الأربعاء، 16 نوفمبر، 2016

غازات الدفيئة

غازات الدفيئة
تتميز بعض غازات الغلاف الجوي بقدرتها على امتصاص الأشعة تحت الحمراء وتسمى هذه الغازات بغازات البيوت الزجاجية Green House Gases أو غازات الدفيئة.
ومن اهم غازات الدفيئة في الغلاف الجوي بخار الماء H2o والأوزون O3 وثاني أكسيد الكربون Co2 والميثان CH4 وأكسيد النتروجين No2 (IV) وثلاثي كلوروفلوروميثان CFCL3. والمصدر الرئيسي لثاني أكسيد الكربون هو عمليات احتراق الخشب والوقود الأحفوري (كالنفط والفحم الحجري). أما الميثان فإن مصادره الرئيسية هي مزارع الأرز وتحلل فضلات الحيوانات وحرق المخلفات النباتات ونتيجة لعمليات التعدين وانبعاث الغاز الطبيعي من مستنقعات يكثر فيها غاز الميثان، أما ثلاثي كلوروفلورميثان فالمصدر الرئيسي له غاز الفريون الذي يستخدم في أسطوانات التبريد في الثلاجات، ويدخل في صناعة الأسفنج وفي صناعة مواد التنظيف، ويستخدم في علب يعبأ فيها تحت ضغط عال لرش ملطفات الجو والعطور وعلب الدهان وغيرها، حيث ينفثها كقطيرات رذاذ صغيرة جداً.
وتكتسب الأرض الطاقة الحرارية نتيجة وصول أشعة الشمس (بمعظم طيفها) إلى سطحها وتفقدها بوساطة الإشعاع للأشعة تحت الحمراء (الأشعة الطولية). وتقوم غازات الدفيئة الموجودة في الغلاف الجوي بامتصاص الأشعة الطويلة التي تشعها الأرض وإعادة يثها للأسفل الأمر الذي يولد مصدراً إضافياً لتسخين سطح الأرض. ولذا فإن معدل درجة حرارة سطح الأرض الحالي يبلغ (15 س) وهي درجة معتدلة إذا ما قورنت بدرجات الحرارة على بقية الكواكب. ولولا وجود الغلاف الجوي بتركيبه الحالي (أي بوجود غازات الدفيئة) حول كوكب الأرض لكانت درجة حرارة الأرض أقل بنحو 30س مما هي عليه فعلا الآن.
إن زيادة تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ستؤدي إلى زيادة امتصاص الأشعة الحرارية، وبالتالي ستزيد كمية إشعاعها باتجاه الأرض مما سيؤدي إلى ارتفاع في درجة حرارة سطح الأرض، وهذا ما يعرف بالاحترار العالمي Global Warming. وتساهم النشاطات الصناعية والزراعية وآلات المواصلات التي يستعملها الإنسان في زيادة تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. كما يؤدي قطع الغابات إلى زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الجو لأن النباتات تمتص ثاني أكسيد الكربون في عمليات البناء الضوئي (ومن هنا ورد اصطلاح الغابات هي رئة العالم).
ويتوقع العلماء أن يؤدي الدفء الشامل إلى تغيرات مناخية يكون بعض مظاهرها ارتفاع مستوى مياه البحر وإغراق مساحات شاسعة من الجزر المأهولة والمناطق الساحلية، وتغيير في توزيع الأمطار والأنماط الزراعية الأمر الذي سيؤدي بالتالي إلى الاخلال بالأمن الغذائي العالمي.
2- ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي نتيجة لعمليات الاحتراق والتحلل الطبيعية والنشاطات الإنسانية كالصناعة وآلات المواصلات وغيرها، ويبلغ المعدل العالمي الحالي لتركيزه في الغلاف الجوي 325 جزءاً بالمليون، وهذا الرقم أكبر مما كان عليه بنحو 100 جزء قبل الثورة كما يبين الشكل (9-3). ويختلف تركيز ثاني أكسيد الكربون فوق المناطق الصناعية والمدن عنه في الأرياف حيث يكون تركيزه في الأخيرة أقل (اذكر سيبين لذلك).
يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء، وبما أن البحار تغطي ثلاثة أرباع سطح الأرض فإن هناك تبادلاً مستمراً لثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات حيث يتم سنوياً تبادل ما مقداره 5000 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون بينهما. وتتناسب ذائبية الغازات عكسياً مع درجة الحرارة، لذا يذوب ثاني أكسيد الكربون الجوي في مياه البحار الواقعة في المناطق الباردة، ويتحرر ثاني أكسيد الكربون المذاب في مياه الحار الدافئة منطلقاً إلى الغلاف الجوي. من هنا اعتبرت ابحار الاستوائية مصادر لثاني أكسيد الكربون الجوي بينما اعتبرت المحيطات الباردة مخازناً أو مستودعات له. وتقوم التيارات البحرية في باطن المحيطات بنقل فائض ثاني أكسيد الكربون المذاب في مياه البحر من مستودعاته إلى مصارفه.
ويخشى العلماء والبيئيون من الزيادة المتنامية والمتسارعة للاحترار العالمي نتيجة زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الجو، وتؤدي هذه الزيادة إلى رفع درجة حرارة سطح الأرض، وبالتالي رفع درجة حرارة مياه المحيطات فتقل للأشعة ثاني أكسيد الكربون في هذه المياه وتزيد كمية ما يتحرر منه إلى الجو فيزيد تركيزه، مما يعني زيادة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء وبالتالي زيادة أخرى على درجة حرارة السطح؛ وبالتالي ترتفع درجة حرارة مياه المحيطات مرة أخرى، وهذا يؤدي إلى تقليل الذائبية وهكذا….
شكل (9-3): تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي منذ الثورة الصناعية. لاحظ ثلاثي كلوروفلوروكربون لم يتم إنتاجه إلا حديثاً.
 
سؤال
ماذا يحدث لو استمرت هذه الزيادة بضع سنوات؟
3- الأوزون
يسمي بعض العلماء الأوزون أحيانا متآصل الأكسجين فهو ليس أكسجيناً ذرياً (O) كما أنه ليس جزيئاً من ذرتين (O2) كما في الأكسجين العادي، وإنما يتكون من 3 ذرات متحدة من الأكسجين (O3). وتوجد كميات قليلة من الأوزون في طبقة تروبوسفير نتيجة النشاطات الصناعية المختلفة أو نتيجة تحلل الأكسجين الناجم عن التفريغ الكهربائي المصاحب للبرق أثناء العواصف الرعدية، كما تنتقل إليها كميات من الأوزون الموجودة في طبقات الجو العليا، ويترامح تركيز الأوزون بين 20 إلى 80 جزء بالمليار في هواء المناطق النظيفة وقد يصل إلى 500 جزء بالمليار فوق المدن الملوثة.
ويتركز معظم الأوزون في الغلاف الجوي في طبقة الأوزون الموجودة على ارتفاع 20كم- 30كم والذي يتكون نتيجة سلسلة التفاعلات التالية والتي تمثل عملية مستمرة متوازنة لتكوين الأوزون وتدميره:
أ‌-       يتحلل الأكسجين نتيجة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والتي تقع أطوال أمواجها بين 0.1- 0.2 ميكرومتر (1ميكرومتر= 1/ مليون متر) معطياً الأكسجين الذري
معادلة
حيث U.V هي طاقة الأشعة فوق البنفسجية.
ب- يتحد جزء أكسجين، بوجود العامل المساعد، مع ذرة أكسجين لتكوين جزيء أوزون. والملاحظ أن اصطدام الأكسجين الذري مع الأكسجين الجزيئي لا يكفي لتكوين جزيء أوزون لأن الحرارة المتولدة من هذا الاصطدام كافية لتحلل الأوزون المتكون مرة ثانية، لذا فلا بد من وجود العامل المساعد لامتصاص هذه الطاقة:
معادلة
ج- للأوزون المتكون من التفاعل سابقاً القدرة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية التي تتراوح طول أمواجها بين 0.2- 0.31 ميكرومتر. وعند امتصاصه لهذه الطاقة يتم تدمير الأوزون ويتحلل إلى أكسجين ذري وأكسجين جزيئي (لاحظ أن الأشعة فوق البنفسجية التي يمتصها في هذا التفاعل هي تلك الأشعة الضارة بالإنسان).
معادلة
ويؤدي امتصاص الطاقة في سلسلة التفاعلات المذكورة أعلاه إلى ارتفاع درجة الحرارة في طبقة الأوزون.
الأسئلة
1-      ما الغلاف الجوي وما هي مكوناته؟
2-      ما هي أقسام الغلاف الجوي وما أهمية كل منها؟
3-      مم يتكون المطر الحمضي وما هي آثاره السلبية؟
4-      كيف تكوّن بخار الماء في الغلاف الجوي للكرة الأرضية؟
5-      ماذا يحدث للحياة على سطح الكرة الأرضية لو فقدت الأرض جميع غلافها الجوي فوق ارتفاع 200 كم؟
6-      من الشكل (9-1) قدر درجات الحرارة على:
أ‌-       الارتفاعات التالية: 10كم، 20كم، 40كم، 50كم، 100كم.
ب‌-     مستويات الضغط الجوي التالية: 500 مليبار، 10 مليبار، 1 مليبار، 0.005 مليبار، 0.001 مليبار.
7-      تصور مدنية عمان كمنطقة صناعية كبيرة وتصور وجود بحيرتين لتربية الأسماك واحدة في الأغوار وأخرى في المناطق الصحراوية الشرقية. فإذا عرفت أن الرياح السائدة في الأردن هي رياح غربية وكانت حركة المنخفضات الجوية من الغرب إلى الشرق ففي أي البحيرتين تكون الأسماك أحسن حالاً ولماذا؟
8-      اكتب سلسلة التفاعلات التي تمثل عملية تكوين الأوزون وتدميره.
9-      اشرح أهمية الأوزون الموجود في الغلاف الجوي للحياة على سطح الأرض.


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق