Poluarea atmosferica implica emanarea de substante daunatoare organismelor vii, in atmosfera. Poluanti precum oxizii de sulf si azot, cloro-fluoro-carburile, dioxidul de carbon, monoxidul de carbon, si funinginea(carbunele) sunt pricipalii contribuitori la poluarea atmosferica. Poluarea atmosferica poate afecta de asemenea ecosistemele acvatice si terestre daca poluantii se dizolva in apa sau precipita sub forma de ploaie.
Se estimeaza ca poluarea atmosferica contribuie anual la aproximativ 120.000 de decese in SUA. In fiecare an dezvoltarea industriei genereaza miliarde de tone de materiale poluante.
Cauzele poluarii atmosferice
Poluantii primari sunt acei poluanti atmosferici emanati direct in atmosfera, de exemplu particulele de funingine, dioxidul de sulf si oxizii de azot. Poluantii secundari sunt produsi prin reactii intre poluantii primari. De exemplu, ozonul se formeaza deasupra arealelor urbane prin reactii dintre poluantii primari si componentii normali ai atmosferei. Monoxidul de carbon si oxizii de azot sunt principalii poluanti emisi de arderile de combustibil. Funinginea si dioxidul de sulf sunt poluantii primari produsi in principal prin arderile de combustibili fosili in centralele energetice, precum petrolul si carbunele. In fiecare an peste 1 miliard de tone de astfel de materiale intra in compozitia atmosferei prin aceste procese. Poluantii au tendinta de a se gasi numai in anumite zone.
O semnificanta parte a industriei si a transporturilor se bazeaza pe combustibili fosili. Pe masura ce acesti combustibili sunt consumati, in atmosfera sunt eliminate particule chimicale de materii poluante. Cu toate ca un mare numar de astfel de chimicale contribuie la poluarea atmosferica, cele mai multe dintre ele contin carbon, sulf si azot. Combustia carbonului, a petrolului si a benzinei este raspunzatoare pentru majoritatea poluantilor atmosferici. Mai mult de 80% din dioxidul de sulf, 50% din oxidul de azot, si intre 30 si 40% din materia poluanta emanata in atmosfera de catre SUA, sunt produse de combustibili fosili, centrale electrice, boilere industriale si furnale reziduale; 80% din monoxidul de carbon si 40% din oxidul de azot si hidrocarburi rezulta din arderea gazului si a combustibililor diesel. Alte materiale poluante pot avea sursa de emitere industria metalelor (fier, zinc, plumb, cupru), rafinariile petrolifere, uzinele de ciment si cele in care se obtine acidul azotic si acidul sulfuric. Aceste chimicale interactioneaza intre ele dar si cu razele ultraviolete din razele solare cu intensitati periculoase.
Smogul se formeaza in areale urbane, in acele locuri in care exista un mare numar de automobile, cand dioxidul de azot este descompus de razele solare, eliberandu-se ozonul, aldehide si cetone. Smogul poate cauza severe probleme medicale. Cand dioxidul de sulf si oxidul azotos se transforma in acid sulfuric si acid azotic in atmosfera, aceste substante precipita sub forma de ploaie, asa numita ploaie acida. Ploaia acida este o grava problema globala pentru ca foarte putine specii sunt capabile sa supravietuiasca in asemenea conditii.
Controlarea poluarii atmosferice
Cele mai sensibile strategii de control ale poluarii atmosferice implica metode ce reduc, colecteaza, capteaza sau retin poluanti inainte ca ei sa intre in atmosfera. Din punct de vedere ecologic, reducand emisiile poluante cu o marire a randamentului energetic si prin masuri de conservare, precum arderea de mai putin combustibil este strategia preferata. Influentand oamenii sa foloseasca transportul in comun in locul autovehiculelor personale, ajuta de asemenea la imbunatatirea calitatii aerului urban.
Poluantii potentiali pot exista in materialele ce intra in procese chimice sau in procese de combustie(ca de exemplu plumbul din benzina). Metode de controlare a poluarii atmosferice includ si indepartarea materialelor poluante direct din produsul brut, inainte ca acesta sa fie folosit, sau imediat dupa ce s-a format, dar si alterarea proceselor chimice ce duc l-a obtinerea produsului finit, astfel incat produsii poluanti sa nu se formeze sau sa se formeze la nivele scazute. Reducerea emisiilor de gaze din arderea combustibililor folositi de catre automobile este posibila si prin realizarea unei combustii cat mai complete a carburantului sau prin recircularea gazelor provenite de la rezervor, carburator si motor, dar si prin descompunerea gazelor in elemente putin poluante cu ajutorul proceselor catalitice. Poluantii industriali pot fi la randul lor captati in filtre, precipitatori electrostatici etc.
Efecte pe scara-larga
Inaltele cosuri de fum pe care le folosesc industriile si filtrele lor nu indeparteaza substantele poluante doar prin propulsarea lor in straturile inalte ale atmosferei, asa ca se considera posibilitatea sa se reduca concentratia agentilor poluanti in arealul respectiv, in locul unde se produc. Poluantii pot fi insa transportati la mari distante de locul originar al emisiei, si pot produce efecte adverse in alte areale. Emisiile de sulf si de azot din America centrala si de est, cauzeaza ploi acide in statul New York, New England si in estul Canadei. Nivelul pH-ului sau aciditatea multor lacuri din acele zone a fost dramatic deteriorata de aceasta ploaie acida astfel ca intreaga populatie de peste din lacurile respective a fost distrusa. Efecte similare au fost semnalate si in Europa. Emisiile de dioxid de sulf si reactiile de formare ale acidului sulfuric pot fi de asemenea responsabile pentru atacul asupra stancilor si a rocilor la mari distante de sursa de poluare.
Cresterea pe scara mondiala a consumului de petrol si carbune inca din anii '40 au condus la cresteri substantiale de dioxid de carbon. Efectul de sera ce rezulta din aceasta crestere de CO2 , ce permite energiei solare sa patrunda in atmosfera, dar reduce reemisia de raze infrarosii de la nivelul Pamantului, poate influenta tendinta de incalzire a atmosferei, si poate afecta climatul global si prin acest lucru calota glaciara de la poli s-ar topi partial. O posibila marire a paturii de nori sau o marire a absortiei excesului de CO2 de catre Oceanul Planetar, ar putea stopa partial efectul de sera, inainte ca el sa ajunga in stadiul de topire a calotei glaciare. Oricum, rapoarte de cercetare ale SUA, eliberate in anii '80 indica faptul ca efectul de sera este in crestere si ca natiunile lumii ar trebui sa faca ceva in aceasta privinta.
Pricipalele fenomene poluante
1. Smogul
Smogul este un amestec de ceata solida sau lichida si particule de fum formate cand umiditatea este crescuta, iar aerul este atat de calm incat fumul si emanatiile se acumuleaza langa sursele lor. Smogul reduce vizibilitatea naturala si adesea irita ochii si caile respiratorii, si se stie ca este cauza a mii de decese anual. In asezarile urbane cu densitate crescuta, rata mortalitatii poate sa creasca in mod considerabil in timpul perioadelor prelungite de expunere la smog, mai ales cand procesul de inversie termica realizeaza un plafon de smog deasupra orasului.
Smogul fotochimic este o ceata toxica produsa prin interactia chimica intre emisiile poluante si radiatiile solare. Cel mai intalnit produs al acestei reactii este ozonul. In timpul orelor de varf in zonele urbane concentratia atmosferica de oxizi de azot si hidrocarburi creste rapid pe masura ce aceste substante sunt emise de automobile sau de alte vehicule. In acelasi timp cantitatea de dioxid de azot din atmosfera scade datorita faptului ca lumina solara cauzeaza descompunerea acestuia in oxid de azot si atomi de oxigen. Atomii de oxigen combinati cu oxigenul molecular formeaza ozonul. Hidrocarburile se oxideaza prin reactia cu O2, si reactioneaza cu oxidul de azot pentru a produce dioxidul de azot. Pe masura ce se apropie mijlocul zilei, concentratia de ozon devine maxima, cuplat cu un minimum de oxid de azot. Aceasta combinatie produce un nor toxic de culoare galbuie cunoscut drept smog fotochimic. Smogul apare adesea in zonele oraselor de coasta si este o adevarata problema a poluarii aerului in mari orase precum Atena, Los Angeles, Tokyo.
Los Angeles este o aglomeratie urbana-suburbana cladita pe coasta deluroasa, avand in vecinatate la sud si la est Oceanul Pacific. Muntii se intind la est si la nord; de asemenea la nord se gaseste San Fernando Valley, o parte a orasului cu aproximativ o treime din populatia orasului care este separata de Hollywood si de centrul orasului de Muntii Santa Monica si de Parcul Griffith, spatiul cel mai mare de recreere al orasului. Los Angeles-ul face legatura intre regiunile sale prin intermediul unor mari autostrazi de otel si beton - faimosul sistem de sosele - construit pentru transportul rapid, la mari viteze, dar care este de obicei congestionat de trafic. Smogul produs de gazele de esapament ale masinilor sau de alte surse este o problema continua a poluarii. Un sistem de cai ferate orasenesc opereaza din 1993; cand va fi terminat in anul 2001, sistemul va lega 36.5 km de linii subterane cu aproximativ 645 km de linii.
Tokyo este capitala si cel mai mare oras al Japoniei, precum si unul dintre cele mai populate orase ale lumii, dupa statisticile din anul 1993, metropola insumand 11.631.901 de persoane. Orasul este centrul cultural, economic si industrial al Japoniei. Industria este concentrata in zona Golfului Tokyo, extinzandu-se spre Yokohama, producand aproape o cincime din totalul de produse economice, acestea cuprinzand: industria grea (cu mai mult de doua treimi din total), si industria usoara, care este foarte diversificata: produse alimentare, textile, produse electronice si optice, masini, chimicale, etc.
Aceasta vasta dezvoltare economica implica si un grad ridicat al poluarii, datorat emanarii de substante nocive in atmosfera in urma proceselor de productie. De asemenea, numarul mare de autovehicule contribuie la cresterea cantitatii de noxe din atmosfera. Pentru a se reduce gradul de poluare, autoritatile locale incurajeaza folosirea transportului in comun, cum sunt metrourile si trenurile de mare viteza, care fac legatura dintre diferitele parti ale orasului. De asemenea, se recurge la modernizarea sistemului de sosele pentru a se evita aglomerarile si blocajele rutiere. Totusi mai sunt prezente probleme in traficul rutier in anumite zone ale metropolei.
Mexico City este capitala statului Mexic, fiind cel mai mare oras al acestei tari. Este, totodata, si cel mai oras al emisferei vestice si reprezinta centrul cultural, economic si politic al tarii, avand o populatie de 8.236.960 de locuitori, conform statisticilor facute in anul 1990. In acest oras se produce aproximativ o jumatate din productia economica a Mexicului, aceasta fiind reprezentata de: industria textila, chimica si farmaceutica, electrica si electrotehnica, precum si o dezvoltata industrie; aditional la acestea se mai dezvolta si industria usoara, industria alimentara si cea textila.
2. Ploaia acida
Ploaia acida este un tip de poluare atmosferica, formata cand oxizii de sulf si cei de azot se combina cu vaporii de apa din atmosfera, rezultand acizi sulfurici si acizi azotici, care pot fi transportati la distante mari de locul originar producerii, si care pot precipita sub forma de ploaie. Ploaia acida este in prezent un important subiect de controversa datorita actiunii sale pe areale largi si posibilitatii de a se raspandi si in alte zone decat cele initiale formarii. Intre interactiunile sale daunatoare se numara: erodarea structurilor, distrugerea culturilor agricole si a plantatiilor forestiere, amenintarea speciilor de animale terestre dar si acvatice, deoarece putine specii pot rezista unor astfel de conditii, deci in general distrugerea ecosistemelor.
Problema poluarii acide isi are inceputurile in timpul Revolutiei Industriale, si efectele acesteia continua sa creasca din ce in ce mai mult. Severitatea efectelor poluarii acide a fost de mult recunoscuta pe plan local, exemplificata fiind de smog-urile acide din zonele puternic industrializate, dar problema s-a ridicat si in plan global. Oricum, efectele distructive pe areale in continua crestere a ploii acide au crescut mai mult in ultimele decenii. Zona care a primit o atentie deosebita din punct de vedere al studierii sale, o reprezinta Europa nord-vestica. In 1984, de exemplu, raporturi privind mediul ambiant indica faptul ca aproape o jumatate din masa forestiera a Padurii Negre din Germania, au fost afectata de ploi acide. Nord-estul Statelor Unite si estul Canadei au fost de asemenea afectate in special de aceasta forma de poluare.
Emisiile industriale au fost invinuite ca fiind cauza majora a formarii ploii acide. Datorita faptului ca reactiile chimice ce decurg in cadrul formarii ploii acide sunt complexe si inca putin intelese, industriile au tendinta sa ia masuri impotriva ridicarii gradului de poluare a acestora, si de asemenea s-a incercat strangerea fondurilor necesare studiilor fenomenului, fonduri pe care guvernele statelor in cauza si-au asumat raspunderea sa le suporte. Astfel de studii eliberate de guvernul Statelor Unite in anii '80, implica industria ca fiind principala sursa poluanta ce ajuta la formarea ploii acide in estul Statelor Unite si Canada. In 1988 o parte a Natiunilor Unite, Statele Unite ale Americii si alte 24 de natiuni au ratificat un protocol ce obliga stoparea ratei de emisie in atmosfera a oxizilor de azot, la nivelul celei din 1987. Amendamentele din 1990 la Actul privind reducerea poluarii atmosferice, act ce a fost semnat inca din 1967, pun in vigoare reguli stricte invederea reducerii emisiilor de dioxid de sulf din cadrul uzinelor energetice, in jurul a 10 milioane de tone pe an pana pe data de 1 Ianuarie,2000. Aceasta cifra reprezinta aproape jumatate din totalul emisiilor din anul 1990.
Studii publicate in 1996 sugereaza faptul ca padurile si solul forestier sunt cu mult mai afectate de ploaia acida decat se credea prin anii '80, si redresarea efectelor este foarte lenta. In lumina acestor informatii, multi cercetatori cred ca amendamentele din 1990 in vederea reducerii poluarii si a purificari aerului, nu vor fi suficiente pentru a proteja lacurile si solurile forestiere de viitoarele ploi acide.
3. Disparitia stratului de ozon
Stratul de ozon este o regiune a atmosferei de la 19 pana la 48 km altitudine. Concentratia maxima de ozon de pana la 10 parti pe milion are loc in stratul de ozon. Asadar ozonul se formeaza prin actiunea razelor solare asupra oxigenului. Aceasta actiune are loc de cateva milioane de ani, dar compusii naturali de azot din atmosfera se pare ca au mentinut concentratia de ozon la un nivel stabil. Concentratii ridicate la nivelul solului sunt periculoase si pot provoca boli pulmonare. Cu toate acestea insa, datorita faptului ca stratul de ozon din atmosfera protejeaza viata pe Pamant de radiatiile solare, acesta este de o importanta critica. De aceea, oamenii de stiinta au fost ingrijorati cand au descoperit in anii '70 ca produsele chimice numite cloro-fluoro-carburi folosite indelung ca refrigerenti si in spray-urile cu aerosoli sunt o posibila amenintare a stratului de ozon. Eliberate in atmosfera, aceste chimicale se ridica si sunt descompuse de lumina solara, clorul reactionand si distrugand moleculele de ozon - pana la 100.000 de molecule de ozon la o singura molecula de C.F.C. Din aceasta cauza folosirea acestor tipuri de compusi chimici a fost interzisa in Statelele Unite si nu numai. Alte chimicale, ca de exemplu halocarburile bromurate ca si oxizii de azot din ingrasaminte, pot de asemenea ataca stratul de ozon. Distrugerea stratului de ozon ar putea cauza cresterea numarului de cancere de piele si a cataractelor, distrugerea de anumite culturi, a planctonului si cresterea cantitatii de dioxid de carbon datorita scaderii vegetatiei.
Incepand din anii '70 cercetatorii stiintifici care lucrau in Antarctica au detectat o pierdere periodica a stratului de ozon din atmosfera. Studiile conduse cu baloane de inalta altitudine si sateliti meteorologici indica faptul ca procentul total de ozon de deasupra zonei Antartice este in declin. Zborurile pe deasupra regiunilor Arctice au descoperit o problema asemanatoare.
