Zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczenia powietrza są głównymi przyczynami globalnych zagrożeń środowiska. Najczęściej i najbardziej
zanieczyszczają atmosferę: dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz pyły.

Źródła zanieczyszczeń powietrza:
Powietrze zanieczyszczają, wszystkie substancje gazowe, stale lub ciekłe, znajdujące się w powietrzu w ilościach większych niż ich średnia zawartość. Ogólnie zanieczyszczenia powietrza dzieli się na pyłowe i gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wody, gleby). Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są najbardziej mobilne i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie elementy środowiska. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są: uprzemysłowienie i wzrost liczby ludności przemysł energetyczny i motoryzacja pogorszyły znacznie jakość powietrza. Rosnące zapotrzebowanie na energie uczyniło ze spalania główne źródło zanieczyszczeń atmosferycznych pochodzenia antropogenicznego. Najważniejsze z nich to: dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), ozon (O3) troposferyczny, ołów (Pb) i pyły.. Antropogennymi źródłami zanieczyszczeń powietrza są m.in.: chemiczna konwersja paliw, wydobycie i transport surowców, przemysł chemiczny, rafineryjny i metalurgiczny, cementownie, składowiska surowców i odpadów, motoryzacja. Naturalne źródła zanieczyszczeń powietrza to: wybuchy wulkanów, erozja wietrzna skal, pyl kosmiczny, niektóre procesy biologiczne, pożary lasów i stepów. Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzi głównie w trakcie oddychania. Przyczyniają się do powstawania schorzeń układu oddechowego, a także zaburzeń reprodukcji i alergii. W środowisku kulturowym człowieka zanieczyszczenia powietrza powodują korozje metali i materiałów budowlanych. Działają niekorzystnie również na świat roślinny, zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji i oddychania. Wtórnie skażają wody i gleby. W skali globalnej maja wpływ na zmiany klimatyczne. Zanieczyszczenia powietrza zwiększają także kwasowość wody pitnej . Powoduje to wzrost zawartości ołowiu , miedzi , cynku , glinu , a nawet kadmu w wodzie dostarczanej do naszych mieszkań. Zakwaszone wody niszczą instalacje wodociągowe, wypłukując z niej różne substancje toksyczne. Wyróżnia się trzy główne źródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery:

1. Punktowe - są to głównie duże zakłady przemysłowe emitujące pyły, dwutlenku siarki,
tlenku azotu, tlenku węgla, metale ciężkie.
2. Powierzchniowe (rozproszone) - są to paleniska domowe, lokalne kotłownie, niewielkie zakłady
przemysłowe emitujące głównie pyły, dwutlenek siarki.
3. Liniowe - są to głównie zanieczyszczenia komunikacyjne odpowiedzialne za emisje
tlenków azotu, tlenków węgla, metali ciężkich (głównie ołów).

Wyróżnia się 4 główne skutki zanieczyszczeń powietrza

Kwaśny deszcz :
"Kwaśne deszcze" to opady atmosferyczne który w kroplach zawiera kw. siarkowy, powstały w atmosferze zanieczyszczonej tlenkami siarki ze spalania zasiarczonego węgla. Przyczyniają się do zwiększenia śmiertelności niemowląt i osłabienia płuc, powoduje zakwaszania rzek i jezior, niszczenie flory i fauny, degradacje gleby, niszczenie zabytków i architektury.

Smog
Zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Rozróżnia się dwa rodzaje smogu:

1) Smog typu Los Angeles, może wystąpić od lipca do października przy temperaturze 24¸35°C, powoduje graniczenie widoczności do 0,8 ¸1,6 km (powietrze ma brązowawe zabarwienie). Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie maja większego znaczenia.

2) Smog typu Londyńskiego, może wystąpić w zimie przy temperaturze -3¸5°C, powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko.

Dziura ozonowa
Spadek zawartości ozonu (O3) na wysokości 15-20 km głównie w obszarze bieguna południowego, obserwowany od końca lat 80. Tempo spadku wynosi ok. 3% na rok. Największe znaczenie maja w tym procesie związki chlorofluoroweglowe (freony), z których uwolniony chlor (pod wpływem promieniowania ultrafioletowego) atakuje cząsteczki ozonu, prowadząc do wyzwolenia tlenu (O2) oraz tlenku chloru (C1O). Tempo globalnego spadku ozonu stratosferycznego pod wpływem działalności człowieka (z wyjątkiem Antarktydy), oszacowane na podstawie badań satelitarnych, wynosi 0,4-0,8% na rok w północnych, umiarkowanych szerokościach geograficznych i mniej niż 0,2% w tropikach. Powłoka ozonowa jest naturalnym filtrem chroniącym organizmy żywe przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. W celu jej ochrony z inicjatywy UNEP (Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) przedstawiciele 31 państw podpisali w 1987 Protokół Montrealski - umowę zakładająca 50-procentowy spadek produkcji freonów do roku 2000, w stosunku do 1986. Od 1990 obserwowane jest zmniejszenie tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do mniej niż 3%. W 1995 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano za badania nad wpływem freonów na ozon atmosferyczny (M. Molina, F.S. Rowland)
oraz badania nad powstawaniem i reakcjami ozonu atmosferycznego (P. Crutzen - chemik holenderski).

Freony
Pochodne chlorowcowe węglowodorów nasyconych, zawierające w cząsteczce jednocześnie atomy fluoru i chloru, niekiedy także bromu, np. dichlorodifluorometan CCl2F2 (F-12), dichlorotetrafluoroetan C2C2F4 (F-114). Niższe freony maja duża prężność pary w niskich temperaturach i duże ciepło parowania, są bezwonne lub maja zapach eteru, pozbawione barwy, nietrujące i niepalne, nie powodują korozji metali, są łatwe do skroplenia, odznaczają się małym napięciem powierzchniowym i lepkością. Niższe freony można otrzymać w reakcji tetrachlorometanu z fluorowodorem. Wyższe freony wykorzystywane są jako smary i oleje izolacyjne. Gazowe freony były szeroko stosowane w urządzeniach chłodniczych oraz jako propelenty w rozpylaczach kosmetycznych i gaśnicach. Obecnie są wycofywane ze względu na niszczące działanie wywierane przez nie na warstwę ozonowa (dziura ozonowa) w stratosferze, gdzie pod wpływem promieniowania UV o długościach fal w zakresie
190-220 nm freony ulegają fotolizie, prowadzącej do uwolnienia atomów chloru, które reagują dalej zgodnie ze schematem: Cl + O3 ? ClO + O2. ClO + O ? Cl +O2. Stężenie freonów w dolnej stratosferze dochodzi do 5 ppb i ma tendencje wzrostowa.

Na ogromnych obszarach Europy Wschodniej i w krajach rozwijających się nie nastąpiła widoczna poprawa jakości
powietrza. W Europie Wschodniej znaczenie przemysłu ciężkiego, a przede wszystkim brak odpowiednich przepisów powoduje, ze w wielkich miastach "czarnego trójka" natężenie emisji dwutlenku siarki pozostaje nadal bardzo wysokie. W krajach rozwijających się przyczyną pogarszania się sytuacji jest przemieszczanie się na ich terytoria staroświeckiego, najbardziej zanieczyszczającego i zużywającego najwięcej energii przemysłu (stalownie, rafinerie) oraz ubóstwo środków na unowocześnianie produkcji.

Zanieczyszczenia w Polsce

Powietrze jest mieszanina gazów o składzie -78% azotu, 21% tlenu oraz 1% to gazy szlachetne , dwutlenek węgła i para wodna. Stan powietrza atmosferycznego jest uwarunkowany przez emisje zanieczyszczeń do atmosfery z terytorium Polski, transport trans graniczny oraz warunki meteorologiczne. Polska zajmuje III miejsce na świecie w zanieczyszczeniu powietrza. Nadmierne zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego występuje na ponad 20% powierzchni Polski.

Czynnikami powodującymi taki stan są:
- energetyka oparta na węglu kamiennym i brunatnym
- rozwinięty ale nie doinwestowany ekonomicznie przemysł surowcowy
- niedobór instalacji oczyszczających gazy odlotowe
- dynamicznie rozwijający się transport samochodowy ( pojazdy i drogi )
- opóźnienie w rozwoju prawa ekonomicznego i jego egzekucji

Stan czystości powietrza na Górnym Śląsku zależy od emisji zanieczyszczeń z krajowych źródeł przemysłowych oraz ich napływu z Czech i Niemiec. Z terytorium Polski zanieczyszczenia transportowane są nad terytorium wschodnich i północnych sąsiadów. Polska należy do krajów wymieniających zanieczyszczenia tzn. ze wielkość „eksportu” zanieczyszczeń jest zbliżona do wielkości „importu”. Szacuje się, ze w Polsce ogólna emisja zanieczyszczeń gazowych wyniosła w 1994 r. co najmniej 10 mln t, w tym dwutlenku siarki (SO2) - 2.6 mln t (1989- 3,9 mln t, 1991- 3,0 mln t ), tlenków azotu - 1,1 mln t (1989-1,5 mln t ,1991-1,2 mln t ), tlenku węgla (CO) - 4,4 mln t, lotnych substancji organicznych - 1,7 mln t, amoniaku (NH3) - 384 tys. t, dwusiarczku węgla (CS2) -20 tys. t, siarkowodoru (H2S) - 9 tys. t i związków fluoru - 4 tys. t, dodatkowo emisja dwutlenku węgla (CO2) jest szacowana na ok. 400 mln t. Emisja pyłów 1989-94 zmniejszyła się z 2,4 mln t do 1,4 mln t rocznie. Przestrzenny rozkład emisji zanieczyszczeń jest bardzo nierównomierny - największy poziom osiąga ona na obszarach dużych aglomeracji miejskich oraz głównych okręgach przemysłowych. Zdecydowanie najgorsza sytuacja występuje w województwie śląskim, gdzie na obszarze stanowiącym zaledwie 2,1% powierzchni Polski koncertuje się aż 20-25% krajowej emisji dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu i pyłów. Od wielu lat są tu przekraczane wartości dopuszczalnych stężeń wszystkich ważniejszych zanieczyszczeń atmosfery, w tym metali ciężkich, tlenku węgla i węglowodorów. Na obszarach zurbanizowanych, zwłaszcza przy ruchliwych ulicach miejskich występuje podwyższone w stosunku do poziomu dopuszczalnego zapylenie oraz stężenie szkodliwych gazów. Kraków jest trzecim co do wielkości miastem w Polsce, zamieszkanym przez 745 tys. ludzi. Aglomeracja ta została doprowadzona do stanu zagrożenia ekologicznego, którego przyczyna jest działalność człowieka. Stan ten przejawia się w zanieczyszczeniu powietrza , wód i degradacji gleb. Głównymi źródłami zagrożeń prócz samego miasta są zakłady przemysłowe. W Krakowie i niektórych miastach Górnego Śląska występuje kwaśny smog typu Londyn. Zanieczyszczenie powietrza ma ogromny wpływ na życie człowieka. Smog kwaśny poraża oskrzela, drogi oddechowe, układ krążenia. Doprowadza również do degradacji zabytków.

Żeby oczyścić powietrze należy dokonać:
- zmian technologicznych
- zamontować skuteczne urządzenia oczyszczające na wszystkich emitorach zanieczyszczeń ( cyklony, odpylacze, absorbery,
adsorbery, reaktory katalityczne, kompresory, kondensatory, piece do spalania )
- ustalić prawidłowe kryteria oceny zanieczyszczeń

Od początku lat 90 - tych obserwuje się zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza, co początkowo było spowodowane spadkiem produkcji przemysłowej, obecnie - postępem w instalowaniu urządzeń ochronnych. Wzrasta liczba urządzeń odpylających i ich średnia skuteczność. Powstają nowe instalacje odsiarczania spalin i usuwania z nich tlenków azotu. Ilość zanieczyszczeń zatrzymanych i zneutralizowanych w urządzeniach oczyszczających w przypadku pyłów stanowi ok. 98% zanieczyszczeń wytworzonych a w przypadku dwutlenku siarki - ok.26%. Prędkość samooczyszczania się powietrza trwa kilka dób.