Zanieczyszczenia atmosfery

wywołane przez człowieka

Główne źródła

zanieczyszczeń:

 chemiczna konwersja paliw
 wydobycie i transport surowców
 przemysł chemiczny
 przemysł rafineryjny
 przemysł metalurgiczny
 cementownie
 składowiska surowców i odpadów
 motoryzacja

Źródła emisji:

• punktowe - są to głównie duże zakłady

przemysłowe emitujące pyły, dwutlenku siarki,
tlenku azotu, tlenku węgla, metale ciężkie.

• powierzchniowe (rozproszone) - są to

paleniska domowe, lokalne kotłownie,
niewielkie zakłady przemysłowe emitujące
głównie pyły, dwutlenek siarki.

• liniowe - są to głównie zanieczyszczenia

komunikacyjne odpowiedzialne za emisję
tlenków azotu, tlenków węgla, metali ciężkich
(głównie ołów).

Jest

pięć zasadniczych zanieczyszczeń

, które

stanowią nieco więcej niż 90% zanieczyszczeń
środowiska atmosferycznego :

• 1. Cząstki stałe w postaci dymów i pyłów
• 2. Tlenki azotu
• 3. Tlenki siarki
• 4. Tlenki węgla
• 5. Węglowodory

Dymy i pyły

• Pył tworzą cząstki (ziarna) od 0,001 do 100 um,

przy czym pył o wielkości ziaren 35-100 um opada
na ziemię stosunkowo szybko, pył o ziarnach 0,1-
3,5 um dłużej utrzymuje się w powietrzu,
natomiast przy uziarnieniu poniżej 0,1 um
elektryzuje się ujemnie, wskutek czego nie opada
na ziemię.

• Najbardziej groźne dla życia ludzi i zwierząt o

wymiarach rzędu 1,5 do 5 mikrometrów.

• Węglowodory kancerogenne osadzają się na

jednym gramie pyłu w ilości od 15 do 25
mikrogramów.

Źródła emisji:

• Powstawanie pyłów wiąże się nierozerwalnie

ze wszystkimi procesami produkcyjnymi i
procesami spalania. Szczególnie duże ilości
pyłów powstają przy spalaniu paliw stałych

• Szczególnie "pyłotwórcze" są procesy

metalurgiczne oraz produkcja materiałów
budowlanych, a zwłaszcza produkcja
cementu

Rozróżniamy: pył atmosferyczny, (aerozol atmosferyczny) i pył

powierzchniowy, będący materiałem kumulującym się na drogach, w
pomieszczeniach domów i miejsc pracy.

Zależnie od aktywności pyły dzieli się na pyły działające:
• zwłókniająco – są pochodzenia mineralnego. Zawierają krystaliczną

SiO (kwarc, krystobalit, ) i niektóre krzemiany (kaolin, szkło kwarcowe, azbest
lub inne). Powodują pylicę.

• alergizująco – są w znacznej mierze pochodzenia organicznego, np.

pyły bawełny, lnu, herbaty, zboża, sierści zwierzęcej czy tytoniu.

• drażniąco – z stałych, nierozpuszczalnych materiałów, np. pyły

karborundu, szkła, apatytów, fosforytów i węgla kamiennego.

• toksycznie – są to w znacznej mierze syntetyzowane chemicznie (mają

zdolność rozpuszczania się w płynach ustrojowych człowieka), ale również
mogą to być aerozole pyłu związków fluoru, pyłu siarkowego, ołowiowego,
arsenu, rtęci, cynku, miedzi....

• radioaktywnie – są to aerozole, które zawierają pierwiastki o

właściwościach promieniotwórczych.

Wpływ na organizmy

żywe:

• patologiczne działanie pyłu na skórę lub błony

śluzowe, wywołując stany zapalne spojówek oka,
nieżyt nosa, tchawicy, oskrzeli

• pyły o rozmiarach mniejszych niż 5µm docierają

aż do pęcherzyków płucnych i mogą powodować
pylicę płuc.

• alergie

Pylica płuc

Organizm człowieka broni się

przed pylicą przez ciągłe usuwanie
pyłków, które dotarły do dróg
oddechowych. W procesie
samooczyszczania obok takich
czynników, jak ruch nabłonka
rzęskowego, kaszel, kichanie, dużą
rolę odgrywają białe krwinki. Jeżeli
jednak mechanizmy obronne nie
wystarczają, co może mieć miejsce
przy dużych stężeniach pyłu w
powietrzu oddechowym lub przy
dłużej trwającej wdychaniu
powietrza średnio zapylonego,
następuje odkładanie się pyłu w
tkance płucnej prowadzące po
pewnym czasie do rozwoju pylicy
płuc.

Zadymienie powietrza atmosferycznego w dużych

miastach i okręgach przemysłowych jest przyczyną
znacznego wzrostu zachmurzenia nieba i większej
ilości dni mglistych i pochmurnych w ciągu roku.
W wyniku tego następuje osłabienie dopływu promieni
słonecznych, a zwłaszcza tak ważnych dla zdrowia
ludzkiego promieni ultrafioletowych. Zmniejszenie
dopływu promienistej energii słonecznej znajdują
odbicie w stanie zdrowia ludności zamieszkującej
zadymiony obszar kraju. Sprzyja to bowiem
rozwojowi bakterii, zmniejsza odporność ludzi na
zakażenie, przyczynia się do występowania chorób
spowodowanych awitaminozą - zwłaszcza krzywicy.

Wpływ na środowisko:

• Zanieczyszczenia pyłowe mogą powodować bezpośrednie

uszkodzenia u roślin. Wynikają one głownie z aktywności
chemicznej lub toksycznych właściwości danych cząstek
pyłów. Czynnikiem zwiększającym depozycje
zanieczyszczeń pyłowych są szorstkość i wilgotność
powierzchni liścia oraz długość utrzymywania liści
przez rośliny. Bezpośredni wpływ cząstek pyłów na
roślinność może się objawiać plazmolizą komórek,
łuszczeniem kory drzew, ostrymi uszkodzeniami liści,
zamieraniem gałązek i różnymi patologicznymi zmianami
na liściach

• Liście eksponowane na zanieczyszczenia pyłowe

wykazują zwiększoną podatność na infekcje
grzybicze i bakteryjne.

• cząstki pyłów mogą

blokować aparaty
szparkowe roślin,
uniemożliwiając
sprawną wymianę
gazową

• przy długotrwałej

depozycji na pyły
stwierdzono również
zmiany w składzie
chemicznym gleb oraz
zmiany w obrębie
składu gatunkowego
zbiorowisk roślinnych

Zanieczyszczenia gazowe

Związki azotu

 W atmosferze występuje wiele związków azotu:

tlenek azotu, dwutlenek azotu, podtlenek azotu,
nadtlenek azotu, trójtlenek azotu, pięciotlenek azotu,
amoniak, oraz kwasy azotawy i azotowy.

 W szczególności groźne są bezbarwny i bezwonny

tlenek azotu oraz brunatny o duszącej woni dwutlenek
azotu. Mogą się one kolejno ulatniać do pięciotlenku
azotu, który w obecności pary wodnej tworzy kwas
azotowy, jeden ze składników kwaśnych deszczy.

 Tlenki azotu są współodpowiedzialne za

podwyższoną zawartość ozonu, jak i za smog
fotochemiczny.

Źródła emisji

 Głównym źródłem związków azotu

są silniki samochodowe,
elektrownie i wszystkie inne
branże przemysłu
wykorzystujące obróbkę wysoko
termiczną.

Wpływ na organizm i

środowisko:

Tlenki azotu są substancjami toksycznymi. Powodują

uszkodzenie pęcherzyków płucnych, zwiększenie
podatności na infekcję dróg oddechowych, działają
drażniąco na oczy, powodują rozszerzenie naczyń
krwionośnych co prowadzi do obniżenia ciśnienia krwi.

Większe stężenia tlenków powodują uszkodzenia

chloroplastów u roślin, działa toksycznie na rośliny.

Zarówno tlenek azotu jak i dwutlenek azotu są

prekursorami powstających w glebie rakotwórczych i
mutagennych nitrozoamin (związki chemiczne
powstające w wyniku działania kwasu azotowego na
aminy.)

Związki siarki

 Zanieczyszczenie atmosfery powodują gazowe związki

siarki: dwutlenek siarki, trójtlenek siarki, siarkowodór,
kwas siarkowy (VI)i siarczany różnych metali.

Powstają m. in. w wyniku spalania zanieczyszczonych

siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej)
w silnikach spalinowych, w elektrociepłowniach,
elektrowniach cieplnych. Największy udział w emisji SO2
ma przemysł paliwowo-energetyczny.

Wpływ na organizm i

środowisko:

dwutlenek siarki:

 Może wywoływać podrażnienie dróg oddechowych ,oczu

oraz inne objawy chorobowe. Narażeni na jego działanie
są szczególnie osoby mieszkające w dużych miastach
przemysłowych. Tam notuje się stężenie dwutlenku węgle
osiągające nawet wartość 105 g/m3. Największe stężenia
tego gazu występują zimą, przy bezwietrznej pogodzie i
wysokiej wilgotności.

 Podawany zwierzętom doświadczalnym w niskim

stężeniu, przy długotrwałej ekspozycji uszkadzał również
komórki wątrobowe.

 W powietrzu dwutlenek siarki utlenia się do trójtlenku

siarki, a ten z kolei łatwo reaguje z wodą (parą wodna
zawarta w powietrzu), tworząc kwas siarkowy, jeden ze
składników kwaśnych deszczy

Siarkowodór

 Niekorzystnie wpływa na organizm ludzki, może

wywołać nawet porażenie układu nerwowego.
Zalicza się go do substancji toksycznych.

Siarczek węgla

 Siarczek węgla, to podobnie jak siarkowodór

substancja o działaniu toksycznym. Stanowi produkt
uboczny procesu produkcji tworzyw sztucznych i
wiskozowych. Wyższe stężenia siarczku węgla mogą
doprowadzić nawet do ślepoty lub śmierci człowieka.

Związki węgla

tlenek węgla (czad):

 powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego

związków

 jest gazem silnie toksycznym. Ze względu na mały ciężar

właściwy, łatwo rozprzestrzenia się w powietrzu atmosferycznym

 jest szczególnie niebezpieczny, ponieważ jest to gaz bez smaku,

zapachu, barwy, a więc zmysły ludzkie nie ostrzegają przed nim.
Łączy się on z hemoglobiną w sposób trwały, blokując w ten
sposób przenoszenie tlenu

 Współcześnie mieszkańcy miast są codziennie zatruwani

częściowo tlenkiem węgla zawartym w spalinach samochodowych.

dwutlenek węgla:

 Jest głównym produktem spalania paliw . Ta gazowa

substancja występuje naturalnie w powietrzu atmosferycznym.
Stanowi produkt oddychania komórkowego, który wydalają
zarówno zwierzęta, jak i rośliny. Naturalne stężenie tego
związku chemicznego w powietrzu wynosi ok. 0,03 %.

 W atmosferze nie stanowi bezpośredniej groźby pod

warunkiem, że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej,
spowodowane nadmierną jego emisją do atmosfery.

 W przyrodzie pełni niezwykle ważną rolę jako materiał do

budowy substancji organicznej roślin. Jest on podstawowym
źródłem węgla pobieranego przez rośliny z powietrza w
procesie fotosyntezy.

Ma on szczególny wpływ na globalny klimat naszej

ziemi. Tlenek węgla (IV) zalicza się do tzw. gazów
cieplarnianych (szklarniowych), które z jednej strony
przepuszczają widoczne dla ludzkiego oka pasmo fal
słonecznych, z drugiej absorbują promieniowanie
podczerwone (cieplne), zapobiegające w ten sposób
ucieczce ciepła atmosferycznego w kosmos.

Ocenia się, iż całkowite wyeliminowania dwutlenku

węgla z atmosfery spowodowałoby spadek globalnej
temperatury do ok. -70ºC. Natomiast podwojenie
istniejącego obecnie stężenia tego gazu wpłynęłoby
na wzrost średniej rocznej temperatury do ok. 40ºC.

Wielopierścieniowe węglowodory

aromatyczne (WWA)

związki chemiczne zbudowane z węgla i wodoru, zawierające w cząsteczce

kilka pierścieni aromatycznych.

 węglowodory pojawiają się w powietrzu w wyniku parowania lub spalania

paliw, głównie węgla, ropy naftowej i ropopochodnych. Powstają także
podczas palenia tytoniu.

są to związki bardzo niebezpieczne, ponieważ wywołują zmiany

nowotworowe w różnych tkankach

u glonów, roślin wodnych i organizmów bezkręgowych, jak małże,

skorupiaki, mięczaki, dochodzi do silnej akumulacji WWA. Organizmy te,
będące w zbiornikach wodnych producentami i konsumentami I rzędu, nie
wytwarzają enzymów unieczynniających te trucizny. W związku z tym WWA
są przenoszone do wyższych poziomów troficznych, a w konsekwencji mogą
trafiać do organizmu człowieka. Stwierdzono również, że WWA działają
toksycznie wobec mikroflory bakteryjnej ekosystemów i stanowią
zagrożenie dla ich równowagi

u zwierząt w wyniku kontaktu z WWA może dojść do martwicy niektórych

narządów lub ich uszkodzenia. Dotyczy to zwłaszcza organów układów:
chłonnego, krwiotwórczego (zwłaszcza szpik kostny) i oddechowego.
Substancje te działają również szkodliwie na jądra samców oraz na wątrobę

Kwaśne deszcze

Kwaśne deszcze

Czym są kwaśne

deszcze ?

Opady atmosferyczne, o odczynie pH

mniejszym niż 5,6 czyli kwaśnym.
Zawierają kwasy wytworzone w reakcji
wody z pochłoniętymi z powietrza gazami,
takimi jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu,
siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi
do atmosfery w procesach spalania paliw,
produkcji przemysłowej, wybuchów
wulkanów, wyładowań atmosferycznych i
innych czynników naturalnych.

Skład chemiczny:

•

Związki chemiczne siarki – szacuje się, że w wyniku
działalności człowieka rocznie emitowanych jest do
atmosfery na całym świecie 60 -70 mln ton siarki
rocznie. W wyniku działalności wulkanów i innych
czynników naturalnych uwalnia się drugie tyle.

•

Związki chemiczne azotu - emisja wynosi około 20
mln ton rocznie. Najwięcej związków tych powstaje w
spalinach silników pracujących na paliwach
ropopochodnych, więc ich koncentracja jest tam, gdzie
jest duża liczba samochodów.

Stężenie kwasu w deszczu zależy od ilości

trujących gazów obecnych w powietrzu. Na
przykład jeśli deszcz pada po długim okresie
bezdeszczowej, bezwietrznej pogody, kiedy
to istniały warunki sprzyjające powstawaniu
warstwy smogu, stężenie kwasu może być
bardzo duże o pH wynoszącym 3, a nawet mniej,
zwłaszcza jeśli nad danym miejscem unosi się
mgła. Naturalne pH deszczu wynosi około 5,6.
Kwaśny deszcz jest więc lekko kwaśny - z powodu
obecnego w powietrzu dwutlenku węgla, który z
wodą tworzy kwas węglowy.

Działanie:

Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą z wodą

kwasy o słabym stężeniu. Dzieje się tak na
przykład, gdy rozpuszczają się w kropelkach
wody w atmosferze.

 depozycja mokra - wraz z opadami

atmosferycznymi, zanieczyszczenia spadają na
ziemię i roślinność

 depozycja sucha – osiadają na cząsteczkach

pyłu zawieszonego w powietrzu, które to
cząsteczki z czasem opadają

Występowanie:

Kwaśne deszcze padają często w krajach,

które nie są odpowiedzialne za ich powstanie.
Szkodliwe gazy mogą być bowiem
przenoszone przez wiatr setki, a nawet
tysiące kilometrów od miejsca
pochodzenia i wywołać niebezpieczne
opady w regionie wolnym, zdawałoby się,
od ekologicznych zagrożeń - kwaśny deszcz
nie zna żadnych granic, poza naturalnymi. Do
powstawania kwaśnych deszczy przyczyniają
się głównie Stany Zjednoczone i Europa.

W XVIII w. kwaśne deszcze występowały głównie w

miastach. Od lat 50. XX w. zaczęto budować wysokie
kominy, dzięki czemu polepszyła się jakość powietrza
w miastach. Niestety, zanieczyszczenia powietrza są
za to przenoszone na znaczne odległości, na dużych
wysokościach, czasem do innych krajów, lub na
obszary, gdzie nie ma ani przemysłu, ani
samochodów a jednak tam właśnie pojawia się
kwaśny deszcz. Przykładowo w Szwecji i Norwegii
około 90% kwaśnej depozycji pochodzi z innych
krajów, głównie z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Polski, a
także z transportu morskiego.

Rozmieszczenie 600
największych emitorów
SO2 w Europie. Na
szczycie listy są dwie
duże opalane węglem
elektrociepłownie w
Bułgarii. Łącznie emitują
prawie 600 000 ton SO2
rocznie, czyli tyle, co
całkowita łączna emisja
ze wszystkich
następujących krajów:
Austria, Belgia, Dania,
Finlandia, Holandia,
Norwegia i Szwecja.

Wpływ na roślinność:

wpływ bezpośredni na rośliny- uszkodzeń igieł i liści.

Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może
spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w
bilansie wodnym.

wpływ pośredni na rośliny – zakwaszenie gleby.

Zmniejsza się wówczas dostępność substancji
odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości
szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w
roztworze glebowym. Powoduje to uszkodzenie korzeni i
zabicie flory grzybów mikoryzowych. Rośliny nie mogą
pobrać wystarczających ilości pożywienia i zmienia się
odczyn gleby. Ponadto zmniejsza się odporność roślin na
choroby i owady. Tak osłabione drzewo atakują owady lub
pasożytnicze grzyby niszcząc je doszczętnie. Podobnie
dzieje się z innymi roślinami.

Wpływ na inne elementy

środowiska:

 Kwaśne deszcze powodują też zakwaszenie wód

powierzchniowych. Szczególnie narażone są strumienie,
rzeki i jeziora na terenach zalesionych. Badania wykazały,
że przy współczynniku pH = 5,4 przestają się
rozmnażać ryby.

Kwaśne deszcze spowodowały śmierć milionów łososi i

pstrągów w tysiącach szwedzkich jezior. Z niektórych rzek
na południu tego kraju całkowicie zniknęły łososie.
Sytuację próbuje się uzdrowić przez rozpylanie z
helikopterów latających nad zakwaszonymi
jeziorami wapna, które neutralizuje kwas. Akcja
rozpylania wapna objęła blisko 3 tysiące rzek i jezior, a
cała procedura musi być powtarzana co 3 do 5 lat.



Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez

wpływu na zwierzęta, np. rozmnażanie
ptaków żyjących przy brzegach
zakwaszonych jezior jest zaburzone.

 Zmiana składu roślinności spowodowana

zanieczyszczeniami powietrza wywiera też
wpływ na zwierzęta uzależnione od danego
zbiorowiska roślinnego. Nie znajdują w nim
właściwych dla siebie gatunków roślin, co może
spowodować nawet niezdolność do
rozmnażania.

Wpływ na infrastrukturę:

Kwaśne opady niszczą budynki i budowle ,

pomniki - a więc i nasze dziedzictwo
kulturowe. Szczególnie podatne na ich
niszczycielskie oddziaływanie są wapienie i
marmury, ale pod wpływem opadów korodują
też konstrukcje wykonane z metalu. Kwaśne
deszcze sieją spustoszenia wśród cennych
zabytków, przykładowo: Opactwo
Westminsterskie w Londynie zostało tak
uszkodzone, że do początku lat 90 ubiegłego
wieku odnowienie kosztowało 10 mln funtów.

Wpływ na nasze zdrowie:

Kwaśne zanieczyszczenia wywołują dolegliwości

oddechowe (kaszel, astma, zapalenia oskrzeli), bóle
głowy, oczu, gardła, problemy z oddychaniem - w
przypadku osób chorych może dojść do takiego
nasilenia objawów, że staną się one przyczyną śmierci.
Kwasy przyczyniają się też pośrednio do chorób
nowotworowych - wypłukują z otoczenia metale ciężkie,
które zanieczyszczają m.in. spożywaną przez nas wodę.
Metale te, kumulowane w organizmie, stają się
przyczyną raka, choroby Alzheimera czy chorób układu
wydalniczego (nerek). Skażenie to dotyczy nie tylko
ludzi, ale wszystkich organizmów, których przetrwanie
uzależnione jest od wody i od powietrza.

Zapobieganie kwaśnym

deszczom:

• Zapobieganie występowania kwaśnych

deszczy polega na budowaniu instalacji
wyłapujących tlenki siarki i azotu ze spalin
emitowanych do atmosfery oraz
ograniczaniu spalania paliw zawierających
siarkę i jej związki, głównie węgla
brunatnego i kamiennego.

• Przeciwdziałanie występowaniu

kwaśnych deszczy powinno mieć
charakter międzynarodowy.

Informacje dodatkowe:

 180 lat temu wartość pH opadów wynosiła 6-7,6.
 pH kwaśnych opadów w Polsce jest to rząd wielkości

4,2-4,6

 w Szkocji w roku 1974 w jednej miejscowości pH

wynosiło 2,4 (kwaśniejsze niż sok cytrynowy)

 pH chmur nad Nowym Jorkiem ustala się w zakresie 3-

3,5

 Około 1/3 lasów w Czechach i Słowacji jest

uszkodzona a 200 do 300 tysięcy hektarów
drzewostanu w wyższych partiach górskich to martwy
las