قصة ثقب الأوزون: من الاكتشاف إلى التعافي والدروس المستفادة منها

حكايتي مع طبقة الأوزون: رحلة مع الأستاذ من القاعة الدراسية إلى العالم
من ثقب في السماء إلى أمل في المستقبل: سيرة ذاتية لثقب الأوزون

شبكة بيئة ابوظبي، د. طارق قابيل (*)، القاهرة، جمهورية مصر العربية، 16 سبتمبر 2024

تعتبر طبقة الأوزون درعاً حيوياً يحمي كوكبنا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة القادمة من الشمس. هذه الطبقة الرقيقة، تلعب دوراً حاسماً في الحفاظ على الحياة على الأرض. ومع ذلك، تعرضت طبقة الأوزون في العقود الماضية إلى تدهور كبير، مما أدى إلى ظهور ما يعرف بـ “ثقب الأوزون”. وثقب الأوزون هو مشكلة بيئية خطيرة، ولكن يمكن معالجتها من خلال الجهود العالمية. وبفضل بروتوكول مونتريال، بدأت مستويات الأوزون في التعافي، ومن المتوقع أن يتم استعادة طبقة الأوزون إلى مستوياتها الطبيعية في المستقبل.

وفي الحقيقة فقد سمعت لأول مرة في حياتي عن ثقب الأوزون من أستاذي الدكتور محمد عبد الفتاح القصاص في عام 1988 أثناء دراستي لتمهيدي الماجستير بقسم النبات والميكروبيولوجي بكلية العلوم في جامعة القاهرة. وقد أهداني – رحمه الله رحمة واسعة – كتابا عن هذا الموضوع الهام، بالإضافة لكتاب آخر عن الاحتباس الحراري وتأثير غازات الدفيئة. وعلى الرغم من متابعتي للصحافة العلمية منذ نعومة أظافري، إلا أنني لم اسمع عن هذه القضايا البيئية والمناخية الهامة التي تهدد الكرة الأرضية في الإعلام العلمي العالمي إلا بعدها بعدة سنوات، وكانت هذه القضايا البيئية الهامة تشغل الدكتور القصاص، ولقد فند كل ما يتعلق بهذه الموضوعات، وأساليب حل مشاكلها، في هذا التوقيت المبكر للغاية.

عادة ما اتذكر هذ الحدث التاريخي الفريد في مسيرتي العلمية في الاحتفال باليوم العالمي للحفاظ على طبقة الأوزون، حيث يحتفل العالم اليوم 16 سبتمبر بـهذه الطبقة الغازية الساحرة، والمسؤولة عن استمرار الحياة على كوكب الأرض؛ حيث تُعد طبقة الأوزون هي درع هش من الغاز يحمى الأرض من الجزء الضار من أشعة الشمس، مما يساعد على الحفاظ على الحياة على كوكب الأرض. وفي هذا المقال، سنتناول قصة ثقب الأوزون، بدءاً من اكتشافه وصولاً إلى الجهود الدولية المبذولة لحمايته.

ثقب الأوزون
يتكون الأوزون من ثلاث ذرات أكسجين، وهو يتشكل بشكل طبيعي في الستراتوسفير نتيجة تفاعل الأشعة فوق البنفسجية مع جزيئات الأكسجين. تلعب طبقة الأوزون دوراً حيوياً في امتصاص معظم الأشعة فوق البنفسجية “ب” الضارة، والتي يمكن أن تتسبب في العديد من المشاكل الصحية والبيئية، بما في ذلك سرطان الجلد، إعتام عدسة العين، ضعف الجهاز المناعي، وتدمير المحاصيل الزراعية والنظم البيئية البحرية.

في أوائل الثمانينات، اكتشف العلماء وجود ثقب كبير في طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية. وقد تبين أن السبب الرئيسي لتكوّن هذا الثقب هو استخدام المواد الكيميائية الصناعية، وخاصة مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، على نطاق واسع في الثلاجات ومكيفات الهواء وغيرها من المنتجات. عندما تصل هذه المركبات إلى الستراتوسفير، تتفكك بفعل الأشعة فوق البنفسجية وتطلق ذرات الكلور التي تعمل على تدمير جزيئات الأوزون.

وثقب الأوزون هو ظاهرة طبيعية تحدث عندما تنخفض كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير. هذه المنطقة من الغلاف الجوي تمتص الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الشمس، لذا فإن انخفاض مستويات الأوزون يمكن أن يؤدي إلى زيادة التعرض للأشعة فوق البنفسجية. ويرجع السبب الرئيسي في ثقب الأوزون إلى المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون (ODS) مما يؤدي إلى تدميره.

وجد أن عدداً من المواد الكيميائية الشائعة الاستخدام يضر بشدة بطبقة الأوزون. مركبات الهالوكربونات هي مواد كيميائية ترتبط فيها ذرة كربون أو أكثر بذرة واحدة أو أكثر من الهالوجين (الفلور، الكلور، البروم أو اليود). وعادة ما تكون الهالوكربونات التي تحتوي على البروم أعلى بكثير من استنفاد الأوزون من تلك التي تحتوي على الكلور. والمواد الكيميائية التي صنعها الإنسان والتي وفرت معظم الكلور والبروم من أجل استنفاد طبقة الأوزون هي بروميد الميثيل وكلوروفورم الميثيل ورابع كلوريد الكربون وأسر المواد الكيميائية المعروفة باسم الهالونات ومركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الهيدروكلوروفلوروكربون.

تشمل المواد المستنفدة للأوزون مجموعة من المركبات الكيميائية التي يمكن أن تتفاعل مع الأوزون في طبقة الستراتوسفير، مما يؤدي إلى تدميره. وتشمل منتجات المواد المستنفدة للأوزون الثلاجات ومكيفات الهواء، وبخاخات الرش، ورغوة البولي يوريثان، ومواد التنظيف، وأجهزة إطفاء الحريق. عندما تتعرض هذه المواد الكيميائية للأشعة فوق البنفسجية من الشمس، فإنها تطلق ذرات الكلور أو البروم. تتفاعل هذه الذرات مع جزيئات الأوزون، مما يؤدي إلى كسرها إلى أكسجين، وتتفاعل هذه المواد الكيميائية مع الأوزون في طبقة الستراتوسفير، مما يؤدي إلى تدميره.

آثار تدهور طبقة الأوزون
يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى مجموعة من المشكلات الصحية، بما في ذلك: سرطان الجلد: يعد سرطان الجلد أحد أكثر السرطانات شيوعًا في العالم، وهو السبب الرئيسي للوفاة من السرطانات غير الميلانينية. يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة خطر الإصابة بسرطان الجلد غير الميلانيني، مثل سرطان الخلايا القاعدية وسرطان الخلايا الحرشفية. وإعتام عدسة العين: إعتام عدسة العين هو تعتيم تدريجي للعدسة، مما قد يؤدي إلى فقدان البصر. يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة خطر الإصابة بإعتام عدسة العين. وضعف جهاز المناعة: يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى ضعف جهاز المناعة، مما يجعل الناس أكثر عرضة للإصابة بالأمراض. يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة خطر الإصابة بالأمراض المعدية، مثل الهربس والزكام والإنفلونزا. واضطرابات في الجهاز العصبي: يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى تلف الجهاز العصبي، مما قد يؤدي إلى مشاكل في الرؤية والسمع والحركة. يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة خطر الإصابة بأمراض الدماغ، مثل الخرف والباركنسون.

كما يمكن أن تؤثر الأشعة فوق البنفسجية على النباتات والحيوانات، مما قد يؤدي إلى: انخفاض المحاصيل: يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى انخفاض إنتاج المحاصيل، مما قد يؤدي إلى ارتفاع أسعار المواد الغذائية. وانخفاض أعداد الحيوانات: يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى انخفاض أعداد الحيوانات، مما قد يؤدي إلى انقراض بعض الأنواع. ومشاكل في التكاثر: يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى مشاكل في التكاثر لدى الحيوانات، مما قد يؤدي إلى انخفاض أعداد الحيوانات.

تسبب تدهور طبقة الأوزون في العديد من الآثار السلبية على البيئة والصحة البشرية، منها:
• زيادة الإصابة بسرطان الجلد: تؤدي الزيادة في الأشعة فوق البنفسجية إلى ارتفاع معدلات الإصابة بأنواع مختلفة من سرطان الجلد.
• إعتام عدسة العين: يمكن أن تتسبب هذه الأشعة في تلف عدسة العين وتؤدي إلى إعتامها.
• ضعف الجهاز المناعي: تضعف الأشعة فوق البنفسجية جهاز المناعة، مما يجعل الجسم أكثر عرضة للأمراض.
• تدمير المحاصيل الزراعية: تؤثر الأشعة فوق البنفسجية سلباً على نمو النباتات وتقلل من إنتاجيتها.
• تدمير الحياة البحرية: تتأثر الشعاب المرجانية والكائنات البحرية الأخرى سلباً بالأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تدمير النظم البيئية البحرية.

الجهود العالمية لمكافحة ثقب الأوزون
دفع التأكيد العلمي لاستنفاد طبقة الأوزون المجتمع الدولي إلى إنشاء آلية للتعاون لاتخاذ إجراءات لحماية طبقة الأوزون. وأدركت الدول خطورة تدهور طبقة الأوزون، وتكاتفت جهودها لإيجاد حلول لهذه المشكلة، وقد تم إضفاء الطابع الرسمي على ذلك في اتفاقية فيينا لحماية طبقة الأوزون التي اعتمدها ووقع عليها 28 بلداً في 22 مارس 1985. وفي سبتمبر 1987، أدى ذلك إلى صياغة بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون، ووقعت 197 دولة على بروتوكول مونتريال، وهو معاهدة دولية تهدف إلى القضاء على المواد المستنفدة للأوزون. بموجب البروتوكول، تم حظر إنتاج واستخدام معظم المواد المستنفدة للأوزون بحلول عام 2010، وتم القضاء تدريجياً على إنتاج واستخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. وقد حققت هذه الاتفاقية نجاحاً كبيراً، حيث أدى التزام الدول بتطبيقها إلى انخفاض كبير في تركيز المواد المستنفدة للأوزون في الغلاف الجوي.
في عام 1994، أعلنت الجمعية العامة 16 سبتمبر اليوم الدولي للحفاظ على طبقة الأوزون احتفالاً بتاريخ التوقيع على بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون في عام 1987 (القرار رقم 49/114).

ويتم الاحتفال في هذا اليوم من كل عام بتاريخ التوقيع على بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون في عام 1987، والذي يحدد الإجراءات الواجب اتباعها على المستوى العالمي والإقليمي والمحلي للتخلص تدريجيا من المواد التي تستنزف طبقة الأوزون.

عالميا، لم يساعد التخلص التدريجي من الاستخدام المُحكم للمواد المستنزفة للأوزون والاختزال ذات الصلة على حماية طبقة الأوزون لهذا الجيل والأجيال المقبلة فحسب، بل أسهم كذلك إسهاماً كبيراً في الجهود العالمية الرامية إلى التصدي لتغير المناخ؛ وعلاوة على ذلك، فإنه يحمي صحة الإنسان والنظم الإيكولوجية عن طريق الحد من الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الوصول إلى الأرض.

وبفضل الجهود العالمية، بدأت مستويات الأوزون في طبقة الستراتوسفير في التعافي. ومن المتوقع أن يتم استعادة طبقة الأوزون إلى مستوياتها الطبيعية بحلول عام 2050.

وعلى الرغم من التقدم المحرز، لا يزال هناك بعض التحديات المتبقية في مكافحة ثقب الأوزون. أحد التحديات هو القضاء على استخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في البلدان النامية. تحدي آخر هو تطوير بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون.

تحديات مستقبلية
على الرغم من التقدم المحرز، لا يزال هناك بعض التحديات المتبقية في مكافحة ثقب الأوزون. أحد التحديات هو القضاء على استخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. وفي البلدان النامية. تحدي آخر هو تطوير بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون.
أحد التحديات المتبقية في مكافحة ثقب الأوزون هو القضاء على استخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في البلدان النامية. تعتمد البلدان النامية بشكل كبير على المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في منتجات مثل مكيفات الهواء والثلاجات. وقد يؤدي التخلص التدريجي من هذه المواد الكيميائية إلى زيادة التكاليف وانخفاض الإنتاج في هذه البلدان.

تحدي آخر هو تطوير بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. تم تطوير بعض البدائل، ولكن لا يزال البعض الآخر قيد التطوير. قد يكون من الصعب العثور على بدائل آمنة وفعالة ومناسبة من حيث التكلفة لجميع التطبيقات.

مستقبل ثقب الأوزون
من المتوقع أن تستمر مستويات الأوزون في التعافي في السنوات القادمة. وقد أظهر القياس أن مستويات الأوزون في القطب الجنوبي بدأت في التعافي بالفعل، ومن المتوقع أن تصل إلى مستوياتها الطبيعية بحلول عام 2050.

ومع ذلك، هناك بعض التحديات التي يمكن أن تؤثر على تعافي طبقة الأوزون. أحد التحديات هو استمرار استخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في البلدان النامية. وقد يؤدي هذا إلى إبطاء عملية التعافي.

تحدي آخر هو تغير المناخ. يمكن أن يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم آثار ثقب الأوزون. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض.

وهناك العديد من الأشياء التي يمكننا القيام بها للمساعدة في مكافحة ثقب الأوزون. تشمل هذه الأشياء ما يلي: استخدام بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. وإعادة تدوير منتجات المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. وإصلاح منتجات المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون بدلاً من استبدالها. ودعم الجهود الدولية لمكافحة ثقب الأوزون. ومن خلال العمل معًا، ودعم الجهود الدولية لمكافحة ثقب الأوزون يمكننا المساعدة في حماية طبقة الأوزون وضمان مستقبل صحي لكوكبنا.

بعض السيناريوهات المحتملة لمستقبل ثقب الأوزون
السيناريو الأكثر تفاؤلاً: في هذا السيناريو، تستمر البلدان النامية في تنفيذ خططها للتخلص التدريجي من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. كما يتم تطوير بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. في هذه الحالة، من المتوقع أن تعود طبقة الأوزون إلى مستوياتها الطبيعية بحلول عام 2050.

السيناريو الأكثر تشاؤماً: في هذا السيناريو، لا تتمكن البلدان النامية من تنفيذ خططها للتخلص التدريجي من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. كما لا يتم تطوير بدائل آمنة وفعالة للمواد الكيميائية المستنفدة للأوزون. في هذه الحالة، قد لا تعود طبقة الأوزون إلى مستوياتها الطبيعية حتى بعد عام 2050.

من المهم أن نتذكر أن مستقبل ثقب الأوزون يعتمد على قرارات نتخذها اليوم. من خلال العمل معًا، يمكننا المساعدة في ضمان مستقبل صحي لكوكبنا. ومن المتوقع أن تستمر مستويات الأوزون في التعافي في السنوات القادمة. وقد أظهر القياس أن مستويات الأوزون في القطب الجنوبي بدأت في التعافي بالفعل، ومن المتوقع أن تصل إلى مستوياتها الطبيعية بحلول عام 2050.
ومع ذلك، هناك بعض التحديات التي يمكن أن تؤثر على تعافي طبقة الأوزون. أحد التحديات هو استمرار استخدام المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون في البلدان النامية. وقد يؤدي هذا إلى إبطاء عملية التعافي.

تحدي آخر هو تغير المناخ. يمكن أن يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم آثار ثقب الأوزون. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض.

تعتبر قصة ثقب الأوزون مثالاً حياً على قدرة المجتمع الدولي على التعاون لحل مشكلة بيئية عالمية، ومن خلال الجهود المشتركة، تمكنا من إبطاء تدهور طبقة الأوزون وبدء عملية التعافي. ومع ذلك، يجب علينا الاستمرار في اليقظة والعمل معاً لحماية هذه الطبقة الحيوية للأجيال القادمة.

* د. طارق قابيل
– أكاديمي، خبير التقنية الحيوية، كاتب ومحرر ومترجم علمي، ومستشار في الصحافة العلمية والتواصل العلمي
– عضو هيئة التدريس بقسم التقنية الحيوية – كلية العلوم – جامعة القاهرة
— مقرر لجنة الآداب والفنون والعلوم الاجتماعية والثقافة العلمية والدراسات الاستراتيجية ومؤشرات العلوم والتكنولوجي، وزميل أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا، وزارة التعليم العالي – مصر.
– عضو مجلس بحوث الثقافة والمعرفة بأكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا، والباحث الرئيسي لخارطة طريق “مستقبل التواصل العلمي في مصر ودوره في الاعلام العلمي”.
– عضو المجموعة الاستشارية العربية للعلوم والتكنولوجيا، التابعة للمكتب الإقليمي للأمم المتحدة للحد من مخاطر الكوارث للدول العربية.
http://scholar.cu.edu.eg/tkapiel
tkapiel@sci.cu.edu.eg