية السبعينيات بدأ الاهتمام بأثر بعض المركبات الكيميائيه المنبعثه من نشاطات الانسان على طبقه الاوزون . فقد وجد ان اكاسيد النيتروجين تقوم بدور حافز يسرع من تفتت جزيئات الاوزون وبذا يخل من التوازن الطبيعي الذي اشرنا اليه عاليه . وفي عام 1974 وجد ايضا ان عددا من المركبات الكلوروفلوروكربون ( بعضها معروف صناعيا باسم الفريون ) تقوم بنفس الدور ولكن بقوه اكبر وتؤدي الى سرعة تفتت جزيئات الاوزون . ونظرا لزيادة انتاج هذه المركبات واستخدامها كمواد مذيبه وفي صناعة الايروصولات ( بخاخات المركبات المختلفه ) وكذلك كمواد سائله في معدات التبريد وتكييف الهواء ... الخ ، بدا القلق من ان تزايد انبعاث هذه المركبات في الهواء وصعودها الى الطبقات الجو العليا سوف يؤدي الى تآكل شديد في طبقة الاوزون . بالاضافه الى هذه المركبات وجد ان مركبات الهالون التي تستخدم في اطفاء الحرائق ورابع كلوريد الكربون وغيرها من مركبات الكلور والبروم لها ايضا تاثير حافزي في تدمير جزيئات الاوزون .

ومنذ حوالي عامين يثور جدل واسع بين العلماء حول نوعية وكمية المركبات الكيميائية المختلفه التي تصل لطبقة الاستراتوسفير والتي تؤثر فعلا في طبقة الاوزون . فهناك فريق يرى ان الكلور الناتج من استخدام مركبات الكلوروفلوروكربون هو جزء يسير اذا ما قورن بالكلور الناتج من عمليات طبيعيه مختلفه (قدر البعض كمية الكلور المنبعث الى الهواء نتيجة التبخر الطبيعي لمياه البحر بحوالي 600 مليون طن سنويا والكلور الناتج من ثورات البراكين بحوالي 804 مليون طن سنويا وكل هذا في مقابل 750,000 طن من الكلور الناتج من استخدام مركبات الكلوروفلوروكربون ) . وبالاضافه الى هذا هناك جدل حول دور العوادم الناتجه من الطائرات . التي تطير على ارتفاعات كبيره (اي على مقربه من طبقة الاستراتوسفير) والتي تحتوي على كميات كبيره من اكاسيد النيتروجين التي تقوم بدور حافز في تدمير جزيئات الاوزون .

من ناحيه اخرى ثار جدل واسع في السبعينيات حول آثار برنامج الفضاء الامريكي ( وغيره) على طبقة الاوزون حيث ان الوقود المستخدم في الصواريخ التي تحمل مركبات الفضاء هو من الوقود الصلب الذي ينتج عن احتراقه كميات كبيره من الملوثات المختلفه . ان كميات الكلور التي تصل الى الاستراتوسفير لا يمكن التقليل من شأنها وآثارها على طبقة الاوزون خاصه وان عدد رحلات المركبات الفضائيه يزيد عاما بعد عام لارسال اقمار صناعيه للاتصالات اوالاستكشاف ... الخ .

وفي دراسه حديثه اوضح فريق من العلماء ان القياسات التي اجريت في اسفل طبقة الاستراتوسفير في مايو 1993 اوضحت ان عملية تحطيم جزيئات غاز الاوزون تتوقف على التفاعلات بين عدد كبير من المركبات الموجوده ووجد ان شق ثاني اكسيد الهيدروجين مسئول عن 50% من تحطيم جزيئات الاوزون في حين ان الكلور مسئول عن 30% فقط وثاني اكسيد النيتروجين عن 20% الباقيه .

ــ هل تآكلت طبقة الاوزون فعلا ؟

بالرغم من التقدم العلمي الكبير في وسائل قياس الكميات الشحيحه من غاز الاوزون ما زال هناك تضارب واضح في نتائج الدراسات المختلفه المتعلقه بنقصالاوزون في طبقات الجو العليا . فقد اوضحت بعض الدراسات التي اجريت على نتائج الرصد في الفتره من 1969 الى 1988 انخفاض عمود الاوزون بحوالي 1.7-3% سنويا في نصف الكره الشمالي بين خطي عرض 30-64 شمالا . ولكن الدراسات الحديثة التي قامت بها وكالة الفضاء الامريكيه اوضحت ان عمود الاوزون يتناقص بحوالي 0.26% سنويا بين خطي عرض 65 شمالا و 65 جنوبا . ومؤخرا اوضحت عدة دراسات ان عملية قياس الاوزون يشوبها العديد من الاخطاء بسبب تداخل غازات اخرى-مثل اكاسيد الكبريت- في عمليات القياس وبذا وضعت علامات استفهام كبيره امام النتائج التي تقول ان عمود الاوزون قد تناقص على مستوى العالم .
من ناحية اخرى اظهرت عمليات رصد الاوزون في طبقات الجو العليا فوق القطب الجنوبي نقصا كبيرا في مستويات الاوزون. وقد وصف هذا النقص الذي اكتشف عام 1984 بأنه ثقب في طبقة الاوزون. ولقد بينت الدراسات ان متوسط النقص في عمود الاوزون يتراوح بين 30-40% على ارتفاع 15-20 كيلومتر فوق القطب الجنوبي . وقد تصل نسبة نقص الاوزون في بعض الارتفاعات الى 95% . واوضحت الدراسات ان هذا النقص في عمود الاوزون يحدث في فصل الربيع (سبتمبر-اكتوبر) ويتلاشى في الصيف (يناير- فبراير) .

و طبقا لبعض التوقعات العلميه فإنه اذا استمر نقص الاوزون في ربيع القطب الجنوبي بمعدلاته الحاليه فإن الاوزون قد يتلاشى كليا بحلول عام 2005 . من جهه اخرى اوضحت القياسات التي قامت بها مركبة الفضاء الروسيه ميتيور-3 ان مساحة ثقب الاوزون قد وصلت الى حوالي 24 مليون كيلومتر مربع فوق القطب الجنوبي عام 1994 . ويعزو البعض هذا الاتساع الى الظروف الجويه فوق القطب الجنوبي ( ازدياد البروده) والى ثورة بركان بيناتوبو عام 1991 في الفلبين والتي دفعت بكميات كبيره من الرماد واكاسيد الكبريت الى طبقات الجو العليا .

وهناك نظريات مختلفه لتفسير تكوين ثقب الاوزون ، بعضها يؤكد انها ظاهره جيوفيزيقيه طبيعيه بالدرجه الاولى (لان الثقب يتكون في فصل الربيع ويتلاشى في الصيف )، والبعض الاخر يؤكد انها نتيجة للتفاعل مع المركبات الكيميائيه المحتويه على الكلور والبروم ، وان التفاعلات تحدث في الشتاء بسبب البروده الشديده ومع حلول فصل الربيع يتضح نقص الاوزون ( يظهر ثقب الاوزون).

ــ آثار تآكل طبقة الاوزون على البيئه :

يؤدي انخفاض 1% في طبقة الاوزون الى زيادة الاشعه فوق البنفسجيه-ب التي تصل الى سطح الارض بنسبة 2%. وقد اثبتت الدراسات ان التعرض لمزيد من الاشعه فوق البنفسجيه يؤدي الى إحداث خلل في جهاز المناعة في جسم الانسان مما يزيد من حدوث واشتداد الاصابه بالامراض المعديه المختلفه كما يمكن ان تؤدي الزياده في مستويات الاشعه فوق البنفسجيه الى زيادةالاضرار التي تلحق بالعيون ولا سيما الاصابه بالمياه البيضاء . وقد يؤدي هذا الى زيادة عدد الاشخاص المصابين بالعمى بنحو 100000 شخص في السنه على مستوى العالم . وبالاضافه الى ذلك يتوقع ان يؤدي كل انخفاض بنسبة 1% في الاوزون الى ارتفاع في حالات الاصابه بسرطان الجلد يقدر بحوالي 3% ( اي زياده تقدر ب 50000 حاله كل عام على مستوى العالم ).

من جهه اخرى اثبتت التجارب المعمليه ان الزياده في مستويات الاشعه فوق البنفسجيه لها تأثيرات ضاره على عدد كبير من النباتات و من بينها بعض المحاصيل مثل الخضراوات وفول الصويا و القطن . وقد ينطوي هذا على آثار خطيره لانتاج الاغذيه في المناطق التي تعاني بالفعل نقصا في مواردها الغذائيه .

ــ الاجراء الوقائي :

في ضوء هذه المعلومات عن احتمال حدوث تآكل في طبقة الاوزون اتخذ المجتمع الدولي إجراءا وقائيا بوضع اتفاقية فيينا لحماية طبقة الاوزون عام 1985 . التي تنص على تبادل المعلومات والبحوث ونتائج الرصد لحماية صحة الانسان والبيئه من الآثار السلبيه التي قد تنتج عن تآكل طبقة الاوزون . وفي عام 1987 تم التوقيع على بروتوكول مونتريال الذي وضع جدولا زمنيا للخفض من إنتاج واستهلاك مركبات الكلوروفلوروكربون والهالون التي تحفز من تآكل طبقة الاوزون . وفي عام 1990 تم تعديل بروتوكول مونتريال لمنع انتاج واستهلاك هذه المركبات بحلول عام 2000 ووضع جدول زمني لمنع انتاج واستهلاك مركبات اخرى مثل رابع كلوريد الكربون . كما ادرجت جيمع البدائل المؤقته لمركبات الكلوروفلوروكربون في قائمة منفصله بحيث يمنع استخدامها خلال الفتره من عام 2020 الى عام 2040 وفي نهاية عام 1992 اتفقت الدول على الاسراع في منع انتاج واستخدام جميع هذه المركبات قبل عام 2000 . ولكن في عام 1993 اعدت بعض الدول الاوروبيه قائمة بإستخدامات ضروريه ترى انه لا يمكن الاستغناء فيها عن بعض مركبات الكلوروفلوروكربون (مثل بعض الرذاذات لعلاج حالات الربو) او عن الهالونات ( بعض اجهزة الاطفاء على الطائرات او في القطارات ). تطالب هذه الطول بإستثناء هذه الاستخدامات من المنع الذي نص عليه بروتوكول مونتريال . ولكن في الاجتماع الاخير لدول بروتوكول مونتريال الذي عقد في اكتوبر 499w تمت الموافقه على ثلاثة إستثناءات فقط : الاستخدام في رذاذ ادوية الربو ، معايره بعض الاجهزه ، وعمليات تنظيف اجهزة مركبات الفضاء .

احتمالات تغير المناخ :

لا تصل اشعة الشمس التي تسقط على الغلاف الجوي كلها الى سطح الارض اذ ينعكس حوال 25% من هذه الاشعه الى الفضاء ويمتص حوالي 23% اخرى في الغلاف الجوي نفسه . وهذا معناه ان 52% فقط من اشعة الشمس تخترق الغلاف الجوي لتصل الى سطح الارض . ومن هذه النسبة الاخيره نجد ان 6% ينعكس عائدا الى الفضاء بينما يمتص الباقي (46%) في سطح الارض ومياه البحار ليدفنها وتشع هذه الاسطح الدافئه بدورها الطاقه الحراريه التي اكسبتها على شكل اشعه تحت حمراء ذات موجات طويله . ونظارا لأن الهواء يحتوي على بعض الغازات تركيزات شحيحه ( مثل ثاني اكسيد الكربون والميثان وبخار الماء) من خواصها عدم السماح بنفاذ الاشعه تحت الحمراء فإن هذا يؤدي الى احتباس هذه الاشعه داخل الغلاف الجوي وتعرف هذه الظاهره بإسم " الاحتباس الحراري" او الاثر الصوبي ولولاه لانخفضت درجة حرارة سطح الارض بمقدار 33 درجه مئويه عن مستواها الحالي - اي هبطت الى دون تجمد المياه - ولأصبحت الحياة على سطح الارض مستحيله

ويعد غاز ثاني اكسيد الكربون هو غاز الاحتباس الحراري الرئيسي . و تتوقف تركيزاته في الهواء على الكميات المنبعثه من نشاطات الانسان خاصه من احتراق الوقود الحفري ( الفحم و البترول والغاز الطبيعي) ومن ازالة النباتات خاصه الغابات الاستوائيه التي تعتبر مخزنا هائلا للكربون . كما تتوقف تركيزات ثاني اكسيد الكربون في الهواء على معدلات ازالته وامتصاصه في البحار وفي الغطاء النباتي على سطح الارض فيما يعرف بالدوره الجيوكيميائيه للكربون - والتي تحدث توازنا في تركيزات الكربون في الهواء .

ولقد اوضحت الدراسات المختلفه ان هذا التوازن قد اختل نتيجة لنشاط الانسان المتزايد. ففي عصر ما قبل الصناعة (عام 1750-1800) كان تركيز غاز ثاني اكسيد الكربون في الهواء حوالي 280 جزءا في المليون حجما . اما الان فيقدر هذا الركيز بحوالي 353 جزءا في المليون ، اي ارتفع بحوالي 25%. وتتزايد تركيزاته بمعدل يقدر بحوالي 0.5% سنويا .

وبالاضافه الى غاز ثاني اكسيد الكربون وجد ان هناك عددا من الغازات الاخرى لها خصائص الاحتباس الحراري واهم هذه الغازات هي الميثان الذي يتكون من تفاعلات ميكروبيه في حقول الارز وتربية الحيوانات المجتره ومن حرق الكتله الحيويه (الاشجار والنباتات ومخلفات الحيوانات ) . وبالاضافه الى الميثان هناك غاز اكسيد النيتروز ( يتكون ايضا من تفاعلات ميكروبيه تحدث في المياه و التربه) ومجموعة غازات الكلوروفلوروكربون ( التي تتسبب في تآكل طبقة الاوزون وسبق الاشاره اليها عاليه ) واخيرا غاز الاوزون الذي يتكون في طبقات الجو السفلى .

وحيث انه من المتعذر اجراء دراسه مباشره للتأثير الناجم عن تراكم غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي فقد وضعت خلال العقدين الماضيين طائفه من النماذج الرياضيه للتنبؤ بما قد يحدث . ولقد اوضحت النماذج الحديثه انه لو تضاعفت تركيزات غاز ثاني اكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن معدلها في عصر ما قبل الصناعه فإن هذا سيؤدي الى رفع درجة الحراره على سطح الارض بمتوسط يتراوح بين 15-45 درجه مئويه خلال المائة عام القادمه . وبينت دراسة فريق الخبراء الحكومي الدولي عام 1990 انه اذا استمر انبعاث غازات الاحتباس الحراري بمعدالتها الحاليه فمن المحتمل ان ترتفع درجة حرارة العالم من 2-5 درجات مئويه في عضون القرن المقبل ( الاحتمال الاكبر هو 3 درجات مئويه ).

وقد اثار عدد متزايد من العلماء الشك في صلاحية النماذج التي استخدمت لتقديرها ارتفاعات درجات الحراره ،حيث ان معظمها قد تجاهل الاثار المترتبه على وجود بخار الماء و الغبار واكاسيد الكبريت في الهواء ، فكل منها له اثره على رفع او خفض درجات الحراره . فمثلا في اعقاب ثورة بركان بيناتوبو في الفلبين عام 1991 تكون حول الارض حزام عريض من الغبار الناعم ورذاذ حامض الكبريتيك وغطى هذا الحزام نحو 40% من سطح الارض . وقدرت الدراسات العمليه انه نتيجة لذلك سوف تنخفض درجة حرارة الجو بمعدل 0.5 درجه مئويه لمدة تتراوح من عامين الى خمسة اعوام والواقع ان درجات الحراره سجلت انخفاضا بمثل هذا المعدل منذ عام 1992 . وبالاضافه الى ذلك ذكر بعض العلماء ان النماذج التي استخدمت حتى الان تجاهلت بعض الظواهر الطبيعيه . فمثلا هناك تغيرات في الحراره ومعدلات سقوط الامطار تحدث في بعض المناطق نتيجة للتغيرات في نشاط الشمس خلال دورة الشمس التي تستمر عاده ما يقرب من 11 عاما . وفي دراسة حديثه قدمت للمؤتمر العربي للطاقه الذي عقد عام 1994 ذكر ممثل المجموعه الاوروبيه ان التوقعات هي ان ترتفع درجة حرارة الجو بحوالي 1.5 درجه مئويه فقط وليس 3 درجات كما بينت دراسة فريق الخبراء الحكومي التي سبق الاشاره اليها . ولقد كشفت دراسة جديده اجريت في جامعة كولورادو الامريكيه ان تركيزات اول اكسيد الكربون والميثان واكسيد النيتروز قد انخفضت منذ عام 1992 ( وهي غازات احتباس حراري ) . اما ثاني اكسيد الكربون فقد استقرت تركيزاته عند مستوى عام 1992 .

ــ ماذا اذا ارتفعت درجة حرارة الجو ؟

تتوافراليوم ادله توضح ان ارتفاع درجة حرارة الجو وما سيصحبه من تغيرات مناخيه سيكون له اثر كبير على النظم البيئيه على سطح الارض ، يرى البعض انها قد تكون مفيده ويرى البعض الاخر انها ستكون ضاره . فمثلا بينما قد تزيد انتاجية بعض الغابات والمحاصيل فإن البعض الاخر قد تتدهور انتاجيته . كذلك بينما قد تزيد الامطار في بعض المناطق في العالم فإنها قد تشح في بعض المناطق الاخرى - خاصه في المناطق القاحله و شبه القاحله - مسببه مشاكل كبيره في موارد المياه .
بالاضافه الى ذلك يقول البعض ان ارتفاع درجات الحراره في العالم سيعجل بإرتفاع سطح البحر (حوالي 20 سم بحلول عام 2030 و 65 سم في نهاية القرن المقبل ) وان هذا الارتفاع سيغرق بعض الجزر المنخفضه والمناطق الساحليه وسيؤدي الى تشريد الملايين من البشر والى خسائر اقتصاديه واجتماعيه فادحه . ففي الهند مثلا قدر ان حوالي 5700 كيلومتر مربع من المناطق الساحليه سوف تتعرض للغرق مما سيؤدي الى هجرة 7.1 مليون شخص والى خسائر ماديه قدرت بحوالي 50 بليون دولار. وفي فيتنام قدرت الخسائر التي قد تنجم عن ارتفاع سطح البحر بحلول عام 2070 بحوالي 2 بليون دولار . في حين ان البعض الاخر يقول ان ما سيحدث هو انخفاض في سطح البحر واحتمال لعصر جليدي جديد .

ــ هل تغير مناخ العالم فعلا ؟

ذكرنا من قبل ان تركيزات غاز ثاني اكسيد الكربون ( غاز الاحتباس الحراري الرئيسي) قد ارتفعت من 280 جزء في المليون الى 353 جزء في المليون فهل ادى هذا الى ارتفاع في حرارة الجو ؟

تشير التحليلات التفصيليه لدرجات الحراره خلال المائة سنه الماضيه الى ان متوسط درجة حرارة العالم قد ارتفع من 0.3 الى 0.6 درجة مئويه وان هذا يتفق مع نتائج النماذج الرياضيه التي استخدمت لتحليل زيادة ثاني اكسيد الكربون في الغلاف الجوي . ولكن يجمع العملاء على ان هذه الزياده هي في حدود التغيرات الطبيعيه . التي تحدث للمناخ وبذا لا يمكن اعتبارها زيادة حقيقيه خاصه وان التحليل المفصل لدرجات الحراره خلال المائة سنه الاخيره يوضح انه كانت هناك فترات انخفضت فيها الحراره عن معدلاتها (من 1950-1960 - 1965 - 1975 مثلا).

ــ الاجراء الوقائي :

كإجراء وقائي تم التوقيع اثناء مؤتمر قمة الارض في ريودي جانيرو 1992 على معاهدة المناخ الدوليه التي بمقتضاها تعمل الدول - اختياريا - على خفض انبعاث غازات الاحتباس الحراري ، خاصه ثاني اكسيد الكربون ، بحلول عام 2000 ، الى مستويات عام 1990 ولقد بدأت بالفعل بعض الدول المتقدمه في ترشيد استخدام الطاقه الحفريه ( خاصه الفحم والبترول ) ، واقترحت دول اخرى فرض ضريبة سمية باسم ضربية الكربون على استهلاك البترول ، ولكن اثارت هذه الضريبه جدلا واسعا بالنسبه لآثارها الاقتصاديه البعيدة المدى ، خاصه على الدول المنتجه للبترول ، لأن موضوع احتمال ارتفاع درجة حرارة الجو ما زال غير مؤكدا .

وفي دراسة حديثة لوكالة الطاقه الدوليه ذكر ان ضريبة الكربون ليست الطريقه المثلى للحد من انبعاث ثاني اكسيد الكربون وان الطريقه العمليه هي رفع كفاءة استخدام الطاقه (ترشيد استخدام الطاقه). فالطريقه الاخيره يمكن ان تؤدي الى تثبيت تركيزات ثاني اكسيد الكربون عند مستوياته عام 1990 بحلول عام 2010 ، وقالت وكالة الطاقه انه حتى لو فرضت ضريبة قدرها 36 دولار على برميل النفط ( يدورالجدل حاليا حول ضريبة قدرها 10 دولار على البرميل ) فإن هذا سوف يؤدي الى زيادة نسبة ثاني اكسيد الكربون في الهواء بمعدل 36% عن مستواه في عام 1990 بحلول عام 2010 ، وتجدر هنا الاشاره الى ان الدول الصناعيه ( امريكا الشماليه / الاتحاد السوفيتي سابقا / غرب اوروبا / اليابان / استراليا ) التي يبلغ تعداد سكانها 20% من سكان العالم هي اكبر منتج لغاز ثاني اكسيد الكربون ( 59% من انبعاثات ثاني اكسيد الكربون في العالم ) وتتصدر الولايات المتحده الامريكيه هذه الدول بنسبة قدرها 23%.