Atmosfera jest to warstwa gazowa, która otacza Ziemię.
Mieszanina tworzących ją gazów zawarta w 20-kilometrowej warstwie nad
Ziemią nazywana jest powietrzem.
Podstawowymi składnikami powietrza są azot (78,09% objętości powietrza),
tlen (20,94% objętości powietrza), argon (0,93%) i CO
2
(ponad 0,04%).
Pozostałe składniki powietrza to gazy szlachetne takie jak: neon Ne, hel He,
krypton Kr, ksenon Xe, a także wodór H
2
, metan CH
4
, tlenki azotu N
2
O i
NO
2
,
ozon O
3
oraz amoniak NH
3
. Występują one w niewielkich ilościach.
.
Powietrze
zawiera także zmienne ilości pary wodnej: od 0,2% nad obszarami suchymi
do
6% nad akwenami w ciepłych rejonach. Skład powietrza i jego temperatura
zmieniają się w zależności od wysokości nad powierzchnią Ziemi.
Warstwowa budowa
atmosfery
W atmosferze wyróżnia się obszary
temperaturowe.
termosfera (85 - 2000 km)- nie rozchodzą
się w niej fale dźwiękowe i magnetyczne,
* egzosfera (500 - 2000 km) - brak tlenu; słabe
oddziaływanie grawitacyjne
* jonosfera (85 - 100 km)
mezosfera (50 - 85 km). Temperatura
początkowo maleje, ale w górnych częściach
rośnie.
stratosfera (12 - 50 km). W jej dolnej części
temperatura wynosi od -70
0
C do -50
0
C i rośnie
wraz z wysokością do ok. 0
0
C. Na wysokości
24-40 km występuje warstwa ozonu-jest to
ozonosfera.
troposfera (do ok. 12 km) sięga do 18 km
nad równikiem i 12 km nad biegunami,
występują w niej zjawiska atmosferyczne,
następuje spadek temperatury wraz z
wysokością 0,6°C na 100 m; temperatura w
niej wynosi od 15°C przy powierzchni Ziemi
do -50°C w górnej troposferze. Występują w
niej pionowe ruchy powietrza oraz spore
różnice w wilgotności. Troposferę zamyka
cienka warstwa o stałej temperaturze,
zwaną tropopauzą.
Ze względu na skład chemiczny w atmosferze wyróżnia się dwie
strefy – homosferę i heterosferę.
Homosfera- (do wysokości ok. 90 km). Tworzy ją powłoka gazowa
chroniąca życie na Ziemi przed promieniowaniem krótkofalowym.
Stanowi ona źródło wolnego tlenu, niezbędnego dla większości
organizmów żywych, w tym dla człowieka. Na wysokości 20-30 km
ponad powierzchnią Ziemi znajduje się warstwa wzbogacona w ozon
O
3
nazywana ozonosferą. Ozon powstaje z tlenu pod wpływem
promieniowania ultrafioletowego (UV).
UV
3 O
2
→ 2 O
3
Część ozonu ponownie przekształca się w tlen w reakcjach
cyklicznych z udziałem promieniowania UV utrzymujących
równowagę tych gazów w atmosferze. Ozon pochłania
promieniowanie UV w zakresie długości fal od 220 nm do 330 nm
(tzw. zakres UVB), które jest bardzo szkodliwe dla organizmów
żywych. Ozonosfera chroni więc Ziemię przed tym zabójczym
promieniowaniem.
Heterosfera- warstwa ponad homosferą (90 – 9600 km)- ma
niejednorodny skład. W dolnej warstwie dominuje azot, wyżej tlen
atomowy O (do ok. 1100 km), dalej hel, a najwyżej wodór atomowy
H. Heterosfera pełni funkcję filtru zatrzymującego
wysokoenergetyczne promieniowanie słoneczne.
Źródłami największej
ilości zanieczyszczeń
atmosfery są:
•przemysłowa produkcja
energii elektrycznej i
cieplnej,
•produkcja wyrobów
hutniczych, paliw,
cementu, nawozów
sztucznych, farb,
barwników, polimerów,
•ogrzewanie mieszkań,
•spalanie odpadów,
•transport,
Do podstawowych źródeł emisji zanieczyszczeń przemysłowych zalicza się
hutnictwo żelaza i stali oraz metali kolorowych. Podstawowymi rodzajami
wytwarzanych przez hutnictwo zanieczyszczeń są dwutlenek siarki i pył, ale
jest to przede wszystkim pył składający się z cząstek różnego rodzaju metali
ciężkich, a więc bardzo toksyczny. Ponadto huty żelaza i stali emitują
znaczne
ilości tlenku węgla, zaś huty aluminium - związków fluoru, pierwiastka
bardzo
szkodliwego dla wszystkich organizmów zwierzęcych i roślinnych.
ZAKŁADY CHEMICZNE
Najbardziej rozległą gamę zanieczyszczeń emitują do atmosfery zakłady
przemysłu chemicznego. Zaliczyć należy do nich produkcje nawozów
azotowych i fosforowych, paliw płynnych, olejów i smarów oraz włókien
sztucznych. W procesie wytwarzania najpopularniejszego z nawozów
azotowych - saletry amonowej - podstawowymi rodzajami zanieczyszczeń
emitowanych do atmosfery są pyły samej saletry i mocznika oraz amoniak i
tlenki azotu. Z kolei do produkcji nawozów fosforowych niezbędnym
surowcem jest kwas siarkowy. Jego produkcja, stanowi znaczne źródło emisji
związków siarki do atmosfery. Zanieczyszczenia te są także emitowane do
atmosfery w procesie produkcji właściwych nawozów fosforowych, obok
niezwykle toksycznych związków fluoru oraz pyłów.
CEMENTOWNIE
Pyłotwórczy jest przemysł materiałów budowlanych.
Cementownie emitują pyły neutralne pod względem chemicznym,
których oddziaływanie jest łagodniejsze od pyłów toksycznych, ale
ich ilości są uciążliwe dla otoczenia. Pyły te mogą być
przenoszone przez wiatr na znaczne odległości i oddziaływać na
obszary położone daleko od miejsca ich emisji. Pozostałe zakłady
tej gałęzi przemysłu (wapienniki, zakłady przeróbki kruszyw,
kamieniołomy oraz huty szkła i ceramiki) nie charakteryzują się
tak znaczną emisją, toteż ich uciążliwość jest odczuwalna jedynie
w skali lokalnej.
RAFINERIE ROPY NAFTOWEJ
Rafinerie ropy naftowej, produkujące paliwa, oleje i smary to
także bardzo uciążliwe źródła emisji zanieczyszczeń. W trakcie
przebiegu procesów technologicznych do atmosfery dostają się
obok znacznych ilości dwutlenku siarki i węglowodorów także
mniejsze ilości, ale za to bardzo toksycznych i dokuczliwych
substancji, takich jak: aceton, amoniak, benzen, czteroetylek
ołowiu, fenol, ksylen i toluen.
ZAKŁADY PAPIERNICZE
Przemysł celulozowo-papierniczy. Podobnie jak przemysł włókien
sztucznych, emituje szereg substancji o nieprzyjemnym zapachu.
PRZEMYSŁ ELEKTROMASZYNOWY
Przemysł elektromaszynowy jest szczególnie toksyczny dla
bezpośredniego otoczenia wskutek emisji metali ciężkich i
rozpuszczalników, powstających w procesie galwanizacji i
lakierowania.
PRZEMYSŁ WŁOKIENNICZY
W procesie produkcji włókien sztucznych podstawowymi
surowcami niezbędnymi w procesie technologicznym są
dwusiarczek węgla i siarkowodór (H
2
S). Substancje te stanowią
zarazem podstawowe rodzaje emitowanych do atmosfery
zanieczyszczeń. Obok szczególnie silnych właściwości toksycznych
charakteryzują się one wyjątkowo nieprzyjemnym zapachem.
ROLNICTWO
Powszechne używanie nawozów sztucznych i środków ochrony
roślin, rozpylanych przez samoloty ponad polami uprawnymi,
powoduje zanieczyszczenie atmosfery substancjami stałymi o
bardzo małych rozmiarach cząstek.
SPALANIE ODPADÓW
Spalanie jest jedna z dość popularnych form
unieszkodliwiania odpadów, zwłaszcza w krajach najbardziej
uprzemysłowionych. Wszelkiego rodzaju odpadki pochodzące z
gospodarstw domowych mają w tych krajach dużą wartość
kaloryczną. Umożliwia to nie tylko ich bezpośrednie spalanie,
ale także energetyczne wykorzystanie. Ilość zanieczyszczeń
emitowanych przez wszystkie spalarnie, zainstalowane na
świecie, szacuje się na tym samym poziomie, co
zanieczyszczeń dostarczanych wskutek naturalnych pożarów
lasów i stepów. Erozja gleb może dostarczać dużych ilości
cząstek stałych o średnicy do 2,5 µm. Mogą być one unoszone
z wiatrem na znaczne odległości.
PRODUKCJA ENERGII
Większość energii elektrycznej produkowanej na świecie pochodzi ze
spalania paliw stałych, płynnych i gazowych. Spalaniu paliw towarzyszy
dostarczanie ogromnych ilości zanieczyszczeń do powietrza
atmosferycznego, zależnie przede wszystkim od rodzaju spalanego
paliwa. Gaz ziemny uważany jest za paliwo względnie czyste, olej
opałowy powoduje emisje zanieczyszczeń gazowych, głównie
dwutlenku węgla, dwutlenku siarki i tlenków azotu, natomiast spalanie
węgla bywa najbardziej uciążliwe; bo obok tych samych substancji
gazowych do atmosfery wydziela się także pył. W czasie spalania węgla
emitowane są przede wszystkim dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu
(NOx), tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO2), zaś pyły zawierają
metale ciężkie (np. ołów, cynk, kadm). Spalanie paliw kopalnych w
Europie w 1998 r. dostarczyło do atmosfery około 5 670 000 tys. ton
dwutlenku węgla (CO2). Spośród wszystkich paliw kopalnych najwięcej
siarki zawiera węgiel, ale jest to bardzo zróżnicowane zależnie od
gatunku węgla. Emisje siarki wskutek produkcji energii elektrycznej
przyczyniają się w znacznym stopniu do powstawania kwaśnych
deszczy. W niektórych krajach większość energii elektrycznej jest
uzyskiwana ze źródeł innych niż paliwa kopalne, co znacząco poprawia
jakość powietrza zarówno w skali regionalnej jak tez lokalnej.
Przykładowo we Francji około 65% energii elektrycznej uzyskuje się z
elektrowni jądrowych, zaś w Norwegii ponad 90% pochodzi z
hydroelektrowni.
RUCH ULICZNY
Udział transportu w globalnym zanieczyszczaniu powietrza jest znaczny, a w
krajach wysoko rozwiniętych przewyższa lub dorównuje udziałowi przemysłu.
W skali globalnej samochody wydalają corocznie do atmosfery niemal 300
mln t toksycznych spalin. Spaliny z silników benzynowych zawierają tlenek
węgla (CO) i tlenki azotu (NOx), węglowodory (lotne związki organiczne),
dwutlenek siarki (SO2) i cząstki stale. Silniki Diesla emitują mniej
szkodliwych gazów (np. 20 razy mniej tlenku węgla (CO), 8 razy mniej
węglowodorów), ale więcej sadzy. W Europie i Ameryce Północnej tylko 10%
NOx jest pochodzenia naturalnego, reszta to skutek wysokotemperaturowego
spalania paliw kopalnych np. w silnikach samochodów (w temperaturze 1200-
1800°C). Transport dostarczał do atmosfery duże ilości ołowiu szczególnie w
latach 1940-1960, kiedy ołów był dodawany do paliwa jako środek
przeciwstukowy. W latach 70-tych XX w. pojawiła się benzyna bezołowiowa,
najpierw w USA, która stopniowo zaczęła zastępować paliwo z ołowiem.
ROZWÓJ TRANSPORTU
Na przykładzie Delhi w Indiach.
W latach 70. XX w. jeden silnik autobusowy dostarczał w ciągu 1 godziny około 1000
m3 spalin, zawierających 3,5 g ołowiu czyli (3500 µg/m3). Obecnie dopuszczalny
w Unii Europejskiej jest poziom: 5 µg/m3 powietrza (nie spalin!) w ciągu 30
minut. Ponadto, zwłaszcza w krajach rozwiniętych, używa się benzyny bezołowiowej,
dzięki czemu transport nie jest już dostawca ołowiu. Wpływ wdychania ołowiu i innych
metali ciężkich na ludzi jest często widoczny dopiero po wielu latach, gdyż gromadzą się
one w naszym organizmie i działają stopniowo. W Unii Europejskiej od 2000 r.
obowiązuje zakaz sprzedaży benzyny zawierającej ołów. Ponadto silniki dieslowskie nie
emitują związków ołowiu. Pyły emitowane przez transport do atmosfery pochodzą nie
tylko ze spalania paliw, ale także ze zdzierania się nawierzchni dróg, opon czy
hamulców. Obecnie wiele samochodów posiada katalizatory, co znacznie ogranicza
emisje zanieczyszczeń. Z drugiej strony, liczba samochodów wciąż wzrasta, co sprawia,
ze zanieczyszczenie powietrza jest ciągle aktualnym problemem. Przykład Delhi
pokazuje jak wzrost liczby ludności idzie w parze ze wzrostem liczby samochodów.
Wykres pokazuje, ze główne zanieczyszczenia powietrza w Delhi to te dostarczane
przez transport (NO2), a nie przez energetykę (SO2). Katalizatory powodują emisje
bardzo drobnych cząstek metali ciężkich: platyny, rodu, a ich oddziaływanie na
środowisko jest nieznane.
TRANSPORT POWIETRZNY A
ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA
Innym środkiem transportu, zagrażającym
środowisku, jest samolot. Pasażerski odrzutowiec
wydziela w trakcie startu tyle zanieczyszczeń
gazowych, co pracujące w tym samym czasie
silniki prawie 7000 samochodów osobowych.
Natomiast każdy przelot takiego pasażerskiego
samolotu związany jest z emisją dużych ilości
zanieczyszczeń, mających wpływ nawet na ozon
stratosferyczny.
Lotne związki organiczne (LZO) to głównie substancje chemiczne
zbudowane z wodoru i węgla. Nazywa się je także węglowodorami.
Najpopularniejszym jest metan a pozostałe to np. benzen, terpen,
izopren czy benzopiren. Metanu jednak zazwyczaj nie wlicza się w
statystykach do lotnych związków organicznych, a traktuje przede
wszystkim jako gaz cieplarniany. LZO pochodzą zarówno z naturalnych
jak też antropogenicznych źródeł. Całkowita emisja ze źródeł
naturalnych jest znacznie większa niż ze źródeł antropogenicznych, ale
w obszarach zurbanizowanych to właśnie emisja antropogeniczna
przeważa. Głównymi jej źródłami są spaliny samochodowe i
rozpuszczalniki. W 1995 r. w skali globalnej, wskutek spalania paliw w
silnikach samochodowych, produkcji przemysłu chemicznego
i rafineryjnego oraz używania rozpuszczalników w procesach
przemysłowych zostało wyemitowane do atmosfery 159 634 tys. ton
węglowodorów (nie wliczając metanu). Około 23% tych emisji (36 782
tys. ton) pochodzi z Europy. Węglowodory w znacznym stopniu
przyczyniają się do powstawania smogu fotochemicznego, a ponadto
niektóre z nich mają działanie rakotwórcze.
Źródła te dostarczają do atmosfery substancji szkodliwych w postaci
stałej (pyły i dymy), ciekłej (aerozole) i gazowej (pary, gazy).
Głównymi składnikami pyłów są metale (Zn, Hg, Pb, Cd, As), ich tlenki, a także
azbest i węglowodory wielopierścieniowe.
Aerozole zanieczyszczają atmosferę substancjami organicznymi stosowanymi
jako kosmetyki, lekarstwa, farby, lakiery a także substancjami
rozpylającymi. W tej roli do niedawna były używane związki
fluorowcopochodne metanu lub etanu zwane freonami. Po pewnym czasie
okazało się, że w górnych warstwach atmosfery freony pod wpływem
działania promieniowania UV rozkładają się na pierwiastki składowe-
węgiel, fluor atomowy i chlor atomowy. Atomy fluoru i chloru, reagując
gwałtownie z ozonem, tworzą dziurę ozonową. Ozon jest bezbarwnym
gazem zawierającym te same atomy, co tlen. Choć stanowi mniej niż jedna
milionowa część atmosfery, tworzy ochronna tarcze wokół Ziemi.
Zatrzymuje ona słoneczne promieniowanie ultrafioletowe B, mogące
uśmiercić lub uszkodzić żywe komórki roślin i zwierząt. W normalnych
warunkach zanikające cząsteczki ozonu są natychmiast przez nowe. Ale
jeżeli w atmosferze są obecnie związki chloru, ozon się nie regeneruje. W
rezultacie warstwa ozonu staje się coraz cieńsza. Dane z satelitów
wskazują, ze niedobór ozonu na świecie powiększa się. Niektóre kraje
zakazały używania związków chemicznych uszkadzających powłokę
ozonowa, ale miną lata zanim stężenie w atmosferze wyemitowanych
dotychczas gazów obniży się.
Najbardziej rozpowszechnione gazowe zanieczyszczenia atmosfery to tlenki węgla,
siarki i azotu, siarkowodór, fluorowodór, węglowodory alifatyczne i aromatyczne.
Tlenek wegla (CO) - powstaje w wyniku niezupełnego spalania wegla. Jest niezwykle
groźny, silnie toksyczny. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie). Najbardziej
wrażliwy na jego działanie jest mózg. Około 80% zawartego w powietrzu CO jest
wiązana z hemoglobina we krwi, tworząc karboksyhemoglobinę (HbCO), niezdolna do
przenoszenia tlenu, co prowadzi do niedotlenienia tkanek. Przy zawartości ok. 20%
HbCO we krwi mówimy o tzw. "ostrym zespole mózgowym" charakteryzującym się
spadkiem czujności i rozróżniania, sennością, dezorientacja, w końcu może dojść do
śpiączki i śmierci. Po długiej ekspozycji w warunkach wysokiego stężenia CO może
nastąpić również uszkodzenie mięśnia sercowego.
Tlenki azotu (NOx) - główne rodzaje występujących w atmosferze tlenków to tlenek
azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO2). NO jest gazem bardziej aktywnym i szybko
utlenia się do NO2. Tlenek azotu ma działanie toksyczne. Obniża odporność organizmu
na infekcje bakteryjne, działa drażniąco na oczy i drogi oddechowe, jest przyczyna
zaburzeń w oddychaniu, powoduje choroby alergiczne (m.in. astmę). Tlenki azotu są
prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W
połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach
atmosferycznych zjawisko smogu fotochemicznego (tzw. letniego). Po utlenieniu w
obecności pary wodnej, maja również udział w tworzeniu kwaśnych deszczów i ich
niszczącym działaniu.
Tlenek siarki (IV)SO
2
- powstaje głównie w procesie spalania paliw stałych
zawierających zwykle domieszki siarki i jej związków. Ma działanie toksyczne,
atakuje
najczęściej drogi oddechowe i struny głosowe. Po wniknięciu do ściany dróg
oddechowych przenika do krwi i dalej do całego organizmu. Kumuluje się w
ściankach
tchawicy i oskrzelach oraz w wątrobie, śledzionie, mózgu i węzłach chłonnych.
Duże
stężenie SO
2
może prowadzić również do zmian w rogówce oka. Szczególna
szkodliwość na zdrowie człowieka przypisuje się jednoczesnemu skażeniu
powietrza
SO
2
i siarczanami, jak tez mieszanina SO
2
, cząstek stałych i innych substancji
powstających przy spalaniu kopalin.
Amoniak (NH
3
)- jest gazem o charakterystycznym, gryzącym zapachu.
Substancja szkodliwa, działa silnie drażniąco na błony śluzowe dróg
oddechowych, oczu i na skórę. Wywołuje przykre uczucie pieczenia w gardle,
kaszel, ślinotok, nudności, łzawienie bóle głowy. Przy dużych dawkach mogą
powstać owrzodzenia prowadzące do przebicia, po czym następuje ciężkie
uszkodzenie oka, mogące doprowadzić do utraty wzroku. U osób, które
przeżyły zatrucie amoniakiem powstają z reguły nieodwracalne zmiany w
płucach i drogach oddechowych. Częste przebywanie w atmosferze
zawierającej amoniak może doprowadzić do przewlekłych nieżytów dróg
oddechowych oraz zaburzeń w trawieniu i przemianie materii.
Z zanieczyszczeniem atmosfery są również związane takie zjawiska
jak: efekt
cieplarniany, kwaśne deszcze, dziura ozonowa i smog.
Efekt cieplarniany
W chłodny, słoneczny dzień temperatura
wewnątrz szklarni jest znacznie wyższa niż na
zewnątrz. Dzieje się tak, ponieważ ściany
szklarni działają w jedna stronę, jak zawory:
szkło przepuszcza promieniowanie świetlne,
ale zatrzymuje większość ciepła wewnątrz
szklarni.
Ziemia i jej atmosfera działają podobnie.
Światło słoneczne ociepla powierzchnie Ziemi: ciepło promieniuje w górę,
przenikając przez atmosferę, ale tam jest zatrzymywane przez tzw. "gazy
szklarniowe", jak dwutlenek wegla, para wodna i metan. Zjawisko to nazywane
jest efektem szklarniowym. Gdyby go nie było, temperatura na ziemi byłaby
obecnie niższa. Spalając paliwa kopalne, takie jak węgiel i ropa naftowa,
zwiększamy zawartość dwutlenku węgla w atmosferze o ok. 0,3% rocznie.
Ponieważ jest on najważniejszym gazem szklarniowym, naukowcy spodziewają
się, że klimat Ziemi ocieplał się będzie nadal wraz ze wzrostem stężenia CO2. W
ciągu ostatnich stu lat średnie temperatury roczne podniosły się juz o 0,50C
Jeśli ten wzrost temperatury będzie trwał nadal, prawdopodobnie dojdzie do
podniesienia się poziomu mórz i oceanów, zmieni się także klimat. Tylko niektóre
rejony globu będą się ochładzać. Wiele krajów ogranicza, zatem emisje gazów
szklarniowych, ale nie wiadomo, czy to wystarczy, aby zatrzymać proces
globalnego ocieplenia.
Smog
Są to zanieczyszczenia powietrza unoszące się nad dużymi aglomeracjami miejskimi i
okręgami przemysłowymi. Smog powstaje w wyniku emisji zanieczyszczeń w
warunkach inwersji temperatury, gdy brak jest ruchów powietrza. Wyróżnia się tzw.
smog fotochemiczny i smog kwaśny. Smog fotochemiczny powstaje w upalne dni.
Spowodowany jest wzrostem stężenia tlenków azotu, węglowodorów i innych
składników, przede wszystkim spalin samochodowych, które ulegają przemianom
fotochemicznym. Natomiast smog kwaśny (mgła przemysłowa) tworzy się w powietrzu
wilgotnym i silnie zanieczyszczonym, głównie dwutlenkiem siarki i wegla oraz pyłem.
Smog stanowi poważne zagrożenie dla organizmów roślinnych i zwierzęcych. Na jego
działanie szczególnie narażeni są ludzie cierpiący na choroby układu oddechowego i
choroby serca, zwłaszcza osoby starsze i dzieci. Poza tym wywołuje on choroby roślin,
niszczenie urządzeń i budynków, w tym cennych zabytków kultury.
Kwaśne deszcze
Kwasy powstałe w powietrzu z tlenków azotu i siarki powodują zakwaszenie gleby, do
której dostają się kwaśne opady. Kwaśne opady niszczą rośliny, uszkadzają ich
korzenie i uniemożliwiają prawidłowy wzrost. Powodują osłabienie odporności drzew
na szkodniki i choroby, co jest przyczyną masowego usychania lasów w bardziej
zanieczyszczonych rejonach Polski (np. w Sudetach).
Zanieczyszczenia powietrza stanowią zagrożenie dla zdrowia
człowieka, a także negatywnie wpływają na funkcjonowanie
środowiska przyrodniczego. Powodują tez straty ekonomiczne.
Warunki meteorologiczne w znacznym stopniu modyfikują
oddziaływania zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia pyłowe i gazowe
wywołują liczne schorzenia i choroby, stanowiąc istotne zagrożenie
zdrowia oraz życia człowieka. Zanieczyszczenia powietrza najczęściej
oddziałują w sposób systematyczny, w małych dawkach, wywołując
schorzenia chroniczne. Jednak, w szczególnych przypadkach mogą
wywoływać ostre dolegliwości. W przypadku roślin uprawnych
zanieczyszczenia pochodzące z powietrza atmosferycznego prowadza
do spadku plonów w rolnictwie, w wyniku zakwaszenia gleby, jak i
bezpośredniego szkodliwego oddziaływania na rośliny. Straty w lasach
związane są zarówno ze zmniejszeniem ich produktywności, jak i ze
zniszczeniem drzew w wyniku wysokich stężeń szkodliwych gazów w
atmosferze. W odniesieniu do globalnych zmian klimatycznych
najistotniejsze są jednak oddziaływania zanieczyszczeń powietrza na
ekosystemy roślinne i wodne. Wiąże się to, bowiem z jedynym z
podstawowych procesów wymiany gazów pomiędzy atmosfera a
biosfera i hydrosfera - asymilacja dwutlenku węgla.
Zanieczyszczenia powietrza powodują również liczne straty
ekonomiczne ponoszone przez społeczeństwo i gospodarkę. Ich
ocena jest jednak bardzo trudna. Trudna jest zarówno
identyfikacja szkód, określenie ich zasięgu, jak i oszacowanie
rozmiarów. Straty ponoszone przez gospodarkę z powodu
zanieczyszczenia powietrza można podzielić na cztery grupy: -
straty związane z wydatkami ponoszonymi na ochronę powietrza
atmosferycznego, - wydatki ponoszone w związku z obniżeniem
stanu zdrowotnego społeczeństwa, - straty samych surowców,
których część zostaje wydzielona do atmosfery w postaci lotnej, -
straty spowodowane zwiększona korozja narzędzi, materiałów i
wyrobów gotowych oraz niszczeniem substancji budynków,
budowli i zabytków kultury. Istnieje związek pomiędzy warunkami
meteorologicznymi a zanieczyszczeniem powietrza. Główną role
odgrywa ruch powietrza, który wpływa z jednej strony na szybkie
rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń powietrza, z drugiej na
lokalne obniżanie jego poziomu. Przenoszenie różnych
zanieczyszczeń na dość duże odległości, może prowadzić do ich
negatywnego oddziaływania na ekosystemy znacznie oddalone od
źródeł emisji (np. w syberyjskiej czy kanadyjskiej tajdze). Z drugiej
strony, w pobliżu źródeł emisji niebezpieczne bywają zjawiska
stagnacji powietrza i inwersji temperatury. Jeżeli źródło emisji
(np. wylot komina) znajduje się poniżej inwersyjnej warstwy
powietrza, to emitowane zanieczyszczenia nie mogą przedostawać
się ku górze i kumulują się w najbliższym otoczeniu źródła emisji.
W klimacie umiarkowanym zjawisko inwersji pojawia się nie tylko w dolinach, w
regionach górskich, ale także na terenach równinnych. Podczas trwania inwersji para
wodna może osiągnąć temperaturę niższą od punktu kondensacji. Wówczas pojawia się
mgła, co jeszcze bardziej komplikuje sytuacje, powstaje, bowiem smog. Nie pozwala
on na przenikanie światła, utrudnia, zatem ogrzanie dolnych części atmosfery,
przedłużając stan inwersji. Zawiera przy tym niezwykle niebezpieczne stężenia
groźnych dla zdrowia i życia zanieczyszczeń. Zjawisko smogu doprowadzało juz
wielokrotnie do wzrostu liczby zachorowań i zgonów w wielu regionach świata.
Dobrym przykładem problemów z zanieczyszczeniem powietrza, ale tez sposobu
radzenia sobie z nimi jest miasto Meksyk gdzie 3 miliony samochodów spala
codziennie 17,3 mln litrów benzyny i 5 mln litrów oleju (dane z 1997 r.), co daje 75%
wszystkich zanieczyszczeń powietrza tam występujących. W 1999 r. stężenie ozonu
przekraczało dozwolone normy przez 300 dni. W latach 1990-92 średnio przez 177 dni
w roku stężenie różnych zanieczyszczeń przekraczało stany alarmowe, zaś w 1999 r.
zdarzyło się to tylko 5 razy. Dozwolone normy zanieczyszczeń są niższe niż normy dla
stanów alarmowych. Gdy wystąpi stan alarmowy władze miasta mogą np. nakazać
ograniczenie używania samochodów w mieście. Postęp w czystości powietrza w
Meksyku jest rezultatem działań lokalnych władz. Średni wskaźnik stężenia ozonu
zmniejszył się z 197,6 w 1990 r. do 144 w 1999 r. W tym przypadku norma wynosi 100
punktów, a 1 punkt to równoważnik ekspozycji na stężenie 0,11 ppm przez 1 godzinę.
Tak duży postęp w polepszaniu jakości powietrza wskazuje, ze nawet duże miasta
mogą redukować zanieczyszczenia powietrza.
Usuwanie ciekłych i stałych zanieczyszczeń powietrza wymaga
stosowania odpylaczy.
W urządzeniach tych wykorzystuje się procesy, takie jak:
• Filtrowanie- jest to przepuszczanie gazów przez warstwę
pochłaniającą, np. filc, włókna sztuczne, bawełnę;
• Zraszanie i przemywanie- zraszanie powietrza w wieżach wodą, która
wymywa zanieczyszczenia;
• Osadzanie- opadanie zawartych w gazach pyłów na dno komory na
zasadzie siły ciążenia, siły bezwładności (w tzw. koncentratorach), pod
działaniem sił odśrodkowych (w tzw. cyklonach), za pomocą wysokiego
napięcia (w tzw. filtrach Cotrella) lub ultradźwięków.
Zanieczyszczenia gazowe usuwa się, stosując metody fizykochemiczne,
polegające
na połączeniu procesu fizycznego z przebiegiem reakcji chemicznej, w wyniku
której
powstają substancje użyteczne. Procesy prowadzi się na mokro w absorberach
(pochłanianie zanieczyszczeń) lub na sucho- na adsorbentach (powierzchniowe
gromadzenie zanieczyszczeń).
Dodawanie sproszkowanego wapienia do spalania zasiarczonego węgla i
przepuszczenie gazów odlotowych przez zawiesinę wapna powoduje chemiczne
związanie wydzielającego się w tym procesie SO
2
i zapobiega zanieczyszczaniu
atmosfery:
2 CaCO
3
+ 2 SO
2
+ O
2
→ 2 CaSO
4
+ 2 CO
2
Ca(OH)
2
+ SO
2
→ CaSO
3
+ H
2
O
Ca(OH)
2
+ CO
2
→ CaCO
3
+ H
2
O
Do pochłaniania stosuje się też inne substancje, np. węgiel aktywny czy żel
krzemionkowy, wykorzystywane w fabrykach chemicznych, lakierniach,
drukarniach,
pralniach chemicznych.
Jedną z metod oczyszczania powietrza z gazowych trucizn jest ich katalityczne
utlenianie na substancje mniej szkodliwe. Tak usuwa się CO, H
2
S, CS
2
,
węglowodory,
tlenki azotu i organiczne związki siarki. Katalizatorami są metale takie jak:
platyna,
pallad, nikiel, miedź, srebro, wanad lub ich sole (ZnCl
2
).
Stosując tę metodę, w cyklu reakcji można otrzymać z SO
2
siarczan (VI)
amonu,
wykorzystywany jako nawóz sztuczny:
V
2
O
5
SO
2
→ SO
3
SO
3
+ 2 (NH
3
*H
2
O) → (NH
4
)
2
SO
4
+ H
2
O
Dużą rolę w ochronie środowiska przyrodniczego odgrywają lasy. Drzewa
oczyszczają
powietrze. Na przykład 1ha lasu bukowego odfiltrowuje rocznie z powietrza
około 70 t
pyłu, a 1ha lasu świerkowego około 30 ton.
Lasy działają jak płuca, które oddychają ditlenkiem węgla i wydzielają tlen.
Lasy
chronią glebę przed erozją i zbyt szybkim wyparowywaniem wilgoci.
Drzewa
umożliwiają obieg wody między ziemią a powietrzem, w ten sposób
regulują jego
wilgotność i temperaturę.
