الغلاف الجوي.

1- مفهوم الغلاف الجوي
الغلاف الجوي ( أو ما يسمى بالهواء) هو طبقة من مزيج غازي تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية، ويتكون أساسا هذا الغلاف من 78% من غاز النيتروجين و21% أكسجين و % 0.9 من الأرغون و البقية غازات أخرى مثل(أكسيد الكربون غاز النيون،الهليوم،الهيدروجين.. ) يحمي هذا الغلاف الأرض من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية و يعمل على اعتدال درجات الحرارة على سطح الأرض ، ويمتد هذا الغلاف الجوي إلى حوالي 10000كيلومتلر فوق سطح الأرض وتصل كثافته إلى 99بالمئة والتي تتواجد في 30كيلومتر الأولى من الغلاف، وتقل كثافته بالارتفاع إلى درجه كبيره. الغلاف الجوي بالنسبة للأرض كالرحم بالنسبة للطفل، فلولا الرحم المكون من طبقات عدة، لما استطاع الجنين أن يرى النور، وكذلك الحال بالنسبة للغلاف الجوي، فلولاه لما استطعنا التنفس والحصول على ماء عذب سائغ للشراب ولما تمكنا من التمتع بحرارة معتدلة صالحة للحياة، وبكلمة مختصرة، الغلاف الجوي هو وعاء الحياة الواقي الذي يتوجب علينا المحافظة عليه.
2-أغلفة الكرة الأرضية:
يتكون الغلاف الجوي من خمسة طبقات تتداخل في بعضها مما يجعل الفصل بينها تقريبيا وهذه الطبقات هي:
1 - التروبوسفير La troposphère
أو الطبقة السفلى : وهي الطبقة الأقرب إلى سطح الأرض( تبلغ درجة حرارتها ما بين6,5 °C /1 كم من الجاذبية) وتقل فيها درجات الحرارة مع الارتفاع . يصل ارتفاعها بين 7 كلم عند القطبين و17 كلم عند خط الاستواء (متوسط ارتفاعها 13كم) وهي الطبقة التي تتركز فيها أنشطة الإنسان وتحتوي على معظم بخار الماء والأكسجين وثاني أكسيد الكربون. كتلتها تبلغ 80 % من الكتلة الإجمالية للغلاف الجوي وحجمها يمثل 1,5 % من الحجم الإجمالي و تحدث فيها معظم التغيرات الجوية التي نلمسها يوميا وعندما نقول تلوث الغلاف الجوي فيقصد به تلوث التروبوسفير بالدرجة الأولى .
2 – الاستراتوسفير La stratosphère
وهي الطبقة الوسطى التي تعلو التربوسفير وتمتد من ارتفاع 21 إلى 65 كيلومتر تقريبا فوق سطح البحر. وتتميز هذه الطبقة بخلوها من التقلبات المختلفة أو العواصف. و يوجد بها حزام يعرف بطبقة الأوزون و الذي يحمي سطح الأرض من مخاطر الأشعة فوق البنفسجية. وسنعرف هذا الحزام فيما بعد .
3 - الميزوسفير La mésosphère
أو الطبقة العليا و تبدأ من 50 كم حتى ارتفاع 85 كم . الحرارة فيها جد منخفضة تصل إلى 140- درجة مئوية و في هذه الطبقة تتشكل المذنبات .
3- التيرموسفير La thermosphère
وهي الطبقة الحرارية التي تعلو الاستراتوسفير من ارتفاع 80 كم تقريبا إلى 640 كم أو أكثر . وتتميز هذه الطبقة بخفة غازاتها حيث يسود فيها غاز الهيدروجين والهليوم. و تبلغ درجة الحرارة فيها إلى 1200درجة مئوية
4- الأيونوسفير L’ionosphèreأو الطبقة المتأينة و هي طبقة متواجدة في طبقة التيرموسفير و تكون فيها جزيئات الغاز المكونة للجو متأينة أو متشردة نتيجة لتعرضها لأشعة الشمس و هذا التشرد يعكس أمواج الراديو كالمرآة مما يجعل الاتصالات اللاسلكية ممكنة.
5-الايكزوسفيرL’exosphère
وهي الطبقة الخارجية التي تلي الأيونوسفير و فيها ينتهي الغلاف الجوي وينطلق الفضاء الخارجي و على مستوى هذه الطبقة تسبح الأقمار الصناعية.
3-ملوثات الغلاف الجوي و مصادرها
تلوث الغلاف الجوي هو الحالة التي يكون الهواء فيها محتويا على مواد بتركيزات تعتبر ضارة بصحة الإنسان أو بمكونات بيئته،أو عندما يحدث تغيير مهم في النسب المكونة له. و توجد هذه المواد الغريبة معلقة في الجو بصورة صلبة أو سائلة أو غازية، و تنقسم مصادر تلوث الغلاف الجوي إلى قسمين :
المصادر الطبيعية و تتمثل في الغازات و الأتربة الناتجة عن ثوران البراكين و من حرائق الغابات و الأتربة الناتجة من العواصف ، وهذه المصادر عادة ما تكون محدودة في مناطق معينة تحكمها العوامل الجغرافية و الجيولوجية ، و يعد التلوث منها متقطعا أو موسميا، أما المصدر الثاني فهو نتيجة لأنشطة الإنسان على سطح الأرض.
طبقة الأوزون تكونها ووظيفتها بالغلاف الجوي
الأوزون(O3) طبقة تتواجد في طبقة الستراتوسفير تحمي وتقي سطح الأرض من وصول الأشعة الضارة للشمس وهي الأشعة فوق البنفسجية (UV)
ما هو الأوزون وأين يتواجد بالغلاف الجوي؟
الأوزون هو غاز تتألف جزيئاته من ثلاث ذرات أكسجين (O3). والأوزون مركب نادر جدا بالغلاف الجوي للكرة الأرضية وتوجد في كل 10 ملايين جزيء من الهواء نحو 3 جزيئات من الأوزون و توجد نحو 90% من جزيئات الأوزون في الغلاف الجوي بالطبقة المسماة ستراتوسفير . وتعتبر طبقة الأوزون ضرورية لحماية الحياة على سطح الأرض فهي تعمل كمرشح طبيعي يمتص الأشعة فوق البنفسجية( ب) التي تدمر الكثير من أشكال الحياة و تلحق أضرارا بالغة بصحة الإنسان.
الأوزون بالغلاف الستراتوسفيري يتكون ويتهدم بشكل متواز للمحافظة على توازن معين، الذي يبقي الأوزون الكافي لحماية سطح الكرة الأرضية.
كيف يحمي الأوزون الحياة على سطح الكرة الأرضية؟
طبقة الأوزون تمتص تقريبا كل الأشعة فوق البنفسجية التي تصلها من أشعة الشمس(UV-B) وهكذا تحمي النباتات والحيوانات التي تعيش على سطح الأرض.
هدم طبقة الأوزون
بعشرات السنين الأخيرة تم اكتشاف اضمحلال مقلق بسمك طبقة الأوزون. كيف تتم عملية الهدم هذه؟
تتم عن طريق التفاعل الكيماوي بين بعض المواد التي تنبعث إلى الهواء وبين الأوزون الستراتوسفيري.
4-بعض الاحتراقات المسببة لانطلاق بعض الغازات
الكلوروفلوروكربون (CFC's)
مركبات الكلوروفلوروكربون هي مركبات كيماوية طورها الإنسان في بداية القرن العشرين بشكل اصطناعي تستخدم كسوائل تبريد في الثلاجات والمكيفات، كما تدخل في صناعات غازات الدفع بالرش، الإيروسول, وأيضا في مواد العزل ومواد التغليف, صناعة البلاستيك وفي صناعة المذيبات.( بعضها معروف صناعيا باسم الفريون ) و رغم فائدتها للصناعة، بين أنها تضرّ بالغلاف الجوي ذلك لأن هذه المواد تتحلل ببطء وتبقى صامدة بالغلاف الجوي لوقت طويل.عندما تصل إلى الغلاف الجوي، تنطلق ذرات الكلور أو البروم من هذه المركبات بفعل أشعة الشمس فوق البنفسجية. تهاجم ذرات الكلور والبروم وتدمر طبقة الأوزون الحامية فتهدم التوازن الضروري بين الأوزون المتكون جديدا والأوزون المهدم مما يسبب اضمحلال طبقة الأوزون.
الهالون هو بعض المواد الكيماوية التي تحوي على البروم والفلور وكربونات التي تُستخدم في إطفاء الحرائق.
بروميد الميثيل (CH3Br)
غاز عديم اللون و الرائحة ويُستخدم كمبيد حشري لمقاومة الآفات الزراعية ولتطهير الأرض الزراعية. وتُنتج هذه المادة جزئيا في إسرائيل ويصدر منها إلى سائر أنحاء العالم إنّ الأشعة فوق البنفسجية تقوم بتحطيم مركبات الكلوروفلوروكببون (CFC's) أو الفريون الذي يستخدم في أجهزة التبريد، وغاز الهالون الذي هو عبارة عن غاز الميثان, والبروميد الميثيل وبعض المواد الأخرى التي تسبب اضمحلال الأوزون . تتميز هذه المواد بثبات كيماوي كبير يمكنها من الوصول إلى الطبقات المرتفعة من الغلاف الجوي وبمحتويات ذرات الكلور والبروم التي تتفاعل مع طبقة الأوزون وتؤدي إلى تفكيكها.
نتائج الثقب في الأوزون على البيئة
إنّ استنزاف طبقة الأوزون يؤدي إلى وصول كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الكرة الأرضية. و ذلك لأن انخفاض 1% في طبقة الأوزون يؤدي إلى زيادة الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض بنسبة 2%. وقد أثبتت الدراسات أن التعرض لمزيد من الأشعة فوق البنفسجية يؤدي إلى إحداث ضرر بصحة الإنسان والحيوان والنبات ومختلف المواد:
بالنسبة للبشر إحداث خلل في جهاز المناعة في جسم الإنسان مما يزيد من حدوث واشتداد الإصابة بالأمراض المعدية المختلفة كما يمكن أن تؤدي الزيادة في مستويات الأشعة فوق البنفسجية إلى زيادة الأضرار التي تلحق بالعيون ولا سيما الإصابة بالمياه البيضاء وقد يؤدي هذا إلى زيادة عدد الأشخاص المصابين بالعمى بنحو 100000 شخص في السنة على مستوى العالم . وبالإضافة إلى ذلك يتوقع أن يؤدي كل انخفاض بنسبة 1% في الأوزون إلى ارتفاع في حالات الإصابة بسرطان الجلد يقدر بحوالي 3% ( أي زيادة تقدر ب50000 حالة كل عام على مستوى العالم و اختراق الأشعة فوق البنفسجية للجسم قد يضعف جهاز المناعة مما يؤدي إلى مشكلة وخيمة في المناطق التي تنتشر فيها أمراض التلوث.إحدى أخطر المشاكل هي ارتفاع بحالات سرطان الجلد عموما. ويهدد هذا الخطر بالأساس أصحاب البشرة الفاتحة والآثار السرطانية واحتمال حدوث تشوهات في الأجنة وغيرها من الأمراض.
بالنسبة للحيوانات: إنّ الحيوان أيضا متأثر من التعرض للأشعة فوق البنفسجية التي تؤذي الحيوانات البحرية بالمراحل الأولى من نموها. أما الأنواع الأخرى من الحيوانات فقد تتعرض للأمراض وللإبادة. و
المساس بالنباتات البحرية والبرية يؤدي إلى ارتفاع مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. و اضمحلال طبقة الأوزون يمكن أن يؤدي بالتدريج إلى تغير الميزان الرقيق للغازات في الغلاف الجوي ولذلك سيؤدي أيضا إلى التغيير بعيد المدى بالمناخ.
تأثير التلوث على طبقة الأوزون :
الأوزون غاز سام يتكون الجزيء منه من ثلاثة ذرات من الأكسجين. ويوجد الأوزون في طبقتي الجو السفلية ( التروبوسفير ) والعليا ( الاستراتوسفير ) . ويتكون غاز الأوزون السام في طبقات الجو القريبة من سطح الارض نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية بين الملوثات المنبعثة من وسائل النقل - خاصة بين اكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات - عندما يتكون الضباب الدخاني الذي سنشير إليه ، وفي هذه الحالة يعتبر الأوزون من الملوثات الخطرة على صحة الإنسان والأحياء الأخرى . خاصة النباتات.
5-المصادر الطبيعية و الصناعية لتلوث الغلاف الجوي
إن من أهم ملوثات الهواء الشائعة: أكاسيد الكبريت والنيتروجين و الجسيمات العالقة ( مثل الأتربة و الدخان ورذاذ المركبات الكيميائية المختلفة ) وأول أكسيد الكربون والهيدروكربونات وجميع هذه الملوثات تنتج أساسا من احتراق الوقود الحفري ( الفحم والبترول والغاز الطبيعي ) وكذلك من حرق الخشب و المخلفات الزراعية ( مثل حطب القطن والذرة وغيرها ) . وتختلف كمية الملوثات المنبعثة طبقا لنوع الوقود وظروف حرقه. ويعتبر قطاع الصناعة ( بما في ذلك توليد الكهرباء ) القطاع الرئيسي المسبب لتلوث الهواء . يليه قطاع النقل ثم قطاع الزراعة ( جدول 1 و 2 ). وتعد الغبار والأتربة والأملاح والدخان المتصاعد من المصانع ونواتج الاحتراق والمركبات ذات المحركات و السيارات والقاطرات والبواخر أهم مصادر التلوث الجوي ، فضلاً عن التجارب النووية والمبيدات الحشرية. فاستخدام الوقود في الصناعة ووسائل النقل وتوليد الكهرباء وغيرها من الأنشطة يؤدي إلى انبعاث غازات مختلفة وجسيمات دقيقه إلى الهواء . وهذا النوع من التلوث مستمر باستمرار أنشطة الإنسان ومنتشر بانتشارها على سطح الأرض في التجمعات السكانية . وهو التلوث الذي يثير الاهتمام والقلق حيث أن مكوناته وكمياته أصبحت متنوعة وكبيره بدرجه أحدثت خللا ملحوظا في التركيب الطبيعي للهواء ، 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.
جدول (1) : توزيع ملوثات الهواء في العالم ( 1992) ( بالمليون طن )
الملوثات الدول النامية شرق أوروبا وروسيا الدول الصناعية
-----------------------------------------------------------------------
ثاني أكسيد الكبريت 20 1.29 39.9
اكاسيد نيتروجين 16.4 15 36.4
الجسيمات العالقة 29 15 13
أول أكسيد الكربون 32 20 125

جدول (2) : توزيع ملوثات الهواء طبقا للقطاعات المختلفة ( 1992) ( بالمليون طن )

الملوثات الصناعة الزراعة النقل
------------------------------------------------------------------
ثاني أكسيد الكربون 3500 1200 1050
اكاسيد الكبريت 89 2 3
اكاسيد النيتروجين 30 7 29
الجسيمات العالقة 23 20 7
الهيدروكربونات 26 ---- 21
أول أكسيد الكربون ---- ---- 106

ــ آثار تلوث الهواء :
عندما تتفاعل اكاسيد النيتروجين مع الهيدروكربونات في وجود ضوء الشمس تحت ظروف جوية خاصة (غالبا ما تحدث في فصل الصيف) لتنتج عددا من المركبات الكيميائية السامة مثل نترات البيروكسيستيل وغاز الأوزون . وتؤدي هذه المواد مختلطة بالجسيمات العالقة والملوثات الأخرى إلى تكوين ما يعرف بالضباب الدخاني ( غالبا ما يكون لونه مائلا إلى اللون البني ) وتحدث فترات الضباب الدخاني بصوره عارضه في بعض المدن المزدحمة بالسيارات مثل لوس انجلوس ونيويورك.. ومن أشهر هذه الفترات العارضة تلك التي حدثت في لندن عامي 1952 و 1962 حيث مات حوالي 4000 شخص نتيجة التعرض لتركيزات عاليه من اكاسيد الكبريت والجسيمات العالقة في الهواء. و من آثاره أيضا الأمطار الحمضية والاحتباس الحراري وارتفاع درجة حرارة الجو.
جدول ( 3) : آثار ملوثات الهواء
اكاسيد الكبريت - ضيق التنفس - أمراض الشعب الهوائية - خفض مناعة الجسم -
و اكاسيد النيتروجين أمراض مزمنة بالرئتين .
- إتلاف وتآكل المواد خاصة -الأبنية والآثار المشيدة من الحجر الجيري
و الرخام .
- الإضرار بنمو بعض النباتات .

الجسيمات العالقة - تسبب الجسيمات التي يتنفسها الإنسان في زيادة الحساسية والربو
وغيرها من الأمراض الصدرية .

أول أكسيد الكربون - يحد من قابليه حمل الدم للأكسجين وبذلك قد يسبب أضرارا بخلايا المخ
أو الاختناق كما يؤثر في الدورة الدموية والجهاز العصبي .

الهيدروكربونات - أمراض صدريه مختلفة .
الضباب الدخاني(خاصة - التهابات العين - الربو - التأثير على وظائف الرئتين و القلب .
الأوزون السطحي) - الإضرار ببعض النباتات .

الرصاص - أمراض الكلى والجهاز العصبي ويؤثر خاصة في الأطفال ( يؤدي إلى زيادة
التخلف العقلي والتشنجات و نوبات التغيرات السلوكية ... الخ ).

6- التدابير الوقائية للتخفيف من حدة تلوثه.
من بين الإجراءات الوقائية اللازم القيام بها:
1.على الدول : خفض انبعاث غازات الاحتباس الحراري ، خاصة ثاني أكسيد الكربون
2.ترشيد استخدام الطاقة الحفرية ( خاصة الفحم والبترول)
3.رفع كفاءة استخدام الطاقة (ترشيد استخدام الطاقة).
4. منع أو الحد من استخدام البنزين المحتوى على الرصاص.
5. خفض الملوثات في عادم السيارات لأكبر قدر ممكن.
6. خفض الرصاص في البنزين.
7.المحافظة على الغطاء النباتي تنقية للجو من التلوث.
8.تنويع مصادر الطاقة ورفع كفاءة استخدامها
9.استخدام تكنولوجيات مختلفة للحد من انبعاث الملوثات .

أرجو أن يفيدكم .

مشكورين على المرور العطر أختي الفاضلة عبير / أماني

شكرا لك أختي العزيزة على جهدك الكبير

» الغلاف الجوي