تعریف کلی

ازن (Ozone) کلمه یونانی است به معنی «بو» و بالاخض به «بوی تند» اطلاق می شود. اوزن (O3) مولـکولی با سه اتم اکسیژن و مولکول اکسیژن (O2) دارای دو اتم اکسیژن است اما اختلاف یک اتم اکسیژن در این دو مولکول تفاوتهای اساسی را بین آنها بوجود آورده است.

 

چرخه ازن

 

 

در اســــتراتوسفر ( Stratospher ) مولکول های تازه ازن مدام با واکنشهای شیمیایی و دریافت انرژی لازم از پرتــوهای خورشید ، به مولکول و اتم اکسیژن تجزیه می شوند. این اتمهای اکسیژن که بسیار فعالند، طی مدت زمـــان کوتاهی یعنی کمتر از کسر ثانیه ، از هم جدا و به مولکولهای اکسیژن متصل می شوند و تشکیل مولکولهای سه اتـــــمی اکسیژن ، یعنی ازن ، را می دهند. غیر از این چرخه طبیعی ، طی واکنشهایی با ازت و هیدروژن و کلر تولید شده در سطح و رها شده به اتمسفر ، از بین می رود.

 

 

ساختمان و فرمول گسترده ازن

 

فرمول ازن به صورت رزونانسی نمایش داده می شود.(بوم سا: مراجعه به کتب شیمی دبیرستان)

 

 

 

 

 

 

 

اهمیت ازن در حیات بشر 

 

 

 

 

اگر فضانوردی ، در ارتفاع زیاد ، به این سیاره خانه ما نظاره کند، نوار نازک آبی رنگی که دور زمین را فراگرفته ، نظرش را جلب خواهد کرد. این پوشش شفاف ، حیات را در جو زمین تأمین می نماید. حیات ، بصورتی که ما می شناسیم، تنها با پوشـش حفاظتی ازن میسر می شود. بدون وجود ازن ادامه ی زندگی امکان ناپذیر است. تشعشعات خورشیدی ، یـکنواخت نیست. این تشعشعات ، شامل اشعه ای به نام اشعه ماورای بنفش است.
چنانچه تمامی این تشعشعات به سطح زمین می رسید، وجود حیات در روی زمین امکان ناپذیر است. زیرا این تشعشعات حامل مقدار زیادی انرژی مرگ زا برای موجودات زنده است. خوشبختانه تنها بخش ناچیزی از اشعه مــــاورای بنفش خورشید به سطح زمین می رسد. قسمت اعظم این اشعه ، انرژی خود را در ارتفاع ٢٠ تا ٣٠ کیلومتـری سطح زمین و در جو آن از دست می دهد. در این عمق از جو فراگیرنده زمین، مقادیر متنابهی ازن موجود است و این ازن، اشعه ماورای بنفش را جذب می کند.

 

 

رایحه تازگی بعد از رعد و برق

 

 

 

پس از رعد و برق ، تنفس شما با آسودگی بیشتری صورت می گیـــرد. هوا پاکیزه و مملو از تازگی است. علت این است که رعد و برق ، باعث تولید گاز ازن در جو می شود و همین گاز است که هوا را تازه تر می نماید.

 

 

انسان و نابودی لایه ازن

فعالیت انسانها بر روی زمین در سپر حفاظتی ازن ، اثر می گذارد. از نیــــمه قرن بیستم ، فعالیت انسان روی زمین موجب بروز ضایعاتی در لایه ازن شده و به نظر می رسد که حیــات روی کره زمین در معرض مخاطره قرار گرفته است. در واقع انسان ناخواسته هوا را با مواد شیمیایی آلوده مـــی کند و سپر حفاظتی خود را از بین می برد. در اواسط دهه ١۹۷٠ ، دانشمندان به امکان تاثیر پرواز هواپیماهای ســـــریع السعیر و یا فوق سرعت صوت و مواد شیمیایی موجود در قوطی های عطر پاش روی لایه ازن پی بردند.
هواپـــیماهای مافوق صوت ، در ارتفاعات بسیار زیاد که هوا رقیق تر و مقاومت آن در برابر بدنه هواپیما کمتر است ، پـــرواز می کنند و ازت فعال موجود در دود خروجی از موتور هواپیما اثر ضایع کننده بر روی لایه ازن دارد. گازهای کـــلرو فلوئورو کربن (CFC) نیز که در خنک کننده ها و دستگاههای تهویه مورد اسـفاده قرار می گــیرد، روی ازن استراتوسفری خطرناک می باشد. هر اتم کلر آزاد شده از این گازها ، حدود یک صد هزار مولکول ازن را ضایع می کند و با مصرف این گازها طی یک دهه مقادیر زیادی ازن از بین رفته و تراکم این گاز در استراتوسفر کاهش یافته است.

 

 

 

نقش ازن در ضد عفونی آب

آبی که می آشامیم، کلریزه است. این آب مضر است، در حالی که طعم آن نیز نامطبوع تر از طعـــم آب چشمه است. آب آلوده به ازن ، عاری از هر گونه باکتری زیان آور است و طعم آن نیز بر ذایقه ، خوشایندتر است.

 

 

 

 

 

لایه ی ازن و عوامل مخرب آن

اتمسفر زمین از مولوکولهای گاز تشکیل شده است که درتعادل بین نیروی جاذبه و حرکت گرمایی مولوکولهای هوا, نزدیک به سطح زمین نگه داشته شده است . گازهای اتمسفر عبارتند از ازت(۷۸/٠) اکسیژن(٢١%) آرگون (۹%) و گاز کربنیک(۳%) بعلاوه اتمسفر حاوی مقادیراندک وبسیار جزیی از عناصر وترکیبات مختلفی ازجمله متان, ازن, هیدروژن سولفوره, مونوکسید کربن, کلروفلوروکربن هاوانواع ذرات نیزهست . نوع ومیزان گازهای تشکیل دهنده اتمسفر و همچنین درجه حرارت آنها با افزایش ارتفاع از سطح زمین تغییرمی کند و برهمین اساس است که طبقات مختلف اتمسفر رامشخص می کنند . لایه حیاتی ازن درطبقه استراتوسفر وجود دارد یعنی طبقه ای که از تروپوپاز (مرز بین تروپوسفربا طبقه بالایی آن) تا ۵٠ کیلومتر بالا گسترده شده وبا افزایش ارتفاع درجه حرارت آن افزایش می یابد. بیشترین غلظت ازن درارتفاع ١۶ تا١۸ کیلومتری عرض های جغرافیایی قطبی و درحدود ٢۵ کیلومتری بالای خط استوا اتفاق می افتد.

ازن گازی بی رنگ, بااندکی مزه شیرین, بوی تند وزننده است که در تروپوسفور به عنوان یک آلوده کننده و دراستراتوسفره نوان سپرحیات مطرح است. نها ١ درصد از کل ازن اتمسفر درتروپوسفور بوده و ۹٠ درصد بقیه دراستراتوسفر می باشدودر آنجا بصورت طبیعی به وسیله واکنش اشعه ماورای بنفش با اکسیژن تشکیل می شود. فعالیت های انسانی, غلظت موادی همچون اکسیدهای ازت , اکسیدهای هیدروژن, کلرین و برومین را به میزان زادی در اتمسفر افزایش داده است که ین مواد به وسیله چرخه های کاتالیتیکی, ازن رابا سرعت بیشتری نسبت به میزان تولید آن ازبین می برند. شیمی استراتوسفری بیار پیچیده بوده و ١۵٠  واکنش شیمیایی بین ۵٠ نوع ماده شیمیایی در آن وجود دارد, اما این بدان معنا است که کل تهدیدات بالقوه لایه ازن استراتوسفری هنوز شناخته نشده اندبه نظر می رسد .

 

 

 

 

تهدید لایه ازون از طریق چهار منبع اصلی

١- توسعه فناوری نوین درجنگ افزارها ٢ - صنعت هوایی ٣- شیوه زندگی وکشاورزی  ٤- بکارگیری انواع ترکیبات پیچیده شیمیایی.  بنابراین عوامل مخرب لایه ازن عبارتند از:

 

 

١- انتشارات حاصل ازاحتراق در هواپیماهای مافوق صوت پرواز کننده درلایه استراتوسفر ٢- اکسید نیتروس منتشرشده ازکودهای شیمیایی ازته ٣- اکسید های حاصل از آزمایش سلاح های هسته ای ٤ -کلروفلوروکربن های مورد استفاده دراسپری ها ٥- سیستم عای سرد کننده و فرآیندهای صنعتی ٦- هالون ها وحلال ها. بهترین تخمین تاکنون نشان می دهد که لایه ازن استراتوسفری می تواند ٥ تا ٢۵ درصد درطول یک دوه ٢٠ تا ١۵٠ ساله به وسیله عوامل مخرب فوق , کاهش یابد. در طول دهه ١۹۷٠ اظهارشد که کاربرد وسیع کودهای ازته کشاورزی و یا گیاهان تثبیت کننده ازت ممکن است بر سیکل ازت اثربگذارد وباعث افزایش اکسید های ازت آزاد شده ازسطح زمین به درون اتمسفر گردند که سپس باعث افزایش آنها دراستراتوسفر می شوند وبه واسطه یکسری واکنشهای شیمیایی, ازن کاهش می یابد.

درصورت تخریب ازن به این میزان, ما مجبور خواهیم شد که بین تحریم یا کاهش استفاده از کود شیمیایی یا ادامه استفاده ازآن با سرطان پوست وامکان اثرات مضر روی محصولات کشاورزی وآب وهوای جهان یکی را انتخاب کنیم .

دربخش کشاورزی نیز اخیراً برای ضد عفونی کردن و کشتن آفات میوه ها وسبزی هابه میزان زیادی از متیل برمید استفاده میشود که این ماده می تواند سبب تخریب ١٠ درصد ازلایه ازن باشد. گرم شدن هوا به سرعت باعث ایجادجریانهای انتقالی شدیدی می شود که گازها رابه داخل استراتوسفر حمل می کند. انفجار های هسته ای که تولید امواج تکان دهنده می کند و می تواند اکسیدهای ازت را به داخل اتمسفر تزریق کند, همه باعث تخریب ازن استراتوسفری می گردد. افزایش غلظت اکسیدهای ازت استراتوسفری درنتیجه آزمایشهای هسته ای نه تنها ازن را درابتدای دهه ١۹٦٠ کاهش داده بلکه این اکسید ها, اشعه ورودی خورشید را به میزان ۶ تا ۸ درصد در برخی از ماههای سال جذب کرده است. محققان عقیده دارند که انفجارهای هسته ای به میزان ٥٠٠٠ تا ١٠٠٠٠ میلیون تن, سبب تخریب ازن استراتوسفری به میزان قابل توجهی می شود.

بطوری که با نمایش جنگ هسته ای به میزان ١٠٠٠٠ میلیون تن , تخمین زده می شود که ستون ازن در نیمکره شمالی بین ٣٠ تا۷٠ درصد ودر نیمکره جنوبی بالاتر از ۴٠درصد کاهش یبد.

چنین کاهش قابل ملاحظه ای چندین سال طول می کشد و بقایای اصلی جنگ هسته ای, اثرات بیولوژیکی اشعهUV-B را به میزان زیادی افزایش می دهد. افزایش این اشعه نه تنها از فعالیت سیستم دفاعی در انسان وسایر پستانداران جلوگیری می کند بلکه باعث افزایش شیوع سرطان پوست می شود واکوسیستم های خشکی و اقیانوس رانیز تهدید می کند.

آثار زیست محیطی تخریب لایه ازن
از آنجایی که لایه ازن دراستراتوسفر, قسمت اعظم تابش های ماورای بنفش را که برای حیات انسان زیانبار است, می گیرد, بنابراین, دراثر کاهش ضخامت لایه ازن میزان تابش اشعه UV-B به سطح زمین افزایش می یابد موجب تاثیرات نامطلوب زیست محیطی میشود. ازجمله ،که به زنجیره های غذایی خشکی واقیانوس صدمه می زند وسلامت انسان رامورد تهدید قرار می دهد. بیش از ۳٠٠ نوع گیاه برای تعیین واکنش گیاهان در برابر افزایش UV-B آزمایش گردیده که دربیشتراز نیمی ازآنها تغییراتی نمایان شده است. بطوری که مثلا برگ های تنباکو در برابر این اشعه لبه هایشان به طرف بالا پیچانده می شود که احتمالا این تغییر ناشی از تخریب یک هورمون گیاهی دربالاترین لایه ها توسط اشعه مذکور است. کاهش باردهی که بدلیل افزایش جذب یا افزایش انعکاس انرژی فوری می باشد همچنین افزایش شاخه ها, کوتاهی طول برگ ها وافزایش تعداد برگها, اثرات ناشی از افزایش اشعه UV-B می باشد. گاهی اوقات, تغییرات فصلی در درختان یکساله یادوساله نیز دیده می شود به عنوان مثال گل دهی ممکن است تسریع شودیا به تاخیرافتد اما تعداد گل ها و بنابراین میوه ها اغلب کاهش می یابد. بیشتر نگرانی ها مربوط به آسیب وارده برسیستم های فتوسنتزی به وسیله اشعه UV-Bمی باشدکه در نتیجه آن پتانسیل تولید اولیه کاهش می یابدو بنابراین تمام شبکه غذایی یک اکوسیستم تهدید می شودو اگر انهدام لایه ازن گسترده تر شود ومحصولات عمده کشاورزی نظیر(گندم, برنج ذرت)راتحت تاثیرقراردهد, اختلال های اجتماعی جدی نیز به بار خواهد آمد. حتی یک کاهش مختصر در تولید غذا پیامدهای سیاسی واجتماعی بزرگی درسراسر جهان داردو یک کاهش ١٠تا ١۵ درصدی درمحصولات کشاورزی فاجعه بار خواهد بود. پستانداران نیز مانند انسان دچارآسیب چشمی می شوند, برای مثال مقادیر زیاد اشعه UV-Bشدت عفونت های چشمی وتعدادی از سرطان های چشم را درگاوافزایش می دهد.

در بررسی ها نشان داده شده که اشعه مذکور برای حیوانات نه تنها سرطان زاست, بلکه سیستم ایمنی بدن را نیز تغییرمی دهدکه نتیجه اش عدم شناخت تومور سرطانی به عنوان یک جسم زاید می باشد. مقادیر بالای اشعه UV-B درقله کوهها نیز می تواند باعث عقیم شدن پرندگان در این مکان هاشود. ازدیگر اثرات اشعه نامبرده براکوسیستم خشکی, افزایش آلودگی هوا و افزایش واکنش فتو شیمیایی در تروپوسفرهمچون تولید ازن درسطح زمین و ایجاد باران های اسیدی را می توان نام بردکه همگی بر روی سلامت انسان ومحصولات کشاورزی وسایر گیاهان تاثیرات زیان باری دارند. همچنین مدتهاست که چنین حدس زده می شود که انهدام لایه ازن ممکن است به کاهش قابلیت تولید یا بهره وری اولیه (تولید گیاهی) اقیانوس های جهان منجر شود.

ازآنجا که لایه ازن ناحیه جنوبگان درسال های اخیر ٥٠ درصد کاهش یافته, بنابراین دراین منطقه مقداربیشتری اشعه UV-B به سطح اقیانوس می تابد که این تولید فتوپلانکتون ها(آونگ های میکروسکوپی شناورکه شالوده ذنجیره غذایی دریا هستند) راکاهش می دهدو همچنین موجب آسیب رسیدن به DNA و درنتیجه رشد و تولید مثل آنها می شود. درباره اثرات انهدام لایه ازن برسلامت انسان باید گفت که درحال حاضرعقیده براین است که احتمالا انواع بیماری ها درمقایسه با شرایط غیر ازآن به صورت همه گیر ظاهر خواهد شد.

برخی از وضعیتهای پزشکی که باافزایش اشعه UV-B وخیم ترمی شوند عبارت است از:
١-سرطان های پوست

٢- آسیب های چشمی وتاثیر برسیستم ایمنی بدن.

تحقیقات نشان داده است که به ازای ۵ درصدکاهش ضخامت لایه ازن درآمریکا,۵۶٠٠٠ بیمار برتعدادمبتلایان به سرطان پوست(ازنوع سرطان یاخته های قاعده ای) و٢۵٠٠٠ برتعدادمبتلایان به سرطان پوست(نوع سرطان با یاخته های متورق) افزوده شده است. برخی از تخمین ها حکایت از آن دارندکه اگر هیچ اقدامی در زمینه کاهش تخریب لایه ازن صورت نگیرد, میزان مرگ ومیر ناشی از سرطان پوست برای افرادی که در حال حاضر درایالات متحده زندگی می کنند وآنهایی که تاسال ٢٠۷۵ دراین کشور متولد می شوندحدود ٣ میلیون نفر خواهد بود.

٣ مشکل مهم در سطح کره زمین عبارتند از:

١-گرم شدن کره زمین
درجه حرارت متوسط زمین طی صد سال گذشته نسبت به هر دوره صد ساله دیگر درده هزار سال گذشته افزایش داشته است. اگر آهنگ رشد درجه حرارت همین طور ادامه یابد, گرم شدن جهان درقرن بیست ویکم می تواند سبب ایجاد مصیبتهای بزرگی برای زندگی در روی زمین شود. خشکسالی , شیوع بیماری های گوناگون وجاری شدن سیل های شدیدبه سبب آب شدن یخهای قطبی ازجمله این مصیبتها می باشد.گرم شدن جهان نتیجه افزایش گازهای گلخانه ای درجو زمین است. این گازها سبب می شوندکه مقداری ازگرمای ناشی ازنورخورشید حبس شود. سردسته این گازها دی اکسید کربن می باشد که ازاحتراق گازهای فسیلی درنیروگاه ها واتومبیلها ایجادمی گردد. یکی ارزراه حل هایی که درآینده می تواندمورد استفاده قراربگیرد, ایجاد نیروگاه های همجوشی هسته ای است. دراین نیروگاه ها, برعکس نیروگاه های امروزی که اتم ها درآن می شکنند,اتم هابه هم جوش می خورند. دراین فرآیند انرژی زیادی تولید می شود ولی زباله های رادیو اکتیو تولید نمی گردد. هدف دانشمندان راه اندازی یک نیروگاه همجوشی هسته ای دراوایل قرن بیست ویکم میلادی می باشد. راه حل دیگر, منجمد کردن گاز دی اکسید کربن موجود در هوا وانبار کردن آن درفضا است, ولی شاید ساده ترین راه حل , افزودن آهن به آب اقیانوس ها می باشد . اخیرا ثابت شده است که این کار سبب افزایش پلانکتونها (موجودات ریزو زنده میکروسکپی) رآب می شود و این پلانکتونها مقادیر زیادی از دی اکسید کربن موجود در هوا راجذب خواهند کرد. اگر گرم شدن جهان همین طور ادامه پیداکند, تا پایان قرن بیست ویکم, سطح اقیانوس هفتاد متر بالا خواهد آمد. این امر سبب ایجاد سیل های بسیار شدید در بسیاری از کشورهایی می گردد که(مانند بنگلادش) درزمین های پست قرار دارند. همچنین ادامه افزایش درجه حرارت زمین, یخهای جنوبگان وشمالگان را ذوب خواهد کرد و شهرهای زیادی زیر آب فرو خواهند رفت و بسیاری ازشهرهانیز به صورت نسخه های بزرگتری ازشهرونیز درخواهند آمد. شهرهایی که به جای خیابانهای پر از اتومبیل کانال هایی خواهند داشت که درآنها قایق ها به رفت وآمد مشغول می باشند. افزایش درجه حرارت اتمسفر زمین به معنی افزایش دمای سطح آب دریاها نیزهستکه این خود می تواند جریانهای اقیاوسی رادگرگون کندوهمین امرشرایط اتمسفررادربروز با طوفانها تغییرخواهد داد.چرخش جریان های عمده اقیانوسی باعث توزیع حرارت ازاستوا به سمت قطب می گردد. طوفانهای اقیانوس اطلس واقیانوس آرام شرقی وغربی درچرخش اتمسفر, جابجایی بارندگی وایجاد حرارت نهایی به سوی قطب موثر می باشد.

بادوبرابر شدن میزان دی اکسید کربن جو زمین ودرنتیجه افزایش دمای سطح آب دریابه میزان ٣/٢ تا ۸/۴ درجه سانتی گراد,پتانسیل تخریبی طوفانهای حاره ای ۶٠ درصد افزایش خواهد یافت.

هیات بین الدول بررسی کننده تغییرات اقلیمی IPCC پیش بینی کرده است که سطح اقیانوس های جهان تاسال ٢٠٣٠ درحدود ٢٠ سانتی متر و درانتهای قرن ٢١ , تا ۶۵ سانیمتر افزایش خواهد یافت(بادامنه ٣ تا١٠ سانتیمتر درهردهه) . این هیات هشدار داده است که پیش بینی های به دست آمده براسا الگوهای رایانه ای نمی تواند گویای بسیاری از واکنشهای گیاهان, باکتری ها, اقیانوس ها, بخارها, ابرهاو موجودات کره زمین باشداگر چه توافق های علمی راین پایه قراردارندکه نتیجه این دگرگونی ها میزان حرارت وهمچنین آثار تغییرات جوی رااحتمالا افزایش خواهد داد.

٢- عصر یخبندان بعدی
شاید دوران های یخبندان , نیمی از تاریخ زمین راتشکیل داده باشدو مسلما خیلی قبل ازآن که انسان پا بر روی این سیاره بگذارد دوران های یخبندا وجود داشته اند , دوران های متناوبی که درآنها ورقه هایی از یخ مناطق بزرگی از زمین را می پوشاندند و سبب ایجاد بادهای شدید و ریزش دائمی برف می شدند. باید گفت که دوره یخبندان بعدی به تاخیر افتاده است. بنابراین دانشمندان باید راهی برای متوقف کردن آن پیدا کنند. هر یک از دوره های یخبندان قبلی از٢٠میلیون تا۵٠میلیون سال ادامه داشته است. تنها ده درصد از دو میلیون سال گذشته دارای دوره های آب وهوایی گرم,مثل دوره ای که ما درآن زندگی می کنیم ,بوده است. عوامل زیادی دست به دست یکدیگرمی دهند وسبب بوجود آمدن دوره های یخبندان می گردند. یکی از مهمترین این عوامل تغییراتی است که طی زمانهای طولانی در گردش زمین به دور خورشید ایجاد می گردد. طی هزاران سال مداری که ما درآن به دور خورشید می گردیم می تواند تا میلیون ها کیلومتر تغییر کند و این فاصله روی آب و هوا تاثیر می گذارد دوران یخبندان قبلی درحدود ۵/۳ میلیون سال قبل آغاز شد و کانادا , گرینلند, سیبری.

اسکاندیناوی وقسمت اعظم بریتانیا ازجمله دریای شمال را پوشاند. آخرین باری که قطب شمال به سمت جنوب شروع به گسترش کرددرطول آمریکای شمالی آنقدر پیشرفت کرد تا به منطقه پایین دست دریاچه های بزرگ رسید. اگر دوباره چنین اتفاقی روی دهد , شهرهایی نظیر نیویورک بوسیله رودخانه عظیمی از یخ عملا ازبین خواهد رفت. جنوبگان قاره یخ زده ای در اطراف قطب جنوب است. دردوران یخبندان جدید, ورقه های یخ از مناطق قطبی شروع به پیشروی می کنند و براساس شواهدی که دردوران یخبندان قبلی دردست است سر راه خود خانه های بسیاری راخراب خواهند کرد. دانشمندان فکر می کنند وقتی یک دوره یخبندان آغاز می شود ظرف مدت ٢٠ سال روی آب وهوای جهان اثر می گذارد.

دوره یخبندان بعدی سبک زندگی نسل هایی راکه در آن دوره زندگی خواهند کرد بطور کلی تغییر خواهد داد.

ازآنجا که یخ پیشروی می کند شهرهای کنونی دیگر وجود نخواهند داشت . میلیون ها نفر سعی خواهند کرد به مناطق نزدیکتر به استوا, که گرمتراست کوچ کنند و این مسئله باعث تراکم بیش ازحدجمعیت خواهد شد. به جای این کارممکن است بتوانیم مثل اسکیموها خانه هایی از یخ بسازیم وخودمان رابا شرایط یخبندان تطبیق دهیم.

۳- خطر اجرام آسمانی
زمین دائماً توسط شهاب سنگ ها خرده سیاره ها و ستاره های دنباله دار تهدید می شود که پروژه های مختلفی شروع شده و هدف آن بررسی وضعیت سنگ های آسمانی است که ممکن است در آینده به زمین نزدیک شوند :

مانند : خرده سیاره ای به نام ( F11×199 ) که در قرن آینده چندین بار از نزدیک زمین عبور خواهد کرد . البته خطراتی که کره زمین را تهدید می کنند از موضوعات گفته شده بیشتر است و ممکن است در آینده این خطرات در اشکال دیگری نیز بروز کند .

حذف مواد مخرب لایه ازن
آیا تا به حال با مواد تشکیل دهنده دستگاه هایی که برای اطفای حریق استفاده می شوند، آشنایی داشته اید؟ آتش خاموش کن ها بستگی به کاربردی که دارند، از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده اند که هالون ها یکی از این مواد هستند.

هالون ها یکی از گاز های مخرب لایه ازن هستند که در کپسول های آتش نشانی برای خاموش کردن آتش استفاده می شوند. با وجود خواص بسیار مناسب برای خاموش کردن آتش در این گازها، این مواد جزو فهرست مواد تحت کنترل پروتکل مونترال قرار دارد و به دلیل توان تخریب ازن بسیار بالای آنها باید از چرخه مصرف حذف شوند.
بررسی ها نشان داده است با این که میزان کل مصرف این مواد در جهان حدود ٢ درصد کل مصرف مواد مخرب لایه ازن را تشکیل می دهد، اما این گازها موجب تخریب بیش از ٢۵درصد لایه ازن می شوند.

براساس مفاد پروتکل مونترال، کشورهای عضو موظف به حذف تولید و مصرف مواد مخرب لایه ازن، بنا بر برنامه زمانی ارائه شده در این پروتکل هستند. جمهوری اسلامی ایران نیز که در سال ١٣۶۹ (١۹۹٠ میلادی) به عضویت این پروتکل درآمده است و از آن زمان تاکنون فعالیت های بسیاری در زمینه حذف مصرف مواد مخرب لایه ازن در صنایع مختلف مصرف کننده این مواد ازجمله صنایع تولید تجهیزات سرماساز، تولید اسفنج و صنعت کشاورزی داشته موظف است به دیگر تعهدات این پروتکل عمل کند.
بررسی ها نشان می دهد که هالون ها یکی از مواد مخرب لایه ازن است که سلامت کره زمین را تهدید می کنند، طبق برنامه زمانبندی پروتکل مونترال به منظور حفاظت از لایه ازن احداث سیستم های جدید هالون ممنوع اعلام شده و با متوقف شدن تولید هالون مصرف کنندگان این ماده موظف به جایگزینی آن با دیگر عوامل خاموش کننده آتش سازگار با قوانین و مقررات جاری زیست محیطی شده اند.
از این رو کشورهای عضو پروتکل مونترال ملزم به اعمال کنترل در تولید و مصرف و در نهایت حذف مصرف هالون ها تا سال ٢٠١٠ میلادی هستند. بر این اساس پس از اول ژانویه سال ٢٠١٠ میلادی تنها هالون های بازیافتی می توانند مورد مصرف قرار گیرند و این امر فقط تحت نظر نهادهای دولتی و بین المللی همچون دفتر حفاظت لایه ازن سازمان حفاظت محیط زیست امکان پذیر است.

اقدامات انجام شده در ایران
در این خصوص، دفتر حفاظت لایه ازن با همکاری آژانس توسعه فرانسه (به صورت همکاری دوجانبه) و با استفاده از تسهیلات صندوق چندجانبه پروتکل مونترال اقدام به اجرای طرح برنامه مدیریت هالون به منظور حذف مصارف غیرضروری هالون در کشور کرده است . این طرح شامل ۳ بخش عمده شامل ایجاد مرکز تبادل اطلاعات، ایجاد بانک فیزیکی هالون و آموزش کمک های فنی بوده است که هم اکنون در کشور در حال است.
بخش ایجاد مرکز تبادل اطلاعات شامل اطلاعات فنی، اقتصادی و دیگر موارد مرتبط با هالون هاست که دفتر حفاظت لایه ازن هم اکنون در حال جمع آوری تمامی اطلاعات مربوط به شرکت های تامین کننده خدمات و مصرف کننده های هالون است.
بانک فیزیکی هالون نیز به منظور بازیافت، بازگردش هالون ها و پوشش مصارف ضروری ایجاد می شود.
در این بخش مراکز بانک فیزیکی هالون برای جلوگیری از انتشار بی مورد هالون در هوا و نیز فراهم آوردن هالون برای شرکت ها یا سازمان هایی که مصرف هالون در آنها بنا به تشخیص گروه مشاوران هالون ضروری است کاربرد دارد.
همچنین این مرکز مسوول دریافت هالون ها از استفاده کنندگانی هستند که تجهیزات مصرف کننده هالون یا اطفای حریق خود را از رده خارج کرده یا تجهیزات فعلی را جایگزین دستگاه های بدون مصرف هالون کرده اند.
این مرکز هالون های بازیافتی را مطابق معیار تعریف شده به استفاده کنندگانی که نیاز حیاتی و ضروری به مصرف هالون دارند، خواهند فروخت.
بر این اساس آموزش کمک های فنی به مراکز مصرف کننده هالون درخصوص مدیریت استفاده از هالون یا جایگزینی این مواد نیز ضروری است که در حال اجرا در کشور است.

محدودیت استفاده از هالون در جهان
بررسی ها نشان می دهد که هالون ها در تخریب لایه ازن استراتوسفریک نقش بسیار بالایی دارند؛ به طوری که پتانسیل تخریب لایه ازن هالون ١۳٠١ که به نام تجاری BTM شناخته می شود ١٠ و طول عمر اتمسفری آن ۶۵ سال و پتانسیل تخریب هالون ١٢١١ که به نام تجاری BCF شناخته می شود ۳ و طول عمر اتمسفری آن ١١ سال ا ست که در مقایسه با بقیه مواد مخرب لایه ازن درصد تخریب بالایی دارد به این ترتیب هالون ها به عنوان مواد کنترل شده در پروتکل مونترال شناخته شده اند، بنابراین عامل محدود کننده در استفاده از هالون ها اثرات زیست محیطی آنهاست.
ترکیبات هالون اگرچه بسیار محدود مرد استفاده قرار می گیرند ولی می تواند در اثر انتشار در جو به دلیل عمر طولانی و ترکیب با ازن استراتوسفر باعث تخریب آن شده و باعث کاهش ایمنی جو در برابر پرتوهای ماورای بنفش شود. همان طور که می دانید لایه ازن به عنوان سپر محافظ گیاهان حیوانات و انسان در برابر تابش پرتو ماورای بنفش خورشید عمل و از برخورد طول موج کشنده آن به زمین جلوگیری می کند و تشعشعات جذب شده در این طول موج ها عامل آفتب سوختگی، سرطان پوست و آب مروارید بوده و می توانند با ضعیف کردن سیستم ایمنی بدن انسان مقاومت او را در برابر بیماری ها کاهش دهند. علاوه بر این پرتو ماورای بنفش می تواند باعث کندی رشد گیاهان و صدمه به ساختار ژنتیکی موجودات زنده شود.
به همین دلیل، معاهده های بین المللی خصوصا معاهده مونترال بشدت استفاده از این ترکیبات را محدود کرده است. برخورد برخی ترکیبات هالون با حریق ممکن است ترکیباتی تولید کند که در اثر سمیت آنها، افراد دچار مخاطره شوند. کلر در میان عناصر هالون فعال تر از دیگران بوده و ملاحظات بیشتری را می طلبد در نتیجه تحقیقات و پیشرفت های گسترده ای هم درباره جایگزینی هالوکربن های گازی و مایع و سیستم های با گازهای بی اثر برای هالون ها و شیوه ها و روش های جدید جایگزینی صورت گرفته است که پس از تصویب پروتکل مونترال و با اعمال الزامات و محدودیت های اجبار شده در آن، تلاش گسترده ای برای شناسایی مواد و سیستم های جایگزین صورت گرفت.

جایگزین های هالون
موسسات ملی و بین الملی مرتبط با حفاظت لایه ازن درخصوص معرفی جایگزین های هالون اقدامات فراوانی انجام داده اند از آن جمله به نشانی اینترنتی http:/epa.gov/ozone/snap می توان اشاره کرد که با مراجعه به سایت اینترنتی هر کدام از آنها می توان گزارش ها، فهرست جایگزین های مورد تایید و حتی تولیدکنندگان آنها را دریافت کرد. امروزه جایگزین های هالون که برخی از آنها از نظر ساختمان ملکولی شبیه هالون است ولی اثر تخریبی کمتر دارند، معرفی شده اند.
برخی از جایگزین های هالون را می توان مواد شیمیای خشک چند منظوره، آب خاموش کننده های2 CO، سیستم های هالوکربنی غیر مخرب لایه ازن، سیستم های گز بی اثر ، سیستم های مه آب و غیره را نام برد.
سیستم های اطفای حریق مبتنی بر هالون تا چندی پیش در کاربردهای خاص خود پیشرو بوده و با توجه به وسعت کاربرد و استفاده از آنها می توان گفتگوی سبقت را از سایر سیستم های هم رده و مشابه خود ربوده بودند؛ اما امروز به علت مشکلات زیست محیطی شدید این مواد عملا عمر استفاده از آنها رو به پایان است؛ هرچند استفاده از این ترکیبات در کاربری های مختلف بعد از اثبات وجود مشکلات زیست محیطی آنها در تخریب لایه ازن و با تصویب پروتکل مونترال و الحاقیه های آن به کلی منع شد و امروزه تولید این مواد و سیستم های مبتنی بر آنها متوقف شده است.

درخواست همکاری از دوستداران محیط زیست
از این رو دفتر حفاظت لایه ازن با برگزاری سمینارها و ارائه اطلاعات مختلف از دیگر سازمان ها و مراجع ذیربط انتظار دارد تا نسبت به آگاه سازی پرسنل خود و اطلاع رسانی در خصوص مواد جایگزین هالون ها در صنایع که سازگار با لایه ازن باشند اقدام کند. این آگاهی و اطلاع رسانی ها موجب می شود افراد با فناوری های رایج جایگزین برای هالون ها آشنا شده و در صورت نیاز اقدام های لازم برای حذف این گونه مواد مخرب را به عمل آورند. همچنین از فروشندگان، شارژکنندگان، مخصوصا مصرف کنندگان هالون انتظار می رود سیستم های هالون خودرا تغییر داده و به سیستم های جایگزین هالون روی آورند که بدیهی است در آینده از نظر اقتصادی به نفع خود قدم مثبتی برخواهند داشت، زیرا طبق برنامه زمانبندی پروتکل مونترال به منظور حفظ لایه ازن احداث سیستم های جدید هالون ممنوع اعلام شده و با متوقف شدن تولید هالون، مصرف کنندگان این ماده موظف به جایگزینی آن تا سال ٢٠١٠ با سایر عوامل خاموش کننده آتش سازگار با قوانین و مقررات جاری زیست محیطی شده اند.
در این رابطه دفتر حفاظت لایه ازن سازمان حفاظت محیط زیست با همکاری دولت فرانسه (به صورت همکاری دوجانبه) و با استفاده از تسهیلات صندوق چند جانبه پروتکل مونترال، تحت عنوان «برنامه مدیریت هالون» در نظر دارد با ایجاد مرکز تبادل اطلاعات و بانک فیزیکی هالون (شامل مرکز بازیافت و استفاده مجدد) تمام واحدهای مصرف کننده این مواد در کشور را شناسایی و در صورت امکان تحت پوشش خدمات مراکز تبادل اطلاعات و بانک فیزیکی هالون قرار دهد.

ازلایه ازن حفاظت کنیم
بنابراین اگر می خواهید محصولاتی مانند، اسپری، یخچال، فریزر و کپسول آتش نشانی را که حاوی مواد مخرب لایه ازن هستند دور بیندازید، مراقب باشید گازهای درون آنها خارج نشوند و حتما با مشاوران در این خصوص مخصوصا دفتر حفاظت لایه ازن، سازمان حفاظت محیط زیست تماس حاصل نمایید. اگر شما سرویس کار یخچال هستید، سعی کنید از انتشار گازهای مخرب داخل کمپرسور یخچال، فریزر ها و دستگاه های تهویه مطبوع هنگام تعمیر جلوگیری کنید.
اگر لایه ازن و آسمان آبی را دوست دارید، خانواده، همسایه و دوستان خود را از اهمیت حفاظت لایه ازن آگاه کنید.
اگر کشاورز هستید و از متیل بروماید برای ضد عفونی خاک و انبار استفاد می کنید، سعی کنید جایگزین های مناسب را به کار ببرید. اگر شهروندی هستید که به زندگی خود و دیگران احترام می گذارید، سعی کنید اطلاعات بیشتری درباره اثرات تخریب لایه ازن روی مردم، حیوانات و محیط زیست کسب کنید. اگر خانه دار هستید، با مصرف محصولاتی مانند اسپری، یخچال و فریزر که روی آنها نشان دوستدار ازن (ozone Friendly) یا فاقد سی اف سی (CFC Free) نصب شده است، از لایه ازن حفاظت کنید.
اگر آموزگار هستید، دانش آموزان خود را نسبت به اهمیت حفاظت از محیط زیست و مخصوصا لایه ازن آگاه کنید و اگر کارمند هستید، به شرکت خود در شناسایی تجهیزات موجود حاوی مواد مخرب لایه ازن (آبسردکن، تهویه مطبوع، آتش خاموش کن، افشانه ها و کالاهای اسفنج دار) کمک کنید که خریداری نشوند و با یک همکاری جمعی در جهت عمل به تعهدات پروتکل مونترال قدم برداریم.

طرح تصفیه آب به روش ازن در ایران
این طرح که خرداد ماه سال ١۳۸٢ با حضور آقای شفیعی معاون وزیر نیرو در امور آب و فاضلاب مورد بهره برداری قرار گرفت بالغ بر یک میلیارد و ۶۶۵ میلیون ریال و ۶٠٠ هزار یورو هزینه دربرداشت.
برای اجرای طرح ازن – ازن علاوه بر احداث یک ساختمان به مساحت ١۵٠ متر مربع و دو مخزن بتونی به ظرفیت هر کدام ١۵٠٠متر مکعب ، دو ژنراتور تولید گاز ازن و ۴٠٠ تزریق کننده ازن ( دیفیوزر) نیز نصب شده است .
تصفیه آب به روش ازن – ازن یک روش تصفیه فیزیکی است که در آن به فاصله دو ساعت ، دو مرتبه گاز ازن به آب تزریق می شود که موجب ته نشین شدن هالومتانها و حذف کامل آلاینده ها می گردد.
استفاده از روش ازن – ازن علاوه بر کاهش ۷۵ درصدی مصرف برق نسبت به روشهای معمول ازن زنی سرعت تصفیه آب را تا ١۵ درصد شبانه روز افزایش می دهد. در این روش همچنین استفاده از کلر در فرایند تصفیه بطور کامل حذف می شود و مصرف کلر در مبادی خروجی تصفیه خانه تا ۵٠ درصد کاهش می یابد. روش تصفیه ازن – ازن از جمله جدیدترین و مطمئن ترین روشهای تصفیه آب در جهان می باشد که در حال حاضر فقط در تعداد انگشت شماری از تصفیه خانه های آب کشور های کانادا ، آمریکا و فرانسه به کار گرفته شده است .

لایه ازن و صنایع پتروشیمی
یکی از پیامدهای ناگواری که باید صنایع پتروشیمی بیشتر به آن اهمیت بدهد مسئله تخریب لایه ازن می باشد که در اینجا به اهمیت و بررسی مواد جایگزین مخربگرهای این لایه در راستای اهداف پروتکل مونترال می پردازیم :
لایه ازن در جو زمین به نام سپر حفاظتی ازن شناخته می شود چراکه این لایه مقدار زیادی از اشعه ماوراء بنفش تابش های خورشیدی را جذب میکند . اشعه ای که برای حیات درکره زمین فوق العاده مخرب و مضراست. از اثرات زیست محیطی نابودی لایه ازن می توان به مواردی از قبیل:
- تخریب وگسیختگی زنجیره های غذایی در اکوسیستم های خشکی و دریایی زمین.
- افزایش بیماری آب مروارید چشم.
- تحلیل رفتن سیستم ایمنی بدن انسان.
اشاره نمود.

اولین محدودیت اعمال شده درکاربرد ترکیبات CFC، ممنوعیت استفاده ازآنها به عنوان گاز پیشرانه در قوطی های اسپری بود. با وجود اینکه ازآنها بیشتر به عنوان عامل انجماد، بویژه درکشورهای درحال توسعه استفاده می شود اما بدلیل کاهش آلودگی محیط زیست استفاده از مواد جایگزین یکی ازبهترین روشهایی است که مخصوصاً صنایع پتروشیمی باید به آن بیشتر اهمیت دهد. پیداکردن ترکیباتی بی ضرر (به محیط زیست) به عنوان جانشین برای ترکیبات CFC، از اساسی ترین الویت، جهت بکارگیری مواد جدید است.
هیدرو فلورکربنها (HFC) و هیدروکلروفلورکربن ها (HCFC) ترکیباتی هستند که به عنوان جایگزین، علی رغم صرفه اقتصادی و مفید بودن، در مورد آنها مباحث زیادی صورت می گیرد ، از مهمترین دلایل مفید بودن آنها می توان به عدم وجود کلر که یکی از مخرب گرهای قوی لایه ازن است اشاره نمود. با توجه به اینکه طول عمر HCFC در جو به میزان زیادی کوتاهتر از CFC است با این حال چون در مقادیر زیادی مورد استفاده قرار می گیرند، میزان مصرف آن ها از طرف پروتکل مونترال کنترل می شود و مراکز حفاظت از محیط زیست در صدد ممنوع کردن تولید این ماده هستند و قرار است تا سال ٢٠٣٠ تولیدشان متوقف شود .
پروپان، هیدروکربوری است که به راحتی ازنفت و گاز طبیعی بدست می آید و سوختی عمومی است که به آسانی تبدیل به مایع می شود. پروپان جانشین ارزانی برای CFC بوده ولی توجه زیادی به آن نشده است. در لندن از یک دستگاه مبرد در آزمایشگاهی با هزینه کم، ازپروپان به عنوان سرد کننده استفاده می کند. قیمت پروپان حدود ده درصد قیمت CFC و کمتر از دو درصد قیمت HFC و HCFC است.
در ایران نیز اقدامات خوبی جهت طرح جایگزینی ترکیبات موثر انجام شده است، مثلا ًدر مجتمع پتروشیمی اصفهان تعیین جایگزین مواد مناسب، با در نظرگرفتن جهار پارامتر اصلی( ملاحظات زیست محیطی، ایمنی، اطمینان عملکرد و سازگاری با سیکل تبرید موجود) انجام گرفته است. بخش عمده پروژه مربوط به جایگزینی گاز ١٣- R درسیستم HPU مجتمع می باشد. اولین شرط جایگزین ١٣-R ، صفر بودن پتانسیل تخریب لایه ازن وکاملاً ایمن بودن آن و تطابق با فلزات بکار رفته درکمپرسورها و مبدلها ازجهت امکان پدیده خوردگی می باشد و شرط دوم بکار رفته، نزدیکی هرچه بیشتر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی به ١٣- R است.تحقیقا برای یافتن مواد شیمیایی بی ضرر برای محیط زیست، برای جایگزین کردن ترکیبات CFC ادامه دارد، این ترکیبات از نظر جهانی تقریبا به کمتر از نصف تولید آن در سال ١۹۸۶ رسیده است.