ATMOSFERA UVOD Vazduni omota Zemlje poznat kao 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 3, 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 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 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 (SO 2), azot – dioksid (NO 2) 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 Slika 10 9 Slika 11 12

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 SO 3. 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 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 p. H 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 p. H 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 p. H 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 (H 2 O), ugljen – dioksida (CO 2) i gasova, kao što su metan (CH 4), azot – suboksid (N 2 O) i ozon (O 3) 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 Slika 31 36 38 39 Slika 33 Slika 34

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 43 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 -83 k www. ffos. hr/~zrak/kisele%20 kise/C 900991. jpg www. georgije. ekof. bg. ac. yu www. libraru. thinkguest. org/C 005003 F/cycle. gif www. meteo. noa. gr/Balkan. Climate/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%20 kise%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