آلودگی هوا

آلودگی هوا عبارت است از حضور مواد نامطلوب در هوا به مقداری که بتواند اثرات مضر ایجاد کند. اگر چه در حالت عادی تنها به اثرات سوء وارد بر انسان توجه می شود، اما این تعریف، آلودگی هوا را تنها به این اثرات محدود نمی نماید. مواد نامطلوب می توانند، بر انسان و گیاه، مواد و اشیاء یا محیط زیست جهانی تأثیر گذاشته و یا با مه آلود کردن هوا وایجاد بوهای نامطلوب مناظره جلوه های نامناسب ایجاد نمایند. بسیاری از این مواد مضر از طریق مناسبی که در حال حاضر تحت کنترل انسان نمی باشد، وارد اتمسفر می شوند، در عین حال در اکثر مناطق با تراکم جمعیت زیاد، خصوصاً کشورهای صنعتی، منشاء اصلی این

آلاینده ها فعالیت های انسانی می باشد. بطوریکه امروزه شدت آلودگی در سطح جهانی به حدی رسیده است، که بالقوه می تواند برای زمین بحرانی باشد. حوادث ناگوار ناشی از آلودگی هوا مانند حادثه لندن که باعث مرگ بیش از ۴۰۰۰ نفر در سال ۱۹۵۲ در شهر لندن در اثر مه دود فتوشیمیایی، گرم شدن کره زمین، تخریب لایه ازن، ریزش باران های اسیدی، تغییرات شدید اقلیمی و بسیاری از عوارض دیگر، نتیجه ورود آلودگی ها به اتمسفر می باشد. که حیات موجودات را بیش از پیش مورد تهدید قرار می دهد. لذا بایستی، نسبت به کاهش و کنترل آلاینده های تصمیمات جدی تر و عملی تر اتخاذ گردد.

ترکیب هوا:
اجزای اتمسفر را می توان در یک تقسیم بندی کمابیش اختیاری به تشکیل دهنده های عمده، غیرعمده و ناچیز تقسیم کرد. مقدار این اجزاء در هوای خشک و پاک در سطح زمین در جدول(۴-۱) نمایان است. علاوه بر اجزای مذکور در جداول، هوا ممکن است. حاوی ۵-۱/۰ درصد حجمی آب باشد مقدار عادی آب در اتمسفر ۳-۱ درصد است. تحت اثر قوانین گازها و جاذبه چگالی اتمسفر با افزایش ارتفاع به شدت کاهش می یابد. بیش از ۹۹% کل جرم اتمسفر در فاصله ۳۰ کیلومتری از سطح زمین یافت می شود. جرم کل اتمسفر در حدود تن برآورد شده است.این عدد هرچند بزرگ است ولی فقط حدود یک میلیونیم جرم کل زمین

را تشکیل می دهد. خصوصیات اتمسفر با تغییر ارتفاع، تغییر می کند. سایر عوامل مؤثر در این تغییرات عبارتند از: فصل، عرض جغرافیایی، زمان و حتی فعالیت خورشیدی، دمای اتمسفر ممکن است. مقادیر بسیار کم مانند تا بیش از متفاوت باشد. فشار اتمسفری از ۱ا تمسفر سطح دریا به اتمسفر در یکصد کیلومتر بالاتر از سطح دریا تنزل می کند. به دلیل این تغییرات، کیفیت شیمیایی اتمسفر، تغییر ارتفاع، تغییرات عمده ای نشان می دهد.

اجزاء عمده درصد حجمی
نیتروژن
اکسیژن
اجزاء غیر عمده
آرگون
دی اکسیدکربن
اجزاء ناچیز
نئون

هلیوم
متان
کریپتون
اکسیدنیترو
هیدروژن

گزنون
دی اکسیدگوگرد
دی اکسید نیتروژن
آمونیاک
منواکسیدکربن

جدول (۴-۱) اجزای تشکیل دهنده هوای پاک و خشک در سطح زمین مقادیر برحسب درصد حجمی
مقادیر جزئی آرگون، نئون، هلیوم،
کریپتون، هیدروژن، گزنون

ناخالصی های اتمسفری گاز های مختلف
خاکستری آتشفشانی بخار آب
نمک و دریا، دی ا کسید کربن
گردوغبار، شن، متان
گرده، کپک و منواکسیدکربن

اسپور های باکتریایی ازن
آمونیاک
اکسیدهای ازت
سولفید هیدروژن
اهمیت و تعاریف آلودگی هوا:

بدون شک هر موجود زنده برای ادامه حیات خود نیازمند آب، غذا، و هوا می باشد که در این میان نقش هوا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بطوریکه یک انسان معمولی در حالت استراحت به ۱۲، کار سبک ۴۵ و کار سنگین ۶۹ کیلوگرم هوا نیاز دارد، در صورتی که مقدار غذایی را که یک انسان در روز مصرف می کند می تواند در حدود ۵/۱ کیلوگرم و مقدار آب مصرفی اش را ۵/۲ کیلوگرم تخمین زد. از طرفی یک انسان می تواند بدون غذا تقریباً هفته و بدون آب حدود ۵ روز زنده بماند، ولی بدون هوا بیش از چند دقیقه قادر به ادامه حیات نخواهد بود. لذا پاکیزگی و بهداشت هوا هم از نظر کیفی و هم از کمی ارتباط مستقیم با سلامت موجودات( انسان، حیوان، گیاه) دارد.

تعریف آلودگی هوا(Air Pollution ):
عبارتست از وجود یک یا چند و یا مخلوطی از آلوده کننده های مختلف در هوای آزاد، به آن اندازه تداومی که برای انسان مضر بوده و یا موجب زیان رساندن به حیوانات، گیاهان و اموال شوند.
آلوده کننده های مختلفی که ممکن است از منابع طبیعی و یا مصنوعی وارد اتمسفر گردد عبارتند از:
۱- آئروسل(Aerosol ):پراکندگی ذرات میکروسکوپی جامد یا مایع در محیط گازی است. مانند مه، دود و میست.

۲- غبار(Dust ): به ذرات جامدی که غالباً بزرگتر از کلوئید هستند و قادرند موقتاً در هوا و یا گازی دیگر به حالت تعلیق درآیند اطلاق می شود.
۳- قطره(Droplet ): ذره کوچک مایع دارای اندازه و وزن مخصوصی که در شرایط سکون سقوط کند، اما ممکن است در شرایط متلاطم بصورت معلق بماند.
۴- خاکستر فرار(Fly ash ): به ذرات بسیار کوچک خاکستر که در اثر احتراق مواد سوختی وارد جریان گاز دودکش می شوند، اطلاق می شود.
۵- مه(Fog ): عبارتست از آئروسل های مرئی که بصورت ذرات و قطرات ریزمایع در هوا تولید می گردد.
۶- دمه(Fume ): ذرات جامدی هستند که در اثر تراکم حالت گازی و معمولی، بعد از تبخیر مواد ذوب شده و غالباً توأم با یک واکنش شیمیایی مانند اکسیداسیون، تولید می شوند.

۷- گاز(Gas ): یکی از سه حالت توده جسم است. که شکل و حجم مستقل ندارد و تمایل به انبساط نامحدود دارد، و در بالای حرارت بحرانی خود قرار دارد. یا به عبارت دیگر به هر جسمی که در حرارت ۲۵درجه سانتیگراد و فشار ۷۶۰ میلیمتر جیوه به صورت گاز وجود داشته و یا وجود پیدا کند، اطلاق می گردد.
۸- بخار(Vapour ): بخار به حالت گازی ماده ای که در ۲۵درجه سانتیگراد و ۷۶۰ میلیمتر جیوه فشار معمولاً مایع و یا جامد است، گفته می شود. به دیگر سخن بخار به ماده ای اطلاق می شود که در حالت گازی، در زیر حرارت بحرانی است.

۹- میست(Mist ): به ذرات مایع با پراکندگی کم غلظت اطلاق می شود.
۱۰- ذره(Particle ): جزء کوچک مجزا از توده یک ماده جامد یا مایع، ذره نامیده می شود.
۱۱- دود(Smoke ): ذرات کوچک آئروسل است که حاصل از احتراق ناقص می باشند که عمدتاً متشکل از کربن و سایر مواد قابل احتراق هستند.
۱۲- دوده(Soot ): به اجتماع ذرات کربن اشباع شده که با مواد قیری آمیخته اند و اصولاً در اثر احتراق ناقص مواد کربن دار بوجود می آیند، اطلاق می شود.
۱۳- اسماگ(Smog ): از دو کلمه اسموگ(Smoke ) و فاگ(Fog ) گرفته شده است و به آلودگی های وسیع اتمسفری که در اثر آئروسل های حاصل از منابع طبیعی و یا صنعتی که به دست انسان تولید می گردد، اطلاق می شود.

منابع آلودگی هوا:
منابع عمده آلودگی هوا عبارتند از: منابع طبیعی و منابع مصنوعی و لیکن تقسیم بندی آنها ممکن است براساس منبع، منشاء، ترکیبات و حالات اثرات فیزیولوژیکی متفاوت باشند. اما با توجه به توسعه و پیشرفت صنایع و تکنولوژی، توسعه شهرها، ازدیاد جمعیت و افزایش وسایل نقلیه موتوری سهم آلاینده های مصنوعی که به محیط زیست رها می شوند، به مراتب بیشتر از منابع طبیعی می باشند، بطورکلی منابع آلوده کننده های هوا عبارتند از:
الف) منابع طبیعی:

۱- طوفان ها و گردوغبار: اغلب طوفانها، مقادیر زیادی مواد معلق را به فضا می فرستند. این ذرات علاوه بر آلوده کردن فضا، رابط خوبی برای انتقال میکروب ها هستند.
۲- فعالیت آتشفشانی: کوههای آتشفشان به هنگام فعالیت مواد متنوعی از جمله اسیدکلرئیدریک، انیدریدسولفور، اسیدفلوئیدریک، متان، و اسیدسولفوریک به فضا می فرستند که می توانند در ایجاد بارانهای اسیدی نقش به سزایی داشته باشند.

۳- دود و خاکستر آتش سوزی های جنگلی: بهنگام آتش سوزی در جنگل ها که به دلایل مختلفی از قبیل غلفت انسانها، نگهبانان جنگل، صاعقه، و غیره ممکن است رخ دهد. آلاینده هایی از قبیل ذرات منواکسیدکربن، دود، هیدروکربورها، اکسید های ازت، خاکستر و غیره به هوا منتشر می شود.
۴- شهاب های آسمانی: شهاب های آسمانی گاز و مواد متنوعی از خود در فضا باقی می گذارد، که طبق تخمین، سالانه بالغ بر ۲۰۰۰ تن می باشد.
۵- چشمه های آبگرم معدنی: با ایجاد گازهای سولفوره سبب آلود گی هوا می شوند.
۶- منابع گیاهی و حیوانی: منابع گیاهی و حیوانی مانند گرده گل، ذرات بیولوژیک، و گازهای ناشی از فساد و تخمیر مواد، چنانچه در فضای اطراف منتشر گردد در آلوده نمودن هوا مؤثرند.

ب) منابع مصنوعی:
منابع مصنوعی که به دست بشر بوجود آمده و مورد استفاده رومزه می باشد، شامل وسایط نقلیه، صنایع، منابع تجاری و خانگی می باشد.
آلاینده های خروجی از منابع طبیعی و مصنوعی می تواند شامل موارد ذیل باشد:
منواکسیدکربن : این گاز از وسایط نقلیه موتوری، احتراق ناقص سوخت در مراکز تجاری و خانگی، سوزاندن زباله ها در محیط، آتش سوزی جنگل ها و صنایعی نظیر ریخته گری ها، مراکز تولید برق، کوره های ذوب فلزات و غیره وارد اتمسفر می شوند.

اکسیدهای ازت : از وسایط نقلیه موتوری، مراکز تولید نیرو، سوزاندن گازهای طبیعی، کوره های نفت سوز، تخلیه الکتریکی در جو، فرآیند های بیولوژیکی توسط باکتری ها و کار خانجات تولید مواد شیمیایی مانند اسیدنیتریک به فضا منتشر می گردد.
انیدریدسولفورو : از طریق آتشفشانها، احتراق سوخت های فسیلی برای گرمایش، صنایع نفت، مراکز تولید نیرو، ذوب سنگهای معدنی گوگرددار، و کار خانجات تولید اسیدسولفوریک وارد اتمسفر می شود.
هیدروژن سولفوره : از طریق آتشفشانها، تجزیه بی هوازی مواد آلی در باتلاق ها، دریاها، اقیانوسها و صنایعی نظیر کاغذسازی، پالایش نفت و گاز، ایجاد آلودگی می نماید.

هیدروکربورها : از طریق تبخیر فرآورده های نفتی و حلالهای آلی صنعتی، سوختن چوب، مراحل تهیه کک، احتراق ذغال سنگف و فرآورده های نفتی، مراحل تقطیر و پالایش نفت،مخزن سوخت،کاربراتور، و اگزوزماشین و همچنین از صنایعی نظیر رنگ کاری و لعاب کاری ممکن است وارد اتمسفر گردند.
اکسیدکننده های فتوشیمیایی: روزانه مقدار زیادی هیدروکربن و به مقدار کمتر، ولی پراهمیت تر اکسیدهای ازت وارد هوا می شوند. که در اثر تابش نور خورشید وارد زنجیره طولانی واکنش های شیمیایی می شوند که حاصل آن تولید آلوده کننده های ثانویه در سطح بالای جو می باشد. که اثر اولیه آنها جذب فوقانی و تفرق مولکولی می باشد، که نخستین مرحله واکش شیمیایی و اساس تشکیل مه دود فتوشیمیایی است.

۱- پراکسی استیل نیترات : بعنوان آلوده کننده های ثانویه مطرح هستند. که در اثر واکنش های فتوشیمیایی، اتم های فعال اکسیژن با هیدروکربورها واکنش می دهند، این آلاینده ها به صورت مایع بی رنگ و محرک چشمها می باشد.
۲- ازن : بعنوان آلوده کنندة ثانویه تروپوسفر جو مطرح می باشد. مراحل تولید ازن به صورت زیر است:

تخلیه الکتریکی در جو از عوامل طبعیی تولید ازن است. ضمناً این کار در اثر تشعشعات خورشید، ( اشعه ماوراء بنفش) در منطقه استراتوسفر نیز تولید می شود.

ذرات(Particles ): ممکن است از طریق گروغبار ناشی از طوفانها، بادها، آتش سوزی جنگل ها، ویروس ها، باکتری ها، گرده های گیاهی، احتراق مواد سوختی، ذوب فلزات، سرب حاصل از اگزوز خودروها، ذرات ناشی از انفجار اتمی، ذرات آئروسل حاصل از صنایع مختلف، ذرات حاصل از خردکردن وسائیدن مواد مانند عملیات ساختمانی، کشاورزی و یا صنایع سرامیک سازی و سیمان به اتمسفر وارد گردد.
تقسیم بندی آلوده کننده ها براساس منشاء ترکیب و حالت ماده:
الف) براساس منشاء:

۱- آلوده کننده های اولیه(Primary Pollutants ): شامل عواملی است که مستقیماً به اتمسفر وارد شده و به شکلی که انتشار یافته اند در اتمسفر وجود خواهند داشت. مانند Nox ,Sox وHC .
2- آلوده کننده های ثانویه(Secondary Pollutants ): شامل مواردی است که در اثر واکنش فتوشیمیایی تولید می شود مانند ،PAN و Smog .
ب) براساس ترکیب شیمیایی (Chemical Composition) :
1- معدنی(Inorganic ):مانند و .

۲- آلی(Organic ): مانندهیدروکربن ها، آلدئیدها، ستونها، کربوکسیلیک اسیدها، الکل ها، اترها، آمین ها و ترکیبات آلی سولفور.
ج) براساس حالت ماده(State of Matter ):
1- ذرات: شامل ذرات جامد و مایع( آئروسل) مانند غبار، فیوم، دود، خاکستر فرار، میست، اسپری و غیره.
۲- گازها: مانند و اکسیدانها

تقسیم بندی آلاینده ها براساس اثرات فیزیولوژیک( هندرسون، هاگارد):
۱- مواد التهاب آور و محرک(Irritants ):
اثر سوزاننده، تاول زا و متورم کننده برروی مخاط دارد، تقسیم بندی آلاینده ها براساس فیزیولوژیک( هندرسون، هاگارد) که به سه گروه تقسیم می شوند.
محرک مجاری فوقانی تنفسی: مانند آلدئیدها، آمونیاک، اسیدکرومیک، اکسیداتیلن، اسیدکلریدریک، که به علت بالابودن حلالیتشان در مایعات مخاط، سریعاً در مجاری فوقانی تنفسی حل شده و به قسمت های تحتانی ریه نمی رسد.

محرک مجاری فوقانی و اثر بر نسج ریه: مانند کلر، برم، اکسیدکلر، ید، ازن، و کلرور های گوگرد، بعلت حلالیت کمتری که در مایعات مخاط دارند، به قسمت های تحتانی مجاری تنفسی نفوذ می نمایند.
محرک مجاری تحتانی تنفسی: مانندتری کلرور، آرسنیک، دی اکسیدازت، تری اکسیدازت، گاز فسژدن، که معمولاً این گروه تا عمق ریه ها پیش می روند که در بافت ریه ایجاد تورم و التهاب نموده و انسان را به نارسایی تنفسی مبتلا می کنند.

۲- خفه کننده ها(Asphxiants ):
ساده: مانند دی اکسیدکربن، اتان، هلیم، هیدروژن، متان و ازت که با هموگلوبین خون ترکیب نمی گردند بلکه باعث کاهش رقت اکسیژن خون می شوند.
شیمیایی: مانند سیانوژن، اسیدسی انیدریک، منواکسیدکربن، آنیلین، متیل آنیلین، دی متیل آنیلین، تولوئیدین، نیزوبنزن و هیدروژن سولفوره که با هموگلوبین خون تر کیب شده و اکسیژن رسانی آنرا مختل می کند.

متأثر برروی آنزیم های سلولی: مانند سیانورها و نیتریت ها، این مواد با تأثیر برروی سیستم آنزیمی سلول سبب می شوند که سلول قادر به گرفتن اکسیژن از خون نباشد.
۳- بیهوشی آور و مخدرها(Anesthetics and Narcotics):
مانند استرها، الکل های آلیفاتیک، ستون های آلیفاتیک، هیدروکربور های پارافینی، اتیل اتر، ایزوپزوپیل، اتر، هیدروکربور های الفینی، و هیدروکربور های استیلنی مانند استیلن و آنیلین.
۴- سموم سیستمیک(Systemic Poisons ): به چند گروه تقسیم می شوند:
– صدمات ارگانیک مثل هیدروکربورها، هالوژنه
– صدمات دستگاه عصبی مانند الکل متیلیک، تیوفن، سولفور دو کربن
– صدمه به دستگاه خونساز مثل بنزن، فنل، تولوئن، گزیلن
– فلزات سمی نظیر سرب، جیوه، کادمیم
مواد معدنی غیرسمی مانند ارسنیک، فسفر، سلنیم، گوگرد و فلوئور

اثرات آلاینده بر انسان:
مسئله آلودگی هوا، اگر یکی ازحادترین مسائل ناشی از تمدن صنعتی نباشد، بدون شک از بغرنج ترین آنها است. چرا که در همه جا گسترده است. آلوده کننده های هوا بسته به نوع، غلظت، و مدت زمان تماس با انسان می تواند، اثرات ساده ای نظیر تحریک، سوزش و آبریزش تا اثرات شدید و حتی مرگ را به دنبال داشته باشند. حوادث حاد آلودگی هوا در سالهای مختلف از جمله واقعه ۱۹۳۰ دره میو، ۱۹۴۸ دونورای پنسیلوانیا و سایر وقایع و مطالعات سم شناسی با استفاده از حیوانات آزمایشگاهی اثرات سوء بسیاری از آلاینده ها را مشخص نموده است.
عوارض ناشی از آلوده کننده ها برروی انسان عبارتند از:

دی اکسیدگوگرد: انیدرید سولفور حتی در غلظت های بسیار کم
(۲/۰ پی پی ام) موجب ایجاد واکنش هایی در مغز، تحریک غشاء مخاطی دستگاه تنفسی، افزایش مقاومت ریه به جریان هوا، درد در ناحیه سینه، گاهی ریزش خون از بینی، اثر بر سیستم گوارش، تحریک چشم، تنگی نفس، افزایش ضربان قلب، افزایش سرعت حرکات تنفسی، توسعه بیماری های مزمن ریوی بخصوص برونشیت، سرفه و کاهش ظرفیت تنفسی می گردد، همچنین خون افرادی که در معرض این گاز قرار گرفته اند، نشان می دهد که این گاز سنتز DNA ( عامل انتقال وراثت) را مختل می کند و از رشد برخی از گلبول های سفید خون( لنفوسیت ها) جلوگیری می کند که در نتیجه سیستم دفاعی بدن کاهش می یابد.

اکسید های ازت: اکسیدهای ازت به دو طریق مستقیم و غیرمستقیم بر سلامت انسان اثر می گذارند. اثر مستقیم آنها بستگی به نوع اکسید دارد، زیرا نزدیک به چهار برابر بیشتر از سمی است و در غلظت های مساوی با
از آن زیان آورتر می باشد. اثرات ثابت شده برروی انسانها کاملاً به اثر تنفسی مجدد اکسایش و تبدیل به می شود. که باعث پیامد هایی نظیر، اختلال در قوه استشمام، بیحالی، خستگی، ناراحتی های حفرة بینی، اشکالات تنفسی، تحریک گلو، چشم، ناراحتی های اعصاب، گشادی مردمک چشم، افزایش برونشیت حاد و تولید نیتروزامین می باشد.