โอโซน (O3) เป็นแก๊สซึ่งประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนจำนวน 3 โมเลกุล มีอยู่เพียง 0.0008% ในบรรยากาศ แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นเกาะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเล็ต (UV) ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก โอโซนเป็นแก๊สที่ไม่มีเสถียรภาพ มีอายุอยู่ในอากาศได้เพียง 20 - 30 สัปดาห์แล้วสลายตัว โอโซนเกิดจากแก๊สออกซิเจน (O2) ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ตแล้วแตกตัวเป็นออกซิเจนอะตอมเดี่ยว (O) จากนั้นออกซิเจนอะตอมเดี่ยวรวมตัวกับโมเลกุลของแก๊สออกซิเจน ทำให้เกิดโอโซน ดังสมการในตารางที่ 1 ตารางที่ 1 ขั้นตอนการเกิดโอโซน
โอโซน (O3) มีความสามารถดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ต แต่จะสลายตัวเมื่อกระทบกับแสงแดด (visible light) เกิดเป็นแก๊สออกซิเจน (O2) และออกซิเจนอะตอมเดี่ยว (O) และเมื่อออกซิเจนเดี่ยวรวมตัวกับโอโซนอีกครั้ง จะให้ผลผลิตเป็นแก๊สออกซิเจนออกมา ตามตารางที่ 2
เมื่อเปรียบเทียบสมการในตารางที่ 1 และ 2 จะพบว่า โอโซนสลายตัวได้รวดเร็วกว่าออกซิเจน ดังนั้นปริมาณของโอโซนในอากาศจึงขึ้นอยู่กับอัตราการผลิตซึ่งมากกว่าอัตราการสลายตัว บทบาทของโอโซน โอโซนมีสองบทบาท คือเป็นทั้งพระเอกและผู้ร้ายในตัวเดียวกันขึ้นอยู่ว่าวางตัวอยู่ที่ใด โอโซนเป็นแก๊สพิษที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย และมีสมบัติเป็นแก๊สเรือนกระจกดูดกลืนรังสีอินฟราเรด ทำให้บรรยากาศมีอุณหภูมิสูง และดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ตซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต
 ภาพที่ 1 แหล่งกำเนิดโอโซนบนพื้นโลก
สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbons) หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า “CFC” เป็นสารที่มีคุณสมบัติในการดูดความเย็นและมีอายุยืนยาวสลายตัวยาก CFC เป็นสารที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นเพื่อใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ทำความเย็น เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และสเปรย์ โดยมีองค์ประกอบเป็น คลอรีน ฟลูออไรด์ และโบรมีน ซึ่งมีความสามารถในการทำลายโอโซน CFC ชอบทำปฏิกิริยากับสารอื่น เมื่อ CFC ลอยตัวสูงขึ้นและดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ โมเลกุลจะแตกตัวให้คลอรีนอะตอมเดี่ยว (Cl) และทำปฏิกิริยากับโอโซน (O3) ทำให้เกิดคลอรีนโมโนออกไซด์ (ClO) และแก๊สออกซิเจน (O2) ดังตารางที่ 3 ตารางที่ 3 ขั้นตอนการทำลายโอโซนโดยสาร CFCs
ถ้าหากคลอรีน 1 อะตอมทำลายโอโซน 1 โมเลกุล ได้เพียงครั้งเดียวก็คงไม่เป็นปัญหา แต่ทว่าคลอรีน 1 อะตอม สามารถทำลายโอโซน 1 โมเลกุลได้นับพันครั้ง เนื่องจากเมื่อคลอรีนโมโนออกไซด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอะตอมเดี่ยว แล้วทำให้เกิดคลอรีนอะตอมเดี่ยวขึ้นอีกครั้ง ปฏิกิริยาลูกโซ่เช่นนี้จึงเป็นการทำลายโอโซนอย่างต่อเนื่อง ดังที่แสดงในภาพที่ 2  ภาพที่ 2 การทำลายโอโซนของสาร CFC การลดลงของโอโซน นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจว่าชั้นโอโซนเหนือทวีปแอนตาร์คติกบริเวณขั้วโลกใต้เบาบางลงมาก เนื่องจากกระแสลมพัดคลอรีนเข้ามาสะสมในก้อนเมฆในชั้นสตราโตสเฟียร์ ในช่วงฤดูหนาวเดือนพฤษภาคม – กันยายน พอถึงเดือนตุลาคมขั้วโลกใต้กลายเป็นฤดูร้อน แสงอาทิตย์กระทบเข้ากับก้อนเมฆ ทำให้คลอรีนอะตอมอิสระแยกตัวออกมาทำปฏิกิริยากับโอโซน ทำให้เกิดรูโหว่ขนาดใหญ่ของชั้นโอโซน ซึ่งเรียกว่า “รูโอโซน” (Ozone hole) ดังจะเห็นในรูปถ่ายจากดาวเทียมในภาพที่ 3 ว่าชั้นโอโซนในปี พ.ศ.2541 มีความบางกว่าในปี พ.ศ.2522 (หมายเหตุ: ขั้วโลกเหนือไม่เกิดปรากฎการณ์รูโอโซน เนื่องจากอุณหภูมิไม่ต่ำพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำในอากาศ จึง ไม่มีเมฆในชั้นสตราโตสเฟียร์ )  ภาพที่ 3 การลดลงของโอโซน (ที่มา: NASA) การเกิดปรากฏการณ์รูโอโซนเป็นอันตรายมากต่อสิ่งมีชีวิตที่อยู่เบื้องล่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเกิดขึ้นเหนือเมืองใหญ่ที่มีประชากรอาศัยอยู่หนาแน่น นานาชาติจึงทำความร่วมมือภายใต้ “ข้อตกลงมอลทรีออล” (Montreal Protocol) ณ เมืองมอนทรีออล ประเทศแคนาดา ในปลายศตวรรษที่แล้วเพื่อที่จะยกเลิกการใช้สาร CFC ในอุตสาหกรรม โดยยินยอมใช้สารชนิดอื่นที่ราคาแพงกว่าแต่ไม่ทำลายโอโซน แต่อย่างไรก็ตามสาร CFC ก็ยังคงลอยตกค้างอยู่ในบรรยากาศอีกหลายทศวรรษกว่าจะสลายตัวไป |
วิทยาศาสตร์โลก > การเปลี่ยนแปลงสภาวะโลก >