الجسيمات الدقيقة: أهميتها وآثارها الصحية

الجسيمات الدقيقة في الغلاف الجوي هي عناصر مجهرية معلقة في الهواء، تتكون من مواد صلبة وسائلة. وهي تتراوح في أحجامها وتُعد مزيجًا من مواد ذات أصل عضوي وغير عضوي.

بالإضافة إلى أصولها الطبيعية، مثل الغبار وحبوب اللقاح، تُعد الجسيمات الدقيقة نتيجة للأنشطة البشرية. وتشمل هذه الأنشطة حرق الوقود الأحفوري والأنشطة الصناعية والعمليات الزراعية.

يلعب وجود الجسيمات المعلقة في الهواء الذي نتنفسه دورًا حاسمًا في جودته. ويُشار إليها عالميًا باسم إجمالي الجسيمات العالقة (TSP). وتتراوح أحجامها من أقل من 10 ميكرومتر أو ميكرون (µm) في القطر إلى عدة مئات من الميكرومترات.

إنها ضارة بالصحة وتُغير البيئة حتى عند وجودها بكميات صغيرة. وتختلف في تركيبها وقد تحتوي على مواد كيميائية ضارة ومعادن ثقيلة ومركبات عضوية سامة.

الأصل والتصنيف

على الرغم من أن بعض الجسيمات الجوية كبيرة بما يكفي لرؤيتها بالعين المجردة، إلا أن معظمها غير مرئي للعين البشرية.

يأتي أصلها الأساسي من مصادر انبعاثات محددة مثل احتراق الوقود الأحفوري، والانبعاثات الصناعية، لا سيما من الأنشطة المتعلقة بالبناء مثل صناعة الأسمنتوحرق النفايات ومحطات الاحتراق وتوليد الطاقة وعوادم المركبات. وتتكون جسيمات معلقة أخرى من تفاعلات مع مواد كيميائية موجودة في الغلاف الجوي، مثل ثاني أكسيد الكبريت و أكاسيد النيتروجين.

وهي تنقسم إلى ثلاث مجموعات رئيسية: الجسيمات فائقة الدقة، والجسيمات الدقيقة، والجسيمات الخشنة:

• PM₁: الجسيمات فائقة الدقة (PM1) صغيرة للغاية (أقل من 1 ميكرومتر) وتُساهم في وجود مركبات كيميائية خطرة في الهواء، والتي عند استنشاقها تسبب مشاكل صحية للإنسان. وبسبب وزنها الخفيف، يمكن أن تبقى في الهواء لفترات طويلة وتنتقل لمسافات بعيدة بفعل الرياح.
• PM_2.5: وبالمثل، فإن الجسيمات الدقيقة المعروفة باسم PM2.5 ضارة بشكل خاص بالصحة لأنها في الغالب جسيمات ثانوية تتكون في الغلاف الجوي من سلائف غازية (أكاسيد النيتروجين، المركبات العضوية المتطايرة، ثاني أكسيد الكبريت، الأمونيا، إلخ) التي تتفاعل من خلال العمليات الكيميائية. جسيمات PM 2.5 ليست الأكثر وفرة في الهواء الملوث فحسب، بل تتميز أيضًا بقطر ديناميكي هوائي صغير جدًا (2.5 ميكرومتر) أو حجم جسيمات، أرق 100 مرة من شعرة الإنسان.
• PM₁₀: الجسيمات الخشنة (PM10) تحتوي على مواد من نفس أصل PM2.5 ولكنها أكبر (بين 10 و 2.5 ميكرومتر في القطر) وتلك المنبعثة مباشرة في الغلاف الجوي من حرائق الغابات والانبعاثات البركانية. وتُضاف إلى تركيبها تركيز من الغبار والسخام وحبوب اللقاح وجراثيم العفن، من بين مواد أخرى.
• TSP: إجمالي الجسيمات العالقة، يسجل مصدر الجسيمات الجوية. يمكن أن تأتي من مصادر طبيعية مثل حبوب اللقاح وغبار التربة والرماد البركاني. ويمكن أن تأتي أيضًا من مصادر بشرية، أي من الأنشطة البشرية مثل الانبعاثات من المركبات والصناعة ومحطات الطاقة وحرق الوقود الأحفوري.

يُعد التحكم في الجسيمات الدقيقة (PM) وقياسها، كما تقوم به شركات مثل شركة التعدين First Quantum Minerals أو شركة الأسمنت Cemex، أمرًا ضروريًا للصحة، حيث إنه بغض النظر عن مصدرها، من الضروري تحديد ليس فقط تركيزها، ولكن أيضًا حجمها وتركيبها الكيميائي وطورها وشكلها.

وبهذه الطريقة، يتم تنظيم وجود الجسيمات وتحديد الجسيمات الأكثر ضررًا: تلك القادرة على اختراق الجهاز التنفسي والتسبب في أضرار جسيمة للصحة العامة، بما في ذلك الوفاة المبكرة. يُعد قياس PM _2.5 و PM₁₀ مهمًا بشكل خاص للامتثال للإطار التنظيمي على المستوى الصناعي. تُشكل عمليات التصنيع الخاصة بهم خطرًا محتملاً لانبعاثات الجسيمات الدقيقة التي تؤثر على الصحة والبيئة.

الآثار الصحية

يمكن لـ PM₁ و PM_2.5 أن تخترق عمق الرئتين ومن الحويصلات الهوائية إلى مجرى الدم. ويمكن أن تسبب مجموعة من مشاكل الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية، ويُعتقد أنها مسرطنة.

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، تُعد الجسيمات المحمولة جوًا مسؤولة عن 3.7 مليون وفاة حول العالم كل عام.

تؤثر الجسيمات الخشنة (PM₁₀) أيضًا على الصحة، ولكن يصعب عليها اختراق الجهاز التنفسي. وعادة ما تُحتبس في الأنف والحلق. وتُطرد بواسطة آليات فسيولوجية مثل العطس أو البلغم أو السعال.

تتسبب الجسيمات الدقيقة، التي تنتقل في غازات الاحتباس الحراري، في 20% من الوفيات المبكرة حول العالم. (ريجون، ر.، 2021)

الآثار الصحية لتلوث الهواء

اللوائح والرصد

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، ”يُعد تلوث الهواء الخارجي خطرًا بيئيًا صحيًا رئيسيًا يؤثر على جميع الناس في البلدان المنخفضة والمتوسطة والعالية الدخل“.

لضمان تقليل الوفيات والظروف الصحية المرتبطة بتلوث الهواء، وضعت منظمة الصحة العالمية قيمًا حدية لتركيز الجسيمات الدقيقة، سواء من حيث التعرض اليومي أو القيم السنوية.

بالنسبة لـ PM_2.5، حددت متوسطًا يوميًا قدره 15 ميكروغرام/م³ ومستوى سنويًا قدره 5 ميكروغرام/م³. بالنسبة لـ PM₁₀، حددت حدًا أقصى يوميًا قدره 45 ميكروغرام/م³ وحدًا أقصى سنويًا قدره 15 ميكروغرام/م³.

تُعد هذه الإرشادات مرجعًا للبلدان للتكيف مع إمكانياتها الفنية والاقتصادية وسياسات إدارة جودة الهواء
Read more من أجل تحقيق جودة هواء مثالية.

لمعرفة خصائص الهواء الذي نتنفسه، من الضروري تحديد تركيز إجمالي الجسيمات العالقة (TSP). واعتمادًا على ارتباطها ومعرفة تركيبة الأحجام المختلفة للجسيمات العالقة، يمكن تنفيذ تدابير التحكم والجودة لتعزيز الهواء النظيف في أي بيئة، خاصة في تلك التي تُعد مصدرًا للانبعاثات المباشرة للجسيمات العالقة، مثل أنشطة التعدين.

بدورها، يجب إجراء اختبارات تحليل تركيبة وحجم الجسيمات الدقيقة في الهواء بدقة باستخدام طرق حبيبية. وهي مصممة لتحديد تركيز الجسيمات الجوية والكمية الموجودة في الهواء في كل منطقة. علاوة على ذلك، للحصول على قياس صحيح، من الضروري أيضًا مراعاة أن نسبة وكمية هذه الجسيمات يمكن أن تختلف في غضون بضعة أمتار من بعضها البعض في نفس المكان، بسبب قرب المناطق الخضراء والصناعات والطرق ذات الكثافة المرورية العالية، إلخ.

على الرغم من أن معظم مصادر تلوث الهواء خارجة عن سيطرة الأفراد، إلا أنه من الضروري المطالبة بأن تلتزم حكوماتنا والسلطات المحلية باللوائح والقوانين الوطنية والدولية لتعزيز السياسات المتعلقة بجودة الهواء الذي نتنفسه والتي تحمي الصحة العامة.

يتم تقليل الجسيمات الدقيقة في الهواء من خلال استخدام التقنيات النظيفة في الصناعة، والطاقة النظيفة في المنزل، والنقل المستدام، وكفاءة الطاقة في المباني، والطاقة المتجددة، وتقليل النفايات وإعادة التدوير، و الرصد البيئي.

الوقاية في المنزل ومكان العمل

لا يمكن أن يؤدي سوء جودة الهواء الداخلي في المنازل وأماكن العمل إلى تفاقم أمراض الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية فحسب، بل يمكن أن يسبب أيضًا تهيج العين والتهاب الحلق والصداع والدوخة وصعوبة التركيز والتعب.

لتقليل مستويات الجسيمات في المنزل، من المهم التنظيف الشامل، واستخدام منتجات تنظيف غير سامة ويفضل أن تكون صديقة للبيئة، واستخدام أجهزة تنقية الهواء ومكيفات الهواء، ومراقبة حالة فلاترها. ومن المهم أيضًا التهوية السليمة يوميًا لتجديد الهواء في الأماكن المغلقة وتجنب استخدام منتجات البناء والأثاث الاصطناعية التي تطلق مركبات عضوية متطايرة قد تكون ضارة.

من المهم أيضًا تحديث أنظمة التدفئة والطهي لدينا، حيث يمكن أن يؤدي الاحتراق السيئ جنبًا إلى جنب مع التهوية السيئة إلى الوفاة. التدخين في الأماكن المغلقة أو استخدام السجائر الإلكترونية غير مناسب، ووجود النباتات في الأماكن المغلقة يساعد على تنقية الهواء الذي نستمتع به في منازلنا وأماكن عملنا.

التأثير البيئي للجسيمات الدقيقة

تؤثر الجسيمات الدقيقة أيضًا على الأنظمة البيئية عن طريق تغيير تركيبة التربة وحموضة الماء. ويُساهم هذا في الأمطار الحمضية، التي تُلحق الضرر بالتنوع البيولوجي عن طريق تعطيل نمو النباتات وصحة الحياة البرية.

تساعد الرياح على تشتيت الجسيمات العالقة لمسافات طويلة (تصل إلى مئات الكيلومترات) من نقطة منشأها أو تكوينها الكيميائي. وعندما تسقط على اليابسة والمياه، فإنها تُغير حموضة البحيرات والمجاري المائية. وبدورها، يتسبب وجودها في حدوث تغييرات في العناصر الغذائية الموجودة في التربة وفي الماء. كما أنها تُلحق الضرر بالغابات والإنتاج الزراعي.

تُساهم الجسيمات العالقة في تكوين الأمطار الحمضية، والتي لها آثار غير مرغوب فيها على الأنظمة البيئية عن طريق تغيير التوازن الكيميائي الطبيعي للتربة والمياه. على سبيل المثال، تفقد الغابات أوراقها وتضعف أنظمتها الدورية، وغالبًا ما تكون الحيوانات المائية غير قادرة على البقاء في المياه الحمضية، مما يجعلها أكثر عرضة للخطر. وفي الوقت نفسه، يؤدي تحمض التربة إلى فقدان تدريجي للمغذيات وزيادة في العناصر السامة للنباتات، مثل الألومنيوم.

يمكن للجسيمات الدقيقة في الهواء، بدورها، أن تُغير المناخ عن طريق تعديل أنماط درجة الحرارة وهطول الأمطار، وتقليل الرؤية (مسببة الضباب الدخاني
Read more)، وتغيير الإشعاع الوارد والمنعكس الذي يُغير عمومًا أنماط الطقس في مكان ما.