تلوث الغلاف الجوي

تمهيد :

البيئة هي كل ما يحيط بالإنسان من موجودات؛ من ماء وهواء، وكائنات حية، وجمادات، وهي المجال الذي يمارس فيه الإنسان حياته، ونشاطاته المختلفة.
وللبيئة نظام دقيق متوازن صنعه خالق عظيم، ومدبر حكيم، {صنع الله الذي أتقن كل شيء} [النمل: 88]. ولكن جاءت يد الإنسان لتعبث بكل جميل في البيئة، تهدد الأخضر واليابس، فكان ذلك الشبح المدمر؛ ألا وهو (التلوث) الذي أصاب معظم عناصر البيئة.

أغلفة الكرة الأرضية:

• الغلاف الجوي:
هو ذلكالغلاف الذي يحيط بالأرض من جميع الجهات ويبدأ من سطح الأرض ، حيث يمثل سطح البحرالحد الأسفل للغلاف الجوي ويرتفع إلى مالا نهاية في الجو.
يتألف الغلاف الجوي منعنصرين رئيسين يمثلان حوالي 99% من الهواء حيث يكون النتروجين 78% من الهواء ويكونالأكسجين 21% من الهواء والبقية عبارة عن غازات مختلفة وعديدة أهمها ثاني أكسيدالكربون
وتزيد كثافة الغازات في هذا الغلاف كلما اقتربنا من سطح الأرض نظرالزيادة الضغط ، وتقل كلما ابتعدنا عن سطح الأرض حتى أننا نجد في طبقات الجو العلياغازات قليله جداً وخفيفة مثل غاز الهيدروجين والهليوم.
وقد قسم بعض العلماء هذاالغلاف إلى أربعة أقسام هي كالتالي :
الجو الأدني : وهو الملامس لسطح الأرض إلىارتفاع 60 كلم تقريبا.
الجو الأعلى ويلي الجو الأدنى ويصل إلى ارتفاع 90 كلمتقريبا وبه توجد طبقة الأوزون التي تحمي وتخفف من الأشعة فوق البنفسجية الصادرة منالشمس .
الجو الأيوني : ويصل ارتفاعه إلى حوالي 500كلم تقريبا ويحوي غازاتمتأينة وفيه يكون الهواء ضئيلا ومخلخلا .
الجو الخارجي : ويمتد إلى ما لا نهايةفي الكون. ويحوي الغازات الخفيفة مثل الهليوم والهيدروجين التي تكون جزءاً من خليطغازات الكواكب.
• الغلاف الصخري:
هو أهم أغلفة الأرض في علم الجيولوجيا ويمثلتلك الصخور والمعادن المختلفة والمتباينة التي تكون سطح (قشرة ) الأرض الذي نعيشعليه.
ويتأثر الغلاف الصخري بجميع الأغلفة الأخرى . حيث أنها تساهم بشكل كبيرجدا في تكوين معالمه. وتحديد أشكال وأنواع صخوره ومعادنه.
الغلاف الحيوي
هو ذلك النطاق الذي تتمثل به شتى صور الحياة على سطح الأرض فهو يحوي جميعالكائنات الحية التي توجد وتؤثر بشكل أو بآخر على سطح الأرض وتدخل في العملياتالجيولوجية المختلفة كالنحت والترسيب.
ويشمل الغلاف الحيوي كذلك تلك الكائناتالتي وجدت على سطح الأرض خلال العصور الجيولوجية المختلفة ومن ثم تلاشت وانقرضتكالديناصورات
• الغلاف المائي
تغطي المياه حوالي 71% من سطح الأرض وتعتبرالبحار والمحيطات أهم صور الماء على سطح الأرض حيث تمثل حوالي 97% من المياهالموجودة على الأرض ، وللمياه بشكل عام و البحار والمحيطات بشكل خاص دور هام وفعالفي عمليات الترسيب والنحت على سطح الأرض.
وتوجد صور أخرى للمياه على الأرض مثلالعيون والأنهار والجليد والمياه الجوفية والتي لها هي أيضا دور فعال في العملياتالجيولوجية .
والمياه على سطح الأرض في تجدد مستمر عن طريق دورة المياه فيالطبيعة .

أقسام الغلاف الجوي

من الصعب تحديد الامتداد الرأسي للغلاف الجوي تحديداً دقيقاً، ويرجع ذلك إلىعدم وجود حدود فاصلة تميز بين كل من النهايات العليا في الجو من ناحية، وبدايةالفضاء الخارجي Outer Space الذي يقع خلفه من ناحية أخرى، وعلى أساس الاختلافالرأسي في درجات الحرارة ومكونات الغلاف الجوي وأنواع غازاته، قسم العلماء الغلافالجوي إلى الطبقات التالية:

1- طبقة التروبوسفير Troposphere

وهيالطبقة، التي تعلو سطح الأرض مباشرة، ويبلغ سمكها حوالي 12 كيلومتراً، وتؤلف هذهالطبقة حوالي ثلاثة أرباع وزن الغلاف الجوي، وتتميز بأنها أكثر طبقات الجواضطراباً، لاسيما القطاع الأسفل منها، والذي يبلغ سمكه حوالي ثلاثة كيلومترات. وتحدث فيه معظم الظواهر الجوية التي تتحكم في توزيع المناخ على سطح الأرض.
ومن بين مميزات طبقة التروبوسفير، أن درجة الحرارة تنخفضفيها انخفاضاً تدريجياً وشبه منتظم مع الارتفاع عن سطح الأرض، وذلك بمعدل درجةمئوية واحدة لكل 100 متر (في الهواء الجاف) إلى أن تبلغ درجة الحرارة 21 ْ تحتالصفر إلى 27 ْ تحت الصفر، في القسم الأعلى من التروبوسفير والذي يُعرف باسم طبقةالتربوبوز . Tropopause وتتعرض الأطراف العليا من طبقة التروبوسفير لتيارات هوائيةشديدة السرعة، يُطلق عليها اسم التيارات النفاثةJet Streams .

2- طبقة الأستراتوسفير Stratosphere

حينما تثبت درجة الحرارةبالارتفاع، تبدأ طبقة الاستراتوسفير، التي تقع فوق التروبوسفير، ويصل ارتفاعها إلى 80 كيلومتراً من سطح البحر. وتتميز هذه الطبقة بتخلخل هوائها إلى حد كبير، ويتضحذلك إذ علمنا أن 90% من وزن الغلاف الجوي ينحصر في العشرين كيلومتراً السفلى منه (أي في منطقة التروبوسفير) إضافة إلى الثمانية كيلومترات السفلى من طبقةالأستراتوسفير.
ويتركز غاز الأوزون Ozone في الغلاف الجويفي طبقة الأستراتوسفير، لا سيما في جزئها المحصور بين 15 إلى 45 كيلومتراً فوق سطحالبحر، وهو الجزء الذي يُطلق عليه الأوزونوسفير Ozonosphere. ويمتص غاز الأوزون فيهذا الجزء معظم الأشعة فوق البنفسجية، التي ترسلها الشمس نحو الأرض، وبالتالي يقلأثرها على أنواع الحياة على سطح الأرض، إذ لا يصل منها سوى نسبة قليلة قد تقضي علىالجراثيم، ولكنها لا تضر بالنبات والحيوان. كما يُساعد امتصاص غاز الأوزون لهذهالأشعة على ارتفاع درجة حرارة الهواء في نطاق الأوزونوسفير.

3- طبقة الميزوسفير Mesosphere

تقع هذه الطبقة فيما وراءالأطراف العليا لطبقة الأستراتوسفير، ويفصلهما طبقة تعرف بطبقة الاستراتوبوز Stratopause .وتتميز طبقة الميزوسفير بارتفاع درجة حرارة الهواء في قسمها السفلي ،ثم تنخفض بالتدريج مع الارتفاع إلى أعلى النهايات العليا للطبقة المعروفة باسم طبقةالميزوبوز Mesopause .
ويرجع الفضل إلى هذه الطبقة الهوائيةفي حدوث عمليات احتراق الشهب والنيازل الساقطة من الفضاء الخارجي والمتجهة إلى سطحالكرة الأرضية.
4- طبقةالثرموسفير Thermosphere

أكدت الدراساتالميتورولوجية الحديثة للطبقات العليا من الغلاف الجوي بأن هواء طبقة الثرموسفيريتميز بارتفاع درجة حرارته .
ويطلق على القسم الأسفل منطبقة الثرموسفير اسم طبقة الأيونوسفير Ionosphere، أو طبقة الأثير، وتبعد أطرافهاالسفلي عن سطح البحر بنحو 80 كيلومتراً، واستطاع العلماء تحديد أبعاد هذه الطبقةبفضل تركز الجزئيات الأيونية فيها Ionized Particles، وأثرها على انعكاس الموجاتاللاسلكية والكهرومغناطيسية.
وينتج عن الإلكترونات، التيتصاحب سقوط الأشعة الشمسية في طبقة الأيونوسفير، حدوث ما يعرف باسم الفجر القطبي أوالأورورا Aurora Borealis ، في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، وباسم الفجر أوالوهج القطبي الجنوبي أو الأسترالي Aurora Australis، في النصف الجنوبي من الكرةالأرضية. ويرجع سبب هذا الوهج أو الأضواء إلى حدوث اضطرابات كهربائية في طبقةالأيونوسفير، ينتج عنها تكوين تيارات ضوئية تبدو على هيئة خيوط أو ستائر مضيئةتتدلى نحو سطح الأرض.
تلوث الغلاف الهوائي
التلوث:
التلوثفيمفاهيم:
رغم كثرة التعريفات التي تناولت مفهومالتلوث, إلا أنها تتفق جميعها على أنه عبارة عن عملية تغييرفي مكونات و عناصر البيئة.
التلوث:هو كل ما يؤثر في جميع عناصر البيئة بما فيها نبات و حيوان و إنسان, و كذلك كل ما يؤثر في تركيب العناصر الطبيعية غير الحية مثل الهواء و التربة والبحار و البحيرات و غيرها.
التلوث:يعني كل تغيير كميأو كيفي في مكونات البيئة الحية و غير الحية, لا تقد الأنظمة البيئية على استيعابهادون أن يختل توازنها كوجود أية مادة أو طاقة في غير مكانها و زمانها و كميتهاالناسبة, فالماء يعتبر ملوثا إذا ما أضيف إلى التربة بكميات تحتل محل الهواء فيها, و النفط من مكونات البيئة لكنه يصبح ملوثا عندما يتسرب إلى مياه البحار والمحيطات....
التلوث:ظاهرة تتمثل في ظهور عدد من المواد الجديدة في وسط من أوساط البيئة ( الماء و الهواء و التربة) لم تكن موجودة في من قبل, أو أنها كانت موجودة و لكنزاد تركيزها.
التلوث:يعني تسبب المواد الجديدة أو زيادة نسبة المواد المعتادة في البيئةالأذى للأحياء فيها و تخل باتزان النظام البيئي.
التلوث:قد لا يكونالتلوثنتيجة للتغيير في المواد المكونة للنظام البيئي, ولكنه ينتج عن تغير في طاقة النظام, فإذا التقينا مثلا ببعض المواد المشعة القليلةجدا في مياه البحر أو المحيط, فإن المادة المضافة لن تكون ذات أثر في تركيبهالكيميائي, و لكن إشعاعاتها قد تغير كلية في خواص الماء الفيزيائية و بالذات كميةالطاقة فيها.

تلوث الغلاف الهوائي عندما توجد فيه مواد غريبة أو عندما يحدث تغيير مهم في النسب المكونة له، وتوجد هذه المواد الغريبة معلقة في الجو بصورة صلبة أو سائلة أو غازية، وتعد المصانع ونواتج الاحتراق والمركبات ذات المحركات أهم مصادر التلوث الجوي في الوقت الحالي. فضلاً عن التجارب النوويةوالمبيدات الحشرية، وقد أحصى العلماء أكثر من مئة مادة ملوثة للجو ولها آثار مدمرة على البيئة وعلى التوازن الحيوي. وأصبح التلوث يهدد طبقة الأوزون التي تحمي الأرض -بإذن الله- من أخطار الأشعة الضارة. وتعد السيطرة على انتشار التلوث من أهم أسباب مكافحته، وخاصة مخلفات المصانع 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 OzoneHole

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.

» هندسة الطيران والفضاء الجوي
» بحث عن تلوث المياه