Sawa Józef

ZARZĄDZANIE ŚRODOWISKIEM I EKOLOGIĄ

    3 - Powietrze

    3.1 Właściwości i rola powietrza w środowisku

Powietrze jest jednym z podstawowych skadników środowiska, wypełniającym wolne przestrzenie również pod powierzchnią ziemi. Ponadto należy ono do najbardziej mobilnych elementów środowiska. Najszybciej przemieszcza się w przestrzeni unosząc ze sobą wszystkie skladniki powietrza czysteśo i ewentualne zawieszone w nirn zanieczyszczenia.
   Naturalny sklad gazowy powietrza czystego przedstawia tabela 3.1.

Tabela 3.1: Średni skład powietrza czystego

O zanieczyszczeniu powietrza świadczyć może zarówno pojawienie sie nowego składnika gazowego, jak i zmiana proporcji w składzie powietrza uznanego za czyste. Każdy z gazów pełni w środowisku ściśle określoną rolę. Zachwianie równowagi w składzie powietrza może w skutkach wywolywać reakcję negatywną dla fragmentu lub całości środowiska. Azot jest gazem, którego ilość w powietrzu jest największa. Pełni on rolę gazu inertnego. Tlen, drugi pod wzlędem ilości składnik powietrza, ze wzśgędu na właściwości chemiczne bierze udzial w większości procesów zachodzących w organizmach żywych, a taże w naturalnych procesach przemiany materii. Tlen spełnia rolę utleniacza, m.in. masy organicznej zwanej ogólnie pożywieniem. Bez dostępu do tlenu organizmy żywe nie mogłyby pozyskiwać energii niezbędnej im do życia. Organizmy pozyskują tlen w procesie oddychania. W technice tlen jest wykorzystywany do wielu procesów technologicznych, takich jak: spalanie paliw w przemyśle energetycznym i w innych przemysłach, spalanie paliw w urządzeniach transportowych, utlenianie niektórych zanieczyszczeń w procesach oczyszczania ściekow, technologie wytwarzania produktow. Ponadto tlen uczestniczy w pożarach.
   Ważnym skladnikiem powietrza jest dwutlenek węgla z uwagi na jego uczestnictwo w fotosyntezie. Dwutlenek węgla oraz gazy takie jak podtlenek azotu i metan należą do grupy gazów tzw. cieplarnianych, szczególnie latwo pochłaniających energię słoneczną, (wtórną wypromieniowaną przez Ziemię). Nadmiar gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej jest przyczyną globalnego ocieplania klimatu (zaburzenia naturalnego efektu cieplarnianego), co niekorzystnie wpływa na istniejącą rownowagę w środowisku. Niemniej gazy te, w normalnej zawartości w powietrzu atmosferycznym, spełniają, określone zadania.
   Zawartość dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym wynosi około 0,03% obj. i jest to wielkość nieznacznie zmieniająca się w czasie i przestrzeni. Powietrze glebowe zawiera do 3% dwutlenku wegla, co związane jest z procesami życiowymi organizmów żyjących w glebie. Na powierzchni 1 ha żyje w niej okolo 30 Mg organizmów żywych, które w wyniku procesów życiowych wzbogacają powietrze glebowe w dwutlenek węgla. Powietrze glebowe to powietrze wypełniające pory (wolne przestrzenie) w glebie.
   Powietrze atmosferyczne ukształtowało swój skład chemiczny na przestrzeni tysiącleci dzięki naturalnej fotosyntezie oraz procesom życiowym organizmów i przemianom geologicznym. W wyniku działalności ludzkiej do atmosfery wprowadzane są określone zanieczyszczenia nierownomiernie rozkładane globalnie, co zależy zarówno od gęstości zaludnienia, jak i uprzemysłowienia terenu.
   Można wyróżnić dwa zasadnicze źródła zanieczyszczenia powietrza (rys. 3.1): naturalne — wywołane naturalnymi zjawiskami (m.in. wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi, burze piaskowe, pożary) i antropogeniczne — wywołane działalnością człowieka (przemysł, transport, hodowla, uprawa).

        3.2 Zanieczyszczenia powietrza.

          Zanieczyszczenia pyłowe

Z uwagi na zrónicowaną chemiczną budowę cząstek wchodzących w skład pyłów różna będzie ich uciążliwość i szkodliwość dla organizmów żywych. Skład chemiczny pyłów związany jest z ich pochodzeniem (z miejscem ich wytwarzania). Głównymi źrodłami zanieczyszczeń pyłowych powietrza są: przemysł metalurgiczny, przemysł materiałów budowlanych, przemysł chemiczny, przemysł wydobywczy, transport, rolnictwo itp. Punktowo zanieczyszczenia pyłowe wydobywają się z tzw. emitorów stałych (kominów, czy innych wież wyrzutowych) oraz emitorów niestacjonarnych (transport, pożary, produkcja rolna itp.). Najczęściej występujące zanieczyszczenia pyłowe powietrza to: wapno, krzemiany, cement, pył węglowy, azbest. Pyły do organizmu ludzkiego przedostają się przez drogi oddechowe, dlatego istotne jest poznanie oddziaływania tych substancji na błony śluzowe.
   Wapno jako składnik zanieczyszczeń pyłowych może występować w postaci trzech związków: CaO, Ca(OH)2, CaCO3. Z uwagi na silny charakter alkaliczny, dwa pierwsze związki, poza oddziaływaniem polegającym na blokadzie błon śluzowych, prowadzą do ich chemicznego uszkodzenia (związki te posiadają wskainik pH > 10).
    Krzemiany w postaci krzemionki (SiO2) oraz szeregu krzemianów i glinokrzemianów mają zdolność tworzenia zwartych powierzchni blokujących aktywną powierzchnię pęcherzyków płucnych, a nawet je uszkadzając. Choroba wywołana przez krzemiany nazywana jest krzemicą.
   Cement jest powszechnie stosowany jako składnik materialu budowlanego. Ma budowę zbliżoną do glinokrzemianów oraz silny odczyn alkaliczny. Posiada on zdolność wiązania wody tworząc material zbliżony właściwościami do skał naturalnych. W układzie oddechowym człowieka będzie łączył skutki wywoływane przez obydwa poprzednie składniki chemiczne pyłów.
    Pył weglowy występuje w powietrzu w kopalniach wegla i w zakładach przeróbki węgla. Posiada silne własności sorpcji zwłaszcza na powierzchniach wilgotnych. Jednostka chorobowa powodowana przez pył węglowy to pylica, czesto wykrywana u górników.
    Azbest jest mineralną kopaliną, typowyrn glinokrzemianem magnezu o wspaniałych właściwościach fizycznych: nierozpuszczalny w wodzie i roztworach alkalicznych, posiada dużą odporność mechaniczną i termiczną. Miał szereg zastosowań przemysłowych jako materiał izolacyjny w wysokich temperaturach, do budowy klocków hamulcowych, przepon elektrochemicznych, składnik eternitu itp. Ma budowę włóknistą i ta wyjątkowa właściwość stała się jego główną wadą. Podczas wdychania powietrze przenosi z odpowiednią prędkością, włókna azbestowe, które uderzając pionowo w błony śluzowe układu oddechowego kaleczą je i zagnieżdżają się w nich. Ruch powietrza podczas oddychania i zagnieżdżone włokna utrudniają zablźnianie się tych mikroran i w efekcie końcowym prowadzi to do rozwoju nowotworu ukłdadu oddechowego. Pod względem chemicznym azbest jest wybitnie niereaktywy, a własności kancerogenne azbestu wynikają z jego budowy fizycznej w formie włókien. W związku z tym produkty, w skład których wchodzi azbest są wycofywane z użytkowania np. eternit. Palenie papierosów to nawyk, którego wpływ na stan zdrowia okazuje się ważny i wbrew rozsądkowi. Osoba paląca wdycha bezpośrednio spaliny z palącego się tytoniu wprowadzając je do układu oddechowego. Tytoń to roślina o bardzo dużym systemie liściastym. Posiada on pewną specyficzną wlaściwość, a mianowicie zdolność pozyskiwania za pomocą systemu korzeniowego jonow kadmu z gleby. Następnie jony kadmu są magazynowane w liściach tytoniu w formie związków organometalicznych. Powszechnie wiadomo, że kadm ma właciwości kancerogenne. Przy produkcji papierosów używa się głownie surowca w postaci krajanki z suszonych liści tytoniu. W wyniku suszenia liści tytoniu zawartość procentowa kadmu w suszu wielokrotnie wzrasta. Podczas palenia papierosa żar osiąga temperaturę kilkaset stopni Celsjusza. Proces zachodzi przy ograniczonym dostępie powietrza, w wyniku tego powstają niedopały, ponad 3000 rożnych substancji, z których okolo 70-ciu jest kancerogennych. Dym papierosowy jest zawiesiną, zawierającą kadm, aerozol smolisty, tlenek węgla (CO), cyjanowodór (HCN), szereg związków aromatycznych m.in. a-piren. Spaliny ze spalania przy dobrym dostępie powietrza jakichkolwiek paliw zawierają tylko okolo 6% tlenu. Już ta informacja wskazuje na szkodliwość palenia papierosów. Groźny wpływ palenia papierosów na zdrowie ludzi wzrasta przy równoczesnym spożywaniu alkoholu. Alkohol we krwi wpływa na zwiększenie rozpuszczalności w niej substancji smolistych pochodzących z palenia papierosow, co powoduje migrację wraz z krwią tych substancji po całym organizmie. W końcowym efekcie prowadzi to do choroby nerek.
   Intensywność zanieczyszczeń pyłowych w powietrzu atmosferycznym podaje się w jednostkach stężenia (np. w mg/m3) oraz jako opad (wyrażony w M

g/ (km2-rok)). Zanieczyszczenia pyłowe w powietrzu atmosferycznym występują, w określonych obszarach. Siła grawitacji powoduje ciągłą, sedymentację drobin pyłów. Dlatego bardziej wiarygodne są wartości opadu. Z uwagi na naturalne ruchy powietrza (wszelkiego rodzaju wiatry) zanieczyszczenia pyłowe ulegają, przemieszczaniu w danym obszarze zgodnie z opisaną przez meteorologów różą wiatrów, parametrami emitora i źródła emisji.

Rysunek 3.2: Schemat obrazujqcy rónice w rozprzestrzenianiu się zanieczyszczenia pyłowego i gazowego;
x - odległość od żródla emisj,
u - skladowa pozioma prędkoki,
w - skladowa pionowa predkości



Tekst, tabele i szkice - dr Józef Sawa i dr Halina Marczak

    Korekta: mgr Krystyna Sawa