Zanieczyszczenia atmosfery
Wykład 8
Poziom rozszerzony
Problem ozonu w atmosferze
Ozon:
- troposferyczny,
- stratosferyczny.
W troposferze:
" zawartośd naturalna ozonu jest niewielka  kilka procent
całkowitej zawartości ozonu w atmosferze,
" działalnośd ludzi powoduje wzrost stężenia ozonu w troposferze,
" jako zanieczyszczenie wtórne jest toksyczny dla organizmów,
" jest głównym składnikiem smogu fotochemicznego.
Ozon stratosferyczny spełnia co najmniej dwie ważne funkcje:
1) bierze udział w przekształcaniu ultrafioletowego promieniowania
słonecznego w energię cieplną, odgrywając rolę w kształtowaniu
bilansu cieplnego Ziemi,
2) jest podstawowym gazem ograniczającym dopływ do powierzchni
Ziemi szkodliwego dla żywych organizmów promieniowania
ultrafioletowego Słooca.
>24um  tworzenie ozonu 24-29um  rozpad ozonu
Promieniowanie UV  prom. elektromagnetyczne o długości fal 10-
400 nm.
Dzielimy je umownie na cztery zakresy (o zmniejszającej się wraz ze
wzrostem długości fal energii):
1. UV próżniowy - 10-200 nm,
2. UVC - 200-280,
3. UVB - 280-320,
4. UVA - powyżej 320 nm.
Szkodliwośd UV wynika z silnego pochłaniania fotonów UV przez
białka i kwasy nukleinowe - substancje pełniące kluczowe
funkcje w żywych organizmach.
Dzięki własnościom atmosfery:
- w 100% wyeliminowane zostaje promieniowanie o długości
mniejszej niż 290 nm,
- tlen molekularny pochłania promieniowanie poniżej 240 nm,
- ozon - w zakresie 200-310 nm (w tym większośd szkodliwego UVB).
Tylko około 5% UV dociera do powierzchni Ziemi.
Krótkie promieniowanie UV jest więc pochłaniane przez ozon i do
Ziemi dociera  na szczęście tylko  dłuższa częśd promieniowania.
Jedna z teorii mówi, że ziemia mogła kiedyś tracid okresowo powłokę
chroniącą przed UV i dlatego dochodziło do masowego wymierania
gatunków (np. słynne wymieranie dinozaurów)
Ozon występuje głównie w stratosferze na wysokości 15-50 km,
a jego maksymalna koncentracja przypada na warstwę 18-30 km.
Gdyby w warunkach ciśnienia 760 mm Hg i 0�C zgromadzid cały
ozon przy powierzchni Ziemi, jego warstwa miałaby średnią
grubośd:
3 mm
(równa się to 300 jednostkom zwanym dobsonami - D).
1 dobson = warstwa o grubości 0,01 mm składająca się z czystego
ozonu przy powierzchni ziemi
Całkowita zawartośd ozonu w atmosferze wynosi 1 D, jeżeli
grubośd warstwy ozonu sprowadzonego do warunków
normalnych wynosi 0,001 cm.
Ozon stratosferyczny stanowi
90%
jego atmosferycznego zapasu.
y
ródłem ozonu są procesy fotochemiczne powstawania i
rozpadu cząsteczek tlenu, zachodzące pod wpływem
promieniowania ultrafioletowego.
" Ozon powstaje na wysokościach, do których dociera
promieniowanie UV o długości fali < 242 nm.
" Ozon O3 tworzy się z tlenu O2 przy udziale promieniowania UV,
O2 + h� �� O + O
O + O2 + katalizator �� O3 + katalizator
" dzięki reakcjom przeciwnym  rozpad ozonu do tlenu
O3 + h� �� O + O2
O + O3 �� 2O2
stężenie ozonu powinno byd stałe
(pomijając wahania sezonowe)
Zawartośd ozonu w atmosferze jest zróżnicowana:
" Ozon stratosferyczny tworzy się głównie nad obszarami
równikowymi na wysokości około 40 km.
" Następnie opada i przemieszcza się zgodnie z cyrkulacją
atmosferyczną ku wyższym szerokościom geograficznym.
" Jego rozkład w atmosferze nie jest równomierny w przestrzeni i
czasie
- waha się od 240 D nad równikiem,
- do 450 D w rejonach polarnych w okresie wiosennym.
Ozon zanika praktycznie na całym obszarze kuli ziemskiej,
z wyjątkiem pasa tropików.
Tempo i skala zaniku są jednak silnie zróżnicowane.
Przeciętna grubośd ozonosfery w latach 1979-91 zmniejszyła się o
3%.
Najpoważniejsze zniszczenia warstwy ozonowej stwierdzono jednak
nad Antarktyką.
Na początku antarktycznej wiosny w 1985 r. po raz pierwszy
stwierdzono znaczny (40%) spadek ilości ozonu w stosunku do roku
1957.
Procentowy spadek zawartości ozonu w latach 1980-1995
oszacowano następująco:
- w umiarkowanych szerokościach geograficznych obu półkul  ok.
4%
- nad Arktyką ok. 5,6%
- nad Antarktydą (w okresie wrzesieo-paz
dziernik)  ok. 22-25%
Początkowo o niszczenie ozonu stratosferycznego oskarżano
samoloty ponaddz
więkowe.
W 1973 r. Sherwood Rowland i Mario Molina sformułowali hipotezę
o negatywnym wpływie freonów na warstwę ozonową.
Do najpowszechniej stosowanych i najbardziej niebezpiecznych dla
ozonu należą freon CFC-11 (trójchloro-fluorometan) i CFC-12
(dwuchloro-fluorometan).
" Freony są związkami nieaktywnymi chemicznie w dolnych
warstwach atmosfery. Mogą one przetrwad w atmosferze do
kilkuset lat (np. CFC-11 - 50 lat, CFC-12 - 20 lat, CFC-114 - 250 lat).
" Freony mogą ulegad rozpadowi (fotolizie) pod wpływem
wysokoenergetycznego promieniowania ultrafioletowego.
" Warunki sprzyjające zachodzeniu fotolizy występują w stratosferze,
do której freony dostają się drogą dyfuzji.
" Jednym z produktów rozpadu jest wysoce reaktywny chlor atomowy
(rodnik chloru), który łatwo wchodzi w reakcję z ozonem, powodując
jego rozpad.
Cl" + O3 �� ClO" + O2
Rodnik ClO" może reagowad z tlenem atomowym regenerując
rodnik chloru:
ClO" + O �� Cl" + O2
Freony - związki chlorofluorowęglowe
CFC (ang. chlorofluorocarbons)
np. CFC-11, wzór chemiczny: CFCl3
W Polsce związki te określa się jako freony - jest to jednak nazwa
handlowa produktów zawierających CFC.
Są to łatwo skraplające się gazy stosowane głównie jako
przenośniki ciepła w urządzeniach chłodniczych.
CFC zostały wprowadzone do użytku w latach 30-ych XX wieku i
stosowane:
- w aerozolach,
- w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych,
- w gaśnicach,
- przy wytwarzaniu pianek z tworzyw sztucznych.
Początkowo nie budziły żadnych obaw ponieważ są niepalne i
nieszkodliwe dla zdrowia.
Ale są trwałe i ich stężenia w atmosferze stale wzrasta.
Poglądy o ich nieszkodliwości dla zdrowia też są podważane.
W 1973 r. Sherwood Rowland i Mario Molina sformułowali
hipotezę o negatywnym wpływie freonów na warstwę ozonową.
Również P. Crutzen udowodnił, że tlenki azotu reagują z ozonem,
przyspieszając jego redukcję w ozonosferze
Wszyscy trzej badacze w 1995 roku otrzymali nagrodę
Nobla w dziedzinie chemii, za zbadanie mechanizmów
powstania i rozpadu ozonu w atmosferze.
" Gazami niebezpiecznymi dla ozonu okazały się również halony i
bromek metylu.
Atom bromu, który może byd uwolniony z tych substancji, jest 30-60
razy bardziej aktywny w niszczeniu ozonu niż chlor.
" Halony, podobnie jak freony, są chlorowcowymi pochodnymi
węglowodorów, zawierającymi jednak brom. Są to substancje
nieaktywne, nietoksyczne, stosowane powszechnie do gaszenia
pożarów.
" Bromek metylu jest substancją toksyczną wykorzystywaną jako
pestycyd do odkażania gleb przed uprawami, dezynfekcji i
dezynsekcji towarów, plonów i budynków.
Zwiększenie UV docierającego do Ziemi może
spowodowad:
1. Konsekwencje zdrowotne, w tym:
- szybsze starzenie się skóry,
- zwiększenie zachorowalności na różne choroby skóry, w tym
także raka (ocenia się, że dwuprocentowy wzrost ilości
promieniowania UV może spowodowad wzrost liczy zachorowao
na raka skóry o 5%),
- choroby narządu wzroku, głównie powstanie katarakty,
- osłabienie reakcji układu immunologicznego organizmu;
2. Zmiany w świecie żywym;
Amerykaoscy uczeni uważają, że 1/2-2/3 gatunków roślin jest bardzo
wrażliwe na wzrost natężenia promieniowania UV.
Mimo stosunkowo niewielkich ubytków ozonu, poza obszarem
Antarktyki, mogą ujawnid się szkodliwe skutki wzrostu
promieniowania UV w postaci:
- redukcji tempa wzrostu,
- obniżenia zawartości substancji odżywczych.
3. Ograniczenie produkcji żywności;
Ocenia się, że 20-25% ubytek ozonu powoduje 25% spadek plonów
soi oraz zmniejszenie koncentracji białka i oleju. Przewiduje się
także spadek urodzajności np. pszenicy, sorga, grochu.
Dwudziestopięcioprocentowy ubytek ozonu mógłby spowodowad
spadek produkcji pierwotnej planktonu o 10-35% w różnych
warstwach oceanu.
4. Wzrost specyficznych zanieczyszczeo atmosfery;
Zwiększenie natężenia promieniowania ultrafioletowego przy
powierzchni ziemi może potęgowad problemy związane ze
smogiem fotochemicznym.
5. Niszczenie materiałów budowlanych.
Ultrafiolet powoduje szybką degradację polimerów
wykorzystywanych w różnych zastosowaniach: budownictwie,
malarstwie, przemyśle włókienniczym itp.
Przyspieszenie niszczenia tych materiałów dotyczyd będzie
szczególnie obszarów o wysokich temperaturach i silnym
promieniowaniu słonecznym, a więc przede wszystkim krajów
rozwijających się.
tzw.  druga strona medalu
" wyeliminowanie freonów nie rozwiązuje problemu - w atmosferze
są inne związki rozkładające ozon: są to tlenki azotu, które sa
naturalnymi składnikami atmosfery,
" krótki okres obserwacji (ok. 40 lat) nie pozwala na stwierdzenie
czy okresowy spadek stężenia ozonu nad Antarktydą nie jest
naturalnym zjawiskiem,
" bromek metylu - jest wytwarzany naturalnie przez rośliny
morskie,
" chlorek metylu - naturalna produkcja chlorku metylu w oceanach
jest 10 razy większa od bromku metylu,
Czy powinniśmy się bad dziury ozonowej?
" Poważny zanik warstwy ozonowej jest tylko nad Antarktydą i
tam podczas arktycznej wiosny wzrasta natężenie prom. UV.
" Można przyjąd, że teren ten jest niezamieszkały
" Zjawisko to jest sezonowe - zanika po paru miesiącach, gdy
powietrze nad Antarktydą jest zasilane bogatym w ozon
powietrzem z północy.
" W naszych szerokościach geograficznych wzrost natężenia
promieniowania ultrafioletowego nie jest duży w wartościach
bezwzględnych.
" Ocenia się, że w skali globalnej ubytek ozonu wynosi ok. 5%
" poza tym mogą występowad ustawiczne wahania stężenia ozonu
Kontrowersje wokół przyczyn i mechanizmów nasilenia efektu
cieplarnianego i ubytku ozonu w stratosferze nie zmieniają faktu,
że
podczas spalania paliw do atmosfery dostaje
się wiele różnych substancji, które określamy
jako zanieczyszczenia antropogenne.
Traktowanie atmosfery, wody i gleby oddzielnie
jest sztuczne.
Związki chemiczne
łączą się
wyemitowane do
z wodą
atmosfery
a na skutek parowania i
z opadami trafiają
ruchów powietrza są
do gleby i wód,
znów wynoszone do
atmosfery
Główne antropogenne z
ródła zanieczyszczeo powietrza:
" elektrownie i elektrociepłownie,
" transport,
" przemysł przetwórczy (szczególnie hutnictwo, przem. cementowy)
" indywidualne ogrzewanie mieszkao,
" spalanie odpadów.
" Poza spalaniem odpadów, pozostałe zanieczyszczenia wynikają
ze spalania paliw kopalnych.
" Wszystkie powodują więc powstawanie praktycznie
identycznych głównych substancji zanieczyszczających, a różnice
dotyczą ich ilości.
Główne rodzaje
zanieczyszczeo powietrza
CO2
" Jest produktem całkowitego spalania paliw.
" Jest gazem naturalnie występującym w atmosferze a
działalnośd człowieka może (!?) zwiększyd jego stężenie w
atmosferze.
" Wielu specjalistów uważa, że z
ródła naturalne mają znacznie
większy udział w jego emisji niż antropogenne.
CO - tlenek węgla
" Jest produktem niecałkowitego spalania paliw (szczególnie w
silnikach spalinowych).
" Częśd z
ródeł podaje, że największa częśd jego emisji (60-90%)
pochodzi ze z
ródeł naturalnych (procesy rozpadu materii
organicznej), ale niektórzy z
ródła te zupełnie pomijają (!?)
" Jest bardzo toksyczny (tzw. czad) - ma zdolnośd zastępowania
wiązanego przez hemoglobinę tlenu.
" Przy intensywnym ruchu ulicznym stężenie CO może osiągad 10-
40 ppm ,co jest już niebezpieczne dla zdrowia, szczególnie dla osób
chorych na serce.
" Stężenia do 80 ppm rejestrowano w tunelach i podziemnych
parkingach
" Nie ma danych dotyczących długotrwałego działania małych
stężeo CO
" Ma pośredni wpływ na efekt cieplarniany i zmiany stężenia ozonu
w stratosferze.
SO2
" Emisja naturalna i antropogenna są w skali świata prawie równe.
" Główne antropogenne z
ródła to: spalanie węgla zawierającego
siarkę i procesy hutnicze.
" Silnie drażni układ oddechowy, powoduje skurcz oskrzeli i
utrudnia oddychanie.
" Działa toksycznie na rośliny, a w atmosferze w obecności pary
wodnej tworzy kwas siarkowy - w efekcie kwaśny opad.
NOx
" y
ródłami naturalnymi NOx są wyładowania atmosferyczne i
bakteryjne procesy rozkładu organicznego.
" y
ródła antropogenne: spalanie w wysokiej temperaturze, która
umożliwia reakcję azotu z tlenem
" NO - tlenek azotu,
" NO2 - dwutlenek azotu,
" N2O podtlenek azotu
" NOx są jedną z przyczyn powstawania ozonu w troposferze.
" NO2 rozkłada się pod wpływem światła słonecznego na NO i tlen w
postaci wolnego rodnika:
NO2 + h� �� NO + *O+"
" wolny rodnik tlenu reaguje z tlenem O2 tworząc ozon:
[O]" + O2 �� O3
" ozon następnie reaguje z tlenkiem azotu regenerując tlen i
dwutlenek azotu:
O3 + NO �� NO2 + O2
W reakcjach tych ustala się
stan równowagi między NO2 i NO
Ponieważ warunkiem jej jest światło, więc nazywamy to:
stanem fotostacjonarnym
Stężenie ozonu w takim stanie wynosi około 20 ppb (20 x 10 -9).
" Ale w zanieczyszczonym powietrzu są też węglowodory
" Najczęściej mamy do czynienia z rodnikiem peroksyoctowym
CH3COOO"
" Rodnik ten utlenia NO do NO2, a ponieważ:
NO2 + h� �� NO + *O+"
[O]" + O2 �� O3
" Wiec równowaga przesuwa się w stronę większego stężenia O3
" Równocześnie rodnik peroksyoctowy reaguje z NO2 tworząc:
PAN - azotan peroksyacetylenowy
CH3COOO" + NO2 �� CH3-C(O)-O2NO2
Mieszanina
ozonu i PAN
oraz innych produktów, jak aldehydy i ketony tworzy
smog fotochemiczny
Węglowodory
Głównie:
- alifatyczne,
- aromatyczne,
Niektóre z nich podczas spalania tworzą
policykliczne węglowodory aromatyczne
PAH
(ang. polycyclic aromatic hydrocarbons)
Obecnie znanych jest prawie 30 związków PAH.
Niektóre są rakotwórcze.
Najszerzej znany jest benzo[a]piren.
Ocenia się jednak, że stężenia benzo*a+pirenu w powietrzu jest
znacznie mniejsze niż w żywności (!) i w dymie tytoniowym.
Inne węglowodory
Benzen
- jest trucizną atakującą szpik kostny,
- odpowiedzialny jest za niektóre typy białaczki.
Etylen:
- tworzy się głównie w silnikach spalinowych,
- naturalnie występuje w roślinach jako hormon wzrostu (reguluje
epinastię - otwieranie i zamykanie kwiatów, opadanie liści,
dojrzewanie owoców)
nadmierne jego stężenie jest toksyczne dla roślin
Pyły
" Ze z
ródeł antropogennych pochodzą pyły o wielkości 0.01 do 100
�m.
" Cząstki do 30 �m szybko osiadają w terenie
" cząstki 1-10 �m potrzebują na to 4-6 dni
" długo unoszą się w powietrzu cząstki poniżej 1 �m
Przyjmuje się że cząstki poniżej 5 �m są najbardziej szkodliwe dla
układu oddechowego człowieka oraz są nośnikami PAH, tlenków
siarki i innych zanieczyszczeo.
W
GIEL
" Jest podstawą krajowej energetyki.
" Składa się z:
1. Substancji organicznej.
2. Substancji mineralnej.
3. Wody.
1. Czystą substancję organiczną (bez zanieczyszczeo i wody)
nazywamy węglem bezwonnym bezpopiołowym lub substancją
palną.
Substancje mineralne (2) i woda (3) tworzą tzw. balast.
2. Substancje mineralne zawarte w węglu to - popiół:
a) popiół lotny (dymnicowy) - substancje unoszone po spaleniu
węgla z paleniska przez spaliny,
b) żużel - substancje usuwane w stanie stałym (zgranulowanym)
lub ciekłym
W wyniku wydobycia i wstępnej przeróbki otrzymuje się węgiel
energetyczny, którego charakteryzują:
- kalorycznośd czyli wartośd opałowa,
- wilgotnośd,
- zawartośd części palnych,
- zawartośd popiołu,
- zawartośd siarki,
- zawartośd pierwiastków śladowych i promieniotwórczych,
- podatnośd przemiałowa.
Wartośd Zawartośd Zawartośd Zawartośd
węgiel
opałowa popiołu siarki wody
[kcal/kg]
% % %
kamienny 4400-5600 20-25 0,6-1,5 5-20
brunatny 1900-2200 5,8-20 0,25-0,78 42-54
Parametry węgla a środowisko
" Wartośd opałowa - decyduje o ilości węgla jaką należy spalid w
celu wytworzenia określonej ilości energii elektrycznej (i cieplnej).
" Zawartośd popiołu decyduje o:
- zapopieleniu spalin,
- opadzie popiołu na teren,
- zawartości pyłów zawieszonych w atmosferze,
- ilości żużla.
" Zawartośd siarki decyduje o emisji tlenków siarki.
" Zawartośd pierwiastków śladowych i promieniotwórczych
decyduje o szkodliwości popiołu opadającego na teren i pyłów
zawieszonych w atmosferze.
Pierwiastki toksyczne:
rtęd, ołów, kadm, arsen
Pierwiastki promieniotwórcze: Są to tzw.
uran, tor mikroelementy
Pozostałe: miedz
, nikiel,
kobalt, chrom, cynk,wanad,
molibden, gal, fluor, selen.
Po spaleniu węgla pozostają
w popiele lotnym i żużlu.
Oddziaływanie konwencjonalnej elektrowni na środowisko
Powietrze
Zwierzęta
Elektrownia
Ziemia Człowiek
konwencjonalna
Rośliny
Woda
Energetyka a środowisko
1. Teren
- zajęcie terenu przez budynki zakładu,
- zajęcie teren przez skład węgla,
np. miesięczny zapas węgla kamiennego (o wys. 15 m) to kilka ha
terenu,
w przypadku węgla brunatnego wystarcza to na 5-10 dni pracy
elektrowni
- zajęcie terenu przez składowiska popiołu i żużla,
- zajęcie terenu przez instalacje chłodzenia,
- zajęcie terenu przez stacje elektroenergetyczne i linie przesyłowe
energii (do 5 ha na 1 km długości)
2. Powietrze
Zanieczyszczenia powietrza występują głównie w postaci gazów i
pyłów.
W powietrzu naturalnie występuje para wodna.
Cząstki wszystkich faz: gazowej, stałej i ciekłej mogą tworzyd
stosunkowo stabilne układy w powietrzu - aerozole.
Mogą byd one dwufazowe (np. ciecz+gaz, pył+gaz) lub
trzyfazowe.
Formy zanieczyszczeo z energetyki:
- gazowe,
- pyły węglowe,
- aerozole: pary kwasy siarkowego, związki fluoru, sadze oraz tlenki
metali.
Jednostki:
- gazowe - mg/m3)
- pyły - g/m2 lub t/km2),
Skutki emisji zanieczyszczeo do atmosfery:
- choroby ludzi i zwierząt,
- niszczenie roślinności,
- niszczenie konstrukcji budowlanych (w tym zabytków),
- korozja metali,
- niszczenie innych materiałów (tworzyw sztucznych, odzieży itp.)
3. Gleba
Zanieczyszczenie gleb następuj zwykle za pośrednictwem powietrza
lub wód i dotyczy przede wszystkim:
- zakwaszania gleb,
- nadmiernej alkalizacji gleb,
- akumulacji substancji fitotoksycznych.
4. Woda
Elektrownia potrzebuje wodę do:
- procesów wytwarzania energii w turbinach,
- chłodzenia urządzeo elektrowni,
- uzupełniania strat w obiegach wody,
- transportu i składowania odpadów paleniskowych,
- mycia i utrzymania czystości w elektrowni,
- zaspokojenia potrzeb bytowo-gospodarczych.
Wpływ elektrowni na wody:
- zmniejszenie zasobów wodnych regionu w wyniku powstawania
strat bezzwrotnych,
- zmiany właściwości fizycznych i chemicznych wody,
- zmiany w życiu organizmów wodnych,
Kwaśne deszcze
Pojęcie  kwaśny deszcz pierwszy raz pojawiło się w 1842 roku.
Poggendorf (wydawca jednego z najbardziej znanych wtedy
czasopism przyrodniczych Annały Fizyki i Chemii) pisał:
Kwaśne deszcze na Wezuwiuszu
Nie mogę zakooczyd tego listu, pisze Pan Pille do Pana de
Beaumonta w maju ubiegłego roku, bez podania Panu
najnowszych informacji o naszym wulkanie. Chociaż krater
zachowuje się spokojnie, można zauważyd w nim tworzenie się
rozmaitych substancji. Początkowo wyrzuca on z siebie wielkie
ilości pary, co przyczynia się do powstawania osobliwego zjawiska.
Mianowicie, gdy chmura tej pary rozejdzie się w powietrzu i gdy
spadnie potem z niej deszcz, to będzie on kwaśny i  spali wszelkie
owoce w miejscu opadu. Od 12 lat miałem już dwukrotnie okazję
obserwowad to zjawisko.
1872 r.- Robert Smith (brytyjski chemik) - kwaśnym deszczem określił
opady zawierające znaczną ilośd kwasu siarkowego.
Określił jednocześnie, że tych opadów jest spalanie węgla w trakcie
produkcji przemysłowej.
W 1883 roku chemik Julius Schr�der i nadleśniczy Goslaru Carl Reuss
opisali skutki negatywnego oddziaływania dymów i gazów
spalinowych w Niemczech na drzewostany w rejonie gór Harzu.
Ustalili już wtedy, że drzewa iglaste są bardziej wrażliwe niż
liściaste
Poprawniej jest używad określenia
kwaśne opady
bo dotyczyd to może deszczu, śniegu, nawet gradu.
Woda deszczowa zawiera rozpuszczony CO2 pochodzenia
naturalnego.
CO2 + H2O �� H2CO3
H+ i HCO3- - wynikiem rozpadu na jony jest słaby odczyn kwaśny
wody deszczowej
Kwaśne opady są wynikiem:
" reakcji wody zawartej w powietrzu z tlenkami SOx, NOx, CO2.
Oprócz tego woda opadowa jest zakwaszana podczas:
" spłukiwania kwaśnych zanieczyszczeo z dachów, ulic itp.,
" spływania po liściach, gałęziach, pniach, na których osiadają
zanieczyszczenia.
Efektem jest wzrost zakwaszenia gleb.
Wzrost zawartości CO2:
- może mied znaczny wpływ na ocieplenie atmosfery,
- ma prawdopodobnie niewielki wpływ na pH opadów.
Inne zanieczyszczenia jak np. SO2:
- mogą osłabiad efekt cieplarniany,
- ale powodują powstawanie kwaśnych opadów.
Podczas spalania węgli Produktem ubocznym
tworzą się tlenki siarki wysokotemperaturowych procesów
SOx spalania w atmosferze zawierającej
78% azotu są tlenki azotu NOx
w reakcjach z wodą
tworzą
H2SO4 HNO3
1 kropla deszczu 1 litr deszczu z
o średnicy 5 mm tych kropel
Z wys. 1000 m
z wys. 1000 m
przelatuje przez 16,8  oczyszcza około 328 000
litrów powietrza litrów powietrza
Dlatego:
" pierwsza częśd opadu zawiera zwykle więcej zanieczyszczeo niż
póz
niej,
" zawartośd zanieczyszczeo rośnie w czasie suszy i braku wiatrów -
po takim okresie pierwszy deszcz jest zwykle silnie zanieczyszczony.
Niektórzy badacze tego zjawiska zwracają uwagę, że:
- wybuchy wulkanów,
- pożary lasów, buszu i traw,
- rozkład materii organicznej
wprowadzają do atmosfery więcej SOx i NOx niż działalnośd
człowieka.
To także powoduje obniżenie pH opadów
Dlatego przyjęto, że opad uznaje się za kwaśny jeśli pH spada
poniżej 5,0.
sok cytrynowy
ocet
sok jabłkowy
piwo
deszcz naturalny
mleko
woda destylowana
środki piorące
amoniak
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1
kwaśny deszcz
Jaka jest różnica między pH 5,6 a 5,0 -
duża czy mała?
Skutki działania kwaśnych opadów
1. Niszczenie roślinności.
2. Zakwaszenie wód płynących i jezior (zmiana funkcjonowania tych
ekosystemów) oraz gleb.
3. Niszczenie budowli (korozja metali, niszczenie skał wapiennych,
które są elementem materiałów budowlanych, niszczenie zabytków
architektury i sztuki).
4. Wypłukiwanie z gleby substancji odżywczych.
Smog
" Rozwój Londynu już w średniowieczu został osiągnięty wielkim
kosztem jego środowiska.
" Wczesne formy przemysłu, takie jak browary, farbiarnie,
wypalarnie wapna oraz fabryki mydła przykryły miasto swoimi
emisjami.
" Już w XIII w. powstała komisja, która miała za zadanie zbadad
problem.
" W 1273 r. parlament angielski uznał nadmierne(?) zadymianie
powietrza przez spalanie węgla za przestępstwo.
" W 1306 r. człowiek, który dopuścił się tego przestępstwa w
Londynie został ścięty.
" W 1620 r. król Jakub I skarżył się na zabrudzenie katedry Św.
Pawła.
" Karol Dickens w swoich powieściach plastycznie przedstawił szare
ulice Londynu.
" Problem wzrastającego zanieczyszczenia pochodzącego z
przemysłu pogarszało jeszcze niskie położenie Londynu.
" Pomimo ustawy o walce z dymem z 1853 r. i ustawy sanitarnej z
1866 r., problem był nadal aktualny w XX w.
Smog - mieszanka, pyłów i gazów - jest formą silnego
zanieczyszczenia powietrza, która występuje w miastach i w innych
uprzemysłowionych rejonach.
Nazwy w 1905 r. użył H. A. Des Voeux dla opisania warunków
atmosferycznych nad wieloma brytyjskimi miastami.
W swoim sprawozdaniu o smogu, opublikowanym na Konferencji
Ligi Wielkiej Brytanii do Walki z Dymem w Manchester, Des Voeux
sugerował, że ponad 1000 zgonów w 1909 r. w Glasgow i
Edynburgu nastąpiło z powodu chorób wywołanych smogiem.
Smoke - ang. dym
smog
fog - ang. mgła
Smog
Czarny Fotochemiczny
(londyoski, zimowy) (smog Los Angeles, biały, letni)
Czarny smog
" Słynny londyoski smog powstawał głównie w wyniku
rozpowszechnionego palenia węglem.
" Warunki atmosferyczne były tak złe, że utrudniał widocznośd i piesi
mieli problemy z poruszaniem się po mieście.
Przyczyny wstępowania czarnego smogu
" powstaje w niższych temperaturach (wolniejsze przemiany
chemiczne),
" przy braku silniejszych wiatrów,
" często przy inwersji temperatury - co uniemożliwia mieszanie się
powietrza,
" sprzyjają mu obniżenia terenu,
" tworzą go głównie SO2 i pyły (również CO, NO2, i inne),
" jest typowy dla obszarów uprzemysłowionych (np. dużych miast z
rozwiniętym przemysłem),
" trwa zwykle kilka dni,
" pewne znaczenie mają też zanieczyszczenia przemieszczane na
dalekie odległości,
" w Europie najczęściej notowany jest w Londynie.
W Polsce:
- Kraków,
- Górny Śląsk,
W niektórych latach był wyraz
ny np. nad Zakopanem.
"  Smog-zabójca miał miejsce w 1952 roku.
" trwał długo - ponad 2 tygodnie,
" stężenia średniodobowe SO2 i pyłu zawieszonego osiągnęły
wartości 5000 �g/cm3
" Wskutek chorób górnych dróg oddechowych (bronchitu i
zapalenia płuc) zmarło około 4000 londyoczyków, głównie osób
starszych.
" Poważne konsekwencje tego smogu przyczyniły się do wydania
ustaw o ochronie powietrza w Wielkiej Brytanii.
" Najwięcej przypadków smogu miało miejsce w latach 80-ych.
" W Polsce w ostatnich latach nie notuje się silnego smogu - jest to
wynikiem spadku poziomu zanieczyszczeo.
Szkodliwy wpływ smogu czarnego na zdrowie ludzkie wynika z:
- wysokich stężeo SO2 i pyłów,
- znacznej szkodliwości tych zanieczyszczeo na zdrowie,
- synergicznego działania zanieczyszczeo.
Paz
dziernik 2004 - satelita OV-2 fotografuje olbrzymi smog nad
Chinami.
Najważniejszym surowcem energetycznym Chin jest węgiel
Smog fotooksydacyjny
(typu Los Angeles)
Warunki powstania smogu fotooksydacyjnego:
" powstaje w troposferze w momencie wystąpienia bardzo
wysokich stężeo ozonu, NOx, PAN i innych związków.
" ich z
ródłem pośrednio jest głównie transport, który emituje
głównie NOx i węglowodory,
" związki te na skutek reakcji fotochemicznych są z
ródłem ozonu i
PAN oraz innych składników smogu.
" zjawiska te zachodzą w miastach i aglomeracjach
przemysłowych,
" konieczne warunki pogodowe to: nasłonecznienie i wysoka
temperatura, inwersja temperatury, brak wiatru - warunki te
utrudniają mieszanie się powietrza.
" sprzyja mu topografia terenu: wysoka zabudowa miejska to
bariera w rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeo (miasta w rejonach
górskich są szczególnie narażone).
" Tego typu zanieczyszczenia nie stanowią tak dużego zagrożenia
w naszym kraju jak SO2.
Istnieją jednak na świecie takie obszary (rejon Morza
Śródziemnego, miasta na południu USA), gdzie stały się one
istotną przyczyną degradacji roślinności.
" Los Angeles jest drugim co do wielkości najbardziej zaludnionym
miastem.
" W latach 50. zanotowano w Los Angeles rekordowe skupienia ozonu
w lecie, których poziom 57 razy przekroczył dopuszczalne normy.
" Rozszerzono systemy publicznej komunikacji, a prywatnym
samochodom zabroniono wjazdu do handlowego centrum miasta.
" Wprowadzono w życie innowacyjny schemat używania
samochodów.
" Ostatnia cyfra na tablicy rejestracyjnej wskazywała dni, w których
samochód mógł byd używany w centrum miasta.
" Liczby nieparzyste oznaczały dni nieparzyste, a liczby parzyste - dni
parzyste.
Jeden z największych w historii letnich smogów miał miejsce w
1988 r. w Los Angeles. Sytuację pogorszyła fala ciepła w USA,
podczas której temperatury regularnie przekraczały 35�C. W
miastach wschodniego wybrzeża, kilkakrotnie ostrzegano o smogu.
Samochody są przyczyną około dwóch trzecich zanieczyszczeo
smogiem w miastach.
USA w 1975 r. było pierwszym krajem, które wprowadziło
katalizatory przymocowane do rur wydechowych samochodów,
redukujące toksyczne emisje.
Te istotne składniki, utrzymujące silnik w czystości, pojawiły się w
Europie Zachodniej dopiero w póz
nych latach 80.
Samochody produkowane obecnie emitują 1% poziomu
zanieczyszczeo emitowanych przez modele z lat 70.
Ozon a zdrowie:
- przenika do pęcherzyków płucnych,
- niszczy tkanki układu oddechowego,
- powoduje obrzęk płuc,
- chroniczne (długotrwałe) działanie ozonu powoduje rozedmę
płuc.
Mieszanina smogu fotochemicznego powoduje też:
- podrażnienia błon śluzowych,
- łzawienie,
- schorzenia skóry.
Ozon i PAN są toksyczne dla roślin:
- PAN działa głównie na rośliny trawiaste,
- ozon uszkadza tkanki wszystkich roślin i hamuje fotosyntezę,
- O3, NO2, PAN, SO2 działają na rośliny synergicznie.
Ubocznym produktem spalania są
Popioły
W 1997 rok - protesty mieszkaoców podpoznaoskich miejscowości
(Biedrusko, Pobiedziska) przeciw zakopywaniu popiołów z elektrowni.
Przeciwnicy wykorzystania popiołów uważają, że popioły są
toksyczne.
Obecne badania nie potwierdzają szkodliwego znaczenia popiołów
(Katedra Gleboznawstwa i Rekultywacji AR w Poznaniu)
Popioły są używane m.in. do rekultywacji odkrywek w KWB  Konin
- zawierają dużo wapnia, co odpowiada roślinom lubiącym
zasadowe środowisko.
Popioły są obecnie uważane za cenny surowiec o różnym
wykorzystaniu
Doszło nawet do tego, że latem (kiedy jest mniejsze spalanie a więc
mniej popiołów) popyt na popiół przewyższa podaż.
Niektóre zastosowania popiołów:
- cementownie - dodatek do cementu
- produkcja mat. budowlanych - cegły, pustaki itp.
- utwardzanie gruntu przy budowie dróg i autostrad,
- dodawanie do tynków,
- odkwaszanie gleb,
- mikrosfery - doskonale kuliste ziarna krzemowe popiołów,
wypełnione azotem stosowane są przy produkcji gum do żucia,
nadając im właściwości czyszczące.
- mikrosfery stosuje się w technologii kosmicznej (produkcja płytek
chroniących statki kosmiczne przed wysoką temperaturą).
Popioły z Elektrowni Karolin kosztują ok. 30 PLN za tonę.
w Niemczech - 20 Euro
w Londynie - 35 funtów
Częśd popiołów eksportowana jest do Niemiec.
W Polsce rocznie powstaje ok. 16 mln ton popiołów.
Gospodarczo wykorzystywanych jest - 83%.
W UE wskaz
nik ten przekracza 90%.
W Rosji tylko 3-4%.
Problem z popiołami polega głównie na tym, że czasem mogą byd
radioaktywne ponad dopuszczalne normy.
Poziom radioaktywności zależy od węgla, z którego powstały
(uran).
Dlatego ciągły monitoring powinien byd zabezpieczeniem przed
zagrożeniem w związku z podwyższona radioaktywnością.
Polskie normy dotyczące popiołów są identyczne z europejskimi.
Nad sposobem i częstotliwością badania popiołów czuwa Centralne
Laboratorium Ochrony Radiologicznej.
Ważnym z
ródłem zanieczyszczenia środowiska jest
transport
Liczba aut w Polsce na 1000 mieszkaoców w poszczególnych
latach:
1946 rok  1
lata 50-e  2
60-e  4
70-e  15
90-e  138
Wpływ transportu na środowisko:
1. Zabór terenu pod drogi.
2. Szkodliwe działanie soli, która spływa z dróg m.in. do rowów, a
dalej na pola.
3. Na drogach ginie wiele owadów, płazów, gadów, ptaków i ssaków.
4. Hałas i wibracje.
5. Dodatkowy zabór terenu pod parkingi i garaże.
6. Wzrost liczby warsztatów, które zużywają wiele toksycznych
substancji (potem trzeba je utylizowad).
7. Problem zużywających się olejów, opon i akumulatorów.
Kolej
Wpływ na środowisko:
1. Zabór terenu
2. Przewożenie niebezpiecznych ładunków (szczególnie w przypadku
pociągów przejeżdżających przez centra miast może byd
przyczyną katastrofy).
3. Hałas i wibracje.
4. Problem starych, zużytych wagonów.
5. Zakłócenia odbioru urządzeo odbiorczych, telefonów itp.
6. Pociągami podróżują często ludzie chorzy, fekalia trafiają na tory
i pobliskie pola, gdzie uprawia się rośliny jadalne.