در ادامه‌ی مطلب «گرمایش جهانی چیست و چه تاثیری بر حیات در کره زمین دارد؟»

اثر گلخانه‌ای و رابطه‌ی آن با حفره‌ی ازون
بخش خیلی مهمی در بالای جو به نام [استراتوسفر] وجود دارد که ضخامت متوسط آن حدود ۲۳ کیلومتر است. در سه کیلومتر اول آن، دمای هوا ثابت است که لایه‌ای به نام [ازون اوسفر] در آن قرار دارد. مقدار ازون موجود در آن به قدری کم است که اگر آن را متراکم کنیم، ضخامتش از چند میلی‌متر تجاوز نمی‌کند، اما وجود آن برای جذب پرتوهای فرابنفش اهمیت بسزایی دارد. این لایه به وسیله‌ی فعالیت‌های شیمیایی بشر و تولید ترکیبات CFC تخریب می‌شود. CFC ها جزو گازهای گلخانه‌ای هستند و رها شدن آنها در جو باعث از بین رفتن ازون و افزایش گرمایش جهانی می‌شود. میزان تراکم گاز دی‌اکسید کربن در سال ۲۰۰۴ به مقدار ۴۷ درصد افزایش یافته است. ماندگاری این گاز در جو بین ۵۰ تا ۲۰۰ سال است. همچنین، گاز متان که در ۲۵۰ سال گذشته، ۱۵۵ درصد در جو زمین افزایش داشته است، ۲۰ درصد آلودگی زمین را تشکیل می‌دهد. آلاینده‌ی دیگر اکسید نیتروژن است که شش درصد گازهای گلخانه‌ای را تشکیل می‌دهد و در سال ۲۰۰۴ به میزان ۲۲ درصد افزایش داشته است. از مهم‌ترین فوایدی که ازون برای بشر و کره‌ی زمین دارد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: جلوگیری از ورود پرتوهای فرابنفش به جو زمین. ایجاد رعد و برق که باعث تازه‌تر شدن آب‌وهوا می‌شود. در اینجا به بررسی مهم‌ترین تأثیر سوراخ شدن لایه‌ی ازون، یعنی نفوذ پرتوهای فرابنفش به جو زمین می‌پردازیم.

این پرتوها که تفکیکی از نور خورشید هستند، طول موج کوتاه و انرژی بالا دارند و برای موجودات زمین بسیار خطرناک‌اند. سوراخ شدن لایه‌ی ازون باعث عبور غیرقابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که به افزایش دمای زمین، ذوب یخ‌های قطبی، و در نهایت به زیر آب رفتن خشکی‌ها می‌انجامد. همچنین این پرتوها موجب سوختگی پوست، ابتلا به سرطان پوست، بیماری‌های چشمی، و نیز وارد آمدن خسارت‌های عمده به جانوران و گیاهان، و بالاخره انقراض حیات روی زمین می‌شود. پرتوهای فرابنفش αتوسط ازون جذب نمی‌شوند و باعث پیری زودرس می‌شوند. پرتوهای فرابنفش βکه خطرناک‌اند، تا عمق زیاد وارد آب می‌شوند و می‌توانند فیتوپلانگتون‌ها و سخت‌پوستان شناور در سطح دریا را که از اجزای اولیه زنجیره‌ی غذایی هستند، نابود کنند و باعث گسستگی زنجیره‌ی غذایی شوند. تحقیقات نشان می‌دهند که ۲۵ درصد تخریب ازون باعث نابودی ۱۰ درصد آبزیان طبقه‌ی فوقانی دریا و ۲۵ درصد آبزیان سطحی می‌شود. اگر مصرف مواد مخرب لایه‌ی ازون متوقف شود، چرخه‌ی طبیعی تشکیل آن به حالت اولیه باز می‌گردد و حفره‌ی ازون در شرایط مناسب، دست کم در عرض ۵۰سال‌ترمیم می‌شود. اما مشکل دیگری که در سال ۱۹۶۰ تشخیص داده شد، این است که گرم شدن زمین‌ترمیم لایه‌ی ازون را به تأخیر می‌اندازد. دانشمندان هشدار داده‌اند که اگر حتی مصرف گازهای CFC را کاهش دهیم، پدیده‌ی گرم شدن زمین که نتیجه‌ی تولید گازهای گلخانه‌ای است، ترمیم ازون را مشکل می‌کند. به عنوان یک تناقض، گرم شدن زمین، جو را در نزدیکی زمین حرارت می‌دهد و جایی را که ازون قرار دارد، همچنان سرد نگه می‌دارد. این دمای پایین به‌ویژه در زمستان، باعث جمع شدن ابرهای استراتوسفر در قطب می‌شود؛ پدیده که آغازگر نابودی لایه‌ی ازون است.

شکل 4- نمودار اثر گلخانه‌ای و تابش خورشید
شکل ۴- نمودار اثر گلخانه‌ای و تابش خورشید

اثر گلخانه‌ای و تأثیر آن روی حیات دریاها
دانشمندان هشدار داده‌اند، گازهای گلخانه‌ای حیات مرجان‌ها و بسیاری از گونه‌های ماهی‌ها و جانداران دریا را تهدید می‌کند. اسیدی شدن بیشتر اقیانوس‌ها را به دنبال دارد و حیات دریایی را که در از بین بردن دی‌اکسید کربن جو مؤثر است نیز، در معرض خطر قرار می‌دهد. به اعتقاد برخی از دانشمندان، در ۳۵ سال آینده همه‌ی تپه‌های مرجانی دنیا از بین می‌روند. اگرچه این پدیده در اثر دی‌اکسید کربن اضافی در جو بروز کرده است، اما این موضوع تنها به گرم شدن کره زمین مرتبط نیست، بلکه یک واکنش شیمیایی ساده بین هوا و دریاست. دی‌اکسید کربن با آب ترکیب می‌شود و اسید کربنیک تولید می‌کند که سبب اسیدی شدن بیشتر اقیانوس‌های قلیایی می‌شود. این در حالی است که برای صدها هزار سال، جانوران صدف دار، مرجان‌ها و پلانکتون‌ها خود را با استفاده از میزان ثابت کلسیم و کربن موجود در دریاها برای ساختن پوسته‌هایشان سازگار کرده‌اند. با این یافته‌ها، نقش حیاتی اقیانوس‌ها در محدود کردن سطح دی‌اکسید کربن هوا باید بازنگری شود. پلانکتون‌ها به اندازه‌ی گیاهان و درختان در جذب کربن با اهمیت هستند. دانشمندان تخمین می‌زنند که حدود نیمی از ۸۰۰ میلیارد تن دی‌اکسید کربن موجود در هوا توسط دریاها بلعیده شده است. دانشمندان برجسته‌ی جهان، اسیدیته‌ی اقیانوس‌ها را به عنوان یک تأثیر بالقوه مخرب شناسایی کرده‌اند. این امر باعث کاهش توانایی اقیانوس‌ها برای از بین بردن کربن جو می‌شود و بر زنجیره‌ی غذایی دریاها تأثیر می‌گذارد.

راهکاری برای کاهش حجم CO2
امروزه هنگام تنفس، از هر یک میلیون مولکولی که وارد ریه‌های ما می‌شود، حدود ۳۸۰ مولکول دی‌اکسید کربن است. این در حالی است که در گذشته این عدد حدود ۲۸۰ مولکول بوده است. باید گفت سالانه حدود دو مولکول به این شاخص اضافه می‌شود که نشان‌دهنده‌ی افزایش غلظت CO2 در سطح جهان است. در ابتدا آنکه بهره‌وری از انرژی را بهبود بخشیده و منابع تجدید پذیر را جایگزین سوخت‌های فسیلی [نفت، گاز، زغال‌سنگ] کنند.

الف] مدیریت کربن در پالایشگاه‌ها و مهار دی اکسید کربن در نیروگاه‌ها
احتراق سوخت‌های فسیلی باعث تولید مقادیر عظیمی از دی‌اکسید کربن می‌شود. البته باید توجه داشت، مسئولیت حدود یک چهارم از انتشار دی‌اکسید کربن در سطح جهان بر عهده‌ی نیروگاه‌های زغال‌سنگی است. در یک نیروگاه بزرگ و جدید هزار مگاواتی زغال‌سنگی، سالانه حدود شش میلیون تن گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود [که معادل انتشار گاز حاصل از دو میلیون خودروست]. باید توجه داشت که طی چند دهه‌ی آینده [با ساخت حدود هزار نیروگاه بزرگ]، میزان تولید دی‌اکسید کربن از این بخش دو برابر خواهد شد. این افزایش نیروگاه‌ها را می‌توان در کشورهای آمریکا، چین، هند و چند کشور دیگر انتظار داشت که یا در حال ساخت نیروگاه‌های جدید هستند یا تصمیم دارند واحدهای جدیدی را جایگزین واحدهای قدیمی‌تر کنند تا به سیستم‌های جداسازی دی‌اکسید کربن مجهز باشد اثرات این موضوع کاهش یابد در سراسر جهان تعداد نیروگاه‌های زغال‌سنگی با توجه به روند افزایش قیمت نفت در حال افزایش است. به‌کارگیری [روش مدیریت کربن] [KBC] نشان داده است که بهبود مصرف انرژی، به تنهایی ۱۰ تا ۱۵ درصد میزان نشر دی‌اکسید کربن را کاهش می‌دهد. انتشار دی‌اکسید کربن در پالایشگاه‌ها به‌طور عمده از کوره‌ها، به ویلرها، مولدها و فلزها صورت می‌گیرد. بین یک تا سه میلیون تن در سال دی‌اکسید کربن منتشر می‌شود. منظور از کنترل انتشار گاز دی‌اکسید کربن تنها اندازه‌گیری گاز سوخته شده نیست، اندازه‌گیری میزان نشر مولدها نیز ضروری است؛ زیرا به‌طور غیرمستقیم بر سیستم سوخت پالایشگاه تأثیر می‌گذارد. همچنین میزان نشر فلرها و کوره‌ها نیز باید اندازه‌گیری شود.

ب] تزریق دی اکسید کربن در لایه‌های رسوبی زیرزمین و انباشتن کربن دی اکسید در زیر دریا
محققان معتقدند، در اکثر موارد بهترین راه‌حل همانا تزریق این گاز در لایه‌های رسوبی زیرزمین است که منافذ آن حاوی آب‌شور است. برای ایجاد شرایط مناسب باید این کار را در زیر لایه‌های حاوی آب آشامیدنی انجام داد؛ یعنی حدودا باید در عمق ۸۰۰ متری زیرزمین انجام شود. ابتدا باید به سراغ مناطقی رفت که تزریق دی‌اکسید کربن در آنها سودآور نیز هست؛ یعنی مناطق نفتی قدیم که این تزریق می‌تواند تولید نفت خام آنها را افزایش دهد. فرایند بازیابی نفت‌های باقیمانده در چاه‌های قدیمی از این جهت کارایی دارد که گاز دی‌اکسید کربن تحت فشار، از لحاظ شیمیایی و فیزیکی برای قرار گرفتن در منافذ خالی‌شده از نفت بسیار مناسب است. در این فرایند، کمپرسورها دی‌اکسید کربن را به درون لایه‌هایی میرانند که نفت در آنها باقیمانده است. نتیجه‌ی واکنش‌های شیمیایی، نفت خامی خواهد بود که راحت‌تر از منافذ سنگ‌ها خارج می‌شوند و به سمت چاه‌های تولید نفت حرکت خواهند کرد. نباید فراموش کرد که وجود دی‌اکسید کربن باعث کمتر شدن تنش سطحی نفت خام می‌شود و حرکت آن را آسان خواهد کرد. از این‌رو می‌توان ادعا کرد، این تزریق باعث حیات مجدد چاه‌های قدیمی خواهد شد. فرایند تزریق دی‌اکسید کربن در مناطق نفتی و گازی در کنار فرایند تزریق در لایه‌های حاوی آب‌شور به پیش خواهد رفت، چون تعداد لایه‌های حاوی آب‌شور بسیار بیشتر است. البته زمین‌شناسان نیز در فکر یافتن مناطق طبیعی کافی برای ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن حاصل از سوخت‌های فسیلی طی قرن ۲۱ هستند.

بر اساس این طرح، دی‌اکسید کربن را می‌توان زیر بستر اقیانوس‌ها ذخیره کرد. براساس این پیشنهاد، گاز دی‌اکسیدکربن چندین کیلومتر زیرزمین پمپ و سپس زیر بستر دریاها تزریق می‌شود. تیم مشترک محققان دانشگاه هاروارد، [مؤسسه‌ی فنی ماساچوست] [MIT] و دانشگاه کلمبیا، در نشریه‌ی [اقدامات آکادمی ملی علوم آمریکا] گزارش دادند که در زیر دریاها فضای کافی برای ذخیره کردن میزان نامحدودی دی‌اکسید کربن متصاعد شده در جو وجود دارد. حامیان طرح میگویند هیچ خطری دربر ندارد و می‌توان آن را با فناوری‌های موجود اجرا کرد. پیشنهادهای قبلی برای مقابله با افزایش تصاعد دی‌اکسید کربن، از طریق جمع‌آوری آن از جو و ذخیره‌ی آن زیرزمین عبارت‌اند از: ذخیره کردن دی‌اکسید کربن در میادین نفت و گاز، یا معادن زغال‌سنگ. تزریق دی‌اکسید کربن در اعماق اقیانوس‌ها. تبدیل شیمیایی دی‌اکسید کربن به مواد جامد یا مایعاتی که از لحاظ ترمودینامیک پایدار هستند. اما این شیوه‌ها نگرانی‌هایی ایجاد کرده بودند که مهم‌ترین آنها خطر نشت از مخازن زمینی و همچنین خطر حل شدن مقادیر عظیمی از دی‌اکسید کربن در آب اقیانوس‌ها و آسیب دیدن اکوسیستم‌های دریایی بود. براساس طرح تازه، گاز دی‌اکسیدکربن به عمق سه هزار متری دریا پمپ و سپس زیر بستر اقیانوس تزریق می‌شود. فشار زیاد و دمای پایین در آن عمق، گاز کربن را به مایعی که فشرده‌تر از آب اطراف است، تبدیل می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که ترکیب‌هایی مانند یخ تشکیل خواهند شد که در آنها، مولکول‌های آب مانند قفس عمل می‌کنند و مولکول‌های دی‌اکسید کربن را در داخل خود به دام می‌اندازند. به گفته‌ی محققان، به این ترتیب اطمینان حاصل می‌شود که گاز در رسوبات به تله میافتد و جای آن به قدری محکم است که حتی شدیدترین زلزله‌ها نمی‌تواند آن را آزاد کند.

ج] استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر
راهکار مؤثرتری است، ولی نباید از یاد برد که بشر هنوز به سوخت‌های فسیلی وابسته است و باید برای آلودگی آن به فکر چاره بود.

د] توسعه‌ی فیلتر کربنی کم قیمت
این فیلترهای کربنی کم قیمت ۹۰ درصد از دی‌اکسید کربن موجود در دودکش نیروگاه‌های برق  که از زغال‌سنگ و سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند را جذب می‌کنند. این فرایند جدید را [دی‌اکسید کربن زدایی] می‌نامند که برای رفع نیاز مورد نیاز طراحی می‌شود و از فیلتری کم قیمت و ساده بهره می‌برد.

ه] فرهنگ سازی
در جامعه آگاه سازی جامعه از اهمیت محیط زیست و آسیب‌پذیری آن و بالا بردن دانش عمومی برای کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای.

نتیجه گیری
یکی از مهم‌ترین تهدیدها در حال حاضر، گرم شدن کره‌ی زمین است. علت اصلی گرم شدن زمین، استفاده‌ی بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و تولید گازهای گلخانه‌ای است که محیط زیست را به شدت تخریب می‌کند. این پدیده باعث بروز مشکلاتی مانند ذوب یخ‌های قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس‌ها در حدود ده‌ها متر می‌شود که به از بین رفتن اسکله‌ها، سواحل دریاها و زمین‌های حاشیه‌ی دریاها می‌انجامد. گاز کربن دی‌اکسید حیات دریاها را هم به خطر می‌اندازد و باعث مرگ جانداران دریازی می‌شود. به علاوه، اکوسیستم دریاها را به خطر می‌اندازد و زنجیره‌ی غذایی و شبکه‌ی غذایی دریایی را دچار مشکل می‌کند. پس باید برای کنترل آن باید میزان تولید این گازها را کاهش داد با جایگزین کردن آنها و یا توسعه‌ی جذب این گازها به وسیله‌ی جنگل‌ها. گرمایش جهانی یکی از مشکلات بزرگ است اما نکات ریزی وجود دارد که قادر است تغییرات قابل توجهی را به وجود آورد. طی دهه‌ی اخیر، توجه مردم به اثرات فعالیت‌های بشر روی آب‌وهوای زمین معطوف شده است؛ خصوصاً فعالیت‌هایی نظیر احتراق سوخت در وسایل نقلیه و تولید گازهای گلخانه‌ای آنتروپوژنیک.

هر یک از ما باید نقش خود را در کم کردن حجم گازهای گلخانه‌ای ایفا کنیم. بسیاری از گازهای گلخانه‌ای توسط وسایلی که ما روزانه از آنها استفاده می‌کنیم، تولید می‌شوند و باعث به دام افتادن انرژی در جو و سرانجام گرم شدن زمین می‌شوند. ما باید به این نکته توجه داشته باشیم که آینده‌ی زمین بسیار خطرناک پیش‌بینی شده است و در صورتی که اقداماتی سازنده در این بخش انجام نشود، زندگی بشر در سال‌های پیش رو به خطر میافتد.

این مطلب اولین بار در فصلنامه رشد آموزش زمین شناسی به قلم حمید حجتی منتشر شده است.