การลดลงของโอโซน ในชั้นบรรยากาศ เกิดขึ้นได้อย่างไร และส่งผลกระทบอย่างไรต่อโลก

การลดลงของโอโซน ในชั้นบรรยากาศโลก

การลดลงของโอโซน (Ozone Depletion) คือภาวะการสูญเสียหรือการลดลงของปริมาณก๊าซโอโซน (Ozone) ในชั้นบรรยากาศโลกที่ระดับความสูงราว 20 ถึง 40 กิโลเมตรเหนือพื้นดินขึ้นไป หรือชั้น “สตราโตสเฟียร์” (Stratosphere)จากปฏิกิริยาเคมีระหว่างก๊าซโอโซนกับสารเคมีที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ “หลุมโอโซน” (Ozone Hole) จนส่งผลให้รังสีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตจากดวงอาทิตย์สามารถส่องลงมายังพื้นผิวโลกได้โดยตรง

การลดลงของโอโซน, ชั้นโอโซน, โอโซน, โอโซนในชั้นบรรยากาศ

องค์ประกอบของโอโซน

โอโซน (O3) ประกอบขึ้นจากออกซิเจน(Oxygen)3อะตอมเป็นโมเลกุลของก๊าซที่มีความเสถียรต่ำ สามารถคงอยู่ในอากาศได้ราว20 ถึง 30สัปดาห์ก่อนจะสลายตัวไปในธรรมชาติ ก๊าซโอโซนเกิดจากการรวมตัวกันของก๊าซออกซิเจน(O2) ที่มีอยู่มากมายในอากาศหนึ่งโมเลกุลและอะตอมออกซิเจนอิสระ (O2-) ที่แตกตัวเนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet: UV) ของโมเลกุลออกซิเจนนั่นเอง แต่เมื่อโอโซนได้รับพลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ จะเกิดการสลายตัวเช่นเดียวกัน กลายเป็นอะตอมออกซิเจนอิสระและโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน ดังนั้น การเกิดของชั้นโอโซนในบรรยากาศโลกจึงถือเป็นวงจรที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เป็นวัฏจักรที่หมุนเวียนไปตามอัตราการเกิดและการสลายตัวของโอโซนในธรรมชาติ

ประเภทของโอโซน

  1. โอโซนภาคพื้นดิน (Ground Level Ozone) คือโอโซนที่ระดับความสูง0 ถึงราว 2 กิโลเมตรในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ซึ่งในธรรมชาติโอโซนที่เกิดขึ้นบนภาคพื้นดินมีเพียงร้อยละ 10แต่ในปัจจุบัน แหล่งกำเนิดโอโซนส่วนใหญ่มาจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น จากไอเสียของรถยนต์หรือไอเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆซึ่งมีไนโตรเจนออกไซด์(NOx) เป็นองค์ประกอบหลัก หรือเกิดจากปฏิกิริยาเคมีแสง(Photochemical Reaction)จากการได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตของสารอินทรีย์ระเหย(Volatile Organic Compound: VOC) ไม่ว่าจะเป็นสีทาบ้านควันบุหรี่น้ำยาฟอกสี หรือยาฆ่าแมลงเป็นต้น นอกจากนี้โอโซนบนภาคพื้นดินยังถือเป็นหนึ่งในมลพิษทางอากาศที่ส่งผลเสียต่อร่างกายอย่างมากและยังเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกอีกด้วย
  2. โอโซนในชั้นบรรยากาศโลก(High Level Ozone) คือโอโซนที่ระดับความสูงตั้งแต่ 20ถึงราว 40 กิโลเมตรในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ซึ่งกว่าร้อยละ 90ของโอโซนในธรรมชาติเกิดขึ้นที่ระดับความสูงนี้ โดยมีหน้าที่กรองรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์มากถึงร้อยละ99โดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสียูวีบี(UV-B)ที่เป็นสาเหตุของโรคมะเร็งผิวหนังโรคต้อกระจก และโรคทางภูมิคุ้มกันต่างๆ ดังนั้น ก๊าซโอโซนที่อยู่เหนือระดับพื้นดินเหล่านี้จึงเป็นองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศโลกที่สำคัญยิ่งต่อความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตและสมดุลของระบบนิเวศ

การลดลงของโอโซน, ชั้นโอโซน, โอโซน, โอโซนในชั้นบรรยากาศ

สาเหตุ การลดลงของโอโซน

การลดลงของชั้นโอโซนในบรรยากาศโลกถูกพบครั้งแรกในช่วงปี1974ถึงแม้ว่าปัจจัยทางธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นสภาพภูมิอากาศ อุณหภูมิละติจูดหรือภัยธรรมชาติสามารถส่งผลกระทบต่อปริมาณและความหนาแน่นของก๊าซโอโซนในบรรยากาศโลก แต่นักวิทยาศาสตร์พบว่าสาเหตุที่แท้จริงของการสูญเสียก๊าซโอโซนเหล่านี้ไปในปริมาณมหาศาล จนก่อให้เกิดปรากฏการณ์หลุมโอโซน มีสาเหตุสำคัญมาจากสารเคมีบางชนิดที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970หรือสารเคมีที่ในภายหลังเรียกว่า “สารทำลายชั้นโอโซน” (Ozone Depleting Substance: ODS)

สารทำลายชั้นโอโซน คือสารฮาโลคาร์บอน (Halocarbon) หรือสารเคมีที่มีธาตุคลอรีน(Cl) ฟลูออรีน (F) โบรมีน(Br) คาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) เป็นองค์ประกอบหลักโดยเฉพาะสารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbon) หรือที่โดยทั่วไปเรียกกันว่า “สารซีเอฟซี” (CFC) ที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมและระบบทำความเย็นต่างๆ เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ โฟมและสเปรย์รวมไปถึงสารจำพวกคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4) และเมทิลคลอโรฟอร์ม (Methyl Chloroform) ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตยาและอุตสาหกรรมเสื้อผ้า เป็นต้น

การลดลงของโอโซน, ชั้นโอโซน, โอโซน, โอโซนในชั้นบรรยากาศ
บริเวณสีม่วงแสดงหลุมโอโซนที่ถูกทำลาย

เมื่อสารเคมีเหล่านี้ลอยตัวขึ้นสูงสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์ หลังจากทำการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลต จะเกิดการแตกตัวให้อะตอมอิสระของกลุ่มธาตุฮาโลเจน(Halogen)อย่างอะตอมคลอรีนอิสระ (Cl) ที่พร้อมจะทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ ดังนั้น ในชั้นบรรยากาศที่มีโอโซน (O3) อยู่หนาแน่น จะถูกกลุ่มธาตุเหล่านี้ดึงไปทำปฏิกิริยาเกิดเป็นคลอรีนมอนอกไซด์ (ClO) และก๊าซออกซิเจน (O2)ซึ่งคลอรีนมอนอกไซด์ยังสามารถทำปฏิกิริยาต่อเนื่องกับอะตอมออกซิเจนอิสระเกิดเป็นอะตอมคลอรีนอิสระขึ้นอีกครั้ง กลายเป็นปฏิกิริยาต่อเนื่องหรือวัฏจักรลูกโซ่ที่ทำลายการก่อตัวขึ้นของโอโซนในธรรมชาติ และที่สำคัญอะตอมของคลอรีนเพียงหนึ่งอะตอมสามารถทำลายโมเลกุลของโอโซนได้ถึง 100,000 โมเลกุล ตลอดช่วงชีวิตของตนเอง

การลดลงของโอโซน, ชั้นโอโซน, โอโซน, โอโซนในชั้นบรรยากาศ

ผลกระทบและสถานการณ์ของชั้นโอโซนในปัจจุบัน

นอกจากความร้อนบนพื้นผิวโลกที่เพิ่มขึ้น จากการลดลงของปริมาณโอโซนในชั้นบรรยากาศ รังสีอัลตราไวโอเลตในช่วงคลื่นความถี่ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตยังสามารถส่องผ่านลงมายังพื้นผิวโลกได้โดยตรง ทำให้พืชชั้นต่ำ เช่น แพลงก์ตอนและสาหร่ายเกิดการกลายพันธุ์ ส่งผลกระทบต่อกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืชชนิดอื่นๆ เช่นเดียวกับภัยอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับระบบการทำงานและร่างกายของสัตว์และมนุษย์

ดังนั้น ในปี 1987 ประเทศต่างๆทั่วโลกจึงได้ทำข้อตกลงร่วมกันภายใต้ “พิธีสารมอนทรีออล” (Montreal Protocol) เพื่อยกเลิกการใช้สารซีเอฟซีในอุตสาหกรรม ซึ่งมีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม ปี 1989 เป็นต้นมา กว่า 30 ปีให้หลัง นักวิทยาศาสตร์พบว่าชั้นโอโซนในทวีปแอนตาร์กติกากำลังฟื้นตัว และคาดว่าชั้นโอโซนในซีกโลกเหนือจะฟื้นตัวได้อย่างสมบูรณ์ภายในปี2030 ตามด้วยชั้นโอโซนในซีกโลกใต้ในปี2050 และบริเวณขั้วโลกในปี2060 เพราะสารซีเอฟซีสามารถตกค้างและคงอยู่ในบรรยากาศได้นานหลายทศวรรษกว่าจะสลายตัวไปจนหมด

การลดลงของโอโซน, ชั้นโอโซน, โอโซน, โอโซนในชั้นบรรยากาศ

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันยังมีการใช้สารจำพวกไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Hydrochlorofluorocarbon: HCFC)ซึ่งเป็นสารเคมีตัวใหม่ที่นำมาใช้เพื่อทดแทนสารซีเอฟซีแม้ว่าจะมีอันตรายน้อยกว่า แต่ยังคงเป็นตัวทำลายโอโซนชั้นดี นอกจากนี้ ยังมีสารทำความเย็นที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในอนาคตอย่างไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน(Hydrofluorocarbon: HFC) ซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อชั้นโอโซน แต่เป็นก๊าซเรือนกระจกตัวสำคัญที่สามารถส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกอีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์- http://www.lesa.biz/earth/global-change/ozone-depletion

National Geographic- https://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/ozone-depletion/

European Union (EU) – https://ec.europa.eu/clima/policies/ozone_en

มหาวิทยาลัยมหิดล- https://il.mahidol.ac.th/e-media/ecology/chapter2/chapter2_airpolution8.htm

วารสารวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น – http://scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_2_P_436-443.pdf


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases)

เรื่องแนะนำ

วัฏจักรสุริยะ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์

วัฏจักรสุริยะ คืออะไร ทำไมมนุษย์ถึงอยากศึกษาเรื่องราวของดวงอาทิตย์ วัฏจักรสุริยะ (Solar Cycle) คือ รอบของการเปลี่ยนแปลงจำนวน “จุดดับหรือจุดมืดบนดวงอาทิตย์” (Sunspot) ที่เป็นสาเหตุของแปรปรวนบนชั้นบรรยากาศด้านล่างของดวงอาทิตย์ ซึ่ง 1 รอบของวัฏจักรสุริยะมีคาบหรือระยะเวลาเฉลี่ยอยู่ที่ 11 ปี โดยครอบคลุมทั้งช่วงของการเพิ่มจำนวนขึ้นของจุดดับเรื่อยไปจนถึงจุดสูงสุดและการลดลงของจุดดับถึงจำนวนต่ำสุด และในทุก ๆ ครั้งของการขึ้นวัฏจักรใหม่ ขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะมีการกลับขั้วหรือสลับขั้วเหนือ-ใต้ระหว่างกัน ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์มากมายที่ส่งผลต่อสภาพอวกาศ (Space Weather) และสภาพอากาศของโลก วัฏจักรสุริยะและจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ ในหนึ่งรอบของวัฏจักรสุริยะ จุดดับหรือจุดมืดบนดวงอาทิตย์มักเริ่มปรากฏให้เห็นบริเวณละติจูดที่ 30 ถึง 35 องศาเหนือและใต้ ก่อนจะมีตำแหน่งเลื่อนไหลลงมาที่ละติจูดต่ำกว่าตามการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตรของดวงดาว ซึ่งในช่วงต่ำสุด จุดดับจะอยู่ในตำแหน่งบริเวณละติจูดที่ 7 องศาเหนือและใต้ อีกทั้ง ขนาดและจำนวนของจุดดับจะมีการเปลี่ยนแปลงไปในทุก ๆ วัน บางจุดที่มีขนาดใหญ่อาจคงอยู่ได้นานเป็นสัปดาห์ ขณะที่บางจุดที่มีขนาดเล็กอาจปรากฏขึ้นให้เห็นเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น วัฏจักรสุริยะสามารถแบ่งออกเป็น 2 ช่วงหลัก คือ • ช่วงต่ำสุด (Solar Minimum) คือ ช่วงที่อาจไม่มีจุดดับปรากฏขึ้นนานหลายวันบนดวงอาทิตย์ • […]

พยากรณ์อากาศจากนกทะเล

พยากรณ์อากาศจากนกทะเล ในอนาคตอันใกล้นี้ ข้อมูลที่เก็บได้จากนกจมูกหลอดลายจะมีส่วนช่วยให้การพยากรณ์อากาศมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นทุกๆ ปี นกทะเลเหล่านี้จะเดินทางมายังอ่าวทางตะวันออกของเอเชียเพื่อจับคู่ผสมพันธุ์ และอพยพหนีจากฤดูหนาว วิถีชีวิตของนกจมูกหลอดลายเหล่านี้อยู่บนผิวน้ำทะเลมากกว่าแผ่นดิน นั่นจึงเป็นที่สนใจของ Katsufumi Sato นักนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยโตเกียว ตัวเขาคิดว่านกเหล่านี้มีศักยภาพพอที่จะเป็นส่วนหนึ่งในทีมงานวิจัยสภาพอากาศ ด้วยอุปกรณ์บันทึกข้อมูลของสภาพอากาศที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ Sato ทดลองติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้ให้แก่นก เพื่อใช้พวกมันเก็บข้อมูลของอุณหภูมิมหาสมุทร, ความเร็วลม ไปจนถึงกระแสคลื่น เพื่อนำข้อมูลที่ได้จากผู้อยู่อาศัยตามธรรมชาติเหล่านี้ไปเปรียบเทียบกับข้อมูลจากแหล่งอื่นๆ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการพยากรณ์อากาศในอนาคตได้   อ่านเพิ่มเติม นกทำความสะอาดรักแร้ให้ยีราฟ

ฝีดาษลิง เกิดจากอะไร ป้องกันได้อย่างไร ? ในยุคที่ยังไม่มีวัคซีน

ฝีดาษลิง ป้องกันได้อย่างไร ? ร่วมเรียนรู้วิธีดูแลตัวเองในยุคที่ยังไม่มีวัคซีน หลังไทยพบผู้ติดเชื้อรายที่ 2  นายอนุทิน ชาญวีรกูล รองนายกรัฐมนตรีและรัฐมนตรีว่าการกระทรวงสาธารณสุข ได้เปิดเผยว่าไทยพบผู้ติดเชื้อ ฝีดาษลิง รายที่ 2 อย่างเป็นทางการแล้ว โดยได้รับการยืนยันจากอธิบดีกรมควบคุมโรคและกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ที่ทำการตรวจยืนยันด้วยผลตรวจจากห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นชายไทยอายุ 47 ปีในกรุงเทพฯ  รายงานระบุว่า ผู้ป่วยมีประวัติมีเพศสัมพันธ์กับชายชาวต่างชาติที่สงสัยว่ามีอาการป่วย หลังจากนั้น 2 วัน ผู้ป่วยเริ่มมีไข้ ปวดตามตัว ต่อมน้ำเหลืองโต และหนึ่งสัปดาห์ต่อมามีผื่นที่อวัยวะเพศ ลำตัว หน้า แขนและขา แม้จะพยายามหาซื้อยามาทาเพื่อให้ตุ่มหนองแห้ง แต่ตุ่มก็ยังกลับขึ้นมาใหม่ตามเดิม จึงไปตรวจที่โรงพยาบาลเพื่อทำการยืนยันต่อไป  โดยทางโรงพยาบาลได้เก็บตัวอย่างส่งตรวจหาเชื้อก่อโรคที่ห้องปฏิบัติการของกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข และห้องปฏิบัติการ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยผลตรวจทั้งสองให้ผลตรงกันว่าพบเชื้อไวรัสโรคฝีดาษลิง รู้จักโรคฝีดาษลิงและวิธีป้องกัน เว็บไซต์ของโรงพยาบาลกรุงเทพให้คำแนะนำว่า ฝีดาษลิง คือโรคติดเชื้อที่อาการไม่รุนแรง ซึ่งเกิดจากเชื้อไวรัสกลุ่มเดียวกับโรคฝีดาษ(ไข้ทรพิษ) สามารถติดต่อได้จากการถูกสัตว์ (หรือมนุษย์) ที่มีเชื้อไวรัสตัวนี้อยู่กัดและการสัมผัสของเหลวของผู้ที่มีเชื้อโดยตรง ทำให้เกิดการติดเชื้อต่อไปได้  โดยส่วนใหญ่แล้วการติดเชื้อจากมนุษย์สู่มนุษย์นั้นมักเกิดจากการมีเพศสัมพันธ์ อาการของโรคที่สังเกตได้ชัดเจนคือ มีไข้ หนาวสั่น ปวดเมื่อยตามตัว ปวดหลัง ปวดกระบอกตา […]

10 เรื่องที่คุณอาจจะยังไม่รู้เกี่ยวกับไอน์สไตน์

10 เรื่องที่คุณอาจจะยังไม่รู้เกี่ยวกับ ไอน์สไตน์ 1.เขาละทิ้งสัญชาติเยอรมันเมื่ออายุ 16 ในช่วงวัยรุ่น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ รังเกียจความเป็นชาตินิยมทุกรูปแบบ และสนใจที่จะเป็น “พลเมืองของโลก” เสียมากกว่า  เมื่อเขาอายุ 16 เขาละทิ้งสัญชาติ และเป็นคนไร้สัญชาติจนกระทั่งเขาได้รับสัญชาติสวิสในปีค.ศ. 1901 2.ไอน์สไตน์แต่งงานกับนักเรียนหญิงคนเดียวในคลาสวิชาฟิสิกส์ของเขา มิเลวา มาริค เป็นเพียงนักเรียนหญิงคนเดียวในคลาสของไอน์สไตน์ ที่ซูริคโพลิเทคนิค เธอหลงใหลในคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และ ปรารถนาเจะป็นนักฟิสิกส์ด้วยตัวเอง แต่เธอก็ล้มเลิกความตั้งใจนั้นไปเมื่อเธอแต่งงาน และกลายเป็นแม่ของลูกๆไอน์สไตน์ 3.แฟ้มประวัติไอน์สไตน์ของเอฟบีไอมีจำนวนถึง 1,427 หน้า ในปี 1933 เอฟบีไอเริ่มเก็บแฟ้มประวัติของไอน์สไตน์ ไม่นานก่อนที่เขาจะเดินทางมาสหรัฐฯครั้งที่สาม แฟ้มประวัตินี้มีมากถึง 1,427 หน้า มุ่งเน้นไปยังชีวิตของไอน์สไตน์ที่เกี่ยวข้องกับการเรียกร้องสันติภาพและองค์กรสังคมนิยม แม้แต่ เจ. เอ็ดการ์ ฮูเวอร์ (ผู้อำนวยการและผู้ก่อตั้งเอฟบีไอ) ยังแนะนำว่า ไอน์สไตน์ควรจะถูกห้ามเข้าอเมริกาตามพระราชบัญญัติกีดกันชาวต่างชาติ แต่เขาได้รับการปฏิเสธข้อหาเหล่านี้ 4.ไอน์สไตน์มีลูกนอกสมรส มิเลวาให้กำเนิดบุตรสาวนอกสมรสในปี 1902 ขณะที่อาศัยอยู่กับครอบครัวของเธอในเซอร์เบีย เด็กน้อยมีชื่อว่า ไลเซิล และนักประวัติศาสตร์เชื่อว่าเธอตายตั้งแต่ยังเป็นทารกด้วยโรคไข้อีดำอีแดง (โรคที่เกิดจากการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจซึ่งเกิดจากแบคทีเรีย) หรืออาจจะถูกรับไปเลี้ยง […]