Zanieczyszczenia powietrza w Polsce Opracowała Agnieszka Terebus

SPIS TREŚCI Wprowadzenie Skład powietrza Powłoka ochronna w niebezpieczeństwie Efekt cieplarniany i jego konsekwencje Zagrożenia warstwy ozonowej Zanieczyszczenie miast Wpływ zanieczyszczenia środowiska na zdrowie człowieka Zanieczyszczenia powietrza w Polsce Ochrona powietrza Ćwiczenie 1 Ćwiczenie 2 Ćwiczenie 3 Podsumowanie Bibliografia

WPROWADZENIE Gdyby nasza planeta była rozmiaru pomarańczy, to jej atmosfera miałaby grubość - mniej więcej - kartki papieru. Tak cienka jest powłoka chroniąca życie na Ziemi. Atmosfera osłania Ziemię przed meteorytami, filtruje ultrafioletowe promieniowanie słoneczne, pochłania ciepło i stabilizuje temperaturę powierzchni Ziemi, a zawarty w niej tlen jest niezbędny dla życia większości organizmów.

SKŁAD POWIETRZA Powietrze jest mieszaniną gazów. Głównymi jej składnikami są: azot, tlen, gazy szlachetne, dwutlenek węgla i para wodna. W wyniku procesów zachodzących w przyrodzie, do atmosfery wprowadzane są również inne składniki, takie jak np. pyły z wybuchów wulkanów czy gazy z procesów zachodzących w bagnach i torfowiskach.

POWŁOKA OCHRONNA W NIEBEZPIECZEŃSTWIE Na skutek działalności człowieka w powietrzu znajdują się również cząsteczki sztuczne, takie jak: pestycydy czy lotne związki organiczne (będące pochodną produktów chemicznych), a także odnotowuje się znaczny wzrost metanu, tlenków węgla oraz ozonu w dolnych warstwach atmosfery. Jeśli chodzi o możliwe konsekwencje rozmaitych sfer działalności człowieka dla zdrowia, a także dla flory i fauny, to nadal pozostajemy na etapie hipotez.

Badania atmosfery prowadzone są stosunkowo od niedawna Badania atmosfery prowadzone są stosunkowo od niedawna. Dopiero na początku lat 70 zaczęto interesować się składem ziemskiej powłoki gazowej oraz jej interakcjami z klimatem. W latach 90. zanieczyszczenie powietrza w miastach powszechnie uznano za kwestię zdrowia publicznego. Dokonany postęp techniczny pozwala ocenić skalę zagrożeń, ale nie oferuje jeszcze żadnych cudownych rozwiązań. Jednym bowiem sposobem ocalenia atmosfery jest ograniczenie emisji szkodliwych substancji związanych z działalnością człowieka.

EFEKT CIEPLARNIANY I JEGO KONSEKWENCJE W atmosferze ziemskiej część promieniowania słonecznego jest odbijana przez chmury, pyły i inne aerozole i trafia z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Część promieniowania słonecznego jest w atmosferze rozpraszana i przez nią pochłaniana. Natomiast reszta, przeniknąwszy atmosferę, jest pochłaniana przez powierzchnię globu i zamieniana w ciepło, po czym częściowo powraca do atmosfery pod postacią promieniowania podczerwonego. Para wodna i niektóre gazy atmosferyczne mają jednak zdolność zatrzymywania większości ciepła oddawanego przez Ziemię. Zostaje ono ponownie skierowane ku jej powierzchni. Mechanizm efektu cieplarnianego: http://edu.pgi.gov.pl/muzeum/efekt/mechanizm.htm

W przeciwnym razie, cała energia zostałaby wypromieniowana z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Wytworzone ciepło jest więc częściowo zatrzymywane w atmosferze, podobnie jak ma to miejsce w cieplarni. Dzięki temu średnia temperatura przy powierzchni Ziemi wynosi około 15°C. Gdyby nie ów proces wynosiłaby – 18°C. 1. Słońce 2. Zatrzymane promieniowanie podczerwone 3.Gazy cieplarniane 4.Ulatniające się promieniowanie Źródło grafiki: http://www.efektcieplarniany.glt.pl/ Patrz również rysunek [w:] Chauveau L., Mały atlas zagrożeń ekologicznych, Larousse, Wrocław 2004, s. 14.

SKUTKI EFEKTU CIEPLARNIANEGO Powłoka gazowa Ziemi jest coraz bardziej uszczelniana przez gazy cieplarniane: nadmiar dwutlenku węgla, metan powstający z odpadów, ozon przyziemny, tlenki azotu, freony. Większa zawartość dwutlenku węgla (który jest jednym z gazów cieplarnianych) w powietrzu atmosferycznym, wpływa korzystnie na rozwój roślin, ale tylko do określonej granicy. Jeśli ta granica zostanie znacznie przekroczona, rośliny rozwijają się wolniej, ulegają uszkodzeniu, a nawet obumierają. Patrz rysunek [:w] Costa-Pau R.: Ekologia i ochrona środowiska. Ilustrowana Encyklopedia Szkolna. Łódź 1997, Res Polonia, s. 106-107.

Przewiduje się, że jeżeli w ciągu najbliższych 50 – 100 lat emisja gazów cieplarnianych utrzyma się na obecnym poziomie, to nastąpi ocieplenie klimatu, które spowoduje topnienie lodów okołobiegunowych i podniesienie się poziomu wód w morzach i oceanach. Następstwem tego będzie zalanie nadmorskich terenów nizinnych, na których mieszka prawie jedna trzecia ludności świata. Ocieplenie klimatu spowoduje także przesunięcie stref klimatyczno-roślinnych świata, co wpłynie na zachwianie egzystencji większości żywych organizmów. Rośliny i zwierzęta zginą, zanim zdążą przystosować się do nowych warunków klimatycznych. Trudno przewidzieć wszystkie negatywne skutki zakłócenia równowagi w atmosferze.

ZAGROŻENIA WARSTWY OZONOWEJ Warstwa ozonowa, znajdująca się na wysokości od 15 do 50 kilometrów, filtruje promieniowanie słoneczne. Jej niszczenie stanowi bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia ludzi. Zanieczyszczenia emitowane z Ziemi nie pozostają długo w dolnej warstwie atmosfery (w troposferze). Cząsteczki pyłów lub gazów uczestniczą w różnego rodzaju obiegach i reakcjach chemicznych. Niektóre zanieczyszczenia przedostają się do wyższych warstw stratosfery. Tam masy powietrza przemieszczają się w kierunku poziomym. Dlatego też zanieczyszczenia mogą pozostawać w górnej warstwie stratosfery (w ozonosferze) nawet setki lat.

FUNKCJA OZONU Charakterystyczną cechą stratosfery jest obecność w niej ozonu. Ozon występuje we wszystkich warstwach atmosfery, ale jego obecność w stratosferze ma szczególne znaczenie dla istnienia życia na Ziemi. Warstwa ozonu zatrzymuje bowiem większą część szkodliwego promieniowania ultrafioletowego, chroniąc tym samym życie na Ziemi. Ozon powstaje głównie nad równikiem, gdzie promieniowanie słoneczne jest wyjątkowo intensywne. Duża część ozonu przemieszcza się poziomo z masami powietrza w kierunku biegunów. Jego koncentracja w różnych rejonach ulega zmianom w ciągu roku.

OZON W STRATOSFERZE Powstanie ozonu z cząsteczek tlenu wymaga dużej ilości energii. Dostarcza jej promieniowanie ultrafioletowe, które jest wykorzystywane do rozbijania cząsteczek tlenu i dzięki temu zmniejsza się jego ilość dochodząca na powierzchnię Ziemi. Zanikanie warstwy ozonowej w stratosferze jest spowodowane głównie przez zanieczyszczenia atmosfery freonami, wykorzystywanymi w życiu codziennym w postaci dezodorantów, rozpylaczy, rozpuszczalników oraz w urządzeniach klimatyzacyjnych, lodówkach, gaśnicach itp.. Źródło grafiki: http://www.ekologia.gemapro.vip.alpha.pl/grafika/freony.jpg

Zniszczenie tylko 1% ozonosfery może spowodować taki wzrost szkodliwego promieniowania, że zniszczy ono większość roślin zielonych, a także spowoduje znaczny wzrost zachorowań na raka (głównie skóry) oraz liczne zmiany genetyczne w organizmach.

ZANIECZYSZCZENIE MIAST Źródło grafiki: Neptun „Czyste Powietrze” http://fotografia.interklasa.pl/index.php?akcja=zdjecie&ak=pokaz&id=207957

ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ Kiedy koncentracja zanieczyszczeń gazowych i pyłowych osiągnie wysoki poziom, może doprowadzić – bezpośrednio lub pośrednio – do śmierci żywych organizmów. „Wyprodukowane” przez człowieka zanieczyszczenia pochodzą głównie ze spalania: węgla, ropy naftowej, benzyny lub gazu ziemnego. Podczas spalania i przetwarzania tych surowców powstają tlenki: węgla, azotu, siarki, które gromadzą się w atmosferze.

Zakłady przemysłowe, znajdujące się wokół miast i w miastach, emitują trujące gazy i pyły, które zanieczyszczają powietrze. Duży ruch samochodowy jest przyczyną zatrucia atmosfery ziemskiej spalinami samochodowymi. Codzienna działalność człowieka w czasie pracy i wypoczynku także może przyczynić się do wzrostu zanieczyszczenia powietrza. Źródło grafiki: fotografia 1 i 2 – zdjęcia własne fotografia 3 - http://www.opocznianie.pl/news/data/upimages/dym_0106.jpg

WPŁYW MIAST NA KLIMAT Materiały używane przy budowie dróg oraz konstrukcje budowlane pochłaniają olbrzymie ilości promieni słonecznych i nagrzewają się. Wody opadowe, zamiast wsiąkać w glebę, są odprowadzane różnymi kanałami pod ziemię. Są to m.in. przyczyny wyższej temperatury w dużych miastach niż w środowisku wiejskim. Mniejszy ruch powietrza w terenie zabudowanym sprzyja utrzymywaniu się nad miastem wysokiego stopnia szkodliwych substancji, które często są przyczyną powstawania smogu – żółtobrązowej mgły, będącej mieszaniną zanieczyszczeń gazowych, płynnych lub stałych substancji pochodzenia przemysłowego albo komunikacyjnego. Źródło grafiki: http://proto5.thinkquest.nl/~kle0001/images/smog.jpg

WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA ŚRODOWISKA NA ZDROWIE CZŁOWIEKA Zanieczyszczenia zawarte w powietrzu trafiają bezpośrednio do naszych organizmów podczas oddychania. Wysoki stopień zanieczyszczenia powietrza powoduje stany zapalne i poważne uszkodzenia dróg oddechowych, które częściej są atakowane przez bakterie i wirusy. Zachodzące w tchawicy i oskrzelach zmiany powodują, że coraz więcej ludzi jest uczulonych na zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu.

ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA W POLSCE Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego w Polsce, w ciągu ostatnich dziesięciu lat, znacznie się obniżyło. Emisja niektórych zanieczyszczeń, np. dwutlenku siarki i pyłu, zmniejszyła się ponad dwukrotnie. Niemniej jednak nadal należymy do krajów, w których emisja podstawowych zanieczyszczeń powietrza, a zwłaszcza dwutlenku siarki, jest bardzo wysoka. Silnie zanieczyszczone są jeszcze obszary Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego oraz większe aglomeracje miejskie. Północno-wschodnia Polska należy do obszarów o najmniejszym zanieczyszczeniu powietrza.   

OCHRONA POWIETRZA Ochrona powietrza polega na eliminowaniu zanieczyszczeń przez różne urządzenia techniczne, odpylające oraz absorbujące szkodliwe gazy. Istotny wpływ na utrzymanie czystości powietrza w danym środowisku ma planowanie przestrzenne, które powinno rozwiązywać sprawy lokalizacji obiektów przemysłowych w powiązaniu z pozostałymi elementami środowiska przyrodniczego. Źródło grafiki: zdjęcia własne

ĆWICZENIE 1 Korzystając z poniższych danych sporządź wykres (w programie MS Excel) i wykonaj polecenia podane przez nauczyciela. Źródła zanieczyszczeń dwutlenek siarki tlenki azotu Udział procentowy przemysł 20 10 gospodarstwa domowe i inne 15 5 transport 3 50 energetyka 63 35 Źródła zanieczyszczeń powietrza dwutlenkami siarki i tlenkami azotu w Polsce

Wykres przedstawiający źródła zanieczyszczeń powietrza w Polsce dwutlenkiem siarki i tlenkami azotu

Polecenia do ćwiczenia: Wskaż największe źródło emisji tlenku azotu w Polsce. Określ, co jest głównym źródłem zanieczyszczeń powietrza tlenkami siarki (IV) w Polsce.

Odpowiedzi do poleceń: Największym źródłem emisji tlenku azotu w Polsce jest transport. Głównym źródłem zanieczyszczeń powietrza tlenkami siarki (IV) w Polsce jest energetyka.

ĆWICZENIE 2 Korzystając z poniższych danych, sporządź wykres (w programie MS Excel) i wykonaj polecenia podane przez nauczyciela. Źródła zanieczyszczeń Wielkość emisji na rok energetyka (koksownie i elektrownie węglowe) 2 zanieczyszczenia komunalne 0,6 przemysł 1 transport 0,08 Źródła zanieczyszczeń powietrza tlenkami siarki w Polsce

Wykres przedstawiający źródła zanieczyszczeń powietrza w Polsce tlenkiem siarki Polecenia do ćwiczenia: Wskaż główne źródło tlenków siarki w powietrzu. Podaj wielkość emisji. Oblicz, jaka ilość tlenków siarki emitowana jest rocznie do atmosfery. Podaj jeden sposób ograniczenia emisji tlenków siarki do atmosfery.

Odpowiedzi o poleceń: Głównym źródłem tlenków siarki w powietrzu jest energetyka. Wielkość emisji – 2 mln ton rocznie. Rocznie do atmosfery emitowanych jest 3,68 mln ton tlenków siarki (2 + 0,6 + 1 + 0,08[mln ton] = 3,68 mln ton). Na przykład: Ograniczenie pracy elektrowni węglowych, większe wykorzystanie alternatywnych źródeł energii, ograniczenie emisji zanieczyszczeń przez przemysł, stosowanie lepszych jakościowo paliw.

ĆWICZENIE 3 Załóżmy, że jesteś ministrem ochrony środowiska i chcesz ograniczyć zanieczyszczenie powietrza. Twoi eksperci dają ci do wyboru kilka możliwości. Która z nich przyniosłaby, twoim zdaniem, najlepsze efekty? Podwyższenie cen energii, zachęcające do większej efektywności wykorzystania energii, a dzięki temu do ograniczenia zanieczyszczeń. Zamknięcie starych zakładów przemysłowych, wytwarzających duże ilości zanieczyszczeń powietrza. Zmniejszenie dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia powietrza, zwłaszcza w zakresie emisji SO2, tlenku azotu i pyłów. Promowanie wykorzystania nowych urządzeń ograniczających emisję zanieczyszczeń.

PODSUMOWANIE Ekologia i ochrona środowiska to (...) nie tylko wielki przemysł, kopalnie i huty. To także Twoje i moje codzienne gesty, to Twoja i moja kuchnia, łazienka, garaż, ogród. To wybór przez Ciebie i przeze mnie środków komunikacji, sposobu spędzania wolnego czasu i taka ochrona środowiska zaczyna się najbliżej: w tym pokoju, mieszkaniu, domu. Eryk Mistewicz

BIBLIOGRAFIA 1. Chauveau L, Mały atlas zagrożeń ekologicznych, Larousse, Wrocław 2004, s. 8 – 25. 2. Costa-Pau R., Ekologia i ochrona środowiska. Ilustrowana Encyklopedia Szkolna, Res Polonia, Łódź 1997, s. 92–111. 3. Forowicz K, Zróbmy dobry klimat, [w:] „Przyroda Polska” Nr 3, Warszawa 2006. 4. Krzysztofiak L., Zanieczyszczenia Powietrza, [w:] „Wigry” nr 4/2003, źródło elektroniczne: http://www.wigry.win.pl/kwartalnik/nr12_zanpow.htm 5. Łabno G, Ochrona środowiska i przyrody. Testy i gry dydaktyczne dla uczniów gimnazjum, Wydawnictwa Edukacyjne, Kraków 2004, s. 9, 17, 24. 6. Zielony Pakiet. Książka dla nauczyciela, Polskie Biuro regionalnego Centrum Ekologicznego na Europę Środkową i Wschodnią, Warszawa 2003. 7. Zielony Pakiet. Gra - Dylematy. Notatki dla nauczyciela, Polskie Biuro regionalnego Centrum Ekologicznego na Europę Środkową i Wschodnią, Warszawa 2003. 8. http://edu.pgi.gov.pl/muzeum/efekt/mechanizm.htm Źródło grafiki: 1. http://proto5.thinkquest.nl/~kle0001/images/smog.jpg 2. http://www.efektcieplarniany.glt.pl/ 3. http://www.ekologia.gemapro.vip.alpha.pl/grafika/freony.jpg 4. http://www.opocznianie.pl/news/data/upimages/dym_0106.jpg 5. zdjęcia własne

KONIEC