مقدمه ای بر انتشار ذرات معلق در جو

 آلودگي هوا عبارتست از وجود هر نوع آلاينده اعم از جامد، مايع، گاز و يا تشعشع پرتوزا و غير پرتوزا در هوا به مقدار و اندازه در مدت زماني كه كيفيت زندگي را براي انسان و ديگر جانداران به خطر اندازد و يا به آثار باستاني و اموال خسارت وارد آورد. یکی از مهمترین آلاینده­های هوا، از نظر اثر منفی بر روی سلامت، اقتصاد و تخریب محیط زیست ذرات معلق است.

به­طور کلی ذرات معلق در هوا به مجموعه­­ی گسترده­ای از ذرات گفته می­شود که زیر مجموعه­های آن در بسیاری از خواص تفاوت دارند. دود، گرد و غبار، غبار، مایعات ذره­ای، مه، دوده و خاکستر همگی در خانواده­ی ذرات معلق در هوا قرار می­گیرند. بسته به اینکه ذرات ریز معلق از کدامیک از حالات و منابع در هوا پخش شوند، خواص مربوط به جنس، هندسه و حالت فیزیکی آنها متفاوت است.

ذرات معلق در جو

ذرات معلق در جو شامل ذراتي چون سولفات­ها و نيترات­هاي حاصل از اكسيداسيون دي­اكسيد گوگرد و اكسيد­های نیتروژن، ناشي از سوختن سوخت­هاي فسيلي، مواد آلي حاصل از اكسيداسيون تركيبات آلي فرار، دودة ناشي از آتش سوزي­ها و غبارهاي معدني و بیابانی كه از فرآيند فرسايشي خاك به واسطة وزش بادهاي شديد پديد مي­آيند، مي­باشند. در مقياس جهانی حجم ذرات طبيعي معلق در جو از جمله نمك­هاي دريایی، گرد و غبار بیابانی و ذرات آتشفشاني، در حدود 4 تا 5 برابر حجم ذرات معلقی است كه از فعاليت­هاي انساني منشأ مي­گيرند. اما اين نسبت در برخي از مناطق، به خصوص مناطق صنعتي واقع در نيم كرة شمالي، به واسطة آلودگي­هاي انسان ساخت به ميزان قابل توجهي تغيير مي­كند. بسياري از اين ذرات به همراه نزولات جوي و يا ته­نشيني مستقيم از لايه­هاي پاييني جو خارج شده و دوباره به سطح زمين باز مي­گردند. در ادامه پیرامون انواع انتشار ذرات معلق به جو توضیحاتی ارائه گردیده است.

ذرات معلق صنعتي و انسان ساخت

با گسترش روزافزون فعاليت­هاي بشري گروهی از مواد معلق در جو شكل گرفتند كه منشأ انساني دارند. بعد از انقلاب صنعتي تاكنون، غلظت ذرات معلق توليد شده توسط انسان از جمله مواد معلق سولفات­دار به سرعت رو به افزايش بوده و از مرز طبيعي خود گذشته است. اين ذرات همانند ساير ذرات معلق ديگر علاوه بر جذب درصدي از نور خورشيد و انعكاس باقيماندة آن از دماي سطح زمين مي­كاهند .

ذرات معلق آتشفشاني

اين ذرات توسط بادهايي كه در سطح آرام سپهر مي­وزند در سراسر كرة زمين پراكنده و حدود دو سال در آرام سپهر باقي مي­مانند و با بازگرداندن نور خورشيد به خارج از جو، به مقدار قابل توجهي از مقدار نور و انرژي رسيده از خورشيد به جو و سطح زمين مي­كاهند و سبب كاهش محسوس دماي هوا در اين مناطق مي­گردند. سرماي نسبي كه در سال 1993 در نيم كرة شمالي به­وجود آمد را مي­توان به عنوان يكي از اثرات لاية معلق ذرات آتشفشاني مربوط به فوران بزرگ كوه­هاي ميناتوبو دانست كه حتي نشانه­هاي بقاي آن در جو توسط اطلاعات به­دست آمده از ماهوارة علمي تحقيقاتی SAGE که با هدف رديابي ذرات معلق آتشفشاني در مدار زمين قرار گرفت، تا سال 1995 تایید گردید. پخش غبارهاي آتشفشاني در جو علاوه بر كاهش نسبي دما، باعث بروز اثرات نامطلوب جوي ديگري نيز مي­شود. به دنبال يك فوران آتشفشاني، مقادير عظيمي خاكستر به همراه اسيد كلريدريك و گاز دی­اکسید گوگرد به آرام سپهر وارد مي­شوند. در اكثر اوقات اسيد كلريدريك به علت جذب بخار آب موجود در آرام سپهر سنگين­تر شده و به صورت باران­هاي اسيدي از تودة ابر متراكمي كه به علت فوران آتشفشاني بالاي دهانة آتشفشان پديد آمده خارج مي­گردد. دي اكسيد گوگرد نيز به اسيد سولفوريك تبديل شده و در نهايت همانند اسيد كلريدريك، جذب رطوبت نموده و ذرات معلقي را پديد مي­آورد كه براي مدت زيادي در جو باقي خواهند ماند. واكنش­هاي شيميايي كه در سطح اين ذرات انجام مي­شوند، باعث افزايش سطح پتانسيل توليد كلرين در جو شده و ضمن انجام واكنش­هاي مخربي با نيتروژن آرام سپهر، مقدمات تخريب لاية اوزون را فراهم مي­آورند .

غبارهاي معدني ناشی از فرسایش بادی

این غبارها توسط باد از سطوح ماسه­ای، رسی و سیلتی مناطق بیابانی بلندشده و توسط چرخندها و سیستم­های هواشناسی در فواصل طولانی پخش می­شوند. قسمت اعظم مناطق تولیدکننده گرد و غبار طبیعی در اثر فرسایش بادی در کمربند خشک جهان با بارش سالانه کمتر از 250-200 میلی­متر در سال، که از شمال غربی آفریقا شروع شده و تا نواحی مرکزی و جنوبی آسیا امتداد می­یابد، قرار دارد. منطقه خاورمیانه که مساحت زیادی از آن در این کمربند قرار دارد، جزء منابع اصلی ایجاد طوفان­های گرد و غبار است. به طور کلی، به دليل عدم دانش كافي در چگونگي فرآيند توزيع غبار به لحاظ تركيبات معدني، قطر آن­ها، فرآيند انتقال و جابجايي در جو، چگونگي خروج تدريجي آن­ها از سيستم­های جوی و از همه مهمتر ناشناخته بودن محل دقيق كانون­هاي توليد غبار، ميزان و حجم فعاليت غبارزايي اين مناطق، ارزيابي دقيق اثرات غبار معدنی ناشی از فرسایش بادی بسيار دشوار است .