ภายใน ชั้นบรรยากาศต่างๆมีชั้นหนึ่งที่มีความเข้มข้นของโอโซนสูงที่สุดในโลก นั่นคือชั้นโอโซน ซึ่งตั้งอยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ระดับความสูงประมาณ 60 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเล ชั้นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกคุณยังสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการฟื้นตัวของชั้นโอโซนซึ่งเป็นหัวข้อที่มีความสำคัญอย่างมากในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา
เนื่องจากการปล่อยก๊าซอันตรายบางชนิดสู่ชั้นบรรยากาศโดยฝีมือมนุษย์ ทำให้ชั้นโอโซนบางลง ส่งผลกระทบต่อหน้าที่ของมันในการดำรงชีวิตบนโลกอย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันดูเหมือนว่าชั้นโอโซนกำลังฟื้นตัว คุณอยากรู้ไหมว่าหน้าที่ของชั้นโอโซนคืออะไรและมีความสำคัญต่อมนุษยชาติอย่างไร การศึกษาเกี่ยวกับการทำลายชั้นโอโซนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจความสำคัญของมัน
ก๊าซโอโซน
เพื่อเริ่มต้นทำความเข้าใจหน้าที่ของชั้นโอโซน เราต้องเข้าใจคุณสมบัติของก๊าซที่เป็นองค์ประกอบของชั้นโอโซนก่อน นั่นคือโอโซน สูตรเคมีของมันคือ O3 และเป็นรูปแบบหนึ่งของออกซิเจน หมายความว่าเป็นหนึ่งในรูปแบบที่พบได้ในธรรมชาติโอโซนเป็นก๊าซที่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติ จะสลายตัวเป็นออกซิเจนธรรมดา นอกจากนี้ยังมีกลิ่นกำมะถันฉุนและมีสีฟ้าอ่อน หากโอโซนมีอยู่บนพื้นผิวโลกมันจะเป็นพิษต่อพืชและสัตว์อย่างไรก็ตาม โอโซนมีอยู่ตามธรรมชาติในชั้นโอโซน และหากปราศจากความเข้มข้นสูงของก๊าซนี้ในชั้นสตราโตสเฟียร์ เราจะไม่สามารถออกไปข้างนอกได้
บทบาทของชั้นโอโซน
โอโซนเป็นสารปกป้องสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลกที่สำคัญ เนื่องจากทำหน้าที่เป็นตัวกรองป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ โอโซนดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 280 ถึง 320 นาโนเมตร เป็นหลัก การก่อตัวของชั้นโอโซนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดูดซับนี้
เมื่อรังสียูวีจากดวงอาทิตย์กระทบโอโซน โมเลกุลจะสลายตัวเป็นออกซิเจนอะตอมและออกซิเจนทั่วไป เมื่อออกซิเจนสามัญและออกซิเจนอะตอมพบกันอีกครั้งในชั้นสตราโตสเฟียร์ พวกมันก็จะรวมเข้าด้วยกันอีกครั้งเพื่อสร้างโมเลกุลโอโซน ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในชั้นสตราโตสเฟียร์และโอโซนกับออกซิเจนอยู่ร่วมกันในเวลาเดียวกัน ความสำคัญของชั้นโอโซนต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกนั้นเห็นได้ชัดเจนในการปกป้องสิ่งแวดล้อม
ลักษณะทางเคมีของโอโซน
โอโซนเป็นก๊าซที่สามารถตรวจพบได้ในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองและบริเวณใกล้เคียงอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงหรืออุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดประกายไฟ ตัวอย่างเช่น ในเครื่องปั่น โอโซนจะถูกผลิตขึ้นเมื่อเกิดประกายไฟเนื่องจากการสัมผัสกันระหว่างแปรง โอโซนสามารถจำแนกได้ง่ายจากกลิ่นของมันรูโหว่ในชั้นโอโซน ยัง เน้น ย้ำถึงความสำคัญของมัน อีกด้วย
ก๊าซนี้สามารถควบแน่นและปรากฏเป็นของเหลวสีน้ำเงินที่ไม่เสถียรมาก อย่างไรก็ตามหากค้างจะมีสีม่วงดำ ในสองสถานะนี้เป็นสารที่ระเบิดได้มากเนื่องจากมีพลังออกซิไดซ์สูง
เมื่อโอโซนสลายตัวเป็นคลอรีนจะสามารถออกซิไดซ์โลหะส่วนใหญ่ได้และแม้ว่าความเข้มข้นของมันจะน้อยมากที่พื้นผิวโลก (เพียงประมาณ 20 ppb) แต่ก็สามารถออกซิไดซ์โลหะได้
ไนโตรเจนมีน้ำหนักมากกว่าและมีฤทธิ์มากกว่าออกซิเจน นอกจากนี้ยังเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงกว่า จึงถูกนำมาใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรคเนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์แบคทีเรีย มีการนำไปใช้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ทำลายสารอินทรีย์ และทำอากาศให้บริสุทธิ์ในโรงพยาบาล เรือดำน้ำ และสภาพแวดล้อมอื่นๆ
โอโซนเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ได้อย่างไร?
โอโซนเกิดขึ้นส่วนใหญ่เมื่อโมเลกุลของออกซิเจนอยู่ภายใต้พลังงานจำนวนมาก เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นโมเลกุลเหล่านี้จะกลายเป็นอนุมูลอิสระของออกซิเจนในอะตอม ก๊าซนี้ไม่เสถียรอย่างยิ่งดังนั้นเมื่อเจอกับโมเลกุลออกซิเจนทั่วไปอีกโมเลกุลหนึ่งจะรวมตัวกันเป็นโอโซน ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นทุกๆสองวินาทีหรือมากกว่านั้น
ในกรณีนี้ แหล่งพลังงานที่ส่งผลต่อออกซิเจนทั่วไปคือรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นสิ่งที่ทำให้โมเลกุลออกซิเจนแตกตัวเป็นอะตอมออกซิเจน เมื่อโมเลกุลออกซิเจนอะตอมและโมเลกุลออกซิเจนมาพบกันและก่อตัวเป็นโอโซน โอโซนก็จะถูกทำลายโดยรังสีอัลตราไวโอเลตนั่นเอง
ชั้นโอโซนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องทั้งการสร้างและการทำลายโมเลกุลโอโซนออกซิเจนโมเลกุล และออกซิเจนอะตอม สมดุลพลวัตนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวและการทำลายโอโซนอย่างต่อเนื่อง โอโซนทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ป้องกันรังสีที่เป็นอันตรายไม่ให้มาถึงพื้นผิวโลก
ชั้นโอโซน
โดยทั่วไปแล้ว คำว่า "ชั้นโอโซน" มักถูกเข้าใจผิด ความเข้าใจทั่วไปคือ ที่ระดับความสูงหนึ่งในชั้นสตราโตสเฟียร์มีโอโซนเข้มข้นสูงที่ปกคลุมและปกป้องโลก ซึ่งนึกภาพคร่าวๆ เหมือนกับว่าท้องฟ้าถูกปกคลุมด้วยชั้นเมฆ
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ความจริง โอโซนไม่ได้กระจุกตัวอยู่ในชั้นเดียว หรืออยู่ที่ระดับความสูงใดระดับความสูงหนึ่งโดยเฉพาะ แต่เป็นก๊าซที่มีปริมาณน้อยและเจือจางมากในอากาศ พบได้ตั้งแต่ระดับพื้นดินไปจนถึงชั้นสตราโตสเฟียร์ สิ่งที่เราเรียกว่า "ชั้นโอโซน" คือบริเวณในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลโอโซนค่อนข้างสูง (ไม่กี่ส่วนในล้านส่วน) และสูงกว่าความเข้มข้นของโอโซนที่ระดับพื้นดินมาก แต่ความเข้มข้นของโอโซนเมื่อเทียบกับก๊าซในบรรยากาศอื่นๆ เช่น ไนโตรเจน นั้นมีน้อยมาก
หากชั้นโอโซนหายไป รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จะส่องมายังพื้นผิวโลกโดยตรงโดยไม่มีตัวกรองใดๆ ส่งผลให้พื้นผิวโลกเป็นหมันและทำลายสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก
ความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในชั้นโอโซนมีประมาณ 10 ส่วนในล้านส่วนความเข้มข้นของโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์จะแตกต่างกันไปตามระดับความสูง แต่จะไม่เกินหนึ่งในแสนส่วนของความเข้มข้นในชั้นบรรยากาศที่พบ โอโซนเป็นก๊าซที่หายากมาก หากแยกออกจากอากาศส่วนที่เหลือและนำลงมาที่ระดับพื้นดิน มันจะมีความหนาเพียง 3 มิลลิเมตรเท่านั้น
การทำลายชั้นโอโซน
ชั้นโอโซนเริ่มเสื่อมสภาพลงในช่วงทศวรรษที่ 70 เมื่อเห็นการกระทำที่สร้างความเสียหายจากก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ก๊าซเหล่านี้ถูกขับออกโดยเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง
ไนตรัสออกไซด์ทำปฏิกิริยากับโอโซน เกิดเป็นไนตริกออกไซด์และออกซิเจนธรรมดา แม้ว่าปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้น แต่ผลกระทบต่อชั้นโอโซนนั้นมีน้อยมากก๊าซที่ทำลายชั้นโอโซนอย่างแท้จริงคือ CFCs (คลอโรฟลูออโรคาร์บอน) ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการใช้สารเคมีสังเคราะห์
สัญญาณแรกของการลดลงของชั้นโอโซนปรากฏขึ้นในปี 1977 ในทวีปแอนตาร์กติกา ในปี 1985 การวัดแสดงให้เห็นว่ารังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นถึงสิบเท่า และชั้นโอโซนเหนือทวีปแอนตาร์กติกาบางลงถึง 40% นับจากนั้นเป็นต้นมา คำว่า "รูโอโซน"จึงเริ่มถูกนำมาใช้
การที่ชั้นโอโซนบางลงเป็นปริศนามานานแล้ว คำอธิบายที่เชื่อมโยงกับวัฏจักรของดวงอาทิตย์หรือลักษณะพลวัตของชั้นบรรยากาศดูเหมือนจะไม่มีมูลความจริง และในปัจจุบันดูเหมือนว่าจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นผลมาจากการปล่อยก๊าซฟรีออน (คลอโรฟลูออโรคาร์บอน หรือ CFC) ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นก๊าซที่ใช้ในอุตสาหกรรมสเปรย์ พลาสติก และเครื่องทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศ
CFCs เป็นก๊าซที่มีความเสถียรมากในชั้นบรรยากาศเนื่องจากไม่เป็นพิษและไม่ติดไฟ สิ่งนี้ทำให้พวกมันมีอายุยืนยาวทำให้คุณสามารถทำลายโมเลกุลของโอโซนที่ขวางทางคุณได้เป็นเวลานาน
หากชั้นโอโซนถูกทำลาย การเพิ่มขึ้นของรังสี UV จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวภาพที่ร้ายแรงมากมาย เช่นการเพิ่มขึ้นของโรคติดเชื้อและมะเร็งผิวหนังนอกจากนี้ เราต้องไม่ลืมว่าความสำคัญของชั้นโอโซนต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในภาวะโลกร้อน
นอกจากนี้ การผลิตก๊าซเรือนกระจก (ที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลกส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์) ซึ่งก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า"ปรากฏการณ์เรือนกระจก"จะส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระดับภูมิภาค ซึ่งจะนำไปสู่ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น อันเป็นผลมาจากหลายปัจจัย รวมถึงการละลายของมวลน้ำแข็งขั้วโลกจำนวนมากอย่างค่อยเป็นค่อยไป
นี่คือวัฏจักรที่เลวร้าย ยิ่งรังสีจากดวงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวโลกมากเท่าไหร่ ผลกระทบต่ออุณหภูมิก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากเรารวมผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่เกิดจากปรากฏการณ์เรือนกระจกที่เพิ่มขึ้น และรังสี UV จากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบมวลน้ำแข็งอย่างเช่นทวีปแอนตาร์กติกามากขึ้น เราจะเห็นได้ว่าโลกกำลังตกอยู่ในภาวะร้อนจัดที่เกิดจากปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้
อย่างที่คุณเห็นชั้นโอโซนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกทั้งสำหรับมนุษย์พืชและสัตว์ การรักษาชั้นโอโซนให้อยู่ในสภาพดีเป็นสิ่งสำคัญและด้วยเหตุนี้รัฐบาลต้องดำเนินการต่อไปเพื่อห้ามการปล่อยก๊าซที่ทำลายโอโซน
