بحث , تقرير : الأمطار الحمضية لمادة الكيمياء الصف الحادي عشر العلمي للصف الحادي عشر

بحث , تقرير : الأمطار الحمضية

من المعتقد أن ظاهرة الأمطار الحمضية قد وجدت منذ زمن بعيد، ويبدو أن ظهور هذه الأمطار الحمضية كان مصاحبا لبداية الثورة الصناعية في منتصف القرن التاسع عشر، فقد جاء ذكر هذه الأمطار ضمن تقرير خاص وضعه كيميائي بريطاني عام 1872، يدعى "روبرت انجوس سميث" Robert Angus Smith ، وبين في هذا التقرير أن مياه الأمطار التي كانت تتساقط على المناطق المحيطة بمدينة مانشستر، كانت أمطارأ حمضية، ونوه في تقريره عن وجود علاقة من نوع ما بين الدخان والرماد المتصاعد من مداخن المصانع وهذه الأمطار الحمضية.
ومع الأسف لم يحظ هذا التقرير بالاهتمام الكافي، وطوي في زوايا النسيان، ولم يفطن أحد إلى خطورة هذه الأمطار على البيئة إلا في النصف الثاني من القرن العشرين على يد العالم السويدي "سفانت أودين" "Svente Oden" فقد كان هذا العالم هو أول من لفت الأنظار عام 1967 إلى أن الأمطار التي تتساقط على السويد كانت حموضتها تتزايد بمرور الزمن.
الإنسان يغير المطر
ولم يلق هذا الفرض الذي يربط بين غازات المصانع والأمطار الحمضية، قبولا عند كثير من الناس، فقد كان هناك من يعتقدون أن السبب في ظهور هذه الأمطار الحمضية هو بعض العوامل الطبيعية التي لا دخل فيها للإنسان مثل بعض الغازات الحمضية التي تتصاعد من البراكين، أو بعض الغازات التي قد تنتج من حرائق الغابات، أو من تحلل بقايا بعض الكائنات الحية بواسطة البكتريا.
وقد عارض كثير من العلماء هذا الرأي الأخير، فهم يرون أن مثل هذه العوامل الطبيعية موجودة منذ القدم، كما أنها ليست دائمة الحدوث، ولكن ظاهرة الأمطار الحمضية أصبحت ظاهرة دائمة ومقلقة في هذه الأيام، ولابد أنها ترتبط بشيء جديد حدث في هذا القرن فقط.
وقد تبنت الآن به لا يدع مجالا للشك، أن الأمطار الحمضية تنتج أساسا من الغازات الحمضية التي تنتج من حرق الوقود في محطات القوى والمراكز، الصناعية الضخمة التي تنتشر حاليا في كثير من دول العالم.
وبتحليل الغازات الناتجة من حرق الوقود في هذه المراكز، تبين أن غاز ثاني أكسيد الكبريت وبعض أكاسيد النزوجين هي المسئولة عن تكوين هذه الأمطار الحمضية، وهي عندما تتحد مع بخار الماء الموجود بالهواء تعطي أحماضا قوية هي حمض الكبريتيك وحمض النتريك على الترتيب.
وتبلغ كمية الأحماض التي تتكون بهذا الأسلوب حدا هائلا لا يمكن الاستهانة به، خاصة الحمض الناتج من غاز ثاني أكسيد الكبريت، فمن المعروف أن أغلب أنواع الوقود المستعملة في محطات القوى والمراكز الصناعية، مثل الفحم والبترول تحتوي عادة على قدر من الكبريت قد يصل إلى نحو 2% من وزن الوقود.
ومن المقدر أن مراكز الطاقة المختلفة تقوم بإحراق عدة مليارات من الأطنان من الوقود كل عام، وتقدر كمية غاز ثاني أكسيد الكبريت الناتجة من إحراق هذا الوقود، والتي تتصاعد إلى الجو كل عام بنحو 50 مليونا من الأطنان في الولايات المتحدة، ونحو 40 مليونا من الأطنان في أوربا.
وتتعلق الأحملاض المتكونة من هذه الغازات في الهواء على هيئة رذاذ، وتظهر على هيئة ضباب خفيف في الهواء الساكن وتجعل للهواء طعما لاذعا يسبب ضيقا في التنفس وبعض السعال.
وعندما تصبح الظروف مناسبة لسقوط الأمطار، فإن هذا الرذاذ يذوب في ماء المطر، ويسقط معه على سطح الأرض على هيئة مطر حمضي، وعندما يكون الجو شديد البرودة، فإن رذاذ الحمض يتساقط مع الجليد ويبقى مختلطا ببلوراته التي تكسو سطح الأرض.

البحيرات تموت. …
وتبلغ حموضة الأمطار التي تسقط فوق بعض مناطق أوربا الشمالية حدا كبيرا، فتصل حموضة أمطار بريطانيا إلى نحو 5.4 وهي تشبه حموضة عصير الطماطم، كما سقطت على اسكتلندا عام 1974 أمطار حمضية وصلت درجة حموضتها إلى نحو 2,5 وهي تشبه حموضة عصير الليمون أو الخل، كذلك سقطت بعض الأمطار على لوس أنجلوس بالولايات المتحدة كانت حموضتها نحو 3 مثل حموضة الخل، وسقطت أمطار أخرى على ولاية فرجينيا بالولايات المتحدة كانت حموضتها 1,5 وذلك عام 1979، وهي حموضة مشابهة لحموضة حمض البطاريات التي نستعملها في سياراتنا.
وتسبب هذه الأمطار الحمضية كثيرا من الأضرار لكل عناصر البيئة التي تسقط عليها، فعندما تسقط هذه الأمطار الحمضية على أراض جيرية فإنها تؤدي إلى إذابة عنصر الكالسيوم من هذه الأراضي وتحمله معها إلى مياه الأنهار والبحيرات وينتج عن ذلك حدوث نحر في التربة وزيادة تركيز الكالسيوم وبعض العناصر الأخرى في مياه هذه الأنهار والبحيرات، كما أنها تحمل معها بعض الفلزات الهامة لنمو النباتات مثل البوتاسيوم والمغنسيوم والكالسيوم وغيرها إلى المياه الجوفية، وتجعلها بذلك بعيدة عن متناول جذور النباتات فتقل جودة المحاصيل ويقل إنتاجها.
كذلك تؤدي الأمطار الحمضية إلى كثير من الأضرار بالمجاري المائية المكشوفة خاصة البحيرات المقفلة، فتزداد حموضة مثل هذه البحيرات مما يضر بحياة جميع الكائنات الحية التي تعيش فيها.
وقد لوحظ أن حموضة كثير من البحيرات في أوربا وأمريكا قد زادت في النصف الثاني من هذا القرن، ومثال ذلك أنه لم يكن بولاية نيويورك عام 1930 إلا ثماني بحيرات تقل حموضتها عن 5، ثم وصل عدد هذه البحيرات في عام 1974 إلى نحو 109 على أقل تقدير.
وهناك أعداد كبيرة جدا من البحيرات في منطقة أونتاريو تحولت مياهها من مياه متعادلة إلى مياه حمضية بسبب سقوط مثل هذه الأمطار عليها، كذلك هناك عدة أنهار في نوفاسكوتشيا وفي النرويج خلت مياهها تماما من أسماك السلمون التي تعودت أن تسبح في مياهها بسبب زيادة حموضة هذه المياه. ولا تنحصر أضرار الأفطار الحمضية على رفع حموضة مياه المجاري المائية الطبيعية، بل يمتد هذا الضرر إلى كثير من المحاصيل الزراعية والغابات،
فيقدر ما تخسره ألمانيا من هذه الظاهرة من أشجار الغابات والأخشاب بنحو 800 مليون دولار، بالإضافة إلى ما تتلفه هذه الأمطار الحمضية من المحاصيل الزراعية الأخرى التي تقدر قيمتها بنحو 600 مليون دولار في العام.
كذلك تؤثر هذه الأمطار الحمضية في بعض الأحيان، في مياه الشرب، فقد لوحظ أن مياه أحد الخزانات في الولايات المتحدة وهو "خزان كوابين" "Quabbin Reserroir" قد زادت حموضتها بشكل ملحوظ نتيجة لسقوط الأمطار الحمضية على هذا الخزان مدة طويلة من العام.
وقد نتج عن زيادة حموضة مياه هذا الخزان، حدوث تاكل في بعض قنوات المياه وصدأ بعض المعدات المعدنية المتصلة بهذا الخزان، كذلك أدت هذه الأمطار إلى زيادة نسبة الرصاص في مياه الشرب المأخوذة من هذا الخزان، مما يمثل خطرا كبيرا على الصحة العامة.
والمدن تتآكل..
وتمتد الآثار الضارة للأمطار الحمضية إلى كثير من المدن، ويمكن مشاهدة هذه الآثار في كثير من المدن الأوربية، ففي لندن مثلا تفتتت بعض أحجار برج لندن كما تآكلت بعض الجدران الخارجية لكنيسة "وستمنستر آبي"، ويمكن مشاهدة هذا التآكل بشكل أوضح في كنيسة "سانت بول" التي أقيمت عام 1765، فقد وصل عمق هذا التآكل في بعض أحجارها الجيرية إلى نحو بوصة كاملة نتيجة للتفاعل بين هذه الأحجار وضباب لندن الشهير المحمل بالأحماض وكذلك الأمطار الحمضية التي تسقط على المدينة جزءا طويلا من العام.
وقد يمكن في بعض الأحيان حماية مباني المدن أو بعض التماثيل الحجرية أو البرونزية القائمة بها، وذلك بطلائها بأنواع مستحدثة من الطلاء، ولكن يصعب حماية عناصر البيئة الأخرى من هذه الأمطار، مثل التربة أو الأنهار أو البحيرات.
وقد قام بعض العلماء ببعض المحاولات في هذا الشأن، فقاموا برش رذاذ من الجير على سطح المياه الحمضية للبحيرات من زوارق خاصة تطوف بها، وذلك تقليدا لما يفعله المزارعون عندما ينثرون مسحوق الجير على سطح التربة الزراعية الحمضية قبل ريها لمعادلة حموضتها. ولا يمكن اعتبار هذه الطريقة أسلوبا مثاليا لمعالجة مشكلة زيادة حموضة مياه البحيرات، فهي عملية عالية التكلفة كما أنها تتطلب دقة كبيرة حتى لا تتحول مياهالبحيرة إلى مياه قلوية.
وتعاني كثير من الدول من هذه الأمطار الحمضية الناتجة من حرق الوقود في مراكزها الصناعية، مثل الولايات المتحدة وبريطانيا وفرنسا كما يعاني منها كل من الاتحاد السوفييتي والصين، ولكن الأثر الضار لهذه الأمطار قد يمتد إلى دول أخرى رغم أن هذه الأمطار ليست من إنتاجها، فنجد مثلا أن دولا أوربية مثل النمسا وسويسرا وفنلندا والنرويج تستقبل كل عام أمطارا حمضية لاتنتجها هي ولكنها تأتي إليها من ألمانيا وبلجيكا وهولندا وبريطانيا وفرنسا، فهذه الدول هي التي تصدر إليها أغلب الأمطار الحمضية التي تسقط عليها كل عام.
اتهامات متبادلة
وقد بينت إحدى الإحصائيات التي أجريت في هذا المجاد، أن نحو 90% من الأمطار الحمضية التي تسقط على أراضي النرويج، تحملها إليها الرياح أساسا من بريطانيا وألمانيا وفرنسا، ولهذا السبب نجد أن الدول الإسكندنافية هي القوة الدافعة وراء وضع برنامج تعاوني بين دول أوربا للحد من خطورة هذه الامطار الحمضية التي تعبر الحدود القائمة به الدول.
كذلك تتهل كندا الولايات المتحدة بأنها تصدر إليها جزءا كبيرا من الأمطار الحمضية التي تسقط على أراضيها، وتقدر كمية الأحماض التي تحملها هذه الأمطار في العام بنحو 12 مليون طن، يأتي نحو 50% منها من وادي أوهايو بالولايات المتحدة، تحملها إليها الرياح الآتية من خليج المكسيك بعد أن تمر على مناطق وسط وغرب الولايات المتحدة، وتحمل معها كميات هائلة من الغازات الحمضية وبخار الماء ثم تسقط كل ذلك في نهاية الأمر على الأراضي الكندية، وقد شبه أحد العلماء هذا الوضع بقوله ساخرأ "إننا في كندا نقف في نهاية أنبوبة عادم جغرافية بالغة الضخامة".
وقد فطنت كثير من الدول إلى خطورة هذه الأمطار الحمضية وإلى الأضرار التي يمكن أن تحدثها لمختلف عناصر البيئة، ولهذا فقد اجتمعت ثلاث وثلاثون دولة في جنيف بسويسرا عام 1979، ووقعت اتفاقأ نص على تعهد كل دولة من هذه الدول ببذل مزيد من الجهد للسيطرة على ظاهرة االتلوث ، وبخاصة تلوث الهواء المسبب لسقوط الأمطار الحمضية.
وأهم ما جاء في هذا الاتفاق هو البحث عن أساليب متقدمة للتخلص من غاز ثاني أكسيد الكبريت الناتج من حرق الوقود، أو على الأقل الحد من كميته التي تتصاعد يوميا إلى الهواء، باعتبار أن هذا الغاز هو أحد الأسباب الرئيسية في تكوين الأمطار الحمضية.
كذلك وقعت بعض الاتفاقيات الثنائية بين بعض الدول، مثل تلك الوثيقة التي وقعتها كل من كندا والولايات المتحدة عام 1980، وتعهدت فيها كل منهما بالتعاون للحد من كميات الغازات الحمضية المتصاعدة من منشآتهما الصناعية والمسببة للأمطار الحمضية.
وقد أدخلت بعض التعديلات على القانون الأمريكي الخاص بالمحافظة على نظافة الهواء "Clean Air Act" الصادر عام 1970، بحيث يمكن خفض كمية غاز ثاني أكسيد الكبريت المتصاعد من حرق الوقود في المراكز الصناعية الأمريكية إلى أقل حد ممكن خلال عشر سنوات، وقد اتفق أغلب العلماء على أن هناك ضرورة ملحة للتخلص من الغازات الحمضية قبل إطلاق غازات العادم في الهواء، وقد نكون اليوم في موقف مناسب يسمح لنا بحل المشكلة وذلك لأن أي تأخير في تقديم الحلول المناسبة سيؤدي إلى استفحال خطرها، وإلى حدوث أضرار جسيمة بالبيئة قد لايمكن علاجها فيما بعد.
جريمة العصر
ويرى بعض رجال الصناعة أن التخلص من الغازات الحمضية من غازات العادم الصناعية سيحتاج إلى وجود وحدات صناعية خاصة بها أبراج غسيل للتخلص من هذه الغازات وامتصاصها، وأن ذلك سيؤي إلى زيادة تكاليف مختلف العمليات الصناعية مما يقلل من أرباحهم، وقد يتطلب الأمر زيادة أسعار بعض المنتجات الصناعية مما يضع حملا ثقيلا على كاهل المستهلكين أو يؤدي إلى خفض الإنتاج وزيادة البطالة.
ويقدر بعض رجال الصناعة أن تنقية غازات العادم الصناعية من الغازات الحمضية، على مستوى الولايات المتحدة وحدها، سيتكلف ملايين الدولارات، وقد يسبب ذلك أزمة اقتصادية لبعض الصناعات الصغيرة التي تقع في وسط وغرب الولايات المتحدة، وهي أكثر المناطق إنتاجا للغازات الحمضية.
ولا يمكننا أن نتكلم عن الأمطار الحمضية دون أن نذكر تلك المشكلة البيئية الهائلة التي نتجت عن حرب الخليج، فقد قامت القوات العراقية في أثناء انسحابها من أراضي دولة الكويت، بإشعال النيران في عدد كبير من آبار البترول، وقدر عدد هذه الآبار بنحو 600 بئر.
وتعتبر هذه العملية جريمة العصر بحق، فإن آثارها الضارة لن تقتصر على منطقة الخليج فقط، بل ستمتد إلى كثير من البلدان الأخرى، وقد بدأت فعلا هذه الآثار تنعكس على كثير من الأماكن الأخرى التي تبعد عن الخليج بمئات الأميال، فقد سقطت أمطار سوداء فوق بعض مناطق إيران، وبعض مناطق الهند والصين.
ماذا بعد احتراق آبار البترول؟.
وإذا كان احتراق الوقود في محطات القوى يؤدي إلى تصاعد غاز ثاني أكسيد الكبريت في الهواء وتكوين الأمطار الحمضية، فإننا نستطيع أن نقول إن احتراق آبار البترول بهذا الأسلوب، سيكون شديد الخطر، وسيؤدي إلى مضاعفة أخطار الأمطار الحمضية بشكل هائل، وذلك لأن احتراق البترول في هذه الحالة سيكون احتراقا غير كامل، وعلى ذلك فمان الدخان الأسود المتصاعد من هذه الآبار سيحتوي على كثير من النواتج الضارة، فهو يحتوي على كميات هائلة من دقائق الكربون التي تحجب الرؤية وتحيل النهار ليلا، كما يحتوي على قدر كبير من غاز ثاني أكسيد الكبريت وبعض أكاسيد النتروجين، بالإضافة، إلى عشرات من المركبات السامة والمسرطنة، مثل أبخرة الثيوفين والاكريدين، والبنايقاف , كلمة ممنوعهايرين.
كذلك تحتوي هذه السحب السوداء المتصاعدة من الآبار المشتعلة على كثير من المركبات الناتجة من تأكسد السلاسل الهدروكربونية، مثل بعض الأحماض العضوية والألدهيدات والكيثونات، وهي مواد يؤدي استنشاقها إلى كثير من الأضرار كما أن وجودها في الماء يمثل خطرا كبيرا على الكائنات الحية التي تعيش في المجاري المائية التي تحملها إليها مياه الأمطار.
ويتضح من ذلك أن الأمطار الحمضية التي قد تنتج نتيجة لاشتعال النيران في آبار البترول، ستكون أمطارا من نوع خاص، وستكون أمطارا أشد خطورة من الأمطار الحمضية الناتجة من محطات الوقود أو المراكز الصناعية، وأبعد منها أثرأ على جميع الكائنات الحية من نبات أو حيوان.
ولكل هذه الأسباب، يجب أن تتضافر جهود كل الدول على إطفاء هذه الحرائق في أقرب وقت حتى لايستفحل ضررها، وحتى لاتضيف إلى أخطار الأمطار الحمضية التي تتساقط اليوم في كل مكان، حتى في الأماكن الريفية والبعيدة عن العمران.

المصدر :
م. علي محمد بعيو
مدير مختبر المياه المركزي – اجدابيا

م . ن