Milena Duk, Maria Matulewicz, Anna Mazurek gr 1 OŚ
SMOG LONDYŃSKI
Spis treści:
Wprowadzenie: Co to jest smog i jak powstaje?
Skutki środowiskowe powstawania smogu.
Sposoby zapobiegania smogowi.
Porównanie smogu typu londyńskiego oraz typu Los Angeles.
Smog londyński na obrazach Moneta.
Co to jest smog i jak powstaje?
Nie jesteśmy bezpieczni w pochmurne, zimowe poranki, zagrożenie czyha również w upalne, letnie popołudnia. W powietrzu nad naszymi głowami przebiegają skomplikowane reakcje chemiczne, w wyniku których rodzi się potwór naszej cywilizacji - smog.
Nazwa tego zjawiska pochodzi od dwóch angielskich słów: smoke - dym i fog - mgła.
W pewnych charakterystycznych warunkach meteorologicznych, w wyniku wypromieniowania energii cieplnej przez podłoże lub na skutek zstępujących prądów powietrza może zaistnieć anormalne zjawisko zwane inwersją termiczną . Polega ono na odwróceniu normalnego rozkładu temperatur powietrza, w wyniku czego powietrze cieplejsze utrzymuje się nad chłodniejszym. Warstwa cieplejszego powietrza (tzw. inwersyjna) stanowi barierę dla niżej leżących warstw chłodniejszego powietrza, która utrudnia ich pionową cyrkulację. Pod warstwą inwersyjną gromadzone są zanieczyszczenia.
Długo zalegająca tuż nad ziemią mgła, występująca w rejonach dużych miast i aglomeracji miejskich, pochłania znaczne ilości zanieczyszczeń zatrzymywanych pod warstwą inwersyjną, wskutek czego powstaje smog kwaśny , zwany londyńskim , mieszanina aerozolu kwasu siarkowego (VI), sadzy, dwutlenku siarki (SO 2 ) i tlenków azotu. Smog londyński występuje przy inwersji temperatur głównie w miesiącach od listopada do stycznia, w obszarach obciążeń powietrza, w umiarkowanych strefach klimatycznych. Jego składnikami są w pierwszym rzędzie dwutlenek siarki i jego produkty pochodne, cząstki sadzy, a także tlenek węgla, przy czym dwutlenek siarki stanowi główny składnik substancji szkodliwych. Smog londyński powstaje, gdy do atmosfery dostają się nadmierne ilości dymu i dwutlenku siarki (opalanie węglem w piecach).
Dwutlenek siarki w obecności katalizatorów (cząstki metali), może przechodzić w trójtlenek siarki. Ten zaś w obecności pary wodnej tworzy kwas siarkowy (VI). Może wystąpić w zimie przy temperaturze -3÷5°C przy bezwietrznej pogodzie), powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. smog typu londyńskiego, spowodowany jest głównie zanieczyszczeniem powietrza wskutek spalania węgla i emisji dwutlenku siarki (SO2) i pyłów. Takie zanieczyszczenie w połączeniu z mgłą powoduje powstawanie kropelek kwasu siarkowego (H2SO4) zawieszonych w powietrzu. Powstaniu towarzyszy wysoka emisja substancji szkodliwych w wyniku spalania produktów pochodnych węgla i ropy naftowej. Wilgotność powietrza sprzyjająca powstawaniu tego typu smogu wynosi ponad 80%... Smog siarkowy (Londyński) - Charakterystyczny dla wielkich aglomeracji miejskich, strefy klimatu umiarkowanego.
Skutki środowiskowe powstawania smogu.
Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry i oczu. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko. Katastrofalne przypadki występowania tego rodzaju smogu mnożą się w ostatnich latach. Poza Londynem spotyka się je np. w belgijskim okręgu przemysłowym, w obszarze Linzu w Austrii, w olbrzymich miastach takich jak Nowy Jork i Tokio, a także w Niemczech: w Berlinie, Hamburgu i Hannowerze. Badania smogu londyńskiego wykazują wyraźnie zależność między zawartością dwutlenku siarki w powietrzu a ilością zgonów. Szczególnie w czasie katastrofalnego smogu w 1952 roku w Londynie, przy ekstremalnie wysokim wzroście zawartości dwutlenku siarki i dodatkowo bardzo dużym zapyleniu powietrza bardzo dużo ludzi chorowało na zaburzenia układu oddechowego. 4000 zejść śmiertelnych powyżej średnich statystycznych, to wyraźny bilans tej katastrofy. Uderzająco wysokie były zgony wśród niemowląt i osób starszych, wśród cierpiących na astmę i bronchit. Smog typu londyńskiego powoduje podrażnienie dróg oddechowych człowieka prowadzące do zakłóceń w pracy serca, co może niejednokrotnie być przyczyną zgonów. Smog ten działa na organizmy marząco.
Po raz pierwszy zostało ono zaobserwowane w latach pięćdziesiątych XX wieku w Londynie. Smog londyński lubi typowo angielską pogodę, wspaniale rozwija się w pochmurne, mgliste, bezwietrzne dni. Wówczas zanieczyszczenia, takie jak dwutlenek siarki i pyły, koncentrują się w powietrzu nad miastem. Dwutlenek siarki w wyniku szeregu reakcji chemicznych z występującą w powietrzu parą wodną tworzy kwas siarkowy, stąd inna nazwa tego smogu - smog kwaśny. Stężenia zanieczyszczeń osiągają wartości niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego, wywołując duszności i dolegliwości układu krążenia.
Smog londyński obserwowano po raz pierwszy w połowie XIX wieku, a dziś występuje raczej rzadko. Przykładowo: w roku 2001 średnie roczne stężenie SO2 osiągnęło 3 ľg/m3 w Barcelonie (Hiszpania), 4 ľg/m3 w Monachium (Niemcy), 7 ľg/m3 w Londynie (Wielka Brytania - dane w roku 1999) i 13 ľg/m3 w Warszawie (Polska). Jednakże zdarza się, że w niektórych dniach stężenie SO2 osiąga znacznie wyższe wartości. Największe wartości średnie godzinne w roku 2001 wynosiły 211 ľg/m3 w Warszawie, 106 ľg/m3 w Londynie (dane dla roku 1999), 70 ľg/m3 w Barcelonie i 17 ľg/m3 w Monachium.
Sposoby zapobiegania smogowi.
Po przekroczeniu dopuszczalnej, granicznej wartości stężenia konkretnej substancji, określonej odpowiednimi przepisami, w wielu krajach zarządza się alarm smogowy. W 1965 r. w Nordheim w Westfalii, powołano pierwszą “smogową służbę ostrzegawczą". Ustalono, że ostrzeżenia mają 3 stopnie. Przy ostrzeżeniach 1 -ego stopnia, zaleca się jedynie rezygnację z jazdy samochodem oraz ograniczenie pracy pieców do ogrzewania. 2-gi stopień przewiduje okresowe zatrzymanie, w określonej strefie ruchu, samochodów indywidualnych i użyteczności publicznej. Przyjęto też, że zakłady przemysłowe będą używać do utrzymania produkcji jedynie paliwa o małej zawartości siarki. 3-ci stopień, który zapowiada nadejście stanu podobnego do katastrof y, może wprowadzić totalny zakaz ruchu i poważne ograniczenia lub zatrzymanie produkcji w zakładach. Rozporządzenie o smogu określa sposób pomiaru powierzchniowo zalegających substancji szkodliwych. Te zadania spełniają smugowe stacje pomiarowe. Alarm smogowy jest ogłaszany wtedy, gdy stężenie szkodliwych substancji w powietrzu przekroczy określone granice, a jednocześnie istnieją inwersyjne warunki pogody. W 1985 r. w Nordheim w Westfalii weszło w życie zaostrzone rozporządzenie o smogu. Według niego, alarm 1 stopnia jest ogłaszany już przy przekroczeniu w powietrzu stężenia dwutlenku siarki 600 mg/m3. (Wg wcześniejszego rozporządzenia wartość ta wynosiła 800 mg/m3). Zaostrzone przepisy o środowisku w Nordheim w Westfalii doprowadziły do tego, że w dniu 18.01.1985 r. po raz pierwszy w zachodnim rejonie Ruhry, ogłoszono alarm smogowy, najwyższego, trzeciego stopnia. Ruch samochodowy w miastach został zatrzymany prawie na godzinę. Dla zakładów przemysłowych wprowadzono ograniczenia produkcji, aż do jej zatrzymania. Powtarzające się w ostatnich latach katastrofalnie częste występowanie smogu, np. w Zagłębiu Ruhry i w dużych miastach (w Berlinie, w Hamburgu), czynią iluzoryczną nadzieję, że za pomocą wysokich kominów można w dalszym ciągu wyrzucać do atmosfery substancje szkodliwe. Wystarczy tylko zmiana pogody w rejonach obciążonych, aby substancje szkodliwe mogły znaleźć się bardzo szybko w pobliżu powierzchni ziemi w stężeniach zagrażających zdrowiu. Przykład rejonu Ruhry z roku 1985 przywodzi nam ciągle na myśl tę prawdę, że większość substancji szkodliwych nie ulega zniszczeniu w powietrzu, lecz wraca do nas z powrotem. Tylko dalsze, drastyczne zmniejszenie emisji szkodliwych substancji we wszelkich dziedzinach, od gospodarstw domowych, przez samochody, aż do przemysłu, może pomóc oddalić ostre i chroniczne zagrożenia zdrowia ludzi, zwierząt i roślin. Po tych czysto teoretycznych wywodach, przejdźmy do praktyki. Budujmy za pomocą prostych środków pomocniczych “improwizowane" stacje smogowo-pomiarowe. Z tym rodzajem smogu trochę już sobie poradziliśmy. Pomogła przede wszystkim zmiana systemów grzewczych w centrach wielkich miast: zastąpienie kotłowni i pieców opalanych węglem przez ogrzewanie gazowe oraz podłączanie całych dzielnic do sieci centralnych. Działania te przyczyniły się do ograniczenia emisji pyłów i dwutlenku siarki. Od lat pięćdziesiątych nastąpiły również duże zmiany na lepsze w technologiach przemysłowych, wprowadzono szereg urządzeń mających na celu ochronę środowiska.
Porównanie smogu typu londyńskiego oraz Los Angeles
Cechy charakterystyczne |
Smog londyński |
Smog typu Los Angeles |
Ważniejsze składniki szkodliwe dla zdrowia |
SO2, CO, sadza |
Tlenki azotu , CO, węglowodory, nadtlenki np.. (PAN),ozon |
Wilgotność względna |
Ponad 80% |
Poniżej 70% |
Okres występowania |
Listopad - styczeń |
Lipiec-wrzesień |
Pierwsze objawy działania substancji szkodliwych |
Bóle w piersiach, wysychanie jamy ustnej, napady astmy, podrażnienie spojówek, spadek sprawności fizycznej |
Podrażnienie spojówek, górnych dróg oddechowych, wyczerpanie fizyczne |
Smog londyński na obrazach Moneta.
Widoki Londynu autorstwa Claude'a Moneta, mogą być najstarszymi dowodami na obecność smogu w tym mieście. Monet odwiedzał Londyn w latach 1899-1901. Malował wówczas serię obrazów przedstawiających brytyjski Parlament.
Dotąd eksperci nie wiedzieli, czy przedstawienie pogody Londynu na tych obrazach ściśle odpowiadało obserwacjom, czy też mglisty krajobraz był efektem zastosowania trików malarskich podczas wykańczania obrazu.
Jakob Baker i John Thornes z brytyjskiego University of Birmingham chcieli sprawdzić zasadność tej drugiej tezy. Zbadali oni położenie Słońca namalowanego na dziewięciu obrazach Moneta. Porównując jego położenie z danymi z amerykańskiego obserwatorium marynarki wojennej w Waszyngtonie ustalili, kiedy powstawał każdy z obrazów.
Daty wydedukowane przez badaczy pokrywały się z datami listów Moneta do żony, w których wspominał o swojej pracy w Londynie.
"Monet namalował położenie Słońca takie, jakie sam obserwował. Nie modyfikował obrazów w pracowni" - podkreślił Baker.
Naukowcy mają nadzieję, że równie "prawdziwa" jest reszta krajobrazu namalowanego przez Moneta, w tym - londyński smog.
Sądzą oni, że analiza barw obrazów Moneta pozwoli wywnioskować, jakie cząsteczki tworzyły pokazany na obrazach smog.
"Choć wiadomo, że już w tamtych czasach smog był problemem, nie wiemy wiele więcej ponad to" - dodał badacz. - "Teraz jest szansa na uzyskanie informacji na temat jakości powietrza w czasach, gdy nie istniały jeszcze naukowe instrumenty".