الأوزون: درع واقٍ وغاز مُهيج في نفس الوقت

الأوزون (O₃) هو غاز عديم اللون وسام يشبه كيميائياً الأكسجين (O₂). وبخلاف الأكسجين، فقد يكون التعرض المباشر للأوزون ضارًا بالبشر.

تجدر التفرقة بين الأوزون في الغلاف الجوي وبالقرب من الأرض. ففي حين أن الأوزون ضار بالصحة بالقرب من سطح الأرض، فإن الأوزون المتواجد على مسافة 10 كيلومترات - في طبقة الستراتوسفير - له وظيفة مهمة للغاية: طبقة الأوزون تحمي الأرض، وبالتالي تحمي البشر أيضًا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة ذات الطاقة العالية التي تنتجها الشمس. ودون هذه الطبقة الواقية، ستكون أشعة الشمس الواقعة على الأرض قوية لدرجة تجعل الحياة عليها مستحيلة.

ويمكن لبعض الملوثات، وأبرزها مركبات الكربون الكلورية الفلورية (CFC)، أن تلحق الضرر بطبقة الأوزون، مما يؤدي إلى حدوث ثقب في طبقة الأوزون. وعندئذٍ، يصل المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأرض، مما يُعرض الأشخاص لضربات الشمس بسرعة أكبر ويَزيد خطر الإصابة بسرطان الجلد. يمكن أيضًا أن تتضرر العيون بسبب التعرض المكثف لأشعة الشمس.

الأوزون بالقرب من الأرض يعتبر مكونًا رئيسيًا لما يسمى "الضباب الدخاني الصيفي". حيث يتكون الأوزون في الفترات التي تكون فيها أشعة شمس شديدة بسبب العمليات الكيميائية من ملوثات الهواء، مثل أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة.

وتنتج هذه الملوثات الأولية بشكل أساسي بسبب البشر، وبشكل رئيسي جراء حركة المرور على الطرق واستخدام المذيبات، مثلاً في الدهانات والورنيش والمواد اللاصقة ومنتجات التنظيف. ومع ذلك، فإن بعض هذه المركبات العضوية المتطايرة يتم إطلاقها أيضًا من خلال الطبيعة.

ولكي يتكوّن الأوزون، يجب استيفاء شرطين:

• وجود سلائف الملوثات
• التعرض لأشعة الشمس الشديدة

وبالتالي، قد يتراكم الأوزون في الطبقات السفلية من الهواء خلال الفترة التي يكون فيها الطقس معتدلًا لفترة طويلة.

متى يكون تكوّن الأوزون مرتفعًا؟

عادة ما يكون تركيز الأوزون أعلى من شهر مايو إلى سبتمبر. إلا أن ذلك يعتمد أيضًا على وقت اليوم: يبدأ تكوّن الأوزون في الصباح، لذلك يوجد معظم الأوزون بين الساعة 14 و17. في فترات الليل، يتحلل مرة أخرى. هذا يعني أن تلوث الأوزون يكون في أدنى مستوياته في ساعات الصباح الباكر.

أين يوجد أعلى تركيز للأوزون؟

بخلاف ما هو شائع، لا تتكون أعلى تركيزات للأوزون في المدينة التي يتم فيها إنتاج معظم الملوثات الأولية، بل في الضواحي والمناطق الريفية. هناك سببان لذلك: فمن ناحية، يتم نقل جزء كبير من الملوثات الأولية خارج المدن مع الرياح. ومن ناحية أخرى، تحتوي غازات عوادم السيارات المنبعثة بشكل أساسي في المدن أيضًا على أول أكسيد النيتروجين (NO): يتم تكسير جزء من الأوزون الناتج من ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂) مرة أخرى إذا كان أول أكسيد النيتروجين (NO) موجودًا في نفس الوقت.

القيم الحدية للإخطار والإنذار

بالإضافة إلى القيم المتوسطة اليومية والسنوية، يتم أيضًا قياس قيم الذروة (القيم المقيسة لساعة) للأوزون. وهذه القيم لها علاقة خاصة بالصحة. لحماية صحة المجموعات السكانية الحساسة بشكل خاص، يتم إبلاغ السكان بقيمة 180 ميكروغرام لكل متر مكعب، حيث تسمى القيمة الحدية للإخطار.

عندما يصل متوسط القيمة المقيسة لساعة إلى 240 ميكروغرامًا لكل متر مكعب، فيُشار إلى القيمة الحدية للإنذار. وعندئذٍ، يُطلب من السكان توخي الحذر بشكل خاص. نادرًا ما يتم الوصول إلى القيمة الحدية للإنذار في ألمانيا.

القيم المقيسة

في ألمانيا، يتم رصد تركيزات الأوزون في حوالي 260 محطة قياس. ولم يتم تجاوز عتبات الإخطار والإنذار إلا بشكل قليل نسبيًا منذ عام 1990 مقارنة بالسنوات السابقة. ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى حقيقة أن ملوثات سلائف الأوزون في ألمانيا انخفضت منذ ذلك الحين.

وعلى خلاف التطور الإيجابي للقيم الحدية للإخطار والإنذار، زادت القيم المتوسطة السنوية إلى حد ما منذ عام 1990. وقد يرجع ذلك إلى التعرض العالمي للملوثات الأولية: فبينما انخفضت الملوثات في ألمانيا، فإنها تتزايد في جميع أنحاء العالم.

مع فصول الصيف الأكثر حرارةً وزيادة متوسط درجة الحرارة السنوية، أصبح تغير المناخ ملحوظًا بالفعل في ألمانيا. وتتنبأ النماذج المناخية بزيادة تلوث الهواء في فصول الصيف (الضباب الدخاني الصيفي) بسبب الأوزون. ويساعد ارتفاع درجة حرارة الهواء الذي يستمر لأيام في تكوّن الأوزون. ويرجع ذلك بشكل خاص إلى حقيقة أن العمليات الكيميائية تحدث بشكل أسرع في درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، تطلق الحرارة المزيد من المركبات العضوية المتطايرة، والتي يمكن أن تخلق الأوزون.

في الأيام الحارة، عندما يتم الوصول إلى 30 درجة أو أكثر، يتم تجاوز القيم الحدية للإخطار والإنذار بشكل متزايد. على سبيل المثال، في صيف 2003 الحار، تم تجاوز القيمة الحدية بشكل متكرر بصورة أكثر مما كان الوضع عليه في السنوات السابقة واللاحقة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تمديد "موسم الأوزون" إذا ظل الطقس دافئًا ومشمسًا حتى الخريف.

وبالتالي، قد يؤثر تغير المناخ على صحة الإنسان ورفاهيته ليس فقط من خلال موجات الحرارة والجفاف، ولكن أيضًا من خلال زيادة تركيزات الأوزون.

تأثيرات مؤقتة

نظرًا لأن الأوزون يعتبر من الغازات المهيجة، فقد يتسبب في حدوث تهيجات مختلفة. وتشمل هذه التهيجات دموع العيون ومشاكل الجهاز التنفسي مثل السعال والتهاب الحلق والصداع. وتعتمد شدة هذه التهيجات بشكل أساسي على طول البقاء في الهواء الملوث بالأوزون. إذا تنفس المرء بصورةٍ أكثر وأعمق أثناء المجهود البدني الثقيل، يدخل المزيد من الأوزون إلى الرئتين. مما قد يؤدي إلى ضعف وظائف الرئة والأداء المحدود. عادة ما تهدأ هذه الأعراض في غضون 48 ساعة.

وقد تؤثر تركيزات الأوزون العالية بشكل خاص على من يعانون من أمراض سابقة مثل الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن وحساسية حبوب اللقاح. عندما تكون قيم الأوزون مرتفعة، يزور المزيد من الأشخاص غرفة الطوارئ بسبب أعراض الربو.  وهناك أيضًا مؤشرات على أن إمكانية الإصابة بالحساسية - ما يسمى بالميل إلى الحساسية - لأنواع كثيرة من حبوب اللقاح يزداد بسبب الأوزون.

التبعات طويلة المدى

إذا دخلت كميات كبيرة من الأوزون إلى الرئتين أثناء التلوث العالي بالأوزون، فقد يحدث التهاب وتلف الأنسجة. وهذه الالتهابات لا تختفي إلا بشكل جزئي فحسب. على الرغم من أن هذا وحده لا يؤدي إلى مرض الجهاز التنفسي، إلا أنه قد يجعل الرئتين أكثر عرضة، مثلاً، للمواد التي تسبب الحساسية (مسببات الحساسية) ومسببات الأمراض. زيادة التعرض للأوزون يمكن أن يعزز تطور الربو والحساسية والالتهابات. الرضع والأطفال الصغار معرضون للخطر بشكل خاص لأن رئتيهم لا تزالان في مرحلة النمو. بالإضافة إلى ذلك، فإن جرعة الأوزون المستنشقة تكون أعلى نسبيًا بسبب انخفاض وزن الجسم.

حتى الآن، نادرًا ما تصل تركيزات الأوزون في البلاد إلى قيم تهدد الصحة. ومع ذلك، فقد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة في المستقبل إلى زيادة تكوّن الأوزون، حيث تتسرب المزيد من المركبات المتطايرة من المذيبات أو البيئة عند درجات حرارة عالية. لذلك، لا يزال من الضروري تقليل تكوّن الأوزون القريب من الأرض قدر الإمكان.

بعض الأشخاص حساسون للغاية للأوزون، ولذلك يجب عليهم التفكير في بعض التدابير لحماية صحتهم ورفاهيتهم، حتى لو كان التعرض للأوزون منخفضًا. وينطبق هذا أيضًا على المصابين بأمراض الجهاز التنفسي وكذلك على الرضع والأطفال الصغار. على أبعد تقدير، عند الوصول إلى القيمة الحدية للإنذار، يوصى الجميع بتنفيذ الإجراءات التالية:

• تأجيل الجهد البدني، مثل التمارين الرياضية، إلى ساعات الصباح عندما يكون تلوث الأوزون في أدنى مستوياته
• التهوية في المقام الأول في فترات الصباح
• البقاء في الخارج بأقل صورة ممكنة في منتصف النهار وبعد الظهيرة، حيث يكون تلوث الأوزون في أعلى مستوياته في ذلك الوقت

يمكنك العثور على قيم تلوث الهواء المحدثة يوميًا (الأوزون والجسيمات وثاني أكسيد النيتروجين) لمنطقتك على موقع الويب الخاص بوكالة البيئة الاتحادية.