لایه اوزون؛ داستان موفق‌ترین همکاری بین‌المللی بشر برای حفاظت از محیط زیست

در اواخر دهه ۱۹۷۰، جاناتان شانکلین، هواشناس مؤسسه تحقیقات جنوبگان بریتانیا بیشتر وقت خود را در دفتری در کمبریج سپری می‌کرد و روی داده‌هایی از جنوبی‌ترین قاره زمین کار می‌کرد. شانکلین مسئول نظارت بر دیجیتال‌سازی سوابق کاغذی و داده‌های حاصل از اسپکتروفتومترهای دابسون بود. این اسپکتروفتومترها ابزارهایی هستند که از روی زمین تغییرات اوزون اتمسفر را اندازه‌گیری می‌کنند.

شانکلین با بررسی داده‌ها در طول چند سال، متوجه شد پس از نزدیک دو دهه اندازه‌گیری‌های نسبتاً ثابت، سطوح اوزون در اواخر دهه ۱۹۷۰ شروع به کاهش کرده است. در ابتدا، مدیران شانکلین مطمئن نبودند که اتفاقی درحال رخ دادن است و این امر موجب دلسردی او شد.

تا سال ۱۹۸۴، لایه اوزون روی ایستگاه پژوهشی هالی جنوبگان، نسبت به دهه‌های گذشته یک سوم از ضخامت خود را از دست داده بود. سال بعد، شانکلین و همکارانش یافته‌های خود را منتشر کردند و ارتباط احتمالی کاهش ضخامت لایه اوزون با ترکیباتی به نام کلروفلوئوروکربن‌‌ها (CFCs) را پیشنهاد کردند که در افشانه‌ها و دستگاه‌های خنک‌کننده استفاده می‌شد. کشف نازک شدن لایه اوزون روی جنوبگان به «سوراخ اوزون» معروف شد.

با انتشار خبر کشف سوراخ اوزون، زنگ خطر در سراسر دنیا طنین‌انداز شد. این پیش‌بینی‌ها که تخریب لایه اوزون بر سلامت انسان‌ها و اکوسیستم‌ها تأثیر منفی خواهد داشت، موجب ترس عمومی شد، پژوهش‌های علمی را بسیج کرد و دولت‌های جهان را به همکاری بی‌سابقه‌ای واداشت.

اوزون عمدتا در استراتوسفر وجود دارد. استراتوسفر لایه‌ای از اتمسفر است که در فاصله ۱۰ تا ۱۵ کیلومتری سطح زمین قرار دارد. لایه اوزون سپر محافظ نامرئی را اطراف سیاره ایجاد می‌کند و اشعه مضر UV خورشید را جذب می‌کند. بدون لایه اوزون، زندگی روی زمین امکان‌پذیر نخواهد بود.

در سال ۱۹۷۴، دانشمندانی به نام ماریو مولینا و اف شری رولند در مقاله‌ی خود این تئوری را مطرح کردند که کلروفلوئوروکربن‌ها می‌توانند اوزون اتمسفر زمین را تخریب کنند. تا آن زمان، تصور می‌شد کلروفلوئوروکربن‌ها ضرری ندارند.

صنایع با این ادعا که محصولات آن‌ها بی‌خطر است، به یافته‌های مولینا و رولند حمله کردند. دانشمندان دیگر پژوهش آن‌ها را مورد بحث قرار دادند. پیش‌بینی‌ها نشان می‌داد کاهش اوزون جزئی (بین ۲ تا ۴ درصد) است و بسیاری فکر می‌کردند در مقیاس زمانی چند قرن اتفاق می‌افتد.

استفاده بی‌وقفه از CFCها ادامه پیدا کرد و تا دهه ۱۹۷۰ در سراسر جهان رایج شد و به‌عنوان خنک‌کننده در یخچال‌ها و تهویه مطبوع، در افشانه‌ها و به‌عنوان عوامل تمیزکننده صنعتی استفاده می‌شد.

یک دهه بعد، مؤسسه تحقیقات جنوبگان بریتانیا وجود حفره‌ در لایه اوزون و ارتباط آن را با CFC تأیید کرد. بدین ترتیب، پژوهش‌های مولینا و رولند تأیید شد و آن‌ها درنهایت جایزه نوبل شیمی سال ۱۹۹۵ را دریافت کردند.

کاهش اوزون بسیار سریع‌تر از پیش‌بینی‌ها اتفاق افتاد. دانشمندان به مطالعه علت و چگونگی این اتفاق مشغول شدند.

در سال ۱۹۸۶، وقتی زمستان جنوبگان رو به پایان بود، سوزان سولومون، پژوهشگری از اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده تیمی از دانشمندان را در پایگاه مک‌موردو در جستجوی پاسخ‌ها هدایت می‌کرد. در آن زمان، دانشمندان درحال بحث روی سه تئوری احتمالی بودند. یکی از آن‌ها را سولومون پیشنهاد کرده بود: پاسخ ممکن است با کلر موجود روی ابرهای استراتوسفری قطبی ارتباط داشته باشد که در عرض‌های جغرافیایی بالا و در دماهای پایین زمستان قطبی تشکیل می‌شود.

سولومون که اکنون استاد شیمی اتمسفر و علوم اقلیمی مؤسسه فناوری ماساچوست است، می‌گوید: «این معمای بسیار بزرگی بود.» پژوهش‌های او توضیح داد که چگونه و چرا سوراخ اوزون در جنوبگان تشکیل می‌شود. همه داده‌ها به ترکیب افزایش کلر ناشی از مصرف CFCها و وجود ابرهای استراتوسفری قطبی به‌عنوان علت این مسئله اشاره می‌کردند. پایش‌های ماهواره‌ای تأیید کرد که تخریب اوزون در منطقه‌ای به وسعت ۲۰ میلیون کیلومتر مربع اتفاق افتاده است.

تهدید جدی ناشی از تخریب اوزون (افزایش سرطان پوست و آب مروارید در انسان‌ها، آسیب به رشد گیاهان، محصولات کشاورزی و حیوانات و مشکلات تولیدمثلی در ماهی‌ها، خرچنگ‌ها، قورباغه‌ها و فیتوپلانکتون‌ها که اساس زنجیره غذایی دریایی هستند)، موجب اقدامات و همکاری‌های بین‌المللی شد.

یخچال‌های ساخته‌شده قبل از سال ۱۹۹۵ حاوی سردکن‌های CFC بودند که همراه با دیگر مواد تخریب‌کننده اوزون موجب ایجاد سوراخ لایه اوزن شدند.

سیاست‌گذاران در ابتدا با این تصور که تخریب اوزون چندان قابل‌توجه نیست و در آینده نزدیک اتفاق نمی‌افتد، رویکرد محتاطانه‌ای برای محافظت از آن اتخاذ کردند.

در سال ۱۹۷۷، برنامه اقدام جهانی به تصویب رسید که خواستار نظارت بر اوزون و تابش‌های خورشیدی، انجام پژوهش روی اثرات تخریب اوزون بر سلامت انسان، اکوسیستم‌ها و اقلیم و ارزیابی هزینه و سود حاصل از اقدامات کنترلی بود. این امر، چند ماه قبل از کشف سوراخ لایه اوزون توسط دانشمندان بریتانیایی، منجر به کنوانسیون وین در سال ۱۹۸۵ شد که خواستار انجام پژوهش‌های بیشتر بود. کنوانسیون وین شامل کنترل‌های الزام‌آور قانونی برای کاهش CFC نمی‌شد و این امر بسیاری را ناامید کرد.

پس از کشف سوراخ لایه اوزون، سرمایه‌گذاری سنگین روی پژوهش‌های علمی، بسیج منابع اقتصادی و اقدامات سیاسی بین‌المللی هماهنگ به تغییر اوضاع کمک کرد.

در سال ۱۹۸۷، پروتکل مونترال برای محافظت از لایه اوزون با هدف توقف تدریجی تولید و استفاده از مواد شیمیایی مخرب تصویب شد. در طول دهه‌ی ۱۹۹۰ تا اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰، تولید و مصرف کلروفلوئوروکربن‌ها به نصف رسید. تا سال ۲۰۰۹، ۹۸ درصد از مواد شیمیایی توافق‌شده در این معاهده حذف شده بودند.

شش اصلاحیه موجب تشدید محدودیت‌ها روی مواد جایگزین CFCها مانند هیدروکلروفلوروکربن‌ها (HCFCs) و هیدروفلوئوروکربن‌ها (HFCs) شده است. این جایگزین‌ها درحالی‌که برای لایه اوزون خوب بودند، ازنظر اقلیمی بد بودند. برای مثال، پتانسیل گرمایش جهانی رایج‌ترین هیدروکلروفلوروکربن‌ها تقریباً دو هزار برابر بیشتر از دی‌اکسید‌کربن است.

پروتکل مونترال مزیت‌های اقلیمی نیز داشت. در سال ۲۰۱۰، کاهش انتشارات ناشی از این پروتکل، بین ۹/۷ تا ۱۲/۵ گیگاتن معادل دی‌اکسیدکربن، یعنی تقریباً پنج تا شش برابر بیشتر از هدف پروتکل کیوتو بود. پروتکل کیوتو در سال ۱۹۹۷ با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تصویب شد. تصویب اصلاحیه کیگالی که استفاده از هیدروفلوئوروکربن‌ها را محدود می‌کند، به اجتناب از حدود نیم درجه سانتی‌گراد گرمایش جهانی تا سال ۲۱۰۰ کمک خواهد کرد. لورا رول، دانشیار فیزیک محیطی در دانشگاه کنتربوری نیوزیلند می‌گوید: «پروتکل مونترال نسبت‌به هرگونه توافق اقلیمی دیگری که تاکنون داشته‌ایم، موفق‌تر بوده است.»

پروتکل مونترال توسط تمام کشورهای روی زمین امضا شده است و تنها پیمانی است که تاکنون به تأیید کل جهان رسیده است. این پروتکل به‌عنوان پیروزی چشمگیری درزمینه‌ی همکاری زیست‌محیطی بین‌المللی درنظر گرفته می‌شود. طبق برخی مدل‌ها، پروتکل مونترال و اصلاحیه‌های آن به پیشگیری از دو میلیون مورد سرطان پوست در سال و پیشگیری از میلیون‌ها مورد آب مروارید در سراسر جهان کمک کرده است.

بحران اوزون نیازمند همکاری بشریت بود.

اگر جهان کلروفلوئوروکربن‌ها را ممنوع نکرده بود، اکنون در آستانه تخریب گسترده اوزون قرار داشتیم. سولومون می‌گوید: «در این صورت، تا سال ۲۰۵۰، شرایطی مانند سوراخ لایه اوزون را روی کل سیاره داشتیم و سیاره غیر قابل سکونت می‌شد.»

سولومون دررابطه با علت اقدام سریع برای حل مشکل سوراخ لایه اوزون به سه عامل اشاره می‌کند: خطر واضح و فعلی که سوراخ اوزن برای سلامتی انسان داشت، موجب شد همه مردم خطر آن را احساس کنند؛ تصاویر ماهواره‌ای واضح موجب شد تا برای همه قابل درک شود و راه‌حل‌های عملی برای آن وجود داشت، چراکه مواد تخریب‌کننده اوزون را می‌شد نسبتاً سریع و به آسانی جایگزین کرد.

امروزه، سوراخ اوزون هنوز وجود دارد و هر سال بهار بر فراز جنوبگان تشکیل می‌شود. این سوراخ در طول تابستان دوباره بسته می‌شود، زیرا هوای استراتوسفری که از عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر می‌آید، آن را بر هم می‌زند. اما شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد سوراخ لایه اوزون درحال ناپدید شدن است. پیش‌بینی می‌شود لایه اوزون در اواسط قرن به سطوح قبل از ۱۹۸۰ برگردد. به دلیل طول عمر طولانی مولکول‌های تخریب‌کننده اوزون روند بهبودی آن کند است. برخی از آن‌ها به مدت ۵۰ تا ۱۵۰ سال در اتمسفر می‌مانند.

البته با وجود موفقیت کلی پروتکل مونترال، وقفه‌هایی نیز وجود داشته است. برای مثال، در سال ۲۰۱۸، غلظت CFC-11 که از سال ۲۰۱۰ ممنوع بود، طبق انتظار کاهش پیدا نکرد. این امر نشان می‌داد انتشارات ناشناخته‌ از جایی می‌آید. آژانس تحقیقات زیست‌محیطی بریتانیا با ردیابی انتشارات به کارخانه‌هایی در چین رسید که از آن برای ساخت فوم عایق استفاده می‌کردند. پس از اعلام عمومی، دولت چین به سرعت جلوی این کار را گرفت و دانشمندان می‌گویند اکنون به مسیر خود برگشته‌ایم.

برای شانکلین، این موضوع بر اهمیت پایش طولانی‌مدت متغیرهای زیست‌محیطی اعم از CFCها، دما یا شاخص‌های تنوع زیستی تأکید می‌کند. او می‌گوید اگر آن‌ها را تحت‌نظر نداشته باشیم، نمی‌دانیم مشکلی وجود دارد یا نه و اگر ندانید مشکلی وجود دارد، نمی‌توانید اقدامات پیشگیرانه انجام دهید.

آینده بدون خطر نیست. فوران‌های بزرگ آتشفشانی معمولاً موجب کاهش کوتاه‌مدت اوزون می‌شوند، درحالی‌که اکسید نیتروژن، گاز گلخانه‌ای قوی که درنتیجه‌ی مصرف کودهای کشاورزی تولید می‌شود، نیز ماده تخریب‌کننده لایه اوزون است. این گاز را پروتکل مونترال کنترل نمی‌کند و انتشارات آن درحال افزایش است.

هر بهار، سوراخ اوزون روی جنوبگان باز می‌شود و دوباره در فصل تابستان بسته می‌شود. رشد سوراخ لایه اوزون در دهه‌ی ۱۹۹۰ متوقف شد و از آن زمان درحال کوچک شدن بوده است.

همچنین فعالیت‌هایی وجود دارد که هنوز تأثیر آن‌ها را به‌طور کامل درک نکرده‌ایم اما ممکن است خطراتی داشته باشد: مانند پرتاب موشک و مهندسی زمین که استفاده از هواپخش‌های سولفاته را برای مقابله با گرمایش جهانی پیشنهاد می‌کند (که نور خورشید را به فضا برمی‌گردانند و مانع از رسیدن آن به زمین می‌شوند).

رول می‌گوید، مهم است تجارب حاصل از داستان سوراخ لایه اوزون را به خاطر داشته باشیم و مطمئن شویم از آن‌چه در استراتوسفر می‌گذرد، آگاه هستیم. اگر چنین ارزیابی‌هایی را به موقع انجام ندهیم، ممکن است آسیب‌های پیش‌بینی‌نشده‌ای به لایه اوزون وارد کنیم.

برخی سوراخ لایه اوزون را با تغییرات اقلیمی مقایسه می‌کنند، اما گرچه پروتکل مونترال نشان می‌دهد که می‌توانیم با مشکلات بزرگ زیست‌محیطی مقابله کنیم، این دو مورد تفاوت زیادی دارند.

کلروفلوئوروکربن‌ها از اجزای قابل تعویض محصولات معدودی بودند. دامنه وسیع تغییرات اقلیمی موجب می‌شود پرداختن به آن بسیار دشوارتر باشد. سوخت‌های فسیلی در سراسر زندگی ما وجود دارند و به آسانی قابل جایگزینی نیستند. علاوه‌بر‌این، بیشتر دولت‌ها و صنایع دربرابر کاهش انتشارات حاصل از سوخت‌های فسیلی مقاومت می‌کنند.

شانکلین می‌گوید ایجاد سوراخ اوزون نشان داد با چه سرعتی می‌توانیم محیط سیاره‌ای خود را بدتر کنیم و این درس را سیاست‌گذاران جدی نمی‌گیرند. درواقع، تغییرات اقلیمی مشکل بزرگ‌تری است، اما این امر سیاست‌گذاران را از مسئولیت تصمیم‌گیری‌های لازم معاف نمی‌کند.