طبیعت همیشه از افراط و تفریط بشر آسیب دیده است . از یک طرف خبرهایی حاکی از سوراخ شدن لایه ازن و خطر اشعه های مضر فرابنفش خورشیدی می شنویم و همه جا سعی می کنیم از موادی استفاده نکنیم که لایه ازن را بیش از پیش نازکتر
می کنند، از سوی دیگر وسایل و دستگاه هایی می سازیم که همین گاز ازن را به عنوان آلاینده ای به محیط زیست ما وارد می کنند. دستگاه های تصفیه استخرها و ضدعفونی کننده های میوه و سبزی ها از این دست هستند؛ البته ازن در طبیعت هم تولید می شود و در صورتی که ما در آن دستکاری نکرده باشیم توازنی برقرار
می کند؛ اما هیچ نقطه ای از سیر طبیعی حیات را سراغ نداریم که انسانی در آن دستکاری نکرده باشد. ازن گازی فعال است که قابلیت ترکیب بالایی دارد. بد نیست با هم مروری بر آخرین تحقیقات محققان در زمینه خساراتی که ازن (از نوع زیان آورش ) بر طبیعت وارد می کند، داشته باشیم.
این روزها آلودگی هوا فقط در حد یک حرف و صحبت نیست ، فقط کافی است سرتان را از پنجره بیرون ببرید و به وخامت اوضاع آگاه شوید؛ هرچند بارش های پراکنده در روزهای بهاری کمی از حال و هوای آلوده شهرها کم می کند، اما
آلاینده ها و آلودگی به جای خود باقی است . صنعتی شدن زندگی بشر، اگرچه دستاوردهای زیادی برای او داشته ، اما به موازات این پیشرفت ها، اثرات ناخواسته ای هم بر زندگی انسان گذاشته است.
برای آلودگی ، تعاریف متفاوت و زیادی ارائه شده است از جمله این که آلوده کننده های هوا ترکیباتی هستند که می توانند به گیاهان ، جانوران و انسان و حتی آثار تاریخی که در معرض هوا قرار دارند، صدمه وارد کنند. هوا هنگامی آلوده محسوب می شود که کاربردهای طبیعی آن دچار اختلال شود؛ اما گروهی از محققان هم آلودگی هوا را یک بیماری اجتماعی می دانند که از فعالیت های انسان ناشی می شود و اثرات زیان آوری بر سلامت و رفاه خود او دارد. موادی که وارد اتمسفر
می شوند، شامل مواد طبیعی و مواد مصنوعی ساخته انسان هستند.
مواد طبیعی که هوا را آلوده می کنند عبارتند از: مواد حاصل از فعالیت های آتشفشانی ، سوزاندن بقایای گیاهی ، فرآیندهای متابولیکی و تجزیه ای که به وسیله میکروارگانیزم ها در خاک صورت می گیرد و ذرات معلق گرد و غبار در هوا مانند گرده گیاهان ؛ اما آلاینده های مصنوعی هم شامل آلاینده های اولیه (هیدروکربن ها و...) و آلاینده های معدنی اولیه (دی اکسیدکربن ، منواکسید کربن و دی اکسید گوگرد و...) هستند. آلاینده های معدنی خود منشاء تولید یک سری آلاینده ها مثل ازن ، پراکسید هیدروژن ، اسیدنیتریک و ... هستند. غلظت ازن در هوای پاک بین 20تا 50پی پی ام است ، اما اگر این مقدار به 100پی پی ام برسد عامل تنش بر گیاهان و جانداران خواهد بود.
انواع ازن
شاید بسیاری از ما ندانیم که دو نوع ازن در طبیعت وجود دارد. نوع اول ، معروف به ازن خوب ، به لایه استراتوسفر مربوط می شود و از ورود اشعه مضر ماورائ بنفش خورشید به جو زمین جلوگیری می کند. در این لایه فتون های پر انرژی نور خورشید با تجزیه مولکول های اکسیژن به اتم های اکسیژن و ترکیب مجدد آنها سبب تولید ازن می شوند. بیشترین مقدار این ازن در همین لایه باقی می ماند و مقدار کمی از آن هم در اثر تغییرات اتمسفر به لایه تروپوسفر وارد می شود اما ازن بد در لایه تروپوسفر جو قرار دارد و حاصل واکنش های فتوشیمیایی روی دی اکسید نیتروژن است . به این ترتیب که مولکول های دی اکسید نیتروژن در اثر نور خورشید به مولکول های منواکسید نیتروژن و اتم های اکسیژن تجزیه می شوند.
اتم های اکسیژن تولیدشده با مولکول های اکسیژن موجود در جو ترکیب شده و ازن تولید می کنند. از طرف دیگر مقداری از ازن تولیدشده دوباره با منواکسید نیتروژن ترکیب شده و تولید دی اکسید نیتروژن و مولکول های اکسیژن می کند و این سبب ادامه چرخه تولید ازن می شود. از سوی دیگر رادیکال های آزاد پراکسی هم می توانند با منواکسید نیتروژن موجود در جو واکنش نشان داده و تولید دی اکسید نیتروژن و رادیکال آزاد آلکوکسی کنند که دی اکسید نیتروژن تولیدی می تواند به عنوان مداده اولیه تولید ازن در چرخه بالا به کار رود. علاوه بر این رادیکال های آزاد پروکسی مانند هم می توانند با مولکول های اکسیژن ترکیب شده و در اثر انرژی نورانی خورشید ازن تولید کنند.
چطور این گازها خطرناک می شوند؟
بعد از تشکیل ازن در هوا، این ترکیب به عنوان یک رادیکال آزاد، آغازگر عمل می کند و با ترکیبات آلی فرار، ترکیب شده و تولید رادیکال های پروکسی و آلکوکسی می کند. رادیکال های پروکسی می توانند در برابر نور خورشید با NO2ترکیب شده و پراکسی استیل نیترات ، پراکسید هیدروژن و آلادهید اسید تولید کنند. این مواد شیمیایی میل ترکیبی بالایی با سیستم های بیولوژیک دارند و به همین دلیل اساس بسیاری از اثرات زیان آور آلاینده های هوا روی انسان و گیاهان هستند.
ازن با درختان چه می کند؟
علائم آسیب ازن در گیاهان نهاندانه ، یعنی همین درختان سیب و گلابی و گیلاس و چنار خودمان ، براحتی قابل مشاهده است . به این ترتیب که لکه های قهوه ای رنگی به شکل نقطه چین روی سطح برگ ایجاد می کند که در حالت پیشرفته ، تمام سطح برگ سفید می شود، غلظت های کمتر ازن می توانند سبب زردی برگ ها در این گیاهان شوند، اما در گیاهان بازدانه از جمله کاج و سرو، برگ های سوزنی از نوک شروع به قهوه ای شدن می کنند و بعد به طور کامل خشک شده و می ریزند. ازن روی گیاهان علائمی از تنش را هم ایجاد می کند که توقف رشد، پاکوتاه شدن گیاه ، پژمردگی برگ ، کاهش گل دهی و کاهش تشکیل جوانه گل را به همراه دارد. محققان بتازگی دریافته اند ازن به طور معمول ابتدا به برگ های بالغ جوان و سپس به برگ های بالغ پیر آسیب می زند و گیاهان جوان نسبت به گیاهان بالغ در مقابل ازن حساس تر هستند. علاوه بر اینها بافت هایی که به وسیله ازن آسیب می بینند بسیار مناسب برای حمله پاتوژن ها و قارچ ها می شوند.
چطور وارد گیاه می شود؟
گاز ازن ، مثل دیگر آلاینده های گازی می تواند همراه با اکسیژن از روزنه های ریز روی سطح برگ ها وارد گیاه شود. البته گیاهان هم با دو لایه کیستین و کوتیکولی از نفوذ آن به داخل گیاه ممانعت می کنند، اما ازنی که توانسته وارد اندام های گیاه شود براحتی به مجاورت سلول ها راه پیدا کرده و به خاطر میل ترکیبی زیادی که با محیطهای مایع داخل سلولی دارد، ترکیبات کشنده ای را در اطراف سلول ها تولید
می کند.
مهم ترین فعالیت گیاه که در اثر تنش ازن تحت تاثیر قرار می گیرد، فتوسنتز است که این اثر ازن به 2روش صورت می گیرد، اثر غیرمستقیم ازن روی باز و بسته شدن روزنه ها تاثیر می گذارد و به این ترتیب موجب می شود جذب دی اکسید کربن و تولید مواد حاصل از فتوسنتز کاهش یابد، وقتی فتوسنتز کمتر انجام شود، یعنی اکسیژنی که ما برای تنفس نیاز داریم و گیاهان بدون هیچ چشمداشتی به ما تقدیم
می کنند، کم می شود. از طرفی هم تولید مواد قندی و کربوهیدرات ها که اولین حلقه از زنجیره تولید مواد غذایی هستند، متوقف شده و کارخانه های غذاسازی (گیاهان ) تعطیل می شوند.
ازن همچنین ممکن است مانع انتقال مواد پرورده به ریشه ها شود و به این ترتیب گیاهان مستعد حمله بیماری ها و تنش های محیطی شوند. مواد پرورده ای که پس از تولید در برگ ها آماده انتقال به قسمت های مختلف گیاهان هستند، در قسمت های خاصی از گیاه تجمع می کنند و منتقل نمی شوند. به همین دلیل ، اولا رشد ریشه ها و جوانه های تازه در حال رشد متوقف می شود و ثانیا موادی که در یک قسمت خاص گیاه تجمع کرده اند، توازن گیاه را به هم می زنند و مشکل آفرین می شوند. البته با این توضیح ، فکر نکنید هر خشکی ای که در گیاهان گلدان در منزل اتفاق افتاد، به گردن ازن است . خشکی و از میان رفتن گیاهان علت های مختلفی دارد که یکی از آنها، افزایش گاز ازن در اتمسفر زمین است.
فرار یا مقابله
البته گیاهان هم در صورت افزایش ازن در اطرافشان بیکار نمی نشینند و راه هایی را برای فرار از این موقعیت های خطرناک پیدا می کنند. هرچند گیاهان مختلف توانایی های متفاوتی درمقابله با ازن دارند، مهمترین مکانیسم گیاهان توانایی در سم زدایی است ، بویژه سمومی که در اثر نفوذ ازن به داخل گیاه و واکنش های بعدی تولید شده است . گیاهان آنتی اکسیدان هایی را هم به همین منظور تولید می کنند. گاهی هم گیاهان با ورود این گاز به داخل اندامشان مقابله می کنند.
از نظر خصوصیات خاص برگ ها هم بین گیاهان تفاوت هایی در مقاومت به ازن وجود دارد. به این ترتیب که در برگ ارقام حساس تراکم روزنه ای بیشتر است و بافت های برگی متراکم تری دارند. برگ ارقام حساس ضخیم تر از انواع مقاوم است تا از ورود گاز ازن به نحو موثرتری جلوگیری کند.
ترمیم لایه ازن به بهای گرم‌تر شدن زمین؟
فناوری - کشورهای بسیاری برای مقابله با افزایش دمای زمین، در پی مواد شیمیایی جدیدی هستند که اثرات کمتری بر محیط زیست داشته باشند
متخصصان لایه ازن در پی راه‌هایی هستند که بتوانند تحت پروتکل مونترآل، از انتشار گازهای گلخانه‌ای قوی جلوگیری کنند. آنها خواستار این هستند که از طریق یک معاهده جهانی به قوانین مشخصی دست یابند که با آنها به راهکارهایی سریع‌تر و ارزان‌تر برای جایگزینی سوخت‌های کربنی برسند
پروتکل مونترآل پیش‌نویس محکمی در راستای این رویکرد تنظیم کرده که در آن تقریبا به طور کل تولید کلروفلوروکربن‌‌ها یا سی.اف.سی‌ها را حذف کرده است. این مواد که در یخچال‌ها، محرک‌ها و حلال‌ها استفاده می‌شد، در ابتدا با ماده‌ای دیگر به نام هیدروکلروفلوروکربن ها (HCFC) جایگزین شد؛ اما اکنون تولیدکنندگان محصولات شیمیایی به نسل سوم جانشین با عنوان هیدروفلوروکربن‌ها (اچ.اف.سی) روی آورده‌اند. این مواد ارزان‌قیمتند و خوب جواب می‌دهند، اما از گازهای قوی گلخانه‌ای محسوب می‌شوند. درست است که مواد جدید در مقایسه با انواع پیشین، اثر گلخانه‌ای ضعیف‌تری دارند، اما باز هم در گرم شدن هوا تاثیری هزاران برابر دی اکسید کربن دارند
از آنجاکه این مواد نسل سومی خود لایه ازن را تحت تاثیر قرار نمی‌دهند، مشمول پروتکل مونترآل نمی‌شوند، اما از آنجاکه گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شوند، تحت پوشش پروتکل کیوتو قرار می‌گیرند. بسیاری معتقدند اگر بتوان این گازها را هم در موارد مشمول پروتکل مونترآل جای داد، حذف آنها سریع‌تر و با هزینه کمتری امکان‌پذیر خواهد بود، چراکه توافق‌نامه مونترآل با متخصصان خود در سراسر دنیا و 20 سال سابقه در زمینه این نوع مواد شیمیایی، پوشش بین‌المللی گسترده‌ای دارد
دروود زلک، مدیر موسسه کنترل و رشد طولانی‌مدت، از حامیان این برنامه است. وی می‌گوید:« ما خودمان این مواد را ساخته‌ایم و خودمان هم می‌توانیم از شر آنها خلاص شویم. ما هم فناوری لازم و هم مواد شیمیایی مورد نظر را در اختیار داریم. هر آن‌چه لازم باشد نیز در عهدنامه قید شده است. اما مشکل واقعی در مدیریت است.»
اگرچه سال‌هاست که این ایده در مجامع محیطی مطرح است، اما بالاخره در آبان / نوامبر گذشته، کشورهای آرژانتین، ایالات متحده و برخی دیگر موفق شدند حمایت لازم را برای برخورد رسمی با این مساله جلب کنند تا در کنفرانس سالانه پروتکل مونترآل که در دوحه قطر برگزار شد، مطرح شود. در حال حاضر گروه مشاور فنی این عهدنامه در حال بررسی مساله است و نمایندگان دولت، از صاحب‌نظران مسائل آب و هوایی دعوت کرده‌اند که در تیر / جولای آینده در شهر ژنو سوییس،کارگاهی در این مورد برگزار کنند. پس از آن، کارگاه دیگری نیز با موضوع جمع‌آوری و نابودی مواد مضر برای لایه ازن از انبارهای یخچال‌های قدیمی و سایر وسایل مشابه، برگزار خواهد شد.
پروتکل مونترآل برای حفاظت از لایه ازن تنظیم شد، چرا که احتمالا اکنون تنها زمانی است که می‌توان به ترمیم این لایه امید داشت. اما انتشار برخی از مواد مخرب لایه ازن تا مدت‌ها ادامه خواهد داشت و حتی تا سال 2100 نیز سی.اف.سی‌ها از اصلی‌ترین مواد مخرب ازن باقی خواهند ماند. البته برای این که این مواد را بتوان از این چرخه خارج کرد، برنامه‌هایی در حال اجرا است. دیوید فاهی، از فیزیک‌دانانی است که در آزمایشگاه پژوهش سیستم زمین برای بخش مدیریت اقیانوسی و جوی ملی آمریکا مشغول به کار است. وی می‌گوید:» داستان لایه ازن کم‌کم به پایان می‌رسد. حالا تغییرات آب‌‌وهوایی است که پروتکل مونترآل را گسترش می‌‌دهد.»