يشير التلوث ، بحكم تعريفه ، إلى أي مسألة "خارج المكان". بمعنى آخر ، هذا ما يحدث عندما يتم إدخال السموم والملوثات والمنتجات الضارة الأخرى إلى البيئة ، مما يعطل أنماطها ووظائفها العادية. عندما يتعلق الأمر بغلافنا الجوي ، يشير التلوث إلى إدخال المواد الكيميائية والجسيمات والمواد البيولوجية التي يمكن أن تكون ضارة للإنسان والنبات والحيوان ، وتتسبب في تلف البيئة الطبيعية.
في حين أن بعض أسباب التلوث طبيعية تمامًا - كونها نتيجة لتغيرات مفاجئة في درجة الحرارة ، أو تغيرات موسمية ، أو دورات منتظمة - فإن البعض الآخر هو نتيجة للتأثير البشري (أي من صنع الإنسان أو من صنع الإنسان). المزيد والمزيد من آثار تلوث الهواء على كوكبنا ، وخاصة تلك الناتجة عن النشاط البشري ، هي مصدر قلق كبير للمطورين والمخططين والمنظمات البيئية ، بالنظر إلى التأثير طويل المدى الذي يمكن أن يكون لهم.
من خلال التكوين ، يتكون الغلاف الجوي للأرض من غاز النيتروجين (78٪) ، وغاز الأكسجين (21٪) ، والغازات النزرة الأخرى (مثل الأرجون وثاني أكسيد الكربون). هذا التوازن ضروري لجميع أشكال الحياة هنا على الأرض ، لذلك يمكن أن يكون لإدخال الملوثات تأثير عميق ومدمر. يمكن القول إن التلوث يمكن أن يتخذ أشكالًا عديدة ، مثل مركبات الكربون مثل أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO²). مركبات الكبريتيك مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO²) أو الميثان أو الاضمحلال الإشعاعي أو المواد الكيميائية السامة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقسيم تلوث الهواء إلى أنواع أساسية وثانوية من الملوثات. في حين أن الملوثات الأولية ناتجة عن مصادر أولية - أي النتيجة المباشرة للعمليات (مثل الانبعاثات الصناعية أو الانفجارات البركانية) - فإن الملوثات الثانوية هي نتائج الاختلاط وردود فعل الملوثات الأولية (مثل انبعاثات الكربون وبخار الماء ، مما يخلق الضباب الدخاني) .
أسباب طبيعية:
الأشكال الطبيعية للتلوث هي تلك التي تنتج عن الظواهر التي تحدث بشكل طبيعي. وهذا يعني أنها ناتجة عن أنشطة دورية ليست من صنع الإنسان أو نتيجة نشاط بشري. والأكثر من ذلك أن مصادر التلوث هذه تخضع لدورات طبيعية ، وهي أكثر شيوعًا في ظل ظروف معينة وأقل شيوعًا في ظروف أخرى. إن كونك جزءًا من الاختلافات المناخية الطبيعية للأرض يعني أيضًا أنها مستدامة على مدى فترات طويلة من الزمن.
الغبار وحرائق الغابات:
في المناطق الشاسعة من الأراضي المفتوحة التي لا تحتوي على نباتات تذكر ، وتكون جافة بشكل خاص بسبب قلة الأمطار ، يمكن أن تسبب الرياح بشكل طبيعي عواصف ترابية. يمكن أن يكون لهذه الجسيمات ، عند إضافتها إلى الهواء ، تأثير الاحترار الطبيعي ويمكن أن تشكل أيضًا خطرًا على صحة الكائنات الحية. الجسيمات ، عندما تنتشر في مناطق بها نباتات طبيعية ، يمكن أن تكون أيضًا عائقًا طبيعيًا لعملية التمثيل الضوئي.
حرائق الغابات هي حدث طبيعي في المناطق الحرجية عندما تحدث فترات الجفاف الطويلة ، بشكل عام نتيجة لتغيرات الموسم ونقص هطول الأمطار. يساهم الدخان وأول أكسيد الكربون الناجم عن هذه الحرائق في مستويات الكربون في الغلاف الجوي ، مما يسمح بزيادة الاحترار عن طريق التسبب في تأثير الاحتباس الحراري.
الحيوان والنبات:
هضم الحيوانات (خاصة من قبل الماشية) هو سبب آخر لتلوث الهواء الطبيعي ، مما يؤدي إلى إطلاق غاز الميثان ، وهو غاز آخر من الاحتباس الحراري. في بعض مناطق العالم ، تنبت النباتات - مثل الصمغ الأسود والحور والبلوط وأشجار الصفصاف - كميات كبيرة من المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في الأيام الأكثر دفئًا. تتفاعل هذه مع الملوثات الأولية البشرية المنشأ - خاصة أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت ومركبات الكربون - لإنتاج مخاطر موسمية منخفضة غنية بالأوزون.
النشاط البركاني:
الانفجارات البركانية هي مصدر رئيسي لتلوث الهواء الطبيعي. عندما يحدث ثوران ، فإنه ينتج كميات هائلة من الكبريت والكلور ومنتجات الرماد ، والتي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي ويمكن التقاطها بواسطة الرياح لتنتشر في مناطق واسعة. بالإضافة إلى ذلك ، من المعروف أن المركبات مثل ثاني أكسيد الكبريت والرماد البركاني لها تأثير تبريد طبيعي ، بسبب قدرتها على عكس الإشعاع الشمسي.
الأسباب البشرية:
ولكن إلى حد بعيد ، فإن أكبر مساهمة في تلوث الهواء اليوم هي تلك التي تنتج عن تأثير الإنسان - أي أسباب من صنع الإنسان. هذه هي إلى حد كبير نتيجة الاعتماد البشري على الوقود الأحفوري والصناعة الثقيلة ، ولكن يمكن أن يكون ذلك أيضًا بسبب تراكم النفايات والزراعة الحديثة والعمليات الأخرى التي من صنع الإنسان.
انبعاثات الوقود الأحفوري:
إن احتراق الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط وغيرها من مصانع الاحتراق هو سبب رئيسي لتلوث الهواء. وهي تستخدم بشكل عام في محطات الطاقة ومرافق التصنيع (المصانع) ومحارق النفايات ، وكذلك الأفران وأنواع أخرى من أجهزة التدفئة التي تعمل بحرق الوقود. يتطلب توفير تكييف الهواء والخدمات الأخرى أيضًا كميات كبيرة من الكهرباء ، مما يؤدي بدوره إلى المزيد من الانبعاثات.
وفقًا لاتحاد العلماء المهتمين ، تمثل الصناعة 21 ٪ من انبعاثات غازات الدفيئة في الولايات المتحدة ، بينما يمثل توليد الكهرباء 31 ٪ أخرى. وفي الوقت نفسه ، تعد الانبعاثات الناتجة عن المركبات التي تعمل على حرق البنزين - مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والجسيمات وبخار الماء - مصدرًا مهمًا لتلوث الهواء.
أظهرت دراسة أجرتها جامعة كاليفورنيا في عام 2013 أن النقل يمثل أكثر من نصف أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ، وما يقرب من ربع الهيدروكربونات المنبعثة في الهواء في الولايات المتحدة. على الصعيد العالمي ، الوضع مشابه ، مع اختلافات طفيفة حسب القطاع. وفقًا لتقرير التقييم الخامس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (2014) ، شكلت الصناعة 21 ٪ من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، وإنتاج الكهرباء والحرارة بنسبة 25 ٪ أخرى ، وشكل النقل 14 ٪.
الزراعة وتربية الحيوانات:
تنتج انبعاثات غازات الدفيئة من الزراعة (المعروفة أيضًا باسم زراعة المحاصيل والثروة الحيوانية) عن طريق مجموعة من العوامل ، أحدها إنتاج غاز الميثان عن طريق الماشية. سبب آخر هو إزالة الغابات ، حيث تتطلب الحاجة إلى المراعي والحقول المتزايدة إزالة الأشجار التي من شأنها عزل الكربون وتنظيف الهواء.
وفقًا لتقرير التقييم الخامس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، تمثل الزراعة 24٪ من الانبعاثات السنوية. ومع ذلك ، لا يشمل هذا التقدير ثاني أكسيد الكربون الذي تزيله النظم البيئية من الغلاف الجوي عن طريق عزل الكربون في الكتلة الحيوية والمواد العضوية الميتة والتربة ، والتي تعوض حوالي 20٪ من الانبعاثات من هذا القطاع.
المخلفات:
ومن المعروف أيضًا أن مدافن النفايات تولد غاز الميثان ، وهو ليس فقط غازًا رئيسيًا من غازات الدفيئة ، ولكنه أيضًا اختناقًا وقابل للاشتعال للغاية وقد يكون خطرًا إذا نمت مدافن النفايات دون رادع. يرتبط النمو السكاني والتحضر بعلاقة متناسبة مع إنتاج النفايات ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الطلب على أرض الإغراق البعيدة عن البيئات الحضرية. وهكذا أصبحت هذه المواقع مصدراً هاماً لإنتاج الميثان.
لبعض الوقت ، كان علماء البيئة يدركون أن الأرض لديها العديد من آليات التنظيم الذاتي. عندما يتعلق الأمر بالغلاف الجوي للأرض ، فإن هذه الآليات تسمح بعزل الكربون والملوثات الأخرى ، مما يضمن بقاء توازن نظامها البيئي غير متأثر. لسوء الحظ ، فإن التهديد المتزايد الذي تركته البشرية على كوكب الأرض يهدد بتغيير هذا التوازن بشكل دائم.
بشكل أساسي ، نحن نضيف ملوثات إلى الهواء (بالإضافة إلى المحيطات والكتل الأرضية) أسرع من الآليات الطبيعية للأرض يمكنها إزالتها. الإعلان عن نتائج هذا الشعور من حيث المطر الحمضي ، الضباب الدخاني ، الاحترار العالمي ، وعدد من المشاكل الصحية التي يمكن أن تعزى مباشرة إلى التعرض لهذه الملوثات الضارة. إذا كنا ننوي الاستمرار في العيش على كوكب الأرض ، فإن الاستدامة وتقليل التلوث يجب أن يكونا أهدافنا!
لقد كتبنا العديد من المقالات حول تلوث الهواء لمجلة الفضاء. فيما يلي تلوث الهواء المرتبط بنمو الحياة في المحيطات ، هل يمكن أن يمنح تلوث النيتروجين الفلورا الاستوائية دفعة مطلوبة بشدة ؟، وكيف يعمل احتجاز الكربون؟
لمزيد من المعلومات ، راجع الصفحة الرئيسية لـ Visible Earth. وإليك رابط إلى مرصد الأرض التابع لناسا.
يلقي فريق علم الفلك أيضًا حلقات حول كوكب الأرض وتأثير البشرية على البيئة - الحلقة 51: الأرض والحلقة 308: تغير المناخ.
