رذاذ هوائي

Aerosols are commonly biological contaminants, particulate contaminants or dust. This diagram shows the size distribution in micrometres of various aerosols.

تلوث ناجم عن جسيمات الغلاف الجوي فوق سماء شمال شرق الهند وبنگلادش

الجسيمات أوالهباء الجوي (Aerosols) يحتوي الغلاف الجوي كميات ضخمة من ذرات الغبار الدقيقة جدا والتي تسمى جسيمات أوذريرات مادية (particulates Matter) مكونة من مواد صلبة غير غازية عضوية ولا عضوية ومن العناصر المعدنية ومن قطيرات وخثرات حمضية وهيدروكربونية ودخان من مختلف الأصناف والأحجام تقل أقطارها كثيرا عن 100 مايكرومتر "مكم" (μm). ويقدر هجريزها في الغلاف الجوي فوق اليابسة بحواليعشرة آلاف جسيمة/ سم3 في المتوسط.

أصناف الجسيمات وفقا لمنشئها

Global aerosol optical thickness

Aerosols over the Amazon each September for four burning seasons (2005 through 2008). The aerosol scale (yellow to dark reddish-brown) indicates the relative amount of particles that absorb sunlight.

الذريرات الأولية يحقن مباشرة في الغلاف الجوي عن طريق النشاطات الإنسانية والعمليات الطبيعية. يقدر ما يحقن في الغلاف الجوي من جسيمات أوذريرات أولية وما يتشكل فيه من ذريرات أوجسيمات ثانوية بمختلف أنواعها وأحجامها بحوالي 2523 مليون طن سنويا (10), منها حوالي 408 مليون طن (16%) تنطلق من النشاطات البشرية الزراعية والعمليات الصناعية والتدفئة، ومن وسائل النقل من احتراق الوقود (الأحفوري)، من فحم وبترول، ومن عمليات حرق الكتلة الحيوية ونشاطات متنوعة أخرى

تحرك الجسيمات من الصحراء الكبرى حتى جزر الخالدات (صورة تيرا / موديس 17.02.2004).

الذريرات الثانوية يتشكل من تفاعلات كيميائية وضوئية كيميائية تجري بين الغازات الموجودة فيه أوبوساطة تخثر الجسيمات الصغيرة على بعضها البعض خاصة عند وجود رطوبة جوية عالية، أوتنتج عن ذرات الغبار الدقيقة التي تظل معلقة في الهواء مدة طويلة, فتتعدل خصائصها الفيزيائية والكيميائية بسبب تعرضها لأشعة الشمس وبسب تناوب عمليات التكاثف والتبخر الجارية عليها وتدعى الجسيمات أوالذريرات الثانوية. يقدر ما يحقن في الغلاف الجوي من جسيمات نحو2115 مليون طن (84%)، تنطلق من العمليات الطبيعية من البراكين والحرائق الطبيعية العواصف الترابية والرملية ومن ذرات الملح البحرية الناتجة عن انتثار قطرات مياه الأمواج وتبخرها ومن بقايا احتراق النيازك.

تتباين مقادير الجسيمات طبيعية وإنسانية المصدر من مكان إلى آخر في العالم، ولكن إجمالا وعلى المقياس العالمي تكون مقادير الجسيمات الناتجة عن المصادر الطبيعية أكبر من تلك الناتجة عن المصادر الإنسانية بحوالي 4-5 أضعاف.

أصناف الجسيمات وفقا لأحجامها

تتباين أحجام الجسيمات كثيرا، فتتراوح أطوال أقطارها بين 0.0001 وعدة عشرات من الميكرومترات ويناهز بعضها 100 مكم (5). والحقيقة لا يبقى منها معلقا في الغلاف الجوي لمدة معتبرة إلا ما قلت أطوال أقطارها عن 30 مكم (12). وعادة تصنف الجسيمات وفقا لأطوال أقطارها كما يلي:

ذريرات (جسيمات) كبيرة :

تزيد أطوال أقطار هذه الجسيمات كثيرا عنعشرة مكم, ولا تتواجد بكميات كبيرة في الغلاف الجوي إلا أثناء العواصف الغبارية وبعيدها وعند انفجار البراكين أوقرب مصادر التلوث الإنسانية في المدن والمواقع الصناعية ومواقع البناء وحراثة الأراضي الزراعة وأثناء حركة المركبات على الطرق المعبدة وغير المعبدة وغيرها من النشاطات الطبيعية والإنسانية، لكن سرعان ما تجد هذه الجسيمات الكبيرة طريقها إلى سطح الأرض تحت تأثير ثقلها والجاذبية الأرضية.

ذريرات (جسيمات) خشنة تقل أطوال أقطارها عنعشرة مكم, وتعهد باسم (PM10) اختصار لعبارة (Particulates Matter Ofعشرة micrometers in diameter). وتتشكل بالعمليات نفسها التي تتشكل بواسطتها ذرات الغبار الكبيرة. ويظل هجريزها قليل نسبيا في الهواء، فقد لوحظ وجود ما بين 25-30 جسيمة/ سم3 منها تتراوح أطوال أقطارها بين 0.5-10 مكم في هواء المدن، وبين 1-2 جسيمة/ سم3 منها في هواء الأرياف . وقدر ما يحقن من هذه الجسيمات في الغلاف الجوي من مصادر طبيعية بحوالي 1250 مليون طن سنويا، ومن مصادر إنسانية بحوالي 325 مليون طن سنويا.

ذريرات (جسيمات) ناعمة :

وتقل أطوال أقطارها عن 2.5 مكم, وتعهد باسم (PM2.5) اختصارا لعبارة (Particulates Matter Of 2.5 micrometer in diameter). وهذه الذريرات دقيقة جدا لا ترى إلا بواسطة المجهر الإلكتروني, وتنجم عادة عن عمليات الاحتراق المتنوعة بما فيها الإحتراقات في محركات المركبات ومنشآت توليد الطاقة والتدفئة المنزلية وإحتراقات الغابات والمخلفات الزراعية وعن بعض العمليات الصناعية.

نويات (جسيمات) إيتكن (Aitken Nuclei):

تقل أطوال أقطار معظم هذه الجسيمات عن 1 مكم, وتعهد عادة باسم نويات إيتكن ( Aitken Nuclei) نسبة إلى العالم الفيزيائي البريطاني الذي اكتشفها وبين دورها في عمليات التكاثف وتشكل السحب والهطول في الغلاف الجوي. لذلك تعهد أيضا باسم نويات التكاثف (Condensation Nuclei). ومن هذه الجسيمات ما تزيد أطوال أقطارها عن 1 مكم وتعهد بنويات إيتكن أونويات التكاثف العملاقة، ويتراوح هجريزها بين 1-10 جسيمة/ سم3. ومنها ما تتراوح أطوال أقطارها بين 0.2-1 مكم، وتعهد بنويات إيتكن الكبيرة. ويتراوح هجريزها بين 1-100 جسيمة/سم3.

مدة بقاء الجسيمات في الغلاف الجوي

لا تظل الجسيمات معلقة في الغلاف الجوي إلى الأبد، فإنها تخضع لعمليات تبادل مستمرة بين الهواء وسطح الأرض، فعاجلا أم آجلا ستنزاح من الغلاف الجوي بوساطة عمليات الترسيب.

تأثيرها على المناخ

جسيمات الغلاف الجوي فوق الأمازون جميع سبتمبر لأربع مواسم حرق (2005 حتى 2008). مقياس الجسيمات (أصفر إلى بني محمر غامق) يبين الكمية النسبية من الجسيمات التي تمتص ضوء النهار.

تدخل الجسيمات الصلبة الدقيقة والرطوبة في الغلاف الجوي للكرة الأرضية باستمرار، منتجة هباء الغلاف الجوي. وتضم الجسيمات الصلبة التراب وغبار الفحم والدخان، وغبار الطَّلْع. ويسهم هباء الغلاف الجوي في تَلوُّث الهواء. كما أنه يُعيد عكس بعض الإشعاع الشمسي إلى الفضاء، مما يسبب انخفاضًا طفيفًا في درجة حرارة سطح الكرة الأرضية. ويُحْدِث الضوء المبعثر بوساطة هباء الغلاف الجوي، الوهج الأحمر في السماء عند الغروب.

انظر أيضاً

رشاش الرذاذ الهوائي
رذاذ هوائي حيوي
Particulate, mixed-phase state of matter
تلوث

مراجع

^ 5_ Lockwood, J.G., 1979 “Cause of climate” Winston and sons, Edward Arnold, London.
^ Mather, J.R., 1974 “Climatology: Fundamentals And Applications” McGraw-Hill book Com. New York, London, Toronto.
^ Sellers, H.N., and Robinson, P.J., 1986, “Contemporary Climatology” Longman Scientific
^ Mather, J.R., 1974 “Climatology: Fundamentals And Applications” McGraw-Hill book Com.