Atmosférické znečištění Vážný problém od počátku průmyslové revoluce (19. století) – spalování uhlí. Zdroje znečištění jsou přírodní i antropogenní, dnes je většinou způsobeno člověkem.

Zdroj Produkuje Přírodní zdroje atmosférického znečištění Sopky SO2, pevné částice Lesní požáry CO a CO2, NOx, pevné částice Rostliny uhlovodíky, pyly Odumírající rostliny CH4, H2S Půda prach a viry Oceán slané aerosoly, pevné částice

Fotochemický / los Angelský smog (oxidační) Antropogenní atmosférické znečištění Oxid uhelnatý (CO) Fotochemický / los Angelský smog (oxidační) Průmyslový / londýnský smog (redukční) Těkavé organické látky (VOC) Pevné částice (PM) Na jejich šíření mají vliv zejména Vítr Krajinný reliéf Teplotní inverze

Teplotní inverze

Emise, imise a transmise Emise – vypouštění znečišťujících látek do ovzduší Imise – přítomnost nebo obsah látek v ovzduší a jejich účinek na biosféru, tedy důsledek emisí Transmise – přenos látek v atmosféře

Zdroje antropogenních emisí

Vyskytuje se především v troposféře, oxiduje na oxid uhličitý. Oxid uhelnatý Vyskytuje se především v troposféře, oxiduje na oxid uhličitý. CO vzniká nedokonalým spalováním materiálů s obsahem uhlíku, obvykle fosilních paliv. CO se nevratně váže na Fe v hemoglobinu, vzniká karboxyhemoglobin. Vazba CO na hemoglobin je 210x silnější než vazba kyslíku. CO je tudíž extrémně nebezpečný při expozici.

Oxid siřičitý V atmosféře nejrozšířenější sloučenina síry. VLIV NA ROSTLINY: zpomalení tvorby chlorofylu - odbarvování listů a jehličí a následné opadávání snížení úrody odumírání buněk a celých rostlin VLIV NA ČLOVĚKA: dráždivý účinek na horní cesty dýchací (kašel, ztížení dechu), poškození očí při velmi vysokých koncentracích tvorba tekutiny v plicích (edém), prudké otravy

Zdroje, transformace a likvidace SO2 Spalování fosilních paliv a zpracování sulfidických rud jsou největším zdrojem síry v atmosféře. SO2 je oxidován na SO3 reakcí s O2 nebo O3 a následně s vodou – vzniká kyselina sírová, jedna ze složek kyselých dešťů: SO3(g) + H2O(l)  H2SO4(aq) Odstraňovat síru z uhlí a ropy je příliš nákladné, proto se odstraňuje až SO2 z emisí po spalování SO2 se z kouřových plynů odstraňuje obvykle sorpčními procesy, např. suchou cestou s CaO nebo mokrou cestou s Ca(OH)2

Jedna z technologií odstraňování SO2 z kouřových plynů Další oxidací vzniká CaSO4·2H2O – tzv. energetická sádra

Biogeochemický cyklus síry

Vývoj emisí SO2 v ČR v 90. letech

Rozložení emisí SO2 v ČR

Oxidy dusíku, NOx Hlavním atropogenním zdrojem je energetika a automobilová doprava NO2 (oxid dusičitý) je žlutohnědý plyn, dráždivý, toxický, je součástí fotochemického smogu. NO (oxid dusnatý) je bezbarvý plyn, rovněž je součástí fotochemického smogu, působí zejména na centrální nervovou soustavu N2O (oxid dusný) je poměrně málo reaktivní, má dlouhou dobu setrvání v troposféře a proniká i do stratosféry, kde může mít vliv na koncentraci ozonu. Oxidy dusíku jsou prekurzorem fotochemického smogu.

Biogeochemický cyklus dusíku

Souvislost emisí NOx se silniční dopravou a energetikou

Vývoj emisí NOx v ČR v 90. letech

Rozložení emisí NO2 v ČR

Ve vzduchu poměrně rychle degradují na oxidační produkty. Těkavé organické látky - VOC Patří mezi ně především organické sloučeniny s vysokým tlakem nasycených par a nízkou teplotou varu: aldehydy, ketony, uhlovodíky a jejich deriváty (např. formaldehyd, aceton, toluen, tetrachloroetylen…) V převážné míře antropogenního původu, některé vznikají i přirozenou cestou. Zčásti kancerogenní, většina má dráždivé účinky a způsobují chronická onemocnění. Ve vzduchu poměrně rychle degradují na oxidační produkty.

kondenzační jádra oblačnosti „plynulá“ kondenzace vody optické jevy Tuhé částice – PM (Particulate Matter) a aerosoly Prachové částice z oxidů kovů nebo solí (zvláště síran amonný), saze. Sorbují na sebe další atmosférické znečištění, např. polykondenzované aromatické uhlovodíky. Velikost do 10 m. Pozitivní role kondenzační jádra oblačnosti „plynulá“ kondenzace vody optické jevy Negativní role zastínění povrchu Země poškozování povrchů přírodnin i lidských produktů distribuce škodlivin – zvláště nebezpečné při respiraci

Rozložení emisí PM10 v ČR

Redukční smog (průmyslový, londýnský smog) – vzniká interakcí městského a průmyslového kouře s mlhou, vyskytující se zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty. Hlavní složkou je SO2, PM a kyseliny (sírová, dusičná, chlorovodíková). ztěžuje dýchání, dráždí sliznice, dušení v roce 1952 zemřelo v Londýně během 3 dnů 4000 lidí

Oxidační smog (fotochemický, los Angelský smog) – vytváří se v městských oblastech vlivem dopravy a slunečního záření, hlavní složkou je fotochemicky vzniklý ozón, reakce je katalyzovaná NOx poškozuje sliznici, ztěžuje dýchání, způsobuje alergická onemocnění

O(g) + O2(g) + M(g)  O3(g) + M*(g) Vznik fotochemického smogu Při spalování, např. v motorech, vzniká NO: N2(g) + O2(g)  2NO(g) Ve vzduchu se NO rychle oxiduje: 2NO + O2(g)  2NO2(g) Slunečním zářením se NO2 rozkládá: NO2(g) + h  NO(g) + O(g) Radikál kyslíku vzniklý fotodisociací NO2 může reagovat s O2 na O3, klíčovou složku smogu: O(g) + O2(g) + M(g)  O3(g) + M*(g) V troposféře je ozón nežádoucí, protože O3 je toxický a reaktivní. Ozónu se nedostává ve stratosféře, ale v troposféře, kde vytváří smog, je ho příliš mnoho…

Schéma vzniku fotochemického smogu

Důsledky působení imisí - souhrn ohrožení života lidí - dráždí oční sliznici, poškozování horních cest dýchacích, alergická onemocnění okyselení půdy a vodních toků - projevuje se hlavně tam kde je nedostatek vápníku, který by kyseliny neutralizoval. Škody na rybách se projevují pod hodnoty 6,5 pH, pod 5 pH je voda „mrtvá“ škody na lesních porostech – od pol. 70 let rozsah škod daleko nad přirozenou úroveň – hlavně střední Evropa, Sev. Amerika. V současné době je ve střední Evropě poškozena více než ½ lesních porostů – příčiny jsou různé, často se vzájemně (synergicky) posilují. škody na majetku a uměleckých dílech – zejména oxid siřičitý rozrušuje strukturu staveb a uměleckých památek, způsobuje korozi skla, kovů

Poškozování lesů imisemi a) zachytávání škodlivin na listech a jehličí – vede k poškozování chlorofylu a xantofylu (zelené a žluté barvivo), porušování buněčných membrán, odumírání buněk a tkání, k poruchám dýchání, u živočichů leptá sliznici b) klimatické příčiny – v některých případech jsou stromy ne zcela zničeny, ale pouze oslabeny a potom jsou velmi náchylné ke klimatickým podmínkám – zejména suchá léta, mrazivé zimy a silný vítr (normálně se les zotaví, pokud není oslaben imisemi) c) nákazy a hmyz – např. kůrovec. Působí podobně jako klimatické škody synergicky s poškozením imisemi a nevhodným hospodařením v lesích d) odumírání symbiotických hub

Poškozování lesů imisemi e) okyselení půdy – při nízkém pH dochází k vyplavování minerálních živin z půdy (Ca, Mg, Na, K) – jsou uvolněny a vyplaveny a místo nich nastupují toxické ionty, zejména Al3+ – dochází k postupné otravě f) disproporce ve výživě stromu – kyselé deště jsou dobrým hnojivem, protože obsahují množství NOx – v půdě se však nedostává hořčíku, který je nezbytnou součástí chlorofylu – strom rychle dorůstá, ale do nových jehlic si musí půjčovat živiny ze starších – ty žloutnou a opadávají. Přírůstky dřeva jsou proto mnohdy vysoké, dřevo je však řidší, méně pevné a náchylné ke zlomům