Atmosfera - gazowa powłoka otaczająca planetę posiadającą masę wystarczającą do utrzymywana wokół siebie warstwy gazów, w wyniku działania grawitacji.

Atmosfera Ziemska - niejednorodna powłoka złożona z mieszaniny gazów zwanej powietrzem. Mieszaninę tą tworzą:

• azot (78,09% objętości powietrza),

• tlen (20,95%),

• argon (0,93%),

• dwutlenek węgla (0,035-0,038%)

• oraz śladowe ilości gazów szlachetnych (hel, neon, krypton i ksenon), obecne są także metan, wodór, tlenek i podtlenek azotu, ozon i związki siarki oraz (w znacznie mniejszych ilościach) m.in. radon i jego izotopy, jod, amoniak, a także tzw. aerozole atmosferyczne, tj. pyły gleb, mikroorganizmy oraz substancje powstające w wyniku działalności gospodarczej człowieka.

Pionowy podział atmosfery ziemskiej:

• Troposfera - śr. do ok. 12 km,

• Stratosfera - 12 - 50 km,

• Mezosfera - 50 - 85 km

• Jonosfera - 85 - 500 km

• Egzosfera -500 - 2000 km

Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego stanowią gazy, ciecze i ciała stałe:

• obecne w powietrzu ale nie będące jego naturalnymi składnikami,

• substancje, których obecność w powietrzu jest naturalna (stałe składniki powietrza) ale występują w ilościach wyraźnie zwiększonych w porównaniu z naturalnym składem tego środowiska (ich udział przekracza średnią zawartość tych substancji w czystym powietrzu).

Wartość emisji zanieczyszczeń to ilość zanieczyszczeń wydalana do atmosfery w jednostce czasu, wyrażana w g/s, kg/h lub t/rok.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wodę, glebę).

Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są mobilne, mają więc charakter transgraniczny i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie komponenty środowiska.

Zanieczyszczenia powietrza dzieli się na cztery grupy:

1. gazy i pary związków chemicznych, np. tlenki węgla (CO i CO2), siarki (SO2 i SO3) i azotu (NOx), fluor (F), ozon (O3), radon (Rn), amoniak (NH3), węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne) i ich chlorowe pochodne, fenole;

2. drobne kropelki cieczy, np. kwasów, zasad, rozpuszczalników.

3. cząstki stałe nieorganiczne i organiczne (pyły),

4. mikroorganizmy - wirusy, bakterie i grzyby (wraz z produktami ich metabolizmu), których rodzaj lub ilość odbiega od składu naturalnej mikroflory powietrza;

Ze względu na stan skupienia zanieczyszczenia powietrza dzieli się na:

a. PYŁOWE - zanieczyszczenia dwufazowe (ciało stałe-gaz), ich emisja towarzyszy niemal wszystkim procesom produkcyjnym.

b. GAZOWE - stanowią jeszcze większe zagrożenie dla środowiska przyrodniczego niż różne pyły ponieważ:

• są one w większości silnie toksyczne,

• są bardzo trudne do opanowania (łatwość rozprzestrzeniania się).

Zanieczyszczenia powietrza można podzielić na:

1. zanieczyszczenia pierwotne, które występują w powietrzu w takiej postaci, w jakiej zostały uwolnione do atmosfery,

2. zanieczyszczenia wtórne, będące produktami przemian fizycznych i reakcji chemicznych, zachodzących między składnikami atmosfery i jej zanieczyszczeniem oraz pyły uniesione ponownie do atmosfery po wcześniejszym osadzeniu na powierzchni ziemi.

Czas zatrzymania zanieczyszczeń w atmosferze, jak i zakres ich migracji z prądami powietrza, zależą od właściwości samej substancji zanieczyszczającej, jak i od warunków meteorologicznych.

Proces samooczyszczania jest naturalnym procesem usuwania zanieczyszczeń z powietrza i deponowania ich w pozostałych matrycach środowiskowych (woda i gleba). Samooczyszczanie może zachodzić na drodze:

• opadu suchego (osadzania się zanieczyszczeń)

• opadu mokrego (wymywania przez opady atmosferyczne)

Uwaga: proszę zdefiniować pojęcia opadu suchego i mokrego

Głównym i podstawowym źródłem zanieczyszczenia wód i gleb jest imisja zanieczyszczeń z powietrza atmosferycznego.

Źródła zanieczyszczeń powietrza dzielimy na:

1. Naturalne - będące wynikiem działalności samej przyrody

2. Antropogeniczne - będące wynikiem działalności ludzkiej.

Uwaga: proszę określic w/w źródła

Ze względu na lokalizację emitora wyróżnia się trzy główne źródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery:

• punktowe (np. komin) - głównie duże zakłady przemysłowe

• powierzchniowe (rozproszone) - obszary charakteryzujące się występowaniem dużej liczby małych jednorodnych źródeł emisji, oddziaływujących w bliskiej odległości od emitora. np. otwarty zbiornik z lotną substancją, paleniska domowe itp.

• liniowe - są to głównie szlaki komunikacyjne i związane z nimi zanieczyszczenia komunikacyjne

Do najważniejszych skutków zanieczyszczenia powietrza zaliczamy:

• efekt cieplarniany,

• kwaśne deszcze,

• zmniejszanie warstwy ozonu (dziura ozonowa),

• smog,

• zmniejszanie zasobów paliw kopalnych,

• zachwianie równowagi ekologicznej między tlenem i dwutlenkiem węgla,

• zachwianie równowagi biologicznej ekosystemów,

• pogarszanie jakości żywności,

• zanieczyszczanie gleby i wody,

• zagrożenie życia i zdrowia człowieka.

Efekt cieplarniany

Albedo - stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego. Albedo Ziemi wynosi 0.39, czyli ok. 39% światła docierającego do Ziemi jest oddawane z powrotem w przestrzeń kosmiczną.

Efekt cieplarniany - to wzrost średniej temperatury przy powierzchni Ziemi wywołany zmianą bilansu energetycznego promieniowania słonecznego pochłanianego przez Ziemię i promieniowania wysyłanego przez Ziemię.

Uwaga:Proszę doczytać sobie o mechanizmie powstawania efektu szklarniowego (cieplarnianego)

Spośród ponad 30 rozpoznanych gazów cieplarnianych największy udział w tworzeniu efektu cieplarnianego ma 5 z nich: CO₂ (50%), CH₄ (18%), freony (14%), ozon troposferyczny (12%), tlenki azotu NO_x (6%).

Konsekwencje globalnego ocieplenia klimatu

1. Wzrost średniej temperatury powietrza, topnienie lodowców na biegunach Ziemi oraz wzrost objętości wód i podnoszenie się ich poziomu, co w konsekwencji może prowadzić do zalania wielu obszarów położonych na małej wysokości bezwzględnej (n. p. m.).

2. Przesunięcie się stref klimatycznych na Ziemi ku biegunom i wywołanie licznych klęsk żywiołowych.

3. Nadmierne ogrzewanie mas powietrza może doprowadzić do zmian cyrkulacji prądów powietrznych nad powierzchnią kuli ziemskiej oraz zmian systemu prądów morskich.

4. Zmienione układy ciśnień atmosferycznych spowodują powstanie huraganów, cyklonów i tornad.

5. Zwiększone parowanie wód w morzach i oceanach doprowadzi do występowania gwałtownych opadów (nawałnic), a skutkiem tego będą liczne powodzie, a w górach lawiny.

6. Na obszarach położonych w znacznych odległościach od wielkich zbiorników wodnych w wyniku szybkiego wysychania gleb utrzymywać się będą susze, co będzie sprzyjało pożarom lasów emitującym do atmosfery olbrzymie ilości CO2, CO, NO_x i inne gazów dodatkowo zwiększających natężenie efektu cieplarnianego.

7. Gatunki roślin i zwierząt, które nie dostosują się do zmienionych warunków, wyginą. Wiele chorób związanych z gorącym klimatem (np. malaria) dotknie ludzi i zwierzęta, które są całkowicie na nie nieodporne.

Możemy wpłynąć na zmniejszenie natężenia efektu cieplarnianego poprzez:

1. segregację śmieci i używanie surowców wtórnych,

2. oszczędzanie energii,

3. zwiększenie efektywności pracy ciepłowni i elektrowni,

4. poszukiwanie alternatywnych źródeł energii i opracowanie technologii ich wykorzystania 5. ograniczenie emisji gazów cieplarnianych przez samochody,

5. całkowite zaprzestanie wycinania lasów równikowych oraz ograniczenie wycinania i wypalanie pozostałych lasów, a także sadzenie nowych drzew w miejsce wyciętych.

6. powiększanie areałów „zieleni”

Czerwiec 1992 - "Szczyt Ziemi" w Rio de Janeiro, uchwalenie tzw. Ramowej Konwencji, uzupełniającej tzw. Protokół Montrealski z 1978 postanowieniami w sprawie zmniejszenia emisji CO2, CH4 i N2O.

Protokół z Kioto - uzupełnienie Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych dotyczącej Zmian Klimatycznych (United Nations Framework Convention on Climate Change). Wynegocjowany na konferencji w Kioto w grudniu 1997. Traktat wszedł w życie 16 lutego 2005 roku, trzy miesiące po ratyfikowaniu go przez Rosję 18 listopada 2004. Kraje, które ratyfikowały protokół, zobowiązały się (do 2012 roku) do redukcji własnych emisji gazów powodujących efekt cieplarniany (CO2, CH4, NOx, HFC i PFC (perfluorokarbon)) o 5,2%. W przypadku niedoboru bądź nadwyżki emisji tych gazów, sygnatariusze umowy zobowiązali się do „wymiany handlowej”, polegającej na odsprzedaży lub odkupieniu limitów od innych krajów.

Dziura ozonowa

Dziura ozonowa powstaje wskutek niszczenia warstwy ozonowej przez związki chemiczne, zwane freonami, w niszczeniu tej warstwy bierze również udział NO.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru.

CnClxFy hv CnFy + x Cl

Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz tlen cząsteczkowy (O2).

Cl + O3 ClO + O2

Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu.

2 ClO ClO2 + Cl

Cl + O3 ClO + O2

Oprócz tego dwutlenek chloru może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz dwuatomową cząsteczkę tlenu.

ClO2 Cl + O2

Cl + O3 ClO + O2

Reakcje te przebiegają aż do całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu lub do momentu usunięcia chloru wskutek innych reakcji chemicznych.

Udział NO

NO + O3 NO2 + O2

Skutki niszczenia warstwy ozonowej

Ozonosfera pochłania bardzo szkodliwe dla wszystkich żywych organizmów promieniowanie ultrafioletowe (UV) o długości fali poniżej 390 nm. Jej niszczenie prowadzi do zmniejszania efektywności pochłaniania promieni UV, co może powodować:

1. zakłócenie równowagi całych ekosystemów - UV powodować zamieranie lub uszkadzanie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych, co odbija się na strukturze troficznej ekosystemów, również uprawnych.

2. Wspomniane powyższe wpływy spowodują obniżenie produkcji pierwotnej i wtórnej,

3. Nadmierne promieniowanie UV osłabia u ludzi system immunologiczny i tym samym zmniejsza odporność na infekcje i choroby. Najgroźniejsze są choroby nowotworowe, a szczególnie nowotwory skóry (np. czerniak). UV powoduje podrażnienie spojówek, a przez to występowanie licznych chorób oczu, głównie zaćmy, przyspiesza procesy starzenia się skóry.

11 października 1990 roku Polska stała się członkiem Konwencji Wiedeńskiej w sprawie ochrony warstwy ozonowej, w myśl której zakazana jest produkcja freonów oraz import

zagranicznych urządzeń chłodzących zawierających freony. W produkcji kosmetyków i dezodorantów nie stosowane są już praktycznie freony, a jako nośniki używane są inne, nieszkodliwe dla środowiska gazy - propan i butan. Kosmetyki te oznaczane są jako "CFC free" lub "ozon friendly" . Także nowoczesne lodówki i chłodziarki są urządzeniami bezfreonowymi.

Kwaśne deszcze

Kwaśne deszcze, to opady atmosferyczne zawierające w kroplach wody zaabsorbowane gazy - dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu i inne bezwodniki kwasowe oraz produkty ich reakcji w atmosferze - słabe roztwory kwasu siarkowego (IV), znacznie groźniejszego kwasu siarkowego (VI), kwasu azotowego (V).

Są skutkiem pierwotnego zanieczyszczenia powietrza tlenkami siarki, azotu i węgla, które łącząc się z wodą znajdującą się w chmurach tworzą kwasy bardzo szkodliwe dla środowiska naturalnego.

Kwaśne deszcze wywierają negatywny wpływ na środowisko:

1. powodują zakwaszanie rzek i jezior, niszczenie flory i fauny, degradacje gleby. Zakwaszone gleby powodują ograniczenie i hamowanie rozwoju mikroorganizmów i roślin, niszczenie tkanek roślinnych, pogorszenie warunków wegetacji (zmniejszenie przyswajalności składników pokarmowych) zwiększenie mobilności metali ciężkich;

2. są niewątpliwą przyczyną licznych chorób układu oddechowego oraz wzrostu śmiertelności niemowląt

3. znacznie przyspieszają korozję różnego rodzaju konstrukcji metalowych oraz budynków, w tym zabytków architektury.

SMOG

Smog - rodzaj zanieczyszczenia powietrza utworzonego przez zanieczyszczenia pierwotne (pyły, gazy i pary), jak i zanieczyszczenia wtórne - będące produktami fotochemicznych i chemicznych przemian zachodzących w warunkach inwersji temperatury, podczas braku ruchów powietrza, zwłaszcza w warunkach niekorzystnego ukształtowanie terenu.

Rozróżnia się smog:

1. Kwaśny

2. Fotochemiczny.

Uwaga: proszę doczytać sobie o powstawaniu, charakterze i oddziaływaniu obu typów smogu

Do biomonitoringu powietrza wykorzystuje się przede wszystkim porosty nadrzewne (epifityczne). Porosty epifityczne występują na wszystkich gatunkach drzew.

Monitoring porostowy nie daje informacji o składzie chemicznym zanieczyszczeń ani o wpływie poszczególnych związków. Uzyskuje się wyniki kompleksowego oddziaływania mieszaniny szkodliwych związków.

SKALA POROSTOWA MONITORINGU POWIETRZA (Skala Hawkswortha i Rosa);

• Strefa I > 170 mikrogram SO2/m3

• Strefa II 150-170 mikrogram SO2/m3

• Strefa III 100-150 mikrogram SO2/m3

• Strefa IV 70-100 mikrogram SO2/m3

• Strefa V 40-70 mikrogram SO2/m3

• Strefa VI 10-40 mikrogram SO2/m3

• Strefa VII < 10 mikrogram SO2/m3

---