Zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczeniami powietrza są wszystkie substancje, które znajdują się w atmosferze, a nie są jej naturalnymi składnikami. Do zanieczyszczeń powietrza zalicza się też naturalne substancje powietrza atmosferycznego, ale występujące w znacznie zwiększonych ilościach.
Zanieczyszczenia powietrza można podzielić na 4 grupy:
1. Gazy i pary związków chemicznych np.: tlenki węgla, siarki, azotu.
2. . Drobne kropelki cieczy, np. kropelki zasad, kwasów, rozpuszczalników
3. Drobne ciała stałe, np. popioły, pyły, związki metali cięższych, sadze
4. Mikroorganizmy, których ilość lub rodzaj nie jest charakterystyczny dla naturalnego składu powietrza.

Źródła zanieczyszczeń powietrza
Źródła zanieczyszczeń powietrza możemy podzielić na dwie grupy: pochodzenia naturalnego i te stworzone przez człowieka. Do momentu gwałtownego rozwoju przemysłowego praktycznie wszystkie zanieczyszczenia powietrza były pochodzenia naturalnego. . Powstawały one między innymi w wyniku wybuchów wulkanów, pożarów lasów i stepów , sawann i stepów, wydzielania gazów przez tereny bagniste, parowania wód słonych, erozji gleb i skał, burz piaskowych na pustyniach, wytwarzania pyłków przez rośliny zielone, opadania pyłu kosmicznego.

Poniższa tabela przedstawia wartości całkowitej emisji głównych zanieczyszczeń powietrza.

Zanieczyszczenie Wartość emisji w tys. ton (1997)
Dwutlenek siarki (SO2) 2368
Dwutlenek azotu (NO2) 1154
Dwutlenek węgla (CO2) 373200
Niemetalowe lotne związki organiczne 1089
Amoniak (NH4) 364
Pyły 1250

Najwięcej zanieczyszczeń powietrza wytwarza przemysł paliwowo- energetyczny, następnie przemysł metalurgiczny oraz przemysł chemiczny. Zanieczyszczenia powietrza są ubocznym skutkiem wielu procesów technologicznych. Rafinerie i petrochemie wydzielają do powietrza niektóre uboczne produkty przeróbki ropy naftowe. Huty kopalnie i cementownie wytwarzają dużą ilość pyłów i innych drobnych ciał stałych zanieczyszczających powietrze atmosferyczne.
Na zanieczyszczenia powietrza wpływa też przemysł rolno- spożywczy. Wraz z wytwarzaniem niektórych produktów emitowane są odory- substancje o bardzo nieprzyjemnym zapachu.
Znaczny udział w zanieczyszczeniach powietrza ma też komunikacja – szczególnie transport kołowy. Obliczono, że wraz ze spalinami samochodowymi wydzielana jest w Ameryce Północnej trzecia część całkowitej emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Ponadto spaliny pojazdów zawierają m.in. tlenki azotu, siarki, związki ołowiu. Transport lotniczy przyczynia się do zanieczyszczania dolnych warstw stratosfery, co niekorzystnie wpływa na stan ozonosfery i może być jedną z przyczyn powstania dziury ozonowej. Nie należy również zapominać o transporcie wodnym, który oprócz powietrza zanieczyszcza również wody.
Na stan powietrza atmosferycznego niekorzystnie wpływa też składowanie i utylizacja ścieków i odpadów. Rozkład substancji organicznych prowadzi do emisji metanu (jednego za gazów cieplarnianych) oraz gazów będącymi substancjami zapachowymi, które są uciążliwe dla środowiska.
Ostatnim źródłem zanieczyszczenia powietrza są gospodarstwa domowe. Emitują one do atmosfery gazy powstałe w wyniku spalania węgla potrzebnego do ogrzewania mieszkań.

Skutki zanieczyszczenia powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza wpływają ujemnie na całe środowisko przyrodnicze. Niszczą zasoby przyrody ożywionej i nieożywionej.
Wonne substancje są uciążliwe dla ludzi i zwierząt. Bardzo często tymi substancjami są węglowodory aromatyczne. Są to związki chemiczne szczególnie niebezpieczne dla ludzi ponieważ mają właściwości rakotwórcze. Podwyższone stężenie dwutlenku siarki w powietrzu atmosferycznym powoduje u ludzi podrażnienie błon śluzowych.
Jedną z najbardziej toksycznych substancji emitowanych do atmosfery jest ołów. Może on uszkadzać ośrodkowy i obwodowy układ nerwowy oraz zakłócać pracę wątroby, serca i nerek. Do organizmu dostaje się głównie drogą pokarmową i oddechową. Ołów ujemnie wpływa również na rośliny. Najbardziej wrażliwe na ołów są drzewa iglaste. Osłabia przede wszystkim ich wzrost i rozwój.
Na zdrowie człowieka wpływają również niekorzystnie wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia pyłowe. Długotrwałe wdychanie pyłów nieorganicznych prowadzi do powstania pylicy płuc - przewlekłej choroby układu oddechowego. Zanieczyszczenia powietrza mogą również powodować zaburzenia reprodukcji oraz alergie.
Występowanie w powietrzu gazów absorbujących promieniowanie podczerwone, takich, jak dwutlenek węgla, metan, tlenki azotu, freony oraz para wodna jest przyczyną występowania efektu cieplarnianego. Ponadto występujące w atmosferze freony są główną przyczyną zmniejszania warstwy ozonu i powstawania dziury ozonowej.
Niektóre gazy wydzielane przez przemysł w reakcji z cząsteczkami wody zawartej w atmosferze tworzą słabe kwasy nieorganiczne. Na skutek tego powstają kwaśne opady atmosferyczne. Widocznym skutkiem tych opadów jest rozpoczynające się od powierzchni i postępujące w głąb niszczenie metalowych elementów konstrukcyjnych - korozja. W postaci kwaśnych deszczy powodują zakwaszanie wód powierzchniowych i gleb. Ma to ujemny wpływ na faunę i florę. Ustalono, że już przy pH wody równym 5,4 zatrzymuje się reprodukcja wszystkich gatunków ryb. Zakwaszanie gleb może powodować przemiany glinokrzemianów i uwalnianie toksycznego dla organizmów glinu. W glebach kwaśnych szybciej zachodzi wymywanie składników odżywczych.
Myślę, że nietrudno domyśleć się skutków zakwaszenia środowiska. Wiele organizmów o wąskim zakresie tolerancji ekologicznej na zmiany odczynu środowiska zniknie z powierzchni Ziemi. W lasach pozostaną jedynie niektóre gatunki drzew iglastych, które mogą utrzymywać się przy życiu w lekko kwaśnym środowisku glebowym.
Szczególnie narażone na zanieczyszczenia powietrza są lasy. Są one wrażliwe na związki fluoru, siarki, azotu, chloru, cynku, ołowiu, miedzi oraz węglowodory. Obliczono, że szkodliwość fluoru na rośliny jest aż ok. 100 razy większa od szkodliwości dwutlenku siarki.
Zwiększanie poziomu zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego przez przemysł paliwowo - energetyczny, wydobywczy, rafineryjny, petrochemiczny, itd. znajdzie zatem odzwierciedlenie w innych działach gospodarki. Na skutek zmniejszania się ilości plonów rolnych, ilości i jakości drzew oraz zwierzyny ucierpi przede wszystkim rolnictwo, leśnictwo, łowiectwo i rybołówstwo.
Nadmierne zanieczyszczenie powietrza występuje obecnie nad ponad 20% powierzchni Polski, głównie w okolicach okręgów przemysłowych oraz dużych ośrodków miejskich.

Ochrona powietrza

Zagadnienia związane z ochroną powietrza reguluje ustawa z dnia 31 stycznia 1980 r. o ochronie i kształtowaniu środowiska. Ustawa ta określa zasady ochrony i racjonalnego kształtowania środowiska, zmierzające do zapewnienia współczesnemu i przyszłym pokoleniom korzystnych warunków życia.
Z pewnością nigdy nie będzie możliwe całkowite zatrzymanie emisji szkodliwych substancji. Aby chronić nasze powietrze, należy więc podejmować działania mające na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery.
Wszystkie fabryki, huty i inne ośrodki przemysłu posiadające kominy odprowadzające gazy spalinowe powinny stosować filtry kominowe.
Ważną rolę w zanieczyszczaniu powietrza odgrywa komunikacja. Praktycznie każdy człowiek może wpłynąć na zmniejszenie poziomu emisji spalin samochodowych poprzez korzystanie ze środków transportu publicznego oraz pojazdów nie zanieczyszczających powietrza atmosferycznego, takich, jak rowery.
Znaczne ilości gazów zanieczyszczających powietrze atmosferyczne są emitowane również w wyniku spalania paliw w celu ogrzewania budynków mieszkalnych. Należy w tym przypadku używać filtrów służących do oczyszczania gazów odprowadzanych przez kominy do atmosfery. Można także stosować materiały izolacyjne chroniące budynki przed nadmierną utratą ciepła, dzięki czemu możliwe będzie ograniczenie spalania węgla. W celu ograniczenia emisji gazów powstających w wyniku rozkładu substancji organicznych znajdujących się na wysypiskach śmieci, należy opracować nowe metody utylizacji śmieci.
W ośrodkach miejskich można chronić powietrze poprzez właściwe lokowanie nowych zakładów przemysłowych. W dużych miastach ważną rolę pełnią również izolacyjne pasy zieleni, które, oprócz pochłaniania pewnych ilości zanieczyszczeń powietrza, tłumią hałas (pas zieleni o szerokości 50 m zmniejsza natężenie hałasu o 20 dB).
Obecnie zanieczyszczenie powietrza nie jest już niestety tylko problemem lokalnym. Stanowi problem międzynarodowy. W związku z tym podpisywane są umowy międzynarodowe dotyczące ograniczania emisji szkodliwych gazów i pyłów. Dnia 13 listopada 1979 roku 35 krajów (w tym Polska) podpisało Konwencję o Transgranicznym Zanieczyszczeniu Powietrza. Ma ona na celu ograniczanie ilości i zasięgu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń powietrza.
Z pewnością pocieszającym zjawiskiem jest fakt, iż emisja pyłów w Polsce w latach od 1989 do 1993 zmniejszyła się z 2,4 mln ton do 1,5 mln ton rocznie. Może to być dowodem troski o stan powietrza atmosferycznego.







Efekt cieplarniany

Ziemia posiada atmosferę o grubości ponad 1000 kilometrów. Atmosfera zawiera masy powietrza, które zatrzymują i magazynują ciepło pochodzące ze słońca pod postacią promieniowania podczerwonego. Podwyższenie temperatury powierzchni Ziemi będące skutkiem zatrzymywania energii słonecznej przez gazy cieplarniane nazywane jest efektem cieplarnianym lub "szklarniowym".

Mechanizm powstawania efektu cieplarnianego

Znaczna część promieniowania słonecznego jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. W skutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania. Znaczna część tego promieniowania pochłaniania jest przez znajdujące się w powietrzu cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promienia zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną efektu cieplarnianego.


Gazy cieplarniane
Gazy cieplarniane są lotnym substancjami chemicznymi, których budowa fizyczno- chemiczna pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego.
Na wykresie przedstawionych jest 5 najważniejszych gazów cieplarnianych.
W powstawaniu efektu cieplarnianego najważniejszą rolę odgrywa dwutlenek węgla, którego udział wynosi 50%.
Wysoki udział w powstawaniu efektu cieplarnianego ma również metan (CH4) - 18%. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, dlatego też jego znaczne ilości są uwalniane do atmosfery wraz z wydobywanym węglem kamiennym i ropą naftową.
Freony, przeciwieństwie do pozostałych gazów, nie powstają w sposób naturalny. Powstają one jedynie w wyniku reakcji chemicznych przeprowadzonych przez człowieka i stosowane są w chłodnictwie oraz do produkcji aerozoli. Freony są szczególnie niebezpiecznymi gazami, nie tylko ze względu na bardzo małą aktywność chemiczną, czego skutkiem jest duża trwałość. Należy także zauważyć, że freony powodują rozkład ozonu (O3) na tlen (O2), czego skutkiem jest powstanie tzw. dziury ozonowej.
Udział ozonu w powstawaniu efektu cieplarnianego wynosi 12%. Powstaje w sposób naturalny - z tlenu pod wpływem wyładowań atmosferycznych lub promieniowania ultrafioletowego.
Najmniejszą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego spośród gazów wymienionych na wykresie odgrywają tlenki azotu - 6%. Do środowiska dostają się głównie wraz ze spalinami samochodów oraz razem z azotowymi nawozami sztucznymi.
Na skutek działalności człowieka zawartość gazów cieplarnianych w atmosferze systematycznie wzrasta, co prowadzi do pogłębiania się efektu cieplarnianego.

Konsekwencje ocieplenia klimatu
Skutki stopniowego ocieplania klimatu na Ziemi zauważamy już od kilkunastu lat. W wielu miejscach na Ziemi obserwuje się wzrost średniej temperatury powietrza. Ogrzane wody w morzach i oceanach powodują topnienie lodowców na biegunach Ziemi oraz zwiększają swoją objętość, co prowadzi do podniesienia się ich poziomu.
W ciągu najbliższych pięćdziesięciu lat może dojść do zalania wielu obszarów położonych na małej wysokości bezwzględnej . Obliczono, że w wyniku stopienia lodowców na Grenlandii i Antarktydzie pod wodą może znaleźć się prawie cała Holandia, Dania, znaczna część Belgii i Bangladeszu. Na terenie Polski może zostać zalany obszar położony w odległości nawet do 100 km od wybrzeża Morza Bałtyckiego.
Efekt cieplarniany może również doprowadzić do zmian systemu prądów morskich. Nietrudno domyśleć się, jakie będą skutki przemieszczenia się stref klimatycznych. Nowe warunki klimatyczne wywołają liczne klęski żywiołowe. Zmienione układy ciśnień atmosferycznych spowodują powstanie huraganów, cyklonów i tornad. Zwiększone parowanie wód w morzach i oceanach doprowadzi do występowania nawalnych opadów, a skutkiem tego będą liczne powodzie, a w górach lawiny. Jednocześnie na obszarach położonych w znacznych odległościach od wielkich zbiorników wodnych w wyniku szybkiego wysychania gleb utrzymywać się będą susze. Długotrwałym suszom bardzo często towarzyszą pożary lasów, spalana biomasa emituje do atmosfery olbrzymie ilości smogu zawierającego CO2,CO, tlenki azotu i inne gazy dodatkowo zwiększające natężenie efektu cieplarnianego.
Gatunki roślin i zwierząt, które nie dostosują się do zmienionych warunków, po prostu znikną z powierzchni Ziemi. Wiele chorób związanych z gorącym klimatem (np. malaria) dotknie ludzi i zwierzęta, które są całkowicie na nie nieodporne.
Konsekwencje ocieplenia klimatu na kuli ziemskiej są więc oczywiste - wiele osób zginie w wyniku coraz liczniejszych klęsk żywiołowych. Jeszcze więcej ludzi umrze z głodu i na skutek nowych chorób. Efekt cieplarniany jest więc problemem ekologicznym stanowiącym realne zagrożenie dla ludzkości. Powinniśmy zatem już dziś poszukiwać rozwiązań tego problemu oraz zastanowić się nad tym, co robić, aby nie dopuścić do zwiększania się globalnego ocieplenia.

Rozwiązanie problemu
Efekt cieplarniany stanowi zagrożenie dla całej ludzkości, dlatego rozwiązań tego problemu muszą poszukiwać wszyscy ludzie.
Każdy człowiek może wpływać na zmniejszanie się natężenia efektu cieplarnianego poprzez np. segregację śmieci i używanie surowców wtórnych. Społeczeństwo powinno oszczędzać energię. Dzięki zastosowaniu materiałów izolacyjnych w budynkach mieszkalnych możliwe jest zabezpieczenie przed nadmierną utratą energii cieplnej. Energia elektryczna może być oszczędzana dzięki używaniu nowoczesnych, energooszczędnych urządzeń elektrycznych. W ten sposób zmniejszmy zapotrzebowanie na energię, a więc możliwe stanie się ograniczenie jej produkcji przez ciepłownie i elektrownie.
W celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery należy zacząć poszukiwać alternatywnych źródeł energii. Skłania nas do tego również zjawisko gwałtownego zmniejszania się ilości paliw kopalnych. Odnawialne zasoby energii praktycznie nigdy się nie wyczerpią. Należy do nich zaliczyć: promieniowanie słoneczne, ruchy mas powietrza, ruchy wód w rzekach, fale i pływy morskie, energia geotermiczna. Najważniejszym źródłem energii dla Ziemi jest promieniowanie Słońca.
W regulacji zawartości dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej najistotniejsze znaczenie mają lasy. Obliczono, że 1 ha lasu może pochłonąć 250 kg dwutlenku węgla. Należy całkowicie zaprzestać wycinania lasów równikowych oraz ograniczyć wycinanie i wypalanie pozostałych lasów. Należy również sadzić nowe drzewa w miejsce wyciętych.