غاز الأوزون
يعتبر الأوزون من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة، حيث يتكون جزيء الأوزون من ثلاث ذرات من الأكسجين. وقد تم اكتشاف هذا الغاز خلال التجارب المخبرية في منتصف القرن التاسع عشر، ويتميز برائحته القوية التي تدل على وجوده حتى عند التركيزات المنخفضة. في وقت لاحق، تم التعرف على وجوده في الغلاف الجوي باستخدام تقنيات القياس الكيميائية والضوئية. يتشكل الجزء الأكبر من الأوزون بشكل طبيعي في الطبقة العليا من الغلاف الجوي، والمعروفة بطبقة الستراتوسفير، حيث يلعب دورًا حيويًا في حماية الحياة على كوكب الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تصدرها الشمس من خلال امتصاصها. بينما يحدث تكوّن الأوزون في الطبقة السفلية، أي طبقة التروبوسفير، نتيجة تفاعلات كيميائية بين ملوثات الهواء الناتجة عن عوادم المركبات وأبخرة البنزين، وغيرها من الانبعاثات الناتجة عن احتراق الوقود. ومن المهم الإشارة إلى أن وجود الأوزون بكميات مرتفعة بالقرب من سطح الأرض يمكن أن يكون سامًا للبشر والحيوانات والنباتات.
فوائد غاز الأوزون
عند تعرض جزيئات الأكسجين (O2) لأشعة الشمس فوق البنفسجية عالية الطاقة في طبقة الستراتوسفير، تنفصل هذه الجزيئات إلى ذرّتين حرتين. تتفاعل كل من هذه الذرات مع جزيء أكسجين، مما ينتج عنه جزيء الأوزون (O3). عندما يمتص الأوزون الأشعة فوق البنفسجية، سواء كانت عالية أو منخفضة الطاقة، يتم تفكيكه إلى ذرة أكسجين حرة وجزيء أكسجين. تتحد الذرة الحرة مع جزيء أكسجين آخر لتشكيل جزيء أوزون جديد، وتستمر هذه العملية (دورة الأوزون – الأكسجين) في تحويل الأشعة فوق البنفسجية الضارة إلى حرارة.
أضرار غاز الأوزون
يُعتبر الأوزون الموجود في طبقة التروبوسفير ضارًا بسبب قرب هذه الطبقة من سطح الأرض. يتشكل الأوزون في هذه الطبقة نتيجة تفاعل أكاسيد النيتروجين مع المركبات العضوية المتطايرة، ويبلغ تركيزه في الظروف الطبيعية حوالي 10 جزيئات لكل مليار جزيء. ومع ذلك، فإن التعرض لتركيزات مرتفعة تفوق 70 جزء لكل مليار لفترات طويلة تتجاوز 8 ساعات يمكن أن يتسبب في العديد من المشاكل الصحية، خصوصًا في المناطق الحضرية ذات الأجواء الدافئة. من بين هذه المشكلات: تهيج الحلق، والربو، وانتفاخ الرئة.
استخدامات غاز الأوزون الرئيسية
يعتبر الأوزون مادة ذات تأثير قوي وفعال، حيث يُستخدم كعامل مُؤكسِد مع مجموعة من المواد، سواء كانت عضوية، أو غير عضوية، أو طبيعية، أو حيوية، أو معدنية، وفي مختلف الحالات: الصلبة، والسائلة، والغازية. فيما يلي بعض من أبرز التطبيقات التي يُستخدم فيها غاز الأوزون:
- تنقية المياه: يُستخدم الأوزون في تنقية مياه الشرب، وتعقيم مياه برك السباحة، ومعالجة المياه الجوفية، وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي.
- تنقية الهواء: يُعتبر الأوزون من المواد الفعّالة في إزالة الملوثات، وبالتالي يُستخدم في أنظمة التكييف ومعالجة الانبعاثات الغازية الناتجة عن المصانع.
- المجالات الطبية والتجميلية: يُعتمد الأوزون في علاج الأسنان والعيون، إلى جانب استخدامه في العمليات الجراحية وإنتاج الأدوية ومستحضرات التجميل.
- إنتاج المواد العضوية وغير العضوية وتصنيع أشباه الموصلات.
- تجهيز وحفظ الأطعمة.
- تربية الأسماك والكائنات المائية.