تألیف و ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون



 
ازون ماده‌ای سمی در حیات موجود بر روی زمین تلقی می‌شود. این ماده بر اثر فرایندهای مختلف شیمیایی و صنعتی بشر بر روی زمین تولید می‌شود و سلامتی بشر را در مواردی با خطر مواجه می‌سازد. با این‌حال نمی‌تواند به این علت که سنگین‌تر از هواست به پوش‌کره راه یابد و کم‌بود ازون در آن‌جا را که مایه‌ی دردسر زیادی برای بشر شده است جبران نماید. وجود ازون در پوش‌کره هم‌چون سدی در مقابل اشعه‌های فرابنفش خورشید برای رسیدن آن‌ها به سطح زمین عمل می‌کند. این اشعه‌ها تأثیرات مرگ‌بار و نابودکننده‌ای بر حیات جانوری و گیاهی بر روی زمین خواهند داشت. این یک حقیقت است که لایه‌های مختلف جو عملاً تداخلی در یک‌دیگر ندارند و هم‌چون لایه‌های مجزایی در کنار یک‌دیگر قرار گرفته‌اند و نمی‌توانند مواد اضافی خود را به یک‌دیگر انتقال دهند یا کم‌بودهای خود را از یک‌دیگر جبران کنند. بیش از نود درصد ازون روی زمین در لایه‌ی ازونِ پوش‌کره قرار گرفته است. چندین کیلومتر پایین‌تر از این لایه، در گشت‌کره یا تروپوسفر که همان هوای مجاور زندگی ماست، میزان ازون به ویژه به طور مصنوعی هم‌چنان در حال افزایش است. این افزایش محسوس که در قاره‌های اروپا و آمریکا سالیانه بین یک تا دو درصد است نگرانی‌هایی را در مورد حفظ سلامت مردم ایجاد کرده است. ازون بر روی یاخته‌های موجودات زنده و سیستم ایمنی آن‌ها و قابلیت تنفسی انسان و دیگر موجودات زنده دارای آثار زیان‌باری است که علت آن خواص اکسید کنندگی و ساختار شیمیایی آن است. بر اساس معیارهای سازمان بهداشت جهانی حداکثرمیزان قابل قبول ازون عبارت است از صد و پنجاه تا دویست میکروگرم بر متر مکعب طی یک ساعت و صد تا صد و پنجاه میکروگرم بر متر مکعب در طی هشت ساعت. متأسفانه افزایش ازون در گشت‌کره با آهنگ فعلی این معیار را خیلی خوش‌بینانه ساخته است. با رسیدن مقدار ازون به میزان بیش از دویست میکرگرم بر متر مکعب، مواد دیگری مثل پروکسی استیل که دارای منشأ فوتوشیمیایی هستند می‌توانند علاوه بر سایر تأثیرات زیان‌بار خود، باعث شیوع تحریکات و دردهایی در بین مردم روی کره‌ی زمین شوند. گیاهان و درختان نیز از افزایش بیش از حد مقدار ازون در گشت‌کره آسیب می‌بینند. آسیبی که آن‌ها می‌بینند ناشی کاهش فعالیت فوتوسنتزی آن‌ها و به‌علاوه کاهش مقاومت آن‌ها در مقابل ویروس‌ها و تغییر شکل و رنگ آن‌ها یا شیوع آفات متعددی در بین آن‌ها، همگی بر اثر وجود میزان زیادی ازون در محیط است. درحال حاضر برنامه‌های متعدد تحقیقاتی‌ای در حال بررسی آثار ازون روی گیاهان است. بر اثر تجربیات تأسف‌بار به دست آمده در آزمایشگاه‌ها این تصور به‌وجود آمده است که با آهنگ رشد فعلی تا چند دهه‌ی دیگر میزان ازون موجود در هوای بلافاصله مجاور سطح زمین دو برابر می‌شود و این در حدود سی درصد از بازدهی کل کشاورزی روی زمین می‌کاهد.
لازم به ذکر است که علاوه بر تهدیدهای مستقیمی که ازون بر روی سلامتی حیات جانوری و گیاهی بر روی زمین دارد و به تعدادی از آن‌ها اشاره شد افزایش میزان ازون در گشت‌کره دارای تأثیرات سوئی روی تغییرات حادث در آب و هوای زمین است و درواقع باعث افزایش دمای زمین بر اثر پدیده‌ی گل‌خانه‌ای می‌شود. در ادامه‌ی این مقاله به این پدیده و نقش اوزون مجاور سطح زمین در این مسأله اشاره خواهد شد. در آن‌جا نقشی که این ازون در بازتاب پرتوهای فروقرمز به روی سطح زمین دارد مد نظر قرار می‌گیرد. اما هم‌چنین باید اضافه کرد که ازون موجود در گشت‌کره به‌علاوه می‌تواند اشعه‌های فروسرخ را جذب کند و با این کار افزایش حرکت‌های مولکولی گرمایی خود و مولکول‌های در تماس با خود را موجب شود و از این طریق نقشی در افزایش دمای سطح زمین داشته باشد. به‌طور خلاصه، ازون گشت‌کره هم‌چون بسیاری از دیگر گازها مثل متان و گاز کربنیک، انرژی پرتوهای فروسرخ گسیل شده از سوی زمین را جذب می‌کند و از این راه به گرم‌تر شدن کره‌ی زمین کمک می‌کند. قابلیت جذب تابش‌های فروسرخ توسط مولکول ازون حدوداً دو هزار بار بیش‌تر از قابلیت جذب این پرتوها توسط مولکول گاز کربنیک است. آن‌چنان که یک گزارش رسمی نشان می‌دهد به نظر می‌رسد ازون علیرغم دوران بسیار کوتاه عمرش در دهه‌ی هشتاد قرن گذشته‌ی میلادی به میزان هشت درصد باعث گرم‌تر شدن زمین شده است. هم‌چنین افزایش بیش از حد ازون در هوای مجاورمان باعث ایجاد خطرات دیگری نیز می‌شود که دو تا از مهمترین آن‌ها عبارتند از کاهش بنیان‌های شیمیایی هیدروکسید که عواملی پالایشی در جو محسوب می‌شوند و دیگری افزایش بارش باران‌های اسیدی که در آن‌ها مواد نوراشیمی فعالیت بسیاری در تبدیل اکسیدهای گوگرد و ازت به اسیدهای سولفوریک و نیتریک دارند. تحقیقات انجام گرفته مربوط به آلودگی نوراشیمی به دهه‌ هزار و نُه‌صد و پنجاه میلادی برمی‌گردد که در آن موقع فیزیک‌دانی به نام هاگن اسمیت به مطالعه‌ی تأثیر تابش آفتاب بر روی مخلوطی از اکسیدها و ازت و ترکیب‌های آلی پرداخت. بعد از چندین دهه تحقیق و تجربه امروز می‌دانیم مولکول ازون بر اثر فوتولیز یا نورکافت اکسید ازت به این طریق تولید می‌شود که نخست با جذب تابش، دی اکسید ازت یا نیتروژن به منوکسید نیتروژن و یک اتم آزاد اکسیژن تجزیه می‌شود و سپس اتم آزاد اکسیژن به دست آمده با یک مولکول دواتمی اکسیژن ترکیب می‌شود و یک مولکول ازون را تولید می‌کند. برای انجام این واکنش‌ها نیاز به وجود دو کاتالیزور اکسید ازت و ترکیب‌های آلی فرار است. این ترکیبات آلی در جو یا از منابع طبیعی منتشره از مثلاً گیاهان خشکی‌ها و اقیانوس‌ها یا درنتیجه‌ی فعالیت‌های انسانی در مثلاً تولید حلال‌ها یا در اثر حمل و نقل و فعالیت‌های صنعتی نشأت می‌گیرند. در حال حاضر ظاهراً به طور کلی مواد گسیل شده‌ی طبیعیِ موجد ازون بیش از مواد تولید شده توسط انسان است هر چند در برخی مناطق صنعتی این وضعیت برعکس است. مثلاً در فرانسه مواد ترکیبی با منشأ انسانی، که در آن در حدود چهل درصد مواد زائد به تنهایی مربوط به حمل و نقل است، در حدود دو میلیون تن در سال است در حالی که مواد گسیل شده‌ی طبیعی متشکل از ترکیبات آلی فرار موجد ازون در حدود یک میلیون تن در سال است.

اُزون که مولکولی متشکل از سه اتم اکسیژن است یکی از زیان‌بارترین آلوده کننده‌های لایه‌ی تروپوسفر یا لایه‌ی گشت‌کُره‌ی زمین، که در حدود دوازده کیلومتر از پایین جو را شامل می‌شود، محسوب می‌شود. علت این امر علاوه بر مضرات شیمیایی-حیاتی آن، اثر گلخانه‌ای قوی آن بر آب و هوای زمین است. در این اثر ضمن این که این لایه اجازه‌ی نفوذ اشعه‌هایی از پرتو خورشید که دارای طول موج کوتاه هستند از میان خود و رسیدن آن‌ها به سطح زمین را می‌دهد در عین حال مانع نفوذ اشعه‌های دارای طول موج بلند که از سطح زمین منعکس می‌شوند از میان خود جهت فرار یه آسمان می‌شود و آن‌ها را مجدداً به زمین بازمی‌تاباند. درواقع این اشعه‌های با طول موج بلند بر اثر تبدیل انرژی اشعه‌های دارای طول موج کوتاه که توسط سطح زمین جذب می‌شوند به‌وجود می‌آید. به زبان ساده وضعیت تقریباً این‌گونه است که قسمت اعظمی از انرژی آفتاب به صورت پرتوهای فرابنفش امکان نفوذ از این لایه و رسیدن به سطح زمین را می‌یابد (البته مولکول‌های ازون عمدتاً نقش جلوگیری از نفوذ پرتو فرابفش را دارند اما به علت رقت آن‌ها در گشت‌کره بخش اعظمی از این اشعه امکان نفوذ می‌یابد اما همین رقت مولکول‌های ازون در این لایه دارای این قابلیت هست که مانع نفوذ بخش اعظمی از اشعه‌ی فروسرخ از بین خود شود) و در سطح زمین این انرژی باعث افزایش حرکت‌های گرمایی مولکول‌ها و اتم‌ها شده و قسمت اعظمی از آن به صورت اشعه‌های گرمایی فروسرخ به طرف فضا بازمی‌تابد که بر سر راه خود در دام مولکول‌های اُزون این لایه می‌افتد که مانع نفوذ آن‌ها به فضا شده و مجدداً آن پرتوها را به سطح زمین بازمی‌تابانند. این وضعیت باعث گرم شدن بیش‌تر و بیش‌تر سطح زمین می‌شود و چون مشابه اثر گرم کنندگی موجود در گل‌خانه‌هاست به اثر گل‌خانه‌ای معروف شده است. (در گل‌خانه، آفتاب از بین شیشه و نایلون به داخل نفوذ کرده و هوای داخل گل‌خانه را گرم می‌کند اما همین نایلون یا شیشه مانع پخش حرکت‌های گرمایی مولکول‌های هوای داخل گل‌خانه به بیرون می‌شوند و به این طریق هوای داخل گل‌خانه گرم می‌شود.) اما وجود همین ازون دارای یک نقش ضروری حیاتی برای زمین است. اثرهای سودمند ازون از این واقعیت سرچشمه می‌گیرد که بخش اعظمی از مولکول‌های ازون در پوش‌کُره‌ی جو زمین و عمدتاً در فاصله‌ای بین بیست تا سی و پنج کیلومتری از سطح زمین واقع شده‌اند و هر جا به لایه‌ی ازون اشاره می‌شود منظور تمرکز مولکول‌های ازون در همین فاصله است. نقش حیاتی ازون در این لایه از این‌جا ناشی می‌شود که پرتوهای فرابنفش تابش آفتاب آمده از خورشید تا حدود زیادی توسط مولکول‌های ازون در این لایه (یا حتی توسط اتم‌های آزاد اکسیژن موجود در این لایه) جذب می‌شوند و این به آرایش اتم‌ها در ساختار این مولکول برمی‌گردد که احتمالاً در هماهنگی با طول موج‌های کوتاه است و باعث درکشیدن انرژی آن‌ها و تبدیل این انرژی به ارتعاشات اتمی-گرمایی داخل مولکول ازون می‌شود. خود مولکول ازون قبلاً با تجزیه‌ی قسمتی از مولکول‌های دو اتمی اکسیژن مولکولی در این لایه بر اثر عواملی و ترکیب یکی از اتم‌های اکسیزن آزاد با مولکول اکسیژن دواتمی تجزیه نشده‌ی دیگری و تشکیل مولکول سه اتمی اکسیژن که همان ازون است به وجود آمده است که این مستلزم وجود اتم اکسیژن آزاد دیگری در کنار مولکول ازون است.
پژوهش‌های بسیاری در مورد وضعیت پیچیده‌ی فعل و انفعالات شیمیایی و فیزیکی مولکول‌ها در لایه‌ی ازون در سال‌های اخیر گسترش یافته است. این پژوهش‌ها عمدتاً ناظر بر سرعت از دست رفتن ازون توسط رشته‌ای از مولکول‌های بسیار فعال به نام بنیان‌های آزاد است. وجود و حضور آن‌ها نابودی لایه‌ی محافظ ازون را سرعت می‌بخشد و ادامه‌ی حضور آن‌ها به صورت مداوم باعث پدیداریِ واکنش‌های شیمیایی دیگری می‌شود. گسترش زنجیره‌ای همین واکنش‌هاست که باعث می‌شود وجود حتی مقدار اندکی از آن‌ها در این لایه دارای تأثیر قابل توجهی بر میزان موجودی ازون در این لایه باشد. درواقع وجود یکی از این بنیان‌ها به صورت کاتالیزور باعث جدایی یک اتم اکسیژن از مولکول ازون و ترکیب آن با آن بنیان و نیز تشکیل یک مولکول اکسیژن دواتمی معمولی می‌شود. بنیان ترکیب شده با یک اتم اکسیژن این بار با یک اتم اکسیژن آزاد ترکیب می‌شود و براثر آن مجدداً بنیان منفرد به همراه یک مولکول دواتمی معمولی اکسیژن آزاد می‌شود. درکل، وجود این بنیان باعث تبدیل مجموعه‌ی یک مولکول ازون و یک اتم اکسیژن آزاد به دو اتم معمولی اکسیژن مولکولی (دواتمی) شده است و به این ترتیب اوزون (و اتم آزاد اکسیژن) دیگر وجود ندارد تا باعث جذب اشعه‌ی مضر فرابنفش خورشید شود. این بنیان‌ها یا کاتالیزورها می‌توانند مواد گوناگونی مثل اکسید نیتریک (NO)، یا اتم کلر (Cl) باشند. کاتالیزورها یا بنیان‌های موجود در پوش‌کره از تجزیه‌ی گازهای مادر که از لایه‌های پایینی جو به بالا نفوذ می‌کنند به‌وجود می‌آیند. مثلاً یکی از این گازها عبارت است از کلرومتان که بر اثر پوسیدگی گیاهان و سوزاندن سبزی‌ها به‌وجود می‌آید و با راه یافتن به پوش‌کره به عنوان یک منبع طبیعی کلر در آن‌جا محسوب می‌شود. تأثیر این منبع طبیعی بر اضمحلال لایه‌ی ازون درحال حاضر بسیار کوچک‌تر از ترکیب‌های مصنوعی‌ای مثل سی اف سی (CFC) است. واکنش‌های مهم دیگری نیز در سطح زمین وجود دارد که دارای اثر مشابهی بر تغییر میزان ازون در این لایه هستند. واقعیتی که باید در این‌جا اشاره کرد این است که پیش‌رفت واکنش‌های کاتالیزوری که در بالا برای این بنیان‌ها در نابودی مولکول‌های ازون ذکر کردیم نیاز به جذب انرژی گرمایی دارد و این انرژی عمدتاً از تابش‌های گرمایی رسیده از سطح زمین به این لایه تأمین می‌شود. پس یکی از راه‌های جلوگیری از توسعه‌ی این واکنش‌های نابودکننده‌ی ازون این است که حتی‌الامکان جلو رسیدن این انرژی گرمایی به این لایه گرفته شود. در همین راستا انتشار ناچیز برخی گازهای گل‌خانه‌ای که از میان آن‌ها عمدتاً می‌توان به متان و دی‌اکسید کربن اشاره کرد باعث تخفیف آسیب ناشی از سی اف سی‌ها می‌شود زیرا این گازهای گل‌خانه‌ای گرما را در لایه‌های پایینی جو حبس می‌کنند و به این ترتیب با سرد کردن پوش‌کره از آهنگ نابودی ازون می‌کاهند. راه دیگر برای کاهش روند نابودی ازون این است که حتی‌الامکان کاتالیزورهای فعال موجود در لایه‌ی ازون که به نقش آن‌ها در نابودی ازون اشاره کردیم غیرفعال شوند. این کار با پیش‌رفت واکنش‌هایی بین اتم‌ها و مولکول‌های خانواده‌های مختلف کاتالیزور ممکن است. در این مورد به ویژه انجام برخی جفت‌شدگی‌های شیمیایی باعث می‌شود که بنیان‌ها دیگر به صورت آزاد و فعال وجود نداشته باشند و درواقع به صورت ذخیره‌ای پایدار از مولکول‌هایی نظیر کلرید هیدروژن محبوس بمانند. در این حال دیگر دسترسی‌ای به آن‌ها برای پیش‌برد واکنش‌های نابود کننده‌ی ازون نیست. اما اگر مثلاً عاملی مجدداً کلر را به شکل فعال خود آزاد کند آن‌گاه می‌تواند شروع به نابودی ازون نماید. به نظر می‌رسد این وضعیت در لایه‌ی ازون بر فراز قاره‌ی جنوبگان پیش می‌آید. در توضیح این امر باید گفت که زمستان در قطب جنوب و نواحی اطراف آن بسیار سرد است که یکی از علل ویژه‌ی آن این است که جنوبگان یک خشکی وسیع (و نه اقیانوس) است و خورشید در نیمی از سال اصلاً بر این ناحیه نمی‌تابد و سرمای شدید ناشی از این مسأله باعث وزش بادهای شدید غربی می‌شود که به صورت گردبادی از اطراف قطب به طرف پوش‌کره بالا می‌روند. در این گردباد قطبی پایدار عملاً ارتباط بین هوای داخل و خارج گردباد قطع می‌شود و این امر دارای تأثیرهای شیمیایی عجیبی است. در پی یکی از این تأثیرات که در آن هم‌زمان هوا به شدت، تا حدود هشتاد درجه زیر صفر سرد می‌شود، ذره‌های یخ‌زده‌ای شکل می‌گیرند که مجموعه‌ی آن‌ها ابرهای پوش‌کره‌ای قطبی را تشکیل می‌دهند. روی سطح این ذرات واکنش‌هایی شیمیایی صورت می‌گیرد که براثر آن‌ها مولکول‌های فوق‌الذکر ذخیره شده‌ی کلردار مثل کلرید هیدروژن تبدیل به ترکیب‌هایی می‌شوند که قادرند سریعاً توسط تابش خورشید تجزیه شوند و بنیان‌های کلر را آزاد کنند. البته این تابش خورشیدی در زمستان جنوبگان وجود ندارد اما در فصل بهارِ این قاره این تابش باعث چنین تجزیه‌ی شیمیایی می‌شود و درنتیجه‌ی آزاد شدن‌ بنیان‌های کلر، مقدار زیادی از مولکول‌های ازون از بین می‌رود. پوش‌کره‌ی بالای قاره‌ی شمالگان نیز مستعد چنین تغییرات شیمیایی-فیزیکی است و این باعث نگرانی روزافزون دانشمندانی است که به‌طور مرتب میزان کاهش ازون در آن‌جا را رصد می‌کنند.

تاکنون موافقت‌نامه‌های بین‌المللیِ چندی برای محدود کردن انتشار موادی در جو که برای محیط زیست زیان‌بار تشخیص داده شده‌اند امضا شده است. شک نیست علت عمده‌ی تنظیم این پیمان‌نامه‌ها نگرانی عمومی روزافزون ناشی از رقیق شدن یا سوراخ شدن یا از بین رفتن لایه‌ی ازون موجود بر فراز قاره‌ی جنوبگان در هر بهار نیم‌کره‌ی جنوبی است. نخستین بار در سال هزار و نه‌صد و هشتاد و پنج میلادی وجود حفره‌ای در لایه‌ی ازون در این ناحیه گزارش شد. تا چند سال بعد دانشمندان شواهد غیر قابل انکاری مبنی بر رابطه‌ی این ضایعه‌ی فصلی با حضور اتم‌های کلر در استراتوسفر یا همان پوش‌کُره به دست آوردند. این اتم‌ها عمدتاً از سی اف سی‌ها یا همان کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC) حاصل می‌شوند. در دهه‌ی نود میلادی طی مقاوله‌نامه‌های سختی قرار شد تا پایان قرن بیستم استفاده از سی اف سی‌ها کم‌کم کنار گذاشته شود.
اقدام انجام شده در دهه‌ی هزار و نه‌صد و هشتاد و پنج نقطه اوج بحث‌هایی طولانی در مورد سی اف سی‌ها بود که از گذشته‌ای دورتر شروع شده بود. در طی این مدت آن‌چه الگوهای کامپیوتری نشان می‌دادند حاکی از آن بود که ادامه‌ی رها ساختن سی اف سی در محیط باعث آسیب رساندن به لایه‌ی ازون می‌شود. با این که تا آن موقع هنوز شاهدی جدی برای اثبات این امر وجود نداشت دولت‌ها در اقدامی محتاطانه گرد آمدند تا میزان پخش سی اف سی‌های ظاهراً خطرناک را محدود کنند. پیدایش ماجرای سی اف سی‌ها و لایه‌ی ازون پیش درآمدی دارد. نخستین واهمه از تهدیدی که متوجه لایه‌ی ازن است در سال هزار و نه‌صد و هفتاد و یک به گوش رسید. در آن زمان نگرانی‌هایی در مورد تأثیر پرواز هواپیماهای مافوق صوت مثل کنکورد و بویینگ در پوش‌کره ظاهر شده بود. البته ناوگان مسافرتی پیش‌بینی شده‌ی چنین هواپیماهایی به دلایل اقتصادی صورت تحقق به خود نگرفت اما بحث‌های برانگیخته شده در مورد تأثیر چنین پروازهایی بر لایه‌ی ازون زمینه را برای بحث‌ها و مجادلات آینده در مورد هرگونه دخالت انسان در تخریب این لایه‌ی محافظ زمین آماده ساخت. طی چهل سال گذشته درک انسان در ارتباط با تأثیرات متقابل و ظریف بین شیمی و پویایی جوی لایه‌ی ازون کامل‌تر شده است. این ادراک در آغاز دهه‌ی هفتاد در دوره‌ی نوزادی خود بود. نگرانی در مورد پرواز هواپیماها در لایه‌ی ازون از این‌جا ناشی می‌شد که معلوم شد اکسیدهای نیتروژن به عنوان محصول زائد رها شده در جو توسط این هواپیماها می‌تواند به عنوان کاتالیزور در نابودی مولکول‌های ازون این لایه نقش داشته باشد و در پایان هر واکنش هم‌چنان وجود داشته و برای شروع واکنش مشابه جدیدی آمادگی داشته باشد. به این ترتیب استدلال می‌شد ناوگانی از این نوع هواپیماها می‌تواند در حد قابل توجهی در افزایش آهنگ انهدام ازون نقش داشته باشد. چندی بعد این بحث با اندکی تغییر به این صورت ادامه یافت که در آن جای اکسید نیتروژن را سی اف سی گرفت. این بار به علاوه خطر از دست رفتن لایه‌ی ازون و ابتلا به سرطان پوست به هم گره خورده بود. همین امر باعث جلب توجه عمومی زیادی به این مبحث شد و بالتبع نگرانی عمومی با جدال‌های علمی و سیاسی هم در ارتباط با فرضیه‌ها و هم در ارتباط با اقدامات عملی عجین شد. مجادلات متمرکز بود روی صنایع تولید کننده‌ی گازهای حاوی ذرات بسیار ریز مواد جامد یا مایع به صورت معلق که درحدود سه چهارم سی اف سی‌ها در جهان از این نوع شناخته می‌شدند.
در طول این دوره شرکت‌های عظیم تولید کننده ‌سی اف سی و عمدتاً شرکت دوپون سعی داشتند دانشمندان مدعی خطرناک بودن استفاده از سی اف سی‌ها برای محیط زیست را متوجه بزرگی آثار ادعای خود و لزوم کسب اطمینان به چنین ادعایی بنمایند. استدلال ایشان این بود که منطقی نیست صنعت جاافتاده‌ی عمده‌ای را با خطرات بدیهی و روشنی مثل بی‌کاری و زیان اقتصادی صرفاً براساس حدس و گمان علمی و فرضیات تآیید نشده به خطر انداخت. به این ترتیب آن‌ها همگان را به پی‌گیری سیاست صبر و انتظار فرامی‌خواندند. در دوره‌ای نبردهای تبلیغاتی و شهادت‌ها چرخش‌های مشهودی علیه مخالفت با استفاده از سی اف سی‌ها به خود گرفت. اما گزارشی علمی در آکادمی علوم ایالات متحده تهیه شد که تعادل را مجدداً به هم زد. در این گزارش از ادعای علمی علیه سی اف سی‌ها حمایت شده بود و تأیید شده بود که علت موجهی برای نگرانی در مورد آن‌ها وجود دارد. اما با همه‌ی این‌ها لحن گزارش قاطعانه نبود و در آن بر نامطمئن بودن محاسبات تأکید شده بود و بر لزوم پژوهش بیش‌تر در این زمینه تأکید شده بود. این گزارش با بیان این که استفاده‌های نه چندان ضروری از سی اف سی‌ها باید به شدت محدود شود مگر آن که ظرف دوسال عدم خطرناک بودن این ماده ثابت شود باعث برانگیزش جدال‌های جدیدی شد زیرا این توصیه به معنای عدم استفاده‌ی عمومی از این ماده در قوطی‌های اسپری بود. این گزارش توصیه به اقدام یک‌جانبه‌ی کشورها در محدود کردن استفاده از این ماده کرده بود در حالی که ایالات متحده به تنهایی نیمی از موارد استفاده از این ماده را به خود اختصاص داده بود. هرچند ارزیابی‌های علمی در جاهای دیگر نیز هم‌سو با این گزارش بود، این فراخوان عمدتاً نادیده گرفته شد. گزارش اداره‌ی مرکزی محیط زیست بریتانیا در مورد آلودگی محیط زیست نیز تأییدکننده‌ی بسیاری از پیش‌بینی‌های آمریکایی‌ها در مورد کاهش ازون بود هرچند دارای لحن ملایم‌تری بود و اعتقادی به انجام اقدامات شتاب‌زده نداشت. این بحث‌ها در آمریکا کار خود را کرد و باعث افت شدید تولید جهانی سی اف سی‌ها شد. جامعه‌ی اروپا نیز در حال طرح‌ریزی توافقی داوطلبانه بود تا تولید این مواد را کاهش داده یا محدود کند. گزارش آمریکا هم‌چنین باعث شد که آژانس حفاظت محیط زیست تلاش دیگری را برای انجام اقدامی یک‌جانبه آغاز کند. اما کشمکش‌های سیاسی در امریکا باعث شد اوضاع بر علیه تبلیغات زیست محیطی تغییر کند. در پرتو این تغییرات صنایع تشویق شدند که نه تنها راه پیشنهادهای آژانس حفاظت محیط زیست را ببندند بلکه هم‌چنین بکوشند با بهره‌گیری از عدم وجود توافقی جهانی درباره‌ی ضرورت اقدامی جهانی و همگانی علیه استفاده از سی اف سی‌ها، مانع شوند که آژانس به دنبال پیش‌گیری‌های بیش‌تری باشد. اما نخستین گام‌ها برای حصول توافقی جهانی برای حفظ لایه‌ی ازون از طرف سازمان ملل و به وسیله‌ی برنامه‌ی محیط زیست آن به نام یونِپ برداشته شد. یونپ از بدو تأسیس خود در مورد مشکل ازون نگران بود و در همان اوایل، به تصویب طرح جهانی اقدام در مورد لایه‌ی ازون پرداخت که در آن به جزئیات یک طرح پژوهشی که برای بررسی مشکل بالقوه‌ی لایه‌ی ازون لازم است پرداخته شده بود. بعد از آن خبرنامه‌های منظمی توسط این سازمان در مورد لایه‌ی ازون منتشر می‌شد که در آن‌ها پژوهش‌های جاری و تازه‌ترین پیش‌بینی‌ها در مورد از بین رفتن لایه‌ی ازون بررسی می‌شد. یونپ در سال هزار و نه‌صد و هشتاد و یک کارگروهی متشکل از تعدادی از کارشناسان فنی و حقوقی را با مسئولیت تنظیم چارچوب مقاوله‌نامه‌ای برای حفاظت جهانی از لایه‌ی ازون تعیین نمود. این اقدام بالاخره پس از انجام مذاکراتی طولانی و سخت منجر به کنوانسیون وین شد که آن را بیست کشور امضا نمودند. هرچند این سند قدرت اجرایی نداشت و لحن آن نیز ملایم بود اما باعث تثبیت جهانی این مسئله شد و سابقه‌ی مهمی برجای گذاشت. درواقع به نحوی برای نخستین بار کشورهای مختلف توافق کرده بودند در مورد مسئله‌ای زیست محیطی قبل از آن‌که تأثیراتش احساس یا حتی از نظر علمی اثبات شود اقدامات احتیاطی پیش گیرند و نهایتاً این مسئله را حل کنند.

درواقع باید گفت بسیاری از دست‌اندازهایی که برای رسیدن به توافقی در این سطح در مورد مسأله‌ی ازون وجود داشت از این امر ناشی می‌شد که در مورد ابعاد مشکل ازون اختلاف نظر وجود داشت. تا آن مرحله، هنوز مشاهدات جوی شاهدی ارائه نداده بود که بیان‌گر آسیب رسیدن به لایه‌ی ازون باشد. در این زمینه باید توجه داشته باشیم که مقدار ازون دارای تغییرات زیادی بر حسب زمان‌ها و مکان‌های مختلف است. مقدار آن در بالای یک نقطه‌ی مشخص دارای چنان نشیب و فرازهای روزانه، ماهیانه، و سالیانه، و نقطه به نقطه‌ای است که امکان یافتن هرگونه نشانه‌ی قاطعی مبنی بر وجود یک روند طولانی مدت مربوط به فعالیت انسانی را بسیار دشوار می‌سازد. در این زمینه به اطلاعات گسترده و قابل اتکایی نیاز بود. در آن زمان بیش‌تر اطلاعات از شبکه‌های هواشناسی و ایستگاه‌های اندازه‌گیری موجود به دست می‌آمد که دارای توزیع جهانی نامتوازنی بودند و مثلاً بیش از شصت و دو درصد از ایستگاه‌ها در نیم‌کره‌ی شمالی زمین واقع بودند. البته از آن موقع به بعد با نصب ابزارهایی مانند طیف‌سنج در ماهواره‌ها نقشه‌برداری کامل ازون دقیق و بسیار آسان شده است. اما به علت نو بودن این روش نقشه‌برداری از توزیع ازون، سوابق ثبت شده‌ی ماهواره‌ای کافی برای انجام بررسی‌های آماری در این زمینه در دست نبود. به این ترتیب عملاً نگرانی در مورد آسیب رسیدن به ازن بیش‌تر متکی بر ارزیابی‌های نظری و تحلیل الگوی فرایندهای جوی بود تا آزمایش‌های عملی. ذاتاً این‌گونه محاسبات دارای عدم قطعیت‌هایی است که هم از تشریح غیرکافی علمی برنامه‌های کامپیوتری ناشی می‌شود و هم از عدم دقت پیش‌بینی‌ها در مورد کیفیت تغییرات حادث توسط انتشار سی اف سی‌ها در آینده. این درحالی است که اطلاعات اساسی و قابل اعتماد در مورد هرگونه الگویی که در مورد لایه‌ی ازون پیشنهاد می‌شود باید متکی باشد بر مطالعات آزمایشگاهی روی واکنش‌های جداگانه‌ی شیمیایی، سرعت پیش‌روی این واکنش‌ها، رابطه‌ی آن‌ها با تمرکز اتم‌ها و مولکول‌های مختلفِ درگیر در واکنش، و تغییرات دما به ویژه در رابطه با تابش‌های خورشیدی. آن‌گاه چنین آنالیز شیمیایی‌ای باید با نمونه فرایندهای محرکی که بر حرکت‌های ازون مؤثرند در ارتباط قرار گیرد. به نظر می‌رسد اصولاً مناسب‌ترین شیوه‌ی کار عبارت است از قرار دادن ویژگی‌های شیمیایی ازون در یک الگوی سه بعدی جریان عمومی، از نوعی که برای پیش‌بینی تأثیرات گرم شدن کره‌ی زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما انجام این کار در آن موقع هم از نظر فراهم آوردن مقدمات واقعی لازم و هم از نظر زمانی که کامپیوتر برای ارائه‌ی چنین الگویی لازم دارد بسیار پرهزینه بود. به همین خاطر الگوهایی که در دهه‌ی هزار و نه‌صد و هفتاد میلادی برای درک این که در پوش‌کره بر سر لایه‌ی ازون چه آمده است مورد استفاده قرار گرفتند درحقیقت دینامیک جو را بیش از حد ساده کرده و به یک بعد تقلیل می‌دادند. چنین الگوهایی عمدتاً تنها نشان‌دهنده‌ی چگونگی حرکت‌های رو به بالا و رو به پایین گازها در ستون‌های جوی بودند و تنها بیان‌گر میانگین چند ساله‌ی زمانی تمام جو بودند. این الگوها قادر نبودند چیزی در مورد نوسان‌های موجود بین عرض‌های جغرافیایی مختلف، یا نوسانات فصل به فصل در اختیار پژوهش‌گر قرار دهند. تنها حسن چنین الگوهای یک بعدی‌ای سرعت زیاد پردازش آن‌ها در کامپیوترهای آن زمان بود حتی هنگامی که حاوی اطلاعات مفصل شیمیایی بودند. به همین دلیل از آن‌ها به نحو وسیعی برای پیش‌بینی میزان متوسط ازون در پوش‌کره استفاده شده بود. پیش‌بینی‌هایی که بر مبنای این الگوی یک بعدی در مورد رقیق شدن لایه‌ی ازون توسط سی اف سی‌ها صورت می‌گرفت دارای تغییرات و نوسان‌های زیادی بود که انعکاس آن‌ها در سطح جامعه ایجاد نایقینی‌های بسیاری را در مورد فرایند این الگوسازی‌ها درپی داشت. این نوسانات عمدتاً مربوط به درنظر گرفتن پارامترهای شیمیایی مختلف جدیدتر که بالقوه مؤثرند بود، و به این ترتیب مثلاً لازم می‌شد آهنگ پیش‌رفت واکنش‌ها و کیفیت دخالت واکنش‌هایی که قبلاً توسط پژوهش‌گران قبلی درنظر گرفته نشده بودند در الگوها درنظر گرفته شود. روال علمی اصلاح و تکمیل پژوهش‌ها در مورد لایه‌ی ازون جوی اطمینان‌بخش در مورد احتمال خطرناک نبودن وضعیت در جامعه به وجود آورد. درواقع ارزیابی‌های گوناگون درباره‌ی جدی بودن آسیب ادعا شده‌ی وارد بر لایه‌ی ازون، باعث ایجاد سردرگمی فراوانی به ویژه در بین افراد ناآشنا به نایقینی‌های علمی شد. اما در مجموع این روند که در آن احتمال جدی نبودن خطر در آن مستتر بود از نگرانی‌های عمومی کاست به ویژه که حرکت‌های جهانی منجر به کنوانسیون وین این نوید را می‌داد که این مسئله حل شدنی است. اما این خوش‌بینی ایجاد شده دیری نپایید. مقاله‌ی مشترکی از جو فارمن، بریان گاردینر، و جاناتان شنکلین از مرکز بررسی قاره‌ی جنوبگان در کمبریج بریتانیا در مجله‌ی معروف نیچر (طبیعت) به چاپ رسید که اوضاع را به کلی تغییر داد. بنابر گزارش آن‌ها ضایعات عظیم ازونی بر فراز خلیج هالی در قاره‌ی جنوبگان وجود داشت. درحقیقت این نخستین بار بود که به چیزی اشاره می‌شد که از آن به بعد به حفره یا سوراخ موجود در لایه‌ی ازون مشهور شد. با این گزارش سرانجام مدرکی پیدا شده بود که نشان‌دهنده‌ی تحلیل رفتن ازون بود. پس از انتشار این گزارش دیگرانی نیز دست به کار شدند و نتیجه‌ی کار آن‌ها تأیید نتایج گزارش شده‌ی مربوط به پژوهش خلیج هالی بود. در این مورد تصاویر کامپیوتری با توجه به سوابق داده‌های ماهواره‌ای مربوط به نقشه‌ی ازون نشان دهنده‌ی این است که حفره‌ی ایجاد شده در لایه‌ی ازون رو به گسترش بوده است و برفراز جنوبگان و حتی ورای آن گسترده شده است. آن‌چه اثری نیرومند بر افکار عمومی و مباحثات سیاسی-اجتماعی داشت عبارت بود از تصور حفره‌ای در جو که از میان آن پرتوهای سرطان‌زای فرابنفش خورشیدی بر روی زمین فرو می‌ریزد. این واقعه اثری نیرومندتر از جنبه‌ای دیگر بر جامعه‌ی علمی داشت، زیرا که نتایج حاصل از پژوهش در مورد خلیج هالی نخستین نشانه‌های روشن و غیر قابل تردید وجود تغییری واقعی در میزان ازون را نشان می‌دادند و این چنان بزرگ و غیرمنتظره بود که اعتبار الگوهای موجود را مورد تردید جدی قرار داد، چون که آن‌ها قادر نبودند چنین کاهش بزرگی را پیش‌بینی نمایند. علت این بود که این الگوها تنها تصویری ابتدایی از پویایی جوی ارائه می‌دادند. از آن به بعد الگوهای یک بعدی قبلی به صورت دوبعدی بسط یافتند و حرکت‌های غیر عمودی را نیز دربر گرفتند. در مجموع این الگوها قادرند نقشه‌ی کلی توزیع جهانی ازون را به نحوی بسیار خوب بازسازی کنند اما از آن‌ها نمی‌توان دینامیک پیچیده‌ی پوش‌کره را در طی زمستان قطبی قاره‌ی جنوبگان به‌دست آورد. محققین اکنون برآنند که شرایط سخت این فصل باعث پدید آمدن نوعی عمل‌کرد غیر عادی شیمیایی در پوش‌کره می‌شود که تحت تأثیر آن با آغاز بهار در این قاره شرایط برای از بین رفتن وسیع مولکول‌های ازون توسط کلر فراهم می‌شود. الگوهای قبلی حاوی هیچ‌کدام از این ویژگی‌ها نبودند تا قادر به پیش‌گویی ایجاد حفره در لایه‌ی ازون باشند.

همه‌ی این‌ها و نیز کنوانسیون وین که در آن در مورد انجام اقدامی عملی در حل این مشکل توافق شد، مذاکراتی جدی برای تنظیم مقاوله‌نامه‌ای به منظور محدود کردن میزان سی اف سی رها شده در جو را درپی داشت. در این زمان اطلاعات به‌دست آمده از جنوبگان به هراس در مورد آسیب وارده به لایه‌ی ازون افزوده بود اما علیرغم اثبات آسیب وارده به لایه‌ی ازون هنوز هیچ مدرک محکمی که این موضوع را با ویژگی‌های شیمیایی کلر مرتبط سازد به‌دست نیامده بود. بلافاصله دودستگی قدیمی مجدداً بروز کرد. از یک سو ایالات متحده که این بار توسط کشورهای اسکاندیناوی همراهی می‌شد و از سوی دیگر جامعه‌ی اروپا که توسط ژاپن همراهی می‌شد قرار داشتند. آمریکا به عنوان بخشی از استراتژی طولانی مدت‌ترِ کنار گذاشتنِ کلی سی اف سی‌ها درخواست کاهش فوری در تولید این ماده را داشت. در آن زمان چند کشور اروپایی، برخلاف بریتانیا، در مقابل این استراتژی مقاومت می‌کردند. با نرمش‌هایی که دو طرف نشان دادند بالاخره تا اندازه‌ای سازش حاصل شد و پیش‌نویس مقاوله‌نامه‌ای تنظیم گردید. درواقع کشورها و شرکت‌های اروپایی با این شرط زیر بار کاهش تولید سی اف سی رفتند که جدول زمانی کاهش خیلی فشرده نباشد و تدریج درنظر گرفته شده در آن به آن‌ها فرصت دهد تا مواد شیمیایی جای‌گزین را به بازار عرضه کنند. قرار بود تولید ترکیب‌های ساخته شده‌ی جدید، با حق انحصار محافظت شود که این امر برخلاف سی اف سی‌های قدیمی تولید آن‌ها را سودآور می‌ساخت. در زمینه این توافقات به دست آمده باید اذعان کرد که موضع سخت دانشمندان بریتانیایی و نیز مبارزه‌ی بی‌امان گروه‌های طرف‌دار حفظ محیط زیست هم مؤثر بوده است. با سازش‌های به دست آمده‌ی بیش‌تر بالاخره شرایط مقاوله‌نامه‌ها مورد توافق قرار گرفتند و جالب این است که تنها دو هفته بعد از این توافق، مدارک محکمی در اثبات ارتباط کلر (و درنتیجه سی اف سی) و از دست رفتن ازون منتشر شد. اثبات وجود این ارتباط مهم نتیجه‌ی برنامه‌ای آزمایشی بود که با هدایت ایالات متحده صورت گرفته بود. این آزمایش در حدود صد و پنجاه دانشمند و تکنسین از چندین کشور را به کار گرفته بود که در پونتا آرناس در منتهی الیه جنوبی شیلی مستقر بودند. این گروه از دو هواپیما که قادر بودند در درون حفره‌ی ایجاد شده در لایه‌ی ازون پرواز کنند استفاده می‌کردند. ابزارهای نصب شده در یکی از آنها وجود منوکسید کلر را در حین واکنش‌های نابودسازنده‌ی ازون نشان داد. همه‌ی این‌ها درحالی بود که شواهد نگران کننده‌ی دیگری از فرایند نابودی ازون به دست می‌آمد. در برنامه‌ی پژوهشی‌ای که ناسا ترتیب داد یک بار دیگر همه چیز مرور شد و اشکال الگوهای قبلی که قادر به پیشگویی سوراخ لایه‌ی ازون نبودند تشخیص داده
شد. یافته‌های اساسی در این زمینه آن بود که داده‌های ایستگاه‌های زمینی هرگاه به جای استفاده از متوسط‌های سالانه و جهانی، برطبق فصول و روی نوارهای معین عرض جغرافیایی ارزیابی شوند قادرند روند نزولی درازمدت کاهش میزان ازون را به‌گونه‌ی قابل توجهی نشان دهند. این تحلیل‌ها در عین حال وجود روندهای فوق‌الذکر زمستانی منتهی در عرض‌های جغرافیایی شمالی‌تر را تأیید کرده است و از آن حکایت دارد که امکان دارد نابودی ازون درحال تسریع باشد. مقاوله‌نامه‌ها به اجرا درآمد. در آن‌ها به‌ویژه گسترش ظرفیت تولید اف سی اف در سراسر جهان ممنوع اعلام شده بود. شرایط این مقاوله‌نامه‌ها سازشی بود بین منافع گونه‌گون و گاه متضاد بین کشورهای درگیر در این مسئله که به سختی حاصل شد. اما خیلی زود معلوم شد این شرایط کافی نیست و عمق فاجعه بیش از آنی است که تصور می‌شد. نگرانی و تبلیغات فراوان در این زمینه دیگر جای اختلاف نظر چندانی باقی نگذاشت و اراده‌ای سیاسی برای اعمال کنترل‌های شدیدتر بین‌المللی در این زمینه به‌وجود آمد. مقاوله‌نامه‌های قبلی مورد بررسی مجدد قرار گرفتند. این بررسی منجر به اعمال کنترل شدیدتری بر انتشار ترکیب‌های اولیه شد و تتراکلرید کربن و متیل کلروفرم را هم زیر کنترل آورد. این ارزیابی‌های مجدد ناتوانی الگوهای کامپیوتری از پیش‌گویی دقیق ابعاد مسئله را پذیرفت و نکوشید بررسی‌های خود را منوط به پیش‌گویی‌های جزئی وضعیت آینده کند بلکه درعوض تمرکز را بر نگرانی از علائم ناگوار وضعیت موجود ازون برفراز جنوبگان و تا حدودی شمالگان گذاشت. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که این وضعیت نگران کننده تغییر نمی‌کند مگر این‌که نخست میزان کلر در جو تثبیت شود و سپس به طور مرتب کاهش یابد تا به میزان موجود در زمان اولین روزنه‌ی مشاهده شده در این لایه برسد. اما حتی اگر تمام کشورها بر طبق شرایط این موافقت‌نامه‌ها عمل کنند زمین هنوز برای دهه‌ها شاهد پیدایش فصلیِ حفره بر فراز جنوبگان خواهد بود. برای تغییر واقعی این وضعیت نیاز به انجام اقدام‌هایی شدیدتر است.

تشدید کنترل‌ها و تجدید نظر در مقاوله‌نامه‌ها باعث شد توجه‌ها ار سی اف سی که عمری طولانی دارند به سمت ترکیب‌هایی با طول عمر کوتاه‌تر، به عنوان جای‌گزین آن‌ها، برگردد. بسیاری از این نوع ترکیبات از نظر شیمیایی مشابه با سی اف سی هستند. یکی از آنها هیدروکلروفلوئوروکربن است که هم‌چنان حاوی کلر و نیز کربن و فلوئور است. اما هیدروژن اضافه‌ای که در این مولکول وجود دارد زمان پایداری عناصر سازنده‌ی این مولکول در جو را کاهش می‌دهد. اما به هر حال حتی این ترکیب‌های کوتاه عمر قادر به حمل کلر به پوش‌کره هستند و می‌توانند سهمی در نابودی ازون داشته باشند. از همین‌رو به عقیده‌ی بعضی از دانشمندان تولید و انتشار آن‌ها را نیز باید تحت کنترل دقیق قرار داد، هرچند در اعلامیه‌ها از آن‌ها به عنوان مواد انتقالی نام برده شده است و استفاده‌ی مسئولانه و محتاطانه از آن‌ها تا قبل از کنار نهادن کلی آنها در چند دهه‌ی آینده تقاضا شده است.

قسمت بزرگی از مسیر طولانی توافق بین‌المللی در باره‌ی تلاش برای جبران آسیب وارده به لایه‌ی ازون بدون اطمینان به وجود اثباتی علمی بر موضوع طی شد. تیم‌های تخصصی تنها می‌توانستند آخرین الگوهای پیش‌بینی شده را ارزیابی نمایند. هنوز اما آنان قادر به گفتن این که میزان دقیق تغییرات الگوها چه بوده و نتایج آن‌ها چه خواهد بود نبودند. ولی هنگامی که مدرک مستند آسیب به لایه‌ی ازون به‌دست آمد معلوم شد که میزان آسیب بسیار بیشتر از تمام پیش‌بینی‌ها بوده است، و این درحالی است که حتی در دوره‌ای اصلاً از انجام پیش‌گویی‌های آسیب نیز کاسته شده بود و حتی در مورد اصل مسئله ایجاد تردید می‌شد. به هر حال اما ماجرای لایه‌ی ازون نشان داد که برای مسائل حیاتی زیست محیطی، مثل مسئله‌ی گرم شدن زمین، می‌توان و شاید باید حتی بدون دریافت قطعیت علمی به توافقی بین‌المللی رسید.