Znaczenie wody i powietrza.

WODA

Wstęp

"Wartość wody doceniamy dopiero wtedy, gdy wyschnie studnia" - Benjamin Franklin

Woda to związek chemiczny niezbędny do podtrzymania życia. Niektóre drobnoustroje potrafią żyć bez powietrza, nie istnieje jednak organizm zdolny przeżyć bez wody. Nic dziwnego - stanowi ona główny składnik wszystkich organizmów żywych.
Udział procentowy wody w organizmach:
- człowiek - ok. 60%
- rośliny wodne- 98%
- meduza - 96%
- soczyste owoce - 90 do 95%
- ryby- ok. 80%
- liście roślin - 80 do 90%
- rośliny lądowe- 50 do 75%
- drewno - 50 do 60%

Bez wody nie rozwinęłaby się cywilizacja. O lokalizacji osiedli ludzkich zawsze decydowała dostępność wody słodkiej. Współcześnie w skali globalnej najwięcej wody zużywa rolnictwo i przemysł. Np. produkcja jednego samochodu pochłania 380 tys. litrów, odzysk kilograma aluminium z rudy - 8400 litrów, a dochłodzenia średniej elektrowni potrzeba około 5 milionów litrów wody dziennie. Woda pokrywa prawie 3/4 powierzchni Ziemi, z czego 97% to woda słona, nienadająca się do picia, nawadniania ani nawet do celów przemysłowych (rozpuszczone w niej sole przyspieszają korozję). Pozostałe 3% to woda słodka, w większości uwięziona w lodowcach. Łatwo dostępna, a więc możliwa do wykorzystania woda słodka stanowi jedynie 0,003% ogólnych zasobów wody na Ziemi. Pomimo olbrzymiego zapotrzebowania na wodę jest ona jednym z najgorzej zagospodarowanych surowców naturalnych. Łatwa dostępność wody powoduje, że jej cena jest zbyt niska, co sprzyja marnotrawstwu.

Przeciętny Europejczyk zużywa w ciągu doby 140 litrów wody, z czego dużą część można by zaoszczędzić. Oto kilka sposobów:
- prysznic zamiast kąpieli w wannie,
- nie zmywanie naczyń pod bieżącą wodą,
- uszczelnienie kranów i toalet,
- podlewaniu ogrodów deszczówką,
Pamiętajmy, że jedynie rozsądne gospodarowanie wodą uchroni nas w przyszłości przed pogarszaniem się jej jakości i wzrostem ceny.
W ciągu doby dorosły, zdrowy człowiek powinien spożyć 2,5L wody. Przyjmujemy wodę w pokarmach i napojach, a wydalamy w postaci moczu i potu, część zaś zużywana jest w procesach przemiany materii. Zbyt mała ilość spożycia wody powoduje odwodnienie organizmu oraz zaburzenie procesów życiowych: oddychania, trawienia, wydalania i krążenia krwi. W końcu jednak może spowodować śmierć.

Zanieczyszczenia wód.

Czystość wody jest niewątpliwie problemem w skali światowej. W krajach rozwiniętych nie wchodzi już w rachubę nie tylko picie wody bezpośrednio z rzek, ale i jakość wody z kranu często budzi wątpliwości. Skażenie rzek i wód gruntowych, z których człowiek czerpie wodę pitną stale rośnie. Woda ta, do której zresztą spływają ścieki, jest oczywiście oczyszczana, ale najbardziej zaawansowane technologie nie zdołają wyeliminować wszystkich zanieczyszczeń. W dodatku ścieki pochodzące z przemysłu, rolnictwa i gospodarstw domowych coraz bardziej pogarszają stan wód. Ren, jedna z najważniejszych rzek Europy, zbiornik wody pitnej dla 20 milionów osób, jest równocześnie jedną z najbardziej zanieczyszczonych na świecie: rocznie wprowadza się do niej około 10 tys. ton najróżniejszych substancji chemicznych. Różne gałęzie przemysłu, szczególnie chemiczny, hutniczy i metalurgiczny powodują przedostawanie się do wody wielu produktów toksycznych: metali ciężkich, arsenu, cyjanków... a przecież kadm jest bardzo szkodliwy dla nerek. Na "zwykłe" skażenie wód powierzchniowych nakładają się regularnie skutki wypadków np. pożary fabryk chemicznych. Wodę zatruwają także niektóre praktyki stosowane w rolnictwie. Nawozy sztuczne i pestycydy, jak również gnojowica z chlewni, wprowadzają do niej azotany. Azotany same w sobie nie są szkodliwe, ale przekształcone w azotyny mogą być bardzo niebezpieczne wywołując np. sinice, na którą narażone są przede wszystkim niemowlaki. Podobnie jak fosforany z proszków do prania tak i azotany powodują też zjawisko eutrofizacji, to znaczy gwałtowny rozwój alg i roślin wodnych, zapychających urządzenia zasilające w wodę i nadających jej przykry smak. Zarówno wody powierzchniowe jak i podziemne są już zanieczyszczone, należy, więc zaprzestać wrzucania do nich toksycznych odpadów i poprawić metody uzdatniania. Francja, usuwająca tylko 1/3 zanieczyszczeń pochodzących z gospodarstw domowych, pozostaje w tej dziedzinie znacznie spóźniona w porównaniu z Wielką Brytanią, Szwecją, Niemcami czy Stanami Zjednoczonymi. Oczyszczanie nie zawsze jednak jest skuteczne: wiele stacji uzdatniania wody jest już przestarzałych, a koszty procesu będą przypuszczalnie rosły wraz z koniecznością usuwania fosforanów, azotanów... Wreszcie samo uzdatnianie nie powinno być szkodliwe. W rzeczywistości, aby usunąć bakterię posługujemy się środkami chemicznymi, np. ozonem (w stacjach najbardziej nowoczesnych) lub chlorem używanym od 1893 roku, który jednak w reakcji z substancjami humusowymi przekształca się w wodzie w pochodne znane z własności rakotwórczych. W krajach ubogich na problem zanieczyszczenia wody nakładają się trudności dostępu do niej: jedynie 1/4 ludności planety korzysta z wody bieżącej. Jeżeli półtora miliarda osób nie ma dziś wody pitnej, to aż 1.8 miliardów ludzi, w tym 330 milionów w krajach OECD, nie ma nawet instalacji sanitarnych. Aby zapewnić wodę pitną ludności miejskiej w trzecim świecie w roku 2003, potrzeba środków finansowych przekraczających absolutnie możliwości tych krajów. Trudno się, zatem dziwić, że choroby związane ze złą jakością wody znajdują się tam na czołowych miejscach listy przyczyn śmiertelności.

Krążenie wody w przyrodzie.

Całkowita ilość wody w przyrodzie jest stała. Dzięki właściwości występowania w warunkach naturalnych w trzech stanach skupienia woda podlega stałemu krążeniu. Większość wody jest zgromadzona w morzach i oceanach. Lądy otrzymują wodę z opadów atmosferycznych. Część wód opadowych wyparowuje, część w wyniku spływu powierzchniowego dostaje się do cieków wodnych, a z nimi do mórz i oceanów, reszta wsiąka w grunt zasilając wody gruntowe; woda zatrzymana w glebie zwiększa jej wilgotność.


Parowanie wody odbywa się zarówno z powierzchni wód, gleby jak i z innych organizmów a w szczególności roślin (transpiracja). Para wodna przedostaje się do atmosfery a tam wraz z deszczem ponownie powraca do ziemi. Tak pokrótce można by scharakteryzować cykl hydrologiczny jednak ja w swojej pracy będę starała się szczegółowo opisać poszczególne jego etapy.


Parowanie wody.
Woda rozpoczyna swój obieg dostając się do atmosfery wskutek parowania – głównie oceanów, następnie jezior, rzek i wilgotnej gleby, a także za pośrednictwem transpiracji roślin. Para wodna – jest to niewidzialna gazowa faza wody. Pod tą postacią jest ona najobficiej reprezentowana w atmosferze. Para wodna dostaje się do powietrza dzięki parowaniu wody morskiej i słodkiej oraz wskutek transpiracji roślin, opuszcza je natomiast kondensując się w postaci szronu, rosy, bądź cząsteczek tworzących chmury, które następnie opadają w postaci śniegu lub deszczu. Zamiana fazy ciekłej w gazową tzn. parowanie wymaga wkładu pewnej ilości energii, np. w postaci ciepła, któremu nadaje się miano ciepła parowania. Tak, więc procesowi parowania wody towarzyszy proces pobierania ciepła z powietrza bądź z wód, które ulegają jednocześnie ochłodzeniu. Ten zapas ciepła pozostaje zachowany w parze w postaci utajonego ciepła parowania. Gdy para wodna ulega kondensacji w wyniku wzajemnego zbliżenia się cząsteczek, skroplona woda oddaje cały zapas ciepła pobranego przedtem na parowanie. Ciepło to bierze udział w ogrzewaniu powietrza. Ciepło, bowiem jest pobierane przez parującą wodę od ciał otaczających a zwracane w procesach kondensacji. Roczny dopływ pary wodnej do atmosfery na całej planecie odpowiada średnio warstwie wody o grubości 100cm.

OCEANY
Wyszczególnienie Parowanie Opady Odpływ całkowity
Ocean Atlantycki 104 cm 78 cm - 26 cm
Ocean Indyjski 138 cm 101 cm - 37 cm
Ocean Spokojny 114 cm 121 cm 7 cm
Ocean Arktyczny 12 cm 24 cm 12 cm
ŚREDNIO OCEANY 125 cm 112 cm - 13 cm

KONTYNENTY
Wyszczególnienie Parowanie Opady Odpływ całkowity
Europa 36 cm 60 cm 24 cm
Azja 39 cm 61 cm 22 cm
Ameryka Płn. 40 cm 67 cm 27 cm
Ameryka Płd. 86 cm 135 cm 49 cm
Afryka 51 cm 67 cm 16 cm
Australia 41 cm 47 cm 6 cm
Antarktyda 0 cm 3 cm 3 cm
ŚREDNIO KONTYNENTY 41 cm 72 cm 31 cm

Większość parowania zachodzi na ciepłych obszarach równikowych i zwrotnikowych, szczególnie około 20º szer. geogr. pd. i pn. Są to pasy półstałych antycyklonów, w których osiadanie przenosi w dół ciepłe i suche powietrze. Parę wodną w atmosferze przenoszą w górę turbulencja i prądy konwekcyjne, a w poziomie na duże odległości- wiatry. Przy wystarczająco silnym i długotrwałym prądzie wstępującym mogą powstać chmury i opady. Wskutek tego woda wyparowana wraca na powierzchnie ziemi. Średnia zawartość pary wodnej w atmosferze podlega niewielkim zmianom, toteż średnia roczna suma opadów na ziemi musi być równa średniej wartości parowania. W związku z tym średnie roczne opady wynoszą około 1000mm; jest to ilość znacznie przekraczająca zawartość pary wodnej w dowolnym punkcie w atmosferze i w dowolnym momencie. Parowanie i oddychanie są źródłem zasilania atmosfery w wodę: 84% pochodzi z oceanów, a 16% z kontynentów. Gdyby średnia zawartość wody w atmosferze spadła od razu w postaci deszczu, spowodowałoby to światowy opad o wartości 2,5cm a jest to dziesięciodniowy zapas opadów. Dziesięć dni trwa również średni czas pobytu cząsteczki wody w atmosferze. Wskazuje to od razu na szybkość obiegu cyklu parowania spływu powierzchniowego i opadów: roczne opady na powierzchnię samych lądów są 30-krotnie większe niż zawartość wilgoci w powietrzu nad lądami w dowolnej chwili. Rozpatrując większość zasobów wodnych można stwierdzić, że opady na powierzchnie lądów są krytycznym składnikiem ekosystemu gdyż większość słodkiej wody wpada do oceanów, gdzie nie można jej gromadzić. Rozkład różnych postaci opadów na lądach jest nierównomierny i możemy jedynie obserwować cztery główne jego cechy w skali światowej: pierwsza to istnienie maksimum równikowego, odchylonego w stronę półkuli północnej; druga, w środkowych szerokościach geograficznych, to występowanie regularnych opadów na zachodnich wybrzeżach kontynentów; trzecia, to istnienie komór wysokiego ciśnienia w wypalonych obszarach podzwrotnikowych, gdzie nie tylko deszcze padają rzadko, ale też występują sporadycznie, i to nie w każdym roku; w końcu czwarta to istnienie strefy podbiegunowej, która staje się pustynią arktyczną, wskutek małej ilości opadów z powodu nagromadzenia się zimnego i suchego powietrza w tych regionach.

Jak powstają deszcze?
Chmury składają się z miliardów maleńkich kropelek wody i kryształków lodu. Pojedyncza chmura może zawierać wiele ton wilgoci. Tylko w sprzyjających warunkach część tej wilgoci spada na ziemię w postaci deszczu. Kropelki tworzące chmurę powstają wtedy, gdy wilgotne i ciepłe powietrze staje się w wyniku wędrówki ku górze na tyle chłodne, że zawarta w nim para wodna ulega skropleniu. Kropelki, początkowo małe, zbierają się wokół ziaren kurzu oraz innych mikroskopijnych cząstek. Wznosząc się wraz z prądami powietrza, zderzają się i łączą ze sobą, tworząc stopniowo coraz większe krople. Po pewnym czasie mogą stać się wystarczająco duże, by spaść w postaci deszczu. Niektóre krople deszczu powstają w inny sposób. Początkowo znajdują się w górnej, zimnej części chmur, gdzie mają postać śniegu lub kryształków lodu, po czym, gdy znajdą się w zalegającym niżej ciepłym powietrzu, topnieją i spadają na ziemię jako deszcz. Prawdopodobnie, co najmniej połowa opadów deszczu powstaje w ten sposób. Najmniejsze krople deszczu, określane jako mżawka, opadają na ziemię tak powoli, że wydają się stać w powietrzu. Największe mają prawie 6 mm średnicy i spadają z prędkością 8 metrów na sekundę. Niezależnie od rozmiaru, nie mają one nigdy kształtu podobnego do łzy. Większość kropli jest okrągła i tylko największe bywają spłaszczone w dolnej części. W przyrodzie istnieją dwa sposoby tworzenia się cząsteczek opadów. Pierwszy to proces koagulacji, przez który rozumie się zderzanie się i zlewanie kropelek wody spadających z różną prędkością. Zachodzi on, dlatego, że większe krople spadają szybciej niż małe i niekiedy zderzają się z nimi. Prawdopodobieństwo zderzenia zależy od stosunków rozmiaru kropelek. Gdy w chmurze są kropelki o średnicy 40-60 µm, a większość kropelek ma średnice 20 µm, częstość zderzeń jest znaczna i rośnie ze wzrostem kropelek dużych. Nie ma wątpliwości, że w stosunkowo małych chmurach konwekcyjnych nad oceanami strefy międzyzwrotnikowej deszcze tworzy się wyłącznie przez koagulacje. Obserwuje się często deszcze z chmur o podstawie około 600m i wierzchołku 3km gdzie temperatura wynosi około +7C. Koagulacja bierze też udział w tworzeniu opadu w innych chmurach, lecz trudno jest ocenić jej znaczenie, ponieważ działać tu również mogą inne procesy.

Jak powstaje śnieg?
Większość opadów atmosferycznych Ziemi ma postać śniegu lub deszczu powstałego ze stopionego śniegu w powietrzu. Badania śnieżynek dowiodły, że są one dużymi kryształkami lodu lub zrostami kryształków. Proces ich powstawania nazywamy inaczej procesem zlodzenia chmur. Opiera się on na warunku współistnienia kryształków lodu i kropelek przechłodzonej wody przy temperaturze ujemnej kryształki rosną kropelki zaś parują. Zachodzi to, dlatego, że prężność pary nasyconej nad wodą jest większa niż nad lodem przy tej samej temperaturze ujemnej. Wskutek tego występuje siła ciśnienia przenosząca cząsteczki pary wodnej z kropelek na kryształki. Chmury przechłodzone są w atmosferze zjawiskiem częstym. Pojawienie się w takiej chmurze kryształków lodu, za pośrednictwem efektywnie działających jąder zamarzania, narusza gwałtownie stabilność chmury. Kryształki lodu szybko rosną, a kropelki parują. Duże kryształki po osiągnięciu odpowiedniej wielkości zaczynają spadać (przez chmurę) zderzając się z przechłodzonymi kropelkami i innymi kryształkami. Przy zetknięciu się z lodem kropelki mogą zamarzać a kryształki zlepiać się. W ten sposób tworzą się płatki śniegu. Przy dostatecznie niskiej temperaturze powietrza śnieżynki mogą osiągać grunt. Często jednak powietrze po drodze jest na tyle ciepłe, że śnieżynki topnieją dając opad deszczu. W górach obserwujemy nieraz śnieg w ich wyższych partiach a deszcze w niższych. Tworzące się płatki mogą mieć, zależnie od temperatury i wilgotności powietrza, różne kształty. Powietrze stanowi na ogół 90 procent ich masy, dzięki czemu są doskonałymi izolatorami i świetnie tłumią dźwięk. Oznacza to także, że ilość wody zawarta w 10 - centymetrowej warstwie śniegu jest taka, jak w 1 centymetrze deszczu. Mimo to w wielu rejonach świata śnieg stanowi ważne źródło słodkiej wody.

Zjawisko retencji
Gdy opad ma postać śniegu, następuje przerwa pomiędzy jego spadnięciem a rozprowadzeniem trwająca do momentu stopnienia śniegu. W skali światowej największa retencja wody na powierzchni ziemi jest w marcu-kwietniu, kiedy to na półkuli północnej występuje rozległa pokrywa śniegu a jeziora i rzeki są zamarznięte. W październiku poziom morza podnosi się o 1-2cm gdyż jak ocenia się, w oceanach znajduje się dodatkowo 7,5*10 cm³ wody. Woda zazwyczaj pozostaje na lądzie 10-100 dni, chyba, że włącza się w krążenie wód gruntowych i wówczas pozostaje znacznie dłużej. W Wielkim Australijskim Basenie Wód Artezyjskich woda w niektórych zbiornikach pozostaje najprawdopodobniej od 20000 lat, chociaż znajdywano młodsze jak i starsze zbiorniki. Retencja występuje w kilku postaciach. Jeśli woda jest zatrzymana na powierzchni ziemi, mówimy o retencji powierzchniowej. Jeśli zaś woda zatrzymuje się pod powierzchnią terenu mówimy o retencji podziemnej. Retencja powierzchniowa może występować w dwu postaciach. Jeśli opad atmosferyczny był w postaci stałej, a więc w postaci śniegu lub szadzi, pozostaje na powierzchni terenu aż do momentu stajania lodu i przekształcenia go w ciekłą wodę. Formą retencji są, więc pokrywy śniegowe oraz wszelkie pokrywy lodowe na powierzchni ziemi. Woda spływająca po powierzchni ziemi natrafia niejednokrotnie na zapory, na wzniesienia terenu, które może pokonać dopiero po wypełnieniu obniżeń terenu aż do wysokości zapory. Woda gromadzi się, więc na powierzchni ziemi tworząc jeziora lub okresowe rozlewiska w dolinach rzecznych. Retencja podziemna polega na zatrzymaniu wody, która wsiąkła w podłoże. Zatrzymanie wody jest zjawiskiem czasowym. Wcześniej czy później woda powraca do obiegu. Zdolność zatrzymywania wody przez określony obszar na powierzchni ziemi nazywamy jego retencyjnością. Stopień retencyjności zależy od rzeźby terenu, która może zarówno ułatwiać jak i utrudniać spływ wody, od przepuszczalności podłoża, od pokrycia terenu szatą roślinną, a w pewnej mierze od klimatu.

Proces wsiąkania wody
Duża część wody, która znalazła się na powierzchni lądów przedostaje się w płytsze lub głębsze poziomy litosfery, czyli wsiąka w podłoże. Jest to możliwe dzięki mniejszej lub większej porowatości gleby i skał podłoża. Czynnikami ułatwiającymi wsiąkanie są: porowatość podłoża, jego przepuszczalność, równinność terenu. Czynnikami utrudniającymi wsiąkanie są: nieprzepuszczalność podłoża brak w nim wolnych przestworów, stromość stoków, po których woda łatwo spływa, bardzo bujna roślinność, poza tym gwałtowność opadów ich nadmiar, wysokie temperatury potęgujące tempo parowania przy małej wilgotności powietrza oraz zbyt niskie temperatury doprowadzające wodę do stanu stałego (zamarzanie). Wszystkie te cechy powodują to czy woda z powierzchni ziemi przedostanie się do wód gruntowych i podziemnych dalej ukierunkowując jej obieg w biosferze.

Czym jest transpiracja roślin?
Jak już wspomniałam na początku na obieg wody w biosferze ma również wpływ transpiracja roślin i chciałabym przytoczyć czego ona dotyczy. Transpiracja jest to wyparowywanie wody z rośliny. Odbywa się ona w różny sposób (głównie przez wodniczkę). Rozwarcie aparatów szparkowych powoduje utratę wody. W Polsce rośliny najczęściej aparaty szparkowe mają otwarte w dzień, a w nocy zamknięte. W dzień przez aparaty szparkowe odbywa się pobieranie tlenu i wydzielanie dwutlenku węgla, a w nocy odwrotnie. Dlatego ruch aparatami szparowymi jest niezbędny.

Podsumowanie
Cykl krążenia wód ma charakter wyodrębnionego zamkniętego procesu. Stale ten sam zasób wody odbywa obieg podlegając jednocześnie wszystkim przemianom fazowym. W ujęciu ogólnego bilansu Ziemi całkowita ilość wody zasilającej ją opadami jest średnio równa ilości wody parującej każdego roku z powierzchni globu. Chociaż roczny opad w zasięgu ogólnoplanetarnym równy jest rocznemu parowaniu to jednak dla poszczególnych miejscowości na ziemi prawidłowość ta przestaje być słuszna. Tak np. w niektórych obszarach oceanów opad przewyższa parowanie, podczas gdy w innych parowanie jest większe od opadów. To zjawisko nadmiarów i niedoborów wody jest wyrównane przez cyrkulacje wód oceanicznych na ich powierzchni bądź w postaci prądów głębinowych, tak, że poziom morza jest niemal niezmienny. Różnice między opadem a parowaniem nazywamy odpływem całkowitym. Ujemna wartość odpływu oznacza, że parowanie jest większe niż opad. Nadmiar odpływu w jednym miejscu wyrównuje się jego niedoborem w innym także ogólny bilans całkowity jest równy 0. Na przykład na Morzu Arktycznym opady przewyższają parowanie i nadmiar wody przepływa do Atlantyku wyrównując tam jej deficyt. Na wszystkich kontynentach a szczególnie w Ameryce Południowej, opady przewyższają parowanie i odpływ całkowity wyrównuje deficyt na oceanach.
Ważnym czynnikiem światowego cyklu krążenia wody są jej zapasy nagromadzone w lodowcach. Tworzeniu się lodowców towarzyszy obniżenie się poziomu mórz, zaś ich topnieniu – podniesienie tego poziomu. Obecnie lodowce pokrywają około 10% powierzchni globu. Gdyby cała ta pokrywa lodowa stopniała i spłynęła do oceanów utworzyłaby warstwę wody o grubości 57m.



POWIETRZE
Wstęp.
Oprócz wody większość żywych organizmów potrzebuje również powietrza. Powietrze to powłoka gazowa, bezbarwna i bezwonna mieszanina gazów zwana atmosferą, składająca się z azotu-78%, tlenu ok. 21%, gazów szlachetnych, dwutlenku węgla-0,03% oraz pary wodnej i zanieczyszczeń pochodzenia organicznego i mineralnego. Stanowi ona warstwę grubości od 8km do 18 km, zawsze w ruchu, warstwę otaczającą naszą planetę. Jego istnienie wyczuć można, gdy oddychamy lub, gdy wieje wiatr. Ciągłe wirowanie i przemieszczanie się powietrza powoduje zmiany pogody.
Powietrze bardzo rzadko bywa całkowicie suche, ponieważ zawiera parę wodną. Bez niej nie było by chmur, życia na Ziemi a także deszczu.

Zanieczyszczenia powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza są głównymi przyczynami globalnych zagrożeń środowiska. Najczęściej i najbardziej zanieczyszczają atmosferę: dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz pyły. Powietrze zanieczyszczają, wszystkie substancje gazowe, stale lub ciekłe, znajdujące się w powietrzu w ilościach większych niż ich średnia zawartość. Ogólnie zanieczyszczenia powietrza dzieli się na pyłowe i gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wody, gleby). Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są najbardziej mobilne i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie elementy środowiska. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są: uprzemysłowienie i wzrost liczby ludności przemysł energetyczny i motoryzacja pogorszyły znacznie jakość powietrza. Rosnące zapotrzebowanie na energie uczyniło ze spalania główne źródło zanieczyszczeń atmosferycznych pochodzenia antropogenicznego. Najważniejsze z nich to: dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO2), ozon (O3) troposferyczny, ołów (Pb) i pyły. Antropogennymi źródłami zanieczyszczeń powietrza są m.in.: chemiczna konwersja paliw, wydobycie i transport surowców, przemysł chemiczny, rafineryjny i metalurgiczny, cementownie, składowiska surowców i odpadów, motoryzacja. Naturalne źródła zanieczyszczeń powietrza to: wybuchy wulkanów, erozja wietrzna skal, pył kosmiczny, niektóre procesy biologiczne, pożary lasów i stepów. Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzi głównie w trakcie oddychania. Przyczyniają się do powstawania schorzeń układu oddechowego, a także zaburzeń reprodukcji i alergii. W środowisku kulturowym człowieka zanieczyszczenia powietrza powodują korozje metali i materiałów budowlanych. Działają niekorzystnie również na świat roślinny, zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji i oddychania.

Wyróżnia się trzy główne źródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery:
1. Punktowe - są to głównie duże zakłady przemysłowe emitujące pyły, dwutlenku siarki, tlenku azotu, tlenku węgla, metale ciężkie.
2. Powierzchniowe (rozproszone) - są to paleniska domowe, lokalne kotłownie, niewielkie zakłady przemysłowe emitujące głównie pyły, dwutlenek siarki.
3. Liniowe - są to głównie zanieczyszczenia komunikacyjne odpowiedzialne za emisje tlenków azotu, tlenków węgla, metali ciężkich (głównie ołów).

Wyróżnia się dwa główne skutki zanieczyszczeń powietrza:
a) Kwaśny deszcz
"Kwaśne deszcze" to opady atmosferyczne, które w kroplach zawierają kwas siarkowy, powstały w atmosferze zanieczyszczonej tlenkami siarki ze spalania zasiarczonego węgla. Przyczyniają się do zwiększenia śmiertelności niemowląt i osłabienia płuc, powodują zakwaszania rzek i jezior, niszczenie flory i fauny, degradacje gleby, niszczenie zabytków i architektury.
b) Smog
Zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Rozróżnia się dwa rodzaje smogu:
1) Smog typu Los Angeles, może wystąpić od lipca do października przy temperaturze 2435C, powoduje graniczenie widoczności do 0,8 1,6 km (powietrze ma brązowawe zabarwienie). Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają większego znaczenia.
2) Smog typu Londyńskiego, może wystąpić w zimie przy temperaturze -35C, powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko.

Efekt cieplarniany i dziura ozonowa

Atmosfera
Powietrze atmosferyczne składa się w 99,9% z takich gazów jak: azot, tlen, dwutlenek węgla i argon. Pozostały procent stanowią tak zwane gazy szczątkowe. Proporcje i stężenia poszczególnych gazów stanowiących powietrze, są różne na różnych wysokościach geograficznych, ponadto zależne od regionu, temperatury i wielu jeszcze innych czynników. Gazy szczątkowe jak się okazało, mogą jednak pełnić strategicznie ważną dla życia na Ziemi rolę. Jednym z nich jest właśnie ozon. W dolnej warstwie atmosfery zwanej stratosferą, panują warunki korzystne dla powstawania ozonu- czyli tlenu trójatomowego O3,(o budowie pierścieniowej). Cieniutka warstewka tego gazu otacza całą planetę, nazywamy tę warstwę „powłoka ozonową”. Powłoka ozonowa ma tę zaletę, że redukuje ilość promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni ziemi. Wiadomo, że Słońce jest źródłem życia, ponieważ dostarcza naszej planecie ciepła i światła. Jednak wraz z pożądanymi przez nas rodzajami promieniowania, do Ziemi dociera także sporo „zanieczyszczeń”- szkodliwych rodzajów promieniowania. W wyniku zachodzących na Słońcu reakcji termojądrowych powstaje całe spektrum promieniowania, promieniowanie widzialne powstające w zewnętrznej warstwie zwanej fotosferą, stanowi tylko około 5% ogółu wypromieniowanej energii, resztę w przeważającej większości stanowi promieniowanie cieplne (podczerwone), oraz spore ilości promieni rentgenowskich, ultrafioletu i promieniowania jądrowego. Atmosfera ziemska chroni znajdujące się na powierzchni życie przed oddziaływaniem szkodliwych rodzajów promieniowania, oraz ogranicza wahania temperatury. Większa część ciepła docierającego ze Słońca do Ziemi, ulega odbiciu, przez atmosferę przedostaje się jednak pewna ilość ciepła, która następnie dociera do powierzchni i tam zostaje na powrót odbita do atmosfery. Po dotarciu do atmosfery ponownie następuje częściowe odbicie w kierunku powierzchni, reszta ciepła zostaje wypromieniowana w przestrzeń kosmiczną. Wokół naszej planety zawsze krąży pewna ilość ciepła. Ciepło zanim ulegnie wypromieniowaniu w przestrzeń, wielokrotnie ulegnie odbiciu pomiędzy powierzchnią, a atmosferą. Dzięki temu zjawisku, wszelkie zmiany temperatury zachodzą stopniowo. Gdyby z jakichś powodów atmosfera nagle zanikła, to dobowe wahania temperatury na ziemi były by tak drastyczne, że życie na Ziemi prawdopodobnie całkowicie by zanikło. Jeśli jednak jakiś organizm byłby odporny na zmiany temperatury, to i tak zabiłoby go promieniowanie kosmiczne. Mało prawdopodobne jest jednak, aby atmosfera zanikła całkowicie, jednak może ona ulec zmianom, które wpłyną na klimat w sposób niekorzystny. Sztucznie zmodyfikowany przez działalność człowieka skład powietrza, charakteryzuje się większą zdolnością do zatrzymywania ciepła w atmosferze. Ludzkość przez długie lata nie zdawała sobie sprawy z roli, jaką pełni atmosfera ziemska, oraz jak bardzo jest delikatna.

Skąd się bierze ozon?
Cząstki ozonu powstają wskutek oddziaływania promieniowania ultrafioletowego, jednocześnie w trakcie tego procesu część promieniowania ultrafioletowego jest pochłaniana. Ozon jest cząstką wyjątkowo nietrwałą- powstaje tylko w szczególnych okolicznościach i na krótki okres czasu, po czym następuje rozbicie na tlen jednoatomowy. Tlen atomowy jest niezwykle agresywny, to znaczy posiada dużą zdolność do wiązania się z innymi atomami, mogą to być inne atomy tlenu, dzięki czemu powstanie tlen dwuatomowy, lub ozon. Jeśli jednak pojawią się inne atomy, o większej sile wiązania, to łączą się z wolnym tlenem, a co za tym idzie, przeciwdziałają powstawaniu ozonu.


Co jest wrogiem ozonu i przyjacielem „efektu cieplarnianego”?
Najliczniejszą grupę związków uznawanych za potencjalnie niebezpieczne dla powłoki ozonowej, oraz sprzyjające efektowi cieplarnianemu, stanowią czynniki chłodnicze- tak zwane „freony”. Do powszechnie spotykanych czynników chłodniczych należą: amoniak (NH3), dwutlenek węgla (CO2), oraz związki węglowodorów. Związki węglowodorów są najszerzej wykorzystywane w niewielkich urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Jako związki węglowodorowe wykorzystywane są także gazy palne. W określonej proporcji ich mieszaniny z powietrzem atmosferycznym są eksplodujące. Dzięki zastąpieniu atomów wodoru przez chlor, fluor, lub brom można uzyskać gazy niepalne. Freony są związkami trwałymi tylko w określonych warunkach, są nietoksyczne i niepalne, jednak po uwolnieniu się do górnych warstw atmosfery ulegają rozpadowi, w wyniku rozpadu uwalniany jest chlor, który szczególne łatwo łączy się z tlenem, zapobiegając powstawaniu ozonu. Wynika z powyższego, że nie wszystkie freony stanowią zagrożenie dla warstwy ozonowej, jednak niosą one ze sobą inne zagrożenia. Freony doprowadziły już do poważnych zmian w atmosferze, ponieważ przez dziesięciolecia nikt nie zdawał sobie sprawy z ich szkodliwego oddziaływania. Problem wykryto w latach 70-tych, mimo nagłośnienia problemu, stosowne regulacje zakazujące stosowana freonów wprowadzono dopiero 1.08.1991 roku , a 1.1.1995 roku zakazano emisji tych gazów do atmosfery. Czas przemieszczania się freonów do stratosfery wynosi około 30 lat, możemy, zatem być pewni, że powłoka ozonowa będzie degradowana jeszcze przez przynajmniej 20 lat. Tym bardziej, że nie wszystkie państwa przyjęły i wprowadziły w życie stosowne regulacje- przytoczone daty obowiązywały dla Niemiec, Polska wprowadziła je nieco później, natomiast Stany Zjednoczone (de facto największy producent freonów na świecie) przez szereg lat całkowicie ignorowały wszelkie proekologiczne zalecenia.

Kolejnym problemem jest tak zwany efekt cieplarniany
Pod powyższym pojęciem rozumie się stopniowe ogrzanie dolnych warstw atmosfery. Strumień ciepła słonecznego, który dociera do powierzchni Ziemi zostaje częściowo odbity. Część strumienia zostaje na powrót skierowana w kosmos. Inna część jest odbijana przez atmosferę i skierowana ku Ziemi. W ten sposób między powierzchnią Ziemi a atmosferą znajduje się w ruchu pewna ilość ciepła. Zapewnia to utrzymanie temperatury powierzchni ziemi na poziomie około +130C. Freony i inne gazy śladowe, znajdujące się w atmosferze, hamują odpływ ciepła z ziemi, wskutek czego następuje nagrzanie powierzchni zewnętrznej ziemi. Istotną w tym rolę odgrywa także obecność CO2, o czym toczą się gorące dyskusje, w związku ze stosowaniem paliw pochodzenia organicznego. Powyżej opisałam najbardziej bezpośrednie przyczyny degradacji atmosfery, jednak nie sposób wyczerpać tematu, nie przyglądając się innym elementom globalnego ekosystemu.
Niekontrolowane wycinanie lasów jest pośrednią przyczyną pogłębiania efektu cieplarnianego, ponieważ spada zapotrzebowanie na zawarty w atmosferze dwutlenek węgla. Przez lata nie doceniano roli, jaką spełnia flora morska w procesie produkcji tlenu, a co za tym idzie nikogo nie interesowała kondycja roślin zamieszkujących oceany i morza. Na koniec najważniejszy wróg środowiska – brak zainteresowania. Nie wiadomo, o co chodzi? – Już wyjaśniam- chodzi o pieniądze. Niekiedy przedsiębiorstwom bardziej opłaca się płacić kary za zanieczyszczanie środowiska, niż przeprowadzać modernizacje urządzeń. Koncerny naftowe nie są zainteresowane rozwojem alternatywnych układów zasilania pojazdów, oznaczałoby spadek zapotrzebowania na produkty ropopochodne, a to przekłada się na spadek zysków. Za jaskrawy przykład może posłużyć prowadzona ostatnio batalia o dodatki organiczne do paliw. Wprowadzane świadomie w błąd społeczeństwo zareagowało wręcz panicznie na powyższy projekt, pomimo że rzekomy destrukcyjny wpływ dodatków w paliwie na trwałość silników jest absurdem. W konsekwencji wszelkie proekologiczne koncepcje takie jak pojazdy z napędem hybrydowym, ogniwa paliwowe, pojazdy zasilane energią słoneczną, są realizowane w skali mikro. Do chwili obecnej po świecie jeżdżą najwyżej CZTERY modele samochodów z fabryczną instalacją zasilania gazem (producenci pod rygorem utraty uprawnień gwarancyjnych zabraniają przerabiania pojazdów we własnym zakresie). Dodam jeszcze, że wszystkie te fenomeny, zaliczają się do kategorii tak zwanych „econoboxów” (malutkich samochodzików spalających łyżeczkę paliwa na 100 km) , nikt nie trudzi się we wprowadzanie nowinek do prawdziwych trucicieli- nie słyszałam o projektach modernizacji lokomotyw spalinowych, morskich środków transportu, samochodów ciężarowych (wyjątkiem jest być może transport miejski). Warto się przyjrzeć korzyści usprawniania pojazdów, które z założenia rocznie pokonują dystans 20 do 30 tysięcy kilometrów, spalając średnio 6 litrów /100km, w porównaniu do ciężarówki, z której kierowca prawie nie wychodzi, pokonując rocznie ponad 100 tysięcy kilometrów, spalając przy tym do 40 litrów /100km. Nikt się chyba nie obrazi, jeśli w tym miejscu stwierdzę, że „wysiłki” inżynierów odtruwających motoryzacje, są prowadzone raczej na pokaz i dla reklamy. Działania przez nich prowadzone, np.: wprowadzanie kolejnych, bardziej rygorystycznych norm emisji spalin, przypomina bardziej przysłowiowe leczenie brudu pudrem, niż ochronę środowiska. Zostawmy już motoryzację. Istotne ilości dwutlenku węgla i innych rozmaitych zanieczyszczeń są emitowane z systemów ogrzewania. Od kilku lat funkcjonuje przepis budowlany zakazujący budowy indywidualnych kotłowni opalanych węglem. Równocześnie wprowadzono system ulg i refundacji ekologicznych systemów grzewczych. Jednak nie poszło to w parze z pomysłem wprowadzenia akcyzy na olej opałowy i podwyżkami cen energii elektrycznej, co spowodowało nieopłacalność eksploatowania już wybudowanych kotłowni. Istnieje wiele przypadków, że wysokosprawne kotły na olej opałowy, wybudowane do ogrzewania szpitali, czy szkół, niszczeją nieużywane ze względów ekonomicznych. Podobnie ma się sprawa z ogrzewaniem elektrycznym, i to w kraju podobno cierpiącym na nadprodukcję energii elektrycznej. Dalsze wytykanie jest bezcelowe w rzeczywistości, w której zamiast „łatać dziurę ozonową” sprzedaje się krem z filtrem UV.