Bez tytułu slajdu

Procesy zachodzące w

atmosferze

Wzrastająca liczebność populacji ludzkiej,

postępująca rewolucja naukowo –

techniczna i wymagania wyższego

standardu życia sprawiły, że problemy

środowiskowe

o charakterze lokalnym ulegają

przekształceniu

w problemy o szerszym znaczeniu, często

już nawet globalnym.

Obecnie przejawia się to występowaniem

wielu negatywnych zjawisk, do których

należy zaliczyć:

•

Kwaśne deszcze

•

Smog kwaśny i fotochemiczny

•

Niszczenie warstwy ozonowej

•

Inwersję temperatury

•

Efekt cieplarniany

Kwaśne deszcze

Kwaśny strumień oznacza sumę związków

zakwaszających,

głównie siarkowych i azotowych

, opadających na

powierzchnię Ziemi jako efekt depozycji suchej lub

mokrej.

Pojęcie to dotyczy opadu atmosferycznego, w którym

pH jest niższe od 5,6

pH jest niższe od 5,6.

Dominującą formą opadu atmosferycznego jest

deszcz

i stąd

tego typu opad nazywa się potocznie

kwaśnym

deszczem

Całkowity strumień opadającej siarki i azotu

wyrażany jest w kg/m

/rok.

Historia powstania terminu
„kwaśne deszcze”

1727: Stwierdzono wypłukiwanie kwasu z

zanieczyszczonego powietrza

1852: w Manchester, Anglia, podczas „rewolucji

przemysłowej” raportowano występowanie dziwnych

zjawisk związanych

z opadem atmosferycznym.

1872: Robert Smith, angielski chemik, użył określenia "acid

rain” Jako pierwszy określał zależności między

zanieczyszczeniem atmosfery a występowaniem

kwaśnych deszczy

1950: Zakwaszenie jezior opisane po raz pierwszy w

Kanadzie

1972:” Międzynarodowa Konferencja w Sprawie Środowiska

Człowieka, zorganizowana przez ONZ roku w Sztokholmie

- szkody wywołane przez kwaśne deszcze oceniono jako

wysoce niepokojące

1976: Rozpoczęcie monitorowania opadów Canadian

Network for Sampling Precipitation (CANSAP)

1978: "Acid Rain" jako modny temat w nagłówkach gazet

Kwaśny strumień

Tlenki azotu i siarki są gazami łatwo rozpuszczalnymi

w wodzie, dlatego też w atmosferze łączą się z kroplami
pary

wodnej

wspólnie

parami

kwasu

chlorowodorowego zakwaszając powietrze atmosferyczne
opadają  w  postaci  kwaśnych  deszczy  na  obszary  lądów  i
zbiorników  wodnych  -

60% związki siarki, 29% związki

azotu, kwas chlorowodorowy ma znaczenie trzeciorzędne.

Dowolna postać opadu atmosferycznego pochłania z atmosfery

gazowe składniki powietrza i wypłukuje zawieszone w niej

cząstki materii (aerozole atmosferyczne).

Zanieczyszczenia te opadają na powierzchnię Ziemi w
formie:

• depozycji mokrej

depozycji mokrej

- wraz z opadami (deszcz, mżawka, mgła,

rosa,

śnieg, grad;



depozycji suchej

– bez udziału fazy ciekłe. Adsorbują się na

powierzchni wilgotnych gleb, roślin, wód (w kontakcie

z wodą również tworzą silne kwasy).

Kwaśny strumień

Zakwaszenie

opadów

atmosferycznych

powoduje,  że  do  obiegu  w  systemach:
atmosfera  –  litosfera  –  hydrosfera,
wprowadzane  są  duże  ilości  jonów  H

(oksoniowe H

Zakwaszanie więc oznacza, że do obiegu

wchodzą coraz większe ilości jonów
wodorowych.

Powoduje

wymierne

negatywne skutki w procesach chemicznych
i biologicznych zachodzących w tych
środowiskach.

Kwaśny strumień

Kwaśny strumień wpływa negatywnie na:

glebę

•

Osłabienie aktywności enzymatycznej;

•

Wymywanie

makroelementów

(K,Ca,Mg);
• Przyswajanie przez rośliny metali

ciężkich.

zbiorniki

wodne

•

Zmniejszanie się liczby gatunków

zwierząt i roślin.

• Szczególnie wrażliwe na kwaśne deszcze

okazały się ekosystemy wód śródlądowych.

• Zakwaszanie jezior i cieków wodnych

jest

związane

z zakwaszaniem gleby:
- 90% wód przedostało się po przejściu

przez warstwę

gleby;

- 10% pochodzi z opadów deszczu i śniegu

spadających bezpośrednio na jezioro.

Smog

Etymologia:

Smog = smoke + fog

Wyróżniamy dwa rodzaje smogu:



smog kwaśny –

smog typu londyńskiego



smog fotochemiczny –

smog typu Los Angeles



Smog kwaśny

Powstaje przy dużych stężeniach S

, CO

i pyłu węglowego

w wilgotnym powietrzu.
Długo zalegająca tuż nad ziemią mgła pochłania znaczne

ilości zanieczyszczeń zatrzymywanych tuż pod warstwą

inwersyjną. Ditlenek węgla i siarki dość dobrze rozpuszczają

się w wodzie skraplającej się na powierzchni cząsteczek

dymu.



Smog fotochemiczny

Powstaje w atmosferze w wyniku obecności zanieczyszczeń

wtórnych, tworzących się w wyniku reakcji chemicznych

przebiegających pomiędzy zanieczyszczeniami pierwotnymi

- N

, N

CO, związki organiczne (światło słoneczne).

Historia zagrożenia



Londyński incydent grudzień 1952

(>4,000 zgonów)



Także w Londynie:
– 1873 - 700 zgonów
– 1911 - 1,150 zgonów
– 1962 - 700 zgonów

• Dolina rzeki Mozy (Belgia), epizod z 1930 r. (63

ofiary)

• Donora (Pensylwania, USA), 1948 r. (20 ofiar).

Miasteczko 14 tys. mieszkańców. 20 zgonów i 6000

poszkodowanych przez smog z huty żelaza i cynku

i prod. kwasu siarkowego



1963 - Nowy York - 300 zgonów

Zanikanie ozonu w stratosferze

Ozon

warunkach

standardowych

jest

gazem

bezbarwnym  o  charakterystycznym  zapachu.  Posiada
własności  bakteriobójcze  i  toksyczne  a  jego  stężenie  w
powietrzu atmosferycznym wynosi 150 m.
Gaz  ten  pełni  ważną  rolę  w  atmosferze,  gdyż  tworzy  na
wysokości

20-40 km

nad powierzchnią Ziemi (stratosfera)

warstwę ozonową

, która chroni powierzchnię Ziemi

przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym.

Ozon tworzy się w dolnych warstwach stratosfery

w wyniku reakcji fotochemicznej jakiej ulegają

cząsteczki tlenu.

Foton promieniowania słonecznego o długości fali 242

nm powoduje fotowzbudzenie dwuatomowej cząsteczki

tlenu, która ulega następnie fotolizie i rozpada się na tlen

atomowy w stanie wzbudzonym (tzw. stan singletowy).

Zanikanie ozonu w stratosferze

Tworzenie się ozonu w atmosferze ziemskiej



Atomowy tlen w

formie wzbudzonej
ma wystarczająca
energię, aby z
cząsteczką O

utworzyć aktywny
kompleks O



Jeżeli katalizator

odbierze nadmiar
energii z cząsteczki
O

przejdzie ona w

stan podstawowy ,
tworząc cząsteczkę
O



W innym przypadku

aktywny kompleks
O

rozpadnie się na

i na tlen atomowy,

który nie jest tak
aktywny, aby utworzyć
cząsteczkę ozonu.

Zanikanie ozonu w stratosferze

Spadek stężenia ozonu w atmosferze oraz

pojawienie się

„dziury” ozonowej

doprowadził

do zintensyfikowania badań nad wyjaśnieniem

tego zjawiska.

CFCl

destrukcja

ozonu

Efekt zaniku

warstwy

ozonowej jest

szczególnie

widoczny w

rejonach

okołobiegunowy

ch, gdzie

warstwa ta jest

szczególnie

cienka.

Zanikanie ozonu w stratosferze

Zubożenie lub całkowite

zniszczenie warstwy ozonowej

prowadzi

zwiększenia

intensywności

światła

ultrafioletowego docierającego do Ziemi.

Na tym obszarze promieniowanie słoneczne nie jest tak
intensywne, jak na równiku lub w rejonie zwrotników, ale

zwiększenie promieniowania UV-B

zwiększenie promieniowania UV-B i

UV-C

UV-C docierającego do

powierzchni Ziemi może wywoływać:



zwiększenie zapadalności na choroby skóry (rak skóry);



rośnie ryzyko pojawiania się chorób oczu (katarakta,

zapalenie spojówek);



następuje osłabienie układu odpornościowego organizmu.

Obniżenie stężenia

ozonu w atmosferze powoduje

zmniejszenie pochłaniania fal elektromagnetycznych o

długości z zakresu 280 – 320 nm (jest to tzw. zakres UV-

B promieniowania nadfioletowego) przede wszystkim w

rejonach o szerokości geograficznej powyżej 45

szerokości północnej i/lub południowej.

Zanikanie ozonu w stratosferze

Alarmujące doniesienia o zmniejszaniu się grubości

warstwy ozonowej i o potencjalnych skutkach tego

procesu spowodowały, że:



w 1987 r. - w ramach ONZ wystosowano do wielu

krajów apel o zakaz stosowania freonów w przemyśle;



w 1987 r. - podpisano

Protokół Montrealski,

którym

większość

krajów

uprzemysłowionych

zobowiązała się do obniżenia zużycia freonów o 50% do

1998r.;



w 1990 r. - podpisano

Układ Londyński

sygnatariusze zobowiązali się do całkowitego wycofania

freonów w terminie do 2000r.;



w 1992 r. –

Porozumienie Kopenhaskie

skróciło

termin wycofania freonów do 1996r.

Inwersja temperatury

Inwersja temperatury (inwersja termiczna) ma ścisły związek

z występowaniem silnego zanieczyszczania powietrza

atmosferycznego.

Jest to zjawisko polegające na odwróceniu

normalnego rozkładu temperatur powietrza

atmosferycznego,

w wyniku czego powietrze cieplejsze utrzymuje się

nad chłodniejszym.

Wyróżnia się:



inwersję temperatury przyziemną

- zjawisko to jest wynikiem

wypromieniowania energii cieplnej przez podłoże;



inwersję temperatury w swobodnej atmosferze

- zjawisko

występujące na skutek występowania zstępujących prądów
powietrza.

Inwersja temperatury



Warstwa inwersyjna jest ciepła, sucha i bezchmurna,

przepuszczalna dla promieniowania słonecznego.



Stwarza korzystne warunki do reakcji fotochemicznych, w

wyniku

których

zanieczyszczeń

pierwotnych,

wyniku

których

zanieczyszczeń

pierwotnych,

zatrzymanych przez warstwę inwersyjną, powstają

zanieczyszczenia wtórne - smog utleniający.



Pod

warstwą

inwersyjną

kumulowane

są

Pod

warstwą

inwersyjną

kumulowane

są

zanieczyszczenia, których stężenia mogą być kilkaset razy

wyższe od stężeń zazwyczaj tam panujących.



Występowanie szczególnie uciążliwych zanieczyszczeń

powietrza jest związane z inwersją temperatury.

Efekt cieplarniany

(efekt szklarniowy)

Jedną

przyczyn

zmian

warunków

klimatycznych jest

zmiana składu chemicznego

atmosfery.

atmosfery. Wraz z ewolucją Ziemi, także jej
atmosfera ulegała zmianom.

Jest to zjawisko naturalne, wynikające z

oddziaływania niektórych śladowych

składników atmosfery na bilans

energetyczny Ziemi.

Ważną rolę wśród gazów śladowych zajmują gazy

określane jako

cieplarniane

lub

szklarniowe.

Efekt cieplarniany

Wyższe stężenie H

O i CO

zwiększa ilość

absorbowanego promieniowania podczerwonego i

wówczas następuje raczej odbijanie promieniowania

przez powietrze do Ziemi niż w przestrzeń kosmiczną,

do momentu aż ustali się nowy stan równowagi

termicznej.

Efekt cieplarniany

Dzięki obecności w atmosferze

temperatura powietrza przy

powierzchni ziemi wynosi średnio ~ 288K.

Brak w atmosferze wywołuje temp.

. 33

niższą (255K

Gazy

szklarniowe

para wodna,

ditlenek węgla,

ozon, metan,

halogenopochod

węglowodorów

(freony, halony),

ditlenek diazotu

Cechy charakterystyczne gazów szklarniowych

(cieplarnianych)



przepuszczają w całości słoneczne promieniowanie

krótkofalowe, które ogrzewa Ziemię;



długofalowe promieniowanie emitowane z powierzchni

Ziemi, zatrzymywane jest przez te gazy, które częściowo
reemitują je ku powierzchni dodatkowo ją ogrzewając;
reszta promieniowania uchodzi w kosmos.

Efekt cieplarniany

Średnia temperatura na całym globie podniosła się

w ciągu ostatniego stulecia o 0,5

Trwają dyskusje nad przyczyną tego zjawiska:

• wzrost uprzemysłowienie świata,

• ziemię mocniej ogrzewają promienie słoneczne.

Spór ma nie tylko aspekt akademicki ale również polityczny

i ekonomiczny.

Efekt cieplarniany

Ponad 100 krajów podpisało w 1999r. w Kioto

porozumienie,

w którym zobowiązuje się do 2012r. znacznie

zmniejszyć

(do 94,8% światowego poziomu z 1999r.)

emisję gazów

cieplarnianych, zwłaszcza CO

Administracja prez.

Busha

tego

postanowienia nie chciala

ratyfikować nie mając pewności, że

przyczyną zmian globalnego klimatu jest

emisja CO

związana z rozwojem cywilizacji.

Na konferencji klimatycznej w Bonn, która

odbyła się 16-27 lipca 2001r. przedstawiciele

rządów 180 krajów negocjowali warunki

realizacji protokołu z

Kioto.

Document Outline