آلایندهها - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

آلودگیهای ناشی از منابع طبیعی معمولا ایجاد چنان مشکلات جدی برای حیات جانوران و یا اموال انسانها نمی‌کنند. این در حالی است که فعالیتهای انسانی ، ایجاد چنان مشکلاتی از نظر آلودگی می‌نمایند که بیم آن می‌رود بخشهایی از اتمسفر زمین تبدیل به محیطی مضر برای سلامت انسانها گردد.
 

تاریخچه آلودگی
دود یکی از قدیمی‌ترین آلاینده‌های هوا است که برای سلامت بشر مضر است. زمانی که دود ناشی از آتش حاصله از سوختن چوب توسط ساکنین اولیه غارها جای خود را به دود ناشی از کوره‌های زغال سوز در شهرهای پر جمعیت داد، آلودگی هوا ، بقدری افزایش یافت که زنگ خظر برای برخی از ساکنان آن شهرها به صدا در آمد. در سال ۶۱ بعد از میلاد ، “سنکا” (Seneca) فیلسوف رومی از هوای روم بعنوان هوای سنگین و از دودکشهای هود با عنوان تولید کننده بوی بد نام برد.

در سال ۱۲۷۳ میلادی ، “ادوارد اول” پادشاه انگلستان عنوان کرد که هوای لندن به حدی با دود و مه آلوده شده است و آزار دهنده است که از سوختن زغال سنگ دریایی جلوگیری خواهد کرد. علی‌رغم هشدار پادشاه مذکور ، نابودی گسترده جنگلها ، چوب را تبدیل به یک کالای کمیاب نمود و ساکنان لندن را وادار ساخت تا بجای کم کردن مصرف زغال سنگ به میزان بیشتری از آن استفاده کنند.

تا سال ۱۶۶۱ میلادی یعنی بیش از یک قرن بعد ، تغییر قابل ملاحظه‌ای در آلودگی هوا بوجود نیامد. چاره جویی و پیشنهادات عبارت بودند از برچیدن تمامی کارخانه‌های اطراف شهر لندن و بوجود آمدن کمربند سبز در اطراف شهر. بالاخره این چاره جویی‌ها کارساز شد.
مشکلات آلودگی هوا
شواهدی دال بر علاقمندی جوامع انسانی در غلبه بر مشکل آلودگی هوا وجود دارند که از جمله آنها می‌توان از تصویب و اجرای قوانین کنترل دود در شیکاگو سینسنیاتی به سال ۱۸۸۱ نام برد. ولی اجرای این قوانین و قوانینی مشابه آنها با دشواریهایی مواجه گردید و برای تمیز نمودن هوا یا جلوگیری از آلودگی بیشتر آن ، تقریبا کاری انجام نشد. در سال ۱۹۳۰ در دره بسیار صنعتی میوز در کشور بلژیک در اثر پدیده وارونگی ، مه دود در یک فضای معین محبوس گردید. در نتیجه ۶۳ تن جان خود را از دست داده ، چندین هزار تن دیگر بیمار شوند.

حدود ۱۸ سال بعد در شرایط مشابهی در ایلات متحده آمریکا ، یکی از اولین و بزرگترین فاجعه‌های زائیده آلودگیها رخ داد، یعنی ۱۷ نفر جان خود را باختند و ۴۳ درصد جمعیت نورا در پنسیلوانیا بیمار شدند. درست سه سال بعد از فاجعه مه دود لندن در سال ۱۹۵۲ ، نادیده گرفتن عواقب جدی آلودگی هوا غیر ممکن گردید.

در روز سه شنبه ۴ دسامبر سال ۱۹۵۲ حجم عظیمی از هوای گرم به طرف قسمت جنوبی انگلستان حرکت کرده ، با ایجاد یک وارونگی دمایی سبب نشست یک مه سفید در لندن شد. این مه دود به دستگاه تنفسی انسان سخت آسیب می‌رساند. درنتیجه بیشتر مردم بزودی با مشکلاتی از قبیل قرمز شدن چشمها ، سوزش گلو و سرفه‌های زیاد مواجه شدند و پیش از آنکه در ۹ دسامبر از سطح شهر دور شوند، ۴۰۰ مورد مرگ مربوط به آلودگی هوا گزارش کردند. این تعداد تلفات برای متوجه ساختن افکار بریتانیایی‌ها جهت تصویب قانون هوای تمیز در سال ۱۹۵۶ کافی بود.
 

قانون کنترل آلودگی هوا
این قانون در ایالات متحده امریکا به نام قانون کنترل آلودگی هوا (قانون عمومی ۱۵۹_۸۴) به تصویب رسید. اما این مصوبه تنها موجب به تصویب رسیدن یک قانون مؤثرتر گردید. این قانون یکبار در سال ۱۹۶۰ و بار دیگر در سال ۱۹۶۲ بازنگری شد و به قانون هوای تمیز سال ۱۹۶۳ (قانون عمومی ۲۰۶_۸۸) که برنامه‌های ناحیه‌ای محلی و ایالتی را برای کنترل هوا تشویق می‌کرد و در عین حال حق مداخله را برای دولت فدرال در صورت به خطر افتادن سلامت و رفاه اهالی ایالت در اثر آلودگی ناشی از ایالات دیگر محفوظ نگه می‌داشت، الحاق گردید.

این قانون معیارهایی برای کیفیت هوا وضع کرد که بر اساس آنها ، استانداردهای کیفیت هوا و گازهای متصاعد شده در دهه ۱۹۶۰ میلادی پی‌ریزی شد.
 
اجرای قانون هوای تمیز
اجرای قانون هوای تمیز در سال ۱۹۷۰ به آژانس نو بنیاد حفاظت محیط زیست (EPA) محول گریدید. قانون به وضع استانداردهای درجه اول و دوم کیفیت هوای محیط زیست پرداخت. استانداردهای اولیه متکی بر معیارهای کیفیت هوا ، برای حفظ سلامت عموم مردم ، دامنه وسیعی از ایمنی را در نظر می‌گیرد. در حالی که استانداردهای ثانوی که آنها نیز متکی بر معیارهای کیفیت هوا باشند، برای حفظ رفاه عموم انسانها ، به علاوه گیاهان ، جانوران ، اموال و دارائی هستند.

اصلاحات قانون هوای تمیز به سال ۱۹۷۷ به تقویت باز هم بیشتر قوانین موجود پرداخته است. اگر چه این امکان وجود دارد که تغییرات بیشتری نیز انجام شود، کاملا محتمل است که کنترل آلودگی هوا برای ایجاد شرایطی که تحت آن هوا برای نسلهای آینده تمیزتر و سالم‌تر نگاهداشته شود، از حمایت بیشتر عامه مردم برخوردار شود
آلودگی محیط زیست از منابع گوناگون صورت می‌گیرد. با پیشرفت تمدن بشری و توسعه فن‌آوری و ازدیاد روز افزون جمعیت ، در حال حاضر دنیا با مشکلی به نام آلودگی در هوا و زمین روبرو شده است که زندگی ساکنان کره زمین را تهدید می‌کند. بطوری که در هر کشور حفاظت محیط زیست مورد توجه جدی دولتمردان است. امروزه وضعیت زیست محیطی به گونه‌ای شده است که مردم یک شهر یا حتی یک کشور از آثار آلودگی در شهر یا کشور دیگر در امان نیستند.

برفی که در نروژ می‌بارد مواد آلاینده‌ای به همراه دارد که منشا آن از انگلستان و آلمان است. یا باران اسیدی در کانادا نتیجه مواد آلاینده‌ای است که منشا آنها از ایالات متحده است. در آتن گاهی مجبور می‌شوند به علت آلودگی شدید هوا کارخانجات را تعطیل و رفت و آمد اتومبیلها را محدود کنند. شهرهای دیگر دنیا مانند مکزیکوسیتی ، رم و تهران نیز با مشکل آلودگی هوا دست به گریبانند. آلودگی دریاها ، رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و اقیانوسها و جنگلهای نیز نیز موضوع بحث جدی می‌باشند.

آلودگی محیط زیست و لایه ازن
یکی از مسائلی که در سالهای اخیر باعث نگرانی دانشمندان شده ، مسئله تهی شدن لایه ازن و ایجاد حفره در این لایه در قطب جنوب است. لایه اوزون در فاصله ۱۶ تا ۴۸ کیلومتری از سطح زمین قرار گرفته و کره زمین را در برابر تابش فرابنفش نور خورشید محافظت می‌کند. هر گاه از مقدار لایه ازن ، ۱۰ درصد کم شود، مقدار تابشی که به سطح زمین می‌رسد تا ۲۰ درصد افزایش می‌یابد. تابش فرابنفش موجب بروز سرطان پوست در انسان می‌شود و به گیاهان صدمه می‌زند. مولکولهای کلروفلوئورکربنها (CFCها) در از بین بردن لایه ازن موثرند. از این ترکیبات بطور گسترده در دستگاههای سرد کننده و در افشانه‌ها (اسپری‌ها) استفاده می‌شود.

این مولکولها به علت پایداری آنها به استراتوسفر راه می‌یابند و در آنجا بر اثر تابش خورشید پیوند C-Cl شکسته می‌شود. اتم کلر حاصل به مولکول ازن حمله می‌کند و مولکول CLO را می‌دهد. این مولکول بنوبه خود با اکسیژن ترکیب شده ، مولکول O2 و اتم Cl آزاد می‌شود که مجددا در چرخه تخریب اوزون شرکت می‌کند. از این روست، در عهدنامه سال ۱۹۷۸ مونترال قرار این شده که از مصرف کلروفلوئوروکربنها به تدریج کاسته شود و مواد دیگری به عنوان جانشین برای آنها یافت شود و یافتن چنین ترکیباتی بطور مسلم کار شیمیدانان است.

اثر آلاینده‌های محیطی
اثر محیطی مواد شیمیایی به غلظت آنها در محیط و یا میزان دریافت و تجمع‌شان توسط موجود زنده بستگی دارد. عوارض ناشی از آلانیده‌ها ممکن است از نظر وسعت محدوده‌ای که اشغال می‌کنند، بسیار متفاوت باشند:
بعضی از عوارض ، بسیار محدود (محلی) هستند یعنی اثر محیطی آلاینده به نواحی مجاور و نزدیک ، مثلا یک معدن قدیمی ، محدود می‌شود.
بعضی دیگر از عوارض ، منطقه‌ای هستند و در نتیجه جابجایی وسیع آلاینده‌ها ایجاد می‌شوند مثل باران اسیدی.
بالاخره برخی دیگر ، جهانی هستند مثل تجمع دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای در جو کره زمین یا اثر تغییرات لایه اوزون بر میزان تابش پرتوهای فرابنفش.
تاثیرات آلاینده‌ها از نظر مدت زمان نیز بسیار متفاوتند. برای مثال بعضی از عوارض در نتیجه آزاد شدن ناگهانی مقدار زیادی آلاینده در محیط ایجاد می‌شوند که ممکن است موجب اثری آنی شده، سپس و بتدریج بهبود یابد، در حالی که بعضی دیگر از تاثیرات محیط ، نتیجه تجمع تدریجی انبوهی از آلاینده‌ها ، طی سالها یا حتی دهه‌ها هستند.
اثرات آلودگی بر جوامع گیاهی
میزان دریافت آلاینده‌ها
این عامل تا حد زیادی به غلظت آلاینده در محیط و مدتی که گیاه در معرض آن قرار می‌گیرد بستگی دارد. البته گاهی ممکن است آلاینده در محیط وجود نداشته باشد ولی بطور فعال توسط گیاه جذب نشود. برای مثال ، گیاهان جذب اکثر آلاینده‌های هوا را از طریق روزنه‌ها ، کنترل و محدود می‌کنند.
عوامل درونی گیاه
گونه‌های مختلف گیاهی ، عکس‌العملها و میزان حساسیت متفاوتی نسبت به آلاینده‌ها دارند، علاوه بر این بین افراد یک گونه نیز ، تنوع ژنتیکی قابل توجهی در این زمینه وجود دارد. این تفاوتها عمدتا به توانایی گیاه در محدود کردن جذب آلاینده و یا در صورت جذب آن ، به سم زدایی ، سوخت و ساز و دفع سم مربوط می‌شود. علاوه بر ژنوتیپ ، عوامل دیگری از قبیل سن گیاه و مرحله رشد آن نیز در عکس‌المعل گیاه از قبیل سن گیاه و مرحله رشد آن در عکس‌العمل گیاه نسبت به آلاینده ، موثرند.
عوامل محیطی
شرایط محیطی به روشهای مختلفی در عکس‌العمل گیاه نسبت به آلاینده‌ها تاثیر دارند. اولا ، شرایط محیطی می توانند میزان جذب آلاینده را کاهش دهند، برای مثال ، کم آبی خاک موجب بسته شدن روزنه ها و به دنبال آن کاهش جذب آلاینده‌های هوا می‌شود. ثانیا ، عوامل محیط ممکن است توانایی گیاه را در سم‌زدایی کاهش دهند.
مثلا دی‌اکسید سولفور در شرایطی که دما یا نور محیط کم است، سمیت بیشتری برای گیاه دارد. ثالثا ، قرار گرفتن در معرض آلاینده‌ها ممکن است تغییرات مورفولوژیکی در گیاه ایجاد کند که باعث حساسیت و آسیب پذیری بیشتر آن نسبت به صدمات محیطی شود، به عنوان مثال ، افزایش جذب یونهای سولفات یا آمونیوم توسط جوانه‌های کاج ، حساسیت آنها را نسبت به سرما افزایش می‌دهد.
 

اثر غلظتهای متفاوت آلودگی بر گیاهان
وقتی غلظت آلاینده به حد کافی زیاد باشد ممکن است باعث نابودی کال گیاه شود.

در غلظتهای پایین‌تر ، گیاه قادر به ادامه حیات است ولی اعمال حیاتی آن دچار اختلال می‌شوند. مثلا ممکن است میزان فتوسنتز کاهش یابد، کنترل تعرق از بین برود و یا فعالیت ریشه کم شود. این اثرات معمولا باعث کاهش تولید بیوماس یا ناهماهنگی و تغییر توزیع مواد غذایی بین اندامهای گیاهی می‌شوند.
در غلظتهای باز هم پایین‌تر ، ممکن است فعالیت و رشد گیاه در شرایط محیطی بهینه ، عادی به نظر رسند ولی آلاینده موجب تغییرات ریختی یا شیمیایی کوچکی شود که تحمل گیاه را نسبت به صدمات محیط مثل خشکی ، یخ زدگی و یا آفات و بیماریها کاهش دهد.
در نهایت ، در مورد بعضی از آلاینده‌های خاص ، ممکن است فعالیت گیاه در غلظتهای مشخصی از آلاینده افزایش یابد. به عنوان مثال ، وجود فلزات سمی خاصی مثل مس و آهن که از عناصر ضروری تغذیه‌ای برای گیاه هستند، و همچنین SO2 ، بخصوص در خاکهایی که سولفور آنها کم است، می‌توانند باعث تحریب رشد گیاه شوند.
اثرات آلودگی بر روابط بین گونه‌ها
وقتی غلظت یک آلاینده به میزانی باشد که بر فعالیت ، رشد یا تولید مثل گیاهان اثر بگذارد، می‌تواند رقابت بین گونه‌ها را نیز تحت تاثیر قرار دهد و آن را به نفع گونه‌های مقاوم نسبت به آلودگی (عمدتا گونه‌های علفی و خانواده شبدر) تغییر دهد. سازوکار دقیق این عکس‌العمل مشخص نیست ولی احتمال دارد که مربوط به اثرات آللوپاتی باشد. گرچه ثابت شده است که آلاینده می‌توانند رقابت بین گیاهان را تغییر دهند ولی چگونگی تغییر این روابط در جمعیت طبیعی ، درستی مشخص نشده است. در مقادیر زیادتر O3 ، رقابت به نفع گونه‌های علفی حساس‌تر نسبت به O3 و به زیان گونه‌های علفی مقاومتر نسبت به آن تغییر کرده و این مساله غیر قابل انتظار بود.
لت این امر ، این بود که O3 شیبها یا لایه‌هایی را بوجود می‌آورد که از نظر غلظت متفاوت بودند، لایه‌های بالاتر دارای مقدار بیشتری O3 بودند و علفهای مقاومتر نسبت به O3 که دارای ارتفاع بیشتر بودند، کاهش یافتند ولی گیاهان علفی حساس‌تر که دارای ارتفاع کمتری بودند، اولا چون در لایه‌های نزدیک‌تر به زمین بودند، O3 کمتری جذب می‌کردند و ثانیا در اثر کاهش جمعیت گونه‌های مقاوم ، میزان نفوذ نور به این لایه بیشتر می‌شد و در نتیجه توانستند به رشد خود ادامه دهند. مساله لایه بندی ، اهمیت زیادی در پاسخ جمعیتهای گیاهی به آلودگی دارد.
افزایش غلظت CO2 جو نیز می‌تواند باعث تغییر ترکیب گونه‌ها شود که این مساله تا حدی ناشی از تفاوتهای رشد گونه‌ها در پاسخ به تغییرات غلظت CO2 است. بسیاری از گونه‌های گلسنگها ، حساسیت زیادی نسبت به ارات مستقیم SO2 دارند و اغلب نسبت به تغییرات شیمیایی پوست درخت نیز بسیار حساس‌اند. به همین دلیل در مناطقی که اسیدگذاری زیاد باشد، قدرت بافری پوست درخت می‌تواند عامل بسیار مهمی در بقای گلسنگ باشد. قرار گرفتن گیاهان در معرض آلودگی هوا ، منجر به تغییر فعالیت حشرات گیاهخوار می‌شود.
 

آلاینده‌ها در غلظتهای زیاد ممکن است بطور مستقیم بر خود حشرات تاتیر بگذارند ولی در غلظتهای کمتر ، که امروزه در بسیاری از مناطق دیده می‌شود، تاثیر بر حشرات بطور غیرمستقیم از طریق تغییرات شیمیایی در گیاه میزبان ، عمل می‌شود. به عنوان مثال افزایش غلظت CO2 می‌تواند فعالیت حشره گیاه‌خوار را کاهش دهد که این مساله احتمالا به علت افزایش C/N یا افزایش میزان ترکیبات فنلی و یا سایر ترکیبات است، البته ممکن است علت این امر مربوط به افزایش میزان مصرف گیاه برای جبران کاهش نیتروژن باشد. یکی دیگر از آلاینده ها، NO2 است که به نظر می‌رسد عامل مهمی در افزایش تعداد شته‌ها و سایر حشرات گیاه خوار باشد.
افزایش نابودی حشرات می‌تواند علاوه بر کاهش کنترل تعرق در گیاه ، با تخریب لایه کوتیکول باعث افزایش نفوذ آلودگی به آن شود. مشخص شده است که آلاینده‌ها بر عوامل بیماریزای گیاهان نیز تاثیر می‌گذارند و این موجودات نسبت به آلاینده‌ها از قبیل SO2 ، بسیار حساس‌اند ولی تغییرات شیمیایی و زیستی که توسط آلاینده‌ها روی سطح برگها ایجاد می‌شوند، باعث تغییر فعالیت این موجودات می‌شوند.

آلاینده‌ها می‌توانند بر ارتباطات میکوریزها که نقش مهمی در فعالیتهای حیاتی گیاه ، تحمل آن نسبت به صدمات از جمله فلزات سنگین و توانایی رقابت آن با سایر گونه‌ها دارند نیز اثرات زیانباری داشته باشند. این امر ممکن است به علت اثرات مستقیم بارات اسیدی و یا فلزات سنگین روی میکوریزها در زیرزمین باشد و یا آلاینده‌‌ها با تاثیر در اندامهای هوایی گیاه در بالای سطح زمین بطور غیر مستقیم از طریق تغییر توزیع کربن بین ریشه‌ها ، فعالیت میکوریزها را کاهش دهد.