Jak zanieczyszczenie powietrza wpływa na biotę, w tym człowieka?
Zanieczyszczenie powietrza wpływa na biotę, w tym człowieka!
Po wtryśnięciu do atmosfery zanieczyszczenia wchodzą w cykle biogeochemiczne różnymi drogami. Powietrze nad wieloma miastami może przyswajać i rozpraszać duże ilości drobnych zanieczyszczeń pyłowych i gazowych, o ile powietrze może się poruszać i rozpraszać.
Zdjęcie dzięki uprzejmości: thestar.com/content/dam/thestar/news/world/2013/10/17/air_pollution.jpg
Ale jeśli masy powietrza nad miastami staną się w zastoju, zanieczyszczenia gromadzą się szybko i pogarszają jakość powietrza, co powoduje wiele chorób układu oddechowego u ludzi i innych zwierząt. Zanieczyszczenia powietrza gromadzą się również podczas inwersji temperatury, gdy chłodniejsze warstwy powierzchniowe powietrza zostają uwięzione pod ciepłymi górnymi warstwami.
W takich sytuacjach górne warstwy ciepłego powietrza zapobiegają pionowemu wzrostowi i rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń znajdujących się w pobliżu ziemi. Odwrócenia temperatury zwykle występują w miastach otoczonych górami lub graniczących z górami po zawietrznej stronie.
Dalej część zanieczyszczeń powietrza dociera do lądu w postaci suchych opadów; może następnie wejść w różne cykle odżywcze i łańcuchy pokarmowe przez wodę i ziemię. Inne zanieczyszczenia powietrza reagują ze sobą chemicznie lub fotochemicznie i wytwarzają takie wtórne zanieczyszczenia, jak kwas siarkowy, ozon i azotan peroksyacetylu lub PAN.
Aerozole i inne formy drobnych cząstek stałych działają jak jądra kondensacji, w których opary wody obecne w powietrzu są szybko otaczane, tworząc krople mgły lub deszczu.
Ponadto rozmaite zanieczyszczenia powietrza negatywnie wpływają na florę, faunę i klimat danego obszaru w różny sposób, a niektóre ze wspólnych zanieczyszczeń powietrza i ich specyficzny wpływ na człowieka, roślinność, klimat itp. Zostały omówione w następujący sposób:
A. Ogólne patologiczne skutki zanieczyszczenia powietrza:
Poważne zanieczyszczenie powietrza wpływa na zdrowie człowieka i powoduje wiele śmiertelnych chorób. Na przykład, występują choroby płuc u pracowników narażonych na ryzyko zawodowe, takie jak czarna choroba płuc wśród górników, którzy wdychali pył z kopalni przez wiele lat; lub azbestową wśród monterów i pracowników izolacji, narażonych na działanie unoszących się w powietrzu włókien azbestu.
Jak podano w tabeli 25T, stwierdzono, że różnorodne zanieczyszczenia powietrza powodują wiele chorób u ludzi, takich jak rozedma płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli, alergie pyłkowe, rak płuc, zwłaszcza u mieszkańców miast. Mountain i wsp. (1968) donoszą, że zanieczyszczenie powietrza z powodu pyłu zawieszonego i tlenku węgla w Nowym Jorku powoduje problemy z oddychaniem u dzieci w wieku poniżej 8 lat.
Becker i wsp. (1968) badali, że w wielu amerykańskich miastach wzdłuż wschodniego wybrzeża wzrósł częstość występowania zapalenia oskrzeli, kaszel, ból gardła, świszczący oddech, podrażnienie oka i ogólny stan zdrowia u ludzi w miarę wzrostu poziomu zanieczyszczenia powietrza.
Niektóre z istotnych zanieczyszczeń powietrza, które bezpośrednio lub pośrednio powodują straty ekonomiczne dla mężczyzn, są następujące:
1. Dwutlenek siarki:
Jednym z typowych zanieczyszczeń gazowych powietrza, o których wiadomo, że są szkodliwe dla zdrowia ludzi, jest dwutlenek siarki lub SO2. Powstaje przede wszystkim ze spalania węgla i ropy naftowej i ogólnie drażni nabłonek oddechowy i utrudnia normalne oddychanie. SO 2 powoduje również wzrost kaszlu, zapalenia gardła, podrażnienia oka i bólu głowy u ludzi.
Kiedy dochodzi do poważnego zanieczyszczenia SO 2, śmiertelność i astma oskrzelowa zwiększają się, a w przeszłości spowodowały takie katastrofy, jak Dolina Meuse w Belgii w 1930 r .; Donora, w 1938; Londyn, w 1952; oraz Nowy Jork i Tokio w latach 60. (zob. Southwick, 1976).
Ponadto, w atmosferze SO2 nie pozostaje w stanie gazowym przez długi czas, ale bardzo szybko reaguje z wilgocią, tworząc kwas siarkowy lub H2SO4. Kwas siarkowy powoduje wiele chorób układu oddechowego u ludzi, a także powoduje kwaśne deszcze opadające na części ziemi.
W Skandynawii, pod wiatrami z przemysłowych centrów Wielkiej Brytanii i Ruhry, kwasowość opadów wzrosła 200-krotnie od 1966 r., A wartości pH były tak niskie, jak 2 8 (Oden i Ahl, 1970).
Ta kwaśna woda deszczowa zwiększyła kwasowość skandynawskich strumieni, zakłócając reprodukcję łososia i niszcząc biegi łososia. Zmniejszyło to wzrost lasu i zwiększyło ilość wapnia i innych składników pokarmowych wypłukanych z gleby rolniczej.
Rośliny wystawione na działanie atmosferycznej siarki są ranne lub zabijane na zewnątrz. Narażenie roślin na niskie zanieczyszczenie SO 2 może powodować zarówno ostre, jak i przewlekłe obrażenia. Uszkodzenie roślin spowodowane jest głównie przez kwaśne aeroaole w okresach mglistej pogody, lekkich deszczów lub okresów wysokiej wilgotności względnej i umiarkowanych temperatur. Sosny są bardziej podatne niż drzewa liściaste i reagują na częściową defoliację i ograniczają wzrost.
2. Tlenek węgla:
Innym znaczącym gazowym zanieczyszczeniem powietrza, które jest szkodliwe dla zdrowia człowieka, jest tlenek węgla lub CO. Jest on uwalniany głównie z silnika benzynowego i spalania węgla. Tlenek węgla łączy się z hemoglobiną we krwi ludzkiej, tworząc karboksyhemoglobinę, co upośledza transport tlenu.
Działanie układu nerwowego może być zakłócone na poziomie od 2% do 5% karboksyhemoglobiny, które występują po oddychaniu powietrzem z tylko 30 ppm tlenku węgla (Bodkin, 1974). Problem jest znacznie zwiększony przez palenie papierosów.
Objawy niskiego poziomu zatrucia CO są krótsze czasy reakcji, zaburzenia psychoruchowe, bóle głowy, zawroty głowy i znużenie. W bardziej zaawansowanych stadiach występują nudności, dzwonienie w uszach, kołatanie serca, ucisk w klatce piersiowej i trudności w oddychaniu.
3. Tlenki azotu i smog fotochemiczny:
Tlenki azotu są najważniejszymi gazowymi zanieczyszczeniami powietrza, które powstają w wyniku spalania paliw kopalnych w samochodach i elektrowniach. Najbardziej rozpowszechnionym rodzajem azotowego zanieczyszczenia powietrza jest tlenek azotu lub NO 2 . W atmosferze dwutlenek azotu jest redukowany przez promieniowanie ultrafioletowe do tlenku azotu i tlenu atomowego:
NO 2 → NO + O
Atomowy tlen reaguje z tlenem tworząc ozon:
O 2 + O → O 3
Ozon reaguje z tlenkiem azotu, tworząc dwutlenek azotu i tlen, zamykając cykl:
NO + O 3 → NO 2 + O 2
Czasami, w obecności światła słonecznego, tlen atomowy z fotochemicznej redukcji NO 2 reaguje również z pewną liczbą reaktywnych węglowodorów (takich jak metan, etan, toluen itp., Z których wszystkie pochodzą ze spalania paliw kopalnych lub bezpośrednio z roślin ) w celu utworzenia reaktywnych związków pośrednich zwanych rodnikami.
Rodniki te biorą następnie udział w szeregu reakcji, tworząc jeszcze więcej rodników, które łączą się z tlenem, węglowodorami i NO2. W wyniku regeneracji dwutlenku azotu, znika tlenek azotu, gromadzi się ozon i powstaje wiele wtórnych zanieczyszczeń, takich jak formaldehyd, aldehyd i azotan peroksyacetylu lub PAN (C 2 H 3 O 5 N). Wszystko to razem tworzy smog fotochemiczny.
Tlenek azotu i wtórne zanieczyszczenia są szkodliwe zarówno dla człowieka, jak i dla roślin. NO 2, ostry gaz, który wywołuje brązowawy zamglenie, powoduje podrażnienie nosa i oczu oraz dyskomfort płucny. Niższe stężenia ozonu podrażniają nos i gardło, natomiast wyższe stężenia powodują suchość gardła, bóle głowy i trudności w oddychaniu.
Ozon, PAN i dwutlenek azotu poważnie uszkadzają wiele form życia roślin, niszcząc komórki liści, uszkadzając chloroplasty i zakłócając procesy metaboliczne rośliny.
4. Ołów:
Ołów jest wtryskiwany do atmosfery głównie przez spaliny samochodowe i powoduje długotrwałe zanieczyszczenie środowiska. Benzyna samochodowa zawiera tetraetylowy ołów [(CH 3 CH 2 ) 4 Pb], który po spaleniu dostaje się do atmosfery. W próbach opadów i gleby na obszarach miejskich odnotowano duże stężenia ołowiu.
Uważa się, że przydrożne rośliny i myszy łąkowe żyjące wzdłuż głównych autostrad zawierają wysokie stężenia ołowiu w ich tkankach, co ma subtelny wpływ na zdrowie i długowieczność zwierzęcia.
Policjanci drogowi i inni, którzy są narażeni przez długi czas na duży ruch, mają wyższe niż przeciętne poziomy ołowiu we krwi. Szacuje się, że 30 do 50% ołowianego wdychanego wchłania się do organizmu, a te znajdujące się w powietrzu związki wiodące powodują zatrucie ołowiem.
Co więcej, użycie naczyń o wyściełanych ołowiem do gotowania i przechowywania wina powodowało ciężkie obciążenia ołowiu w ciałach obywateli rzymskich. Niektórzy przypisują upadkowi Cesarstwa Rzymskiego chroniczne zatrucie ołowiem. W rzeczywistości analiza kości obywateli rzymskich ujawniła wysokie stężenia ołowiu (patrz Kimball, 1975).
Ponadto, niektóre farby i szpachlówki mają główne składniki ołowiu i są przypadki, w których zatrucie ołowiem występuje z powodu narażenia zawodowego malarzy, a także dzieci, które przypadkowo lub przypadkowo skubały pęknięcia i skórki starych farb. Chociaż 90-95% ołowiu, który jest spożywany, jest nierozpuszczalne i szybko eliminowane, pozostała część dostaje się do krwi i tkanek, w tym kości. Stężenie ołowiu w zakresie 20-40 μg na 100 g krwi (0, 2-0, 4 ppm) uważa się za normalne i nieszkodliwe dla mieszkańców miast.
Oba poziomy ołowiu 0, 8 ppm w ludzkiej krwi człowieka wywołują jawne objawy, takie jak niedokrwistość, choroba nerek i drgawki. Jednak u dzieci zawartość ołowiu we krwi 0, 6 ppm może powodować zatrucie ołowiem i ostateczną śmierć.
Dla przykładu, od 1954 do 1967 roku, 2018 dzieci w Nowym Jorku były leczone z powodu zatrucia ołowiem. Z tej grupy 128 zmarło, a wiele innych doznało pewnego stopnia nieodwracalnego uszkodzenia centralnego układu nerwowego.
Na koniec akumulacja ołowiu w warstwach śniegu pokrywy lodowej Grenlandii w ciągu 200 lat dała dramatyczny przykład zwiększenia zanieczyszczenia wraz z rozwojem przemysłu i transportu (Southwick, 1976).
5. Zanieczyszczenie pyłu:
Odkryto, że pył przepływa przez tysiące kilometrów, przez pustynie i morza. Cząstki piasku saharyjskiego przenoszone przez powietrze przepływają przez Morze Arabskie i docierają do Indii, choć cząstki pyłu tworzą jądra do tworzenia się chmur, mogą być uciążliwe dla niektórych gałęzi przemysłu wymagających aseptycznego i czystego środowiska, takiego jak przemysł farmaceutyczny i zakłady przetwórstwa żywności. Czasami stają się zagrożeniem dla zdrowia, ponieważ mogą prowadzić do chorób takich jak astma alergiczna, zapalenie oskrzeli, rozedma płuc, a nawet mieszki płuc (Das et at., 1981).
Jednakże stwierdzono, że zanieczyszczenie powietrza pyłem jest kontrolowane przez niektóre wiecznie zielone rośliny, trawy i epifity, takie jak storczyki. Laboratorium Badawcze ds. Zanieczyszczeń, College of Agriculture, University of Calcutta, donosi, że niektóre rośliny mają niezwykłe zdolności do filtrowania pyłu, oczyszczania powietrza i oczyszczania powietrza.
W jednym z badań zbadano, że niektóre rośliny mają proste liście, takie jak: peepal (Ficus riligiosa), pakur (infectoria Ficus), banyan (Ficus benghalensis), teak (Tectona grandis), sal (Shorea robusta), arjuna ( Terminalia arjuna), maszt (Polyalthia longifolia), mango (Mangifera indica) - itd., Są lepszymi odpylaczami niż rośliny o liściach złożonych, takich jak gul mohar (Poinclana regia), tamaryndowca (Tamarindus indica). Przetoka Cassia, neem (Azadirachta indica) (Das i wsp., 1981).
B. Pewne różne skutki zanieczyszczenia powietrza:
Poza patologicznym wpływem na człowieka, zanieczyszczenie powietrza powoduje następujące rodzaje szkód dla człowieka:
1. Zwiększona ilość zmielonych zmętnień i kopuł zanieczyszczeń powietrza nad miastami spowodowała utrudnienia w widzeniu pilotów i pozostała głównymi ofiarami wypadków statków powietrznych.
2. W wielu obszarach zanieczyszczenie powietrza powoduje dramatyczne szkody zarówno dla upraw rolnych, jak i dla naturalnych zbiorowisk roślinnych. Stwierdzono, że smog i zanieczyszczenie powietrza szczególnie uszkadzają lasy sosnowe, uprawy ogrodnicze ciężarówek, gaje cytrusowe, pola cebuli i selera oraz uprawy polowe alfa-alfa i kukurydzy cukrowej. Turk i in., 1974, oszacowali roczną utratę miliarda lalek z powodu niszczenia roślinności przez zanieczyszczenie powietrza w USA
3. Doszło do zranienia zwierząt gospodarskich, w szczególności z zanieczyszczonego powietrzem fluoru i zanieczyszczenia arsenem. Nadmierne związki fluoru, które skażały paszę przez wypadnięcie, czasami powodowały u bydła fluorozy, nadmierne zwapnienie kości, które prowadzi do kulawizny (Turk i wsp., 1974).
4. Zanieczyszczenie powietrza odbija się również na budynkach i innych obiektach stworzonych przez człowieka. Gdy w zanieczyszczonym powietrzu gromadzi się wilgoć, tlenki siarki, węgla i azotu tworzą słabe kwasy siarkowy, węglowy i azotowy, które powodują korozję metali, kamieni, farb, gumy, tekstyliów, a nawet niektórych tworzyw sztucznych.
W całej Europie oraz w głównych indyjskich metropoliach i miastach, takich jak Agra, Delhi, Lucknow, Kalkuta i Bombaj, wiele znanych budowli, zabytków i skarbów sztuki pogarsza się w alarmującym tempie z powodu erozji powodowanej zanieczyszczeniem powietrza.
C. Wpływ zanieczyszczenia powietrza na warunki atmosferyczne, klimat i procesy atmosferyczne:
Na poziomie brutto zanieczyszczenie powietrza powoduje dwa ogólnoświatowe problemy - zanieczyszczenie górnej atmosfery i zmiany pogody i klimatu. W rzeczywistości zanieczyszczenie i koncentracja ludności wpływają na lokalne wzorce pogodowe, podobnie jak w dobrze znanych zjawiskach "wysp ciepła" wokół miast. Ponieważ lokalne wzorce opadów zmieniają się pod wpływem dużej ilości zarodków ziarnistych w niższej atmosferze (Brodine, 1973), obserwuje się znaczny wzrost opadów w miastach i wokół nich spowodowany zanieczyszczeniem powietrza (Thompson, 1975).
Zanieczyszczenie powietrza wpływa również na pogodę na poziomie kontynentalnym lub globalnym. Wiele zanieczyszczeń gazowych i drobnych aerozoli dociera do górnej atmosfery, gdzie mają podstawowy wpływ na penetrację i absorpcję światła słonecznego.
Brodine (1973) i niektórzy inni współcześni biolodzy uważają, że zwiększone zanieczyszczenie pyłem może zmniejszyć ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi, zmniejszając w ten sposób promieniowanie słoneczne na powierzchni Ziemi i wywołując efekt chłodzenia w klimatach światowych, które mogą ostatecznie spowodować kolejny lód wiek. W rzeczywistości Thompson (1975) odnotował spadek średniej rocznej temperatury na półkulach północnych i wzrost północnej polarnej pokrywy lodowej.
Efekt cieplarniany:
Dwutlenek węgla jest naturalnym składnikiem atmosfery, ale stężenie zwiększa się w powietrzu z alarmującą prędkością. Produkt uboczny spalania paliw kopalnych, niekoniecznie jest zanieczyszczeniem. Daje niekorzystne efekty fizjologiczne tylko na bardzo wysokich poziomach.
Szacuje się, że około połowa wkładu pozostaje w atmosferze, a druga połowa jest usuwana przez oceany i rośliny. Stwierdzono, że zwiększona ilość CO2 w atmosferze zwiększa temperaturę ziemi.
Właściwości spektralne CO2 w atmosferze są takie, że zapobiegają przedostawaniu się promieniowania długofalowego (tj. Podczerwonego promieniowania cieplnego) z ziemi do przestrzeni kosmicznej i odchylania go z powrotem na Ziemię. Ten ostatni ma podwyższoną temperaturę na powierzchni (Turk i wsp., 1974). Zjawisko to nazywane jest efektem atmosferycznym (Lee, 1974) lub efektem cieplarnianym (patrz Southwick, 1976, Smith, 1977).
Równoczesne skutki chłodzenia i ogrzewania zanieczyszczeń powietrza na Ziemi zwiększyły zmienność światowych wzorców pogodowych, co może stanowić poważne zagrożenie dla globalnej produkcji żywności (Thompson, 1975). Niedawno niektórzy ekolodzy próbowali powiązać zanieczyszczenie powietrza z poważnymi i długotrwałymi suszami, cięższymi deszczami i powodziami oraz poważniejszymi huraganami i tornadami (patrz Southwick, 1976).
Zdejmowanie parasola ozonowego przez CFMs:
Pewne związki fluorowęglowe, które nazywane są chlorofluorometanami lub CFM lub "freon", są stosowane jako propelenty w ciśnieniowych pojemnikach aerozolowych. Są obojętne w normalnych reakcjach chemicznych i fizycznych, ale gromadzą się w większych ilościach na dużych wysokościach, a tam, w stratosferze, te obojętne związki gazowe (tj. CFM) uwalniają atomy chloru pod wpływem intensywnego krótkofalowego promieniowania ultrafioletowego.
Każdy atom łańcucha chloru reaguje wtedy z ponad 1 000 000 cząsteczek ozonu, przekształcając ozon w tlen. Redukcja ozonu stratosferycznego pozwala na lepsze przenikanie światła ultrafioletowego, które intensyfikuje promieniowanie UV na powierzchni Ziemi.
Niektórzy naukowcy, tacy jak Ahmed (1975), Brodeur (1975) i Russell (1975), uważają, że to nasilone promieniowanie spowoduje znaczny wzrost raka skóry i ostatecznie wywiera śmiertelny wpływ na wiele organizmów, w tym człowieka.
Ochronna warstwa ozonowa stratosfery jest również uważana przez wielu ekologów za zagrożoną przez naddźwiękowe odrzutowce, SST. Silniki odrzutowe naddźwiękowych samolotów latających na dużych wysokościach uwalniają tlenek azotu (NO x ), który katalitycznie niszczy cząsteczki ozonu (zob. Southiwick, 1976).
