Zanieczyszczenia wody, powietrza i gleby. Sposoby ich ochrony.pdf

Zanieczyszczenia wody, powietrza i gleby. Sposoby ich ochrony

1 Zanieczyszczenia atmosfery

Źródła zanieczyszczeń

Źródłami zanieczyszczeń są rzeczy wytworzone przez człowieka np.: samochody. To właśnie

szczególnie przez nie nasza atmosfera jest ciągle bombardowana trującymi gazami. Jednak nie tylko

samochody zatruwają powietrze. Bardzo duży wpływ mają także fabryki i elektrownie, a

szczególnie ich odpady i produkty uboczne procesów przemysłowych. Na przykład fabryki oprócz

sprzętów potrzebnych człowiekowi wytwarza całkiem niepotrzebne śmieci, które magazynuje na

wolnym powietrzu tworząc tak zwane „hałdy”. Wiatr z biegiem czasu porywa pyły z tych hałd,

które trafiają nie gdzie indziej, jak do atmosfery. Jednak fabryki wytwarzają nie tylko hałdy, lecz

także dymy. Przez kominy fabryki pozbywają się dymów, które są też niebagatelnym źródłem

zanieczyszczeń atmosfery. Jednak niektóre zanieczyszczenia na ogromną skalę były nieświadomie

spowodowane przez człowieka. Weźmy na przykład katastrofę w Czarnobylu. Powodem była

błędna decyzja, która jednak skończyła się zakażeniem całej Europy i wzrostem zachorowań na

nowotwory. Jednak to nie tylko człowiek zanieczyszcza atmosferę. Naturalne pożary lasów

deszczowych i erupcje wulkanów też przyczyniają się do zanieczyszczenia powietrza. Jeśli

wymieniamy naturalne czynniki szkodzące atmosferze, to nie sposób nie wspomnieć chociażby o

meteorze tunguskim, przez którego do atmosfery dostała się ogromna ilość pyłów.

Co zanieczyszcza atmosferę?

Pierwszym czynnikiem zanieczyszczającym atmosferę, którym chcę się tutaj zająć są pyły

przemysłowe. Pyły te to cząstki stałe o średnicy ziaren do 100 um, powstałe w wyniku spalania

paliw kopalnych i innych procesów produkcyjnych, są unoszone z dymem. Pyły przemysłowe

powodują różne schorzenia dróg oddechowych u ludzi narażonych na ich długotrwałe działanie.

Nadmierna koncentracja pyłów przemysłowych w powietrzu, zwłaszcza w dużych ośrodkach

miejsko-przemysłowych, prowadzi do zmniejszenia dopływu promieniowania słonecznego do

powierzchni ziemi, zwiększenie opadów(poprzez zwiększenie liczby jąder kondensacji), zwłaszcza

bakteriobójczego ultrafioletu i jest jedną z przyczyn powstawania smogu. Jednak oprócz smogu

istnieją inne czynniki szkodzące powietrzu. Mianowicie są to gazy. Chyba najsłynniejszym gazem

zanieczyszczającym powietrze jest dwutlenek węgla. Jest to główny czynnik efektu cieplarnianego –

im jest go więcej tym temperatura na ziemi się coraz bardziej podnosi. Co się więc stanie, jeśli ilość

dwutlenku węgla będzie dalej rosnąć? Niektóre obliczenia wskazują na to, że przy dwukrotnym

wzroście jego zawartości w powietrzu, średnia temperatura podniesie się o 6oC. Taka zmiana

będzie miała kolosalny wpływ na życie na Ziemi.

Wprawdzie szacuje się, że dwutlenek węgla w dwóch trzecich odpowiada za wzrost temperatury na

kuli ziemskiej w dwudziestym wieku, nie można jednak pominąć wpływu innych substancji

chemicznych. Na przykład metan – produkt uboczny wielu procesów technologicznych w przemyśle

– zatrzymuje ciepło 25 razy efektywniej niż dwutlenek węgla i zdaniem naukowców w 15%

odpowiada za ocieplenie klimatu. Za pozostałe 8% odpowiedzialne są chlorofluorowęglowce – gazy

syntetyczne w skrócie zwane CFC.

Skutki zanieczyszczenia atmosfery gazami

Zanieczyszczeniem pyłami zająłem się w poprzedniej części, tą chcę przeznaczyć na skutki

dostawania się gazów do atmosfery, który są dużo poważniejsze.

Skutek dostawania się do atmosfery gazów takich jak np.: dwutlenek węgla każdy powinien znać.

Jest to efekt cieplarniany (inaczej globalne ocieplenie). Globalne ocieplenie jest prawdopodobnie

skutkiem rozwoju przemysłu i motoryzacji. Wprawdzie podwyższenie temperatury jest niemal

niezauważalne przez człowieka, ale wpływ ocieplenia może być katastrofalny w skutkach.

Rezultatem ocieplenia klimatu Ziemi mogą być susze, katastrofalne powodzie, huraganowe wiatry i

pożary. Zauważalne zmiany mogą dotyczyć również świata roślin i zwierząt. Dla naukowców

pytanie o przyczyny ocieplania klimatu i poszukiwanie sposobów przeciwdziałania temu procesowi

jest równie ważne jak przewidywanie jego skutków.

Jeśli przyczyną wzrostu temperatury na kuli ziemskiej nie byłaby działalność człowieka,

odpowiedzi należałoby szukać w naturalnych procesach, jakie od milionów lat zachodzą na Ziemi.

Badając dzieje Ziemi geolodzy odkryli ślady co najmniej kilku wielkich epok lodowcowych, kiedy

następował nagły spadek temperatury, a znaczna część naszej planety pokrywała się lodem.

Również w czwartorzędzie, młodszym okresie kenozoiku trwającym od ok. 2 milionów lat temu do

dziś, lodowce pokryły ogromne obszary kuli ziemskiej. Młodsza epoka czwartorzędu, trwająca

obecnie – holocen, traktowana jest przez wielu naukowców za interglacjał, czyli cieplejszy okres

między dwoma glacjałami (zlodowaceniami), kiedy to lodowce zanikają lub ograniczają swój zasięg

do małych obszarów. Na przestrzeni dziejów temperatura na Ziemi była znacznie wyższa niż

obecnie. Wyraźne ocieplenie klimatu miało miejsce na przykład w pliocenie, najmłodszej epoce

trzeciorzędu trwającej od ok. 5 do ok. 2 mln lat temu, kiedy to poziom morza był o 30 – 35 metrów

wyższy niż obecnie. Epoki lodowcowe są najprawdopodobniej wynikiem zmiany kąta nachylenia

osi ziemskiej i jej orbity w stosunku do Słońca. Zmiany temperatury mogą mieć również związek z

ilością wysyłanej w kierunku Ziemi energii słonecznej, ilością pyłu wulkanicznego w atmosferze i

wreszcie w pewnym, choć ciągle trudnym do oszacowania stopniu z działalnością człowieka.

Naukowcy dysponują dowodami, że w ciągu ostatnich 100 lat temperatura na Ziemi wzrosła o 0,5

stopnia. Obecnie rośnie prawdopodobnie o 0,3 stopnia w ciągu 10 lat. Jeśli człowiek będzie nadal

zanieczyszczał atmosferę, 21 wieku średnia temperatura Ziemi może wzrosnąć od 1 do 5 stopni.

Jak to się dzieje?

Jedną z przyczyn wzrostu temperatury Ziemi jest nadmierne nagromadzenie w atmosferze pary

wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i metanu. Znaczne ilości tych gazów

dostają się do atmosfery również w wyniku procesów naturalnych. Jednak za wzrost koncentracji

tych związków w atmosferze w ostatnim stuleciu odpowiedzialny jest głównie człowiek.

Porównanie sposobu, w jaki nagromadzone w atmosferze gazy oddziałują na bilans cieplny Ziemi

do procesów zachodzących w szklarni jest jak najbardziej adekwatne. Atmosfera ziemska, podobnie

jak ściany szklarni, przepuszcza krótkofalowe promieniowanie Słońca (światło i promieniowanie

ultrafioletowe), dzięki czemu znaczna część energii cieplnej dociera do powierzchni Ziemi. Tu

zamieniana jest na ciepło, czyli na promieniowanie długofalowe, które Ziemia wypromieniowałaby

z powrotem w przestrzeń kosmiczną, gdyby nie atmosfera, a właściwie para wodna i inne gazy,

które są taką samą pułapką dla ciepła, jak ściana szklarni.

Część promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi nie jest pochłaniana i

zamieniana na ciepło, lecz ulega odbiciu i wraca w przestrzeń kosmiczną. Stosunek ilości

promieniowania na daną powierzchnię określa się mianem albedo. Jego wartość zależy od

charakteru powierzchni – szczególnie dużym albedo charakteryzuje się pokrywa śnieżna i górna

powierzchnia chmur. Dlatego im mniejsze stają się obszary pokryte wiecznym śniegiem, tym

mniejsza część promieniowania ulega odbiciu i tym szybciej rośnie temperatura na Ziemi.

Koncentracja gazów

Naukowcy spierają się, co do pochodzenia i przyczyn wahań obecnych w atmosferze gazów

cieplarnianych. Jak już pisałem, najbardziej znanym jest dwutlenek węgla. CO2 jest naturalnym

składnikiem atmosfery, powstającym w procesach oddychania, gnicia i spalania. Gaz ten jest

wchłaniany w procesie asymilacji, w którym z wody i dwutlenku węgla pod wpływem światła

słonecznego powstaje materia organiczna. Uzupełnieniem tego procesu jest oddychanie, w którym z

materii organicznej i tlenu powstaje energia, woda i dwutlenek węgla, który jest wydalany do

atmosfery. W ten sposób rośliny biorą udział w regulowaniu ilości CO2 w atmosferze. Wahania

stężenia CO2 w warstwie przyziemnej są zatem związane z metabolizmem roślin. W dzień jest go

organiczna. Mniej niż w nocy w związku z intensywną asymilacją, więcej w pochmurny dzień i

zimą, kiedy do Ziemi dociera mniej światła słonecznego, a procesy asymilacji ulegają spowolnieniu.

Duże ilości CO2 magazynowane są przez wody mórz i oceanów. Między atmosferą i oceanami

zachodzi wymiana CO2, dzięki czemu stosunek ilości tego gazu w powietrzu i w wodzie jest stały.

Rola mórz i oceanów polega również na tym, że są one środowiskiem życia fitoplanktonu. Ma on te

samą zdolność do asymilacji dwutlenku węgla, co rośliny lądowe. Nadmiar fitoplanktonu może być

jednak niebezpieczny. Co jakiś czas opinię publiczną alarmują doniesienia o toksycznych zakwitach

fitoplanktonu na wodach przybrzeżnych, które mają związek z wyższą temperaturą wód morskich i

koncentracją zanieczyszczeń działających na plankton jak nawozy na rośliny uprawne.

Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wzrasta także na wskutek działalności człowieka. W

wielkich miastach przemysłowych ilość CO2 osiąga nawet do 0,05-0,07% (średnie stężenie CO2 w

atmosferze wynosi 0,03%), szczególnie w zimie przy pochmurnej pogodzie. Dwutlenek węgla jest

ubocznym produktem spalania drewna i paliw kopalnych – węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego.

Uzależnienie naszej cywilizacji od tych paliw jako podstawowego źródła energii w połączeniu z

eksplozją demograficzną spowodowały wzrost ilości dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery.

Ogromne ilości tego gazu powstają również przy wypalaniu lasów – najpopularniejszej w wielu

rejonach świata metodzie zdobywania nowych pól i pastwisk.

Efektem spalania paliw kopalnych jest również emisja dwutlenku siarki. Silniki wszechobecnych

samochodów wytwarzają tlenek azotu.

Metan (CH4) jest produktem beztlenowej fermentacji celulozy pod wpływem bakterii metanowych.

Środowiskiem życia tych organizmów są podmokłe gleby, zamulone dna zbiorników wodnych,

bagna, ścieki komunalne i przewody pokarmowe przeżuwaczy oraz termitów, Część metanu

uwięziona jest w regionach polarnych w wiecznej zmarzlinie (stale zamarznięta warstwa gruntu). W

miarę ocieplania klimatu i wytapiania pokrywy lodowej oraz wiecznej zmarzliny metan jest

uwalniany do atmosfery. Istotnym źródłem metanu w atmosferze są również procesy zachodzące w

przewodach pokarmowych zwierząt domowych. Szacuje się, że w ciągu ostatnich stu lat ilość

metanu w atmosferze podwoiła się.

Freony to gazy stosowane w chłodziarkach oraz jako gazy nośne w opakowaniach aerozolowych. Po

zużyciu opakowań, te bardzo trwałe gazy przedostają się do atmosfery i gromadzą w stratosferze na

wysokości 20-25 km. Tu powodują rozbijanie zbudowanych z trzech atomów tlenu cząsteczek

ozonu. Tak niszczona warstwa ozonowa przepuszcza do powierzchni Ziemi więcej promieniowania

ultra fioletowego, co przyczynia się do ocieplenia klimatu.

Wpływ ocieplenia na ekosystem

Ocieplenie klimatu, o którym pisałem wcześniej, ma ogromny wpływ na cały ziemski ekosystem.

Ten proces może doprowadzić do topnienia pokryw lodowych. Przypuszcza się nawet, że pęknięcie

w ostatnich latach w pokrywie lodowej Zachodniej Antarktydy jest właśnie wynikiem ocieplenia

klimatu. Topnienie pokryw lodowych może spowodować podwyższenie poziomu mórz i zagrożenie

dla milionów ludzi żyjących na nisko położonych wybrzeżach i w pobliżu ujść rzek. Szacuje się, że

poziom morza podnosi się o 6 cm w ciągu 10 lat. Jeśli temperatura na Ziemi będzie dalej wzrastać,

miasta takie jak Rotterdam, Londyn, Nowy Orlean czy Wenecja znajdą się pod wodą. Z praw fizyki

wynika również, że wzrost temperatury wody spowoduje wzrost jej objętości, co może jeszcze

spotęgować efekt wywołany topnieniem lodu.

W miarę ocieplania się klimatu wiele regionów nawiedzają katastrofalne susze – obszary te stają się

bardziej zagrożone pożarami. Przykładem może być trudny do opanowania wielki pożar Parku

Narodowego Yellowstone w 1992 roku, czy pożary regularnie nawiedzające obszary górskie krajów

śródziemnomorskich. Pożary są wprawdzie naturalnym zjawiskiem w miejscach takich jak

Yellowstone, czy śródziemnomorska makia, wydaje się jednak, że powierzchnia obszarów suchych

i częstotliwość pożarów w ostatnich latach wzrasta.

Człowiek spalając coraz więcej paliw, wycinając lasy i zakładając na ich miejscu miasta i pola

uprawne, przyczynia się bezpośrednio do globalnego ocieplenia i zmiany klimatu. W niektórych

rejonach brakuje wody, co powoduje obniżenie plonów w wielu dotychczas żyznych rejonach

świata. Charakterystyczne dla obecnych zmian klimatu jest również obserwowane już od pewnego

czasu w wielu rejonach świata częstsze pojawienie się katastrofalnych huraganów, Wzrost

temperatury powoduje też uwolnienie wody uwięzionej dotychczas w wysokogórskich pokrywach

śnieżnych, lodowcach i otoczonych lodowymi barierami jeziorach, co prowadzi do nasilenia

zjawisk powodziowych. Katastrofalne powodzie maja też związek z wycinaniem górskich lasów.

Pozbawione roślinności stoki nie zatrzymują wody, są bardziej podatne na erozje i stanowią

zagrożenie dla mieszkańców górskich miasteczek i wiosek. W maju 1998 roku w górach w

okolicach Neapolu w południowych Włoszech pod błotną lawiną zginęło kilkaset osób. O skali

zagrożenia najlepiej świadczy o tym, że góry stanowią 40% lądów.

Nawet na małe zmiany temperatury mają poważny wpływ na świat żywych istot. Wzrost

temperatury powoduje migrację zwierząt i przesuwanie obszarów występowania roślin ku

chłodniejszym dotychczas regionom – na północ na półkuli północnej i na południe na półkuli

południowej.

Doskonałym przykładem takiej migracji jest zachowanie znanego zarówno w Europie, jak i

Ameryce motyla – rusałki admirała. Do niedawna naukowcy uważali, że admirały nie zimują w

Wielkiej Brytanii, przybywają tam dopiero wiosną z cieplejszych krajów Europu. Jednak od kilku

lat liczne obserwacje potwierdzają fakt zimowania tego motyla ( w postaci imago – dorosłego

osobnika) w stosunkowo chłodnej Wielkiej Brytanii. Prawdopodobnie wyjaśnieniem tego zjawiska

jest właśnie ocieplenie klimatu.

Dziura ozonowa

Dziurze ozonowej chciałem poświęcić oddzielną część pracy, ponieważ jest to problem nabierający

coraz poważniejszych kształtów w rzeczywistości. Jeszcze 20 lat temu niewielu ludzi słyszało o

warstwie ozonowej. Obecnie, dzięki odkryciom naukowców, zdaliśmy sobie sprawę z jej znaczenia

dla ochrony życia na Ziemi i z wynikającej stąd konieczności jej zachowania. W wesołych

miasteczkach można nieraz spotkać stanowisko ze zderzającymi się miniaturowymi

samochodzikami. Unosi się tam często charakterystyczny, ostry zapach. To właśnie ozon –

niebieskawy gaz o cząsteczkach zbudowanych z trzech atomów tlenu, a nie jak w przypadku

zwykłego tlenu atmosferycznego – dwóch. Ozon powstaje m.in. w czasie wyładowań elektrycznych.

W wesołym miasteczku samochodziki zasilane są prądem, który dociera do silnika za

pośrednictwem długiego pręta przypominającego nieco tramwajowy pantograf. Zakończenie owego

pręta, ślizgając się po znajdującej się pod napięciem siatce rozpiętej nad samochodami, powoduje

iskrzenie, które jest wynikiem niewielkich wyładowań elektrycznych. Produktem ubocznym tego

zjawiska jest właśnie ozon.

Ozon znalazł liczne zastosowania – m.in. jako wybielacz oraz środek do odkażania wody i

odświeżania powietrza. Jest też popularnym utleniaczem, czyli substancją posiadającą zdolność

wchłaniania elektronów w reakcjach chemicznych. Ozon powstaje w niższych warstwach

atmosfery, jako produkt procesów przemysłowych i spalania paliwa w samochodach. Zbyt duże

ilości ozonu są niebezpieczne dla roślin i prawdopodobnie mają związek z niektórymi zaburzeniami

oddychania.

Rozwój życia na naszej planecie byłby jednak niemożliwy bez tego gazu. Ziemia otoczona jest

grubą warstwą ozonu, która zatrzymuje około 2/3 promieniowania ultrafioletowego (UV),

emitowanego przez Słońce, przepuszczając tylko jego część, o odpowiedniej długości fali. Nadmiar

promieniowania UV jest szkodliwy dla organizmów żywych, powoduje ścinanie się białka i

obumieranie komórek. Z drugiej strony pewna ilość promieni ultrafioletowych jest niezbędna do

wytwarzania witaminy D, koniecznej do wytwarzania kośćca. Ozon ma więc duże znaczenie

biologiczne, ponieważ reguluje dopływ promieniowania ultrafioletowego do powierzchni Ziemi.

Warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze na wysokości od 15-55 km, z maksymalną

koncentracją gazu między 25 a 30 km. Nie jest to właściwie czysty ozon, a tylko powietrze o

większej zawartości cząsteczek złożonych z trzech atomów tlenu. W warstwie ozonowej

nieustannie dokonują się przemiany różnych form tlenu. Dwuatomowe cząsteczki (O2) ulegają

rozbiciu na pojedyncze atomy, które z kolei łączą się z innymi dwuatomowymi cząsteczkami tlenu,

tworząc molekuły ozonu (O3). Ozon rozpada się na dwuatomowe cząsteczki tlenu i pojedyncze

atomy, a cały proces rozpoczyna się od nowa. Energia potrzebna do tych przeobrażeń pochodzi ze

Słońca.

Promieniowanie ultrafioletowe

Już niewielkie dawki promieniowania ultrafioletowego powodują, że skóra produkuje brązowy

barwnik o nazwie melanina, substancję ochronną, która daje efekt opalenizny. Większe dawki

promieniowania ultrafioletowego, zwłaszcza UVB mają prawdopodobnie wpływ na zwiększoną

zachorowalność na raka skóry, kataraktę, która może prowadzić do ślepoty, oraz upośledzenie pracy

układu odpornościowego organizmu. Promieniowanie ultrafioletowe niszczy też rośliny, w tym te

uprawiane i spożywane przez człowieka. Jego nadmiar nie sprzyja również planktonowi, czyli

drobnym organizmom unoszącym się w morzach i oceanach. Plankton jest początkiem większości

łańcuchów pokarmowych w oceanach, stąd zaburzenia obserwowane w jego środowisku mogą

odbić się na całym ekosystemie.

Ilość ozonu w warstwie ozonowej zależy m.in. od temperatury, dlatego proporcja ta zmienia się

zależnie od pory dnia i roku. W ciągu ostatnich kilku milionów lat, aż do niedawna, jeśli pominąć te

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: