Zanieczyszczenia powietrza Zan. naturalne:liczne prod. gazowe (np.:SO2, H2S,CO2,CO i inne) emitowane do pow. atmo. na skutek aktywności wulkanicznej, rozkładu szczątków org. żywych, pożarów lasów|pyły obecne w pow. pochodzące z wybuchów wulkanów lub unoszone z powierzchni ziemi przez wiatry,Zan. będące wynikiem działalności człowieka. Wyróżniamy 5 rodzajów zan. pow. tzw. zan.przemysłowych(stanowią do 90%): CO, tl.N, węglowodany, tl.S, pyły.
Tlenek węgla Bezbarwny, bezwonny, pozbawiony smaku, nieco lżejszy od pow., słabo rozp. w wodzie. Powstaje w wyniku procesów: niezupełnego spalania C lub zw, zawierających C: uproszczony przebieg spalania C w paliwach: 2C+O2->2CO, 2CO+O2->2CO2|1 reakcja jest 10 razy szybsza od 2, zatem tl. węgla jest produktem pośrednim całościowej r. spalania i może pojawić się jako produkt końcowy w razie nadmiaru tlenu niezbędnego do pełnego spalania| wysokotemp. CO2 przez subst. zawierające C:CO2+C->2CO proces przebiega w wys. temp. w wielkich piecach i innych urządzeniach technologicznych. Przemysł hutniczy jest jednym ze źródeł zan. atmo.tl.C|wysokotemp. dysocjacja CO2:w pewnych warunkach nawet w obecności tlenu w ilościach wystarczających do pełnego spalania prod.r.może być tl.C. Ma to związek z wysokotemp. Dysocjacją CO2. CO2->CO+1/2O2 w wys.temp.CO2 i CO pozostają w stanie równowagi. Podwyższenie temp. powoduje przesunięcie równowagi w prawo. Jeżeli mieszanina reakcyjna zostanie gwałtownie schłodzona stan równowagi zostanie „zamrożony”, ponieważ ustalanie się nowej równowagi wymaga długiego czasu. Źródła naturalne(udział w zan. nieznanych):aktywnośc wulkaniczna, wydzielanie się gazu ziemnego, wyładowania elektryczne, powstanie gazu błotnego(metanu).Przemiany CO: utlenianie CO do CO2 w pow. Przebiega b.wolno: 2CO+O2->2CO2 może przebiegać wydajniej w wyższych warstwach atmo. dzięki większemu udziałowi ultrafioletowych w widmie słonecznym|utlenienie CO do CO2 może przebiegać szybciej nad wielkimi zbiornikami wody, dzięki dobrej rozp. prod. r. w wodzie|niektóre glebowe mikroorg. Mają zdolnośc b. szybkiego przyswajania CO z pow. atmo. jest to proces odp. za usuwanie CO. Tl. C stanowi śmiertelne zagrożenie dla zdrowia człowieka, jest wiązany przez hemoglobinę, powstaje trwały związek karboksyhemoglobina (COHb).Nie odd. wyraźnie szkodliwie na rośliny i współżyjące z nimi mikroorg..
Tlenki azotu NOx- mieszanina NO i NO2|NO – gaz bezbarwny, bezwonny|NO2-gaz o barwie brunatnej, ostrym i duszącym zapachu |NO jest emitowany do pow. atmo. W większych ilościach niż NO2 Powstaje w reakcji azotu z tlenem pow.atmo.: N2 + O2 <->2NO(reakcja Zach. W wys.temp.powyżej 148K, stanowi uboczną r.procesu spalania)|2NO+O2<->2NO2(reakcja zach. Przy nadmiarze pow.,sprzyja jej niska temp..W rzeczywistości tylko 10% NO zostaje utlenione NO2, jes to spowodowane szybkim i znacznym spadkiem stężenia substratów na skutek rozcieńczenia mieszaniny reakcyjnej (gazów odlotowych). Źródła tl.azotu: naturalne-procesy biol.(zwłaszcza procesy przemiany materii niektórych bakterii).Tl.azotu ze źródeł naturalnych są rozpuszczane równomiernie na kuli ziemskiej.|główne procesy związane przede wszystkim z ruchem samochodowym, produkcja energii, usuwaniem odpadów(zwłaszcza spalanie węgla, olejów, gazu ziemnego i benzyny)|przemysłowe (np.: fabryki kw.azotowego emitują niewielkie ilości tl.azotu-zagrożenie lokalne) Średni czas przebywania tl.azotu w pow. atmo. Wynosi 3-4 dni. Istnieje naturalny proces usuwania tl.azotu z pow.: O3+NO2->NO3+O2|NO3+NO2->N2O5| N2O5+H2O->2HNO3 jest to proponowany mechanizm tworzenia się HNO3 w zan.atmosferze. Kwas azotowy usuwany jest z atmosfery pod postacią soli(po reakcji z metalami zawartymi w pyłach) przez opady atmo. lub wraz z pyłami. Naturalne przemiany NO2w cyklu fotolitycznym: I etap: No2 absorbuje promienie UV ze światła słon. I ulega fotodysocjacji, powstający tlen jest b. reaktywny. NO2-hv-> NO+O|II etap: O+O2+M->O3+M|III etap: O3+NO->NO2+O2 | wprowadzenie węglowodorów do układu zaburza równowagę cyklu fotolitycznego w taki sposób, że r.utl.NO do NO2 przebiega szybciej niż r. fotodysocjacji NO2, co powoduje wzrost stęż. ozonu (wtórne zan.): 2NO+O2<->2NO2 dobowe zmiany stęż. NOx zależą od natężenia promieniowania słon. I ruchu ulicznego. Obecność nadmiernych ilość NOx w pow. prowadzi do uszkodzenia i niszczenia roślinności (np.: brązowienie i opadanie liści, zmniejszenie plonów) Stanowią potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzi. Toksyczność NO2 jest 4 razy większa niż NO. W steż. spotykanych w pow. nie przejawia właściwości drażniących. Bardziej toksyczny NO2 oddziałowuje szkodliwie na płuca uszkadzając je. Wywierają negatywny wpływ na tekstylia, niektóre metale i stopy (odbarwienie, zmniejszenie wytrzymałości, korozja).
Węglowodory i utleniacze chemiczne Węglowodory zalicza się do zan. pierwotnych (wprowadzonych bezpośrednio do pow. atmos.) Są to te węglowodory, które w normalnych warunkach temp. i ciśnienia są gazami lub lotnymi cieczami. Większośc tych zw. Nie zawiera więcej niż 12 at.C. Wyróżniamy węglowodory:alifatyczne,aromatyczne,alicykliczne. Źródło:naturlane:procesy biol., aktywnośc geotermiczna, procesy Zach. W pokładach węgla, gazu ziemnego, ropy naftowej, pożary| antropogeniczne :gł.transport, przemysł, odparowywanie rozpuszczalników.
Utlenianie fotochemiczne- Zan. wtórne powstają w wyniku reakcji między Zan. pierwotnymi, większośc utleniaczy fotochem. powstaje w wynikiu reakcji, w których pośrednio lub bezpośrednio biorą udział węglowodory. Są zdolne do utleniania materiałów nieutleniających przez tlen atmosferyczny. Same węglowodory nie ulegaja reakcjom fotochem., są jednak b.reaktywne w stosunku do innych subst. będących produktami reakcji fotochem.. Istotną rolę odgrywają rodniki organiczne powstające w wyniku reakcji węglowodorów z O3 i O(tlen atomowy). Rodniki reagują z NO utleniając go do NO2. Reakcje te są konkurencyjne dla procesów usuwania ozonu w cyklu fotolitycznym NO2:O3+NO->NO2+O2( to III cykl fotolitycznego NO2). Końcowym produktem, fotochem. reakcji są azoty org. nadtlenków. Azotan nadtlenku acetylu(PAN) jest składnikiem smogu. Dwa najbardziej szkodliwe Zan. wtórne powstają w wyniku zaburzenia cyklu fotolitycznego NO2 przez węglowodory to: ozon i PAN. Utleniacze fotochemiczne mają szkodliwy wpływ na rośliny (ozon-plamy, odbarwienei liści, PAN-uszkodzenie tkanek liściowych). Etylen najbardziej szkodliwy z węglowodorów ogranicza wzrost i powoduje obumieranie liści oraz kwiatów. Węglowodory alifatyczne i alicykliczne są szkodliwe dla ludzi w stęż. 100-1000 razy większym niż stęż. Atmos. Weglowodory aromatyczne szkodza w stęż. Powyżej 25 ppm. Utleniacze fotochem. podrażniają błony śluzowe, uszkadzają płuca. Działają niszcząco na syntetyczne tekstylia.
Tlenki siarki SOx=SO2+SO3, SO2charakt.duszący zapach, SO3-b.reaktywny Uproszczony mechanizm powstawania SOx:S+O2<->SO2| 2SO2+O2<->2SO3 Tworzą się w wyniku spalania paliw zawierających siarkę. Nawet w nadmiarze tlenu głównym produktem jest SO2. Ilość SO3 zależy od warunków reakcji (zwłaszcza od tempa) i wynosi 1-10% SOx. SO3-silnie higroskopijny, reaguje natychmiast z parą wodną w powietrzu:
SO3+H2O<->H2SO4 Kwas siarkowy w pow. tworzy się w wyniku częściowej konwersji SO2 do SO3 w reakcjach fotochem. i fotolitycznych. Przebieg procesu zależy od: zawartości pary wodnej w pow., intensywności i czasu ekspozycji i widma promieniowania, lb. związków i subst. katalizujących ten proces, obecnośc sorbentów i subst. alkalicznych Źródła tlenków siarki:naturalne: wulkany 2/3 zw.siarki wprowadzonych do pow. jako H2S i SO2 rozłożone SA równoważnie| przemysłowe: 1/3 przede wszystkim SO2, gł.procesy spalania, w tym energetyka >50%, przemysł(huty, rafinerie ropy naftowej, fabryki siarkowe, koksownie), domowe urządzenia grzewcze. Przemiany SO2 w pow.atmos.: homogeniczne utl. W układzie SO2 pow atmos.(utl. Fotochem.) 2SO2+O2-hv->2SO3|Ukł. SO2-węglowodory-NO2-pow. atmos. szybkośc utl. SO2 w obecności tlenków azotu jest znacznie większa niż w czystym pow. i zależy od stosunku stęż. SO2 i NOx: SO2+NO2->SO3+NO| SO2+NO3>SO3+NO2|
SO2+N2O5->SO3+N2O4
Przeważa proces utleniania SO2 przez tlen atmos. powstający w reakcji fotolizy NO2: SO2+O->SO3
Wprowadzenie węglowodorów do układu SO2-NOxpow.atmos. powoduje znaczny wzrost szybkości utleniania SO2 do SO3. Proces ten przebiega najprawdopodobniej przez pośrednie stadia z udziałem rodników (produkty reakcji pomiędzy ozonem, a węglowodorami). W okresach nasilenia r.fotochem. powstają znaczne ilości rodników org. i nieorg.. Heterogeniczne utlenianie SO2 w strudze spalin:w strudze spalin, z jednorodnym rozkładaniem się pary wodnej pochodzącej z łaźni chłodnych, może Zach. Katalizowane utl. SO2 do SO3.| Reakcje mogą być przepuszczone katalitycznie rpzez Cr, Fe, Mn, wanad, które są obecne w cząstkach płynów pochodzących ze spalania węgla|na przebieg procesu ma wpływ pH roztworu i inne zan., np.:amoniak.
Tlenki siarki powoduja zmniejszenie wzrostu i plonów roślin. Rośłiny przetwarzają H2s na H2SO4 i siarczany. Sole odkładają się w liściu, liście opadają. U ludzi przy stez. Pow. 5ppm SOx podrażniają drogi odd. i błony sluzowe oka. H2SO4 w postaci aerozoli działa niszcząco na drogi odd.zmniejszenie stęż. SO2 wydłuża czas wysychania i utwardzania powłok korozyjnych, zwieksza szybkośc korozji metali. Tl. Sirki i kw.sirakowyVI działają niszcząco na materiały budowlane, powodują zmniejszenie wytrzymałości włókien naturalnych, działają szkodliwie na skórę i wyroby papiernicze.
Siarkowodór Gaz toksyczny, o charkt. Zapachu, źródła naturalne:anaerobowe procezy rozkładu materii org., wulkany, gorące żródła|źr. Antropogeniczne ok.30% gł. Przemysł celulozowy, prod. Włókien sztucznych, koksownie, rafineria ropy naftowej|niskie steż. jest przyczyną podrażnienia błon śluzowych dróg odd., oczu, osłabienie, zawroty głowy|stęż >1g/m3 powoduję utrate przytomności, zgon po kilku minutach|powoduje czernienie farb produkowanych na bazie ołowiu|w obecności tlenu utleniany jest szybko do SO2.
Amoniak Duże ilości są emitowane w wyniku bakteryjnego rozkładu aminokwasów. Źródła przemysłowe tylko ok.0,3% emisji naturalnej. Czaz zaniku ok.7dni|nie stwierdzono, aby był szkodliwy w stężeniach spotykanych w pow.|w wyniku reakcji z kwasami:siarkowym, azotowym i solnym powstaja sole amonowe
Zan. chlorowcowe W skład chlorowcowych Zan wchodzą:F,Cl,Br,I oraz ich związki|najczęściej spotykane:Cl, HCl, HF, freony, pestycydy(herbicydy)| szczególnie szkodliwe są zw. Fluoru oraz pestycydy ze względu na ich dużą toksyczność. Szkodliwe działanie freonów polega na niszczeniu atmos. uwalnianiu ozonu.
Zw. Fluoru W pow. wyst. W postaci F2, HF, SiF4, H2SiF6|źr. Emisji:hutnictwo aluminium, Fe i szkła, przemysł ceramiczny, nawozy fosforowe|w procesach wysokotemp. Wyst. Emisja lotnych zw. Fluoru z surowców zawierających minerały: fluoryt, kaolinit| elementarny fluor jest b.aktywny.
Zw. Chloru W skład Zan wchodzą Cl2, HCl, chlorowane węglowodory, herbicydy, freon – stosowane jako wypełniacze aerozolowe, w systemach chłodniczych| chlor to gaz żółty, o silnie duszącym zapachu, b. reaktywny, drażni błony śluzowe, stosowany w przemyśle chem. I tw. Sztucznych oraz procesach uzdatniania wody|długi okres trwałości niektórych freonów pozwala im tworzyć warstwe ozonowa w stratosferze, gdzie ulegaja fotolizie z wytworzeniem rodników, które niszcza ozonosfere.
Rtęć Rtęć i jej zw. Mają wystarczająco duża przejrzystośc par, aby znajdowaac się w fazie gazowej w warunkach ciśnienia i temp. panujących w pow. atmos.|przemysłowe źródła rtęci :górnictwo, zakłady przetwórcze rtęci, huty metali|szybkośc parowania maleje zgodnie ze schematem
Hg>Hg2Cl2> HgCl2>HgS>HgO
Pyły Źródłem emisji może być proces spalania w piecach domowych i przemysłowych, spalanie odpadów gosp. Lub rozdrabnianie kruszców w takich zakładach jak: cementownie, żwirownie. Skład pyłów jest b.różny na powierzchni może Zach. Wiele procesów chem., zwłaszcza katalityczne(gł.Fe, Mn, wanad). Pyły zawierają takie pierwiastki jak antymon, arsen, beryl, kadm, ołów stwarzające szczególne zagrożenie środka ze względu na ich toksyczność po dostaniu się do dróg odd. powodują podrażnienie pęcherzyków płucnych.