ما هو المطر الحمضي ؟ واسبابه وأضراره
مفهوم المطر الحمضي
هو عبارة عن ترسيب الحمض على شكل مطر، وهذا يحدث عندما تتفاعل الملوثات مثل الكبريت وأكاسيد النيتروجين مع مياه الأمطار.
المطر الحمضي هو في الأساس نتاج ثانوي للأنشطة البشرية التي تنبعث منها أكاسيد النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي، مثل حرق الوقود الأحفوري، وتقنيات التخلص من النفايات غير الأخلاقية.
والذي اخترع هذا المسمى”المطر الحمضي” هو الكيميائي الاسكتلندي روبرت أنجوس سميث في عام 1852، أثناء دراسته كيمياء مياه الأمطار بالقرب من المدن الصناعية في إنجلترا واسكتلندا وكتب عن النتائج التي توصل إليها في عام 1872 في كتاب ” الهواء والمطر: بدايات علم المناخ الكيميائي “..[1]
مكونات المطر الحمضي
يتكون من قطرات الماء شديدة الحموضة والتي تتكون بسبب انبعاثات الهواء، بالمستويات غير المتناسبة من الكبريت والنيتروجين المنبعثة من المركبات وعمليات التصنيع ، وهناك طريقتين يحدث فيهم الترسب الحمضي وهم:
- الترسيب الرطب: وهي الطريقة التي يتم من خلالها إزالة الأحماض من الغلاف الجوي ويضعها على سطح الأرض.
- الترسيب الجاف: وهذا يكون في حالة عدم هطول الأمطار، فيلتصق الترسيب الجاف للجسيمات والغازات الملوثة بالأرض من خلال الغبار والدخان.[1]
أسباب المطر الحمضي
اختلاط جزيئات الكبريت والنيتروجين مع المكونات الرطبة للمطر، ويتم العثور على جزيئات الكبريت والنيتروجين التي تختلط مع الماء بطريقتين إما من صنع الإنسان، من خلال الانبعاثات الصادرة من الصناعات أو لأسباب طبيعية مثل انطلاق أيونات النيتروجين والكبريت التي تخرج الصواعق في الغلاف الجوي التي تنطلق من الانفجارات البركانية.
يجب أن نعلم المطر النظيف المنتظم الذي نشهده، رغم أنه ليس نظيفًا، حيث أن الماء وثاني أكسيد الكربون يتفاعلان معًا لتكوين حمض كربونيك ضعيف وهو في حد ذاته ليس ضارًا للغاية، ورد الفعل الذي يحدث هو:
H 2 O (l) + CO 2 (g) ⇌ H 2 CO 3 (aq)
وتبلغ قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار العادية حوالي 5.7 ، مما يمنحها طبيعة حمضية، حيث تتطاير أكاسيد النيتروجين والكبريت بفعل الرياح جنبًا إلى جنب مع جزيئات الغبار، وتستقر على سطح الأرض بعد نزولها في شكل مطر.[1]
يخضع ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين للأكسدة ، ثم يتفاعلان مع الماء مما يؤدي إلى تكوين حامض الكبريتيك وحمض النيتريك على التوالي، ويوضح التفاعل التالي تفاعل تكوين الحمض:
2SO 2 (g) + O 2 (g) + 2H 2 O (l) → 2H 2 SO 4 (aq)
4NO 2 (g) + O 2 (g) + 2H 2 O (l) → 4HNO 3 (aq)
الآثار الضارة للمطر الحمضي
المطر الحمضي ضار جدًا بالزراعة والنباتات والحيوانات، لأنه يغسل جميع العناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات وبقائها، كما أنه يغير من تكوين التربة، ويسبب مشاكل في الجهاز التنفسي لدى الحيوانات والبشر.
أيضا تؤثر الأمطار الحمضية على النظام البيئي المائي عندما تسقط وتتدفق في الأنهار والبرك، لأنه يغير التركيب الكيميائي للمياه ويسبب تلوث المياه، كما يتسبب في تآكل أنابيب المياه مما يؤدي إلى ترشيح المعادن الثقيلة مثل الحديد والرصاص والنحاس في مياه الشرب، ويضر أيضا بالمباني والآثار المصنوعة من الحجارة والمعادن.
تظهر العواقب البيئية للأمطار الحمضية بقوة أكبر في الموائل البحرية، مثل الجداول والبحيرات والمستنقعات حيث يمكن أن تكون الأسماك وغيرها من الحيوانات البرية سامة.
كما يمكن لمياه الأمطار الحمضية أن ترشح الألومنيوم من جزيئات طين التربة حيث تتدفق عبر التربة ثم تتدفق إلى الجداول والبحيرات.
ويتسبب في تقشير الطلاء، وتآكل الهياكل الفولاذية مثل الجسور، وتجوية المباني الحجرية والمنحوتات، وتؤثر على صحة الإنسان.[1]
أمثلة على أضرار المطر الحمضي
تاج محل
“تاج محل” وهو من عجائب الدنيا السبع، يتأثر بالأمطار الحمضية ، فيوجد في مدينة أجرا العديد من الصناعات التي تنبعث منها أكاسيد الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي.
يستمر الناس في استخدام الفحم وحطب الوقود منخفض الجودة كوقود محلي ، مما يزيد من هذه المشكلة ، ويكون للمطر الحمضي
التفاعل التالي مع الرخام ( كربونات الكالسيوم ):
CaCO 3 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 O + CO 2
ويؤدي تكوين كبريتات الكالسيوم إلى تآكل هذا النصب الجميل.
تمثال الحرية
“تمثال الحرية” المصنوع من النحاس قد تضرر أيضًا بسبب العمل التراكمي للأمطار الحمضية والأكسدة لأكثر من 30 عامًا، وبالتالي أصبح أخضر.[1]
كيفية تجنب أضرار المطر الحمضي
الاحتياط الوحيد الذي يمكننا اتخاذه ضد المطر الحمضي هو التحقق من انبعاث أكاسيد النيتروجين والكبريت.
كونهم مواطنين مسؤولين ، يجب أن يكون المرء على دراية بالآثار الضارة التي تسببها والصناعات التي تنتج نفايات مركبة من النيتروجين والكبريت بشكل غير أخلاقي.
يجب استخدام مصادر الطاقة البديلة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، حيث أن مصادر الطاقة المتجددة تساعد في تقليل الأمطار الحمضية، لأنها تنتج انبعاثات أقل بكثير.
هناك مصادر أخرى للكهرباء أيضًا، مثل الطاقة النووية والطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية.[1]
وعن ماذا سيحدث إذا لم نوقف المطر الحمضي ، فهذا ما سيحدث :
ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين هما المادتان الكيميائيتان الرئيسيتان للأمطار الحمضية، يمكن أن يؤثر أيضًا على البشر نظرًا لأن الحمض يدخل في الفواكه والخضروات والحيوانات، لذلك من المحتمل أن يتعرض البشر للأمراض.[1]
آثار المطر الحمضي على النظام البيئي
النظام البيئي يشمل النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى إلى جانب بيئتها بما في ذلك الهواء والماء والتربة.[2]
آثار المطر الحمضي على الأسماك والحياة البرية
يؤثر المطر الحمضي بشكل أكثر وضوحًا في البيئات المائية ، مثل الجداول والبحيرات والمستنقعات ويمكن أن تكون ضارة بالأسماك والحياة البرية الأخرى، وذلك أثناء تدفقها عبر التربة ، يمكن لمياه الأمطار الحمضية أن ترشح الألومنيوم من جزيئات طين التربة ثم تتدفق إلى الجداول والبحيرات، وكلما زاد عدد الأحماض التي يتم إدخالها إلى النظام البيئي، يتم إطلاق المزيد من الألمنيوم.
توجد بعض أنواع النباتات والحيوانات قادرة على تحمل المياه الحمضية وكميات معتدلة من الألومنيوم، والبعض الآخر حساس للأحماض وسوف يفقد مع انخفاض الرقم الهيدروجيني صغار معظم الأنواع الأكثر حساسية للظروف البيئية من البالغين.
عند الرقم الهيدروجيني 5، لا يفقس معظم بيض السمك، وعند مستويات الأس الهيدروجيني المنخفضة، تموت بعض الأسماك البالغة.
بعض البحيرات الحمضية لا تحتوي على أسماك، حتى إذا كان هذا النوع من الأسماك أو الحيوانات التي يمكن أن تتحمل المياه الحمضية المعتدلة، فعلى سبيل المثال، تحتوي الضفادع على درجة حموضة حرجة تقارب 4، لكن ذبابة مايو التي تأكلها تكون أكثر حساسية وقد لا تنجو من درجة الحموضة أقل من 5.5.[2]
آثار المطر الحمضي على النباتات والأشجار
يعتبر مشهد الأشجار الميتة أو المحتضرة شائعًا في المناطق المتأثرة بالأمطار الحمضية، لأن المطر الحمضي يرشح الألومنيوم من التربة، وقد يكون هذا الألمنيوم ضارًا بالنباتات وكذلك الحيوانات، كما أنه يزيل المعادن والمغذيات من التربة التي تحتاجها الأشجار لتنمو.
في المرتفعات العالية، قد يؤدي الضباب والسحب الحمضية إلى تجريد أوراق الشجر من العناصر الغذائية، مما يتركها بأوراق وإبر بنية أو ميتة. تصبح الأشجار بعد ذلك أقل قدرة على امتصاص ضوء الشمس ، مما يجعلها ضعيفة وأقل قدرة على تحمل درجات الحرارة المتجمدة.[2]
التحمض العرضي
يمكن أن يؤدي ذوبان الثلوج والأمطار الغزيرة إلى ما يعرف باسم التحمض العرضي.
قد تتعرض البحيرات ذات مستوى حموضة منخفض مؤقتًا لتأثيرات المطر الحمضي عندما يؤدي ذوبان الثلوج أو هطول الأمطار الغزيرة إلى زيادة الترسب الحمضي ولا يمكن للتربة أن تمنعها.
يمكن أن تؤدي هذه المدة القصيرة من ارتفاع درجة الحموضة إلى إجهاد قصير المدى على النظام البيئي حيث يمكن إصابة أو قتل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية أو الأنواع.[2]
صحة الإنسان والمطر الحمضي
المشي في المطر الحمضي، أو حتى السباحة في بحيرة متأثرة بالأمطار الحمضية، ليس أكثر خطورة على البشر من المشي تحت المطر العادي أو السباحة في البحيرات غير الحمضية.
ومع ذلك، عندما تكون الملوثات التي تسبب المطر الحمضي – SO 2 و NO X ، وكذلك جزيئات الكبريتات والنترات – في الهواء ، يمكن أن تكون ضارة بالبشر.
يتفاعل ثنائي أكسيد الكبريت SO 2 و NO X في الغلاف الجوي لتكوين جزيئات نترات وكبريتات دقيقة يمكن للناس استنشاقها في رئتيهم.
وقد أظهرت الدراسات العلمية وجود علاقة بين هذه الجزيئات وتأثيراتها على وظائف القلب، مثل النوبات القلبية التي تؤدي إلى الوفاة، وتأثيراتها على وظائف الرئة، مثل صعوبات التنفس لدى الأشخاص المصابين بالربو.[2]