aerozagadjenje

Висока техничка школа струковних студија у Зрењанину

Наставни предмет: ПредузетништвоСтудијски програм: Инжењерски менаџментМодул: Pачунарство

Аерозагађење- Извори и последице -

- семинарски рад –

Предметни наставник: Студент, Бр. индекса:Данијела Јашин Милан Савић, 70/010

У Зрењанину, јун 2011 год.

Аерозагађење - Извори и последице

Садржај:

1 Увод ...................................................................................................... 2

2 Честице у ваздуху ............................................................................... 2

2.1 Појам и дефиниција честица у ваздуху ........................................... 2

2.2 Особине честица у ваздуху .............................................................. 3

2.3 Извори честица у ваздуху и њихове концентрације .................... 5

2.4 Утицај честица у ваздуху на сунчеву радијацију

климу у близини тла, видлиивост, материјале и вегетацију ....... 7

2.5 Утицај честица из ваздуха на респитаторни систем човека ....... 9

3 Оксиди сумпора .............................................................................. 10

3.1 Извори сумпор-диоксида ............................................................. 11

3.2 Концентрацлие оксида сумпора у ваздуху ................................. 12

3.3 Утицај оксида сумпора у атмосфери на материјале,

водени еко-систем и вегетацију .................................................... 13

3.4 Токсични утицаји оксида сумпора који се

појављују у атмосфери .................................................................. 14

4 Угљен-моноксид (CO) у ваздуху ................................................ 16

4.1 Извори угљен-моноксида и његов садржај у ваздуху .............. 17

5 Волатилна органска једињења .................................................... 18

5.1 Извори волатилних органских једињења

и њихов садржај у атмосфери ....................................................... 19

5.2 Токсичност алхеида ....................................................................... 20

6 Закључак .......................................................................................... 22

7 Литература ...................................................................................... 25

1


1 Увод

Велики број једињења, гасова као и течних и чврстих честица могу да се појаве у

ваздуху као полутанти. Поред полутаната који се уобичајено појављују у урбаним

срединама, као што су: честице, сумпор-диоксид, оксиди азота, угљен-моноксид,

фотохемијски оксиданти и угљоводоници, атмосфера може да садржи и специфичне

полутанте, које емитује индустрија.

У овом раду ће бити обрађени следећи полутанти: честице у ваздуху, оксиди

сумпора, угљен-моноксид, оксиди азота и волатилна органска једињења.

2 Честице у ваздуху

2.1 Појам и дефиниција честица у ваздуху

Честице у ваздуху могу да се дефинишу као свака диспергована материја (било да

се ради о течној било о чврстој материји), чији су поједини агрегати већи од појединачних

молекула (0,0002 микрометра у пречнику), али и мањи од 500 микрометара. Зависно од

величине, честице у ваздуху сврставају се у две групе: таложне честице, чија је величина

већа од 10 микрометара, и честице у суспензији - аеросоли чија је величина мања од 10

микрометара.

Од величине честица зависи њихов утицај на поједине феномене у ваздуху. Аиткен

честице, промера испод 01µm важне су као кондензациони нуклеуси за настајање кише

или магле. Концентрација ових честица у великим градовима је 50000-380000 честица/cm3.

Честице магле су у подручју видљивог спектра, од 0,38 до 0, 76 µm и ометају пролажење

светлости кроз атмосферу.

Честице са мањим промером од 10 µm, обично кружног облика, остају

дисперговане у ваздуху и могу се преносити на веће удаљености уз помоћ ваздушних

2


струјања. Ове честице се појављују у чврстом или течном агрегатном стању, а познате су

под општим именом аеросоли. Честице промера мањег од 51 µm су невидљиве и често

представљају нуклеусе за формирање већих честица у ваздуху.

2.2 Особине честица у ваздуху

Мада су физичке особине разних врста честица различите (због великог броја

различитих једињења од којих су грађене), ипак све оне подлежу интеракцији са

околином, што се манифестује ефектима везаним за:

површинске особине или појаве,

кретање, и

оптичке особине.

Од површинских ефеката на честицама најважнији су ефекти сорпције, ефекти

нуклеизације и ефекти пријањања.

Ефекти сорпције зависе од начина судара молекула у ваздуху и честица. Ако су ови

судари идеално еластични и ако је одбијање молекула од честица моментано, онда не

долази до сорпције. Међутим, ако је брзина одбијања молекула од честице мања од брзине

судара, тада ће доћи до локалног скупљања гаса на површини или у близини површине

честице и до прекривања дела површине честице молекулима (феномен познат као

сорпција). Уколико је сорпција повезана са хемијском интеракцијом између површине

честице и гаса, долази до процеса хемисорпције.

Чврсте честице заједно са присутним компонентама (молекулима) у ваздуху

стварају честице већег обима, односно, чврсте честице служе као језгра око којих се

стварају или кристали или капљице (нпр. стварање магле због засићења воденом паром уз

присуство чврстих честица у ваздуху). Ваздух у коме је присутна чиста водена пара, без

честица, треба да је презасићен да би се створила кондензована фаза. Разлог томе је велика

енергетска баријера која дели молекуле које се налазе у стању паре. Ту баријеру је

неопходно савладати да би дошло до стварања већих агрегата, у овом случају капљица

воде. Међутим, уколико су присутне честице, на њиховој површини се ствара танки слој

3


апсорбованих молекула, тако да се на тај слој вежу и друге присутне молекуле. То је

појава нуклеизације.

То је посебно изражено у урбаним подручјима, где је честа појава магле директна

последица овога ефекта. Подручја са већим садржајем честица у ваздуху су и са већом

количином падавина.

Ефекти пријањања се често дешавају код чврстих и течних честица чији је промер

мањи од 1 микрометра. То се дешава уколико долази до њиховог судара или до судара са

честицама већих површина.

При судару већих честица оне се одбијају, тако да је тада појава пријањања мање

вероватна, изузимајући специфичне случајеве, карактеристичне за поједине врсте честица.

Важна одлика, карактеристична за све честице независно од њиховог састава, је

начин кретања. Честице са промером мањим од 0,1 µм подлежу Брауновим (неодређеним)

кретањима, која су изазвана сударом са молекулима. Честице веће од 1 µм се таложе

одређеном брзином. Честице величине 0,1-1 µм имају релативно мале брзине таложења.

На кретање честица утиче и кретање ваздуха. Код ових кретања може да дође до

коагулације честица, тако да се стварају већи агрегати, који се брже таложе. Овај

механизам, заједно са нормалним таложењем већих честица (веће од 1 µm) омогућава

константну дистрибуцију честица у ваздуху.

У атмосфери се могу десити хемијске интеракције: честица-гас и честица-честица.

Реакција честица-честица може да се деси кад су честице промера испод 0,1 µm. Међутим,

реакције честица-гас-дешавају се код честица свих промера.

Тако се хемијска реакција између капљице H2SО4 у вазуху и гаса амонијака

константно одвија, а њена брзина зависи од влажности самог ваздуха. Влага има велики

утицај и на остале хемијске реакције у ваздуху. Настала једињења у овим реакцијарна се

скупљају на честицама, а њихова количина зависи од површине честица као и од брзине

дифузије насталог једињења у средиштu нуклеуса честице.

4


2.3 Извори честица у ваздуху и њихове концентрације

Честице у ваздуху настају уз помоћ два механизма: честице промера испод 1 µm

углавном настају кодензацијом, док честице већег промера настају приликом изгарања

чврстих и течних горива, односно као последица разних активности човека. Сагоревање је

комплексан процес, при коме настаје 5 типова честица.

Усллед топлоте сагоревања испаравају се супстанце, које се, затим, у ваздуху

кондензују дајући честице промера 0,1-1 µm.

Топлотна енергија може да произведе честице врло мале величине, промера испод

0,1 µm. Ове честице су врло кратког века пошто се ради о молекулским групама које су

нестабилне.

Механички процеси код сагоревања могу да уситне угаљ или настали пепео до

величине честица преко 1 µm. Ове честице иду заједно са димом у атмосферу.

Ако је само гориво ситно, приликом горења врло мале честице горива и пепела

могу да иду у диму директно. Код парцијалног изгарања фосилних горива може настати

чађ. Честице преко 10 µm најчешће настају услед механичких процеса, као што је ерозија

уз помоћ ветра, млевења материјала, кретање моторних возила и др.

Извори честица већег промера, познатих као прашина су различити. Прашина увек

садржи честице локалног тла, а једна од фракција прашине је и материјал настао

деловањем: моторних возила, пешака или ветра на тло. Различите честице настале у

индустријским процесима чине једну од фракција прашине. У фабрикама цемента, у

железарама, депонијама пепела, коксарама, термоелектранама и др. настаје знатна

количина пепела.

Природно, честице настају и услед ерозије ветра, као што је прашина у пустињама,

која досеже и до великих удаљености.

Концентрације лебдећих честица у атмосфери урбаних средина углавном су у

границама 60-220 µg/m3, зависно од величине насеља и индустријске активности у њему. У

веома загађеним подручјима ове концентрације буду и до 2000 µg/m3. У неурбаним

(руралним) подручјима концентрације су 10-60 µg/m3.

Концентрације лебдећих честица такође зависе од метеоролошких услова, од доба

дана и од годишњег доба. Оне су углавном више у току јесењих и зимских месеци.

5


Количина седиментне прашине, тј. честица промера већег од 10 µm такође зависи

од загађености урбане средине и концентрације су у границама од 0,35 до 3,5 10-60 µg/cm2,

а могу бити и далеко веће (5, 6). Тако, као пример, средње годишње вредности

концентрације седиментне прашине у неким местима Србије имају вредности наведене у

Табели 1.

Табела 1. Садржај таложних материја у неким местима у Србији

МестоСредња годишња вредност

mg/m2/дан

Велики Црљани 1557

Бор 1085

Трепча 779

Лозница 461

Младеновац 367

Београд 364

Шабац 331

Панчево 250

Смедеревска Паланка 223

Лесковац 218

Грделица 204

Вучје 160

Велика плана 152

Концентрације таложних материја зависе од годишњег доба. Углавном су више у

јесењим и зимским месецима. Концентрације честица чађи, чији је основни извор

(недовољно) сагоревање фосилних горива, у урбаним подручјима су доста високе. Ове

концентрације често прелазе и вредности од µg/m3ваздуха, а у великој мери зависе од

годишњег доба. Највеће концентрације су у току грене сезоне (јесењи и зимски месеци).

6


2.4 Утицај честица у ваздуху на сунчеву радијацију,

климу у близини тла, видлиивост, материјале и вегетацију

Честице у ваздуху имају значајан утицај на временске прилике у близини тла. Оне

утичу на интензитет соларне радијације која досеже до тла. Честице расипају сунчеве

зраке у различите таласне дужине, зависно од величине честица, њихове концентрације,

њихове природе и др. Део сунчеве радијације ове честице апсорбују.

У ваздуху се најчешће налазе честице које су стабилне, нехигроскопне и са малом

брзином таложења. Њихови оптички ефекти (стварање измаглице, замућења и смањење

видљивости) су веома чести и познати. Утицај концентрације честица у ваздуху на

видљиву радијацију Сунца је велики. Као пример може да послужи податак да је просечни

годишњи губитак видљивости у Санкт Петерсбургу у односу на пределе ван града око

40%; у току зиме тај губитак се креће и до 70% (већа загаденост ваздуха), док се у току

лета креће око 10%.

Измаглица у атмосфери као последица загађења ваздуха може да буде тако велика

да се Сунце појављује као црвено, мада нема облака, што је посебно случај код изласка и

заласка Сунца. Што се тиче укупне радијације Сунца, рачуна се да градска подручја

примају мање за 20% сунчевих зрака него ванградска подручја. Разлог томе је деловање

честица у ваздуху, које расипају, а тиме смањују сунчеву радијацију; посебно смањују

интензитет ултравиолетне радијације која пада на тло.

Видљивост се може дефинисати као највећа удаљеност у одређеном правцу до које

се може видети и идентификовати голим оком у току дана одговарајући тамни објект

према хоризонту и у току ноћи одговарајући светлосни извор. Видљивост се, глобално

посматрано, смањује услед присуства честица у ваздуху. Смањење интензитета светлосне

радијације која пролази кроз ваздух до тла узрокују два оптичка ефекта везана за молекуле

ваздуха и честице у ваздуху, и то:

1. сорпција светлосне енергије

2. расипање светлости.

Смањење видљивости је, у првом реду, последица расипања светлости од стране

присутних честица у ваздуху. Мада су у ваздуху присутне честице различитог промера, на

7


видљивост највећи утицај имају оне чији је промер 0,1-1 µm. Пошто је дистрибуција

честица у атмосфери константна, а на видљивост утиче дијаметар честица, расипање

светлости је пропорционално концентрацији честица.

Честице из ваздуха могу механички и хемијски утицати на материјале. Природа и

начин тих утицаја зависи од хемијске активности честица и природе материјала. Хемијску

разградњу материјала врше тако што представљају нуклеусе за гасове или јаке киселине,

које носе са собом или, просто, својом корозивном активношћу.

Честице из ваздуха убрзавају корозију челика, железа и других метала. Познато је

да су метали отпорни на деловање сувог ваздуха, чак и влажног ваздуха уколико је чист.

Честице у ваздуху убрзавају корозију на 2 начина:

1. ако су као такве активне (корозивно) и

2. ако апсорбују активне гасове (нпр. SО2 или течност из ваздуха). Честице које не

апсорбују SО2 не делују корозивно.

С друге стране, честице активног угља у атмосфери, у присуству SО2, који оне

апсорбују, делују као значајно корозивно средство. Поред тога, корозија метала у великом

обиму зависи од релативне влажности ваздуха. Корозија је мала ако је релативна влажност

ваздуха испод 70%.

Експерименти су показали да је корозија метала у урбаним срединама због

присуства честица и сумпорних једињења у ваздуху бржа у односу на чисти ваздух 4 пута.

Велики утицај на корозију има присуство SО2 у ваздуху.

Корозија цинка, као и осталих метала, такође је директно зависна од загађења

атмосфере. Као пример за то може да послужи корозија поцинкованих плоча које су биле

изложене утицају атмосфере у незагађеним срединама и у загађеним подручјима.

Екпериментални узорци су били изложени неколико година атмосферском утицају.

Чврсте честице у атмосфери негативно делују и на грађевинске објекте. Оне, а

нарочито чађ, формирају на зиду, цигли, мермеру, камену и стаклу слој који се тешко

испира кишом, тако да, поред разарајућег учинка, то има и лош естетски изглед. Разарајуће

ефекте посебно имају киселине из ваздуха или киселине апсорбоване на честицама.

Премази боја и лакова и аутомобилски лакови такође страдају од честица присутних у

загађеном ваздуху.

8


И текстилни материјали страдају под утицајем честица из загађене атмосфере.

Ситне честице могу да продру у те материјале, а капљице киселине, или директно или

апсорбоване на честицама, утичу на њихову постојаност и век трајања. Тако су целулозни

материјали посебно осетљиви на присуство сумпор-диоксида и сулфатне киселине.

Чврсте честице могу да делују и као фитотоксиканти јер се таложе на зеленом

листу, цвету или гранама. Суве честице цементне прашине у мањем обиму немају посебно

штетан утицај на лист и цвет. Међутим, ако се повећа влажност ваздуха, очвршћава скрама

од прашине, која може да оштети лист и цвет, односно заустави њихов раст. Тако се, нпр.,

на удаљености од 1,6 km од цементаре примећује негативан утицај цементне прашине на

вегетацију. Код концентрације од 0,1 µg/cm2/дан примећене су инкрустације на гранама

јеле, тако да су иглице перманентно опадале. Мада механизам деловања није потпуно

разумљив, вероватно је да настала скрама на листу не пропушта сунчеву светлост,

неопходну за нормалан раст, односно фотосинтезу и стварање скроба и спречава нормалну

размену гасова у листу.

С друге стране, цементна скрама на листу или цвету механички оштећује његову

површину.

Утицај чађи је сличан утицају прашине. Оксиди гвожда немају значајнијег штетног

утицаја на вегетацију. Прашина из високих пећи има сличан утицај на вегетацију као и

цементна прашина. Аеросоли сулфатне киселине могу да се наталоже на листовима

биљака и тако изврше веома штетан утицај. Летећи пепео из термоелектрана делује на

вегетацију тако што смањује киселост тла и тако посредно утиче на раст појединих биљака

(нпр. на раст парадајза и кромпира ).

2.5 Утицај честица из ваздуха на респитаторни систем човека

У урбаним срединама експозиција човека честицама из ваздуха може

проузроковати оштећење здравља. Честице улазе у човечје тело путем органа за дисање

(респираторни систем). Због тога може доћи до директног оштећења респираторних органа

или до оштећења других органа посредно.

9


Депоновање чврстих честица у респираторном систему дешава се због инерционих

судара честица са ткивом, услед атхезије, гравитационог таложења и као последица

дифузије (Брауново кретање). Честице већег промера и масе лакше се депонују и

задржавају у респираторном систему.

Механизам депоновања честица у респиратомом систему зависи од њихове

величине, облика, и од саме природе тих честица. Механизам и динамика избацивања

честица је веома значајан фактор код токсичног деловања полутаната посебно оних који

споро делују, као што су различита канцерогена једињења.

Полинуклеарни ароматски угљоводоници настају приликом некомплетног

сагоревања органских материја и из органских једињења у атмосфери под утицајем

фотохемијских процеса. Ова једињења, посебно бензопирен се налазе у већим количинама

у ваздуху урбаних него неурбаних средина.

Полинуклеарни ароматски угљоводоници могу да егзистирају у атмосфери

адсорбовани на чврстим носачима или у слободном стању. Уношење ових једињења у

респираторни систем при удисању зависи од величине честица носача. Ова једињења не

могу брзо елуирати са честицама чађи малог промера. Честице са просечним дијаметром,

који је мањи од 0,04 µm, због велике моћи адсорпције, могу потпуно да апсорбују

полинуклеарне ароматске угљоводонике. Међутим, са честица чији су промери већи од

0,04 µm, уз помоћ растварача ослобађају се ова једињења. Способност одвајања ових

једињења од честица имају плазма и цитоплазматични протеини. Брзина ослобађања

једињења се повећава са повећавањем величине честица. Самим тим, уношење чврстих

честица већег промера са полинуклеарним ароматским угљоводоницима у респираторни

систем човека може да доведе до појаве канцера плућа или неког другог органа.

3 Оксиди сумпора

Једињења сумпора, као полутанте, емитују у атмосферу природни процеси,

углавном у виду сумпор-водоника) и различити индустријски и енергетски процеси

(антропогеног порекла). Једињења сумпора антропогеног порекла у највећем обиму

настају сагоревањем фосилних горива и из појединих индустријских процеса. Сумпорни

10


оксиди, као што су сурмпор-диоксид (SО2), сумпор-триоксид (SО3), сулфитна киселина

(H2S03), сулфатна киселина (H2S03) и соли ових киселина су уобичајени полутанти који се

налазе у ваздуху. Други оксиди сумпора нису откривени у ваздуху, мада се може

теоретски очекивати присуство S207 као резултат реакције сумпор-диоксида и озона.

Сумпор-диоксид је гас без боје; не гори ‚ и не ствара експлозивне смеше. Оштрог је

мириса (већина људи га може осетити већ код његових концентрација у ваздуху од 1 ppm).

Добро је растворљив у води (11,3 g/100 ml воде на собној температури). Најзначајније

физичке особине овога гаса приказује Табела 2.

Табела 2. Физичке особине сумпор-диоксида

Густина g/l 2.927 при 0ºC и 101325 Pa

Тачка таљења ºC -75.46

Тачка кључања ºC -10.02

Критична температура ºC 157.2

Критични притисак MPa 7.9

Топлота испаравања kj/mol 27.9

Са становишта аерозагађења, важне су оне реакције сумпор-диоксида у атмосфери

при којима настају SО3, H2S04 или соли сулфатне киселине. Ове реакције могу бити

фотохемијске или каталитичке. Сумпор-диоксид на собној температури може да реагује и

као оксидирајуће средство.

3.1 Извори сумпор-диоксида

Биолошким распадањем органских материјала у океанима и на копну стварају се

сумпор-водоник и у мањем обиму, меркаптани. Ова једињења у контакту са кисеоником

брзо оксидују до сумпор-диоксида. Оксидација може да се врши моноатомским

кисеоником, молекулским кисеоником или озоном. Ове реакције, које се одвијају у

атмосфери, убрзавају присутна водена пара и чврсте честице.

11


Око 1/3 укупно присутног сумпор-длоксида у атмосфери настаје сагоревањем

фосилних горива, угља и нафте, који садрже једињења сумпора. Део сумпор-диоксида

настаје при поједи ним технолошким процесима у хемијској индустрији и металургији.

Угаљ као фосилно гориво, поред других састојака, садржи од 0,2-5% сумпора у

виду својих једињења. Код процеса сагоревања сумпора једињења прелазе у сумпор-

диоксид који заједно са димним гасовима одлазе у атмосферу. Која количина сумпора у

угљу ће прећи у сумпор-диоксид и са димним гасовима доћи у атмосферу зависи од више

фактора:

од типа једињења сумпора у гориву,

температуре у пламену код процеса сагоревања,

садржаја калцијума у пепелу, који веже сумпор-диоксид,

од начина вођења процеса.

С обзиром на чињеницу да се сумпор појављује у гориву у виду пиритно везаног

сумпора, органски везаног сумпора и сулфатно везаног сумпора, то ће се они различито

понашати код процеса спаљивања горива. Температура спаљивања утиче на емисију

сумпор-диоксида у димним гасовима, углавном је већа емисија код повећане температуре

спаљивања.

3.2 Концентрацлие оксида сумпора у ваздуху

Концентрације сумпор-диоксида које се појављују у атмосфери су различите за

различита подручја. Урбана индустријска подручја су са већим концентрацијама овог

полутанта. Просечне концентрације сумпор-диоксида у урбаним подручјима су 0,01-0,02

ppm. Тренутне концентрације могу да буду далеко веће. Тако једночасовне концентрације

могу бити 10-20 пута веће од просечних. Једнодневне просечне концентрације могу бити

веће 4-7 пута од просечних годишњих концентрација. Градови који су са просечном

годишњом концентрацијом сумпор-диоксида од 0,10 ppm могу да очекују концентрацију

од 0,4-0,7 ppm у најнеповољнијим данима 1-2 ppm у најнеповољнијим сатима у току дана.

Међутим, високе концентрације сумпор-диоксида се могу очекивати перманентно у

12


подручјима која су у близини емитера сумпор-диоксида, где су концентрације овог

полутанта од неколико ppm уобичајена појава (у близини термоелектрана које користе

угаљ, топионица метала и др.).

Одређивања концентрација сумпор-диоксида у ваздуху која су систематски вршена

у 6 градова САД у периоду 1962-1967. године показују да се средње годишње

концентрације сумпор-диоксида крећу од 0,01 ppm у Сан Франциску до 0,18 ppm у Чикагу.

Највећа 24-часовна концентрација сумпор-диоксида је била 0,38 ppm у Њујорку, док је

најнижа дневна просечна концентрација била 0,001 ppm.

3.3 Утицај оксида сумпора у атмосфери на материјале,

водени еко-систем и вегетацију

Суропор-диоксид и много реактивнији производ његове конверзије, сулфатна

киселина (HSО4) веома штетно утичу на метале, конструкционе материјале, кожу, папир и

текстилне материјале.

Корозију метала, као што је гвожђе, оксиди сумпора, заједно са осталим

конституентима атмосфере, изазивају најинтензивније кад је повећана влажност ваздуха.

Код релативне влажости ваздуха, која је испод 70% корозија је спорија, док је изнад ове

вредности влажности веома изражена. Испитивања су показала да брже и више кородирају

метали у урбаним срединама, где је загађеност ваздуха већа, а тиме и већи садржај

сумпорних оксида. Исто тако, корозија је интензивнија у току зимских месеци, кад је

емисија честица и сумпор-диоксида већа. Интензитет корозије и садржај сумпор-диоксида

у атмосфери су у корелацији. Тако је у току 12-то месечног праћења у Чикагу уочено да је

при концентрацији сумпор-диоксида од 0,12 ppm корозија 50% већа него у подручју које је

било са 0, 03 ppm сумпор-диоксида. Утврђено је такође да је корозија 1-5 пута већа у

урбаним него у неурбаним подручјима. Мада и остали конституенти атмосфере утичу на

степен корозије, сумпор-длоксид има највећи утицај.

Сумпор-диоксид у атмосфери оштећује грађевинске и конструкционе материјале.

Цигла, цреп, зидови кућа, уметнички предмети и споменици културе су такође веома

подложни оштећењима од сумпор-диоксида, што се манифестује у промени боје, физичких

13


карактеристика и сл. Осим тога, текстилна влакна и одевни предмети од памука, најлона

или других синтетских влакана су подложни оштећењу од атмосферског сумпор-диоксида

(долази до промене боје и сл.). Слично се дешава и са папиром који је изложен утицају

сумпор-диоксида из анносфере. Сумпор-диоксид оштећује и боје и лакове, уз присуство

амонијака у атмосфери ово оштећење је још интензивније.

Промене pH вредности површинских вода као последица испирања киселина из

ваздуха, односно због појаве киселих киша, може узроковати промену равнотеже у

воденом екосистему. Смањена pH вредност воде доводи до угинућа икре риба, жаба, као и

других водених животиња. При дужем трајању промене pH вредности воде, која се

разликује од природне pH вредности, може се десити да исчезну поједине врсте водених

животиња. Промена у популацији рибљег фонда један је од најзапаженијих утицаја

промене киселости површинских вода.

Сумпор-диоксид у контакту са вегетацијом може да изазове два типа оштећења

листа: акутно и хронично оштећење. Акутно оштећење, изазвано релативно кратким

утицајем већих концентрација сумпор-диоксида, манифестује се у оштећењу ћелија које се

суше. Болест се испољава променом боје, која постаје слична слоновачи, а понекад се

мења до тамноцрвене. Код хроничног оштећења, које настаје при дужим експозицијама

биљака мањим концентрацијама сумпор-диоксида, боја листа постаје жута уз појаву

пигментације. Осим тога долази до промена у листу, које често доводе до колапса листа.

Механизам оштећења се вероватно темељи на апсорпцији сумпор-диоксида од стране

биљке, до његове трансформације у сулфатну киселину и у сулфате. Сулфати даље

апсорбују сумпор-диоксид уз стварање киселине, која оштећује лист, односно његове

ћелије. Хронично оштећење је вероватно последица продора сулфата у лист.

3.4 Токсични утицаји оксида сумпора који се појављују у атмосфери

Испитивања токсичаог утицаја сумпор-диоксида на људе је вршено краткотрајном

експозицијом концентрацијама сумпор-диоксида које су се кретале и до 20 ppm. При томе

је уочено успорено дисање, односно отпор проласка ваздуха у плућа је повећан за 20%.

Код нижих концентрација сумпор-диоксида у ваздуху токсични утицај је готово

14


занемарљив. Већина људи осећа присуство сумпор-диоксида у ваздуху код концентрација

које су изнад 5 ppm. Концентрације SО2 од 1-2 ppm осећају само осетљиве особе.

Експозиција концентрацијама од 5 до 10 ppm доводи код појединих особа до бронхијалних

проблема. Међутим, веће концентрације могу бити узрок озбиљних проблема.

Иритирајуће деловање сулфатне киселине је веће него сумпор-диоксида.

Веома значајно иритирајуће деловање настаје услед интеракције сумпор-диоксида и

чврстих честица које садржи ваздух. Синергчни ефекат чврстих честица је запажен

приликом испитивања токсичности сумпор-диксида. Сумпор-диоксид у атмосфери

парцијално прелази у сулфатну киселину, која је са већим иритирајучим особинама.

Степен токсичног деловања сулфатне киселине зависи од влажности ваздуха, присуства

чврстих честица и од величине тако насталих честица сулфатне киселине. Потенцијално

синергично токсично деловање сумпор-диоксида зависи од концентрација чврстих

честица.

Епидемиолошка истраживања су показала да утицај сумпор-диоксида на

респираторни систем човека зависи од његове концентрације у ваздуху. Поједина

истраживања, мада недовољно систематска, показују повезаност повећане смртности са

повећаном концентрацијом сумпор-диоксида у ваздуху. То се посебно односи на поједина

урбана подручја где је загађеност ваздуха велика. Истраживања су показала да одређене

концентрације сумпор-диоксида доводе до сљедећих токсичних ефелцата код људи:

При просечној дневној концентрацији сумпор-диоксида од 0,52 ppm уз присуство

већих концентрација чврстих честица долази до повећане смртности становништва.

Код концентрација сумпор-диоксида од 0,25 ppm уз присуство дима (чађи) од око

0,30 ppm повећана је смртност становништва.

При концентрацијама сумпор-диоксида од око 0,19 ppm (дневни просек) и уз нижу

концентрацију чврстих честица повећава се смртност људи.

При концентрацијама сумпор-диоксида од 0,11 до 0,19 ppm (дневни просек) и уз

присуство чврстих честица повећавају се проблеми везани за органе за дисање

старијих и болесних особа.

Кад су концентрације сумпор-диоксида 0,25 ppm (дневни просек), уз присуство

чврстих честица, нагло се погоршава здравствено стање пацијената изнад 54 године

старости који су оболели од бронхитиса.

15


Кад су концентрације сумпор-диоксида око 0,21 ppm и чађи око 0,10 ppm, особе са

хроничним болестима плућа имају симптоме погоршања.

Кад су концентрације сумпор-диоксида око 0,046 ppm (годишњи просек) и

концентрације чађи око 0,04 ppm, погоршавају се болести респираторног система

деце школског узраста. Код сличних концентрација примећена је и повећана

смртност болесника који болују од рака.

4 Угљен-моноксид (CO) у ваздуху

Угљен-моноксид је један од најраспрострањенијих аерозагађивача. Настаје услед

непотпуног сагоревања фосилних горива у енергетским постројењима, аутомобилима и

домаћинствима и при различитим индустријским процесима. Осим тога, значајни су и

природни извори угљен-моноксида, чије количине су приближно једнаке количинама

антропогеног порекла. Најважнији природни извои угљен-моноксида су алге у океанима,

морима и језерима.

Извори угљен-моноксида антропогеног порекла су обично смештени у урбаним и

индустријским срединама. Тиме и тако настали угљен-моноксид има посебан утицај на

његову укупну концентрацију у урбаним срединама, односно на укупно аерозагађење.

Мада је укупна количина угљен-моноксида настала природним путем велика због његове

велике дисперзије, тај утицај на аерозагађење је занемаријив.

Угљен-моноксид је гас без мириса и укуса, нешто лакши од ваздуха. Запаљив је и

гори светлоплавим пламеном. Не потпомаже горење. Физичке особине су му следеће:

- Тачка таљења — 207°C

- Тачка кијучања — 192°C

- Густина у односу на ваздух 0,968

- Густина код 0°C, 101325 Pa 1,25 g/литар

- Граница експлозивности у ваздуху 12,5 до 74,2 % vol.

-Растворљивост : код 0°C, 101325 Pa 3,54 ml/100 ml H20

код 25°C, 101325 Pa 2,14 ml/100 ml H20

16


4.1 Извори угљен-моноксида и његов садржај у ваздуху

Tри су главна извора угљен-моноксида који се појављује у атмосфери:

1. моторна возила,

2. сагоревање чврстих, течних и гасовитих горива,

3. индустријски процеси.

Моторна возила су највећи појединачни емитери угљен-моноксида у атмосферу, на

њих отпада чак до 60% укупно емитованог угљен-моноксида.

Горењем угља, течних горива, природног гаса и дрвета у енергетским постројењима

настају одређене количине угљен-моноксида. Главни разлог настанка угљен-моноксида у

овим процесима је неадекватао (непотпуно ) сагоревање.

Индустријски процеси емитују значајну количину угљен-моноксида у атмосферу

(око 8% укупног угљен-моноксида). Пет најзначајнијих извора овога полутанта су:

1. рафинерије нафте,

2. високе пећи,

3. фабрике папира,

4. постројења за производњу чађи, и

5. постројења за производњу грађевинског материјала.

Поред ових извора, ту спадају и индустријски процеси производње формалдехида,

производње арнонијака и метанола, органска хемијска индустрија и др. Одлагалишта

чврстих отпадака, због појава пожара, такође су значајни извор угљен-моноксида. С

обзиром да се огромне каличине ових материјала депонују углавном близу урбаних

средина, то и њихова емисија угљен-моноксида значајно утиче на укупну аерозагађеност.

Осим ових, извори угљен-моноксида су контролисани и неконтролисани шумски пожари,

изгарање отпадака у пољопривреди, пожари у кућама и пожари у рудницима угља.

Количина угљен-моноксида у незагађеној атмосфери је мала и креће се у границама

од 0,008 до 0,174 ppm, а просечне концентрације су око 0,037 ppm.

17


У урбаним подручјима САД концентрације угљен-моноксида износе до неколико

ppm, док максималне концентрације могу достићи вредност и до неколико десетина ppm.

Количине угљен-моноксида у урбаним подручјима варирају у великој мери у

зависности од временског периода и локације. Пошто су главни емитери угљен-моноксида

мотома возила, то и његова концентрација директно зависи од кретања моторних возила. У

појединим периодима дана различите су концентрације угљен-моноксида, мада и

метеоролошки услови на то утичу.

Празницима и викендом (истраживања вршена у САД) осетно је смањена

концентрација угљен-моноксида у ваздуху. Разлог томе је смањени интензитет саобраћаја.

У свету се из енергетских постројења, аутомобила и технолошких процеса емитује

око 200 милиона тона годишње угљен-моноксида. Уколико не би било процеса који

елиминишу угљен-моноксид из атмосфере, настале би толике концентрације које би имале

несагледиво тешке последице. Међутим, мада је време живота угљен-моноксида у

атмосфери 0,2-3,0 године, до глобалног повећања садржаја овога полутанта у атмосфери

не долази. То значи да се у атмосфери одвијају процеси којима се он елиминише.

Неки од процеса који се могу очекивати у атмосфери, мада нису са сигурношћу

доказани, изгледају вероватни и логични.

Угљен-моноксид присутан у доњим слојевима атмосфере може, услед

атмосферских струјања, да одлази у горње слојеве, где уз помоћ ултравиолетне радијације

и присутног азот-диоксида прелази у угљен-диоксид.

5 Волатилна органска једињења

Са становишта аерозагађења, под појмом волатилних органских једињења (ВОЈ)

подразумевају се она органска једињења која се могу појавити у гасовитој фази у ваздуху

урбаних и индустријских средина. То су углавном једињења која у свом молекулу имају до

12 C-атома. Једињења са молекулом која садржи више од 12 C-атома не могу се очекивати

у гасовитој фази у атмосфери. Таква једињења се могу очекивати у виду честица.

ВОЈ присутна у атмосфери реагују са присутним једињењима дајући као производе

реакције секундарне полутанте и реакционе интермедијере, који играју значајну улогу као

18


полутанти. Они учествују у фотолитичком циклусу реакцијом са кисеоником или озоном

уз настанак слободних радикала. Брзине ових реакција су различите и зависе од врсте ВОЈ

као и низа других фактора. Самим тим и брзине елиминације различитих ВОЈ из

атмосфере су различите. Оне зависе и од степена реактивности. Тако је послије одређеног

времена након емисије ВОЈ њихов састав у атмосфери различит од оригинално емитованог

састава. Садржај реактивнијих ВОЈ се смањује много брже од мање реактивних. На ово, у

првом реду, утиче соларна радијација и остали присутни полутанти, који учествују у

фотолитичком циклусу.

Поједини алдехиди су главни производ фотооксидације угљоводоника, а они су

производи и реакција угљоводоника са озоном, кисеониковим атомом или слободним

радикалима. Од свих алдехида у атмосфери се у највећем обиму појављују формалдехид

(HCHО) и акролеин (CH2CHCH0). Претпоставља се да формалдехид у укупној количини

алдехида у атмосфери учествује са 50%, док акролеин учествује са 5%.

5.1 Извори волатилних органских једињења

и њихов садржај у атмосфери

Угљоводоници се емитују у атмосферу као природно настали угљоводоници и

угљоводоници антропогеног порекла. Велика количина угљоводоника, посебно метана,

настаје као последица различитих биолоштдх процеса у природи. Мања количина настаје у

геотермалним подручјима, у подручјима угљенокопа, на нафтоносним пољима и у

подручјима са природним гасом. Угљоводоници терпенског и изопренског типа настају у

великом обиму као производ вегетације. Рачуна се да је годишња природна емисија метана

око 3x108 тона, а терпенских угљоводоника 4,4x108 тона. Као што подаци показују,

природна емисија метана (углавном мање реактивног) и високомолекуларних органских

једињења је готово једнака. Садржај метана у ваздуху у природним условима је 1-1,5 ppm.

Ретенционо вријеме метана, односно његов живот у атмосфери је неколико година, док

неки аутори тврде да је просечно ретенционо време метана у атмосфери 20 година.

19


Од свих природних алифатских угљоводоника доминантно место у атмосфери

заузима метан, чије концентрације су 10-15 пута веће од концентрација осталих

угљоводоника. Пошто метан углавном не учествује у фотолитичкони циклусу, то се утицај

на аерозагађење, односно процесе у тропосфери може очекивати од осталих

угљоводоника, посебно олефина, чије су просечне концентрације у ваздуху испод 0,1 ppm.

Емисија угљоводоника и других волатилних органских једињења у атмосферу из урбаних

и индустријских подручиа као последица целокупне људске активности веома је значајна.

Емитери су моторна возила (око 50%), индустријски процеси (до 15%), испаравање

растварача (до 10%) и други извори (изгарање фосилних горива, шумски пожари, пожари

сметлпшта).

У атмосфери се у највећем обиму појављује метан са концентрацијама у урбаним

подручјима и до 6 ppm. Однос неметанских угљоводоника и метана у урбаним подручјима

је 0,6-2,0, а зависи од интензитета аутомобилског саобраћаја, испаравања различитих

растварача и присуства других емитера ових једињења.

Када је у питању зависност концентрација угљоводоника од годишњег доба уочено

је да су те концентрације највеће у јесењем периоду.

Алдехиди су делимично истраживани и праћени. Испитивања садржаја алдехида у

региону Лос Анђелеса која су вршена 1960. године указују да се концентраеије укупуих

алдехида крећу до 0,36 ppm, док концентрације формаидехида нису прелазиле вредност од

0,10 ppm. Максималне концентрације акролеина су биле 0,01 ppm са већином вредности

која је двоструко мања од ове.

5.2 Токсичност алхеида

Токсичност алдехида се примарно манифестује путем њихових иритирајућих

својстава. Примећена су четири типа утицаја алдехида на човека: примарна иритација,

осетљивост (алергија), анестетски утицај и патолошки утицаји.

20


Алдехиди присутни у ваздуху делују иритирајуће на мембране ћелија слузокоже очију,

носа и грла, такође и на кожу. Већина алдехида има ово својство, које опада са порастом

величине њихових молекула.

Утицај формалдехида на људски организам манифестује се иритацијом мембрана

ћелија слузокоже очију, носа и респираторног система. Ако је дужа експозиција већим

концентрацијама формалдехида, појавијују се симптоми као што су: кашаљ, убрзани пулс,

главобоља, слабост и промена температуре тела. Иритирајући ефекти формалдехида

осећају се веч код концентрација од 0,01 до 1 ppm. Међутим, зависно од других услова, као

и од индивидуалних особина људи, ова граница може да буде и до 5-6 ppm. Ипак, за

већину људи концентрације преко 4 ppm су несношљиве после неколико минута.

Акролеин је са већом иритирајућом моћи од формалхехида. Мирис му се осећа при

концентрааји од 0,20 ppm; концентрације од 1 ppm делују иритирајуће, а концентрације од

1,7 ppm већина људи не може да поднесе.

Ацеталдехид је мањи иритант од формалдехида. Граница иритирајућих ефеката је

изнад 50 ppm. Концентрације ацеталдехида које се појавијују у атмосфери немају

значајнијег физиолошког утицаја на људе.

21


6 Закључак

Ваздух који садржи штетне састојке у концентрацијама, штетним у првом реду за

човека, а затим за његову околину, (биљке, животиње, материјална и културна добра)

сматра се загађеним. Извори загађења ваздуха могу бити природни и антропогени.

Антропогени извори су најчешће последица активности индустрије, саобраћаја и

енергетике. Најчешћи извори аерозагађења су термоелектране, хемијске фабрике,

саобраћај, топлане, железаре, депоније чврстог отпада и сл. Од индивидуалних активности

на загађеност ваздуха, нарочито у хладнијем делу године, битно утичу котларнице и

индивидуална ложишта. На степен загађења ваздуха поред извора загађивања индиректно

утичу и метеоролошки услови: одсуство ветра, температура ваздуха и температурне

инверзије, правац и брзина ветра, влажност ваздуха, падавине. Највећа концентрација

загађујућих материја се распростире низ правац дувања ветра.

Загађујуће материје штетно делују на све живе организме. Сумпор-диоксид изазива

иритацију очију и дисајних путева. Већи део се апсорбује у дисајним каналима изнад грла

што изазива њихово скупљање и запаљење органа. Ови ефекти се примећују када просечна

количина пређе три стотине милионитих делова грама у метру кубном ваздуха у току

неколико дана. Повећане количине азотових оксида у ваздуху се јављају само у ванредним

ситуацијама, али у том случају могу узроковати поремећаје у циркулацији, оштећења

унутрашњих органа, а могу имати и фаталне ефекте.

Неке од честица присутних у атмосфери су изузтено токсичне. Тако је сумпор-

триоксид (односно H2SО4) веома токсичан конституент атмосфере. Силицијум-диоксид,

често присутан у летећем пепелу, узрокује појаву силикозе. Посебно опасне токсичне

честице су честице олова, берилијума и азбеста. Дужа изложеност честицама азбеста може

имати за последицу хронична обољења. Најновија испитивања су показала да честице

азбеста изазивају и канцер.

22


У градским срединама су најчешће истовремено присутни и оксиди сумпора и азота

што појачава њихово штетно дејство. Киселе кише настају интеракцијом молекула воде и

молекула оксида сумпора и азота у процесу кондензације, при формирању падавина. Такве

падавине мењају pH средине на коју доспевају. Повећана киселост средине има утицаја на

организме који живе у води, биљке, па и на човека.

Чађ чине веома фине, мале честице, величине око 5 микрона, које се у облику

аеросола налазе у ваздуху. С обзиром да се најфиније честице понашају као гас, оне лако

продиру до алвеола. Величина честица, брзина и дубина дисања, као и рефлекс кашљања и

кијања, фактори су који подстичу дејство чађи на органе за дисање. Честице које се задрже

у горњим дисајним путевима елиминишу се кашљањем и кијањем, док оне које доспеју у

доње дисајне путеве бивају брже или спорије фагоцитоване и лимфним путевима

транспортоване у лимфне жлезде. Честице чађи механички надражују слузницу дисајних

путева, а при продуженој изложености доводе до бујања везивног ткива и настанка

фиброзе.

Битно је нагласити да се на честицама чађи, због специфичне структуре и велике

апсорпционе површине, задржавају бактерије и загађјуће супстанције, што повећава

њихово штетно дејство.

Систематско праћење и контрола квалитета ваздуха у Републици Србији су

регулисани прописима. Основни је Закону о заштити животне средине, Прецизирање

двогодишњих програма, првенствено број и расподелу мерна места, за систематско

праћење квалитета ваздуха у Србији утврђује се Уредбом владе Републике Србије.

Последња је Уредба о утврђивању програма контроле квалитета ваздуха у 2006 и 2007.

години,. На мерним местима из Уредбе, спроводи се мониторинг квалитета ваздуха у

складу са Правилником о граничним вредностима, методама мерења имисије,

критеријумима за успостављање мерних места и евиденцији података, Правилником су

одређене граничне вредности имисије-ГВИ. Средња 24-часовна гранична вредност у

ненастањеним и рекреативним подручјима за сумпор-диоксид је 100 μg/m3, а средња

годишња вредност је 30 μg/m3. Средња 24-часовна вредност за азотдиоксид је 70 μg/m3, а

средња годишња вредност износи 50 μg/m3. За чађ је средња 24-часовна вредност 40 μg/m3,

а средња годишња вредност је 30 μg/m3 .

23


У настањеним, урбаним, подручјима средња 24-часовна вредност за сумпор-

диоксид износи 150 μg/m3, а средња годишња вредност је 50 μg/m3 . За азот-диоксид

средња 24-часовна вредност износи 85 μg/m3 , док средња годишња вредност износи 60

μg/m3. Средња 24-часовна вредност за чађ у насељеним подручјима износи 50 μg/m3 , а

средња годишња вредност је 50 μg/m3.

По ЕУ стандардима дневна гранична вредност је за сумпор-диоксид 125 μg/m3 док

је гранична вредност за азот-диоксид 40 μg/m3.

Последњих година у многим крајевима света је примећено да се релативна

смртност везана за канцер плућа повећава. Ова појава је чешча у урбаним него у

неурбаним срединама. Поједине супстанце у атмосфери, у виду честица или аеросола, као

што су полинуклеаrnи ароматски угљенводоници, могу да изазову канцер.

24


7 Литература

1. Ђуковић Ј., Бојанић В. (2000): Аерозагађење - појам, стање, извори,

контрола и технолошка рјешења. Д. П. Институт заштите и екологије,

Бањалука

2. Закон о заштити животне средине, Службени гласник РС 135/2004.

3. Уредба о утврђивању програма контроле квалитета ваздуха у 2006. и

2007. години, Службени гласник РС 23/2006

4. Правилник о граничним вредностима, методама мерења имисије,

критеријумима за успостављање мерних места и евиденцији података,

Службени гласник РС бр. 54/1992, 30/1999. и бр. 19/2006.

Интернет извори:

http://www.ekoforum.org.yu

http://zzzzpa.org.yu/vazduh.htm

http://ims.eionet.eu.int/ISpecs/ISpecification20041001123040/full_spec

25

http://ims.eionet.eu.int/ISpecs/ISpecification20041001123040/full_spec

http://zzzzpa.org.yu/vazduh.htm

Documents

aerozagadjenje