آلودگی هوا    

 دید کلی

• چند بار تا به حال دوده خفه کننده ماشین‌ها را در خیابان دیده‌اید؟

• چرا در روز روشن آسمان آبی را نمی‌بینید؟

• فوران دوده از کارخانجات صنعتی چه فوایدی دارد؟

• پناهگاه بیماران تنفسی در شهر آلوده کجا می‌تواند باشد؟

این آلودگی هواست که طبیعت زیبا را در خود گم می‌کند و زندگی سالم را نه تنها از انسان‌ها بلکه از تمام موجودات سلب می‌کند.

 موضوع چیست؟

ازن که جز اصلی مه دود است، گازی است که از ترکیب اکسید نیتروژن و هیدروکربنها در حضور نور آفتاب بوجود می‌آید. در اتمسفر ، ازن بطور طبیعی به صورت لایه‌ای که ما را از اشعه ماورای بنفش محافظت می‌کند، وجود دارد. ولی زمانی که در سطح زمین تولید شود، کشنده است.

 

 از کجا می‌آید؟

اتومبیلها ، کامیونها و ... یکی از اصلی ترین منابع ازن هستند. در سال 1986 مقدار حیرت انگیز 6.5 میلیون تن هیدروکربنهای مختلف و 8.5 میلیون تن اکسیدهای نیتروژن توسط خودروهای موتوری وارد هوا شدند. نیروگاهها ، کارخانه‌های شیمیایی و پالایشگاههای نفت نیز سهم بزرگی در همین مساله دارند و نیمی از انتشار هیدروکربنها و نیتروژن در کشور آمریکا مربوط به آنهاست.

 

 خطر مه دود

صدمات ریوی ناشی از هوای آلوده به ازن ، خطری است که هر 3 نفر از 5 نفر با آن روبرو هستند. اکثر مردم نمی‌دانند که مه دود به غیر از انسان به سایر موجودات زنده هم آسیب می‌رساند. مه دود ازنی مسئول صدمات زیاد به درختان کاج و نابودی محصولات کشاورزی در بسیاری از مناطق کشاورزی است.

 هوای آلوده چیست؟

هر ماده‌ای که وارد هوا شود ، خواص فیزیکی ، شیمیایی و زیستی آن را تغییر می‌دهد و به چنین هوای تغییر یافته هوای آلوده گویند.

 

 زباله‌های موجود در هوا

هوای شهرها دارای یک ترکیب از گازهای آلوده کننده می باشد .گازهای کشنده ناشی از کارخانجات با دوده ، اکسید نیتروژن ،مونوکسید کربن و سرب اگزوز ماشینها ترکیب می شود.

 عوامل آلوده کننده هوا

• عوامل طبیعی :
  فوران های شدید آتشفشان , وزش توفان , بادهای شدید و … گازها و ذراتی را وارد می‌کنند و سبب آلایش آن می‌شوند.

• فعالیت انسان :
  کارخانجات صنعتی ، کشاورزی ، شهرسازی ، وسایل گرمازا ، نیروگاهها ، وسایل نقلیه و ... از عوامل آلوده کننده هوا هستند.

 مواد آلوده کننده هوا

• مونوکسید کربن :
  گاز سمی مونوکسید کربن بطور عمده مربوط به خودروهایی است که مصرف سوخت آنها بنزین می‌باشد. این خودروها مقدار زیادی گاز CO را از طریق لوله اگزوز وارد هوا می‌کنند.

• دی اکسید گوگرد :
  عمدتا مربوط به نفت کوره (نفت سیاه) است که در بعضی صنایع و تاسیسات حرارت مرکزی و تولید نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

دی اکسید گوگرد

• اکسیدهای نیتروژن دار:
  بطور عمده مربوط به نفت کوره ، گازوئیل و مقدار کمتری مربوط به مصرف بنزین و نفت سفید است.

 

• هیدروکربن‌های سوخته نشده :
  عمدتا مربوط به خودروهایی است که بنزین مصرف می‌کنند. نفت کوره و گازوئیل در این مورد سهم کمتری دارند.

• ذرات ریز معلق :
  به طور عمده از سوختن نفت کوره حاصل می‌شود.

• برمید سرب :
  در نتیجه مصرف بنزین در موتور اتومبیل‌ها حاصل می‌شود.

• سایر ترکیبات سربی :
  بنزین خودروها اغلب دارای ماده‌ای به نام تترا اتیل سرب است، که به منظور روان کردن کار سوپاپ‌ها و بهسوزی بنزین به آن اضافه می‌شود. این ماده هنگام سوختن بنزین باعث پراکنده شدن ذره‌های جامد و معلق ترکیبات سرب در هوا می‌شود که هم سمی‌اند و هم به صورت رسوب‌های جامد وارد دستگاه تنفسی می‌شوند.

 

فلوئورید سرب

 بالا ، بالا ، بالاتر

در جایی دور ، بالای سر ما ، لایه نامرئی و ظریفی از ازن وجود دارد که ما از تشعشعات خطرناک ماورای بنفش خورشیدی محافظت می‌کنند. لایه ازن قرنهاست که آنجا بوده است.

 ... و دورتر

ولی اکنون انسان این سپر محافظ را از بین می‌برد. کلرو فلوئورو کربنها (CFCS) ، هالونها (halons) ) و سایر مواد شیمیایی مصنوعی ، در 10 تا 50 کیلومتری بالای سر ما شناورند. آنها تجزیه شده و ملکولهایی آزاد می‌کنند که ازن را از بین می‌برد.

 

کلروفلوئوروکربن

CFC  ها چه چیزهایی هستند؟

CFC ها موادی هستند که صدها مصرف گوناگون دارند. زیرا آنها تقریبا غیر سمی و مقاوم در برابر شعله بوده و به راحتی تجزیه نمی‌شوند. به خاطر چنین پایداری ، آنها تا 150 سال باقی خواهند ماند. گازهای CFC به آرامی تا ارتفاعات 40 کیلومتری صعود کرده و در آنجا تحت نیروی عظیم تشعشعات ماورای بنفش خورشید شکسته شده و عنصر شیمیایی کلر را آزاد می‌کنند. بعد از آزادی هر اتم کلر قبل از برگشت به زمین که سالها طول می‌کشد، حدود صد هزار مولکول ازن را از بین می‌برد. سه و شاید پنج درصد لایه ازن در سطح جهان تاکنون توسط گازهای CFC تخریب شده است.

 بعدش چی؟

با تخریب ازن در لایه‌های بالای اتمسفر ، کره زمین اشعه ماورای بنفش دریافت می‌کند که موجب بروز سرطان پوست ، بیماری آب مروارید چشم و تضعیف سیستم دفاعی بدن می‌شود. با نفوذ بیشتر اشعه ماورای بنفش از لایه‌های اتمسفر ، اثرات آن روی سلامتی بدتر شده ، بهره دهی محصولات کشاورزی و جمعیت ماهیها کاهش خواهد یافت و آسایش هر فرد روی این سیاره تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

 نگرانی روز افزون

اثرات زیست محیطی مقادیر عظیمی از مواد زاید خطرناک که هر ساله تولید می‌شود، موجب نگرانی بیش از پیش شده است. در سال 1983 ، 266 میلیون تن مواد زاید خطرناک تولید شده است.

 به هدر ندهید...

کشورهای پیشرفته بیش از هفتاد هزار ماده شیمیایی مختلف تولید می‌کنند که بیشتر آنها بطور کامل از نظر ایمنی آزمایش نشده‌اند. استفاده نامحتاطانه از این مواد ، مواد غذایی و آب و هوای ما را آلوده کرده و اکوسیستمهایی را که ما به آنها متکی هستیم، شدیدا تهدید می‌کند.

 

اکوسیستم

 عجله کار را خراب می‌کند.

مواد شیمیایی به بخش جدا نشدنی از زندگی روزانه ما تبدیل گشته‌اند. ما از وسایل رفاهی مانند پلاستیکها ، پودرهای رختشویی و آروزولها که از مواد شیمیایی ساخته شده‌اند، استفاده می‌کنیم. ولی اغلب از هزینه پنهانی که ناشی از آنهاست بی‌خبریم. نهایتا آنها از طریق محلهای دفن زباله ، زهکشیها و فاضلابها به آب و یا زمین راه پیدا می‌کنند.

 به ما بر می‌گردد.

 مصرف کنندگان به ندرت محصولات پلاستیکی که روزانه ساخته می‌شود و بسته بندی‌ که در آن خرید می‌کنند، را به مساله آلودگی سمی ربط می‌دهند. باید دانست که اکثر مواد شیمیایی که در تولید و ساخت پلاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند، بسیارند. برحسب درجه بندی EPA  20 ماده شیمیایی که تهیه آنها موجب تولید بیشترین مقدار کل مواد زاید خطرناک می‌شود، پنج ماده شیمیایی از شش مورد اولی ، موادی هستند که بطور مستمر از صنایع پلاستیک سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 آلودگی هوا و باران اسیدی

باران اسیدی چیست ؟

یکی از آثار و نتایج آلودگی هوا باران اسیدی است. در دو دهه اخیر و در برخی نواحی صنعتی و بر اثر فعالیت‌های کارخانه‌ها میزان دی اکسید گوگرد و دی اکسید ازت در هوا افزایش یافته است. این دو ماده در اتمسفر با اکسیژن و بخار آب واکنش شیمیایی ایجاد می کند و به صورت اسید نیتریک و اسید سولفوریک در می‌آید. این ذرات اسیدی مسافت های طولانی را بوسیله باد طی می‌کنند و به صورت باران اسیدی بر سطح زمین فرو می‌ریزند. چنین بارش‌هایی ممکن است به صورت برف یا باران یا مه نیز در بیاید.

 

فرایند تشکیل باران اسیدی

 پیامدهای باران اسیدی

• باران اسیدی باعث از بین رفتن بناها و آثار تاریخی بخصوص در ساختمان‌هایی که از سنگ مرمر یا آهک ساخته شده باشند ، می شود.

• باران اسیدی میزان حاصلخیزی خاک را کاهش می‌دهد و حتی ممکن است مواد سمی را وارد خاک‌ها کند .

• باران اسیدی موجب نابودی درختان ، کاهش مقاومت آنها بخصوص در برابر سرما می‌شود.

تاثیر باران اسیدی برروی درختان

  تاریخچه آلودگی هوا  

آلودگی هوا عبارت است از حضور یک و یا بیش از یک آلاینده در هوای آزاد مانند گرد و خاک ، دود غلیظ ، گاز مه آلود ، بوی نامطبوع به مقدار کافی ، با خواص مشخص و تداوم که می‌تواند حمایت انسان ، گیاه و جانوران و اصول انسانی را به مخاطره اندازد.

 مقدمه

اولین آلاینده‌های هوا احتمالا دارای منشأ طبیعی بوده‌اند. دود ، بخار بدبو ، خاکستر و گازهای متصاعد شده از آتشفشانها و آتش سوزی جنگلها ، گرد و غبار ناشی از توفانها در نواحی خشک ، در نواحی کم ارتفاع مرطوب و مه‌های رقیق شامل ذرات حاصل از درختهای کاج و صنوبر در نواحی کوهستانی ، پیش از آنکه مشکلات مربوط به سلامت انسانها و مشکلات ناشی از فعالیتهای انسانی محسوس باشند، کلا جزئی از محیط زیست ما به شمار می‌رفته‌اند. به استثنای موارد حاد ، نظیر فوران آتشفشان.

آلودگیهای ناشی از منابع طبیعی معمولا ایجاد چنان مشکلات جدی برای حیات جانوران و یا اموال انسانها نمی‌کنند. این در حالی است که فعالیتهای انسانی ایجاد چنان مشکلاتی از نظر آلودگی می‌نمایند که بیم آن می‌رود، بخشهایی از اتمسفر زمین تبدیل به محیطی مضر برای سلامت انسانها گردد.

 تاریخچه آلودگی

دود یکی از قدیمیترین آلاینده‌های هوا است که برای سلامت بشر مضر است. زمانی که دود ناشی از آتش حاصله از سوختن چوب توسط ساکنین اولیه غارها جای خود را به دود ناشی از کوره‌های زغال سوز در شهرهای پر جمعیت داد، آلودگی هوا ، بقدری افزایش یافت که زنگ خظر برای برخی از ساکنان آن شهرها وجود به صدا در آمد. در سال 61 بعد از میلاد سنکا (Seneca) فیلسوف رومی از هوای روم بعنوان هوای سنگین و از دودکشهای هود با عنوان تولید کننده بوی بد نام برد. در سال 1273 میلادی ادوارد اول پادشاه انگلستان می‌گوید هوای لندن به حدی با دود و مه آلوده و آزار دهنده است که از سوختن زغال سنگ دریایی جلوگیری خواهد کرد.
علی‌رغم هشدار پادشاه مذکور ، نابودی گسترده جنگلها ، چوب را تبدیل به یک کالای کمیاب نمود و ساکنان لندن را وادار ساخت تا بجای کم کردن مصرف زغال سنگ به میزان بیشتری از آن استفاده کنند. تا سال 1661 میلادی یعنی بیش از یک قرن بعد ، تغییر قابل ملاحظه‌ای در آلودگی هوا بوجود نیامد. چاره جویی و پیشنهادات عبارت بودند از برچیدن تمامی کارخانه‌های دو را از شهر لندن و بوجود آمدن کمربند سبز در اطراف شهر و بالاخره این چاره جوییها کارساز شد.

 مشکلات آلودگی هوا

شواهدی دال بر علاقمندی جوامع انسانی در غلبه بر مشکل آلودگی هوا وجود دارند که از جمله آنها می‌توان از تصویب و اجرای قوانین کنترل دود در شیگاگو سینسنیاتی به سال 1881 نام برد. ولی اجرای این قوانین و قوانین مشابه آنها با دشواریهایی مواجه گردید و برای تمیز نمودن هوا یا جلوگیری از آلودگی بیشتر آن تقریبا کاری انجام نشد. در سال 1930 در دره بسیار صنعتی میوز در کشور بلژیک در اثر پدیده وارونگی مه دود در یک فضای معین محبوس گردید. در نتیجه 63 تن جان خود را از دست داده و چندین هزار تن دیگر بیمار شدند. حدود 18 سال بعد در شرایط مشابهی در ایالات متحده آمریکا یکی از اولین و بزرگترین فاجعه‌های زائیده آلودگیها رخ داد، یعنی 17 نفر جان خود را باختند و 43 درصد جمعیت نورا ، پنسلوانیا بیمار شدند.

درست سه سال بعد از فاجعه مه دود لندن در سال 1952 ، که نادیده گرفتن عواقب جدی آلودگی هوا غیر ممکن گردید، روز سه شنبه 4 دسامبر سال 1952 حجم عظیمی از هوای گرم به طرف قسمت جنوبی انگلستان حرکت کرده با ایجاد یک وارونگی دمایی سبب نشست یک مه سفید در لندن شد و این مه دود به دستگاه تنفسی انسان سخت آسیب رسانده بود و بیشتر مردم بزودی با مشکلاتی از قبیل قرمز شدن چشمها ، سوزش گلو و سرفه‌های زیاد مواجه شدند و پیش از آنکه در 9 دسامبر از سطح شهر دور شوند 400 مورد مرگ مربوط به آلودگی هوا گزارش کردند. این تعداد تلفات برای متوجه ساختن افکار بریتانیاییها جهت تصویب قانون هوای تمیز در سال 1956 کافی بود.

 قانون کنترل آلودگی هوا

این قانون در ایالات متحده امریکا قانون کنترل آلودگی هوا (قانون عمومی 159_84) به تصویب رسید. اما این مصوبه تنها موجب به تصویب رسیدن یک قانون مؤثرتر گردید. این قانون یکبار در سال 1960 و بار دیگر در سال 1962 بازنگری شد و به قانون هوای تمیز سال 1963 (قانون عمومی 206_88) که برنامه‌های ناحیه‌ای محلی و ایالتی را برای کنترل هوا تشویق می‌کرد و در عین حال حق مداخله را برای دولت فدرال در صورت به خطر افتادن سلامت و رفاه اهالی ایالت در اثر آلودگی ناشی از ایالات دیگر محفوظ نگه می‌داشت، الحاق گردید. این قانون معیارهایی برای کیفیت هوا وضع کرد که بر اساس آنها استانداردهای کیفیت هوا و گازهای متصاعد شده در دهه 1960 میلادی پی ریزی شد.

 اجرای قانون هوای تمیز

اجرای قانون هوای تمیز در سال 1970 به آژانس نو بنیاد حفاظت محیط زیست (EPA) محول گریدید. قانون به وضع استانداردهای درجه اول و دوم کیفیت هوای محیط زیست پرداخت. استانداردهای اولیه متکی بر معیارهای کیفیت هوا ، برای حفظ سلامت عموم مردم ، دامنه وسیعی از ایمنی را در نظر می‌گیرد. در حالی که استانداردهای ثانوی که آنها نیز متکی بر معیارهای کیفیت هوا باشند برای حفظ رفاه عموم انسانها ، به علاوه گیاهان ، جانوران ، اموال و دارائی هستند.
اصطلاحات قانون هوای تمیز به سال 1977 به تقویت باز هم بیشتر قوانین موجود پرداخته است و ملتها را به تمیز نگهداشتن مورد ارزیابی و اصلاح دوباره قرار گرفتند. اگر چه این امکان وجود دارد که تغییرات بیشتری نیز انجام شود، کاملا متحمل است که کنترل آلودگی هوا برای ایجاد شرایطی که تحت آن هوا برای نسلهای آینده تمیزتر و سالمتر نگاهداشته شود، از حمایت بیشتر عامه مردم برخوردار شود.

 

آژانس حفاظت محیط زیست

 آلاینده های شیمیایی هوا

 مقدمه کلی

آلاینده‌ها بر حسب ترکیب شیمیایی‌شان به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن هستند. برخی از ذرات آلی که بیش از سایر ذرات آلی در اتمسفر یافت می‌شوند عبارتند از: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها و معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر عبارتند از نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن ، سرب ، روی و وانادیم.

 منابع آلاینده‌ها

هوا دارای آلاینده‌های طبیعی نظیر هاگهای قارچها ، تخم گیاهان ، ذرات معلق نمک و دود و ذرات غبار حاصل از آتش جنگلها و فوران آتشفشانهاست. همچنین هوا حاوی گاز منو اکسید کربن تولید شده به شکل طبیعی (CO) حاصل از تجزیه متان (CH₄) و هیدروکربنها به شکل ترپنهای ناشی از درختان کاج ، سولفید هیدروژن (H₂S) و متان (CH₄) حاصل از تجزیه بی‌هوازی مواد آلی می‌باشد.
منابع آلاینده‌ها را بطور کلی می‌توان در چهار گروه اصلی طبقه بندی کرد: حمل و نقل متحرک ، احتراق ساکن ، فرآیندهای صنعت ، دفع مواد زاید جامد .

متان

 هیدروکربنها

ترکیبات آلی که تنها دارای هیدروژن و کربن هستند به نام هیدروکربن نام می‌گیرند که بطور کلی به دو گروه آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند.

 هیدروکربنهای آلیفاتیک

گروه هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل آلکانها ، آلکنها و آلکین‌ها هستند. آلکانها عبارتند از: هیدروکربنهای اشباع شده که در واکنشهای فتوشیمیایی اتمسفر نقش ندارند. الکنها که معمولا به نام اولفین‌ها خوانده می‌شوند. اشباع نشده هستند و در اتمسفر از لحاظ فتوشیمیایی تا حدودی فعال‌اند. این گروه در حضور نور خورشید با اکسید نیتروژن در غلظتهای زیاد واکنش نشان می‌دهند و آلاینده‌های ثانوی مانند پراکسی استیل نیترات (PAN) و ازن (O₃) را بوجود می‌آورند. هیدروکربنهای آلیفاتیک تولید شده تا حدود (326mg/m³) برای سلامت انسان و جانوران خطرساز نیست.

 

آلکان

هیدروکربنهای آروماتیک

هیدروکربنهای آروماتیک که از لحاظ بیوشیمیایی و بیولوژیکی فعال و برخی از آنها بالقوه سرطانزا هستند یا از بنزن مشتق شده‌اند و یا به آن مربوط می‌شوند. افزایش میزان ابتلا به سرطان ریه در نواحی شهری به هیدروکربنهای چند هسته‌ای خارج شده از اگزوز اتومبیل‌ها نسبت داده شده است. بنزوپیرین سرطانزاترین هیدروکربنهاست. بنزاسفنانتریلین ، بنزوانتراسین و کریزین هم مواد سرطانزای ضعیف‌اند.

هیدروکربن آروماتیک

منابع هیدروکربنها

میل‌لنگها و کاربراتورها ، بیشترین درصد آزادسازی هیدروکربنها را به خود اختصاص داده‌اند تجهیزات سوزاننده مکمل که با کاتالیست کار می‌کنند هیدروکربنها آزاد شده و منو اکسید کربن را سوزانده و تولید CO₂ و آب می‌نمایند.

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن عبارتند از: خاکستر سازی ، جذب ، تراکم و جایگزین نمودن سایر مواد.

فرآیند خاکسترسازی با دستگاههای سوزاننده مکمل و دستگاههای سوزاننده مکمل کاتالیستی صورت می‌گیرد. جذب سطحی توسط کربن فعال صورت می‌گیرد و جذب هیدروکربنها بوسیله یک محلول شوینده در برجهای سینی‌دار ، شوینده‌های جت و برجهای آکنه ، برجهای پاشنده و شوینده‌های ونتوری صورت می‌گیرد.

منو اکسید کربن

گاز منو اکسید کربن بیرنگ ، بی‌مزه و بی‌بو است و در شرایط عادی از لحاظ شیمیایی بی‌اثر و طول عمر متوسط آن در اتمسفر حدود 2.5 ماه است. در حال حاضر مقدار منو اکسید کربن در اتمسفر بر روی اموال انسانی ، گیاهان و اشیا بی‌اثر یا کم‌اثر است در غلظتهای زیاد منو کسید کربن به علت تمایل زیاد به جذب هموگلوبین می‌تواند در متابولیسم تنفسی انسان بطور جدی اختلال ایجاد نما‌ید. غلظت منو اکسید کربن در نواحی متراکم شهری که ترافیک سنگین و حرکت خودروها کند است به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد منابع کربن ، منو کسید کربن طبیعی و انسانی هستند. طبق گزارش آزمایشگاه ملی آرگون در اثر اکسیداسیون گاز متان حاصل از مرگ گیاهان سالانه 13.2 میلیون تن CO وارد طبیعت می‌شود. منبع دیگر تولید این ماده متابولیسم انسانی است بازدم شخصی که در حال استراحت است بطور تقریبی حاوی CO1ppm است.

استانداردهای کنترل منو کسید کربن

 

اکسیدهای گوگرد

این اکسیدها شامل 6 ترکیب مختلف گازی هستند: منو اکسید سولفور (SO) ، دی ‌اکسید سولفور (SO₂) ، تری اکسید سولفور (SO3) تترا اکسید سولفور (SO₄) ، سکو اکسید سولفور (SO₂) و هپتو اکسید سولفور (S₂O₇) در مطالعه آلودگی هوا دی اکسید سولفور و تری اکسید سولفور حائز بیشترین اهمیت است.

 

با توجه به پایداری نسبی SO₂ در اتمسفر این کار می‌تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده و یا احیا کننده وارد عمل شود. SO₂ که با سایر اجزای موجود در اتمسفر به شکل فتوشیمیایی یا کاتالیستی وارد واکنش می‌شود می‌تواند قطرات اسید سولفوریک (H₂SO₄) و نمکهای اسید سولفوریک را تولید بکند. SO₂ با آب وارد واکنش شده و تولید سولفورو اسید می‌نماید این اسید ضعیف با بیش از 80% SO₂ آزاد شده در اتمسفر ناشی از فعالیتهای انسانی به سوزاندن سوختهای جامد و فسیلی مربوط می‌شود.

استانداردهای کنترل اکسیدهای ‌سولفور

روشهای گسترده جهت کنترل اکسید سولفور عبارتند از: بکارگیری سوختهای دارای گوگرد کمتر ، جداسازی گوگرد از سوخت ، جایگزین ساختن منابع انرژی‌زای دیگر ، تبدیل زغال سنگ به مایع یا گاز ، پاکسازی محصولات حاصل از احتراق.

اکسیدهای نیتروژن

شامل منو اکسید نیتروژن (NO) ، دی اکسید نیتروژن (NO₂) ، نیترو اکسید (N₂O) نیتروژن سیسکواکسید (N₂O₃) ، نیتروژن تترااکسید (N₂O₄) و نیتروژن پنتواکسید (N₂O₅) هستند.

N2O3

دو گاز مهمی که در  آلودگی هوا مهم‌اند عبارتند از: اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن ، دی اکسید نیتروژن که از هوا سنگینتر و در آب محلول است در آب تشکیل اسیدنیتریک و یا اسیدنیترو و یا اکسیدنیتریک (NO) می‌دهد. اسیدنیتریک و اسیدنیترو در اثر بارندگی به سطح زمین سقوط کرده یا با آمونیاک موجود در اتمسفر (NH₃) ترکیب شده آمونیم نیترات (NH₄NO₃) بوجود می‌آورد.  NO₂ یکی از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO₂ که در دامنه تشعشع فوق‌بنفش جاذب خوب انرژی به شمار می‌رود در تولید آلاینده‌های ثانوی هوا از قبیل ازن O₃ نقش مهمی دارد مقدار NO آزاد شده در اتمسفر به مراتب بیش از مقدار NO₂ آزاد شده است. NO در فرآیندهای احتراقی با دمای زیاد و در اثر ترکیب نیتروژن و اکسیژن NO بوجود می‌آید.

منابع اکسیدهای نیتروژن

برخی از اکسیدهای نیتروژن به صورت طبیعی و برخی به صورت انسانی ایجاد می‌شوند. در اثر آتش‌سوزی جنگل مقدار اندکی NO₂ ایجاد می‌شود. تجزیه باکتریایی مواد آلی نیز سبب آزاد شدن NO₂ در اتمسفر می‌شود. در واقع منابع تولید کننده NO₂ بطور طبیعی تقریبا 10 برابر منابع انسانی که در نواحی شهری دارای تراکم و غلظت هستند می‌باشد. بخش عمده NO₂ تولید شده از منابع انسانی مربوط به احتراق سوخت در منابع ساکن و حرکت وسائط نقلیه می‌باشد.

 

NO2

استانداردهای کنترل اکسیدهای نیتروژن

بطور کلی اغلب اندازه گیریهای کنترلی برای NO₂ آزاد شده در راستای محدود ساختن شرایط احتراق و کاهش تولید NO₂ و همچنین استفاده از تجهیزات متنوع برای حذف NO₂ از جریان گازهای خروجی انجام می‌شوند.

اکسید کننده‌های فتوشیمیایی

اکسید ‌کننده‌ها یا اکسید کننده‌های کامل دو عبارتی هستند که برای توصیف مقادیر اکسید ‌‌کننده‌های فتوشیمیایی بکار می‌روند و معمولا نشان‌دهنده قدرت اکسید کنندگی هوای اتمسفر می‌باشند. ازن (O₃) که اکسید‌ کننده فتوشیمیایی اصلی است در حدود 90 درصد از اکسید کننده‌ها را بخود اختصاص می‌دهد. سایر اکسید کننده‌های فتوشیمیایی مهم در کنترل آلودگی هوا عبارتند از: اکسیژن نوزاد (O) ، اکسیژن مولکولی برانگیخته (O₂) ، پروکسی آسیل نیترات (PAN) ، پروکسی پروپانول نیترات (PPN) ، پروکسی بوتیل نیترات (PBN) ، دی اکسید نیتروژن (NO₂) ، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و الکیل نیتراتها.

H2O2

اثرات اکسید‌کننده‌ها

اثرات اکسید‌کننده‌ها بر سلامتی انسان می‌تواند موجب سرفه ، کوتاهی نفس ، گرفتگی راه عبور هوا ، گرفنگی و درد قفسه سینه ، عملکرد نامناسب ششها ، تغییر سلولهای قرمز خون ، آماس خشک و سوزش چشم ، بینی و گلو شوند. اکسید ‌کننده‌های اصلی که به گیاهان آسیب می‌رسانند عبارتند از PAN , O₃ که از خلال روزنه‌های موجود در برگ وارد گیاه شده و در متابولیسم سلول گیاهی دخالت می‌کنند. علائم بوجود آمده از تماس گیاه با PAN عبارتند از: برونزه شدن ، براق شدن و نقره‌ای شده سطح زیرین برگها. تماس متناوب اکسید ‌کننده‌ها با گیاهان موجب کاهش محصولات می‌شود. اکسید‌ کننده‌ها به سرعت با رنگها ، الاستومرها (اکسید ‌کننده‌ها) الیاف پارچه‌ای و رنگهای نساجی واکنش نشان داده و آنها را اکسید می‌کند.

استانداردهای کنترل اکسید ‌کننده‌ها

این نکته روشن شده است که حتی اگر هیچ هیدروکربنی در اتمسفر وجود نداشته باشد تا زمانی که CO و NO₂ حضور دارند مقادیر قابل ملاحظه‌ای از ازن می‌تواند تولید شود. در حال حاضر علیرغم کوششهای منظم بر روی کنترل CO ، هیدروکربنها و NO₂ مقادیری از این آلاینده‌ها که برای ایجاد ازن فتوشیمیایی کافی هستند، همچنان در اتمسفر وجود دارد.

 احتراق و آلودگی هوا  

 مقدمه

اگر چه احتراق یا خاکسترسازی از منابع اصلی آلودگی هوا هستند ، اما در فرآیند کنترل آلودگی هوا ، هدف از آن عبارت است از تبدیل آلاینده‌های هوا به دی اکسید کربن بی‌خطر یا آب. دستگاه احتراق به منظور کنترل نشر آلاینده‌های هوا در جهت متمایل ساختن واکنشهای اکسیداسیون تا حد ممکن به سوی کامل شدن و باقی گذاشتن حداقل ترکیبات سوخته نشده طراحی می‌شود برای دستیابی به بازده مناسب در احتراق تلفیق مطلوب چهار عامل اصلی اکسیژن ، دما ، آشفتگی و زمان ضروری است. در حین احتراق مقدار اکسیژن قابل دسترسی تعیین کننده محصولات نهایی بدست آمده است. در اکسیداسیون اندک ، دوده و منو اکسید کربن محصولات فرعی احتراق‌اند در حالی که با وجود اکسیزن کافی ، منو اکسید کربن محصول فرعی احتراق خواهد بود. اگر چه احتراق به محض آنکه یک ماده به نقطه شروع سوختن می‌رسد آغاز می‌شود، اما برای کنترل آلودگی هوا لازم است دما در نقطه خاکسترسازی ، جایی که گرمای بوجود آمده در اثر واکنش بیشتر از گرمای به هدر رفته در محیط اطراف است نگاهداشته شود. برای مخلوط نگاه داشتن اکسیژن با مواد قابل احتراق لازم است آشفتگی توسط پره‌ها یا نازلهای تزریق بوجود آید.

 

دوده کربن

 

 طبقه بندی روشهای احتراق آلاینده‌ها

برحسب آلاینده‌هایی که قرار است اکسید شود، روشهای احتراق شعله مستقیم ، ممکن است احتراق گرمایی یا احتراق کاتالیستی برای کنترل آلودگی هوا بکار روند.

 احتراق شعله مستقیم

در احتراق مستقیم گازهای زاید مستقیما در یک دستگاه احتراقی همراه و یا بدون وجود سوخت کمکی سوزانده می‌شوند. در برخی مواقع ارزش حرارتی و اکسیژن موجود در گازهای زاید به منظور ارائه سوختن گازها کافی‌است در برخی موارد دیگر وارد کردن هوا و یا افزودن مقدار اندکی سوخت کمکی مخلوط گازی را به نقطه احتراق خود می‌رساند. این دستگاهها معمولا واحدهای احتراقی انتها آزاد هستند که در محیط بازو در پایان یک جریان گاز زاید در قسمت فوقانی یک دودکش قرار گرفته‌اند و به منظور اطمینان یافتن از سوختن پیوسته مجهز به شمعک‌هایی می‌باشند.
گر چه سوختن شعله یک روش نسبتا اطمینان بخشی برای دفع مقادیر زیادی از گازهای زاید شدیدا قابل احتراق به شمار می‌روند، ولی این روش ایده‌آل نیست. در صورتی که از گرمای حاصل از این سیستم‌ها به عنوان گاز بویلرها به سایر عملیات استفاده نشود مقادیر عظیمی از انرژی حرارتی که با در نظر گرفتن کاهش منابع سوخت فسیلی دارای اهمیت است به هدر خواهند رفت. فرآیندهای احتراق شعله مستقیم در صورتی که گاز زاید به خودی خود تامین کننده بیش از 50 درصد کل ارزش حرارتی مورد نیاز برای خاکسترسازی می‌باشد از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود.

 احتراق گرمایی

در صورتی که غلظت گازهای آلاینده قابل احتراق برای انجام احتراق شعله مستقیم بسیار اندک باشد یک خاکستر ساز گرمایی یا پس سوزی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. بطور کلی گاز زاید غالبا بوسیله یک مبدل حرارتی پیشگرم می‌شود. مبدل حرارتی از گرمای ایجاد شده بوسیله خاکسترساز گرمایی استفاده می‌کنند. گاز پیشگرم شده به قسمت احتراقی که مجهز به یک مشعل دارای سوخت کمکی است رانده می‌شود.

دمای عملیاتی بستگی به ماهیت آلاینده‌ها در جریان گاز زاید دارد. دماهای متداول بین 583 تا 927 درجه سانتی گراد تغییر می‌کنند در حالیکه بعضا این دما تا 1093 درجه سانتیگراد نیز افزایش می‌یابد. از آنجا که سوختن ناقص منجر به ایجاد محصولات فرعی ناخواسته (عمدتا منو اکسید کربن) می‌شود زمان ، دما ، آشفتگی و جریان اکسیژن باید با دقت کنترل شوند. این واحدها در کنترل نشر آلاینده‌های گازی صنایعی مانند تهیه قهوه و دودی کردن گوشت و ماهی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.

نمای داخلی سوختن

 احتراق کاتالیستی

احتراق یا خاکسترسازی کاتالیستی روش دیگری است که در مواقعی که مواد قابل احتراق در گاز زاید برای ایجاد شعله مستقیم ناکافی است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاتالیست سرعت اکسیداسیون را ، بی‌آنکه خود تحت واکنش شیمیایی قرار بگیرد، افزایش می‌دهد بدین ترتیب زمان توقف لازم را برای تکمیل فرآیند خاکسترسازی کاهش می‌دهد. خاکسترسازی گرمایی زمان اقامت بین 20 تا 50 برابر بیشتر از زمان توقف در خاکسترسازهای کاتالیستی است.

 ساختمان یک خاکستر ساز کاتالیستی

معمولا یک خاکسترساز کاتالیستی از یک قسمت پیشگرم کننده و یک قسمت کاتالیستی تشکیل می‌یابد و حتی با وجود آنکه سیستم‌های کاتالیستی سرد در حال حاضر در دمای محیط کار می‌کنند، نیازمند پیشگرم نیستند و در چنین سیستمی شعله مستقیم وجود ندارد. اگر چه سطح کاتالیست دارای درخشندگی است. معمولا در محفظه پس سوز یک دمنده برای مخلوط کردن گازها و توزیع یکنواخت آنها بر روی کاتالیست ، قرار دارد.

 مزایا و معایب فرآیند احتراق کاتالیستی

بازده این قبیل خاکسترسازها بستگی به عوامل بسیاری دارد که از آن جمله می‌توان از غلظت آلاینده ، دمای جریان گاز ، غلظت اکسیژن زمان تماس و نوع کاتالیست نام برد دستیابی به بازده بیشتر از 90% امری غیر ممکن بنظر می‌رسد. فرآیندهای احتراق کاتالیستی به منظور کنترل میزان نشر NO₂SO₂ هیدروکربنها و منو اکسید کربن مورد استفاده قرار گرفته‌اند مشکلات اصلی سیستم‌های کاتالیستی عبارتند از: مخارج زیاد تعمیر و نگهداری و همچنین مسموم شدن کاتالیست

طبقه بندی آلاینده‌های هوا

 طبقه بندی آلاینده‌های هوا

 مقدمه کلی

منظور از آلودگی ورود عناصر و ترکیبات تازه به محیط و یا تغییر نسبت عناصر و ترکیباتی است که در ساختار طبیعی محیط شرکت دارند. مثلا سرب در ترکیب طبیعی اتمسفر وجود ندارد، ورود آن در اتمسفر نوعی آلودگی است. CO₂ ترکیبی است که با نسبتی مشخص در ترکیب اتمسفر شرکت دارد. افزایش نسبت این ترکیب در جو نوعی آلودگی تلقی می‌شود. خطرناکترین آلودگیهای محیط ناشی از کاربرد موادی هستند که بشر در طول یک سده گذشته و بویژه در بیست و سی سال اخیر به منظور مبارزه با حشرات ، بیماریهای انگلی گیاهان و همچنین حشرات ناقل بیماریهای حیوانی و انسانی بکار برده است.
همچنین استفاده اسراف آمیز از سوختهای فسیلی ، کاربرد مواد شیمیایی بسیار متنوع در صنعت استخراج و تصفیه فلزات و صنایع دیگر بویژه آزمایشهای اتمی در جو زمین ، عناصر و ترکیبات جدیدی را وارد محیط کرده‌اند که قبلا اکوسیستم طبیعی کره زمین با آنها روبرو نبوده است.

لایه های اتمسفر زمین

 طبقه‌بندی آلاینده‌ها

تمامی آلاینده‌های هوا را می‌توان بر اساس منشا ترکیب شیمیایی و حالت فیزیکی‌شان طبقه‌بندی نمود. این طبقه‌بندیها برای تنظیم بحث و بررسی در زمینه عوامل آلودگی هوا بکار می‌روند آلاینده‌ها بسته به منشاشان به دو گروه اولیه و ثانوی تقسیم می‌شوند. آلاینده‌های اولیه از قبیل دی اکسیدسولفورها (SO₂) ، اکسیدهای نیتروژن (NO₂) و هیدروکربنها (HC) آن دسته از آلاینده‌ها هستند که مستقیما وارد اتمسفر شده‌اند و به همان شکل آزاد شده نیز در اتمسفر یافت می‌شوند. آلاینده‌های ثانوی نظیر ازن (O₃) و پراکسی استیل نیترات (PAN) آن دسته از آلاینده‌ها هستند که در اتمسفر توسط یک واکنش فتوشیمیایی در اثر هیدرولیز و یا اکسیداسیون تشکیل می‌شوند.

 

 ترکیب شیمیایی آلاینده‌ها

آلاینده‌ها اعم از گروه اولیه و ثانوی می‌توانند بسته به ترکیب شیمیایی‌شان به دو گروه آلی یا معدنی تقسیم شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن و بسیاری از آنها دارای عناصری مانند اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد و فسفر می‌باشند. هیدروکربنها ترکیبات آلی هستند که تنها دارای کربن و هیدروژن‌اند. آلدئیدها و کتونها دارای اکسیژن ، کربن و هیدروژن هستند. سایر ترکیبات آلی مهم در مورد آلودگی هوا عبارتند از: کربوکسیلیک اسیدها ، الکلها ، اترها و استرها و آمین‌ها و ترکیبات آلی گوگردار. مواد معدنی یافت شونده در هوای غیر آلوده عبارتند از کربن ، منوکسید (CO) ، دی اکسید کربن (CO2)، کربناتها ، اکسیدهای سولفور ، اکسیدهای نیتروژن ، ازن ، هیدروژن فلوراید و هیدروژن کلراید.

 

 طبقه‌بندی آلاینده‌ها بر حسب حالت ماده

ذرات آلاینده‌ها

عبارتند از جامدات و مایعاتی که شامل غبار ، دودهای غلیظ ، دود ، خاکستر ، غبار مه آلود و اسپری هستند. تحت شرایط مناسب ذرات آلاینده‌ها از اتمسفر جدا و ته ‌نشین می‌شوند.

آلاینده‌های گازی

آلاینده‌های گازی که سیالهای بی‌شکل‌اند، کاملا فضای آزاد شده در آن اشغال می‌کنند و بسیار شبیه به هوا عمل نموده و از اتمسفر جدا نمی‌شوند. در میان آلاینده‌های معروف گازی از اکسیدهای کربن ، اکسیدهای سولفور ، اکسیدهای نیتروژن ، هیدروکربنها و اکسید کننده‌ها می‌توان نام برد.

 طبقه بندی ذرات

1. خواص فیزیکی که عبارتند از اندازه ، شکل ، ته ‌نشین شدن و کیفیت نوری

2. خواص شیمیایی که عبارتند از ترکیبات آلی و معدنی

3. خواص بیولوژیکی به صورت باکتریها ، ویروسها ، هاگها و غیره

 نحوه تشکیل ذرات

ذرات را می‌توان بر حسب نحوه تشکیل به صورت غبار ، دود ، دود غلیظ ، دود حاصل از خاکستر ، غبار مه آلود یا اسپری طبقه بندی نمود.

 غبار

غبار عبارتست از ذرات کوچک جامد بوجود آمده از خرد شدن جرمهای بزرگتر در حین فرآیندهایی نظیر خرد کردن ، آسیاب کردن یا انفجار که ممکن است بطور مستقیم و یا غیر مستقیم در اثر بکار گیری موادی از قبیل زغال سنگ ، سیمان یا دانه‌ها وارد اتمسفر شوند.

غبار در زیر میکروسکوپ

 دود

عبارت است از ذرات ریز جامد از احتراق ناقص ذرات آلی نظیر زغال سنگ ، چوب یا تنباکو که عمدتا از کربن و سایر مواد قابل احتراق تشکیل یافته‌اند، تشکیل می‌شود.

حلقه دود

 دود غلیظ

عبارت است از ذرات جامد ریزکه از مایع شدن بخارات مواد جامد تشکیل می‌شود. دود غلیظ ممکن است در اثر تصعید ، تقطیر ، تکلیس شدن یا فرآیندهای ذوب فلزات بوجود آید.

 دود ناشی از خاکستر

دود ناشی از خاکسترکه از ذرات غیر قابل احتراق ریزی که در گازهای حاصل از احتراق زغالسنگ بوجود می‌آید تشکیل یافته است.

 غبار مه آلود

غبار مه آلود از ذرات مایع یا قطرات تشکیل شده در اثر مایع شدن بخار ، پراکندگی یک مایع یا انجام یک واکنش شیمیایی بوجود می‌آید.

• ذرات آلی موجود در اتمسفر: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها

 

 اسید آلی

• معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر: نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی آهن ، سرب ، منگنز ، روی و وانادیم

 منابع تولید ذرات

ذرات ممکن است طبیعی و یا مضر به سلامت انسانها (دود ناشی از خاکستر ، دود ، دوده‌ها ، اکسیدهای فلزی و نمکها ، فلزات روغنی یا قیری ، قطرات اسیدی ، سیلیکاتها و سایر غبارهای معدنی و دودهای غلیظ فلزی )باشند

 استانداردها و کنترل ذرات

اگر چه کنترل ذرات در محل تولید آنها یا به کمک رقیق سازی انجام پذیر است، اما این اصل که رقیق کردن راه حل مشکل آلودگی است، دارای کاربرد نیست و نمی‌توان از آن به عنوان یک روش کنترل کننده مفید نام برد. تنها روش قابل قبول کنترل در محل تولید کننده آلودگی و متکی به اصول، ته‌ نشین سازی ، سانتریفوژ ، فشرده نمودن ، فیلتراسیون بارهای الکتریکی است.

سانتریفوژ

 ترکیبات اتمسفر

 مقدمه کلی

شناخت ترکیب و ساختار اتمسفر برای کنترل آلودگی هوا از مسایل ضروری شمرده می‌شود. بخش گازی هوا ، بجز بخارات و ذرات ، شامل 78% نیتروژن ، 21% اکسیژن ، 1% آرگون (Ar) و 03/0% دی اکسیدکربن (CO2) و نیز مقادیر جزیی از سایر گازهاست که بی‌اثرند. مواد غذایی آلی و معدنی در هوا بسیار جزئی و ناچیز است و میزان آب در هوا ، بجز موارد ابری و بارانی و مد و امثال آن بسیار کم است. فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها از ذرات آلی اتمسفر بوده و معروفترین ذرات معدنی عبارتند از: نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن ، سرب ، منگنز ، روی و وانادیم.

آرگون

 لایه‌های مختلف هوا

هوا یا اتمسفر دارای لایه‌ها و پوسته‌های مختلفی است که نزدیکترین آنها به زمین یا داخلی‌ترین آنها را تروپوسفر نامند.

 لایه تروپوسفر

این لایه که نزدیکترین لایه به زمین بوده و 80% توده اتمسفری را تشکیل می‌دهد، مهمترین لایه برای پراکندگی میکروبهاست. قطر این لایه از 17 کیلومتر در مناطق استوایی تا 6 - 8 کیلومتر در مناطق قطبی متغیر است. تروپوسفر خود به لایه‌های مختلفی تقسیم می‌شود که هر یک از نظر تنوع و تراکم میکروبی و جابجایی آنها با یکدیگر متنوع هستند.

1.  لایه بی‌حرکت یا ساکن: این لایه کاملا در مجاورت سطح زمین قرار داشته و تغییرات آن بیش از هر لایه دیگری تابع تغییرات در سطح زمین است. قطر این لایه به هنگام طوفانهای شدید و باد ، بین یک میلیمتر تا ده سانتیمتر و در یک شب آرام و صاف در حدود ده متر است.

2.لایه متحرک یا آشفته: این لایه با گذشتن چرخشهای هوا از روی اشیا و شکستن لایه‌های سطحی مجاور زمین تشکیل می‌شود. اینگونه جابجایی‌ها ، ذرات و اجزا را در مسیرهای عمودی و افقی به حرکت در می‌آورد.

3.       لایه انتقالی: این لایه که 500 تا 1000 متر قطر دارد، در بالای لایه آشفته قرار گرفته است. در این لایه با افزایش ارتفاع ، دما کاهش می‌یابد.

4.لایه بیرونی یا مرزی: در این لایه که خارجی‌ترین لایه تروپوسفر است هیچ گونه جابجایی و آشفتگی دیده نمی‌شود، ولی ذرات می‌توانند به روش انتقالی به این لایه برسند. در این لایه حرارت به نسبت ارتفاع از سطح زمین کاهش می‌یابد و به حداقل خود یعنی 40- تا 80- درجه سانتیگراد برسد، تغییرات حرارتی در طول شبانه روز در این لایه دیده نمی‌شود.

 بارانهای اسیدی

یکی از جدیدترین تغییرات در تروپوسفر عبارت است از پدیده بارانهای اسیدی. باران یا نشست اسیدی هنگامی بوجود می‌آید که گازهای متصاعد شده اکسیدهای سولفور (SOx) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) در مجاورت نور خورشید با بخار آب واکنش شیمیایی داده تشکیل ترکیبات اسیدی قوی ، نظیر اسید سولفوریک (H2SO4) و اسید نیتریک (HNO3) می‌دهند. این ترکیبات همراه با سایر ترکیبات آلی و غیر آلی به صورت گازهای حاصل از احتراق و ذرات جامد بر زمین فرود می‌آیند و یا همراه با قطرات باران ، دانه‌های برف ، یا شبنم به سطح زمین می‌رسند.

اسید نیتریک

 اثرات نشست اسیدی

متناسب با حساسیت اکوسیستم‌هایی که این نشست‌ها در آن فرود می‌آیند، اثرات نشست اسیدی متفاوت است در برخی از نواحی شدیدا بافری ، ترکیبات اسیدی طی سالها بی‌آنکه افزایش قابل ملاحظه‌ای در اسیدیته آب یا خاک بوجود آورند، می‌توانند نشست کنند. اما حین نشست در جاهایی که به مقدار کم بافری هستند، می‌تواند سبب افزایشهای شدید اسیدیته شود.

 کاهش لایه ازن

لایه ازن (O3) در استراتوسفر در اثر واکنش ازن با کلر آزاد شده از فلوئور ، کلر و کربنهای مصرفی در اسپری‌ها در حال از میان رفتن است از آنجا که ازن در اتمسفر سبب کاهش تابش فوق بنفش در سطح زمین می‌گردد و نیز تابش فوق بنفش به مقدار زیاد به گیاهان و جانوران آسیب می‌رساند. کمبود ازن بالقوه می‌تواند موجب بروز یک مشکل جدی شود.

 حرکت هوا در ترپوسفر

در داخل تروپوسفر هوا دائما به صورت چرخش در حرکت است. قطر این چرخش از یک سانتیمتر تا چند کیلومتر متغیر است. انرژی جنبشی برای این حرکتها ، از پرتوهای خورشیدی با طول موجهای کوتاه تامین می‌شود. تابش خورشید بر سطح زمین و سطوح مختلف ، موجب گرم شدن این سطوح می‌شود. هوای مجاور این سطح نیز بتدریج گرم شده و به دلیل انبساط به طرف بالا حرکت می‌کند. در مقابل هوای سرد جایگزین آن شده و مجددا با گرم شدن این هوا جابجایی تکرار می‌شود و یک جابجایی مداوم هوا را موجب می‌گردد و این حرکت و جابجایی هوا که عامل حرکت افقی ذرات و میکروبها در سطح زمین است، از طریق حرارت نقاط مختلف زمین ، فصول سال و کوهها تنظیم می‌شود.

 

 گردش آب در تروپوسفر

تروپوسفر همواره حاوی مقدار زیادی بخار آب است. مقدار این آب به اندازه‌ای است که می‌تواند تمام سطح زمین را با لایه‌ای از آب به قطر Cm2/5 بپوشاند. این میزان آب مرتبا به صورت نزولات به سطوح زمین آمده و مجددا در اثر تبخیر وارد هوا می‌‌شوند. زمان این گردش بطور متوسط 9 روز است. شکل این نزولات ، تراکم و شدت آن ، بستگی به تراکم بخار آب ، حرارت در ارتفاعات مختلف باد ، ارتفاع ابر و سایر عوامل دیگر دارد تبدیل بخار به آب با تشکیل ذرات کوچکی که کمتر از یک میکرومتر قطر دارند شروع می‌شود و سپس این ذرات به هم متصل می‌شوند و هنگامی که بطور کافی سنگین شوند، به طرف پایین سقوط می‌کنند.

 حرارت

بطور کلی با دور شدن از سطح زمین درجه حرارت هوا بتدریج کاهش می‌یابد، و این کاهش دما در حدود یک درجه سانتیگراد به ازای هر 150 متر است. ولی از ارتفاع 10 تا 16 کیلومتری از سطح زمین ، درجه حرارت با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد

باران اسیدی

   باران اسیدی  

یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان با آن درگیر است، باران اسیدی می‌باشد. باران اسیدی به پدیده‌هایی مانند مه اسیدی و برف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاق می‌شود.

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات () در آب خالص است.

باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

 دید کلی

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار قابل ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند وPH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

 تاریخچه

پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه 1800 در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 به دست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال 1873 واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ، شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آلی و سوخت می‌باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطح زمین خطرناک است.

« موتا » و « میلو » در سال 1987 عنوان داشتند که دی‌اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می‌آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می‌بخشند.

اسیدنیتریک

 عوامل موثر در اسیدیته باران

آب باران هیچگاه ، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصیهای آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می‌کنند.

آتش سوزی جنگلها نیز ، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهای انسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقه‌ای و جهانی در فضا منتشر می‌کنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شده از دودکشهای کارخانه‌ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می‌شوند.

نمکهای تشکیل شده در دریا

 اسیدهای موجود در باران اسیدی

اسیدهای عمده در باران اسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می‌باشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده‌های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می‌آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده‌ها می‌باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده‌های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی‌شناسد.

 منابع تولید دی‌اکسید گوگرد

بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتربوسیله آتشفشانها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می‌شود. این دی‌اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می‌یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می‌باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می‌باشد.
 

احتراق زغال سنگ

دی‌اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می‌یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می‌شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداریدر هوا آزاد می‌شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می‌گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی‌گردد.

 منابع تولید اکسیدهای نیتروژن

در هوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستی حاصل می‌شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می‌شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می‌شود.

 

مسیرانتقال شیمیایی Nox  از اتمسفر

 باران اسیدی در آمریکای جنوبی

پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از 3 دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی از محققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسط فعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر می‌کند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکن می‌باشد. در ارتباط با این مطلب می‌توان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی که میزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیرو و باربر 4،7 است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسی دارند:

1. اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرار مناطق مردابی) تشکیل می‌شود.

2. اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجود می‌آید.

عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است، ما را به سوی رخدادهای زیستی فاجعه‌آمیز هدایت می‌کند. با وجود اینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در این رابطه بسیار تاثیر گذار است.

 باران قلیائی

نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در 5،6 ثابت باقی می‌ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می‌دهند.

چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از 7 نیز می‌رسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثی می‌کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می‌توان به کارخانه‌های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.

آلودگی ناشی از کارخانه سیمان

 

 اثرات بوم شناختی باران اسیدی

آلاینده‌های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی‌کنند، اما این آلاینده‌ها می‌توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده‌های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می‌باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود این دو اسید است.
 

چگونگی تشکیل باران اسیدی

میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقه به ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرار می‌گیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچه صخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثی می‌شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می‌شود.

 تاثیر روی اکوسیستم آبی

دریاچه‌های اسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیوم هستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچه‌های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می‌شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می‌یابد. وقتی PH خیلی پایین‌تر از 5 باشد، گونه‌های اندکی زنده مانده و تولید مثل می‌کنند. آب دریاچه‌های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می‌باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه‌ها می‌باشد.

آلودگی سیستم آبی

 تاثیر روی گیاهان و جنگلها

تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلها و محصولات کشاورزی را به دشواری می‌توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می‌یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می‌برد. باران اسیدی که در جنگلها می‌ریزد، ازن و سایر اکسنده‌های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می‌گذارد و این تاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن است باعث خشک شدن درختان شود.

جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می‌بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می‌دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی‌شوند.

تاثیر باران اسیدی برروی درختان

 

• بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال 1997 نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:

1. مضر برای انسان : ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی

2. تخریب جنگلها : ریختن برگها ، تخریب ریشه توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.

3. خطرناک برای دریاچه‌ها : مرگ صدها گونه زیستی

4. تسریع در خوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی  

 

خوردگی مواد

 

باران اسیدی

   باران اسیدی  

یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان با آن درگیر است، باران اسیدی می‌باشد. باران اسیدی به پدیده‌هایی مانند مه اسیدی و برف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاق می‌شود.

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات () در آب خالص است.

باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

 دید کلی

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار قابل ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند وPH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

 تاریخچه

پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه 1800 در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 به دست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال 1873 واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ، شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آلی و سوخت می‌باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطح زمین خطرناک است.

« موتا » و « میلو » در سال 1987 عنوان داشتند که دی‌اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می‌آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می‌بخشند.

اسیدنیتریک

 عوامل موثر در اسیدیته باران

آب باران هیچگاه ، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصیهای آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می‌کنند.

آتش سوزی جنگلها نیز ، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهای انسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقه‌ای و جهانی در فضا منتشر می‌کنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شده از دودکشهای کارخانه‌ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می‌شوند.

نمکهای تشکیل شده در دریا

 اسیدهای موجود در باران اسیدی

اسیدهای عمده در باران اسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می‌باشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده‌های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می‌آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده‌ها می‌باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده‌های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی‌شناسد.

 منابع تولید دی‌اکسید گوگرد

بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتربوسیله آتشفشانها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می‌شود. این دی‌اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می‌یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می‌باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می‌باشد.
 

احتراق زغال سنگ

دی‌اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می‌یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می‌شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداریدر هوا آزاد می‌شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می‌گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی‌گردد.

 منابع تولید اکسیدهای نیتروژن

در هوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستی حاصل می‌شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می‌شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می‌شود.

 

مسیرانتقال شیمیایی Nox  از اتمسفر

 باران اسیدی در آمریکای جنوبی

پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از 3 دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی از محققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسط فعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر می‌کند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکن می‌باشد. در ارتباط با این مطلب می‌توان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی که میزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیرو و باربر 4،7 است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسی دارند:

1. اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرار مناطق مردابی) تشکیل می‌شود.

2. اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجود می‌آید.

عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است، ما را به سوی رخدادهای زیستی فاجعه‌آمیز هدایت می‌کند. با وجود اینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در این رابطه بسیار تاثیر گذار است.

 باران قلیائی

نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در 5،6 ثابت باقی می‌ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می‌دهند.

چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از 7 نیز می‌رسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثی می‌کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می‌توان به کارخانه‌های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.

آلودگی ناشی از کارخانه سیمان

 

 اثرات بوم شناختی باران اسیدی

آلاینده‌های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی‌کنند، اما این آلاینده‌ها می‌توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده‌های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می‌باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود این دو اسید است.
 

چگونگی تشکیل باران اسیدی

میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقه به ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرار می‌گیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچه صخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثی می‌شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می‌شود.

 تاثیر روی اکوسیستم آبی

دریاچه‌های اسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیوم هستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچه‌های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می‌شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می‌یابد. وقتی PH خیلی پایین‌تر از 5 باشد، گونه‌های اندکی زنده مانده و تولید مثل می‌کنند. آب دریاچه‌های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می‌باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه‌ها می‌باشد.

آلودگی سیستم آبی

 تاثیر روی گیاهان و جنگلها

تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلها و محصولات کشاورزی را به دشواری می‌توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می‌یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می‌برد. باران اسیدی که در جنگلها می‌ریزد، ازن و سایر اکسنده‌های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می‌گذارد و این تاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن است باعث خشک شدن درختان شود.

جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می‌بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می‌دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی‌شوند.

تاثیر باران اسیدی برروی درختان

 

• بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال 1997 نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:

1. مضر برای انسان : ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی

2. تخریب جنگلها : ریختن برگها ، تخریب ریشه توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.

3. خطرناک برای دریاچه‌ها : مرگ صدها گونه زیستی

4. تسریع در خوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی  

 

خوردگی مواد

 

 اثرات آلودگی هوا بر شرایط جوی

 مقدمه کلی

روابط متقابل شرایط اتمسفری و کیفیت هوا درباره اثراتی که شرایط جوی می‌تواند بر پخش ، غلظت یا حذف آلاینده‌های اتمسفری داشته باشد ارتباطی دو جانبه است که به صورت تغییرات در مقیاس متوسط و مقیاس کوچک که شامل کاهش قابلیت دید ، بارشهای متغیر ، جزیره گرمایی شهری و تغییرات در مقیاس بزرگ صورت می‌گیرد.

 تغییرات در مقیاس متوسط کوچک

 کاهش قابلیت دید

کاهش قابلیت دید یکی از اولین اثرات قابل ملاحظه آلودگی بر پدیده‌های جوی شمرده می‌شود. در عبارتهای هواشناسی قابلیت دید عبارتست از معیار استاندارد شفافیت اتمسفر در طیف مرئی. کاهش قابلیت دید بیانگر مخاطرات ایمنی و از لحاظ ظاهر ناخواسته است. ذرات در اندازه‌هایی بین 38/0 تا 76/0 µm و مولکولهای گاز (بویژه دی اکسید سولفور) آلاینده‌های اصلی هستند که در کاهش قابلیت دید نقش دارند. این آلاینده‌ها نور را جذب و منتشر می‌سازند. پراکندگی نور در اثر کاهش تمایز بین اجسام و زمینه آسمان موجب کاهش قابلیت دید می‌شود. پراش نور بوسیله ذرات کوچک موجب ایجاد رنگی مایل به قرمز در مواقع غروب خورشید می‌شود.

پراش نور

 بارشهای متغیر

آلاینده‌های هوا که در اتمسفر منتشر شده یا شکلی گرفته‌اند می‌توانند سبب افزایش بارندگی شوند. این پدیده از آن جهت رخ می‌دهد که ذرات کوچک به صورت هسته‌ها عمل می‌نمایند و تشکیل قطرات باران را تقویت می‌کنند. این همان اصل مشابهی است که در مورد تشکیل ابر وجود دارد. افزایش زیاد بارش بویژه در هوای بالای مراکز شهرنشینی که انتشار ذرات در آنها به مقدار زیاد صورت می‌گیرد قابل ملاحظه است. این نکته به اثبات رسیده است که تشکیل  در شهرهای بزرگ دو برابر تشکیل مه در نواحی توسعه نیافته است و تشکیل ابر در شهرهای بزرگ ده درصد بیشتر از نواحی اطراف شهرهاست. غلظتهای زیاد SO₂ افزایش مه در نواحی صنعتی مربوط اند . NO , SO₂ آزاد شده با بارانهای اسیدی مرتبط هستند.

 جزیره گرمایی شهری

آلاینده های هوا سبب کاهش قابل ملاحظه تابش خورشیدی در شهرها می‌شوند. در برخی از شهرها به علت آلودگی اتمسفر انرژی گرمایی از 15 تا 20 درصد  کمتر به سطح زمین می‌رسد با این وجود راه مقابله با این مشکل عبارت است از افزایش قابلیت حفظ گرما به کمک تجهیزات شهری این قابلیت در مصالح ساختمانی نظیر قیر ، سنگ و آجر نهفته است. در مقابله با این اتلاف انرژی افزایش گرمایی در اتمسفر بالای شهرها حین وضعیت هوایی سرد و قابل ملاحظه است. این افزایش در دمای اتمسفری بطور مستقیم با افزایش سوخت مصرفی مربوط است. افزایش که به کمک روزهای گرمایی ناحیه‌ای که در آن شهر قرار گرفته است، قابل تخمین است. از آنجایی که افزایش دمای ایجاد شده در اثر سوختن مواد فسیلی کاهش دمای بوجود آمده در اثر پوشش ذرات را جبران می نماید. شهرها دماهای متوسط بیشتری دارند و بارش برف قابل اندازه گیری در آنها کمتر از نواحی غیر شهری مجاور آنهاست. پدیده‌ای که از این عوامل ناشی می‌شود به نام جزیره گرمایی شهری شناخته شده است.

 تغییرات در مقیاس بزرگ

افزایش مقدار دی اکسید کربن حاصل از سوختن مواد فسیلی موجب تشدید اثر گلخانه‌ای و افزایش دمای زمین می‌گردد. با این وجود بنظر می‌رسد که کاهش اندک دمای زمین از سال 1945 علیرغم افزایش مصرف سوختهای فسیلی دال بر کاهش تابش خورشیدی به علت پراکندگی آثار جذب ناشی از افزایش مقدار ذرات در مقیاس بزرگ بوده است و اثرات ناشی از افزایش دی اکسید کربن که سبب حبس گرما می‌شود، نتوانسته است اثر کاهش ناشی از ذرات را خنثی کند. در واقع کسانی هستند که معتقدند تخلیه ممتد ذرات به درون اتمسفر منجر به پدید آمدن عصر یخبندان دیگری خواهد شد.

 نتیجه

بطور کلی اثرات جهانی آلودگی هوا بر متغیرهای هواشناسی با عبارتهای ساده قابل توصیف نیست در حال حاضر شواهد مستندی دال بر تاثیر فعالیتهای انسانی بر وضعیت هوا در درون و پیرامون نواحی شهری وجود دارند. قراین علت و معلولی میان آلودگی هوا و تغییرات جهانی وضعیت هوا کمتر مستدل بوده‌اند، همچنین پوشش ممتد اتمسفر می‌تواند در مقیاس بزرگ موجب بروز تغییرات جوی گردد. عدم اطمینان از ماهیت ، گسترده و عواقب حاصل از این تغییرات دلایل محکمی برای کاهش آلودگی اتمسفر در زمان حال و در آینده‌اند.

 

هواشناسی هوای آلوده