2.7. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ – ΤΡΥΠΑ ΟΖΟΝΤΟΣ – ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

Σύσταση αέρα:

·         78% v/v άζωτο,

·         21% v/v οξυγόνο,

·         0,03% v/v διοξείδιο του άνθρακα

·         και 0,9% v/v ευγενή αέρια.

Ατµοσφαιρική ρύπανση: Η αλλοίωση της σύστασης του αέρα (ποιοτικής και ποσοτικής), που µπορεί να έχει   βλαβερές συνέπειες:

1.                  στην ανθρώπινη υγεία

2.                  στους ζωντανούς οργανισµούς

3.                  στο υλικό και πολιτισµικό περιβάλλον.

Πρωτογενείς ρύποι:  Περιέχονται στα καυσαέρια και εκπέµπονται απευθείας στην ατµόσφαιρα. Τέτοιοι είναι:  

§  αιωρούµενα σωµατίδια,

§  άκαυστοι υδρογονάνθρακες,

§  οξείδια του αζώτου  (ΝΟx),  κυρίως µονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ),

§  µονοξείδιο του άνθρακα (CO),

§  διοξείδιο του θείου (SO₂),  κ.λπ.

∆ευτερογενείς ρύποι: Σχηµατίζονται από τους πρωτογενείς ρυπαντές µε την επίδραση της ηλιακής       ακτινοβολίας. Τέτοιοι είναι:

·         όζον (Ο₃),

·         διάφορες αλδεΰδες,

·         τα PAN΄s.

Σχηµατισµός φωτοχηµικού νέφους:

Τα οξείδια του αζώτου είναι βασικά συστατικά της φωτοχημικής ρύπανσης. Απ’ αυτά, το διοξείδιο του αζώτου πρωτογενώς προσβάλλει τα μάτια και προκαλεί αναπνευστικές επιπλοκές. Επίσης διασπάται με την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας:

NO2NO +O

Τα άτομα οξυγόνου, με την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας, αντιδρούν με το αέριο οξυγόνο της ατμόσφαιρας και σχηματίζουν το όζον.

O + O2O3

Παράγοντες που ευνοούν την εµφάνιση του φωτοχηµικού νέφους (µέχρι το ύψος των 10 Km):

•   ηλιοφάνεια και υψηλές θερµοκρασίες
•  µεγάλες συγκεντρώσεις οξειδίων του αζώτου (ΝΟx)
•   µεγάλες συγκεντρώσεις οργανικών πτητικών ενώσεων

Συνέπειες του φωτοχηµικού νέφους:

1.                  µείωση ορατότητας

2.                  ερεθισµός µατιών

3.                  διαταραχές αναπνοής

4.                  ιδιαίτερα επικίνδυνο για τα παιδιά και τους ενήλικες

Ρόλος του όζοντος (Ο₃):

Ø  ΡΥΠΑΝΤΗΣ

Στη τροπόσφαιρα (0-10 km από την επιφάνεια της Γης): προκαλεί βλάβες στον ανθρώπινο οργανισμό.

Ø  ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΟΣ

 Στη στρατόσφαιρα (25-30 km από την επιφάνεια της Γης): απορροφά µεγάλο µέρος από τις υπεριώδεις ακτινοβολίες (UV) και ιδιαίτερα από τις υπεριώδεις Β (UV-B)

Επειδή οι δύο αυτές ποσότητες του όζοντος δεν επικοινωνούν, μπορούμε να πούμε  ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν ως συνέπεια να ελαττώνεται το ωφέλιμο όζον της στρατόσφαιρας (τρύπα όζοντος) και να αυξάνεται το επιβλαβές όζον της τροπόσφαιρας (φωτοχημική ρύπανση).

Προβλήµατα από τις υπεριώδεις ακτινοβολίες:

Προκαλούν:

1.      καρκίνους του δέρµατος

2.      βλάβες στους οφθαλµούς

3.      προβλήµατα στο ανοσοποιητικό σύστηµα

4.      σηµαντικές ζηµιές στα οικοσυστήµατα και στη γεωργία

Χλωροφθοράνθρακες (CFCs): Οργανικές ενώσεις που περιέχουν άτοµα φθορίου, χλωρίου και άνθρακα. Επιταχύνουν τη διάσπαση του όζοντος της στρατόσφαιρας (τρύπα του όζοντος).

Οι CFC΄s:

1.                  είναι µη τοξικοί

2.                  δεν αντιδρούν µε το νερό

3.                  δεν είναι εύφλεκτοι

4.                  είναι γενικά χηµικά αδρανείς

5.                  έχουν µεγάλο χρόνο ζωής (55-140 χρόνια)

6.                  έχουν χαµηλό κόστος παραγωγής

Χρήσεις:

•        στην κατασκευή βιοµηχανικών προϊόντων (αεροζόλ, διογκωτικά για πολυουρεθάνες, πλαστικά)
•         σε συστήµατα ψύξης και κλιµατισµού
•         ως διαλύτες στη βιοµηχανία
•          στο χηµικό καθαρισµό

∆ηµιουργία τρύπας όζοντος (στρατόσφαιρα):

CCl2F2-CClF2 + Cl•

Οι ρίζες χλωρίου, που σχηματίζονται, αντιδρούν με το όζον (Ο3) στη στρατόσφαιρα και σχηματίζουν οξυγόνο (Ο2) και ρίζες (ClO•). Στη συνέχεια οι ρίζες ClO• αντιδρούν με ρίζες (Ο•) που βρίσκονται σ' αυτή την περιοχή και σχηματίζουν μοριακό οξυγόνο (Ο2) και ρίζες χλωρίου. Όταν απελευθερωθεί μία μοναδική ρίζα χλωρίου (Cl•), καταστρέφει

Cl• + O3 → O2 + ClO•

ClO• + O• → Cl• + O2

Μια ρίζα χλωρίου (Cl •) καταστρέφει 1.000.000 µόρια όζοντος (Ο3).

Το όζον καταστρέφεται µε ταχείς ρυθµούς (τρύπα όζοντος) και οι υπεριώδεις ακτινοβολίες διέρχονται ανενόχλητες και φθάνουν ως την επιφάνεια της Γης.

Αέρια του θερµοκηπίου:

Αέρια της ατµόσφαιρας που απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέµπει η Γη και την επιστρέφουν σ΄αυτήν, θερµαίνοντας έτσι το σύστηµα Γη – κατώτερη ατµόσφαιρα.

Τα αέρια αυτά είναι:

1.      ∆ιοξείδιο του άνθρακα (CO₂), θεωρείται υπεύθυνο για το 50% της υπερθέρµανσης της ατµόσφαιρας.

2.      Υδρατµοί (Η₂Ο_(g)).

3.      Οξείδια του αζώτου, υπεύθυνα για το 8%.

4.      Χλωροφθοράνθρακες, υπεύθυνοι για το 14-16%.

5.      Όζον, υπεύθυνο για το 12%.

Φαινόµενο του θερµοκηπίου: Το CO₂ και οι υδρατµοί είναι τα δύο κύρια αέρια που προκαλούν το φαινόµενο του θερµοκηπίου. ∆ηλαδή, απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέµπει η Γη, µε αποτέλεσµα να αυξάνεται η µέση θερµοκρασία της Γης, περίπου στους 15^οC. Αν δεν υπήρχε ατµόσφαιρα η µέση θερµοκρασία της Γης θα ήταν πολύ χαµηλότερη (γύρω στους –20^οC).

Η αύξηση των συγκεντρώσεων των «αερίων» του θερµοκηπίου έχει ως αποτέλεσµα τη µεγαλύτερη απορρόφηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέµπει η Γη, µε αποτέλεσµα την αύξηση της µέσης θερµοκρασίας της Γης.

Συνέπειες υπερθέρµανσης:

1.                  µείωση αποθεµάτων νερού

2.                  απότοµες µεταβολές στη θερµοκρασία του αέρα

3.                  υψηλές θερµοκρασίες στην καλοκαιρινή περίοδο

4.                  είσοδος των θαλάσσιων υδάτων στον παράκτιο υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα και η υποβάθµισή του

5.                  Σηµαντικές µετακινήσεις πληθυσµού και αγαθών

Αντιµετώπιση του φαινοµένου:

Κύριος στόχος είναι ο περιορισµός του CO₂ στην ατµόσφαιρα.

                                                              i.      ελάττωση των γνωστών καυσίµων, ως µέσα παραγωγής θερµότητας

                                                            ii.      χρησιµοποίηση καυσίµων µε µικρότερη παραγωγή CO₂ ή καυσίµων που δεν παράγουν CO₂

                                                          iii.      χρησιµοποίηση εναλλακτικών πηγών ενέργειας.

                                                          iv.      δέσµευση του CO₂ που παράγεται µέσω των καύσεων

      Οι κυριότερες από τις πηγές παραγωγής αερίων που ευθύνονται για την ατμοσφαιρική ρύπανση: