Opady atmosferyczne a zanieczyszczenia atmosfery

Od czasu tzw. rewolucji przemysłowej a zatem od około 200-150 lat temu, przekształcenie środowiska i jego degradacja stały się poważnym problemem. Lawinowo zaczęły narastać zmiany składowych systemu Ziemi w postaci nowych, bardziej intensywnych form użytkowania terenu, także zanieczyszczeń i skażeń wód, powietrza i gleby. Procesy urbanizacyjne, niepohamowany i lekceważący zasady ekologii rozwój przemysłu wydobywczego i przetwórczego, wielkie systemy komunikacyjne, ścieki komunalne i przemysłowe, pomniejszenie obszarów leśnych, w tym także niezwykle ważnych dla światowego procesu fotosyntezy lasów równikowych i podrównikowych, zmiany użytkowania terenu czy wreszcie antropogenicznie uwarunkowane rozszerzenie pustyń ? wszystko to doprowadziło do zakłóceń w funkcjonowaniu systemu przyrody. Niekorzystne zmiany nie ominęły także powietrza, i to w skali globalnej. Wyrazem są powszechne już opady kwaśnych deszczów i radioaktywne ?zapisy? próbnych jądrowych eksplozji w atmosferze, widoczne nawet w postaci skażenia nowych warstw przyrostu lodu na Antarktydzie i Grenlandii. Zanieczyszczenia objęły już całą powierzchnię wszechoceanu. Opadają na nią zanieczyszczenia z atmosfery, a rzeki nieustannie składają tu swój trujący ładunek. Niekorzystne zmiany pogłębia także nieracjonalna gospodarka morska. Coraz częstsze są lokalne katastrofy ekologiczne, np.: katastrofy zbiorników przewożących chemikalia oraz ropę naftową, pożary na wydobywczych platformach wiertniczych. Prądy morskie, roznosząc zanieczyszczenia, przyczyniają się do ich globalnego zasięgu. Należy dodać, iż zanieczyszczenia te zmniejszają między innymi intensywność procesów fotosyntezy, tak przecież istotnych dla wzbogacania atmosfery w tlen. Zanieczyszczenia, choć pozornie mogą stanowić niewielką zwartość w wodach morskich, pojawiają się w dużych ilościach w organizmach żywych, np. DDT w ciele pingwinów. Zgodnie z przyrodniczym łańcuchem pokarmowym, poczynając od organizmów najmniejszych, a na największych kończąc, wszystkie te zanieczyszczenia i skażenia kumulują się. Ich obecność w świecie roślin i zwierząt stwarza wielki problem związany z ilością i jakością produkowanej żywności. Niekorzystne przemiany środowiska narastają stale i w szybkim tempie powodując nieodwracalne skutki. Wiele obszarów naszego globu jest już objętych klęską ekologiczna, jeszcze więcej stoi w obliczu tej klęski. Jednym słowem, cały system przyrody Ziemi jest dziś zagrożony.
Problemem, który nabrał w ostatnich latach szczególnej wagi, jest zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego. Stanowią je wszystkie substancje stałe, ciekłe lub gazowe, których udziały w powietrzu przekraczają średnią zawartość tych substancji w czystym powietrzu. Zanieczyszczeniami powietrza są składniki, które są emitowane do atmosfery w wyniku działalności samej przyrody lub w wyniku działalności ludzkiej. Równocześnie jednak, przekroczenie średnich zawartości stałych składników powietrza atmosferycznego uważane jest także za jego zanieczyszczenie. Ilość rodzajów zanieczyszczeń, jakie mogą występować w powietrzu, jest niezmiernie duża, a ich szkodliwość dla otoczenia zależy od bardzo wielu czynników, jak: właściwości chemiczno-toksyczne, stan skupienia, stopień dyspersji, stężenie w powietrzu, czas oddziaływania, warunki klimatyczno-meteorologiczne itp. Stały wzrost produkcji przemysłowej i komunikacyjnej wiąże się nieodłącznie ze wzrostem szkodliwych substancji w atmosferze. W niemałym stopniu przyczyniają się do tego dymy uchodzące z domów mieszkalnych, jak również produkty spalania powstające w kompleksach wojskowych (kotłownie, silniki pojazdów i sprzętu wojskowego).W skutek działalności człowieka do atmosfery dostają się setki tysięcy różnych substancji, lecz tylko niektóre z nich, najbardziej pospolite i uważane za charakterystyczne zanieczyszczenia powietrza, są przedmiotem stałych badań, głównie z uwagi na ich uciążliwość i toksyczność. Do takich zalicza się pyły, tlenki węgla, tlenki siarki i tlenki azotu. Znajdują się one zarówno w sąsiedztwie wielkich miast i okręgów przemysłowych, jak i w odległych miejscowościach, dokąd przedostają się poprzez cyrkulację powietrza w atmosferze. Poważnym źródłem pyłów jest także przemysł chemiczny, metalurgiczny i energetyczny. Najwięcej pyłów emitują elektrownie i kotłownie i ich udział w zapyleniu kraju szacuje się na 46%. Wiąże się to ze spalaniem paliw stałych. W sumie ze spalania węgla w naszym kraju powstaje w ciągu roku około 4-5 milionów ton zanieczyszczeń stałych. Wiele pyłów jest silnie toksycznych, zwłaszcza te, które są emitowane przez zakłady przemysłu metalurgicznego. Do tych pyłów należą przede wszystkim cząstki zawierające arsenu, ołowiu manganu, kadmu, selenu, miedzi, fluoru itp. Zadymienie powietrza atmosferycznego w dużych miastach i okręgach przemysłowych jest przyczyną znacznego wzrostu zachmurzenia nieba i większej ilości dni mglistych i pochmurnych w ciągu roku. W wyniku tego następuje osłabienie dopływu promieni słonecznych, a zwłaszcza tak ważnych dla zdrowia ludzkiego promieni ultrafioletowych, zmniejszenie dopływu promienistej energii słonecznej znajdują odbicie w stanie zdrowia ludności zamieszkującej zadymiony obszar kraju. Sprzyja to bowiem rozwojowi bakterii, zmniejsza odporność ludzi na zakażenie, przyczynia się do występowania chorób spowodowanych awitaminozą ? zwłaszcza krzywicy.
Źródłem zapylenia przyziemnych warstw atmosfery jest w znacznej mierze ruch pojazdów, wzniecających tumany kurzu oraz transport materiałów sypkich. Gazy zanieczyszczające atmosferę są jeszcze większym zagrożeniem środowiska przyrodniczego niż różne pyły. Po pierwsze są one w większości silnie toksyczne, po drugie -bardzo trudne do opanowania. Spośród gazów emitowanych w przestrzeń pierwsze miejsce co do ilości zajmuje dwutlenek węgla, który wytwarza się przy wszystkich procesach spalania. Szczególnym problemem, jeśli chodzi o zniszczenie atmosfery, jest stały wzrost dwutlenku siarki. Gaz ten dostaje się do atmosfery w wyniku spalania ogromnych ilości paliw zawierających siarkę lub jej związki. Do tej pory technika nie opracowała jeszcze metody generalnego odsiarczania paliw. Do innych czynników uważanych za charakterystyczne zanieczyszczenia atmosfery należą tlenki azotu, zwłaszcza dwutlenek azotu. U ludzi dwutlenek azotu powoduje podrażnienie oczu, skóry, dróg oddechowych, uporczywy kaszel, bóle głowy, zaburzenia obiegu krwionośnego, a przy większym stężeniu zatrucia śmiertelne. Wyrzucany z dymami przez kominy oraz rozprzestrzeniany razem z innymi spalinami przez ruch samochodowy jest dużym niebezpieczeństwem dla ludności miejskiej i jedną z przyczyn powstawania tzw. smogu.
Szczególne znaczenie dla składu powietrza atmosferycznego ma występujący w czystym powietrzu atmosferycznym dwutlenek węgla. Gaz ten jest produktem końcowym procesów metabolicznych i w naturalnej wymianie w atmosferze jest wiązany przez rośliny po okresie przebywania w atmosferze około 300 lat. Emisja dwutlenku węgla do atmosfery odbywa się nie tylko z procesów oddychania ale również z procesów przemysłowych i użytkowania pojazdów i urządzeń z silnikami spalinowymi. Ilość dwutlenku węgla zwiększa się znacznie, a szczególnie z procesów technologicznych powoduje wzrost tego gazu w atmosferze. Tworzy to warunki do występowania efektu cieplarnianego. Charakterystyczną właściwością dwutlenku węgla jest to, że przepuszcza krótkofalowe promieniowanie słońca i pochłania długofalowe cieplne promieniowanie z Ziemi, czyli przeciwdziała wypromieniowaniu ciepła z Ziemi. Wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze prowadzi zatem do wzrostu temperatury Ziemi Podobnymi własnościami odznaczają się inne gazy np. metan, freony, podtlenek azotu itp. Źródłem gazów powodujących efekt cieplarniany są przede wszystkim procesy spalania węgla i ropy naftowej. Istotny wkład na podwyższanie temperatury Ziemi ma również wycinanie lasów, co przyczynia się do zmniejszania ilości pochłanianego dwutlenku węgla przez roślinność.

Najważniejsze skutki zanieczyszczenia powietrza:
* efekt cieplarniany,
* kwaśne deszcze,
* zmniejszanie warstwy ozonu,
* zmniejszanie zasobów paliw kopalnych,
* zachwianie równowagi ekologicznej między tlenem i dwutlenkiem węgla
* zachwianie równowagi biologicznej ekosystemów,
* pogarszanie jakości żywności,
* zanieczyszczanie gleby i wody?
Dla ograniczenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery należy stosować technologie energooszczędne, w których efektywniej wykorzystuje się energię bez obniżania poziomu życia i realizacji zadań w wojsku.
Niestety ograniczenie ich wytwarzania musiałoby oznaczać radykalną przebudowę naszego przemysłu, motoryzacji, sposobu myślenia i wyznawanych wartości.
Pierwiastkiem, który stał się klątwą to azot, a właściwie jego tlenki (NO, NO2 ). Najwięcej tlenków azotu w atmosferze pochodzi ze spalin samochodowych, stąd ich koncentracja tam, gdzie wzrasta liczba aut.
Innym źródłem azotu jest rozpowszechnienie niektórych typów nawozów sztucznych. Z pól uprawnych nawożonych chemicznie, ale także z gnojowicą unosi się w powietrze duża ilość amoniaku. Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą w kontakcie z wodą silne kwasy ? siarkowy i azotowy. Tlenki rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Kiedy pada deszcz lub śnieg, zanieczyszczenia spadają na ziemię i roślinność w postaci ? depozycji mokrej `` ,natomiast kiedy tlenki osiądą na cząsteczkach pyłu to mówi się o ?depozycji suchej ``. Zanieczyszczenia te nazywane ?kwaśnymi deszczami ``powodują zakwaszenie wód, gleb, dostają się do płuc ludzi i zwierząt oraz na mury budynków. Oddziaływanie zanieczyszczeń może być bezpośrednie i pośrednie. To pierwsze w przypadku drzew uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Dzieje się tak w skutek uszkodzenia warstwy wosku, którą pokryte są igły bądź w wyniku uszkodzenia aparatów szparkowych. Pośrednie uszkodzenia spowodowane są zakwaszeniem gleby. Bardziej zakwaszone środowisko w powiązaniu z trującym działaniem metali prowadzi do uszkodzenia korzeni i zabicia grzybów mikrozowych. Symbioza korzeni i grzybów mikrozowych może być ograniczona co spowoduje zmniejszenie odporności drzew na choroby i owady.
Wśród roślin zielonych uszkodzenia nie są jeszcze zbyt poważne, da się jednak zauważyć, że rośliny odporne na zakwaszenie rozprzestrzeniają się, a te które wymagają wysokiego pH zanikają. Zanieczyszczenie powietrza nie powstaje bez wpływu na zwierzęta. Rozmnażanie się ptaków żyjących nad brzegami zakwaszonych jezior jest zaburzone. Ich jaja mają dużo cieńszą skorupkę gdyż wapń w skorupce zastąpiło aluminium. Ptaki żywiące się rybami mają
coraz większe trudności w zdobywaniu pożywienia w coraz bardziej zakwaszonych jeziorach.
Ślimaki lądowe mogą mieć problemy z budową skorupki, niektóre ćmy np. brudnica mniszka wykazują objawy karłowacenia, a wszystko za sprawą zakwaszenia.
Duże zawartości zanieczyszczeń w powietrzu oraz ogromne ilości emitowanych związków siarki i azotu doprowadziły w Europie środkowej do poważnego pogorszenia lasów. Fizjolodzy roślin twierdzą, że znaczne wysokości nad poziom morza i związane z tym zmiany pogody powodują podwojenie presji kwaśnego deszczu i innych zanieczyszczeń .
Woda jest nie tylko dobrem mającym wielką wartość gospodarczą, ale także jednym z głównych składników środowiska naturalnego. Problem zapewnienia ludności i gospodarce dostatecznych ilości czystej wody staje się obecnie coraz trudniejszy do rozwiązania. Główną przyczyną tego stanu jest stale postępujące pogarszanie się jakości wód powierzchniowych wskutek narastającego ich zanieczyszczenia. Opady atmosferyczne powodują stałe dostawanie się do wód zanieczyszczeń zawartych w powietrzu.
Do zbiorników zmywane są również nawozy z pól uprawnych. Związki azotu i fosforu prowadzą do wzrostu żyzności wód ( eutrofizacji ). Nadmierne wzbogacenie zbiornika wodnego w substancje pokarmowe prowadzić może do zachwiania równowagi ekologicznej, burzliwego rozwoju roślinności wodnej, zbyt intensywnej aktywności drobnoustrojów zużywających znaczne ilości tlenu. Skutkiem tego jest deficyt tlenowy ( przyducha ), a w następstwie zahamowanie rozkładu tlenowego materii organicznej, obniżenie produkcji biologicznej i wyniszczenie tlenolubnych gatunków zwierząt, ustępując miejsca gatunkom o mniejszych wymaganiach, a w końcowej fazie następuje całkowity zanik fauny.
Działalność człowieka powoduje w glebach zmiany geochemiczne. Następują one na skutek migracji do gruntu zanieczyszczeń zawartych w powietrzu i wodach, wprowadzania do gleb zbyt dużych ilości nawozów oraz środków ochrony roślin.
99% wysypisk w naszym kraju to wysypiska ?dzikie ?. Co gorsza często śmieci zalegają w lasach, na osiedlach itp. Wysypiska są często źle zlokalizowane, a prawie zawsze nieodpowiednio zabezpieczone. W czasie ulewnych deszczy zanieczyszczone zostają gleby i wody gruntowe, które zatruwają studnie i inne ujęcia wody. Tymi szkodliwymi substancjami są głównie chlorki, azot, węgiel organiczny, siarczany i siarczki, sód, potas oraz mniejsze ilości jonów żelaza, manganu i jonów fosforanowych. Natomiast podczas spalania śmieci powstają takie szkodliwe gazy jak : dwutlenek węgla ( CO2 ), amoniak ( NH 3 ), siarkowodór
( H2S ) i metan ( CH4 ), który często ulega samozapaleniu. Jest tam również wiele bakterii chorobotwórczych roznoszonych przez ptaki i ssaki żerujące na wysypiskach oraz wymywane są przez wodę i roznoszone dalej.
Nowoczesne wysypiska śmieci powinny posiadać odpowiednie zabezpieczenia chroniące wody gruntowe i powierzchniowe przed skażeniem, ułożony drenaż przechwytujący odsiąki, ujęcia odprowadzające biogaz, a także stałą kontrolę wpływu na środowisko ( monitoring ).