อ่าน 10 นาที
ชั้นโอโซน
ชั้น โอโซน หรือ เกราะโอโซน เป็นบริเวณของชั้น สตราโตสเฟียร์ ของ โลก ที่ ดูดซับ รังสี อัลตราไวโอเลต ส่วนใหญ่จากดวง อาทิตย์ ประกอบด้วย โอโซน (O₃ ) ที่มีความเข้มข้นสูง...
ชั้นโอโซน

ชั้นโอโซนหรือเกราะโอโซนเป็นบริเวณของชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลกที่ดูดซับ รังสี อัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่จากดวงอาทิตย์ประกอบด้วยโอโซน (O₃ ) ที่มีความเข้มข้นสูง เมื่อเทียบกับส่วนอื่นๆ ของชั้นบรรยากาศ แม้ว่าจะยังมีความเข้มข้นน้อยเมื่อเทียบกับก๊าซอื่นๆ ในชั้นสตราโตสเฟียร์ก็ตาม ความเข้มข้นสูงสุดของชั้นโอโซนอยู่ที่ 8 ถึง 15 ส่วนต่อล้านส่วน[ 1 ]ในขณะที่ความเข้มข้นเฉลี่ยของโอโซนในชั้นบรรยากาศของโลกโดยรวมอยู่ที่ประมาณ 0.3 ส่วนต่อล้านส่วน ชั้นโอโซนส่วนใหญ่พบในส่วนล่างของชั้นสตราโตสเฟียร์ ที่ระดับความสูงประมาณ 15 ถึง 35 กิโลเมตร (9 ถึง 22 ไมล์) เหนือพื้นโลก แม้ว่าความหนาจะแตกต่างกันไปตามฤดูกาลและภูมิศาสตร์[ 2 ]
ชั้นโอโซนถูกค้นพบในปี 1913 โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสCharles FabryและHenri Buissonการวัดดวงอาทิตย์แสดงให้เห็นว่ารังสีที่ส่งออกมาจากพื้นผิวและมาถึงพื้นดินบนโลกนั้นโดยทั่วไปสอดคล้องกับสเปกตรัมของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 5,500–6,000 K (5,230–5,730 °C) ยกเว้นว่าไม่มีรังสีที่มีความยาวคลื่น ต่ำ กว่าประมาณ 310 นาโนเมตรที่ ปลายสเปกตรัม อัลตราไวโอเลตมีการสรุปว่ารังสีที่หายไปนั้นถูกดูดซับโดยบางสิ่งในชั้นบรรยากาศ ในที่สุดสเปกตรัมของรังสีที่หายไปก็ตรงกับสารเคมีที่รู้จักเพียงชนิดเดียวคือโอโซน[ 3 ]คุณสมบัติของโอโซนได้รับการสำรวจอย่างละเอียดโดยนักอุตุนิยมวิทยา ชาวอังกฤษ G. MB Dobsonซึ่งได้พัฒนาเครื่องวัดสเปกตรัม แบบง่าย ( เครื่องวัด Dobsonmeter ) ที่สามารถใช้ในการวัดโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์จากพื้นดินได้ ระหว่างปี 1928 ถึง 1958 ดอบสันได้ก่อตั้งเครือข่ายสถานีตรวจวัดโอโซนทั่วโลก ซึ่งยังคงดำเนินการมาจนถึงทุกวันนี้ หน่วยวัด ปริมาณ โอโซนในอากาศที่สะดวกต่อการใช้งานอย่าง " หน่วยดอบสัน " (DU) ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เขา
ชั้นโอโซนดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตความถี่กลางของดวงอาทิตย์ได้ 97 ถึง 99 เปอร์เซ็นต์ (ความยาวคลื่นประมาณ 200 นาโนเมตรถึง 315 นาโนเมตร) ซึ่งหากไม่ดูดซับอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกได้[ 4 ]
ในปี พ.ศ. 2528 การวิจัยด้านบรรยากาศเผยให้เห็นว่าชั้นโอโซนกำลังถูกทำลายลงด้วยสารเคมีที่ปล่อยออกมาจากอุตสาหกรรม โดยส่วนใหญ่เป็นคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) ความกังวลว่ารังสี UV ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำลายชั้นโอโซนคุกคามชีวิตบนโลก รวมถึงมะเร็งผิวหนังในมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นและปัญหาระบบนิเวศอื่นๆ[ 5 ]นำไปสู่การห้ามใช้สารเคมี และหลักฐานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการทำลายชั้นโอโซนได้ชะลอตัวลงหรือหยุดลงแล้ว สมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติได้กำหนดให้วันที่ 16 กันยายนเป็นวันสากลเพื่อการอนุรักษ์ชั้นโอโซน
ดาวศุกร์ยังมีชั้นโอโซนบางๆ ที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวของดาวเคราะห์อีกด้วย[ 6 ]
แหล่งที่มา

ชั้นโอโซนของโลกก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อน เมื่อเหตุการณ์ออกซิเจนเนโอโปรเทโรโซอิกทำให้สัดส่วนของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 20% [ 7 ]
กลไกทางเคมีแสงที่ก่อให้เกิดชั้นโอโซนถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษซิดนีย์ แชปแมนในปี 1930 โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลกเกิดขึ้นจากแสงอัลตราไวโอเลตที่ กระทบกับ โมเลกุลออกซิเจน ธรรมดาที่มี อะตอมออกซิเจนสอง อะตอม (O₂ )ทำให้โมเลกุลออกซิเจนแตกตัวออกเป็นอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม ( ออกซิเจนอะตอม ) จากนั้นออกซิเจนอะตอมจะรวมกับ O₂ ที่ยังไม่แตกตัวเพื่อสร้างโอโซน (O₃ )โมเลกุลโอโซนไม่เสถียร (แม้ว่าในชั้นสตราโตสเฟียร์จะมีอายุยืนยาว) และเมื่อแสงอัลตราไวโอเลตกระทบกับโอโซน มันจะแตกตัวออกเป็นโมเลกุล O₂ และอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม ซึ่งเป็นกระบวนการต่อเนื่องที่เรียกว่าวัฏจักรโอโซน-ออกซิเจนในทางเคมี สามารถอธิบายได้ดังนี้:
โอโซนในชั้นบรรยากาศประมาณ 90% อยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์ ความเข้มข้นของโอโซนจะสูงสุดที่ระดับความสูงประมาณ 20 ถึง 40 กิโลเมตร (66,000 ถึง 131,000 ฟุต) ซึ่งมีค่าตั้งแต่ประมาณ 2 ถึง 8 ส่วนต่อล้านส่วน หากโอโซนทั้งหมดถูกบีอัดด้วยความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเล โอโซนจะมีความหนาเพียง3 มิลลิเมตร ( 1/8นิ้ว) [ 8 ]
แสงอัลตราไวโอเลต


แม้ว่าความเข้มข้นของโอโซนในชั้นโอโซนจะมีน้อยมาก แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิต เพราะมันดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตจากดวงอาทิตย์ รังสี UV ที่มีความยาวคลื่นสั้นมากหรือรังสี UV ในสุญญากาศ (10–100 นาโนเมตร) จะถูกกรองออกโดยไนโตรเจน รังสี UV ที่สามารถทะลุผ่านไนโตรเจนได้นั้นแบ่งออกเป็นสามประเภทตามความยาวคลื่น ได้แก่ UV-A (400–315 นาโนเมตร), UV-B (315–280 นาโนเมตร) และUV-C (280–100 นาโนเมตร)
รังสี UV-C ซึ่งเป็นอันตรายอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด จะถูกกรองออกไปโดยสมบูรณ์ด้วยออกซิเจน (< 200 นาโนเมตร) และโอโซน (> ประมาณ 200 นาโนเมตร) ที่ระดับความสูงประมาณ 35 กิโลเมตร (115,000 ฟุต) รังสี UV-B อาจเป็นอันตรายต่อผิวหนังและเป็นสาเหตุหลักของอาการไหม้แดดการสัมผัสมากเกินไปอาจทำให้เกิดต้อกระจก การกดภูมิคุ้มกัน และความเสียหายทางพันธุกรรม ส่งผลให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่นมะเร็งผิวหนังชั้นโอโซน (ซึ่งดูดซับตั้งแต่ประมาณ 200 นาโนเมตรถึง 310 นาโนเมตร โดยมีการดูดซับสูงสุดที่ประมาณ 250 นาโนเมตร) [ 9 ]มีประสิทธิภาพมากในการกรองรังสี UV-B สำหรับรังสีที่มีความยาวคลื่น 290 นาโนเมตร ความเข้มที่ด้านบนสุดของชั้นบรรยากาศจะแรงกว่าที่พื้นผิวโลกถึง 350 ล้านเท่า อย่างไรก็ตาม รังสียูวีบีบางส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความยาวคลื่นยาวที่สุด สามารถส่องถึงผิวหนังได้ และมีความสำคัญต่อการสร้างวิตามินดี ของผิวหนัง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
โอโซนโปร่งใสต่อรังสี UV-A ส่วนใหญ่ ดังนั้นรังสี UV ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่านี้ส่วนใหญ่จึงไปถึงพื้นผิวโลก และเป็นส่วนประกอบหลักของรังสี UV ที่มาถึงโลก รังสี UV ประเภทนี้เป็นอันตรายต่อDNA น้อยกว่ามาก แม้ว่าอาจยังคงก่อให้เกิดความเสียหายทางกายภาพ การแก่ก่อนวัยของผิวหนัง ความเสียหายทางพันธุกรรมทางอ้อม และมะเร็งผิวหนังได้[ 10 ]
การกระจายตัวในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์

ความหนาของชั้นโอโซนแตกต่างกันไปทั่วโลก โดยทั่วไปจะบางกว่าบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรและหนากว่าบริเวณใกล้ขั้วโลก[ 11 ]ความหนาหมายถึงปริมาณโอโซนในคอลัมน์เหนือพื้นที่ที่กำหนด และแตกต่างกันไปในแต่ละฤดูกาล สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากรูปแบบการหมุนเวียนของบรรยากาศและความเข้มของแสงอาทิตย์[ 12 ]
ชั้นโอโซนจะค่อยๆ สิ้นสุดลง แต่โดยทั่วไปแล้ว ขอบเขตบนสุดของชั้นโอโซนจะอยู่ที่บริเวณที่อากาศเบาบางเกินไปจนแสงยูวีไม่สามารถสร้างโอโซนได้มากนัก และขอบเขตล่างสุดจะอยู่ที่บริเวณที่โอโซนที่เกิดขึ้นปิดกั้นแสงยูวีมากพอที่จะหยุดการสร้างโอโซนส่วนใหญ่ได้
ในซีกโลกใต้การเคลื่อนที่ที่ขับเคลื่อนด้วยลมมีความสำคัญมากกว่าน้ำหนักสัมพัทธ์ของก๊าซ โอโซนส่วนใหญ่ผลิตขึ้นเหนือเขตร้อนและถูกขนส่งไปยังขั้วโลกโดยรูปแบบลมในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ในซีกโลกเหนือ รูปแบบเหล่านี้ซึ่งรู้จักกันในชื่อการหมุนเวียนของ Brewer–Dobsonทำให้ชั้นโอโซนหนาที่สุดในฤดูใบไม้ผลิและบางที่สุดในฤดูใบไม้ร่วง[ 11 ]เมื่อโอโซนถูกผลิตขึ้นโดยรังสี UV จากดวงอาทิตย์ในเขตร้อน จะเกิดขึ้นโดยการหมุนเวียนที่ยกอากาศที่มีโอโซนน้อยออกจากชั้นบรรยากาศโทรโปสเฟียร์และเข้าสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ซึ่งดวงอาทิตย์จะสลายโมเลกุลออกซิเจนด้วยแสงและเปลี่ยนให้เป็นโอโซน จากนั้นอากาศที่มีโอโซนสูงจะถูกพาไปยังละติจูดที่สูงขึ้นและตกลงสู่ชั้นบรรยากาศที่ต่ำกว่า[ 11 ]
งานวิจัยพบว่าระดับโอโซนในสหรัฐอเมริกาจะสูงที่สุดในช่วงฤดูใบไม้ผลิเดือนเมษายนและพฤษภาคม และต่ำที่สุดในเดือนตุลาคม แม้ว่าปริมาณโอโซนโดยรวมจะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนตัวจากเขตร้อนไปยังละติจูดที่สูงขึ้น แต่ความเข้มข้นจะสูงกว่าในละติจูดสูงทางเหนือมากกว่าในละติจูดสูงทางใต้ โดยคอลัมน์โอโซนในฤดูใบไม้ผลิในละติจูดสูงทางเหนือบางครั้งอาจเกิน 600 DU และเฉลี่ย 450 DU ในขณะที่ 400 DU ถือเป็นค่าสูงสุดปกติในแอนตาร์กติกา ก่อนที่โอโซนจะลดลงเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์ ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติเนื่องจากกระแสลมวนขั้วโลกที่อ่อนแอกว่าและการหมุนเวียนของ Brewer–Dobson ที่แข็งแกร่งกว่าในซีกโลกเหนือ อันเนื่องมาจากเทือกเขาขนาดใหญ่ของซีกโลกนั้นและความแตกต่างที่มากขึ้นระหว่างอุณหภูมิพื้นดินและมหาสมุทร[ 13 ]ความแตกต่างระหว่างละติจูดสูงทางเหนือและทางใต้เพิ่มขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เนื่องจากปรากฏการณ์รูโหว่โอโซน[ 11 ]ปริมาณโอโซนสูงสุดจะพบได้เหนืออาร์กติกในช่วงฤดูใบไม้ผลิในเดือนมีนาคมและเมษายน แต่แอนตาร์กติกาจะมีปริมาณโอโซนต่ำที่สุดในช่วงฤดูร้อนในเดือนกันยายนและตุลาคม

การหมดไป

ชั้นโอโซนสามารถถูกทำลายได้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ ได้แก่ไนตริกออกไซด์ (NO), ไนตรัสออกไซด์ (N2O ) , ไฮ ดรอกซิล (OH), คลอรีน อะตอม (Cl) และโบรมีน อะตอม (Br) แม้ว่าจะมีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติสำหรับ สารเหล่านี้ทั้งหมด แต่ ความเข้มข้นของคลอรีนและโบรมีนเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาเนื่องจากการปล่อย สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนที่มนุษย์สร้างขึ้นจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) และโบรโมฟลูออโรคาร์บอน [14] ส่วนประกอบของบรรยากาศไม่ได้ถูกแยกตามน้ำหนักในชั้นโฮโมสเฟียร์เนื่องจากการผสมที่ขับเคลื่อนด้วยลมซึ่งขยายไปถึงระดับความสูงประมาณ 90 กม. ซึ่งอยู่เหนือชั้นโอโซนมาก ดังนั้นถึงแม้จะมีน้ำหนักมากกว่าไนโตรเจนและออกซิเจนไดอะตอม สารประกอบที่มีความเสถียรสูงเหล่านี้ก็ลอยขึ้นไปสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่ง อนุมูล Cl และ Br จะถูกปลดปล่อยโดยการกระทำของแสงอัลตราไวโอเลต อนุมูลอิสระแต่ละตัวสามารถเริ่มต้นและเร่งปฏิกิริยาลูกโซ่ที่สามารถทำลายโมเลกุลโอโซนได้มากกว่า 100,000 โมเลกุล ภายในปี 2552 ไนตรัสออกไซด์เป็นสารทำลายโอโซน (ODS) ที่มีปริมาณมากที่สุดที่ปล่อยออกมาจากกิจกรรมของมนุษย์[ 15 ]
การสลายตัวของโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ส่งผลให้การดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตลดลง ส่งผลให้รังสีอัลตราไวโอเลตที่ไม่ถูกดูดซับและเป็นอันตรายมาถึงพื้นผิวโลกด้วยความเข้มข้นที่สูงขึ้น ระดับโอโซนลดลงโดยเฉลี่ยทั่วโลกประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 สำหรับพื้นผิวโลกประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ บริเวณขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ พบว่ามีการลดลงตามฤดูกาลที่มากกว่ามาก และถูกเรียกว่า "รูโอโซน" "รูโอโซน" แท้จริงแล้วคือบริเวณในชั้นโอโซนที่โอโซนบางลง ส่วนที่บางที่สุดของโอโซนอยู่ที่จุดขั้วโลกของแกนโลก[ 16 ] การค้นพบการลดลงของโอโซนประจำปีเหนือทวีปแอนตาร์กติกาได้รับการประกาศครั้งแรกโดยJoe Farman , Brian GardinerและJonathan Shanklinในบทความที่ตีพิมพ์ในNatureเมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 1985
ความพยายามในการควบคุมนั้นรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงพระราชบัญญัติอากาศสะอาดที่ดำเนินการโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกาพระราชบัญญัติอากาศสะอาดได้กำหนดข้อกำหนดมาตรฐานคุณภาพอากาศแวดล้อมแห่งชาติ (NAAQS)โดยมลพิษโอโซนเป็นหนึ่งในหกมลพิษตามเกณฑ์ การควบคุมนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ เนื่องจากเขตเทศบาล เมือง และภูมิภาคชนเผ่าต้องปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ และ EPA ยังให้ความช่วยเหลือแก่แต่ละภูมิภาคในการควบคุมสารปนเปื้อนอีกด้วย[ 17 ]การนำเสนอข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพก็พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญเช่นกัน เพื่อให้ความรู้แก่ประชาชนทั่วไปเกี่ยวกับการมีอยู่และการควบคุมการลดลงของโอโซนและสารปนเปื้อน บทความทางวิทยาศาสตร์เขียนโดย Sheldon Ungar ซึ่งผู้เขียนได้สำรวจและศึกษาว่าข้อมูลเกี่ยวกับการลดลงของโอโซนการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและหัวข้อต่างๆ ที่เกี่ยวข้องนั้นถูกสื่อสารไปยังบุคคลทั่วไปอย่างไร “ด้วยอุปมาอุปไมยที่เข้าใจง่ายซึ่งได้มาจากวัฒนธรรมสมัยนิยม” และเกี่ยวข้องกับ “ความเสี่ยงในทันทีที่มีความเกี่ยวข้องในชีวิตประจำวัน” [ 18 ]อุปมาอุปไมยเฉพาะที่ใช้ในการอภิปราย (เกราะโอโซน รูโอโซน) พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์มาก และเมื่อเปรียบเทียบกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก กรณีโอโซนถูกมองว่าเป็น "ประเด็นร้อน" และความเสี่ยงที่ใกล้เข้ามามากกว่า ประชาชนทั่วไประมัดระวังเกี่ยวกับการลดลงของชั้นโอโซนและความเสี่ยงของโรคมะเร็งผิวหนัง
ดาวเทียมที่เผาไหม้เมื่อกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกจะผลิตอนุภาคนาโนอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃ ) ซึ่งคงอยู่ในชั้นบรรยากาศเป็นเวลาหลายทศวรรษ[ 19 ] ประมาณการสำหรับปี 2022 เพียงปีเดียวอยู่ที่ประมาณ 17 เมตริกตัน (ประมาณ 30 กิโลกรัมของอนุภาคนาโนต่อดาวเทียมประมาณ 250 กิโลกรัม) [ 19 ]การเพิ่มจำนวนกลุ่มดาวเทียมอาจนำไปสู่การลดลงของโอโซนอย่างมีนัยสำคัญในที่สุด[ 19 ]
โอโซน "ไม่ดี" สามารถก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ เช่น ผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจ (หายใจลำบาก) และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวกระตุ้นให้โรคระบบทางเดินหายใจ เช่นโรคหอบหืดโรคปอดอุด กั้นเรื้อรัง และโรคถุงลมโป่งพอง รุนแรงขึ้น [ 20 ]ด้วยเหตุนี้หลายประเทศจึงได้กำหนดข้อบังคับเพื่อปรับปรุงโอโซน "ดี" และป้องกันการเพิ่มขึ้นของโอโซน "ไม่ดี" ในเขตเมืองหรือพื้นที่อยู่อาศัย ในแง่ของการปกป้องโอโซน (การรักษาโอโซน "ดี") สหภาพยุโรปมีแนวทางที่เข้มงวดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่อนุญาตให้ซื้อ แจกจ่าย หรือใช้ในพื้นที่เฉพาะ[ 21 ]ด้วยการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ คาดว่าโอโซนจะฟื้นตัวได้เมื่อเวลาผ่านไป[ 22 ]

ในปี 1978 สหรัฐอเมริกา แคนาดา และนอร์เวย์ได้ออกกฎหมายห้ามใช้สเปรย์ละอองลอยที่มี สาร CFCซึ่งทำลายชั้นโอโซน แต่ประชาคมยุโรปปฏิเสธข้อเสนอที่คล้ายกัน ในสหรัฐอเมริกา สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอนยังคงถูกนำไปใช้ในงานอื่นๆ เช่น การทำความเย็นและการทำความสะอาดในอุตสาหกรรม จนกระทั่งหลังจากการค้นพบรูโหว่โอโซนในทวีปแอนตาร์กติกาในปี 1985 หลังจากการเจรจาสนธิสัญญาระหว่างประเทศ ( พิธีสารมอนทรีออล ) การผลิต CFC ถูกจำกัดไว้ที่ระดับปี 1986 พร้อมกับพันธสัญญาในการลดปริมาณในระยะยาว[ 23 ]ซึ่งอนุญาตให้มีการดำเนินการตามขั้นตอนเป็นเวลาสิบปีสำหรับประเทศกำลังพัฒนา[ 24 ] (ระบุไว้ในมาตรา 5 ของพิธีสาร) ตั้งแต่นั้นมา สนธิสัญญาได้รับการแก้ไขเพื่อห้ามการผลิต CFC หลังปี 1995 ในประเทศที่พัฒนาแล้ว และต่อมาในประเทศกำลังพัฒนา[ 25 ]ประเทศทั้ง 197 ประเทศทั่วโลกได้ลงนามในสนธิสัญญานี้ ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2539 เป็นต้นไป มีเพียง CFC ที่นำกลับมาใช้ใหม่หรือเก็บสำรองไว้เท่านั้นที่สามารถนำมาใช้ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา การยุติการผลิตเป็นไปได้เนื่องจากความพยายามที่จะทำให้มั่นใจว่าจะมีสารเคมีและเทคโนโลยีทดแทนสำหรับการใช้ ODS ทั้งหมด[ 26 ]
เมื่อวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2546 นักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าการลดลงของชั้นโอโซนทั่วโลกอาจชะลอตัวลงเนื่องจากการควบคุมสารทำลายโอโซนในระดับนานาชาติ ในการศึกษาที่จัดทำโดยAmerican Geophysical Unionดาวเทียม 3 ดวงและสถานีภาคพื้นดิน 3 แห่งยืนยันว่าอัตราการลดลงของโอโซนในชั้นบรรยากาศตอนบนชะลอตัวลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา คาดว่าจะยังคงมีการเสื่อมสภาพต่อไปบ้างเนื่องจากสารทำลายโอโซน (ODS) ที่ประเทศต่างๆ ใช้ซึ่งไม่ได้ห้ามใช้ และเนื่องจากก๊าซที่มีอยู่แล้วในชั้นสตราโตสเฟียร์ สารทำลายโอโซนบางชนิด รวมถึง CFC มีอายุในชั้นบรรยากาศยาวนานมาก ตั้งแต่ 50 ถึงมากกว่า 100 ปี มีการประมาณการว่าชั้นโอโซนจะฟื้นตัวกลับสู่ระดับในปี พ.ศ. 2523 ใกล้กลางศตวรรษที่ 21 [ 27 ]มีรายงานแนวโน้มค่อยเป็นค่อยไปของการ "ฟื้นฟู" ในปี พ.ศ. 2559 [ 28 ]
สารประกอบที่มีพันธะ C–H (เช่นไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอนหรือ HCFCs) ได้รับการออกแบบมาเพื่อทดแทน CFCs ในการใช้งานบางอย่าง สารประกอบทดแทนเหล่านี้มีปฏิกิริยามากกว่าและมีโอกาสน้อยที่จะคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานพอที่จะไปถึงชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซน แม้ว่า HCFCs จะก่อให้เกิดความเสียหายได้น้อยกว่า CFCs แต่ก็อาจส่งผลเสียต่อชั้นโอโซนได้ ดังนั้นจึงกำลังทยอยเลิกใช้เช่นกัน[ 29 ]ซึ่งต่อมาได้ถูกแทนที่ด้วยไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) และสารประกอบอื่นๆ ที่ไม่ทำลายโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์เลย
ผลกระทบตกค้างของ CFC ที่สะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดความแตกต่างของความเข้มข้นระหว่างชั้นบรรยากาศและมหาสมุทร สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนนี้ละลายลงในน้ำผิวมหาสมุทรและทำหน้าที่เป็นตัวติดตามที่ขึ้นอยู่กับเวลาตัวติดตามนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาการไหลเวียนของมหาสมุทรโดยการติดตามเส้นทางทางชีวภาพ ทางกายภาพ และทางเคมี[ 30 ]
นัยสำคัญสำหรับดาราศาสตร์
เนื่องจากโอโซนในชั้นบรรยากาศป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานสูงส่วนใหญ่ไม่ให้ไปถึงพื้นผิวโลก ข้อมูลทางดาราศาสตร์ในช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้จึงต้องรวบรวมจากดาวเทียมที่โคจรอยู่เหนือชั้นบรรยากาศและชั้นโอโซน แสงส่วนใหญ่จากดาวฤกษ์อายุน้อยที่ร้อนจัดอยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต ดังนั้นการศึกษาช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้จึงมีความสำคัญต่อการศึกษาต้นกำเนิดของกาแล็กซี Galaxy Evolution Explorer หรือGALEXเป็นกล้องโทรทัศน์อวกาศอัลตราไวโอเลตที่โคจรอยู่ในอวกาศ ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2546 และใช้งานจนถึงต้นปี พ.ศ. 2555 [ 31 ]
- ภาพเนบิวลา Cygnus Loop จากกล้องโทรทรรศน์ อวกาศ GALEXนี้ไม่สามารถถ่ายจากพื้นผิวโลกได้ เนื่องจากชั้นโอโซนปิดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากเนบิวลา
ดูเพิ่มเติม
- การระเบิดของแคมเบรียน
- ฤดูหนาวนิวเคลียร์
- ออกซิเจน
- มลพิษทางอากาศที่มีอายุสั้น
- โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ
อ่านเพิ่มเติม
- ศาสตร์
- Andersen, SO (2015). "บทเรียนจากการปกป้องชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ต่อสภาพภูมิอากาศ"วารสารการศึกษาและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม 5 ( 2): 143– 162. Bibcode : 2015JEnSS...5..143A . doi : 10.1007/s13412-014-0213-9 . S2CID 129725437 .
- Andersen, SO; Sarma, KM; Sinclair, L. (2012). การปกป้องชั้นโอโซน: ประวัติศาสตร์ของสหประชาชาติ . Taylor & Francis. ISBN 978-1-84977-226-6.
- ริทชี, ฮันนาห์ , "สิ่งที่เราเรียนรู้จากฝนกรด: ด้วยการร่วมมือกัน ประเทศต่างๆ ทั่วโลกสามารถแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้", Scientific American , เล่มที่ 330, ฉบับที่ 1 (มกราคม 2024), หน้า 75–76. "[ประเทศต่างๆ จะลงมือทำก็ต่อเมื่อพวกเขารู้ว่าประเทศอื่นๆ ก็เต็มใจที่จะทำเช่นเดียวกัน ในกรณีฝนกรดพวกเขาได้ลงมือทำร่วมกัน... เราได้ทำสิ่งที่คล้ายกันเพื่อฟื้นฟูชั้นโอโซนที่ปกป้องโลก... ต้นทุนของเทคโนโลยีมีความสำคัญอย่างยิ่ง... ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ราคาพลังงานแสงอาทิตย์ลดลงมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ และพลังงานลม ลด ลงมากกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ ต้นทุน แบตเตอรี่ลดลง 98 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ปี 1990 ทำให้ราคารถยนต์ไฟฟ้าลดลงตามไปด้วย... ท่าทีของเจ้าหน้าที่ที่ได้รับการเลือกตั้งมีความสำคัญมากกว่า การสังกัด พรรคการเมือง ... การเปลี่ยนแปลงสามารถเกิดขึ้นได้ แต่ไม่ใช่โดยตัวมันเอง เราต้องเป็นผู้ขับเคลื่อนมัน" (หน้า 76)
- โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (2010). ผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมจากการลดลงของโอโซนและปฏิสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: การประเมินปี 2010.ไนโรบี: UNEP.
- Velders, GJM; Fahey, DW; Daniel, JS; McFarland, M.; Andersen, SO (2009). "การมีส่วนร่วมอย่างมากของการปล่อยก๊าซ HFC ที่คาดการณ์ไว้ต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคต" Proceedings of the National Academy of Sciences . 106 (27): 10949– 10954. Bibcode : 2009PNAS..10610949V . doi : 10.1073/pnas.0902817106 . PMC 2700150 . PMID 19549868 . S2CID 3743609 .
- Velders, Guus JM; Andersen, Stephen O.; Daniel, John S.; Fahey, David W.; McFarland, Mack (2007). "ความสำคัญของพิธีสารมอนทรีออลในการปกป้องสภาพภูมิอากาศ" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 104 (12): 4814– 4819. Bibcode : 2007PNAS..104.4814V . doi : 10.1073/pnas.0610328104 . PMC 1817831 . PMID 17360370 .
- นโยบาย
- Zaelke, Durwood; Borgford-Parnell, Nathan (2015). "ความสำคัญของการลดปริมาณไฮโดรฟลูออโรคาร์บอนและมลพิษทางอากาศที่มีอายุสั้นอื่นๆ"วารสารการศึกษาและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม 5 ( 2): 169– 175. Bibcode : 2015JEnSS...5..169Z . doi : 10.1007/s13412-014-0215-7 . S2CID 128974741 .
- Xu, Y.; Zaelke, D.; Velders, GJM; Ramanathan, V. (2013). "บทบาทของ HFCS ในการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในศตวรรษที่ 21" . เคมีและฟิสิกส์บรรยากาศ . 13 (12): 6083– 6089. Bibcode : 2013ACP....13.6083X . doi : 10.5194/acp-13-6083-2013 .
- Molina, M.; Zaelke, D.; Sarma, KM; Andersen, SO; Ramanathan, V.; Kaniaru, D. (2009). "การลดความเสี่ยงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างฉับพลันโดยใช้พิธีสารมอนทรีออลและมาตรการควบคุมอื่นๆ เพื่อเสริมการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์" Proceedings of the National Academy of Sciences . 106 (49): 20616– 20621. doi : 10.1073/pnas.0902568106 . PMC 2791591 . PMID 19822751 . S2CID 13240115 .
- Anderson, SO; Sarma, MK; Taddonio, K. (2007). การถ่ายทอดเทคโนโลยีสำหรับชั้นโอโซน: บทเรียนสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ . ลอนดอน: Earthscan. ISBN 9781849772846.
- เบเนดิก, ริชาร์ด เอลเลียต; กองทุนสัตว์ป่าโลก (สหรัฐอเมริกา); สถาบันเพื่อการศึกษาด้านการทูต มหาวิทยาลัยจอร์จทาวน์ (1998). การทูตโอโซน: ทิศทางใหม่ในการปกป้องโลก (ฉบับที่ 2). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด. ISBN 978-0-674-65003-9.(เอกอัครราชทูตเบเนดิกเป็นหัวหน้าผู้เจรจาของสหรัฐฯ ในการประชุมที่นำไปสู่พิธีสารมอนทรีออล)
- Chasek, PS; Downie, David L.; Brown, JW (2013). การเมืองสิ่งแวดล้อมโลก (ฉบับที่ 6). โบลเดอร์: สำนักพิมพ์เวสต์วิว. ISBN 9780813348971.
- Grundmann, Reiner (2001). นโยบายสิ่งแวดล้อมข้ามชาติ: การสร้างโอโซนขึ้นใหม่ . สำนักพิมพ์จิตวิทยา. ISBN 978-0-415-22423-9.
- พาร์สัน, อี. (2003). การปกป้องชั้นโอโซน: วิทยาศาสตร์และกลยุทธ์ . อ็อกซ์ฟอร์ด: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด. ISBN 9780190288716.
ลิงก์ภายนอก
- โอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์: ตำราเรียนอิเล็กทรอนิกส์
- ข้อมูลเกี่ยวกับชั้นโอโซน (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม 2547)
- บริการโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของ CAMSนำเสนอแผนที่ ชุดข้อมูล และรายงานการตรวจสอบความถูกต้องเกี่ยวกับสถานะของชั้นโอโซนในอดีตและปัจจุบัน
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ชั้นโอโซน
ชั้น โอโซน หรือ เกราะโอโซน เป็นบริเวณของชั้น สตราโตสเฟียร์ ของ โลก ที่ ดูดซับ รังสี อัลตราไวโอเลต ส่วนใหญ่จากดวง อาทิตย์ ประกอบด้วย โอโซน (O₃ ) ที่มีความเข้มข้นสูง...
แหล่งที่มา
ชั้นโอโซนของโลกก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อน เมื่อ เหตุการณ์ออกซิเจนเนโอโปรเทโรโซอิก ทำให้สัดส่วนของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 20% [ 7 ]
แสงอัลตราไวโอเลต
แม้ว่าความเข้มข้นของโอโซนในชั้นโอโซนจะมีน้อยมาก แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิต เพราะมันดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตจากดวงอาทิตย์ รังสี UV ที่มีความยาวคลื่นสั้นมากหรือรังสี UV ในสุญญากาศ (10–100 นาโนเมตร)...
การกระจายตัวในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์
ความหนาของชั้นโอโซนแตกต่างกันไปทั่วโลก โดยทั่วไปจะบางกว่าบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรและหนากว่าบริเวณใกล้ขั้วโลก [ 11 ] ความหนาหมายถึงปริมาณโอโซนในคอลัมน์เหนือพื้นที่ที่กำหนด และแตกต่างกันไปในแต่ละฤดูกาล...