لايه ازن

همانطور که مي دانيد لايه ازون ناحيه اي از اتمسفر زمين است که از ميزانبسيار زيادي گاز ازون (O3) تشکيل شده است . اين لايه همانند يک سپر محافظعمل مي کند و ما را در برابر تشعشعات بسيار زيان بار فرابنفش خورشيد حفاظتمي کند .
در دهه هاي گذشته لايه ازون با سرعت ۰.۳ درصد در سال ، نازک مي شد تا سرانجام در سال ۱۹۸۵ حفره اي در اين لايه ، بر فراز قطب جنوب بوجود آمد ؛ بااز بين رفتن ازون هاي موجود بر فراز قطب جنوب اشعه فرابنفش خورشيد براحتيمي توانست از اتمسفر زمين عبور کند . با نازک شدن اين لايه بر فراز زمين وهمچنين ايجاد حفره در آن احتمال ابتلا به سرطان پوست ، ييماري هاي چشمي و ... افزايش يافت و زندگي جانوران دريايي نيز به خطر افتاد.
با کاهش ۳۰ درصدي حفره ازون ، مساحت آن امسال بر فراز قطب جنوب به ۲۴.۷ميليون کيلومتر مربع رسيد که تقريبا با مساحت آمريکاي شمالي برابر است ،اما دانشمندان احتمال مي دهند اين کاهش اندازه تصادفا در اثر بر هم کنشتغيير دماي طبيعي و دينامک جوي بوجود آمده باشد .
دانشمندان گمان مي کنند که در طول فصل هاي سال گذشته ، سوراخ لايه ازوندقيقا بر فراز قطب جنوب قرار نداشته و کمي جابجا شده بود و اين جابجاييباعث شده تا هواي گرمتر با آن مخلوط شود .از خصوصيات ازون اين است که اگردماي ناحيه اي به زير ۷۸- سلسيوس برسد ، آن ناحيه از ازون تهي مي شود .درنتيجه هواي گرمي که در سال گذشته با اين قسمت از لايه ازون مخلوط شده بودباعث شده تا اين فرايند کاهش ازون کند تر شود.
هنوز براي دادن نظر قطعي در مورد ترميم لايه ازون زود است و احتياج بهمشاهدات بسيار در يک بازه زماني طولاني دارد چون در صورتي که در سال آيندهحفره ازون در قسمت سرد تري قرار گيرد ممکن است که تخريب لايه ازون باشدت بيشتري انجام شود . پس هنوز نمي توان به ترميم لايه ازون اميدوار بود
از دهه 1920 ميلا دي که چند تن از اتمسفر شناسان، از جمله دابسون، وجود لا يه اي از ازون را درون استراتوسفر تشخيص دادند تا سال 1985 اطلاعات لا زم در مورد ويژگي هاي فيزيکي و شيميايي اين لا يه ناچيز بود. در اين سال بود که اتمسفر شناسان انگليسي گزارش تکان دهنده اي مبني بر کاهش چهل درصدي ميزان ازون بهاره بالا ي قطب جنوب را ارائه کردند. از آن زمان تا بحال مطالعات زيادي در باره نحوه عملکرد شيميايي، فيزيکي و جغرافيايي اين لا يه انجام شده است اين بررسي ها نشان مي دهند چگونگي و روند تخريب اين لا يه بسيار حياتي براي بقاي موجودات زنده روي زمين تابعي است از ويژگي هاي شيمايي آن، وضعيت هواشناسي و جغرافيايي وتغيير فصل ها و ميزان رها شدن گازهاي مصنوعي از قبيل گازهاي کلرو فلوئور کربن و اکسيد نيتروژن در هوا بر اثر فعاليت هاي صنعتي خاص. اين مواد شيميايي با فراهم آوردن شرايط مناسب در قطب جنوب به تخريب لا يه ازون منجر مي شوند. وجود شرايط خاص هواشناسي و تسلط «ورتکس قطبي» سرماي شديد و تشکيل ابر استراتوسفري، واکنش هاي شيميايي ناهمگن و برخورد ناگهاني اشعه خورشيد و به ويژه طيف ماوراي بنفش آن به ترکيبات شيميايي متمرکز در اطراف اين ابر سرد، مجموعه اي هستند از عواملي که در کاهش شديد و ناگهاني لا يه ازون بر فراز قطب جنوب نقش دارند. ازون چيست و چگونه تشکيل مي شود؟
ازون اکسيژن سه ظرفيتي است که به طور طبيعي در جو وجود دارد. جو زمين از لا يه هاي متعددي تشکيل شده است. بشر در قسمت زيرين تروپوسفر زندگي مي کند که بخش عمده فعل و انفعالا ت آب و هوايي، از قبيل بارش باران و برف و تشکيل ابرها، در آن صورت مي پذيرد. در بالا ي تروپوسفر، استراتوسفر قرار دارد که پديده هاي حفره ازون و گرم شدن عمومي کره زمين از آن منشا مي گيرد. هواپيماهائي ما فوق صوت مثل کنکورد در قسمت پائيني استراتوسفر پرواز مي کنند، قسمتي که ضخامت بين اين دو لا يه را تروپوپوز مي نامند. ازون تشکيل لا يه اي را در قسمت زيرين استراتوسفر مي دهد که در بالا ي استوا نازک تر است و به سمت قطبين ضخامت آن افزايش مي يابد به طوري که بايد در حالت عادي حداکثر تراکم را در قطبين داشته باشد. ميزان ازون در سطح زمين با واحد «دابسون» اندازه گيري مي شود.
ازون همان ماده شيميايي که در سطح زمين حالت سمي دارد، در ساختار استراتوسفر، بخش حياتي براي ادامه زندگي بشر به شمار مي رود و در ارتفاعي بين 10 تا 24 کيلومتري بالاي سطح زمين، ازون حفاظ ويژه اي را تشکيل مي دهد که به دور جو زمين کشيده شده است. اين حفاظ که از تراکم ازون به وجود آمده است از همه انواع حيات بر روي کره زمين، در مقابل امواج مرگ آور فرابنفش حفاظت مي کند. در سال 1985 اخباري مبني بر کاهش شديد ميزان تراکم بهاره ازون در بالاي خليج هالي در قطب جنوب منتشر شد که نشان مي داد بيش از 40 درصد از ميزان ازون در اين قسمت کاسته شده است و گزارش هاي بعدي اين موضوع را تاييد کردند و موجب نگراني هاي شديدي شد و اين نگراني ها به اين خاطر بود که بيش ترين تابش اشعه فرابنفش خورشيد توسط همين لايه ازون جذب مي شود که از اثرات مخرب آن بر موجودات زنده از جمله انسان جلوگيري مي کند به طور کلي اتمسفر يا جو (هوا کره) از چهار لايه اصلي تشکيل مي شود که به ترتيب از پايين به بالا شامل تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و تروموسفر است که پايين ترين لايه از لايه هاي اصلي تروپوسفر است و تا ارتفاع 20 کيلومتري از سطح زمين در استوا و حدود km 10 در قطبين را شامل مي شود و اين تنها لايه اي است که موجودات زنده مي توانند در آن به راحتي زندگي کنند.
استراتوسفر از ارتفاع حداقل km 10 از سطح زمين تا حدود 60 - 50 کيلومتري از سطح زمين را شامل مي شود. دماي آن بسيار سرد است و تا منهاي (60-) درجه سلسيوس مي رسد. قسمت عمده لايه ازون است که مورد بحث است و در بخش پاييني همين لايه متمرکز است. عناصر غالب در ترکيب شيميايي در 16 کيلومتر، پاييني هوا کره (تروپوسفر)، عمدتا نيتروژن و اکسيژن هستند که بر روي هم، حدود 99 درصد کل حجم آن را تشکيل مي دهند. مقدار ازون در اين قسمت ناچيز است، ولي در صورتي که در مجاورت سطح زمين، يعني در محيط زندگي موجودات زنده، حتي به مقدار کمي هم افزايش يابد خطرناک و مرگبار است. ازون در سطوح بالاتر هوا کره بين ارتفاع تقريبا 20 تا 55 کيلومتر از سطح زمين، افزايش مي يابد و به صورت لايه اي در قسمت پايين تر استراتوسفر متراکم مي شود. ازون اکسيژن سه ظرفيتي است در حالي که اکسيژني که ما تنفس مي کنيم دو ظرفيتي است و اکسيژن سه ظرفيتي، به واسطه واکنش مابين امواج فرابنفش نورخورشيد و اتم هاي معمولي اکسيژن توليد مي شود تمرکز ازون در اين قسمت باعث شده است که سطح زمين و موجودات آن از رسيدن بخش عمده امواج مرگبار فرابنفش محافظت شوند و امکان ادامه حيات پيدا کنند.
لايه ازون
تا سال 1980ميلادى از سوراخى لايه ازون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه ازون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى ازون را ،گاز هاى cfc (كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنك كننده در يخچال ها ،كولرها و همچنين در مواد پلاستيكى مورد استفاده قرار مى گيرند . در cfc ها اتم هاى كلر ناپايدار و واكنش پذير مى باشند و هنگامى كه گاز هاى cfc به لايه هاى بالا مى روند ، در لايه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لايه استراتوسفر با مولكول هاى ازون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهايى مى تواند 100.000 مولكول ازون را از بين ببرد . به همين دليل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گاز هاى cfc خوددارى كنند ،و همچنين به كشور هاى فقير اين امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنك كننده ديگرى استفاده كنند. ما مى دانيم كه بيشترين كشور هاى صنعتى در نيم كره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لايه ازون سوراخ شده است ؟! براي پاسخ به اين سوال ، پژوهش هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش ها تاكنون در دست تحقيق است . اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه ازون را گرداب هاي سنگين ، كه در قطب جنوب جريان دارند ، مي دانند در زمستان در طول شبهاي قطبي، نور خورشيد درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نيست ، به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان هاى سنگيني گسترش مى يابند كه به آن ها "گرداب قطبي"(polar vortex) مى گويند . گرداب قطبي مي تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند .اين گرداب ها باعث ايجاد ابرهاى سردي مي شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي يابند. كه به اين ابرها "ابر استراتوسفر قطبي" (polar stratosphere cloud) مي گويند.اختصار آن psc است. Pscها بسيار سرد هستند و دماي آن ها حدود 80- سيلسيوس است.* Psc از نيتريك اسيد تري هيدرات (nitricacid trihydrate) تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آن ها را در آسمان مي بينيم كاملاً متفاوتند. پس اين ابرهاي اسيدي مي توانند لايه ازون را تخريب كنند. "بنايراين با استناد به تحقيقات انجام يافته ،موارد زير را مي توان از عوامل موثر در تخريب لايه ازون دانست:

1)محور زمين به گونه اى مى باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مى تابد به همين دليل ضخامت لايه ازون در قطب شمال بيشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد (زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول ازون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى(مانند انرژى تابشى خورشيد ) به حالت اوليه خود برگردند)
2)از مورد دوم نتيجه مى گيريم كه هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد ، بنابراين هواى گرم هنگامى كه بر اثر جريان هايى به قطب جنوب مى روند ، چون سبك مى باشند ،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لايه هاى ازون برفراز قطب جنوب مىشوند.
3)در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي باشد، واين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي psc مي شود
4) ابرهاي psc اسيدي هستند و به همين دليل آن ها به لايه ازون آسيب مي رسانند.

ابرهاي استراتوسفري
مولكول ازون (o3)از يك مولكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش پذير مى باشد، تشكيل شده است .
پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول ازون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى به حالت اوليه خود برگردند . لايه ازون در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد .در شب ها به دليل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشيد، ضخامت لايه ازون كمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد. هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول ها ازون برخورد مى كنند، پرتو هاى فوق ـ بنفش مقدار زيادى از انرژى خود را از دست مى دهند وبه پرتو هاى فرو سرخ تبديل مى شوند ، و همچنين بر اثر اين برخورد ، مولكول ازون به مولكول اكسيژن واتم اكسيژن تبديل مى شود و با تابش مجدد نور خورشيد ، مولكول ازون دوباره پديدار مى شود. مولكول هاى ازون هرچند كه براى ما مفيد هستند اما وجود آن ها در لايه تروپوسفر (لايه اى كه ما در آن زندگى مى كنيم) بسيار خطرناك مى باشند. نيتروژن هاى پراكسيد خارج شده از اگزوز موتورهاى ديزلى بر اثر تابش نور خورشيد (عمل فتو شيميايى) با مولكول هاى اكسيژن واكنش مى دهند و مولكول هاى ازون را پديدار مى كنند . چون در مولكول هاى ازون اتم هاى اكسيژن فعال (راديكالى) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود .
در حال حاضر پذيرفته شده است كه تركيبات كلرين و برمين در اتمسفر باعث كاهش ازون بر روي قطب شمال وجنوب ميشوند. با اين حال اهميت نسبي كلرين و برمين بر اي تخريب يا نابودي ازون در نواحي متفاوت شرح داده نشده است . تقريبا" همه كلرين و نيمي از برمين در استراتوسفركه در آنجا بيشترين كاهش را شاهد هستيم، از فعاليت هاي انسان حاصل شده است.كاريرهاي(مخازن)غير ألي اصلي كلرين عبارتند از اسيد هيدروكلريك ونيترات كلرين(ClONO2) .اين موارد از محصولات تجزيه CFCها شكل مي گيرند .پنتوكسيددي نيتروژن (N2O5)مخزني از اكسيدهاي نيتروژن است ونقش مهمي را در شيمي ايفا مي كند .اسيد نيتريك از اين لحاظ كه سطوح بالايي از كلرين فعال را حفظ مي كند مهم است .
توليد راديكالهاي كلرين :يكي از مهمترين نكات براي تشخيص شيمي حفره ازون , أن است كه واكنشهاي اصلي غير عادي هستند أنها نمي توانند در جو رخ دهندمگر أنكه شرايط ويژه اي وجود داشته باشد (يكي از دوعامل اصلي در دستور العمل كاهش ازون )-ويژگي اصلي اين شيمي غير عادي أن است كه گونه هاي مخزن كلرين HCL وCLONO2 (واجزاء مقابل برومين شان)به اشكال فعالتري از كلرين روي سطح ابرهاي استرتوسفري قطبي تبديل مي شوند .مهمترين واكنشها در نابودي ازون عبارتند از :
HNO3 + Cl2 HCl + ClONO2
HNO3 + HOCl ClONO2 + H2O
H2O + Cl2 HCl + HOCl
HNO3 + ClONO N2O5 + HCl
2 HNO3 N2O5 + H2O
همانطور که مي دانيد لايه ازون ناحيه اي از اتمسفر زمين است که از ميزانبسيار زيادي گاز ازون (O3) تشکيل شده است . اين لايه همانند يک سپر محافظعمل مي کند و ما را در برابر تشعشعات بسيار زيان بار فرابنفش خورشيد حفاظتمي کند .
در دهه هاي گذشته لايه ازون با سرعت ۰.۳ درصد در سال ، نازک مي شد تا سرانجام در سال ۱۹۸۵ حفره اي در اين لايه ، بر فراز قطب جنوب بوجود آمد ؛ بااز بين رفتن ازون هاي موجود بر فراز قطب جنوب اشعه فرابنفش خورشيد براحتيمي توانست از اتمسفر زمين عبور کند . با نازک شدن اين لايه بر فراز زمين وهمچنين ايجاد حفره در آن احتمال ابتلا به سرطان پوست ، ييماري هاي چشمي و ... افزايش يافت و زندگي جانوران دريايي نيز به خطر افتاد.
با کاهش ۳۰ درصدي حفره ازون ، مساحت آن امسال بر فراز قطب جنوب به ۲۴.۷ميليون کيلومتر مربع رسيد که تقريبا با مساحت آمريکاي شمالي برابر است ،اما دانشمندان احتمال مي دهند اين کاهش اندازه تصادفا در اثر بر هم کنشتغيير دماي طبيعي و دينامک جوي بوجود آمده باشد .
دانشمندان گمان مي کنند که در طول فصل هاي سال گذشته ، سوراخ لايه ازوندقيقا بر فراز قطب جنوب قرار نداشته و کمي جابجا شده بود و اين جابجاييباعث شده تا هواي گرمتر با آن مخلوط شود .از خصوصيات ازون اين است که اگردماي ناحيه اي به زير ۷۸- سلسيوس برسد ، آن ناحيه از ازون تهي مي شود .درنتيجه هواي گرمي که در سال گذشته با اين قسمت از لايه ازون مخلوط شده بودباعث شده تا اين فرايند کاهش ازون کند تر شود.
هنوز براي دادن نظر قطعي در مورد ترميم لايه ازون زود است و احتياج بهمشاهدات بسيار در يک بازه زماني طولاني دارد چون در صورتي که در سال آيندهحفره ازون در قسمت سرد تري قرار گيرد ممکن است که تخريب لايه ازون باشدت بيشتري انجام شود . پس هنوز نمي توان به ترميم لايه ازون اميدوار بود
از دهه 1920 ميلا دي که چند تن از اتمسفر شناسان، از جمله دابسون، وجود لا يه اي از ازون را درون استراتوسفر تشخيص دادند تا سال 1985 اطلاعات لا زم در مورد ويژگي هاي فيزيکي و شيميايي اين لا يه ناچيز بود. در اين سال بود که اتمسفر شناسان انگليسي گزارش تکان دهنده اي مبني بر کاهش چهل درصدي ميزان ازون بهاره بالا ي قطب جنوب را ارائه کردند. از آن زمان تا بحال مطالعات زيادي در باره نحوه عملکرد شيميايي، فيزيکي و جغرافيايي اين لا يه انجام شده است اين بررسي ها نشان مي دهند چگونگي و روند تخريب اين لا يه بسيار حياتي براي بقاي موجودات زنده روي زمين تابعي است از ويژگي هاي شيمايي آن، وضعيت هواشناسي و جغرافيايي وتغيير فصل ها و ميزان رها شدن گازهاي مصنوعي از قبيل گازهاي کلرو فلوئور کربن و اکسيد نيتروژن در هوا بر اثر فعاليت هاي صنعتي خاص. اين مواد شيميايي با فراهم آوردن شرايط مناسب در قطب جنوب به تخريب لا يه ازون منجر مي شوند. وجود شرايط خاص هواشناسي و تسلط «ورتکس قطبي» سرماي شديد و تشکيل ابر استراتوسفري، واکنش هاي شيميايي ناهمگن و برخورد ناگهاني اشعه خورشيد و به ويژه طيف ماوراي بنفش آن به ترکيبات شيميايي متمرکز در اطراف اين ابر سرد، مجموعه اي هستند از عواملي که در کاهش شديد و ناگهاني لا يه ازون بر فراز قطب جنوب نقش دارند. ازون چيست و چگونه تشکيل مي شود؟
ازون اکسيژن سه ظرفيتي است که به طور طبيعي در جو وجود دارد. جو زمين از لا يه هاي متعددي تشکيل شده است. بشر در قسمت زيرين تروپوسفر زندگي مي کند که بخش عمده فعل و انفعالا ت آب و هوايي، از قبيل بارش باران و برف و تشکيل ابرها، در آن صورت مي پذيرد. در بالا ي تروپوسفر، استراتوسفر قرار دارد که پديده هاي حفره ازون و گرم شدن عمومي کره زمين از آن منشا مي گيرد. هواپيماهائي ما فوق صوت مثل کنکورد در قسمت پائيني استراتوسفر پرواز مي کنند، قسمتي که ضخامت بين اين دو لا يه را تروپوپوز مي نامند. ازون تشکيل لا يه اي را در قسمت زيرين استراتوسفر مي دهد که در بالا ي استوا نازک تر است و به سمت قطبين ضخامت آن افزايش مي يابد به طوري که بايد در حالت عادي حداکثر تراکم را در قطبين داشته باشد. ميزان ازون در سطح زمين با واحد «دابسون» اندازه گيري مي شود.
ازون همان ماده شيميايي که در سطح زمين حالت سمي دارد، در ساختار استراتوسفر، بخش حياتي براي ادامه زندگي بشر به شمار مي رود و در ارتفاعي بين 10 تا 24 کيلومتري بالاي سطح زمين، ازون حفاظ ويژه اي را تشکيل مي دهد که به دور جو زمين کشيده شده است. اين حفاظ که از تراکم ازون به وجود آمده است از همه انواع حيات بر روي کره زمين، در مقابل امواج مرگ آور فرابنفش حفاظت مي کند. در سال 1985 اخباري مبني بر کاهش شديد ميزان تراکم بهاره ازون در بالاي خليج هالي در قطب جنوب منتشر شد که نشان مي داد بيش از 40 درصد از ميزان ازون در اين قسمت کاسته شده است و گزارش هاي بعدي اين موضوع را تاييد کردند و موجب نگراني هاي شديدي شد و اين نگراني ها به اين خاطر بود که بيش ترين تابش اشعه فرابنفش خورشيد توسط همين لايه ازون جذب مي شود که از اثرات مخرب آن بر موجودات زنده از جمله انسان جلوگيري مي کند به طور کلي اتمسفر يا جو (هوا کره) از چهار لايه اصلي تشکيل مي شود که به ترتيب از پايين به بالا شامل تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و تروموسفر است که پايين ترين لايه از لايه هاي اصلي تروپوسفر است و تا ارتفاع 20 کيلومتري از سطح زمين در استوا و حدود km 10 در قطبين را شامل مي شود و اين تنها لايه اي است که موجودات زنده مي توانند در آن به راحتي زندگي کنند.
استراتوسفر از ارتفاع حداقل km 10 از سطح زمين تا حدود 60 - 50 کيلومتري از سطح زمين را شامل مي شود. دماي آن بسيار سرد است و تا منهاي (60-) درجه سلسيوس مي رسد. قسمت عمده لايه ازون است که مورد بحث است و در بخش پاييني همين لايه متمرکز است. عناصر غالب در ترکيب شيميايي در 16 کيلومتر، پاييني هوا کره (تروپوسفر)، عمدتا نيتروژن و اکسيژن هستند که بر روي هم، حدود 99 درصد کل حجم آن را تشکيل مي دهند. مقدار ازون در اين قسمت ناچيز است، ولي در صورتي که در مجاورت سطح زمين، يعني در محيط زندگي موجودات زنده، حتي به مقدار کمي هم افزايش يابد خطرناک و مرگبار است. ازون در سطوح بالاتر هوا کره بين ارتفاع تقريبا 20 تا 55 کيلومتر از سطح زمين، افزايش مي يابد و به صورت لايه اي در قسمت پايين تر استراتوسفر متراکم مي شود. ازون اکسيژن سه ظرفيتي است در حالي که اکسيژني که ما تنفس مي کنيم دو ظرفيتي است و اکسيژن سه ظرفيتي، به واسطه واکنش مابين امواج فرابنفش نورخورشيد و اتم هاي معمولي اکسيژن توليد مي شود تمرکز ازون در اين قسمت باعث شده است که سطح زمين و موجودات آن از رسيدن بخش عمده امواج مرگبار فرابنفش محافظت شوند و امکان ادامه حيات پيدا کنند.
لايه ازون
تا سال 1980ميلادى از سوراخى لايه ازون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه ازون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى ازون را ،گاز هاى cfc (كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنك كننده در يخچال ها ،كولرها و همچنين در مواد پلاستيكى مورد استفاده قرار مى گيرند . در cfc ها اتم هاى كلر ناپايدار و واكنش پذير مى باشند و هنگامى كه گاز هاى cfc به لايه هاى بالا مى روند ، در لايه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لايه استراتوسفر با مولكول هاى ازون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهايى مى تواند 100.000 مولكول ازون را از بين ببرد . به همين دليل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گاز هاى cfc خوددارى كنند ،و همچنين به كشور هاى فقير اين امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنك كننده ديگرى استفاده كنند. ما مى دانيم كه بيشترين كشور هاى صنعتى در نيم كره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لايه ازون سوراخ شده است ؟! براي پاسخ به اين سوال ، پژوهش هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش ها تاكنون در دست تحقيق است . اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه ازون را گرداب هاي سنگين ، كه در قطب جنوب جريان دارند ، مي دانند در زمستان در طول شبهاي قطبي، نور خورشيد درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نيست ، به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان هاى سنگيني گسترش مى يابند كه به آن ها "گرداب قطبي"(polar vortex) مى گويند . گرداب قطبي مي تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند .اين گرداب ها باعث ايجاد ابرهاى سردي مي شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي يابند. كه به اين ابرها "ابر استراتوسفر قطبي" (polar stratosphere cloud) مي گويند.اختصار آن psc است. Pscها بسيار سرد هستند و دماي آن ها حدود 80- سيلسيوس است.* Psc از نيتريك اسيد تري هيدرات (nitricacid trihydrate) تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آن ها را در آسمان مي بينيم كاملاً متفاوتند. پس اين ابرهاي اسيدي مي توانند لايه ازون را تخريب كنند. "بنايراين با استناد به تحقيقات انجام يافته ،موارد زير را مي توان از عوامل موثر در تخريب لايه ازون دانست:

1)محور زمين به گونه اى مى باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مى تابد به همين دليل ضخامت لايه ازون در قطب شمال بيشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد (زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول ازون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى(مانند انرژى تابشى خورشيد ) به حالت اوليه خود برگردند)
2)از مورد دوم نتيجه مى گيريم كه هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد ، بنابراين هواى گرم هنگامى كه بر اثر جريان هايى به قطب جنوب مى روند ، چون سبك مى باشند ،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لايه هاى ازون برفراز قطب جنوب مىشوند.
3)در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي باشد، واين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي psc مي شود
4) ابرهاي psc اسيدي هستند و به همين دليل آن ها به لايه ازون آسيب مي رسانند.

ابرهاي استراتوسفري
مولكول ازون (o3)از يك مولكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش پذير مى باشد، تشكيل شده است .
پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول ازون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى به حالت اوليه خود برگردند . لايه ازون در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد .در شب ها به دليل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشيد، ضخامت لايه ازون كمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد. هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول ها ازون برخورد مى كنند، پرتو هاى فوق ـ بنفش مقدار زيادى از انرژى خود را از دست مى دهند وبه پرتو هاى فرو سرخ تبديل مى شوند ، و همچنين بر اثر اين برخورد ، مولكول ازون به مولكول اكسيژن واتم اكسيژن تبديل مى شود و با تابش مجدد نور خورشيد ، مولكول ازون دوباره پديدار مى شود. مولكول هاى ازون هرچند كه براى ما مفيد هستند اما وجود آن ها در لايه تروپوسفر (لايه اى كه ما در آن زندگى مى كنيم) بسيار خطرناك مى باشند. نيتروژن هاى پراكسيد خارج شده از اگزوز موتورهاى ديزلى بر اثر تابش نور خورشيد (عمل فتو شيميايى) با مولكول هاى اكسيژن واكنش مى دهند و مولكول هاى ازون را پديدار مى كنند . چون در مولكول هاى ازون اتم هاى اكسيژن فعال (راديكالى) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود .
در حال حاضر پذيرفته شده است كه تركيبات كلرين و برمين در اتمسفر باعث كاهش ازون بر روي قطب شمال وجنوب ميشوند. با اين حال اهميت نسبي كلرين و برمين بر اي تخريب يا نابودي ازون در نواحي متفاوت شرح داده نشده است . تقريبا" همه كلرين و نيمي از برمين در استراتوسفركه در آنجا بيشترين كاهش را شاهد هستيم، از فعاليت هاي انسان حاصل شده است.كاريرهاي(مخازن)غير ألي اصلي كلرين عبارتند از اسيد هيدروكلريك ونيترات كلرين(ClONO2) .اين موارد از محصولات تجزيه CFCها شكل مي گيرند .پنتوكسيددي نيتروژن (N2O5)مخزني از اكسيدهاي نيتروژن است ونقش مهمي را در شيمي ايفا مي كند .اسيد نيتريك از اين لحاظ كه سطوح بالايي از كلرين فعال را حفظ مي كند مهم است .
توليد راديكالهاي كلرين :يكي از مهمترين نكات براي تشخيص شيمي حفره ازون , أن است كه واكنشهاي اصلي غير عادي هستند أنها نمي توانند در جو رخ دهندمگر أنكه شرايط ويژه اي وجود داشته باشد (يكي از دوعامل اصلي در دستور العمل كاهش ازون )-ويژگي اصلي اين شيمي غير عادي أن است كه گونه هاي مخزن كلرين HCL وCLONO2 (واجزاء مقابل برومين شان)به اشكال فعالتري از كلرين روي سطح ابرهاي استرتوسفري قطبي تبديل مي شوند .مهمترين واكنشها در نابودي ازون عبارتند از :
HNO3 + Cl2 HCl + ClONO2
HNO3 + HOCl ClONO2 + H2O
H2O + Cl2 HCl + HOCl
HNO3 + ClONO N2O5 + HCl
2 HNO3 N2O5 + H2O
مهمترين نكته براي توجه كردن أن است كه اين واكنشها تنها مي توانندروي سطح ابرهاي استراتوسفري قطبي رخ دهند و أنها بسيار سريع مي باشند. به همين علت حفره ازون بسيار عجيب است . در شيمي اتمسفري واكنشهاي ناهمگن (أنهايي كه روي سطوح رخ مي دهند) قبل از أنكه حفره ازون كشف شود ناديده گرفته مي شدند.بنابراين عامل ديگر اين است كه واكنشهاي ناهمگن به گونه هاي مخزن كلرين وبرومين اجازه مي دهد تا سريعا به اشكال فعالتري تبديل شوند.اسيد نيتريك (HNO2) تشكيل شده دراين واكنش ها در ذرات PSC باقي مي ماند بطوريكه غلظتهاي فاز گاز اكسيد دي نيتروژن كاهش مي يابند . اين كاهش دي نوكسيفيكاسيون بسيار مهم است چون أن ميزان حذف CLO را كند مي كند كه در غير اين صورت با اين واكنش رخ مي دهد:
ClO + NO2 + M ClONO2 + M (6)
( در اينجا Mهر گونه مولكول موجود در هوا است )
000و بنابراين به نگهداري سطوح بالاي كلرين فعال كمك مي كند .
ClO + NO2 + M ClONO2 + M (6)
( در اينجا Mهر گونه مولكول موجود در هوا است )
000و بنابراين به نگهداري سطوح بالاي كلرين فعال كمك مي كند .