لم يدرك الإنسان مقدار خطره على تغيير مكونات غازات الغلاف الجوي وتلوثه إلاّ منذ ظهور النهضة الصناعية في الدول الأوروبية والولايات المتحدة الأمريكية. ومنذ ذلك الحين تميزت مدنها الصناعية بكثرة تعرضها للضباب الأسود القاتل، وزيادة تلوث هوائها بالغبار والدخان وغازات ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكبريت الناتجة عن النشاط الصناعي فيها، ومن بين الكوارث، التي حدثت بسبب تلوث الهواء في المدن الصناعية، ما حدث في مدن حوض نهر الميز في بلجيكا سنة 1930، وفي مدينة بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) سنة 1948، وفي مدينة لندن سنة 1952، مما راح ضحيته أكثر من أربعة آلاف حالة وفاة بسبب تراكم الضباب الأسود، واستنشاق الدخان الصناعي والغازات الكبريتية المركزة في الهواء.
تتمثل خطورة التلوث الهوائي في صعوبة التحكم فيه إذ يستطيع الإنسان أن يتحكم في المياه التي يشربها والغذاء الذي يأكله لكنّه لا يستطيع على اختيار الهواء الذي يتنفسه ففي كل يوم تنتشر ملايين الأمتار المكعبة من الغازات الناتجة عن احتراق الفحم والغازات وبترول المصانع وبنزين السيارات وتسمم الكائنات الحية كما أنّ النشاط الإشعاعي المميت للإنسان يزداد زيادة خطيرة بسبب الانفجارات الذرية والمراكز النووية وهذا كله يشكل خطرا على الإنسان والحيوان والنبات إذا تلوث الغلاف الجوي خطير جدّا لذا نقدم بحثنا هذا لنعرفه بشكل أكثر وضوحا حيث نبين مصادره والآثار التي تنجم عنه طبعا آثاره السلبية لأنّ لا إيجابيات له.
1 - تحديد أغلفة الكرة الأرضية.
2 - ملوثات الغلاف الجوي ومصادرها:
- الطبيعية.
- الصناعية
- .CO2 – COالاحتراقات المسببة لانطلاق بعض الغازات
- الاحتراق الغير التام لغاز البوتان والميثان.
- الاحتراق التام لغاز الميثان.
- الغازات والأدخنة الملوثة للجو والاحتراقات التي تنجم عنها.
- المصادر الطبيعية والصناعية لتلوث الغلاف الجوي.
- التلوث الإشعاعي.
- بعض تأثيرات التلوث الجوي.
- تأثير التلوث الجوي على طبقة الأوزون.
- الأمطار الحمضية.
- تحديد أغلفة الكرة الأرضية:
تمهيد: يسود الكرة الأرضية أربعة أغلفة وهي:
الغلاف الصخري
الغلاف المائي
الغلاف الجوي أو الغازي
الغلاف الحيوي
تنقسم الكرة الأرضية بطبيعة مكوناتها إلى قسمين التضاريس والمناخ في حين أنّ التضاريس تشمل كل من الغلاف المائي والصخري أما المناخ فيشمل الغلاف الغازي أو الجوي.فالأرض إذن تشمل مظهرين والتوزيع بينهما توزيعا غير عادل بحيث:
أ- الغلاف الصخري:
ويتمثل في القارات والجزر ويمثل الأجزاء الصلبة (منجمات،معادن، كبريت... ) والتربة من سطح الكرة الأرضية أي ما يعادل %جزء من هذا الغلاف، يمثل نسبة 29 148746000 كلم2.
ب- الغلاف المائي:
ويتمثل في المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والمياه الجوفية وعلى شكل جليد (يشكل منها، في حين أن الماء العذب يشكل من 3 إلى 5 فقط) يمثل %الماء المالح 95 إلى 97 من سطح الكرة الأرضية أي ما يعادل 361254000كلم2.% نسبة 71 أما بالنسبة للأغلفة الأخرى (الجوي والحيوي) فهما لا يقلان أهمية عن الأغلفة الأخرى ويشغلان منصبا هاما ومفيدا للأرض
ج- الغلاف الجوي أو الغازي:
هو طبقة رقيقة هوائية محيطة بالكرة الأرضية تتحرك معها ظلال حركتيها اليومية والسنوية لأنّه جزء منها. له سمك متوسط 350 - 400 كلم يزداد عند خط الاستواء بفعل الحرارة والقوة الطاردة ويقل عند القطبين بفضل انخفاض درجة الحرارة وانعدام القوة الطاردة وازدياد القوة الجاذبية، ومن خصائصه ذا حركة دائمة، حيث لا لون له ولا رائحة ولا طعم وغير مرئي، بفضله وجدت الحياة على الأرض.
الغلاف الجوي مركب من غازات وبعض المركبات الكيميائية حيث يتكون من خليط من الغازات
د- الغلاف الحيوي:
ويشمل جميع الكائنات الحية التي تشترك في بعض الجوانب كالإحساس والحركة والنمو والتنفس. ومن هذه المكونات الكائنات الحية الأولية كالطحالب والبكتيريا والفطريات ثم النباتات والحيوانات بأنواعها المختلفة والإنسان.
ملوثات الغلاف الجوي ومصادرها:
نقصد بتلوث الهواء وجود مواد ضارة به مما يلحق الضرر بصحة الإنسان في المقام الأوّل ومن ثمّ البيئة التي يعيش فيها ويمكننا تصنيف ملوثات الهواء إلى قسمين:
1- مصادر طبيعية:
أي لا يكون للإنسان دخل فيها مثل الغازات والأتربة الناتجة عن ثورات البراكين ومن حرائق الغابات والأتربة الناتجة عن العواصف والانبعاثات الناتجة عن شدّة أشعة الشمس خاصة في فصل الصيف في المناطق الصحراوية المكشوفة (غاز الأوزون) وهذا بالإضافة إلى والانبعاثات الناجمة عن تسرب الغاز الطبيعي، وهذه المصادر عادة ما تكون محدودة في مناطق معينة تحكمها العوامل الجغرافية والجيولوجية ويعد التلوث من هذه المصادر متقطعا وموسميا:
الغازات: أهم أربعة ملوثات الهواء هي:
CO أول أكسيد الكربون
CO2 ثاني أكسيد الكربون
أكاسيد النيتروجين. الجسيمات العالقة:
وهي الأتربة الناعمة العالقة في الهواء والتي تأتي من المناطق الصحراوية.
أو تلك الملوثات الناتجة من حرق الوقود ومخلفات الصناعات، بالإضافة إلي وسائل النقل.
أمّا بعض الغازات والملوّثات الأخرى:
مثل:
- غاز ثنائي أكسيد الكبريت فلوريد الإيدروجين وكلوريد الإيدروجين المتصاعد من البراكين المضطربة.
- أكاسيد النيتروجين الناتجة عن التفريغ الكهربي للسحب الرعدية.
- حبيبات لقاح النبات.
- تساقط الأتربة المختلفة عن الشهب والنيازك إلى طبقات الجو السطحية الإشعاعات المنطلقة من التربة أو صخور القشرة الأرضية.
الأتربة الناتجة عن العواصف:
كالضباب والغبار حيث تهب العواصف في المناطق الجافة وشبه صحراوية وتثير كميات هائلة من الغبار الذي يؤثر بطريقة مباشرة على التنفس
2- مصادر صناعية:
أي أنها من صنع الإنسان وهو المتسبب الأول فيها فاختراعه لوسائل التكنولوجيا التي يظن أنها تزيد من سهولة ويسر حياته فهي على العكس تماما تزيدها تعقيدا وتلوثا. فاستخدام الوقود في الصناعة ووسائل النقل (البرية والبحرية والجوية) وتوليد الكهرباء وغيرها من الأنشطة كالنشاط الإشعاعي الذي يؤدي إلى انبعاث غازات مختلفة وجسيمات دقيقة إلى الهواء والانبعاثات الصادرة عن الأجهزة والمعدات الكهربائية وعن الاستعمال الغير الآمن والسليم للمبيدات الحشرية وعن الأسمدة العضوية والكيميائية والإصباغ ومواد الإنشاءات والزخرفة وعن التدخين وعن أجهزة في الهواء وغيرها.CO2 التبريد وتكييف الهواء وقلة التشجير التي تؤدي إلى تكاثف كمية وهذا النوع من التلوث (تلوث الغلاف الجوي) مستمر باستمرار أنشطة الإنسان ومنتشر بانتشارها على سطح الأرض في التجمعات السكانية وهو التلوث الذي يثير الاهتمام والقلق حيث أنّ مكوناته وكمياته أصبحت متنوعة وكبيرة بدرجة إحداث خلل ملحوظ في التركيب الطبيعي للهواء.
الغبار الصناعي:
قد يحتوي الغبار الصناعي على مركبات الرصاص والبريليوم والزرنيخ والنحاس والخارصين وذلك يتوقف على نوعية المنشأة الصناعية المسببة للغبار ويلاحظ أنّ وقود السيارات (الكازولين) يحتوي على 3-4 سم من مادة رابع آثيلات الرصاص تضاف هذه المادة لتقليل الفرقعة في أثناء حرق الوقود.
الاحتراقات المسببة لانطلاق بعض الغازات CO2 – CO
الاحتراق غير التام "لغاز البوتان والميثان":
معناه أنه هناك بعض المواد الناتجة عن الاحتراق ويمكن لها أن تحترق مرة أخرى ونأخذ على سبيل المثال:
البوتان: هو عبارة عن غاز عديم اللون والرائحة وصيغته الكيميائية C4H10
حيث أثبتت التجارب أنّه يلتهب في الهواء في وجود غاز المعادلة تبين ذلك: N2 وO2
غاز الآزوت + غاز الأوكسجين+ غاز البوتان غاز الآزوت+ غاز الفحم + الماء.
N2 + O2 + C4H10 N2 + CO2 + H2O
نلاحظ أنه لم يطرأ أي تحول على غاز البوتان رغم وجود الأوكسجين O2
CH4 الميثان: صيغته الكيميائية
احتراق غاز الميثان في الهواء الجوي في وجود غاز O2 – N2
المعادلة تبين ذلك:
غاز الميثان + غاز الأوكسجين + غاز الآزوت غاز الفحم + الماء غاز الآزوت.
CH4 + O2 + N2 CO2 + H2O + N2
الاحتراق التام "لغاز الميثان":
هو عبارة عن تفاعل كيميائي بين جسم قابل للاحتراق وجسم حارق عادة المادة الحارقة .O2 هي غاز الأوكسجين
احتراق غاز الميثان بالأوكسجين:
ينتج هذا الاحتراق الماء وغاز ثنائي أكسيد الكربون (الذي يعكر رائق الكلس ننمذج التحول الكيميائي بمعادلة كيميائية تحتوي طرفين: المتفاعلات والنواتج.
المعادلة: CH4 + 2O2 CO2 +2H2O
* الغازات والأدخنة الملوثة للجو والاحتراقات التي تنجم عنها:
هناك مجموعة من الغازات والأدخنة التي تؤثر سلبا على الجو ونذكر منها:
غاز أول أكسيد الكربون :
هو غاز ليس له لون ولا رائحة ومصدرة عملية الاحتراق الغير كامل للوقود.
ويصدر من عوادم السيارات ومن أحترق الفحم أو الحطب في المدافئ . وهو أخطر أنواع تلوث الهواء وأشدها سمية على الإنسان و الحيوان.يتركز في الهواء بنسبة 0.01%.
غاز ثاني أكسيد الكربون :
يتكون غاز ثاني أكسيد الكربون من احتراق المواد العضوية كالورق والحطب والفحم وزيت البترول . ويعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من الوقود من أهم الملوثات التي أدخلها الإنسان على الهواء. أن عملية الاتزان البيئي التي تذيب غاز ثاني أكسيد الكربون الزائد في مياه البحار والمحيطات مكوناً حمضياً ضعيفاً يعرف باسم حمض الكربونيك ويتفاعل مع بعض الرواسب مكوناً بكربونات وكربونات الكالسيوم . وتساهم النباتات أيضاً في استخدام جزء كبير منه في عملية التمثيل الضوئي .
وتجدر الإشارة إلى أن الإسراف في استخدام الوقود وقطع الغابات أو التقليل من الساحات الخضراء ساهم في ارتفاع نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو والذي قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض وهو ما يعرف بالاحتباس الحراري .
غاز ثاني أكسيد الكبريت:
غاز ثاني أكسيد الكبريت هو غاز حمضي يعتبر من أخطر ملوثات الهواء فوق المدن والمنشآت الصناعية. ويتكون من احتراق أنواع الوقود كالفحم وزيت البترول وأيضاً بعض البراكين تطلق هذا الغاز.
ويعتبر غاز ثاني أكسيد الكبريت أحد عناصر مكونات الأمطار على سطح الأرض فيلوث التربة والنباتات والأنهار والبحيرات والمجاري المائية, وبذلك يسبب إخلالا بالتوازن البيئي.
غاز ثاني أكسيد النتروجين :
هذا الغاز وغيره من أكسيد النتروجين تنتج من احتراق المركبات العضوية وأيضا من عوادم السيارات والشاحنات وبعض المنشآت الصناعية وهو يكون مع بخار الماء في الجو حمضاً قوياً هو حمض النتريك ويسبب الأمطار الحمضية.
وعند وصوله مع بقية أكاسيد النيتروجين إلى طبقات الجو العليا ( طبقة الأوزون ) يحدث كثيراً من الضرر لهذه الطبقة .
المصادر الطبيعية والصناعية لتلوث الغلاف الجوي:
التلوث الإشعاعي:
تسبب الإنسان في إحداث تلوث يختلف عن الملوثات المعروفة وهو التلوث الإشعاعي الذي يعد في الوقت الحالي من أخطر الملوثات البيئية الناتج عن الاستعمال الغير عقلاني المفرط للطاقة النووية التي يستعملها الإنسان بشكل
متزايد وهوعبارة عن تطاير الذرات وانتشارها في الجو الذي يحيط بنا، وقد يظهر تأثير هذا التلوث بصورة سريعة ومفاجئة على الكائن الحي كما قد يأخذ وقتا طويلا ليظهر في الأجيال القادمة ومنذ الحرب العالمية الثانية وحتى وقتنا الحالي استطاع الإنسان استخدام المواد المشعة في إنتاج أخطر القنابل النووية والهيدروجينية.
ومن أهم الأمراض التي يتعرض لها الإنسان بسبب الإشعاع ظهور احمرار بالجلد أو اسوداد في العين كما يحدث تحطّم في الخلايا التناسلية كما تظهر بعض التأثيرات في مرحلة متأخّرة من العمر مثل سرطان الدم الأبيض وسرطان وسرطان الغدة الدرقية ويؤدي إلى نقص في كريات الدم البيضاء والالتهابات المعوية وتتعدى أخطاره لتصل إلى النباتات والأسماك والطيور مما يؤدي إلى إحداث اختلال في التوازن البيئي وإلحاق أضرار بالسلسلة الغذائية.
بعض تأثيرات التلوث الجوي:
تأثير التلوث الجوي على طبقة الأوزون:
تعد طبقة الأوزون ضرورية لحماية الحياة على سطح الأرض أمّا التلوث الجوي فهو عكسها ( طبقة الأوزون) فهو ضروري لإخفاء الحياة على سطح الأرض فهو يبطل كل فوائدها فهي تلعب دورا هاما في حماية الأرض من إشاعات الشمس الضارة خاصة الأشعة فوق البنفسجية (الصادرة عن الشمس) التي تسبب أمراضا مزمنة كسرطان الجلد وأمراض الأعين وتحمينا هذه الطبقة بفضل غاز الأوزون الذي يمتص هذه الأشعة الضارة،بحيث يحدث ثقوبا فيها وسببها زيادة نسب غاز ثاني أكسيد الكربون في الهواء لكثرة النشاطات الصناعية على الأرض، وزيادة نسب غاز الكلور والبرومين وزيادة أكاسيد الكبريت والنتروجين، ولهذه الثقوب أثر ضار جدا على مناخ الأرض ونشاطات الكائنات الحية عليها.
الأمطار الحمضية:
تتفاعل أكاسيد الكبريت والنتروجين المنبعثة من مصادر مختلفة مع بخار الماء في الجو لتتحول إلى أحماض ومركبات حمضيه ذائبة تبقى معلقه في الهواء حتى تتساقط مع مياه الأمطار مكونه ما يعرف بالأمطار الحمضية . وفي بعض المناطق التي لا تسقط فيها الأمطار تلتصق هذه المركبات الحمضية على سطح الأتربة العالقة في الهواء وتتساقط معها فيما يعرف بالترسيب الحمضي الجاف. و أحيانا يطلق تعبير " الترسيب الحمضي" على كل من الأمطار الحمضية وعلى الترسيب الجاف. ونظرا لان ملوثات الهواء قد تنتقل بفعل الرياح إلى مسافات بعيده قد تعبر الحدود الوطنية إلى دول أخرى.
أهمية الغلاف الجوي:
* يزود المخلوقات الحية بالهواء للتنفس.
* سمح بنفاذ الأشعة الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء والحماية.
* يقي سطح الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة ويمنع وصولها للأرض
نلاحظ كذلك أنه لم يطرأ أي تغير على غاز الآزوت رغم تواجده لذلك فإننا نستنتج أنّ التحول الكيميائي حادثة يصعب تحديد ما يحدث خلاله.