Daleda Arafa
يتم التحكم بالدقائقيات والمركبات العضوية الطيارة بعمليات فيزيائية (السكلونات، المرسبات الالكتروستاتيكية، المرشحات، التحكم بالتسرب، التكثيف) ولا تتضمن العمليات التغيير الكيميائي للملوث، ويمكن أن تتحول بعض الدقائقيات إلى مركبات كيميائية أقل ضرراً بواسطة الاحتراق.
بينما أكاسيد الكبريت وأكاسيد النتروجين لا يمكن إزالتها بالطرق الفيزيائية وإنما بالطرق الكيميائية، وتؤثر هذه الأكاسيد على جهاز التنفس عند الكائنات الحية وتسبب الضرر عند التراكيز الكبيرة، وتعتبر مصدراً للملوثات الثانوية وتسبب الأمطار الحامضية.
الأكسدة والإرجاع للكبريت والنتروجين
يعتبر الكبريت والنتروجين بشكليهما الابتدائي عنصرين خاملين وغير ضارين، كما أن مصادرهما وطرق التحكم بهما مختلفة بشكل كبير، وأكاسيد الكبريت والنتروجين معروفة على نطاق واسع كملوثات للهواء.
يعني الإرجاع إضافة هيدروجين أو إزالة أوكسجين، عند إرجاع النتروجين تنتج الأمونيا، وعند إرجاع الكبريت ينتج سلفيد الهيدروجين وكلاهما يصدر رائحة قوية وسام عند التراكيز العالية. عند أكسدة النتروجين يتشكل أوكسيد النتريك ثم ثاني أوكسيد النتروجين، وبشكل مشابه للكبريت يتشكل ثاني أوكسيد الكبريت ثم ثالث أوكسيد الكبريت.
وجميع هذه الغازات تحدث في درجة حرارة الغرفة، كما أنه يمكن أن تتشكل أكاسيد أخرى ولكن الأكاسيد المذكورة هي الملوثات الأساسية للهواء يتفاعل ثاني أوكسيد النتروجين وثالث أوكسيد الكبريت مع الماء في الغلاف الجوي وتتشكل حموض النتروجين والكبريت، التي تتفاعل مع الأمونيا أو أية كاتيونات أخرى لتشكل دقائقيات من نترات الأمونيوم أو السلفات أو غيرها من مركبات النترات والسلفات.
تكون هذه الدقائقيات بقطر يتراوح من ٠.١-١ميكرون تؤثر بشكل كبير جداً في حجب الضوء، وتبقى في الغلاف الجوي حتى تزال بواسطة التكتل والترسيب.
نظرة شاملة حول مشكلة الكبريت
يعتبر الكبريت أحد العناصر المتواجدة بكثرة في العالم ويأتي في المرتبة السادسة عشرة من حيث تواجده، ويوجد على شكل جبس أو انهدريت، كما يوجد في جميع أنواع الوقود المستخدمة (النفط، الفحم، الغاز الطبيعي، الخشب والمواد العضوية الأخرى).
يتواجد الكبريت في الغاز الطبيعي غالباً على شكل H2S، والذي يمكن فصله بسهولة عن مكونات الغاز الأخرى. وفي البترول يرتبط الكبريت كيميائياً بالمركبات الهيدروكربونية، ولا يمكن إزالته منها من دون كسر هذه الروابط الكيميائية. أيضاً يوجد معظم الكبريت في الفحم مرتبطاً كيميائياً، ولكن بعض أنواع الفحم تحتوي أجزاء كبيرة من بلورات بيريت الحديد.
وعند حرق الوقود فإن الكبريت المرتبط كيميائياً أو الموجود في البيريت يتحول إلى ثاني أوكسيد الكبريت ويخرج مع غاز المدخنة وجزء قليل منها يحتجز في الرماد وبعضها يتحول إلى ثالث أوكسيد الكبريت ويعتبر تصنيع الخامات التي تحتوي على الكبريت مصدراً هاماً آخر لثاني أوكسيد الكبريت وخام النحاس الأساسي في العالم هو الكالكوبيريت والمصدر الأساسي للحصول على النحاس منه بالصهر بدرجات حرارة عالية.
تدرس أكاسيد النتروجين مع أكاسيد الكبريت وأوجه الشبه بينها هي الآتي:
1. تتفاعل أكاسيد الكبريت وأكاسيد النتروجين مع الماء والأوكسجين في الغلاف الجوي مشكلة حمض الكبريت وحمض الآزوت على التوالي وتسبب الأمطار الحامضية.
2. تتسبب في ظهور دقائقيات ناعمة جداً على شكل سديم.
3. ينطلقان إلى الجو بكميات كبيرة، وتؤدي التراكيز العالية منهما إلى إصابات تنفسية.
4. ينطلقان معاً من مصادر الاحتراق كمحطات توليد الطاقة وعمليات احتراق الوقود.
أما الاختلافات الأساسية بينهما فهي:
1. تتشكل أكاسيد الكبريت من الكبريت الموجود في الوقود، وإزالته من الوقود يؤدي إلى خفض انبعاثه إلى الجو، بعض أكاسيد النتروجين موجودة أيضاً في الوقود ولكن إزالته تؤدي إلى خفض انبعاثات أكاسيد النتروجين بنسبة ١٠-٢٠% فقط، لأن أكاسيد النتروجين تتشكل من التفاعل بين الأوكسجين والنتروجين الموجود في الجو عند درجات حرارة عالية.
2. يمكن تخفيض انبعاثات أكاسيد النتروجين بخفض درجة حرارة الاحتراق وخفض مدة التفاعل وكمية الأوكسجين عند الاحتراق، وهذا غير ممكن في حالة أكاسيد الكبريت.
3. تعتبر وسائل النقل مصدراً رئيسياً لأكاسيد الكبريت والنتروجين، ووجود وقود بدون كبريت يلغي انبعاث أكاسيد الكبريت إلى الجو، والحال ليس كذلك بالنسبة لأكاسيد النتروجين.
