Zagadjivanja Atmosfere, Globalni Problemi

ZAGAĐIVANJE ATMOSFERE= GLOBALNI PROBLEMI

Atmosfera na Zemlji

Atmosfera predstavlja tanak sloj vazduha (gasova)koji okružuje planetu Zemlju

Ovaj sloj se zadržava oko naše planete zahvaljujući sili gravitacije

Debljina atmosfere je samo oko 1% prečnika Zemlje

Ukupna masa atmosfere iznosi 5.1480×1018 kg,što predstavlja 10-8 ukupne mase Zemlje

50% mase atmosfere nalazi se do visine od 5.6 km

90% mase atmosfere nalazi se do visine od 16 km

99.99997% mase atmosfere nalazi se do visine od 100 km

Atmosfera na ZemljiUloge atmosfere:

• snabdeva živi svet kiseonikom i ugljen dioksidom

• štiti život na Zemlji od negativnog dejstva ultravioletnog zračenja

• zagreva površinu Zemlje putem efekta staklene bašte

• smanjuje dnevno-noćne temperaturne ekstreme na Zemlji

• izoluje Zemlju od hladnog svemira i kosmičkog zračenja

• obezbeđuje proces kruženja vode i ostalih elemenataNe postoji jasna granica između atmosfere i spoljašnjeg prostora (svemira), jer prema granici sa kosmosom atmosfera postaje sve

tanja i sve slabije se osećaju njeni efekti

Sastav atmosfereglavne komponente

GasZapremina

(ppmv: parts per million)

%

Azot (N2) 780,840 ppmv (78.084%)

Kiseonik (O2) 209,460 ppmv (20.946%)

Argon (Ar) 9,340 ppmv (0.9340%)

Ugljen dioksid (CO ) 383 ppmv (0.0383%)Ugljen dioksid (CO2) 383 ppmv (0.0383%)

Neon(Ne) 18.18 ppmv (0.001818%)

Helijum (He) 5.24 ppmv (0.000524%)

Metan (CH4) 1.745 ppmv (0.0001745%)

Kripton (Kr) 1.14 ppmv (0.000114%)

Vodonik (H2) 0.55 ppmv (0.000055%)

vodena para(H2O)~0.40% iznad čitave atmosfereobično 1% - 4% blizu površine Zemlje

Gas Zapremina %

azotni oksidi 0.3 ppmv (0.00003%)

ksenon 0.09 ppmv (9x10-6%)

ozon 0.0 to 0.07 ppmv (0%-7x10-6%)

sumpor dioksid 0.02 ppmv (2x10-6%)

jod 0.01 ppmv (1x10-6%)

ugljen monoksid u tragovima

Sastav atmosfere“minorne komponente”

ugljen monoksid u tragovima

amonijak u tragovima

Do visine od 100 km atmosfera ima manje-više ujednačen sastav(izuzev vodene pare) i ovaj sloj se naziva homosfera. Iznad ove visine(a prelaz se naziva turbopauza), sastav atmosfere varira u zavisnosti od nadmorske visine.

Ovo je od velikog značaja, jer ukoliko ne dolazi do mešanja, gustina gasova eksponencijalno opada sa povišenjem nadmorske visine, ali sa stopom koja zavisi od molarne mase. Region iznad turbopauze naziva seheterosferagde dominira

difuzija molekula i hemijski sastav varira u odnosu na vrstu hemijskog elementa.

Termički režim – slojevi atmosfere


Temperatura atmosfere varira sa nadmorskom visinom, tako da se na osnovu termičkog režima mogu razlikovati sledeći slojevi:

1. Troposferaje najniži sloj atmosfere i sadrži gotovo 75% masečitave atmosfere. Najveći deo čine vodena para i aerosoli. Prosečna debljina troposfere iznosi oko 11 km,ali je iznad tropskih regiona ona znatno deblja (oko 20 km), dok iznad polova iznosi samo 7 km. U ovom sloju temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine(povećanjem nadmorske visine za 1 km, smanjuje se temperatura za 6.5 ), što stvara velike turbulencije i km, smanjuje se temperatura za 6.5 0C), što stvara velike turbulencije i vazdušna kretanja. Praktično sve ono što mi nazivamo klimatskim i vremenskim promenama u atmosferi dešava se zapravo u ovom sloju.

- Tropopauza je deo atmosfere između troposfere i stratosfere. U ovom sloju prestaje snižavanje temperature do -56.5 0C i vazduh postaje gotovo potpuno suv. Tropopauza u stvari predstavlja region u atmosferi gde nivo opadanja temperature prelazi iz pozitivnog (u troposferi) u negativan (u stratosferi) tj. region gde temperatura više ne opada sa porastom nadmorske visine.


2. Stratosfera- sloj atmosfere od7(17) do 50 km. U ovom sloju temperatura raste sa povećanjem nadmorske visine. U stratosferi se nalazi ozonski omotač(‘’ozonosfera’’) koji je od suštinske važnosti za opstanak života na Zemlji jer sadrži “relativno visoku” koncentraciju ozona. “Relativno visoka” znači nekoliko delova u milion, što ipak predstavlja znatno višu koncentraciju O3 u odnosu na niže slojeve atmosfere, ali ipak malu koncentraciju u odnosu na ostale komponente ovog sloja.

Vertikalna stratifikacija, sa toplijim gornjim slojevima i hladnijim donjim (nižim) slojevima čini ovaj sloj atmosfere daleko stabilnijim od ostalih slojeva. U ovom sloju nema regularnih konvekcija i turbulencija vazduha. Zagrevanje gornjih slojeva stratosfere uzrokovano je prisustvom ozonskog omotača koji apsorbuje UV zračenje i na taj način zagreva gornje slojeve.

Ovakav termički režim izuzetno je nepovoljan u smislu zagađujućih materija , jer ukoliko se takve materije nađu u ovom sloju, one se tu izuzetno dugo zadržavajubaš zbog te stabilnosti. Stratosfera je region u kojem je znatno intenzivnije horizontalno mešanje gasnih komponenti od vertikalnog mešanja, tako da se i zagađujuće materije šire duž horizontalnog a ne duž vertikalnog gradijenta.

- Stratopauzaje sloj atmosfere koji predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere. To je sloj stratosfere sa najvišom temperaturom. Stratopauza se nalazi na visini od 50 do 55 km iznad površine Zemlje. U ovom sloju atmosferski pritisak je 1/1000-ti deo od pritiska iznad nivoa mora. Iznad ovog sloja temperatura počinje ponovo da opada sa porastom nadmorske visine.

3. Mezosfera: sloj atmosfere od50 km do 80-90 km. U ovom sloju temperatura opada sa porastom nadmorske visineusled smanjenja solarnog zračenja i povećanja efekta hlađenja od strane CO2. Glavna dinamička karakteristika ovog sloja je kretanje atmosferskih masa, prisustvo gravitacionih


karakteristika ovog sloja je kretanje atmosferskih masa, prisustvo gravitacionih talasa i planetarnih talasa. Većina ovih vazdušnih masa i talasa nastaju u strato i troposferi, ali se šire i na područje mezosfere. Ovaj sloj atmosfere je najslabije proučen jer predstavlja gornju granicu letenja aviona, a donju granicu letenja svemirskih letelica.

U mezosferi dolazi do svakodnevnog sagorevanja miliona meteora, kao rezultat njihovog sudaranja sa česticama gasova koje se nalaze u mezosferi. Ovi sudari stvaraju dovoljnu koli činu toplote koja dovodi do sagorevanja gotovo svih objekata daleko pre nego što oni stignu do površine Zemlje. Rezultat toga je prisustvo velikih koncentracija gvožđa, kao i drugih atoma metala u ovom sloju.

- Mezopauzaje područje temperaturnog minimuma na granici između mezosfere i termosfere. Usled nedostatka solarnog zračenja, kao i veoma intenzivnog hlađenja usled emisije CO2, sloj mezopauze predstavlja najhladnije područje na Zemlji sa temperaturom nižom od -100°C. Mezopauza se nalazi na visini od oko 85 km, a prema nekim autorima i na visini od 100 km.

Tokom poslednjih godina i sloj mezopauze je bio predmet proučavanja po pitanju globalnih klimatskih promena. Za razliku od troposfere, gde gasovi koji doprinose povećanju efekta staklene bašte i zagrevanju atmosfere, povećanje


doprinose povećanju efekta staklene bašte i zagrevanju atmosfere, povećanje koncentracije CO2 u mezopauzi dovodi do hlađenja atmosfere usled povećanja apsorpcije od strane CO2. Rezultat ovog efekta je smanjenje temperature mezopauze, i najnovija istraživanje i merenja pokazuju upravo ovu tendenciju.

4. Termosfera: sloj atmosfere od80-85 km do 640 km. U ovom sloju temperatura raste sa povećanjem nadmorske visine. To se dešava usled prisustva male količine rezidua kiseonika koji apsorbuju visoko energetsku solarnu radijaciju. Kao posledica toga, temperatura termosfere jako zavisi od Sunčeve aktivnosti i može dostići vrednost od 1.500°C.


Neki gasovi u ovoj oblasti tokom dana mogu dostići temperaturu od 2.500°C. Iako se smatra da je temperatura atmosfere u ovom sloju toliko visoka, ona se ne oseća jer je ovaj sloj toliko blizu vakuuma da nema dovoljno kontakata među atomima gasova koji bi mogli prenositi toplotu. Prema tome, normalni termometar bi pokazivao temperaturu termosfere znatno ispod 0°C.

Jonosfera: je gornji sloj termosfere koji je jonizovan od strane sunčevog zračenja (solarne radijacije). Jonosfera igra važnu ulogu u stvaranju zračenja (solarne radijacije). Jonosfera igra važnu ulogu u stvaranju atmosferskog elektricitetai predstavlja unutrašnju granicu magnetnosfere. Usled radijacije dolazi do električnog pobuđivanja atmosferskih čestica, što omogućava prenos radio talasa na veće razdaljine. U jonosferi se pojavljuju aurora borealisi aurora australis.

5. Egzosfera: je najviši sloj atmosfere i prostire se od 500-1000 km do 10.000km, u kojoj su prisutne različite čestice (atmosferski gasovi, atomi i molekuli) koje se slobodno kreću i koje mogu migrirati iz egzosfere u kosmos. Glavni gasovi u egzosferi su vodonik, helijum, ugljendioksid i atomski kiseonik.

Klima kao meteorološki pojam je skup meteoroloških uticaja i pojava koje u određenom vremenskom periodu čine srednje stanje atmosfere na nekom delu

Zemljine površine.

Nauka koja proučava proces formiranja klime naziva se klimatologija .

Klima

Klima se razmatra:

�u planetarnim ili u kontinentalnim razmerama – makroklima

�u regionalnim ili lokalnim razmerama – mezoklima

�u prizemnom vazduhu do 2 metra visine i na malom prostoru - mikroklima

Klima

Očuvanje klime jedan je od osnovnih strateških pravaca na globalnom nivou, pored očuvanja biodiverziteta.

U Rio de Žaneiru je 1992. godine održana Konferencija UN o životnoj sredini i razvoju, pod nazivom “Samit o planeti Zemlji”, na kojoj je

usvojena čuvena Rio deklaracija o životnoj sredini i održivom razvoju. Tom prilikom je potpisano i usvojeno nekoliko važnih dokumenata:

�Deklaracija o životnoj sredini i razvoju - poznatija kao Rio deklaracija

�Konvencija o promeni klime

�Konvencija o biološkoj raznovrsnosti

�Princip o upravljanju, zaštiti i održivom razvoju svih tipova šuma

�Akcioni plan održivog razvoja za 21. vek nazvan Agenda 21

Klimatske promene su antropogeografskog porekla, jer u poslednjih stotinak godina čovek intenzivno utiče na promenu

sastava tj. kvaliteta atmosfere.

Globalni efekti zagađivanja atmosfere

Na globalnom nivou uočavaju se tri glavna problema zagađivanja atmosfere:

�GLOBALNO ZAGREVANJE ZEMLJINE ATMOSFERE ILI POJA ČAVANJE EFEKTA “STAKLENE BAŠTE”

�SMANJENJE OZONSKOG OMOTA ČA ZEMLJE ILI POJAVA “OZONSKIH RUPA”

�EFEKAT ACIDIFIKACIJE ILI “KISELIH KIŠA”

26 % Sunčevog zračenja se reflektuje od oblaka nazad u svemir

19 % energije apsorbuju oblaci, gasovi i čestice

4 % se reflektuje sa površine Zemlje u svemir

51 % stiže na Zemlju i raspoređuje se na:

- zagrevanje okoline

GLOBALNO ZAGREVANJE ZEMLJINE ATMOSFERE ILI POJAČAVANJE EFEKTA “STAKLENE BAŠTE”

- zagrevanje okoline- otopljavanje snega i leda

- isparavanje vode- fotosintezu

Zagrevanje tla Sunčevom energijom uzrokuje da seono ponaša kao izvor toplotnog zračenja.

Samo mala količina ovog zračenja odlazi u svemir, a najveći deo apsorbuju tzv. gasovi staklene bašte u atmosferi.

Pobuđeni gasovi reemituju ovo zračenje i 90% se ponovo vraća na Zemlju gde se ponovo apsorbuje i proces traje sve dok ima ovog dugotalasnog zračenja.


Kratkotalasno Sunčevo zračenje jednim delom prodire kroz atmosferu, deo se reflektuje od atmosfere, a jedan deo biva absorbovan od strane atmosfere.

Prema tome, samo mali deo energije Sunca (bilo kao direktno, bilo kao difuzno zračenje) dospeva do površine naše planete.

Aktivna apsorbciona površinapredstavlja površinu na Zemlji gde Sunčevi zraci Aktivna apsorbciona površinapredstavlja površinu na Zemlji gde Sunčevi zraci podaju na tlo i predstavlja najtopliji deo jer se na toj površini vrši konverzija

svetlosne u toplotnu energiju.

Toplotna energija se sada prenosi na dublje slojeve zemljišta i više slojeve vazduha i sa porastom dubine (u slučaju zemljišta) i visine (kada je u pitanju sloj

troposfere) ta toplota opada.

Pošto je atmosfera na Zemlji relativno gusta, ta toplota se ponovo „vraća“ tj. reflektuje u vidu kontraizra čivanja. Ovo je u stvari „efekat staklene bašte“. Ovaj efekat je u stvari prirodan efekat i bez postojanja ovog fenomena, na Zemlji ne bi

bio moguć život.

�Efekat “staklene bašte” je prirodno prisutan proces kojim se zagreva Zemljina površina i atmosfera.

�Rezultat je činjenice da pojedini gasovi, CO2, vodena para,


�Rezultat je činjenice da pojedini gasovi, CO2, vodena para, CH4, apsorbuju dugotalasno zračenje sa Zemljine površine.

�Bez ovog efekta temperatura na Zemlji bila bi oko 30 oC niža i život verovatno ne bi postojao.


Učešće pojedinih gasova u pojačavanju efekta “staklene bašte”:

različiti podaci

CO2 - 55 %CFC - 25 %CH4 - 15 %NOx - 5 %

Gasovi staklene bašte

Koncentracija1750

Koncentracija2003

Procenatpromene

Prirodni i antropogeni izvori

Ugljen dioksid 280 ppm 376 ppm 34%

Sagorevanje biomase, šumski požari, vulkani, sagorevanje fosilnih goriva, kr čenje šuma, promene u korišćenju zemljišta

Vlažna staništa, sagorevanje biomase,

Koncentracije i izvori gasova “staklene bašte”

Metan 0.71 ppm 1.79 ppm 152%

Vlažna staništa, sagorevanje biomase, aktivnost termita, eksploatacija nafte i gasa, uzgajanje pirinča, gajenje stoke, deponije

Azotni oksidi 270 ppb 319 ppb 18%Šume, livade, okeani, njive, sagorevanje biomase, đubriva, sagorevanje fosilnih goriva

Hlorofluoro-karbonati (CFCs)

0 880 ppt nepoznato Frižideri, sprejovi, rastvori za čišćenje

Ozon nepoznatovarira sa

nadmorskom visinom i geografskom širinom

opada ustratosferi raste

u troposferi

Prirodno se stvara dejstvom Sunčevog zračenja na molekularni kiseonik, a veštački fotohemijskom proizvodnjom smoga

• Pre oko 2 milijarde godina CO2 je činio oko 75% atmosfere

• Tokom poslednjih 600.000 godina, pa sve do početka industrijske revolucije, koncentracija CO2 nije prelazila 280 ppm

• Poslednjih 150 godina porasla je na 380 ppm

Gasovi efekta staklene bašte – CO2

• Poslednjih 150 godina porasla je na 380 ppm

• CO2 je esencijalan, jer ga biljke koriste u procesu fotosinteze

• Disanjem se vraća u atmosferu, i to je prirodni izvor porekla CO2 u atmosferi

• Povećanjem emisije, koncentracija CO2 bi do 2075. godine dostigla 600 ppm, a do kraja 2100. 1000 ppm

Porast koncentracije atmosferskog CO2 u periodu od 1744.-2005.

Globalni prosek emisije CO2 u dvadeset najmnogoljudnijih zemalja. Velike razlike u emisiji CO2 uočavaju se između razvijenih i nerazvijenih zemalja.

IZVORI ZAGA ĐIVANJA ATMOSFERE

= antropogeni

Zemlja Godišnja emisija CO2(u hiljadama metričkih tona)

Procenat ukupne emisije

Svet 27,245,758 100.0 %

SAD [9] 6,049,435 22.2 %

Kina i Tajvan 5,010,170 18.4 %

Evropska Unija 4,001,222 14.7 %

Rusija 1,524,993 5.6 %

Indija 1,342,962 4.9 %

Japan 1,257,963 4.6%

Lista zemalja u odnosu na emisiju ugljen dioksida

Japan 1,257,963 4.6%

Nemačka 860,522 3.1 %

Kanada 639,403 2.3 %

Velika Britanija 587,261 2.2 %

Južna Koreja 465,643 1.7 %

Italija [10] 449,948 1.7 %

Meksico 438,022 1.6 %

Južna Afrika 437,032 1.6 %

Iran 433,571 1.6 %

Negativne posledice intenziviranja efekta “staklene bašte”

�Povišenje globalne temperature atmosfere

Tokom poslednjih 160.000 godina uslovi na Zemlji su se menjali. Smenjivali su se hladni (ledeni) i topli periodi. Smatra se da su te promene posledica promene

Zemljine orbite, Sunčevih erupcija i velikih vulkanskih erupcija. Promene su se kretale u intervalu do 10 oC.

Analiza zarobljenog vazduha u ledenoj kori Antarktika pokazuje da su koncentracije CO i CH blisko povezane sa lokalnom temperaturom ukoncentracije CO2 i CH4 blisko povezane sa lokalnom temperaturom u

poslednjih 160.000 godina.

U poslednjih 18.000godina, srednja godišnja globalna temperatura se povećala samo za oko 20C, jer se klima kao dugotrajni fenomen jako sporo menja.

U poslednjih 100godina temperatura atmosfere je porasla za 0.45-0.6 oC.Najviše se zagreva severna hemisfera, i to u poslednjih 25 godina.

Prema nekim procenama srednja godišnja globalna temperatura atmosfere bi se do 2100.godine povećala za 1.6oC do 6.4oC.


�Negativan uticaj na ledeni pokrivač

�Led na polovima pokriva 10% kopna i sadrži 77% zalihaslatke vode.

�Prosečna debljina je 2100 m.

�Više ga ima na Antarktiku.

�Zagrevanjem od 2-3oC započelo bi topljenje na severnom polu.

�Antarktik je hladniji i promene temperature ne bi izazvale toliko intenzivno topljenje leda na njemu.


�Topljenje ledenog pokrivača i porast nivoa svetskog mora

�Od 150 glečera u 1850. godini na Aljasci i u Kanadi, danas ih ima oko 50.

�Led se na severnoj hemisferi postepeno topi. U poslednjih 35 godina stanjio se za 42%. Nivo mora kod Aljaske i Kanade raste 0.15-0.30 mm godišnje.

�Merenja pokazuju da je u poslednjem veku nivo moraporastao u proseku za �Merenja pokazuju da je u poslednjem veku nivo moraporastao u proseku za 15-20 cm. U geološkoj istoriji promene su bile po nekoliko desetina metara.

�Proračuni predviđaju da će nivo mora porasti do 2050. godine za 15, a do 2100. godine za 34 cm, samo usled efekta staklene bašte.

�Pored toga dolazi i do otapanja permafrosta(stalno zaleđena podloga)

�To dovodi do oslobađanja velike količine metana (CH4) koji takođe doprinosi povećanju efekta staklene bašte

Topljenje lednika na polovima

Topljenje lednikana planinama

POSLEDICE

UGROŽENE VRSTE

Antarktik – pingvini, manje ugroženiArktik – beli medvedi, prvi na udaru

GDE NAM JE NESTALO STANIŠTE ?

POSLEDICE

- povećanje nivoa mora- potapanje velikih povšina na

obalama- potapanja priobalnih gradova

- nestajanje ostrva


�Uticaj na klimu i na živi svet

�Sve češća pojava jačih uragana i oluja

�Sve češća pojava poplava i suše u različitim regionima sveta

�Smanjivanje količina dostupne slatke vode

�Širenje nekih zaraznih bolesti (npr. malarije) u severnije predele

�Poremećaji u lancima ishrane

�Poremećaji u životnim ciklusima i fenofazama, tako da se može desiti da neke biljke cvetaju ranije nego što se pojave njihovi oprašivači

�Veliki poremećaji u razli čitim ekosistemima usled njihovog “pomeranja” na sever. Pri tome će neke vrste uspevati da prate ta pomeranja, dok druge neće

biti u stanju i na taj način će doći do njihovog iščezavanja

�Porast temperature za oko 2oC pomerio bi granice staništa šuma na severnojpolulopti za oko 300 km na sever


�Uticaj na klimu i na živi svet

�Usled povećane koncentracije CO2 dolazi do intenziviranja procesa fotosintezeu biljkama što dovodi do velike primarne produkcije.

�Međutim, biljke mogu pojačavati fotosintezu samo do 0.06% CO2 u vazduhu, a iznad te količine intenzitet fotosinteze prelazi u stacionarnu fazu.

�Zonobiomi na Zemlji koji apsorbuju najveće količine CO za proces fotosinteze su �Zonobiomi na Zemlji koji apsorbuju najveće količine CO2 za proces fotosinteze su tropske kišne šume, koje su i najveći primarni proizvođ ači jer produkuju i do 200 puta

veću količinu organske materije u odnosu na morske ekosisteme.

�Problem leži u činjenici da se upravo ovaj zonobiom najviše uništava, tj najviše se seku šume u okviru ovog zonobioma tako da više nije moguće toliko intenzivno

usvajanje CO2.

�S druge strane okeani i mora, iako nisu toliko produktivni ekosistemi, zauzimaju ogromne površine na Zemlji tako da imaju veliki potencijal za usvajanje CO2 iz

atmosfere.

Minimalna promena temperature okeana dovela bi do nestajanja čuvenih koralnih grebenova, koji se odlikuju velikim

diverzitetom faune kako beskičmenjaka tako i riba

SCENARIO ZA 21.VEK – ŠIRENJE PUSTINJA

SCENARIO ZA 21. VEK - ŠIRENJE PUSTINJA

RAZORNE POPLAVE

URAGANI, TAJFUNI I TORNADA= Sve su češći u različitim krajevima sveta

TEORIJA GLOBALNOG HLA ĐENJA

�Povećanje CO2 u atmosferi dovelo bi do isparavanja velike količine vode sa površine svetskog mora što bi

uslovilo pojavu gušće atmosfere.

�Usled toga, došlo bi do smanjenja količine Sunčevog �Usled toga, došlo bi do smanjenja količine Sunčevog zračenja koje dolazi do površine Zemlje, što bi dovelo

do smanjivanja prosečne globalne temperature.

�Ova teorija je logična i moguća, ali je trenutno znatno aktuelnija teorija globalnog zagrevanja

STOP GLOBALNOM ZAGREVANJUJedan šaljivi pogled na globalno zagrevanje

STOP GLOBALNOM ZAGREVANJUDrugi šaljivi pogled na globalno zagrevanje

STOP GLOBALNOM ZAGREVANJU

Treći šaljivi pogled na globalno zagrevanje

STOP GLOBALNOM ZAGREVANJU

Poslednji šaljivi pogled na globalno zagrevanje

PAUZA – 10’ – 15’PAUZA – 10’ – 15’

Šta je ozon?

• Alotropska modifikacija kiseonika

NARUŠAVANJE OZONSKOG OMOTA ČA TJ. POJAVA TZV. „OZONSKIH RUPA“

• Izgrađen je od 3 atoma kiseonika (O3)

• Naziv potiče iz grčkogjezika i znači “mirišljav”

• Molekul ozona može biti predstavljen sa 3 rezonancione strukture

• Ozon je jako oksidaciono sredstvo, samim tim je nestabilniji od dvoatomskog molekula O2. Veoma je nestabilan, a u visokim koncentracijama se cepa na dvoatomni kiseonik.

• 2 O3→ 3 O2

• Gradi omotač oko Zemlje koji nazivamo ozonski

omotač.

• U stratosferi se nalazi na visini od oko 22-27 km i

formira tanak sloj prosečne debljine oko 3 mm (90%)

• Ukupna masa ozona u stratosferi je oko 3.000

miliona tona

• Ozon se u stratosferi stvara tako što se UV zraci sudaraju

sa O2 i to na sledeći način:

OZONSKI OMOTA Č – O3

Formiranje i razgradnja ozona

O2 + hv foton(radiation< 240 nm) -- O + OO + O2 -- O3

O3 + hv foton(radiation< 240 nm) -- O2 + OO + O -- OO + O2 -- O3

O + O3 -- O2 + O2

Prvu teoriju o nastanku i dejstvu ozona u atmosferi dao je Chapman 1930. godine.

Međutim, stanje nije odgovaralo predviđanju. Tek jeuvođenje CFC jedinjenja objasnilo sadašnje stanje

’’Dobar’’ i ’’loš’’ ozon?

• Glavna uloga ozona je da filtrira protone UV zračenja koji dolaze sa Sunca.

• Ozon se može podeliti na

• Ozonski omotač je otkriven 1913. godine od strane francuskih fizičara Charles Fabryi Henri Buisson, ali njegova svojstva je

detaljno opisao britanski meteorolog Dobson.

• Ozon se može podeliti na ‘‘dobar’’ koji se normalno nalazi u stratosferi i ‘‘loš’’koji je prisutan u troposferi

• Ustanovljeno je da ozon štetno deluje na rast biljaka, tako što smanjuje prisutnost hlorofila, karotenoida i ugljenih hidrata .

• Na taj način je površina lista skoro totalno uništena, a biljka je doživela tzv. oksidativni stres.

• U troposferi, blizu Zemljine površine, ljudska aktivnost je dovela do toga da je koncentracija ozona nekoliko

puta veća od normalne, što šteti zdavlju ljudi i biljaka.

Fotosmog(tzv. „Los Angelos“ smog)

•Nastaje u troposferi i javlja se iznad velikih gradova.

•Preduslovi za njegov nastanak su suva i topla klima, intenzivno Sunčevo zračenje, odsustvo vetra i veliko aerozagađenje.

•Pri takvim uslovima, u prisustvu azotnih oksida i uz delovanje UV zračenja u troposferi se stvara O3, koji ima izuzetno negativne efekte na živa bića.

•Zbog svojstva snažnog oksidativnog sredstva izaziva oštećenja na plućima kod ljudi, kao i na svim organskim vrstama.

Koja je cena pojave „lošeg” ozona?

• EEA (European Environment Agency)je uradila jednu studiju koja se odnosi na štetno delovanje „lošeg” ozona na zdravlje ljudi i došla do podatka da oko 20 hiljada ljudi umre u Evropi u toku samo jedne godine. ljudi umre u Evropi u toku samo jedne godine.

• U 2000. godini,šteta koju je ozon naneo poljoprivredi u Evropi je iznosila oko 2.8 milijardi evra.

Klasični smog(tzv. Londonski smog)

smoke = dim, fog = magla

�Javlja se u gradovima sa hladnom i vlažnom klimom u kojima je takođe prisutna velika količina zagađujućih materija u atmosferi (pre svega SO2 i čađ).

�Obe vrste smogaizazivaju veoma jake respiratorne smetnje,�pre svega dovode do pojave bronhitisa.

smoke = dim, fog = magla

U Beogradu je tokom zime prisutan Londonski smog, a tokom leta LA - smog

(London, 1952. godine = 4000 žrtava)

“Ozonske rupe”

• Ozon je u gornjim slojevima atmosfere (stratosfera) prisutan u ‘’velikoj meri’’, barem je tako bilo milionima godina. Međutim, zadnjih decenija je atmosferskim merenjima utvr đeno da sloj ozona u stratosferi postaje sve tanji.

• Smanjivanje ozona je najveće na polovima, posebno iznad Antarktika gde se pojavljuju tzv. pojavljuju tzv. „ozonske rupe” na južnoj hemisferi od avgusta do oktobra.

• Ozonske rupe zapravo i nisu ‘‘rupe’’, već mesta gde je koncentracija ozona znatno smanjena.

• Glavni uzročnici smanjenja koncetracije ozonskog sloja su oksidi azota (NOx) i hlorofluorovodonici,

poznatiji kao freoni (CFCl)

• Hlorofluorovodonici su ugljovodonici kod kojih su deo ili svi atomi vodonika zamenjeni atomima fluora.

• Stabilni su, nisu otrovni niti zapaljivi

• Kada su slobodni odlaze u više slojeve atmosfere gde bivaju razloženi pod dejstvom UV zraka i reaguju sa ozonom. Upravo na taj način oni smanjuju njegovu

debljinu.

Proizvođači i proizvodi koji oštećuju ozonski omotač

Mehanizam razgradnje ozona

CFCl + hv (UV, 260 nm) – Cl + FCCl + O3 – ClO + O2ClO + O3 – 2O2 + Cl

Hlor se ponaša kao katalizator. Jedan atom Cl može darazori 100.000 molekula ozona!

Mehanizam za uklanjanje hlora iz stratosfere jeformiranjem hlorovodonika sa vodenom parom.

Ozon razgradjuju i oksidi azota NO i N2O.(supersonični avioni – veliki izvor azotnih oksida u stratosferi)

Oštećenje ozonskog omotača je najviše izraženo na polovima (posebno južnom), uz dejstvo polarnih vrtloga i polarnih

oblaka bogatih hlorovodoničnom kiselinom i hlor-nitratom

Najveća oštećenja se javljaju u proleće i jesen.1987. godine, iznad Antarktika na 80o JGŠ, smanjenje ozonskog

omotača je bilo 50%

�Izaziva pojavu raka kože(smanjenje O3 za 1% izazivačetvorostruko povećanje broja obolelih)

Posledice oštećenja ozonskog omotača

Povećava se intenzitet UV zračenja u troposferi, što:

�Oboljenje očiju – katarakt o čnih sočiva

�Slabljenje imunološkog sistema organizma

�Smanjenje prinosa žitarica (bioprodukcije)

�Oštećenje plastičnih materijala

�Povećanje efekta staklene bašte,…

EFEKAT ACIDIFIKACIJE - TZV. „KISELE KIŠE“

GLAVNI IZVORI ILI UZROCI NASTANKA KISELIH KIŠA

�Sumpor dioksid – SO2

�Azotni oksidi – NOx

�Gasovite organske materije – VOC (Volatile organic compounds)

Kisela kiša nastaje kada ovi gasovi reaguju u atmosferi sa vodom, kiseonikom i drugim hemikalijama formiraju ći razli čita

kisela jedinjenja.

Sunčeva svetlost ubrzava ove reakcije.

Rezultat su blagi rastvori sumporaste i azotne kiseline.

ŠTA SU KISELE KIŠE ?

Po definiciji kisele kiše su atmosferski kiseli talog u formi kiše. Jošpreciznija definicija je da su kisele kiše padavine koji imaju veću

kiselost (manji pH) od uobičajenih kiša koje padaju u nezagađenim regionima Zemlje.

Padavine odstranjuju iz atmosfere gasove, aerosole (tečnosti) i čestice na dva načina:(tečnosti) i čestice na dva načina:

1. Stvaranjem kapljica vodene pare u oblacima koje sakupljaju zagađujuće materije iz atmosferei kada se steknu potrebni uslovi

kapljice iz oblaka se ukrupnjavaju i padaju u obliku kiše.

2. Ispiranjem atmosfere kada kiša (sneg) ispod oblaka ispira i prečišćava atmosferu.

Ova dva načina obuhvataju takozvanu vlažnu precipitaciju .

ŠTA SU KISELE KIŠE ?

Atmosfera se može prečišćavati od polutanata i bez kiše i to:

1. Apsorpcijom gasova na razne površine u prirodikao što su vegetacija, zemljište ili vodene površine, kao i građevine.vegetacija, zemljište ili vodene površine, kao i građevine.

2. Gravitacionim taloženjem većih čestica.

3. U direktnom kontaktu finih čestica sa vegetacijom i drugim površinama.

Ova tri načina obuhvataju takozvanu suvu precipitaciju.

NEZAGAĐENA KIŠA

•Nezagađena kiša je po prirodi kiselajer atmosfera sadrži u sebi kiseli oksid ugljen-dioksid (CO2) koji se rastvara u vodi (kapima kiše) i daje kao produkat ugljenu kiselinu što ima za posledicu da je kiselost (pH) kišnice oko 5,6. Ova vrednost je granična, a sve što je kiselije od ove

vrednosti (pH<5,6) smatra se kiselom kišom.

KISELI TALOGKISELI TALOG

•Termin kiseli talog obuhvata celokupnu kiselu precipitacijukoja podrazumeva gasove, čestice, kao i tečnu fazu, tako da se u kiselom

talogu nalaze sve kisele supstance iz atmosfere. Zato se trivijalni naziv „kisele kiše“ sve više zamenjuje mnogo pravilnijim„atmosferski talog“koji obuhvata sve kisele supstance kao i sve druge zagađujuće materije

koje se nalaze u atmosferi.

POREKLO KISELIH KIŠA

Komponente koje se mogu naći u atmosferi, a koje su graditelji kiselog taloga mogu biti:

1. Prirodnog porekla1. Prirodnog porekla

2. Antropogenog porekla (iz industrije, saobraćaja, domaćinstava...)

Na globalnom planu prirodni izvori doprinose sa nekih 60%,dok antropogeni izvori doprinose sa oko 40%(Forester, 1993).

PRIRODNI IZVORI SUMPORA I AZOTA

� SO2 i NOx iz vulkanskih erupcija

� morska pena i kapljice sadrže sulfate(H2SO4)

� sumpor-vodonik (H2S) poreklom od vulkanskih erupcijai sličnih aktivnosti zemljine kore

� biogeni sumpor i azot koji nastaju biodegradacijom� biogeni sumpor i azot koji nastaju biodegradacijomorganske supstance potpomognut bakterijama

ANTROPOGENI IZVORI

�sagorevanje fosilnih goriva(uglja, nafte i prirodnog gasa)

�industrijski procesi, pre svega iz bazne proizvodnje metala

ŠTA SE DOGAĐA KAD POLUTANTI DOSPEJU U ATMOSFERU

�Sagorevanje fosilnih goriva značajno doprinosi stvaranju kiselih kiša jer se pri tom u atmosferu oslobađaju značajne količine SO2.

�Saobraćaj je osnovni izvor azotovih oksida (NO, NO2 i NO3 koji se najčešće zbirno predstavljaju kao NOx).

MEHANIZMI NASTAJANJA KISELIH KIŠA

�SO2 reaguje sa vodonik-peroksidom (H2O2) iz oblaka koji nastaje od hidroperoksi radikala (HO2) i prelazi u SO3

�NOx reaguje sa hidroksi radikalom (OH) koji nastaje u atmosferi u fotohemijskim reakcijama.

�Tako nastali oksidi reaguju sa vodom dajući sumpornu (H2SO4) i azotnu (HNO3) kiselinu.

HEMIJSKE REAKCIJE

Formiranje SO2 i azotovih oksida (NOx)

S + O2→SO2N2+ O2→2NO

NO + 0.5O2→NO2

Formiranje vodonik-peroksidaod lako isparljivih organskih jedinjenja Formiranje vodonik-peroksidaod lako isparljivih organskih jedinjenja (VOC): Primer - formaldehid(HCHO)

1. HCHO + hν (sa sunca)→H + HCO2. (HCO = formil radikal)

3. HCHO + O2→CO + HO24. OH + HCHO →H2O + HCO

5. HCO + O2→HO2+ CO6. HO2+ NO →NO2+ OH

7.VOC + hν (sa sunca)+ HO2 (iz vazduha)→H2O2

HEMIJSKE REAKCIJE

Formiranje kiselina: H 2SO4

SO2+ HO2→SO3+ OHSO3+ H2O →H2SO4

SO2+ H2O2& O 3 (iz oblaka)→H2SO4SO2+ OH + O2 (iz vazduha)→H2SO4

Formiranje kiselina: HNO 3

NO + O3→NO2+ O2NO2+ O3→NO3+ O2NO2+ hν→NO + ONO2+ NO3→N2O5

N2O5+ H2O →2HNO3

NO2+ hν (sa sunca)+ OH (iz vazduha)→HNO3

NEGATIVNI EFEKTI “KISELIH KIŠA” NA:

�Vodene ekosisteme

�Zemljište

�Šumske i zeljaste tipove vegetacije�Šumske i zeljaste tipove vegetacije

�Ljudsko zdravlje

�Građevinske objekte i spomenike

Uticaj na površinske i podzemne vodene ekosisteme i akvatične organizme

Snižavanje pH vrednosti vodenih ekosistema dovodi do velikih promena u ekosistemima.

Pri pH vrednosti nižoj od 5, kod većina riba iz jaja se ne razvijaju mladunci, a još niža vrednost pH dovodi do masovnog pomora riba.

Generalno, zakišeljavanje vodenih ekosistema dovodi do redukcije biodiverziteta svih grupa

Mobilizacija aluminijuma iz zemljišta u kiseloj sredini ima za posledicu transport aluminijuma u vodene tokoveu kojima aluminijum neretko prouzrokuje mukozno oboljenje ribljih škrga što ima fatalne posledice

dovodi do redukcije biodiverziteta svih grupa organizama, a u nekim slučajevima i do potpunog iščezavanja pojedinih organskih vrsta(npr. neke vrste insekata, riba i vodozemacakoji su posebno osetljivi na bilo kakvu promenu u akvatičnim ekosistemima)

uticaj na zemljište

Uticaj kiselih kiša na sadržaj kalcijuma i magnezijumau zemljištu vrlo je indikativan , nastajanje sulfata magnezijuma koji je rastvoran i sulfata kalcijuma

(gipsa) koji je slabo rastvoran (oko 2g/dm3 kišnice) ima za posledicu da se vremenom ovi katjoni ispiraju iz zemljišta i ostavljaju za sobom narušenu

ravnotežu katjona u zemljištu.

Uticaj na šumske izeljaste tipove vegetacije

Sušenje šuma

Naročito je opasan nedostatak kalcijuma jer u nedostatku kalcijuma biljke resorbuju

aluminijum , a to je poguban proces za biljke.

kiseline u kiši prosto sprže lišće biljaka

Uticaj na građevinske objekte i spomenike

Uticaji kiselih kiša na ljudsku populaciju nisu toliko direktni.

Ipak, dokazano je da fine čestice gasova (sumpordioksid i azotni oksidi, koji i dovode do stvaranja kiselih kiša) izazivaju bolesti

respiratornih organa (astma, bronchitis) i kancera, što dovodi do prerane smrti kod velikog broja ljudi.

Uticaj na ljudsko zdravlje

Uticaj na građevinske objekte i spomenike– vrlo su direktni

Kiseline iz padavina napadaju kamen, beton ili metal što ima za posledicu

njihovu koroziju, degradaciju i razaranje

DA LI MORA OVAKO ?

ŠTA MOŽEMO U ČINITI ?

O ZAŠTITI = ODBRANI O ZAŠTITI = ODBRANI VAZDUHA, VODE I ZEMLJIŠTAVAZDUHA, VODE I ZEMLJIŠTA

-- POSEBNO PREDAVANJEPOSEBNO PREDAVANJE

Zagadjivanja Atmosfere, Globalni Problemi

Documents

Transcript of Zagadjivanja Atmosfere, Globalni Problemi