ما هو المطر الحمضي ؟ واسبابه وأضراره

مفهوم المطر الحمضي

يتم ترسيب الحمض على شكل مطر في هذه الظاهرة، ويحدث ذلك عندما تتفاعل الملوثات مثل الكبريت وأكاسيد النيتروجين مع مياه الأمطار.

يعد المطر الحمضي عبارة عن نتيجة ثانوية لأنشطة الإنسان التي تسبب انبعاث أكاسيد النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي، مثل حرق الوقود الأحفوري وتقنيات التخلص من النفايات غير الصحية.

ابتكر الكيميائي الاسكتلندي روبرت أنجوس سميث مصطلح “المطر الحمضي” عام 1852، أثناء دراسته لكيمياء مياه الأمطار بالقرب من المدن الصناعية في إنجلترا واسكتلندا، وقد كتب عن النتائج التي توصل إليها في عام 1872 في كتاب “الهواء والمطر: بدايات علم المناخ الكيميائي..

مكونات المطر الحمضي

تتكون قطرات الماء الحمضية من انبعاثات الهواء بمستويات غير متناسبة من الكبريت والنيتروجين المنبعثة من المركبات وعمليات التصنيع، ويحدث الترسب الحمضي في هذه القطرات بطريقتين:

• الترسيب الرطب: هذه هي الطريقة التي يتم من خلالها إزالة الأحماض من الغلاف الجوي وترسيبها على سطح الأرض.
• الترسيب الجاف: يحدث ذلك في حالة عدم هطول الأمطار، حيث يتم إلتصاق الترسيب الجاف للجسيمات والغازات الملوثة بالأرض من خلال الغبار والدخان.

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 علينا أن ندرك أن المطر النظيف الذي نشهده بانتظام، بالرغم أنه ليس مطرًا نظيفًا تمامًا، حيث يتفاعل الماء وثاني أكسيد الكربون معًا لتشكيل حمض كربونيك ضعيف، والذي في حد ذاته ليس ضارًا للغاية، والتفاعل الناتج هو:

H 2 O (l) + CO 2 (g) ⇌ H 2 CO 3 (aq)

تكون قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار العادية حوالي 5.7، مما يعطيها طبيعة حمضية، وتحتوي على أكاسيد النيتروجين والكبريت التي تتطاير بفعل الرياح مع جزيئات الغبار، وتستقر على سطح الأرض عندما تنزل في شكل مطر.

يتم أكسدة ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين ثم يتفاعلان مع الماء لتكوين حمض الكبريتيك وحمض النيتريك على التوالي، ويتم توضيح تفاعل تكوين الحمض في المعادلة التالية:

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 يسبب أضرارًا جسيمة للزراعة والنباتات والحيوانات، حيثيزيل جميع العناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات وبقائها، كما يؤدي إلى تغيير تركيبة التربة ويسبب مشاكل في الجهاز التنفسي للحيوانات 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.

تتجلى العواقب البيئية للأمطار الحمضية بشكل أكبر في الموائل البحرية، مثل البرك والبحيرات والمستنقعات، حيث يمكن أن تصبح الأسماك وغيرها من الحيوانات البرية سامة.

تُسبب مياه الأمطار الحمضية ترشح الألومنيوم من جزيئات التربة، حيث تتدفق عبر التربة وتصل إلى الجداول والبحيرات.

يؤدي التآكل إلى تقشر الطلاء وتآكل الهياكل الفولاذية مثل الجسور، وتؤثر على صحة الإنسان، كما يؤدي إلى تجوية المباني الحجرية والمنحوتات.

أمثلة على أضرار المطر الحمضي

تاج محل

يعتبر “تاج محل” واحدًا من عجائب الدنيا السبع، وهو يتأثر بالأمطار الحمضية، حيث تنبعث أكاسيد الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي من العديد من الصناعات الموجودة في مدينة أجرا.

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

يؤدي تراكم كبريتات الكالسيوم إلى تآكل هذا المعلم الجميل.

تمثال الحرية

تضررت “تمثال الحرية” المصنوع من النحاس جراء التعرض للأمطار الحمضية والأكسدة لأكثر من 30 عامًا، مما تسبب في تغير لونه إلى اللون الأخضر.

كيفية تجنب أضرار المطر الحمضي

يمكننا التأكد من انبعاث أكاسيد النيتروجين والكبريت كإجراء وقائي وحيد ضد المطر الحمضي.

كونهم مواطنين مسؤولين، يجب أن يكون الفرد على دراية بالآثار الضارة التي تنتجها الصناعات التي تنتج نفايات مركبة من النيتروجين والكبريت بشكل غير أخلاقي.

يجب استخدام مصادر الطاقة البديلة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، حيث تساعد مصادر الطاقة المتجددة على تقليل حدوث الأمطار الحمضية، نظرًا لأنها تنتج انبعاثات أقل بكثير.

هناك مصادر أخرى للطاقة الكهربائية، مثل الطاقة النووية والطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية.

إذا لم يتم وقف الأمطار الحمضية، فهذا ما سيحدث:

ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين هما المواد الكيميائية الرئيسية للأمطار الحمضية، ويمكن أن تؤثر أيضًا على البشر، حيث يدخل الحمض في الفواكه والخضروات والحيوانات، وبالتالي يحتمل تعرض البشر للأمراض.

آثار المطر الحمضي على النظام البيئي

يضم النظام البيئي النباتات، والحيوانات، والكائنات الحية الأخرى، بالإضافة إلى بيئتها بما في ذلك الهواء والماء والتربة.

آثار المطر الحمضي على الأسماك والحياة البرية

تؤثر الأمطار الحمضية بشكل أكبر في البيئات المائية مثل البرك والبحيرات والمستنقعات، وقد تكون ضارة للأسماك والحياة البرية الأخرى. عندما تتسرب مياه الأمطار الحمضية عبر التربة، يمكنها أن تذوب الألومنيوم من جزيئات الطين وتتدفق إلى البرك والبحيرات. وكلما زاد عدد الأحماض المتدفقة إلى النظام البيئي، زاد إطلاق المزيد من الألمنيوم.

توجد بعض أنواع النباتات والحيوانات التي تتحمل المياه الحمضية وكميات معتدلة من الألومنيوم، في حين أن البعض الآخر حساس للأحماض ويفقد الصغار منهم معظمهم مع انخفاض الرقم الهيدروجيني، وتكون الأنواع الأكثر حساسية للظروف البيئية السيئة بيئياً أكثر عرضة للتأثر من البالغين.

عندما يكون الرقم الهيدروجيني عند الرقم 5، فإن معظم بيض الأسماك لا يفقس، وعند انخفاض مستويات الأس الهيدروجيني، يمكن أن 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.

آثار المطر الحمضي على النباتات والأشجار

يعد مشهد الأشجار الميتة أو المحتضرة شائعًا في المناطق المتأثرة بالأمطار الحمضية، حيث يرشح المطر الحمضي الألومنيوم من التربة، وهذا الألومنيوم يمكن أن يضر بالنباتات والحيوانات ويزيل المعادن والمغذيات التي تحتاجها الأشجار للنمو.

في المناطق الجبلية العالية، يمكن أن تؤدي الضباب والسحب الحمضية إلى نزع العناصر الغذائية من أوراق الأشجار، مما يتركها بأوراق وإبر بنية أو ميتة. وبعد ذلك، تصبح الأشجار أقل قدرة على امتصاص ضوء الشمس، مما يجعلها ضعيفة وأقل قدرة على تحمل درجات الحرارة المتجمدة.

التحمض العرضي

يمكنُّ أن يؤدي ذوبانُ الثلوجِ والأمطارِ الغزيرةِ إلى ما يُعرفُ باسمِ التحمُّضِ العرضي.

قد تتأثر البحيرات ذات المستوى الحمضي المنخفض مؤقتًا بتأثيرات المطر الحمضي عندما يتسبب ذوبان الثلوج أو هطول الأمطار الغزيرة في زيادة الترسب الحمضي، ولا يمكن للتربة أن تحول دون ذلك.

يمكن أن تؤدي هذه المدة القصيرة من ارتفاع درجة الحموضة إلى إجهاد قصير المدى على النظام البيئي، حيث يمكن أن يؤدي إلى إصابة أو قتل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية أو الأنواع.

صحة الإنسان والمطر الحمضي

لا يعتبر المشي في المطر الحمضي، أو السباحة في بحيرة متأثرة بالأمطار الحمضية، أكثر خطورة على الصحة من المشي أو السباحة في المطر العادي أو البحيرات غير الحمضية.

ومع ذلك، عندما تحتوي الملوثات الناتجة عن المطر الحمضي – مثل SO2 وNOX، وكذلك جزيئات الكبريتات والنترات – في الهواء، فإنها يمكن أن تكون ضارة للصحة البشرية.

يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت SO2 وأكاسيد النيتروجين NOx في الغلاف الجوي لتكوين جزيئات نترات وكبريتات دقيقة يمكن للأشخاص استنشاقها في رئتيهم.

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.