ชั้นโอโซนปกป้องชีวิตบนโลกได้อย่างไร?
- โอโซน เป็นก๊าซปฏิกิริยาสูงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลก มันจะเกิดขึ้นเมื่อเกิดการโฟโตไลซิส ของก๊าซออกซิเจน (O2) สร้างอะตอมออกซิเจนอิสระโดยใช้พลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ แต่ละอะตอมออกซิเจนอิสระสามารถทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนเพื่อก่อเป็นโมเลกุลโอโซน (O3). โอโซนเล็ก ๆ จำนวนมากอาจเกิดขึ้นจากการแยกออกซิเจนจากพลังงานเมื่อฟ้าแลบหรือระหว่างการเผาไหม้ โฟโตไลซิสยังอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ และปล่อยอะตอมออกซิเจนจากโอโซนที่ผสมเป็นก๊าซออกซิเจน โอโซนมักจะก่อตัวที่ชั้นความสูงประมาณ 20-30 กิโลเมตร ชั้นโอโซนที่จริงค่อนข้างแพร่กระจายมาก โอโซนผลิตขึ้นน้อยกว่า 10 ส่วนต่อจำนวนล้านส่วนของก๊าซที่อยู่ภายในชั้นนั้น โอโซนในชั้นบรรยากาศจึงมีน้อยกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ยกตัวอย่างเช่น ซึงทำให้โดยรวมมีถึง 390 ppm
- แต่โอโซนมีฐานะเป็นมลพิษเมื่ออยู่ใกล้พื้นผิวโลก การเกิดโอโซนในบรรยากาศชั้นบนจะเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิต เพราะมันดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนที่เป็นอันตรายมากที่สุด ประเภทแรก UV-C มีความยาวคลื่น 100-280 นาโนเมตรของ ซึ่งมีพลังมากพอที่จะสร้างเสียหายให้กับ DNA RNA และโปรตีน สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะมีความเสี่ยงของอัตราการกลายพันธุ์สูง และอาจไม่สามารถที่จะอยู่รอดได้เลยถ้าสัมผัสกับรังสีเหล่านี้เป็นเวลานาน ทั้งก๊าซออกซิเจนและโอโซนดูดซับ UV-C ทั้งหมดที่เข้าชั้นบรรยากาศ UV-B มีความยาวคลื่น 280-315 นาโนเมตร สามารถทำให้เกิดผิวไหม้ สร้างความเสียหายใน DNA กลายพันธุ์ทางพันธุกรรม และอาจเกิดโรคมะเร็งผิวหนังได้ ชั้นโอโซนดูดซับUV-B ส่วนใหญ่จากรังสีแสงอาทิตย์ที่เข้ามาเช่นกันแต่บางส่วนยังคงมาถึงพื้นผิวโลก ตัวสุดท้าย UV-A มีความยาวคลื่นของ 315-400 นาโนเมตรและถูกดูดซึมโดยชั้นโอโซนไปเพียงปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น โชคดีที่ UV- A ยังสร้างความเสียหายให้สารพันธุกรรมน้อยมาก
กิจกรรมของมนุษย์มีผลกระทบต่อชั้นโอโซนได้อย่างไร?
- โอโซนสามารถถูกสลายได้โดยสารปฏิกิริยาอื่น ๆ โดยเฉพาะอนุมูลอิสระ. สารประกอบที่สามารถผ่านโฟโตไลซิสและอาจคายอะตอมของไนโตรเจน ไฮดรอกซิล (OH) คลอรีน (Cl) หรือโบรมีน (Br) ที่มีอิเล็กตรอนเพิ่ม และอนุมูลอิสระปฏิกิริยาสูงเหล่านี้สามารถขัดขวางวัฏจักรโฟโตไลติกของโอโซนและออกซิเจนได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการสูญเสียโอโซน. สารประกอบส่วนใหญ่หนักเกินไปหรือมีปฏิกิริยาทางเคมีมากเกินไปที่จะเข้าสู่ชั้นโอโซน แต่สารเคมีที่ผลิตในเชิงอุตสาหกรรม เช่น คลอโรฟลูออโรคาร์บอน(CFCs) และ โบรโมฟลูออโรคาร์บอน (BFCs) สามารถเข้าไปถึงได้ สารเหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในครั้งแรกช่วงกลางศตวรรตที่ 20 แต่ในปี 1970 ผลกระทบที่เกิดกับโอโซนในชั้นบรรยากาศเริ่มเป็นที่ประจักษ์ ในปี 1985 หลุมในชั้นโอโซนถูกค้นพบที่เหนือขั้วโลกใต้
- จากอันตรายที่ทราบกันดีของ CFCs และ BFCs ชุมชนระหว่างประเทศได้เร่งรีบพัฒนาและลงนามพิธีสารมอนทรีออล ซึ่งเป็นข้อตกลงในการจำกัดการผลิตสาร CFCs ในปี 1987 และจะสิ้นสุดการผลิตในปี 1996 ปัจจุบันนี้มีเพียง CFCs รีไซเคิล หรือผู้ผลิตก่อนปี 1996 ที่อาจจะมีใช้ในประเทศที่พัฒนาแล้ว และสารที่อันตรายน้อยกว่า คือ ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HCFCs) ได้ถูกนำมาใช้ทดแทน บางแบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าหากการจำกัดสาร CFCs นั้นล้มเหลวจะทำลายชั้นโอโซนหมดในปี 2060, แต่ในปี 2003 นักวิทยาศาสตร์พบว่าอัตราการสูญเสียโอโซนได้เริ่มชะลอตัวลง ความสำเร็จนี้เกิดจากกฎการควบคุมสาร CFCs และการดำเนินการแนวทางนี้ไปเรื่อยๆนั้น อาจกู้คืนชั้นโอโซนกลับมาภายในปี 2100
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น