تناقص سمك طبقة الأوزون و الأشعة فوق البنفسجية

تشكّل طبقة الأوزون جزءا من طبقة الستراتوسفير للغلاف الجوّي، وتتكوّن من غاز الأوزون O₃. ووظيفتها الأساس حماية الحياة — المملكة الحيوانية والنباتية — من تأثيرات الأشعّة فوق البنفسجية، إذ تعكس بعضها وتمتصّ أخطرها. والوثيقة الموالية تجمع ما يلزم لتحديد موقعها بدقّة داخل الغلاف الجوّي.

Enlarge image

لم تعد حالة طبقة الأوزون تُقدَّر بالتخمين: تُقاس كمّية الأوزون في الجوّ سنة بعد سنة، وتُصوَّر الطبقة من الفضاء. والوثيقة الموالية تجمع القياسين معا — منحنى يتتبّع الكمّية عبر الزمن، وصورة تُظهر أين يقع النقص على سطح الأرض.

Enlarge image

لا يُقاس اتّساع الثقب بصورة واحدة، بل بسلسلة من الصور تُلتقَط في الشهر نفسه من كلّ سنة، حتى تكون قابلة للمقارنة. والوثيقة الموالية تعرض اثنتي عشرة صورة متتالية على مدى اثنتي عشرة سنة.

Enlarge image

تعزّز بين العلماء الرأي القائل بأنّ التلوّث الصناعي للجوّ، الناجم عن أكاسيد الآزوت وعن المركّبات المعروفة باسم الكلوروفلوروكربون CFC، يلعب دورا أساسيا في تناقص الأوزون. فأكاسيد النتروجين تنطلق مع عوادم الطائرات فوق الصوتية التي تطير على ارتفاعات تفوق 10 كم، وتتفاعل مع الأوزون فتحوّله إلى أكسجين. والوثيقتان المواليتان تبيّنان الآلية معادلةً معادلة.

Enlarge image

لا يكفي أن نعرف أنّ الأوزون يتناقص عبر الزمن: لا بدّ من معرفة كيف يتوزّع على سطح الكرة الأرضية في اللحظة نفسها، وبأيّ وحدة يُقاس. والوثيقة الموالية خريطة بألوان اصطلاحية، لكلّ لون فيها قيمة يعطيها المفتاح المرفق.

Enlarge image

تصل موجات الأشعّة فوق البنفسجية إلى الأرض بثلاثة أطوال، ولها معامل يُقدّر نوعيّتها وشدّتها. وقد سمحت نتائج دراسات أُجريت سنة 1995 بتحديد قيم هذا المعامل، وأصبحت معتمدة في كلّ دول العالم. والوثيقتان المواليتان تجمعان طيف الإشعاع الشمسي وجدول قيم المعامل.

Enlarge image

إنّ التعرّض المستمرّ للإشعاعات UVA و UVB الناتجة عن الشمس له تأثير في ظهور بعض الأمراض الجلدية عند الإنسان. وللتعرّف على بعض هذه الأمراض، تجمع الوثيقة الموالية ما ينفذ منها في الجلد وما يظهر على سطحه بعد سنوات من التعرّض.

Enlarge image

Enlarge image

طبقة الأوزون غلالة رفيعة من غاز الأوزون O₃ تشكّل جزءا من الستراتوسفير. ودورها امتصاص الأشعّة فوق البنفسجية القصيرة، المسبِّبة للطفرات، قبل أن تبلغ سطح الأرض. ورقّتها مذهلة: لو عُزل كلّ أوزون الغلاف الجوّي وحُصر في طبقة واحدة تحيط بالأرض في الشرطين النظاميين، لكان سمكها ما بين 2 و 6 ملّيمترات لا غير. وتُقاس كمّيته فوق منطقة بوحدة خاصّة، وقيمها من رتبة بضع مئات.

ولا يوجد الأوزون في الستراتوسفير وحده: يوجد منه القليل في التروبوسفير الذي نتنفّسه. والفرق بينهما ليس في الطبيعة بل في الموضع والدور — الستراتوسفيري درع يحمي، والتروبوسفيري ملوِّث يضرّ. ويتوزّع الأوزون على سطح الأرض حسب خطّ العرض قبل كلّ شيء: يزداد نحو القطب وينقص نحو خطّ الاستواء.

قياسات نصف قرن تُظهر تناقصا متّصلا لكمّية الأوزون، يزداد انحدارا مع السنوات، وثقبا يتّسع فوق القطب الجنوبي. وسبب ذلك التلوّث الصناعي للجوّ: أكاسيد الآزوت التي تنطلق مع عوادم الطائرات فوق الصوتية، ومركّبات الكلوروفلوروكربون CFC التي تصعد إلى الستراتوسفير لأنّها شديدة الاستقرار فتبقى في الهواء مدّة طويلة.

والآلية حلقة حفزية، وهي مفتاح الدرس كلّه. تُحرّر الأشعّة فوق البنفسجية ذرّة كلور Cl من مركّب CFC؛ فتتّحد هذه الذرّة بالأوزون وتحوّله إلى أكسجين متشكّلا أكسيد الكلور الأحادي ClO؛ ثمّ يتفكّك هذا الأخير بفعل ذرّات الأكسجين الحرّة، فتتحرّر ذرّة الكلور من جديد جاهزة للتفاعل. فالذرّة لا تُستهلك: هي تعود إلى نقطة البداية بعد كلّ هدم. والأمر نفسه يقع مع أكسيد الآزوت الأوّلي NO.

الأشعّة فوق البنفسجية مجال من الطيف الشمسي يقع خارج الضوء المرئي، من جهة الموجات القصيرة — ومن هنا اسمها. وهي تنتمي إلى الإشعاعات الكهرومغناطيسية وتمثّل ⁦4 %⁩ من الإشعاعات الشمسية، وتصل إلى الأرض بثلاثة أطوال: UV-A الطويلة ما بين 320 و 400 نانومترا، و UV-B المتوسّطة ما بين 290 و 320 نانومترا، و UV-C القصيرة ما بين 200 و 290 نانومترا. و UV-C أخطرها على الحياة، و UV-B ضارّة أيضا، و UV-A أقلّها ضررا.

وهنا يظهر الدور الدقيق للأوزون: هو يمتصّ الأشعّة التي يقلّ طول موجتها عن 290 نانومترا — أي الموجة القصيرة بأكملها — ويمتصّ معظم الأشعّة UV-B، ويترك أغلب الأشعّة UV-A تمرّ. فما يحمينا ليس حاجزا يردّ كلّ شيء، بل مِصفاة توقف أخطر ما يصل.

ويُقدَّر ما يبلغ الأرض من هذه الأشعّة بمعامل خاصّ، تتحكّم فيه عوامل معروفة: حالة طبقة الأوزون أوّلا، ثمّ العلوّ — إذ يزداد المعامل بـ ⁦10 %⁩ كلّما ارتفعنا 1000 متر — ثمّ الفصل، فهو مرتفع صيفا، ثمّ ساعة اليوم، إذ يبلغ قيمته القصوى ابتداء من الساعة الحادية عشرة حول منتصف النهار وينقص صباحا ومساء. أمّا الإصابة نفسها فتتوقّف على مدّة التعرّض: كلّما كانت شدّة المعامل كبيرة كانت المدّة اللازمة للإصابة صغيرة.

فالحساسية للضربة الشمسية خاصّية فردية مرتبطة بالتصبّغ، لا بشدّة الإشعاع وحدها: كلّما كان الجلد أفتح كانت الضربة أكثر حدوثا، حتى تغيب عند أغمق البشرات. ولذلك لا يكفي معامل UV وحده لتقدير الخطر عند شخص بعينه: يُقرأ المعامل مع لون البشرة ومع مدّة التعرّض.

لمّا صارت قضية الأوزون شأنا عالميا لخطورتها على الصحّة والبيئة، نشر فريق العمل المعني بالتقويم البيئي، التابع لبرنامج الأمم المتحدة لشؤون البيئة، تقريرا في نوفمبر 1991 يقدّر ما ينجرّ عن استنزاف الطبقة وما يتبعه من زيادة في الأشعّة فوق البنفسجية.

والعين هدف مثل الجلد: يذكر التقرير مرض المياه البيضاء، أي إعتام عدسة العين. كما تضعف الأشعّة فوق البنفسجية فعالية جهاز المناعة عند الإنسان، فيصير أكثر عرضة للأمراض المعدية، كمرض السل. أمّا النباتات فينخفض إنتاجها ويصغر حجم أوراقها، وقد تتغيّر التراكيب الكيميائية لبعض أنواعها فيضرّ ذلك بمحتواها من المعادن وقيمتها الغذائية.

وهناك عاقبة أبعد، في البحر. فالعوالق النباتية — الكائنات الحيّة الدقيقة الموجودة في مياه البحار والمحيطات — معرّضة هي أيضا لهذه الأشعّة. وهي أساس مهمّ لسلسلة الغذاء في الأنظمة البيئية، وتقوم بدور كبير في امتصاص ثاني أكسيد الكربون CO₂ من الجوّ فتخفّف من وطأة الاحتباس الحراري، كما تطلق الأكسجين الضروري لاستمرار الحياة. فنقص تجمّعاتها يمسّ السلسلة الغذائية والمناخ معا.

وأخيرا، لا يُخلط بين ظاهرتين متمايزتين: تدمير طبقة الأوزون ليس هو الاحتباس الحراري، ولكلّ منهما غازات تسبّبه؛ لكنّهما مرتبطتان، لأنّ بعض الغازات التي تهدم الأوزون، ومنها مركّبات CFC، هي أيضا غازات احتباس حراري قويّة. ويُضاف إلى ذلك أنّ تنفّس الهواء الغنيّ بالأوزون التروبوسفيري يؤثّر في الجهاز التنفسي والجهاز العصبي، فينتج عنه ضيق في التنفّس وصداع وإرهاق، وتظهر هذه الأعراض بوضوح بين صغار السنّ والشباب.

Enlarge image