Człowiek

Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego:

Ze względów praktycznych wyróżnia się zanieczyszczenia pyłowe i gazowe:

1)Główne źródła zanieczyszczeń pyłowych to:

- elektrownie, elektrociepłownie, kotłownie, paleniska domowe (popiół lotny)

- cementownie (pyły produkcyjne)

- huty żelaza (pyły metalurgiczne)

- transport samochodowy (pyły ścieranych opon i asfaltu)

- transport kolejowy (pył ścieranych hamulców oraz pyły nieszczelnych wagonów)

2)Główne źródła zanieczyszczeń gazowych:

- energetyka cieplna (dwutlenek węgla, dwutlenek siarki)

- koksownie (dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, węglowodory)

- silniki spalinowe (tlenki azotu, tlenek węgla, ołów, węglowodory)

- przemysł chemiczny (niewielkie ilości różnorodnych gazów toksycznych)

- hutnictwo metali kolorowych (fluor, cyjanki, metale ciężkie)

Główni sprawcy zanieczyszczeń w Polsce (%)
Rodzaje zanieczyszczeń	SO2	NO2	Pyły
Źródła
Energetyka zawodowa	52,3	33,7	14,7
Przemysł	25,0	19,0	47,8
Paleniska domowe i osiedlowe	21,8	10,3	37,5
Pojazdy	0,9	36,9	-
	100,0	100,0	100,0

Każdy rodzaj zanieczyszczeń odbiera witalność naszej planety, przykładowo:

-Tlenki siarki i azotu > kwaśne deszcze (przyczyniają się do zwiększenia śmiertelności niemowląt i osłabienia płuc powoduje zakwaszania rzek i jezior, niszczenie flory i fauny, degradację gleby, niszczenie zabytków i architektury)

-Pyły ścieranych opon oraz pyły przemysłowe > smog (wchodzące w skład smogu szkodliwe związki chemiczne, pyły i znaczna wilgotność są zagrożeniem dla zdrowia, są bowiem czynnikami alergizującymi i mogą wywołać astmę oraz jej napady, a także powodować zaostrzenie przewlekłego zapalenia oskrzeli, niewydolność oddechową lub paraliż układu krwionośnego)

-Związki chlorofluorowęglowe (freony) > dziura ozonowa (promieniowania ultrafioletowe

są szkodliwe dla organizmów żywych, ponieważ mogą uszkadzać komórki (oparzenia) oraz materiał genetyczny komórek. U ludzi i zwierząt mogą wywoływać zmiany nowotworowe)

-Dwutlenek węgla i węglowodory > efekt cieplarniany (na skutek efektu cieplarnianego zwiększyła się ilość gazów takich jak dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu oraz pojawiły się chlorofluorowęglowodory, temperatura powierzchni ziemi zwiększyła się (0,8 - 2,6*C))

Szacuje się, że w całym świecie na skutek działalności człowieka dostaje się do atmosfery 50-70 mln t siarki rocznie. Zanieczyszczenia te szkodzą zdrowiu ludzi niszczą lasy, obniżają plony, powodują korozję budynków i urządzeń.

Wśród antropogenicznych wyróżniamy cztery zasadnicze grupy:

•         energetyka, a konkretnie spalanie paliw;

•         procesy technologiczne przemysłu chemicznego, hutniczego i rafineryjnego, oraz kopalnie i cementownie;

•         wszystkie rodzaje transportu, zarówno lądowego, wodnego i powietrznego;

•         gospodarstwa domowe, miejsca utylizacji i wysypiska odpadów i ścieków.

Najbardziej niebezpieczny jest przemysł energetyczny, górniczy, chemiczny, hutniczy, atomowy i spożywczy. Zanieczyszczenia, których źródłem jest komunikacja występują w dużych miastach, obok lotnisk, autostrad i innych dróg. Zanieczyszczenia z rolnictwa to przede wszystkim przemysł produkujący maszyny i środki rolnicze, a także sam efekt ich późniejszego zastosowania. Niektóre zanieczyszczenia wynikają również z hodowli zwierząt, chodzi tu głównie o ogromne ośrodki hodowli. Źródła emisji mogą być: punktowe (np. kominy), liniowe (np. autostrada) i powierzchniowe ( np. otwarty zbiornik lub obszar z którego ulatnia się szkodliwa substancja).

Szczególnie uciążliwe działania antropogeniczne, mające negatywny wpływ na środowisko to:

•         negatywny wpływ na ozonosferę przez emisję poszczególnych związków chemicznych, pochodzących z przemysłu, a także (choć w mniejszym stopniu) działalność satelit Ziemi i rakiet kosmicznych. Powiększająca się dziura ozonowa, a konkretnie przenikające przez nią promieniowanie UV negatywnie wpływa na wszystkie organizmy żywe. Jest czynnikiem kancerogennym;

•         wzrost emisji CO₂ i innych szkodliwych gazów cieplarnianych do atmosfery, wzmagających efekt cieplarniany. Gazy te tworzą barierę, która zatrzymuje energię w obrębie Ziemi i nie pozwala jej uciec w przestrzeń kosmiczną, poza atmosferę. Zjawisko to jest powodem wzrostu temperatury powietrza na Ziemi;

•         emisja różnych gazów typu: dwutlenek węgla, czy tlenek siarki i pyłów jest źródłem smogu. Zjawisko to jest zagrożeniem dla zdrowia, a nawet życia;

•         w wyniku spalania węgla do atmosfery emitowane są związki siarki, azotu i dwutlenek węgla. Ulegają one reakcjom chemicznym, których produktem są kwasy: siarkowy oraz azotowy. Opad atmosferyczny transportuje te kwasy na powierzchnię Ziemi w postaci mgły, deszczu, śniegu, szronu czy gradu;

•         równie negatywne oddziaływanie mają spaliny różnego rodzaju pojazdów. Zawierają one dwutlenek węgla i tlenek węgla (CO₂ i CO), parę wodną, azot, wodór i śladowy metan. Zasiarczanie paliw gazowych, ciekłych i stałych, w trakcie czego powstają gazy spalinowe jest przyczyną zjawiska kwaśnego opadu, w tym kwaśnych deszczy. Spalanie etyliny wiąże się z powstawaniem trującego CO₂;

•         powietrze jest zanieczyszczane pyłem radioaktywnym przy wybuchach bomb wodorowych i jądrowych, natomiast prądy powietrzne zazwyczaj są higroskopijne i tak pełnią one funkcje jąder kondensacji w postaci chmur dających radioaktywny opad. 

Na skutek naszej działalności atmosfera jest zasilana mnóstwem różnych substancji i związków. Tylko niektóre z nich uważane są za zagrożenie i stanowią przedmiot intensywnych badań. Zaliczamy do nich pyły, tlenki azotu, siarki oraz węgla. Zasilają one powietrze zarówno okręgów przemysłowych i wielkich miast, jak i odległych terenów. Dzieje się tak, ponieważ zanieczyszczenia powietrza zaliczamy do najbardziej mobilnych (są unoszone przez wiatr.

W przypadku pyłów, niemal wszystkie procesy przemysłowe je emitują. Tą szczególnie pyłotwórczą gałęzią przemysłu jest przemysł cementowy. Następnymi w kolejce są przemysł chemiczny, energetyczny oraz metalurgiczny.  Największą emisję pyłów notuje się w elektrowniach oraz kotłowniach. Jej udział szacuje się na 46% z całego zapylenia kraju. Ma to związek z procesem spalania paliw o stanie stałym. W Polsce z samego spalania powstaje 4 do 5mln t zanieczyszczeń o charakterze stałym.

Dane statystyczne donoszą, iż 1km² kraju opada około kilkanaście ton różnych pyłów. Naprawdę rozdział zanieczyszczeń powietrza jest niezwykle nierówny. Gdzieniegdzie jest minimalny, a gdzie indziej  jest ogromnych rozmiarów. Dzieje się tak ponieważ obiekty przemysłowe najczęściej są skoncentrowane na danym obszarze. Przykładowo na Śląsku w większości miast notuje się przekroczenie dopuszczalnej normy zawartości pyłów w powietrzu. Granica zapylenia to 250 ton pyłu/1 km² powierzchni rocznie.

Znaczna część pyłów odznacza się dużą toksycznością, a zwłaszcza te emitowane z zakładów metalurgicznych. Zaliczamy do nich pyły zawierające arsen, mangan, selen, ołów, kadm, miedź i fluor.

Mało szkodliwe pyły to przede wszystkim: rozpylone wapno palone, związki magnezu i żelaza, węglan wapnia, gips i węgiel. Niestety możemy je takimi traktować tylko, gdy nasz kontakt z nimi ogranicza się do krótkich odcinków czasu.

Pyły mają bardzo szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka, są niebezpieczne i prowadzą do różnego rodzaju chorób:

•         chorób oczu;

•         pylicy płuc;

•         astmy;

•         zapalenia górnych dróg oddechowych;

•         raka gardła, krtani oraz płuc;

•         podrażnienia naskórka;

•         chorób alergicznych.

Zadymienie powietrza okręgów przemysłowych i dużych miast powoduje większe zachmurzenie nieba, większą ilość mglistych, a także pochmurnych dni w roku. Wiąże się to z osłabieniem dopływu słońca, które jest bardzo ważne dla naszego zdrowia. Jest to potwierdzone przez badania nad stanem zdrowia ludności takich obszarów w odniesieniu do badań na obszarach czystych. Zadymienie sprzyja rozwojowi bakterii, obniża odporność organizmu na zakażenie, a także sprzyja chorobom wywołanym awitaminozą, a zwłaszcza krzywicy.

Zanieczyszczenie powietrza dość często możemy zaobserwować gołym okiem. Nie stanowi zdziwienia widok unoszącego się z kominów dymu czy sadza, której źródło stanowią rury wydechowe tirów lub ciężarówek. Dym to mieszanina ogromnej liczby związków chemicznych. Toksyczność dymu rośnie wraz z nasłonecznieniem. Zachodzi wtedy reakcja, której prekursorem są promienie słoneczne. W konsekwencji powstaje tzw. smog, który powoduje łzawienie i ma nieprzyjemny zapach. Przykładem jest słynna londyńska mgła, będąca efektem smogu. Ogrzewanie ogromnego miasta wieloma piecami węglowymi, które każdy miał w swoim domu było powodem w okresie zimy znacznej emisji dymu. Dym ten w okresie korzystnych warunków klimatycznych potrafił zalegać nawet przez kilka tygodni na obszarem miasta. W latach pięćdziesiątych XX wieku w Wielkiej Brytanii wprowadzono ustawę, która zakazywała użycie do palenia paliwa wydzielającego przy spalaniu dym.

Wraz ze wzrostem zanieczyszczenia powietrza wzrasta ilość zachorowań na astmę oraz bronchit. Zanieczyszczenie powietrza ma destrukcyjny wpływ na środowisko.  Wypuszczane przez fabryki zanieczyszczenia gazowe przenoszone są przez cyrkulujące powietrze na tysiące kilometrów od źródła. Napotykając na przeszkody typu góry dochodzi do ich kondensacji i opadu na Ziemię wraz z deszczem. Właśnie tak powstaje kwaśny deszcz, będący przyczyną dewastacji lasów polskich oraz czeskich Sudet i nie tylko. Takie zjawisko narusza równowagę w naturze. Jest również źródłem schorzeń układu nerwowego człowieka.

Innym zagrożeniem są aerozolowe produkty. Uwolnione wędrują w górne warstwy atmosfery i niszczą ozonosferę. Ozon jest dla nas bardzo ważny. Zatrzymuje on niebezpieczne promieniowanie ultrafioletowe. Duża dawka takiego promieniowania UV może być powodem raka skóry. Niestety wielce prawdopodobnym jest, że dziura ozonowa wciąż będzie się powiększała. Będzie się tak działo, ponieważ znaczna liczba wyemitowanych przez nas freonów (gazy docierające do ozonosfery i wchodzące w reakcję z ozonem) nie dotarła jeszcze do ozonosfery.

Przyziemne strefy atmosfery są zanieczyszczane przez pojazdy, które w trakcie ruchu wzniecają kłęby kurzu. Podobnym źródłem jest transport zajmujący się materiałami sypkimi. 

Zanieczyszczające powietrze gazy stanowią większe zagrożenie dla środowiska, niż pyły. Jest tak, ponieważ są one bardziej toksyczne i trudniejsze do opanowania. Najczęściej wytwarzanym i w największych ilościach gazem jest dwutlenek węgla (CO₂). Emisja tego gazu towarzyszy każdemu procesowi spalania.

Dwutlenek węgla CO₂ jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i stanowi naturalny składnik powietrza. Powstaje podczas całkowitego spalania węgla, a także w wyniku procesu oddychania każdego z organizmów. Jest on asymilowany przez rośliny i wykorzystywany do fotosyntezy, w wyniku której powstają produkty w postaci związków organicznych. Dla człowieka CO₂ stanowi zagrożenie dopiero przy większych stężeniach. Zagrożone są natomiast materiały budowlane, których składnikiem są węglany. Wynikiem działania na nie dwutlenku węgla jest ich osłabianie. W karbonie doszło do zasymilowania ogromnych wielkości CO₂ w drzewiastych paprotnikach rosnących w tym okresie. Tą drogą zmagazynowały węgiel w swych tkankach, a później powstały z nich pokłady surowca zwanego węglem kamiennym. W dniu dzisiejszym, gdy wydobycie węgla (oraz innych zawierających węgiel surowców) jest ogromne tak samo ogromne ilości tego węgla (w postaci CO2) podczas spalania trafiają do atmosfery. Stale obserwujemy wzrost dwutlenku węgla w atmosferze. Podejrzewa się, iż zużycie całych zasobów węgla spowoduje siedemnastokrotny wzrost tego gazu w ziemskiej atmosferze. Grozi to przegrzaniem się naszej planety. Twierdzenie to oparto na zdolności CO₂ do absorpcji promieniowania w postaci ciepła, które odbijane jest od Ziemi i zamiast wyjść poza atmosferę jest na powrót ku niej kierowane. Im więcej w atmosferze tego gazu tym większą stanowi ona barierę dla odbijającego się od Ziemi promieniowania. Jeśli przewidywania się sprawdzą może dojść do topnienia lodowców górskich i tych skumulowanych na biegunach. Jest to jedna z hipotez. Tak naprawdę nie jest rzeczą prostą przewidzieć konsekwencje takiego zjawiska. Dwutlenek węgla to gaz cieplarniany. Podobne właściwości mają: metan, freony i jeszcze inne związki. Natomiast jednym ze źródeł gazów cieplarnianych jest przemysł wykorzystujący procesy spalania ropy naftowej oraz gazu. Duży wpływ na wzrost ziemskiej temperatury ma również wycinanie lasów. Przez to mniej CO₂ jest pochłanianego przez rośliny z powietrza.

Ważnym problemem w kwestii zanieczyszczeń powietrza jest stale wzrastająca ilość dwutlenku siarki (SO₂) w atmosferze. Źródłem tego gazu jest spalanie paliw, które zawierają siarkę, bądź też jej związki. Niestety odbywa się to na wysoką skalę. Na razie nie udało się opracować techniki pozwalającej na generalne odsiarczanie paliw. Jedna 100MW (moc zainstalowana) elektrociepłownia emituje do atmosfery ok. 12000 t dwutlenku siarki. Około 40% siarki w atmosferze pochodzi z użytkowanych pojazdów, a konkretnie z produkowanych przez nie spalin. W powietrzu dochodzi do reakcji w której SO₂ łączy się z wodą (H₂O) dając kwasy siarkowe (H₂SO₃ i H₂SO₄). Takie kwasy są bardzo niebezpieczne dla organizmów żywych i ogólnie środowiska. Przykładowo zanieczyszczenia zabytków historycznych (np. w Krakowie) spowodowane jest właśnie opadem tych kwasów, np. z deszczem. Dwutlenek siarki zagraża zwłaszcza niemowlętom, dla których wysokie stężenie SO₂ w powietrzu jest nie do wytrzymania. 

Zwany czadem tlenek węgla (CO) jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, którego źródłem jest niecałkowite spalanie węgla, paliw w pojazdach spalinowymi, a także w piecach domowych i wielkich piecach fabrycznych służących do wytopu tzw. surówki.  Dlatego największe stężenia czadu notuje się w miastach i okręgach hutniczych. Do największych polskich hut zaliczamy: Huta im. Lenina oraz Huta Katowice. Łączna ilość emitowanego przez nie czadu do atmosfery to 20% całej ilości CO w naszym kraju. Ilość ta jest równa milionowi ton tego związku.  Tlenek węgla nie stanowi większego zagrożenia dla układów ekologicznych, natomiast jest niezwykle trujący dla zwierząt i człowieka. jest on śmiertelnie trujący dla każdego organizmu, w którym transport tlenu odbywa się przy pomocy hemoglobiny. Są to np. wszystkie kręgowce. Działanie CO polega na łączeniu się tego gazu z hemoglobiną uniemożliwiając w ten sposób transport.  Czad powstaje, gdy spalamy węgiel przy zbyt małym dostępie powietrza. Przykładowo jeśli zamknęlibyśmy piec z rozżarzonymi węglami powstanie czad. Gdy wydarzy się to w pokoju, w którym śpi człowiek może skończyć się to tragedią.

Dzisiejsze społeczeństwo jest systematycznie podtruwane CO zawartym w spalinach. Gazy ze spalin zawierają dużo więcej (prawie 2x) CO, niż NOx (tlenki azotu) i węglowodorów wziętych łącznie, a ten czad się nie różni niczym od tego z pieca; jest tak samo trujący. 

Tlenki azotu - NOx powstają podczas spalania paliw pod wpływem wysokiej temperatury. Odbywa się to głównie w dużych ciepłowniach, silnikach samochodów oraz samolotów, a przede wszystkim w elektrowniach. Do wzrostu tego gazu w atmosferze przyczyniają się również zakłady zajmujące się produkcją nawozów sztucznych typu azotowego, a także ich późniejsi użytkownicy. Działanie NOx na organizm można porównać do działania gazu bojowego. W organizmach roślinnych niszczą ich ciałka zieleni, opadają im liście, a w obliczu większych stężeń giną. Rejonem Polski w którym zjawisko to występuje na znaczną skalę są Puławy. W organizmie ludzkim powodują niszczenie płuc, zaburzenie procesów transportu tlenu przez krew, a nawet nowotwory. Dwutlenek azotu (NO₂) to gaz pochłaniający promienie słoneczne i wchodzący w skomplikowane reakcje fotochemiczne. W ich wyniku może powstać smog fotochemiczny (typu Los Angeles). Tworzy się on przy znaczmy ruchu samochodowym, upalnym dniu najczęściej w miastach klimatu gorącego. 

Fluor jest bardzo aktywnym, zielonym gazem. Jego źródłem są huty aluminium, a także zakłady ceramiczne. Objawem jego działania u ludzi jest biegunka i plamy na uzębieniu. U bydła powoduje on obniżenie mleczności.

Dużą część węglowodorów stanowią gazy o dużej lotności. Te które nas otaczają są w postaci gazów i pochodzą ze spalin samochodowych. Zagrożenie ze strony węglowodorów zależy od ich budowy. Są to związki pierścieniowe i im więcej mają pierścieni tym są groźniejsze. Najmniej toksyczne są węglowodory alifatyczne (mają budowę łańcuchową). Groźniejsze są węglowodory aromatyczne. Tworzą je pierścienie i niektóre są silnie rakotwórcze . ich toksyczność wzrasta po przyłączeniu jednej z następujących grup:

•         nitrowej;

•         aminowej;

•         nitrozowej.

Występują w naszym towarzystwie w czasie procesów przetwarzania ropy naftowej oraz węgla, a także w trakcie stosowania uzyskanych produktów. Zaliczamy do nich  rozpuszczalniki, smolę, asfalt i paliwa. Przykładowo warsztaty lakiernicze rozprzestrzeniające zapachy lakierów i rozpuszczalniku to zagrożenie dla naszego zdrowia. Poważnym zagrożeniem jest benzopiren przykładowo powstający podczas palenia papierosa. Benzoapiren jest wielopierścieniowym węglowodorem.  To z jego przyczyny ludzie palący chorują na raka krtani i płuc. W naturalnych warunkach węglowodory są utleniane do CO₂ i H₂O. Odpowiedzialne są za to mikroorganizmy ale niestety ten proces trwa bardzo długo. Jego tempo jest o wiele wolniejsze od tempa z jakim zanieczyszczamy nasze środowisko węglowodorami.

Natura

Do naturalnych zanieczyszczeń powietrza zalicza się:

-pyły i gazy pochodzące z wybuchów wulkanów

-aerozole i gazy emitowane z powierzchni wód i oceanów

-popioły pochodzenia roślinnego powstające podczas pożarów lasów i stepów oraz wypalania trawy

-aerozole powstałe w wyniku reakcji chemicznych gazów uwalnianych w procesach rozkładu materii organicznej

-gazy powstające na skutek wyładowań elektrycznych i spalania się meteorytów

-cząstki roślinne(zarodniki, grzyby, pyłki kwiatowe) i organizmy żywe (wirusy, bakterie, pierwotniaki)

Wybuchy wulkanów powodują katastrofalne zmiany. Stanowią ogromne zagrożenie zarówno dla zdrowia, jak i życia człowieka. Powodują także nieodwracalne zmiany w świecie przyrody- zwierzęta i rośliny giną pod wpływem erupcji wulkanu. Przede wszystkim powodują jednak zniszczenia na dużą skalę. Bywa, że całe miasta zostają zasypane popiołem wydobywającym się z wnętrze wulkanu, zmieszanym z deszczem. Ponadto przyczyniają się do powstania lawin i spływów błotnych, topnienia śniegu, który pokrywa ich zbocza.

Wietrzenie chemiczne, dekompozycja - procesy chemicznego rozkładu, w trakcie których dochodzi do rozpuszczania i uwalniania składników oraz syntezy nowych minerałów bądź pozostawiania trwałych produktów końcowych rozpadu. Wietrzenie chemiczne jest głównie spowodowane procesami rozpuszczania, hydratacji, hydrolizy, utleniania, redukcji i uwęglanowienia (karbonatyzacji) przebiegającymi głównie pod działaniem wody, tlenu, dwutlenku węgla, kwasów humusowych i bakterii.

- cząstki soli z wody morskiej

- odchody zwierzęce

-wymywanie składników gleby

- powodzie

- naturalne uwalnianie się ropy naftowej

-erozje skał- rozpad skał w skutek działania energii słonecznej, wody, powietrza i innych organizmów

---