تلوث الهواء

مصادر بشرية

ترتبط هذه المصادر في الغالب بحرق الوقود، وتنقسم إلى: مصادر ثابتة، مصادر متنقلة، حرائق الغابات الخاضعة للتحكم.

المصادر الثابتة

• محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري ومحطات الطاقة العاملة بالكتلة الحيوية والتي تحتوي على مداخن (انظر أثر صناعة الفحم على البيئة)، أو حقول النفط والغاز التي فيها انبعاث لغاز الميثان.
• حرق الكتلة الحيوية التقليدية مثل الخشب ومخلفات المحاصيل والروث. (في البلدان النامية والفقيرة يعد حرق الكتلة الحيوية التقليدي المصدر الرئيسي لملوثات الهواء، كما أنه المصدر الرئيسي لتلوث الجسيمات في العديد من البلدان المتقدمة كالمملكة المتحدة ونيو ساوث ويلز. وتشمل ملوثاته الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات).
• المصانع، إذ وجدت دراسة أجريت عام 2014 أن قطاعات تصنيع المعدات والآلات والأجهزة في الصين ساهمت بأكثر من 50٪ من انبعاثات ملوثات الهواء. يرجع سبب هذا الانبعاث المرتفع إلى كثافة الانبعاثات العالية وعوامل الانبعاث العالية في هيكلها الصناعي.
• حرق النفايات (المحارق وكذلك حرائق النفايات المفتوحة وغير الخاضعة للرقابة والتي تشكل حوالي ربع النفايات الأرضية الصلبة المحلية).
• الأفران الصناعية ^{[الإنجليزية]} وأنواع أخرى من أجهزة تسخين الوقود.

المصادر المتنقلة

تشمل المصادر المتنقلة السيارات والقطارات (خاصة قاطرات الديزل والقطارات ذاتية الدفع ^{[الإنجليزية]}) والسفن البحرية والطائرات بالإضافة إلى الصواريخ والمركبات العائدة إلى الأرض والمخلفات الفضائية. يعتبرغاز العادم وإلاطارات (بما في ذلك المواد البلاستيكية الدقيقة) من مصادر تلوث الهواء الناتجة عن السيارات. أفادت التقارير أن المركبات تتسبب بحوالي ثلث تلوث الهواء في الولايات المتحدة وهي سبب رئيسي لتغير المناخ.

حرائق الغابات الخاضعة التحكم

وتعني استراتيجيات الزراعة وإدارة الغابات باستخدام الحروق الخاضعة للرقابة، إذ تتسبب الممارسات التي يقوم بها الإنسان مثل القطع والحرق في الغابات كغابة الأمازون في تلوث كبير للهواء عندما تتم إزالة الغابات. الحرق المراقب أو المحدد هو ممارسة مستخدمة في إدارة الغابات والزراعة واستعادة البراري والحد من غازات الاحتباس الحراري. يمكن للعاملين في الغابات استخدام النيران التي يتم التحكم فيها كأداة لأن النار هي سمة طبيعية لكل من بيئة الغابات والأراضي العشبية. يشجع الحرق المراقب على إنبات بعض أشجار الغابات المرغوبة مما يؤدي إلى تجديد الغابات.

مصادر أخرى

هناك أيضًا مصادر أخرى لتلوث الهواء من عمليات غير الاحتراق مثل:

• أبخرة الدهانات ورذاذ الشعر والورنيش والبخاخات والمذيبات الأخرى. يمكن أن يكون التلوث الناجم عن استخدامها كبيرًا ؛ في عام 2010 قدر التلوث في حوض لوس أنجلوس الناتح عن استعمال هذه المواد بما يقارب من نصف التلوث الناتج من استعمال المركبات العضوية المتطايرة.
• غاز الميثان الناتج عن تحلل النفايات في مدافن النفايات.
• التلوث الناجم عن استعمال المعدات العسكرية مثل الأسلحة النووية والغازات السامة والحرب الجرثومية والصواريخ.
• الانبعاثات الزراعية والانبعاثات الناتجة من إنتاج اللحوم أو الماشية تأثر بشكل كبير في تلوث الهواء، فقد تكون الأراضي الزراعية المخصبة مصدرًا رئيسيًا لأكاسيد النيتروجين.

 

مصادر طبيعية

• الغبار الناتج من المصادر الطبيعية مثل مساحات الأراضي الكبيرة التي تحتوي على القليل من الغطاء النباتي أو لا يوجد بها نباتات مطلقًا.
• غاز الميثان المنبعث من هضم الطعام عن طريق الحيوانات مثل الماشية.
• غاز الرادون الناتج عن الاضمحلال الإشعاعي داخل القشرة الأرضية. الرادون هو غاز نبيل مشع عديم اللون والرائحة يتكون بشكل طبيعي من اضمحلال الراديوم ويعتبر خطرًا على الصحة. يمكن أن يتراكم غاز الرادون في المباني خاصة في المناطق المحصورة مثل الطابق السفلي، وهو ثاني أكثر أسباب الإصابة بسرطان الرئة شيوعًا بعد تدخين السجائر.
• الدخان وأول أكسيد الكربون الناتج عن حرائق الغابات. يمكن أن يشكل الدخان الناتج عن الاحتراق غير المنضبط للكتلة الحيوية خلال فترات حرائق الغابات النشطة ما يقرب من 75٪ من كل تلوث الهواء بالتركيز.

• ينتج الغطاء النباتي في بعض المناطق كميات كبيرة من المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في الأيام الأكثر دفئًا. تتفاعل هذه المركبات العضوية المتطايرة مع الملوثات الأولية البشرية المنشأ على وجه التحديد مثل أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت ومركبات الكربون العضوية البشرية المنشأ لإنتاج ضباب موسمي من الملوثات الثانوية. يعتبر الطوبال الحرجي والحور الأسود والسنديان والصفصاف من الأمثلة على النباتات التي يمكن أن تنتج مركبات عضوية متطايرة بكمية كبيرة، ونظرًا لأن هذه النباتات تنتج مركبات عضوية متطايرة أكثر من الأنواع الشجرية الأخرى منخفضة التأثير، فإنها يمكن أن ترفع مستويات الأوزون بما يصل إلى ثمانية أضعاف مقارنة بالأنواع الأخرى من الأشجار.

• النشاط البركاني الذي ينتج عنه جزيئات الكبريت والكلور والرماد.

عوامل الإنبعاث

أي بي 42 مجموعة عوامل انبعاث ملوثات الهواء ^{[الإنجليزية]}

 

إن عوامل انبعاث ملوثات (ملوث) الهواء هي القيم التمثيلية التي تربط بين كمية المادة الملوثة المنبعثة إلى الهواء المحيط بنا والنشاط المرتبط بانبعاث هذه المادة الملوثة. وعادة ما يتم التعبير عن هذه العوامل عن طريق وزن المادة الملوثة مقسومًا على وحدة الوزن أو الحجم أو المسافة أو المدة الخاصة بالنشاط الذي انبعثت منه المادة الملوثة (فعلى سبيل المثال، عدد الكيلوجرامات من المادة المنبعثة لكل كيلو جرام من الفحم المحترق). وتسهل مثل هذه العوامل عملية تقييم الملوثات المنبعثة من المصادر المختلفة لتلوث الهواء. وفي أغلب الأحوال، تكون هذه العوامل مجرد معدلات للبيانات الكلية المتاحة عن درجة الجودة المقبولة كما أنها تعتبر بشكل عام نسب تمثيلية لهذه المعدلات على المدى الطويل.

تشمل قائمة الملوثات العضوية الثابتة 12 مادة كيميائية. الديوكسينات والفيوران هما اثنان منهم، ويتم إنتاجهما عمداً عن طريق الاحتراق العضوي مثل حرق البلاستيك في الهواء الطلق. هذه المواد هي أيضًا عوامل ضارة بالغدد الصماء ولديها القدرة على التأثير في الحمض النووي البشري.

وقد نشرت وكالة حماية البيئة الأمريكية بنشر مجموعة من البيانات عن عوامل انبعاث ملوثات الهواء الخاصة بالعديد من المصادر الصناعية. كما نشرت كل من المملكة المتحدة وأستراليا وكندا وبعض الدول الأخرى، بالإضافة إلى وكالة البيئة الأوروبية مثل هذه المجموعة من البيانات.

الملوثات هي المواد الموجودة في الهواء والتي لها آثار ضارة على الإنسان والنظام البيئي. هذه الموثات هي إما جزيئات صلبة أو قطرات سائلة أو غازات، وقد يكون الملوث من مصدر طبيعي أو من صنع الإنسان. تصنف الملوثات إلى أولية أو ثانوية. عادة ما يتم إنتاج الملوثات الأولية من خلال عمليات مثل الرماد من ثوران بركاني. وتشمل الأمثلة الأخرى غاز أول أكسيد الكربون من عوادم السيارات أو ثاني أكسيد الكبريت المنبعث من المصانع. أما الملوثات الثانوية فهي لا تنبعث مباشرة، بل تتشكل في الهواء عندما تتفاعل الملوثات الأولية مع ملوثات أخرى أو مع بعضها، يعتبر الأوزون على مستوى الأرض (أوزون التروبوسفير) مثال بارز على الملوثات الثانوية. قد تكون بعض الملوثات أولية وثانوية: تنبعث مباشرة وتتكون من ملوثات أولية أخرى.

 

الجريان السطحي والذي يُطلق عليه أيضًا تلوث غير محدد المصدر من مزرعة في ولاية أيوا بالولايات المتحدة أثناء عاصفة ممطرة.

يقدم هذا الفيديو لمحة عامة عن دراسة أجرتها وكالة ناسا حول الأثر الذي خلفه الإنسان على جودة الهواء العالمية.

 

سخان كهربائي يعمل بالغاز، وهو أحد مصادر غاز أول أكسيد الكربون الذي يسبب الإختناق والوفاة.

تشمل الملوثات الأساسية المنبعثة من النشاط البشري إلى الغلاف الجوي ما يلي:

• ثاني أكسيد الكربون (CO2): نظرًا لدوره كغاز دفيئة، فقد وُصف بأنه الملوث الرئيسي و أسوأ ملوث مناخي. يعد ثاني أكسيد الكربون مكونًا طبيعيًا في الغلاف الجوي، وهو ضروري للحياة النباتية ويطلقه الجهاز التنفسي للإنسان في عملية الزفير. إن لمسألة المصطلحات هذه تأثيرات عملية، على سبيل المثال تحديد ما إذا كان قانون الهواء النظيف الأمريكي ينظم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يشكل ثاني أكسيد الكربون حاليًا حوالي 410 أجزاء لكل مليون (جزء في المليون) من الغلاف الجوي للأرض مقارنة بحوالي 280 جزء في المليون في مجتمع ما قبل الصناعة ^{[الإنجليزية]}، تنبعث مليارات الأطنان المترية من ثاني أكسيد الكربون سنويًا عن طريق حرق الوقود الأحفوري. إن كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض لا زالت في ازدياد مستمر.
• أكاسيد الكبريت (SOx): خاصة ثاني أكسيد الكبريت، وهو مركب كيميائي له الصيغة SO₂. مصدر ثاني أكسيد الكبريت هو البراكين والعمليات الصناعية المختلفة. غالبًا ما يحتوي الفحم والنفط على مركبات الكبريت، ويولد احتراقها ثاني أكسيد الكبريت. إن المزيد من أكسدة ثاني أكسيد الكبريت (عادة في وجود محفز مثل NO₂) بؤدي إلى تكون H₂SO₄، وبالتالي يتكون المطر الحمضي. إن هذا المركب هو أحد أسباب القلق بشأن التأثير البيئي لاستخدام هذه الأنواع من الوقود كمصادر للطاقة.
• أكاسيد النيتروجين (NOx): تنبعث أكاسيد النيتروجين وخاصة ثاني أكسيد النيتروجين عند الاحتراق بدرجة حرارة عالية، كما تتكون أيضًا أثناء العواصف الرعدية عن طريق التفريغ الكهربائي. ويمكن رؤية هذا النوع من الغازات في شكل قباب من الضباب البني أو سحب ريشية الشكل تنتشر فوق المدن. ثاني أكسيد النيتروجين مركب كيميائي له الصيغة NO₂، وهو أحد أكاسيد النيتروجين المتعددة يعد من أبرز ملوثات الهواء، يتميز هذا الغاز السام ذو اللون البني المحمر برائحة حادة لاذعة.
• أول أكسيد الكربون (CO): غاز سام عديم اللون والرائحة، ينتج عند احتراق الوقود مثل الغاز الطبيعي أو الفحم أو الخشب. تساهم عوادم المركبات في دخول غالبية غاز أول أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي. يشكل هذا الغاز نوعًا من الضباب الدخاني في الهواء ويرتبط بالعديد من أمراض الرئة والاضطرابات بالبيئة الطبيعية للحيوانات.
• المركبات العضوية المتطايرة (VOC): المركبات العضوية المتطايرة هي ملوثات معروفة للهواء الخارجي، تصنف على أنها إما ميثانية (CH4) أو غير ميثانية (NMVOCs). الميثان هو أحد الغازات الدفيئة والذي يساهم في زيادة الاحتباس الحراري. المركبات العضوية المتطايرة الهيدروكربونية الأخرى هي أيضًا غازات دفيئة مهمة بسبب دورها في تكوين الأوزون وإطالة عمر الميثان في الغلاف الجوي. يختلف هذا التأثير بحسب جودة الهواء المحلي. يشتبه في أن المركبات العضوية المتطايرة NMVOCs مثل البنزين والتولوين والزيلين هي مواد مسرطنة وقد تؤدي إلى اللوكيميا عند التعرض لها لفترات طويلة. يعتبر مركب 3،1-بوتاديين من المركبات الخطيرة الأخرى يرتبط غالبًا بالاستخدام الصناعي.
• الجسيمات / الجزيئات والمعروفة أيضًا باسم الجسيمات (PM) أو الجسيمات الجوية (APM) أو الجسيمات الدقيقة، وهي جسيمات صلبة أو سائلة مجهرية تكون عالقة في الغاز. من ناحية أخرى فإن الهباء الجوي هو مزيج من الجسيمات والغازات. تعتبر البراكين والعواصف الترابية وحرائق الغابات والمراعي والنباتات الحية ورذاذ البحر مصادر للجزيئات. ينتج الهباء الجوي من خلال الأنشطة البشرية مثل احتراق الوقود الأحفوري في السيارات ومحطات الطاقة والعديد من العمليات الصناعية. في المتوسط العالمي يمثل الهباء الجوي البشري المنشأ - تلك التي تنتجها الأنشطة البشرية - حاليًا ما يقرب من 10٪ من غلافنا الجوي. ترتبط المستويات المتزايدة من الجزيئات الدقيقة في الهواء بالمخاطر الصحية مثل أمراض القلب، تغير وظائف الرئة المتغيرة وسرطان الرئة. ترتبط الجسيمات بالتهابات الجهاز التنفسي ويمكن أن تكون ضارة بشكل خاص لأولئك الذين يعانون من حساسية شديدة مثل الربو.
• الجذور الحرة الثابتة المرتبطة بالجزيئات الدقيقة المحمولة جواً والتي تتسبب في أمراض القلب والرئة.
• المعادن السامة كالرصاص والزئبق وخاصة مركباتهما.
• مركبات الكلوروفلوروكاربون (CFCs): الضارة بطبقة الأوزون، وهي الغازات المنبعثة من مكيفات الهواء والمجمدات وبخاخات الأيروسول وغيرها. تصل هذه المركبات إلى طبقة الستراتوسفير بعد إطلاقها في الغلاف الجوي وتتفاعل مع الغازات الأخرى، مما يتسبب بضرر لطبقة الأوزون، مما يمكن الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى سطح الأرض نتيجة لذلك والتسبب بالإصابة بسرطان الجلد ومشاكل في العين وحتى تلف النبات.
• الأمونيا: تنبعث بشكل رئيسي من المخلفات الزراعية. الأمونيا مركب له الصيغة الكيميائية NH_3، وهو غاز له رائحة نفاذة مميزة. تساهم الأمونيا بشكل كبير في المتطلبات الغذائية للكائنات الحية لأنها تدخل في صناعة الأسمدة والأغذية، كما تصنع العديد من الأدوية باستخدام الأمونيا كعنصر أساسي وتعتبر الأساس للصناعات الدوائية سواء بشكل مباشر أو غير مباشر، وعلى الرغم من الاستخدام الواسع للأمونيا، إلا أنها مادة كاوية وخطيرة. تتفاعل الأمونيا مع أكاسيد النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي لتكوين جزيئات ثانوية.
• الروائح: مثل الروائح المنبعثة من القمامة والصرف الصحي والعمليات الصناعية.
• الملوثات المشعة: تنتج عن التفجيرات النووية والمتفجرات الحربية والعمليات الطبيعية مثل التحلل الإشعاعي لغاز الرادون.
• الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs): مجموعة من المركبات العطرية تتكون بسبب الاحتراق غير الكامل للمركبات العضوية كالفحم والنفط والتبغ.

 

أما الملوثات الثانوية فتضم ما يلي:

• الجسيمات المادية التي تتكون من الملوثات الأولية الغازية والمركبات الموجودة في الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي. والضباب الدخاني يعد أحد أنواع تلوث الهواء الذي يعرف في اللغة الإنجليزية بكلمة smog وهي كلمة مشتقة من كلمتي smoke وfog. وكان الضباب الدخاني قديمًا ينتج من حرق كميات كبيرة من الفحم في منطقة معينة نتيجة لاختلاط الدخان وثاني أكسيد الكبريت. أما الضباب الدخاني في العصر الحديث فلا ينتج عادة من احتراق الفحم، ولكن من المواد الضارة المنبعثة من محركات السيارات والعمليات الصناعية، حيث تتفاعل هذه المواد في الغلاف الجوي عن طريق ضوء الشمس لتكون مجموعة من الملوثات الثانوية التي تتحد أيضًا مع الملوثات الأولية المنبعثة مما يؤدي إلى تكون الضباب الكيميائي الضوئي.
• أوزون التروبوسفير (O₃)، ينتج عند اندماج أكاسيد النيتروجين N0_x والمركبات العضوية المتطايرة VOCs. يعد غاز الأوزون (O₃) أحد المكونات الأساسية لطبقة التروبوسفير، وهو أيضًا جزء مهم من طبقة الأوزون التي تتواجد في أقسام مختلفة من طبقة الستراتوسفير. كما أن التفاعلات الكيميائية والكيميائية الضوئية المرتبطة بهذا الغاز تتحكم في العديد من العمليات الكيميائية التي تحدث في الغلاف الجوي ليلًا ونهارًا. وعندما ترتفع نسب تركيز الأوزون بشكل غير عادي عن طريق الأنشطة البشرية (والتي يساهم احتراق الوقود الحفري بنسبة كبيرة منها)، فإنه يصبح أحد الملوثات الهوائية كما أنه يمثل أحد مكونات الضباب الدخاني.
• نترات البروكسياسيتيل ^{[الإنجليزية]} (PAN) - تتكون أيضًا هذه المادة أيضا من اتحاد أكاسيد النيتروجين NO_x مع المركبات العضوية المتطايرة VOCs.

وتوجد أيضًا الملوثات الهوائية الأقل خطورة (ملوثات الهواء البسيطة) والتي تضم ما يلي:

• عدد هائل من الملوثات الهوائية الأقل خطورة، بعضها ينظم استخدمها عن طريق إصدار بعض القوانين مثل قانون الهواء النظيف في الولايات المتحدة الأمريكية وقانون حماية الهواء في أوروبا.
• مجموعة متنوعة من الملوثات العضوية الثابتة والتي يمكن أن تتحد مع بعض الجسيمات المادية.

إن الملوثات العضوية الثابتة (POPs) هي مركبات عضوية مقاومة للانحلال البيئي من خلال بعض العمليات الكيميائية والبيولوجية، بالإضافة إلى عملية الانحلال الضوئي. ونتيجة لذلك، فقد لوحظ أن هذه المركبات توجد في البيئة بشكل مستمر كما أنها قادرة على الانتقال طويل المدى والتراكم البيولوجي داخل الأنسجة البشرية والحيوانية والتركيز البيولوجي داخل سلاسل الغذاء، هذا بالإضافة إلى ملاحظة إمكانية تأثيراتها الخطيرة على صحة الإنسان والبيئة بشكل عام.

 

تحدد المخاطر المتعلقة بتلوث الهواء من خلال درجة خطورة الملوث وكمية التعرض لذلك الملوث، فيمكن قياس التعرض لتلوث الهواء بالنسبة لشخص أو مجموعة (مثل حي أو أطفال بلد ما) أو مجموعة سكانية بأكملها، على سبيل المثال يمكن تحديد مدى تعرض منطقة جغرافية معينة لتلوث هواء خطير، مع الأخذ بعين الاعتبار البيئات الدقيقة المختلفة والفئات العمرية. هذا من شأنه أن يفسر التعرض اليومي في بيئات مختلفة (على سبيل المثال البيئات الدقيقة الداخلية المختلفة والمواقع الخارجية). يجب أن يشمل التعرض مختلف الأعمار والمجموعات الديموغرافية الأخرى وخاصة الرضع والأطفال والحوامل والمجموعات السكانية الفرعية الأخرى الحساسة.

يجب أن يأخذ التعرض لملوثات الهواء في الاعتبار كلا من معدلات الاستنشاق النسبية لكل مجموعة فرعية وتركيزات ملوث الهواء فيما يتعلق بالوقت الذي يقضيه كل مكان والأنشطة المحددة التي تقوم بها المجموعة الفرعية (اللعب والطبخ والقراءة العمل وقضاء الوقت في حركة المرور وما إلى ذلك)، على سبيل المثال سرعة تنفس الطفل الصغير هي أقل من سرعة تنفس الشخص البالغ، والشاب الذي ينخرط في تمرين شاق يكون لديه معدل تنفس أسرع من الطفل الذي يمارس نشاطًا مستقرًا. لذا فأن دراسات التعرض اليومي للتلوث يجب أن تأخذ بعين الاعتبار مقدار الوقت الذي يقضيه الفرد في تلك البيئة بالإضافة إلى نوع النشاط الذي يقوم به. يحدث جزء كبير من إجمالي التعرض اليومي في شكل قمم قصيرة من التركيزات العالية، ولكن لا يزال من غير الواضح كيفية تحديد القمم وتحديد تواترها وتأثيرها على الصحة.

في عام 2021 راجعت منظمة الصحة العالمية حد المبادئ التوجيهية الموصى به للجسيمات الدقيقة الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري وخفضتها إلى النصف، بناءً عليه أصبح الحد الجديد لثاني أكسيد النيتروجين (NO2) أقل بنسبة 75٪ من الحد السابق. الأدلة المتزايدة على أن تلوث الهواء (حتى عند التعرض لمستويات منخفضة جدًا) مضر بصحة الإنسان دفع منظمة الصحة العالمية إلى مراجعة مبادئها التوجيهية (من 10 ميكروغرام / متر مكعب إلى 5 ميكروغرام / متر مكعب) لما تعتبره المستوى الآمن من التعرض للتلوث الجسيمي، مما جعل معظم العالم (97.3 بالمائة من سكان العالم) يصنفون بأنهم يعيشعون في مناطق ملوثة وغير آمنة.

إن عدم وجود تهوية كافية في الأماكن المغلقة يساعد في تركيز نسبة الهواء الملوث في هذه الأماكن التي يقضي فيها الأشخاص معظم أوقاتهم، فعلى سبيل المثال غاز الرادون وهو أحد المواد المسرطنة ينبعث من القشرة الأرضية من أماكن محددة، ثم يتراكم داخل أبنية المنازل الموجودة في هذه الأماكن، كما أن مواد البناء بما فيها من مواد صنع السجاد والأدوات الخشبية ينبعث منها غاز الفورمالديهيد (H₂CO)، بالإضافة إلى أن مواد الطلاء والمواد المذيبة ينبعث منها المركبات العضوية المتطايرة بمجرد أن تجف، كما يمكن أن تتحلل مواد الطلاء المحتوية على الرصاص إلى ذرات من الغبار ومن ثم يتم استنشاقها، أما تلويث الهواء عن عمد، فيحدث عن طريق استخدام معطرات الهواء والبخور وأي مواد معطرة أخرى، كما أن إشعال الأخشاب في مواقد التدفئة والطبخ والأنواع الأخرى من المواقد يمكن أن يضيف كميات كبيرة من الدخان الذي يحتوي على جسيمات ملوثة إلى الهواء داخل المكان وخارجه، أما التلوث القاتل الذي يمكن أن يحدث في الأماكن المغلقة، فقد ينتج عن استخدام المبيدات الحشرية (مبيد حشري) ورش المواد الكيماوية الأخرى داخل هذه الأماكن المغلقة دون وجود تهوية مناسبة.

 

أما أول أكسيد الكربون (CO) الذي يتسبب في التسمم والوفاة فعادة ما يصدر من المداخن وفتحات التهوية المصممة بشكل خاطئ، أو عن طريق حرق الفحم النباتي داخل الأماكن المغلقة كالخيم. ومن الممكن أن ينتج التسمم المزمن بأول أكسيد الكربون من خلال استخدام شعلة الغاز ^{[الإنجليزية]} غير المعدلة بشكل جيد. تركب المحابس على جميع أنابيب المياه في المنزل بهدق منع الغازات الكريهة وكبريتيد الهيدروجين من الانبعاث إلى الخارج، أما الملابس فقد ينتج عنها مركب رباعي كلورو الإيثيلين أو أية سوائل أخرى متعلقة بالتنظيف الجاف ويستمر ذلك لعدد من الأيام بعد التنظيف الجاف.

وعلى الرغم من منع استخدام مادة الأسبستوس في كثير من الدول، فإن الاستخدام الواسع لهذه المادة في الصناعات والبيئات المحلية في الماضي قد ينتج عنه في العديد من الأماكن مواد من الممكن أن تكون شديدة الخطورة. والجدير بالذكر أن داء الأسبست هو عبارة عن حالة طبية تصاب فيه أنسجة الرئة بالتهاب مزمن. ويحدث هذا المرض نتيجة للتعرض المكثف طويل المدى لغبار مادة الأسبستوس المنبعث من المواد التي تحتوي عليها في بعض المنشآت. والذين يعانون من التعرض المستمر لهذه المادة يصابون بصعوبة تنفس شديدة (ضيق النفس)، كما أنهم معرضون بشكل كبير لمخاطر الإصابة بالعديد من الأنواع المختلفة لسرطان الرئة. ونظرًا لأن الكتب غير العلمية لا تؤكد بشكل دائم على التفسيرات والشروح الواضحة، فمن المهم توخي الحذر للتمييز بين العديد من أشكال المرض ذات الصلة.

وفقًا لما صرحت به منظمة الصحة العالمية يمكن تعريف هذه الأمراض بأشكال عدة: داء الأسبست وسرطان الرئة وورم المتوسطة (وهو أحد الأنواع النادرة السرطان والذي يعزى انتشاره بشكل أوسع إلى التعرض طويل المدى لمادة الأسبستوس).

وقد توجد أيضًا في الأماكن المغلقة بعض المصادر البيولوجية لتلوث الهواء، وذلك مثل الغازات والجسيمات الصغيرة التي تنتقل عبرالهواء. فتربية الحيوانات الأليفة ينتج عنها تساقط أوبار هذه الحيوانات، بالإضافة إلى أن جسم الأنسان نفسه قد يلوث الهواء عن طريق تساقط أجزاء صغيرة الحجم من الجلد الميت أو الشعر المتساقط، بالإضافة إلى عث الغبار الموجود في الفراش والسجاد والأثاث ينتج الإنزيمات وفضلات بحجم الميكرومتر، وقد يصدر أيضًا عن المخلفات البشرية غاز الميثان كما تتراكم الأتربة على الجدران وتنتج السموم الفطرية والجراثيم، أما أنظمة تكييف الهواء فقد تحتوي على مسببات مرض داء الفيالقة والعفن. الجدير بالذكر أيضًا أن النباتات المنزلية والتربة والحدائق المحيطة بالأماكن التي نعيش فيها يمكن أن تساعد في انتشار حبوب اللقاح والغبار والأتربة. وفي الأماكن المغلقة، قد يؤدي نقص دورة الهواء إلى تراكم المواد الملوثة بشكل أكثر مما يمكن أن تحدث في الطبيعة.

 

إن التعرض لثلاثة مكونات من تلوث الهواء وهي الجسيمات الدقيقة وثاني أكسيد النيتروجين والأوزون يرتبط بأمراض القلب والجهاز التنفسي حتى عند المستويات الأقل من تلك التي تعتبر آمنة في الولايات المتحدة. في عام 2020، كان التلوث (بما في ذلك تلوث الهواء) عاملاً مساهماً في وفاة واحدة من كل ثماني حالات وفاة في أوروبا، وكان أحد عوامل الخطر المهمة للأمراض المرتبطة بالتلوث بما في ذلك أمراض القلب والسكتة الدماغية وسرطان الرئة، الآثار الصحية الناجمة عن تلوث الهواء قد تشمل صعوبة في التنفس، والصفير عند التنفس، والسعال، والربو، وتفاقم أمراض الجهاز التنفسي والقلب. يمكن أن تؤدي هذه الآثار إلى زيادة استخدام الأدوية، وزيادة زيارات الطبيب أو قسم الطوارئ، والمزيد من حالات الدخول إلى المستشفى والوفاة المبكرة.

آثار سوء نوعية الهواء على صحة الإنسان قد تظهر على المدة البعيد، ولكنها تؤثر بشكل أساسي على الجهاز التنفسي في الجسم ونظام القلب والأوعية الدموية. تعتمد ردود الفعل الفردية لملوثات الهواء على نوع الملوث الذي يتعرض له الشخص ودرجة التعرض والحالة الصحية للفرد والوراثة، تشمل المصادر الأكثر شيوعًا لتلوث الهواء الجسيمات الدقيقة والأوزون وثاني أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت، الأطفال الذين تقل أعمارهم عن خمس سنوات والذين يعيشون في البلدان النامية هم أكثر الفئات عرضة للخطر من حيث إجمالي الوفيات التي تعزى إلى تلوث الهواء داخل المباني وخارجها. بموجب قانون الهواء النظيف، تضع وكالة حماية البيئة الأمريكية قيودًا على بعض ملوثات الهواء بما في ذلك النسب المسموحة من الموثات التي يمكن أن تتواجد في الهواء في أي مكان في الولايات المتحدة. أوضحت دراسة حديثة أن النتائج البيولوجية والصحية لتعرض الهواء المختلط (مثال PM_2.5+ الأوزون) يمكن أن تكون أكبر بكثير من التعرض الفردي لملوث واحد.

الوفيات

 

في عام 2014 قدرت منظمة الصحة العالمية أن تلوث الهواء يتسبب كل عام في الوفاة المبكرة لحوالي 7 ملايين شخص في جميع أنحاء العالم. أشارت الدراسات المنشورة في مارس 2019 إلى أن العدد قد يكون قد وصل لحوالي 8.8 مليون شخص. خلص دراسة نشرت عام 2022 إلى أن تلوث الهواء كان مسؤولاً عن 6.67 (5.90-7.49) مليون حالة وفاة مبكرة في عام 2019. وخلصت نفس الدراسة إلى أنه منذ عام 2015 لم يتم إحراز الكثير من التقدم الهادف في الحد من التلوث المفرط، والذي استمر في التسبب في حوالي 9 ملايين حالة وفاة. تشمل أسباب الوفاة السكتات الدماغية وأمراض القلب ومرض الانسداد الرئوي المزمن وسرطان الرئة والتهابات الرئة.

يُقدر أن تلوث الهواء الخارجي في المناطق الحضرية يتسبب في حدوث 1.3 مليون حالة وفاة في جميع أنحاء العالم سنويًا. يتعرض الأطفال بشكل خاص للخطر بسبب عدم نضج أجهزة الجهاز التنفسي لديهم. في عام 2015 قدر أن تلوث الهواء الخارجي غالبًا بواسطة الجزيئات (PM2.5) تسبب في 3.3 مليون حالة وفاة مبكرة سنويًا في جميع أنحاء العالم أغلبهم في آسيا. في عام 2021 ذكرت منظمة الصحة العالمية أن تلوث الهواء الخارجي قد تسبب في حدوث 4.2 مليون حالة وفاة مبكرة في جميع أنحاء العالم في عام 2016. تشير دراسة أجريت عام 2020 إلى أن المتوسط العالمي لخسارة متوسط العمر المتوقع بسبب تلوث الهواء في عام 2015 كان 2.9 سنة. علاوة على ذلك، فإن المجتمعات التي تعاني من شيخوخة صحية لديها تلوث منخفض للهواء المحيط، مما يشير إلى وجود صلة بين مستويات تلوث الهواء وطول العمر.

خلصت دراسة نُشرت في عام 2022 في مجلة (GeoHealth) إلى أن القضاء على انبعاثات الوقود الأحفوري المتعلقة بالطاقة في الولايات المتحدة من شأنه أن يمنع 46900-59400 حالة وفاة مبكرة كل عام ويوفر 537-678 مليار دولار الناتجة من تجنب الأمراض والوفيات المرتبطة بجسيمات PM2.5.

الوفيات بحسب المنطقة

 

الهند والصين لديهما أعلى معدل وفيات بسبب تلوث الهواء، الهند لديها أيضا عدد من الوفيات بسبب الربو أكثر من أي دولة أخرى وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. في ديسمبر 2013 قدر أن تلوث الهواء قد أودى بحياة 500,000 شخص في الصين كل عام. هناك علاقة إيجابية بين الوفيات المرتبطة بالالتهاب الرئوي وتلوث الهواء من انبعاثات السيارات.

تقدر الوفيات المبكرة في أوروبا الناتجة عن تلوث الهواء بـ 430.000 إلى 800.000 وفاة سنويا. سبب مهم لهذه الوفيات هو ثاني أكسيد النيتروجين وأكاسيد النيتروجين الأخرى (NOx) المنبعثة من المركبات على الطرق. في وثيقة استشارية لعام 2015 كشفت حكومة المملكة المتحدة أن ثاني أكسيد النيتروجين مسؤول عن 23,500 حالة وفاة مبكرة في المملكة المتحدة سنويًا. في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي قدر أن تلوث الهواء يقلل متوسط العمر المتوقع بنحو تسعة أشهر.

الإرشادات

قدرت وكالة حماية البيئة الأمريكية أن الحد من تركيز الأوزون على مستوى الأرض إلى 65 جزءًا في المليار من شأنه أن يمنع 1700 إلى 5100 حالة وفاة مبكرة على مستوى البلاد في عام 2020 مقارنة مع 75 جزء في المليار. توقعت الوكالة أن المعيار الأكثر حماية سيمنع أيضًا 26000 حالة إضافية من الربو المتفاقم، وأكثر من مليون حالة تغيب عن العمل أو المدرسة. بعد هذا التقييم عملت وكالة حماية البيئة على حماية الصحة العامة عن طريق خفض المعايير الوطنية لجودة الهواء المحيط (NAAQS) للأوزون على مستوى الأرض إلى 70 جزء في البليون. أظهرت دراسة اقتصادية جديدة للتأثيرات الصحية والتكاليف المرتبطة بتلوث الهواء في حوض لوس أنجلوس ووادي سان جواكين في جنوب كاليفورنيا أن أكثر من 3800 شخص يموتون قبل الأوان (حوالي 14 عامًا قبل المعتاد) كل عام لأن مستويات تلوث الهواء تنتهك المعايير الفيدرالية. عدد الوفيات المبكرة السنوية أعلى بكثير من الوفيات المتعلقة بحوادث تصادم السيارات في نفس المنطقة والتي يبلغ متوسطها أقل من 2000 سنويًا. وجدت دراسة أجريت عام 2021 أن تلوث الهواء الخارجي مرتبط بزيادة الوفيات بشكل كبير حتى عند مستويات التلوث المنخفضة التي تقل عن المعايير الحالية لأوروبا وأمريكا الشمالية والقيم التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية قبل وقت قصير من تعديل منظمة الصحة العالمية لمبادئها التوجيهية.

 

الأسباب الرئيسية

السبب الأكبر هو تلوث الهواء الناتج عن احتراق الوقود الأحفوري في الغالب إنتاج واستخدام السيارات وإنتاج الكهرباء والتدفئة. تقدر دراسة أجرتها منظمة السلام الأخضر أن هناك 4.5 مليون حالة وفاة مبكرة سنويًا في جميع أنحاء العالم بسبب الملوثات الصادرة عن محطات الطاقة عالية الانبعاثات وعوادم المركبات.

تعد عوادم محركات الديزل ^{[الإنجليزية]} سببا رئيسياً في تلوث الهواء الناتج عن الجسيمات الناتجة من الاحتراق. في العديد من الدراسات التجريبية على البشر (باستخدام غرفة خاصة) ثبت وجود علاقة بين التلوث الناجم عن عوادم محركات الديزل بالخلل الوظيفي الحاد للأوعية الدموية وزيادة احتمال الإصابة بالجلطة.

خلصت دراسة حديثة إلى أن تلوث الهواء بالجسميات (PM_2.5) الناجم عن التجارة والاستهلاك الحاليين غير المقيدين لدول مجموعة العشرين يتسبب في مليوني حالة وفاة مبكرة سنويًا، بينما لا يُتوقع من البلدان النامية أن تنفذ أو تكون قادرة على تنفيذ تدابير مضادة دون دعم خارجي أو جهود منسقة دوليًا.

الألية

قدرت منظمة الصحة العالمية أنه في عام 2016، بلغت نسبة الوفيات المبكرة المرتبطة بتلوث الهواء بسبب أمراض القلب الإقفارية والسكتة الدماغية تقارب 58٪. الآليات التي تربط بين تلوث الهواء من جهة وزيادة وفيات القلب والأوعية الدموية من جهة أخرى غير مؤكدة ، ولكنها تشمل على الأرجح الالتهابات الرئوية والجهازية.

أمراض الكلى

في عام 2021 توصلت دراسة أجريت على 163,197 مواطنًا تايوانيًا خلال الفترة من 2001 إلى 2016 إلى أن كل انخفاض بمقدار 5 ميكروغرام لكل متر مكعب في التركيز المحيط للجزيئات الدقيقة (PM_2.5) كان مرتبطًا بانخفاض خطر الإصابة بأمراض الكلى المزمنة بنسبة 25٪. ووفقًا لدراسة بحثية أخرى شملت 10997 مريضًا بتصلب الشرايين، فإن التعرض العالي للجزيئات الدقيقة (PM_2.5) مرتبط بزيادة البول الزلالي.

 

أمراض القلب والأوعية الدموية

وجدت دراسة نشرت عام 2007 أن التعرض لتلوث الهواء المحيط بالنسبة لعامة السكان هو عامل خطر يرتبط بزيادة إجمالي الوفيات الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية (بنسبة 12-14% لكل 10 ميكروغرام/ م3 زيادة في تركيز الملوث).

يظهر تلوث الهواء أيضًا كعامل خطر للإصابة بالسكتة الدماغية لا سيما في البلدان النامية حيث تكون تركيز الملوثات في أعلى مستوياتها. وجدت دراسة أجريت عام 2007 أنه في النساء لا يرتبط تلوث الهواء بالنزيف ولكن بالسكتة الدماغية الإقفارية. في دراسة جماعية في عام 2011 عثر على أدلة تشير إلى أن تلوث الهواء مرتبطًا أيضًا بزيادة معدل حدوث السكتة التاجية والوفيات الناتجة عنها.

تلوث الهواء والتليف الكيسي

لقد أوضحت إحدى الدراسات التي أجرتها جامعة واشنطن على مدار عامي 1999 و2000 أن المرضى القريبين من تلوث الهواء بالجسيمات المادية تزداد خطورة تعرضهم لتفاقم مرض الالتهاب الرئوي وانخفاض الوظائف التي تقوم بها الرئة. ولقد تم فحص المرضى قبل الدراسة لمعاينة كميات من أنواع معينة من المواد الملوثة مثل بكتريا الزائفة الزنجارية أو بيركهولدرية بصلية جديدة، بالإضافة إلى آثارها الاجتماعية والاقتصادية. ولقد تم وضع المشاركين في الدراسة في الولايات المتحدة الأمريكية بالقرب من وكالة حماية البيئة.^{[بحاجة لتوضيح]} وأثناء هذه الدراسة، تم رصد 117 حالة وفاة مرتبطة بتلوث الهواء. أما الاتجاه العام الذي تمت ملاحظته فهو أن المرضى الذين يعيشون بالقرب من أو في داخل المدن الكبيرة والعواصم من أجل أن تكون الخدمات الطبية في متناولهم، ترتفع نسبة الملوثات في جهازهم التنفسي بسبب زيادة الملوثات المنبعثة في المدن الكبرى. أما مرضى التليف الكيسي الذين هم في الأساس مصابون بانخفاض في وظائف الرئة، فإن التعرض اليومي للملوثات مثل الدخان المنبعث من السيارات والسجائر والاستخدام الخاطئ لأجهزة التسخين المختلفة من الممكن أن يضيف بشدة إلى الخلل الذي يصيب وظائف الرئة.

مرض انسداد الشعب الهوائية المزمن

يجمع مرض انسداد الشعب الهوائية المزمن (COPD) بين مجموعة من الأمراض مثل الالتهاب الشعبي المزمن وانتفاخ الرئة وبعض أنواع الربو. وفي الدراسة التي أجريت في عامي 1960 و1961 في أعقاب حادثة الضباب الدخاني الهائل عام 1952، تمت مقارنة 293 مواطن يعيشون في لندن بحوالي 477 شخص من قاطني بعض المدن التي تصدر عنها نسب وفيات قليلة بسبب الالتهاب الرئوي المزمن (مثل مدن جلوسيستر، بيتربورو ونورويش). وكان جميع الأشخاص الذين أجريت عليهم هذه الدراسة من الذكور الذين يعملون في البريد وتتراوح أعمارهم ما بين 40 و59 عامًا. وعند المقارنة بالأشخاص القادمين من المدن البعيدة، لوحظ أن الحالات القادمة من لندن بها نسبة أكبر من الأعراض الحادة التي تصيب الجهاز التنفسي (ومنها الكحة والبلغم وضيق التنفس) بالإضافة إلى انخفاض كفاءة وظائف الرئة (الحجم الزفيري الأقصى FEV₁ ومعدل قوة التنفس) وزيادة تكون الصديد والنخامة. ولقد كانت الاختلافات أكثر وضوحًا بين الحالات التي كانت أعمارها تتراوح ما بين 50 و59 عامًا. وحددت الدراسة نطاقها في العمر وعادات التدخين، ومن ثم خلصت إلى أن تلوث الهواء على المستوى المحلي هو السبب الأساسي للاختلافات التي تمت ملاحظتها.

ومن المعتقد أن الكثير من الأمراض مثل التليف الكيسي تظهر بشكل أكبر عند العيش في البيئات التي يغلب عليها طابع المدن بشكل أكبر وذلك لما يحتويه من مخاطر شديدة على صحة الإنسان.فلقد أظهرت الدراسات أن المرضى الذين يعيشون في المدن يعانون من الإفرازات الزائدة من المخاطوانخفاض الكفاءة الوظيفية للرئة بالإضافة إلى المزيد من التشخيصات الخاصة بالالتهاب الرئوي المزمن وانتفاخ الرئة.

الآثار الناجمة عن التلوث على الأطفال

العديد من المدن الموجودة في مختلف أنحاء العالم والتي ترتفع فيها نسبة التعرض لملوثات الهواء من الممكن أن يصاب الأطفال الذين يعيشون فيها ببعض الأمراض مثل الربو والالتهاب الرئوي وبعض أمراض الجهاز التنفسي الأخرى، هذا بالإضافة إلى انخفاض معدل المواليد. ولقد تم أخذ بعض التدابير الوقائية للحفاظ على صحة الشباب في بعض المدن مثل نيودلهي بالهند، حيث أصبحت السيارات تستخدم الغاز الطبيعي المضغوط الذي يساعد في التخلص من الضباب الدخاني الكثيف. كما أوضحت أبحاث منظمة الصحة العالمية أن أكبر نسب تلوث بالجسيمات المادية تكون في الدول التي تعاني من تدهور الاقتصاد وارتفاع معدل الفقر والكثافة السكانية. ومن أمثلة هذه الدول مصرو المغرب والسودان ومنغوليا وإندونيسيا. وعلى الرغم من أن قانون الهواء النظيف صدر عام 1970، فإنه في عام 2002 كان هناك ما لا يقل عن 146 مليون أمريكي يعيشون في مناطق لا يتوفر فيها أي من معايير الملوثات التي تم ذكرها في المعايير القومية لنوعية الهواء المحيط الصادرة عام 1997. وقد ضمت هذه المواد الملوثة ما يلي: الأوزون والجسيمات المادية وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والرصاص. وعادة ما يكون الأطفال أكثر عرضة لمخاطر تلوث الهواء نتيجة لأنهم دائمًا ما يكونون خارج المنزل كما أن منافذ التهوية بالنسبة لهم تكون أصغر حجمًا.

الآثار الصحية في المناطق النظيفة نسبيًا

حتى في المناطق التي تنخفض فيها مستويات الهواء الملوث، يمكن أن نجد أن الآثار الناتجة على الصحة العامة قد تكون خطيرة ومكلفة. ويرجع ذلك إلى أن هذه الآثار يمكن أن تحدث على مستويات منخفضة للغاية ومن المحتمل أن يستنشق عدد كبير من الأشخاص مثل هذه الملوثات. وفي إحدى الدراسات العلمية التي أجرتها جمعية الرئة في كولومبيا البريطانية عام 2005، اتضح أن 1 في المائة من التحسن في مدى تركيز كل من الجسيمات المادية الناعمة البالغ قطرها 2.5 ميكروجرام (PM2.5) وغاز الأوزون في الهواء المحيط، سوف يوفر 29 مليون دولار من المدخرات السنوية لهذه المنطقة في عام 2010. ولقد اعتمدت هذه النتيجة على تقييم الصحة بالنسبة للآثار المهلكة التي قد تؤدي إلى الوفاة (معدل الوفيات) والآثار الأقل إهلاكًا التي قد تؤدي إلى الإصابة ببعض الأمراض (معدل الإصابة ببعض الأمراض):

أثر تلوث الهواء على المباني والمنشآت الأثرية

 

كثيرًا ما تتأثر العقارات والأبنية بما يلوث الجو من غازات وأحماض، فيحدث تغير في ألوان المباني نتيجة لترسب الأتربة وتفاعل بعض الملوثات مع الألوان المستعملة في الطلاء، مثل مركبات الرصاص، كما تتآكل المعادن المستعملة في البناء نتيجة لوجود الغازات الحمضية ومن هذه المعادن الحديد والنحاس.

ويلعب الهواء دورًا مهمًا في الاعتداء على الآثار التاريخية، حيث أن الأمر هنا يتعدى الضرر الخاص بأحد الأشخاص، على اعتبار أن هذه الآثار ملك للأمة وللأجيال القادمة فهي من عناصر التراث الحضاري المشترك للإنسانية، ولذلك ينبغي المحافظة عليها وصيانتها.

والآثار بقيمتها العلمية والتاريخية والأدبية والفنية الدينية- وإن كانت تعد ملكًا للدولة التي توجد على إقليمها –إلا أنها في ذات الوقت تعد من عناصر بيئة الإنسان، وهي تعد في نظر المجتمع الدولي جزءًا من التراث المشترك للإنسانية، التي يجب أن تتضافر جميع الجهود لحمايتها.

الآثار الزراعية

وفقًا لتقرير صدر عام 2014 من الهند ، انخفضت المحاصيل الزراعية في المناطق الأكثر تضررًا بمقدار النصف تقريبًا في عام 2011 مقارنة بمستويات عام 1980 بسبب الأوزون على مستوى الأرض وتلوث الهواء بالكربون الأسود.

أثر تلوث الهواء على الحيوان والنبات

يتأثر الحيوان بالتلوث كما يتأثر الإنسان، إما بشكل مباشر أو بتناول نباتات ترسبت عليها ملوثات الجو. ومن الأمثلة المعروفة تأثر الحيوانات كالأبقار والجواميس بمركبات الفلور التي تسبب تآكل الأسنان، وهزال الحيوان، ونقص في إدرار اللبن، وكلها تنعكس على اقتصاديات الإنسان نفسه. وينتشر التلوث بمركبات الفلور في المناطق المجاورة لمصانع الألمنيوم ومصانع الأسمدة الفوسفاتية.

وقد تعرضت كثير من الحيوانات الأليفة للاختناق وماتت نتيجة لامتلاء منطقة الخليج العربي بسبب الدخان الأسود الناتج عن حرائق النفط الكويتية عام 1991، وهذا يوضح لنا مدى الأثر المدمر للتلوث الجوي على منظومة الحيوان.

ومن ناحية أخرى، يؤدي التلوث إلى قصور نمو النباتات ونقص المحصول وتغير لون النبات، وينتج ذلك عن عدة عوامل منها نقص كمية الضوء التي تصل إلى النبات نتيجة لوجود الأتربة في الجو ونتيجة لترسبها على أوراق النبات، الأمر الذي يؤدي إلى انسداد مسام الأوراق التي يستعملها النبات في عملياتها الحيوية.

كما تسبب الغازات حمضية التفاعل، أضرارًا للنباتات ومنها ثاني أوكسيد الكبريت والغازات المؤكسدة وحمض الإيدروفلوريك، وكلها تؤثر بشكل سلبي على النبات وتعيق نموه واستمراره في الحياة.

أثر تلوث الهواء على المناخ

لعل هذا الموضوع أضحى من أكثر الموضوعات أهمية في عصرنا الحالي، وبالتالي فقد حظي باهتمام عالمي واسع النطاق. إن طبقة الأوزون – وهي طبقة غازية من طبقات الغلاف الجوي تعلو الطبقة المتاخمة لكوكب الأرض – تقوم بدور أساسي في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية التي تضر بالحياة على الأرض، ويؤكد كثير من العلماء المختصين إن إتلاف طبقة الأوزون أو إحداث ثغرات بها يؤدي إلى آثار ضارة على الصحة البشرية، وعلى مختلف الكائنات الحية، بل وعلى البيئة المادية أيضًا.

وقد ثبت لهؤلاء العلماء أن بعض العمليات الفيزيائية أو الكيميائية التي تقع في كثير من البلاد تؤدي إلى نقص تركيز الأوزون في طبقات الجو العليا، مما يؤدي إلى أضرار كثيرة، نتيجة نفاذ كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض حيث تؤدي إلى زيادة معدل الإصابة بسرطان الجلد والحروق الشمسية واختلال نظام المناعة، وإصابة عدسة العين بالماء الأبيض، ويمكن أن تتأثر المحاصيل الزراعية والغابات وتتلف أو تقل إنتاجيتها، وتضطرب عملية التمثيل الضوئي، وقد تصاب الأسماك والحيوانات البحرية بالأذى ويقل إنتاج الأوكسجين من النباتات البحرية المغمورة، ومن الممكن أن تحدث تغييرات كبيرة في مناخ الأرض وزيادة درجة الحرارة، وزيادة حدوث الأمطار الحمضية والضباب الحمضي.

وتشير أصابع الاتهام في حدوث ثقب الأوزون إلى عدد كبير من الملوثات التي أدت إلى هذه المشكلة، ومن هذه الملوثات:

• عادم الطائرات التي تطير بسرعة أكبر من الصوت، وذلك لاحتوائه على غازات أكاسيد النتروجين، وكذلك التفجيرات النووية التي تحتوي على هذه الغازات.
• تبين أن هذه الأكاسيد النتروجينية تتصاعد في الهواء من سطح الأرض بنسبة كبيرة جدًا عند إحراق الوقود في المصانع ومحطات توليد الطاقة، وكذلك عند حرق الوقود الصلب المستخدم في إطلاق مركبات الفضاء فهي ذات تأثير مدمر على طبقة الأوزون.
• تحتوي غازات الفريون المستخدمة في دوائر التبريد بالثلاجات وأجهزة التكييف، على مركبات الكلورفلوركربون وهذه تشترك مع أكاسيد النتروجين في تدمير طبقة الأوزون. وهذه المركبات على قدر كبير من الثبات، ولذلك فهي تبقى في الهواء لمدة طويلة، وتنحل بعض جزئياتها في طبقات الجو العليا بتأثير الأشعة فوق البنفسجية معطية بعض ذرات الكلور النشيطة التي تتفاعل بعد ذلك مع الأوزون.

الآثار البيئية الناتجة عن الغازات الدفيئة الملوثة للهواء

إن تأثير الصوبة الزجاجية هو ظاهرة تقوم بواسطتها الغازات الدفيئة ـ غازات توجد في الغلاف الجوي تتميز بقدرتها على امتصاص الاشعة التي تفقدها الأرض ـ بتهيئة حالة معينة في الغلاف الجوي العلوي يتسبب عنها ارتفاع درجة الحراراة كما تؤدي إلى زيادة درجات الحرارة في السطح وطبقة التروبوسفير السفلية. ويعد ثاني أكسيد الكربون الناتج من احتراق الوقود الحفري هو المشكلة الأساسية. وتوجد أنواع أخرى من الغازات الدفيئة تتضمن الميثان ومركبات الهيدروفلوروكربون والبرفلوروكربون وكلوروفلوروكربون وأكاسيد النيتروجين وغاز الأوزون.

ولقد تعرف العلماء على تأثير هذه الغازات منذ ما يقرب من القرن. وفي هذه الفترة ساعد التقدم التكنولوجي في زيادة اتساع وعمق البيانات المتعلقة بهذه الظاهرة. وحاليًا، يقوم العلماء بدراسة التغيرات الطارئة على تركيب الغازات الدفيئة الناتجة عن المصادر الطبيعية أو النشاط البشري من أجل معرفة تأثير ذلك على تغير المناخ.

وهناك أيضًا عدد من الدراسات الأخرى التي تقوم بالبحث في احتمالية ارتفاع درجة حموضة مياه المحيطات نتيجة لارتفاع مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على المدى الطويل، بالإضافة إلى التأثيرات المحتملة على النظم الإيكولوجية المائية كما لاحظ "svante oden" عالم سويدي من علماء التربة أن هناك أمطار تنتج من ذوبان الغازات الحمضية التي تتصاعد من مداخن المصانع في بخار الماء الموجود في الجو ونبه هذا العالم إلى خطورة هذه الأمطار الحمضية وإلى أثارها المدمرة في مختلف عناصر البيئة الطبيعية المتوازنة وأطلق على هذه الأمطار ذالك الاسم الدرامي «حرب الإنسان الكيميائية ضد الطبيعة» فلذا علينا المحافظة على البيئية المحيطة بنا.

الآثار البيئية الناتجة عن محطات الطاقة بالوقود الأحفوري

تعد محطات الطاقة الحرارية إحدى المصادر الصناعية الرئيسية لإنتاج الغازات السامة والجسيمات المعلقة. تسبب محطات الطاقة بالوقود الأحفوري انبعاث ملوثات، مثل: أكاسيد النيتروجين، وأكاسيد الكبريت، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، والجسيمات المعلقة، والغازات العضوية، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.

تشعر المنظمات العالمية والوكالات الدولية، مثل وكالة الطاقة الدولية، بالقلق إزاء الأثر البيئي لصناعة الطاقة باستخدام الوقود الأحفوري، وتحديدًا الفحم الحجري. يُسهم حرق الفحم الحجري إلى حد كبير في تكون المطر الحمضي، وتلوث الهواء، بالإضافة إلى ارتباطه بالاحتباس الحراري. يصعب إزالة الشوائب من الفحم الحجري قبل حرقه بسبب تركيبه الكيميائي. تسبب المحطات الحديثة لتوليد الطاقة بالفحم الحجري تلوثًا أقل مقارنةً بالتصاميم القديمة، ويعود السبب للتقنيات الحديثة (جهاز غسل الغاز) التي تعمل على تصفية هواء العوادم في المداخن.

رغم ذلك لا تزال مستويات انبعاث الملوثات المختلفة في المتوسط أكبر بعدة مرات من محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي. تنقل أجهزة غسل الغاز الملوثات الملتقطة إلى مياه الصرف الصحي، ويتطلب الأمر معالجة لتجنب تلوث الأجسام المائية. في التصميمات الحديثة لمحطات الطاقة، يأتي التلوث الناجم عن محطات الطاقة الفحمية نتيجة انبعاث عدد من الغازات في الهواء، مثل: ثاني أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، فضلًا عن الكميات الكبيرة من مياه الصرف الصحي، والتي من الممكن أن تحتوي على الرصاص، والزئبق، والكادميوم، والكروم، بالإضافة إلى الزرنيخ، والسيلينيوم، ومركبات النيتروجين (النترات والنيتريت).

ينتج المطر الحمضي عن انبعاث أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت. تكون هذه الغازات بطبيعتها حمضية قليلًا، وتنتج عند تفاعلها مع الغلاف الجوي مركبات حمضية، مثل: حمض الكبريت، وحمض النيتريك، وحمض الكبريتيك، التي تسقط كالمطر ويعبر عنها بمصطلح المطر الحمضي. تسببت قوانين الانبعاثات الصارمة وانحدار الصناعات الثقيلة في أوروبا والولايات المتحدة، في الحد من المخاطر البيئية المرتبطة بهذه المشكلة، ما أدى إلى انخفاض الانبعاثات بعد الذروة التي بلغتها في الستينيات من القرن العشرين.

وثقت الوكالة الأوروبية للبيئة عام 2008، عوامل الانبعاثات المعتمدة على الوقود بالاستناد إلى الانبعاثات الفعلية من محطات الطاقة في الاتحاد الأوروبي.

الضباب الدخاني الهائل عام 1952

 

في أوائل ديسمبر عام 1952، سادت مدينة لندن موجة باردة من الضباب. ونتيجة للبرد الشديد الذي تعرضت له المدينة في هذه الفترة، قام سكان لندن بإشعال الفحم للتدفئة بشكل أكثر من المعتاد. ولقد نتج عن ذلك كمية من الهواء الملوث الذي تقابل مع طبقة عكسية تكونت بفعل كتلة كثيفة من الهواء البارد. ومن ثم تراكمت بشكل كبير النسب المركزة من الملوثات الهوائية وبخاصة الدخان الناتج عن احتراق الفحم. ومما زاد هذه الكارثة سوءًا استخدام أنواع من الفحم تفتقر إلى الجودة وترتفع فيها نسبة الكبريت من أجل تدفئة المنازل في المدينة، وذلك من أجل توفير كميات كافية من الفحم ذي الجودة العالية لتصديره إلى الخارج؛ حيث كانت البلاد تعاني من ظروف اقتصادية متدهورة بعد الحرب العالمية. ولقد كان الضباب أو الضباب الدخاني كثيفًا للغاية حتى أن قيادة السيارات كانت من الأمور الصعبة أو المستحيلة. ولقد كان انخفاض مستوى الرؤية بشكل حاد مصحوبًا أيضًا بزيادة كبيرة في النشاط الإجرامي؛ بالإضافة إلى تأخر وسائل النقل عن مواعيدها الطبيعية والتعطيل الفعلي لجميع الأنشطة الحياتية في المدينة. وفي خلال الأربعة أيام التي استمر فيها الضباب الدخاني، توفي على الأقل 4,000 شخص كنتيجة مباشرة لهذا الطقس السيئ.

كارثة مصنع بوبال في الهند

وهي واحدة من أسوأ الكوارث على مستوى العالم في التاريخ حدثت عام 1984. حين تعرض أكثر من 500,000 شخص لغاز ميثيل أيزوسيانات نتيجة لتسرب الغاز من المصنع. تختلف التقديرات حول عدد القتلى حيث بلغ العدد الرسمي للوفيات الفورية 2259، يقدر آخرون أن 8000 ماتوا في غضون أسبوعين ومات 8000 أو أكثر من الأمراض المرتبطة بالغاز.

يمكن أن يشمل منع تلوث الهواء أو تقليله تعديلات على الأنشطة الصناعية والتجارية مثل تصميم عمليات التصنيع المستدامة (وتصميمات المنتجات) واللوائح القانونية ذات الصلة بالإضافة إلى الجهود المبذولة لتحولات الطاقة المتجددة. قد تؤدي الجهود المبذولة لتقليل الجسيمات في الهواء إلى صحة أفضل للإنسان.

التحكم بالتلوث

تتوفر تقنيات واستراتيجيات مختلفة للتحكم في التلوث والحد من تلوث الهواء. من المرجح أن يشمل تخطيط استخدام الأراضي في أبسط مستوياته الأساسية إلى تقسيم المناطق وتخطيط البنية التحتية للنقل. في معظم البلدان المتقدمة يعد تخطيط استخدام الأراضي جزءًا مهمًا من السياسة الاجتماعية مما يضمن استخدام الأراضي بكفاءة لصالح الاقتصاد والسكان الأوسع نطاقاً فضلاً عن حماية البيئة.

أجريت أبحاث على ثاني أكسيد التيتانيوم لقدرته على الحد من تلوث الهواء. كما وجد أن الضوء فوق البنفسجي يطلق الإلكترونات الحرة من المواد وبالتالي تخلق الجذور الحرة التي تفكك المركبات العضوية المتطايرة وغازات أكاسيد النيتروجين.

تبين أن الجسيمات النانوية الآكلة للتلوث الموضوعة بالقرب من طريق مزدحم تمتص الانبعاثات السامة من حوالي 20 سيارة كل يوم.

المدن الأكثر تلوثًا

عادة ما يتركز تلوث الهواء في المناطق الكبيرة التي بها كثافة سكانية عالية خاصة في الدول النامية التي تكون فيها القوانين التي تحافظ على البيئة غير صارمة أو غير موجودة على الإطلاق. ولكن حتى المناطق الآهلة بالسكان في الدول المتقدمة تنالها المستويات التي عندما يصل إليها التلوث تكون ضارة بالصحة.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون

المجموع الكلي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون

يتم انبعاث 10⁶ طن من ثناني أكسيد الكربون سنويًا:

• الولايات المتحدة: 2.795
• الصين: 2.680
• روسيا: 661
• الهند: 583
• اليابان: 415
• ألمانيا: 356
• أستراليا: 340
• جنوب أفريقيا: 232
• المملكة المتحدة: 212
• كوريا الجنوبية: 185

نسبة كل شخص من انبعاثات ثناني أكسيد الكربون

الأطنان المنبعثة سنويًا من ثناني أكسيد الكربون CO₂ بالنسبة للفرد:

• أستراليا: 10
• الولايات المتحدة: 8.2
• المملكة المتحدة: 3.2
• الصين: 1.8
• الهند: 0.5

¤ إن الهواء المحيط يحتوي على نسبة 79 في المائة من النيتروجين الغازي (N₂)، والذي يعتبر بشكل أساسي غير قابل للاحتراق، فإن القدر الأكبر من غاز المداخن من أغلب عمليات احتراق الوقود الأحفوري يكون عبارة عن نيتروجين غير محترق. وثاني أكبر مكون في غاز المداخن هو ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، الذي يمكن أن يكون نسبة تصل من 10 إلى 25 في المائة أو أكثر من غاز المداخن. ويتبعه في الحجم بخار الماء (H₂O) الناجم عن احتراق الهيدروجين الموجود في الوقود مع الأكسجين الموجود في الجو. وأغلب «الأبخرة» التي تتصاعد من مجموعات مداخن غاز المداخن تكون عبارة عن بخار الماء هذا الذي يكون سحابة عند ملامسته للهواء البارد.

ويحتوي غاز المداخن النموذجي الناجم عن احتراق الوقود الأحفوري على مقادير ضئيلة للغاية من مركبات ثاني أكسيد النيتروجين (NOx) وثاني أكسيد الكبريت (SO₂) والجسيمات. ويتم الحصول على مركبات ثاني أكسيد النيتروجين من النيتروجين الموجود في الهواء المحيط بالإضافة إلى أي مركبات تحتوي على النيتروجين في الوقود الأحفوري. ويتم الحصول على ثاني أكسيد الكبريت من أي مركبات تحتوي على الكبريت في الوقود. وتتكون الجسيمات من جسيمات صغيرة للغاية من المواد الصلبة وقطرات سائلة صغيرة للغاية تعطي لغازات المداخن شكلها المحتوي على الدخان.

وتقوم مولدات البخار في محطات الطاقة وأفران المعالجة في مصافي التكرير ومحطات البتروكيماويات ومحطات الكيماويات وأفران الحرق بحرق مقادير كبيرة من الوقود الأحفوري، وبالتالي فإنها تبعث منها مقادير ضخمة من غاز المداخن في الغلاف الجوي المحيط بها. ويعرض الجدول الوارد أدناه المقادير الإجمالية لغاز المداخن الناجم بشكل نموذجي عن احتراق أنواع الوقود الأحفوري، مثل الغاز الطبيعي وزيت الوقود والفحم الحجري. وقد تم الحصول على البيانات من خلال حسابات قياس اتحادية العناصر.

ملاحظة: المتر المكعب هو الأمتار المكعبة القياسية عند درجة حرارة صفر مئوية وعند 101.325 كيلو باسكال، وscf عبارة عن القدم القياسي المكعب عند 60 درجة فهرنهايت و14.696 رطلاً لكل بوصة مربعة.

البؤر (النقاط الساخنة) لتلوث الهواء هي المناطق التي تتسبب فيها انبعاثات تلوث الهواء بتأثيرات صحية سلبية متزايدة للأفراد، وهي شائعة بشكل خاص في المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية حيث قد يكون هناك مزيج من مصادر التلوث الثابتة (مثل المنشآت الصناعية) ومصادر التلوث المتنقلة (مثل السيارات والشاحنات) للتلوث. يمكن للانبعاثات من هذه المصادر أن تسبب بأمراض الجهاز التنفسي والربو لدى الأطفال والسرطان ومشاكل صحية أخرى. تعتبر الجسيمات الدقيقة الناتجة عن محركات الديزل مشكلة كبيرة، إذ تساهم بأكثر من 3.2 مليون حالة وفاة مبكرة حول العالم كل عام، هذه الجسيمات صغير جدًا ويمكن أن تستقر داخل الرئتين وتدخل مجرى الدم. يكون تركيز الجسيمات الدقيقة الناتجة عن محركات الديزل أعلى في المناطق المكتظة بالسكان، يعيش شخص من كل ستة أشخاص في الولايات المتحدة بالقرب من بقعة ساخنة لتلوث الديزل.

 

عادة ما يتركز تلوث الهواء في المناطق الحضرية المكتظة بالسكان، خاصة في البلدان النامية التي تشهد المدن فيها نموًا سريعًا، وتكون اللوائح البيئية متساهلة نسبيًا أو غير موجودة. يؤدي التحضر إلى ارتفاع سريع في معدل الوفيات المبكرة بسبب تلوث الهواء الناتج عن الأنشطة البشرية في المدن الاستوائية سريعة النمو. ومع ذلك حتى المناطق المأهولة بالسكان في البلدان المتقدمة تصل المدن فيها إلى مستويات غير صحية من التلوث مثل مدينتي لوس أنجلوس وروما. بين عامي 2002 و 2011 تضاعف تقريبا معدل الإصابة بسرطان الرئة في بكين. بينما لا يزال التدخين هو السبب الرئيسي لسرطان الرئة في الصين ، فإن عدد المدخنين ينخفض بينما ترتفع معدلات سرطان الرئة.

أكثر المدن تلوثا (عام 2020)	المتوسط (2020)	المتوسط (2019)
الصين، خوتان	110.2	110.1
الهند، غازي آباد	106.6	110.2
الهند، بولاندشهر [الإنجليزية]	98.4	89.4
الهند، بسراخ [الإنجليزية]	96.0	-
الهند، بهوادي	95.5	83.4

في 24 مايو 2022 إعلن أن طهران هي المدينة الأكثر تلوثًا في العالم.وفي مارس 2024 أعلن أن هانوي عاصمة فيتنام هي الأكثر تلوثاً في العالم.

بحلول عام 2030 يتوقع أن تكون نصف انبعاثات التلوث في العالم مصدرها من قارة إفريقيا. من بين المصادر المحتلة لهذا التلوث هو زيادة أنشطة الحرق (مثل حرق النفايات المفتوحة) وحركة المرور والصناعات الغذائية الزراعية والكيماوية وغبار الرمال من الصحراء والنمو السكاني الإجمالي.

وفقًا لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية من المتوقع بحلول عام 2050 أن يصبح تلوث الهواء الخارجي (الجسيمات والأوزون على مستوى الأرض) السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة بالبيئة في جميع أنحاء العالم.

• ضبخان
• غاز المداخن
• غبار كوني
• المطر المغبر
• كيمتريل
• جهاز تنقية الغاز الرطب
• الفحم في الصين
• لجنة معايير جودة الهواء