சக்தி சார்ந்த விஞ்ஞானத் திரித்தல்கள் – அமில மழைப் பிரச்சினை

This entry is part 4 of 12 in the series விஞ்ஞான திரித்தல்

நாம் அன்றாடம் புகை மண்டலத்தில், கார் மற்றும் பைக்குகளில் பயணம் செய்யும்பொழுது, ‘எப்படி இந்த நிலைக்கு வந்தோம்?’ என்று யோசித்து, உடனே சிக்னல் விழுந்தவுடன் அடுத்த பிரச்சினைக்குத் தாவுவது இயற்கை. 

இன்றைய போக்குவரத்து நெரிசல் மற்றும் காற்று மாசுபடுதல் என்பது, பல நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்பே ஆரம்பித்துவிட்டது. இது சம்மந்தமாக, விஞ்ஞானம் பல வகை ஆராய்ச்சி முடிவுகளை வெளியிட்டுள்ளது என்பதும் இன்றைய இணையத்தில் நிதர்சனம். விஞ்ஞானம் அதன் பங்கைச் செய்தாலும், அரசாங்கங்கள், தொழில்கள் மற்றும் அரசியல்வாதிகள் என்ற பல்வேறு சக்திகளால், மிகவும் சிக்கலாக்கப்பட்ட இந்தச் சுற்றுப்புறச் சூழல் பிரச்சினை, புராணங்களில் சொல்லப்பட்டதுபோல விஸ்வரூபம் எடுத்துவிட்ட ஓர் அசுரப் பிரச்சினை. பிரச்சினையை முதலில் விஞ்ஞான பூர்வமாக அலசுவோம்.

முதன்முதலில், இந்தப் பிரச்சினையை உலகின் முன் வைத்தவர் ராபர்ட் ஸ்மித் (Robert Smith, soil chemist) என்னும் ஆங்கிலேய மண்-வேதியல் விஞ்ஞானி. அவர் இங்கிலாந்து மற்றும் ஜெர்மனியில் பெய்யும் மழையை ஆராய்ந்து, அதில் அளவுக்கு அதிகமான கந்தக அமிலம் (sulfuric acid) கலந்திருப்பதைச் சுட்டிக்காட்டி, இது கரியை எரிப்பதால் (அந்தக் காலத்தில் கார்கள் இல்லை; பெரும்பாலும், தொழிற்சாலைகள் கரி மற்றும் நீராவியால் இயங்கின) வந்த வினை என்பதையும் நிரூபித்தார். 1872ல் இதற்கு அமில மழை (Acid Rain) என்ற பெயரை வைத்தவரும் ஸ்மித்தேதான்.

காலப்போக்கில் ஸ்மித் மறக்கப்பட்டார். இரண்டாம் உலகப் போர் முடிந்து இங்கிலாந்தின் பிரதமராக இரண்டாவது முறையாக வின்ஸ்டன் சர்ச்சில் பதவிக்கு வந்தார். 1952 –ல் லண்டன் மாநகரம் கரும் புகையில் சிக்கியதில்  12,000 சாதாரணர்கள் இறந்தனர். நகரம் நிலைகுலைந்து போனது. போக்குவரத்து நின்று, மக்கள் மிகவும் அவதிப்பட்டனர். எங்கு சென்றாலும் புகை என்ற நிலையினால் சரியாகச் சுவாசிக்கக்கூட முடியாமல் போனது. வயதானவர்கள் மிகவும் அல்லாடினர். மருத்துவமனைகள் நிரம்பி வழிந்தன. பல வாரங்கள் நீடித்த இந்த நிலையால், நகரத்தைச் சுற்றியுள்ள கரியைப் பயன்படுத்தும்  மின் நிலையங்கள் மூடப்பட, நிலைமை கட்டுப்பாடிற்குள் வந்தது. Smog, அதாவது, smoke + fog என்ற சொல் வழக்கத்திற்கு வந்தது. ஆனால், விஞ்ஞானபூர்வமாக ஏன் இப்படி நிகழ்ந்தது என்று சமீப காலம்வரை, சரியான விளக்கம் கொடுக்கப்படவில்லை. டெக்ஸாஸ் A&M பல்கலைக்கழகம் இந்தப் பிரச்சினையைச் சரியாக அலசி ஒரு விளக்கத்தைச் சமீபத்தில் விஞ்ஞான உலகின் முன்வைத்துள்ளது. இதை இங்கு சொல்லக் காரணம், சுற்றுப்புறச் சூழல் பிரச்சினைகள் சிக்கலானவை என்பதைச் சுட்டிக்காட்டத்தான்.

London fog, 1952.

இங்கிலாந்து, இந்தக் கரும்புகை விஷயத்தைப் புதைக்க, ‘சுத்தக் காற்று சட்டம்’ (Clean Air Act) ஒன்றை 1956 –ல் உலகிலேயே முதன் முறையாகக் கொண்டுவந்தது. இந்தச் சட்டம் என்ன சாதித்தது என்றால், பெரிதாக ஒன்றும் இல்லை. லண்டன் மாநகரத்தை மையமாகக்கொண்ட சட்டம் இது. அந்த நாட்டின் மற்ற பகுதிகள் எந்த அளவிற்கு இதனால் பயனடைந்தன என்பதற்கு எந்த ஆதாரமும் இல்லை. 

 1960 –களில், ஸ்வீடன் நாட்டைச் சேர்ந்த மண்ணியல் விஞ்ஞானி (soil scientist) ஸ்வென் ஓடன் (Sven Oden) தமது நாட்டில் பெய்யும் மழையில் அமிலம், அதுவும் கந்தக மற்றும் நைட்ரிக் அமிலம் கூடுவதைப் பல்வேறு மண் சோதனைகள் வழியே ஆராய்ந்து ஒரு முக்கிய அறிக்கையை வெளியிட்டார். அதில், இங்கிலாந்து மற்றும் மேற்கத்திய ஐரோப்பிய அனல் மின்நிலையங்கள் கரியை எரிப்பதால், காற்று வழியாக, ஸ்வீடனின் காற்று மற்றும் மழை மாசுபடுவதைத் தகுந்த ஆதாரங்களுடன் ஐக்கிய நாடுகள் கருத்தரங்கில் முன் வைத்தார். இந்தக் கருத்தரங்கத்தில் ஓடன் வழங்கிய உரைதான், இத்துறையின் விஞ்ஞான அடிப்படை என்றால் அது மிகையாகாது.

இதன் பிறகு அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள், நியூயார்க் மற்றும் பென்ஸில்வேனியா மாநிலங்கள் மற்றும் தென்கிழக்கு கனடாவில் உள்ள பல்வேறு மரங்களையும், மண்ணையும் பரிசோதிக்கத் தொடங்கினர். இந்தப் பகுதிகளிலும், மழையில் அமிலத்தின் அளவு அதிகமாக இருந்ததைக் கவனித்தனர். பள்ளி விஞ்ஞானத்தில் படித்தது நினைவிருக்கலாம் – pH என்ற ஓர் அளவு 0 முதல் 14 வரை உள்ளது. இதில், 7 என்பதில் அமிலமும் (acidity) இல்லை, காரமும் (alkalinity) இல்லை.  7 –க்கு கீழ் அமிலம், 7 –க்கு மேல் காரம். மேலெழுந்த விதமாகப் பார்த்தால் pH 7 இருக்கும் மழைநீர்தான் சுத்தமானது என்று தோன்றினாலும், pH 4.5 முதல் 5.6 வரை இருந்தாலும் அதைச் சுத்தமான மழை என்றுதான் சொல்கிறோம். அதாவது, மழையில் அமிலத்தன்மை எப்பொழுதுமே ஓரளவு இருக்கும். இதற்கு இயற்கையின் பல்வேறு காரணங்கள் உண்டு. எரிமலைத் தூசு, கடலில் உருவாகும் பலவித ரசாயன மாற்றங்கள், காடுகள் எரியும்பொழுது உருவாகும் வாயுக்கள், நிலச்சரிவு மற்றும் பூகம்பத்தால் உருவாகும் ரசாயன மாற்றங்கள் என்று இந்தப் பட்டியல் நீளும். ஆனால், pH 5.6 எல்லாம் அந்தக் காலம். இன்று pH பெரும்பாலும் 4.0 என்ற அளவுவரை இறங்கி,  விஞ்ஞானிகளுக்கு பல விதமான சந்தேகங்கள் வரத் தொடங்கியுள்ளன. 

A diagram showing where various substances fall on the pH scale.

  1. பூமி ஒரு ரசாயனத் தொழிற்சாலை. அதை இன்னும் நாம் முழுதாகப் புரிந்து கொள்ளவில்லை. சூரியனின் சக்தி, நீராவி, எரிமலைகள், காடுகள், கடலின் உள்நீரோட்டம் (oceanic currents) என்று பல விஷயங்கள் அதன் 1% காற்று மண்டலத்தை மாற்றிய வண்ணம் இருக்கிறன. (பூமியின் அளவைப் பார்க்கையில், நம் காற்று மண்டலம் பூமியின் 1% தான்.)
  2. இவற்றையெல்லாம் மீறி, மனித நடவடிக்கைகள் (அனல் மின் நிலையங்கள், விமானங்கள், ஊர்திகள் போன்ற விஷயங்கள்) இந்தக் காற்று மண்டலத்தை எப்படி மாற்றி, அமில மழையை உருவாக்குகின்றன என்பதே பிரச்சினை.  

முதல் அணுகுமுறையில், மண் மாதிரியைக் கொண்டு ஆராயத் தொடங்கினர். பிறகு, மரங்களின் அமைப்பை ஆராயத் தொடங்கினர். இந்த விஞ்ஞான முறையைச் சற்று விவரமாகப் பார்ப்போம்.

  1. நாம் சொன்ன பகுதிக் காடுகளிலிருந்து விதவிதமான மரங்களை (120 முதல் 425 வயது வரை) அறுத்து, அதன் வளையங்களை ஆராய்ந்தார்கள்.
  2. மரங்களின் வளர்ச்சியை வறட்சி, பூச்சியரிப்பு, நோய்கள் போக, வேறு எந்த விஷயங்கள் பாதிக்கின்றன என்று ஆராய்ந்தனர்.
  3. புள்ளியல் விவரங்களோடு ஒப்பிட்டுப் பார்க்கையில் 1950 –க்குப் பின், பாதி மரங்களின் வளர்ச்சி வேகம் குறையத் தொடங்கியதைக் கவனித்தார்கள். (விஞ்ஞானிகள் ஆராயும் பகுதியில், அதிகமாகத் தொழிற்சாலைகள் மற்றும் வாகனங்கள் பெருகிய காலம் 1950 –க்குப் பின்னரே.)
  4. இதற்கு முழுக் காரணம் என்ன என்று திட்டவட்டமாகச் சொல்வது கடினம். அமில மழை, இந்த மரங்களின் வளர்ச்சியைக் குறைத்திருக்குமா?

கொஞசம் ஆரம்பத்திலிருந்து அமில விஷயத்தை ஆராய்வோம்.

  1. எப்படி மழை நீர், அமிலத்தன்மை கொண்டதாக மாறுகிறது? கார்பானிக் அமிலம் தவிர, மழை நீரில், கந்தக அமிலம் (அமில விகிதத்தில் 60% முதல் 70%) – sulfuric acid மற்றும் நைட்ரிக் அமிலம் (அமில விகிதத்தில் 20% முதல் 30% வரை) – nitric acid உள்ளன. காற்று மண்டலத்தில்,  இந்தக் கந்தக அமிலத்திற்கு அடிப்படை, சல்ஃபைர் டையாக்ஸைடு (sulfur dioxide) என்ற ரசாயனம். இது பெரும்பாலும் கரியை எரிப்பதால் உருவாகிறது. (இயற்கையாக உருவாவதைத் தவிர.) அதே போல, நைட்ரிக் அமிலத்திற்கு, நைட்ரஜன் ஆக்ஸைடு (nitrogen oxide) என்ற ரசாயனம் அடிப்படை. இது, கார்கள் உமிழும் புகை மற்றும் அனல் மின் நிலையங்கள்,  கரியை எரிப்பதால் உருவாகிறது. இந்த இரண்டு ஆக்ஸைடுகளும், தண்ணீரோடு கலக்கையில், அமிலம் உண்டாகிறது.This image illustrates the pathway for acid rain in our environment.
  2. இந்த ரசாயன மாற்றம் இரவிலும், பகலிலும் நிகழக்கூடும். ஆனால், சூரிய ஒளி, இந்த ரசாயன மாற்றத்திற்கு உதவுவதால், கோடையில், அதிக அமில மழை வாய்ப்புகள் உள்ளன. வட அமெரிக்காவில் கோடையில் சூரிய வெளிச்சம், நாளொன்றிற்கு, 12 முதல் 20 மணி நேரம் வரை உண்டு.
  3. பெரும்பாலும், நைட்ரஜன் ஆக்ஸைடு, மேகத்திற்குக் கீழ் அதிகமாக அமிலமாக மாறுகிறது. இதனால், தொடர்ந்து மழை பெய்தால், அதில் நைட்ரிக் அமிலத்தின் அளவு குறைகிறது. ஆனால், கந்தக அமிலத்தின் அளவு, சில நாள்கள் தொடர்ந்து மழை பெய்தாலும் குறைவதில்லை
  4. இந்த ஆராய்ச்சிகள் நிகழ்ந்தபொழுது, ஃபாக்லாண்ட் தீவுகளில் அமில மழையைப் பதிவு செய்தனர். அங்கு ஒன்றும் அனல் மின் நிலையங்கள் இல்லையே! இதற்கு முக்கியக் காரணம் கடலின் உள்நீரோட்டம் மற்றும் கடலுக்குள் இருக்கும் எரிமலைகள் என்ற முடிவுக்கு வந்தனர்.
  5. அண்டார்டிகா மற்றும் க்ரீன்லேண்டு போன்ற இடங்களில் பூமியின் ஆயிரம் வருடப் பழைய காற்று, பனியுடன் உறைந்துள்ளது. இந்தப் பழைய காற்றிலும் அமிலத்தன்மை இருக்கத்தான் செய்கிறது. ஆனால், நாம் முன்சொன்ன புவியியல் பகுதிகளில், 1950 –க்குப் பிறகு, இயற்கையாக இருந்ததைவிட, 10 முதல் 20 மடங்கு அதிகமாகக் கந்தக அமிலம் மழை நீரில் இருப்பதைக் கண்டுபிடித்து வெளியிட்டனர்.
  6. 1983 –ல், அமெரிக்க வடகிழக்கில் 90% முதல் 95% வரை அமில மழைக்குக் காரணம் தொழிற்சாலைகளின் புகை மற்றும் கார்களின் உமிழ்வு என்று முடிவானது. இதில், 56% தொழிற்சாலைகளும், 44% கார்களும் காரணம் என்று கணிக்கப்பட்ட்து.
  7. கணினி மாடல்கள் மூலம் எப்படி இந்த உமிழ் ஆக்ஸைடுகள் காற்றில் பரவுகின்றன என்றும் ஆராய்ந்தார்கள். முதலில் தொழிற்சாலைகளின் புகை அடுக்குகளிலிருந்து (smoke stacks) வெளிவரும் உமிழ் வாயுக்கள், (plumes) 100 மைல்களுக்கும் அதிகமாகப் பயணம் செய்யும் வாய்ப்பு உள்ளதைக் கணக்கிட்டார்கள். இதனாலேயே வட கிழக்கு அமெரிக்கத் தொழிற்சாலைப் புகை, கனடா போன்ற நாடுகளுக்கும் பயணம் செய்வதை விளக்க முடிந்தது.
  8. ஆனால், சில விஷயங்களை முழுவதும் விளக்க முடியவில்லை. இன்னும் ஆழமாக ஆராய்ந்ததில், புகை அடுக்கின் உயரமும், மற்றும் உமிழ் வாயுவின் வெப்பமும் இந்த நச்சுக் காற்றின் பயண தூரத்தை நிர்ணயிப்பதையும் கண்டறிந்தார்கள். கோடைக் கால இரவுகள் மற்றும் குளிர் காலங்களில் உமிழப்படும் வாயு உயரே தூக்கப்படும் அளவு குறைவு (warm updraft). கோடையில், மணிக்கு 10 கி.மீ. வரை பரவும் இந்த சல்ஃபர் டையாக்ஸைடின் செறிவு 3,500 மைல் புகை அடுக்கிலிருந்து பாதியாக வாய்ப்புள்ளது. அதுவே, குளிர்காலத்தில், இந்த அளவை எட்ட 7,000 மைல் வரை, பயணம் செய்ய வேண்டும். இதை வேறுவிதமாகச் சொன்னால், குளிர்காலத்தில், உமிழ் வாயு, கோடை காலத்தைவிட அதிக தூரம் பயணிக்கிறது.

இந்த ஆராய்ச்சி எல்லாம் சரிதான். ஆனால், இதனால் பாதிக்கப்படுவது பயிர்களா, மிருகங்களா, மீன்களா அல்லது வேறு ஏதாவதா என்பதை அடுத்த பகுதியில் பார்க்கலாம்.

(தொடரும்)

Series Navigation<< சக்தி சார்ந்த விஞ்ஞானத் திரித்தல்கள் – பெட்ரோலில் ஈயம்சக்தி சார்ந்த விஞ்ஞானத் திரித்தல்கள் – அமில மழைப் பிரச்சினை (2) >>

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.