Przykłady i ocena szkodliwości głównych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

Prowadzący : Wykonała:

Prof. Dr hab. Andrzej Delorme Katarzyna Kordas

III rok ZIM

Nr albumu: 87296

Budowa atmosfery

Atmosfera jest najbardziej zewnętrzną powłoką Ziemi, złożoną z mie- szaniny gazów, zwanych powietrzem atmosferycznym. Powietrze atmo- sferyczne charakteryzują określone właściwości chemiczne(skład gazowy) i fizyczne jak: właściwości cieplne i elektryczne, ciśnienie i ruch oraz wilgotność.

Powietrze suche i czyste zalegające przy powierzchni Ziemi w 1 m³ zawiera:

- 78,1% azotu

- 20,9% tlenu

- 0,9% argonu

- 0.03% dwutlenku węgla

- 0,002% neonu

- 0,0005% helu

- 0,0001% kryptonu

- 0,00005% wodoru

- 0,000009% ksenonu

- 0,000001% ozonu

Poza składnikami gazowymi powietrze zawiera zmienną ilość pary wodnej 0-4% oraz zmienną ilość składników mineralnych i organicznych. Także domieszkami powietrza atmosferycznego są substancje ciekłe i stałe zwane aerozolami. Składają się na nie: pyłki roślin, bakterie, cząstki dymu, popioły (wulkaniczne i przemysłowe), cząstki soli, sadza pochodząca z gazów spalinowych i niegazowe produkty rozpadu radioaktywnego. Obecność aerozoli odnosi się tylko do dolnych warstw atmosfery.

W budowie atmosfery wyróżniamy dwie główne sfery: homosferę i heterosferę.

Homosfera jest to warstwa jednorodna sięgająca do 80 km, na którą składają się następujące podwarstwy:

Troposfera jest to warstwa najbliższa Ziemi, posiada największą gęstość, ponieważ zawiera większość masy powietrza i całą zawartość pary wodnej. Wysokość troposfery zależy od temperatury powietrza i siły ciężkości. Tym samym związana jest z natężeniem prądów wstępujących powietrza i ulega zmianie w różnych szerokościach geograficznych. Nad biegunami sięga do 80 km, a nad równikiem do 17 km. Cechą charakterystyczną troposfery jest spadek temperatury wraz z wysokością .Spadek ten wynosi 0,6 ⁰C na każde 100 m wysokości. Temperatura w tej warstwie spada od 15 - 55 ⁰C przy jej górnej granicy. W troposferze jest zgromadzona niemal cała para wodna znajdująca się w atmosferze. Troposferę zamyka i jednocześnie łączy z wyżej zalegającą stratosferą cienka warstwa zwana tropopauzą. Ta przejściowa warstwa odznacza się jednakową temperaturą w przekroju poprzecznym.

Stratosfera sięga do 50 km. Temperatura w jej dolnych partiach utrzymuje się na poziomie -55 ⁰C, a następnie wzrasta do ok.0 ⁰C.Wynika to z dokonujących się tam pod wpływem promieniowania słonecznego przemian tlenu w ozon (O₂
O₃). Zachodzą tam reakcje wyzwalające ciepło. Ta górna subjednostka stratosfery nosi nazwę ozonosfery. Ponad stratosferą występuje cienka warstwa o stałej temperaturze ok.0 ⁰C zwana stratopauzą. Wyżej od ok.50 km do 85 km znajduje się mezosfera. W tej sferze temperatura spada, by w jej górnej części zejść do -90 ⁰C. Zamyka ją cienka mezopauza o stałej temperaturze właśnie ok. -90 ⁰C.

Heterosfera jest drugą sferą atmosfery, która zalega powyżej 80 km i składają się na nią następujące warstwy:

Termosfera, w której dolnej części do wysokości 300 km, a może nawet 800 km, występuje jonosfera. W sferze tej wskutek silnej jonizacji gazów panują wysokie temperatury. Na wysokości 120 km przekracza już 100⁰C.Wyróżniamy jonosferę:

- azotową

- tlenową (tlenu atomowego)

- helową

- wodorową

W jonosferze powstaje zjawisko zorzy polarnej. Zewnętrzną - najwyższą warstwą atmosfery ziemskiej jest egzosfera. Charakteryzuje się silnym rozrzedzeniem powietrza. Wszystkie drobiny i atomy gazów są jonami i mogą z jednakowym prawdopodobieństwem wyzwalać się z grawitacyjnego pola Ziemi, jak i pozostawać pod jego wpływem. W egzosferze temperatura zaczyna się obniżać, by w przestrzeni międzyplanetarnej osiągnąć -273 ⁰C.

 

 

Zanieczyszczenie powietrza i stopień jego zanieczyszczenia w Polsce

Problemy właściwej gospodarki zasobami dotyczą głównie powietrza atmosferycznego ze względu na jego szczególne znaczenie dla życia. Bezpośredni kontakt człowieka (również zwierząt i roślin) z atmosferą (tlenem) wiąże się z procesem oddychania, a ponadto występują kontakty pośrednie, wiążące się ze zjawiskami atmosferycznymi kształtującymi pogodę i klimat.

Ogólnie zanieczyszczeniem powietrza nazywamy takie fizyczne i chemiczne zmiany charakterystyki atmosfery wywołane gospodarczą działalnością człowieka, że wpływają one na stopień wykorzystania powietrza przez istoty żywe w procesach biologicznych. W Ustawie z dn.31.01.1980 O Ochronie i kształtowaniu środowiska (Dz.U. Nr 3, poz.6) czytamy: “Zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego jest wprowadzenie do powietrza substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach, które mogą ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą , glebę, wodę lub spowodować inne szkody w środowisku”.

Wprowadzanie do atmosfery pewnych zanieczyszczeń wywołuje zmianę jej własności. W najogólniejszym ujęciu za źródło tych zanieczyszczeń, zmieniających stan naturalny atmosfery, uznaje się zarówno procesy naturalne zachodzące w przyrodzie (głównie działalność wulkaniczną), jak i działalność człowieka w środowisku (gospodarczą, militarną i inną). Wprowadzane do atmosfery szkodliwe zanieczyszczenia dzielimy najogólniej na pyły i gazy. Pyły, podobnie jak para wodna, wpływają głównie na zmianę własności fizycznych powietrza, natomiast chemiczne zmiany powodowane są przez tlenek i dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i związki azotowe.

Wymienione zanieczyszczenia, wpływają na degradację własności chemi- cznych powietrza, mogą pochodzić z procesów (źródeł) naturalnych bądź sztucznych (działalność człowieka). W literaturze podkreśla się różnoro - dność źródeł degradacji atmosfery wskazując jednocześnie jako zasadnicze źródła emisji:

- spalanie paliw stałych

- działalność przemysłu

- działanie środków transportu

Udział przemysłowych źródeł zanieczyszczeń traktuje się jako dominujący, a w naszym kraju w ogólnym bilansie szacuje się go na 60 - 70 % ogólnej emisji szkodliwości. W bilansie tym szczególną uciążliwość stwarzają zakłady energetyczne, górnicze, przemysłu maszyn ciężkich i rolniczych, przemysłu maszynowego, materiałów budowlanych (cementownie) oraz przemysł chemiczny - głównie rafineryjny i azotowy.

Źródłem poważnego zagrożenia dla atmosfery są procesy spalania paliw, a wśród nich spalanie węgla w paleniskach komunalnych oraz w środkach transportu. Pojazdy samochodowe stanowią, obok zakładów przemysłowych, źródło znacznej emisji tlenków azotu, których stężenie w spalinach może wahać się od 100 do 1500 mg/m³. W Polsce emisja uciążliwych dla środowiska zanieczyszczeń wynosiła 2,3 mln ton pyłów i 3,4 mln ton substancji gazowych (w tym 2,3 mln ton SO₂). W ogólnej ilości emitowanych pyłów ok.19% stanowiły pyły z cementowni, a ok. 6,3% popioły lotne stanowiące, niezależnie od strat materiałowych, zagrożenie środowiska ze względu na ich skład. Na wskazane wielkości zanieczyszczeń atmosfery w naszym kraju złożyła się emisja z ok. 930 zakładów, z których 76 miało zagospodarowane strefy ochronne, ok. 50% z ogólnej liczby zakładów dokonywało pełnego pomiaru zanieczyszczeń, natomiast pozostałe dokonywały tylko szacunkowego rachunku emisji.

Istotne znaczenie dla wielkości zagrożenia i kształtowania określonych warunków zdrowotnych i życia społecznego środowiska, ma stopień koncentracji przemysłowych zanieczyszczeń powietrza na określonym obszarze, co stanowi szczególny problem w aglomeracjach miejsko-przemysłowych. Niewłaściwa lokalizacja w pobliżu miast zakładów przemysłowych emitujących znaczne ilości szkodliwych zanieczyszczeń jest przyczyną, że na obszarze miast zajmujących zaledwie 6% powierzchni terytorium Polski i zamieszkiwanych przez 56% ogółu ludności naszego kraju koncentrowało się aż 63% ogólnej emisji pyłów i około 70% zanieczyszczeń gazowych. Jest to zrozumiałe, jeżeli uwzględnimy, że blisko 80% zakładów uznanych za uciążliwe jest zlokalizowanych w odległości zaledwie do 0,5 km od budynków mieszkalnych, a ok. 15% w odległości do 2 km.

W ramach ogólnie prowadzonego bilansu strat, można wyszczególnić:

- schorzenia ludzi i zwierząt oraz niszczenie roślinności

- straty związane z emisją materiałów do atmosfery

- niszczenie konstrukcji budowlanych

- korozję metali oraz zwiększone zużycie maszyn i urządzeń

- zwiększone zużycie energii elektrycznej na oświetlenie

Emitowane do atmosfery zanieczyszczenia klasyfikuje się głównie z uwagi na ich szkodliwe oddziaływanie na organizm ludzki oraz rośliny i zwierzęta, a nawet gleby. Wyróżniamy zanieczyszczenia :trujące, uciążliwe oraz powodujące straty pośrednie i bezpośrednie.

W walce z zanieczyszczeniami należy uwzględnić zasięg ich szkodliwości. Zapylenia wywołują tym większe straty, im bliżej źródła zapylenia znajdują się powierzchnie produkcyjne. Straty w produkcji rolnej i leśnej wynoszą około 20% w odległości do 6 km . Z kolei zasiarczenie powietrza wykazuje większe wpływy w odległościach dalszych od źródła emisji. W strefie do 6 km nie zauważa się negatywnych wpływów związków siarki, natomiast w strefie 6
14 km od źródła zanieczyszczeń straty w produkcji rolnej szacuje się na około 10%, a w leśnej aż do 50%.

 

Dwutlenek siarki w powietrzu

Jako najbardziej reprezentatywnym czynnikiem degradacji środowiska spośród pyłów, metali ciężkich, związków siarki, tlenku i dwutlenku węgla oraz energii cieplnej i związków azotu wybrano dwutlenek siarki. Dwutlenek siarki należy do szczególnie szkodliwych substancji. Jest on silnie toksycznym gazem, działającym na świat roślinny i zwierzęcy, niszczący budynki, konstrukcje i urządzenia, niezwykle szkodliwy jest także dla ludzi. Jego łatwość łączenia się z parą wodną, zawartą w powietrzu atmosferycznym sprzyja powstawaniu kwasów: siarkawego i siarkowego. Według Johstone'a stężenie dwutlenku siarki o wartości rzędu 50 - 100 ppm w powietrzu przez krótki okres są tolerowane przez organizm ludzki, natomiast stężenia większe wywołują silne podrażnienia oczu, nosa, gardła i dróg oddechowych połączone z dokuczliwym kaszlem.

Dwutlenek siarki występuje w powietrzu w różnych postaciach. Najwię - kszym zagrożeniem jest kwas siarkowy, który powstaje w wyniku rozpuszczenia suchego kwasu w wodzie. Powoduje to powstawanie tzw. kwaśnych opadów atmosferycznych. Dla wielu obszarów Polski problem tzw. kwaśnych deszczów jest bardzo poważny, zwłaszcza dla świata roślinnego. Dla przykładu: stężenie rzędu 20 g/m³ jest szkodliwe dla lasów szpilkowych, a powyżej 50 g/m³ powoduje drugi stopień uszkodzenia lasów, gdy dopuszczalne u nas stężenie SO₂
wynosi 100 g/m³.

Stężenie dwutlenku siarki osiąga różne wartości. Największe stężenie jest zimą ze względu na pogarszanie się warunków meteorologicznych (brak wiatrów, gęsta mgła itp.).Może być on przenoszony przez wiatr na znaczne odległości (nawet ponad 1000 km) w ciągu 2-4 dni. Jako związek chemicznie niestabilny przechodzi w procesach fotochemicznych do utlenionej postaci SO₃. Jako bezwodnik kwasu siarkowego reaguje z wodą, przechodząc w kwas siarkowy (H₂SO₄ ). W rejonach przemysłowych stężenie SO₂ w powietrzu zwykle nie przekracza w pewnej odległości od emitera 105 mg/m³.Jednak stężenie SO₂ w niektórych punktach wielu miast przekracza w krytycznych warunkach 2 i 3 - krotnie dopuszczalną normę 0.35 mg/m³.

Jeżeli uwzględni się, że potrzeby energetyczne Polski w roku 2000 będą wymagały spalania blisko 250 mln ton węgla kamiennego i ok. 62 mln ton węgla brunatnego rocznie to, ze względu na zasiarczenie tych paliw, wielkość emisji SO₂ osiągnie wartość rzędu 10 mln ton rocznie np.: spalanie dużej ilości węgla jest przyczyną znacznego zapylenia powietrza w Krakowie, a to w zestawieniu z niewielka wysokością warstwy inwersyjnej, rzędu 80-100 m dla tego miasta, stanowi potencjalne zagrożenie smogiem siarkowym. Obecność SO₂w powietrzu atmosferycznym w Krakowie nie sprzyja na pewno nie tylko samym ludziom, ale również zachowaniu dla przyszłych pokoleń pomników naszej historii, zespołów zabytkowych. Pojęcie skutecznej walki w celu obniżenia emisji zanieczyszczeń staje się dla tego miasta bezwzględną koniecznością.

Przy obecnym stanie techniki i technologii cała ilość siarki zawarta w paliwach jest spalana na tlenki i emitowana do atmosfery, stąd zasiarczone paliwa są problemem nękającym wszystkie kraje produkujące energię w procesie spalania.

Siarka występuje w węglu w postaci pirytowej (FeS₂) stanowi od 40 do 60% ogólnej zawartości siarki w węglu i może być usuwana na drodze stosowanych metod wzbogacania węgla. Pozbywanie się siarki pirytowej jest procesem stosunkowo kosztownym, a ponadto nie obniżającym w dostatecznym stopniu zawartości siarki. Opracowuje się więc technologie, które polegałyby na zagazowaniu paliw stałych przez zastosowanie układu kombinowanego turbiny gazowej z turbiną parową tzw. system COGA.Obok odsiarczania i zagazowywania paliw w celu redukcji dwutlenku siarki w spalinach stosuje się odsiarczanie gazów odlotowych. Jest to sposób bardzo kosztowny, ale skuteczny, bowiem efektywne odsiarczanie spalin sięga 90%.

 

Źródła i skutki zapylenia powietrza

Wśród zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego wyróżniamy chara -kterystyczne zanieczyszczenia pyliste pochodzenia naturalnego np. pyłki kwiatowe, pyły z erozji i wietrzenia gleb, pyły kosmiczne, pyły pochodzenia sztucznego związane z działalnością człowieka np. kurz, pyły z procesów produkcyjnych, sadze, popioły lotne itp. Szybko opadające na ziemię cząstki lotnych zanieczyszczeń o wielkości ziaren powyżej 100
m określa się jako kurz. Atakuje on bezpośrednio płuca, skórę i oczy, przy wielkości rzędu do 100
m zatrzymuje się na błonie śluzowej nosa. Pyły będące ciałami stałymi unoszonymi z dymem stanowią odrębną, zróżnicowaną pod względem działania otoczenia, grupę zanieczyszczeń. Charakteryzuje je uziarnienie do 100
m, przy czym pył o wielkości ziaren od 35 - 100
m opada na ziemię stosunkowo łatwo, pył o ziarnach wielkości 0.1 - 3.5
m dłużej utrzymuje się w powietrzu, natomiast przy uziarnieniu poniżej 0.1
m elektryzuje się ujemnie, skutkiem czego nie opada na ziemię. Pyłki określonego kształtu i wielkości, stanowiące tzw. jądro kondensacji, umożliwiają kondensację pary wodnej przy względnej wilgotności powietrza rzędu 102 - 103%, gdy natomiast brak tych jąder wymagałyby aż 400 - 600% względnej wilgotności powietrza. Negatywnymi skutkami zapylenia i są skutki biologiczne, które oddziaływają na organizm człowieka.

Ze względu na rodzaj stwarzanego zagrożenia pyły dzieli się na:

- pyły o działaniu toksycznym, powodujące szybkie zatrucie organizmu, do których zaliczamy:

pyły metali ciężkich: Hg, Cu, As, Zn, Pb

fluorki

niektóre rodzaje nawozów sztucznych

- pyły szkodliwe o działaniu pylico twórczym, bądź uczulającym czyli:

pyły zawierające krzemionkę (SiO₂) np. kwarc, chalcedon, opal,

pyły drewna

pyły bawełny

pyły glinokrzemianowe

Pyły te zwiększają skłonności do chorób zakaźnych, a także rozpuszczają się w cieczach biologicznych i rozkładają substancje fizjologiczne głównie białka.

- pyły neutralne o działaniu drażniącym,

pyły żelaza

pyły wapnia

pyły gipsu

pyły magnezu

pyły węgla

Skutkiem ich działania są przewlekłe nieżyty oskrzeli wraz z następstwami w postaci rozedmy płuc.

Do ustroju człowieka pyły mogą przenikać przez skórę, przewód pokarmowy lub układ oddechowy. Przez skórę (nawet nieuszkodzoną) przedostają się pyły rozpuszczalne w tłuszczu. Przenikają one poprzez naskórek bądź przez gruczoły potowe, łojowe, ewentualnie przez mieszki włosowe, powodując zakłócenie funkcji fizjologicznych skóry. Przedostające się do organizmu drogą pokarmową pyły stanowią zagrożenie jedynie w przypadku toksyczności w reakcjach z sokami żołądkowymi. Największe zagrożenie stwarzają pyły przedostające się do ustroju przez drogi oddechowe. Pyły rozpuszczalne w cieczach fizjologicznych ze względu na znaczną powierzchnię pęcherzyków płucnych mają doskonałe warunki bezpośredniego przenikania do krwi. Stopień zagrożenia ze strony pyłów przenikających do organizmu człowieka przez drogi oddechowe jest uzależniony od rodzaju pyłu, wymiarów i kształtu jego ziaren, stężenia i czasu działania zapylenia oraz wewnętrznych uwarunkowań wynikających ze stanu układu oddechowego. Przy ziarnach wielkości około 10
m pył zostaje zatrzymany na błonie śluzowej nosa. Najbardziej niebezpieczne są pyły o uziarnieniu poniżej 5
m, bowiem przedostają się do płuc. Płuca za - trzymują najwięcej ziaren o wymiarach 1
2
m, a wyjątkową szkodliwością odznaczają się pyły o wielkości ziaren poniżej 1
m, powodujące pylicę płuc. W odniesieniu do ziaren o wielkości poniżej 1
m ustala się z reguły normy dopuszczalnego zapylenia powietrza. Ogólnie przyjęta dopuszczalna norma opadu pyłów na powierzchnię ziemi wynosi 250
.

Zarówno kurz, jak i pył obniżają warunki higieniczne otoczenia, są bowiem źródłem brudu, a ponadto są przyczyną zmniejszenia natężenia promieniowania słonecznego na skutek absorbowania go i rozpraszania. Zapylenie i zadymienie jest zdolne do redukowania o 25
50% promieniowania ultrafioletowego, a to przyczynia się do wzrostu flory bakteryjnej i hamuje rozwój roślinności, sprzyjając natomiast rozwojowi szeregu chorób: krzywicy u dzieci (zmniejszenie zawartości witaminy D₁), bronchitów.

W emisji pyłów i związanych z nimi kurzu oraz dymów, największy udział przypisuje się powszechnie procesom produkcyjnym. Źródłem emisji samych pyłów jest tzw. rozkurz towarzyszący transportom i przeładunkowi węgla, licznych sypkich surowców, bądź gotowych produktów (cement, nawozy sztuczne). Spośród procesów produkcyjnych szczególnie duże ilości pyłów emitują procesy:

- spalania paliw stałych

- metalurgiczne i przemysłu chemicznego

- produkcji materiałów budowlanych

Szacuje się, że mimo coraz stosowania urządzeń odpylających emisja pyłów do atmosfery wynosi w Polsce około 4
5 milionów ton rocznie.

Pyły stanowią określone negatywne oddziaływanie o skutkach biologicznych, i podnoszą toksyczność zanieczyszczeń typu chemicznego przez zwiększenie ich stężeń w atmosferze ponad dopuszczalną normę. Absorbujące działanie pyłów w połączeniu z kropelkami wilgoci jako rozpu- szczalnikami, nadaje atmosferze właściwości roztworu koloidalnego, zwanego aerozolem. Aerozol sam nie posiada właściwości drażniących lecz mając zdolność skupiania gazów drażniących może spowodować ich miejscowe zagęszczenie niebezpieczne dla tkanek, gdy tym czasem te same ilości gazów, w atmosferze wolnej od pyłów, mogłyby stanowić względnie nieszkodliwe stężenie. Osiadające pyły to również ogromne straty materiałowe w rozumieniu szybszego zużywania się części maszyn i urządzeń, przyspieszonych procesów korozyjnych, jak również niszczenie budynków i odzieży.

  

Tlenki węgla, azotu, lotne węglowodany i inne zanieczyszczenia powietrza

W procesie spalania niezupełnego wywiązuje się tlenek węgla (CO). Powstaje on praktycznie we wszystkich procesach energetycznych spalania paliw. Szczególne zagrożenie stanowi jako składnik spalin pojazdów mechanicznych, które wytwarzają około 70
80% ogólnej emisji CO. W gazach odlotowych silników pojazdów samochodowych znajdują się: tlenek węgla, węglowodory, tlenek azotu, cząstki stałe (koksy, opiłki metali), a także związki ołowiu (około 0,45
benzyny), które wprowadza się do benzyny dla podniesienia liczby oktanowej. Tlenek węgla powoduje ciężkie zatrucia, a przy stężeniu powyżej 0,3% obj. nawet śmierć organizmu. Mechanizm zatruć polega na łączeniu się CO z hemoglobiną krwi i tworzeniu karboksyhemoglobiny, nie posiadającej zdolności oksyhemoglobiny (rozprowadzającej tlen w organizmie), ale znacznie od niej trwalszej. Tlenek węgla jest gazem bezbarwnym i nie działa drażniąco na drogi oddechowe, co utrudnia wykrycie jego obecności w powietrzu.

Najwięcej dwutlenku węgla emituje się z procesów spalania, który nie stanowi bezpośredniej groźby pod warunkiem, że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej. Jest on uważany za zanieczyszczenie przy stężeniu powyżej 300
, wykazuje jednak bezpośrednie, degenerujące działanie na umysł i organizm człowieka. Systematyczne dokonywanie bilansu CO₂ w powietrzu atmosferycznym jest podstawą do określenia stanu zanieczyszczenia powietrza. W przyrodzie dwutlenek węgla spełnia oprócz roli naturalnej izolacji termicznej, również niezwykle ważną rolę jako materiał do budowy substancji organicznej w roślinach zawierających chlorofil. Jest on podstawowym źródłem węgla pobieranego przez rośliny z powietrza lub wody w procesach fotosyntezy.

Niebezpieczne dla ekosystemów roślinnych, są duże stężenia związków azotowych, które niszczą drzewa i krzewy szpilkowe oraz liściaste w sposób bezpośredni lub fizjologicznie (pośrednie). Bardzo poważne zagrożenie ze strony tlenków azotu wynika także dla organizmu człowieka. Tlenki azotu przy stężeniu rzędu 1
2 ppm powodują niewielkie podrażnienia dróg oddechowych, natomiast wzrost stężenia do 10
20 ppm jest przyczyną met hemoglobiny. Charakterystyczną dla związków azotowych jest zdolność kumulowania się ich szkodliwych oddziaływań, stąd rośliny wieloletnie nie mają szans przeżycia w warunkach narastających stężeń azotu. Wyjściem z sytuacji jest biologiczne aktywizowanie porażonego obszaru przez nasycenie kulturami uprawowymi o zdolnościach pobierania z powietrza i gleby znacznych ilości azotu. Zdolności takie wykazuje żyto, kukurydza, rzepak, owies, które na 1 ha mogą pobierać 1200
1500 kg czystego azotu. Jednak mogą się pojawić biologiczne skutki dla łańcucha pokarmowego.

W miejscach o znacznym nasileniu ruchu pojazdów samochodowych jako charakterystyczne zanieczyszczenia występują lotne węglowodory, głównie 3,4- benzopiren , stanowi on w grupie węglowodorów aromatycznych niebezpieczne zanieczyszczenie ze względu na swoje rakotwórcze właściwości Związek ten powstaje we wszystkich procesach niezupełnego spalania. Benzopiren jest związkiem chemicznym stanowiącym, ze względu na swoją postać, zanieczyszczenie pyliste. Drobne pyły benzopirenu są absorbowane przez inne pyły występujące w atmosferze. Do organizmu człowieka 3,4- benzopiren przedostaje się przez drogi oddechowe. Ilość wdychanego przez organizm ludzki benzopirenu w rejonach leśnych osiąga wartość 0,1
,człowiek palący przeciętnie 1 paczkę papierosów dziennie wdycha w ciągu roku do 60 mg tego rakotwórczego związku, natomiast mieszkaniec wielkiego miasta wdycha aż 150 mg 3,4- benzenopirenu/a.

Emitowany głównie przez przemysł wiskozowy, koksownie, garbarnie i gazownie siarkowodór (H₂S) może być przyczyną porażenia układu nerwowego. Podobne działanie na organizm wykazuje dwusiarczek węgla (CS₂), powstający przy produkcji tworzyw sztucznych oraz włókien wiskozowych. Znaczne stężenie CS₂ może być przyczyną ślepoty albo nawet śmierci.

Silnie toksycznymi, zanieczyszczającymi powietrze atmosferyczne substancjami o właściwościach kumulacyjnych są związki fluoru, a głównie fluorowodór (HF). Emitowanie fluoru i jego związków związane jest z produkcją aluminium, nawozów sztucznych oraz z działalnością przemysłu szklarskiego i ceramicznego.

Istotne dla organizmu człowieka jest biologiczne zanieczyszczenie powietrza (bakterie chorobotwórcze, saprofity, wirusy oraz cząstki pleśni, glony, płytki kwiatów i nasion). Najbardziej niebezpieczne są układy w postaci pyłów bakteryjnych, powstające po wyschnięciu cząstek śluzu, śliny.

Technika współczesna wytworzyła jeszcze jedną, bardzo groźną substancję zanieczyszczającą powietrze atmosferyczne, tj. pył radioaktywny. Zanieczyszczenia nie tylko gazowe, lecz także pyłowe i biologiczne powietrza atmosferycznego wywierają niespecyficzne działania zdrowotne osłabiając odporność organizmu. Znaczna koncentracja zanieczyszczeń w powietrzu może spowodować wzrost zachorowalności czy nawet śmiertelności wśród ludności danego obszaru, wywierając niekorzystny wpływ na niemowlęta, dzieci, starców oraz ludzi chorych. Można stwierdzić, że niektóre choroby lub dolegliwości są związane z wielkością zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym. Do nich należą:

- zaburzenia układu oddechowego: zapalenie błony śluzowej jamy nosowej, jamy gardła i krtani, zapalenie oskrzeli (przy większym stężeniu dwutlenku siarki)

- występowanie nowotworów płuc: wdychanie pyłów azbestu

- zaburzenia w pracy centralnego układu nerwowego

- chorób oczu

- reakcje alergiczne ustroju

• zaburzenia w układzie krążenia

 

Wpływ dymu tytoniowego na zdrowie

W najczystszych nawet rejonach o kryształowym powietrzu można ulegać zatruciu dymem z papierosów, fajek czy cygar. Nikotyna powoduje silne uzależnienie. Statystyczny Polak wypala około trzech kilogramów suchego tytoniu. Nikotyna główny alkaloid z liści różnych gatunków tytoniu, ma silne właściwości toksyczne. Dawka powyżej 0,02 g jest trująca, a dawka większa od 0,05 g jest śmiertelna dla człowieka, przy czym zgon następuje w ciągu kilku minut na skutek porażenia układu oddechowego. Dorównuje więc nikotyna pod względem szybkości rażenia cyjanowodorowi. Nikotyna jest trucizną autonomicznego układu nerwowego. W małych dawkach nikotyna pobudza system nerwowy, a w większych poraża ośrodek oddechowy, zwiększa ślinotok, powoduje nudności i biegunkę .Ze względu na trujące właściwości wykorzystywana bywa jako środek owado- i grzybobójczy. Nikotyna przenika do organizmu człowieka bardzo szybko przez błony śluzowe (z układu oddechowego i pokarmowego) i w mniejszym stopniu przez skórę. Trucizna z dymu zasadowego (z fajki czy cygara) jest absorbowana w jamie ustnej i trzustce, natomiast z dymu kwaśnego (z papierosów) absorbowana jest przez płuca. Jeden przeciętny polski papieros zawiera 3 - 20 mg nikotyny, rakotwórcze związki pylico twórcze, jak benzopiren, dibenzopiren ,benzofenole, radioaktywne izotopy, tlenki węgla i azotu.

Przy stałym paleniu tytoniu organizm przyzwyczaja się do nikotyny i może tolerować dawki 3 - 4 razy przewyższające dawkę śmiertelną, jednak notowane są często przewlekłe zatrucia nikotyną, które się objawiają przez:

- choroby układy krążenia

- nadciśnienie

- miażdżyca

- ogólne wyczerpanie organizmu

- spadek kondycji fizycznej i psychicznej

Analizy chemiczne dymu z papierosa wykazują, że zawiera on wiele organicznych związków rakotwórczych, a ponadto radioaktywny izotop ²¹⁰Po, kadm, tlenki węgla i azotu, zwłaszcza CO, NO i NO₂ oraz metanol, który uszkadza nerw wzrokowy. Dym zawiera także aldehyd metylowy, amoniak i akroleinę, które to związki dają uczucie szczypania oczu, a pospołu z kwasami HNO₃, HNO₂ powodują łzawienie.

Tlenek węgla niszczy hemoglobinę, kadm zaliczany jest do najbardziej toksycznych metali rakotwórczych. W oskrzelach i kościach wykrywany jest izotop polonu ²¹⁰Po, który jest jedną z głównych przyczyn powstawania raka płuc. U palaczy stwierdzono wzrost zachorowań na raka płuc, raka wargi i języka oraz marskość wątroby, “papierosowe chrypki”, nieżyt gardła na skutek podrażnienia śluzówki. Dzieci palaczy częściej mają wady wrodzone i częściej umierają jako noworodki. Palacze bierni, czyli ci wszyscy, którzy sami nie palą, są największą kategorią palaczy.

Palacze zatruwają powietrze, którym oddycha niepaląca większość. Dym papierosowy tzw. strumienia bocznego zawiera te same składniki, co dym strumienia głównego wdychanego przez palacza. Stwierdzono, że dym strumienia pobocznego zawiera wyższą koncentrację związków rako- twórczych i tlenku węgla. Stwierdzono, że u 22% niepalących, a przebywających w zadymionym pomieszczeniu ponad 20 minut, mogą wystąpić objawy zatrucia. Wdychanie przez osobę niepalącą dymu tytoniowego przez 8-10 godz. w ciągu dnia odpowiada wypaleniu kilku papierosów.

Przy okazji warto wspomnieć, że do czyszczenia sprzętu elektronicznego z osadów dymu papierosowego najlepsze były preparaty oparte na ozonobójczym freonie

  

Zagrożenie warstwy ozonowej, czyli powstanie “dziury ozonowej”

Kiedy zastosowano na szeroką skalę związek CCl₂F₂ zwany freonem 12 oraz inne fluoropochodne metanu i etanu (nazwanych wspólnie freonami lub CFC) do produkcji aerozoli, wydawało się to prawdziwą rewelacja w zastosowaniu chemii w przemyśle i gospodarstwie domowym. Wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych :w sprężarkach lodówek, chłodniach i urządzeniach klimatyzacyjnych, w produkcji lakierów, w przemyśle kosmetycznym, medycynie i jako delikatne środki czyszczące w przemyśle komputerowym. Jednak po pewnym czasie stwierdzono, że właśnie te gazy prowadzą do zanikania ważnej warstwy ozonu. Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się, mogą więc żyć w atmosferze ponad 100 lat. Właściwie owa niezniszczalność freonów oraz lekkość pozwalająca na przenikanie aż do ozonosfery zaniepokoiły dwóch chemików. Z ich założeń wynikało, że w ozonosferze miliony ton lekkich freonów pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na pierwiastki: węgiel, fluor i chlor.

_UV

freon -----------
C + F + Cl

spala się reaguje z ozonem

Wprawdzie węgiel spala się, ale fluor i jeszcze silniej chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z ozonem powodując tworzenie się tlenków i powstanie “zwykłego” tlenu dwuatomowego.

W 1982 roku dr Farman w czasie badań na Antarktydzie Zachodniej odkrył, że znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zanikła. Przez następne lata “dziura” nad biegunem powiększała się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem, w 1989 roku w wyższych warstwach zniknęło nawet ponad 95% ozonu. Średni poziom ozonu nad Ziemią wynosi 300 D (dobson). Najmniej ozonu jest nad równikiem około 250 D. Według różnych badań stwierdzono, że za zanik ozonu odpowiedzialna jest rosnąca koncentracja freonów.

Dlaczego nad Antarktydą zanik ozonu jest największy ?

Wiatry stratosferyczne spychają powietrze wzbogacone w ozon znad równika w stronę biegunów. Transport ozonu znad równika w kierunku północnym i południowym osiąga szczególnie dużą wydajność, gdy na danej półkuli kończy się noc polarna. Ruchy mas powietrznych nie są jednak symetryczne i faworyzują półkulę północną, która otrzymuje ponad połowę ozonu. Na początku antarktycznej nocy polarnej (u nas zaczyna się wiosna) nad całym obszarem Antarktydy formuje się bardzo regularny i stabilny wir, w którym powietrze przez pół roku krąży wokół bieguna. Następstwa odizolowania od dopływu powietrza równikowego są oczywiste: procesy rozpadu ozonu biorą górę nad procesami jego wytwarzania i ilość ozonu nad Antarktydą zaczyna maleć. Najmniejszą ilość ozonu stwierdza się na przełomie antarktycznej zimy i wiosny (październik), na krótko przed rozpadem zimowego wiru i dopływem świeżego powietrza od strony równika. W 1991 roku po raz pierwszy w historii w dolnych warstwach stratosfery nad Antarktydą zanotowano kilkudniowy całkowity brak ozonu.

Ozon, forma tlenu z trzema atomami (zamiast dwóch jak w “normalnym” tlenie) jest wyraźnie toksyczny.Jedna cząstka tego gazu na milion części powietrza jest już dla ludzi trująca. Blisko powierzchni Ziemi ozon jest trucizną, która współuczestniczy w tworzeniu smogu fotochemicznego i kwaśnego deszczu. Na szczęście w niższej warstwie atmosfery- troposferze - znajduje się więcej niż 10% ozonu, pozostałe 90% gromadzi się wysoko w stratosferze. Już 15 - 50 km w górę od powierzchni Ziemi ozon staje się pożyteczny, tworzy warstwę ochronną dla życia. Ozon jest bowiem jedynym gazem w atmosferze, który zatrzymuje nadmiar promieniowania ultrafioletowego. W 1881 roku stwierdzono, że zawartą w tym promieniowaniu energię przetwarza na ciepło, dzięki czemu spełnia też funkcję atmosferycznego termoregulatora. Wprawdzie masa ozonu stanowi zaledwie 5/100 000 masy całej atmosfery. Jednak gdyby nie ten delikatny filtr, promieniowanie ultrafioletowe mogłoby zniszczyć życie na lądzie i w powierzchniowych warstwach wody. Już strata 1% ozonosfery spowodować może wzrost promieniowania ultrafioletowego na Ziemi, a przez to niszczenie chlorofilu, zmiany klimatyczne, wzrost liczby zachorowań na raka skóry i choroby oczu (głównie na zaćmę).Spadek ilości ozonu zaznacza się szczególnie wyraźnie w miesiącach zimowych np.: na przełomie stycznia i lutego 1992 roku przykrywająca Polskę warstwa ozonu była przez kilka dni niemal dwukrotnie cieńsza od przeciętnej. Zanotowano 191 D, gdy zazwyczaj o tej porze pomiary wynosiły 350 D.

Wpływ promieniowania ultrafioletowego na organizmy ludzkie, które bronią się przed nadmiarem ultrafioletu produkując ochronną warstwę pigmentu (efektem ochrony jest opalenizna).Także niektóre gatunki drobnych organizmów planktonowych, produkują pigment - melaninę, ale te możliwości samoobrony są ograniczone. Nadmiar promieni UV (zwłaszcza UVB) powoduje osłabienie odporności na zarażenia chorobami wirusowymi (np.: wirusem opryszczki - herpes, czego często doświadczają narciarze na wiosnę w górach)i pasożytniczymi. Co najgroźniejsze uszkodzony system odpornościowy organizmu ułatwia po- wstawanie różnych form nowotworów, zwłaszcza skóry. Najzłośliwsza forma raka skóry - czerniak, rozwija się często z przebarwień, znamion i “pieprzyków”. Usunięcie 10% ozonu spowoduje zwiększenie zachorowań na raka skóry o 26%. Promieniowanie ultrafioletowe przyspiesza proces starzenia się skóry i wczesne pojawienie się takich zmian, jak zgrubienie, przebarwienie, zmarszczki. Również w niebezpieczeństwie są oczy. Wiele osób zna już skutki długiego przebywania na słońcu, zaczerwienienie, podrażnienie spojówek, jest on jedną z przyczyn po- wstawania zaćmy. Wzrost promieniowania UV na obszarach największego rozrzedzenia warstwy ozonu nie tylko wpływa niekorzystnie na zdrowie ludzkie, także wpływa na produkcję żywności i pogorszenia się jej jakości. Ponad dwie trzecie gatunków roślin, u których sprawdzono reakcję na ultrafiolet, okazało się wrażliwych na promieniowanie. Większość z nich to podstawowe gatunki zbóż i innych roślin uprawnych. Promieniowanie ultrafioletowe przenika w głąb wody, nieraz nawet poniżej 20 m w przypadku wód przezroczystych. Plankton zwierzęcy i roślinny jest szczególnie wrażliwy na promieniowanie, a wszelkie uszkodzenia i zmniejszenia produkcji planktonu odbijają się natychmiast w dalszych ogniwach łańcucha pokarmowego. Ucierpi więc produkcja ryb i zmniejszają się wyniki połowów.

 

 

Kwaśne deszcze

Oblicza się, że w wyniku działalności człowieka emituje się na całym świecie 50 - 70 mln ton siarki rocznie ! Równocześnie wskutek przyczyn naturalnych wybuchów wulkanów czy niektórych procesów zachodzących w glebie uwalnia się niemal drugie tyle.Drugim pierwiastkiem, który obok siarki stał się klątwą jest azot, a właściwie jego tlenki (NO i NO₂). Tlenki azotu pochodzą z powietrza, gdzie powstają wskutek reakcji azotu i tlenu.

W temperaturze procesów spalania oba zawarte w powietrzu pierwiastki łączą się. Im wyższa temperatura spalania, tym więcej tworzy się tlenków azotu. Emisję tlenków azotu trudniej jest ocenić niż dwutlenku siarki. W przeliczeniu na dwutlenek azotu wynosi ona około 20 mln ton rocznie. Najwięcej tlenków azotu w atmosferze pochodzi ze spalin samochodowych. Innym źródłem zanieczyszczenia powietrza związkami azotu jest rozpowszechnienie niektórych typów nawozów sztucznych. Z pól uprawnych nawożonych chemicznie, ale także i gnojowicą, unosi się w powietrze duża ilość amoniaku.

W porównaniu ze zmniejszającym się zanieczyszczeniem dwutlenkiem siarki zwiększa się znacznie udział tlenków azotu w zanieczyszczeniu powietrza.

Dwutlenek siarki i tlenek azotu tworzą w kontakcie z wodą silne kwasy:siarkowy i azotowy. Dzieje się tak, gdy tlenki te rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Gdy następnie pada deszcz lub śnieg, zanieczyszczenia spadają na ziemię i na roślinność w postaci opadu zwanego “depozycją mokrą”. Wymienione tlenki mogą osiadać na cząsteczkach pyłu zawieszonego w powietrzu, które to cząsteczki z czasem opadają. Mówi się wtedy o “depozycji suchej”. Ten typ opadów prowadzi również do tworzenia się kwasów w momencie, gdy zanieczyszczenia wejdą w kontakt z wodą. Niebezpieczeństwo pochodzi jednak z powietrza, a całe zjawisko łączenia się tlenków z wodą i dostawania się w ten sposób kwasów do wód, gleb i płuc ludzi i zwierząt oraz na mury budynków określa się ogólnie nazwą “kwaśnego deszczu” lub “kwaśnym opadem”, żeby nie zapomnieć o śniegu i mgle.

Cechą charakterystyczną kwasów jest to, że do obiegu wchodzą coraz większe ilości jonów wodorowych. Stężenie jonów wodorowych w cieczy jest miarą kwasowości, co się zazwyczaj określa przez podanie tzw. wartości pH. Niska wartość pH oznacza, że stężenie jonów wodorowych jest wysokie, woda jest wtedy kwaśna.

Co się dzieje z roślinami pod wpływem zanieczyszczeń powietrza ? Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Dzieje się to wskutek uszkodzenia ochronnej warstwy wosku, którą pokryte są igły. np. Przez suchy opad dwutlenku siarki, ozon czy kwaśny deszcz, bądź w wyniku uszkodzenia szparek oddechowych, które m.in. regulują intensywność transpiracji. Wewnątrz liści i igieł uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym.

Pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszania gleby. Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w roztworze glebowym. Bardziej zakwaszone środowisko w powiązaniu z trującym działaniem metali prowadzi do uszkodzenia korzeni i zabicia grzybów mikoryzowych, co powoduje, że nie mogą one pobrać wystarczających ilości pożywienia i wody. Wszystko to zmniejsza żywotność drzew, a także zmniejsza ich odporność na choroby i owady.

Najwrażliwszymi roślinami są porosty i mchy, które nie mają ochronnej warstwy wosku, a zarazem ich intensywny okres wzrostu przypada na jesień, gdy stopień zanieczyszczenia powietrza bywa największy.

Rośliny motylkowate, które mają zdolność przyswajania wolnego azotu, są przykładem roślin zagrożonych. Zwiększający się opad azotu w postaci jonów azotanowych jest niekorzystny dla bakterii brodawkowych, które w symbiozie z korzeniami roślin motylkowatych przyswajają wolny azot i przetwarzają go w forma potrzebną roślinom.

Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez wpływu i na zwierzęta. Rozmnażanie ptaków żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior jest zaburzone. Tam gdzie gleby są zakwaszone, roślinność stanowiąca pożywienie zwierząt zawiera zwiększone ilości metali ciężkich. U wielu gatunków zwierząt stwierdzono zawyżoną zawartość kadmu w wątrobie i nerkach.

Normalnie woda deszczowa ma pH około 5,6. Deszcze o niższym pH uznaje się za deszcze kwaśne. Zupełny rekord pobił deszcz, który w 1974 roku spadł w Szkocji - pH 2,4- Był on kwaśniejszy od soku cytrynowego.W kwaśnym środowisku zwiększa się koncentracja niezwykle trujących dla wielu organizmów jonów aluminium. Wymieranie ryb w kwaśnych jeziorach jest łącznym skutkiem obniżonej wartości pH i zatrucia przez aluminium. Obydwa te czynniki są rezultatem zakwaszania. W za- kwaszonym jeziorze zwiększa się również zawartość innych metali, takich jak: kadm, cynk i ołów. Są one wówczas w większym stopniu pochłaniane przez zwierzęta i rośliny. Zarówno aluminium, jak i inne metale dostają się do jezior z otaczających je zakwaszonych pól i lasów. Za- kwaszone jeziora nie są martwe, lecz warunki biologiczne są w nich poważnie zmienione.

W glebie najważniejszym i działającym na dłuższą metę procesem jest wietrzenie różnych minerałów. Jak długo minerałów bogatych w wapń jest pod dostatkiem, wartość pH jest stosunkowo wysoka nawet mimo kwaśnych deszczów. W glebach ubogich w wapń wartość pH obniża się silnie na skutek przemian nierozpuszczalnych związków aluminium w rozpuszczalne zwane wolnym glinem, czyli jony aluminiowe powstałe wskutek rozpuszczenia związków aluminium, grozi uszkodzeniem korzeni drzew, a także może być wypłukiwany do wód gruntowych i powierzchniowych, co jest jedną z głównych przyczyn zmniejszenia się liczby ryb w zakwaszonych jeziorach.

Zakwaszanie gleby ma trzy ważne aspekty wywołujące skutki biologi- czne:

- obniżanie wartości pH

- zwiększoną zawartość aluminium i innych trujących metaliw roztworze glebowym

- utratę substancji pokarmowych, takiej jak potas, wapń i magnez,wskutek zwiększonego wymywania

Zbiory są lepsze, gdy pH gleby mieści się pomiędzy 5,5 a 6,5.Do obniżenia pH gruntów uprawnych przyczyniają się w bardzo wysokim stopniu obecne metody uprawy. Udział środków nawozowych w zakwaszaniu ocenia się na 15 - 20%.

Skutkom zanieczyszczeń można zapobiegać doraźnie lub przez zmniejszenie emisji. Doraźnym lekiem na zakwaszenie wód powierzchniowych jest wapnowanie jezior i cieków wodnych. Wartość pH wody podwyższa się, aluminium i inne metale wytracają się i opadają na dno, a zawartość rtęci w rybach się zmniejsza. Po wapnowaniu wiele gatunków roślin i zwierząt odżywa, a ryby znowu mogą się rozmnażać. Jednak wapnowanie może okazać się szkodliwe dla roślin i zwierząt żyjących na dnie, ponieważ tam zbierają się trujące metale. Trzeba się liczyć z tym, że wapnowanie należy powtarzać co 3 -5 lat. Jest to więc metoda uciążliwa, kosztowna i nie znamy w pełni jej wpływu na ekosystem.

W gruntach ornych używanie zakwaszonych nawozów sztucznych kwaśne opady stwarzają potrzebę wapnowania zagrożonych pól uprawnych lasach iglastych zwiększenie liczby brzóz mogłoby podnieść pH gleby. Te doraźne działania są konieczne, aby ograniczyć rozmiary szkód, natomiast nie są w stanie rozwiązać samego problemu. Jedynym pełnym rozwiązaniem zakwaszenia jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw. Są dwie drogi prowadzące do tego celu:

- oszczędne gospodarowanie energią i innymi zasobami

- użycie możliwie najlepszej techniki spalania i oczyszczania przy użyciu paliw kopalnych, które zawierają siarkę ważne jest wykorzystanie technicznych możliwości odsiarczania paliw:

- przez dodanie wapienia wiąże się bezpośrednio dużą część siarki i usuwa wraz z popiołem

• metodą mokro-suchą, która polega na zraszaniu spalin szlamem wapniowym, siarka wytrąca się wtedy w postaci suchego proszku- gips

Emisję tlenków azotu można zmniejszyć przez stosowanie pieców o niskiej emisji No_x , które wymagają nadmiaru tlenu, krótszego czasu spalania i niższej temperatury spalania, co z kolei zmniejsza emisję tlenków o 20 - 80%.

Ważne jest również zmniejszenia emisji węglowodorów przez pojazdy i przemysł oraz emisji metali podczas spalania odpadów z przemysłu metalurgicznego, a także spalania ropy i węgla. Najskuteczniejszym sposobem na ograniczenie emisji zanieczyszczeń jest oszczędne gospodarowanie surowcami i organiczne spalanie ropy i węgla tzn. Oszczędzanie energii.

Efekt ciplarniany

“Efekt cieplarniany został wykryty i już teraz zmienia nasz klimat”. Temperatura powierzchni Ziemi jest wynikiem równowagi bilansowej pomiędzy dochodzącym promieniowaniem słonecznym a uchodzącym promieniowaniem podczerwonym Ziemi i atmosferę .Średnia temperatura powierzchni wynosi +15⁰C. Atmosfera chroni Ziemię przed nadmiernym wchłanianiem promieniowania podczerwonego. Odbywa się to dzięki pochłanianiu przez niektóre gazy atmosferyczne promieniowania podczerwonego, które bez atmosfery uszłoby w przestrzeń kosmiczną. Około połowy tego promieniowania zatrzymują gazy.

Obecnie rośnie rola “cieplarnianego” gazu - dwutlenku węgla, który dawno przekroczył “consensus” przyrodniczy.CO₂wykazuje taki progres z szybkością, która ma znaczny wpływ na klimat świata. Dwutlenek węgla z uwagi na swoje właściwości izolacyjne ma ogromne znaczenie jako swoisty regulator średniorocznej temperatury. Gdyby istniejąca warstwa CO₂ zniknęło z atmosfery , średnia roczna temperatura powietrza Ziemi spadłaby do -7⁰C, natomiast przy dwukrotnym wzroście warstwy CO₂ przyrost temperatury wyniósłby 4⁰C. Gaz ten, jako cięższy od powietrza, gromadzi się w pobliżu gruntu i działa tak, jak szyba w cieplarni, przez co się zwiększa zachmurzenie (przyspiesza topnienie lodowców oraz odparowanie do hydrosfery i gleb), a to z kolei odcina Ziemię od znacznej części promieni słonecznych i zamknięciem cyklu staje się obniżenie temperatury. Powstaje w ten sposób tzw. piekielny cykl, którego działanie według prognoz może doprowadzić do nowej epoki lodowcowej.

 

 

Smog

Występowanie w dużych miastach niekorzystnych warunków meterologi- cznych, jak mgła, bezwieczność może być przyczyną występowania zjawiska tzw. smogu, które charakteryzuje się dużym stężeniem substancji szkodliwych, niebezpiecznych dla mieszkańców lub drzewostanu.

Zjawisko to wiąże się z istnieniem inwersji termicznej powietrza, która wpływa na tworzenie wielu niekorzystnych warunków lokalnego klimatu. Powstające zjawiska meteorologiczne w postaci niskich chmur warstwowych, utrzymywania mgieł, a przede wszystkim brak pionowych ruchów powietrza maja zasadniczy wpływ na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń, głównie: SO₂, CO₂, CO, sadze, dymy.

Skład i struktura fizyczna smogu zależy od:

-topografii

- nasłonecznienia

- rodzaju technologii

- rodzaju opału

Klasyczne przykłady smogu stanowią tzw.

- smog londyński

- smog “typu Los Angeles”, zwany fotochemicznym

Smog fotochemiczny powoduje wzrost zachorowalności i zaburzeń zdro- wotnych u ludzi. Zaobserwowano uszkodzenie upraw roślinnych wywołane smogiem fotochemicznym (ozonowym) związane jest głównie z obecnością i powstaniem w nim ozonu. Ozon zawsze uważany jako symbol świeżości powietrza z roli czynnika ochronnego może przejść do rangi niebezpiecznego dla zdrowia truciciela, jeżeli jego stężenie osiągnie 10 ppm. Nieszkodliwe dla człowieka stężenie ozonu wynosi 0,1 ppm. Źródłami, które wzbogacają atmosferę w ozon są: obszary zelektryfikowane, huty, spawalnie, elektrofiltry, neonówki, lampy kwarcowe, aparaty Roentgena, świetlówki, silniki spalinowe.

Sposoby zwalczania smogu:

- instalacja elektrofiltrów

- zmiana paliwa węglowego na olejowe, elektryczne i gazowe

Zagadnienia związane ze smogiem i inwersją temperatury powietrza oscy- lują wokół możliwości rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. Niektóre warunki klimatu lokalnego wywołane inwersją cieplną powodują groźną koncentrację emitowanych substancji wokół źródła, jeżeli emitor punktowy jest zbyt niski (znajduje się poniżej warstwy inwersyjnej). Zagrożone smogiem są rejony silnie uprzemysłowione, gęsto zaludnione, położone w głęboko wciętych dolinach rzecznych lub górskich kotlinach np. Kotlina Jeleniogórska, okręg wałbrzyski.

  

 

Ochrona zasobów atmosfery

Skażenie powietrza terenów uprzemysłowionych powoduje, że zanieczyszczenia przenikają do regionów i krajów słabo uprzemysłowionych. W rozprzestrzenianiu zanieczyszczeń ważną rolę odgrywa wartość ich stężenia w strefie przyziemnej, rozkład przestrzenny i czasowy oraz zewnętrzne warunki atmosferyczne (kierunek i siła wiatru). Uwzględnienie tych warunków przy podejmowaniu decyzji o lokalizacji zakładów ma dominujący wpływ na rozcieńczanie zanieczyszczeń oraz na odczuwanie uciążliwych emisji gazowych przez ludność. Spośród wielu sposobów walki o ochronę zasobów atmosfery za najbardziej polecaną uważa się niedopuszczanie do powstawania zanieczyszczeń albo ograniczenie emisji dwutlenku siarki, a więc odsiarczanie paliw. Niestety ograniczenie emisji zanieczyszczeń i to najgroźniejszych okazuje się kosztowne - koszty inwestycyjne urządzeń do odsiarczania spalin o skuteczności ponad 90% sięgają 10

30% kosztów inwestycyjnych całej elektrowni. Stosuje się także urządzenia odpylające i oczy- szczające.

Zwalczanie zanieczyszczeń ze względu na niedoskonałość procesów technologicznych i spalania skupia się w obecnych warunkach na ograniczenie do minimum emisji pyłów i gazów obejmuje trzy zasadnicze formy:

- odpylanie i unieszkodliwianie gazów odlotowych

- eliminowanie wyziewów przemysłowych

- tworzenie ochronnych pasów sanitarnych izolujących otoczenie od zanieczyszczeń przemysłowych

Do usuwania gazów stosuje się urządzenia mechaniczne:

- komory odpylające, zwalniające przepływ gazów i przechwytujące kurz (wychwytują pyły do 0,25
m ze skutecznością rzędu 99%)

- cyklony (przechwytują około 70% kurzu lub pyłu)

- skrubery (usuwają zanieczyszczenia gazowe przez ich zobojętnienie i wypłukują gazy cuchnące)

- elektrofiltry (wychwytują pył na zasadzie jonizacji gazów odlotowych w polu elektrycznym)

- pasy strefy ochrony sanitarnej (wychwytują kurz pochodzący z dużych zakładów przemysłowych, chroniąc środowisko zurbanizowane przed zanieczyszczeniami)

- zieleń (naturalny czynnik oczyszczający powietrze, pełni funkcje: filtracyjne i absorpcyjne)

Metody zmniejszenia ilości szkodliwych składników spalin w postaci tlenków azotu mogą być następujące:

- przystosowanie agregatów kotłowych do spalania paliw postaci emulsji wodno- mazutowej (obniżenie tlenku azotu o 50
80%)

- jednoczesne spalanie mazutu i gazu ziemnego w stosunku 1
1

- wytrysk pary i wody w jądro płomienia w niekorzystnym okresie zgazowania

• przystosowanie pieców przemysłowych i kotłów do dwustopniowego spalania

Literatura:

1,Anna Kalinowska “Ekologia - wybór przyszłości”

2,Publikacje internetowe

2

---