هواشناسي و آلودگي هوا

نام خدا
مقدمه
هنگامي كه بشر براي اولين بار موفق به مهار كردن آتش شد با تجليل و احترام به تماشاي شعله‌ها پرداخت و از اين موفقيت احساس غرور كرد. اما شك نداشت كه به اين وسيله با دست خويش به محيط پيرامونش زيان وارد مي‌كند. بنابراين مدتهاي طولاني قبل از آنك واژة آلودگي پديد آيد و انسان از آن به عنوان پيامد فعاليتهاي مختلف سخن بگويد آلودگي هوا وجود داشته است. با گسترش صنعت ئ تمركز آن در يعضي از مناطق سطح آلودگي كه در برخي از شراسط جوي

استثنايي تشديد مي‌شود بسيار بالا رفت. در نتيجه افزايش آلودگي در اين مناطق ميزان مرگ و مير تا حد بسيار زيادي افزايش يافته است. اين افراد نخستين قربانيان آلودگي هوا نبودند و بخوبي مي‌توان تصور كرد كه آغاز عصر آتش، برخي از نياكان ما در غارهاي خود به علت مواد متصاعد شده از سوختها خفه شده‌اند. مسئله‌اي كه هم اكنون حائز اهميت است و عدة زادي را مشغول خود كرده است آلودگي هوا در جوامع بشري و صنعتي است. بيش از نيمي از جمعيت كشورهاي صنعتي تقريباَ به طور دائمي در آن به سر مي‌برند، زندگي مي‌كنند، مي‌خوابند، و تغذيه و كار

مي‌كنند. در مقابل مشكلي با اين اهميت اختيار كردن رفتاري انفعالي يا احساساتي و گريستن براي بهشت گمشدة جوامع روستايي كاري واقع گرايانه نيست. تمدن صنعتي وجود دارد. و محتوم است تمدن مذكور واقعيتي است كه عميقاَ محيط زيست و زندگاني ما را دچار تغييري بنيادي كرده است. ما پيشرفتهاي عظيمي را كه در تمام زمينه‌ها حاصل شده مديون اين تمدن هستيم. چه بدمون آن حصول اين پيشرفتها غير ممكن بود. با اين حال افزايش آلودگي هوا نتيجه گسترش

فعاليتهاي انساني است. اين افزايش در بسياري از كشورهاي مبتلا به الودگي باعث شده تا به اين مشكل توجه شود. شوراي اروپا(Consail del Europe ) در گزارش مورخ ۱۴ سپتامبر ۱۹۶۷ خود آلودگي هوا را چنين تعريف كرد:
» آلودگي زماني است كه در هوايك مادة خارجي وجود داشته باشد يا در ساختمان آن تغييري پديد آيد كه با توجه به شناختهاي علمي زمان، موجب اثري زيان آور شود يا ياجاد ناراحتي كند.«
هواشناسي در آلودگي هوا
هواشناسان كه توده‌هاي هوا را بررسي مي‌كنند از جمله اولين كساني هستند كه متوجه شده‌اند »آلودگي هوا مرزي ندارد« زيرا بر حسب مشخصات ويژه آنها، باد مي‌تواند آلابنده‌هاي منتشر شده در يك ناحيه را پراكنده كند و همچنين آنها را به مناطق كمابيش دورتر از ناحية انتشار انتقال دهد. و اين اثر انتقالي ممكن است تا مقياس كشورها نيز گسترش يابد و حتي گروهي از كشورها- مثل اروپا – را در بر مي‌گيرد.در بررسي عمومي آلودگي، باد كه نتيجه قابليت تغيير معمولي هواست

عامل تصلي دخالت هوا محسوب مي‌شود. ولي باد تنها عامل نيست و بايد تشعشع خورشيدي و رسوبات را نيز به حساب آورد.
۱- وارونگيهاي دما
سرعت و جهت باد بستگي به زمينه‌هاي عمودي واقعي دما دارد. لذا باد عموماَ به طور نسبتاَ رضايت بخشي موجب پراكندگي آلاينده‌ها مي‌شود. اما در مناطق معتدل كه اصولاَ در فصل پائيز يا زمستان را چرخه(Anticyclone ) به وجود مي‌آيد و به آهستگي جابجا مي‌شود ممكن است آرامشهاي پايدار يا وارونگي دما برقرار شود. در نواحي نزديك به مناطق گرد مداري عرضهاي بين ۳۰ تا ۶۰ درجه )

(Subtropicale ) نيز كه عرض جغرافيايي بالاتر از آنند درتابستان چنين اتفاقي رخ مي‌دهد. در اين نواحي تقريباَ به طور دائم را چرخه وجود دارد و ممكن است وارونگيهاي طولاني به وقوع بپيوندد . كازابلانكا، سانتياگو( شيلي)، و لوس‌آنجلس سه مورد از مناطق شهري است كه حالت فوق در آنها رخ مي‌دهد.
وجود پديده وارونگي را مي‌توان اينگونه توجيه كرد كه در سرزمينهابي مسطح در غروب يك روز آفتابي سطح زمين به سرعت سرد مي‌شود و در جو بر حسب ارتفاع يك زمينة ثابت و مثبت دما استقرار مي‌يابد . مثلاض هنگامي‌كه در مكاني مرتفع باشين دماي هوا افزايش پيدا مي‌كند اين وضعيت در خلال شب تشديد مي‌شود و ممكن است در نخستيت ساعات روز به صورت تحرك

تسبتاَ پر انرژي قشرهاي گرمتر ظاهر مي‌شود كه بدين ترتيب مجدداَ به زمين بازگردانده مي‌شود. بالاخره زماني كه تشعشع خورشيد سطح زمين را گرم مي‌كند اين پديده رو به ملايمت مي‌رود تا يك زمينه دماي منفي مستقر شود. دز اين صورت دما با افزايش ارتفاع كاهش پيدا مي‌كند. در زمستان ممكن است اثز تشعشع روزانه خورشيد آنقدر كافي نباشد كه برگشت به حالت عادي

انجام گيرد. بنابراين عمل وارونگي چندين ر.ز به طول مي‌انجامد . درمناطق شهري به علت ايجاد حرارت كلي( كوره‌هاي صنعتي و خانگي) بر سطح زمين ممكن است زمينه دما به علت بي نظمي فزاينده فوق دچار آشفتگي شود . اين آشفتگي به علت وجود ساختمانها تسهيل مي‌شود و بدين ترتيب وارونگي نسبت به زمينهاي هموار عموماَ در ارتفاع بالاتري صورت مي‌گيرد. پديده‌هاي آرامش و واورنگي از نظر آلودگي داراي اهميت قابل ملاحظه‌اي هستند.

اگر با دودكشهاي متعدد سرو كار داشته باشيم و اگر افزايش بيش از حد منابع آلاينده سطح زمين مانند خودروها را نيز به حساب بيارويم به علت پديده‌هاي مذكور آلودگي مي‌تواند به ميزان به ميزان بالايي برسد كه براي انسانها،حيوانات، و نباتات خطرناك است.
در طي مدتي كه وارونگي ادامه دارد بخار آب فضا مي‌تواند به دمايي پائين‌تر از دماي تراكم آن برسد كه در ان جاي گرفته‌اند. اين مد را به نام» اسموگ« (دود-smock)و فوگ( مد-Fog)است.

مهدود بدترين حوادث مربوط به آلودگي را بوجود مي‌آورد زيرا به علت كدري آن از عمل گرم كردن تشعشع خورشيد جلوگيري و در نثبيت عمل وارونگي كمك مي‌كند در همان زمان قشرهاي علياي مه به علت تابش‌دهي خنگ مي‌شوند و بنابراين چگالتر شده و به سمت پائين مي‌آيند به اين ترتيب، آلودگي يه مقدار شديدتر مي‌رسد.

۲- ساير عوامل علم هواشناسي
همانطور كه گفته شد، ساير عوامل علم هواشناسي نيز برآلودگي اثر مي‌گذارد. تشعشع خورشيذي يكي از اين موارد است كه غير از پديدة وارونگي موجب واكنشهاي پيچيدة نور شيميايي ميشود. اين واكنش بين آلاينده‌هاي منتشر شده از لولة اگزوز خودروها انجام مي‌گيرد و منشاء توليد» مهدود اكسنده« شهر لوس‌آنجلس مي‌شود. گر چه در تبديل ايندريدسولفورو(۲SO ) به ايندريد سولفوريك

(۳SO ) شرايط هواشناسي تأثير كمي مي‌گذارد. در مقابل جذب رطوبت توسط ايندريدسولفوريك و تشكيل قطرات اسيد بطور مستقيم به آنها بستگي دارد. ذرات جامد در حامل تعليق مي‌توانند به عنوان هسته‌هاي متراكم عمل كرده تشكيل ابرها را تسهيل دهند. اگر اين ذرات در باران حل شوند نه فقط بر سطح زمين رسوبي موسوم به ذرات به وجود مي‌آيد بلكه شستشوي مفيد فضا نيز انجام مي‌گيرد. PH آب باران مي‌تواند به مقداري برسد كه برروي پديده‌هاي خوردگي در زمين تأثير بگذارد.
فصل دوم

منشاء و ماهيت آلاينده‌هاي هوا
در قديم، آلودگي شهرها به علت وجود همه نوع زباله در كوچه و معابر بود، اما امروز آلودگي هوا كه در همان اندازه زيان آور و نامطبوع است جايگزين آن شده است در حاليكه ديگر هيچكس مضرات ناشي از رها كردن زباله در پياده‌رو يا در جوي خيابان را به ياد نمي‌آورد، هيچكس هم نمي‌خواهد بطور جدي دربارة اين واقعيت بنيديشد كه با روشن كردن آتش، راه انداختن موتور ماشينها و

سوزانده علفهاي زيادي در باغچه‌اش مرتب عمل خطايي مي‌شود كه سلامتي نزديكان خود را به خطر مي‌اندازد. با اين حال هيچ يك از ما در رابطه با آلودگي خود را مسؤل نمي‌دانيم و ديگران را مقصر مي‌شناسيم. آلودگي هوا در بين افرادي كه در معرض آن قرار دارند اهميت فوق‌العاده‌اي يافته است. اين آگاهي در ميان نوشته‌هاي روزنامه‌ها، برنامه‌هاي راديو و تلويزيون، مذاكرات نمايندگان مجلس و مسؤليت دولتها ديده مي‌شود، مقامات مسؤل بتدريج مجبور به توجه به اين مشكل شده‌اند.

بطور كلي آلاينده چيست؟ هر گاه ماده‌اي با تراكمي بيشتر از تراكم متداولش در فضا كه غالباَ مقدار بسيار ناچيزي است- يافت شود به آن الاينده گويند. موارد گازكربنيك، اسيدهاي نيتروژن. اوزون، و آمونياك كه از سازه‌هاي عادي فضاي غيرآلوده‌اند استثنا هستند. اما به محض آنكه مثلاَ تراكم گازكربنيك بيش از تراكم متداول آن كه از لحاظ حجمي در حدود ۳۰۰ قسمت در ميليون است برسد مي‌توان آن را به عنوان يك مادة آلوده تلقي كرد. آلاينده‌ها داراي سه منبع اصلي هستند كه عبارتند از اجاق‌هاي خانگي، كوره‌هاي صنعتي و مواد نشر يافته از آنها و بالاخره گازهاي خارج شده از لوله‌اي اگزوز وسايل نقليه موتوري تمام اين منابع مواد متعددي پخش مي‌كتد كه از بين آنها تاكنون بالغ بر صد ماده شناسايي شده و شامل مواد زير است:

– گازها و بخارات تركيبات بسيار متنوع معدني و آلي مانند اكسيدهاي گوگرد و… ، يا ئيدروكربورهاي
– چرب و معطر، اسيدها، بازها، متول‌ها و غيره.
– ذرات جامد يا حبابهاي مايع تشكيل شده از آنروسولهايي كه ريزترين ذرة آن داراي ابعاد حداقل ۳% ميكروميلي‌متر است و مي‌تواند به صورت آنرول باقي بماند و به ۲۰ ميكروميلي‌متر يا بيشتر هم( براي ذراتي كه فوراَ روي ميز قرار مي‌گيرند) برسد.
۱- آلاينده‌هاي گوگردي

۱-ايندردد سولفورو و ايندريد سولفوريك : در صورتيكه انرژي حاصل از آبشارها و مولد‌هاي اتمي را كنار بگذاريم منابع انرژي از سوخت ذغال سنگهايي با كيفيت‌هاي متنوع يا مواد نفيت تأمين مي‌شود. تمام اين مواد سوختي به نسبتهاي كمابيش زياد كه مي‌تواند تا ۶ درصد نيز برسد- داراي گوگرد هستند قسمت اعظم اين گوگرد پس از سوختن به شكل ايندريد سولفورو يا گازز سولفورو
(۲SO )در فضا منتشر مي‌شود. منابع خالص نيز به ميزان قابل ملاحظه‌اي بر اين آلودگي مي‌افزايند. بدين ترتيب يك كارخانه ذوب مس كه روزانه ۲۲۵ تن كاغذ( سنگ معدن ) را كه به غلظت گوگردي ۳۰ درصد تغليظ يافته است مصرف ميكند مي‌تواند روزانه ۱۳۵۰ تن ايندريدسولفورو منتشر كند و يك پالايشگاه نفت روزانه ۴ تن تا ۵ تن از آن را پخش كند و غيره.

خوشبختانه با وجود اين انتشارات قابل ملاحظه تراكم ميانگين ايندريد سولفورو در فضاي شهرها نسبتاَ كم بوده به ندرت از ۱۰۰۰ ميكروگرم در متر مكعب فرا مي‌رود. با اين حال، مشكلي كه غالباَ وجود دارد اين است كه ايندريدسولفورو مي‌تواند در فضا به ايندريد سولفوريك(۳SO )تبديل شود و اين گاز با كسب رطوبت محيط توليد آئروسول هاي اسيد سولفوريك(۲H 4SO )مي‌كند كه فوق‌العاده خطرناك است.

۲- ئيدروژن سولفوره- ئيدروژن سولفوره( يا اسيد سولفوريك) يك سازة عادي جوي است و در نزديكي منابعي خاص به عنوان آلاينده‌ در فضا يافت مي‌شود.