โอโซนสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศของโลกที่กั้นส่วนที่ยากที่สุดของสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต แสงแดดบางชนิดมีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต โอโซนสเฟียร์จะบางลงเป็นระยะมีช่องว่างขนาดต่าง ๆ ปรากฏขึ้น รังสีอันตรายสามารถทะลุผ่านรูที่ปรากฏบนพื้นผิวโลกได้อย่างอิสระ ชั้นโอโซนอยู่ที่ไหน? สิ่งที่สามารถทำได้เพื่อบันทึก? บทความที่นำเสนอนี้จัดทำขึ้นเพื่ออภิปรายปัญหาทางภูมิศาสตร์และนิเวศวิทยาของโลกเหล่านี้
โอโซนคืออะไร
ออกซิเจนบนโลกมีอยู่ในรูปของสารประกอบก๊าซอย่างง่ายสองชนิด เป็นส่วนหนึ่งของน้ำและสารอนินทรีย์และอินทรีย์ทั่วไปอื่นๆ จำนวนมาก (ซิลิเกต คาร์บอเนต ซัลเฟต โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน) การดัดแปลง allotropic ที่รู้จักกันดีอีกอย่างหนึ่งขององค์ประกอบคือออกซิเจนของสารอย่างง่าย สูตรของมันคือ O2 การดัดแปลงครั้งที่สองของอะตอมคือ O (โอโซน) สูตรสำหรับสารนี้คือ O3 โมเลกุลไตรอะตอมเกิดขึ้นเมื่อมีพลังงานมากเกินไป เช่น เป็นผลมาจากการปล่อยฟ้าผ่าในธรรมชาติ ต่อไป เราจะมาดูกันว่าชั้นโอโซนของโลกคืออะไร ทำไมความหนาของมันจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
โอโซนในสภาวะปกติคือก๊าซสีน้ำเงินที่มีกลิ่นหอมเฉพาะที่เฉียบคม น้ำหนักโมเลกุลของสารคือ 48 (สำหรับการเปรียบเทียบ - Mr(อากาศ)=29) กลิ่นของโอโซนชวนให้นึกถึงพายุฝนฟ้าคะนอง เพราะหลังจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้ มีโมเลกุล O3 ลอยอยู่ในอากาศมากขึ้น ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นไม่เฉพาะบริเวณที่ชั้นโอโซนตั้งอยู่ แต่ยังใกล้กับพื้นผิวโลกด้วย สารออกฤทธิ์ทางเคมีนี้เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต แต่จะแยกตัวออกอย่างรวดเร็ว (แตกตัว) ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม อุปกรณ์พิเศษได้ถูกสร้างขึ้น - เครื่องสร้างโอโซน - สำหรับปล่อยประจุไฟฟ้าผ่านอากาศหรือออกซิเจน
ชั้นโอโซนคืออะไร
O3 โมเลกุลมีฤทธิ์ทางเคมีและชีวภาพสูง การเกาะติดกันของอะตอมที่สามกับออกซิเจนไดอะตอมมิกนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของพลังงานสำรองและความไม่เสถียรของสารประกอบ โอโซนสลายตัวได้ง่ายเป็นโมเลกุลออกซิเจนและอนุภาคแอคทีฟ ซึ่งออกซิไดซ์สารอื่นๆ อย่างแรงและฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ แต่บ่อยครั้งที่คำถามเกี่ยวกับสารประกอบที่มีกลิ่นเกี่ยวข้องกับการสะสมในชั้นบรรยากาศเหนือพื้นโลก ชั้นโอโซนคืออะไรและเหตุใดการทำลายจึงเป็นอันตราย
มี O3 จำนวนหนึ่งอยู่ใกล้พื้นผิวโลกเสมอ แต่ความเข้มข้นของสารประกอบจะเพิ่มขึ้นตามความสูง การก่อตัวของสารนี้เกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ซึ่งมีพลังงานเป็นจำนวนมาก
โอโซนสเฟียร์
มีพื้นที่ของอวกาศเหนือโลกซึ่งมีโอโซนมากกว่าที่พื้นผิว แต่โดยทั่วไป เปลือกซึ่งประกอบด้วย O3 โมเลกุล จะบางและไม่ต่อเนื่อง ชั้นโอโซนของโลกหรือชั้นโอโซนของโลกของเราอยู่ที่ไหน? ความแปรปรวนของความหนาของหน้าจอนี้ทำให้นักวิจัยสับสนซ้ำแล้วซ้ำเล่า
โอโซนจำนวนหนึ่งมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกเสมอ มีความผันผวนอย่างมากในด้านความเข้มข้นตามความสูงและในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เราจะตรวจสอบปัญหาเหล่านี้หลังจากที่เราพบตำแหน่งที่แน่นอนของหน้าจอป้องกันโมเลกุล O3.
ชั้นโอโซนของโลกอยู่ที่ไหน
การเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในเนื้อหาของโมเลกุลโอโซนเริ่มต้นที่ระยะทาง 10 กม. และคงอยู่เหนือพื้นโลกได้ถึง 50 กม. แต่ปริมาณของสสารที่มีอยู่ในโทรโพสเฟียร์ยังไม่เป็นหน้าจอ เมื่อคุณเคลื่อนตัวออกจากพื้นผิวโลก ความหนาแน่นของโอโซนจะเพิ่มขึ้น ค่าสูงสุดตกบนสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นภูมิภาคที่ระดับความสูง 20 ถึง 25 กม. มีโมเลกุล O3 มากกว่าพื้นผิวโลกถึง 10 เท่า
แต่ทำไมนักวิทยาศาสตร์และคนทั่วไปถึงกังวลเรื่องความหนา ความสมบูรณ์ของชั้นโอโซน ความเฟื่องฟูของหน้าจอป้องกันได้ปะทุขึ้นในศตวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยพบว่าชั้นโอโซนของชั้นบรรยากาศเหนือทวีปแอนตาร์กติกานั้นบางลง สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น - การแยกตัวของ O3 โมเลกุล การทำลายล้างเกิดขึ้นจากผลรวมของปัจจัยหลายประการ ชั้นนำในหมู่พวกเขาคือมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของมนุษยชาติ
หลุมโอโซน
ในช่วง 30-40 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นช่องว่างในหน้าจอป้องกันเหนือพื้นผิวโลก ชุมชนวิทยาศาสตร์ตื่นตระหนกจากรายงานว่าชั้นโอโซนซึ่งเป็นเกราะป้องกันของโลกกำลังเสื่อมโทรมลงอย่างรวดเร็ว สื่อทั้งหมดในช่วงกลางทศวรรษ 1980 ได้พิมพ์รายงานเรื่อง "หลุม" เหนือทวีปแอนตาร์กติกา นักวิจัยสังเกตว่าช่องว่างนี้ในชั้นโอโซนจะเพิ่มขึ้นในฤดูใบไม้ผลิ สาเหตุหลักของการเติบโตของความเสียหายคือชื่อสารเทียมและสารสังเคราะห์ - คลอโรฟลูออโรคาร์บอน กลุ่มที่พบบ่อยที่สุดของสารประกอบเหล่านี้คือฟรีออนหรือสารทำความเย็น รู้จักสารมากกว่า 40 ชนิดในกลุ่มนี้ มาจากหลายแหล่งเพราะการใช้งานมีทั้งอาหาร เคมีภัณฑ์ น้ำหอม และอุตสาหกรรมอื่นๆ
องค์ประกอบของฟรีออน นอกเหนือจากคาร์บอนและไฮโดรเจนแล้ว ยังรวมถึงฮาโลเจน ได้แก่ ฟลูออรีน คลอรีน บางครั้งโบรมีน สารดังกล่าวจำนวนมากถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ ฟรีออนมีความเสถียร แต่ที่อุณหภูมิสูงและในที่ที่มีสารเคมีออกฤทธิ์จะเข้าสู่ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาอาจรวมถึงสารประกอบที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต
ฟรีออนและโอโซนหน้าจอ
คลอโรฟลูออโรคาร์บอนโต้ตอบกับโมเลกุล O3 และทำลายชั้นป้องกันเหนือพื้นผิวโลก ในตอนแรก ความบางของโอโซนสเฟียร์ถือเป็นความผันผวนตามธรรมชาติของความหนา ซึ่งเกิดขึ้นตลอดเวลา แต่เมื่อเวลาผ่านไป จะสังเกตเห็นหลุมเช่น "รู" เหนือทวีปแอนตาร์กติกาทั่วทั้งซีกโลกเหนือ จำนวนช่องว่างดังกล่าวเพิ่มขึ้นตั้งแต่การสังเกตครั้งแรก แต่มีขนาดเล็กกว่าในทวีปน้ำแข็ง
ในขั้นต้น นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าเป็น CFCs ที่ทำให้เกิดกระบวนการทำลายโอโซน เหล่านี้คือสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลมาก พวกเขาจะไปถึงสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นที่ตั้งของชั้นโอโซนได้อย่างไรถ้ามันหนักกว่าออกซิเจนไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์มาก? การสังเกตการไหลขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง เช่นเดียวกับการทดลอง ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการเจาะอนุภาคต่างๆ ในอากาศให้สูงขึ้นจากพื้นโลก 10-20 กม. ซึ่งเป็นที่ตั้งของเขตโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์
สารทำลายโอโซนหลายชนิด
โล่โอโซนยังได้รับไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงและยานอวกาศประเภทต่างๆ เสริมรายการสารที่ทำลายชั้นบรรยากาศ ชั้นโอโซน และการปล่อยมลพิษจากภูเขาไฟบนบก บางครั้งกระแสก๊าซและฝุ่นก็สูงถึง 10-15 กิโลเมตร และแผ่กระจายไปหลายแสนกิโลเมตร
หมอกควันปกคลุมศูนย์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่และเมืองใหญ่ๆ ก็มีส่วนทำให้เกิดการแยกตัวของโมเลกุล O3 ในบรรยากาศ สาเหตุของการเพิ่มขนาดของรูโอโซนก็ถือเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกที่เรียกว่าในบรรยากาศซึ่งเป็นที่ตั้งของชั้นโอโซน ดังนั้นปัญหาสิ่งแวดล้อมโลกของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับปัญหาการสูญเสียโอโซน ความจริงก็คือก๊าซเรือนกระจกประกอบด้วยสารที่ทำปฏิกิริยากับ O3 โมเลกุล โอโซนแตกตัว อะตอมของออกซิเจนทำให้องค์ประกอบอื่นออกซิไดซ์
อันตรายจากการสูญเสียโอโซนโอโซน
มีช่องว่างในชั้นบรรยากาศโอโซนก่อนบินในอวกาศ การปรากฏตัวของ freons และมลพิษในบรรยากาศอื่น ๆ หรือไม่? คำถามข้างต้นเป็นที่ถกเถียงกัน แต่มีข้อสรุปหนึ่งชี้ให้เห็นถึงตัวมันเอง: ชั้นโอโซนของชั้นบรรยากาศจะต้องได้รับการศึกษาและป้องกันมิให้ถูกทำลาย โลกของเราที่ไม่มีหน้าจอของโมเลกุล O3 สูญเสียการปกป้องจากรังสีคอสมิกที่แข็งในระยะเวลาหนึ่งซึ่งดูดซับโดยชั้นสารออกฤทธิ์ หากโล่โอโซนบางหรือขาดหายไป กระบวนการชีวิตพื้นฐานบนโลกก็ใกล้จะสูญพันธุ์ รังสีอัลตราไวโอเลตที่มากเกินไปจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
ปกป้องชั้นโอโซน
การขาดข้อมูลเกี่ยวกับความหนาของหน้าจอป้องกันในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมาและนับพันปีทำให้การคาดการณ์ยากขึ้น จะเกิดอะไรขึ้นถ้าชั้นบรรยากาศโอโซนยุบตัวลงอย่างสมบูรณ์? เป็นเวลาหลายทศวรรษ ที่แพทย์สังเกตเห็นจำนวนผู้ป่วยมะเร็งผิวหนังที่เพิ่มขึ้น นี่เป็นหนึ่งในโรคที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตมากเกินไป
ในปี 1987 หลายประเทศเข้าร่วมพิธีสารมอนทรีออล ซึ่งกำหนดให้มีการลดและห้ามการผลิตคลอโรฟลูออโรคาร์บอนโดยสิ้นเชิง นี่เป็นเพียงหนึ่งในมาตรการที่จะช่วยรักษาชั้นโอโซน นั่นคือเกราะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของโลก แต่ฟรีออนยังคงผลิตโดยอุตสาหกรรมและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามการปฏิบัติตามมอนทรีออลพิธีสารนำไปสู่การลดหลุมโอโซน
ทุกคนสามารถรักษาบรรยากาศโอโซนได้อย่างไร
นักวิจัยแนะนำว่าการบูรณะหน้าจอป้องกันอย่างสมบูรณ์จะใช้เวลาอีกหลายทศวรรษ นี่เป็นกรณีที่การทำลายล้างอย่างเข้มข้นหยุดลง ซึ่งทำให้เกิดข้อสงสัยมากมาย ก๊าซเรือนกระจกยังคงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ จรวดและยานอวกาศอื่นๆ ถูกปล่อย และฝูงบินในประเทศต่างๆ ก็เติบโตขึ้น ซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้พัฒนาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปกป้องเกราะโอโซนจากการถูกทำลาย
ที่ระดับทุกวัน ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมได้ โอโซนจะสลายตัวน้อยลงหากอากาศสะอาดขึ้น มีฝุ่น เขม่า และมลพิษจากรถยนต์น้อยลง เพื่อป้องกันโอโซนสเฟียร์บาง ๆ จำเป็นต้องหยุดการเผาไหม้ของเสีย เพื่อสร้างการกำจัดที่ปลอดภัยในทุกที่ ควรเปลี่ยนการขนส่งไปใช้เชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น และควรประหยัดทรัพยากรพลังงานประเภทต่างๆ ได้ทุกที่