المطر الحمضي و تلوث البيئة acid rain

المطر الحمضي acid rain :

إن الأمطار الحمضية عندما حلت بالبيئة اعتبرت ظاهرة لفتت أنظار العالم وشغلتهم . وهناك تقرير لعالم كيميائي بريطاني عام 1876م وهو العالم (( روبرت إنجوس سميث)) حيث ربط في تقريره بين الحموضة التي لوحظت في الأمطار المتساقطة على المناطق الصناعية في مدينة مانشيستر ، وبين الرماد والدخان المتصاعد في الهواء من مداخن المصانع في هذه المدينة .

ودارت الأيام، حيث للأسف أن أحداً لم ينتبه إلى أهمية هذا التقرير حتى قامت الحرب العامية الثانية و انتهت . تلا ذلك قيام الثورة الصناعية والنمو الهائل في المجالات الصناعية وفي مجالات عديدة خاصة في الدول الأوروبية والأمريكية . نتيجة للاهتمام الصناعي فقد زاد استخدام الفحم ، والبترول للحصول على الطاقة اللازمة لتفعيل وتشغيل عجلة الصناعات وهو الأمر الذي أدى إلى زيادة تلوث الهواء خاصة فوق المدن والمناطق الصناعية ومحطات القوى الكهربائية .

ومع كل ذلك لم يكن هناك تركيز أو انتباه للمجتمع الغربي إلى خطورة التلوث بهذا المطر الحمضي . غير أنه في عام 1967م عندما لاحظ أحد علماء السويد أن الأمطار التي تسقط فوق بعض مناطق السويد تزداد حموضتها بمرور الزمن . وقد بين هذا العالم أن الأمطار الحمضية جاءت مع الزيادة في تصاعد الغازات من مداخن المصانع خاصة تلك المحملة بأكاسيد الكبريت و أكاسيد النيتروجين ، وأوضح أن هذه الغازات تذوب في بخار الماء الموجود في الهواء الجوي ثم تسقط بعد ذلك على هيئة أمطار حمضية . كما نبه هذا العالم إلى خطورة هذه الأمطار وما تعمله من تدمير للبيئة ، وإخلال بالتوازن البيئي الطبيعي.

لم يكن هناك تجارب لكثير من الناس ، ومنهم بعض العلماء ، مع إنكار العالم السويدي ،لأنهم كانوا يعتقدون أن الأمطار الحمضية ما هي إلا نتاج لبعض العوامل الطبيعية التي تحدث أو قد تحدث أحيانا ولا دخل للإنسان فيها ، مثل ثورات بعض البراكين، أو حرائق الغابات الناتجة عن ارتفاع ، درجة الحرارة ، أو عمليات تحلل البقايا النباتية والحيوانية وأن بعض الغازات الحمضية التي قد تتكون أحياناً من هذه العوامل ، هي السبب الحقيقي وراء ظاهرة الأمطار الحمضية .

وطبعاً كل ما زعموه يدحض ويرد عليهم ، حيث أن مما يدحض هذه الاعتقادات والآراء ، أن هذه العوامل والعمليات الطبيعية تحدث منذ القدم، ولم يلاحظ أحد ظاهرة الأمطار الحمضية في أي عصر من العصور ، إذاً فالأمطار الحمضية لم تظهر وتعرف بشكلها الحالي إلا في النصف الثاني من القرن العشرين تقريباً، لذا لا يمكن بأي حال من الأحوال ربطها بالعمليات التي تحدث منذ القدم، ولا بد أنها مرتبطة بشيء جديد حدث في قرننا هذا المليء بالثورات الصناعية والتكنولوجية .

التلوث البيئي بالمطر الحمضي

الماء الرقراق.. ذلك الماء العجيب الذي يقولون عنه أنه عصـب الحياة .. وأساس الحياة يقول الله تعالى ( أفرأيتم الماء الذي تشربون . ءأنتم أنزلتموه من المزن أم نحن المنزلون . لو نشاء جعلنا أجاجاً فلولا تشـكرون ) الآيات (68-70) سورة الواقعة .

 فسبحان الخالق فإن الماء ينزل من السماء في صورة نقية خالية من الشوائب ، غير أن الإنسان باستخدامه للتقنية الصناعية ، واستخدامه للآلات المختلفة ، وتشغيل المصانع ، أدى كل ذلك إلى تلوث هذا الماء الساقط من السماء حيث يختلط بالعديد من مخلفات أبخرة المصانع الكيميائية . فالماء لا يلبث أن يختلط بالعديد من الملوثات عند ملامسته للطبقات القريبة من سطح الأرض . ولو رجعنا قليلاً إلى الوراء لوجدنا أن التلوث في الماضي محدود وبصورة ليست ذات أثر ضار على صحة الإنسان والكائنات الحية الأخرى . غير أنه نتيجة للتطور الصناعي ، والثورة الصناعية التي تسابقت عليها الأمم وتهافتت على كل ما من شأنه ترفيه شعوبها، نشأت مشكلة حديثة على الإنسان أطلق عليها اسم المطر الحمضي .

المطر الحمضي و كيفية حدوثه

ينتج المطر الحمضي من تطاير أبخرة بعض الأكاسيد مثل

أ- أكاسيد الكبريت               ب- أكاسيد النتروجين

ج- أكاسيد الكربون .

وتتطاير هذه الأكاسيد من دخان المصانع حيث تلامس تلك الأكاسيد الماء المتساقط إلى الأرض لتشكل ماءً على صفة حمضية ، لا تلبث أن يتساقط على الأرض والمسطحات المائية ليلحق الضرر بالكائنات الحية.. وهناك العديد من التفسيرات لكيفية حدوث المطر الحمضي وتؤكد الدراسات أن المطر يصبح حامضاً إذا كان رقمه الهيدروجيني أقل من 5 درجات ففي وجود بعض المركبات مثل SO₄, CO₂, NO₂ ونتيجة لحدوث بعض التفاعلات الكيميائية في وجود أشعة الشمس والرطوبة يتكون لدينا المطر الحمضي . ويزداد المطر الحمضي في المناطق الصناعية وذات الرطوبة العالية .

في دول العالم الصناعية وبالذات في المدن التي تحتوي على عشرات المصانع التي يتطاير منها مختلف الأبخرة التي تحتوي على أنواع وأشكال مختلفة من المركبات الكيميائية ، تختلط هذه المركبات بماء المطر أو تتساقط على التربة والماء . هناك دراسات وأبحاث عديدة كلها تنصب على تأثير هذا المطر الحمضي على الكائنات الحية ، وعلى الغطاء النباتي والتربة حيث أبرزت الدراسات تناقص الغطاء النباتي في بعض الغابات في أوروبا كما يؤثر المطر الحمضي على التربة وعلى المسطحات المائية وذلك بأحداث تغيرات مختلفة في خواص وصفات التربة والماء ( راجع ألكسندر 1982م)

وانحلال طبقة الأوزون قد أسهمت بشكل قوي ومباشر في زيادة مشكلة الأمطار الحمضية .. ولكن كيف يتم ذلك ..؟ والجواب طبعاً يكمن في تسرب الأشعة فوق البنفسجية الذي يساعد تسربها كثيراً على تحول بعض الأكاسيد مثل ثاني أكسيد الكبريت الذي يتحول إلى ثالث أكسيد الكبريت والذي بدوره يتحد مع بخار الماء ليعطي حمض الكبريتيك المركز . ويعتقد أن الأمطار الحمضية تتكون عند ذوبان الغاز الحمضي في الماء ، ومثال ذلك أن غاز ثاني أكسيد الكبريت عند تصاعده إلى طبقات الجو العليا يتحد مع أكسجين الهواء في الجو وضوء الشمس مكوناً أكسيد أخر من أكاسيد الكبريت يعرف باسم ثالث أكسيد الكبريت ،  وهذا الأكسيد الأخير يتحد مع بخار الماء ليعطي حمض الكبريتيك وذلك طبقاً للمعادلة التالية :

SO₂+ ½O₂   →   SO₃ + H₂O   →  H₂SO₄    ( حمض الكبريتيك)

وعندما يكون الجو جافاً فإن هذا الحمض قد يظهر في الهواء على هيئة رذاذ، وقد يتحد هذا الحمض مع بعض النشادر التي قد توجد في الهواء مكوناً ملحاً (أشرنا إلى ذلك في الفقرة 6 من تأثير الأمطار الحمضية  ، وعموماً عندما يصبح الجو مهيئاً لسقوط الأمطار ، فإن هذا الحمض وملحه النشادري يذوبان في ماء المطر الذي يسقط على سطح الأرض على هيئة مطر حمضي .

كما يحدث ذلك أيضاً في المناطق الباردة جداً والتي يتساقط فيها الثلج، حيث يتساقط رذاذ الحمض مع بلورات الثلج، ويبقى مختلطاً به عندما يغطي الثلج سطح الأرض .

 كيفية قياس حمضية المطر

إن العلماء والباحثون يقيسون دائماً حموضة أي محلول بطريقة قياس الرقم الهيدروجيني ، فعندما يكون تركيز أيون الهيدروجين مساوياً لتركيز أيون الهيدروكسيد كما في الماء يعد المحلول متعادلاً ، ويقال عندئذ أن رقمه الهيدروجيني 7.

فإذا قل تركيز أيون الهيدروجين عن تركيز أيون الهيدروكسيد فإن الـمحلول يكون قلوياً ، ويسمى أو يقال : إن رقمه الهيدروجيني أعلى من 7، أي 8 أو 9 ، ويحدث ذلك في المحاليل القلوية مثل محلول كربونات الصوديوم أو هيدروكسيد  الصوديوم .

ولكن إذا زاد تركيز أيون الهيدروجين على تركيز أيون الهيدروكسيد فإن المحلول يصبح حامضاً بحيث يصبـح رقمه الهيدروجيني أقل من 7، وهو الرقم الهيدروجيني للماء ، أي يصبح 6، أو 5 أو أقل من ذلك .

والأمثلة على المحاليل الحمضية كثيرة ومنها على سبيل المثال لا الحصر عصير الطماطم الذي رقمه الهيدروجيني يساوي 4.5، غير أن عصير الليمون له رقم هيدروجيني أقل وهو 2.3 .

تأثير الأمطار الحمضية على الكائنات

1- عند سقوط الأمطار الحمضية على المسطحات المائية والأنهار والبحيرات فإنها تؤثر على النشاط الحيوي للكائنات الحية المائية والأسماك وهناك دراسات عدة ومشاهدات في بعض الدول فمثلاً هناك هجرات أسماك السلمون في مواسم محددة ومعينة . غير أنه لوحظ في بعض البلدان الأوروبية عدم هجرات بعض الأسماك السلمون إلى بعض الأنهار نتيجة لزيادة حموضة الماء في تلك المناطق .

2- كثير من العلماء نبهوا إلى الآثار الضارة والمدمرة التي قد تحدثها هذه الأمطار في مختلف عناصر البيئة ، وأنها ستخل بالتوازن الطبيعي بين مختلف عناصر البيئة المتوازنة ، وأطلق على هذه الأمطار اسماً ربما يكون مخيفاً ودرامياً ألا وهو – و تخيلوا حرب الإنسان الكيميائية ضد الطبيعة – حرب يقوم بها الإنسان ضد الطبيعة الفطرية البكر و دون أن يشعر أنه يسبب لها التخريب .

3- تمتد أضرار الأمطار الحمضية لتشمل أيضاً الكائنات الحـية الدقيقة في التربة . ولا نحتاج إلى تذكير بأن الكائنات التي تعيش في التربة لها دور كبير في الحفاظ على التوازن البيئي فيها . مثل البكتيريا والفطريات والطحالب والأوليات ، كلها تلعب دوراً كبيراً في ثبات صفات التربة .

ومثال لذلك فإن البكتيريا والفطريات تقوم بإمداد التربة بالعديد من المركبات العضوية ، بالإضافة إلى جعل حبيبات التربة متماسكة ومتلاصقة بطريقة تسمح بمرور الغازات وتبادلها خلال الحبيبات ، كما أنه أيضاً تسمح بمرور وانتقال الماء . و لذلك فإن المطر الحمضي يعمل إلى إحداث خلل في تركيب الكائنات الحية الدقيقة وهو الأمر الذي يسمح بازدهار أنواع ميكروبية على حساب أنواع أخرى ، وهذا ما يتسبب في تدهور خصائص التربة الفيزيائية والكيميائية والحيوية .

سؤال للكائنات الدقيقة الحية التي تعيش في التربة دوراً مهماً ، فيجب الحفاظ عليها وإبعاد بيئتها من كل ما من شأنه يخلل بأنظمتها .. علل ذلك .

4- تمتد أخطار الأمطار الحمضية ليشمل المباني والمنشآت السكنية ، فالمطر الحمضي يعمل على إزالة الطلاء وخدش المباني وتفتت المواد الداخلة في تكوين المنازل والمنشآت السكنية . كما يعمل المطر الحمضي على ذوبان أنابيب تصريف المياه وتكسيرها .

5- لا تسقط الأمطار الحمضية فقط فوق المناطق الصناعية المسؤولة عن تكوينها ولكنها تسقط أيضاً على أماكن بعيدة عن هذه المناطق ، وذلك لأن هذه الغازات الحمضية تختلط بالهواء ويحملها معه في كل اتجاه وهذا ما يؤدي بنا إلى التفكير والتأمل بأن ما يحدث في بيئة ، سوف تمتد آثاره إلى بيئات أخرى بعيدة .

6- عندما يكون الجو جافاً فإن هذا الحمض قد يظهر في الهواء على هيئة رذاذ وقد يتحد هذا الحمض مع بعض النشادر التي قد توجد في الهواء مكونه ملحاً من أملاحه يعرف باسم كبريتات النشادر ، ويبقى هذا الملح أيضاً معلقاً في الهواء على هيئة ضباب رقيق في الجو الجاف وفي الهواء الساكن . و سكان بعض المناطق الصناعية في أوروبا وغيرها يشاهدون ذلك ويعرفونه جيداً ، حيث يسبب هذا الضباب ضيقاً في التنفس ، والتهابا بالعيون ، وله طعم مر ولاذع .

7- تسبب الأمطار الحمضية بعض الأضرار للتربة خاصة عندما تكون هذه التربة جيرية حيث تذيب الطبقة السطحية من هذه التربة ، وتحمل قدراً من عنصر الكالسيوم الموجود في التربة الجيرية إلى الأنهار والبحيرات وهي بذلك تحدث نحراً في هذه التربة ،وترفع تركيز الكالسيوم في المجاري المائية الطبيعية .

8- كذلك تتسبب الأمطار الحمضية في إذابة كثير من الفلزات التي لها أهمية خاصة عند بعض النباتات وتحملها معها إلى المياه الجوفية وتبعدها بذلك عن جذور النباتات فلا تستطيع الاستفادة منها ، وقد تبين أن هذا ما يحدث فعلاً بالنسبة لعناصر الكالسيوم والبوتاسيوم ، والمغنيسيوم مما تسبب في ضعف النباتات المعرضة لهذه الأمطار .

9- كما أن هذه الأمطار الحمضية عندما تسقط على المجاري المائية المكشوفة وبخاصة على البحيرات المقفلة ، فإنها ترفع من نسبة الحموضة في مياه هذه البحيرات ، وإذا زادت حموضة المياه فيها عن الحدود التي تعتبر آمنة، فإن مياهها لا تصبح صالحة لحياة ما بها من كائنات بحرية من نبات وحيوان .

10- عموماً فإنه إذا زادت حموضة البحار أو البحيرات فإنه من الطبيعي أن تخلو هذه البيئات من الأسماك ومن الكائنات البحرية الأخرى ، بل حتى النباتات التي كانت تعيش في هذه البحيرات لم تستطيع أن تتأقلم مع حموضة المياه الأمر الذي أدي إلى ذبولها وموتها . ويستثنى من هذا التأثير بعض الفطريات التي استطاعت مقاومة الحموضة والأثر الحمضي لهذه المياه فعاشت في ظل هذه الظروف .

ونتيجة للأضرار التي يحدثها المطر الحمضي فإن العديد من المنظمات الدولية والمؤسسات العلمية سارعت إلى وضع الخطط والضوابط والحدود الخاصة للتقليل من آثار هذه المشاكل الخطيرة .

 

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :