الأوزون التروبوسفيري، انبعاث جوي خطير

الأوزون التروبوسفيري (O₃) أو الأوزون القريب من سطح الأرض هو غاز يوجد في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي للأرض، وهي التروبوسفر، والتي تمتد حتى 10 كيلومترات.

يُعرف أيضاً باسم الأوزون السطحي أو المحيط، ويصبح ملوثاً هوائياً ضاراً عندما يلامس الغلاف الحيوي. بل إنه يصبح جزءاً من الضباب الدخانيالضباب الدخاني، ما وراء ذلك الضباب الكثيف الضباب الدخاني هو مزيج من ملوثات الهواءيُعد تلوث الهواء الناجم عن الملوثات الجوية واحدًا من أكثر المشاكل البيئية خطورة وتعقيدًا التي نواجهها اليوم، سواء بسبب نطاقه العالمي أو الآثار الضارة التي ...
قراءة المزيد التي تتراكم في الغلاف الجوي، خاصة في المناطق الحضرية. تتميز هذه الظاهرة ب...
قراءة المزيد المخيف الذي يؤثر على المدن الكبرى والمناطق الصناعية.

على الرغم من أن الأوزون التروبوسفيري يشترك في الاسم مع الأوزون المفيد، إلا أن الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير (طبقة الغلاف الجوي التي ترتفع حتى 50 كيلومتراً فوق سطح الأرض) لا يؤدي نفس الدور المهم. يتكون الأوزون عندما يفكك الضوء الشديد جزيئات الأكسجين (O₂)يُعد الأكسجين (O2) أهم معيار للسلامة يجب قياسه في البيئات الصناعية التي تشمل الأماكن المغلقة، وعمليات الاحتراق، وتوليد الغاز الحيوي، أو معالجة النفايات. تر...
قراءة المزيد فتعيد الاتحاد لتكوين الأوزون (O₃).

يصل الأوزون إلى أعلى كثافة له على ارتفاع 20 كيلومتراً فوق سطح الأرض. وهنا يشكل الدرع الذي يحمي الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية (UV) الضارة المنبعثة من الشمس.

يتمتع الأوزون التروبوسفيري بخصائص وتأثيرات تختلف اختلافاً كبيراً عن الأوزون الجوي أو الأوزون الجيد. فعلى سبيل المثال، هو ليس غازاً ينبعث مباشرة في الهواء، بل ينشأ من خلال التفاعل بين الملوثات والإشعاع الشمسي.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر الأوزون التروبوسفيري سلباً على النظم البيئية حيث يدمر الغطاء النباتي عن طريق تقليل قدرته على التمثيل الضوئي، ويساهم في تغير المناخ باعتباره أحد غازات الاحتباس الحراري التي تسبب الاحتباس الحراري عند سطح الأرض.

الأوزون التروبوسفيري – تحالف المناخ والهواء النظيف

كيف يتكون الأوزون التروبوسفيري

يتكون في طبقة التروبوسفر عندما تتحد ثلاث ذرات أكسجين مع أكاسيد النيتروجين (NO_x) والميثان (CH₄)الميثان، المعروف كيميائيًا باسم CH₄، هو غاز ضار بالغلاف الجوي والكائنات الحية لأنه يتمتع بقدرة عالية على احتجاز الحرارة. ولهذا السبب، فهو ثاني أكبر مساهم ف...
قراءة المزيد والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) الناتجة عن الأنشطة البشرية مثل حرق الوقود الأحفوري والأنشطة الصناعية مثل تكرير النفط أو توليد الكهرباء.

تشكل هذه الجزيئات معاً مزيجاً بيئياً يخضع لتفاعل كيميائي ضوئي (يتم تنشيطه بواسطة ضوء الشمس) عندما تسطع الشمس بكثافة ولساعات طويلة. ولهذا السبب يعد فصلا الربيع والصيف هما الموسمان اللذان يشهدان أكبر زيادة في الأوزون التروبوسفيري. هذه هي الأوقات التي يتشكل فيها الضباب الدخاني الصيفي المميز، والذي يحدث عادةً في أواخر الصيف في نصف الكرة الشمالي.

باختصار، إن تكوين الأوزون التروبوسفيري، بما أنه لا يأتي من مصدر انبعاث محدد، هو تراكم يتطلب مزيجاً من العوامل البيئية المختلفة للاتحاد مع الأكسجين الجزيئي، وعادة ما يكون ذلك في المناطق الحضرية والصناعية:

• الإشعاع الشمسي
• درجة الحرارة المحيطة
• زيادة تركيز الانبعاثات:
  • أكاسيد النيتروجين
  • المركبات العضوية المتطايرة
  • الميثان

وبالمثل، يمكن أن يؤدي تأثير الرياح إلى انتقال الانبعاثات المسببة لتكوين الأوزون المحيط لمسافات طويلة من نقطة منشئها، مما يؤثر ليس فقط على البيئات الحضرية بل وأيضاً على البيئات الريفية.

تأثيرات الأوزون القريب من سطح الأرض

الآثار الصحية والبيئية للأوزون القريب من سطح الأرض

على الرغم من أنه عديم اللون والرائحة، إلا أن الأوزون التروبوسفيري يمكن أن يسبب تهيجاً للعينين والأغشية المخاطية والجهاز التنفسي، حتى في التركيزات المنخفضة. بالإضافة إلى التسبب في صعوبات في التنفس، يمكن أن يسبب الصداع ويفاقم أمراض الجهاز التنفسي الموجودة مسبقاً مثل الربو وانتفاخ الرئة والتهاب الشعب الهوائية.

بالإضافة إلى مشاكل الجهاز التنفسي، يمكن للأوزون المستنشق أن يؤثر أيضاً على نظام القلب والأوعية الدموية. وتشير الدراسات الحديثة إلى وجود صلة بين التعرض للأوزون المستنشق وزيادة خطر الإصابة بـ النوبات القلبية والسكتات الدماغية.

وهو خطير بشكل خاص على الفئات الحساسة مثل الأطفال وكبار السن. كما أن له تأثيراً مباشراً على التهابات الرئة وزيادة الوفيات المبكرة.

يرتبط التعرض الطويل الأمد لتلوث الهواء بالأوزون بمليون حالة وفاة مبكرة سنوياً بسبب أمراض الجهاز التنفسي.تحالف المناخ والهواء النظيف (UNEP).

في الحياة البرية، يمكن أن يسبب وجود الأوزون التروبوسفيري وذمة رئوية. كما أنه يضر بالغطاء النباتي من خلال إعاقة قدرة التمثيل الضوئي للهياكل النباتية، وهو عامل يؤثر بشكل مباشر على الإنتاجية الزراعية والحرجية. كما أنه يقلل من قدرة النباتات على احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

تعتبر الصلة المباشرة بين الأوزون التروبوسفيري أو المحيط وتغير المناخ مهمة للغاية. فوجوده كغاز دفيئة يساهم في تدفئة طبقة التروبوسفر، حيث تزدهر الحياة على الأرض. وهو أحد الغازات الأكثر مساهمة في الاحتباس الحراري، بعد الميثان (CH₄) وثاني أكسيد الكربون (CO₂).

تدابير للحد من الأوزون التروبوسفيري

إجمالي الأوزون يشير إلى النسبة الإجمالية للأوزون في عمود رأسي من الغلاف الجوي، من سطح الأرض إلى الحافة الخارجية لطبقة الستراتوسفير. وعلى الرغم من أن معظم إجمالي الأوزون موجود في طبقة الستراتوسفير، إلا أن الأوزون التروبوسفيري يساهم أيضاً في الكمية الإجمالية للأوزون.

لذلك، يمكن أن تساعد قياسات إجمالي الأوزون العلماء على فهم تركيزات الأوزون في كل من الستراتوسفير والتروبوسفر. وعلى الرغم من مساهمته في إجمالي الأوزون، يُعتبر الأوزون التروبوسفيري ملوثاً للهواء. لذلك، من الضروري لصحتنا وللبيئة الحد من تكوين الأوزون التروبوسفيري وتقليل انبعاثاتنا من الملوثات التي تساهم في تكوينه.

شهد الأوزون الجوي تغيرات واضحة في طبقتي الستراتوسفير والتروبوسفر خلال النصف الثاني من القرن العشرين، مع نضوبه في الستراتوسفير وزيادته في التروبوسفر.ليو، دبليو، هيجلين، إم آي، تشيكا-غارسيا، آر وآخرون. (2021).

لخفض مستويات الأوزون التروبوسفيري وتحسين جودة الهواءيشير جودة الهواء إلى حالة الهواء الذي نتنفسه وتركيبه من حيث الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي. وتُعد جيدة عندما تكون مستويات الملوثات منخفضة ولا تشكل خطرًا...
قراءة المزيد الذي نتنفسه، من الضروري تقليل انبعاثات سلائفه: أكاسيد النيتروجين والميثان والمركبات العضوية المتطايرة. وهذا يتطلب تنفيذ تقنيات أكثر صرامة للتحكم في الانبعاثات، وتحسين كفاءة الطاقة وتعزيز استخدام الطاقة النظيفة.

بالإضافة إلى ذلك، من الضروري زيادة الوعي العام بأهمية تبني عادات وسلوكيات تقلل من انبعاث هذه الملوثات، مثل استخدام وسائل النقل العام، وتقليل استهلاك المواد الكيميائية المتطايرة في المنزل والعمل، واختيار المنتجات والخدمات ذات البصمة الكربونيةفي عالم يتأثر بشكل متزايد بتغير المناخ، أصبح فهم كيفية مساهمة أفعالنا اليومية في تفاقم هذه الظاهرة أمراً ضرورياً. البصمة الكربونية هي مؤشر بيئي يقيس الكمية...
قراءة المزيد المنخفضة.

من خلال هذه الإجراءات، يمكن لكل فرد المساهمة في خفض تركيزات الأوزون القريب من سطح الأرض وتحسين جودة الهواء الذي نتنفسه. ومن خلال نهج شامل وتعاوني، يمكننا تحقيق هواء أنظف وأكثر صحة للجميع.

متى وأين ينتشر الأوزون التروبوسفيري بشكل أكبر

يختلف تركيز الأوزون القريب من سطح الأرض حسب الوقت من اليوم والموسم والموقع الجغرافي. وتكون مستويات الأوزون بشكل عام في أعلى مستوياتها خلال ساعات ذروة سطوع الشمس وفي المناطق الحضرية حيث يكون تلوث الهواء مرتفعاً.

ومع ذلك، فقد ثبت أن الرياح تنقل الأوزون لعشرات الكيلومترات، مما يعني أن المناطق الريفية والنائية يمكن أن تتأثر أيضاً. لذلك من المهم مراقبة مستويات الأوزون التروبوسفيري واتخاذ تدابير للحد من تكوينه.

تشريعات وعتبات الأوزون التروبوسفيري

وضعت عدة دول لوائح للتحكم في تركيز الأوزون التروبوسفيري في الهواء الطلق. وتحدد هذه اللوائح حدوداً يتم التعبير عنها في مؤشر جودة الهواء (AQI)، والتي تشمل إجمالي الأوزون، والأوزون المعتدل، وملوثات أخرى. قد تختلف العتبات حسب الموقع الجغرافي والموسم والوقت من اليوم.

الوكالات البيئية الحكومية مسؤولة عن:

• مراقبة الامتثال لهذه اللوائح
• إجراء عمليات التفتيش
• فرض العقوبات
• تعزيز المبادرات لتحسين جودة الهواء

ومع ذلك، فإن ضمان بيئة صحية وحماية السكان من الآثار الضارة للأوزون القريب من سطح الأرض هو مسؤولية جماعية . ومن الضروري فهم أن حماية الهواء القابل للتنفس تتطلب المشاركة النشطة من القطاعين العام والخاص وكذلك المواطنين.

في الولايات المتحدة، يتم تنظيم التشريعات المتعلقة بالأوزون التروبوسفيري بشكل أساسي من خلال قانون الهواء النظيف. تتولى وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) مسؤولية وضع معايير وطنية لجودة الهواء للأوزون لحماية الصحة العامة والبيئة.

لا يجوز أن يتجاوز الأوزون القريب من سطح الأرض تركيز 0.070 جزء في المليون (ppm) في الحد الأقصى للقياسات اليومية لمدة ثماني ساعات محسوبة كمتوسط على مدى ثلاث سنوات.

ينظم الاتحاد الأوروبي الأوزون في الهواء المحيط من خلال توجيه البرلمان الأوروبي والمجلس رقم 2002/3/EC. من المهم ضمان حماية فعالة ضد الآثار الضارة على صحة الإنسان الناتجة عن التعرض للأوزون. وينبغي الحد قدر الإمكان من الآثار الضارة للأوزون على الغطاء النباتي والنظم البيئية والبيئة ككل. إن الطبيعة العابرة للحدود لتلوث الأوزون تتطلب اتخاذ إجراءات على مستوى المجتمع.

نظرة عامة على قيم العتبة والقيم المستهدفة والأهداف طويلة الأجل للأوزون الجوي القريب من سطح الأرض

* AOT40 (ميكروغرام/م³ × ساعة) هو مجموع الفرق بين التركيزات الساعية التي تزيد عن 80 ميكروغرام/م³ و80 ميكروغرام/م³ خلال فترة معينة باستخدام قيم الساعة الواحدة المقاسة فقط بين الساعة 8:00 و20:00 بتوقيت وسط أوروبا (CET) كل يوم

تبلغ القيم القصوى المسموح بها للأوزون المحيط يومياً هي 120 ميكروغرام/م³ كمتوسط على مدى فترة 25 يوماً في السنة التقويمية كمتوسط على مدى ثلاث سنوات.

تنص مراجعة عام 2024 لـ قانون جودة الهواء في الاتحاد الأوروبي على خفض هذه القياسات. ويهدف إلى تحقيق أنه بحلول عام 2030 سيتم النظر في هذه القيمة المرجعية (120 ميكروغرام/م³) لمتوسط 18 يوماً في السنة التقويمية.

مستويات الأوزون التروبوسفيري – المبادئ التوجيهية لجودة الهواء الصادرة عن منظمة الصحة العالمية (WHO)

ومع ذلك، فإن منظمة الصحة العالمية (WHO) تحدد مستوى موصى به يبلغ 60 ميكروغرام/م³ خلال “الموسم المرتفع”. أي الأشهر الستة المتتالية التي تشهد أعلى متوسط تركيز متحرك للأوزون. وضمن هذا الإطار الزمني، يتم حساب متوسط تركيزات الأوزون على مدى حد أقصى يومي يبلغ 8 ساعات.