پروژه آلودگی هوا

پروژه آلودگی هوا

مقدمه:

ترکیبات جو

هوا مخلوطی از گازهای مختلف است. گرچه جو زمین ظاهراً به دلیل ماهیت گازی شکل خود بی وزن به نظر می رسد، اما دارای جرمی به مقدار 10¹⁴×6/5 تن می باشد. به استثنای بخار آب، نسبت اختلاط گازهای تشکیل دهنده هوا تا ارتفاع 60 کیلومتری نسبتاً ثابت است. حدود 99 درصد حجم هوای زمین را دو گاز ازت و اکسیژن تشکیل می دهد که ازت با 78 درصد، پیکره اصلی جو زمین است، بعد از آن اکسیژن قرار دارد، و سایر گازها فقط یک درصد را شامل می شوندو جدول  گازهای تشکیل دهنده جو را در یک هوای خشک (بدون بخار آب و آلاینده ها) به صورتهای حجمی و جرمی نشان می دهد که معمولاً تقسیم بندی حجمی آن متداولتر است. اگر سهم بخار آب موجود در جو را نیز در این تقسیم بندی دخالت دهیم، این نسبتها ثابت نخواهد بود زیرا دمای طبقات پایین جو همیشه در حال تغییر است و با رسیدن دما به نقطه میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمی بخارآب در جو تغییر خواهد کرد. گرچه وزن مولکولی بخار آب از وزن سایر عناصر تشکیل دهنده جو کمتر است، با این وجود بخار آب عمده در لایه های پایین جو متمرکز می باشد. بیشترین مقدار بخار آب در لایه مجاور سطح زمین است و با افزایش ارتفاع، به سرعت از میزان آن کاسته می شود. وجود بخار آب در نزدیکی سطح زمین: اولاً به دلیل وجود اقیانوسهاست که منبع اصلی تأمین آن است؛ و ثانیاً سرد بودن لایه های فوقانی جو که مانع از نفوذ بخار آب می شوند.

جالب است بدانیم که مقدار دی اکسید کربن موجود در جو زمین در طول قرن گذشته افزایش پیدا کرده است. بخشی از این افزایش به دلیل مصرف زیاد سوختهای فسیلی است که نتیجه آن آزاد شدن گاز CO₂ است.

علاوه بر ترکیبات دائمی جو که اشاره شد، جو زمین حاوی مواد معلق گوناگون مانند ذرات نمک، گرد و غبار و قطرات بسیار کوچک آب نیز می باشد که نباید آنها را جزء ترکیبات گازی جو به حساب آورد. اما نقش این مواد، بخصوص قطرات کوچک آب را نیز نمی توان نایده گرفت.

جدول1 – تركیبات حجمی و جرمی هوای خشك

ارتفاع و ساختار جو

جو زمین، پوشش عظیم گازی شكل است كه اطراف كره زمین قرار گرفته و حتی در سطح آن نیز نفوذ نموده است. هر مقدار از سطح زمین دور شویم از غلظت هوا كاسته می شود. بطوری كه غلظت هوا در لایه های انتهایی آنقدر كم می شود كه بالاخره بطور غیر محسوسی با جو خورشید در هم می آمیزد. در ابتدا كاهش غلظت هوا بسیار سریع است بطوری كه 50 درصد جرم هوا در ارتفاع كمتر از 5/5كیلومتری سطح زمین قرار دارد و نیمی از آنچه باقی می ماند نیز در 5/5 كیلومتر دوم متمركز است. به عبارت دیگر سه چهارم جرم هوا در ارتفاع كمتر از 11 كیلومتری سطح زمین پراكنده است. افزایش غلظت هوا در نزدیك سطح زمین یكی به دلیل جاذبه و دیگری فشاروارده از سطوح بالاتر جو است.

ساختارجو را میتوان از دیدگاههای مختلف مورد بررسی قرار داد. یكی از معیارهایی كه بر اساس آن لایه های جو طبقه بندی می شوند دمای هوا است. طبقه بندی حرارتی از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می باشد.

با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه های فوقانی و به این دلیل كه سطوح بالایی هنوز تحت بررسی و تحقیق می باشد هیچ گونه تعریف و مشخصه جامعی از ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. در شكل 1 ساختار لایه بندی جو از برخی جنبه های فیزیكی نشان داده شده است. پایینترین لایه جو كه در برگیرنده بیشترین جرم هواست و همچنین بزرگترین ویژگی آن كاهش تدریجی دمای هوا نسبت به ارتفاع می باشد. لایه تروپوسفر نام دارد. بیشترین تغییرات جوی كه كاهش دما نسبت به ارتفاع مهمترین آنهاست، در این لایه اتفاق می افتد. ضخامت متوسط لایه تروپوسفر حدود 11 كیلومتر است.

روی لایه تروپوسفر طبقه استراتوسفر قرار دارد كه ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهایی بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد لایه مزوسفر در بالای طبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتی است كه در آن دمای هوا نسبت به افزایش ارتفاع بطور سریع كاهش پیدا می كند. ترموسفر انتهاییترین لایه جو می باشد كه در آن بار دیگر دمای هوا با ارتفاع به سرعت زیاد می شود. این لایه از ارتفاع تقریبی 80 كیلومتری شروع و تا 190 كیلومتری سطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتی به چهار لایه متمایز: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، و ترموسفر تقسیم می شود. مرز بین لایه های اول و دوم، تروپوپاز،مرز لایه های دوم و سوم استراتوپاز و مرز لایه های سوم و چهارم مزوپاز نام گرفته است. مزوپاز محلی است كه پایینترین دما را دارا می باشد.

تأثیر فعالیتهای انسان بر وضعیت جو

وقتی می شنویم که مثلاً مردم شهر لوس آنجلس در وضعیت مه دود (Smong) هوا با ماسک ضد گاز در خیابانها ظاهر می شوند، باید به خود آئیم که واقعاً چه بلایی بر سر جو زمین آورده ایم.

مواد زایدی که در یک جامعه غیر صنعتی دور ریخته می شود نه تنها آلوده کننده به حساب نمی آیند بلکه این مواد در اصل بخشی از چرخه عناصر در طبیعت است. اما در جوامع صنعتی، توسعه فرایندهای انرژی، بیش از نیاز شخصی افراد آن جامعه بوده و به دو صورت بر جو زمین تأثیر می گذارد: یکی تغییر در ترکیب گازهای جو؛ و دیگری تغییردمای جو. از زمان انقلاب صنعتی تاکنون بشر همیشه بیش از توان طبیعت درپاک سازی جو، مواد آلاینده وارد آن کرده است. اثرات آلودگی هوا از چند نظر حائزاهمیت است: تأثیر اول آن، تغییراتی است که در ترکیب گازهای جوی ایجاد می شود و برای سلامتی انسان مضر است؛ دومین تأثیر، افزوده شدن ذرات معلق در هوا (Aerosols)؛ و سومین اثر، تغییر دمای جو زمین است.

آلاینده های گازی شکل

بطوری که در جدول نشان داده شد، دی اکسید کربن فقط بخش بسیار کوچکی از گازهای جو را تشکیل می دهد؛ اما این مقدار ناچیز، همان طور که مشروحاً خواهیم دید، اهمیت زیادی دارد. CO₂ و بخار آب، جذب کننده اصلی انواع طول موجهای تابشهای حرارتی هستند که باعث گرم شدن هوا می شوند. هر چه میزان CO₂ در جو اضافه شود بر دمای هوای کره زمین افزوده می گردد. کارشناسان هواشناسی بر این عقیده اند که اگر افزایش CO₂ موجب افزایش دمای هوا     می گردد؛ برعکس، افزایش ذرات معلق در هوا با انعکاس و پراکنده کردن تابش خورشیدی باعث سرد شدن جو می شوند، و لذا تأثیر گاز CO₂ از این طریق خنثی می گردد.

گاز دی اکسید کربن در اثر سوخت کامل کربن و مواد فسیلی، حاصل می گردد. گرچه CO₂ به مقدار بسیار زیادی توسط وسایل نقلیه، صنایع و سوختهای خانگی تولید می شود، اما تنفس آن مستقیماً بر سلامتی انسان اثر ندارد، و تنها تأثیر آن، گرم شدن جو زمین می باشد. در شکل 2 تغییرات گاز کربنیک هوا از سال 1860 تا 1970 و پیش بینی روند افزایشی آن تا سال 2000 نشان داده شده است.

مونوکسیدکربن یا گاز CO2 که در اثر سوخت ناقص مواد کربن دار حاصل می شود بسیار خطرناک و سمی است. با تراکم این گاز به مقدار 100 قسمت در میلیون به فاصله چند ساعت سلامتی انسان به خطر می افتد. گازهای CO2 و اسید سولفوریک نیز به مقدار کمتری تولید می شوند، اما اثرات آنها بیشتر و کشنده تر است. هنگام تنفس، وقتی گاز اسیدسولفوریک وارد ریه ها می شود سلولها به طور دایم از بین می روند. گاز SH2 که بوی تخم مرغ گندیده می دهد از ضایعات کارخانجات حاصل شده و سمی بودن آن به مراتب خطرناکتر از دیگر گازها می باشد. این گاز موجب اغلب مرگ و میرها و بیماریهای ناشی از آلودگی هواست. در فرایندهای شیمیایی جو چندین نوع اکسید ازت تولید می شود که خطرناکترین آن اکسید نیتریک (NO2) است. تابش خورشید، اکسید ازت را به ازن که نوعی اکسیژن فعال و سمی است تجزیه می کند. بعضی از فرایندهای صنعتی موادی از جمله فلورید هیدروژن (HF) تولید می کند. این ماده شیمیایی بسیار خورنده است و با  تراكمی كمتر از یك قسمت در بیلیون می تواند خسارات زیادی به گیاهان وارد آورد. دی سولفید كربن نوع دیگری از گازهای سمی است كه در صنایع كاغذسازی به مقدار زیاد تولید می شود.

علاوه بر گازهای معدنی مذكور، تركیباتی از نوع گازهای آلی و فرار كه بسیار سمی هستند نیز وارد جو می گردد. این گازها عبارتنداز: اتیلین، فورمالدئید و تعدادی گازهای حلال. اتیلین، هیدروكربن مهمی است كه در دود اتومبیلها، اتوبوسها و كامیونها وجود دارد. تراكم این گازها به مقدار یك قسمت در بیلیون به اغلب گیاهان زراعتی صدمه می زند. فورمالدئید، ماده شیمیایی از انواع گازهای آلوده كننده است. این ماده تركیبی تحریك كننده دودی شكل بوده كه در محل سوزانیدن زباله ها تولید می شود. حلالهای آلی در هوای نواحی صنعتی به وفور یافته می شود كه اثرات آنها، از تحریكات ساده تا مسمومیتهای شدید می باشد.

هنوز به خوبی اثرات واقعی گازهای رادیواكتیو روشن نشده و خطرات حاصله چه به لحاظ توارثی و چه به لحاظ پزشكی قابل توجه و تحت بررسی است.

فهرست

عنوان                                                                                                                   صفحه

مقدمه................................................................................................................................................................... 1

ترکیبات جو........................................................................................................................................................ 1

ارتفاع و ساختار جو.......................................................................................................................................... 2

تاثیر فعالیت های انسان بر وضعیت جو..................................................................................................... 5

آلاینده های گازی شکل................................................................................................................................. 5

آئروسلها............................................................................................................................................................... 8

آیا هوا با کمبود اکسیژن مواجه خواهد شد؟........................................................................................... 9

آیا دمای کره زمین افزایش خواهد یافت................................................................................................... 9

آلودگی هوا......................................................................................................................................................... 11

هوای غیر آلوده................................................................................................................................................. 11

منشاء و ماهیت آلاینده های هوا.................................................................................................................. 14

هوای آلوده.......................................................................................................................................................... 14

آلودگی هوا......................................................................................................................................................... 15

کربن منوکسید.................................................................................................................................................. 16

اهمیت co ناشی از فعالیت های انسان..................................................................................................... 18

شیمی تشکیل co............................................................................................................................................ 19

غلظت و توزیع co............................................................................................................................................ 21

اثرات co روی انسان....................................................................................................................................... 22

اکسید های نیتروژن......................................................................................................................................... 23

منابع اکسید های نیتروژن............................................................................................................................. 24

اکسید های نیتروژن به عنوان آلوده کننده ها......................................................................................... 26

شیمی تشکیل NO_{X.........................................................................................................................................................................................................} 26

چرخه نوری NO₂........................................................................................................................................... 29

اثرات NO_X....................................................................................................................................................... 30

کنترل آلودگی NO_X..................................................................................................................................... 31

اندازه گیری NO_X.......................................................................................................................................... 34

هیدروکربن ها و اکسیدان های فتو شیمیایی.......................................................................................... 34

هیدروکربن ها.................................................................................................................................................... 35

منابع هیدروکربن ها........................................................................................................................................ 38

تشکیل اکسیدانهای فتوشیمیایی................................................................................................................. 40

غلظت هیدروکربن ها و اکسیدان ها فتوشیمیایی.................................................................................. 42

اکسیدهای سولفور............................................................................................................................................ 46

منابع سولفور اکسیدها..................................................................................................................................... 46

شیمی تشکیل so_X......................................................................................................................................... 49

ذرات معلق.......................................................................................................................................................... 51

ترکیب شیمیایی ذرات معلق......................................................................................................................... 54

اثرات ذرات معلق بر روی مقدار کل اشعه خورشیدی........................................................................... 58

کنترل انتشار ذرات معلق............................................................................................................................... 59

ذرات معلق آلی................................................................................................................................................. 62

آلاینده های معدنی مختلف........................................................................................................................... 63

بوها....................................................................................................................................................................... 66

تاثیر روی انسانها............................................................................................................................................... 67

تاثیر روی حیوانات............................................................................................................................................ 72

ثمر بخشی درختان در تقلیل میزان سرب................................................................................................ 77

اثر درختان روی سایر عوامل آلاینده........................................................................................................... 78

آلودگی هوا بوسیله ایروسل ها...................................................................................................................... 79

استفاده از گیاهان به عنوان بیواندیکاتور.................................................................................................... 83

اثر آلاینده های شیمیایی هوا روی گیاه.................................................................................................... 89

آلاینده های هوا................................................................................................................................................ 91

علائم قابل رویت............................................................................................................................................... 95

تیپ های کلی صدمات.................................................................................................................................... 99

مرگ سلول ها  و نکروتیک شدن برگها............................................................................................................................................................................................... 100

کلروز و سایر تغییر رنگها......................................................................................................................................................................................................................... 100

رشد غیرطبیعی گیاهان........................................................................................................................................................................................................................... 102

شناخت اثرات مواد آلاینده...................................................................................................................................................................................................................... 103

اثرات غیر قابل رویت................................................................................................................................................................................................................................. 105

1-رشد محصول.......................................................................................................................................................................................................................................... 105

2- اثرات الاینده ها بر روی پروسه های بیوشیمیائی و فیزیولوژیکی.......................................................................................................................................... 107

بازدهی محصول.......................................................................................................................................................................................................................................... 111

اثرات آلاینده های هوا روی جمعیت های گیاهی وجوامع.............................................................................................................................................................. 112

بخش ترجمه                114