Transcript ATMOSFERA

ATMOSFERA
UVOD
Vazdušni omotač Zemlje, poznat kao atmosfera, dostiže približno visinu
od 970 km i sadrži različite gasove, pare, čestice i aerosoli.
•
•
•
•
•
Atmosfera se ne završava
naglo i ne postoji konačna
granica između atmosfere i
svemira. Sastoji se od
nekoliko slojeva (Sl. 1):
troposfera – do 11 km u
visinu, bitna je za održavanje
života na Zemlji;
stratosfera – od 11 km do 50
km, ovde se nalazi sloj
ozona;
mezosfera – od 50 km do 85
km;
termosfera – do 690 km;
egzosfera – preko 690 km,
ovde slabi uticaj gravitacije.
Slika. 1 Slojevi atmosfere
Sastav vazduha
•
•
•
•
Vazduh predstavlja smešu
gasova (Sl. 2), vodene pare i
čvrstih čestica. Najznačajniji
gasovi koji ulaze u sastav
vazduha su:
azot – zastupljenost oko
78%;
kiseonik – zastupljenost oko
21%;
Ugljen-dioksid
–
zastupljenost oko 0,03%;
ostali gasovi – zastupljenost
oko 0,97% .
Slika. 2 Troposfera, sastav vazduha
ZAGAĐIVANJE VAZDUHA I IZVORI ZAGAĐIVANJA
Danas vazduh treba posmatrati na način na koji čovek nije navikao da
ga posmatra, kao životno nephodan deo prirode ograničenih resursa.
Zanemarivanje činjenice da je planeta Zemlja naša životna sredina i
da predstavlja jedinstven sistem sa ograničenim brojem međusobno
zavisnih procesa koji se neprekidno odvijaju čini jedan od osnovnih
uzroka zagađenja vazduha.
Sastav vazduha se menja u zavisnosti od procesa i promena koje se
dešavaju u prirodi, kao i od posledica ljudske delatnosti. Izvore
zagađivanja vazduha možemo podeliti u dve kategorije:
- prirodni izvori zagađenja i
- veštački ili antropogeni izvori zagađenja.
Prirodni izvori zagađivanja vazduha
Prirodnim putem nastaju proizvodi organskog i neorganskog
porekla. Najčešći izvori toksičnih supstanci su biološka aktivnost na
kopnu i u okeanima, vulkani, šumski požari i hemijske reakcije u
prirodi. U prirodne izvore toksičnih materija spadaju:
- vulkani (Slike 3,4,5,6,7, Video zapis 1),
- šumski požari,
- biogeni gasovi iz zemlje i vode,
- biogeno raspadanje,
- reakcije u troposferi,
- emisija iz vegetacije, morska maglica i sl.
Slika
567
Slike
Slika
Slika3,4
GASOVITI ZAGAĐIVAČI VAZDUHA
Oksidi sumpora
Oksidi azota
Oksidi ugljenika
Metan
Jedinjenja fluora
Tabela 1. Gasoviti zagađivači, izvori zagađivanja i efekat na zdravlje ljudi
ZAGAĐIVAČ
IZVOR
EFEKAT
*
Ugljen - monoksid
*
*
*
Automobili na gas
Industrija koja koristi gas ili ulje
Zagrevanje domaćinstava gasom ili
uljem
*
Ulazi u krvni sistem,
izaziva disfunkciju
nervnog sistema, a u
visokim koncentracijama i
smrt
*
Oksidi sumpora
(sumpor–dioksid i
sumpor–trioksid)
*
*
*
Industrija koja koristi ugalj i naftu
Zagađenje ugljem i naftom
Elektrane koje koriste ugalj, naftu i
gas
*
Iritira respiratorni trakt,
izaziva oštećenja
kardiovaskularnog
sistema
Oštećuje biljke, a posebno
useve
*
*
*
Oksidi azota (azot–oksid
i azot–dioksid)
Ugljovodonici
*
*
*
*
Automobili na gas
Zagrevanje zgrada lož uljem i
gasom
Industrija i elektrane
*
*
*
Automobili na naftu
Rafinerije petroleuma i nafte
Razni oblici sagorevanja
*
*
*
*
Iritira oči, nos i
respiratorni trakt
Šteti biljkama
Izaziva fotohemijski smog
Toksični za ljude u
visokim koncentracijama
Izaziva fotohemijski smog
Antropogeni izvori zagađivanja vazduha
Antropogeni izvori zagađenja
čine
osnovu
današnjih
ekoloških problema. Najčešće
zagađujuće materije su ugljen
– monoksid (CO), sumpor –
dioksid (SO2), azot – dioksid
(NO2)
i
čađ.
Specifične
zagađujuće materije vazduha
su i olovo, kadmijum, mangan,
arsen, nikl, hrom, cink i drugi
teški metali, kao i razna
organska
jedinjenja
koja
nastaju kao rezultat različitih
aktivnosti
(Sl. 8,9,10,11,12,13,14,15).
Slika 8 Antropogeni izvor zagađenja
Slike 13,14,15
Slika10
9
Slika
Slika
11
12
Čestice
Čestice predstavljaju jedan od najčešćih sastojaka u zagađenom
vazduhu. Najstariji problem zagađenja vazduha je problem sa
dimom i čađi, koji predstavljaju fino raspoređene čestice u
atmosferi. Svaka čestica u vazduhu je u stalnom dinamičnom
procesu pri čemu se njena veličina, broj i hemijski sastav menjaju,
dok se na kraju prirodnim procesima ne uklone iz vazduha. Vreme
boravka u nižim slojevima vazduha moža biti od nekoliko dana do
nekoliko nedelja i više.
U drugoj polovini prošlog veka naučnici su ustanovili da se pod uticajem
aerozagađenja ozonski omotač stanjuje iznad Zemljinih polova. Hemikalije
koje najviše ugrožavaju ozonski omotač su:
•
hlorofluorokarbon, gas korišćen u raspršivačima,
•
haloni,
•
heksahlorobutadien, rastvarač i nusprodukt hlorisanja u hemijskoj industriji,
•
n–propil bromid, rastvarač i sirovina u petrohemijskoj industriji,
•
6–bromo–2–metoksil–naftalin, koristi se za
(supstance koja se koristi u raspršivačima),
•
halon–1202, 1301, izuzetno efikasan u gašenju požara izazvanih električnom
energijom.
dobijanje
metil
bromida
Korišćenje ovih supstanci, a pre svih hlorofluorokarbona (CFC), veoma je
štetno za ozonski omotač i doprinosi stvaranju tzv. ozonskih rupa (Slike.
17,18, Video zapis 2).
Oksidi sumpora
Sumpor–dioksid se uglavnom javlja pri sagorevanju goriva koja
sadrže sumporna jedinjenja, kao što su ugalj, lož ulja i sl.
Oksidi sumpora potiču od sumpornih jedinjenja koja se nalaze u
gorivu. Pri sagorevanju sumpora iz goriva prvo nastaje sumpor–
dioksid (Sl. 19), a onda uz prisustvo katalizatora obrazuje se i SO3.
Oksidi azota
Oksidi azota se javljaju u obliku azot–monoksida (Sl. 20)i azot–
dioksida (Sl. 21). Nastaju, pre svega, sagorevanjem fosilnih goriva.
Pri svakom sagorevanju nastaju azotovi oksidi kao spoj azota iz
vazduha i kiseonika. Ovi oksidi brže nastaju ako je veća
temperatura sagorevanja.
Pri sagorevanju prvo se oslobađa azot–monoksid koji kasnije u
vazduhu oksidiše u azot–dioksid. Azot–dioksid sa vodom iz
vazduha stvara azotnu kiselinu koja je ''odgovorna'' za nastajanje
kiselih kiša.
Oksidi ugljenika
Ugljen–dioksid (Sl.22) je jedna od glavnih materija koje formiraju živa
tkiva i u njima ga ima skoro dva puta više nego u atmosferi. Ugljen–
dioksid se vezuje za vegetaciju u procesu fotosinteze na kopnu i u
moru, a približno ista količina biva ispuštena natrag u atmosferu kao
rezultat oksidacije organskih materija u toku trajanja života, tj.
raspadanja posle njega.
Ugljen–monoksid je veoma otrovan gas, bez boje, mirisa i ukusa. Ovaj
gas nastaje prilikom nepotpunog sagorevanja fosilnih goriva.
Koncentracija od 1% ugljen–monoksida u vazduhu je smrtonosna.
Ugljen–monoksid je toksičan u visokim koncentracijama i indirektno
doprinosi globalnom zagrevanju kao prekursor ozona. Emisije potiču
uglavnom od saobraćaja.
Metan
Metan nastaje u mnogim prirodnim procesima, a poznat je i kao
prirodni gas. Raspadanjem mnogih supstanci koje sadrže ugljenik, a
u sredini bez prisustva kiseonika, kao što su otpadi, oslobađa se ovaj
gas. Životinje koje preživaju hranu, kao što su goveda i ovce,
oslobađaju metan u vazduh kao proizvod u procesu varenja hrane.
Mikroorganizmi koji žive u vlažnom zemljištu, kao što su pirinčana
polja, proizvode metan kada razlažu organsku materiju. Metan se
takođe oslobađa u rudnicima uglja i prilikom proizvodnje i transporta
drugih fosilnih goriva.
Jedinjenja fluora
Hlorofluorokarbonati, prvi put sintetisani 1928. godine, široko su
rasprostranjeni u proizvodnji raznih sprejeva, kao sredstva za
otapanje i kao rashlađivači. Netoksični i bezbedni za upotrebu u
mnogim procesima, ova jedinjenja su bezopasna za niže slojeve
stmosfere. Međutim, u višim slojevima, ultraljubičasto zračenje ih
razlaže, pri čemu se oslobađa hlor.
POSLEDICE AEROZAGAĐENJA
Kisele kiše
Efekat staklene bašte
Globalno zagrevanje
Smog
POSLEDICE AEROZAGAĐENJA
Danas je vazduh iznad mnogih gradova mračan i sumoran, a ova
neprirodna pojava posledica je zagađivanja.
Tokom više vekova boravka na Zemlji čovek je svojim negativnim
uticajem poremetio prirodnu ravnotežu koja je nekada postojala. U
najteže posledice zagađenja vazduha spadaju:
- kisele kiše,
- efekat staklene bašte,
- globalno zagrevanje,
- smog i sl.
Kisele kiše
Pojam kisela kiša odnosi se na padavine koje u većoj meri sadrže okside
sumpora, azota, amonijaka i drugih hemijskih elemenata (Sl. 23). Zbog
povećanog prisustva ovih oksida pH vrednost kiselih kiša u proseku iznosi
od 4 do 4,5. Ova koncentracija otprilike odgovara četrdeset puta većoj
količini kiseline u odnosu na normalnu kišu čija je pH oko 5,5. Glavni izvori
aerozagađenja koji su odgovorni za nastanak kiselih kiša su
termoelektrane i štetni izduvni gasovi iz automobila, dimnjaka i sl., a štete
koje prouzrokuju kisele kiše obično nastaju daleko od izvora
Kisele kiše su uzrok velikog oštećenja zimzelenih šuma (lamela sindromopuštenost grana), (Sl. 24,25,26,27), a često i izumranja čitavih šumskih
kompleksa.
Pored šuma kisele kiše štetno deluju i na jezera. Vodeni organzmi su,
uglavnom osetljivi na promene pH vrednosti životne sredine, tako da može
doći do izumiranja biljaka, mikroorganizama pa i čitavog eko sistema.
Kisele kiše uzrokuju pojačano raspadanje kamenja i peska, pa su na taj
način ugroženi i mnogi kulturno – istorijski spomenici (Sl. 28,29).
Slika
24
Slike
Slika
25,26,27
23
Slike
28,29
Efekat staklene bašte
Poznato je da život na planeti Zemlji
ne bi bio moguć bez postojanja
prirodnog efekta staklene bašte.
Prirodna pojava gasova sa efektom
staklene bašte, pre svega vodene
pare (H2O), ugljen – dioksida (CO2) i
gasova, kao što su metan (CH4),
azot – suboksid (N2O) i ozon (O3)
dozvoljava Sunčevoj energiji da
prodre do Zemlje i da padne na nju
kao svetlost, a onda se zadržava u
atmosferi kao infracrvena toplota.
Međutim, izgleda da se ovaj
fenomen (Sl. 30)koji je milionima
godina održavao život na planeti
Zemlji u poslednjih sto godina
pretvara
u
ozbiljnu
pretnju,
zahvaljujući
negativnom
antropogenom uticaju. Sa razvitkom
industrije
i
porastom
broja
stanovnika emisija gasova sa
efektom staklene bašte se stalno
povećava.
Slika. 30 Efekat staklene bašte
Globalno zagrevanje
Glavne posledice promene klime su:
- porast globalne srednje temperature zemljine površine,
- porast nivoa mora: globalno zagrevanje izaziva topljenje glečera i
morskog
leda
i
zagrevanje
okeana,
što
uzrokuje
njihovo
širenje(Sl.31,32,33,34).
- promene u padavinama tako da je nivo padavina porastao una severu
Evrope i smanjio se, a smanjio se na jugu,
- izmene hidroloških režima i režima vodenih resursa: planine mogu da
izgube značajan deo svoje ledene komponente (Sl. 35,36,37), što bi moglo
dovesti do povlačenja snežne linije. Posledice ovakvih promena bi
verovatno bile češće i ozbiljnije poplave, i slabiji kvalitet vode usled
priliva slanih voda,
- uticaj na eko-sisteme, poljoprivredu i šumarstvo: porast temperature bi
doveo do pomeranja klimatskih zona prema severu, što bi moglo da se
desi brže nego što neke vrste, pre svega divlje flore mogu da migriraju. U
oblasti poljoprivrede i šumarstva moguć je uticaj na produženo trajanje
godišnjih doba i produktivnost(Sl. 38,39,40,41,42).
Slika
32
37
Slika
35
Slike 40,41,42
Slika31
36
38
39
Slika
33
Slika
34
Smog
Smog je po hemijskom sastavu smeša oksida sumpora i čestica
kao primarnih sastojaka i vodenih kapljica u obliku magle. Ovakva
smeša pokazuje štetno delovanje, a posledice po zdravlje ljudi se
najviše manifestuju uglavnom kao iritiranje i oboljenje respiratornih
organa. Smog se najčešće javlja u predelima sa hladnom klimom,
mada se u poslednjih nekoliko godina primećuje odstupanje od
ovog ''pravila'', zbog sve jačeg zagađenja vazduha .
Sredinom prošlog veka uočeno je da se sa pojavom povećane
upotrebe automobila i benzina kao pogonskog goriva javlja
poseban oblik smog u gradovima. Po svom sastavu ova vrsta
smoga koja je prvo otkrivena u Los Anđelesu, predstavlja produkte
serije reakcija koje se odigravaju pod uticajem Sunčevog svetla u
atmosferi, a sadrži mnogo hidrokarbonata i oksida azota. Ovaj tip
smoga se zbog uloge koju ima Sunčevo zračenje naziva
fotohemijski. Primarni produkti fotohemijskog smoga su oksidi
azota, ugljovodonici i ugljen – monoksid (Sl. 43,44,45).
Slika
44
Slika
Slika43
45
U svetu i razvijenim zemljama se sve više govori o mogućnosti
skladištenja ugljenika.Ugalj spada u najmanje čista goriva i predstavlja
glavni izvor emisije ugljen-dioksida na svetu. U SAD, polovina električne
energije se proizvodi na bazi uglja. Ideja se zasniva na tome da bi
elektrane na pogon uglja mogle da prestanu da izbacuju ugljen-dioksid u
vazduh, koji bi se umesto toga izolovao i odvodio duboko ispod zemlje,
gde bi se skladištio.
Izolacija ugljenika zvuči kao jednostavna ideja koja zaokuplja naučnike,
vlade i energetske kompaniji kao način smanjenja emisije ugljenika bez
poremećaja snabdevanja energijom. Postoje dve velike prepreke:
- jedna od njih je cena, za koju IEA procjenjuje da će se kretati čak do 50
dolara po toni izolovanog ugljenika. Ova cena bi se mogla smanjiti
ukoliko se tehnologija pokaže uspešnom i ako elektrane dobiju podsticaj
da emituju manje ugljen-dioksida,
- druga prepreka je nedostatak detaljnog naučnog znanja, zbog čega se
rade pilot projekti i sve više ulaže u istraživanja.
Kao jedna od dobrih mera za smanjenje aerozagađenja navodi se i
mogućnost sve veće upotrebe biodizela i drugih biogoriva.Za razliku
od konvencionalnog goriva, biodizel ne sadrži sumpor (odnosno
sadržaj sumpora je veoma nizak), čime se smanjuju mogućnosti za
pojavu kiselih kiša. Biodizel ne sadrži ni toksična aromatska jedinjenja
kao što je benzen.Visok sadržaj kiseonika doprinosi smanjenju
sadržaja čestica (ili čađi) u izduvnim gasovima, dok potpunije
sagorevanje doprinosi i smanjenoj emisiji ugljen monoksida. Kao i
kod svih goriva, sagorevanjem biodizela nastaje ugljen dioksid,
međutim pošto biljke koriste ugljen dioksid iz atmosfere (proces
fotosinteze) za svoj rast, ugljen dioksid formiran sagorevanjem ovog
goriva uravnotežava se sa apsorbovanim ugljen dioksidom tokom
godišnjeg rasta biljaka koje se upotrebljavaju kao sirovine za
dobijanje biljnih ulja.
U Srbiji, u Šidu je krajem prošlog meseca (27.06.2007. god) otvorena
prva fabrika biodizela, Victoriaoil, koja će zaposliti 200 radnika i imaće
kapacitet od 100.000 tona godišnje Ova fabrika je najveći proizvođač
ovog biogoriva u jugoistočnoj Evropi .
INTERNET SAJTOVI:
www.astronomija.co.yu
www.bbc.co.uk
www.buscajalisco.com/.../art_225/smog.jpg
www.elitesecurity.org
www.epa.gld.gov.au/emviromental
www.expeditio.org/srp/west.php?k=n&v=156-83k
www.ffos.hr/~zrak/kisele%20kise/C900991.jpg
www.georgije.ekof.bg.ac.yu
www.libraru.thinkguest.org/C005003F/cycle.gif
www.meteo.noa.gr/BalkanClimate/leaflets_pdf/leaflet_Yugoslavian.pdf
www.nacional.hr/.../4594/article_pullout
www.nationalgeographic.com
www.oca.larc.nasa.gov/PAIS/Aerosols.html
www.polj.ns.ac.yu/meteostat/meteorologija/Uvodumeteorologiju
www.pressonline.co.yu
www.sr.wikipedia.org
www.tsms.kg.edu.yu/.../kisele%20kise%202.jpg
www.zivotinjsko_carstvo.com
www.wdr.de/.../sommer_2006_/_img/ozon_400.jpg
www.2.undp.org.yu/files/reports/environmental_governance_sourceboob_ser.pdf