عملية تكوين غاز الأوزون: الخطوات والعوامل المؤثرة

كيفية تكوّن غاز الأوزون

يتكوّن جزيء الأوزون (بالإنجليزية: Ozone) من ثلاث ذرّات أكسجين فرمزه الكيميائي (O₃)، أيّ أنّه يزيد ذرّة واحدة عن غاز الأكسجين الطبيعي (O₂) الذي يتنفسه البشر، ويوجد الأوزون في طبقتين من الغلاف الجوي للأرض، حيث يوجد الأوزون الضار المتكوّن من تفاعل أشعة الشمس مع المواد الكيميائيّة التي تنبعث من المركبات الناتجة من الأنشطة البشرية المختلفة في طبقة التروبوسفير (بالإنجليزية: Troposphere) وهي الطبقة الأقرب إلى الأرض، أمّا الأوزون النافع فيتكوّن طبيعياً في طبقة الستراتوسفير (بالإنجليزية: Stratosphere) وهي الطبقة العليا في الغلاف الجوي، حيث إنّه يُساعد على حماية الحياة على سطح الأرض عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجيّة (UV) من أشعة الشمس، والتي تُسبّب حروق الشمس وسرطان الجلد.¹

كيفية تكوّن غاز الأوزون في الستراتوسفير

يتكوّن الأوزون الستراتوسفيري (بالإنجليزية: Stratospheric Ozone) عن طريق التفاعلات الكيميائية بين الأشعة فوق البنفسجيّة وجزيئات الأكسجين، حيث إنّ الأشعة فوق البنفسجيّة عالية الطاقة تُفكّك جُزيء الأكسجين (O₂) إلى ذرتيّ أكسجين حرّتين غير مستقرّتين، ثمّ تتحد كلّ ذرّة أكسجين حرّة مع جُزيء أكسجين لإنتاج جُزيء الأوزون (O₃)،² وتحدث هذه التفاعلات بشكل مستمر بسبب وفرة الأشعة الشمسية فوق البنفسجيّة في طبقة الستراتوسفير؛ لذلك يتمّ إنتاج أكبر كمية من الأوزون في طبقة الستراتوسفير فوق المناطق الاستوائيّة حيث يكون ضوء الشمس أكثر شدّة،³ وتجدر الإشارة إلى أنّ جزيء الأوزون (O₃) ينشطر إلى جزيء أكسجين (O₂) وذرة أكسجين حرّة (O₁) عندما يمتص الأشعة فوق البنفسجيّة.²

كيفية تكوّن غاز الأوزون في التروبوسفير

يتكوّن الأوزون الموجود على مستوى سطح الأرض (بالإنجليزية: Ground-level Ozone) أو ما يُسمّى بالأوزون التروبوسفيري عندما تتفاعل أكاسيد النيتروجين (NO_X) والمركبات العضوية المتطايرة (VOC) في الغلاف الجوي بوجود أشعة الشمس؛ حيث تنتج هذه الأكاسيد والمركبات عن عوادم السيارات، والانبعاثات الصناعية، والمذيبات الكيميائية، واحتراق البنزين، ونتيجة ارتفاع درجات الحرارة تتحد تلك المواد مع الأكسجين لتشكيل الأوزون الضار.⁴

يزداد تركيز الأوزون الضار خلال الأيام المشمسة والحارة ممّا يزيد من تلوث الهواء في فصل الصيف، إذ يُعتبر الأوزون الضار المُكوّن الأساسي للضباب الدخاني (بالإنجليزية: Smog)، ونتيجة انتشار مصادر التلوث في المناطق الحضرية فإنّ ذلك يجعلها معرّضةً لمستويات عالية من الأوزون الضار، كما أنّ المناطق الريفية أصبحت معرّضةً لمستويات متزايدة من الأوزون؛ لأنّ الرياح تحمل الأوزون والملوّثات الضارّة وتنقلها من مصادرها على مسافة آلاف الكيلومترات.⁴

تكوين الأوزون صناعياً

يتمّ تكوين الأوزون صناعياً باستخدام جهاز يُطلق عليه مولّد الأوزون (بالإنجليزية: Ozonizer)، والذي عادةً ما يُستخدم في تنقية الهواء والماء؛ إذ إنّ الأوزون يقضي على البكتيريا ويُزيل أيّ مواد سامة، ويعتمد عمل الجهاز على إدخال الأكسجين في المولّد، وتكسير الروابط بين ذرات الأكسجين عن طريق تعريضها لتيار كهربائي عالي الجهد من خلال عملية تُسمّى بالتفريغ الكهربائي الصامت (بالإنجليزية: Silent electric discharge)، لترتبط ذرات الأكسجين الحرّة بجزيئات الأكسجين فينتج الأوزون حسب المعادلة الآتية: 3O₂ + طاقة = 2O₃.⁵