ก๊าซฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) กับการทำลายและฟื้นตัวของชั้นโอโซน
ชั้นโอโซนในบรรยากาศปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ที่เป็นอันตราย แต่ก๊าซฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) ซึ่งเคยใช้อย่างแพร่หลายในอดีต ได้สร้างความเสียหายต่อชั้นนี้อย่างรุนแรง บทความนี้จะสรุปการค้นพบปัญหา ผลกระทบ กลไกการทำลาย ความสัมพันธ์กับก๊าซเรือนกระจก ความพยายามของนานาชาติในการแก้ไข และวิธีการวัดการฟื้นตัวของชั้นโอโซน
การค้นพบปัญหา
ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิทยาศาสตร์อย่าง Sherwood Rowland และ Mario Molina ค้นพบว่า CFCs ซึ่งใช้ในเครื่องทำความเย็น สเปรย์ และโฟมพลาสติก เป็นตัวการทำลายชั้นโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ (10-50 กม. เหนือพื้นโลก) การค้นพบนี้จุดประกายความตื่นตัวทั่วโลกเกี่ยวกับภัยคุกคามต่อชั้นโอโซน
กลไกการทำลายชั้นโอโซน
CFCs เมื่อถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ จะลอยตัวขึ้นไปถึงสตราโตสเฟียร์ รังสี UV จากดวงอาทิตย์ทำให้โมเลกุล CFCs แตกตัว ปล่อยอะตอมคลอรีน (Cl) ออกมา คลอรีนนี้ทำปฏิกิริยาเคมีกับโมเลกุลโอโซน (O₃) เปลี่ยนให้กลายเป็นออกซิเจนปกติ (O₂) ดังสมการ:
[ Cl + O₃ \rightarrow ClO + O₂ ]
จากนั้น คลอรีนมอนอกไซด์ (ClO) จะทำปฏิกิริยากับอะตอมออกซิเจน (O) ปล่อยคลอรีนกลับคืนมา:
[ ClO + O \rightarrow Cl + O₂ ]
กระบวนการนี้เป็นวงจรตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้คลอรีนหนึ่งอะตอมสามารถทำลายโอโซนได้หลายพันโมเลกุล ส่งผลให้เกิด หลุมโอโซน โดยเฉพาะเหนือแอนตาร์กติกา ซึ่งมีสภาพอากาศเย็นจัดและเมฆสตราโตสเฟียร์ขั้วโลก (PSCs) เร่งปฏิกิริยานี้
คำถามที่พบบ่อย: คลอรีนใน CFCs เหมือนกับคลอรีนที่ใช้บำบัดน้ำหรือไม่?
คำตอบ: เป็นธาตุคลอรีน (Cl) เดียวกัน แต่รูปแบบต่างกัน คลอรีนใน CFCs เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบที่เสถียรและทำลายโอโซนเมื่อแตกตัว ส่วนคลอรีนที่ใช้บำบัดน้ำ (เช่น Cl₂ หรือ NaOCl) อยู่ในรูปที่ไม่ขึ้นสู่สตราโตสเฟียร์ จึงไม่มีผลต่อชั้นโอโซน
ผลกระทบจากหลุมโอโซน
สุขภาพมนุษย์: รังสี UV-B ที่เพิ่มขึ้นจากหลุมโอโซนทำให้เสี่ยงต่อมะเร็งผิวหนัง ต้อกระจก และระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอ
สิ่งแวดล้อม: การเจริญเติบโตของพืชและแพลงก์ตอนในมหาสมุทรลดลง ส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อาหาร
หลุมโอโซน: พบครั้งแรกในทศวรรษ 1980 เหนือแอนตาร์กติกา โดยพื้นที่ที่มีโอโซนต่ำกว่า 220 Dobson Units (DU) ถูกเรียกว่า “หลุมโอโซน”
ความพยายามของนานาชาติ: พิธีสารมอนทรีออล
ในปี 1987 นานาชาติลงนามใน พิธีสารมอนทรีออล เพื่อลดและเลิกใช้สารทำลายโอโซน เช่น CFCs และ Halons รวมถึง HCFCs ในภายหลัง การดำเนินการรวมถึง:
เลิกผลิต CFCs ในเครื่องทำความเย็นและอุตสาหกรรมต่างๆ
ใช้สารทดแทนที่ไม่ทำลายโอโซน เช่น Hydrofluorocarbons (HFCs)
สนับสนุนประเทศกำลังพัฒนาด้วยเงินและเทคโนโลยีเพื่อเปลี่ยนไปใช้สารทดแทน
การแก้ไขเพิ่มเติม: Kigali Amendment (2016)
Kigali Amendment มุ่งลดการใช้ HFCs ซึ่งถึงแม้ไม่ทำลายโอโซน แต่เป็นก๊าซเรือนกระจกที่รุนแรง ส่งผลให้อุณหภูมิโลกสูงขึ้น การลด HFCs ช่วยลดภาวะโลกร้อน แต่ ไม่มีผลโดยตรงต่อการฟื้นตัวของชั้นโอโซน เพราะ HFCs ไม่ทำลายโอโซนอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม การลดภาวะโลกร้อนอาจช่วยลดแรงกดดันต่อชั้นโอโซนทางอ้อม เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นในชั้นบรรยากาศอาจเร่งการทำลายโอโซนในบางสภาวะ
การฟื้นตัวของชั้นโอโซน
จากการลดใช้ CFCs ตามพิธีสารมอนทรีออล ชั้นโอโซนเริ่มฟื้นตัว คาดว่าจะกลับสู่ระดับก่อนทศวรรษ 1980 ได้ภายใน:
ประมาณปี 2050-2060 สำหรับพื้นที่ทั่วโลก
ประมาณปี 2066-2075 สำหรับหลุมโอโซนเหนือแอนตาร์กติกา
ระดับที่ถือว่าปลอดภัย:
ความหนาแน่นของโอโซนประมาณ 300 DU หรือมากกว่า ซึ่งเพียงพอต่อการป้องกันรังสี UV-B
ขนาดหลุมโอโซนเหนือแอนตาร์กติกาเล็กลงกว่า 8 ล้านตารางกิโลเมตรในช่วงฤดูใบไม้ผลิ (กันยายน-ตุลาคม)
การวัดและติดตามการฟื้นตัวของชั้นโอโซน
NASA Ozone Watch ใช้ดาวเทียม เช่น Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), Ozone Monitoring Instrument (OMI) และ Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) เพื่อวัดปริมาณโอโซน:
ดูภาพประกอปได้จาก https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov
วิธีวัด: ดาวเทียมยิงแสง UV และวัดแสงที่สะท้อนหรือกระเจิงกลับจากชั้นบรรยากาศ หากแสง UV ถูกดูดซับมาก (สะท้อนน้อย) แปลว่าโอโซนมีเยอะ คำนวณเป็นหน่วย Dobson Units (DU).
ภาพเปรียบเทียบ: ภาพสีเท็จแสดงพื้นที่ที่มีโอโซนต่ำ (สีน้ำเงิน/ม่วง) และสูง (สีเหลือง/แดง) ข้อมูลตั้งแต่ปี 1979 แสดงว่าหลุมโอโซนเล็กลง เช่น ในปี 2024 หลุมโอโซนมีขนาด 20 ล้านตารางกิโลเมตร (เล็กเป็นอันดับ 7 นับตั้งแต่ปี 1992).
ผลจากสภาพภูมิอากาศ: อุณหภูมิต่ำในสตราโตสเฟียร์และการไหลเวียนของอากาศส่งผลต่อขนาดหลุมโอโซน เช่น ปีที่มีอุณหภูมิสูงกว่าปกติ (เช่น 2024) หลุมโอโซนจะเล็กลง.
ความเชื่อมโยงกับภาวะเรือนกระจก
ภาวะโลกร้อนจากก๊าซเรือนกระจก เช่น HFCs อาจชะลอการฟื้นตัวของชั้นโอโซนในบางกรณี เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นในชั้นบรรยากาศอาจทำให้เกิดเมฆ PSC ซึ่งเร่งการทำลายโอโซน อย่างไรก็ตาม การลด HFCs ผ่าน Kigali Amendment ช่วยลดภาวะโลกร้อน ซึ่งอาจส่งผลดีทางอ้อมต่อชั้นโอโซน
สรุป
การทำลายชั้นโอโซนโดย CFCs เป็นตัวอย่างของปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มนุษย์สามารถแก้ไขได้ผ่านความร่วมมือระหว่างประเทศ พิธีสารมอนทรีออลและการแก้ไขอย่าง Kigali Amendment แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จในการลดสารทำลายโอโซนและก๊าซเรือนกระจก การวัดด้วยดาวเทียมยืนยันว่าชั้นโอโซนกำลังฟื้นตัว และหากทุกฝ่ายยังคงปฏิบัติตามข้อตกลงนี้ ชั้นโอโซนจะกลับสู่ระดับปลอดภัยในอนาคตอันใกล้
แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:
WMO: Ozone Depletion Reports ไฟล์เอกสาร ดาวน์โหลดได้จากในเว็บ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น