ظاهرة الإنحباس الحراري وتأثيراتها البيئية والصحية

مقدمة


الهواء الطبيعي عنصر مهم لحياة الكائنات الحية على سطح الكرة الأرضية وهو من أهم مكونات الغلاف الجوي الذي يحمي الأرض من الإشعاعات الضارة و تقلبات الحرارة والهواء النقي عديم اللون و الرائحة ويكاد يكون تركيبه واحد في الطبقة السفلي من الغلاف الجوي. جدول ( 1) يوضح أهم مكونات الهواء في طبقة التربوسفير الملامسة للأرض.

جدول 1 : نسب مكونات الغلاف الجوي السفلي (طبقة التربوسفير) (علي 1987).
الغاز
الرمز الكيمائي
النسبة المئوية (%)
نيتروجين
N2
78.08
أكسجين
O2
20.94
أرجون
Ar
0.934
ثاني اكسد الكربون
CO2
0.035
نيون
Ne
0.00182
هيليوم
He
0.00052
ميثان
CH4
0.00015
كريبتون
Kr
0.00011
هيدروجين
H2
0.00005
ثاني أكسيد النيتروجين
N2O
0.0000001
ثاني أكسيد الكبريت
SO2
0.00000002
زينون
Xe
0.000009

أن نشاطات الإنسان غير المسؤولة والتوسع الصناعي والعمراني في القرن الأخير أدت إلى الإخلال بالتركيب الطبيعي لغازات الغلاف الجوي مم كان له اكبر الأثر في ظهور كثير من المشاكل البيئية والصحية.

ظاهرة الانحباس الحراري


يلعب تركيب الهواء بنسب مكوناته الطبيعية دور هام في عملية الاتزان الطاقي لكوكب الأرض وهذا يعني أن كمية إشعاع السماء التي تدخل إلى الغلاف الجوي تساوي تماما كمية الطاقة لإشعاع الأرض والمتشتت من الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي.
أن الخلل الحادث في تركيز غازات الغلاف الجوي- خاصة في تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون - بسبب فعاليات الإنسان أدى إلى انحباس جزء من الطاقة داخل الغلاف الجوي مما تسبب في التغيير في معدلات درجة حرارة سطح الأرض وتكوين ما يعرف بظاهرة الانحباس الحراري.
ولما كانت مقدرة هذه الغازات على حجز الحرارة داخل الغلاف الجوي منوطة بكمية هذا الغاز في الهواء فإن اختلال نسبة مكونات الغلاف الجوي يؤدي إلى اختلال قدرة هذا الغلاف على حفظ درجة حرارة الأرض ارتفاعاً أو انخفاضاً. إن زيادة استهلاك أنواع الوقود التقليدية المختلفة أدى إلى ارتفاع نسبة هذه الغازات في الغلاف الجوي مما نتج عنة ارتفاع في متوسط درجة حرارة الأرض.
جدول 2 يوضح أهم الغازات التي يتسبب زيادة تركيزها في الغلاف الجوي إلى ظاهرة الانحباس الحراري وهي المسؤولة عن مواسم الشتاء الأكثر دفئا ومواسم الربيع المبكر عن موعدها خلال العقود الأخيرة من القرن العشرين في النصف الشمالي من الكرة الأرضية. وأيضا يوضح الجدول النسبة المئوية المشاركة كل نوع من هذه الغازات في مشكلة الانحباس الحراري، إذ يتصدر غاز ثاني أكسيد الكربون هذه المجموعة ويتسبب بأكثر من 60% من انحباس إشعاع الأرض من الأشعة تحت الحمراء في طبقة التربوسفير.

جدول 2 : نسبة مساهمة الغازات في ظاهرة الانحباس الحراري.
الغاز
النسبة المئوية (%)
ثاني أكسيد الكربون CO2
64%
الميثان CH4
19%
الكلوروفلوكاربونات CFCs
11%
ثاني أكسيد النيتروجين N2O
6%

وأظهرت دراسة التفاعلات بين المحيطات والتيارات الهوائية أن التيارات الهوائية القطبية التي تتجه من الطبقة الجوية العليا إلى الطبقة السفلي تهب بقوة اكبر فوق المحيطات الحارة ناقلة بذلك الرياح الحارة والرطبة إلى أمريكا الشمالية وأوربا وآسيا متسببة في مواسم شتاء اكثر دفئا وربيع مبكر في القسم الشمالي من الأرض.
أن معدلات حرارة سطح الأرض في النصف الكرة الشمالي ارتفعت خلال اشهر الشتاء خمس درجات مئوية خلال الأعوام الثلاثين الأخيرة أي اكثر بعشر مرات من الارتفاع العالمي. أن الشتاء الأكثر دفئا سيؤدي إلى ظروف مناخية اكثر رطوبة في أوربا وفي غرب الولايات المتحدة وستكون أوربا الغربية اكثر المناطق تعرضا للعواصف التي تهب من الأطلسي. وأشار الباحثون إلى أن هذا التوجه إلى ارتفاع الحرارة سيتواصل في الأعوام ال30 المقبلة بالتزامن مع تزايد تكثف غازات الاحتباس الحراري في الجو.

مصادر تلوث الهواء

يمكن تصنيف ملوثات الهواء إلى ثلاث مصادر رئيسية و ذلك حسب مصدر و طبيعة الملوثات و هي:
§ مصادر ثابتة من صنع الإنسان
§ مصادر متحركة من صنع الإنسان
§ مصادر طبيعية.

مصادر ثابتة

و هي الناجمة عن المصانع و المنازل وغيرها من الأماكن الثابتة فعلى سبيل المثال تؤدي صناعة النفط إلى تلوث الهواء بغازات أكسيد الكبريت و النيتروجين و الامونيا وأول أكسيد الكربون و كبريتيد الهيدروجين.
كما و تنبعث غازات الميثان و أول أكسيد الكربون و الامونيا و كبريتيد الهيدروجين من النفايات العضوية. و تنبعث أكاسيد الحديد من مصانع الحديد و الصلب وغيرها الكثير من الأمثلة لصناعات تؤدي إلى إنبعاث غازات ضارة بالبيئة و الإنسان.

مصادر متحركة

وتشمل وسائل النقل من سيارات و مركبات و طائرات و قطارات و سفن وغيرها حيث تطلق هذه الوسائل العديد من الغازات الضارة مثل أول أكسيد الكربون و أكاسيد النيتروجين والكبريت وأكاسيد و كلوريدات الرصاص وغيرها.

مصادر طبيعية

وهي الناتجة عن أشعة الشمس مثل الأوزون و الغبار والشوائب الناتجة عن العواصف و الغازات الناجمة عن البراكين و الإشعاعات المنطلقة من التربة و كذلك ما ينتج عن حبوب اللقاح و الميكروبات مثل البكتيريا و الفطريات و الفيروسات.

الغازات المسببة للانحباس الحراري

وفيما يلي عرض موجز لمصادر أهم غازات الانحباس الحراري:

غاز ثاني أكسيد الكربون

مصادر التلوث بهذا الغاز ناتجة عن استخدام أنواع الوقود الاحفورية المختلفة من فحم وبترول ومن تخمر المواد السكرية سواء من الكائنات الدقيقة أو بالطرق الكيميائية ومن تنفس النبات و الحيوان ومن تحللها بعد موتها. وتلعب وسائل المواصلات ومصانع الإنتاج المختلفة دور أساسي في زيادة نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في جو المدن


إن ارتفاع تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض و خصوصاً في المدن المزدحمة بوسائل المواصلات. و إذا استمرت الزيادة لهذا الغاز سيؤدي ذلك إلى ارتفاع حرارة الكرة الأرضية وقد ينتج عن ذلك ذوبان الجليد و ارتفاع مستوى المحيطات وحدوث فياضانات و خلل في النظام البيئي . هذا بالإضافة إلى أنة في الأماكن الرطبة يؤدي تلوث الهواء بغاز ثاني أكسيد الكربون إلى تكوين رذاذات حمضية كربونية تلحق أضرار بالنباتات و الحياة المائية و الأبنية التي تبنى بالحجر الجيري مكونا كربونات الكالسيوم التي تتفتت بسهولة.

غاز الميثان

يعتبر غاز الميثان من الغازات الطبيعية في الغلاف الجوى و هو ينتج من التفاعلات الكيماوية في الظروف اللاهوائية في الغابات و البرك و المستنقعات هذا بالإضافة إلي خروجه مع غازات البراكين و من حقول الغار الطبيعي. و نتيجة لنشاطات الإنسان المختلفة بدأت كميات إضافة من هذا الغاز تصل إلى الجو خاصة النشاطات المتعلقة بتربية الحيوان في الحظائر و محطات معالجة المياه العادمة و مكبات النفايات الصلبة.

الكلور فلور كربونات

بالإضافة إلى غازات ثاني أكسيد الكربون والميثان المسببة للانحباس الحراري هناك مجموعة من غازات أخرى تمثل ما يزيد على 11% من هذه الظاهرة و هي مجموعة الكلور فلور كربونات و يندرج تحت هذه المجموعة العديد من الغازات التي لها دور فعال في تآكل طبق الأوزون بالإضافة إلى دورها في الإنحباس الحراري و تصنف ثالثاً بعد ثاني أكسيد الكربون و الميثان من حيث دورها في إحداث الظاهرة. هذه المركبات هي من صنع الإنسان و لم توجد في الطبيعة قبل الثورة الصناعية و قد ازداد انبعاث هذه الغازات في الهواء حتى سنوات التسعينات و لكن هناك ثبات تقريباً في مستوياتها بعد تطبيق قوانين السيطرة على انبعاث هذه الغازات.

غاز ثاني أكسيد النيتروجين

مصادر التلوث بغاز ثاني أكسيد النيتروجينينتج من أكسدة المواد العضوية النيتروجينية ومن عوادم السيارات ومن إحتراق الغاز الطبيعي والفحم الحجري ومن التفاعلات الطبيعية التي تحدث في الغلاف الجوي ومن التفريغ الكهربي للسحب أثناء الرعد
يعمل هذا الغاز على تهيج الجيوب الأنفية ومجرى التنفس و يؤدي إلى حدوث الاديما في الرئة وعندما ترتفع نسبة غاز النيتروجين في الهواء يعمل على امتصاص الطاقة ويتحول إلى أول أكيد النيتروجين الذي يتحد مع هيموجلوبين الدم و يكون الميثاميجلوبين الذي ينتج عنه نقص في الأكسجين و خاصة عند الأطفال و يهاجم هذا الغاز أوراق النباتات و يؤدي إلى تليف و نخر الأوراق و خصوصا في الحمضيات

و يتفاعل مع بخار الماء و يكون رذاذات نيتروجينية تضر الأبنية و النباتات و يمتص هذا الغاز اللون الأخضر المزرق من أشعة الشمس و يصبح لون طيف الشمس أصفر و تكثر هذه الظاهرة في المناطق الصحراوية المغبرة. و يعمل هذا الغاز مع الجسيمات الهيدروكربونية و الأوزون على تكوين ضباب دخاني ينتج عنه انخفاض في حرارة الغلاف الجوي

غاز ثاني أكسيد الكبريت

مصادر التلوث بهذا الغاز ينتج من مصانع الكبريت والأسمدة والنحاس والرصاص و الدباغات الكيميائية ومن تحلل و أكسدة المواد العضوية التي يدخل في تركيبها الكبريت ومن إحتراق النفط أثناء عمليات تقطير البترول و مشتقاته وقد ينتج هذا الغاز من البراكين
تؤثر زيادة تركيز هذا الغاز على الجهاز التنفسي للإنسان من ضيق في التنفس و إلتهاب في القصبة الهوائية و حدوث إختناق و سعال شديد وعندما يصل تركيز هذا الغاز إلى 50-100 جزء من المليون يؤدي إلى الموت خلال 10 دقائق كما و يسبب أضرار بالغة للنباتات حيث يعمل على إحناط عملية البناء الضوئي عندما يترسب على هيئة كبريتات داخل أنسجة طبقة الميز وفيل و أيضاً يتفاعل هذا الغاز مع بخار الماء ليكون رذاذات كبريتية تسبب ضرر للنباتات و الأبنية المشيدة من الحجر الجيري
تأثيرات ارتفاع حرارة الارض


تشير الدراسات أن القرن العشرين قد سجل أعلى إرتفاع في درجات الحرارة منذ حوالي مائة عام و قد ثبت أن هناك علاقة و ثيقة بين إزدياد نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون و الانحباس الحراري. يعتقد العلماء أن حرارة الارض من الممكن أن ترتفع أو تنخفض حسب موقع الارض بالنسبة للشمس ففي القسم الشملي من الكرة الأرضية قد ترتفع الحرارة أكثر من المعدل الطبيعي وفي القسم الجنوبي أقل من المعدل الطبيعي و هذا سيكون له أثر مختلف من منطقة لأخرى حيث سيحدث التصحر في مناطق و فياضانات في مناطق أخرى و يدخل ضمن تأثير إرتفاع الحرارة:
شكل3 يعرض للتغير في درجات الحرارة لكوكب الارض مقارنة بعام 1880 م كمرجع للتغيير بالزيادة أو النقصان. ومن الشكل نلاحظ أن درجة الحرارة بدأت في الارتفاع بصورة ملحوظة بعد عام 1920 ويتوافق ذلك مع انطلاقة الثورة الصناعية خلال القرن العشرين.

ويمكن تلخيص أهم الآثار البيئية والصحية نتيجة ارتفاع درجة الحرارة في النقاط التالية:

ارتفاع منسوب سطح البحر Seawater level rise
ستغرق الكثير من الجزر و يهجر الكثير من سكان الناطق الساحلية و يحرمون من أراضيهم نتيجة لارتفاع سطح البحر

هناك دراسات تؤكد أن أول ناتج لتلوث الهواء و إرتفاع درجة حرارة الارض سيكون زيادة لبخار الماء في الجو و بالتالي زيادة الأمطار التي ستؤدي إلى زيادة منسوب المياه في البحار و المحيطات وهناك تخوف أيضاً من أن إرتفاع درجة الحرارة سيؤدي إلى ذوبان الثلوج و بالتالي زيادة منسوب المحيطات و هذا يعني اختفاء بعض الجزر عن الخرائط و غرقها.
و قد ترتفع مياه البحر بمقدار متراً أو مترين بحلول نهاية هذا القرن و هذا سيؤدي إلي تدمير مساحات كبيرة من الأراضي المنخفضة. و لحماية هذه الأراضي يجب بناء السدود و غيرها من المنشآت التي تعمل على حجز المياه و تمنعها من الوصول إلي هذه الأماكن وهذا سيكلف مبالغ طائلة تقدر بلايين الدولارات و ليس بمقدور معظم البلدان تحمل مثل هذه التكاليف وعلى هذه البلدان الإختيار ما بين صرف هذه المبالغ الضخمة و بين التخلي كليا عن المناطق المنخفضة.
وأسوء البلاد تعرضاً لمثل هذا الخطر هي بلدان العالم الثالث و خصوصاً في آسيا حيث هناك الملايين يعيشون و يزرعون في دلتات الأنهار و سهول الفيضانات. و من المتوقع أن تتقلص المساحات الأرضية بعدة كيلومترات مما سيغطي الكثير من القرى الساحلية و يحرم سكان عديدين من أرضهم