در آستانه «روز جهانی حفاظت از لایه‌ازن»، وضعیت گذشته حال و آینده این لایه حیاتی را بررسی کرده‌ایم
ترمیم سپر حفاظتی زمین
هزاران کیلومتر بالاتر از سطح زمین، لایه‌ای ضخیم و نامرئی کشیده‌است که از ما در برابر تابش پرتوهای فرابنفش خورشید محافظت می‌کند. لایه‌ای تشکیل‌شده از مولکول‌های سه‌اتمی اکسیژن یا همان ازن که اگر نبود، اساسا حیات روی کره‌زمین شکل نمی‌گرفت. لایه‌ای که نادانی‌های بشر آن را در معرض تخریب قرار داده بود و جمعی از خردمندان زمین حدود 60 سال پیش متوجه این موضوع شدند و به دولت‌ها برای نجات آن فشار آوردند. بعد از آن هم پروتکل مونترال برای محافظت از لایه‌ازن تدوین شد و براساس پژوهش‌های جهانی، تاکنون اجرای سیاست‌های این پروتکل توانسته‌است 15 تا 20 درصد از سطح تخریب‌شده این لایه را ترمیم کند. پیمانی که فردا دقیقا سی‌وسومین سالگرد تصویب آن است و به‌عنوان «روز جهانی حفاظت از لایه‌ازن» نامگذاری شده. ما نیز به همین مناسبت، از دکتر شفیع موسوی، کارشناس بخش‌تحقیقات دفتر حفاظت از لایه‌ازن سازمان حفاظت از محیط‌زیست خواسته‌ایم تا برایمان درباره وضعیت گذشته، حال و آینده لایه‌ازن توضیح دهد.
داستان گازهای پردردسر
کلروفلوئروکربن‌ها یا همان CFCها ازجمله پرسروصداترین اختراعات بشر بوده‌اند. گازهایی مصنوعی که از آن به‌عنوان سرمازا در یخچال‌ها و وسایل سرمایشی و عامل فشار در افشانه‌ها استفاده می‌شد. گازهایی که در اوایل دهه 1930 ساخته شدند و رفته‌رفته تا دهه 1960 استفاده از آن در سراسر جهان همه‌گیر شد. اما تا دهه 1970، کسی نمی‌دانست که این گازها چه بلایی بر سر محیط‌زیست می‌آورند؛ تا این‌که به‌تدریج تصاویر ماهواره‌ای ثبت‌شده از فراز قطب جنوب از کاهش محسوس ضخامت لایه‌ازن در این منطقه حکایت داشت و دانشمندان پس از اعزام تیمی تحقیقاتی به قطب جنوب به این نتیجه رسیدند که عامل اصلی این اتفاق، تجمع گازهای CFC در لایه استراتوسفر آسمان این قطب است. استراتوسفر در واقع دومین لایه جو بعد از تروپوسفر از نظر نزدیکی به سطح زمین است که لایه‌ازن در آن تشکیل شده.
پیمانی برای نجات لایه‌ازن
بعد از تحقیقات اولیه درباره علت تخریب لایه‌ازن، کارشناسان محیط‌زیست، اقلیم‌شناسان و نمایندگان دولت‌های مختلف پس از رایزنی‌های متعدد در سال 1985 در پایتخت اتریش دور هم گرد آمدند و کنوانسیون وین را تشکیل دادند. در این کنوانسیون نیز قرار بر این شد که علاوه‌بر گازهای CFC روی سایر گازهای مخرب لایه‌ازن تحقیقات تکمیلی انجام شود. در حین انجام این تحقیقات نیز بنیانگذاران کنوانسیون وین، از کشورهای مختلف برای پیوستن به آن دعوت کردند و بعد که نتایج این تحقیقات منتشر شد، نمایندگان کشورهای عضو در 16 سپتامبر 1987، در مونترال کانادا دور هم جمع شدند و پروتکل یا همان پیمان مونترال را برای حذف موادی از چرخه فعالیت‌های صنعتی که منجر به تخریب لایه‌ازن می‌شوند، به تصویب رساندند. پیمانی که تاکنون 197 کشور به عضویت آن درآمده‌اند.
تعهد ایران به ترمیم لایه‌ازن
اگر پیمان مونترال نبود...
از زمان تصویب پیمان مونترال تا سال 2015 ،استفاده از گازهای CFC و دیگر گازهای اصلی مخرب لایه‌ازن در 99 درصد موارد کنار گذاشته شد. در دهه‌های اخیر نیز گازهای HCFC به‌عنوان گازهای جایگزین گازهای CFC معرفی‌شده‌اند که اکنون مشخص‌شده این گازها هم به میزان 5 تا 10 درصد گازهای CFC در تخریب لایه‌ازن نقش دارند و برنامه جاری پروتکل مونترال حذف این گازها از چرخه فعالیت‌های صنعتی است. دانشمندان تخمین می‌زنند اگر پروتکل مونترال نبود تا امروز بین 70 تا 80 درصد لایه‌ازن تخریب می‌شد، اتفاقی که اگر می‌افتاد موجب نابودی فیتوپلانگتون‌ها، کاهش شدید میزان بهره‌وری زمین‌های کشاورزی و انقراض زودرس بسیاری از گونه‌های حیات‌وحش می‌شد و ابتلای بسیاری از انسان‌ها را به سرطان پوست و بیماری آب‌مروارید چشم براثر قرار گرفتن بیش‌ازحد در معرض اشعه فرابنفش خورشید به همراه داشت. اما اکنون با اجرای سیاست‌های این پیمان، بین 15 تا 20 درصد از سطح تخریب‌شده لایه‌ازن که در اوایل هزاره جدید به 30 تا 40 درصد هم می‌رسید، ترمیم‌شده‌است. کارشناسان پروتکل مونترال پیش‌بینی کرده‌اند اگر همه سیاست‌های این پروتکل به‌درستی اجرا شود، بین سال‌های 2050 تا 2100 میزان تخریب لایه‌ازن به حدود 2 تا 3 درصد کاهش پیدا می‌کند.
قطب شمال؛ محل بروز نگرانی‌های تازه
میزان تخریب لایه‌ازن در آسمان قطب جنوب همواره از قطب شمال بیشتر بوده‌است و به همین دلیل، معمولاً کشورهای نیمکره جنوبی در وضعیت بدتری ازنظر وسعت حفره‌های لایه‌ازن نسبت به کشورهای نیمکره شمالی قرار داشته‌اند. بااین‌حال چند سالی است که ایجاد حفره‌های بزرگ در آسمان قطب شمال هم باعث نگرانی دانشمندان شده. این اتفاق در حالی رخ‌داده که روند کلی لایه‌ازن در سال‌های اخیر رو به ترمیم بوده‌است. بر اساس پژوهش‌های جهانی، آنچه سبب شده در سال‌های اخیر میزان تخریب لایه‌ازن در قطب شمال به حد نگران‌کننده‌ای برسد، تأثیرات ناشی از تغییرات اقلیمی بر آسمان این قطب است، زیرا تا پیش‌ازاین تغییرات، دمای هوا در لایه استراتوسفر قطب شمال هیچ‌گاه به منفی 70 درجه سانتی‌گراد نمی‌رسید و شرایط برای تشکیل ابرهای استراتوسفری فراهم نمی‌شد. اما حالا تبعات ناشی از تغییر اقلیم بستر لازم را برای تشکیل این ابرها و درنتیجه ایجاد حفره‌های وسیع در لایه‌ازن آسمان قطب شمال نیز فراهم کرده‌است.
گرمایش جهانی، عامل جدید تخریب ازن
کشف حفره‌های وسیع در لایه‌ازن بر فراز قطب شمال باعث شد تبعات تغییر اقلیم بر این لایه حیاتی نیز روشن شود. به‌ویژه آن‌که اکنون مشخص‌شده هم گازهای مخرب لایه‌ازن و هم گازهایی که تاکنون جایگزین آنها شده‌اند، خودشان نقش پررنگی در گرمایش جهانی دارند. یعنی نه‌فقط گازهای CFC و HCFC می‌توانند تبعات ناشی از تغییر اقلیم را تشدید کنند، بلکه حتی گازهای HFC که اخیراً به‌عنوان جایگزین
گازهای HCFC معرفی‌شده‌اند نیز با این‌که نقش مستقیمی در تخریب لایه‌ازن ندارند، موجب بالا رفتن میانگین دمای کره‌زمین می‌شوند. برای همین اکنون پروژه‌های جدید پیمان مونترال، بر حذف گازهای جایگزین گازهای CFC استوارشده‌است. کارشناسان این پیمان‌نامه تأکیددارند اگر گازهای HCFC تا پایان سال 2030 و گازهای HFC تا پایان سال 2045 از چرخه فعالیت‌های صنعتی حذف شوند تا پایان قرن جاری میلادی از افزایش 4/0درجه سانتی‌گراد میانگین دمای هوا جلوگیری خواهد شد.
حرکت ازن، از استوا تا قطب‌ها
لایه استراتوسفر آسمان مناطق استوایی محل زایش مولکول‌های ازن است. چراکه تابش نور خورشید در این مناطق شدیدتر است و در نتیجه در این قسمت، اکسیژن موجود در جو راحت‌تر به مولکول ازن تبدیل می‌شود. بعد هم جریانات هوایی موجود در لایه استراتوسفر باعث انتقال ازن تشکیل‌شده بر فراز استوا به مناطق قطبی می‌شوند. از زمانی هم که گازهای مخرب لایه‌ازن به آسمان راه پیدا کردند، این گازها نیز به کمک همین جریانات به آسمان دو قطب زمین رفتند. از آن زمان به بعد نیز هر وقت که در اواخر زمستان دمای هوا در لایه استراتوسفر روی قطب‌ها به زیر منفی 70 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ابرهایی از بلورهای یخ که به‌عنوان ابرهای استراتوسفری شناخته می‌شوند، در این قطب‌ها تشکیل می‌شود. ابرهایی که محل مناسبی برای ذخیره گازهای مخرب در کنار مولکول‌های ازن است و زمانی که اولین پرتوهای خورشید در بهار هر نیمکره به آسمان قطب‌ها می‌رسد، شرایط برای تجزیه ازن در این ابرها و ایجاد حفره‌های عظیم در این لایه فراهم می‌شود. البته این حفره‌ها بعد از 25 تا 30 روز تا حد زیادی ترمیم می‌شود، اما بخش مهمی از آن هم به کمک جریانات هوایی به مناطق دیگر زمین انتقال پیدا می‌کند.
ازن مفید و ازن مضر
لایه‌ازن که از مولکول‌های سه‌اتمی اکسیژن تشکیل‌شده‌است، نقشی حیاتی در جلوگیری از ورود اشعه‌های مضر خورشید به لایه‌های پایین‌تر جو زمین دارد. اما وقتی همین مولکول‌ها در نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین یعنی تروپوسفر قرار می‌گیرند به‌عنوان آلاینده‌ای خطرناک برای انسان‌ها شناخته می‌شوند. ازن مضرِ نزدیک به سطح زمین نیز براثر واکنش بین اکسیژن هوا و پیش سازهای تولید آن در حضور پرتو فرابنفش خورشید تشکیل می‌شود. این پیش سازها هم شامل اکسیدهای نیتروژن و گازهای آلی فرار هستند که از مصرف سوخت در فعالیت‌های صنعتی و احتراق ناقص در خودروها ناشی می‌شوند. بنابراین در شرایطی که فعالان محیط‌زیست باید برای بیشتر شدن میزان مولکول‌های ازن در لایه استراتوسفر برنامه‌ریزی کنند، همزمان باید به کاهش آلاینده ازن در لایه تروپوسفر نیز فکر کنند. آلاینده‌ای که به‌خصوص در فصل تابستان در کلانشهرهایی از جلمه تهران شاخص آلودگی هوا را به وضع ناسالم برای گروه‌های حساس می‌رساند.
کلروفلوئروکربن‌ها یا همان CFCها ازجمله پرسروصداترین اختراعات بشر بوده‌اند. گازهایی مصنوعی که از آن به‌عنوان سرمازا در یخچال‌ها و وسایل سرمایشی و عامل فشار در افشانه‌ها استفاده می‌شد. گازهایی که در اوایل دهه 1930 ساخته شدند و رفته‌رفته تا دهه 1960 استفاده از آن در سراسر جهان همه‌گیر شد. اما تا دهه 1970، کسی نمی‌دانست که این گازها چه بلایی بر سر محیط‌زیست می‌آورند؛ تا این‌که به‌تدریج تصاویر ماهواره‌ای ثبت‌شده از فراز قطب جنوب از کاهش محسوس ضخامت لایه‌ازن در این منطقه حکایت داشت و دانشمندان پس از اعزام تیمی تحقیقاتی به قطب جنوب به این نتیجه رسیدند که عامل اصلی این اتفاق، تجمع گازهای CFC در لایه استراتوسفر آسمان این قطب است. استراتوسفر در واقع دومین لایه جو بعد از تروپوسفر از نظر نزدیکی به سطح زمین است که لایه‌ازن در آن تشکیل شده.
پیمانی برای نجات لایه‌ازن
بعد از تحقیقات اولیه درباره علت تخریب لایه‌ازن، کارشناسان محیط‌زیست، اقلیم‌شناسان و نمایندگان دولت‌های مختلف پس از رایزنی‌های متعدد در سال 1985 در پایتخت اتریش دور هم گرد آمدند و کنوانسیون وین را تشکیل دادند. در این کنوانسیون نیز قرار بر این شد که علاوه‌بر گازهای CFC روی سایر گازهای مخرب لایه‌ازن تحقیقات تکمیلی انجام شود. در حین انجام این تحقیقات نیز بنیانگذاران کنوانسیون وین، از کشورهای مختلف برای پیوستن به آن دعوت کردند و بعد که نتایج این تحقیقات منتشر شد، نمایندگان کشورهای عضو در 16 سپتامبر 1987، در مونترال کانادا دور هم جمع شدند و پروتکل یا همان پیمان مونترال را برای حذف موادی از چرخه فعالیت‌های صنعتی که منجر به تخریب لایه‌ازن می‌شوند، به تصویب رساندند. پیمانی که تاکنون 197 کشور به عضویت آن درآمده‌اند.
تعهد ایران به ترمیم لایه‌ازن
ایران از سال 68 به پیمان مونترال پیوسته و از سال ۷۲ نیز دفتر حفاظت از لایه‌ازن در سازمان حفاظت‌محیط‌زیست کشورمان با همکاری برنامه عمران سازمان ملل متحد تشکیل شده‌است. در ابتدای تشکیل نیز این دفتر به منظور اجرای پروتکل مونترال تحقیقات خود را درباره نقش کارخانجات مختلف در تولید و واردات گازهای مخرب لایه‌ازن آغاز کرد. بعد هم دفتر حفاظت از لایه‌ازن برنامه بلندمدت خود را به کارشناسان پیمان مونترال ارائه کرد و توانست با اجرای این برنامه تا سال 94 همپای سایر کشورهای جهان استفاده از CFCها و دیگر گازهای اصلی مخرب لایه‌ازن را از صنایع کشور حذف کند. اکنون هم برنامه اصلی این دفتر، حذف گازهای HCFC از چرخه فعالیت‌های صنعتی است.
اگر پیمان مونترال نبود...
از زمان تصویب پیمان مونترال تا سال 2015 ،استفاده از گازهای CFC و دیگر گازهای اصلی مخرب لایه‌ازن در 99 درصد موارد کنار گذاشته شد. در دهه‌های اخیر نیز گازهای HCFC به‌عنوان گازهای جایگزین گازهای CFC معرفی‌شده‌اند که اکنون مشخص‌شده این گازها هم به میزان 5 تا 10 درصد گازهای CFC در تخریب لایه‌ازن نقش دارند و برنامه جاری پروتکل مونترال حذف این گازها از چرخه فعالیت‌های صنعتی است. دانشمندان تخمین می‌زنند اگر پروتکل مونترال نبود تا امروز بین 70 تا 80 درصد لایه‌ازن تخریب می‌شد، اتفاقی که اگر می‌افتاد موجب نابودی فیتوپلانگتون‌ها، کاهش شدید میزان بهره‌وری زمین‌های کشاورزی و انقراض زودرس بسیاری از گونه‌های حیات‌وحش می‌شد و ابتلای بسیاری از انسان‌ها را به سرطان پوست و بیماری آب‌مروارید چشم براثر قرار گرفتن بیش‌ازحد در معرض اشعه فرابنفش خورشید به همراه داشت. اما اکنون با اجرای سیاست‌های این پیمان، بین 15 تا 20 درصد از سطح تخریب‌شده لایه‌ازن که در اوایل هزاره جدید به 30 تا 40 درصد هم می‌رسید، ترمیم‌شده‌است. کارشناسان پروتکل مونترال پیش‌بینی کرده‌اند اگر همه سیاست‌های این پروتکل به‌درستی اجرا شود، بین سال‌های 2050 تا 2100 میزان تخریب لایه‌ازن به حدود 2 تا 3 درصد کاهش پیدا می‌کند.
قطب شمال؛ محل بروز نگرانی‌های تازه
میزان تخریب لایه‌ازن در آسمان قطب جنوب همواره از قطب شمال بیشتر بوده‌است و به همین دلیل، معمولاً کشورهای نیمکره جنوبی در وضعیت بدتری ازنظر وسعت حفره‌های لایه‌ازن نسبت به کشورهای نیمکره شمالی قرار داشته‌اند. بااین‌حال چند سالی است که ایجاد حفره‌های بزرگ در آسمان قطب شمال هم باعث نگرانی دانشمندان شده. این اتفاق در حالی رخ‌داده که روند کلی لایه‌ازن در سال‌های اخیر رو به ترمیم بوده‌است. بر اساس پژوهش‌های جهانی، آنچه سبب شده در سال‌های اخیر میزان تخریب لایه‌ازن در قطب شمال به حد نگران‌کننده‌ای برسد، تأثیرات ناشی از تغییرات اقلیمی بر آسمان این قطب است، زیرا تا پیش‌ازاین تغییرات، دمای هوا در لایه استراتوسفر قطب شمال هیچ‌گاه به منفی 70 درجه سانتی‌گراد نمی‌رسید و شرایط برای تشکیل ابرهای استراتوسفری فراهم نمی‌شد. اما حالا تبعات ناشی از تغییر اقلیم بستر لازم را برای تشکیل این ابرها و درنتیجه ایجاد حفره‌های وسیع در لایه‌ازن آسمان قطب شمال نیز فراهم کرده‌است.
گرمایش جهانی، عامل جدید تخریب ازن
کشف حفره‌های وسیع در لایه‌ازن بر فراز قطب شمال باعث شد تبعات تغییر اقلیم بر این لایه حیاتی نیز روشن شود. به‌ویژه آن‌که اکنون مشخص‌شده هم گازهای مخرب لایه‌ازن و هم گازهایی که تاکنون جایگزین آنها شده‌اند، خودشان نقش پررنگی در گرمایش جهانی دارند. یعنی نه‌فقط گازهای CFC و HCFC می‌توانند تبعات ناشی از تغییر اقلیم را تشدید کنند، بلکه حتی گازهای HFC که اخیراً به‌عنوان جایگزین
گازهای HCFC معرفی‌شده‌اند نیز با این‌که نقش مستقیمی در تخریب لایه‌ازن ندارند، موجب بالا رفتن میانگین دمای کره‌زمین می‌شوند. برای همین اکنون پروژه‌های جدید پیمان مونترال، بر حذف گازهای جایگزین گازهای CFC استوارشده‌است. کارشناسان این پیمان‌نامه تأکیددارند اگر گازهای HCFC تا پایان سال 2030 و گازهای HFC تا پایان سال 2045 از چرخه فعالیت‌های صنعتی حذف شوند تا پایان قرن جاری میلادی از افزایش 4/0درجه سانتی‌گراد میانگین دمای هوا جلوگیری خواهد شد.
حرکت ازن، از استوا تا قطب‌ها
لایه استراتوسفر آسمان مناطق استوایی محل زایش مولکول‌های ازن است. چراکه تابش نور خورشید در این مناطق شدیدتر است و در نتیجه در این قسمت، اکسیژن موجود در جو راحت‌تر به مولکول ازن تبدیل می‌شود. بعد هم جریانات هوایی موجود در لایه استراتوسفر باعث انتقال ازن تشکیل‌شده بر فراز استوا به مناطق قطبی می‌شوند. از زمانی هم که گازهای مخرب لایه‌ازن به آسمان راه پیدا کردند، این گازها نیز به کمک همین جریانات به آسمان دو قطب زمین رفتند. از آن زمان به بعد نیز هر وقت که در اواخر زمستان دمای هوا در لایه استراتوسفر روی قطب‌ها به زیر منفی 70 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، ابرهایی از بلورهای یخ که به‌عنوان ابرهای استراتوسفری شناخته می‌شوند، در این قطب‌ها تشکیل می‌شود. ابرهایی که محل مناسبی برای ذخیره گازهای مخرب در کنار مولکول‌های ازن است و زمانی که اولین پرتوهای خورشید در بهار هر نیمکره به آسمان قطب‌ها می‌رسد، شرایط برای تجزیه ازن در این ابرها و ایجاد حفره‌های عظیم در این لایه فراهم می‌شود. البته این حفره‌ها بعد از 25 تا 30 روز تا حد زیادی ترمیم می‌شود، اما بخش مهمی از آن هم به کمک جریانات هوایی به مناطق دیگر زمین انتقال پیدا می‌کند.
ازن مفید و ازن مضر
لایه‌ازن که از مولکول‌های سه‌اتمی اکسیژن تشکیل‌شده‌است، نقشی حیاتی در جلوگیری از ورود اشعه‌های مضر خورشید به لایه‌های پایین‌تر جو زمین دارد. اما وقتی همین مولکول‌ها در نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین یعنی تروپوسفر قرار می‌گیرند به‌عنوان آلاینده‌ای خطرناک برای انسان‌ها شناخته می‌شوند. ازن مضرِ نزدیک به سطح زمین نیز براثر واکنش بین اکسیژن هوا و پیش سازهای تولید آن در حضور پرتو فرابنفش خورشید تشکیل می‌شود. این پیش سازها هم شامل اکسیدهای نیتروژن و گازهای آلی فرار هستند که از مصرف سوخت در فعالیت‌های صنعتی و احتراق ناقص در خودروها ناشی می‌شوند. بنابراین در شرایطی که فعالان محیط‌زیست باید برای بیشتر شدن میزان مولکول‌های ازن در لایه استراتوسفر برنامه‌ریزی کنند، همزمان باید به کاهش آلاینده ازن در لایه تروپوسفر نیز فکر کنند. آلاینده‌ای که به‌خصوص در فصل تابستان در کلانشهرهایی از جلمه تهران شاخص آلودگی هوا را به وضع ناسالم برای گروه‌های حساس می‌رساند.
