LUGBESOEDELING AS BIOLOGIESE GEVAAR

deur

A. H. P. ENGELBRECHT M.SC. (PRE'I).• PH.D. (CALIFORNIA)

Rede uitgespreek by die aanvaarding van die amp van Hoogleraar in Plantkunde aan die Randse Afrikaanse Universiteit op

Woensdag 15 Oktober 1969 om 8.00 nm.

Publikasiereeks van die Randse Afrikaanse Universiteit

A 24 JOHANNESBURG

1970

Die Publikasies van die Randse Afrikaanse Universiteit verskyn in die volgende reekse:

A: INTREEREDES EN LESINGS,

B: NAVORSING DEUR DOSENTE EN STUDENTE.

Die menings hierin uitgespreek, is die van die skrywer en nie noodwendig die van die Universiteit rue.

© KOPIBREG RANDSB AFluKAANSB UNIYBRSITEIT, 1970 -74148­

Air Pollution as a Biological Danger

SUMMARY Air pollution is a world wide problem. It has been known

for centuries and had its origin towards the end of the 13th century when coal became popular as a fuel. The problem of air pollution was largely ignored until air pollution disasters occurred in Belgium (1930), in the U.S.A. (1948), and in England (1952 and 1956). These disasters were caused by high concen­trations of sulphur dioxide, and were accompanied by a large number of human fatalities.

A new kind of air pollution, exhaust gas, developed with the increase in the number of motor vehicles. This was first noticed in Los Angeles, U.S.A. Exhaust gas usually consists of a mixture of carbon monoxide, nitrogen oxides, hydrocarbons and lead. In the presence of sunlight the nitrogen oxides and hydrocarbons react with the atmospheric oxygen to form second­ary compounds like ozone and peroxyacetyl nitrate. These secondary compounds cause considerable damage to plants and led to extensive crop losses in Southern California.

In South Africa the problem of air pollution has not reached the critical stage yet, but with the increased industrialisation rate in this country, more and stricter control measures will be required. A serious air pollution problem could, however, develop with the increase in the number of motor vehicles in South Africa. With the projected number of four million vehicles by 1990, an annual petrol consumption of about 3 870 million litre can be expected. The use of this volume of petrol will cause a daily production of 9 000 metric ton of carbon monoxide, 1 800 metric ton of hydrocarbons, 480 metric ton of nitrogen oxides and 45 metric ton of lead as air pollutants. Fifteen per cent of this will be produced in the city of Johannesburg.

Meneer die Rektor en Vise-kanselier,

Lede van die Raad,

Meneer die Dekaan,

Kollegas,

Dames en here,

As gevolg van die mens se gejaag na selfverryking en voor­uitgang het hy omtrent alle beperkinge opsy gestoot sodat die punt nou bereik is waar die mens besig is om homself en sy omgewing in gevaar te stel. Een van die belangrikste bronne vir die onderhoud van lewe op aarde is ons atmosfeer, en dit is juis hierdie bron wat op die oomblik gevaar loop om so besoedel te raak dat, as daar nie nou strenge beheermaatreels ingestel word nie, dit hoogswaarskynlik onmoontlik sal word vir lewe, soos ons dit vandag ken, om voort te bestaan.

Die mens besoedel die lug deur die verbranding van brand­stof vir die vorming van energie, verbranding van afval en deur gas- en aerosol-produkte gevorm by nywerhede en fabrieke. Volgens die Pooise klassifikasie word daar tussen meer as 700 verskillende soorte besoedelingsbronne onderskei.

Selfs in Suid-Afrika is hierdie probleem nie een wat maar gei"gnoreer kan word nie. Ter ondersteuning hiervan haal ek die volgende opskrifte uit Suid-Afrikaanse koerante aan wat gedurende die afgelope paar maande verskyn het:

5

"Pretoria-rookmis - oorsaak van longkwale" "Kernontploffings se uitsakkings kan mensdom uitwis" "Vuillug kan tweede ystyd laat ontstaan". Waar ons dus nou met trots na Suid-Afrika verwys as die

werkswinkel en kragbron van Afrika, moet ons ook terselfdertyd besef dat hierdie prestasie nie sonder sy prys aan probleme is nie. Een van die grootste hiervan is lugbesoedeling.

Alhoewel daar 'n geringe hoeveelheid natuurlike lugbesoede­ling voorkom, is die probleem soos ons dit vandag ken, 'n mens­gemaakte een. Onder natuurlike lugbesoedeling kan dinge soos mikroorganismes, see-sproei, vulkaniese uitbarstings, brande, verrottende organiese materiaal en vlugtige bestanddele afgegee deur woude gereken word. Van belang is miskien net die laaste geval, nl. lugbesoedeling veroorsaak deur vlugtige plantaardige verbindings. Dit word veral bokant konifere woude aangetref. Oor die algemeen het hierdie plante 'n hoe terpeen-inhoud. Die vlugtige terpeen word vrygestel en deur middel van foto­chemiese reaksies, d.w.s. chemiese reaksies wat onder die invloed van lig plaasvind, geoksideer. Die nuwe produkte op die manier gevorm, is gewoonlik as 'n ligblou waas bokant die woude sigbaar.

Mensgemaakte lugbesoedeling is egter nie 'n probleem van die afgelope paar dekades nie, maar is reeds vir die afgelope 700 jaar bekend. Hiermee laat ons egter die grotbewoners en hul rookgevulde spelonke buite rekening. Die moderne lugbesoede­lingsprobleem het sy ontstaan gehad aan die einde van die dertiende eeu toe steenkool vryelik as vuurmaakmiddel begin gebruik is. Tot vandag toe is die verbranding van steenkool en ander fossiele brandstowwe nog steeds die grootste bron van lugbesoedeling. Vanaf die relatief onskuldige begin van steen­koolverbranding het die probleem van lugbesoedeling so vererger dat dit nou 'n sterk ekonomiese faktor is. Die totale ekonomiese verliese deur lugbesoedeling veroorsaak, kan op miljoene rande gestel word. Dit sluit beskadiging van plante, veeverliese, kor­rosie en bevuiling van materiaal en geboue en belemmering van grond- en lugvervoer in. In die V.S.A. aIleen veroorsaak lug­besoedeling jaarliks verliese in die landbou ten bedrae van R230 miljoen.

Van groter belang egter is die invloed van lugbesoedeling op die gesondheid van die mens. Dit sluit nie net die invloed van strawwe lugbesoedelingsperiodes in nie, maar ook die invloed veroorsaak deur die langdurige inaseming van besoedelde lug soos algemeen in stede aangetref word.

6

mSTORIESE OORSIG

Soos ek reeds gemeld het, het die moderne lugbesoedelings­probleem sy oorsprong reeds aan die einde van die dertiende eeu gehad. Reeds gedurende die bewind van Eduard I (1272 - 1307) is daar in Engeland gekla oor die gebruik van laegraadse steen­kool. Ten spyte van die klagtes het die probleem so vererger dat daar gedurende die bewind van Eduard II (1307-1327) 'n persoon aangekla en met marteling gestraf is vir die besoedeling van die lug met 'n "verpestende stank" deur sy gebruik van steenkool. Koning Richard III (1377-1399) het begin met die instelling van beheer oor die gebruik van steenkool om sodoende lugbesoedeling te bekamp.

Alhoewel beheermaatreels toegeneem het, het die probleem so vererger dat daar gedurende 1819 'n komitee deur die Britse parlement aangestel is met die opdrag om lugbesoedeling te ondersoek. Soos dit maar met allle goeie komitees gaan, het hierdie een Of geen aanbevelings gemaak nie, of, indien weI, is die aanbevelings nooit ten uitvoer gebring nie.

Die probleem het maar sonder enige beheermaatreels sy gang gegaan en toegeneem totdat daar gedurende Desember 1930 sestig persone as gevolg van lugbesoedeling in die Maas­vallei in Belgie oorlede is.

'n Vyftien myI lange gedeelte van die Maasvallei is hoogs gelndustrialiseerd. Gedurende Desember 1930 was die hele Belgie bedek met 'n digte mis wat gedeeltelik veroorsaak is deur antisikloniese weersomstandighede. Gepaard met hierdie digte mistoestand was daar ook nog 'n temperatuursinversie in die Maasvallei aanwesig.

Normaalweg styg warm lug van die aarde af op en op hierdie wyse word besoedeling gewoonlik vanaf die aarde versprei. Soms word daar egter 'n laag warm lug bokant die kouer lug wat aan die aarde se oppervlakte aanwesig mag wees, gevorm. Hierdie laag warm lug reageer dan soos 'n soort deksel wat ver­hoed dat die lug vanaf die grond opstyg. So 'n toestand is bekend as 'n inversie. Op hierdie manier word die besoedelde lug verhoed om op te styg en 'n akkumulasie van besoedelde lug vind dan naby die oppervlakte van die aarde plaas.

Aan die begin van die derde dag van hierdie abnormale weersomstandighede het die mense in die hoogs gelndustriali­seerde gedeelte van die Maasvallei begin kla oor respiratoriese aandoenings. Etlike duisende mense het siek geword en uitein­delik is sestig oorlede. Dit was 10· 5 keer die normale sterftesyfer

7

vir die gebied. Persone van albei geslagte en van aile ouder­domme is aangetas. Die siekte het gewoonlik begin met 'n irritasie van die slymvliese, maar veral van die respiratoriese sisteem. Die dominante simptome was keelirritasie, heesheid, hoes, kort­heid van asem, benoudheid van die bors, naarheid en vomering. Die sterftes het meestal onder ouer persone voorgekom.

Daar is dadelik met die ondersoek na die oorsaak van hierdie anbormale sterftes begin. Behalwe die ongewone weers­omstandighede het daar niks abnormaals plaasgevind wat die siektes kon veroorsaak het nie.

Die afvalgasse van hierdie gebied het hoofsaaklik bestaan uit swaeldioksied, swaeloksied en swaeltrioksied, en tesame met mis en ander vaste deeltjies in die lug het dit aerosols gevorm wat diep die longe ingevoer is. As gevolg van die inversielaag kon die natuurlike verspreiding van die afvalgasse nie plaasvind nie en het dit in abnormale konsentrasies opgehoop en aanleiding gegee tot die respiratoriese aandoening en die abnormale sterfte­syfer.

Die volgende groot lugbesoedelingsramp het teen die einde van Oktober 1948 in die dorp Donora in die staat Pennsylvania, V.S.A., plaasgevind. Die dorp is gelee in die Monongahe1arivier­vallei en die nywerhede in die dorp bestaan uit 'n groot staal­fabriek en 'n groot sinkreduksiefabriek.

Gedurende die oggend van 27 Oktober 1948 het die atmosfeer bokant Donora baie stil geraak, 'n inversie is gevorm en die dorp is met 'n digte mislaag omhul. Die natuurlike verspreiding van die besoedelingsprodukte kon nie plaasvind nie en 'n akkumulasie van die produkte het plaasgevind. Hierdie abnormale weers­omstandighede het geduur tot 31 Oktober, toe dit verander het en 'n reenbui die lug gesuiwer het. Gedurende die vier dae van abnormale weersomstandighede was daar 'n groot aantal gevalle van respiratoriese siektes en uiteindelik is 6000 van die 14000 inwoners van Donora aangetas. Sewentien persone is as gevolg van die respiratoriese siektes oorlede. Dit is 8 .5 keer die normale sterftesyfer. Groot getalle troeteldiere soos honde, katte en kanaries het ook gedurende hierdie tydperk omgekom. Die siektesimptome by die inwoners van Donora was dieselfde as die gevind by die inwoners van die Maasvallei, en ook hier het die sterftes meestal onder die ouer mense voorgekom.

Weer was die inaseming van hoe konsentrasies swaeldioksied die oorsaak van die siektes en sterftes.

Die grootste lugbesoedelingsramp van aile tye het gedurende Desember 1952 in Londen plaasgevind toe daar binne twee

8

weke 4 000 persone weens die gevolge van lugbesoedeling gesterf het. Binne die vo1gende twee maande het nog 8 000 as gevolg van die nagevolge van die lugbesoedelingsepisode gesterf.

Weer eens was die weerstoestand 'n digte mis gepaard met 'n temperatuursinversie. Binne twaalf uur nadat die digte mis ~egin het met die daaropvolgende akkumulasie van lugbesoede­hng, het groot getalle mense respiratoriese aandoeninge begin ontwikkel.

S:-vaeldioksi~d was weer die oorsaak van die aandoeninge, maa~ III teenstelhng met die toestand soos aangetref in die Maas­vallel en Donora met hu1 nywerhede, is sestig persent van die swaeldioksied in London afkomstig van huisvure. Konsentrasies van tot 0·7 dele per miljoen (d.p.m.) is gedurende hierdie episode gevind. Dit was omtrent ses keer die normale konsentrasie van swaeldioksied in Londen.

Hierdie ramp is gevolg deur nog een gedurende 1956 toe 1 000 persone gesterf het en een gedurende 1962 toe 600 persone gesterf het as gevolg van lugbesoedeling.

Swaeldioksied is dan ook die hoofbestanddeel van 1ug­besoedeling in Brittanje en reeds gedurende 1948 was daar as ge:,?lg van die ver~ran~ing van steenkool en sy produkte 4·7 mI1Joen ton swaeldlOksled as lugbesoedelingsmateriaa1 gevorm. 1.5 miljoen hiervan is afkomstig van huisvure.

LOS ANGELES-TIPE VAN BESOEDELING Intussen het gedurende en na die Tweede Wereldoorlog 'n

nuwe tipe lugbesoedeling ontstaan. Dit is die sogenaamde Los Angeles-rookmis. Dit word so genoem omdat dit vir die eerste keer in Los Angeles waargeneem is. In teenstelling met die ander tipes rookmis, wat hoofsaaklik afkomstig is van nywerhede en die verbranding van steenkool, word die Los Angeles-tipe hoof­saaklik gevorm deur die verbranding van brandstof in motor­voertuie en die inwerking van sonlig op hierdie verbrandings­produkte. Later word hierdie tipe rookmis meer volledig behan­del.

Bogenoemde gevalle van ernstige rookmis-episodes is nie geYsoleerde gevalle nie; soortgelyke toestande kom oor groot gedeeltes van die aarde voor.

BESTANDDELE VAN BESOEDELDE LUG Ons het reeds gesien dat die oksiede van swael een bestand­

dee1 is van besoedelde lug. Daar is egter 'n hele reeks bestand­dele in besoedelde lug.

9

Die mees sigbare gedeelte van besoedelde lug is die rook wat daagliks gevorm word en uitgestort word deur miljoene huisskoorstene, kragstasies, fabrieke, verbrandingsoonde en vullishope. Hierdie sigbare gedeelte bestaan hoofsaaklik uit klein deeltjies koolstof, as, olie, ghries en mikroskopiese deeltjies van metale en metaaloksiede. Die sigbare gedeelte maak slegs tien persent van die besoedelde lug uit, terwyl negentig persent uit onsigbare maar potensieel dodelike gasse bestaan.

Die negentig persent kan uit die volgende bestaan: Swaeldioksied, swaeltrioksied, swaelwaterstof, koolstofmonok­sied, koolstofdioksied, stikstofoksied, stikstofdioksied, oksidante, bv. osoon, waterstoffluoried, sulfate, chloriede, nitrate, organiese verbindings, oksigineerde koolwaterstowwe, metale en spoor­elemente.

Vanuit 'n ekonomiese en gesondheidsoogpunt beskou, is die volgende die belangrikste: Swaeldioksied, koolstofmonoksied, koolstofdioksied, die oksiede van stikstof, fluoriede, oksidante en oksigineerde koolwater­stowwe, en 'n nuwe toevoegsel, nl. lood.

In die Verenigde State van Amerika bestaan meer as vyftig persent van die totale besoedeling uit kleurlose, reuklose kool­stofmonoksied. Die grootste hoeveelheid hiervan is afkomstig van die uitlaatpype van motorvoertuie.

Tweede op die lys is die oksiede van swael. Dit word hoof­saaklik gevorm deur die verbranding van steenkool in huise en fabrieke.

Besoedelde lug bevat gewoonlik tien persent koolwaterstof. Hierdie koolwaterstowwe word hoofsaaklik gevorm deur die verbranding van motorbrandstof. Gedurende hierdie verbranding word ook nog ander verbindings soos die oksiede van stikstof en koolstofdioksied gevorm.

BIOLOGIESE INVLOED VAN LUGBESOEDELING

A. Invloed op mense en diere. Omdat die simptome in die geval van mense en diere gewoon­

lik dieselfde is, sal ek slegs in enkele gevalle 'n verskil maak tussen die simptome by mense en diere.

I. Swaeldioksied. Die invloed van swaeldioksied is reeds bespreek.

2. Kooistofmonoksied. Soos reeds vermeld, bevat besoedelde lug gewoonlik 'n hoe persentasie koolstofmonoksied. Die persen­

10

tasie koolstofmonoksied in die atmosfeer hang baie nou saam met die verkeersfrekwensie. (Fig. I).

Gedurende die oggendspitsverkeer is daar 'n geweldige styging in die konsentrasie koolstofmonoksied. Dit daal geleidelik met enkele kleiner pieke en dan weer 'n groter toename teen die middaguur-spitsverkeer. Hiema is daar 'n sterk dating en dan weer 'n piek by die namiddagspitsverkeer. Dan nog 'n sterk daling met weer 'n styging en piek by die teaterverkeer. Die rede waarom die konsentrasie soveel hoer is gedurende die oggendspitsverkeer as gedurende die namiddag-spitsverkeer is toe te skryf aan die feit dat gedurende die oggendure lugturbu­lensie redelik min is, en daar is dus geen of min verspreiding van die koolstofmonoksied. Later in die dag neem turbulensie toe en daar is dus 'n beter verspreiding van die koolstofmonoksied met die gevolg dat die konsentrasie laer is.

12 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12

VM TYD N~1.

FIo. 1. Verhouding tussen die koolstofmonoksiedkonsentrasie in die atmosfeer en die verkeersfrekwensie.

11

Vir die mens is koolstofmonoksied van die uiterste belang aangesien dit 'n geweldige invloed op die suurstofvervoer in die bloed het. Die hemoglobien in die bloed vorm 'n sterker band met koolstofmonoksied as met suurstof en verhoed sodoende dat suurstof met die hemoglobien verbind. Dit neem die bloed 6-8 uur om ontslae te raak van gebonde koolstofmonoksied. Aangesien die liggaam self ook koolstofmonoksied produseer en dit normaalweg aanwesig is in die asem teen 'n konsentrasie van 2 d.p.m., het atmosferiese konsentrasies van koolstofmonok­sied op hierdie vlak geen invloed op die mens nie. In konsen­trasies van 250 d.p.m. kom na 'n paar uur lighoofdigheid, hoofpyn en gesigsverlies voor. Konsentrasies van 1 000 d.p.m. veroorsaak 'n vinnige dood.

In die staat New York is die toelaatbare konsentrasie van koolstofmonoksied 15 d.p.m. vir 8 uur. Hierdie konsentrasie mag nie vir meer as 15 % van die tyd oorskry word nie.

3. Stikstofoksiede. Die grootste bron van stikstofoksiede is die verbranding van brandstof in voertuie.

Die belangrikste oksied van stikstof is stikstofoksied. Teen selfs sulke lae konsentrasies soos 1-3 d.p.m. kan dit geruik word. By 13 d.p.m. veroorsaak dit oog- en neusirritasie en by 80 d.p.m. benoudheid van die bors. Teen 100 d.p.m. en hoer konsentrasies veroorsaak dit akute longkwale.

Kroniese longkwale word veroorsaak by langdurige in­aseming van 10---40 d.p.m. stikstofoksied; dit kan ook bydra tot die vorming van sogenaamde "farmer's lung."

Stikstofoksiedbeheer vereis 'n maksimum konsentrasie van slegs 5 d.p.m. vir 'n vyfdagweek, met 8 uur per dag blootstelling.

4. Oor die koolstofdioksied- en loodbestanddele sal ek nie veel uitwei nie behalwe om te se dat a.g.v. die toename in die gebruik en verbranding van fossiele brandstowwe daar 'n sterk moontlikheid bestaan dat teen die jaar 2 000 die konsentrasie koolstofdioksied in die atmosfeer 'n toename van 50 %kan toon. As al hierdie ekstra koolstofdioksied nie deur die see en plante geabsorbeer word nie, kan dit 'n temperatuursverhoging van 'n paar grade veroorsaak, wat miskien genoeg is om gletsers en ysberge te laat smelt.

A.g.v. die toevoeging van loodverbindings by petrol as antiklopverbindings het lood as bestanddeel van lugbesoedeling ook nou 'n probleem begin word. Dit hang nou saam met die ontwikkeling van snelwee deur stede. Die loodkonsentrasie in die atmosfeer toon ook 'n noue korrelasie met die verkeersdrukte. (Fig. 2.)

I ­wen

~ l- ­Z W en z ~ <=> <=> <=> -'

12 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 Vff. Nt·f.

FIG. 2. Verhouding tussen die loodkonsentrasie in die atmosfeer en die verkeersfrekwensie.

Elke liter petrol bevat omtrent O· 5 gram lood. Teen snel­weg-sneIhede kom 70--80 % van die lood by verbranding vry in die atmosfeer. By verbranding teen lae stadsverkeer-sneIhede kom 20--40% vry.

As 'n motor teen 100 kilometer per uur ry en omtrent 1 liter petrol per 6· 5 kilometer verbruik, laat dit meer as O· 4 milligram lood per sekonde vry.

I Tot dusver is nog geen gevalle van lood-toksiteit veroorsaak

deur lood afkomstig van motorbrandstof aangemeld nie. Wat weI vasgesteI is, is dat die bloed van stedelinge 'n hoer konsen­trasie lood bevat as persone uit nie-stedeIike gebiede. Die hoer konsentrasie lood in die bloed van stedelinge veroorsaak weI veranderinge in die porfirien-metabolisme.

Die aanwesigheid van lood in die atmosfeer mag in die toekoms egter lei tot akute simptome van loodvergiftiging.

5. Fotochemiese ofLos Angeles-tipe rookmis. Hierdie soort besoedeIing ontstaan a.g.v. die invloed van sonlig op die gasse wat hoofsaaklik gevorm word deur die verbranding van brandstof

12 13

BRANDSTOF-VERBRANDING • NO + N0 2 BY HO~ TEMPERATUUR (2NO + O2) r 2N02

VERDAMPING EN ONVOLLEDIGE VERBRANDING VAN ..BRANDSTOF------~-- KOOLWATERSTOWWE

+ SONLIG + NOZ-- ATOMIESE 0 J SONLIG + O2--- OPGEWEKTE O2 OKSIDANT- POEL

ATOMIESE 0 + O~03 (OSOON) I 11 VRY RADlKALE

VRY RADlKALE + °2----03 (OSOON)

VRY RADlKALE + O2 ~ No--N02 + VRY RADlKALE

VRY RADIKALE + NOZ- PAN (PEROKSIASIELNITRAAT) FORMALDEHIED, ENS.

PLANTBESKADIGING

OOGIRRITASIE PAN ± FORMALDEHIED ± ENS. ± OSOON~

REUKE

ENS.

FIG. 3. Diagrammatiese voorstelling van die reaksies betrokke by die vorming van fotochemiese rookmis.

14

deur motorvoertuie. (Fig. 3). Ons laat hier die CO gevorm buite rekening en bepaal ons slegs by die oksiede van stikstof en koolwaterstowwe aldus gevorm.

Die eerste stap in hierdie proses is die fotochemiese dissosiasie van stikstofdioksied.

Omdat stikstofdioksied 'n geelbruin gas is, absorbeer dit baie effektief lig in die golflengtes van blou en naby ultraviolet.

Hierdie dissosiasie veroorsaak die vorming van stikstofoksied en atomiese suurstof ­..

N02 + hv -+ NO + O. Hierdie atomiese suurstof verbind in die lug met 'n molekuul

suurstof om osoon te vorm­O2 + 0 -+ 0 3,

Ander fotochemiese reaksies vorm weer opgewekte suurstof­molekule.

Hierdie opgewekte suurstofmolekule plus die osoon plus 'n gedeelte van die atomiese suurstof vorm die sogenaamde oksi­dantpoeI. Hierdie oksidantpoel reageer dan met die koolwater­stowwe, deur die verwydering van waterstof, om vrye alkiel- en asielradikale te vorm. Hierdie radikale kan weer met suurstof verbind om die meer aktiewe peroksielradikale te vorm. Die peroksielradikale kan (a) met nog meer suurstof reageer om meer osoon te vorm, of (b) met stikstofoksied (NO) reageer om stikstofdioksied te vorm en (c) met die stikstofdioksied reageer om peroksiasielnitrate (PAN) en ander verbindings soos formal­dehied te vorm.

Negentig persent van die oksidantpoel bestaan uit osoon. Teen konsentrasies van 0·02-0·05 d.p.m. kan osoon

geruik word. Teen 'n konsentrasie van O' I d.p.m. veroorsaak dit 'n droogheid van die slymvlies in die neus en keel en teen 1·00 d.p.m. veroorsaak dit hoofpyn. Afgesien van hierdie simptome veroorsaak osoon ook 'n aantal biochemiese abnorma­liteite en 'n abnormale versnelde veroudering van rooibloedselle.

Op die huidige oomblik is die gemiddelde osoon-konsen­trasie in Suid-Afrikaanse stede, nI. 0·012 - 0·017 d.p.m., nog onder die konsentrasie wat biologies gevaarlik is, maar dit bereik weI 'n maksimum van 0·052 d.p.m. in Durban, 0·04 d.p.m. in Pretoria en 0·37 d.p.m. in Johannesburg. Dit is reeds die konsentrasie waar osoon geruik kan word.

Oog-irritasie word gevorm na 5 minute blootstelling aan peroksiasielnitraat-konsentrasie van 2 d.p.m., terwyl O' 5 d.p.m. daarvan oog-irritasie veroorsaak na 12 minute blootstelling.

15

Metings van PAN-konsentrasies in Suid-Afrikaanse stede is nog nie beskikbaar nie, maar te oordeel na die osoon-konsen­trasies is dit gelukkig nog op 'n veilige vlak.

6. Halogeenverbindings. Hier is veral die fluoriede van belang.

Fluoor as besoedelaar word veral gevorm gedurende die vervaardiging van fosfaatkunsmis, by aluminiumsmelterye en by die vervaardiging van fluorineerde koolwaterstowwe wat gebruik word in verkoelingsinstallasies en in aerosols.

Afgesien van vel-irritasie is fluoor as lugbesoedelaar nie so gevaarlik vir die mens as vir diere nie, waar dit slegs gevaarlik is wanneer die diere op weiding onderhewig aan besoedelde lug met 'n hoe fluoor-inhoud, wei.

Akute vergiftiging kom seIde voor aangesien die diere gewoonlik a.g.v. die slegte smaak daarvan die besoedelde weiding nie vreet nie.

Wat egter van belang is, is die feit dat daar 'n kroniese ophoping van fluoor in die liggaam kan plaasvind en 'n abnor­male kalsifikasie van been veroorsaak.

Ek moet egter hier byvoeg dat gefluorineerde water vir drinkdoeleindes ter bestryding van tandverrotting so 'n lae konsentrasie fluoor bevat dat dit absoluut veilig is. B. Invloed op plante.

'n Groot verskeidenheid van plantsoorte, baie van hulle landbougewasse, word aangetas deur lugbesoedeling. Dit ver­oorsaak dan ook, soos reeds gemeld, miljoene rande se skade jaarliks. In Suid-Kalifornie word die jaarlikse verlies op R7 miljoen gestel.

Baie plante toon geen uitwendige beskadigingsimptome nie, maar toon weI 'n vroee veroudering, d.w.s. 'n verkorte leeftyd en belemmerde produksie. So 'n vervroegde veroudering word algemeen gevind in swaweldioksiedkonsentrasies wat gewoonlik in stede aangetref word.

Gewoonlik is plante met blare met hoe fisiologiese aktiwiteit meer vatbaar vir swaweldioksiedbeskadiging. Dit sluit plante soos lusern, graansoorte en katoen in. Plante met swaar was­agtige blare, soos by. sitrus, het 'n hoer weerstand teen swawel­dioksied-beskadiging. Hoe ligintensiteit, hoe relatiewe vogtigheid, voldoende vogvoorsiening en matige temperatuur, m.a.w. al die toestande wat bevorderlik is vir goeie plantegroei, is ook bevor­derlik vir swaweldioksied-beskadiging van die plante.

16

Hoe konsentrasies swaweldioksied veroorsaak algehele blaar­val, terwyl laer konsentrasies verkleuring van die blare en punt­verval by blare van denne en grassoorte veroorsaak.

Die swaweldioksied dring die blaar deur die stomata binne en reageer direk op die mesofielselle waarmee dit in aanraking kom. Die waterverhoudinge in die sel word versteur en plas­molise vind plaas.

Fluoorbeskadiging vertoon 'n kenmerkende beskadigings­patroon. Ook hier is daar 'n groot verskil in die sensitiwiteit van die verskillende plantsoorte. Sommige soorte kan groot hoeveel­hede fluoor akkumuleer sonder om beskadigings-simptome te toon. Ander soorte, by. Gladiolus, kan beskadigende hoeveelhede akkumuleer uit 'n atmosfeer wat slegs spore van fluoriede bevat.

Wanneer die fluoried 'n toksiese konsentrasie bereik, vind plasmolise van die sel plaas en die sel sterf af. Hierdie simptome kom gewoonlik by die blaarrande en punte voor. Die fluoor dring die stomata sonder beskadiging binne, en word dan d.m.v. die normale vloei van water vervoer na die rande en punte waar dit akkumuleer.

Die belangrikheid van osoon as plantbeskadiger is eers gedurende 1958 vasgeste1 toe daar gevind is dat beroking van druiweblare met osoon vir 3 uur teen 'n konsentrasie so laag as O· 5 d.p.m. beskadiging veroorsaak het. Tabak word beskadig teen 'n nog laer konsentrasie van slegs 0·1 d.p.m. en word nou as osoonindikator gebruik.

Die aanvangseffek van osoon is gewoonlik in die pallisade, d.w.s. aan die bokant van die blaar. Dit dring die blaar ook deur die stomata binne en reageer eerstens in die pallisade met die chloroplaste, d.w.s. met die organelle wat verantwoordelik is vir fotosintese. Binne 30 minute kan hierdie beskadiging met behulp van die elektronmikroskoop waargeneem word. Hierna volg verlies van water, plasmolise en algehele verval van die sel.

Peroksiasielnitraat is die primere oorsaak van plantbeskadi­ging bekend as die rookmis-tipe van beskadiging. Dit dring ook die blaar deur die stomata binne, maar in teenstelling met osoon val dit die sponsparenchiem aan, d.w.s. selle van die mesofiel gelee aan die onderkant van die blaar, en veroorsaak die ken­merkende versilwering of verbronsing van die onderste opper­vlakte van die blaar. Later volg totale verval van die aangetaste selle.

Die fotochemiese rookmis het daartoe bygedra dat die sitrusindustrie in Suid-Kalifornie groot verliese gely het en dat

17

verbouing van sekere gewasse en groentesoorte vandag in hierdie dele van Suid-Kalifornie onmoontlik is.

DIE LUGBESOEDEUNGSPROBLEEM IN SUID-AFRIKA Tot dusver was die lugbesoedelingsprobleem in Suid-Afrika

nog net 'n sigbare een a.g.v. die groot hoeveelhede vaste deeltjies in die lug. Danksy beheermaatreels is daar 'n afname in die swaweldioksied-konsentrasie in ons stede.

Dat daar wei gasse by sommige van ons nywerhede en fabrieke aanwesig is wat lugbesoedeling veroorsaak, kan nie betwyfel word nie.

Fluoorbesoedeling sal a.g.v. strenge beheermaatreels blyk­baar nie 'n probleem in Suid-Afrika word nie. Nog voor die oprigting van die aluminiumsmeltery te Richardsbaai is die Lugbesoedelingsnavorsingsgroep van die W.N.N.R. reeds besig met proefnemings om die absolute veiligheid en vryheid van besoedeling van fluoorafvalstowwe te verseker.

Ek sien weI 'n moontlike besoedelingsprobleem vir die toekoms in die uitlaatgasse van motorvoertuie.

Aangesien ons onsself in Johannesburg bevind, sal dit miskien insiggewend wees om aan die toestande hier aandag te gee. Gedurende 1969 was daar 253 000 geregistreerde motor­voertuie in Johannesburg. Die getal vir 1985 word op 409000 gesteI. Gebaseer op Amerikaanse gegewens word die volgende hoeveelhede uitlaatgasse waarskynlik daagliks gedurende 1969 in Johannesburg vrygelaat: koolstofmonoksied 630 metrieke ton en oksiede van stikstof 36 metrieke ton. Teen 1985 sal die getalle so daar uitsien: koolstofmonoksied I 260 metrieke ton, koolwaterstowwe 252 metrieke ton en oksiede van stikstof 72 metrieke ton.

Dat hierdie gasse wei skadelike konsentrasies gedurende spitsure kan bereik, blyk uit die syfers van metings van koolstof­monoksied-konsentrasies wat reeds gemaak is. In Johannesburg is die maksimum op spitstye 50 d.m.p.

Met die huidige getal voertuie beweeg daar gedurende die die spitstye, d.w.s. van 7.15 tot 8.15 vm. en weer vanaf 4.15 tot 5.15 nm. byna 50000 motors na en van die sentrum van Johannes­burg. Vo1gens die geskatte syfers behoort daar teen 1985, tensy 'n ander oplossing gevind kan word, byna 100 000 voertuie gedurende 'n spitstyd die sentrum van Johannesburg binne te gaan of te verlaat.

18

In die V.S.A. is gevind dat wanneer koolstofmonoksied teen 'n konsentrasie van 120 d.p.m. vir 'n uur lank ingeasem word, 'n bestuurder so beinvloed kan word dat hy 'n ongeluk kan ver­oorsaak. Konsentrasies van 100 d.p.m. is alreeds gemeet in tonnels, garages en die strate van Chicago, Detroit, New York en Londen.

Vergelyk dit met die syfers vir die stede van Suid-Afrika waar reeds die volgende koolstofmonoksied-konsentrasies aan­getref is.

Maksimum Gemiddeld Pretoria 56 d.p.m. II d.p.m. Durban 30 d.p.m. g d.p.m. Johannesburg 50 d.p.m. 10 d.p.m.

Gemeetoor Gemeet oor IS minute 24 uur

4000

3500 ,.~ c:e

/a ,. w 0:: 3000 c.. / z 0 t- / ~ KONTROLE

2500 /

w /-V)V) 2000-:E w u.. 0 t- 1500 V)

0:: W t-c:e:=:: 1000 -J 0 0 ::.<:

500

1940 45 50 55 60 65 10 75 80 Flo. 4. Invloed van beheermaatreels op die hoeveelheid koolwaterstof

vrygelaat in uitlaatgasse.

19

Ook in Suid-Afrika toon die koolstofmonoksied-konsentrasie 'n sterk korrelasie met die verkeersfrekwensie.

Volgens die Kaliforniese beheermaatreels vir motorvoertuig­uitlaatgasse word dit vereis dat aIle nuwe motorvoertuie toesteIle moet besit wat die koolstofmonoksiedinhoud van die uitlaatgas so moet beheer dat die konsentrasie nie meer as 1· 5 %mag wees nie. Vergelyk hierdie syfer met die 60 % konsentrasie koolstof­monoksied in die uitlaatgas van ongekontro1eerde motorvoertuie.

Beheermaatree1s is ook vir die vrylating van koolwaterstowwe deur motorvoertuie ingesteI. (Fig. 4). Die konsentrasie kool­waterstowwe mag nie meer as 275 d.p.m. wees nie. Dit verteen­woordig 'n vermindering van 70 %. Die vermindering in die koo1stofmonoksied- en koo1waterstofkonsentrasies word hoof­saaklik verkry deur gebruik te maak van 'n armer petrol/lug­mengseI. Ongelukkig veroorsaak die gebruik van 'n armer brandstofmengsel weer 'n toename in die konsentrasie van die oksiede van stikstof vrygelaat. (Fig. 5). Op die oomblik is daar

I.LJ ..... U'l <C c:: I­

ffi VI z ~

ARM:-""'--- MENGSEL--.~RYI< FIG. 5. Verhouding tussen die brandstofmengsel en die hoeveelheid kool­

stofmonoksied en stikstofoksied aanwesig in uitlaatgasse.

20

nog geen beheermaatreels vir die konsentrasie van oksiede van stikstof nie. In Suid-Afrika is daar op die huidige tydstip nog geen beheermaatree1s vir die kontro1ering van die uitlaatgasse van motorvoertuie nie.

As 'n mens na die geskatte aanta1 voertuie vir Suid-Afrika teen 1975 en 1990 kyk, is die tyd miskien ryp om weI aandag aan hierdie toenemende probleem te skenk.

Die aanta1 voertuie vir 1975 word op 2000000 en vir 1990 op 4000 000 geste1 in vergelyking met die syfer van Ii miljoen vir 1965.

As 'n mens nou na die petro1verbruik in Suid-Afrika kyk, kom jy tot die volgende ontstellende gevo1gtrekking:

In die tien jaar vanaf 1955 tot 1965 het die petro1verbruik vanaf 1 755 mi1joen liter tot 2 894 mi1joen lit~r jaarliks toegenee~. As jy hierdie syfers met die aantal voertUie gedurende 19.6? III

Suid-Afrika korrelleer, behoort daar teen 1975 3870 mIlJoen liter en teen 19907740 mi1joen liter petrol jaarliks in Suid-Afrika verbruik te word.

Dit beteken dat daar teen 1990 daagliks 9000 metrieke ton koo1stofmonoksied, 1 800 metrieke ton koo1waterstowwe, 480 metrieke ton stikstofoksiede en 45 metrieke ton lood deur motor­voertuie in Suid-Afrika vryge1aat sal word.

In Johannesburg aIleen1ik sal 15 % van bogenoemde totaa1 besoedelingsprodukte vrygelaat word. Voeg hierby nog die Jan Smutslughawe waar elke straa1v1iegtuig wat opstyg, 37 k~logram

besoede1ingsprodukte vrylaat vir 'n totaa1 van 3 000 kll?gram per dag en ek kan afsluit met die woorde van 'n advertensle van die New York's Citizens for Clean Air Inc.": "Tomorrow mor;{ing when you get up, take a deep breath. It'll make you feel rotten."

Geagte Meneer die Rektor en Vise-kanselier, graag wi1 ek my opregte dank teenoor u en ~ Ra.ad ~itspreek ~ir die vertroue wat u in my gestel het om my III hlerdle betrekkIllg aan te steI.

Dames en here, ek dank u vir u aandag.

21

GEPUBLISEERDE INTREEREDES VAN DIE RANDSE AFRIKAANSE UNIVERSITEIT

PROFESSORALE lNTREEREDES

Al LETTERKUNDE EN MODERNE TYD F. I. J. van Rensburg Afrikaans-Nederlands 3Sc

A3 WISKUNDE EN KULTUUR G. J. Hauptfleisch Wiskunde 3Sc A4 DIE ElSE VAN ONS TYD AAN

DIE GESKIEDSKRYWING F. A. van Jaarsveld Geskiedenis 3Sc AS "VON DER WAHRHEIT DER

LITERATURWISSENSCHAFT" Klaus Kohnke Duits 3Sc A6 BY DIE EINDPUNTE IN DIE

NATUUR L. Alberts Fisika 3Sc A7 OPVOEDING EN DIE BEROEPS­

LEWE P. van Zyl Opvoedkqnde 3Sc A8 ORGANIESE CHEMIE VANDAG

- EN MORE? R. R. Arndt Chemie 3Sc AIO FILOSOFIE BINNE EN BUITE

DIE UNIVERSITEIT P. G. W. du Plessis Wysbegeerte 3Sc AI I BESKRYWINGSPROBLEME

IN DIE BANTOETAAL­WETENSKAP J. A. Ferreira Bantoetale 3Sc

AI3 REPRESENTASIES EN DIE FISIESE W£RELD D. H. Wiid Toegepaste Wiskunde 3Sc

AI4 PLEK EN PLEKDILEMMAS J. N. Scheepers Geografie 3Sc At S GROEPSDINAMlKA AS SOSIO-

LOGlESE TEORIE Anna F. Steyn Sosiologie 3Sc AI6 WAARSKYNLIKHEIDSLEER EN

STATISTIEK: TERUGBLIK EN TOEKOMSPERSPEKTIEF A. J. B. Wiid Statistiek 3Sc

AI8 VOLKEKUNDE, KULTUUR EN SPEL H. O. Monnig Volkekunde 3Sc

At9 DIE TAAK VAN DIE DIDAKTI­KUS AAN 'N UNlVERSITEIT J. R. Pauw Opvoedkunde 3Sc

A20 ENKELE GEDAGTES OOR DIE GRONDSLAG VAN DELIK­TUELE AANSPREEKLIKHEID J. C. van der Walt Regte 3Sc

All SIELKUNDIGE TEORIE EN PRAKTYK IN EIETYDSE PERSPEKTIEF H. L. Krige Sielkunde 3Sc

Al2 REKENINGKUNDE, BESTUURS­WETENSKAP EN TEORIE M. A. Faul Rekeningkunde 3Sc

A23 TAAL AS SISTEEM F. F. Odendal Afrikaans-Nederlands 3Sc A24 LUGBESOEDELING AS BIOLO­

GIESE GEVAAR A. H. P. Engelbrecht Plantkunde 3Sc Al8 POETRY AND RITUAL J. M. Leighton Engels 3Sc

ANDER PUBLIKASIES Al UNIVERSITElT EN ONDERRIG P. van Zyl RI.OO

H. L. Krige H. O. Monnig F. A. van Jaarsveld Anna F. Steyn

A26 GESKlEDENISONDERRIG IN SUID-AFRIKA F. A. van Jaarsveld 3Sc

Rig u bestelling aan: Die Adjunk-Registrateur (Finansies), Randse Afrikaanse Universiteit, Posbus S24, JOHANNESBURG.

22