ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศโอโซน

โอโซนคืออะไร ?

          โอโซนเป็นก๊าซที่ประกอบด้วยออกซิเจน 3 อะตอม มีสูตรเป็น O 3 โดยพบว่าทุก ๆ 10 ล้านโมเลกุลของบรรยากาศที่ระดับความสูง 10- 50 กิโลเมตร
จะพบโอโซนประมาณ 3 โมเลกุลเท่านั้น ชั้นบรรยากาศโอโซนจะทำหน้าที่ดูดซับรังสีทุกชนิดที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ไว้โดยเฉพาะรังสีอัลตราไวโอเลตบี ที่มีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและทำลายความสมดุลของธรรมชาติ ถ้ามนุษย์ได้รับรังสีนี้เป็นระยะ เวลานานๆ จะมีความเสี่ยงในการเกิดอันตรายต่อดวงตา โดยพบว่าหากโอโซนในบรรยากาศชั้น สตราโทสเฟียร์ ลดลงเพียงร้อยละ 1 จะมีผลทำให้อัตราการเกิดต้อกระจกเพิ่มขึ้นร้อยละ 0.6-0.8 นอกจากนี้ยังทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการเป็นโรคมะเร็งผิวหนัง Coetaneous malignant Melanoma ซึ่งพบว่าเป็นกันมากในหมู่คนผิวขาวรวมทั้งทำให้ภูมิคุ้มกันโรคต่าง ๆ ลดลงซึ่งทำให้เกิดการระบาดของโรคหรือติดโรคต่าง ๆ ง่ายขึ้น

          นอกจากจะมีผลต่อมนุษย์แล้ว สัตว์และพืชก็ได้รับผลกระทบจากรังสี
ดังกล่าวนี้เช่นกัน โดยเฉพาะสัตว์น้ำ รังสีอัลตราไวโอเลตบี จะไปทำลายการเจริญเติบโตของสัตว์น้ำในช่วงแรก โดยทำให้แพลงตอน ซึ่งเป็นรากฐานของปฏิกิริยาลูกโซ่ และเป็นอาหารของสัตว์น้ำมีปริมาณลดลง ในส่วนของพืชพบว่ารังสีอัลตราไวโอเลตบี จะทำให้การเจริญเติบโตของพืชลดลง นอกจากนี้ยังมีผลต่อวัตถุสังเคราะห์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ยาง และ วัตถุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ไม้ โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนสีหรือสูญเสียประสิทธิภาพในการใช้งาน จากผลกระทบดังกล่าวจะเห็นว่าชั้นบรรยากาศโอโซน ทำหน้าที่เสมือนเกราะกำบังช่วยป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตบี ได

การเกิดหลุมโอโซนในชั้นบรรยากาศ

          ในปี พ.ศ. 2521 นักวิทยาศาสตร์ที่เฝ้าติดตามปริมาณของก๊าซต่างๆ
ในชั้นบรรยากาศได้พบว่า ปริมาณของโอโซนมีแนวโน้มลดลงตลอดเวลา ในปี พ.ศ. 2528 นักสำรวจขั้วโลกชาวอังกฤษ ค้นพบว่าปริมาณโอโซนบริเวณขั้วโลกใต้ในช่วงฤดูใบไม้ผลิลดลงร้อยละ 50 ถึง 95 ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า หลุมโอโซนที่ขั้วโลกใต้ (Antarctic Ozone Hole)

          จากการค้นพบนี้ทำให้เกิดการตื่นตัวอย่างมากและพยายามค้นหาสาเหตุที่ทำให้ชั้นบรรยากาศโอโซนถูกทำลาย ซึ่งต่อมาพบว่าปริมาณโอโซนที่ลดลง
มีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของออกไซด์ของคลอรีนเสมอ จึงได้มีการศึกษาติดตามแหล่งที่มาของคลอรีนในบรรยากาศและพบหลักฐานที่เชื่อได้ว่าปริมาณคลอรีนที่เพิ่มขึ้นในชั้นสตราโทสเฟียร์นั้นมาจากสารเคมีจำพวก ฮาโลคาร์บอน (Halocarbons) ซึ่งประกอบด้วย คลอรีน , ฟลูออรีน , โบรมีน , คาร์บอน และไฮไดรเจน ซึ่งในเวลาต่อมาเรียกสารจำพวกนี้ว่าสารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซน (Ozone Depleting Substances : ODSs)

          สารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซนที่รู้จักกันมาก คือ สารจำพวกคลอโรฟลูออโรคาร์บอน หรือ สารซีเอฟซี (Chlorofluorocarbons : CFCs) ที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อใช้เป็นสารทำความเย็นในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ ต่อมา
มีการนำมาใช้เป็นสารเป่าโฟมในอุตสาหกรรมโฟม ใช้เป็นตัวทำละลายใน
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ใช้เป็นสารผลักดันในกระป๋องสเปรย์ เนื่องจากสารดังกล่าวมีคุณสมบัติที่ดีหลายประการ เช่น มีความคงตัวสูง ไม่เป็นพิษ ราคาถูกและง่ายต่อการเก็บรักษาจึงทำให้มีการใช้สารนี้อย่างแพร่หลายในเวลาอัน
รวดเร็ว ทำให้การผลิตสารกลุ่มนี้ของทั่วโลกเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ 5 ปี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513 เป็นต้นมา สารหลักในกลุ่มนี้ ได้แก่ CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC-114 และ CFC-115 และต่อมาได้พบว่าสารเฮลอน คาร์บอนเตตระคลอไรด์ เมทิลคลอโรฟอร์ม เมทิลโบรไมด์ รวมทั้งสารจำพวกไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Hydrochlorofluorocarbons : HCFCs) ที่นำมาใช้แทนสารซีเอฟซีก็เป็นสารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซนด้วย แต่มีค่าในการทำลายโอโซนน้อยกว่าสารซีเอฟซี

          จากคุณสมบัติความคงตัว จึงทำให้สารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซนที่ถูกปล่อยออกมาลอยตัวขึ้นไปสู่บรรยากาศชั้นสตราโทสเฟียร์ได้ ในขณะที่รังสียูวีจากดวงอาทิตย์จะทำให้สารดังกล่าวแตกตัวเกิดอะตอมของคลอรีนอิสระ และทำปฏิกิริยากับโอโซนในลักษณะของปฏิกิริยาลูกโซ่ ทำให้โอโซนถูกทำลายอย่างต่อเนื่อง สารทำลายชั้นบรรยากาศโอโซนตัวอื่น ๆ ก็จะทำปฏิกิริยาก่อให้เกิดการทำลายโอโซนทำนองเดียวกัน