اکثر مردم ازون را با لایه محافظ اتمسفر که ما را از پرتو های مضر خورشید حفظ می نماید ، و یا بعنوان یک آلاینده در سطح زمین می شناسند. در واقع ازون در مه دود فتوشیمیایی ناشی از آلودگی هوا وجود دارد زیرا برخی از روند هایی که آلودگی ایجاد میکنند ، ازون هم تولید میکنند . همچنین ، تابش آفتاب برروی آلاینده های صنعتی و اتومبیلها سبب خارج شدن اتمهای اکسیژن از ملکولهای آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن ، اسید نیتریک ، دی اکسید سولفور و کربن مونواکساید میشود
در همین حال اتمهای آزاد اکسیژن با اکسیژن آزاد موجود در هوا ازون تشکیل میدهد . ازون فعال به نوبه خود با همان آلاینده ها مجددا ترکیب شده و آنها را با شکستن به آب ، دی اکسید کربن ، نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن خنثی میکند . در نتیجه آلودگی زیاد منجر به غلظت های بالای ازون می شود اما ازون اختصاصا مقصر اصلی نیست . از آنجایی که غلظت ازون دارای ارتباط مستقیم با غلظت آلاینده های شیمیایی موجود در مه دود فتو شیمیایی است ، به عنوان ضریبی برای کنترل آلودگی فضای خارج از ساختمان بکار می رود . این دلیل سؤ تفاهمی است که در رابطه با ازون وجود دارد . ازونی که از طریق واکنشهای فتوشیمیایی تشکیل شده و با ترکیبات شیمیایی مه دود مخلوط شده است ، معجونی خطرناک از سموم است و نباید تنفس شود . از طرف دیگر ، تولید غلظت های پایین ازون برای استفاده به عنوان تصفیه هوا و آب فواید بسیاری را به انسانها ارائه نموده است .
ازون یکی از قوی ترین مواد گندزدا و بوبر طبیعی است که به دانش بشری شناسانده شده است . ازون ( اکسیژن فعال ) تنها بوها و مواد خطرناک را نمی پوشاند بلکه آنها را در سطح ملکولی از بین می برد
١- ازون
ازون (O3 ) آلوتروپ سه اتمی اکسیژن یا " اکسیژن فعال " یا " اکسیژن سه ظرفیتی " یکی از اجزای طبیعی هوایی است که ما هر روزه تنفس میکنیم .
ازون زمانی تشکیل می گردد که ملکول های اکسیژن (O2 ) توسط پرتودهی فرابنفش خورشید ، رعد و برق و قوس الکتریکی به دواتم تفکیک می شود . اتمهای آزاد در گروه های سه اتمی ترکیب مجدد شده و ازون را پدید می آورند .
٢- غلظت مجاز ازون
غلظت های متوسط ازون بیرون از ساختمان در یک منطقه یبن p pm ٥./. - ٣./. میباشد. بیشترین سطوح طبیعی موجود در کنار ساحل دریاها ، جنگلها و مناطق کوهستانی ، مکانهایی که مردم برای صرف تعطیلات و رفع خستگی به آنها میروند ، یافت می شود . هوای تازه و نیرو بخش پس از یک طوفان به همراه رعد و برق بهاری بخاطر تولید طبیعی ازون می باشد. همینطور بوی خشک کن لباسشویی بهمین دلیل است .
٣- ازون چگونه عمل میکند؟
متاسفانه ازون در محیطهای درون ساختمان مدرن ما از بین رفته است . اما آلاینده ها به قوت خود باقی اند . ازون با سرچشمه بوها و مواد شیمیایی نامطبوع و خطرناک واکنش می دهد . منابع آلاینده های شیمیایی که حدود ٩٩ درصد آنها از ملکولهای سیر نشده تشکیل شده اند ، می توانند با ملکولهای اضافی مانند ازون واکنش دهند ( دود سیگار با بیش از ٣٦٠٠ ترکیب شیمیایی ، یک نمونه از آلایندههاست .) ملکول فعال ازون آلاینده ها را سریعا به ملکولهای پایه اولیه می شکندو در نتیجه آنها را خنثی می کند . ملکول ازون با دادن اتم اکسیژن سوم غیر مزدوج خود در روند شیمیایی ، خود به اکسیژن معمولی تبدیل میشود.
برای مثال فرمالدهید ، که در تخته سه لا ، کابینتها ، مبلمان ، دود سیگار ، پتوهای نو ، پرده های نو ، کاغذهای دیواری ، قابها و ذرات چوب یافت می شود بصورت زیر با ازون واکنش میدهد :
فرماهید + ازون > دی اکسید کربن + آب + اکسیژن HCHO + 2O3> CO2 + 2O2
باکتریها ، کپکها و قارچها که تولید بوهای نامطبوع کرده و واکنشهای حساسیتی و گاهی بیماری ایجاد می کنند ، در واکنش با ازون از بین میروند. غشا یا پوسته خارجی این میکروارگانیسم ها گیرنده هایی دارند که مانند آلاینده های شیمیایی می توانند ازون را جذب کرده و منجر به نابودی آنها شود. باکتری ، کپک یا قارچ بدون غشا یا پوسته محافظ از بین می رود . ویروسها نیز توسط ازون از بین می روند .
٤- آیا ازون ایمن و بی خطر است ؟
تقریبا مانند هر چیز دیگر ، حتی اکسیژن ، چنانچه در معرض مقادیر زیاد ازون برای مدت زمان زیادی قراربگیرید میتواند خطرناک باشد. همانطور که اشاره شد ، غلظتهای طبیعی ازون خارج از ساختمان در محیطهای پاک بین ppm ٥./. - ٣./. متغیر است . اداره غذا و دارویی آمریکا تنفس ppm ٥./. ، ٢٤ ساعته در روز را ایمن و بی خطر می داند .این یک استاندارد محتاطانه است زیرا غلظت های طبیعی ازون اغلب به ppm ٦٥ ./. ،یعنی ٢٥ درصد از محدوده عنوان شده توسط اداره غذا و دارو ، میرسد
انرژی های خورشیدى
خورشید تنها ستاره منظومه شمسى مى باشد که کرات وسیارات در اطراف آن مى چرخند و از انرژى آن استفاده مى کنند.زمین نیز یکى از کراتى است که در أطراف خورشید در حال حرکت است .فاصله میان زمین و خورشید حدود 149.800.000کیلومتر مى باشد ، که در این فاصله،زمین حدود 9^10×95/1 وات انرژى ازخورشید دریافت مى کند که ما تنها کسرى از آن (0000002/0) را استفاده مى کنیم . نور خورشید 27/8 دقیقه طول مى کشد که به زمین برسد.از صد در صد نورى که به زمین مى تابد تنها 30% آن بر اثر ذرات و مولکول هاى موجود در لایه هاى بالایى منعکس مى شوند بقیّه آن ها از لایه ها زمین عبور مى کنند و به زمین مى رسند.در واقع مى توان به جرأت گفت که حدود99%انرژى که به زمین مى رسد از خورشید وبقیه آن از ماه و کرات دیگر مى باشد. نور سفید خورشید از میلیاردها میلیارد رنگ تشکیل شده است که هر کدام از این رنگ ها داراى طول موج و انرژى مخصوص به خود مى باشند، وما هنگامى که این نور را تفکیک مى کنیم به هفت رنگ تجزیه مى شوند که هر کدام از این رنگ ها از میلیاردها رنگ تشکیل شده اند... پرتوهاى فوق بنفش داراى طول موج کوتاه و انرژى زیاد مى باشند پرتوهاى فوق بنفش با انرژى زیادى که دارند براى تمام موجودات زنده خطرناک مى باشند وموجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگى مى شوند .خوشبختانه زمین در برابر این پرتوى خطرناک، محافظى بنام لایه اوزون دارد که از ورود پرتوهاى خطرناک به سطح زمین جلوگیرى مى کند. قبل از آنکه به بحث درباره برخورد پرتوهاى فوق بنفش و مولکول ها اوزون بپردازیم ابتدا به اطلاعاتى درمورد اوزون مى پردازیم.
دانشمندان لایه ها زمین را به چهار قسمت تقسیم مى کنند :
1)تروپوسفر (که نسبت به سطح دریا 12تا15 کیلومترارتفاع دارد)
2)استراتوسفر
3)مزوسفر
4)تروموسفر(خارجى ترین لایه زمین)
مولکول اوزون (o3)از یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن که ناپایدار و واکنش پذیر مى باشد، تشکیل شده است . پیوند میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون بسیار ضعیف مى باشد و ممکن است با کوچکترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت کوچکترین انرژى به حالت اولیه خود برگردند . لایه اوزون در لایه استراتوسفر زمین قرار دارد .در شب ها به دلیل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشید، ضخامت لایه اوزون کمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد. هنگامى که پرتوهاى فوق بنفش به مولکول ها اوزون برخورد مى کنند، پرتو هاى فوق بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مى دهند وبه پرتو هاى فرو سرخ تبدیل مى شوند ، و همچنین بر اثر این برخورد ، مولکول اوزون به مولکول اکسیژن واتم اکسیژن تبدیل مى شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولکول اوزون دوباره پدیدار مى شود. مولکول هاى اوزون هرچند که براى ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر (لایه اى که ما در آن زندگى مى کنیم) بسیار خطرناک مى باشند. نیتروژن هاى پراکسید خارج شده از اگزوز موتورهاى دیزلى بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتو شیمیایى) با مولکول هاى اکسیژن واکنش مى دهند و مولکول هاى اوزون را پدیدار مى کنند . چون در مولکول هاى اوزون اتم هاى اکسیژن فعال (رادیکالى) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود .
حفره اوزون
تا سال 1980میلادى از سوراخى لایه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازک شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولکول هاى اوزون را ،گاز هاى cfc (کلر و فلوئور و کربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنک کننده در یخچال ها ،کولرها و همچنین در مواد پلاستیکى مورد استفاده قرار مى گیرند . در cfc ها اتم هاى کلر ناپایدار و واکنش پذیر مى باشند و هنگامى که گاز هاى cfc به لایه هاى بالا مى روند ، در لایه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز هاى کلر آزاد مى شوند. اتم هاى کلر در لایه استراتوسفر با مولکول هاى اوزون واکنش مى دهند. هر اتم کلر به تنهایى مى تواند 100.000 مولکول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال کشورها متعهد شدند که از تولید و فروش گاز هاى cfc خوددارى کنند ،و همچنین به کشور هاى فقیر این امکان را بدهند که بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنک کننده دیگرى استفاده کنند. ما مى دانیم که بیشترین کشور هاى صنعتى در نیم کره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برای پاسخ به این سوال ، پژوهش های زیادی انجام شده است که بعضی از این پژوهش ها تاکنون در دست تحقیق است . اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، که در قطب جنوب جریان دارند ، می دانند در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینی گسترش مى یابند که به آن ها "گرداب قطبی"(polar vortex) مى گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا را تجزیه کند .این گرداب ها باعث ایجاد ابرهاى سردی می شوند که بر فراز قطب جنوب جریان می یابند. که به این ابرها "ابر استراتوسفر قطبی" (polar stratosphere cloud) می گویند.اختصار آن psc است. Pscها بسیار سرد هستند و دمای آن ها حدود 80- سیلسیوس است.* Psc از نیتریک اسید تری هیدرات (nitric acid trihydrate) تشکیل شده است و با ابرهایی که ما آن ها را در آسمان می بینیم کاملاً متفاوتند. پس این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب کنند. "بنایراین با استناد به تحقیقات انجام یافته ،موارد زیر را می توان از عوامل موثر در تخریب لایه اوزون دانست:
1)محور زمین به گونه اى مى باشد که نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب مى تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد (زیرا ما گفتیم که پیوند میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون بسیار ضعیف مى باشد و ممکن است با کوچکترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت کوچکترین انرژى(مانند انرژى تابشى خورشید ) به حالت اولیه خود برگردند)