Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Transcript

1 Ατμοσφαιρική Ρύπανση

2 Τι είναι ατμοσφαιρική ρύπανση; Ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η εισαγωγή στον αέρα χημικών, αιωρούμενων στερεών ή οργανισμών που προκαλούν προβλήματα υγείας στους ανθρώπους ή σε άλλους οργανισμούς. Η ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να προκαλέσει επίσης υποβάθμιση της ποιότητας του περιβάλλοντος

3 Από πού προέρχεται η ατμοσφαιρική ρύπανση; Η ατμοσφαιρική ρύπανση προκαλείται από φυσικές και από ανθρωπογενείς δραστηριότητες: Φυσικές πηγές ρύπανσης είναι οι πυρκαγιές δασών, οι ηφαιστειακές εκρήξεις, η αποσύνθεση, κλπ Πηγές ρύπανσης της ατμόσφαιρας που συνδέονται με ανθρωπογενείς δραστηριότητες είναι η παραγωγή ενέργειας από στερεά και υγρά καύσιμα, τα αυτοκίνητα, οι βιομηχανίες, η θέρμανση των κτιρίων και η σκόνη. Η ατμοσφαιρική ρύπανση προκαλείται λί και από καθημερινές φαινομενικά αθώες δραστηριότητες όπως το βάψιμο, το στεγνό καθάρισμα, το γέμισμα γμ μ του αυτοκινήτου με βενζίνη.

4 Επίδραση στην υγεία Η αυξημένη ατμοσφαιρική ρύπανση σχετίζεται με αναπνευστικά προβλήματα και καρδιοπάθειες. Η αυξημένη ατμοσφαιρική ρύπανση έχει άμεση αρνητική επίδραση στα άτομα που πάσχουν από άσθμα ή άλλες αναπνευστικές ασθένειες. Μακροπρόθεσμη έκθεση σε ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να προκαλέσει καρκίνο και βλάβες στο ανοσοποιητικό σύστημα και νευρολογικά προβλήματα ή ακόμη και θάνατο.

5 Asthma Prevalence by Age (per 1,000 people) United States > Year (from CDCs National Center for Health Statistics - National Health Interview Survey) Mannino et al. Surveillance for Asthma. In Surveillance Summaries, March 29, 2002.

6 Η ατμοσφαιρική ρύπανση προκαλεί πολλούς θανάτους Figure 18-21

7 Η αιθαλομίχλη (καπνομίχλη) του Λονδίνου το 1952 Δεκέμβριος 1952: Άπνοια με υψηλή υγρασία, συννεφιά και κρύο είχε ως αποτέλεσμα την παγίδευση ενός στρώματος κρύου αέρα κάτω από ένα υψηλότερο στρώμα ζεστού αέρα (ισχυρή θερμοκρασιακή αναστροφή). Αποτέλεσμα του κρύου η αύξηση των αναγκών θέρμανσης των κτιρίων και η καύση μεγάλων ποσοτήτων κάρβουνου Λόγω της άπνοιας οας και της παγίδευσης του βαρύτερου στρώματος σρώμαος αέρα σε χαμηλό υψόμετρο συσσωρεύθηκαν αυξημένες ποσότητες αιωρούμενων σωματιδίων και SO 2 αυξάνοντας την ατμοσφαιρική ρύπανση. Συνολικά προκλήθηκαν 4000 θάνατοι μεταξύ 4 10 Δεκεμβρίου Καπνομίχλη Λονδίνου αποτελεί κλασικό παράδειγμα όπου οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες ξεπέρασαν τη φυσική αραίωση των ρύπων

8 Θερμοκρασιακή αναστροφή Σημασία μετεωρολογικών συνθηκών και τοπογραφίας περιοχής Σε περιόδους με έντονη συννεφιά και κρύο (π.χ. Λονδίνο) είναι πιθανό να παγιδευθεί ένα στρώμα κρύου αέρα κοντά στο έδαφος βαρύτερο από το στρώμα του αέρα στα υψηλότερα στρώματα. Παρόμοιο πρόβλημα μπορεί να προκληθεί σε περιοχές που είναι ανοικτές στη θαλάσσια αύρα από την μια πλευρά τους που περιβάλλονται από βουνά Figure

9 Θερμοκρασιακή αναστροφή

10 Πρωτογενείς και δευτερογενείς ατμοσφαιρικοί ρύποι Πρωτογενείς ρύποι εκλύονται απευθείας στον αέρα. Παραδείγματα: μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οξείδια του αζώτου (ΝΟx), οξείδια του θείου (SO2), αιωρούμενα στερεά και υδρογονάνθρακες Δευτερογενείς ρύποι δημιουργούνται στον αέρα από αντιδράσεις μεταξύ των πρωτογενών ρύπων. Παραδείγματα: φωτοχημικό νέφος, όζον, όξινη βροχή

11 Κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι

12 Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι αέριο άοσμο, δηλητηριώδες, άχρωμο, άγευστο, ελαφρύτερο του αέρα και ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Το CO οξειδώνεται από την ελεύθερη λύθ ρίζα του ΟΗ σε CO2 έχοντας χρόνος ζωής 2-4 μήνες. Κυριότερες πηγές προέλευσης του μονοξειδίου του άνθρακα είναι οι εξατμίσεις αυτοκινήτων,, ιδιαίτερα σε κλειστούς χώρους στάθμευσης, και οι εξατμίσεις πάσης φύσεως μηχανών όταν συντελείται ατελής καύση. Οι κινητήρες των αυτοκινήτων είναι υπεύθυνοι για περίπου το 60% της συνολικής παραγωγής CO και περίπου του 95% στις πόλεις Το μονοξείδιο του άνθρακα συσσωρεύεται τοπικά και εμφανίζεται ιδιαίτερα αυξημένο σε περιόδους κυκλοφοριακής αιχμής Τα επίπεδα του CO είναι συνήθως πιο αυξημένα τον χειμώνα γιατί οι κινητήρες εσωτερικής καύσης τελούν ατελέστερη καύση σε χαμηλές θερμοκρασίες και λόγω φαινομένων θερμοκρασιακής αναστροφής που παγιδεύουν τους ρύπους κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Το CO είναι δηλητηριώδες, μειώνει την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο στους ιστούς και μπορεί να επιφέρει ασφυξία. Η δέσμευση του CO από την αιμοσφαιρίνη 250 φορές μεγαλύτερη του οξυγόνου.

13 Οξείδια του Αζώτου (NO x ) Τα κυριότερα οξείδια του αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι το μονοξείδιο του αζώτου (NO), το διοξείδιο του αζώτου (NO 2 2) και το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O). Το μονοξείδιο του αζώτου (NO) και το διοξείδιο του αζώτου (NO 2 ) παράγονται από την οξείδωση του αέρα στους κινητήρες εσωτερικής καύσης και από την καύση ορυκτών καυσίμων κυρίως σε ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς και κεντρικές θερμάνσεις. Το ΝΟ2 είναι αέριο με καφέ χρώμα, διαλυτό στο νερό, ισχυρό οξειδωτικό, με οξεία ερεθιστική οσμή. Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι υπεύθυνο για την καφέ όψη του αστικού ουρανού. Τα οξείδια του αζώτου ΝΟ και ΝΟ2 εμπλέκονται και ενεργοποιούν τον φωτοχημικό κύκλο αντιδράσεων στην ατμόσφαιρα και το σχηματισμό έτσι της φωτοχημικής ρύπανσης και παίζουν καθοριστικό ρόλο στον έλεγχο του τροποσφαιρικού όζοντος. Επίσης συμβάλλουν στην δημιουργία της όξινης βροχής και προκαλούν νιτρορύπανση. Το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) σε υψηλές συγκεντρώσεις προκαλεί αναπνευστικά προβλήματα, ιδιαίτερα σε άτομα που υποφέρουν από άσθμα και σε παιδιά. Το υποξείδιο του αζώτου συντελεί στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και στην ρύπανση των υδάτων με άζωτο

14 Οξείδια του θείου (SO 2 ή SO 3 ) Το διοξείδιο του θείου είναι αέριο άχρωμο, άοσμο σε χαμηλές συγκεντρώσεις αλλά με έντονη ερεθιστική μυρωδιά σε πολύ ψηλές συγκεντρώσεις. Στην ατμόσφαιρα το SO 2 αντιδρά για να σχηματίσει SO 3 που εμφανίζει έντονη δραστικότητα με υδρατμούς σχηματίζοντας ομίχλη θειικού οξέος ή θειώδους οξέος φαινόμενο που απαντάται στην ρύπανση από όξινη βροχή. Τα οξείδια του θείου παράγονται κατά την καύση ορυκτών καυσίμων που περιέχουν θείο όπως ο λιγνίτης και το πετρέλαιο. Κυριότερες ανθρωπογενείς πηγές προέλευσης του διοξειδίου του θείου είναι οι ηλεκτροπαραγωγοί σταθμοί, οι χημικές βιομηχανίες, τα διυλιστήρια πετρελαίου, οι κεντρικές θερμάνσεις και τα πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν καύσιμο με ψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Φυσικές πηγές των θειούχων ενώσεων στην ατμόσφαιρα είναι η αναερόβια σήψη η διάχυση σταγονιδίων από τη θάλασσα, οι ηφαιστειακές εκρήξεις, και οι θερμές πηγές. Μακροχρόνια έκθεση στα οξείδια ξίδ του θί θείου μπορεί να προκαλέσουν αναπνευστικά προβλήματα, να τροποποιήσει τον αμυντικό μηχανισμό των πνευμόνων και να επιδεινώσει τυχόν υπάρχουσες καρδιοαγγειακές παθήσεις. Άτομα με καρδιοαγγειακές, χρόνιες πνευμονολογικές παθήσεις καθώς καιμικρά παιδιά δά και ηλικιωμένοι είναι ιδιαίτερα ευπαθή σε τέτοιες συνθήκες.

15 Αιωρούμενα Σωματίδια Τα αιωρούμενα σωματίδια είναι μικρά τεμάχια ύλης σε στερεή ή υγρή φάση, που μπορούν να αιωρούνται στην ατμόσφαιρα για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τέτοια σωματίδια είναι η σκόνη, ο καπνός, διάφορα μέταλλα κλπ. Οι κυριότερες πηγές εκπομπής αιωρουμένων σωματιδίων είναι οι δά διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες, η καύση των καυσίμων για παραγωγή ενέργειας, τα αυτοκίνητα, οι πυρκαγιές, τα καψαλίσματα χωραφιών. Σημαντικό ρόλο έχουν τα σωματίδια που έχουν διάμετρο μέχρι 10 μm (PM-10) και ιδίως τα σωματίδια με πολύ μικρή διάμετρο (PM 2,5), διότι το μέγεθός τους, επιτρέπει την είσοδό τους στο αναπνευστικό σύστημα, προκαλώντας σοβαρά αναπνευστικά προβλήματα. Τα αιωρούμενα σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή και προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό σύστημα, στους πνεύμονες και στην καρδιά. Τα παιδιά, τα άτομα που πάσχουν από άσθμα ή έχουν καρδιολογικά προβλήματα και οι ηλικιωμένοι, είναι ομάδες πληθυσμού ιδιαίτερα ευαίσθητες στην έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις αιωρουμένων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με στοιχεία της ΕΡΑ τα αιωρούμενα σωματίδια προκαλούν περίπου 60,000 πρόωρους θανάτους ανά έτος στις ΗΠΑ

16 Υδρογονάνθρακες Οι αέριοι υδρογονάθρακες ρ είναι κυρίως πτητικά συστατικά των υγρών καυσίμων καθώς και προϊόντα ατελούς καύσης. Η πιο επικίνδυνη τοξική πτητική οργανική ένωση στην ατμόσφαιρα είναι το βενζόλιο η οποία αποτελεί ένα από τα δευτερεύοντα συστατικά της βενζίνης. Πηγές βενζολίου είναι τα πρατήρια βενζίνης και τα αυτοκίνητα διανομής της, καθώς επίσης και όλες οι μηχανές που χρησιμοποιούν βενζίνη σαν καύσιμο. Το βενζόλιο σαν αυτούσια ένωση μπορεί να προκαλέσει χρόνιες παθήσεις όπως καρκίνο, προβλήματα στο κεντρικό νευρικό σύστημα, ζημιές στη λειτουργία του ήπατος και των νεφρών, ανωμαλίες στην αναπαραγωγή και προβληματικές γεννήσεις. Παίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία του φωτοχημικού νέφους.

17

18 Νέφος αιθαλομίχλης Το νέφος αιθαλομίχλης, λ σχηματίζεται όταν έχουμε υψηλή συγκέντρωση ρύπων, όπως μονοξειδίου του άνθρακα, διοξείδιο του θείου και αιωρούμενα σωματίδια, σε συνδυασμό με σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και μεγάλη σχετική υγρασία Το νέφος αποτελείται κυρίως από καπνό, μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του θείου που αντιδρά με τους υδρατμούς και δίνει θειικό οξύ.

19 Νέφος αιθαλομίχλης

20 Φωτοχημικό νέφος Οφείλεται Στους πρωτογενείς ρύπους (από μηχανές εσωτερικής καύσης) όπως μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδια του αζώτου και διάφορους υδρογονάνθρακες που διασπώνται κάτω από την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας Δευτερογενείς ρύπους όπως όζον NO2 + (UV) NO + O O2 +O O3 O3 +NO O2 +NO2+ O2 + NO2 + VOCs + (UV) O3 Προκαλεί ερεθισμό στα μάτια και στο λαιμό, αναπνευστικά προβλήματα και διάφορες βλάβες στα φυτά και μειωμένη ορατότητα

21 Φωτοχημικό Νέφος Καλοκαίρι Αιθαλομίχλη μχ Χειμώνας

22 Φωτοχημικό νέφος Το λεκανοπέδιο της Αθήνας αποτελεί κλασικό παράδειγμα ατμοσφαιρικής ρύπανσης που ξεκίνησε με κύριους ρύπους το SO2 και τον καπνό και εξελίχθηκε σε φωτοχημικό νέφος λόγω της μεγάλης αύξησης των αυτοκινήτων. Η μη φωτοχημική ρύπανση (δεκαετία 80) περιορίσθηκε σημαντικά με την χρησιμοποίηση καυσίμων με μειωμένη περιεκτικότητα σε θείο και μόλυβδο.

23 Οζον Το όζον είναι ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα του φωτοχημικού νέφους. Το όζον είναι δευτερογενής ατμοσφαιρικός ρύπος που παράγεται σε περιόδους έντονης ηλιακής ακτινοβολίας και σημαντικής συσσώρευσης VOCs και ΝΟx. Βρίσκεται είτε στην στρατόσφαιρα (μακριά - στοιβάδα όζοντος) είτε στην τροπόσφαιρα (κοντά) «από μακριά και αγαπημένοι». - Το καλό όζον βρίσκεται στην στρατόσφαιρα και μας προστατεύει από την καταστροφική UV ακτινοβολία. - To κακό όζον είναι αυτό που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους καθώς προκαλεί ερεθισμό στα μάτια, αναπνευστικά προβλήματα (άσθμα, βρογχίτιδα), μειώνει την φωτοσύνθεση στα φυτά και είναι ιδιαίτερα τοξικό για τους οργανισμούς μέχρι και θανατηφόρο.

24 Αναπνευστικά προβλήματα λόγω υψηλών συγκεντρώσεων όζοντος Relativ ve Risk of Ne ew Asthma Diagnosis Low ozone communites High ozone communities or more Number of sports played 3535 παιδιά 12 κοινότητες Low ozone o max 5 έτη διάρκεια μελέτης 1 hr median: 48 ppb High ozone max 1 hr median: 74 ppb

25 Όξινη βροχή SO2 + O2 + H2O H2SO4 NOx + O2 + H2O HNO3 Τα αποτελέσματα στο φυσικό περιβάλλον μπορεί να είναι καταστροφικά: Καταστρέφει τα φυλλώματα των δένδρων Υποβαθμίζει την ποιότητα του εδάφους Αλλάζει τα χημικά χαρακτηριστικά των φυσικών υδάτων και προκαλεί θάνατο στους υδρόβιους οργανισμούς Προκαλεί καταστροφές και σε κτίρια, αγάλματα, βαφές κτιρίων, μνημεία. CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O

26 Όξινη βροχή ph βροχής < 5,6

27 Καταστροφή στα δένδρα λόγω όξινης βροχής

28 Υποβάθμιση ποιότητας εδαφών λόγω όξινης βροχής

29 Κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι

30 Έλεγχος ατμοσφαιρικής ρύπανσης Διαφορετικοί ρύποι έχουν διαφορετικό χρόνο ζωής στην ατμόσφαιρα. Για παράδειγμα: Το μεθάνιο παραμένει στην ατμόσφαιρα για χρόνια Το CO2 παραμένει αιώνες Το διοξείδιο του θείου παραμένει μερικές μέρεςς πριν αφαιρεθεί μέσω της βροχής και της υγρασίας Η ατμόσφαιρα διαθέτει φυσικοχημικούς μηχανισμούς απομάκρυνσης των ατμοσφαιρικών ρύπων

31 Μέτρα μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Αυστηρή νομοθεσία Περιορισμό της ρύπανσης με ανάπτυξη τεχνολογίας ελέγχου της ρύπανσης στην πηγή π.χ. ειδικά φίλτρα για τις βιομηχανίες, καταλύτες αυτοκινήτων Τα αυτοκίνητα είναι κυρίως πρόβλημα λόγω του μεγάλου μγ αριθμού τους. Τρόποι περιορισμού: Χρήση ΜΜΜ Περιορισμούς στην ατομική χρήση αυτοκινήτων (ένας οδηγός χωρίς συνεπιβάτες) «Καθαρότερα αυτοκίνητα» χρήση αμόλυβδης βενζίνης, ρύθμιση έκλυσης καυσαερίων, καταλύτες και εναλλακτικά καύσιμα για τα αυτοκίνητα (π.χ. ηλεκτρικά).