تلوث الهواء
أصبحت مشكلة تلوث البيئة خطرا يهدد الجنس البشرى بالزوال بل يهدد حياة كل الكائنات الحية والنباتات
ولقد برزت هذة المشكلة نتيجة للتقدم الصناعى والزيادةالسكانية على مر السنين والتلوث البيئ فى معناه
الواسع يشمل التلوث الحيوى للببئة ويؤدى الى تلوث البيئة بالكائنات الحيه
مثل الميكروبات البكترية والفيروسات والفطريات كما إنه يشمل
التلوث الكيميائى للبيئة ويؤدى الى تلوث البيئة بالمبيدات الكيميائية والغازات ومخلفات المصانع والعديد من
الكيماويات لها نشاط أشعاعى وهذا يؤدى الى التلوث الأشعاعى للبيئة
يستطيع الانسان الإستغناء عن الطعام لعدة أيام ولكنه لايستطيع الإستغناء عن الهواء الالدقائق معدودة
وبالتالى يجب أن يكون الهواءصالحاً للإ ستنشاق ولايحتوي على سموماً قد تسبب في النهايةأضراراًبالصحه
العامه سواءعلي المدى الطويل أو القصير
مكونات الهواء الجوي
________________________________________
%78 غاز االنتروجين
%12 غاز الأكسجين
%3-1 حجم الهواء يحتوي علي بخار ماء غالباً
% .,3ثاني اكسيد الكربون
مع وجود كميات ضئيلة من الغازات الأخرى مثل
النيون والأرجون والهيليوم والكربتون والأمونيا والأوزون والميثان
وعند إختلال هذا التركيب بدخول غازات أوجسيمات غريبه فإن الهواء يصبح ملوثاً
تلوث الهواء
________________________________________
إ هتمام الأنسان بتلوث الهواء يعتبر ظاهرة حديثة نسبياً بدأت بعد الثورة الصناعية
كانت الولايات المتحده الامريكيه أول من أصدرت بعض القوانين الداعية الى التحكم في مصادرالدخان فى
المناطق الصناعية ولكن أصبح تطبيق هذة القوانين إجباريا بعد أن تبين الثأثيرالضار على الصحةالعامه فى
المدن الأوربيه والأمريكية وزيادة عدد الوفيات ومن هنا تحرك الأهتمام العالمى للحد من تلوث الهواء حتى
نتجنب الكوارث التى أصابت بعض المدن
على سبيل المثال
اسوأ كارثه أحدثها تلوث الهواء فى لندن عام 1952
استمرت من 5-9 ديسمبرحيث كانت معظم مدن إنحلترا مغطاة
بالضباب وحاله من التحول الحرارى غير العادي المصحوب
بإنخفاض شديد فى درجه حرارة بعض المناطق وكانت طبقه الدخان
فوق لندن لها سمك كبيرجداً مما تسبب في إغلاق المطارات
وتوقف وسائل النقل تقريباً وصاحب هذة الظاهرة إنتشارأمراض
الجهازالتنفسى و زيادة ملحوظه فى أمراض القلب ومعدل الوفيات
مصادر تلوث الهو اء
________________________________________
مصادر صناعية ومصادر إحتراق الوقود
يمتلئ الهواء بمئات الملايين من الملوثات بشكل عام فى مختلف
المناطق خاصة الصناعية منها مما بلغ عام 1971 في الولايات المتحدة الامريكية وحدها أكثر من 200مليون طن
ويبين التحليل الدورى للهواء أن أهم أربعة ملوثات للهواءهى
أول أكسيد الكربون
ثانى أكسيد الكبريت
أكاسيدالنتروجين
الجسيمات العالقة
خصائص هذة الملوثات
أول أكسيد الكربون
غاز سام عديم اللون والرائحه مصدره الأساسى فى الهواء هو إحتراق الوقود
الكربونى ويمثل أكبر نسبه من ملوثات الهواءويختلف تركيز أول أكسيدالكربون
فى المناطق العمرانيه باختلاف الظروف السائدة فى كل من هذةالمناطق وتعتمد
أساساً على مدى كثافة حركة المرور الخاصه بالسيارات ومن ثم فهي أكثرتركيزاً
فى النهار عنها في الليل ويؤثر أول أكسيد الكربون على الصحةالعامة خاصه
على هىموجلوبين الدم حيث أن له قابلية شديدة للإتحاد معه ومن ثم فإنه يؤثر
تأثيراً خطيراً على عمليات التنفس فى الكائنات الحية بما فيها الإنسان
ويتسبب فى كثير من حالات التسمم ويمكن الحد من تأثير أول أكسيدالكربون
بتزويد البيئه المحيطةبالأكسجين الكافى لإتمام عملية الأحتراق وتكوين ثانى
أكسيد الكربون ويلزم ذلك لمواجهة حالات التسمم بالغاز
ثانى أكسيد الكبريت
ينشاً نتيجه إحتراق الوقودالأحفورى" الفحم والبترول والغاز الطبيعي "
لإحتوائها على كميات ملحوظه من الكبر يت وهو غاز عديم اللون نفاذ وكريه
الرائحة له أثار ضارة اذا ما تواجد بمعدلات تزيد على3أجزء فى المليون فى
الهواءويتحول ثانى أكسيد الكبريت فى الهواء الى حمض الكبريتيك نتيجة
لتأكسده الى ثالث أكسيد الكبريت وتفاعله مع بخار الماءفىكون التفاعل إما
مباشرا ًبين ثانى أكسيدالكبريت والاكسجين أو يتوسط ثانى أكسيد النتروجين
كحفاز ولكل من ثانى أكسيد الكبريت وحمض الكبريتيك تأثيراً ضاراً بالجهاز
التنفسى للإنسان والحيوان كما يشارك ثانى أكسيد الكبريت مع ملوثات أخرى فى
إحداث مشاكل بيئيه منها الأمطار الحمضيه وقد أتخذت الأحتياطات الضرورية
للإقتصار على إستخدام أنواع الوقود الخاليه من الكبريت أوالمحتويه على
مقادير ضئيله منه
أكاسيد النتروجين
فهى مصاحبه لإحتراق الوقود فى الهواء عند درجات حرارة عالية عندما يكون
التبريد سريعا بحيث يمنع تفكك هذة الغازات، ومصدركل من غازى النتروجين
والاكسجين التى تكون هذة الأكاسيد هو الهواء الجوى ذاته ومن ثم تكون
المركبات والاجهزة المولدة للطاقه فى محطات القوىالكهربائية هى المصدرين
الأساسيين لأكاسيد النتروجين حيث إنها تعمل عند درجات حرارة مرتفعة
التلوث بالجسيمات العالقه
يتضمن مصطلح الجسيمات العالقة بالهواء عدداً من أنواع الملوثات علي سبيل المثال
الدخان يتكون من حبيبات صغيرة من الكربون وتنتج من إحتراق غيركامل للمواد الهيدروكربونيه وأهمها الفحم-البترول-القطران-التبغ الأبخرة
هي حبيبات صلبه،غالباً، تنتج من التكثيف من الحالة الغازيه
الضباب
يتكون من نقيطات سائله "ماء-حمض نيتريك حمض كبرتيك وغيرها"
الغبار
حبيبات متناهيه في الصغر تنشأ عن طريق تكسير وطحن وتفجير بعض المواد مثل الأحجار والخامات والفحم والخشب والحبوب وغيرها
الغبار ومصادره الطبيعية والصناعية
مصدر طبيعي
تهب العواصف في المناطق الجافه وشبه الصحراويه وتثير كميات هائله من الغبار
الذي يؤثربطريقه مباشرة علي التنفس ويلاحظ في بعض المناطق الصحراويه أن
العواصف تتكرر مرات عديدة في السنه مثال ذلك رياح الشمال المعروفة في
المملكه العربيه السعوديه تكون جارفة للأتربة والرمال الناعمة وقد تهب
احياناً بسرعة60 كيلومترا في الساعه وتحدث أحيانا مرات عديدة في الشهر
الواحد
تأثير هذة الرياح علي الصحه
عندالتشريح الطبي للعديد من الناس المتوفين واللذ ين يعيشون في الصحراء
المعرضه للعواصف المتكرره في السنه، وجد أن كميات كبيرة من الرمال في رئات
هؤلاء الناس غير أن هذا الغبار يؤثر تأثير مباشر علي االأغشيه المخاضيه
بالأنف ويتلفها
مصدر صناعي
قد يحتوي الغبار الصناعى على مركبات الرصاص والبريليوم والزرنيخ والنحاس
والخارصين وذلك يتوقف على نوعية المنشأت الصناعيه المسببه للغبارويلاحظ أن
وقود السيارات(الكازولين) يحتوى على3-4سم؛ من مادة رابع أثيلات الرصاص ،
تضاف هذة الماده لتقليل الفرقعه في أثناء حرق الوقود
مصادرالجسيمات العالقه
محطات توليد الكهرباء
الصناعات التي يدخل فيها صناعة الأسمنت -الحديد-الصباغة
زمن وجود الجسيمات العالقة في الهواء
لا تبقي الجسيمات عالقة في الهواء دون حدود زمنية ،كما إنها لا تترسب
تلقائياً،وتعتمد سرعة السقوط علي حجم الجسيمات ،وعلي عوامل أخري منها
إتجاهات الرياح حيث يمكنها تحريك الجسيمات ونشرها علي مساحات شاسعة مما
يؤثر علي المناخ
الإهتمام بدراسة الجسيمات العالقه
قد تبين من إستخدام التقنية الحديثة في دراسة العوالق الهوائية أن الو قود
الأحفورى هو المصدر الرئيسي للكثيرمن العوالق فى الهواء خاصة الجسيمات
الحمضيه؛ وتسقط مع الأمطار المطر الحمضي بالدراسه المتأنيه لطبقة الجسيمات
العالقه وأحجامها بإستخدام أجهزة تجميع دقيقة أحدثها ما يسمى بالصادمة
التمايزية
virlual impactor
والتى تستطيع عن طريق تصادمات مع الهواءالمتحرك فصل الجسيمات الناعمة عن الخشنة بحيث يمكن دراسة كل على حدة
وقامت هيئةحماية البيئة الأمريكية بإجراءدراسات وتجارب على كمية الرصاص
المسموح بها فى الهواء ووجد أن التركيز الذى يتعدى 2بالمليون من
الجرامبالمتر المكعب يمكن أن يؤدى الى خطورة وتأثيرات فسيولوجيةلأكثر الناس
وبعد إجراءالدراسة وجد أن هناك 27 مدينة تركيز الرصاص فى هوائها أعلى من
الحد المسموح به على سبيل المثال كان التركيز فى مدينة لوس أنجلوس 5ر7 ما
يكروجرام /م
استطاعت هيئه الغذاء والأدويه الامريكية الحصول على تشريعات من قبل الحكومة
الامريكية بمنع وجود الرصاص فى المنتجات الصناعية عامة وكان السبب لإصدار
هذة التشريعات حدوث مامعدله 200 أصابه سنويه بالتسمم بمركبات الرصاص
الداخلة فى صناعة الأصباغ المختلفة وكذلك يقدر عدد الاطفال الذين يحتوى
دمهم على تركيز عالى من الرصاص بنصف مليون طفل فى أمريكا
التلوث بالجسيمات العالقة واثارة السامة
-قد تكون الجسيمات العالقة فى ذاتها سامة نتيجه لخواصها الكيميائية
أوالفزيائية -تعمل الجسيمات كحوامل لمواد سامة ممتزة على سطحها؛ ويعتبر
الفحم والسياج من المواد القادرة على إمتزاز الكثير من المواد العضويةوغير
العضوية بكفاءة عالية وتحملها هى والغازات ذات الأثار السامة مثل ثانى
أكسيد الكبريت وأكاسيد النتروجين الى الرئتين مما قد يؤدى الى توغلها داخل
جسم الأنسان وتحدث أضراراً مضاعفة أشد أثراً مما لو كانت موجودة فى
الهواءغير ممتزة
السيطرة علي مصادر التلوث بالجسيمات العالقة
طريقه التركيد
GravitySettlingChamber
التجميع بواسطة الطرد المركزى (المجمع السايكلونى)
CycloneCollector
التجميع بالكهربة الستاتيكية
ElectrostaticPrecipiation
أصبحت مشكلة تلوث البيئة خطرا يهدد الجنس البشرى بالزوال بل يهدد حياة كل الكائنات الحية والنباتات
ولقد برزت هذة المشكلة نتيجة للتقدم الصناعى والزيادةالسكانية على مر السنين والتلوث البيئ فى معناه
الواسع يشمل التلوث الحيوى للببئة ويؤدى الى تلوث البيئة بالكائنات الحيه
مثل الميكروبات البكترية والفيروسات والفطريات كما إنه يشمل
التلوث الكيميائى للبيئة ويؤدى الى تلوث البيئة بالمبيدات الكيميائية والغازات ومخلفات المصانع والعديد من
الكيماويات لها نشاط أشعاعى وهذا يؤدى الى التلوث الأشعاعى للبيئة
يستطيع الانسان الإستغناء عن الطعام لعدة أيام ولكنه لايستطيع الإستغناء عن الهواء الالدقائق معدودة
وبالتالى يجب أن يكون الهواءصالحاً للإ ستنشاق ولايحتوي على سموماً قد تسبب في النهايةأضراراًبالصحه
العامه سواءعلي المدى الطويل أو القصير
مكونات الهواء الجوي
________________________________________
%78 غاز االنتروجين
%12 غاز الأكسجين
%3-1 حجم الهواء يحتوي علي بخار ماء غالباً
% .,3ثاني اكسيد الكربون
مع وجود كميات ضئيلة من الغازات الأخرى مثل
النيون والأرجون والهيليوم والكربتون والأمونيا والأوزون والميثان
وعند إختلال هذا التركيب بدخول غازات أوجسيمات غريبه فإن الهواء يصبح ملوثاً
تلوث الهواء
________________________________________
إ هتمام الأنسان بتلوث الهواء يعتبر ظاهرة حديثة نسبياً بدأت بعد الثورة الصناعية
كانت الولايات المتحده الامريكيه أول من أصدرت بعض القوانين الداعية الى التحكم في مصادرالدخان فى
المناطق الصناعية ولكن أصبح تطبيق هذة القوانين إجباريا بعد أن تبين الثأثيرالضار على الصحةالعامه فى
المدن الأوربيه والأمريكية وزيادة عدد الوفيات ومن هنا تحرك الأهتمام العالمى للحد من تلوث الهواء حتى
نتجنب الكوارث التى أصابت بعض المدن
على سبيل المثال
اسوأ كارثه أحدثها تلوث الهواء فى لندن عام 1952
استمرت من 5-9 ديسمبرحيث كانت معظم مدن إنحلترا مغطاة
بالضباب وحاله من التحول الحرارى غير العادي المصحوب
بإنخفاض شديد فى درجه حرارة بعض المناطق وكانت طبقه الدخان
فوق لندن لها سمك كبيرجداً مما تسبب في إغلاق المطارات
وتوقف وسائل النقل تقريباً وصاحب هذة الظاهرة إنتشارأمراض
الجهازالتنفسى و زيادة ملحوظه فى أمراض القلب ومعدل الوفيات
مصادر تلوث الهو اء
________________________________________
مصادر صناعية ومصادر إحتراق الوقود
يمتلئ الهواء بمئات الملايين من الملوثات بشكل عام فى مختلف
المناطق خاصة الصناعية منها مما بلغ عام 1971 في الولايات المتحدة الامريكية وحدها أكثر من 200مليون طن
ويبين التحليل الدورى للهواء أن أهم أربعة ملوثات للهواءهى
أول أكسيد الكربون
ثانى أكسيد الكبريت
أكاسيدالنتروجين
الجسيمات العالقة
خصائص هذة الملوثات
أول أكسيد الكربون
غاز سام عديم اللون والرائحه مصدره الأساسى فى الهواء هو إحتراق الوقود
الكربونى ويمثل أكبر نسبه من ملوثات الهواءويختلف تركيز أول أكسيدالكربون
فى المناطق العمرانيه باختلاف الظروف السائدة فى كل من هذةالمناطق وتعتمد
أساساً على مدى كثافة حركة المرور الخاصه بالسيارات ومن ثم فهي أكثرتركيزاً
فى النهار عنها في الليل ويؤثر أول أكسيد الكربون على الصحةالعامة خاصه
على هىموجلوبين الدم حيث أن له قابلية شديدة للإتحاد معه ومن ثم فإنه يؤثر
تأثيراً خطيراً على عمليات التنفس فى الكائنات الحية بما فيها الإنسان
ويتسبب فى كثير من حالات التسمم ويمكن الحد من تأثير أول أكسيدالكربون
بتزويد البيئه المحيطةبالأكسجين الكافى لإتمام عملية الأحتراق وتكوين ثانى
أكسيد الكربون ويلزم ذلك لمواجهة حالات التسمم بالغاز
ثانى أكسيد الكبريت
ينشاً نتيجه إحتراق الوقودالأحفورى" الفحم والبترول والغاز الطبيعي "
لإحتوائها على كميات ملحوظه من الكبر يت وهو غاز عديم اللون نفاذ وكريه
الرائحة له أثار ضارة اذا ما تواجد بمعدلات تزيد على3أجزء فى المليون فى
الهواءويتحول ثانى أكسيد الكبريت فى الهواء الى حمض الكبريتيك نتيجة
لتأكسده الى ثالث أكسيد الكبريت وتفاعله مع بخار الماءفىكون التفاعل إما
مباشرا ًبين ثانى أكسيدالكبريت والاكسجين أو يتوسط ثانى أكسيد النتروجين
كحفاز ولكل من ثانى أكسيد الكبريت وحمض الكبريتيك تأثيراً ضاراً بالجهاز
التنفسى للإنسان والحيوان كما يشارك ثانى أكسيد الكبريت مع ملوثات أخرى فى
إحداث مشاكل بيئيه منها الأمطار الحمضيه وقد أتخذت الأحتياطات الضرورية
للإقتصار على إستخدام أنواع الوقود الخاليه من الكبريت أوالمحتويه على
مقادير ضئيله منه
أكاسيد النتروجين
فهى مصاحبه لإحتراق الوقود فى الهواء عند درجات حرارة عالية عندما يكون
التبريد سريعا بحيث يمنع تفكك هذة الغازات، ومصدركل من غازى النتروجين
والاكسجين التى تكون هذة الأكاسيد هو الهواء الجوى ذاته ومن ثم تكون
المركبات والاجهزة المولدة للطاقه فى محطات القوىالكهربائية هى المصدرين
الأساسيين لأكاسيد النتروجين حيث إنها تعمل عند درجات حرارة مرتفعة
التلوث بالجسيمات العالقه
يتضمن مصطلح الجسيمات العالقة بالهواء عدداً من أنواع الملوثات علي سبيل المثال
الدخان يتكون من حبيبات صغيرة من الكربون وتنتج من إحتراق غيركامل للمواد الهيدروكربونيه وأهمها الفحم-البترول-القطران-التبغ الأبخرة
هي حبيبات صلبه،غالباً، تنتج من التكثيف من الحالة الغازيه
الضباب
يتكون من نقيطات سائله "ماء-حمض نيتريك حمض كبرتيك وغيرها"
الغبار
حبيبات متناهيه في الصغر تنشأ عن طريق تكسير وطحن وتفجير بعض المواد مثل الأحجار والخامات والفحم والخشب والحبوب وغيرها
الغبار ومصادره الطبيعية والصناعية
مصدر طبيعي
تهب العواصف في المناطق الجافه وشبه الصحراويه وتثير كميات هائله من الغبار
الذي يؤثربطريقه مباشرة علي التنفس ويلاحظ في بعض المناطق الصحراويه أن
العواصف تتكرر مرات عديدة في السنه مثال ذلك رياح الشمال المعروفة في
المملكه العربيه السعوديه تكون جارفة للأتربة والرمال الناعمة وقد تهب
احياناً بسرعة60 كيلومترا في الساعه وتحدث أحيانا مرات عديدة في الشهر
الواحد
تأثير هذة الرياح علي الصحه
عندالتشريح الطبي للعديد من الناس المتوفين واللذ ين يعيشون في الصحراء
المعرضه للعواصف المتكرره في السنه، وجد أن كميات كبيرة من الرمال في رئات
هؤلاء الناس غير أن هذا الغبار يؤثر تأثير مباشر علي االأغشيه المخاضيه
بالأنف ويتلفها
مصدر صناعي
قد يحتوي الغبار الصناعى على مركبات الرصاص والبريليوم والزرنيخ والنحاس
والخارصين وذلك يتوقف على نوعية المنشأت الصناعيه المسببه للغبارويلاحظ أن
وقود السيارات(الكازولين) يحتوى على3-4سم؛ من مادة رابع أثيلات الرصاص ،
تضاف هذة الماده لتقليل الفرقعه في أثناء حرق الوقود
مصادرالجسيمات العالقه
محطات توليد الكهرباء
الصناعات التي يدخل فيها صناعة الأسمنت -الحديد-الصباغة
زمن وجود الجسيمات العالقة في الهواء
لا تبقي الجسيمات عالقة في الهواء دون حدود زمنية ،كما إنها لا تترسب
تلقائياً،وتعتمد سرعة السقوط علي حجم الجسيمات ،وعلي عوامل أخري منها
إتجاهات الرياح حيث يمكنها تحريك الجسيمات ونشرها علي مساحات شاسعة مما
يؤثر علي المناخ
الإهتمام بدراسة الجسيمات العالقه
قد تبين من إستخدام التقنية الحديثة في دراسة العوالق الهوائية أن الو قود
الأحفورى هو المصدر الرئيسي للكثيرمن العوالق فى الهواء خاصة الجسيمات
الحمضيه؛ وتسقط مع الأمطار المطر الحمضي بالدراسه المتأنيه لطبقة الجسيمات
العالقه وأحجامها بإستخدام أجهزة تجميع دقيقة أحدثها ما يسمى بالصادمة
التمايزية
virlual impactor
والتى تستطيع عن طريق تصادمات مع الهواءالمتحرك فصل الجسيمات الناعمة عن الخشنة بحيث يمكن دراسة كل على حدة
وقامت هيئةحماية البيئة الأمريكية بإجراءدراسات وتجارب على كمية الرصاص
المسموح بها فى الهواء ووجد أن التركيز الذى يتعدى 2بالمليون من
الجرامبالمتر المكعب يمكن أن يؤدى الى خطورة وتأثيرات فسيولوجيةلأكثر الناس
وبعد إجراءالدراسة وجد أن هناك 27 مدينة تركيز الرصاص فى هوائها أعلى من
الحد المسموح به على سبيل المثال كان التركيز فى مدينة لوس أنجلوس 5ر7 ما
يكروجرام /م
استطاعت هيئه الغذاء والأدويه الامريكية الحصول على تشريعات من قبل الحكومة
الامريكية بمنع وجود الرصاص فى المنتجات الصناعية عامة وكان السبب لإصدار
هذة التشريعات حدوث مامعدله 200 أصابه سنويه بالتسمم بمركبات الرصاص
الداخلة فى صناعة الأصباغ المختلفة وكذلك يقدر عدد الاطفال الذين يحتوى
دمهم على تركيز عالى من الرصاص بنصف مليون طفل فى أمريكا
التلوث بالجسيمات العالقة واثارة السامة
-قد تكون الجسيمات العالقة فى ذاتها سامة نتيجه لخواصها الكيميائية
أوالفزيائية -تعمل الجسيمات كحوامل لمواد سامة ممتزة على سطحها؛ ويعتبر
الفحم والسياج من المواد القادرة على إمتزاز الكثير من المواد العضويةوغير
العضوية بكفاءة عالية وتحملها هى والغازات ذات الأثار السامة مثل ثانى
أكسيد الكبريت وأكاسيد النتروجين الى الرئتين مما قد يؤدى الى توغلها داخل
جسم الأنسان وتحدث أضراراً مضاعفة أشد أثراً مما لو كانت موجودة فى
الهواءغير ممتزة
السيطرة علي مصادر التلوث بالجسيمات العالقة
طريقه التركيد
GravitySettlingChamber
التجميع بواسطة الطرد المركزى (المجمع السايكلونى)
CycloneCollector
التجميع بالكهربة الستاتيكية
ElectrostaticPrecipiation