עמוד הבית > מדעים > אקולוגיה ואיכות הסביבה
אוניברסיטת חיפה. הקתדרה לגיאואסטרטגיה "ע"ש ראובן חייקין ז"ל"



תקציר
במקביל להישגי התיעוש והקידמה הטכנולוגית שהובילו את האנושות להישגים חסרי תקדים, חלה התדרדרות דרמטית באיכותם של משאבי הסביבה ובזמינותם, וכן חלה פגיעה קשה במרבית המערכות האקולוגיות על פני כדור הארץ. המאמר מתמקד בהשפעות האדם על האטמוספרה ובעיקר בהשפעות הבריאותיות הנגזרות מתהליכים אלה.



שינויים בהרכב האטמוספרה והשלכותיהם הבריאותיות
מחברת: ד"ר שלומית פז


מבוא

מאז ראשית המהפכה התעשייתית, לפני כ-250 שנה, החל האדם לנצל את משאבי סביבתו באופן גובר והולך. במקביל להישגי התיעוש והקידמה הטכנולוגית שהובילו את האנושות להישגים חסרי תקדים, חלה התדרדרות דרמטית באיכותם של משאבי הסביבה ובזמינותם, זאת במקביל לפגיעה קשה במרבית המערכות האקולוגיות על פני כדור הארץ. תהליכים אלה החריפו בעיקר במחצית השנייה של המאה העשרים והובילו למשבר חריף ביחסי האדם עם סביבתו, עד כדי סכנה להישגי האנושות נוכח קריסת התשתיות הסביבתיות. כיום ברור כי האדם הוביל לדלדול מקורות קיומו הבסיסיים ביותר – אויר נקי, מים ראויים לשתיה וקרקעות מהן 'יוציא את לחמו'.

הדברים להלן יתמקדו בהשפעות האדם על האטמוספרה ובעיקר בהשפעות הבריאותיות הנגזרות מתהליכים אלה. האטמוספרה הינה מעטפת הגזים העוטפת את כדור הארץ, צמודה אליו ונעה עימו בזכות כוח הכבידה. האטמוספרה מקשה על מעבר הקרינה קצרת הגל הנפלטת מהשמש מחד ומעכבת את בריחת החום הנפלט מכדור הארץ (קרינה ארוכת גל) אל החלל מאידך. בחלקה התחתון (שכבת הטרופוספרה) מצויה עיקר המסה של האוויר המאפשר את קיומם של האורגניזמים השונים.

אקלים ופיזיולוגיה אנושית – תמצית עקרונות היסוד

בני האדם הינם יצורים עצמאיים המובדלים מהסביבה על ידי העור העוטף אותם. האטמוספרה היא סביבה גזית, אך הסביבה הפנימית של גופנו, הינה נוזלית. חיינו תלויים במכלול של תהליכים פיסיקלים, כימיים, מטאבוליים וביולוגיים. אנו זקוקים ליציבות מבחינת כמות הנוזלים, רמת החומציות, חום הגוף ואספקת האוויר והמזון. הטמפרטורה הקבועה של גופנו והמנגנונים המסייעים לייצובה מאפשרים קיומם של חיים בתנאים קיצוניים – ערבות קרח, מדבריות, פסגות הרים או במכרות במעמקי האדמה. התלות הבסיסית של בני האדם בסביבה גבוהה מאוד: במצב של הפסקת אספקת חמצן, יגרם מוות תוך דקות, העדר נוזלים (התייבשות) עלול לגרום למוות תוך שעות ספורות, כך גם לגבי עליה או ירידה של טמפרטורת הגוף מעבר לגבולות הקריטיים (32–43 מ"צ) בהם מתרחשת קריסת מערכות פיזיולוגיות חיוניות (זהר 1980). כל שינוי בהרכב הגזים שבאוויר או ביחסי הגומלין שבין כדור הארץ לאטמוספרה שלו, עלול להוביל, בין יתר ההשפעות, גם להשלכות שתוצאתן פגיעה בבריאותם של בני האדם.

מאז ראשית תהליכי התיעוש, ניצל האדם מקורות אנרגיה פוסיליים – נפט, פחם וגז טבעי, באופן הולך וגובר בעיקר בתעשייה ובתחבורה. שימושים אלה יחד עם שריפת שטחי יער נרחבים, במקביל לעליה הדרמטית בגודלה של האנושות, הובילו לפליטה אדירה של גזי חממה ומזהמים מסוגים שונים. כיום מקובל על רוב מדעני האטמוספרה כי פליטות אלה גרמו לשינויים אקלימיים גלובליים ואזוריים.

הסקירה להלן תתמקד בקצרה בשלוש סוגיות מרכזיות תוך התייחסות להשפעתן על בריאות האדם. ברמה הגלובלית והאזורית : א) הגברת אפקט החממה וההתחממות הגלובלית, ב) החור באוזון הסטרטוספרי, וברמה המקומית – זיהום אוויר.

הגברת אפקט החממה וההתחממות הגלובלית

גזי החממה הינם גזים שקופים באטמוספרה העבירים לקרינה קצרת הגל (אולטרה-סגול) המגיעה מהשמש אך בולעים היטב את הקרינה ארוכת הגל (אינפרא-אדום) הנפלטת מכדור הארץ. בליעת הקרינה על ידי גזי החממה מתבצעת בתחומי אורכי גל האופייניים לכל גז, המכונים 'פסי בליעה'. הקרינה האינפרא-אדומה הנבלעת בגזי החממה מומרת לחום הגורם להתחממות האטמוספירה. זהו "אפקט החממה" (Greenhouse Effect). אלמלא קיומו של אפקט החממה היתה הטמפרטורה הממוצעת של פני כדור הארץ נמוכה בכ-40 מ"צ ביחס לערכים הנוכחיים.

גזי החממה העיקריים

א) פחמן דו-חמצני (CO2). זהו גז החממה העיקרי הנפלט לאטמוספרה כתוצר לוואי של כל תהליכי הבעירה ומוצא ממנה בעיקר על ידי תהליך הפוטוסינתזה. בעידן המתועש, מרבית הפליטות של פחמן דו-חמצני הן כתוצאה משריפת דלקים בתחנות כוח ליצור חשמל, בתעשייה ובתחבורה.

ב) במקום השני מבחינת ההשפעה על אפקט החממה – אדי מים (H2O). שכיחותם משתנה במקום ובזמן והם מהווים 1/3000 מכמות המים הכוללת של כדור הארץ. אדי המים (והעננים) בולעים היטב קרינה בתחום האינפרה-אדום.

ג) חנקן תת-חמצני (N2O) – מקורותיו בשריפת דלקים ובתהליכים מיקרוביים בקרקע ובמים המושפעים משימוש בחומרי דישון המכילים חנקן. קצב הגידול בריכוזי גז זה הוא איטי יותר מאלה של שאר גזי החממה אך משך קיומו באטמוספירה הוא רב יותר ולכן השפעתו היא לאורך זמן ארוך יותר.

ד) מתאן (CH4) – מקורותיו הטבעיים: קני טרמיטים, ביצות, רקב צמחייה. במקביל, נפלט בשיעורים גבוהים גם כתוצר פעילות אנושית:

1. פירוק פסולת אורגנית בתנאים אנאירוביים במטמנות פסולת ובמכוני טיהור שפכים.

2. פעילות חקלאית: תוצר של תהליכי עיכול של בעלי חיים, בעיקר מעלי גרה; מפירוק אנאירובי של צואת בעלי חיים וכתוצאה מגידול אורז בשטחים מוצפים.

ה) אוזון (O3) – תוצר של תגובות פוטוכימיות בין מזהמי אויר, בסמוך לפני הקרקע. העלייה בשיעורם של גזי החממה באטמוספרה בשל פעילות האדם, הובילה להגברת אפקט החממה ולכן לעליית טמפרטורת האוויר ולהתחממות גלובלית (Global warming).

השלכות נוכחיות וחזויות

הגברת אפקט החממה תגרום לעלייה של 1.5–3.5 מ"צ בטמפרטורה הממוצעת של פני כדור הארץ בתוך 30–40 השנים הבאות. עם העלייה בטמפרטורה יש לצפות להקצנה בתופעות מזג אוויר ולעליה בשכיחותם של אירועים חריגים כמו תנאי טמפרטורה קיצוניים, תקופות גשומות במיוחד לעומת תקופות שחונות, עליה בעוצמת אירועי מזג אויר ועוד. ההתחממות תביא לשינוי בדפוסי הרוחות והזרמים באוקיינוסים וכן לשינוי במשטר המשקעים. תהליך נוסף שאותותיו כבר ניכרים, הוא התגברות תהליכי המסה של קרחונים בקטבים ובפסגות ההרים הגבוהים. כתוצאה מכך עתידים פני הים לעלות במטר בקירוב עד שנת 2100 ולהציף אזורי חוף נרחבים. ההתחממות תעודד תהליכי התייבשות ומידבור באזורים רגישים צחיחים למחצה, כדוגמת האגן המזרחי של הים התיכון (IPCC 2001).

היבטים בריאותיים

עליית הטמפרטורות קשורה קשר ישיר להתפרצות מחלות 'טרופיות' (כמו מלריה, כולרה, קדחת הנילוס המערבי ועוד) והתרחבות האזורים הנגועים בהן. המלריה הינה עדיין אחת מהמחלות הקטלניות בעולם, הפוגעת מדי שנה בכחצי מיליארד בני אדם וגורמת למותם של מליון. 40% מתושבי העולם נמצאים בסיכון אך האוכלוסייה הפגיעה ביותר חיה באפריקה, דרומית לסהרה. התפרצותה המחודשת של המלריה בשנים האחרונות קשורה לעליית הטמפרטורות הגלובליות ולהתגברות הגשמים הגורמים להתפשטות אזורי המחיה של החרקים נושאי הטפיל (60 מינים שונים), זאת במקביל למשברים סביבתיים מקומיים ולעליה בעמידות זני המלריה לתרופות. דוגמאות: שנת 1987 היתה חמה במיוחד ברואנדה ומספר מקרי המלריה עלה ב-337%! שנת 1991 היתה שנת אל-ניניו. בשנה זו התפרצה הכולרה מחדש ב-19 מדינות בדרום-אמריקה וגרמה למותם של אלפי בני אדם (בראון וחובריו 2001; Harvard Medical School 2003).

בעיות מסוג אחר קשורות באירועי מזג אוויר חריגים. במצב של עומס חום קיצוני, טמפרטורת גוף האדם עלולה לחצות את הסף הקריטי (43 מ"צ) עד כדי פגיעה במערכות חיוניות (מחזור הדם, מערכת העצבים, הרס חלבונים) ותמותה. דוגמאות: גל חום כבד פקד את שיקגו ארה"ב ב-1995 וגרם פגיעה קשה באוכלוסיות חלשות חסרות מערך תמיכה סוציאלית הולם (עניים, קשישים). בתים בלתי ממוזגים, חלונות חסומים, קשיי ניידות – אנשים רבים נלכדו בבתים חמים במיוחד וסבלו מתעוקה קשה עד כדי תמותה. גל חום קיצוני במיוחד פקד את מערב אירופה בקיץ 2003: בצרפת בלבד מתו מעל 10,000 קורבנות, רובם קשישים.

מגמת ההתחממות העולמית גורמת לעליה בשכיחותם ובהיקפם של אסונות טבע ממקור אקלימי:

הוריקנים, טורנדו, אל-ניניו, שיטפונות והצפות, בצורת ומדבור. כל אלה גורמים לפגיעה אנושה בעשרות מיליוני בני אדם ברחבי העולם, בעיקר באזורים נחשלים.

החור באוזון הסטרטוספרי

האוזון (O3) הינו גז חסר צבע, מולקולה המורכבת משלושה אטומי חמצן. 90% משיעורי האוזון באטמוספרה נמצאים בסטרטוספרה, והיתר בטרופוספרה, בה הם מהווים מזהמי אויר שניוניים. האוזון בולע קרינה אולטרה-סגולה (UV) שמשית ובכך מגן על האדם, החי והצומח שבפני כדור הארץ. Farman וחובריו איתרו באמצע שנות השמונים הפחתה דרמטית בריכוז האוזון הסטרטוספרי מעל אנטרקטיקה. תופעה זו זכתה לכינוי 'החור באוזון' (The Ozone hole).

מחקרים שונים שבוצעו באזור אנטרקטיקה הראו כי ההפחתה בשיעורי האוזון נגרמה בשל שילוב של:

א) השפעות אנושיות – פליטת כלורו-פלורו-פחמימנים (CFC's) שהינן תרכובות כימיות מלאכותיות המשמשות בתעשייה (מתקני קירור, ניקוי רכיבים אלקטרוניים, תרסיסים, חומרי המסה ועוד). כאשר הן מגיעות לסטרטוספרה הן משמידות את מולקולות האוזון (אגב, כבר בשנת 1975 הזהירו Rowland and Molina בפני ההשפעה ההרסנית של תרכובות ה-CFC).

ב) גורמים טבעיים – התנאים הסינופטיים הייחודיים המאפיינים את אנטרקטיקה מעודדים את הפעילות ההרסנית של מולקולות ה-CFC. על פני שטח הפנים של ענני הקרח הסטרטוספריים מתרחשות תגובות כימיות המשחררות את מולקולות הכלור והברום מחבילת ה-CFC, והופכות אותן לפעילות מבחינה כימית. כאשר חוזרת השמש להאיר את הקוטב הדרומי באביב, מפרקות קרניה את מולקולות הכלור והברום לאטומים המשמשים כקטליזטור, בשרשרת תהליכים המפרקים את מולקולות האוזון לאטומי חמצן.

השלכות אקלימיות

התדלדלות מעטה האוזון גורמת לחדירת קרינת UV רבה יותר לשכבות הנמוכות של האטמוספרה. דבר זה מוביל להפרה של האיזון בין שכבות האטמוספרה – התקררות הסטרטוספרה לעומת התחממות הטרופוספרה, וכן בין האטמוספרה לכדור הארץ. בכך נוצרת תרומה נוספת ליצירת שינויים אקלימיים.

השלכות בריאותיות

מחקרים רפואיים שבוצעו בשנים האחרונות באזורים החשופים לקרינת UV מוגברת, הראו כי התופעה גורמת לבעיות הבאות:

א) נזק ל-DNA ויצירת מוטציות בעור גורמים לסוגים שונים של מחלות סרטן עור. ככל שעוצמת הקרינה גבוהה יותר ושיעורה עולה כך חלה עליה באחוז החולים במחלה.

ב) פגיעה בעיניים – התגברות במקרי הקטרקט, ירידה באיכות הראיה.

ג) פגיעה בעמידות המערכת החיסונית: רגישות למחלות זיהומיות וחשיפה למחלות אוטו-אימוניות, כגון לופוס (Harvard Medical School 2003).

זיהום אוויר

תופעה בקנה מידה מקומי יחסית היא סוגיית זיהום האוויר, לגביה תובא התייחסות קצרה.

המזהמים הפוגעים באיכות האוויר שאנו נושמים, נובעים הן ממקורות טבעיים (הרי געש הפולטים כמויות גדולות של אפר וולקני ותרכובות גופרית, סופות חול נושאות אבק, רוחות המעלות נתזי מי ים, אבקני פרחים ועוד) והן – במידה משמעותית הרבה יותר – ממקורות אנושיים. רוב המזהמים (מוצקים ונדיפים) נוצרים בתהליכי שריפה בלתי מושלמת במכוניות ובכלי רכב, בתחנות כוח ליצור חשמל ובמפעלי תעשייה. מזהמי האוויר העיקריים הם: תרכובות גופרית, תרכובות חנקן, פחמן חד-חמצני ודו-חמצני, מחמצנים פוטוכימיים (אוזון), עופרת, אסבסט, כספית ועוד.

נזקי זיהום האוויר – היבטים בריאותיים

תופעת זיהום האוויר קיימת בכל הערים המתועשות, אך גם באזורים נרחבים מחוץ להן, שכן הרוחות מסוגלות להעביר את המזהמים למרחק של מאות ואלפי קילומטרים ממקור הזיהום. הבעיות הבריאותיות הבולטות הן:

מחלות כרוניות בדרכי הנשימה (ברונכיט, אסטמה, סרטן הריאות – עד כדי תמותה), גירוי העיניים ודרכי הנשימה, הפחתת יעילות העברת חמצן לתאי הגוף על ידי הדם, הפרעות בתפקודי המוח (הרעלת עופרת) – בעיות ריכוז וקשב אצל ילדים.

בעיה חמורה נוספת הנגזרת מזיהום האוויר הינה תופעת הגשם החומצי – תרכובות גופרית וחמצן נמהלות במי הגשם והופכות לחומצות חזקות הגורמות לפגיעה במקורות מים, בקרקעות, בצומח, במבנים ובאדם.

סיכום

ע"י פליטת גזי חממה ומזהמים, מבצעת האנושות בעידן המודרני ניסוי מסוכן, ראשוני מסוגו, על האטמוספרה המאפשרת את קיומה. למהלכים אלה השפעות חמורות לא רק על מערכות אקלימיות ואקו-סיסטמות טבעיות, אלא גם על בריאות האדם עצמו. בשנים האחרונות נחתמו מספר אמנות בינלאומיות (כגון: האג 1989, ריו 1992, קיוטו 1997) שמטרתן בלימת הנזק וצמצומו. באמנות נקבעו פרוטוקולים מחייבים לקיצוץ ברמת הפליטה של גזי החממה העיקריים לאטמוספירה, וכן הוגדרו מנגנוני יישום ובקרה למדינות השונות. חינוך סביבתי לקהל הרחב ובעיקר רכישת מודעות סביבתית בקרב תעשיינים ומקבלי החלטות, יחד עם אימוץ גישות של פיתוח בר-קיימא, יובילו לצמצום הנזק ולשילוב מושכל בין תיעוש ופיתוח לבין סביבה איכותית ונקיה.

מקורות

זהר, עזרא 1980: אדם ואקלים, כתר, ירושלים.
בראון ל. ר. וחוב' (עורכים) 2001: סימני חיים 2001, בהוצאת מכון WorldWatch.

Harvard Medical School - Center of Health and the Global Environment, 2003: in http://www.med.harvard.edu/chge
IPCC 2001: - Third Assessment Report: Climate Change 2001 Synthesis Report. In
http://www.ipcc.ch/pub/un/syreng/spm.pdf



אל האסופה מסע במרחבי האטמוספרה : מזג אוויר ואקלים - פרקים נבחרים3

ביבליוגרפיה:
כותר: שינויים בהרכב האטמוספרה והשלכותיהם הבריאותיות
מחברת: פז, שלומית (ד"ר)
שם  הספר: תהליכים והתפתחויות גיאוגרפיות בארץ ובעולם (מבט לשנת 2000)
עורכי הספר: סופר, ארנון  (פרופ') ; כנען, יובל
תאריך: 2004
הוצאה לאור: אוניברסיטת חיפה. הקתדרה לגיאואסטרטגיה "ע"ש ראובן חייקין ז"ל"
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית