Zanieczyszczenia powietrza: rodzaje, źródła, skutki i kontrola zanieczyszczeń powietrza

Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się o rodzajach, źródłach, skutkach i kontroli zanieczyszczenia powietrza!

Zanieczyszczenie powietrza jest zmianą właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych powietrza, które powodują negatywne skutki dla ludzi i innych organizmów. Ostatecznym rezultatem jest zmiana w środowisku naturalnym i / lub ekosystemie.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: giglig.com/wp-content/uploads/2011/05/pollution.jpg

Substancje odpowiedzialne za powodowanie zanieczyszczenia powietrza nazywane są zanieczyszczeniem powietrza. Te zanieczyszczenia powietrza mogą być naturalne (np. Pożary) lub syntetyczne (wytworzone przez człowieka); mogą być w postaci gazu, cieczy lub ciała stałego.

1. Rodzaje zanieczyszczeń powietrza:

Zanieczyszczenie powietrza jest znane jako substancja w powietrzu, która może być szkodliwa dla ludzi i środowiska. Zanieczyszczenia mogą występować w postaci cząstek stałych, kropelek cieczy lub gazów. Ponadto mogą być naturalne lub wytworzone przez człowieka. Zanieczyszczenia można sklasyfikować jako pierwotne lub wtórne. Zazwyczaj pierwotnymi zanieczyszczeniami są substancje emitowane bezpośrednio z procesu, takie jak popiół z erupcji wulkanu, tlenek węgla z wydechu pojazdów silnikowych lub dwutlenek siarki uwalniany z fabryk.

Wtórne zanieczyszczenia nie są emitowane bezpośrednio. Tworzą raczej w powietrzu, gdy główne zanieczyszczenia reagują lub wchodzą w interakcje. Ważnym przykładem wtórnego zanieczyszczenia jest ozon w warstwie przyziemnej - jedno z wielu wtórnych zanieczyszczeń, które tworzą smog fotochemiczny.

Najważniejsze pierwotne zanieczyszczenia wytwarzane przez człowieka to:

ja. Tlenki siarki (SO _x ):

SO ₂ jest produkowany przez wulkany i różne procesy przemysłowe. Ponieważ węgiel i ropa naftowa często zawierają związki siarki, ich spalanie generuje dwutlenek siarki. Dalsze utlenianie SO2, zwykle w obecności katalizatora, takiego jak NO2, tworzy H2S04, a zatem kwaśne deszcze. Jest to jedna z przyczyn obaw o wpływ wykorzystania tych paliw na środowisko jako źródła energii.

ii. Tlenki azotu (NO _x ):

Zwłaszcza dwutlenek azotu emitowany jest ze spalania w wysokiej temperaturze. Dwutlenek azotu jest związkiem chemicznym o wzorze N0 ₂ . Odpowiada za smog fotochemiczny, kwaśne deszcze itp.

iii. Tlenek węgla:

Jest to bezbarwny, bezwonny, nie drażniący, ale bardzo trujący gaz. Jest to produkt polegający na niepełnym spalaniu paliwa, takiego jak gaz ziemny, węgiel lub drewno. Spaliny samochodowe są głównym źródłem tlenku węgla.

iv. Dwutlenek węgla (CO ₂ ):

Gaz cieplarniany emitowany ze spalania, ale jest również gazem niezbędnym dla żywych organizmów. Jest to gaz ziemny w atmosferze.

v. Lotne związki organiczne:

Lotne związki organiczne są ważnym zanieczyszczeniem powietrza na zewnątrz. W tej dziedzinie często dzieli się je na odrębne kategorie metanu (CH ₄ ) i niemetanu (NMLZO). Metan jest niezwykle wydajnym gazem cieplarnianym, który przyczynia się do poprawy globalnego ocieplenia.

Inne LZO węglowodorowe są również znaczącymi gazami cieplarnianymi, ponieważ odgrywają rolę w tworzeniu ozonu i przedłużaniu żywotności metanu w atmosferze, chociaż wpływ ten jest różny w zależności od lokalnej jakości powietrza. W NMLZO związki aromatyczne benzen, toluen i ksylen są podejrzane o działanie rakotwórcze i mogą prowadzić do białaczki w wyniku długotrwałego narażenia. 1, 3-butadien jest kolejnym niebezpiecznym związkiem, często związanym z zastosowaniami przemysłowymi.

vi. Pył pyłkowy:

Cząstki stałe, inaczej zwane cząstkami stałymi (PM) lub drobnymi cząstkami, są drobnymi cząsteczkami ciała stałego lub cieczy zawieszonymi w gazie. W przeciwieństwie do tego, aerozol odnosi się do cząstek i gazu razem. Źródła pyłu mogą być wytworzone przez człowieka lub naturalne.

Niektóre cząstki występują naturalnie, pochodzące z wulkanów, burz piaskowych, pożarów lasów i łąk, żywej roślinności i rozprysków morskich. Działania ludzkie, takie jak spalanie paliw kopalnych w pojazdach, elektrowniach i różne procesy przemysłowe również generują znaczne ilości aerozoli.

Uśredniane na całym świecie aerozole antropogeniczne - wytwarzane przez człowieka - obecnie stanowią około 10% całkowitej ilości aerozoli w naszej atmosferze. Zwiększone poziomy drobnych cząstek w powietrzu są powiązane z zagrożeniami dla zdrowia, takimi jak choroby serca, zmieniona czynność płuc i rak płuc.

vii. Trwałe wolne rodniki - połączone z drobnymi cząstkami przenoszonymi przez powietrze mogą powodować choroby sercowo-płucne.

viii. Toksyczne metale - takie jak ołów, kadm i miedź.

IX. Chlorofluorowęglowodory (CFC) - szkodliwe dla warstwy ozonowej emitowanej z produktów obecnie zabronionych.

x. Amoniak (NH ₃ ) - emitowany z procesów rolniczych. Amoniak jest związkiem o wzorze NH3. Zwykle występuje jako gaz o charakterystycznym ostrym zapachu. Amoniak w znacznym stopniu przyczynia się do potrzeb żywieniowych organizmów lądowych, służąc jako prekursor środków spożywczych i nawozów. Amoniak, bezpośrednio lub pośrednio, jest także budulcem do syntezy wielu farmaceutyków. Chociaż w szerokim użyciu amoniak jest żrący i niebezpieczny.

xi. Zapachy - takie jak śmieci, ścieki i procesy przemysłowe

XII. Radioaktywne zanieczyszczenia - wytwarzane przez wybuchy jądrowe, wybuchowe materiały wybuchowe i procesy naturalne, takie jak radioaktywny rozpad radonu.

Wtórne zanieczyszczenia obejmują:

ja. Pył zawieszony w gazowych pierwotnych zanieczyszczeniach i związkach w smogach fotochemicznych. Smog jest rodzajem zanieczyszczenia powietrza; słowo "smog" jest parą dymu i mgły. Klasyczny smog powstaje w wyniku spalania dużych ilości węgla w obszarze spowodowanym przez mieszaninę dymu i dwutlenku siarki. Współczesny smog zwykle nie pochodzi z węgla, ale z emisji spalin samochodowych i przemysłowych, które są emitowane w atmosferze przez światło słoneczne, tworząc wtórne zanieczyszczenia, które również łączą się z emisją pierwotną, tworząc smog fotochemiczny.

ii. Ozon w warstwie przyziemnej (O ₃ ) utworzony z NOx i LZO. Ozon (O ₃ ) jest kluczowym składnikiem troposfery (jest także ważnym składnikiem niektórych rejonów stratosfery, zwanych warstwą ozonową). Reakcje fotochemiczne i chemiczne, które go obejmują, napędzają wiele procesów chemicznych zachodzących w atmosferze w dzień iw nocy. W nienormalnie wysokich stężeniach spowodowanych przez działalność człowieka (w dużej mierze spalanie paliw kopalnych), jest zanieczyszczeniem i składnikiem smogu.

iii. Azotan peroksyacetylu (PAN) - podobnie powstały z NOx i LZO.

2. Źródła zanieczyszczenia powietrza:

Źródła zanieczyszczenia powietrza odnoszą się do różnych lokalizacji, działań lub czynników odpowiedzialnych za uwalnianie zanieczyszczeń w atmosferze. Źródła te można podzielić na dwie główne kategorie:

Źródła antropogeniczne (działalność człowieka) związane głównie ze spalaniem różnych rodzajów paliwa:

ja. "Źródła stacjonarne" to dymne stosy elektrowni, zakłady produkcyjne (fabryki) i spalarnie odpadów, a także piece i inne rodzaje urządzeń grzewczych zasilanych paliwem.

ii. "Źródła mobilne" obejmują pojazdy mechaniczne, statki morskie, samoloty i efekt dźwiękowy itp.

iii. Praktyki chemiczne, zapylenie i kontrolowane spalanie w rolnictwie i gospodarce leśnej. Kontrolowane lub przepisywane palenie jest techniką stosowaną niekiedy w gospodarce leśnej, hodowli, rekultywacji prerii lub ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych. Ogień jest naturalną częścią ekosystemów leśnych i trawiastych, a kontrolowany ogień może być narzędziem dla leśników. Kontrolowane palenie stymuluje kiełkowanie niektórych pożądanych drzew leśnych, a tym samym odnawia las.

iv. Opary z farby, lakieru do włosów, lakieru, aerozoli i innych rozpuszczalników.

v. Odkładanie odpadów na wysypiskach, które generują metan. Metan nie jest toksyczny; jest jednak wysoce łatwopalny i może tworzyć wybuchowe mieszaniny z powietrzem. Metan jest także duszący i może wypierać tlen w zamkniętej przestrzeni. Uduszenie lub uduszenie może powstać, jeśli stężenie tlenu zostanie zmniejszone do poniżej 19, 5% przez przemieszczenie.

v. Wojskowe, takie jak broń jądrowa, toksyczne gazy, broń bakteriobójcza i rakieta.

Naturalne źródła:

ja. Pył z naturalnych źródeł, zwykle duże obszary ziemi z niewielką lub żadną roślinnością.

ii. Metan, wydzielany przez trawienie pokarmu przez zwierzęta, na przykład bydło.

iii. Gaz radonowy z rozpadu promieniotwórczego w skorupie ziemskiej. Radon jest bezbarwnym, bezwonnym, naturalnie występującym, radioaktywnym gazem szlachetnym, który powstaje w wyniku rozpadu radu. Jest uważany za zagrożenie dla zdrowia. Gaz radonowy ze źródeł naturalnych może kumulować się w budynkach, zwłaszcza w obszarach zamkniętych, takich jak piwnica i jest drugą najczęstszą przyczyną raka płuc po paleniu papierosów.

iv. Dym i tlenek węgla z pożarów.

v. Aktywność wulkaniczna, wytwarzająca cząstki siarki, chloru i popiołu.

3. Skutki zanieczyszczeń powietrza:

Istnieją różne szkodliwe skutki zanieczyszczeń powietrza:

ja. Tlenek węgla (źródło - spaliny samochodowe, reakcje fotochemiczne w atmosferze, biologiczne utlenianie przez organizmy morskie itp.) - wpływa na czynność oddechową, ponieważ hemoglobina ma większe powinowactwo do CO niż do tlenu. W związku z tym CO łączy się z HB, a tym samym zmniejsza zdolność krwi do przenoszenia tlenu. Powoduje to niewyraźne widzenie, ból głowy, utratę przytomności i śmierć z powodu uduszenia (brak tlenu).

ii. Dwutlenek węgla (źródło - spalanie węgla w paliwach kopalnych, zubożenie lasów (które usuwają nadmiar dwutlenku węgla i pomagają w utrzymaniu stosunku tlen-dwutlenek węgla) - powoduje globalne ocieplenie.

iii. Dwutlenek siarki (źródło - przemysł, spalanie paliw kopalnych, pożary lasów, elektrownie, zakłady wytapiania, kotły przemysłowe, rafinerie ropy naftowej i erupcje wulkanów) - problemy z oddychaniem, silny ból głowy, zmniejszona wydajność roślin, żółknięcie i skrócenie czasu przechowywania papieru, żółknięcie i uszkodzenia wapienia i marmuru, uszkodzenia skóry, zwiększona szybkość korozji żelaza, stali, cynku i aluminium.

iv. Węglowodory Polinuklearne związki aromatyczne (PAC) i poliakrylanowe węglowodory aromatyczne (WWA) (źródło - Przemysł spalinowy i przemysł, cieknące zbiorniki paliwa, odcieki z wysypisk odpadów toksycznych i wykładzina smoły węglowej niektórych rur doprowadzających wodę) - Rakotwórczy (może powodować białaczkę).

v. Węglowodory fluorowe (CFC) (źródło - Lodówki, klimatyzatory, piankowy krem ​​do golenia, aerozole i rozpuszczalniki do czyszczenia) - Zniszcz warstwę ozonową, która następnie pozwala szkodliwym promieniom UV przedostać się do atmosfery. Warstwa ozonowa chroni ziemię przed promieniami ultrafioletowymi wysyłanymi przez słońce. Jeśli warstwa ozonowa zostanie zubożona ludzkim działaniem, wpływ na planetę może być katastrofalny.

vi. Tlenki azotu (źródło - wyciągi samochodowe, spalanie paliw kopalnych, pożary lasów, elektrownie, zakłady hutnicze, kotły przemysłowe, rafinerie ropy naftowej i erupcje wulkanów) - smog fotochemiczny w wyższych stężeniach powoduje uszkodzenie liści lub wpływa na fotosyntetyczną aktywność roślin i powoduje problemy z oddychaniem u ssaków.

vii. Pył pyłkowy Halogenki ołowiu (zanieczyszczenie ołowiem) (źródło - Spalanie benzyny ołowiowej) - Toksyczny wpływ na człowieka.

viii. Cząstki azbestu (źródło - działalność wydobywcza) - azbestowa - rakowa choroba płuc.

IX. Dwutlenek krzemu (źródło - cięcie kamienia, ceramika, produkcja szkła i cementownictwo) - krzemica, choroba nowotworowa.

x. Rtęć (źródło - spalanie paliw kopalnych i roślin) - uszkodzenie mózgu i nerek.

Zanieczyszczenia powietrza wpływają na rośliny, przechodząc przez szparki (pory liści, przez które rozpraszają się gazy), niszczą chlorofil i wpływają na fotosyntezę. W ciągu dnia szparki są szeroko otwarte, aby ułatwić fotosyntezę. Zanieczyszczenia powietrza w ciągu dnia wpływają na rośliny, wprowadzając liść przez te aparaty szparkowe więcej niż w nocy.

Zanieczyszczenia powodują również erozję woskowej powłoki liści zwanej skórek. Skórek zapobiega nadmiernej utracie wody i uszkodzeniom spowodowanym chorobami, szkodnikami, suszą i mrozem. Uszkodzenie struktury liścia powoduje martwicę (martwe obszary liści), chlorozę (utratę lub redukcję chlorofilu powodującą żółknięcie liści) lub epinastię (zwijanie się liści w dół) i opadanie (opadanie liści).

Cząstki osadzone na liściach mogą tworzyć inkrustacje i wtryskiwać szparki, a także zmniejszać dostępność światła słonecznego. Uszkodzenie może spowodować śmierć rośliny. SO2 powoduje wyblaknięcie liści, chlorozę, obrażenia i martwicę liści. N02 powoduje zwiększone opadanie i hamuje wzrost. O3 powoduje plamki na powierzchni liścia, przedwczesne starzenie, martwicę i bielenie.

Azotan nadtlenoacetylu (PAN) powoduje srebrowanie dolnej powierzchni liści, uszkodzenie młodych i bardziej wrażliwych liści oraz hamowanie wzrostu. Fluorki powodują martwicę końcówki liści, podczas gdy etylen powoduje epinastię, opadanie liści i upuszczanie kwiatów.

4. Kontrola zanieczyszczenia powietrza:

Następujące elementy są powszechnie używane jako urządzenia kontrolujące emisję zanieczyszczeń przez przemysł lub urządzenia transportowe. Mogą albo niszczyć zanieczyszczenia, albo usuwać je ze strumienia spalin przed ich emisją do atmosfery.

ja. Kontrola cząstek stałych:

Mechaniczne kolektory (cyklony pyłowe, multicyklony) - Rozdzielanie cyklonowe to metoda usuwania cząstek stałych ze strumienia powietrza, gazu lub wody, bez użycia filtrów, poprzez separację wirów. Efekty rotacyjne i grawitacja służą do oddzielania mieszanin ciał stałych i płynów.

W cylindrycznym lub stożkowym pojemniku o nazwie cyklon ustala się przepływ powietrza o dużej prędkości (powietrze). Powietrze przepływa spiralnie, zaczynając od wierzchołka (szerokiego końca) cyklonu i kończąc na dolnym (wąskim) końcu przed wyjściem z cyklonu w prostym strumieniu przez środek cyklonu i na zewnątrz.

Większe (gęstsze) cząstki w wirującym strumieniu mają zbyt dużą bezwładność, aby podążać za ciasną krzywą strumienia i uderzać o ścianę zewnętrzną, opadając następnie na dno cyklonu, gdzie można je usunąć.

W układzie stożkowym, gdy wirujący przepływ porusza się w kierunku wąskiego końca cyklonu, zmniejsza się promień obrotu strumienia, oddzielając mniejsze i mniejsze cząstki. Geometria cyklonu wraz z natężeniem przepływu określa punkt odcięcia cyklonu. Jest to wielkość cząstki, która zostanie usunięta ze strumienia z 50% wydajnością. Cząstki większe niż punkt cięcia zostaną usunięte z większą wydajnością i mniejszymi cząstkami o mniejszej wydajności.

ii. Wyparki elektrostatyczne:

Elektrofiltr (ESP) lub elektrostatyczny filtr powietrza to urządzenie do zbierania cząstek stałych, które usuwa cząstki z przepływającego gazu (takiego jak powietrze) za pomocą siły indukowanego ładunku elektrostatycznego. Elektrofiltry to wysoce wydajne urządzenia filtracyjne, które w minimalnym stopniu utrudniają przepływ gazów przez urządzenie i mogą z łatwością usuwać drobne cząstki stałe, takie jak kurz i dym ze strumienia powietrza.

W przeciwieństwie do mokrych skruberów, które pobierają energię bezpośrednio do przepływającego płynnego ośrodka, ESP stosuje energię tylko do gromadzonych cząstek stałych i dlatego jest bardzo wydajny w swoim zużyciu energii (w postaci elektryczności).

iii. Skrubery cząstek stałych:

Określenie mokry skruber opisuje różne urządzenia, które usuwają zanieczyszczenia z gazów spalinowych z pieca lub z innych strumieni gazu. W mokrym skruberze, zanieczyszczony strumień gazu styka się z płynem płuczącym, rozpylając go cieczą, przepychając go przez kałużę cieczy lub inną metodą kontaktu, aby usunąć zanieczyszczenia.

Konstrukcja mokrych skruberów lub dowolnego urządzenia kontrolującego zanieczyszczenie powietrza zależy od warunków procesu przemysłowego i rodzaju zaangażowanych zanieczyszczeń powietrza. Charakterystyka gazu wlotowego i właściwości pyłu (jeśli cząstki są obecne) mają pierwszorzędne znaczenie.

Skrubery mogą być zaprojektowane do zbierania cząstek stałych i / lub zanieczyszczeń gazowych. Mokre skrubery usuwają cząsteczki kurzu, wychwytując je w ciekłych kroplach. Mokre skrubery usuwają gazy zanieczyszczające, rozpuszczając je lub absorbując w cieczy.

Wszelkie kropelki znajdujące się w gazie wlotowym skrubera muszą być oddzielone od strumienia gazów wylotowych za pomocą innego urządzenia, określanego jako eliminator mgły lub separator porywania (terminy te są wymienne). Ponadto powstały płyn płuczący należy poddać obróbce przed ostatecznym wyładowaniem lub ponownym wykorzystaniem w instalacji:

ja. Zanieczyszczenia pochodzące od pojazdów mogą być sprawdzane przez regularne dostrajanie silników; zastąpienie bardziej zanieczyszczających starych pojazdów; instalowanie katalizatorów; przez modyfikację silnika, aby uzyskać paliwooszczędne (ubogie) mieszaniny w celu zmniejszenia emisji CO i węglowodorów; oraz powolne i chłodniejsze spalanie paliw w celu zmniejszenia emisji NOx.

ii. Wykorzystanie węgla o niskiej zawartości siarki w przemyśle.

iii. Zminimalizuj / zmodyfikuj działania powodujące zanieczyszczenie, np. Transport i wytwarzanie energii.