المقدمة
بدون الغلاف الجوي الذي يتكون من الغازات التي تملأ الكون وتحيط بكوكب الأرض والقمر، فإنه لا يمكن التعرُّف على تلك الكواكب، ولن يكون هناك ضوء أو صوت، وستبدو السماء سوداء ساكنة، وبدون الهواء لن يكون هناك طيران للترحال، ولن تستطيع الطيور أن تحلق في الجو، ولن تنتقل حبوب اللقاح لتثمر النباتات، فكل شيء سيسقط على الأرض، وبالتالي لن تكون هناك حياة للنبات أو الحيوان. كما أن الغلاف الجوي يعتبر مقر لجميع أنواع الطقس سواء كان نسيم صيف معتدل أو إعصار مدمر، فالطقس قد يجلب الأمطار التي تشتد الحاجة إليها أو الجفاف المتواصل، والرياح تخدم كوكب الأرض بنقل الحرارة من المناطق الأكثر دفئاً إلى المناطق الباردة، مما يجعل حرارة الكون أكثر توازناً .
إن الغلاف الجوي مفيد للإنسان أكثر مما تم ذكره من عوامل طبيعية، فالإنسان يستغل الغلاف الجوي بشكل واسع بجعله مستودعاً لما ينفثه من غازات وخاصة في المجتمعات الصناعية، إلى أن تجاوزت كمية ملوثات الهواء في الوقت الحاضر الحدود، وقد أصبحت المدن، والمناطق الريفية، والحدائق العامة تعاني من تلوث الهواء، وأخطاره على صحة الإنسان التي تؤثر بشكل رئيسي على الرئتين كونها تحتوي أنسجة حساسة جداً تستقبل يومياً حوالي 15 كغم من الهواء، مقارنة مع 2.5 كغم من الماء و 1.5 كغم من الطعام. هذا بالإضافة إلى أن الهواء الملوث ينتشر لمسافات بعيدة وبشكلٍ لا يمكن من الناحية العملية تجنبه أو السيطرة عليه، وقد أدى التلوث الكوني للهواء إلى ظاهرة الاحتباس الحراري ذات العواقب الوخيمة على الكون بارتفاع درجات حرارة وتغير المناخ. وقد حدى ذلك بالحكومات والسلطات المحلية وخاصة في الدول الصناعية أن تتخذ إجراءات احترازية قوية وجادة للحد من تلوث الهواء، بوضع حدود قصوى لانبعاث ملوثات الهواء من المصادر المختلفة، وتنفيذ إجراءات لخفض مستويات تلوث الهواء إلى الحدود المحتملة .
ملوثات الهواء وتلوث الهواء
لا زالت ملوثات الهواء حتى الوقت الحاضر تأتي من حرق الوقود الأحفوري، حيث تنبعث هذه الملوثات مباشرة من مداخن المصانع وعوادم المركبات، أو قد تكون ناتجة عن التفاعلات الكيماوية بين هذه الانبعاثات والأشعة الشمسية. تشمل ملوثات الهواء؛ الغازات الدفيئة، والغازات السامة، والجسيمات العالقة، والمركبات التي تتفاعل مع بخار الماء في الجو مكونة الأحماض، والعناصر الثقيلة، والأوزون. كما أن احتراق الغابات وغيرها من المواد العشبية تنتج أيضا ملوثات مماثلة، وهناك نوع آخر من الملوثات العضوية المتطايرة تدخل الهواء في الغالب بفعل التبخر، وأن بعض المواد العضوية المتطايرة تعمل على تدمير طبقة الأوزون، وبعضها غازات احتباس حراري، والبعض الآخر منها سام للبيئة. لقد تعامل الإنسان مع تلوث الهواء آلاف السنين، وعمل على اتخاذ إجراءات للحد من الانبعاثات الملوثة للهواء عدة قرون، وفي محاولاته لحماية الهواء من التلوث وإبقائه صالحا للتنفس فقد نجح الإنسان في بعض هذه المحولات وفشل في بعضها الآخر .
تعاني معظم المدن المتوسطة والكبيرة في جميع أنحاء العالم من تلوث الهواء، ووفقا لمنظمة الصحة العالمية فإن تلوث الهواء يسبب 1.34 مليون حالة وفاة مبكرة سنويا، وهذا يشير إلى أن الاستثمار في الحد من تلوث الهواء يؤدي إلى انخفاض معدلات الإصابة بالأمراض، وبالتالي خفض تكاليف الرعاية الصحية .
على الرغم من أن بعض ملوثات الهواء تشمل جزء من التكوين إلاّ أن ،CO الطبيعي للغلاف الجوي، مثل ثاني أكسيد الكربون 2 الأنشطة البشرية تنفث كميات أعلى من المعدل الطبيعي، وأن بعض المركبات تعتبر ملوثات لأنها لم تكن موجودة أصلا في الهواء ولم تكن من مكوناته، ومنها على سبيل المثال؛ الأوزون الذي يوجد في طبقة الستراتوسفير حيث يعمل كدرعٍ واقٍ للأرض من الأشعة الضارة، إلاّ أنه يعتبر من ملوثات الهواء عندما UV فوق البنفسجية يتواجد في طبقة الغلاف الجوي السفلية التروبوسفير. هناك ملوثات تنتج عن الأنشطة الكيماوية التي يمارسها الإنسان تعمل على تدمير طبقة الأوزون في الغلاف الجوي، وملوثات أخرى تتحد مع بخار الماء ليصبح حامضي، وأن الحرارة الزائدة تعتبر أيضا من ملوثات الهواء حيث تعاني المناطق الحضرية من ارتفاع درجات الحرارة ومن تغيرات الطقس. ووفقا لمعدلات تلوث الهواء في العالم فإن 49 % من ملوثات الهواء تنتج عن وسائط النقل، و 28 % تنتج عن احتراق الوقود في المصانع ومحطات توليد الطاقة، و 13 % من تبخر المواد المتطايرة، و %3 من مدافن النفايات الصلبة، و 7% من مصادر أخرى متفرقة، وتشمل ملوثات الهواء الرئيسية؛ الأوزون، الجسيمات المتطايرة، ثاني أكسيد الكبريت، ثاني أكسيد النيتروجين، أول أكسيد الكربون، ومعدن الرصاص الثقيل. إن الكم الأكبر من ملوثات الهواء تنتج عن حرق الوقود الأحفوري، وأن الملوثات الناتجة عن أدخنة المصانع وعادم المركبات تدخل مباشرة إلى الغلاف الجوي كملوثات أولية، تتولد عنها ملوثات ثانوية تتشكل نتيجة تفاعل كيميائي بين الملوثات الأولية وبعض العناصر الأخرى الموجودة في الهواء، مثل بخار الماء أو أي ملوث آخر، والأوزون يعتبر ملوث رئيسي ثانوي .
تلوث الهواء الداخلي
غالبا ما يتم تجاهل تلوث الهواء الداخلي بالرغم من أنه أكثر ضررا من تلوث الهواء الخارجي، وخاصة لأننا نقضي الجزء الأكبر من اليوم داخل المنزل أو المكتب، فالهواء داخل منازلنا ومكاتب عملنا يكون في بعض الأحيان ملوث بدرجة عالية مقارنة مع تلوث الهواء الخارجي، وبالتالي يشكل تهديدا صحيا كبيرا .
أظهرت أحدث دراسة قام بها علماء بريطانيون على نوعية الهواء الداخلي والهواء الخارجي لثلاث مباني سكنية تستخدم أنواع NO مختلفة من الطاقة، بأن مستوى ثاني أكسيد النيتروجين 2 وهو أحد أكثر ملوثات الهواء شيوعا كان في مطبخ إحدى الشقق من تلك المباني مع غاز الطبخ يشكل ثلاثة أضعاف مستواه في الهواء الخارجي، وأعلى بكثير من معايير الهواء النظيف .
من أجل الحد من تكاليف التدفئة أو التبريد (اعتمادا على المنطقة التي يعيشون فيها) حاول كثير من الناس جعل منازلهم ومكاتبهم أكثر إحكاما بما يؤدي إلى عدم كفاية تبديل الهواء، وبالتالي ارتفاع مستويات تلوث الهواء الداخلي مما قد يؤثر سلبا على صحة الإنسان. يشكل تلوث الهواء الداخلي خطورة أكبر على الأطفال وكبار السن، وخطورته لا تقف عند أمراض الجهاز التنفسي كالربو، بل يمكن أن تسبب أيضا مشاكل في القلب، وقضية تلوث الهواء الداخلي لا تزال غير شائعة، وأن المعلومات المتوفرة حول معدلات انبعاث ملوثات الهواء من الأجهزة المختلفة التي نستخدمها داخل المنازل أو المكاتب قليلة جدا. هذا بالإضافة إلى عدم كفاية الأنظمة التي تحدد المستوى المقبول من الانبعاثات الملوثة للهواء الداخلي، مما يتطلب المزيد من البحوث عن نوعية الهواء الداخلي، ويجب أن لا يكون هناك تغاضي عن تأثير تلوث الهواء في الأماكن المغلقة على الصحة .
مكافحة تلوث الهواء
تبدأ الخطوة الأولى في مكافحة مشاكل تلوث الهواء بتحديد مصادره، وذلك من خلال تنفيذ عمليات رصد على المدى الطويل للملوثات الرئيسة والثانوية في جميع المناطق، وبمجرد تحديد المصادر يتم وضع الضوابط التقنية للحد من انبعاث الملوثات باستخدام الوقود النظيف، وتركيب معدات تقنية لتقليل الانبعاثات، ونتيجة لتطوير تكنولوجيا جديدة فإن العقد أو العقدين القادمين سيشهدان خفض في انبعاث الملوثات من محطات الطاقة، ومن المصانع ووسائط النقل في الدول المتقدمة على الأقل. وفيما يلي بعض الإجراءات التي يجب اتخاذها للحد من تلوث الهواء :
1. تقليل الانبعاثات باستبدال مصادر الطاقة
إنه من الأهمية بمكان أن القادة السياسيين في جميع أنحاء العالم، وقادة الصناعات التي تسبب الانبعاثات الملوثة للهواء قد بدءوا باتخاذ إجراءات للحد من هذه الانبعاثات، وأن النهج الذي تم إتباعه يتمثل بمنع دخول ملوثات للغلاف الجوي، ومن إحدى الطرق التي تم إتباعها؛ تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التي تستخدم الوقود الأحفوري الذي ينتج عنه معظم الملوثات، وذلك باستخدام مصادر بديلة للطاقة، مثل؛ الطاقة المائية، طاقة الرياح، طاقة حرارة باطن الأرض، الطاقة النووية و الطاقة الشمسية )بالرغم من أن لبعضها تأثيرات سلبية أخرى خطيرة على البيئة والصحة(. إن التغيير بهذا الحجم صعب تحقيقه، لسبب واحد، وهو أن التوسع باستخدام هذه المصادر من الطاقة يتطلب تكنولوجيا على درجة كبيرة من التطور، ومن ناحية أخرى، فإن مثل هذا التغيير يتطلب تحولا في البنية التحتية للطاقة، فالناس يودون الحصول على الطاقة من مصادر مختلفة اعتمادا على مواقعهم وما يتوفر لديهم منها، فبعض المناطق التي تتوفر فيها أشعة الشمس بصورة دائمة يمكنها تحويل هذه الأشعة إلى طاقة، ومناطق أخرى يمكنها أن تعتمد على طواحين الهواء، ومن شأن مثل هذه الإستراتيجية جعل إنتاج الطاقة أقل مركزية، وبالتالي الحد من تلوث الهواء بمستوى كبير. كما أن هناك إمكانيات أخرى لخفض الانبعاثات، وذلك باستخدام الوقود النظيف، فمثلا يمكن لمحطات الطاقة أن تستخدم الغاز الطبيعي والفحم قليل الكبريت، وحصر استخدام الغاز الطبيعي وقود لوسائط النقل .
2. خفض الانبعاثات الناتجة عن محطات توليد الطاقة
يوجد عدة طرق لإزالة الملوثات من انبعاثات محطات توليد الطاقة، فعمليات غسل الانبعاثات تقلل من الملوثات وخاصة ثاني أكسيد الكبريت، وكبريتيد الهيدروجين، وغيرها من الملوثات الغازية خلال قبل انطلاقها من مداخن محطات Scrubber مرورها بمرشح مائي حرق الفحم، أو استخدام أكياس الترشيح التي تعمل بنفس طريقة المكنسة الكهربائية، حيث تعمل على خفض مستوى الجزيئات الصلبة العالقة بنسبة 98 %. كذلك يمكن جمع الغازات السامة والجسيمات العالقة داخل سايكلونات باستخدام قوة الطرد المركزي، ومن ثم تشتيتها بعيدا عن المركز. والترسيب الالكتروني باستخدام الكهرباء الساكنة لجمع وإزالة المواد غير المرغوب فيها المعلقة في الغازات الساخنة جدا. كما يجري تطوير تقنيات حديثة تعمل على الحد من انبعاثات محطات الطاقة بدرجة أكبر، ومن تلك التقنيات وهو الحرق في معزل عن الهواء والتي تم Gasification التشليل اختبارها، ولكن لم يتم استخدامها في محطات توليد الكهرباء على نطاق واسع، والتشليل ينتج فحم نظيف، وهو أكثر كفاءة من الفحم الطبيعي، والانبعاثات الناتجة عنه أقل بكثير .
3. الحد من الانبعاثات الناتجة من وسائط النقل
إن الملوثات الناتجة عن السيارات والمركبات أصبحت أقل بكثير مما كانت عليه قبل عقود قليلة مضت، ويرجع ذلك إلى رفع مستوى معايير الانبعاثات، وتحسين نوعية الوقود، وتركيب أجهزة تقنية للحد من التلوث في كثير من المركبات، ومن التقنيات الحديثة التي تم تطبيقها للحد من التلوث بعادم المركبات وتم استخدامها على المركبات الحديثة يعمل Catalytic Converter في الولايات المتحدة، جهاز حفاز CO على خفض وأكسدة ثلاث ملوثات، وهي؛ أول أكسيد الكربون .VOCs والمركبات العضوية المتطايرة ، NOx وأكاسيد النيتروجين .
إن من الخيارات المتاحة التي بدأ تطبيقها للحد من التلوث الناتج عن وسائط النقل، هي؛ استخدام سيارات هجينة تعمل بمحرك احتراق داخلي صغير، وموتور كهربائي، وبطارية قابلة للشحن، وجمعها بطريقة تساهم بتقليل استهلاك الوقود بدرجة كبيرة. فالسيارات العادية تحرق الوقود بواسطة محركها الداخلي للحصول على طاقة الحركة، وعند استخدام الكوابح تفقد السيارة طاقة الحركة فينتج انبعاثات غازية ضارة، والسيارات الهجينة تستخدم أيضاً البنزين لتشغيل المحرك، ولكن عند استخدام الكوابح فإن الطاقة اللازمة لذلك تستمدها من البطارية والتي يتم شحنها، مما يوفر الوقود ويقلل من انبعاث العادم. وبما أن محركات السيارات الهجينة صغيرة، فإن السيارة تكون أخف وزنا، ويستهلك المحرك وقود أقل للتشغيل، وعندما تتوفر ظروف السير الملائمة للسيارة الهجينة، فإن حركتها تعتمد على المحرك الكهربائي والبطارية فقط ، وفي حالة السير بسرعات ثابتة داخل المدينة، فان محرك البنزين يغلق تماما .
خلايا الوقود اختراع قديم وتطبيق بطيء تعمل بنظام كهروكيميائي، فهي تتكون من رقائق معدنية مسطحة تتحد على سطحها جزيئات الهيدروجين والأكسجين، فيتولد عن هذا الاتحاد تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية تخزن في تلك الشرائح فتكون جاهزة للاستخدام، وهي بذلك تشبه البطاريات، ولكنها أكثر كفاءة. كما أنها على عكس البطاريات التي تكون محكمة الإغلاق على كل محتواها من المواد الكيماوية، بينما خلايا الوقود تتدفق عليها المواد الكيماوية اللازمة لشحنها (الهيدروجين و الأكسجين) بصورة مستمرة، لذلك فصلاحيتها لا تنتهي، بالإضافة إلى أنه لا ينتج عن خلايا الوقود عند استعمالها في المركبات أية انبعاثات ملوثة للهواء. إن تقنية خلايا الوقود لا تزال في بداية استخدامها، ولكنها داخلة في مرحلة نمو سريع، وسوف تحل مكان البطاريات في الأجهزة الإلكترونية المحمولة، لأنها أفضل وتدوم، وقابلة للشحن .
الخلاصة
يواجه كوكب الأرض والغلاف الجوي الذي يحيط به كثير من التحديات والمشاكل الصعبة الناجمة عن الأنشطة البشرية، بعض هذه المتاعب تم التغلب عليها بطرق ايجابية ناجحة، ولكن الطرح التدريجي لبعض الملوثات الكيماوية في الجو قد انعكس سلبا على البيئة باتساع ثقب الأوزون ، وأن الإجراءات لإصلاح هذا الخلل قد تحتاج إلى عدة عقود. عملت أجهزة ضبط التلوث على تنظيف الهواء من بعض الملوثات الضارة، وأن تركيز ملوثات الهواء الستة الرئيسية؛ الأوزون، الجسيمات العالقة، ثاني أكسيد الكبريت، أكاسيد النيتروجين، أول أكسيد الكربون، والرصاص قد انخفض في الدول المتقدمة، وأن الهواء فوق كثير من المدن أصبح أكثر نقاء مما كان عليه قبل عقود قليلة مضت. كما عملت أجهزة ضبط التلوث على خفض الملوثات المسببة للأمطار الحمضية .
لايزال الكثير من الناس يتنفسون هواء ملوث، وأن العديد من البحيرات ومجاري المياه تعاني من الحموضة العالية، وأن سكان في استخدام تقنيات خفض الملوثات. يمكن للحوافز أن تستهدف الصناعات، والأعمال التجارية الصغيرة، وحتى الأفراد الذين يكون الدافع الاقتصادي لديهم شراء سيارات أقل تلويثا أو استخدامهم للمواصلات العامة. وحيث أن الحوافز وحدها لا تكفي، فإن القيود المفروضة على الانبعاثات الملوثة يجب أن تناقش بجدية وتنفذ .
تتطلب معظم الأنشطة الضرورية إجراءات للحد من مستويات التلوث على المدى الطويل، والالتزام بها، وقبل التوسع في الإجراءات التي يمكن تطبيقها، فإنه يجب عمل تغييرات في مواقف أفراد المجتمع، بحيث تتوفر لدى كل فرد المعرفة بالمشاكل التي تواجه المجتمع، واتخاذ قرارات واعية ومدروسة لاختيار نمط الحياة السليم، وأن التعليم، والتوعية في مجالات البيئة المختلفة من الأمور الهامة لحماية العالم من أخطار التلوث، ويمكن للفئات الشابة في المجتمعات البشرية أن تلعب الدور الرئيسي في إحداث التغييرات التي يمكن أن تحول مسار العالم تدريجيا وبشكل كامل نحو بيئة آمنة ومستقرة، بالمعرفة، والعزم، والتفاني.
Dr. Suhas P. Veetil
مركز البيئة للمدن العربية
