گازهای گلخانه ای و باران اسیدی

فاطمه یاس

عضو جدید
کاربر ممتاز
گازهای گلخانه‌ای :

گازهای گلخانه‌ای نامی آشنا برای اغلب ماست. اگر از ما بخواهند که نام یکی از این گازها را بر زبان بیاوریم، این نام احتمالا دی‌اکسید کربن خواهد بود.تقریباً همه کسانی که با اصطلاح “گازهای گلخانه‌ای” آشنا هستند، دی‌اکسید کربن را به عنوان معرف این گروه از گازها می‌شناسند. البته این دیدگاه نادرست هم نیست، اما دی‌اکسید کربن تنها یکی از گازهای گلخانه‌ای است که انسان تولید می‌کند.

گازهای گلخانه‌ای شامل دی‌اکسید کربن،دی‌ نیتروژن اکسید (گاز خنده)، متان، بخار آب و ازت هستند.

این گازها به این دلیل گازهای گلخانه‌ای نامیده می‌شوند که فضای گلخانه‌ها را در اطراف زمین ایجاد می‌کنند. در گلخانه‌ها نور خورشید وارد محیط می‌شود اما به دلیل جداره شیشه‌ای، بخشی از آن دوباره به درون گلخانه برمی‌گردد. به این ترتیب فضای داخل گلخانه از بیرون گرمتر می‌شود.

در جو زمین هم اتفاق مشابهی روی می‌دهد. وقتی اشعه‌های خورشید به سطح زمین می‌رسند، بخشی از آنها جذب می‌شود و سطح زمین را گرم می‌کند، زیرا سطح زمین بسیار سردتر از خورشید است. در نتیجه امواج را با طول موج بلندتری نسبت به خورشید منتشر می‌کند.

اشعه‌های خورشید هم پس از برخورد با زمین با طول موج بلندتری منتشر می‌شوند. از طرف دیگر جو زمین امواج با طول موج بلندتر را راحت‌تر جذب می‌کند. به این ترتیب این امواج بازگشتی از زمین جذب اتمسفر می‌شود. جذب این امواج سبب گرم شدن جو می‌شود.

این عمل به خودی خود مضر نیست. اما زمانی که گازهای گلخانه‌ای در سر راه این امواج بازگشتی قرار می‌گیرند، مضرات بیشتر می‌شود.
پیش از دخالت انسان در طبیعت، جو زمین همیشه بخشی از امواج خورشید را در خود نگه می‌داشت که سبب می‌شد هوای کره خاکی ما به اندازه مناسبی برای زیست، گرم باشد.
پس از آنکه انسان‌ها وارد ماجرا شدند، با تولید گازهای گلخانه‌ای میزان جذب اشعه‌های خورشید را افزایش دادند.

تحقیقات دانشمندان نشان می‌دهد در طول یکصد سال گذشته میانگین دمای هوا در نزدیکی سطح زمین بین ۰٫۱۸ تا ۰٫۷۴ درجه سانتیگراد افزایش یافته است.
هیئت بین‌الدولی تغییرات آب و هوایی (IPCC) که مرجعی معتبر در زمینه تغییرات آب و هوایی و تاثیرات گرمایش جهانی است، در گزارشی اعلام کرد: «بیشتر افزایش دمایی که از اواسط قرن بیستم در کره زمین مشاهده شده، مربوط به گازهای گلخانه‌ای است که انسان‌ها تولید کرده‌اند.»

یکی از خواص گازهای گلخانه‌ای انعکاس امواج با طول موج بلند است. این اتفاق هم برای امواجی که از خورشید می‌آیند می‌افتد هم برای امواج بازگشتی از زمین. بخش خطرناک جریان در مورد امواج بازگشتی از زمین روی می‌دهد. گازهای گلخانه‌ای این امواج را دوباره به سطح زمین برمی‌گردانند. به این پدیده اثر گلخانه‌ای می‌گویند.
نقش اصلی را در میان گازهای گلخانه‌ای بر خلاف تصور خیلی‌ها، بخار آب بازی می‌کند. این گاز گلخانه‌ای ۳۶ تا ۷۶ درصد از تاثیرات گلخانه‌ای زمین ناشی از همین گاز است. ۹ تا ۲۶ درصد به دلیل وجود دی‌اکسید کربن، ۴ تا ۹ درصد به خاطر متان، و ۳ تا ۷ درصد به دلیل وجود ازن در جو است.

تفاوت در درصدها به این دلیل است که نمی‌توان گفت این گازها تنها به صورت مجزا نقش دارند و گاهی در ترکیبات دیگر هم نقش گلخانه‌ای خود را ایفا می‌کنند. (عدد کوچکتر مربوط به گاز به تنهایی است و عدد بزرگتر در ترکیب با مواد دیگر.) گازهای دیگر هم اثر دارند، اما نقش این گازها پررنگ‌تر است.

انسان و تولید گازهای گلخانه‌ای

اکثر فعالیت‌های امروزی انسان‌ها گاز گلخانه‌ای تولید می‌کند. با شروع انقلاب صنعتی روش زندگی مردم عوض شد. قبل از آن مقدار گازهای گلخانه ای در جو کم بود، اما با رشد جمعیت و افزایش استفاده از نفت و زغال سنگ ترکیب گازهای اتمسفر نیز تغییر کرد و غلظت گازهای گلخانه ای از حدود ۲۷۰ واحد به ۳۶۷ واحد رسید.
استفاده از سوخت‌های فسیلی چون زغال سنگ میزان دی‌اکسید کربن جو را افزایش می‌دهد. گله‌داری و کشاورزی فعالیت‌هایی است که تولید متان را بالا می‌برد. استفاده از فلوئوروکربن‌ها در یخچال‌ها اثر گلخانه‌ای را تشدید می‌کند.

این روزها انسان‌ها در زمان تماشای تلویزیون، بازی با کامپیوتر، استفاده از کولر، فن‌کوئل و استریو ضبط صدا، روشن کردن چراغ شستن لباس‌ها یا اتو کشیدن آنها، گرم کردن غذا در مایکروویو و استفاده از بخاری گازی یا نفتی گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند.

چون برای انجام این کارها به برق و سوخت نیاز است و تولید این انرژی‌ها نیز خود به سوخت‌های فسیلی نیاز دارد.
باران های اسیدی

پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه ۱۸۰۰ در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه ۱۹۶۰ به دست فراموشی سپرده شد.
«اسمیت» در سال ۱۸۷۳ 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 آبی و سوخت می باشد. 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 ۱۹۸۷ عنوان داشتند که دی اکسید 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 می آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می بخشند.
عوامل موثر در اسیدیته باران

آب باران هیچگاه، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصی های آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمک های دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می کنند.
آتش سوزی جنگل ها نیز، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی، آتشفشانی و فعالیت های انسان، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی، منطقه ای و جهانی در فضا منتشر می کنند. به عنوان مثال، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی، مواد خارج شده از دودکش های کارخانه ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می شوند.
اسیدهای موجود در باران اسیدی

اسیدهای عمده در باران اسیدی، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می باشند. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده ها می باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی شناسد.

منابع تولید دی اکسید گوگرد

بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشان ها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می شود. این دی اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می باشد.
دی اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداری در هوا آزاد می شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی گردد.
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 می شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می شود.

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 ۵،۶ ثابت باقی می ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می دهند.

چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از ۷ نیز می رسد. 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 می کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می توان به کارخانه های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.

اثرات بوم شناختی باران اسیدی

آلاینده های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی کنند، اما این آلاینده ها می توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی، به علت وجود این دو اسید است.

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 می گیرند، 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 می شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می شود.

تاثیر روی اکوسیستم آبی

دریاچه های 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 دریاچه های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می یابد. وقتی PH خیلی پایین تر از ۵ باشد، گونه های اندکی زنده مانده و تولید مثل می کنند. آب دریاچه های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه ها می باشد.

تاثیر روی گیاهان و جنگلها

تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلهای و محصولات کشاورزی را به دشواری می توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می برد. باران اسیدی که در جنگلها می ریزد، ازن و سایر اکسنده های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می گذارد 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 می بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی شوند.
بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که «فومارو» در سال ۱۹۹۷ نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:

▪ مضر برای انسان: ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی▪ تخریب جنگلها: ریختن برگها ، تخریب ریشه توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.▪ خطرناک برای دریاچه ها: مرگ صدها گونه زیستی▪ تسریع در خوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی

باران اسیدی چیست؟

باران اسیدی به دو نوع بارش تر (باران مه وبرف) و خشک (ذرات معلق اسیدی) اطلاق می شود.بطور کلی باران اسیدی را می توان اینگونه تعریف کرد: “باران یا سایر نزولاتی که غلظت آلاینده های سولفات و نیترات در آن ها بیش از حد معمول و pH ان ها بیشتر از ۶/۵ باشد. “باران اسیدی را می توان نتیجه مستقیم خودپالایی هوا دانست. بعبارت دیگر قطره های آب یعنی سازندگان ابرها به طور پیوسته ذرات معلق و گازهای محلول در آب را جذب کرده و به همین دلیل به هنگام شروع بارش ناپاکی های هوا از جمله ترکیبات نیتروژن و سولفات شسته شده و به اسید سولفوریک و اسید نیتریک تبدیل شده و از جو جدا شده و وارد لیتوسفر وهیدروسفر می شوند.
دی اکسید گوگرد و اکسیدهای ازت در هوا با اکسیژن و بخار آب ترکیب شده و اسیدهای سولفوریک و نیتریک را بوجود می آورند. این مواد اسیدی ممکن است فواصل دور را با باد غالب طی کرده و بصورت باران اسیدی ببارند.بارندگی های اسیدی بصورت باران یا برف یا… می باشد. بیش از%۶۵ بارش های اسیدی بعلت وجود سولفات و %۳۵ دیگربعلت وجود ترکیبات نیتروژن دار است.

کدام مناطق در معرض باران های اسیدی قرار دارند؟

تا چندی پیش چنین تصور می شد که باران اسیدی یک مشکل اروپایی است اما امروزه می دانیم که باران اسیدی همه کشورهای صنعتی را تحت تاثیر قرار می دهد. آمریکا کانادا آلمان انگلستان و کشورهای اسکاندیناوی بطور جدی با این مشکل مواجه هستند. مناطقی از آسیا نیز در برابر باران اسیدی آسیب پذیرند.از جمله ژاپن کره ی شمالی و جنوبی جنوب چین بخش کوهستانی و جنوب غربی هند.در تهران نیز PHاسیدی بطور عمده در مناطق شمال شرقی تهران گزارش شده که به عنوان مثال می توان از ایستگاه های شمیران و پارک وی نام برد که بعلت کم بودن بافر مثل کلسیم و منیزیم است. پایین ترین PHگزارش شده در تهران۸/۳ می باشد.
 
بالا