الملوثات الجوية وتاثيراتها البيئية

اولا العوامل المحددة لكثافة الملوثات الجوية

بالاضافة الى الملوثات التي تنبعث الى الجو بشكل مستمر فأنه هناك عوامل تتحكم في كثافة هذه الملوثات في الجو. فيمكن تصنيف هذه العوامل الى اربعة مجموعات، هي:

 -كمية الملوثات المنطلقة

 -شكل وموقع مصدر التلوث

 -درجة القرب من مصدر التلوث

 -الحالة الجوية السائدة

1-كمية الملوثات المنطلقة

ان كمية الملوثات المنطلقة يحددها مصدر تلك الملوثات، ونوعية الوقود المستخدم كطاقة، وطبيعة المواد المصنعة، والمواد الخام الداخلة في التصنيع، وحجم التفاعلات الصناعية وما يتولد عنها من مخلفا صلبة او غازية تنطلق الى الجو، بالاضافة الى حجم الأستخدام المنزلي للوقود ونوعيته.

كما تعد وسائل النقل البرية احد مصادر تلوث الهواء الرئيسية، حيث تختلف كميات الملوثات الناتجة من دولة الى اخرى ومن منطقة لاخرى بل ومن حي لاخر، وذلك لاختلاف وسائل النقل والطرق ومساراتها وبقدر ما تكون كمية الملوثات المنطلقة من المصنع والمنزل والسيارة كبيرة يكون التلوث في اجوائها اشد كثافة. لذا فان المدن تبدو كأنها بؤر التلوث الرئيسية في العالم لحجم الملوثات الضخمة التي تنطلق الى أجوائها من السيارات الوفيرة في طرقها وساحاتها، ومن المصانع والورش التي تحيط بها، ومن مداخن المنازل التي تنفث كميات لا يستهان بها من الملوثات.

2-شكل وموقع مصدر التلوث

ان الشكل العام لموقع ومصدر التلوث يلعب دورا هاما في درجة تمركز الملوثات، خاصة فيما يتعلق بالمظهر التضاريسي، وتصميم المصنع والمنطقة الصناعية باكملها، والمدن وابنية السكن وارتفاع المداخن وغيرها. فتجمع سكان يقع في سهل تلوثه اكبر مما لو كان ذلك التجمع منتشرا فوق سطح جبلي او اعلى هضبة. ولما لشكل مصدر التلوث من دور مهم في انتشار الملوثات وتركزها فقد تم تصنيف المصادر حسب شكلها الى:

 -مصادر نقطية: مثل مداخن معامل توليد الطاقة الكهربية.

 -مصادر خطية: مثل انابيب تصريف عوادم السيارات، فهي ذات تفريغ نقطي، غير أنه بسبب حركة السيارات بسرعة على طول مساراتها (الشوارع والطرقات) فأنها ترسم شكلا خطيا للعوادم المنبعثة منها.

 -مصادر مساحية: مثل المداخن الخارجة من المنازل والتي تقذف للجو بمخلفات الاحتراق المنزلية وهي ترسم شكلا نقطيا (بقعيا) لانتشار تلك المخلفات، غير أنه في المجمعات المدنية والعمرانية، فان المداخن تعطي شكلا مساحيا لانتشار موادها الى الجو.

3-حيث كثافة الملوثات الجوية تتناسب عكسيا مع درجة البعد عن مصادر تلك الملوثات، فكلما زاد البعد عن مصدر التلوث كلما قلت كثافته في الجو والعكس صحيح. لذا فان اجواء المدن تكون اشد تلوثا من اجواء الريف. وهكذا تكون الملوثات الخاصة بكل مصدر من مصادر التلوث اشد كثافة في اجواء مصادرها، كما هو الحال في مصانع الأسمنت حيث يتضح درجة القرب من مصدر التلوث في التاثير في شدة تركيز الملوثات. (فمصانع الأسمنت في حلوان لوثت بمداخنها وغبار الأسمنت المتولد عن المصانع منطقة حلون باكملها بل قد امتد التلوث الى منطقة المعادي التي تبعد عدة كيلومترات عن حلوان).

4-الحالة الجوية السائدة

تلعب الحالة الجوية السائدة دورا بارزا في تحديد كثافة الملوثات الجوية، والعوامل الاتية هي اهم العوامل الجوية المؤثرة على شدة تمركز الملوثات في الجو:

أ-درجة الحرارة

ب-الرياح

ج-الامطار

أ-درجة الحرارة

ان الارتفاع الشديد في درجة حرارة سطح الأرض في ساعات النهار، وما يصاحبه من تسخين للهواء الجوي القريب من السطح، يؤدي الى حدوث تيارات هوائية صاعدة نشطة تعمل على نشر الملوثات على اكبر مدى ممكن (درجة الحرارة تزيد من سرعة تحرك وانتشار الجزئيات). بينما ينجم عن التبريد الليلي لسطح الأرض والهواء القريب منه الى سيطرة حركات الهبوط الهوائية، والركود

الجوي، متولدا عن ذلك تمركز معظم الملوثات الجوية بالقرب من سطح الأرض، ويكون انتشارها الرأسي في هذه الحالة محدودا، مما يرفع من كثافة الملوثات بالقرب من سطح الأرض ومثال لذلك ما يلاحظه الإنسان من غلالة تغطي المدينة في ساعات الصباح الباكر.

وجدير بالذكر ان التيارات الهوائية الساخنة تصعد الى اعلى والتيارات الهوائية الباردة تميل للهبوط لاسفل، نتيجة لان كثافة الهواء الساخن اقل من كثافة الهواء البارد.

ب-الرياح

يلعب اتجاه الرياح وسرعتها أهمية كبرى في توزيع وانتشار الملوثات في الجو، حيث تنتقل المواد الملوثة المنطلقة من سطح الأرض مع الاتجاه العام للرياح السائدة. لذا فان المناطق الواقعة في مهب رياح محملة بالملوثات ستكون حتما اكثر تلويثا من مناطق واقعة عكس مهب الرياح. ولقد كانت الرياح الجنوبية الشرقية السائدة في اثناء انفجار المفاعل النووي السوفيتي تشرنوبل عام 1986 م ان تحركت سحابة من الملوثات الأشعاعية تجاه شمال غربي اوربا، والدول الاسكندنافية لتشيع الهلع والرعب في انحاء اوربا كلها.

اما فيما يخص سرعة الرياح، فكلما ازدادت سرعة الرياح، ازدادت حركة الملوثات الجوية، وكبر مدى انتشارها، وقل بالتالي تركيزها. واذا كانت الرياح شديدة السرعة تعمل على اثارة الاتربة والرمال وتنقلها بعيدا عن منطقة اثارتها، فان تدني سرعة الرياح سيؤدي الى ترسيب الجزيئات الصلبة الكبيرة، لتحمل الصغيرة الى مسافات بعيدة.

ج-الامطار

يقوم المطر على تنقية الجو من الجزيئات الصلبة العالقة به. فبعض تلك الجزيئات يشكل نويات يتكاثف عليها بخار الماء لتسقط معه في اثناء هطوله، والبعض الاخر تكنسه الامطار او الثلوج المتساقطة معها وهي في طريقها نحو سطح الأرض. وتكون تلك الامطار ملوثة نسبيا بلون الذرات الترابية او غيرها التي شكلت نويات تكاثف من جهة، وتسقطها معها من جهة اخرى، ولذا شاع مصطلح مطر الدم للدلالة على المطر الطيني ذو اللون القاتم كلون الدم. كما يمكن ان يكون المطر مطرا اشعاعيا اذا كانت تلك الذرات الترابية محملة بالمواد المشعة مثل تلك الامطار الت تلت انفجار المفاعل النووي السوفيتي تشرنوبل عام 1086 م. وقد يكون المطر مطرا كيميائيا كالمطر الحمضي والمطر المحمل بالملوثات الكيميائية.

ثانيا تاثير الملوثات على درجة حرارة الأرض

ان لبض الملوثات تأثيرا مباشرا على المناخ، حيث أنها تؤثر على درجة الحرارة، وشدة الاشعاع الشمسي، وتشكل الغيوم، وتساقط الامطار. ولترابط العناصر المناخية المختلفة فان اي تغير في عنصر من العناصر بفعل ملوث او اكثر من الملوثات الجوية لابد وان ينعكس على بقية العناصر بدرجات متفاوتة. لدا فان اية تغيرات طفيفة نسبيا في درجة الجرارة والامطار لابد وان يصاحبه اضطراب في توازن النظم البيئية الجوية. ونظرا لان درجة الحرارة من اهم عوامل اتزان النظم البيئية الهوائية والمائية والأرضية فسوف نستعرض اهم الملوثات التي تؤثر على درجة الجرارة:

أ-غاز ثاني أكسيد الكربون carbon dioxide      

يلعب غاز ثاني أكسيد الكربون دورا كبيرا في التأثير على كمية الأشعة الواصلة الى سطح الأرض والصادرة من سطح الأرض الى الفضاء.

إن كل جرام واحد من المادة العضوية المحتوية على الكربون تعطي عند احتراقها 1,5 -3 جرامات من غاز ثاني أكسيد الكربون، علما إن هذا الغاز يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة طبقات الجو القريبة. أما كيف يسبب ثاني أكسيد

الكربون ارتفاع درجات الحرارة في الطبقات القريبة من سطح الأرض فتفسير ذلك إن الإشعاعات الحرارية المرتدة عن سطح الأرض تكون موجتها أطول من موجات الضوء المرئي المعتاد، ويقع أغلبها في نطاق الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات الطويلة، فإن هذه الإشعاعات لا تستطيع أن تمر في غاز ثاني أكسيد الكربون بل تقوم جزئيات هذا الغاز بردها. ويترتب على ذلك إن غاز ثاني أكسيد الكربون بل تقوم جزئيات هذا الغاز بردها. ويترتب على ذلك إن غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء يقوم بحجز جزء من الطاقة الحرارية المنبعثة من سطح الأرض ويحتفظ بها في داخل الغلاف الجوي، ويمنع ذلك تبدد حرارة الأرض في الفضاء ويسبب ارتفاع حرارة الغلاف الجوي للأرض مما سيغير في مناخها، حيث تزداد درجة الحرارة والرطوبة بأكثر من المعدلات الطبيعية السابقة، نظراً لأن درجة حرارة سطح الأرض هي محصلة لاتزان دقيق بين مقدام ما يقع على هذا السطح من أشعة الشمس ومقدار ما ينعكس منها ويتشتت في الفضاء.

ويعود سبب زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء إلى عاملين:

الاول: التوسع الكبير في إحراق أنواع من الوقود من بترول وغاز طبيعي وفحم وخشب وما أشبه ذلك، سواء كان لأغراض صناعية او للتدفئة او لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي في السيارات والقطارات والسفن والدراجات النارية ونحو ذلك.

الثاني: إزالة مساحات شاسعة من الغابات بهدف استثمارها في البناء في أمور التدفئة، وإزالة الغابات معناه بقاء كميات كبيرة من هذا الغاز في الجو لفقدان عملية التمثيل الضوئي بالنسبة المطلوبة.

ب-دور بخار الماء water vapor

لبخار الماء دور هام في حالات التكاثف، وتشكل الغيوم، وايضا له تأثيرا حراريا مهما، لقدرته على امتصاص جزء كبير من الأشعة الأرضية الحرارية (تحت الحمراء)، وجزء من الأشعة الشمسية، بحيث يعمل على ارتفاع درجة الحرارة.

ج-تأثير الجسيمات الصلبة

التزايد في تركيز الجسيمات الصلبة له دور في التأثير على درجة الحرارة، قد لا يقل اهمية عن دور ثاني أكسيد الكربون. فبالاضافة الى الدور الرئيسي التي تقوم به تلك الجسيمات الصلبة والمتمثل بعملية الانعكاس للاشعة الواردة من الشمس والمصطدمة بها. الا أنها ايضا تقوم بامتصاص جزء من الأشعة الأرضية الحرارية (تحت الحمراء) التي يشعها سطح الأرض. غير ان فاعلية الدور الانعكاسي يفوق فعالية الامتصاص، وبذلك فان دورها التبريدي يتفوق بكثير عن دورها التسخيني وهذا ما دلت عليه اثار الثورات البركانية.