Download
1 / 57
690 likes | 1.5k Views
الجامعة الإسلامية بغزة كلية العلوم قسم البيئة و علوم الأرض. مدخل في علوم الأرض و البيئة GEOL 1302. الفصل الخامس تلوث الهواء Air pollution. تلوث الھواء. مكونات الھواء طبقات الغلاف الجوي مشكلات بیئیة في الغلاف الجوي تلوث الھواء تآكل طبقة الأوزون في الستراتوسفیر ظاھرة الدفیئة
E N D
الجامعة الإسلامية بغزةكلية العلوم قسم البيئة و علوم الأرض مدخل في علوم الأرض و البيئة GEOL 1302 الفصل الخامس تلوث الهواء Air pollution
تلوث الھواء • مكونات الھواء • طبقات الغلاف الجوي • مشكلات بیئیة في الغلاف الجوي • تلوث الھواء • تآكل طبقة الأوزون في الستراتوسفیر • ظاھرة الدفیئة • التلوث الإشعاعي • التلوث بالضجیج • التلوث الضوئي
طبقات الغلاف الجوي • یمتد الغلاف الجوي من سطح الأرض حتى أكثر من 1000 كم فوقھ. • یتكون الغلاف الجوي من أربع طبقات تبعاً للتغیر في درجة الحرارة . • أ- الطبقة المناخیة ( تروبوسفیر) Troposphere • وھي الطبقة الهوائية السفلیة الملامسة لسطح الأرض. • تحوي 75 % من كتلة الھواء المكونة للغلاف الجوي . • تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا إلى أعلى بمعدل 6.5 درجة سليزية لكل 1000 م. . • الھواء في ھذه الطبقة دائم الحركة بفعل تغیرات درجة الحرارة على سطح الأرض . • تنتھي ھذه الطبقة عندما تبدأ درجة الحرارة بالارتفاع . • یسمى ھذا الحد تروبوبوز Tropopause
طبقة الستراتوسفير Stratosphere • تمتد من التروبوبوز وحتى ارتفاع 50كم تقريبا. • تمتاز هذه الطبقة بعدم حركة الهواء وقلة بخار الماء وازدياد الاوزون وبكثافة ادنى كثيرا من الطبقة المناخية . • سبب ارتفاع درجة الحرارة في هذه الطبقة هو امتصاص الاشعة فوق البنفسجية لتشكيل الاوزون. • ينتهي الستراتوسفير عند الستراتوبوز حيث تبدأ درجة الحرارة بالانخفاض .
طبقة الميز وسفير Mesosphere • تنتهي على ارتفاع 80كم تقريبا من سطح الارض. • تنخفض درجة الحرارة تدريجيا في هذه الطبقة حتى تصل الى 90 درجة تحت الصفر . • تنتهي بالميزوبوز .
الطبقة الحرارية او الايونية • تمتد من الميزوبوز حتى ارتفاع اكثر من 1000 كم فوق سطح الارض . • سبب ارتفاع درجة الحرارة تصادم جزيئات الغازات مع اشعة شمسية وكونية عالية الطاقة . • الهواء في هذه الطبقة قليل الكثافة جدا .
مشكلات بيئية في الغلاف الجوي • تلوث الهواء • تأكل الاوزون • ظاهرة الدفيئة • الضجيج • التلوث الاشعاعي • التلوث الضوئي
تلوث الهواءAir Pollution • ادى تزايد اعداد البشر وكثرة استعمالهم للوقود الاحفوري الى اضافة مواد كثيرة للهواء . • ما يضيفه الانسان من ملوثات لا يزيد عن عشر ما تضيفه الطبيعة سنويا . • حيث تضيف البراكين عازي ثاني اكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين ،بينما يؤدي تحلل المادة العضوية في المستنقعات الى خروج كمية كبيرة من غاز الميثان ، اما الاشجار فينتج عنها ملايين الاطنان من المواد العضوية الطيارة . • ومن غير الممكن التمييز بين الملوثات الطبيعية والبشرية ، الا ان الطبيعة قادرة على الحفاظ على نوع منن التوازن بين هذه الملوثات وبين الكائنات الحية التي تعيش عليها .
ملوثات الهواء ومصادرها • اولا الملوثات الاولية :- • تخرج الى الهواء من مصدر التلوث مباشرة كغاز ثاني اكسيد الكبريت . • وتشمل • أكاسيد الكربون، أكاسيد الكبريت ومركباته،أكاسيد النيتروجين،الفلزات،الهالوجينات،المواد المعلقة في الهواء، المواد العضوية الطيارةVOCs • ثانيا الملوثات الثانوية :- • وهي الملوثات التي تنتج من تفاعل الملوثات الاولية بمساعدة الاشعة فوق البنفسجية . • وتشمل • الاوزون،نترات البيروكسي اسيتيل،الهطل الحمضي .
5. تلوث الهواء Air Pollution ملوثات الهواء ومصادرها تقسم ملوثات الهواء إلى قسمين:أولية وثانوية تبعاً لآلية إنتاجها فالملوثات الأولية هي تلك التي تخرج إلى الهواء من مصدر التلوث مباشرة كغاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يضاف إلى الهواء عند حرق الفحم الحجري مثلاً أما الملوثات الثانوية فتنتج من تفاعل الملوثات الموجودة في الهواء مع بعضها البعض. أولاً :الملوثات الأولية primary pollutants وهي مجموعة من المواد تغلب عليها الأكاسيد ينتجها البشر كما تنتجها الطبيعة أنظر شكل 2- 5 للتعرف على أنواعها وكميات انبعاثها سنوياً. أ:أكاسيد الكربون : ثاني أكسيد الكربون هو غاز الكربون الرئيسي في الجو.90% من هذا الغاز مصدرها تنفس الكائنات الحية غير أن هذه الكمية تستهلك من جديد في عملية التركيب الضوئي من النباتات. يطلق الإنسان سنوياً 5بليون طن من ثاني أكسيد الكربون في عمليات حرق الوقود الأحفوري وحرق الغابات أو ما نسبته 0.4%تقريباً مما هو موجود في الغلاف الجوي.وسندرس تأثير ذلك على الدفيئة في عنوان لاحق . أما إذا كان الاحتراق غير كامل فينتج غاز أول أكسيد الكربونco . وهو غاز خانق بسبب إتحاده بهيموغلوبين الدم ومنع التنفس.يتكون من احتراق الوقود الأحفوري في وسائل النقل والصناعة ويخرج منه إلى الجو سنوياً قرابة بليون طن.
5. تلوث الهواء Air Pollution ب:أكاسيد الكبريت ومركباته: يصل الكبريت إلى الجو بطرق عديدة من مثل البراكين على شكل SO2وتحلل المواد العضوية لا هوائياً(كبريتيد الهيدروجين) وغبار الصحراء الحامل للكبريتات وغير ذلك.غير أن أهم مركبات الكبريت في الجو هو غاز ثاني أكسيد الكبريت SO2. مصدره الرئيسي بالإضافة إلى البراكين حرق الوقود الأحفوري وتكرير البترول والغاز وبعض الصناعات وتعد الولايات المتحدة والصين أكبر الدول انتاحاً لهذا الغاز يتحول هذا الغاز إلى ثالث أكسيد الكبريت SO3الذي يذوب في الماء ليشكل حامض الكبريتيك شديد الضرر بالنباتات كمكون للمطر الحمضي.ويأتي غاز ثاني أكسيد الكبريت وأيون الكبريتات ثانياً بعد التدخين في أسباب أمراض الجهاز التنفسي. ج:أكاسيد النيتروجين: تنتج أكاسيد النيتروجين في أثناء حرق الوقود الأحفوري فيتأكسد نيتروجين الهواء المصاحب للأكسجين أو الموجود في الوقود إلى أكسيد النتريك NO أولاً الذي بدوره يتأكسد إلى ثاني أكسيد النيتروجينNO2بني اللون يذوب هذا الغاز في الماء ويصبح مكون مهم في المطر الحمضي ثم أنه يسهل في تكون الأوزون القريب من سطح الأرض45%من هذا الغاز في الجو هو من إنتاج البشر ثم إن هذا الغاز ينتج أيضاً من أكسدة الأمونيا الناتجة من تحلل المادة العضوية والأسمدة.
5. تلوث الهواء Air Pollution د: الفلزات: تضاف إلى الهواء سنوياً بكميات ليست قليلة من بعض الفلزات الضارة بصحة الإنسان والبيئة من مثل الرصاص والزرنيخ والزئبق والكادميوم وغيرها ينتج معظمها من حرق الوقود الأحفوري خاصة الفحم الحجري والبترول وتوجد في الجو على شكل بخار أو مادة معلقة في الهواء فالرصاص مثلاً يخرج من احتراق البنزين في وسائل النقل (2مليون طن في السنة عالمياً).يؤدي تكدس الرصاص في الجسم إلى شكل من أشكال التخلف العقلي للأطفال أما الزئبق فيضاف إلى الهواء من حرق الفحم أو من المبيدات الفطرية التي توضع مع الدهانات وغيرها. ه:الهالوجينات: ونخص من بينها الفلور والكلور التي تستعمل في غازات الثلاجات وغيرها على شكل مركبات الكربون والكلور والفلور (Chlorofluorocarbons) التي ينتج منها 600مليون طن سنوياً والتي أثرت كثيراً في تآكل طبقة الأوزون وسنفصل القول في هذه المسألة في عنوان لاحق.
5. تلوث الهواء Air Pollution و:الموارد المعلقة في الهواء Particulate Material وهي مواد صلبة معلقة أو قطرات سائلة معلقة في الهواء ومن أمثلتها الغبار وحبوب اللقاح والدخان وبعض الفلزات وغير ذلك كثير قد يزيد ما ينتجه الإنسان من هذه المواد عالماً عن 100مليون طن سنوياً غير أن البراكين وعواصف الصحراء (مثلاً رياح الخمسين في بلادنا والطوز في الخليج) قد تنتج ما يربو على 100مرة انتاج البشر من هذه المواد المعلقة ويبدو أن الحبيبات الدقيقة جداً هي الأكثر خطراً لأنها تدخل مع هواء التنفس إلى الرئتين مسببة أمراض الجهاز التنفسي ومنها سرطان الرئة مرتبط بدخان السجائر أو غبار الإسبست . ز:المواد العضوية الطيارة(vocs) Volatile Organic Compunds : وهي مجموعة من المركبات العضوية التي توجد في الهواء على شكل غازات.وهي من إنتاج الطبيعة في غالبيتها.فالنباتات تنتج ما مقداره 350 مليون طن من مركبات الإيزوبرين و450مليون طن من مركبات التروبين (C10H15) بينما تطلق المستنقعات وزراعة الأرز وغيرها ما مقداره 400مليون طن من غاز الميثان . يتأكسد الجزء الأعظم من هذه المواد في الجو إلى أكاسيد الكربون.وهناك مجموعة أخرى من المواد الطيارة تطلقها الصناعات الكيميائية ومصافي البترول واحتراق الوقود الأحفوري في وسائل النقل والصناعة مثالها البنزين والتولوين والكولوروفوم وغيرها.وهذه المجموعة الأخيرة بشرية المصدر وتكثر في المدن الكبيرة .
5. تلوث الهواء Air Pollution ثانياً:الملوثات الثانوية وهي الملوثات التي تنتج من تفاعل الملوثات الأولية بمساعدة الأشعة فوق البنفسجية لإنتاج مواد جديدة خطرة على الصحة والبيئة.ومن ثم تسمى هذه الملوثات الثانوية أيضاً الملوثات الكيموضوئية photochemical. أ.الأوزون : ينتج غاز الأوزون قريباً من سطح الأرض في المدن الكبرى ذات الجو الملوث من خلال تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الأكسجين الجزئي O2أو غاز ثاني أكسيد النيتروجين. وفي كلتا الحالتين يتحرر الأكسجين الذري النشط Oالذي يتحد مع جزئ أكسجين مكونة جزئ أوزون O3كما هو موضح في التفاعلات التالية : O2 + UV = O + O O + O2 = O3 NO2 + UV = NO + O O + O2 = O3 الأوزون مؤكسد قوي يؤدي إلى أضرار واضحة في النباتات ومواد البناء كالدهانات والمطاط والبلاستيك وبعض أجزاء جسم الإنسان الحساسة كالعيون والرئتين. فهو ملوث خطر قرب سطح الأرض ولكنه مفيد في طبقات الجو العليا كما سنرى.
5. تلوث الهواء Air Pollution ثانياً:الملوثات الثانوية ب:نترات البيروكسي أسيتيل Peroxyacetylylnitrates يقوم الأوزون أو أكسيد النتريك الناتجان من التفاعلات الضوئية السابقة بالتفاعل مع المواد العضوية الطيارة لإنتاج مركبات عضوية جديدة تدعى نترات البيروكسي أسيتيل Peroxyacetylylnitrates أو اختصاراًPAN . ج:الضبخنPhotochemiclSmog اشتق المصطلح ضبخنSMOGنحتا من مصطلحي الضباب Fog والدخان Smoke.وينتج الضبخن من تفاعل بعض الملوثات الهوائية مثل ثاني أكسيد النيتروجين والمركبات العضوية الطيارة بحضور الأكسجين وبمساعدة الأشعة فوق البنفسجية فينتج الأوزون ونترات البيروكسي أسيتيل PANS وبعض المركبات العضوية الأخرى.كما أن جزءاً من هذه التفاعلات يدخل في تكون الأوزون.ويوضح التفاعل التالي مجمل ما يجري.لاحظ وجود NO2 في طرفي المعادلة لأنه يعود لوضعه الأولي باتحاده بالأكسجين ليبدأ من جديد في تكوين الأوزون. NO2 + UV + VOC + O2 ----------------------- NO2 + O3 + PAN + Aldehydes
5. تلوث الهواء Air Pollution ثانياً: الملوثات الثانوية يسمى هذا النوع ضبخن لوس أنجلس ويحدث عندما يكون الهواء ساكناً في المدن الكبرى ذات المناخ الجاف الحار حيث توجد أشعة الشمس الللازمة للتفاعلات السابقة.فتصبح المدينة محاطة بقبة من هذا الضباب الدخاني الذي قد يحجب أكثر من30%من ضوء الشمس.غير أن الرياح والأمطار تساعد على التخلص منه.وتنبع خطورة الضبخن الكيميائي الضوئي من وجود ملوثات هوائية خطرة خاصة على جهاز التنفس. ويسود في المدن الباردة الماطرة كمدينة لندن (ضبخن لندن) تلوث بغاز ثاني أكسيد الكبريت وغيره ولكن دون وجود تفاعلات ضوئية.ولهذا النوع من الضبخن أثر ضار على التنفس. د.الهطل الحمضي Acid Precipitation قلنا في العناوين السابقة أن أكاسيد الكبريت والنيتروجين ما أن تتحد مع الماء حتى تصبح حموضاً.قد تنزل مع مياه المطر أو مع الثلج أو حتى تبقى معلقة مع قطرات الماء في الغيوم التي تلامس الجبال العالية.وفي كل هذه الحالات يكون الهطل حمضياً.قد تصل حموضة المطر العادي (بلا تلوث)إلى 5.7 رقماً هيدروجينياً بسبب ذوبان ثاني أكسيد الكربون الجوي.ومن ثم وعند وجود أكاسيد الكبريت والنيتروجين قد يصل الرقم الهيدروجيني إلى أقل من4وأحياناً أقل كثيراً.تسهم أكاسيد الكبريت بثلثي الحموضة بينما تسهم أكاسيد النيتروجين بمعظم الثلث الباقي.
5. تلوث الهواء Air Pollution ثانياً: الملوثات الثانوية هذا النوع من المطر أو الهطل شديد الضرر بالبيئة .مثال ذلك أن قرابة18000بحيرة في المنطقة الجبلية في جنوب السويد والنرويج أصبحت مياهها حامضية لدرجة أن معظم أشكال الحياة الحساسة للحموضة قد انتهت مثل بيوض بعض الأسماك ويرقاتها.والصورة قريبة من ذلك في بحيرات كندا وشرق الولايات المتحدة.أما النباتات فيكفي أن نسوق مثالاً من ألمانيا.فقد كان 8% من أشجار غابات غربي ألمانيا قد ماتت أوتموت عام1982.وقد بلغت النسبة34 % وفي عام 1985 حيث بلغت خسارة ألمانيا في تجارة الأخشاب أكثر من بليون ماركا ألمانيا. ولن ننس تأثير المطر الحمضي على الآثار والتماثيل وغيرها المصنوعة من الرخام أو الحجر الجيري أو البرونز.
معالجة التلوث الھوائي • وذلك عن طريق التخلص من الملوث : • إما قبل خروجھا أو أثناء خروجھا من مصدر التلوث . • مصادر التلوث البشري :- • ١. عوادم وسائل النقل كالسیارات والقطارات والسفن • ٢. الآلات المشابهة لوسائل النقل في الصناعة. • ٣. مداخن المصانع. • ٤. مداخن مصافي النفط والغاز ومحطات تولید الطاقة الكهربائية .
ومن اهم طرق السيطرة على الملوثات أ. إزالة الكبریت من مصادر الوقود الاحفوري یستعمل الفحم الحجري بكثرة في أوروبا والولایات المتحدة والصین وھو أكثر أشكال الوقود الأحفوري كبریتاً.و أكثرھا تلوثاً للبیئة بأكاسید الكبریت . ** ومن أسالیب التعامل مع هذه المسألة : *استعمال أنواع الفحم الحجري الأقل كبریتاً . *استعمال الغاز الطبیعي بدل الفحم الحجري . *تطویر بدائل الطاقة الأخرى كالطاقة الشمسیة . *خلط الفحم الحجري بالحجر الجیري.
ب.السیطرة على أكاسید النیتروجین ** یمكن السیطرة على ٥٠ % من أكاسید النیتروجین المنبعثة من احتراق الوقود في الآلات عن طریق ما یعرف "بالحرق المرحلي“ ** یحرق الوقود أولاً على درجات حرارة مرتفعة في جو فقیر بالأكسجین حیث لا تتشكل أكاسید النیتروجین .وفي المرحلة الثانیة یكمل الاحتراق في درجات حرارة منخفضة في جو غني بالأكسجین وفقیر بالوقود مما یقلل تكون أكاسید النیتروجین مرة أخرى. وكطریقة أخرى یمكن استعمال العوامل المساعدة Catalysts التي تزیل أكثر من ٩٠ %من أكاسید النیتروجین والمواد الهيدروكربونية و أول أكسید الكربون الناتجة في عوادم الآلات .
ج. إزالة المواد المعلقة • عن طريق وضع المرشحاتFilter على مداخن المصانع المنتجة للمواد المعلقة . • ومن أسھل الطرق المباشرة لتقلیل ما تخرجھا ھذه المصانع إلى الجو یمكن التحكم في فتحات المرشحات وحجمھا وعددھا لإنقاص التلوث بھذه المواد إلى حدودھا الدنیا.
تآكل طبقة الأوزون في الستراتوسفیر • يعتبر الأوزون القریب من سطح الأرض ھو من ملوثات الھواء الضارة بصحة الإنسان والحیوان والنبات. • وھو الموجود في طبقة الستراتوسفیر الطبقة الثانیة من طبقات االغلاف الجوي. • یوجد أعلى تركیز للأوزون على ارتفاع ٣٠ كم فوق سطح الأرض • نشأت طبقة الأوزون من خلال تفاعل الأشعة فوق البنفسجیة مع غاز الأكسجین،حیث تقوم الأشعة فوق البنفسجیة ذات الطاقة العالیة بتفكیك الأكسجین الجزئي وإنتاج الأكسجین الذري ذي النشاط الكبیر تتحد بجزئیة أكسجین منتجة من الأوزون تبعاً للتفاعلات التالیة : O2 + UV = O + O O + O2 = O3 الأوزون
كیف یتآكل غاز الأوزون وما أسباب ذلك **یوجد أكثر من سبب لتغیر نسبة غاز الأوزون في الستراتوسفیر ارتفاعا و هبوطا فالنسبة مرتبطة بتذبذب النشاط الشمسي مصدر الأشعة فوق البنفسجیة ا لتي تنتج الأوزون. غیر أن العلماء مجمعون على أن السبب الرئیسي لذلك ھو بشري. ففي كل عام قبل ١٩٩٠ كانت دول العالم تنتج ما مقداره ٣٢٠٠٠٠ طن من مواد كلوروفلوروكربونChlorofluorocarbons أو اختصارا یطلق .CFCs على هذه المواد جماعیا الفریون. تستعمل بكثرة في التبرید في الثلاجات وكمذیبات ومواد مساعدة في صناعة حاویات وجبات الطعام السریع. هذه المواد خاملة كیمیائیا،غیر سامة، غیر قابلة للاشتعال الأمر الذي أدى إلى شیوع استعمالھا
تآكل طبقة الأوزون في الستراتوسفیر **تخرج ھذه المواد إلى الغلاف الجوي. ولأنھا خاملة ولا تتفاعل مع غیرھا ترتفع بتیارات الحمل عالیا في الغلاف الجوي إلى أن تصل إلى طبقة الأوزون. **ینتج عن تآكل طبقة الأوزون جزئیا أن یصل إلى سطح الأرض جزء متناسب مع التآكل من الأشعة فوق البنفسجیة مما یؤدي إلى مشكلات بیئیة نذكر منھا سرطان الجلد.
ظاهرة الدفیئة Green House Effect جاء المصطلح العربي " ظاهرة الدفیئة " للتشابه بین ما یحدث في جو الأرض وما یجري في البیوت الزجاجیة أو البلاستیكیة التي تستعمل في الزراعة . تخترق أشعة الشمس جدران هذه البیوت فتشیع الحرارة في جوھا الداخلي حیث النبات . ولكن الجدران نفسھا تحتبس الحرارة داخل البیوت لأنھا لا تسمح للهواء بالخروج من البیوت. وبالتالي یصبح ھواء ھذه البیوت أكثر حرارة مما یحیط بھا.
كیف یسخن جو الأرض؟ يكاد ان يكون الاشعاع الشمسي اوطاقة الشمس هي المصدر الوحيد للطاقة على الارض **قد تكون الأشعة المرئیة (4.0– ٠٫٧ میكرومتر ) والأشعة تحت الحمراء ( ٠٫٧ – 800میكرومتر ) ھي التي تعنینا في تسخین جو الأرض القریب منا. والمعروف أن الأشعة تحت الحمراء ھي أشعة حراریة. **الإشعاع الشمسي الذي یصل فعلیا إلى سطح الأرض ھي الأشعة المرئیة. تنفذ الأشعة المرئیة من خلال ھواء الغلاف الجوي وتصل إلى سطح الأرض حیث تمتص فیسخن سطح الأرض . یقوم ھذا السطح المسخن ببث حرارته نحو الجو على شكل الأشعة تحت الحمراء یمتصھا ھواء الجو القریب من سطح الأرض لأنھ أطول من الأشعة المرئیة فلا تنفذ منھ. فیسخن ھذا الجزء القریب من الغلاف الجوي ویعید بث حرارته نحو سطح الأرض. أي أنھ یحتبس الحرارة المنبعثة من سطح الأرض ولا یسمح لھا بالنفاذ أو الإفلات إلى أعلى. **أما مكونات الھواء التي تقوم بامتصاص الأشعة تحت الحمراء فھي غاز ثاني أكسید الكربون وبخار الماء والمیثان والكلوروفلوروكربون وأكاسید النیتروجین . أما الأكسجین والنیتروجین فلا تقوم بهذه المهمة ..
غازات الدفیئة لا تدوم الحیاة على الأرض دون غاز ثاني اكسيد الكربون. **حيث أنه المكون الرئیسي في عملیة التمثیل الضوئي في المنتجات التي ھي أساس دورة سریان الطاقة في النظام الحیوي. وھو الذي یسھم مع غیره من غازات الدفیئة في الحفاظ على اعتدال حرارة جو الأرض ملائمة للحیاة. ازداد تركیزه في الوقت الحاضر كثیرا بلغ قرابة ٣٨٠ جزءا من الملیون هذه الزیادة في تركیز ثاني أكسید الكربون ھي التي تثیر قلق علماء البیئة والمناخ.
غاز ثاني أكسید الكربون المصدر الأول لغاز ثاني أكسید الكربون ھو حرق الوقود الأحفوري في وسائل النقل والصناعة والتدفئة وغیرھا. وتبلغ كمیة ما ینبعث من ھذا المصدر وحده ما مقداره ٦٥ % من جمیع المصادر الأخرى. والمعروف أن الثورة الصناعیة بدأت باستعمال الفحم الحجري ثم دخل البترول في القرن العشرین بشكل واضح. أما المصدر المھم الثاني فھو قطع الغابات وحرقھا. ھذا المصدر ذو تأثیر مزدوج في زیادة ھذا الغاز. فقطع الأشجار یقلل أعدادھا التي تأخذ ثاني أكسید الكربون في عملیة التمثیل الضوئي وبالتالي یزداد تركیزه . كما أن حرقھا یؤدي إلى زیادة تركیز ھذا الغاز في الجو. ویسھم ھذا المصدر بما مقداره ٣٣ % من ھذا الغاز المنبعث إلى الجو. أما النسبة الصغیرة الباقیة ( ٢ %) فیخرج من مصادر قد یكون أھمھا صناعة الإسمنت حیث یحرق صخر الحجر الجیري (كربونات الكالسیوم ) فیتفكك مطلقا ھذا التي تنطلق سنویا من ھذه المصادر جمیعھا بقرابة ٨٫٥ بلیون CO الغاز. وتقدر كمیة 2 طن. وتؤدي إلى زیادة نسبتھ في الجو ٠٫٤ % سنویا. في الجو فإنھ یسھم حالیا بقرابة ٥٠ % من CO بسبب ھذه الكمیة الكبیرة من غاز 2 إسھامات غازات الدفیئة جمیعھ ا. أي إلیھ یعزى نصف تأثیر غازات الدفیئة في ھذه الظاهرة – ظاهرة إحماء أو تسخین جو الأرض .Global Warming
غاز المیثان • لغاز المیثان 4CH عدة مصادر. فھو ینبعث من التحلل اللاهوائي في مزارع الأرز والمستنقعات والأراضي الرطبة ومواقع الطمر الصحي . • ویتسرب من أنابیب الغاز الطبیعي ومحطات تكریر البترول . ثم إنھ یتشكل في مناجم الفحم الحجري حیث یشتعل أحیانا ویودي بحیاة العدید من عمال المناجم . • وھي الآن (ppb) كانت نسبتھ في الجو قبل الثورة الصناعیة ٨٤٨ جزء من بلیون١٧٥٠ جزءا من بلیون تقریبا وتزداد ھذه النسبة بمقدار ١ % سنویا. • على الرغم من ضآلة كمیتھ في الغلاف الجوي بالنسبة لثاني أكسید الكر بون إلا أنھ یسھم بما مقداره ١٨ % من تأثیر مجموع غازات الدفیئة في إحماء جو الأرض . سبب ذلك أن قدرتھ على حبس الحرارة المنبعثة من الأرض تساوي ٢٠ ضعفا قدرة.CO2
كلوروفلوروكربون FCsC • وھي مجموعة من المواد الخاملة كیمیائیا ذات العمر الطویل . وقد تحدثنا عنھا في موضوع تآكل طبقة الأوزون. یوضح الجدول أسماء مجموعة من ھذه المواد ونسبة كل منھا في الجو (تقاس بجزء من ترلیون) وقدرتھا على امتصاص الأشعة تحت الحمراء بالنسبة لثاني أكسید الكربون . حیث تتراوح ھذه النسبة بین عدة آلاف إلى أكثر من ٢٠٠٠٠ مرة قدرة CO2 . • وتسھم بقرابة ١٤ % من تسخین جو الأرض. • أكسید النیتروز N2O • المصدر الرئیسي لھذا الغاز ھو حرق الوقود الأحفوري والغابات ومن التربة. وھو ملوث للجو كما تحدثنا سابق ا. ازدادت كمیتھ من ٢٨٥ إلى ٣١٢ جزء من بلیون بین الثورة الصناعیة والوقت الحاضر. • وقدرتھ على امتصاص الأشعة تحت الحمراء أكثر من ٣٠٠ مرة CO2 . تزداد نسبتھ في الجو بمقدار ٢٫٠ % سنویا ویسھم بحوالي قدرة ٦ % من مجموع تأثیر غازات الدفیئة .
بخار الماء • بخار الماء واحد من الغازات التي تحافظ على حرارة الغلاف الجوي القریب من سطح الأرض. • لا یعد بخار الماء ملوثا للجو لأنه مصدر المطر المرغوب فیه. • ثم إن مصدر بخار الماء الرئیسي ھو سطوح البحار والمحیطات وغیرھا التي تساوي قرابة ٧١ % من سطح الكرة الأرضیة. • ما ینتجھ البشر من ھذا الغاز لا قیمة لھ مقارنة بالمصادر الطبیعیة . • أفعال البشر ھي التي قد تؤدي إلى إعادة توزیع نسبة الرطوبة في الجو . • قدرة بخار الماء على حبس الحرارة المنبعثة من الأرض أدنى من قدرة غاز ثاني أكسید الكربون.
إحرار جو الأرض Global Warming • ادت الثورة الصناعیة الأوروبیة الى ارسال مجموعة من الغازات القادرة على حبس الحرارة في جو الأرض القریب من سطحھا وخاصة غاز ثاني أكسید الكربون. • ویعتقد كثیر من العلماء أن حرارة جو الأرض قد ارتفعت بمقدار ٠٫٥ نصف درجة في القرن الماضي. • وتدل بعض النماذج الریاضیة المستعملة للتنبؤ بما سیكون علیه الوضع عام ٢٠٧٥ بأن حرارة الجو سترتفع بین ١٫٥ –٤٫٥ درجة سلسیة وأن السبب المباشر لذلك ھو كمیة CO2 التي یعتقدون أنھا ستصبح ضعف ما ھي علیه الآن إذا استمر انبعاث الغاز بنسبة انبعاثھ الحالیة .
ولذلك قام مجموعة من العلماء بدراسة فقاعات الھواء المحتبسة في جلید القارة المتجمدة الجنوبیة وقاموا بتحليل نسبة CO2 وكذلك النظائر المستقرة فوجدوا أن نسبة CO2 الآن ھي الأعلى . • وبذلك يكون ثاني اكسيد الكربون هو السبب المباشر لارتفاع حرارة جو الارض .
تأثیر إحماء جو الأرض • . أ. ذوبان الجلید وارتفاع سطح البحر . • تكدست كمیات كبیرة من الجلید في العصور الماضیة وغطت القارة المتجمدة الجنوبیة وشمال روسیا وكندا وقمم الجبال العالیة . • حدث ذلك بسبب برودة الجو . فبخار الماء الذي یخرج من البحار والمحیطات یھطل على شكل ثلج وبالتاليیھبط مستوى البحر الى أكثر من 130 مترا وتقل بذلك مساحة البحار والمحیطات . • وعندما یسخن جو الارض یحدث العكس تماما . فیبدأ الجلید بالذوبان وتعود مياهه إلى البحار والمحیطات ویرتفع سطح البحر .
ب . التغیرات في الطقس • حيث يعتقد البعض أن احرار جو الأرض سیؤدي إلى قلة الأمطار ومن ثم التصحر باستمرار وما یتحدث به كثیر من غیر العارفین بھذا العلم . • غیر أن ذلل غير صحيح حيث سیؤدي إحماء جو الأرض إلى زیادة بخار الماء في الجو بسبب زیادة الحرارة وزیادة مساحة البحار و المحیطات . • الأمر الذي سیؤدي بالضرورة إلى زیادة الأمطار بصورة غير منتظمة
ما العمل ..؟؟ ١. تحسین أداء الآلات والأجھزة التي تحرق الوقود الأحفوري كوسائل النقل والتدفئة وفي الصناعة . ٢. التوقف عن إنتاج غازات CFCs لأنھا مهلكة للأوزون في طبقات الجو العلیا. ٣. مساعدة فقراء البرازیل وإفریقیا والشعوب الأخرى التي بھا الغابات الاستوائیة للتوقف عن إخلاء هذه الغابات وحرقھا . فالشجرة تمتص غازco2وتقللھ في الجو . والغابات مهمة في تأثیرھا على المناخ والأحیاء البریة الأخرى . ٤. محاولة تطویر بدائل الطاقة الأحفوریة كطاقة الریاح وحرارة الأرض الجوفیة وطاقة المد والجزر مما سیؤدي إلى التخلص منco2 ٥. جمع غاز المیثان في مكبات الطمر الصحي .
التلوثالإشعاعي Radiation Pollution • يعتبر هذا التلوث من اخطر الملوثات . كالأشعة الكونیة والأشعة السینیة والأشعة فوق البنفسجیة . • یقوم الغلاف الجوي بالتخلص من معظم هذه الأشعة بالامتصاص أو الانعكاس بحیث لا یصل إلى سطح الأرض سوى القليل منھا. • وتقوم طبقة الأوزون بامتصاص قرابة 99% من الأشعة فوق البنفسجیة . • النشاط الإشعاعي Radioactivity هو التحلل التلقائي لمجموعة من العناصر في الارض مثل اليورانيوم والراديوم والثوريوم ، بینما تسمى العناصر التي تقوم بھذا النشاط ”العناصر المشعة“ • تتحلل العناصر المشعة طبيعيا بكيفية ثابتة وسرعة محددة لكل عنصر مشع . • للنشاط الإشعاعي مصدران : • اولهما طبیعي دون تدخل البشر كما ھو الحال في تحلل الیورانیوم الموجود في صخور • الفوسفات والغرانیت وغیرھا . • وثانیھما اصطناعي ناتج عن تفجیر القنابل الذریة أو في المفاعلات الذریة التي تقام • للأغراض السلمیة كتولید الكهرباء . .
أنواع الأشعة **یخرج من النشاط الإشعاعي طبیعیا كان أم اصطناعیا ثلاثة أنواع من الأشعة تختلف في الأضرار الناتجة عنھا لقدرتھا على الاختراق : أ .أشعة ألفا : وھي نوى ذرات الھیلیوم . فھي ثقیلة ومشحونة إیجابیا .وقدرتھا على الاختراق قلیلة جدا یمكن إیقافھا بورقة عادیة . ب . أشعة بیتا : ھي الكترونات صغیرة الحجم والكتلة مشحونة سلبیا . وھي أكثر قدرة على الاختراق من دقائق ألفا إذ تستطیع أن تخترق الجلد . ج . أشعة جاما : وھي أشعة كھرومغناطیسیة غیر مشحونة ذات طاقة عالیة وقدرة اختراق عالیة إذ تخترق جسم الإنسان بسهولة د . النیوترونات : التي تخرج من القنابل أو المفاعلات الذریة . وھي جسیمات غیر مشحونة مما یجعل قدرتھا على الاختراق عالیة . یقاس الإشعاع والأضرار الناتجة عنھ بعدة أنواع من الوحدات . منھا راد التي تعني جرعة الإشعاع الممتصة ( من الإنسان مثلا ) وتساوى0.01جول ممتصة /كغم أو 100 أرغ /غم . وهناك وحدة ریم تساوي راد ممتصة مضروبة في عدد من الثوابت التي تصف قدرة الكائنات على التأثر بالأشعة .
كیفیة الإضرار تعد ھذه الأشعة أمثلة على الأشعة المؤینةIonizing Radiation فعندما تخترق ھذه الأشعة أجساد الكائنات الحیة فإنھا تطرد الكترونات من المركبات الكیمیائیة للخلایا وتحولھا إلى أیونات تبعا لكمیة الجرعة الإشعاعیة . ینتج عن ذك تخریب الأنسجة الجسم بطریقتین رئیسیتین: أولاھما: أن یحدث التأین تغییرا مباشرا في جزیئات المركبات العضویة التي تكون التراكیب الخلویة أو تحمل الأوامر الخلویة إلى أجزاء الجسم . وثانیھما: أن ینتج التأین أیونات حرة في الخلایا . وأخطر ھذه الأیونات ھي الأیونات الحرة المؤكسدة أو المرجعة التي تتفاعل مع الحموض النوویة والبروتینات وغیرھا من المركبات الخلویة فتقطع روابطھا الكیمیائیة وبالتالي تعطل قدرتھا على القیام بأعمالھا الطبیعیة في الخلایا والجسم . وینتج عن ذلك أعراض وأمراض نذكر منھا السرطان بكل أنواعھ والعقم وأمراض الجهاز العصبي . بما في ذلك جهاز المناعة والھرم المبكر والتشوهات الخلقیة للأجنة قبل الولادة . ثم أن بعض هذه الأخطار تورث للأجیال التالیة خاصة التشوهات الخلقیة . وذلك لأن الإشعاع قد أحدث خللا في جینات الجسم في أثناء التغیرات الكیمیائیة.
***ما جرعة الإشعاع التي یمكن أن تحدث مثل هذه الأعراض والأمراض التي وصفناھا ؟ الجرعات القویة واضح تأثیرھا . ولكن الخلاف موجود حول الحد الأدنى للجرعة التي یمكن أن تترك آثارا مع الزمن . فالجرعات الصغیرة لھا أثر تراكمي قد یؤدي إلى حدوث مشكلات مع الزمن حتى لو كانت بمقدار 2 ریم .. هناك فروقا فردیة في قدرة الجسم على إصلاح الأضرار التي تنشأ عن التخریب الكیمیائي الناتج عن الأشعة . وبالتالي جاء عدم الاتفاق على الحد الأدنى من جرعة الأشعة الضارة .
الآثار البیئیة للتلوث الإشعاعي • قد لا یكون هناك خطر حقیقي من تلوث بالإشعاع الطبیعي إلالفي حالة واحدة ھي تجمع غاز الرادون في مكان یستنشقھ الإنسان . وسنفرد لھذا الموضوع عنوانا خاصا . • فالعناصر المشعة موجودة في الطبیعة منذ أن كانت الأرض. ولم تسجل مشكلات صحیة لسكان جنوب الھند والبرازیل مثلا الذین یعیشون في مناطق تتركز فیھا العناصر المشعة ویصدر عنھا أكثر من 2000 میلیریم سنویا أو 2 ریم . • وفي الولایات المتحدة فإن معد ما یتلقاه الفرد من الإشعاع سنویا 360 ملریم . وفي الأردن یبني قسم كبیر من السكان بیوتھم – منذ أن كانوا – فوق الصخور غنیة بالفوسفات ذي المحتوى المرتفع من الیورانیوم . ومن ثم یمكن إھمال النشاط الإشعاعي الطبیعي كمصدر للتلوث ولاخطورة منھ على صحة البیئة . • ومرد ذلك أن العناصرالمشعة في الطبیعة بطیئة الإشعاع جدا ونسبتھا صغیرة بحیث لا یخرج منھا في المحصلة إلا ما لا یؤذي الحیاة فعلا .
التخلص من النفایات المشعةRadioactive Waste Disposal Site • تنتج النفایات المشعة ( سوائل تحوي نظائر مشعة ) عن مختبرات البحث العلمي في الجامعات ومؤسسات البحث العلمي والمستشفیات والمفاعلات الذریة وصناعة أسلحة الذریة . • وفي جمیع ھذه الحالات لا بد من التخلص من ھذه النفایات . وھي بلالا شك أخطر أنواع النفایات على الإطلاق . وفي ھذه النفایات مشكلتان: • أولاھما أنھا خطرة جدا إذا تسربت إلي المیاه أو التربة. لأنھا ستصل في النھایة إلي الإنسان والحیوان والنبات. وقد تحدثنا عن أضرار سابقا • وثانیھما أنھا تدوم طویلا جدا ( آلاف السنین حسب نوع النظیر المشع). وبالتالي فلابد أن نختار مواقع دفنھا بحرص زائد یتناسب وخطورتها وديمومتها في البیئة. ومن ثم فلیس غریبا أن تسعي دول الدیمقراطیة الغربیة لتخزینھا في دول العلم الفقیر لتبقي أوطانھم نظیفة. • ویمكن أن نصنف النفایات المشعة إلي نوعین تبعا لدرجة خطورتها : النوع الأول نفایات منخفضة الإشعاع مثل أدوات ملوثة وملابس وضمادات ومواد بناء وغیرھا. والنوع الثاني نفایات عالیة الخطورة من مثل قضبان الوقود النووي المستنفذة المستعملة في المفاعلات السلمیة ومخلفات مصانع الأسلحة الذریة .
كیف نتخلص من النفایات المشعة ؟ • كانت الولایات المتحدة وبریطانیا حتى ١٩٧٠ تلقي هذه النفایات المشعة عالیة الخطورة في المحیطات بعد وضعھا في برامیل وھي جریمة في حق البیئة البحریة التي قد تصل إلي البشر ثم توقفتا تحت ضغط المنظمات البیئیة. ویبدو أن فرنسا وسویسرا والیابان وبلجیكا مازالت تفعل ذلك. • غیر أن الولایات المتحدة الأمریكیة قد اختارت موقعا في الجرف البركاني في نیفادا تضع فیھ هذه النفایات. ویبدو أن عددا من دول أوروبا قد بدأت منذ سنوات في دراسات جیولوجیة مكثفة لاختیار مواقع في بلادھا لهذه الغایة . • علي أي حال فإن الموقع الدائم المقترح یجب أن تكون صخوره كتیمة خالیة من الصدوع والفواصل والتشققات كمناجم الملح الصخري وأن تكون مستقرة جیولوجیة بعیدة عن أماكن حدوث الزلازل المدمرة. • ھذا عن جیولوجیة الموقع غیر أن النفایات المشعة یجب أن تخزن في حاویات خاصة في ھذا الموقع علي عمق كبیر( أكثر من٢٠٠ متر) تحت سطح الأرض . ثم تحاط الحاویات بمواد طینیة جیدة الرص ویوضع فوقھا أیضا مزیج من المواد الأرضیة كالبنتونیت والغرانیت حتى سطح الأرض . ١٠ بلیون دولار حسب تقدیرات الولایات المتحدة الأمریكیة . -
التلوث بالرادونRadon pollution الرادون غاز خامل كیمیائیا لیس لھ لون أو طعم أو رائحة. وینتج من سلسلة النشاط أو التحلل الإشعاعي بالیورانیوم - 238 الموجودة في الطبیعة. فبعد عدة تحللات الیورانیوم ینتج عنصر الرادیوم. یتحلل الرادیوم لیعطي غاز الرادون – 222 والرادون بحد ذاتھ مشع أي یتحلل تلقائیا لیعطي خمس نظائر ولیدة مشعة لیصل في النھایة إلي الرصاص- 206 المستقر إشعاعیا . تكمن خطورة الرادون في النظائر الخمسة التي تنشأ عنھ: أولا لأنھا نشطة كیمیائیا فبمجرد تكوینھا فإنھا یمكن إن تلصق بالرئتین . وثانیا لأنھا تتحلل إشعاعیا بسرعة مطلقة أشعة ألفا وبیتا وجاما التي تخترق وتمزق أغشیة وخلايا الرئتین وتدمرھا بالطریقة التي وصفناھا أعلاه في عنوان" أنواع الأشعة وكیفیة الإضرار" . یبدو أن مرض سرطان الرئة وھو المرض الرئیسي الناتج عن تنفس غاز الرادون بكمیة كافیة وكمثال علي ذلك فإنھ في الولایات المتحدة الأمریكیة یعد استنشاق الرادون المسؤول الثاني عن أمراض سرطان الرئة بعد التدخین .
