ما هو الكربون الأسود و أهميته في قضية تغير المناخ؟ وما خطورته على صحة الإنسان؟

وجد الباحثون أن القارة القطبية الجنوبية تذوب كل صيف في وقت أبكر من ذي قبل ، وذلك بسبب الكربون الأسود المنبعث من الباحثين والعدد المتزايد من السياح – وهو يظلم الجليد في القارة.

في بحث لمجلة Nature Communications ، قُدر أن كل من السياح المتوسطين البالغ عددهم 53000 سائحًا الذين زاروا شبه جزيرة أنتاركتيكا بين عامي 2016 و 2020 ساهموا في ذوبان ما يصل إلى 83 طنًا من الثلج.

قال أليساندرو دامياني، الأستاذ المساعد في مركز الاستشعار البيئي عن بعد بجامعة تشيبا ومؤلف التقرير: “في الآونة الأخيرة  نمت الأنشطة السياحية والبحثية في أنتاركتيكا ، لا سيما في شبه جزيرة أنتاركتيكا، وهي واحدة من أسرع مناطق ارتفاع درجات الحرارة على الأرض”، “وجدنا أن الثلج حول مرافق البحث ومواقع الهبوط السياحي أغمق من أي مكان آخر في القارة.”

لكن ما هو الكربون الأسود؟ ولماذا يتسبب في ذوبان الكثير من ثلوج القطب الجنوبي؟

يتكون الكربون الأسود من الكربون النقي، وهو مكون رئيسي من الجسيمات الدقيقة (PM2.5) والسخام، غالبًا ما يتم إنشاؤه من الاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري أو المواد البيولوجية، مثل حرائق الغابات، في القارة القطبية الجنوبية ، ينبعث الكربون الأسود عادةً من مصادر مثل السفن أو الطائرات أو مولدات الطاقة.

كان الملوث سيئ السمعة منذ فترة طويلة لدوره في تلوث الهواء في المناطق الحضرية منذ العصر الصناعي، ولكن تم اكتشافه لأول مرة ليكون له أهمية عالمية في الغلاف الجوي خلال الخمسينيات من القرن الماضي عندما تم العثور عليه داخل الهباء الجوي بالقطب الشمالي – الضباب البني المحمر الذي شوهد فوق القطب الشمالي بسبب تلوث الهواء – وعلى الثلج ، مما يساهم في ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي بشكل أسرع من أي ضباب. منطقة أخرى على هذا الكوكب.

إن قدرة السطح على تحويل الإشعاع الشمسي ، وهي خاصية تسمى “البياض” ، مهمة لتقليل الحرارة على الكوكب. الثلج والجليد والسحب هي أسطح ذات بياض مرتفع – بمعنى آخر، تعكس الكثير من ضوء الشمس الذي يضرب الأرض مرة أخرى في الفضاء، الجليد البحري في المناطق القطبية مثل القطب الجنوبي والقطب الشمالي ضروري لعكس ضوء الشمس والحفاظ على الكوكب باردًا.

لكن الكربون الأسود، الذي يمكنه امتصاص كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي، يقلل من البياض، عندما تنبعث جزيئات الكربون الأسود، تنتقل عبر الهواء وتتراكم في القطب الشمالي، يصبح سطح الثلج داكنًا ثم يعكس إشعاعًا أقل، حتى السواد القليل يمكن أن يحفز المزيد من القطرات في البياض، حيث يمتص سطح الثلج المظلمة المزيد من حرارة الشمس ويذوب.

يحتوي الماء على بياض أقل من الثلج، لذلك يتم امتصاص المزيد من الحرارة من أشعة الشمس ، مما يؤدي إلى مزيد من الذوبان.

قال دامياني  الأستاذ المساعد في مركز الاستشعار البيئي عن بعد بجامعة تشيبا “أنتاركتيكا هي أنظف مكان في العالم. في الواقع ، فإن تركيز الكربون الأسود في ثلوج أنتاركتيكا عادة ما يكون أقل من 1 نانوغرام لكل جرام – على الأقل مرتبة واحدة من حيث الحجم أقل من تلك الموجودة في الأماكن الأخرى”.

وأضاف “يمكن أن ترتفع تركيزات الكربون الأسود بسرعة هائلة في المناطق المحظورة ، في اتجاه الريح من مرافق البحوث والمطارات.”

القطبان ليسا المناطق الوحيدة المغطاة بالثلوج المتأثرة بالكربون الأسود، تُغذي الأنهار الجليدية في جبال الهيمالايا بعضًا من أقوى وأهم أنهار آسيا.

ولكن حتى هنا وجد أن الكربون الأسود يذيب الجليد، علنى سبيل المثال، وجدت دراسة أن التلوث كان مسؤولاً عن ما يقدر بنحو 39 في المائة من انكماش الأنهار الجليدية النيبالية، إن ذوبان الأنهار الجليدية في الهيمالايا بسبب تغير المناخ العام يهدد بالفعل المياه العذبة والإمدادات الغذائية لمليارات البشر في آسيا.

ولكن حتى أكثر من الكربون الأسود القائم على الثلج ، فإن جزيئات الكربون الأسود المحمولة جواً لها دور أكبر في تسخين الكوكب لأنها تمتص أشعة الشمس مباشرة وتبقيها في الهواء، يُعتقد أيضًا أن هذه يمكن أن تؤثر على أنماط تكوين السحب ، والتي قد تؤثر بعد ذلك على هطول الأمطار وتغير المناخ.

غالبًا ما يستخدم التأثير الإشعاعي ، وهو التغير في كمية الإشعاع الشمسي التي يتلقاها ويعكسها الغلاف الجوي للأرض ، في العلم لقياس مقدار الغاز أو الجسيم الذي يسخن الكوكب.

يقاس بالواط لكل متر -2 ، برقم موجب يعني ارتفاع درجة الحرارة. على الرغم من اختلاف التقديرات ، وجدت دراسة أجريت عام 2013 أن انبعاثات الكربون الأسود منذ العصر الصناعي أدت إلى تأثير إشعاعي إيجابي قدره 1.1 واط لكل متر -2 – في المرتبة الثانية بعد ثاني أكسيد الكربون.

بعبارة أخرى، من خلال التواجد في الغلاف الجوي، على الجليد والغيوم، تسببت انبعاثات الكربون الأسود في امتصاص الكوكب لمزيد من الإشعاع الشمسي وعكس انعكاس أقل في الفضاء، وبالتالي تسخين الكوكب.

العواقب الصحية

قد تكون تأثيرات الكربون الأسود على صحة الإنسان تبعية ويتم تجاهلها مثل آثارها على المناخ.

تحتوي الجسيمات التي تحتوي على الكربون الأسود على مواد مسرطنة يمكن أن يستنشقها الناس، وقد تم ربط تلوث الهواء بالالتهاب الرئوي وأمراض القلب والسكتة الدماغية والسرطان، ما يقدر بنحو 8 ملايين شخص يموتون كل عام بسبب تلوث الهواء الخارجي والداخلي.

كان السخام من أوائل الملوثات التي تمت السيطرة عليها في البلدان المتقدمة، قبل منتصف القرن العشرين ، كانت المدن الكبرى في أوروبا وأمريكا الشمالية مشهورة بتلوثها الثقيل بالسخام ، معظمه من حرق الفحم ، وكانت الآثار الصحية كارثية.

وبلغ هذا ذروته في الضباب الدخاني العظيم عام 1952 ، حيث غطى غطاء كثيف من الضباب الدخاني لندن لمدة أربعة أيام وقتل ما لا يقل عن 4000 شخص.

أدى ذلك إلى قوانين الهواء النظيف لعامي 1956 و 1968 في المملكة المتحدة ، والتي نظمت الوقود المستخدم من قبل السكان والمصانع وخفضت بشكل كبير تركيزات السخام في البلاد، سرعان ما حذت الولايات المتحدة حذوها مع قانون الهواء النظيف لعام 1963.

في الوقت الحاضر، أصبحت البلدان النامية أكبر مصدر للكربون الأسود. تمثل الصين والهند وحدهما حوالي ربع هذه الانبعاثات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاحتراق السكني للوقود الصلب والصناعة التي يهيمن عليها الفحم.

يعد حرق الوقود الصلب للتدفئة سببًا رئيسيًا لانبعاثات الكربون الأسود في الأماكن المغلقة ، في حين أن حرائق الغطاء النباتي وحركة المرور هي مصادر خارجية رئيسية.

شمال الهند وشرق الصين وإفريقيا الاستوائية هي نقاط ساخنة عالمية للانبعاثات لكل من هذه الانبعاثات الداخلية والخارجية.

تقدر منظمة الصحة العالمية أن 2.6 مليار شخص ، يعيش معظمهم في البلدان النامية ، لا يزالون يعانون من تلوث الهواء الداخلي باستخدام طرق طهي غير آمنة.

ما هي الحلول؟

بشكل عام ، يمكن أن يؤدي تقليل انبعاثات الكربون الأسود على مستوى العالم إلى إنقاذ ملايين الأرواح كل عام والمساعدة في إبطاء تغير المناخ، قد يكون خفض هذه الانبعاثات أحد أسهل الطرق قصيرة المدى لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري: القيام بذلك باستخدام الاستراتيجيات المتاحة يمكن أن يخفض بالفعل الاحترار بمقدار 0.2 درجة مئوية بحلول عام 2050.

وستظهر آثار الحد من انبعاثات الكربون الأسود أسرع وأكثر محليًا (في شكل هواء أنظف) من تقليل ثاني أكسيد الكربون.

مصادر الكربون الأسود واسعة النطاق ، لذلك هناك العديد من الطرق للاقتراب من هدف خفض الانبعاثات العالمية، على سبيل المثال، تعتبر زراعة القطع والحرق ممارسة منتشرة عالميًا يتم فيها تطهير الأرض لزراعة المحاصيل من خلال استخدام النار، ويطلق حرق الكتلة الحيوية الكربون الأسود.

يمكن أن يكون البديل هو طريقة القطع والفحم ، حيث يتم تحويل الكتلة الحيوية الخشبية إلى فحم باستخدام حرائق منخفضة الكثافة ومغطاة ، كما فعل سكان الأمازون الأصليون منذ آلاف السنين.

مصدر رئيسي آخر لانبعاثات الكربون الأسود هو استخدام بعض أنواع وقود الكتلة الحيوية الصلبة (مثل النفايات الزراعية أو الأخشاب) في المواقد التقليدية للتدفئة والطهي ، والتي يستخدمها الكثيرون حول العالم. تشمل الخيارات الأكثر أمانًا والأقل تلويثًا مواقد الطهي التي تستخدم وقودًا أنظف مثل غاز البترول المسال أو قوالب أو كريات تحتوي على القليل من الرطوبة أو تلك المصممة لمزيد من الأمان ، مثل تلك التي تحتوي على مراوح هواء قسرية أو أجهزة تغويز.

بشكل عام ، فإن التحول إلى مواقد أو وقود أكثر كفاءة من شأنه أن يقلل من تكاليف الوقود ، وهو الوقت الذي يمكن أن يتم إنفاقه في جمع الأخشاب للوقود وإزالة الغابات .

سيؤدي انخفاض انبعاثات الكربون الأسود أيضًا إلى تأثير أقل على الصحة، مما سيفيد النساء بشكل خاص، اللائي يقضين وقتًا أطول في المنزل بالقرب من المواقد.

لكن هذا يتطلب وجود مواقد طهي وأنواع وقود أكثر أمانًا وبأسعار معقولة في السوق وتثقيف الناس حول هذه البدائل.

في المناطق الحضرية، تعتبر حركة المرور مصدرًا رئيسيًا لانبعاثات الكربون الأسود، خاصةً من مركبات الديزل مثل الشاحنات أو معدات البناء أو المركبات الزراعية. يعد وضع معايير انبعاثات المركبات ، وتعديل المركبات القديمة بفلاتر جسيمات الديزل ، وتقديم الإعانات لتشجيع الناس على استبدال المركبات القديمة والثقيلة بأخرى أحدث وأنظف، من الطرق القليلة لتقليل الكربون الأسود المرتبط بحركة المرور، لكن التحدي هنا ، بالطبع ، هو تكلفة التغيير والصيانة والقدرة على التنفيذ.

أما بالنسبة للقارة القطبية الجنوبية ، فقد أشار دامياني الأستاذ المساعد في مركز الاستشعار البيئي عن بعد بجامعة تشيبا إلى أن الطلب على الطاقة للمولدات والمركبات والطائرات في المنطقة – فضلاً عن الافتقار إلى خيارات الطاقة الشمسية خلال الشتاء القاتم الطويل في القارة – يعني أن القضاء التام على انبعاثات الكربون الأسود لا يزال غير متوقع في الوقت الحالي ، خاصةً، مع الارتفاع المتوقع للنشاط البحثي والسياحة.

لكنه أضاف أنه تم اتخاذ خطوات إيجابية. تستخدم العديد من السفن التي تمر عبر القارة القطبية الجنوبية بالفعل وقود ديزل بحري أقل تلويثًا ، وتعمل محطات الأبحاث الآن بموجب لوائح بيئية صارمة، يمكن للسفن المستقبلية في المنطقة أن تتبنى محركات أو وقودًا أنظف ، أو ربما تنتقل إلى سفن هجينة أو كهربائية.

وقال: “كل من منظمي الرحلات السياحية في أنتاركتيكا ووكالات الأبحاث الحكومية يبذلون قصارى جهدهم بالفعل للحد من الانبعاثات”.

تابعنا على تطبيق نبض