نگاهی به آلودگی هوا و پیامدهای آن

برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد در گزارشی که بر اساس شاخص های زیست محیطی و به ویژه آلودگی هوا تنظیم کرده بود، ایران را در سال ۲۰۰۶ در میان ۱۳۳ کشور جهان در رتبه ۱۱۷ جای داد. گفتنی است که در ایران سالانه بیش از ۴۳ هزار نفر بر اثر آلودگی هوا می میرند که علت مرگ بیشتر آنها حمله قلبی و نارسایی های تنفسی است.
خسارت سالیانه آلودگی هوا در ایران نیز ۱۴ هزار و ۴۲۰ میلیارد ریال معادل ۶/۱ درصد تولید ناخالص ملی است. در تهران نیز سالانه ده هزار نفر می میرند و خسارت ناشی از آلودگی هوای تهران ۵ هزار و یکصد میلیارد ریال معادل ۵۷/۰ درصد تولید ناخالص داخلی است. بیماری های ناشی از آلودگی هوای شهری نیز سالیانه ۲ هزار و ۱۰۰ میلیارد ریال معادل ۲۳/۰ درصد تولید ناخالص ملی به اقتصاد ایران خسارت وارد می کند. به همین مناسبت نگاهی داریم به آلودگی هوا، عوامل آلاینده هوای شهری و پیامد های آن.
در هوای اطراف ما ممکن است موادی یافت شود که به سلامت گیاهان و جانوران (و از جمله ما انسان ها) آسیب بزند. این مواد زیانبار هم از فرآیندهای طبیعی و هم فعالیت های بشر تولید می شود. این مواد که آلاینده نام دارد، ممکن است به طور معمول در طبیعت یافت نشود، غلظت آنها بیشتر از حد معمول باشد یا در جایی غیر از جای معمولشان یافت شود.
آلاینده های هوا را در دو دسته نوع اول و نوع دوم تقسیم می کنند. آلاینده نوع اول آلاینده یی است که به وسیله یکی از منابع آلاینده انسانی یا طبیعی تولید شده و به هوا می رود. منوکسید کربن و دی اکسید کربن از جمله این دسته آلاینده ها است که در نتیجه سوختن به وجود می آید، اما آلاینده نوع دوم آلاینده یی است که از واکنش شیمیایی آلاینده نوع اول با دیگر اجزای هوا به وجود می آید، برای مثال تشکیل ازن در مه دود نور شیمیایی از جمله مهم ترین انواع آلاینده های نوع دوم است.
آلودگی هوا به دلایل بسیار به وجود می آید، یکی از مهمترین این دلایل سوزاندن سوخت های گوناگون است. برای مثال مصرف سوخت در نیروگاه ها برای تولید انرژی الکتریکی و همچنین مصرف سوخت در خودروها از جمله اصلی ترین عوامل آلودگی هوا است. اما طبیعت نیز در بعضی موارد باعث آلودگی هوا می شود، از جمله گرد و غبارهای ناشی از توفان های صحرایی، گاز متان که در نتیجه هضم غذا از دام ها آزاد می شود، آزاد شدن گاز رادون از زمین، آزاد شدن ترکیب های آلی فرار از درختان به ویژه درخت کاج، دود و منوکسیدکربن که از آتش سوزی طبیعی جنگل ها به وجود می آید و دود و خاکسترهایی که در نتیجه فعالیت های آتشفشانی در هوا پراکنده می شود.
مفهوم آلودگی هوا بسیار گسترده است و به عوامل شیمیایی، فیزیکی یا زیست شناختی تغییر دهنده ویژگی های طبیعی جو گفته می شود، جو زمین یک سامانه طبیعی پیچیده و فعال است که موجبات تشکیل حیات در زمین را فراهم آورده است و با تغییر در جو، حیات در زمین نیز با خطر مواجه می شود.
برای مثال از سال ها پیش بشر متوجه کاهش ازن استراتوسفری شده است که یکی از پیامدهای آلودگی هواست که اثرهای زیانباری هم بر زیست بوم زمین دارد و هم تهدیدی برای سلامت جامعه بشری محسوب می شود.اکنون نگاهی داریم به مهم ترین آلاینده های هوای شهرها:
▪ دی اکسید گوگرد:
دی اکسید گوگرد هم از فرآیندهای طبیعی وارد هوا می شود و هم از فعالیت های انسان. از جمله موارد طبیعی که دی اکسید گوگرد آزاد می کند می توان به تجزیه و سوختن مواد آلی، آزاد شدن از سطح دریا و فوران های آتشفشانی اشاره کرد. انسان نیز با سوزاندن سوخت های فسیلی مقدار زیادی از این آلاینده را وارد هوا می کند. دی اکسید گوگرد در آب حل می شود و اسید سولفوریک را به وجود می آورد که ماده یی خورنده است و بافت های گیاهان و جانوران را در خود حل می کند. دی اکسید گوگرد می تواند بیماری های تنفسی بسیاری را به وجود آورد.
▪ ذرات معلق:
بسیاری از ما فکر می کنیم که همه آلاینده ها گازی هستند، اما واقعیت آن است که ذرات ریز جامد یا مایع معلق در هوا نیز می توانند باعث آلودگی شوند. از جمله این ذرات معلق می توان به ذرات غبار، هاگ گیاهان، باکتری ها و نمک اشاره کرد.
از جمله فعالیت های بشر که به انتشار ذرات معلق منجر می شود می توان به معدن کاری، سوزاندن سوخت های فسیلی، حمل ونقل، کشاورزی و استفاده از سوخت های جامد برای پخت و پز و تولید گرما اشاره کرد. ذرات معلق را می توان بر اساس اندازه آنها تقسیم بندی کرد. ذرات بزرگ تر به طور معمول خیلی زود ته نشین و از هوا جدا می شوند، اما ذرات کوچک تر ممکن است روزها و ماه های متوالی در هوا باقی بمانند. مهم ترین راه برای حذف این ذرات معلق بارش باران است. ذرات بزرگ تر هنگام تنفس در بینی به دام می افتند، اما ممکن است ذرات کوچک تر به ریه ها برسند و بیماری های تنفسی را به وجود آورند.
▪ اکسیدهای نیتروژن:
از جمله مهم ترین اکسیدهای نیتروژن که در هوا وجود دارد می توان به اکسید نیتریک (NO)، دی اکسید نیتروژن (NO۲) و اکسید نیترو (N۲O) اشاره کرد که در این میان مقدار اکسید نیترو از دو آلاینده دیگر کمتر است، اما گاز گلخانه یی مهمی است که در پدیده گرمایش جهانی نقش بسیاری دارد. از جمله مهم ترین منابع تولیدی این آلاینده، احتراق سوخت در خودروها است. این اکسیدهای نیتروژن ممکن است روزهای متوالی در هوا باقی بمانند و طی این مدت با انجام واکنش های شیمیایی اسید نیتریک، نیترات ها یا نیتریت ها را به وجود آورند. اکسیدهای نیتروژن یکی از عوامل به وجود آورنده مه دود نور شیمیایی است.
▪ منوکسید کربن:
منوکسید کربن گازی بی رنگ و بی بو است که از احتراق (سوختن) ناقص به وجود می آید. از عوامل طبیعی تولید این آلاینده می توان به اکسید شدن متان حاصل از تجزیه ترکیب های آلی گوناگون اشاره کرد، هر چند که ممکن است همه نوع سوختن به تولید منوکسید کربن منجر شود، اما خودرو مهم ترین منبع این آلاینده در شهرهای بزرگ است.
این آلاینده بین یک تا دو ماه در هوا باقی می ماند. اکسید شدن و تبدیل به دی اکسید کربن، جذب شدن به وسیله برخی از گیاهان و جانداران ریز و شسته شدن به وسیله باران، راه های حذف آن از هوای اطراف است. هنگامی که این گاز را تنفس کنیم، به جای اکسیژن به هموگلوبین خون متصل می شود و ظرفیت حمل اکسیژن خون را کاهش می دهد. غلظت زیاد این گاز بسیار خطرناک است و حتی ممکن است به مرگ منجر شود.
▪ ازن:
ازن گازی است بی رنگ که آلاینده نوع دوم محسوب می شود و از واکنش های شیمیایی بین گازهای آلی فعال و اکسیدهای نیتروژن در روزهای آفتابی به وجود می آید. ازن اکسیدکننده قوی است که باعث سوزش چشم ها و ناراحتی های تنفسی و همچنین نابودی گیاهان می شود. البته باید توجه داشت ازن موجود در لایه تروپوسفر (لایه های نزدیک به سطح زمین) آلاینده محسوب می شود، ولی ازن لایه استراتوسفر (لایه های بالاتر جو) نه تنها آلاینده نیست، بلکه به طور طبیعی در جو تولید می شود و می تواند جلوی پرتوهای بسیار زیان آور فرابنفش خورشید را بگیرد. این همان لایه ازنی است که کارشناسان بسیار نگران سوراخ شدن آن هستند. به علت همین خصلت دوگانه ازن است که به آن «مولکول دوچهره» می گویند. متخصصان شیمی جو به ازن تروپوسفری «مولکولی خوب در مکانی بد» لقب داده اند.
▪ سرب:
مهمترین منشاء سرب، بنزین سرب دار خودروهاست. سرب یکی از فلزهای سنگین است و هنگامی که وارد بدن شود، کارکرد مغز را به ویژه در کودکان مختل می کند. از سال ۱۹۸۵ که بنزین بدون سرب به بازار ارائه شد، از میزان سرب در هوای شهرها کاسته شده است. در ایران نیز چندسالی است که دیگر بنزین با سرب عرضه نمی شود.
▪ مه دود نور شیمیایی:
یکی دیگر از انواع آلاینده های شیمیایی، مه دود است که از مخلوط شدن مه و دود حاصل می شود. از سوختن زغال سنگ یا دیگر سوخت های فسیلی مخلوطی از دود و دی اکسید گوگرد به وجود می آید که مه دود نامیده می شود.
اما دانشمندان از سال ۱۹۵۰ نوع دیگری از مه دود را شناختند که به آن مه دود نور شیمیایی می گویند و مخلوطی سمی از آلاینده های گوناگون همانند اکسیدهای نیتروژن، ازن تروپوسفری و ترکیب های آلی فرار است. همه این مواد، اکسیدکننده هستند و به شدت واکنش می دهند و به همین دلیل یکی از مهمترین مشکل های جوامع صنعتی است. مه دود از اثر نور خورشید بر آلاینده هایی که ناشی از فعالیت های صنعتی انسان است، به وجود می آید. هرچند که امکان تشکیل مه دود در همه شرایط آب و هوایی وجود دارد، اما زمانی که هوا گرم تر یا آفتابی تر می شود، مقدار آن بیشتر می شود. همچنین در شهرهایی که در محاصره کوه ها هستند و در نتیجه جریان باد وجود ندارد یا ضعیف است، این پدیده شدیدتر است.
در سال های اخیر در نتیجه کاهش گاز دی اکسید گوگرد، از مقدار مه دود کاسته شده است، اما آلودگی های ناشی از خودروها هنوز هم باعث ایجاد این پدیده می شود. هرچند مه دود برای سلامتی همه انسان ها زیانبار است، اما کسانی که دارای بیماری های قلبی و تنفسی باشند (همانند بیماران مبتلا به تنگی نفس و برونشیت) در برابر آن آسیب پذیرترند.
مه دود باعث می شود عمل تنفس و به ویژه نفس های عمیق برای ریه ها دردآور شود و سوزش چشم ها و بینی را در پی دارد. همچنین غشای محافظ مجراهای بینی را از بین می برد و در فرآیند بهبود جراحت ها اختلال ایجاد می کند و در نتیجه آسیب پذیری فرد در برابر بیماری ها بیشتر می شود. کارشناسان بهداشتی مدعی هستند در زمان هایی که میزان مه دود بیشتر می شود، میزان مرگ ناشی از ناراحتی های تنفسی نیز بیشتر می شود.
▪ باران اسیدی:
یکی دیگر از مشکلات حاصل از آلودگی هوا، بارش باران های اسیدی است که خود پیامدهای بسیار ناگواری را در پی دارد. باران اسیدی هنگامی به وجود می آید که PH باران بر اثر حل شدن گازهایی مثل دی اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن کم شده و به مقدار ۶/۵ تا ۵/۴ برسد. (PH آب معمولی ۷ است و هرچه که PH آب از ۷ کمتر شود، آب اسیدی تر می شود.) این گازها از سوختن ترکیب های دارای گوگرد و نیتروژن به وجود می آید، هرچند ممکن است، منشاء طبیعی هم داشته باشند.
باران اسیدی باعث اسیدی شدن آب رودخانه ها و دریاچه ها می شود که برای ماهی ها و دیگر آبزیان بسیار زیان آور است. از طرف دیگر باران اسیدی می تواند باعث اسیدی شدن خاک و کاهش محصولات کشاورزی شود. باران اسیدی همچنین باعث تسریع هوازدگی و فرسودگی ساختمان ها نیز می شود.
اولین بار باران اسیدی را در منچستر (یکی از شهرهای مهم انقلاب صنعتی) انگلستان گزارش کردند. دانشمندان در سال ۱۸۵۱ به وجود رابطه بین آلودگی هوا و باران اسیدی پی بردند، اما در بیست سال اخیر توجه افکار عمومی به این مساله بیشتر شده است. دانشمندان برای بررسی میزان باران اسیدی و رابطه آن با انقلاب صنعتی لایه های مختلف یخچال ها را بررسی می کنند. در این بررسی ها مشخص شده است که PH باران از آغاز انقلاب صنعتی به یکباره کاهش یافته و از ۶ به ۵/۴ تا ۴ رسیده است.
دانشمندان با بررسی موجودات ریزی به نام دیاتومه که در آبگیرها زندگی می کنند نیز به نتیجه مشابهی رسیدند. هنگامی که دیاتومه ها می میرند، در رسوب های کف آبگیرها ته نشین می شوند. دیاتومه ها در PH ویژه یی رشد می کنند و تعداد دیاتومه هایی که در اعماق گوناگون یافت می شود، نشان دهنده تغییر PH طی سال های مختلف است.
پس از انقلاب صنعتی انتشار اکسیدهای گوگرد و نیتروژن به شدت افزایش یافت. کارخانه های صنعتی و نیروگاه هایی که از سوخت فسیلی و به ویژه زغال سنگ استفاده می کنند، از مهمترین عامل های انتشار این گازها هستند. بخش حمل و نقل نیز یکی دیگر از عوامل افزایش اکسیدهای نیتروژن در هوا و تولید باران های اسیدی است.
از آنجایی که دود حاصل از کارخانه ها باعث آلودگی هواست، بسیاری از کارخانه ها با ساخت دودکش های بلند توانستند از آلودگی هوای اطراف بکاهند. هرچند این دودکش ها از شدت آلودگی در مناطق اطراف کاست، اما وسعت محیط های آلوده را گسترش داد. هم اکنون حتی در مناطق دور از کارخانه های صنعتی نیز باران های اسیدی می بارد، برای مثال منشاء باران های اسیدی که در اسکاندیناوی می بارد، دودهای کارخانه های دیگر مناطق اروپاست. هم اکنون باران اسیدی یکی از مشکلات کشورهای چین، شرق اروپا و روسیه است، باران اسیدی در امریکا به شدت به جنگل ها آسیب رسانده است. در این مناطق از زغال سنگ دارای گوگرد برای تولید حرارت وانرژی برق استفاده می شود.

رقیه علی نژاد