الأوزون ( Ozone )

الأوزون شكل من الأكسجين الموجود بكميات قليلة في طبقات الجو المحيطة بالأرض. ويُعدّ وجود الأوزون في الطبقة العليا من الجو عاملاً رئيسيًا للحفاظ على الحياة على الأرض. أما وجود الأوزون في الطبقة السفلى من الجو فيؤدي إلى تلوث الهواء. ويستخدم الأوزون في بعض الصناعات، كتنقية المياه والتبييض.

تحتوي جزيئات الأكسجين العادية على ذرتين من الأكسجين، أما جزيئات الأوزون فإنها تحتوي على ثلاث ذرات من الأكسجين.

يتكون الأوزون طبيعيًا عن طريق التفاعلات الضوئية الكيميائية والتفريغ الكهربائي. يتكون الأوزون عن طريق التفاعل الضوئي الكيميائي عندما يرتطم إشعاع شمس ذو قوة عالية بالأكسجين العادي في الطبقة العليا من جو الأرض، ويحول بعضًا منه إلى أوزون.

وكذلك تقوم تفاعلات التفريغ الكهربائي بما فيها البرق والشرارات الكهربائية الصادرة من المحركات بتحويل بعض الأكسجين إلى أوزون. وبالإمكان إنتاج الأوزون صناعيًا عن طريق التفريغات الكهربائية في آلة تسمى مولد الأوزون.

يوجد معظم الأوزون في الطبقات العليا من الجو، وتوجد أعلى نسبة تركيز على ارتفاع يتراوح مابين 15 و30كم عن سطح الأرض ويعتمد ذلك على خط العرض. ويمثل هذا التركيز عشرة أجزاء في المليون بالحجم - أي عشرة أجزاء أوزون لكل مليون جزء من الهواء. تعمل طبقة الأوزون في الطبقة العليا من الجو كحجاب واقٍ للأرض من 95% إلى 99% من أشعة الشمس فوق البنفسجية التي تعتبر سببًا يؤدي لسرطان الجلد، إذا ماتعرض لها الإنسان بكثرة.

أعرب بعض العلماء في أواسط السبعينيات من القرن العشرين عن قلقهم من أن المركبات الكيميائية المسماة الكلوروفلوروكربون (ك ف ك) هي المسؤولة عن خرق طبقة الأوزون الواقية للأرض.

وكانت مركبات (ك ف ك) تستعمل بكثرة في ذلك الوقت كمادة دافعة في علب رش الهباء الجوي. عندما ينبعث هذا المركب من العلبة يصعد ببطء في الهواء وعندما يصل إلى طبقات الجو العليا تقوم أشعة الشمس فوق البنفسجية بتفتيت هذا المركب إلى أجزاء يتفاعل بعضها مع الأوزون الموجود في تلك الطبقة، وبذلك يقلل من كمية الأوزون.

ولكن العلماء سرعان ما اكتشفوا أن انخفاض نسبة الأوزون الموجود في طبقات الجو العليا يعتمد على خط العرض، إذ يكون الانخفاض أشد في المناطق الواقعة على القطب الجنوبي (أنتاركتيكا)، حيث يكوّن ¸ثقبًا·. وأصدر علماء من المركز البريطاني لدراسة القطب الجنوبي في عام 1985م، أول تقرير عن وجود ثقب في طبقة الأوزون فوق خليج هالي. وفي عام 1986م قامت كل من الهيئة الوطنية لإدارة أبحاث الملاحة الجوية والفضاء الأمريكية (NASA)، والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP)، بتأسيس هيئة معدل الأوزون لدراسة نفاد كمية الأوزون في الجو.

وقد جمع بعض أعضاء هذه الهيئة معلومات من خلال الأقمار الصناعية ومن معدات على الأرض، ونشروا استنتاجاتهم في مارس من عام 1988م. وقد أكدت انخفاض نسبة الأوزون فوق منطقة القطب الجنوبي. واستنتج أعضاء هذه الهيئة أيضًا أنّ نسبة الأوزون في مناطق القطب الشمالي منخفضة، ولكن ليست إلى تلك الدرجة التي تؤدي إلى تكوين ثقب كما هو الحال في منطقة القطب الجنوبي.

وفي أوروبا وضعت كل من ألمانيا وفرنسا خططًا للبحث تسمى مشروع كيمياء الأوزون في الغلاف الزمهريري القطبي، وكان غرض هذا المشروع هو دراسة نضوب كمية الأوزون في المناطق الشمالية.

وفي عام 1987م وقعت إحدى وثلاثون دولة إتفاقية مونتريال التي تقضي بالحد من إنتاج مركبات (ك ف ك). وقد تم تنفيذ هذه الاتفاقية في الأول من يناير عام 1989م. وفي إعادة لتقييم اتفاقية مونتريال في عام 1990م، اتضح أن إنتاج مركبات (ك ف ك) انخفض في جميع أنحاء العالم، ولكنه اتضح أيضًا أن المركبات التي أنتجت كبديل لمركبات (ك ف ك) ضارة أيضًا بطبقة الأوزون.

ودعت اتفاقية مونتريال المجددة في عام 1990م بالإيقاف الكلي لإنتاج مركبات (ك ف ك) في نهاية القرن الحالي.

ولكن الجو سيبقى ملوثًا بمركبات (ك ف ك) لعدة سنوات حتى بعد إيقاف إنتاج هذه المركبات ؛ وذلك لأن كمية كبيرة منها تتسرَّب إلى الجو من المكيفات الهوائية والثلاجات. كما أن العلماء يتوقعون أن يزداد تآكل طبقة الأوزون أكثر في السنوات القادمة، لأن مركبات (ك ف ك) تعمر طويلاً. وهذا سيؤدِّي إلى زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى الأرض، وبخاصة في مناطق جنوب أستراليا ونيوزيلندا.

يعتبر معظم الأوزون الموجود في طبقات الجو السفلى مسببًا لتلوث الهواء، إذ إنه يتكون نتيجة للتفاعلات الكيميائية بين أشعة الشمس والمواد المسببة للتلوث الموجودة في الجو. والأوزون الناتج عن هذا التفاعل عبارة عن مركب دخاني ضوئي كيميائي. ★ تَصَفح: الضباب الدخاني. ويستطيع هذا النوع من الأوزون أن يتلف مباشرة مواد المطاط والبلاستيك والنبات وأنسجة الحيوانات. وقد يتعرَّض هذا الأوزون إلى المزيد من التفاعلات الكيميائية التي تولد مواد كيميائية أخرى ضارة. والتعرّض إلى نسب معينة من هذا الأوزون يسبب صداعًا وحرقة في العينين، وتهيجًا في مجرى التنفس عند العديد من الأفراد.

والصيغة الكيميائية للأوزون هي O₃ ويبلغ وزنه الجزيئي 47,998. أما الأوزون الخام فهو غاز أزرق باهت.

عُرف الأوزون لأول مرة عن طريق رائحته الحادة المزعجة التي غالبًا ما تلاحظ قرب المفاتيح الكهربائية والآلات.

وقد اكتشف عالم الكيمياء الألماني كريستيان فريدريك شونبين الأوزون في عام 1840م.