تحت عنوان "انفجار بيروت: رحلة الغازات السامة وآثارها الضارة على البيئة" نشرت مجلة Scientific American العالمية تحقيق علمي لمصطفى رعد:
في الساعة السادسة وثماني دقائق مساء يوم الثلاثاء 4 أغسطس، دوى انفجار ضخم نتجت عنه سحابة دخانية على شكل فطر عيش الغراب "المشروم" الشهير، ارتفعت 100 متر على أقل تقدير في العنبر رقم 12 في مرفأ بيروت، وهو الميناء البحري الرئيسي في لبنان، مخلِّفةً عصفًا انفجاريًّا تدميريًّا رهيبًا من جَرَّاء اشتعال 2750 طنًّا من مادة نترات الأمونيوم (Ammonium nitrate).
ما مدى قوة الانفجار؟
قوة الانفجار الذي وقع في مرفأ بيروت قبل أيام، تعادل قوة "قنبلة نووية تكتيكية"، وفق وسيم جابر، الباحث في فيزياء وتكنولوجيا النانو بالمعهد العالي للفيزياء في فرنسا.
ووفقًا لموقع "هاو ستاف ووركز" الأمريكي، فإن القنابل النووية التكتيكية توفر قوةً انفجاريةً هائلة في إطار مساحة محدودة، وعادةً ما تُستخدم ضد المخابئ العسكرية الموجودة تحت الأرض، وتكافئ ألف طن من مادة "تي إن تي".
يشرح "جابر" في تصريحات لـ"للعلم" أن ما وقع هما انفجاران يفصل بينهما 33 ثانية وليس انفجارًا واحدًا، قائلًا: "كانت مواد نيترات الأمونيوم موزعةً على طول العنبر البالغ 130 مترًا وبعرض 40 مترًا"، ومضيفًا أن كل كيس "يحتوي على 1000 كيلوجرام منها، إذ كانت مكدسةً بعضها فوق بعض على امتداد العنبر"، وفق الصور التي نشرها تلفزيون سكاي نيوز عربية.
ويؤكد أن "هذه المواد لا يمكن أن تنفجر من دون تلقِّيها موجة صدم انفجارية مع حرارة تفوق 210 درجات سيلسيوس، مشيرًا إلى أن الانفجار الأول حدث داخل العنبر من آخره، وهذا كان كفيلًا بتهيئة المواد للانفجار وتذويبها لتنصهر في كتلة واحدة"، موضحًا أن الانفجار الثاني حصل بعد ٣٣ ثانية من منتصف العنبر ومن جهة البحر.
يشير "جابر" إلى أن "موجة العصف الناري (الوميض) للانفجار الثاني كانت وجهتها أرضية وأفقية بوجه صوامع القمح والقليل منها إلى الأعلى. وبأجزاء من الثانية، تَشكَّل الضغط السلبي Negative pressure))"، مخلفًا قوة "انفجار نووية مصغرة تُقدر بـ 1.2 تيرا جول، وقدرة ضغط 210 MPa في المتر المربع".
وفق "جابر"، يعادل الانفجار نحو 2750 طنًّا من نترات الأمونيوم 687 طنًّا من مادة TNT، وكما هو معروف علميًّا، فإن كل طن من مادة TNT يُصدر قوة 2.1 جيجا جول.
عصف الموجة الانفجارية -وفق جابر- "تسبب في أضرار فادحة على مسافة 3 كلم من مكان الانفجار، ووصل مداه الى 24 كلم"، وقد "تلقَّى قلب العاصمة 40 في المئة من قوة العصف الانفجاري، أما باتجاه غرب بيروت والمطار فقد خففت صوامع القمح من حدته، في حين ذهب 50 في المئة من قوته باتجاه البحر".
كذلك سُمع الانفجار في جميع المناطق اللبنانية، وسجل مرصد الزلازل الأردني أن انفجار بيروت يساوي زلزالًا بقوة 4.5 درجات على مقياس ريختر، في حين شعر سكان جزيرة قبرص التي تبعد عن لبنان 240 كم بالانفجار، حسبما ذكر المركز الأوروبي الأوسطي لرصد الزلازل.
شكّل الانفجار قوةً تدميريةً هائلة، اعتقد البعض أنها قنبلة نووية، إلا أنها لم تكن كذلك. يقول بلال نصولي، مدير الهيئة اللبنانية للطاقة الذرية، في حديث إلى "للعلم".
سحابة بيضاء نووية أو كيميائية؟
الانفجار الذي خرج على شكل سحابة هائلة تشبه فطر المشروم، المعروفة بسحابة "عيش الغراب" ليس حكرًا على انفجارات القنابل النووية، بل يمكن اعتبار هذا الشكل سمة غالبة على أي انفجار قوي، بحيث نرى ما يُعرف علميًّا بحالة "عدم الاستقرار رايلي تايلور" (Rayleigh-Taylor Instability)، وهو الأمر الذي يشير إلى تحرُّك سائلين لهما كثافتان مختلفتان، إذ يدفع السائل الأخف السائل الثقيل، منتجًا شكل الفطر "المشروم".
يقول "نصولي": إن الانفجارات التي تُنتج حرارة عالية جدًّا في مركز الانفجار "تقوم برفع حرارة الهواء المحيط بها الذي يصبح أقل كثافة"، موضحًا أن هناك فرقًا كبيرًا جدًّا "بين رفع درجة حرارة الهواء إلى 100 ألف درجة في ساعة زمنية واحدة، ورفع درجة الهواء في عُشر من الثانية، الأمر الذي يؤدي مع الضغط الشديد للانفجار إلى انطلاق الهواء على شكل كرة تتضخم بسرعة كبيرة، مع كثافة أقل من الهواء المحيط الذي يشكل ضغوطًا شديدة عليها من الجوانب، وهو ما يجعلها تخترقه نحو السماء، ببرودة كبيرة، فيقوم الهواء بالأعلى بمقاومة التيار القادم من الأسفل ويقوم بتسطيحه، وهو ما يصنع شكل فطر المشروم".
ويستغرب "نصولي" من الأسباب التي أدت إلى خروج هذه الطاقة الضخمة بعُشر الثانية دفعةً واحدة.
من جهته، يقول أديب كفوري -أخصائي تلوث الهواء في كلية الفنون والعلوم في جامعة البلمند- لـ"للعلم": "إن ما شاهدناه في الفيديو حول سماع أصوات انفجار مفرقعات قد تحتوي على مادة البارود أو مواد كيميائية أخرى، قد يكون عاملًا مساعدًا في رفع حرارة العنبر إلى أكثر من 210 درجات، وقد يكون سببًا أدى إلى ضغط نترات الأمونيوم بوقت سريع جدًّا، وأدى إلى حدوث الانفجار الكبير".
وتقول ياسمين جبلي -الأستاذة المحاضرة في كلية الهندسة المدنية والبيئية في جامعة البلمند- في حديثها لـ"للعلم": إن "حبوب نترات الأمونيوم المخزنة على نحوٍ خطأ، مع وجود عوامل أخرى، أهمها ارتفاع درجة الحرارة إلى أكثر من 210 درجات، هو ما قد يجعلها متفجرة".
وتضيف أن "التخزين يحتاج إلى مكان يتمتع بتهوية دائمة، ويجب أن يكون المخزن مصنوعًا من مواد غير قابلة للاحتراق، وأن تكون الأرضية مصنوعةً بالكامل من مادة الأسمنت، وهذه الأكياس تجب مراقبتها على نحوٍ دائم؛ كي لا يتسرب منها أي حبيبات وتختلط مع مواد ملوثة، كي لا تصبح عرضةً للحرارة المرتفعة التي تفككها لتصدر غاز ثاني أوكسيد النيتروجين وتؤدي إلى الانفجار الكبير".
لا تلوث إشعاعي!
اعتبر البعض أن تَشكُّل سحابة المشروم ناتجٌ عن انفجار نووي، وبالتالي ستكون هناك انبعاثات مشعة. هذا الأمر كان مدار بحث فريق الهيئة اللبنانية للطاقة الذرية بالتعاون مع سرية "أسلحة الدمار الشامل" في فوج الهندسة في الجيش اللبناني، إذ تَعاونا وتَبادلا العينات المأخوذة من المياه والتربة والغبار بعد ساعات من حدوث الانفجار.
في هذا الإطار، يقول "نصولي": "إن شبكة الإنذار الإشعاعي المبكر، المؤلفة من 26 محطة منتشرة على جميع الأراضي اللبنانية المنصوبة في ثكنات الجيش، وعبر محطتين في بيروت، استمرت ببث المعلومات الإشعاعية كل 15 دقيقة بعد حدوث الانفجار، وتَبيَّن بعد الانتهاء من التحاليل الإشعاعية أنه لا يوجد تلوث إشعاعي بسبب الانفجار".
ماذا يجري على الأرض حاليًّا؟
في متابعة سياق الانفجار، يواصل فريق "الهيئة اللبنانية للطاقة الذرية" أخذ العينات من مواقع متعددة في موقع التفجير، إلا أن نتائج الفحوصات الكيميائية تتطلب وقتًا أكثر من الفحوصات الإشعاعية.
ابتداءً من منتصف ظهر يوم الأربعاء 5 أغسطس، بدأ الفريق بالعمل على جمع عينات لمعرفة التركيبة العضوية (ORGANIC COMPOUND) وأي مركبات أخرى تحتوي على نيتروجين، ومركبات كيميائية غريبة.
ووفق "نصولي"، "أُخذت عينات من مكان الانفجار مباشرةً، بالإضافة إلى عينات على بُعد 400 متر من التفجير، وتُجرى مقارنة العينات، لمعرفة التركيبات العضوية للنيتروجين. إلا أن ذلك لن يكون سهلًا؛ لأن الحريق الذي اندلع يَعوق عمل الفرق؛ إذ تتشكل عمليات كيميائية جديدة ومعقدة نتيجة اختلاط الغازات المنبعثة مع غازات أخرى موجودة في الهواء".
أما بالنسبة لتأثير الانفجار على البيئة البحرية، يقول معين حمزة، الأمين العام للمجلس الوطني للبحوث العلمية في حديث إلى "للعلم": لم يتمكن أحد حتى الآن من الحصول على عينات من مياه البحر اللبناني في موقع الانفجار، نظرًا للضرر الفادح الذي أصاب مركب "قانا" العلمي وتضرُّر جميع آلات الفحص العلمي.
ويضيف "حمزة" أن "المجلس" طلب من الجيش اللبناني منع صيد الأسماك من موقع التفجير وصولًا إلى منطقة "الذوق" شمال بيروت من جهة، ومن الموقع إلى منطقة "خلدة" جنوب بيروت من جهة أخرى، حتى يتم إصلاح الآلات في الوقت القريب.
نوعية الهواء بعد التفجير وتأثيره الصحي
على المستوى الرسمي، أخذت الهيئة الوطنية للطاقة الذرية عينات من محطات فحص نوعية الهواء من المحطة الموجودة في مقر الهيئة في بيروت، وفق عينات الجسيمات المعلقة والتي يتراوح نصف قطرها بين حجم 2.5 ميكرومتر و10 ميكرومترات، وقد سجلت انخفاض النسبة من 150 مرةً عند حدوث التفجير ضعف المعدلات الطبيعية، والعودة إلى المعدلات الطبيعية في اليوم التالي للانفجار، والتى تبلغ 35 ميكروجرامًا/ المتر المكعب"، وفق "نصولي".
بعد وقوع الانفجار "انبعثت من الحريق كميات كبيرة من الغازات الملوثة، وبشكل رئيسي غازات أكسيد النيتروجين (NOX)"، وفق ما يشير إليه جوليان جريصاتي، مدير حملات الشرق الأوسط وشمال أفريقيا في منظمة غرينبيس في حديث إلى "للعلم".
ويضيف "جريصاتي" أن "اللون البرتقالي المتصاعد من الدخان ناتج عن غاز ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) بالإضافة إلى انبعاث مواد خطرة أخرى مثل الهيدروكربونات الأروماتية الحلقية (polycyclic aromatic hydrocarbons) وجزيئات الدخان الأسود الملوث".
ما خطورة هذه الغازات السامة؟
التأثير النهائي للتلوث يظهر بشكل أساسي في كميات الرماد السام المتناثر وفي حجم التراكمات المكدسة على الأسطح، المعرضة للتطاير مجددًا في أثناء أداء عمليات التنظيف، وتترك هذه الجسيمات العالقة تركيزًا عاليًا في الساعات الأولى يمكن اكتشافه بالعين المجردة، ولكنه سرعان ما يتناقص مع الابتعاد عن موقع التفجير بعدة كيلومترات.
تترسب هذه الجزيئات أو الغبار الملوث، في الشوارع وعلى النوافذ المكسورة والشرفات، وداخل المنازل. ويتمثل الخطر الحقيقي اليوم في إعادة استنشاق هذا الغبار، الذي يختلط بعد الانفجار بالجزيئات الدقيقة من الزجاج المكسور في الهواء، ونتنفسه مرةً أخرى.
ويستطيع الشخص تحديد التأثير الصحي لثاني أكسيد النيتروجين ونترات الأمونيوم -وفق "جريصاتي"- من خلال رصد عمليات "تهيُّج الجهاز التنفسي والعينين والجلد، وهو خطر يجب تجنُّبه، خاصةً خلال فترات تنظيف الحطام في الشوارع والمساكن".
كيف انتقل غاز ثاني أوكسيد النيتروجين إلى الدول العربية؟
السحابة البرتقالية التي نتجت عن الانفجار شاهدها اللبنانيون في سماء البقاع الغربي (67 كلم جنوب شرق بيروت)، بعد ساعة من الانفجار.
"بالنظر إلى ظروف الأرصاد الجوية، فقد حملت الريح الجزء السفلي من السحابة (التي لم يتجاوز ارتفاعها 100 متر على أبعد تقدير) إلى البحر، وخف تركيز الغازات الملوثة والجسيمات العالقة بشكل فعال إلى حدٍّ كبير"، وفق شربل عفيف، مدير قسم الكيمياء ومدير فريق "الانبعاثات والمقاييس ونمذجة الغلاف الجوي" (EMMA) في كلية العلوم في جامعة القديس يوسف، في حديث خاص إلى "للعلم".
ويرجح "عفيف" أن "الجزء الأعلى من السحابة قد سافر شمالًا إلى دول مجاورة مثل سوريا والعراق والأردن، ثم إلى المملكة العربية السعودية، كما تُظهر الخريطة"، موضحًا أن السحابة "بقيت مرتفعةً ولم تهبط بملوثاتها على قرى البقاع الغربي، وقد تبددت لاحقًا عندما وصلت إلى الدول العربية".
الخريطة التي يشير إليها "عفيف" هي عبارة عن النمذجة الأولية لمسار الكتل الهوائية من الانفجار الذي وقع خلال الساعات الـ24 الأولى بعد انبعاثات الملوثات، والألوان الظاهرة في الخريطة تُظهر المسارات المحتملة التي من الممكن أن يتخذها الغاز والجسيمات العالقة في سفرها كل 3 ساعات خلال مدة 24 ساعة.
يتابع "عفيف": لا يزال يتعين على الدول المجاورة تأكيد انتقال الغاز والجسيمات العالقة إليها من خلال الفحوصات الدقيقة بالاعتماد على عدد من العوامل المناخية.
شبكة فحص الهواء الرسمية معطلة
ويوضح "جريصاتي" أن محطات قياس جودة الهواء التابعة لوزارة البيئة اللبنانية معطلة، مضيفًا أن "الدولة اللبنانية لم ترصد ميزانيةً لصيانة محطات فحص نوعية الهواء الأرضية البالغة 500 ألف دولار في الموازنة العامة هذا العام"، مشيرًا إلى أن "الأكثر خطرًا هو أنه ليس لدينا معلومات لمعرفة ماذا انفجر في الهواء، وهو الأمر الذي قد يمثِّل تسربًا خطيرًا إلى البحر، ونحن نعمل على التحقُّق من صور الأقمار الصناعية".
وكان جورج متري -مدير برنامج الأرض والموارد الطبيعية في جامعة البلمند- قد نشر في 7 أغسطس، على صفحته على موقع التواصل الاجتماعي فيسبوك، خريطة أولية مستمدة من القمر الصناعي كوبرنيكوس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تُظهر بالأحمر والأصفر المناطق الأكثر تضررًا بالقرب من موقع الانفجار.
ويشير "حريصاتي" إلى أن "غريبنيس تعمل بجهدٍ كبيرٍ لمعرفة نتائج المبادرات التي تهدف إلى جمع عينات الغبار؛ تمهيدًا لفحصها ومعرفة نوع المواد الكيمياوية المترسبة فيها والضرر اللاحق".
لقراءة الحقيق كاملاً من المصدر: https://www.scientificamerican.com/arabic/articles/news/beirut-explosion-the-journey-of-toxic-gases-and-their-harmful-effects-on-environment/
