ما هو المطر الحمضي؟
المطر الحمضي: (يسمى أيضاً بالترسب الحمضي) هو مطر أو ضباب أو صقيع أو ثلج أصبح حامضيًا بواسطة الملوثات في الهواء نتيجة للوقود الأحفوري والاحتراق الصناعي الذي ينبعث منه في الغالب أكاسيد النيتروجين (NOx) وثاني أكسيد الكبريت (SO2)، يتم تحديد الحموضة على أساس مستوى الأس الهيدروجيني لقطرات الماء عن طريق تعيين رقم بين (0 و14) حيث يمثل 0 حموضة شديدة ويمثل 14 القاعدية الفائقة (عكس الحموضة).
كما أن مياه الأمطار العادية تتكون من حمض قليل مع نطاق pH من 5.3-6.0، لأن ثاني أكسيد الكربون والماء الموجودين في الهواء يتفاعلون معًا لتكوين حمض الكربونيك وهو حمض ضعيف، عندما ينخفض مستوى الأس الهيدروجيني لمياه الأمطار عن هذا النطاق يتشكل المطر الحمضي، عندما تتفاعل هذه الغازات مع جزيئات الماء والأكسجين من بين المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي تتشكل مركبات كيميائية حمضية خفيفة، مثل حامض الكبريتيك وحمض النيتريك؛ ممّا يؤدي إلى هطول أمطار حمضية، كما يؤدي المطر الحمضي عمومًا إلى تجوية المباني وتآكل المعادن وتقشير الدهانات على الأسطح.
عندما يحرق الإنسان الوقود الأحفوري يتم إطلاق العديد من الغازات (ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين) في الغلاف الجوي وهذه الغازات تلوث الهواء بشكل كبير، تتفاعل ملوثات الهواء هذه مع الماء والأكسجين والمواد الأخرى لتكوين حامض الكبريتيك والنيتريك المحمول في الهواء، قد تنشر الرياح هذه المركبات الحمضية عبر الغلاف الجوي لمسافة مئات الأميال، عندما يصل المطر الحمضي إلى الأرض يتدفق عبر السطح في مياه الجريان السطحي ويدخل في أنظمة المياه ويغرق في التربة.
تحتوي البراكين المتفجرة على بعض المواد الكيميائية التي يمكن أن تسبب المطر الحمضي، بصرف النظر عن هذا فإن حرق الوقود الأحفوري وإدارة المصانع والسيارات بسبب الأنشطة البشرية هي بعض الأسباب الأخرى وراء هذا النشاط.
أسباب المطر الحمضي:
من المعروف أن كل من المصادر الطبيعية والتي من صنع الإنسان تلعب دورًا في تكوين المطر الحمضي، لكنه ناتج بشكل رئيسي عن احتراق الوقود الأحفوري؛ مما يؤدي إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2 ) وأكاسيد النيتروجين (NOx)، فيما يلي بعض أسباب المطر الحمضي:
المصادر الطبيعية:
- يعتبر العامل الرئيسي الطبيعي المسبب للأمطار الحمضية هو الانبعاثات البركانية، حيث تنبعث من البراكين غازات منتجة للأحماض لتكوين كميات أعلى من المعتاد من الأمطار الحمضية أو أي شكل آخر من أشكال هطول الأمطار، مثل الضباب والثلج إلى حد يؤثر على الغطاء النباتي وصحة السكان داخل المناطق المحيطة.
- تتسبب النباتات المتدهورة وحرائق الغابات والعمليات البيولوجية داخل البيئة أيضًا في توليد غازات المطر الحمضية، وثنائي ميثيل كبريتيد هو مثال نموذجي لمساهم بيولوجي رئيسي في العناصر المحتوية على الكبريت في الغلاف الجوي، كما تنتج ضربات الإضاءة بشكل طبيعي أكاسيد النيتريك التي تتفاعل مع جزيئات الماء عبر النشاط الكهربائي لإنتاج حمض النيتريك وبالتالي تشكل المطر الحمضي.
مصادر من صنع الإنسان:
- الأنشطة البشرية تعتبر من الأسباب الرئيسية للأمطار الحمضية، على مدى العقود القليلة الماضية أطلق البشر العديد من المواد الكيميائية المختلفة في الهواء لدرجة أنهم غيروا مزيج الغازات في الغلاف الجوي، تطلق محطات توليد الكهرباء غالبية ثاني أكسيد الكبريت وكثير من أكاسيد النيتروجين عندما تحرق الوقود الأحفوري مثل الفحم لإنتاج الكهرباء، بالإضافة إلى ذلك فإن عوادم السيارات والشاحنات والحافلات تطلق أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت في الهواء وهذه الملوثات تسبب المطر الحمضي.
- الأنشطة البشرية أيضا تؤدي إلى انبعاثات غازات كيميائية مثل الكبريت والنيتروجين وهي المساهم الرئيسي في هطول الأمطار الحمضية، تشمل الأنشطة مصادر تلوث الهواء التي تنبعث منها غازات الكبريت والنيتروجين مثل المصانع ومنشآت توليد الطاقة.
- على وجه الخصوص يعد استخدام الفحم لتوليد الطاقة الكهربائية أكبر مساهم في الانبعاثات الغازية المؤدية إلى الأمطار الحمضية، الغازات مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وأكاسيد النيتروجين (NOx) هي عبارة عن غازات تحدث بشكل أساسي من توليد الطاقة الكهربائية عن طريق حرق الفحم والمسؤولة عن الأمطار الحمضية.
- تطلق السيارات والمصانع أيضًا معدلات عالية من الانبعاثات الغازية على أساس يومي في الهواء خاصة في المناطق الصناعية للغاية والمناطق الحضرية التي تشهد أعدادًا كبيرة من حركة السيارات، تتفاعل هذه الغازات في الغلاف الجوي مع الماء والأكسجين والمواد الكيميائية الأخرى لتكوين مركبات حمضية مختلفة مثل حامض الكبريتيك ونترات الأمونيوم وحمض النيتريك، نتيجة لذلك تتعرض هذه المناطق لكميات عالية جدًا من الأمطار الحمضية، تهب الرياح الحالية هذه المركبات الحمضية على مساحات واسعة عبر الحدود وتسقط على الأرض في شكل أمطار حمضية أو أشكال أخرى من الترسيب، عند وصوله إلى الأرض يتدفق عبر السطح ويمتص في التربة ويدخل في البحيرات والأنهار ويختلط أخيرًا بمياه البحر.
- يؤثر ترسب الحمض أيضًا على الهياكل التي يصنعها الإنسان حيث تحدث معظم تأثيرات ملحوظة على الرخام والحجر الجيري والتي وجدت في العديد من الهياكل التاريخية والمعالم الأثرية وشواهد القبور، يمكن أن يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت وهو سلائف المطر الحمضي مباشرة مع الحجر الجيري في وجود الماء لتكوين الجبس والذي يتقشر في النهاية أو يذوب بالماء، بالإضافة إلى ذلك يمكن للأمطار الحمضية إذابة الحجر الجيري والرخام من خلال الاتصال المباشر.
ما هي أشكال المطر الحمضي؟
هناك شكلين يحدث فيهما الترسب الحمضي وهما الرطب والجاف:
عندما تهب الرياح المواد الكيميائية الحمضية في الهواء إلى المناطق التي يكون فيها الطقس رطبًا تسقط الأحماض على الأرض على شكل مطر أو صقيع أو ضباب أو ثلج، يزيل الحمض من الغلاف الجوي ويترسبه على سطح الأرض، عندما يتدفق هذا الحمض عبر الأرض فإنه يؤثر على عدد كبير من النباتات والحيوانات والحياة المائية، تتدفق مياه الصرف إلى الأنهار والقنوات التي تختلط بمياه البحر مما يؤثر على الموائل البحرية.
الترسيب الجاف:
إذا هبت الرياح المواد الكيميائية الحمضية في الهواء إلى المناطق التي يكون فيها الطقس جافًا فإن الملوثات الحمضية تتسرب إلى الغبار أو الدخان وتسقط على الأرض كجزيئات جافة وهي تلتصق بالأرض والأسطح الأخرى مثل السيارات والمنازل والأشجار والمباني، ما يقرب من 50 ٪ من الملوثات الحمضية في الغلاف الجوي تتراجع من خلال الترسب الجاف، يمكن أن تنجرف هذه الملوثات الحمضية عن سطح الأرض بواسطة العواصف المطيرة.
تم اكتشافه في القرن التاسع عشر خلال الثورة الصناعية حيث كان الكيميائي الاسكتلندي روبرت أنجوس سميث أول من اكتشف هذه الظاهرة عام 1852 كعلاقة بين المطر الحمضي وتلوث الغلاف الجوي في مانشستر بإنجلترا، لكنها لفتت انتباه الجمهور بشكل رئيسي في الستينيات حيث تمت صياغة هذا المصطلح في عام 1972 عندما نشرت صحيفة نيويورك تايمز تقارير حول تأثيرات تغير المناخ التي بدأت في الظهور بسبب حدوث المطر الحمضي في غابة هوبارد بروك التجريبية في نيو هامبشاير.
