الرحيم الرحمن الله بسم

311 الهواء: بيئة تلوثAir Pollution ENS 311

الجيالني الله عبد د. هشام البيئية العلوم قسم

المناطق وزراعة والبيئة األرصاد كليةالجافة

1

البيئي التلوث:(Intrduciton) المقدمة

يتوقف لم البش##ري التطور و األرض سطح على اإلنسان ظهور منذ المختلفة التط##ور م##دارج في بنجاح يتدرج أن اإلنسان استطاع فقد أح###دث الطاقة على الس###يطرة من تمكنه أن كما وجه في تغي###يرا

غ##زو في الشروع و المحيطات و البحار أغوار سبر و األرض كوكب العل##وم في بعبقرية الم##ادة أس##رار اخ##تراق ح##تى و بل الفض##اء

البيولوجية. التعقيد و الضخامة من اليوم أصبح اإلنسان نشاط تأثير أن إال

التلوث مشاكل ظهرت و للبيئة الدقيق بالتوازن يخل أصبح بحيث على الحياة تهديد إلى يؤدي الذي األمر اسع و نطاق على البيئي طبقة يمزق و األجواء و المحيطات و األنهار و البحار في و األرض

من القادمة الضارة األشعة من األرض تحمي التي األوزونم(.1995 )المنهل الشمس بشكل ظهر الذي و الدمار و القتل مصادر أحد هو البيئي فالتلوث

فأصبح المتقدمة بالدول الصناعية المدن قلب في ملموس و واضح جمال يشوه و الحياة رونق عنها يحبس الحلق في كالغصة

الطبيعة.

تعاني أصبحت بل المشكلة هذه عن بمنأى ليست العربية الدول و كان أن و القضية بهذه تهتم فأخذت المختلفة البيئة مشاكل من النمو إلى تسعي الدول هذه كانت إذ بعيد زمن منذ يكن لم ذلك

لم هامشية بأنها البيئة قضايا إلى تنظر و االجتماعي و االقتصادي تبلغ المشاكل كانت حين في باهتماماتها يأخذ و قلقها يثير حدا

للنشاطات السلبية لآلثار ذلك و الصناعية الدول شاغل البيئية الذي و للخطر عرضة أصبحت التي البيئة على التقنية و الصناعية الصناعية الدول واجهت راحته. فقد و اإلنسان صحة على ينعكس غيرها و الصناعية النشاطات بسبب البيئية الكوارث من الكثيرم(.1984 )أمين

نمو مع و العربية للدول المختلفة التنموية الخطط بداية مع و من يتبعه وما المدن في الصناعة تمركز و القرى و الصغيرة المدن بدأت المدن إلى الهجرة زيادة و علمي و اجتماعي و تجاري نشاط

و الصحية و التعليمية األوساط جميع في باالختالف الحياة مظاهر إلى قاد الذي و االتصاالت و المواصالت و الصناعية و الزراعية

كثير في البيئة تحولت و الصحية و االجتماعية المشاكل من العديد

2

مختلفة بأنواع ملوثة بيئة إلى الصناعية خاصة و الكبرى المدن من النظر إعادة إلى مدعوة العربية الدول أصبحت التلوث. حينئذ من الستغالل السليم التخطيط وإلى البيئة مع التعامل كيفية في

مواردها الستغالل المحتملة العواقب في اإلمعان إلى و موردها الناتجة البيئية األخطار دراسة كذلك علمية غير بطريقة الطبيعية

و الصحي الصرف مخلفات و الوقود احتراق و الصناعة من للمبيدات المتزايد االستعمال و المختلفة بأنواعها النفايات

للتفكير مدعوة الدول هذه األخرى. كذلك الملوثات و الكيميائية الطبقة و الماء و الهواء طبقة أي الحيوي المحيط مصير في

و )العودات الحياة فيها تتركز التي األرضية للقشرة السطحيةم(.1993 باصهي

العربية الدول تواجه التي البيئية المشاكل نستعرض أن أردنا إذا و عرف الذي و البيئة علم لتعريف العلمي التأصيل بعض إلى نحتاج

حماية و لدراسة العلمية الحقول من لعدد المعرفة "تطبيق بأنهأساسية: محاور ثالثة على يرتكز أنه البيئة" كماالضارة. البيئية العوامل تأثيرات من اإلنسان أوال: حماية فعاليات من العالمي و المحلي المستوى على البيئة ثانيا: حماية

الضارة. اإلنسان كما و الجاني هو أنه كما عليه المجني هو اإلنسان أن هنا نجد و

الحكم" و الخصم أنت و الخصام "فيك الشاعر يقول نوعية تحسين و غيره أو اإلنسان بفعل سواء أفسد ما ثالثا: إصالح

سعادته. و اإلنسان سالمة فيه لما البيئة يأخذ الذي و بالتلوث يرتبط البيئة علم أن هنا يالحظ و أشكاال

و اإلشعاعي، التلوث و المياه، تلوث و الهواء، تلوث فهناك مختلفة Purdom & Anderson الضوضائي التلوث و بالمبيدات، التلوث

م(. 1980 اندرسون و بوردوم(1980

و و أسبابها حيث من المعاصرة البيئية المشكالت لتنوع نظرا الحدود تتخطى التي المتداخلة العلوم من البيئة علوم تعد نتائجها

التطبيقية و اإلنسانية و الطبيعية العلوم بين تفصل التي التقليدية و الجيولوجية و الكيميائية و الحياتية كالعلوم التقليدية بفروعها

تلك بين الفجوات تسد بحيث الهندسية و االقتصادية و الجغرافيةبينها. الوصل حلقة تكون و العلوم

3

أو الكيميائية الم##واد بس###بب تغ###ير آي يع###نيPollution التل###وث وللبيئة. الطبيعية الكفاءة في األخرى الحيوية أو الطبيعية العوامل

بسبب للبيئة الطبيعية المكونات في بالتغيير تعريفه يمكن والحيوية. أو الفيزيائية أو الكيميائية التفاعالت

و ب##راكين من الطبيعية الكوارث عن ناتجا طبيعيا التلوث يكون وقد اإلنس##ان نش##اطات بس##بب ص##ناعي تل##وث أو فيض##انات و عواصفم(.1997 )السويدان المختلفة

من العديد تواجه متفاوتة بدرجات و العالم دول جميع فإن إذامثل: التلوث مشاكل

الهواء. تلوث-المياه. تلوث -السائلة. و الصلبة المخلفات -الضوضائي. التلوث-اإلشعاعي. التلوث -المبيدات. -التلوث. أنواع من ذلك وغير -

Air Pollution الهواء تلوث اله##واء تل##وث اإلنس##ان ع##رف لقد في يعيش ك##ان عن##دما ق##ديما

الع##راق وفي الفراعنة عند ع##رف داخله##ا. و الن##ار ويشعل الكهوفإنجلترا. خاصة أوروبا وفي بابل بمنطقة

لسببين: التلوث أنواع أخطر من الهواء تلوث يعد و يحيط الذي الجوي فالغالف الجوي الغالف محدودية األول: هو

عشر بضع سمكة يبلغ الذي و باألرض كقشرة يكون يكاد كيلومترااألرضية. الكرة بحجم قارناه لو نفسها التفاحة إلى التفاحة

كيلو15 على يزيد ما يستهلك اإلنسان الثاني: أن غراما من يوميا الغذاء. من غرام كيلو و الماء من غرامات كيلو بثالث مقارنة الهواء

اإلنسان أمام االختيار تجعل للهواء المستمرة الحاجة هذه و كانت مهما المتوفر الهواء يتنفس أن لإلنسان من البد إذ معدوما الماء شرب تجنب يستطيع قد حين في تلوثه درجة و نوعيته

م(.1988 )محمود الفاسد الغذاء أكل أو الملوث إلى ماسة الحاجة بل الغذاء أو الماء تلوث إهمال ذلك يعني ال و

دراسة أهمية إبراز بذلك قصدت لكن و المشاكل تلك كل تجنب إذا خاصة أبنائنا صحة على و صحتنا على نطمئن حتى الهواء نوعية الناس أكثر أن عرفنا األطفال. هم بالتلوث تأثرا

4

راح والتي الهواء تلوث بسبب البيئية الكوارث من كثير حدثت وقد عام بلجيكا في حدثت كارثة الناس. فهناك من كثيرة أعداد ضحيتها تراكم بسبب أيام ثالثة خالل المئات ومات مرض حيث م1930

من أيام أربعة خالل م1948 عام أمريكا وفي الهواء في الملوثات أشهر شخص. ولكن14000 عن يزيد ما مرض الملوثات تراكم حيث لندن مدينة في م1952 عام في كانت الهواء لتلوث حادثة أيام عشرة عن تزيد ال مدة في شخص4000 يقارب ما مات

1000 ومات الحدث تكرر م1956 عام الهواء. وفي تلوث بسببشخص.

تلوث مشكلة لمناقشة عالمي مؤتمر أول عقد م1959 عام في ولندن. مدينة في الهواء

Air Pollution Definition الهواء تلوث تعريف في أك77ثر أو م77ادة وج77ود "هو بأنه اله77واء تلوث يعرف و

الخ77ارجي المب77اني( أو )داخل ال77داخلي الج77وي الغالف دخ77ان أو رذاذ أو أتربة أو غاز شكل علىالخارجي( )الجو

أن يمكن زمنية لم77دة و ص77فات و بكمية بخ77ار أو رائحة أو ال77تي أو الممتلك77ات أو الحي77وان أو لإلنس77ان ضرر تسبباإلنسان". سعادة و راحة على السلبي التأثير تسبب

أو االح##تراق بعملية ترتبط الهواء تلوث مشكلة أن الغالب في ونجدالهواء. تلوث مشكلة إلى تؤدي االحتراق عملية أن آخر بمعنى

الض##ارة الجسيمات و الغازات من الكثير تطلق المختلفة فالمصادر تك##ون بالت##الي و الطبيعية المكون##ات في تغ##ير محدثة اله##واء إلى

البيئة. و اإلنسان على آثارها تنعكس التي و الهواء تلوث مشكلة

(.Air Pollution System) الهواء تلوث نظام في عليها يرتكز ال##تي المح##اور هي اله##واء تل##وث بنظ##ام ويقصد تبعث ال##تي المص##ادر من تب##دأ المش##كلة أن فنجد المش##كلة دراسة

اله##واء في الملوث##ات ه##ذه انطالق ذلك بعد ثم لله##واء بالملوث##ات اتجاهها من الفيزيائية الظ##روف وهي عليها الجوية الظ##روف وتأثير

ال##تي التف##اعالت وهي الكيميائية الظ##روف ت##أثير ك##ذلك وتركيزها ذلك بعد ثم غيرها أو كيماوية ض##وء تف##اعالت سوءا الجو في تحدث

تقودنا وه##ذه الملوث##ات ه##ذه مص##ير أو الملوثات لهذه المستقبالت

5

يك##ون أن يجب حيث المش##كلة في التحكم قض##ية في التفك##ير إلىيلي: بما في ذلك تلخيص المصدر. ويمكن في

والكيميائية( الفيزيائية الجوية )الظروف الجو المصادر .جماد( نبات، حيوان، )إنسان، المستقبالت

التحكم

:Air Pollution Sources الهواء تلوث مصادرالطبيعية: ( المصادر1

والرياح العواصف البحر، رذاذ الغابات، حرائق البراكين، وتشمل والمستنقعات البكتيري والنشاط الحيوي والتحلل األتربة، تثير التي

األوزون( )طبقة العليا الجو طبقة في كيماوية الضوء التفاعالتالنتروجين أكاسيد تكون إلى يؤدي الذي والبرق

. المختلفة اإلنسان نشاطات بفعل التي أو الصناعية ( المصادر2

مثل:المختلفة. الصناعات مداخن-والنقل. المواصالت وسائل -الطاقة. توليد محطات -البترول. ومصافي تكرير محطات -المياه. تحلية محطات -النفايات. محارق -

6

Air Pollution الهواء تلوث في المستخدمة الوحداتUnits.

المقياس لدينا يكون أن يجب الهواء تلوث مشكلة نقيم أن أردنا إذا اله###واء. والوح###دات في الملوث###ات ترك###يز لقي###اس الوح###دات أو

فهن##اك متع##ددة اله##واء في الملوث##ات ترك##يز لقي##اس المس##تخدمة أو 3)جم/م حجم على كتلة ش###كل على تك###ون ال###تي الوح###دات

.gm m-3( 3مايكروجرام/م في جزء ب# يعرف ما وهو حجم على حجم شكل على يكون أو

.ppm ppb البليون في جزء أو المليونكالتالي: وهي األساسية الوحدتين بين عالقة هناك أن كما

μ g m-3 = ppm x MW of poll. x 10 3 24.5

ppm = μ g m -3 x 24.5 MW x 103

للملوث. الجزيئي الوزن هوMW أن علما p= 1 1 جوي ضغط تحت جوية ظروف في تتحقق العالقة وهذه

atm.م25 حرارة ودرجة.

Emission Factors االنبعاث معامل من كمية استهالك من المنبعثة الملوثات كمية هو االنبعاث معامل المركبات النواع متحكمة ظروف في محسوب معامل وهو الوقود

التشغيل وظروف وكميته المستخدم الوقود نوع حسب المختلفة جداول. شكل على المختلفة( ويكون المحرك وحاالت سرعة )من

كجم/ طن هي االنبعاث معامل لقياس المستخدمة والوحدة / )كتلة كم1000/ كجم و الغالب، في الثابتة )كتلة/كتلة( للمصادر

)المركبات(. المتحركة مسافة( للمصادر

المركبات من المنبعثة الغازات لبعض االنبعاث معامل بين1 جدولكم.1000 المركبة تسير عندما بالجرام المنبعثة الكمية وهيالمركبات.( معامل االنبعاث للملوثات من 1جدول ) أولالهيدرو- أكسيد ثانيالجسيماالوحدةالمركبة نوع

7

ت / جم

للوحدة

أكسيد الكبريت

/ جمللوحدة

النتروجين

/ جمللوحدة

كربون / جم

للوحدة

أكسيد الكربون

/ جمللوحدة

مركباتالبنزين

1000كم

20.5410.314.5377

مركباتالديزل

1000كم

)الكبري2.419(ت

112.643.5

وتكون صناعة ولكل يحرق وقود لكل انبعاث معامل هناك أن كما الوقود المادة من طن لكل الملوث أو الغاز من كجم الوحدة

الكبريت( )نسبة20.1 ينتج الزيت من طن احتراق فمثال المحترقالكبريت. أكسيد ثاني من كجم

Primary Air Pollutants األولية الملوثات المص###ادر من تنبعث ال###تي الملوث###ات األولية بالملوث###ات ويقصد

هي: الملوثات هذه وأهم الهواء إلى مباشرة

الكربون. أكسيد أول-الكبريت. أكاسيد-النيتروجين. أكاسيد -الهايدروكاربونات.-وغيره(. )كالرصاص الجسيمات-

Carbon Mono Oxide الكربون أكسيد أول غاز -1(CO). كاملة الغير االحتراق عملية من الكربون أكسيد أول غاز يتكون كميته % من75 من أكثر أن حيث السيارات محركات داخل له الرائحة و اللون عديم غاز هو و السيارات من الجو إلى تنبعث

الملوثة الغازات أشد من فهو اإلنسان على الخطيرة أضرارهسمية. للهواء

2C + O2 → 2CO

الدم في الهيموجلوبين مع يتحد أنه في الغاز هذا سمية تكمن و األوكسجين من الجسم أنسجة يحرم وبذلك األوكسجين من بدل

و اإلنسان جسم في ومرضية فسيولوجية تغيرات إلى يؤدي والذي هذا خطورة من يزيد مما الموت. و عنها ينتج ان يمكن الحيوان

8

مرة300 – 200 تكون الهيموجلوبين مع اتحاده سرعة أن الغاز إذا الوفاة يسبب الهيموجلوبين. و مع األوكسجين اتحاد من أسرع

المناطق في خاصة المليون في جزء700 عن تركيزه زاد أكسيد أول بغاز التسمم حوادث من الكثير حدثت قد المغلقة. و

يدخل حيث الشتاء فصل في خاصة العالم دول في الكربون الغرف المشتعل( داخل )الفحم البدائية التدفئة أدوات البعض

الوفاة. كما إلى يؤدي قد و الغرفة يلوث و ينطلق الغاز أن حيث ماء مضخات بداخلها يوجد التي اآلبار داخل التسمم يحدث

من لذا المغلقة المناطق من تعد األنفاق الوقود. و تستخدم بالشكل التهوية تكن لم إذا خاصة داخلها هذا تركيز زيادة المتوقع

من كبيرة لكمية حوله ومن المدخن يعرض التدخين أن الجيد. كما مغلقة مناطق في التدخين كان كلما حيث الكربون أكسيد أول غاز

في أكثر تفصيل أنظر) خطره زاد كلما والغرف المباني داخل.( تالية صفحات

أكسيد ثاني غاز تشمل و الكبريت أكاسيد-2(.SO3) الكبريت أكسيد ثالث ( و(SO2 الكبريت

Sulfur Dioxide (SO2) and Sulfur Trioxide (SO3) الوقود في الكبريت نسبة على المصادر من انبعاثها كميات تعتمد و

الهوائية الملوثات من الكبريت أكسيد ثاني يعتبر المستخدم. و حس على ويؤثر اللون وعديم لالشتعال قابل غير غاز فهو الخطرة

برائحته المليون. ونشعر في جزء0.3 إلى تركيزه وصل إذا الذوق يتأكسد أن ويمكن المليون في أجزاء3 تركيزه وصل إذا الحادة

بخار مع يتفاعل ( والذيSO3) الكبريت أكسيد ثالث وينتج الجو في (. كماH 2 SO4) الكبريتيك حمض ويكون الهواء في الموجود الماء

من تزيد بسببه تتكون التي واألحماض الكبريت أكسيد ثاني أن طريق عن الجسم إلى الكبريت أكسيد ثاني يدخل المعادن. و تأكل إذ والحيوان لإلنسان التنفسي الجهاز على فيؤثر التنفس جهاز المخاطية لألغشية على الشديد التخريش على يعمل مسببا

الهوائية القصبات والتهاب الصدري واأللم الجاف السعال وضيقا للحبال تشنج الغاز لهذا العالية التركيز تسبب التنفس. كما في

واختناق. فجائي تشنج إلى يؤدي الذي الصوتية الكبريت أكسيد ثاني لغاز منخفضة ولو لتراكيز الطويل والتعرض

التهاب يسبب كما )الطعم( والشم الذوق لحاستي ضعف يسبب تأثرا أكثر هم واألطفال الرئوي والتصلب المزمن الهوائية للقصبات

عامة. كما بصفة الهوائية الملوثات وبقية خاصة بصفة الغاز بهذا التي الهوائية الشعيرات بها تقوم التي التنظيف عملية يعيق أنه

9

ويهيج للعيون المخاطي الغشاء يهيج أنه كما التنفسي الجهاز تبطن الديمومة صفة لها تأثيراته الجلد. وأغلب العالج فيها يؤثر ما وقليال

السلبية تأثيراته إلى باإلضافة م(. هذا1993 باصهي و )العودات صفحات في أكثر تفصيل أنظر) المباني و النباتات على

.(تالية ثاني و النتريك )أكسيد النتروجين أكاسيد-3

NO&NO2 النيتروجين( أكسيد Nitric Oxide (NO) & Nitrogen Dioxide (NO2)

م(1000 من )أكثر عالية حرارة درجات عند النيتروجين أكاسيد تتكون لهذه مصدر اكبر هي السيارات فإن لذا المحرك داخل االحتراق أثناء

و لإلنسان التنفس الجهاز إثارة تسبب النيتروجين الملوثات.أكاسيد الجسم يمتص إذ اإلنسان استنشقها ما إذا الحية لألنسجة مهيجة عموما الدم في الهيموجلوبين مع تتحد أن يمكن أنها % منها. كما60 حوالي

األطفال يتعرض و الخاليا إلى األوكسجين نقل تمنع و استنشاقها حين الماء بخار مع تتفاعل األكاسيد هذه أن التسمم.كما لهذا غيرهم من أكثر

أن كما الخطرة النيتروجين أحماض تكون الجوي الهواء في الموجود وجود و الشمس أشعة وجود في النيتروجين أكسيد ثاني

الذي الصناعي الضباب و األوزون غاز تكون و تتفاعل الهيدروكاربونات األغشية تهاجم الملوثات وهذه المزدحمة المدن بعض سماء في يشاهد

في أكثر تفصيل انظر) التنفسي الجهاز و العيون و المخاطية .( تالية صفحات

HC Hydro Carbons الهيدروكربونات-4 و البترول مصاف و السيارات محركات من تنبعث الهيدروكربونات

و الكرب##ون على تحتوي التي المواد هي الصلبة. و النفايات محارق وق###درة نش###اط على تعتمد مختلفة ت###أثيرات لها و الهي###دروجين

ازدادت كلما نش##طة و فعالة كانت . فكلما الهيدروكربوني المركب. خطورتها

الب##نزين مركب##ات إن حين في ج##دا نش##طة االوليفين##ات فمجموعة و الهيدروكربونات من أنواع هناك أن .كما التفاعل ضعيفة الحلقية

لإلص##ابة مس##اعدة تعت##بر الن##وى عدي##دة الحلقية المركب##ات هي التفاعالت في دورها إلى إضافة البنزوبيرين مركب مثل بالسرطان

.( تالية صفحات في أكثر تفصيل انظر) كيميائية الضوءParticulates الجزيئات أو الجسيمات -5

10

احتراق نتيجة السيارات عوادم من تنبعث التي الجسيمات هي و منها سيئة صحية آثار لها التي الجسيمات من العديد هناك و الوقود

عملية في للمس##اعدة للب##نزين تض##اف ال##تي الم##ادة هو و الرصاص المش##اكل بعض يس##بب الجو في الم##واد ه##ذه انطالق .و االح##تراق ترسب .و اإلنس##ان جسم في الدموية الكري##ات نقص مثل الص##حية على ي##ؤثر و العص##بي الجهاز إرباك إلى يؤدي الجسم في الرصاص العقلية الحالة على يؤثر و الذكاء يضعف فهو خاص بشكل األطفال

ص77فحات في أك77ثر تفص77يل انظر) العقلي التخلف يس##بب و.(تالية

الهواء وتلوث النقل وسائل Transportation and Air Pollution

، شاحنات ، ) سيارات المختلفة بأشكالها النقل وسائل إن كبير دور ( لها وقوارب سفن ، نارية دراجات ، قطارات ، طائرات

أكسيد أول % من70 من أكثر تصدر . فهي الهواء تلوث في ( NOx) النيتروجين أكاسيد % من35 من وأكثر ( ،CO) الكربون

أكسيد ثاني من أقل نسب إلى باإلضافة هذا والهيدروكربونات ( الوقود في الكبريت نسبة ) حسب SO2 ) ) الكبريت

. وغيره رصاص من والجسيمات فيما المختلفة النقل لوسائل بالنسبة األكبر الدور لها والسيارات

المدن داخل وتحركها النتشارها وذلك الهواء بتلوث يتعلق. زمان كل في السكنية والمناطق

بالحرية تشعره التي بسيراته الشديد بارتباطه يشعر منا واحد كل . وكل تامة وحرية ويسر براحة مكان أي إلى واالنتقال الحركة في

الملوثات من جدا قليلة كمية تطلق سيارته أن يعتقد منا واحد . البيئة أو الهواء تلوث عن المسؤولة هي سيارته تكون لن وبالتالي

مليون300 عن يزيد ما العالم في السيارات جميع اجتماع لكن ، والضوضاء الملوثات من كبيرة كميات يطلق سوف تقريبا سيارة في الصناعات مجمل % من10تمثل السيارات صناعة أن فضال

( Nevers , 19995) الصناعية الدول

السيارات وبالذات النقل لوسائل الواسع لالنتشار نظرا إذن وعلى النقل بوسائل يرتبط عامة الهواء تلوث بأن القول نستطيع

إليه المضاف البنزين تستخدم التي بالسيارات الخصوص وجه. الرصاص

11

المركبات من المنبعثة الملوثات Air Pollutants from Automobiles لتلوث الرئيسية المصادر من تعد المركبات أن آنفا ذكرنا كما

المصدر هي المركبات أن نجد جدة مدينة ففي المدن داخل الهواء الغاز % من97 عن يزيد فما الكربون أكسيد أول لغاز الرئيس كذلك ، المركبات من يكون المختلفة المصادر من للجو المنبعث

أنها كما % ،87للهيدروكربونات رئيس مصدر تعد المركبات أن 10- 8 ونسبة % ( ،36) النتروجين ألكاسيد كذلك رئيس مصدر من تكون المختلفة المصادر من المنبعثة الجسيمات % من

كذلك تشارك . والمركبات الرصاص جسيمات خاصة المركبات نسبة على تعتمد الكمية وهذه الكبريت أكاسيد من كميات بإطالق

. الوقود في الكبريت

المحرك. داخل اإلحتراق وعملية الهواء تلوثAir Pollution and Combustion Inside the Engine

وهي وماء الكربون أكسيد ثاني الكامل االحتراق نواتج أن نجدلون. أو رائحة لها ليس نواتج األخرى المواد من العديد تنتج الغالب في االحتراق عملية ولكن

تكون أن يمكن الملوثات . وهذه الملوثات تسمى والتي المختلفة ، النتروجين أكاسيد ، الكبريت أكاسيد ، الكربون أكسيد أول

، المعادن أكاسيد ، المعادن ، المتطاير الرماد ، الدخان. واألحماض ، الهيدروكربونات

من ويكون االحتراق عملية تحدث المركبات داخل المحرك وفي داخل المحركات أن نجد لذا ، كامل احتراق إلى الوصول الصعب

. المختلفة بالملوثات تبعث المركبات

نواتج أن نجد لذلك كاملة تكون ال الغالب في االحتراق عمليات أو التفاعل لماذا وفهم . لمعرفة الملوثات على تحتوي االحتراق معرفة إلى نحتاج الكمال إلى يصل أو كامال يكون ال االحتراق. الخلط نسبة على تعتمد والتي تالتفاعال اتزان ظروف

الوقود / كتلة الهواء ) كتلة الوقود إلى الهواء = نسبة الخلط نسبة . )

داخل االحتراق عملية فهم علينا التلوث نشوء كيفية لمعرفة فيه وما الوقود مع سيمتزج الذي النقي الهواء مسار وتتبع المحرك

12

حتى المحرك اسطوانة إلى دخوله لحظة منذ محسنات من. للبيئة ملوثة كغازات العادم من خروجه

باألكسدة يعرف كيميائي تفاعل أو كيميائية عملية هو االحتراق الضوضاء صدور أو وانطالق األكسجين مع للمادة السريعة. والحرارة

: التالية بالمعادلة االحتراق تبسيط ويمكنCO + O2 CO2

2H2 + O2 2H2O

هي عوامل ثالث المحرك داخل االحتراق عملية في يتحكم أنه كما :

. والتهوية الحرارة درجة ( ، االحتراق ) مدة الوقت

Ignition IiTurbulance وقود+هواء

Temperature ΔH

Combustion Productsلطاقةااالحتراق نواتج

Time الزمن

والوقود الهواء خلط نسبة فيه يتحكم المحرك داخل واالحتراق نسبة وهذه والوقود للهواء1 – 15 هي لالحتراق المثالية والنسبة بل ثابتة تكون ال النسبة هذه . لكن المحرك داخل الكامل االحتراق

الملوثات ومعظم الكامل غير االحتراق عملية تحدث وبالتالي تتغير. كامل الغير االحتراق عملية نتيجة تكون العادم من تخرج التي

C8 H18 + 12.5 ( O2 + 3.79 N2 ) 8CO2 + 9H2O 47 N2

Air /fuel = 1 mole of fuel /59.5 mole of air 114 / 1666 = 1 / 15

ذلك عن فستتولد البوجي شرارة بواسطة الوقود اشتعال وبعد يتسبب مما م2000 من أكثر إلى تصل قد جدا عالية حرارة درجة

الذي التفاعل ومنها طبيعية غير كيميائية تفاعالت أحداث عنه اكسيد أول فينتج والنتروجين الجوي األكسجين بين فيما يحدث

الخارج إلى االحتراق غرفة من يمر الغاز وهذا( NO) النتروجين يتحد وبعدها الخارجي للهواء مالمسته عند فيبرد العادم طريق عن

13

اإلشتعال الخلط

وعلى النتروجين أكسيد ثاني ليكون األكسجين من أخرى كمية مع الكاملة غير االحتراق نواتج ضمن من بأنه القول يمكن حال أي

الكبريت أكاسيد من قليلة وكميات النتروجين أكاسيد من مزيج تأكسد من الغالب في يتكون الذي الكبريت أكسيد ثاني وأهمها

الكامل والتكرير التنقية لعدم نتيجة البنزين مع الموجود الكبريت. الخام للزيت

عادم من تنبعث التي العالية الرصاص كمية مثل الجسيمات أما إيثيل رابع وتكسير الحتراق فيها السبب فيرجع البنزين محرك

داخل الفرقعة لمنع للوقود كمحسن يضاف الذذي الرصاص. المحرك

وجد الرصاص من الوقودالخالي استخدام قبل التقديرات أحد وفي هواء إلى سنويا تمر الرصاص من طنا ألف250 حوالي أن

المحركات في البنزين احتراق من للبيئة سام كتلوث بريطانيا وال عالية وبكثافة يوميا تزداد السيارات وأعداد اآلن هنا بناء فكيف وال السيارات لجميع شاملة وصيانة مراقبة بدون مثيل لها يعرف

باستمرار ستكون العادم نم المنطلقة الغازية المخلفات أن شك حتى أو المحرك لصيانة رئيسية قواعد توضع لم ما زيادة في

. معينة زمنية فترات على دقيقا فحصا فحصه تضاف التي المحسنات من العديد أيضا هناك فإن الرصاص بجانب

الصدأ لتمنع تضاف التي العضوية المركبات بينها ومن البنزين إلى المعادن لتأكسد المانعة والمركبات ، المحرك داخل في والتجمد

. البنزين نقاء درجة لتحديد األصباغ وبعض التي فالسيارات التلوث زيادة في دورا تلعب التضاريس أن كما

غيرها عن تلوثا أقل تكون المنبسطة واألراضي السهول في تسير. والمرتفعات الهضاب في تسير التي

الملوثات كميات عليها تتوقف التي العوامل. المحرك من المنبعثة

سواء السيارات عوادم تطلقها التي الملوثات ونوعية كمية إن العوامل من العديد على " تتوقف الديزل أو " البنزين المحرك

: يلي فيما أهمها إجمال يمكن والتي. وحجمه المحرك شكل 1#. فيه المستخدم الوقود تركيب 2# سفرية حالة # إسراع # ) تباطؤ المحرك فيها يدار التي الطريقة 3#

( مستمرة. المختلفة البيئية التضاريس 4#

14

. ونظافته المحرك صيانة 5# من العادم حسب وضع حركة( كمية الملوثات المنبعثة 1جدول )

المحرك السير حالةالتسارعالسكون حالةالملوث

بسرعاتوعالية منتظمة

التباطؤ

أكسيد أول نسبة الكربون

%4-90-81-72-9

الهيدروكربونات( بالمليون )جزء

500-1000

50-800200- 800

3000-12000

أكاسيد النتروجين

في ) جزءالمليون(

100-50100-4000

1000-3000

5-50

( Seinfeld, 1986: ) المصدر من المنبعثة الملوثات كمية مقدار في فاالختال ( يبين1) الجدول

. البنزين لمحرك المختلفة الحركية الظروف تحت المركبات الكربون أكسيد أول نسبة أن الجدول من فيالحظ

) حالة السرعة تخفيف عند أقصاها في تكون والهيدروكربونات النحو على المحرك يدور ال عندما التشغيل بداية عند ( أو التباطؤ إدارة في تستخدم وال تفقد ( بحيث السكون ) حالة للطاقة الكامل

عند بهما التلوث نسبة تنخفض . بينما تامة بكفاءة المحرك السفرية السير خطوط في المنتظم والسير المقبولة السرعة النتروجين أكسيد أول فيزداد ذلك من النقيض وعلى الطويلة

حرارة درجات الرتفاع نتيجة العظمى السرعة حالة في والرصاص. منها التخفيف عند يتناقص فيما االشتعال

الملوثات ابنعاث من للتقليل والطرق الوسائل: المركبات من: المركبات من الملوثات ابنعاث لتقليل اساسية طرق هناك

الداخلي االحتراق عملية بتطوير وذلك التشغيل نظام تطوير 1# والوقود الهواء بين الخلط نسبة بتطوير ذلك يكون وقد للمحرك

. االشتعال ووقت. وحجمه شكله في المحرك تصميم تطوير 2# وخلوه المحترق الوقود نوعية تطوير 3#

15

للتقليل الكيميائية الوسائل بعض باستخدام العادم غاز معالجة 4# قليلة أو خطرة غير مواد إلى تحويلها أو المنبعثة الملوثات من

. تقدير أقل على الخطر. للمركبات الدوري الفحص 5# التقليل إلى ت##ؤدي التي والمتزنة الواعية القيادة بأهمية التوعية 6#

. المركبات من المنبعثة الملوثات كمية منSecondary Pollutants الثانوية الملوثات-6

األولية الملوث##ات تفاعل نتيجة الجو في تتك##ون التي الملوثات وهي الظ##روف ت##وفر وعند الجو مباش##رة( في المص##ادر من )المنبعثة.التفاعالت لهذه المالئمة

Chemical Reactions in الجو في الكيماوية التفاعالتthe Atmosphere

حيث الجو في تحدث التي التفاعالت جميع التفاعالت بهذه يقصد و تتوفر حين بعضها مع الجو في الموجودة المواد الملوثات تتفاعل مثل ثانوية ملوثات التفاعالت هذه عن وينتج معينة جوية ظروف

من خطورة أشد الملوثات هذه تكون وقد وغيرها األحماض التفاعالت هذه مباشرة. و المصادر من تنبعث التي ألولية الملوثات

.الليل و النهار في تحدث

NO + NO2 + H2O 2 HNO2

N2O5 + H2O 2HNO3

SO2 + O2 2 SO3

SO3 + H2O H2SO Photochemical Reactions الضوكيماوية التفاعالت

للملوثات تحدث التي التفاعالت بها يقصد الضوكيماوية التفاعالت الشمس. أشعة وجود في وذلك الجوي الغالف أو الجو في األولية

النهار. في إال تحدث ال التفاعالت هذه فإن إذن أو الذرة قبل من فوتون بامتصاص الضوكيماوية التفاعالت تبدأ

األيونات. أو الحر الجذر أو الجزيء الطول على وبالتالي الطاقة على يعتمد االمتصاص هذا نتيجة

الممتص. للفوتون الموجي التي األشعة هي الضوكيماوية التفاعالت بها تبدأ التي األشعة و

البنفسجية. فوق و الرؤية مجال في تكون تمتصه التي للمادة إثارة أو تفكك إلى يؤدي الفوتون امتصاص إن

للفوتونات. امتصاصها حين الجزيئات تفكك هو هنا يهمنا والذي

16

التفاعل يسمى الجزيء وتفكك الفوتون المتصاص األولي التأثير تسمى التفكك ذلك تعقب التي التفاعالت و األولي الضوكيماوي

ثانوية. تفاعالتكالتالي: الضوكيماوية التفاعالت تلخيص يمكن

A + hν Aيتفكك. أو فيثارhν الشمسية الطاقة يمتصA عنصر أن حيث

A B + C.B & C عنصرين إلى يكونA ل فالتفكك

شدة على تعتمد الجو في تحدث التي الضوكيماوية التفاعالت عدد وطول طاقة على يعتمد بالتحديد التفاعل وذلك الشمسي اإلشعاعالممتص. للفوتون الموجة

E = hνC = λνE = hc/λ

طولλ الضوء، سرعةc التردد،ν ثابت، h الطاقة،E حيثالموجة.

والوقت الطول لخطوط دالة عن عبارة الشمسي اإلشعاع شدة الجو في الملوثات وكمية الغيوم وشدة واليوم السنة خالل

الجوية. الظروف واستقرارية.Zenith Angle زنث زاوية

بالنسبة الرأسي والخط األفقي الخط بين تقع التي الزاوي وهيالشمس. لحركة

الشمسرأسيزنث زاوية

أفقي

سطح عند تحدث التي الضوكيماوية التفاعالت أهمهي: التروبوسفير طبقة أسفل في األرض

الشعة امتصاصه " نتيجةNO2" النتروجين أكسيد ثاني غاز تفكك)للفوتونات(. الشمس

NO2 + hν NO + O

17

Oحر( )جذر ذري أوكسجين عن عبارةFree radicalجدا. نشط(.μm 0.4) متر مايكرو0.4 تقريبا ( لألشعةλ) الموجي والطول

يتفاعل جدا والنشط التفاعل من ( المتكونO) الذري األوكسجين جسم وجود في األوزون ويكون الجو في الموجود األوكسجين مع

بسرعة األوزون تفكك لمنع الزائدة الطاقة المتصاصM )) ثالثالتفاعل. نفس في

O + O2 + M O3 + M

ثاني ( وينتجNO) النتروجين أكسيد مع يتفاعل األوزون أن ثم( كالتالي:NO2) النتروجين أكسيد

O3 + NO NO2 + O2

الضوء للتفاعالت األساسية الدورة تمثل الثالث التفاعالت هذه وكيماوية.

OZONE (O3) األوزون-7 لكنه مباش##رة األولية المص##ادر من ينتج ال ث##انوي مل##وث األوزون

له مل##وث يعت##بر و كيميائية الض##وء التفاعالت نتيجة الجو في يتكون طبق##ات في دوره عكس على األرض س##طح عند س##يئة ص##حية آثار

العليا. الجو أكس##يد ث##اني غ##از يتحلل عن##دما الجو في يتك##ون األرض سطح عند

التالية: المعادلة حسب الشمس أشعة وجود في النتروجينNO2 + hv → NO + O

األوكس##جين مع يتفاعل التحلل من تك##ون الذي الذري األكسجين و يك##ون و الزائ##دة الطاقة المتص##اص ث##الث جسم وج##ود في الج##وياألوزون

O2 + O + M → O3 + M ال##دول و الش##مس أش##عة وج##ود يتطلب األوزون تك##ون أن وحيث

تك##ون ف##المتوقع السنة أيام معظم المشرقة بأيامها تتصف العربية األوزون لتك##ون األساس##ية المواد أن و خاصة األيام معظم األوزون لها. الرئيسية المصادر من فالسيارات النتروجين( متوفرة )أكاسيد

في األوزون غ##از وج##ود بين التفريق قض##ية إلى ننبه أن هنا ويجب العليا الجو طبق##ات في فهو األرض سطح عند و العليا الجو طبقات

18

الله ب#إذن يحمي و الموجة القص##يرة البنفسجية فوق األشعة يمتص إعت##ام و الس##رطان م##رض مس##ببات من فهي أض##رارها من األرض ي##ترتب الذي األرض سطح تسخين زيادة إلى باإلضافة العين عدسة

فله األرض س####طح عند األوزون المش####اكل. أما من الكث####ير عليه يهيج أنه كما التنفسي للجه##از مهيج غ##از فهو كب##يرة ص##حية أض##رار

من و المط##اط تش##قق في يتس##بب و للنب##ات ض##ار أنه كما العين و كث##ير العربية ال##دول في السيارات إطارات استهالك أن المالحظ

غ##از وج##ود هو كثيرة، تكون قد التي ،و األسباب ضمن من يكون قد.( تالية صفحات في أكثر تفصيل انظر) األوزون

SYNERGISM. التداؤب و معقدة تكون الهواء تلوث نتيجة تحدث التي الصحية المشاكل و

SYNERGISM التداؤب أو التعاون يسمى ما بسبب ذلك و متداخلة من ضررا أكثر يكون معين أثر ألحداث مادة من أكثر اشتراك هو و

حده. على واحدة كل ضرر الملوثات هذه جميع اإلنسان يتنفس الملوث الهواء استنشاق فعند مضاعف. و معقد األثر يكون لذلك واحدة دفعة

واألكاسيد الحرة الجذور وتكون الضؤكيميائية التفاعالتالصناعي. والضباب

Photochemical Reaction and Free Radical Formation, Oxidants and Photochemical Smog

وهذه الحرة الجذور تنتج كيماوية الضوء التفاعالت حدوث عند التفاعالت من كثير في وتدخل جدا نشطة سابقا ذكر كما الجذوراألحماض. تنتج والتي المؤكسدة التفاعالت من كثير وتسرع

O + NO2 NO3

NO2 + NO3 N2O5

N2O5 + H2O 2HNO3

O + SO2 SO3 SO3 + H2O H2SO4

الحر. الجذر تعني الرمز آخر في والنقطة

19

التفاعالت تعقد ( كثيرةFree radicals) حرة جذور تتكون أن يمكن و.أكثر

O + H2O 2OHCO + OH CO2 + HH + O2 + M HO2 + MHO2 + NO NO2 + OHOH + SO2 + M HOSO2 + MHOSO2 + O2 HO2 + SO3

SO3 + H2O H2SO4

كيماوية الضوء التفاعالت في الهيدروكربونات دور.الصناعي الضباب وتكون

من كبيرة كميات وينتج أكثر التفاعالت يعقد الهيدروكربونات وجود مثل وضرارا خطورة أشد مواد تتكون وبالتالي الحرة الجذور

Peroxyacetyl Nitrate (PAN) نايترات استايل بيروكسي مدينة به ( والمعروفةSMOGE) الصناعي الضباب يكون والذيأنجلوس. لوس

HCHO + hν H + HCOH + CO

HCHO + OH HCO + H2OHCO + O2 HO2 + COHCHO + hν 2HO2 + COHCHO + hν H2 + COHCHO + OH HO2 + CO + H2OHO2 + NO NO2 + OHOH + NO2 HNO3

CH4 + OH CH3 + H2OCH3 + O2 + M CH3O2 + MCH3O2 + O2 HCHO + HO2

CH3O2 + HO2 CH3OOH + O2

CH3CHO + OH CH3C(O) + H2OCH3CHO + OH + O2 CH3C(O)O2 + H2OCHC(O)O2 + NO2 CH3C(O)O2 NO2

20

الصناعي الضباب يكون الذي هو األخير العنصر هذا و(.Smog) ضبخان المسمى

21