ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Φυσική - Ανθρωπογενής

Οι σημαντικότερες φυσικές πηγές είναι: Τα ηφαίστεια (κυρίως αιωρούμενα σωματίδια, διοξείδιο του θείου, υδρόθειο και μεθάνιο) - πολλά υποθαλάσσια Οι πυρκαγιές δασών (κυρίως αιωρούμενα σωματίδια, μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα). Βιολογική αποσύνθεση των φυτών και των ζώων (κυρίως υδρογονάνθρακες, αμμωνία και υδρόθειο). Η αποσάθρωση του εδάφους (αιωρούμενα σωματίδια).

Οι κυριότερες ανθρωπογενείς πηγές είναι: Βιομηχανίες (καύσεις, επεξεργασία). Εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. Μεταφορές. Οικιακή θέρμανση.

Η ανθρωπογενής ρύπανση διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: Κοινωνική ονομάζεται η περιβάλλουσα ή εξωτερική ατμοσφαιρική ρύπανση την οποία υφίσταται το σύνολο του πληθυσμού (μέσα μαζικής μεταφοράς, κ.λ.π.). Επαγγελματική ονομάζεται η ρύπανση του εργασιακού περιβάλλοντος την οποία υφίστανται συγκεκριμένες ομάδες ή κατηγορίες εργαζομένων. Προσωπική ρύπανση (κάπνισμα, διάφορα σπρέι κτλ)

Βασικές διεργασίες που προκαλούν ρύπανση: 1. ΤΡΙΒΗ και ΕΞΑΤΜΙΣΗ (οι ιδιότητες των προϊόντων είναι παρόμοιες με αυτές των αρχικών υλικών) π.χ. παραγωγή σκόνης από εκσκαφές, γεωργικές δραστηριότητες, τριβή γηρασμένων υλικών κ.α. π.χ. βενζίνη, οργανικοί διαλύτες κ.α.

2. ΚΑΥΣΗ C + O2 → CO2 + E1 H2 + 1/2 O2 → H2O + E2 CmHn + (m + n/4) O2 → m CO2 + n/2 H2O + E3 (Βενζίνη) Ε1,2,3 = παραγόμενη ενέργεια

Ουσίες που ρυπαίνουν Από την ατελή και πλήρη καύση της βενζίνης παράγονται: α. Υδρογονάνθρακες ΗC β. Άνθρακας (αιθάλη) C γ. Μονοξείδιο του άνθρακα CO δ. Διοξείδιο του άνθρακα CO2

2. Από την χρήση του ατμοσφαιρικού αέρα στις μηχανές εσωτερικής καύσης παράγονται οξείδια του αζώτου όπως Ν2Ο, ΝΟ και ΝΟ2. 3. Για την βελτίωση της απόδοσης των μηχανών χρησιμοποιούνται πρόσθετα (αντικροτικά υλικά, βελτιωτικά κ.λ.π.)

4. Από την χρήση πετρελαίου και άλλων καυσίμων που περιέχουν θειούχες ενώσεις παράγονται επιπλέον οξείδια του θείου SΟ3 και SΟ2.

Επιπτώσεις αερίων ρύπων στο περιβάλλον και τον άνθρωπο

Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Είναι προϊόν ατελούς καύσης υδρογονανθράκων και άνθρακα Δεσμεύει την αιμοσφαιρίνη του αίματος, σχηματίζοντας σταθερότερο σύμπλοκο [ καρβοξυ-αιμοσφαιρίνη (COHb)]

2. Διοξείδιο του άνθρακα (CO2) Προϊόν τέλειας καύσης υδρογονανθράκων και άνθρακα. Δεν είναι δηλητηριώδες αέριο, μπορεί όμως να προκαλέσει ασφυξία Είναι από τους κυριότερους συντελεστές της εμφάνισης του " φαινομένου του θερμοκηπίου".

3. Οξείδια του Αζώτου (ΝΟx: NO και ΝΟ2) Οξειδώνεται σε ΝΟ2 ΝΟ2 Έχει χρώμα κοκκινο-καφέ και είναι δηλητηριώδες. Ερεθίζει τα μάτια και την μύτη και προσβάλλει το βρογχικό σύστημα και τους πνεύμονες. Παρουσία υγρασίας και αέρα οξειδώνεται σε HNO3 (συστατικό της όξινης βροχής)

Από την φωτοχημική διάσπαση του ΝΟ2 παράγεται όζον στα χαμηλά στρώματα της τροπόσφαιρας. h.v ΝΟ2 → ΝΟ + Ο Ο2 + Ο → Ο3

4. Οξείδια του Θείου (SΟx: SO2 και SΟ3) Αναπνευστικά προβλήματα Συμβολή στη δημιουργία όξινης βροχής (συμβολή κατά 65%)

5. Οζον (Ο3) Δευτερογενής ρύπος. Συναντάται στην ατμόσφαιρα των μεγάλων πόλεων με υψηλό κυκλοφοριακό φόρτο. Είναι ισχυρό οξειδωτικό, προσβάλει με ευχέρεια όλες τις οργανικές ύλες και φυσικά το αναπνευστικό σύστημα. Προκαλεί καταστολή της σύνθεσης του DNA και καταστρέφει την κυτταρική μεμβράνη.

6. Υδρογονάνθρακες (HC) Αποτελούν ή δημιουργούν προϊόντα: Εξάτμισης (παραφίνες, ολεφίνες, αρωματικές ενώσεις). Ατελούς καύσης (αλδεϋδες, κετόνες, καρβοξυλικά οξέα). Θερμικής διάσπασης (ακετυλένιο, αιθυλένιο, πολυκυκλικοί HC).

Οι κυριότερες φωτοχημικές αντιδράσεις είναι: Παρουσία οξειδίων του αζώτου και ηλιακής ακτινοβολίας, οι υδρογονάνθρακες στην ατμόσφαιρα σχηματίζουν νέες δραστικές ενώσεις που γενικά ονομάζονται φωτοχημικά οξειδωτικά (Photochemical Oxidants). – Έχουν ενοχοποιηθεί για καρκινογένεση. Οι κυριότερες φωτοχημικές αντιδράσεις είναι: 1. Σχηματισμός ΝΟ και Ο (πρωτογενής) h.v ΝΟ2 → ΝΟ + Ο 2. Σχηματισμός ελεύθερων ριζών από HC και καρβονυλικές ενώσεις. R-CH2-CH3 + O → R-CH2-CH2. + .OH

Όταν επικρατούν υψηλά επίπεδα ρύπανσης έχει επικρατήσει στην καθομιλουμένη να λέγεται ότι έχουμε «Νέφος» (αιθαλομίχλη) – κυριαρχούσε μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ΄80.

Όταν η ατμοσφαιρική ρύπανση προκαλείται από: CO (μονοξειδίου του άνθρακα) NOx (οξειδίων του αζώτου) O3 (όζοντος) (δευτερογενής ρύπος) HC (υδρογονανθράκων) τα οποία με την παρουσία του ηλιακού φωτός αντιδρούν μεταξύ τους , τότε σχηματίζεται η «φωτοχημική αιθαλομίχλη». Η φωτοχημική αιθαλομίχλη συνδέεται κυρίως με εκπομπές από τροχοφόρα.

(Το νέφος στο Λος Άντζελες δημιουργείται συνήθως από Λόγω της παρόμοιας σύστασής του με το νέφος του Λος Άντζελες, της δεκαετίας του 1970, ονομάζεται και «νέφος τύπου Λος Άντζελες». (Το νέφος στο Λος Άντζελες δημιουργείται συνήθως από θερμοκρασιακή αναστροφή)

Μετεξέλιξη του φωτοχημικού νέφους στα τέλη της δεκαετίας του 1990 είναι το «υδρογονοσωματιδιακό νέφος». Το νέφος αυτό περιέχει (πέραν των CO, NOx) σε μεγάλες ποσότητες: Αεροσωματίδια. Πηγή προέλευσης τους είναι κυρίως οι βιομηχανίες και παρουσιάζουν μεγάλη γκάμα μεγεθών, με πιο επικίνδυνα εκείνα με διαστάσεις έως 10 μικρόμετρα (σκόνη, καπνιά, βαρέα μέταλλα και υδροσταγονίδια). Ενώσεις των υδρογονανθράκων (HC), συμπεριλαμβανομένων και των φωτοχημικών οξειδωτικών. Οι HC προέρχονται από τροχοφόρα (ανεξάρτητα καταλυτικών ή συμβατικών κινητήρων) αλλά και τη χημική βιομηχανία.

Συστατικά του νέφους (αιθαλομίχλης) 7. Αεροσωματίδια Συστατικά του νέφους (αιθαλομίχλης) Δημιουργούν αναπνευστικά προβλήματα (ιδίως στην περιοχή των αεροζόλ, 0,001-100 μm) Προβλήματα και σε εσωτερικούς χώρους από τον καπνό του τσιγάρου Διεισδυτικότητα αντιστρόφως ανάλογη του μεγέθους τους

8. Ενώσεις μολύβδου Προέρχονται  είτε από την εξάτμιση της βενζίνης, η οποία περιέχει οργανομεταλλικές ενώσεις μολύβδου,  είτε από την καύση αυτών των ενώσεων (οξείδια του μολύβδου ή αλογονούχες ενώσεις). Οι οργανικές κυρίως ενώσεις επιδρούν στην λειτουργία της καρδιάς και στο νευρικό σύστημα. Προκαλούν πονοκεφάλους, ναυτία, αναιμία και στα νεαρά άτομα μείωση της ικανότητας αυτοσυγκέντρωσης - μάθησης και υπερκινητικότητα.

Τι είναι η καταλυτική εξάτμιση; Αντιμετώπιση του φαινομένου εμφάνισης υψηλών συγκεντρώσεων Pb στις πόλεις με τη χρήση καταλυτικών εξατμίσεων. Τι είναι η καταλυτική εξάτμιση;

Δεύτερος χώρος αντίδρασης στα αυτοκίνητα Καταλυτική εξάτμιση Δεύτερος χώρος αντίδρασης στα αυτοκίνητα

τα οποία αποτελούν την ενεργή επιφάνεια ενός στρώματος Al2Ο3. Ως καταλύτες χρησιμοποιούνται τα πολύτιμα μέταλλα Λευκόχρυσος (Pt), Ρόδιο (Rh) και Παλλάδιο (Pd), τα οποία αποτελούν την ενεργή επιφάνεια ενός στρώματος Al2Ο3.

Αντιδράσεις που γίνονται σε μια καταλυτική εξάτμιση: CmHn + (m + n/4) O2 → m CO2 + n/2 H2O CO +1/2 O2 → CO2 H2 + ½ O2 → H2O CO + NO →1/2 N2 + CO2 CmHn + 2(m + n/4) NO →(m + n/4) N2 + n/2 H2O + m CO2 H2 + NO →1/2 N2 + H2O

Ποιο είναι όμως το μεγαλύτερο πρόβλημα ρύπανσης που δημιουργείται από τη χρήση καταλυτικής εξάτμισης; Αρωματικοί υδρογονάνθρακες

Για την πληρέστερη καύση των υδρογονανθράκων θα πρέπει η ποσότητα του οξυγόνου να είναι κοντά στο «ιδανικό» Αυτό ορίζεται από το λ Η τιμή λ χαρακτηρίζει την σχέση μεταξύ του συνολικού οξυγόνου που παρέχεται και του οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη καύση των καυσίμων. Συμβατικά αυτοκίνητα: λ = 0.7 - 1.3 Καταλυτικά αυτοκίνητα: λ = 0.95 - 1.05