استنفاد الأوزون

استنفاد طبقة الأوزون توضح ظاهرتين متميزة ولكنها ذات صلة لوحظ منذ أواخر 1970s: انخفاض مطرد من حوالي 4٪ في العقد الواحد في إجمالي حجم الأوزون في الأرض ل طبقة الستراتوسفير (ل طبقة الأوزون )، وانخفاض في فصل الربيع أكبر بكثير في الأوزون في الستراتوسفير فوق الأرض المناطق القطبية. يشار إلى الظاهرة الأخيرة على أنها ثقب الأوزون. وبالإضافة إلى هذه الظواهر معروفة في الغلاف الجوي العلوي، وهناك أيضا فصل الربيع القطبي استنفاد الأوزون في طبقة التروبوسفير الأحداث .
تفاصيل تشكيل ثقب الأوزون القطبي تختلف عن تلك التي في منتصف خطوط العرض رقيق، ولكن أهم عملية في كل من هو المحفز تدمير الأوزون من خلال الذرية الهالوجينات . [1] المصدر الرئيسي لهذه الذرات الهالوجين في طبقة الستراتوسفير هي الإنحلال الضوئي من صنع الإنسان أدلى الهالوكربون المبردات ( مركبات الكربون الكلورية فلورية ، الفريونات ، الهالونات ). ويتم نقل هذه المركبات إلى طبقة الستراتوسفير بعد المنبعثة على السطح. [2] وقد لوحظت زيادة كلا النوعين من استنفاد طبقة الأوزون وزيادة انبعاثات الكربون من هالة-.
ويشار إلى مركبات الكربون الكلورية فلورية والمواد الأخرى التي تسهم في والمواد المستنفدة للأوزون (ODS). منذ طبقة الأوزون يمنع موجات الأشعة فوق البنفسجية الأكثر ضررا (280-315 نانومتر) من الأشعة فوق البنفسجية ضوء (ضوء الأشعة فوق البنفسجية) من المرور من خلال الغلاف الجوي للأرض ، المرصودة والمتوقعة النقصان في المواد المستنفدة قد ولدت قلقا في جميع أنحاء العالم مما يؤدي إلى اعتماد بروتوكول مونتريال الذي يمنع إنتاج من مركبات الكربون الكلورية فلورية، والهالونات، وغيرها من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون مثل رابع كلوريد الكربون و ثلاثي كلورو الإيثان . ويشتبه في أن مجموعة متنوعة من الآثار البيولوجية مثل الزيادات في سرطان الجلد ، إعتام عدسة العين ، [3] الأضرار التي لحقت النباتات، والحد من العوالق السكان في المحيط منطقة ضوئي قد تنجم عن التعرض للأشعة فوق البنفسجية بسبب زيادة استنفاد الأوزون.
نظرة عامة دورة الأوزون

ثلاثة أشكال (أو المتآصلة ويشارك) الأكسجين في دورة المواد المستنفدة للأكسجين : الأكسجين ذرات (O أو الأكسجين الذري)، غاز الأكسجين (O 2 أو الأكسجين ثنائي الذرة)، وغاز الأوزون (O 3 أو الأكسجين ثلاثي الذرات). الأوزون يتكون في طبقة الستراتوسفير جزيئات الأكسجين عندما photodissociate بعد استيعاب و الأشعة فوق البنفسجية التي الفوتون الطول الموجي أقصر من 240 نانومتر. هذا تحويل واحدة 2 O إلى قسمين الجذور الأكسجين الذري. الجذور الأكسجين الذري الجمع بين ذلك مع جزيئات منفصلة 2 O لإنشاء اثنين جزيئات O 3. هذه جزيئات الأوزون تمتص الأشعة فوق البنفسجية بين 310 و 200 نانومتر، وبعد ذلك ينقسم الأوزون جزيء من O 2 وذرة أكسجين. ذرة الأكسجين ثم ينضم مع جزيء الأكسجين لتجديد الأوزون. هذا هو عملية مستمرة والتي تنتهي عند ذرة الأكسجين "يعيد توحيد" مع جزيء الأوزون لتقديم اثنين من جزيئات O 2.
O + O 3 2 O → المعادلة الكيميائية 2
يتم تحديد المبلغ الإجمالي الأوزون في طبقة الستراتوسفير من التوازن بين الإنتاج وإعادة التركيب الضوئي.
يمكن تدمير الأوزون من خلال عدد من الجذور الحرة المحفزات، وأهمها هي الهيدروكسيل (OH ·)، و أكسيد النيتريك الراديكالية (NO ·)، ذرية الكلور أيون (CL ·) والذرية البروم أيون (BR ·) . النقطة هي تدوين المشتركة للإشارة إلى أن كل هذه الأنواع لها الإلكترون المفردة، وبالتالي فهي رد الفعل للغاية. كل هذه المصادر الطبيعية على حد سواء والتي من صنع الإنسان، وفي الوقت الحاضر، فإن معظم OH · · وNO في طبقة الستراتوسفير هي من أصل طبيعي، ولكن النشاط البشري قد زاد بشكل كبير من مستويات الكلور والبروم. تم العثور على هذه العناصر في بعض المركبات العضوية مستقرة، وخاصة مركبات الكربون الكلورية فلورية (مركبات الكربون الكلورية فلورية)، والتي قد تجد طريقها إلى طبقة الستراتوسفير دون تدميرها في التروبوسفير نظرا لامكانياتها التفاعلية منخفضة. مرة واحدة في طبقة الستراتوسفير، والكلور وذرات برازيلي تتحرر من مركبات الأم بفعل الأشعة فوق البنفسجية، على سبيل المثال
CFCl 3 + الإشعاع الكهرومغناطيسي → CFCl 2 + الكلور
يمكن للذرات الكلورين وتدمير برازيلي ثم جزيئات الأوزون من خلال مجموعة متنوعة من الحفاز دورات. في أبسط مثال على دورة من هذا القبيل، [4] ذرة الكلور يتفاعل مع جزيء الأوزون، مع ذرة الأكسجين معها (CLO تشكيل) وترك جزيء الأكسجين العادي. يمكن للأول أكسيد الكلور (أي CLO) تتفاعل مع جزيء الأوزون الثاني من (أي O 3) لانتاج ذرة الكلور وآخر اثنين من جزيئات الأكسجين. والاختزال الكيميائية لهذه التفاعلات الغاز مراحل هي:
CL + O 3 O + CLO → 2 - ذرة كلور يتغير جزيء الأوزون إلى الأكسجين العادي
CLO + O 3 → الكلور + 2 O 2 - CLO من رد الفعل السابقة يدمر جزيء الأوزون الثاني ويعيد للذرة الكلور الأصلي، والتي يمكن تكرار أول رد فعل والاستمرار في تدمير الأوزون.
الأثر العام هو انخفاض في كمية الأوزون، على الرغم من يمكن انخفض معدل هذه العمليات من آثار دورات فارغة . وقد تم اكتشاف آليات أكثر تعقيدا التي تؤدي إلى تدمير الأوزون في طبقة الستراتوسفير السفلى أيضا.


الأوزون دورة


المتوسط ​​الشهري العالمي مبلغ إجمالي الأوزون.


أقل قيمة من المواد المستنفدة تقاس TOMS كل عام في ثقب الأوزون.
ومن شأن ذرة كلور واحدة تبقي على تدمير الأوزون (وبالتالي حافزا) لمدة تصل إلى سنتين (مقياس الوقت لنقل مرة أخرى إلى أسفل طبقة التروبوسفير) لولا ردود الفعل التي إخراجها من هذه الدورة من خلال تشكيل خزان الأنواع مثل كلوريد الهيدروجين (حمض الهيدروكلوريك) و نترات الكلور (ClONO 2). على أساس ذرة في والبروم هو أكثر كفاءة من الكلور في تدمير طبقة الأوزون، ولكن هناك الكثير أقل البروم في الغلاف الجوي في الوقت الحاضر. ونتيجة لذلك، سواء الكلور والبروم تسهم إسهاما كبيرا في استنفاد طبقة الأوزون بشكل عام. وقد أظهرت الدراسات المخبرية أن الفلور واليود الذرات المشاركة في دورات مماثلة الحفاز. ومع ذلك، في الغلاف الجوي للأرض، وذرات الفلور تتفاعل بسرعة مع الماء والميثان لتشكيل ملزمة بقوة HF ، بينما الجزيئات العضوية التي تحتوي على اليود يتفاعل بسرعة كبيرة في الجزء الأسفل من الغلاف الجوي أنها لا تصل إلى طبقة الستراتوسفير بكميات كبيرة. وعلاوة على ذلك، ذرة الكلور واحدة قادرة على التفاعل مع جزيئات الأوزون 100،000. هذه الحقيقة بالإضافة إلى كمية الكلور التي تطلق في الغلاف الجوي عن طريق مركبات الكربون الكلورية فلورية يوضح كيفية سنويا خطورة هي مركبات الكربون الكلورية فلورية على البيئة. [5]
[ تحرير ]ملاحظات على استنفاد طبقة الأوزون

وكان الانخفاض أكثر وضوحا في المواد المستنفدة في الجزء الأسفل من الغلاف الجوي . ومع ذلك، هو الأكثر عادة قياس ثقب الأوزون لا من حيث تركيزات الأوزون على هذه المستويات (والتي عادة ما تكون من بضعة أجزاء لكل مليون) ولكن عن طريق تخفيض في عمود الأوزون الكلي فوق نقطة على سطح الأرض، وهو ما يعبر عنه عادة في وحدات دوبسون ، كما يختصر "DU". انخفاض ملحوظ في عمود الأوزون في القطب الجنوبي الربيع وأوائل الصيف مقارنة مع 1970s في وقت مبكر وقبل لوحظت باستخدام أدوات مثل مطياف رسم خريطة الأوزون الكلي (تومس). [6]
تخفيضات تصل إلى 70٪ في عمود الأوزون التي لوحظت في الربيع (نصف الكرة الأرضية الجنوبي) الجنوبي فوق القارة القطبية الجنوبية وذكرت في 1985 (فرمان وآخرون 1985) لا تزال مستمرة. [7] من خلال 1990s، عمود الأوزون الكلي في سبتمبر وأكتوبر واصلت لتكون 40-50٪ أقل من ما قبل ثقب الأوزون القيم. في القطب الشمالي فقدت كمية أكثر متغير من سنة الى سنة مما كانت عليه في القطب الجنوبي. أكبر انخفاض، وتصل إلى 30٪، في فصل الشتاء والربيع، عندما الستراتوسفير ابرد.
ردود الفعل التي تحدث على السحب في الغلاف الجوي العلوي القطبية (الأمنية) تلعب دورا هاما في تعزيز استنفاد الأوزون. [8] الأمنية الخاصة تشكل بسهولة أكبر في البرد القارس من طبقة الستراتوسفير في القطب الجنوبي. هذا هو السبب في ثقب الأوزون شكلت الأول، وأعمق، وأكثر من القارة القطبية الجنوبية. فشل النماذج في وقت مبكر لاتخاذ الأمنية الخاصة في الاعتبار وتوقع نضوب التدريجي العالمي، وهذا هو السبب في ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي المفاجئ كان مثل مفاجأة لكثير من العلماء. [ بحاجة لمصدر ]
في خطوط العرض المتوسطة من الأفضل الحديث عن استنفاد طبقة الأوزون بدلا من الثقوب. انخفاض حوالي 3٪ قبل عام 1980 دون قيم لل35-60 ° N وحوالي 6٪ لل35-60 ° س. في المناطق الاستوائية، لا توجد اتجاهات هامة. [9]
استنفاد طبقة الأوزون يفسر أيضا الكثير من تخفيض نسبة الستراتوسفير العليا و طبقة التروبوسفير درجات الحرارة. [10] [11] مصدر دفء الستراتوسفير هي امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بواسطة طبقة الأوزون، وبالتالي خفض الأوزون يؤدي إلى تبريد. ومن المتوقع أيضا بعض التبريد في الغلاف الجوي العلوي من الزيادات في غازات الاحتباس الحراري مثل CO 2 ، إلا أن الأوزون الناجم عن التبريد يبدو أن المهيمنة [. بحاجة لمصدر ]
توقعات مستويات الأوزون لا تزال صعبة. المنظمة العالمية للأرصاد بحوث الأوزون العالمي ومشروع رصد والتبليغ رقم 44-يخرج بقوة لصالح لبروتوكول مونتريال، ولكن تلاحظ أن UNEP 1994 تقييم المبالغة فقدان الأوزون للفترة 1994-1997. [12]
[ عدل ]الكيمياء في الغلاف الجوي
[ عدل ]مركبات الكربون الكلورية فلورية والمركبات ذات الصلة في الغلاف الجوي
مركبات الكربون الكلورية فلورية وغيرها من المواد المستنفدة للأوزون المهلجنة (ODS) هي المسؤولة أساسا عن صنع الإنسان الكيميائية استنفاد الأوزون. المبلغ الإجمالي للفعالية الهالوجينات ( الكلور و البروم ويمكن حساب) في طبقة الستراتوسفير والمعروفة باسم الستراتوسفير يعادل الكلور الفعال (EESC). [13]
اخترعت من قبل مركبات الكربون الكلورية فلورية الابن توماس، ميدجلى في 1920s. كانت تستخدم في تكييف الهواء والتبريد وحدات، و الهباء الجوي رذاذ الدواسر قبل 1970s، وفي عمليات تنظيف المعدات الالكترونية الحساسة. كما وقعت أيضا من المنتجات من بعض العمليات الكيميائية. فلم يتعرض أي مصادر طبيعية كبيرة المحددة لهذه المركبات - وجودها في الغلاف الجوي يعزى كلية تقريبا إلى صناعة الإنسان. كما ذكر أعلاه، عندما يكون مثل المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون طبقة الستراتوسفير تصل، فهي فصل من الأشعة فوق البنفسجية لاطلاق سراح ذرات الكلور. ذرات الكلور بمثابة المحفز ، ويمكن أن تنهار كل عشرات الآلاف من جزيئات الأوزون قبل أن يتم إزالتها من الستراتوسفير. نظرا لطول العمر من جزيئات مركبات الكربون الكلورية فلورية، يتم قياس أوقات الانتعاش منذ عقود. ويحسب أن جزيء CFC يأخذ في المتوسط ​​من حوالي خمس إلى سبع سنوات للانتقال من مستوى سطح الأرض تصل إلى الغلاف الجوي العلوي، وأنها يمكن أن تبقى هناك لمدة حوالي قرن، وتدمير جزيئات الأوزون تصل إلى 100،000 خلال تلك الفترة. [14] [ التحقق اللازمة ]
[ تحرير ]التحقق من الملاحظات
وقد تمكن العلماء من يعزو بشكل متزايد إلى استنفاد الأوزون الملاحظ في زيادة من صنع الإنسان ( البشرية ) الهالوجين مركبات الكربون الكلورية فلورية من خلال استخدام نماذج معقدة النقل الكيمياء والتحقق من صحة بيانات الرصد ضد (على سبيل المثال SLIMCAT ، البطلينوس - الكيميائية لاغرانج النموذجي لل الستراتوسفير). هذه النماذج من خلال الجمع بين العمل قياسات الأقمار الصناعية من تركيزات الكيميائية والمجالات الأرصاد الجوية مع ثوابت معدل التفاعل الكيميائي التي تم الحصول عليها في التجارب المعملية. وهم قادرون على تحديد ليس فقط التفاعلات الكيميائية الرئيسية ولكن أيضا عمليات النقل التي تجلب CFC التحلل الضوئي المنتجات في اتصال مع الأوزون.
[ تحرير ]ثقب الأوزون وأسبابه



ثقب الأوزون في أمريكا الشمالية خلال 1984 (بشكل غير طبيعي دافئ الحد من استنفاد طبقة الأوزون) و 1997 (الباردة بشكل غير طبيعي مما يؤدي إلى استنزاف زيادة الموسمية). المصدر: وكالة ناسا [15]
ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي هو منطقة من الغلاف الجوي في القطب الجنوبي في مستويات الاوزون التي انخفضت مؤخرا الى ما يصل الى 33٪ من قيمها-1975 قبل. ثقب الأوزون يحدث أثناء فصل الربيع في القطب الجنوبي، من سبتمبر إلى ديسمبر في وقت مبكر، والرياح الغربية القوية تبدأ في تعميم حول القارة وخلق وعاء الغلاف الجوي. في هذا الدوامة القطبية ، ودمر أكثر من 50٪ من الأوزون في الستراتوسفير الدنيا خلال فصل الربيع في القطب الجنوبي. [16]
كما هو موضح أعلاه، فإن السبب الرئيسي لاستنفاد طبقة الأوزون هو وجود غازات المصدر التي تحتوي على الكلور (مركبات الكربون الكلورية فلورية في المقام الأول والهالوكربونات ذات الصلة). في وجود ضوء الأشعة فوق البنفسجية، وهذه الغازات فصل، والإفراج عن ذرات الكلور، والتي يذهب بعد ذلك الى تحفيز تدمير الأوزون. يمكن للكلور استنفاد الأوزون المحفزة تحدث في الطور الغازي، ولكن تتعزز بشكل كبير في وجود السحب الستراتوسفيرية القطبية (الأمنية). [17]
هذه الغيوم القطبية في الغلاف الجوي العلوي (PSC) شكل خلال فصل الشتاء، في البرد القارس. الشتاء القطبي مظلمة، وتتألف من 3 أشهر دون الإشعاع الشمسي (ضوء الشمس). عدم وجود ضوء الشمس يسهم في انخفاض في درجة الحرارة و الدوامة القطبية الفخاخ والهواء قشعريرة. درجات الحرارة تحوم حول أو تحت -80 درجة مئوية. هذه درجات الحرارة المنخفضة تشكل جزيئات سحابة. هناك ثلاثة أنواع من السحب PSC - هيدرات حمض النتريك السحب والتبريد ببطء الغيوم المياه الجليد، ومياه التبريد السريع للجليد السحب (nacerous) - توفير الأسطح للتفاعلات الكيميائية يوجه إنتاجها، في الصدارة الربيع لتدمير الأوزون [18 ]
و الضوئية العمليات التي ينطوي معقدة ولكن مفهومة جيدا. ملاحظة المفتاح هو أنه، عادة، أكثر من الكلور في الستراتوسفير تكمن في مركبات "الخزان"، في المقام الأول نترات الكلور (ClONO 2) وكذلك المنتجات النهائية مثل حمض الهيدروكلوريك مستقرة. تشكيل المنتجات النهائية إزالة الكلور أساسا من عملية استنزاف الأوزون. والكلورين تنحية السابق التي يمكن أن يتم في وقت لاحق متاحة عبر امتصاص الضوء في أقصر الأطوال الموجية من 400 نانومتر. [19] وخلال فصل الشتاء والربيع في القطب الجنوبي، ومع ذلك، ردود الفعل على سطح الجزيئات في الغلاف الجوي العلوي سحابة القطبية تحويل هذه "خزان" في المركبات الجذور الحرة على رد الفعل (Cl و CLO). وتسمى العملية التي السحب إزالة NO 2 من الستراتوسفير عن طريق تحويلها إلى حمض النيتريك في الجسيمات التي PSC ثم يتم فقدان بالترسيب نزع النتروجين. هذا يمنع CLO التي تتشكل يتم تحويلها مرة أخرى إلى ClONO 2.
دور أشعة الشمس في استنزاف الأوزون هو السبب في استنزاف الأوزون فوق القطب الجنوبي هو أكبر خلال فصل الربيع. خلال فصل الشتاء، على الرغم من وفرة الأمنية الخاصة هي في معظم بهم، وليس هناك ضوء فوق القطب لدفع التفاعلات الكيميائية. خلال فصل الربيع، ولكن الشمس يخرج، وتوفير الطاقة لدفع التفاعلات الكيميائية الضوئية وتذوب الغيوم القطبية في الغلاف الجوي العلوي، والإفراج عن اومه كبير الذي يحرك آلية حفرة. ارتفاع درجات الحرارة المزيد من قرب نهاية الربيع تفريق دوامة في منتصف ديسمبر كانون الاول. كما الدافئة، والأوزون وNO تدفقات الهواء 2-غنية من خطوط العرض الأدنى، يتم تدمير الأمنية الخاصة، واستنفاد طبقة الأوزون تعزيز عملية إيقاف، وإغلاق ثقب الأوزون. [20]
معظم الأوزون يتم تدميره هو في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي، وعلى النقيض من استنفاد طبقة الأوزون أقل بكثير من خلال تفاعلات المرحلة متجانسة الغاز، والذي يحدث في المقام الأول في طبقة الستراتوسفير العليا. [21]
[ عدل ]الفوائد في استنفاد طبقة الأوزون
في حين أن تأثير ثقب الأوزون في القطب الجنوبي في خفض الأوزون العالمي هي صغيرة نسبيا والتي تقدر بحوالي 4٪ في العقد الواحد، وقد ولدت في حفرة على قدر كبير من الفائدة للأسباب التالية:
وكان من المتوقع انخفاض في طبقة الأوزون في 1980s في وقت مبكر لتكون 7٪ تقريبا على مدى فترة 60 عاما. [ بحاجة لمصدر ]
وأفادت التقارير على نطاق واسع الاعتراف المفاجئ في عام 1985 أن هناك كبير "ثقب" في الصحافة. سبق أن اعتبرت استنفاد طبقة الأوزون في القطب الجنوبي السريع وخاصة إرجاعه إلى أخطاء القياس. [22]
كثير من [ من؟ ] كانوا قلقين أن ثقب الأوزون قد تبدأ في الظهور في مناطق أخرى من العالم ولكن حتى الآن الوحيدة الأخرى على نطاق واسع استنفاد الأوزون وأصغر "الدمل" لاحظ خلال فصل الربيع في القطب الشمالي فوق القطب الشمالي. انخفض الأوزون في مناطق خطوط العرض الوسطى، ولكن عن طريق بدرجة أقل بكثير (حوالي 4٪ - 5٪ انخفاض).
إذا كانت الشروط تصبح أكثر حدة (درجات الحرارة برودة الستراتوسفير، السحب في الغلاف الجوي العلوي أكثر، والكلور أكثر نشاطا)، قد ينخفض ​​الأوزون العالمي بوتيرة أكبر من ذلك بكثير. معيار ظاهرة الاحتباس الحراري نظرية يتوقع أن طبقة الستراتوسفير سوف تبرد. [23]
عندما ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي تتكسر، والهواء المواد المستنفدة للالمنضب الانجرافات للخروج الى المناطق المجاورة. تم الإبلاغ عن انخفاض في مستوى الأوزون لمدة تصل إلى 10٪ في نيوزيلندا في الشهر التالي لانهيار ثقب الأوزون في القطب الجنوبي. [24]
[ تحرير ]آثار استنفاد طبقة الأوزون

منذ طبقة الأوزون يمتص الأشعة فوق البنفسجية الأشعة فوق البنفسجية من الشمس، ومن المتوقع نفاد طبقة الأوزون إلى زيادة الأشعة فوق البنفسجية مستويات السطح، مما قد يؤدي إلى أضرار، بما في ذلك زيادة في سرطان الجلد . كان هذا هو السبب في بروتوكول مونتريال . على الرغم من الانخفاض في الأوزون في الستراتوسفير بشكل جيد مرتبطة مركبات الكربون الكلورية فلورية وهناك أسباب وجيهة للاعتقاد النظرية أن التناقص في الأوزون سوف يؤدي إلى زيادة في الأشعة فوق البنفسجية السطحية، وليس هناك دليل مباشر يربط بين الرصد استنفاد الأوزون إلى ارتفاع معدلات الإصابة بسرطان الجلد وتلف العين في البشر. هذا يرجع جزئيا UVA لا يمتص، والتي كما تم المتورطين في بعض أشكال سرطان الجلد، من خلال الأوزون، وأنه من المستحيل تقريبا للسيطرة على إحصاءات عن تغيير نمط الحياة في السكان.
[ عدل ]زيادة الأشعة فوق البنفسجية
الأوزون، في حين أن الأقلية المكونة في الغلاف الجوي للأرض، هي المسؤولة عن معظم امتصاص الإشعاع فوق البنفسجية. كمية الإشعاع فوق البنفسجية التي تخترق طبقة الأوزون من خلال يقلل بشكل كبير مع سمك مائل المسار و-كثافة طبقة. في المقابل، من المتوقع انخفاض في الأوزون في الغلاف الجوي إلى مستويات تؤدي إلى زيادة كبيرة في UVB بالقرب من السطح. وبتاريخ الأوزون يحركها تشكيل الفينولية في حلقات جذوع الأشجار بداية استنفاد الأوزون في خطوط العرض الشمالية إلى أواخر 1700s.
الزيادات في سطح UVB يمكن أن يكون بسبب ثقب الأوزون الاستدلال جزئيا الإشعاعي نقل الحسابات النموذجية، ولكن لا يمكن حسابها من قياسات مباشرة بسبب عدم وجود موثوقة التاريخية (ما قبل ثقب الأوزون) بيانات الأشعة فوق البنفسجية السطحية، على الرغم من أحدث المراقبة UV سطح برامج قياس موجودة (على سبيل المثال في لودر، نيوزيلندا ). [25]
UV-215 وأكثر حيوية الإشعاع هو المسؤول عن خلق الأوزون في طبقة الأوزون من O 2 (الأكسجين العادي). UV-215-280 UV من خلال الزيادات نتيجة لانخفاض الأوزون في الستراتوسفير، ولكن هذا لا يكفي أن تفعل أكثر من فصل واحد للسندات الأكسجين من المواد المستنفدة، وبالطبع تعطيل الربط DNA.

[ عدل ]الآثار البيولوجية
وكان الشغل الشاغل العامة بشأن ثقب الأوزون آثار زيادة الأشعة فوق البنفسجية السطحية على صحة الإنسان. حتى الآن، واستنفاد الأوزون في معظم المواقع كانت عادة نسبة ضئيلة، وكما ذكر أعلاه، لا يوجد دليل مباشر من أضرار صحية تتوفر في معظم خطوط العرض. وكانت مستويات عالية من استنزاف ينظر في ثقب الأوزون أي وقت مضى لتكون مشتركة في جميع أنحاء العالم، يمكن أن تكون آثار كبيرة أكثر مأساوية. كما أن ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية لديها في بعض الحالات نمت كبيرة جدا بحيث تصل إلى الأجزاء الجنوبية من أستراليا ، نيوزيلندا ، تشيلي ، الأرجنتين ، و جنوب أفريقيا ، وتعنى البيئة أن الزيادة في الأشعة فوق البنفسجية السطحية يمكن أن تكون كبيرة. [26]
واستنفاد طبقة الأوزون تغيير كافة آثار الأشعة فوق البنفسجية على صحة الإنسان، سواء كانت إيجابية أو سلبية.
UVB ومن المسلم به عموما (الأشعة فوق البنفسجية طاقة أعلى الإشعاع التي تمتصها طبقة الأوزون) ليكون عاملا مساهما في الإصابة بسرطان الجلد، وإنتاج فيتامين D . وبالإضافة إلى ذلك، زادت الأشعة فوق البنفسجية السطحية يؤدي إلى زيادة الأوزون في طبقة التروبوسفير، وهو خطر على صحة البشر. [27 ]
[ تحرير ]سرطان الخلايا الحرشفية والقاعدية
الأشكال الأكثر شيوعا من سرطان الجلد لدى البشر، القاعدية و الحرشفية وسرطان الخلايا تم، مرتبطة بقوة إلى التعرض UVB. الآلية التي UVB يدفع هذه السرطانات هي مفهومة جيدا امتصاص الإشعاع فوق البنفسجية يتسبب في قواعد بيريميدين في جزيء الحمض النووي لشكل dimers ، مما أدى إلى أخطاء النسخ عندما DNA مكررات. هذه السرطانات خفيفة نسبيا ونادرا ما القاتلة، على الرغم من أن علاج سرطان الخلايا الحرشفية يتطلب في بعض الأحيان واسعة لعملية جراحية في. من خلال الجمع بين البيانات الوبائية مع نتائج الدراسات على الحيوانات، ويقدر العلماء أن انخفاض نسبة الواحد في المائة في الأوزون في الستراتوسفير من شأنه أن يزيد من حدوث هذه السرطانات بنسبة 2٪. [28]
[ تحرير ]سرطان الجلد الخبيث
شكل آخر من أشكال سرطان الجلد، الخبيثة سرطان الجلد ، هو أقل شيوعا بكثير ولكنه خطير أكثر، ويجري قاتلة في حوالي 15-20٪ من الحالات التي تم تشخيصها. لا علاقة بين سرطان الجلد الخبيث والتعرض فوق البنفسجية مفهومة جيدا حتى الآن، ولكن يبدو أن تشارك كل من UVA UVB و. التجارب على الأسماك تشير إلى أن 90 إلى 95٪ من الأورام الميلانينية الخبيثة قد يكون ناجما عن الإشعاع فوق البنفسجية والمرئية [29] في حين أن التجارب على opossums تشير إلى دور أكبر للUVB. [28] وبسبب هذا الغموض، فإنه من الصعب تقدير أثر استنفاد طبقة الأوزون على حدوث سرطان الجلد. دراسة واحدة أظهرت أن كان مرتبطا بزيادة 10٪ في الأشعة UVB مع زيادة 19٪ في الميلانينية للرجال و 16٪ للنساء. [30] دراسة من الناس في بونتا أريناس ، في الطرف الجنوبي من شيلي أظهرت، على 56٪ زيادة في سرطان الجلد، وزيادة 46٪ في سرطان الجلد الغير قتامي على مدى فترة سبع سنوات، جنبا إلى جنب مع مستويات الأوزون قد انخفض وزيادة الأشعة فوق البنفسجية. [31]
[ تحرير ]إعتام عدسة العين القشرية
الدراسات توحي بوجود علاقة بين العين القشرية إعتام عدسة العين والأشعة فوق البنفسجية التعرض-B، وذلك باستخدام تقريبية الخام من التعرض ومختلف تقنيات التقييم الساد. وأجري تقييم مفصل للتعرض العين للأشعة فوق البنفسجية B-في دراسة عن خليج تشيسابيك الملاحون، حيث ارتبطت الزيادة في متوسط ​​التعرض العين سنوية مع تزايد مخاطر التعتيم القشرية. [32] وفي هذه المجموعة المعرضة بدرجة عالية من الذكور البيض في الغالب، كان دليل يربط بين العتامة القشرية إلى التعرض لأشعة الشمس أقوى حتى الآن. بيد أن البيانات اللاحقة من دراسة على أساس السكان في بيفردام، اقترح WI قد تقتصر المخاطر التي يتعرض لها الرجال. في الدراسة بيفردام، كانت تعرض بين النساء أقل من التعرض بين الرجال، وكان ينظر أي ارتباط. [33] وعلاوة على ذلك، لم تكن هناك بيانات ربط التعرض لأشعة الشمس لخطر إعتام عدسة العين في الأمريكيين من أصل أفريقي، على الرغم من أمراض العيون الأخرى لديها معدلات انتشار مختلف بين المجموعات العرقية المختلفة، والتعتيم القشرية يبدو أن الأمريكيين من أصل أفريقي في أعلى مقارنة مع البيض. [34] [35]
[ عدل ]الأوزون في طبقة التروبوسفير زيادة
زيادة الأشعة فوق البنفسجية يؤدي إلى زيادة سطح طبقة التروبوسفير الأوزون. ومن المسلم به عموما الأوزون على مستوى الأرض، فإنه من المخاطر الصحية، والأوزون هي سامة قوية، نظرا ل أكسدة خصائص. في هذا الوقت، ويتم إنتاج الأوزون على مستوى الأرض أساسا بفعل الأشعة فوق البنفسجية على احتراق الغازات من عوادم السيارات. [ بحاجة لمصدر ]
[ عدل ]إنتاج فيتامين (د) زيادة
المقال الرئيسي: فيتامين D
ويتم إنتاج فيتامين D في الجلد بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. وهكذا، أعلى UV-B التعرض يثير الإنسان فيتامين D في تلك القصور فيه. البحوث التي أجريت مؤخرا (في المقام الأول بما أن بروتوكول مونتريال)، وتبين أن العديد من البشر أقل من المستوى الأمثل مستويات فيتامين (د). على وجه الخصوص، تم العثور على الربع الادنى من فيتامين D (<17،8 نانوغرام / مل)، في سكان الولايات المتحدة باستخدام معلومات من دراسة الصحة الوطنية وفحص التغذية الذي أجري لتترافق مع زيادة في الوفيات من كل الأسباب في عموم السكان. [36 ] حين ترتبط مستوى أعلى من فيتامين (د) مع ارتفاع معدل الوفيات، والهيئة لديها الآليات التي تمنع أشعة الشمس من إنتاج فيتامين D. الكثير [37]
[ تحرير ]التأثيرات على الحيوانات غير البشرية
العثور على 2010 نوفمبر تقرير من قبل علماء في معهد علم الحيوان في لندن أن الحيتان قبالة ساحل كاليفورنيا أظهرت ارتفاعا حادا في أضرار أشعة الشمس، وهؤلاء العلماء "الخوف من أن ترقق طبقة الأوزون هو المسؤول". [38]
صورت الدراسة وأخذ خزعات الجلد من أكثر من 150 الحيتان في خليج كاليفورنيا وجدت "أدلة على نطاق واسع من الضرر البشرة المرتبطة عادة مع حروق الشمس الحادة والشديدة،" وجود الخلايا التي تشكل عند تلف الحمض النووي عن طريق الأشعة فوق البنفسجية. وتشير النتائج إلى "ارتفاع مستويات الأشعة فوق البنفسجية نتيجة لاستنفاد الأوزون هي المسؤولة عن الضرر الجلد المرصودة، في بنفس الطريقة التي الإنسان معدلات سرطان الجلد تم على الزيادة في العقود الأخيرة". [39]
[ تحرير ]التأثيرات على المحاصيل
ومن المتوقع زيادة الأشعة فوق البنفسجية تؤثر على المحاصيل. وهناك عدد من الأنواع الهامة اقتصاديا من النباتات، مثل الأرز ، وتعتمد على البكتيريا الزرقاء الموجودة على جذورها للإبقاء على النيتروجين . البكتيريا الزرقاء حساسة للأشعة فوق البنفسجية وستتأثر الزيادة فيها. [40]
[ عدل ]السياسة العامة



توقعات ناسا تركيزات الأوزون في الغلاف الجوي العلوي لو لم يتم مركبات محظورة.
ولا يعرف المدى الكامل للأضرار التي تسببت مركبات الكربون الكلورية فلورية على طبقة الأوزون ولن تكون معروفة لعدة عقود، ولكن انخفاض ملحوظ في عمود الأوزون لوحظت بالفعل (كما هو موضح من قبل).
بعد صدور تقرير عام 1976 من قبل ل أكاديمية الولايات المتحدة الوطنية للعلوم إلى أن القرائن العلمية تؤيد مصداقية فرضية نضوب الأوزون [41] انتقل عدد قليل من البلدان، بما في ذلك الولايات المتحدة وكندا والسويد والدنمارك والنرويج و، للقضاء على استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية في علب رش الهباء الجوي. [42] وفي الوقت الذي يعتبر على نطاق واسع هذا كخطوة أولى نحو سياسة أكثر شمولا التنظيم، ولكن التقدم في هذا الاتجاه تباطأ في السنوات اللاحقة، وذلك بسبب مجموعة من العوامل السياسية (استمرار المقاومة من صناعة الهالوكربون وتغيير في الموقف العام التنظيم البيئي خلال السنتين الأوليين من إدارة ريغان) والتطورات العلمية (الأكاديمية اللاحقة الوطنية التقييمات التي أشارت إلى أن التقديرات الأولى من حجم استنفاد طبقة الأوزون كانت كبيرة أكثر من اللازم). تم تصنيع دوبونت الحرجة براءة اختراع لالفريون من المقرر ان تنتهي في عام 1979 . حظرت الولايات المتحدة استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية في علب الهباء الجوي في عام 1978. [42] ورفض مقترحات الاتحاد الأوروبي لحظر مركبات الكربون الكلورية فلورية في الرش بالرذاذ، والولايات المتحدة، واصلت مركبات الكربون الكلورية فلورية لاستخدامها لتنظيف غازات التبريد وألواح الدوائر. انخفض الإنتاج في جميع أنحاء العالم CFC بشكل حاد بعد الحظر الهباء الجوي الأمريكي، ولكن بحلول عام 1986 كان قد عاد تقريبا إلى مستوى 1976 لها. [42] وفي عام 1993، دوبونت اغلاق منشآتها CFC. [43]
بدأ موقف الحكومة الأمريكية لتغيير مرة أخرى في عام 1983، عندما ويليام Ruckelshaus استبدال آن M. بورفورد مديرا ل وكالة الولايات المتحدة لحماية البيئة . تحت Ruckelshaus وخليفته توماس لي، دفعت وكالة حماية البيئة لنهج الأنظمة الدولية لالهالوكربون. في عام 1985 20 دولة، بما في ذلك معظم المنتجين CFC الرئيسية، وقعت اتفاقية فيينا لحماية طبقة الأوزون الذي أنشأ إطارا للتفاوض اللوائح الدولية بشأن المواد المستنفدة للأوزون. وفي نفس العام، تم الإعلان عن اكتشاف ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي، مما تسبب في نهضة في اهتمام الرأي العام بهذه القضية. في عام 1987، وقع ممثلون من 43 بلدا في بروتوكول مونتريال . وفي الوقت نفسه، تحولت صناعة الهالوكربون موقفها والتي تدعم بروتوكول للحد من إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية. ومع ذلك، كان هذا التحول غير المتكافئ مع دوبونت تعمل أسرع من نظرائهم الأوروبيين. ربما يخشى دو بونت عمل المحكمة المتعلقة بسرطان الجلد زيادة خاصة أن وكالة حماية البيئة قد نشرت دراسة في عام 1986 مدعيا أن إضافية قدرها 40 مليون حالة وفاة بالسرطان 800،000 كان لا بد من المتوقع في الولايات المتحدة في السنوات ال 88 القادمة. [44] و تحول الاتحاد الأوروبي موقفه بعد ألمانيا وكذلك تخلى دفاعها عن صناعة مركبات الكربون الكلورية فلورية والتي تدعم التوجهات نحو تنظيم. حاولت الحكومة والصناعة في فرنسا والمملكة المتحدة للدفاع عن الصناعات التي تنتج مركبات الكربون الكلورية فلورية حتى بعد التوقيع على بروتوكول مونتريال [45]
في مونتريال، اتفق المشاركون على تجميد إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية عند مستويات عام 1986 والحد من الإنتاج بنسبة 50٪ بحلول عام 1999. [42] وبعد سلسلة من البعثات العلمية إلى القطب الجنوبي أدلة مقنعة على أن الواقع كان سبب ثقب الأوزون من الكلور والبروم