ZAGAĐIVANJE ATMOSFERE

Klimatske promene su antropogeografskog porekla, jer u poslednjih stotinak godina čovek intenzivno utiče na promenu sastava tj. kvaliteta atmosfere. Na globalnom nivou uočavaju se tri glavna problema zagađivanja atmosfere:

globalno zagrevanje zemljine atmosfere ili pojačavanje efekta “staklene bašte” smanjenje ozonskog omotača zemlje ili pojava “ozonskih rupa” efekat acidifikacije ili “kiselih kiša”

Globalno zagrevanje zemljine atmosfere ili pojačavanje efekta “staklene bašte”

Od celokupnog sunčevog zračenja 26 % se reflektuje od oblaka nazad u svemir, 19 % energije apsorbuju oblaci, gasovi i čestice, 4 % se reflektuje sa površine Zemlje u svemir dok 51 % stiže na Zemlju i raspoređuje se na:

- zagrevanje okoline,

- otopljavanje snega i leda,

- isparavanje vode,

- fotosintezu.

Zagrevanje tla Sunčevom energijom uzrokuje da se ono ponaša kao izvor toplotnog zračenja. Samo mala količina ovog zračenja odlazi u svemir, a najveći deo apsorbuju tzv. gasovi staklene bašte u atmosferi. Pobuđeni gasovi reemituju ovo zračenje i 90% se ponovo vraća na Zemlju gde se ponovo apsorbuje i proces traje sve dok ima ovog dugotalasnog zračenja.

Prema tome, samo mali deo energije Sunca (bilo kao direktno, bilo kao difuzno zračenje) dospeva do površine naše planete. Aktivna apsorbciona površina predstavlja površinu na Zemlji gde Sunčevi zraci podaju na tlo i predstavlja najtopliji deo jer se na toj površini vrši konverzija svetlosne u toplotnu energiju.

Globalno zagrevanje zemljine atmosfere ili pojačavanje efekta “staklene bašte”

Toplotna energija se sada prenosi na dublje slojeve zemljišta i više slojeve vazduha i sa porastom dubine (u slučaju zemljišta) i visine (kada je u pitanju sloj troposfere) ta toplota opada. Pošto je atmosfera na Zemlji relativno gusta, ta toplota se ponovo „vraća“ tj. reflektuje u vidu kontraizračivanja. Ovo je u stvari „efekat staklene bašte“. Efekat “staklene bašte” je prirodno prisutan proces kojim se zagreva Zemljina površina i atmosfera i rezultat je činjenice da pojedini gasovi, CO2, vodena para, CH4, apsorbuju dugotalasno zračenje sa Zemljine površine.

Bez ovog efekta temperatura na Zemlji bila bi oko 30 oC niža i život verovatno ne bi postojao.

Koncentracija i izvori gasova ,,staklene bašte“

Pre oko 2 milijarde godina CO2 je činio oko 75% atmosfere, tokom poslednjih 600.000 godina, pa sve do početka industrijske revolucije, koncentracija CO2 nije prelazila 280 ppm.

Poslednjih 150 godina koncentracija je porasla je na 380 ppm, što izaziva intenziviranja efekta ,,staklene bašte” i izaziva negativne posledice. U poslednjih 100 godina temperatura atmosfere je porasla za 0.45-0.6 oC. Najviše se zagreva severna hemisfera, i to u poslednjih 25 godina. Prema nekim procenama srednja godišnja globalna temperatura atmosfere bi se do 2100. godine povećala od 1.6oC do 6.4oC. Povećana temperatura vazduha ima negativan uticaj na ledeni pokrivač i izaziva topljenje leda i porast nivoa svetskog mora. Od 150 glečera u 1850. godini na Aljasci i u Kanadi, danas ih ima oko 50. Led se na severnoj hemisferi postepeno topi. U poslednjih 35 godina stanjio se za 42%. Nivo mora kod Aljaske i Kanade raste 0.15-0.30 mm godišnje. Pored toga dolazi i do otapanja permafrosta (stalno zaleđena podloga) To dovodi do oslobađanja velike količine metana (CH4) koji takođe doprinosi povećanju efekta staklene bašte

Slika Povećanje nivoa mora

Topljenje lednika na polovima

NARUŠAVANJE OZONSKOG OMOTAČA TJ. POJAVA TZV. „OZONSKIH RUPA“

Ozon gradi omotač oko Zemlje koji nazivamo ozonski omotač koji se nalazi u stratosferi na visini od oko 22-27 km. Glavna uloga ozona je da filtrira protone UV zračenja koji dolaze sa Sunca. Ozon se može podeliti na ,,dobar’’ koji se normalno nalazi u stratosferi i ,,loš’’ koji je prisutan u troposferi. U troposferi, blizu Zemljine površine, ljudska aktivnost je dovela do toga da je koncentracija ozona nekoliko puta veća od normalne, što šteti zdavlju ljudi i biljaka.

Ozon je u gornjim slojevima atmosfere (stratosfera) prisutan u ,,velikoj meri’’, barem je tako bilo milionima godina. Međutim, zadnjih decenija je atmosferskim merenjima utvrđeno da sloj ozona u stratosferi postaje sve tanji. Smanjivanje ozona je najveće na polovima, posebno iznad Antarktika gde se pojavljuju tzv. „ozonske rupe” na južnoj hemisferi od avgusta do oktobra.

Povećanje „ozonske rupe” na južnoj hemisferi u periodu od 1981 do 2001 god.

Glavni uzročnici smanjenja koncetracije ozonskog sloja su oksidi azota (NOx) i hlorofluorovodonici, poznatiji kao freoni (CFCl). Hlorofluorovodonici su ugljovodonici kod kojih su deo ili svi atomi vodonika zamenjeni atomima fluora, stabilni su, nisu otrovni niti zapaljivi. Kada su slobodni odlaze u više slojeve atmosfere gde bivaju razloženi pod dejstvom UV zraka i reaguju sa ozonom. Upravo na taj način oni smanjuju njegovu debljinu.

Najveća antarktička „ozonska rupa” ikada registrovana (Septembar 2006)

Oštećenje ozonskog omotača je najviše izraženo na polovima (posebno južnom), uz dejstvo polarnih vrtloga i polarnih oblaka bogatih hlorovodoničnom kiselinom i hlor-nitratom Najveća oštećenja se javljaju u proleće i jesen.

EFEKAT ACIDIFIKACIJE - TZV. „KISELE KIŠE“

GLAVNI IZVORI ILI UZROCI NASTANKA KISELIH KIŠA

Sumpor dioksid – SO2 Azotni oksidi – NOx Gasovite organske materije – VOC (Volatile organic compounds)

Kisela kiša nastaje kada ovi gasovi reaguju u atmosferi sa vodom, kiseonikom i drugim hemikalijama formirajući različita kisela jedinjenja. Sunčeva svetlost ubrzava ove reakcije. Rezultat su blagi rastvori sumporaste i azotne kiseline.

ŠTA SU KISELE KIŠE ? Po definiciji kisele kiše su atmosferski kiseli talog u formi kiše. Još preciznija definicija je da su kisele kiše padavine koji imaju veću kiselost (manji pH) od uobičajenih kiša koje padaju u nezagađenim regionima Zemlje.

Padavine odstranjuju iz atmosfere gasove, aerosole (tečnosti) i čestice na dva načina:

1. Stvaranjem kapljica vodene pare u oblacima koje sakupljaju zagađujuće materije iz atmosfere i kada se steknu potrebni uslovi kapljice iz oblaka se ukrupnjavaju i padaju u obliku kiše. 2. Ispiranjem atmosfere kada kiša (sneg) ispod oblaka ispira i prečišćava atmosferu.

Ova dva načina obuhvataju takozvanu vlažnu precipitaciju.

ŠTA SU KISELE KIŠE ?

Atmosfera se može prečišćavati od polutanata i bez kiše i to:

1. Apsorpcijom gasova na razne površine u prirodi kao što su vegetacija, zemljište ili vodene površine, kao i građevine. 2. Gravitacionim taloženjem većih čestica. 3. U direktnom kontaktu finih čestica sa vegetacijom i drugim površinama.

Ova tri načina obuhvataju takozvanu suvu precipitaciju.

NEZAGAĐENA KIŠA

•Nezagađena kiša je po prirodi kisela jer atmosfera sadrži u sebi kiseli oksid ugljen-dioksid (CO2) koji se rastvara u vodi (kapima kiše) i daje kao produkat ugljenu kiselinu što ima za posledicu da je kiselost (pH) kišnice oko 5,6. Ova vrednost je granična, a sve što je kiselije od ove vrednosti (pH<5,6) smatra se kiselom kišom.

KISELI TALOG

•Termin kiseli talog obuhvata celokupnu kiselu precipitaciju koja podrazumeva gasove, čestice, kao i tečnu fazu, tako da se u kiselom talogu nalaze sve kisele supstance iz atmosfere. Zato se trivijalni naziv „kisele kiše“ sve više zamenjuje mnogo pravilnijim „atmosferski talog“ koji obuhvata sve kisele supstance kao i sve druge zagađujuće materije koje se nalaze u atmosferi.

POREKLO KISELIH KIŠA

Komponente koje se mogu naći u atmosferi, a koje su graditelji kiselog taloga mogu biti:

1. Prirodnog porekla

2. Antropogenog porekla (iz industrije, saobraćaja, domaćinstava...)

Na globalnom planu prirodni izvori doprinose sa nekih 60%,dok antropogeni izvori doprinose sa oko 40% (Forester, 1993).

PRIRODNI IZVORI SUMPORA I AZOTA SO2 i NOx iz vulkanskih erupcija morska pena i kapljice sadrže sulfate (H2SO4) sumpor-vodonik (H2S) poreklom od vulkanskih erupcija i sličnih aktivnosti zemljine kore

biogeni sumpor i azot koji nastaju biodegradacijom organske supstance potpomognut bakterijama

ANTROPOGENI IZVORI sagorevanje fosilnih goriva (uglja, nafte i prirodnog gasa) industrijski procesi, pre svega iz bazne proizvodnje metala

ŠTA SE DOGAĐA KAD POLUTANTI DOSPEJU U ATMOSFERU

MEHANIZMI NASTAJANJA KISELIH KIŠA

Sagorevanje fosilnih goriva značajno doprinosi stvaranju kiselih kiša jer se pri tom u atmosferu oslobađaju značajne količine SO2. Saobraćaj je osnovni izvor azotovih oksida (NO, NO2 i NO3 koji se najčešće zbirno predstavljaju kao NOx). SO2 reaguje sa vodonik-peroksidom (H2O2) iz oblaka koji nastaje od hidroperoksi radikala (HO2) i prelazi u SO3 NOx reaguje sa hidroksi radikalom (OH) koji nastaje u atmosferi u fotohemijskim reakcijama.

Tako nastali oksidi reaguju sa vodom dajući sumpornu (H2SO4) i azotnu (HNO3) kiselinu.

HEMIJSKE REAKCIJE

Formiranje SO2 i azotovih oksida (NOx) S + O2→SO2 N2+ O2→2NO NO + 0.5O2→NO2

Formiranje vodonik-peroksida od lako isparljivih organskih jedinjenja (VOC): Primer - formaldehid(HCHO)

1. HCHO + hν (sa sunca)→H + HCO 2. (HCO = formil radikal) 3. HCHO + O2→CO + HO2 4. OH + HCHO →H2O + HCO 5. HCO + O2→HO2+ CO 6. HO2+ NO →NO2+ OH 7.VOC + hν (sa sunca)+ HO2 (iz vazduha)→H2O2

HEMIJSKE REAKCIJE Formiranje kiselina: H2SO4

SO2+ HO2→SO3+ OH SO3+ H2O →H2SO4 SO2+ H2O2 & O3 (iz oblaka)→H2SO4 SO2+ OH + O2 (iz vazduha)→H2SO4

Formiranje kiselina: HNO3

NO + O3→NO2+ O2 NO2+ O3→NO3+ O2 NO2+ hν→NO + O NO2+ NO3→N2O5 N2O5+ H2O →2HNO3 NO2+ hν (sa sunca)+ OH (iz vazduha)→HNO3

NEGATIVNI EFEKTI “KISELIH KIŠA” NA:

Vodene ekosisteme Zemljište

Šumske i zeljaste tipove vegetacije

Ljudsko zdravlje Građevinske objekte i spomenike

Uticaj na površinske i podzemne vodene ekosisteme i akvatične organizme

Snižavanje pH vrednosti vodenih ekosistema dovodi do velikih promena u ekosistemima. Pri pH vrednosti nižoj od 5, kod većina riba iz jaja se ne razvijaju mladunci, a još niža vrednost pH dovodi do masovnog pomora riba. Generalno, zakišeljavanje vodenih ekosistema dovodi do redukcije biodiverziteta svih grupa organizama, a u nekim slučajevima i do potpunog iščezavanja pojedinih organskih vrsta (npr. neke vrste insekata, riba i vodozemaca koji su posebno osetljivi na bilo kakvu promenu u akvatičnim ekosistemima)

Mobilizacija aluminijuma iz zemljišta u kiseloj sredini ima za posledicu transport aluminijuma u vodene tokove u kojima aluminijum neretko prouzrokuje mukozno oboljenje ribljih škrga što ima fatalne posledice

uticaj na zemljište

Uticaj kiselih kiša na sadržaj kalcijuma i magnezijuma u zemljištu vrlo je indikativan, nastajanje sulfata magnezijuma koji je rastvoran i sulfata kalcijuma (gipsa) koji je slabo rastvoran (oko 2g/dm3 kišnice) ima za posledicu da se vremenom ovi katjoni ispiraju iz zemljišta i ostavljaju za sobom narušenu ravnotežu katjona u zemljištu.

Uticaj na šumske i zeljaste tipove vegetacije

Sušenje šuma

Naročito je opasan nedostatak kalcijuma jer u nedostatku kalcijuma biljke resorbuju aluminijum, a to je poguban proces za biljke. kiseline u kiši prosto sprže lišće biljaka

Uticaj na ljudsko zdravlje

Uticaji kiselih kiša na ljudsku populaciju nisu toliko direktni. Ipak, dokazano je da fine čestice gasova (sumpordioksid i azotni oksidi, koji i dovode do stvaranja kiselih kiša) izazivaju bolesti respiratornih organa (astma, bronchitis) i kancera, što dovodi do prerane smrti kod velikog broja ljudi.

Uticaj na građevinske objekte i spomenike – vrlo su direktni

Kiseline iz padavina napadaju kamen, beton ili metal što ima za posledicu njihovu koroziju, degradaciju i razaranje