مشروع الفيزياء ((((تلوث الغلاف الجوي))))

مشروع الفيزياء ((((تلوث الغلاف الجوي))))
[تلوث الغلاف الجوي
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 Black Smog 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. ويتلوث الهواء بسبب النفايات الناتجة من عمليات التصنيع، وإفراط النشاط البشري في بناء المدن، وتفجير أحجار الجبال، والتعدين، وحرق الأخشاب. ويمكن تقسيم هذه الملوثات إلى مجموعتين إحداهما غازية والأخرى مواد صلبة.
1- المجموعة الغازية
من أهم الملوثات الغازية للهواء الغازات التالية:
أ- أول أكسيد الكربون: وهو غاز سام عديم اللون والرائحة، وينتج عن الوقود الكربوني وعمليات الاحتراق في الجو. ويتركز هذا الغاز في المدن الصناعية وبخاصة المدن الشديدة الازدحام المروري، ويؤثر هذا الغاز على عمليات التنفس لكل الكائنات الحية على سطح الأرض.
ب- ثاني أكسيد الكبريت: ينتج هذا الغاز أساساً، نتيجة لعمليات احتراق النفط والغاز الطبيعي، وذلك لاحتوائهما على نسبة من الكبريت. ويتميز غاز ثاني أكسيد الكبريت برائحته الكريهة النفاذة، وتزداد خطورته على عمليات التنفس لكل الكائنات الحية عند زيادة نسبته إلى 3 جزء في المليون، ويتسبب كذلك في الأمطار الحمضية الضارة على سطح الأرض.
ج- أكاسيد النيتروجين: وتتكون عند اتحاد النيتروجين والأكسجين، خاصة عند احتراق البنزين والسولار في المركبات والسيارات والأجهزة المولدة للطاقة في محطات توليد القوى الكهربائية. وعند استنشاق نسبة عالية من أكاسيد النيتروجين تلتهب الرئتين، وقد يؤدي ذلك إلى الوفاة، كما إنها تتحد مع الهيموجلوبين في الدم، وتعرقل من وصول الأكسجين إلى الدم.
د- الهيدروكربونات: وهي عبارة عن مركبات عضوية تتكون من الكربون والأكسجين، وعند ارتفاع نسبتها في الجو تؤدي إلى الضباب الأسود.
2- المجموعة الصلبة
وهي تتألف من مواد صلبة دقيقة الحجم جداً تبدو عالقة في الهواء، ومن بينها الرمال دقيقة الحجم، والغبار، والرماد البركاني، والهباء الجوي Aerosol، الذي يتألف من المواد الصلبة الدقيقة الحجم المختلطة بالغازات والمكونة للدخان والضباب. ومن بين مصادر هذه الجزئيات الصلبة بعض نفايات محطات توليد الطاقة الكهربائية، ومحطات القوى الحرارية، والنشاط البشري الناتج عن التعدين وتكسير الأحجار في المحاجر وخاصة الأسمنت والفخار
وعلى ضوء الأضرار الجسيمة، التي سببتها وتسببها الملوثات في الهواء، فقد وضُعت معايير دولية توضح الحد الأقصى المسموح لكل من هذه الملوثات في الجو، والتي لا ينبغي تجاوزها حفاظاً على سلامة الغلاف الجوي، والبيئة، وبالتالي الإنسان. إذ ينبغي ألاّ تزيد نسبة أول أكسيد الكربون عن 35 جزءاً في المليون، وثاني أكسيد الكبريت عن 0.14 جزءاً في المليون، وأكاسيد الحديد عن 0.50. جزء في المليون، والهيدروكربونات عن 2.4 جزء في المليون، والجزئيات الصلبة عن 260 ميكروجرام/ متر3.
وقد تبين للعلماء بأن درجة حرارة الهواء الملامس لسطح الأرض على المستوى العالمي في زيادة تدريجية مستمرة خاصة بعد سنة 1880، وقبل هذه السنة، لم تكن الزيادة في درجة الحرارة تتعدى أكثر من ربع درجة مئوية لكل قرن من الزمان، غير أنها زادت فيما بعد بمعدل يصل إلى أكثر من نصف درجة مئوية لكل ربع قرن من الزمان، ويرجع ذلك إلى انتشار المناطق الصناعية في أرجاء واسعة من العالم، وزيادة عدد المركبات والسيارات. ومع الارتفاع المستمر في درجة حرارة الهواء عالمياً، يزداد حدوث الجفاف في نطاقات واسعة من العالم. وينتج عن ارتفاع درجة حرارة الهواء عن المعدل، الذي كان سائداً من قبل، زيادة سرعة انصهار جليد المناطق القطبية، وبالتالي ارتفاع مستوى سطح البحر.
ولا يقتصر دور الملوثات الغازية والصلبة في الغلاف الجوي على الإضرار بصحة الإنسان واستمرار الحياة على سطح الأرض، بل إنها تؤدي إلى ظاهرتين خطيرتين وهما سقوط الأمطار الحمضية وحدوث ثقب الأوزون.
ثقب الأوزون The Ozone Hole
تؤثر الملوثات الغازية والصلبة في تلوث كل من الهواء والماء والتربة، وينعكس ذلك على صحة الإنسان، كما أن بعض هذه الملوثات الجوية Air Pollutants تهدد استمرار الحياة على سطح الأرض. وينجم عن بعض هذه الملوثات تآكل طبقة الأوزون الاستراتوسفيريStratosphere Ozone Layer وهو الدرع، الذي يحمي الكائنات الحية بما فيها الإنسان على سطح الأرض من التعرض لأخطار الأشعة فوق البنفسجية، التي تسبب إصابة الإنسان بسَفْعة الشمس Sun Burn وسرطان الجلد.
ويتمثل في طبقة الاستراتوسفير نوعان من الأشعة فوق البنفسجية تمتص نواتج التفاعلات الكيميائية، وتعمل إحداها على تعزيز وجود الأوزون وتنشيط تجمعه ، في حين تعمل الأخرى على تحلله وتدميره. وهناك علاقة عكسية في غاية الحساسية بين الأشعة فوق البنفسجية وطبقة غاز الأوزون. فقد تبين للعلماء أنه عند نقص تجمعات الأوزون بنحو 1% من وزنه، تزداد الأشعة فوق البنفسجية، التي تخترق الدرع الأوزوني The Ozone Shield بنسبة 2% من شدتها. ويصاحب وصول تلك الأشعة إلى سطح الأرض حدوث الغيوم والتغبر Dustiness.
وتعد مركبات الكلوروفلوروكربون Chlorofluoro Carbon من أخطر المُهَدِّدات المباشرة لتجمعات الأوزون. ويستخدم الإنسان هذه المركبات في صناعة غازات التبريد، وفي صناعة أجهزة التكييف، وفي صناعة حفظ المواد الغذائية وتعليبها. كما تستخدم هذه المركبات في صناعة الأبخرة المضغوطة، وزجاجات العطور، ورش الأيرسول Aerosol Spray، ومواد إزالة رائحة العرق Deodorants ، ورش الشعر وتثبيته Hair Spray. ومنذ سنة 1974، حذر العلماء من الأضرار الناتجة عن الإفراط في استخدام منتجات هذه الصناعات.
وقد أظهرت قراءات الأجهزة، في المحطات الميتورولوجية البريطانية سنة 1985، تدني حجم الأوزون، وتكوين ثقب هائل فوق المناطق القطبية الجنوبية The Antarctic's Ozone Hole، وقد اعتقد العلماء في البداية بأن ذلك الأمر قد يكون مرجعه أخطاء في عمليات التسجيل الميتورولوجي، غير أنه تبين لهم بعد ذلك استمرار اتساع ثقب الأوزون القطبي الجنوبي، حتى صار يحتل مساحة تناهز مساحة قارة أوروبا. كما أوضحت أجهزة الرصد أن ثقب الأوزون قد ازداد حجمه في الثمانينيات بنسبة 50% مما كان عليه في السبعينيات من هذا القرن.
وقد عنيت الدول المتقدمة بقياس حجم طبقة الأوزون والتسجيل اليومي لما يحدث فيها من تغيرات، عن طريق كل من أجهزة الرصد الأرضية والأجهزة المتيورولوجية المثبتة في الأقمار الصناعية المناخية. ونظراً لخطورة الأمر قررت بعض الدول (خاصة الولايات المتحدة الأمريكية وكندا والسويد والنرويج) تحديد كميات الإنتاج السنوي من مكونات الكلوروفلوروكربون. غير أن بعض الدول الصناعية الأخرى لم تلتزم بهذه السياسة .