A légkör összetétele és tisztulási folyamatai. Légszennyezés és hatásai.

A Földünket több kilométer vastagságban levegőréteg veszi körül, amelynek sűrűsége felfelé haladva csökken. A levegőt alkotó gázkeverék összetétele mintegy 80 km magasságig változatlan, ez a homoszféra. A levegő hőmérsékletének változása alapján a homoszférán belül különböző rétegeket különböztetünk meg:

Troposzféra (felhőöv): A légkör legalsó 8-18km-es rétege. Itt található a légkör csaknem teljes vízgőztartalma, ill. játszódnak le a légmozgások, az időjárási folyamatok. Vastagsága a szélességi köröknek megfelelően változik (pólusokon 8km, trópusokon 17km). Levegőjét a talajról visszaverődő sugárzás melegíti fel. A hőmérsékletcsökkenés a troposzférában 0,65 oC/100m.

Sztratoszféra: kb. 10-50 km magasságban helyezkedik el. A sztratoszféra hőmérséklete a 10-30 km-es magassági zónában tovább csökken mintegy – 90 oC-ra, majd ettől kezdve fokozatosan emelkedik, 50 km-es magasságban már eléri a 0 oC-ot. A sztratoszférában található az ózonréteg, amely kiszűri az élőlényekre káros 200-340 nm közötti UV sugárzást, (UV-C 100-280 nm és UV-B  280-315nm) eközben melegszik fel 0 oC-ra.

Mezoszféra: kb 50-80-85km magasságban helyezkedik el. A hőmérséklete tovább növekszik 50 oC-ra, majd 80 km-es magasság eléréséig – 80 oC-ra csökken.

Termoszféra: 80-500 km között található. A hőmérséklet a 80 km-es magasságban található – 80 oC-ról az 500 km-es magasság eléréséig 200 oC-ra emelkedik. Ebben a rétegben a levegő igen ritka, a földi viszonyokkal nem hasonlítható össze.

atmoszféra szerkezete

A légkör (atmoszféra) összetétele:

A levegő aerodiszperz rendszer, a gázokon kívül szilárd és cseppfolyós részeket is tartalmaz.

Alapgázok
A gáz fázis állandó komponensei

Gáz Térfogat %
Nitrogén 78,10
Oxigén 20,93
Argon 0,93
Szén-dioxid 0,03
Hidrogén 0,01

 

Vendéganyagok
Egyéb gázok, aeroszolok, részecskék

Vízgőz: koncentrációja földrajzi szélességgel változik.
Szennyező gázok: villámlás, vulkanikus vagy az emberi tevékenység következtében kerülhetnek az atmoszférába:

metán (CH4),
kéndioxid (SO2),
kénhidrogén (H2S)
ammónia (NH4)
nitrogénoxidok (NOx)

Szilárd halmazállapotú résecskék: por, korom, füst

Ha a vízgőz ún. kondenzációs magvakon (pl.: por-, korom-, kén-dioxid-részecske) kicsapódik, felhő, köd keletkezik, majd a csapadék a talajba mossa ezeket a szennyező anyagokat.

Légszennyezést okozó emberi tevékenységek

Az anyagoknak a szennyező forrásból a levegőbe történő kikerülését emissziónak nevezik.
A kibocsátott szennyező anyagok különböző távolságokra jutnak el, amelynek során koncentrációjuk csökken, kémiai fizikai változáson mennek keresztül transzmisszió.

  • Közlekedésből eredő légszennyeződés A megnövekedett gépkocsi forgalom miatt,  gépkocsik kipufogó gázai által okozott levegőszennyeződés a nagyvárosok központi problémájává vált.
  • Az ipari szennyező források Szénbányák, cementgyárak, kohászat, építőipar, műtrágyagyártás, kénsavgyártás, salétromsavgyártás.
  • A mezőgazdaság légszennyező tevékenysége Az ország nagy területén folyik mezőgazdasági művelés, ami az egyik legjelentősebb porszennyezési forrást képezi. A porszennyezésben jelen van a műtrágyák, a növényvédőszerek, biológiailag aktív anyagok pora. Jelentős szennyeződési forrás lehet a repülőgépes permetezés is.

A különféle légszennyező anyagok egymást erősítő szinergista hatást fejtenek ki. A finom eloszlású nagy felszínű porok felületén gázmolekulák adszorbeálódnak, ilyen módon károsító hatásuk fokozódik. Ez füstköd vagy szmog kialakulásához vezet, amely a levegőszennyeződés legszélsőségesebb formája.

A Londoni (redukáló) típusú szmog:
Télen jelentkezik fosszilis tüzelőanyagok elsősorban szén elégetésének hatására. A szélcsendes időjárás és a magas relatív páratartalom hozzájárul a kialakulásához. A légszennyezést ebben az esetben elsősorban a kén-dioxid, szén-monoxid, por, korom okozza.

A Los Angelesi (oxidáló) típusú szmog:
A légszennyeződést a gépkocsik kipufogó gázaiból emittált nitrogén-oxidok és szénhidrogének okozzák erős napsugárzás és gyenge légmozgás esetén a nyári időszakban. Más néven fotokémiai ködnek is nevezik.
A szennyező anyagok az ultraibolya sugárzás hatására fotokémiai reakciókat indítanak el, amelynek során NO2 és ózon (O3), majd szabad gyökök, hidrogén-peroxid és PAN (peroxi-acetil-nitrát) keletkezik.
Nappal a nitrogén-monoxid a levegő oxigénjével ózont képez:

NO + O2 = NO2 + O

NO2 + O2 = NO + O3

Az ózon és a nitrogén-oxid a gépkocsik kipufogó gázaiban található szénhidrogénekkel ún. peroxiacetilnitrit vegyületeket képez:

NO + O3 + CH →peroxiacetilnitrit

Ezek a vegyületek mérgezőek, fojtó hatásúak, a szem és az orr nyálkahártyáját izgatják, nem egy közülük rákkeltő hatású.

Éjjel az ózon elbomlik:

NO + O3 = NO2 + 2O

majd reggel a gépkocsiforgalom és a napsugárzás hatására újra megindul az ózon és a peroxiacetilnitrát típusú vegyületek képződése.

 


A levegő szennyezettsége egy adott területen nem állandó, hanem ciklikus változást mutat. A légszennyezettség kialakulását, mértékét, terjedését, megszűnését több tényező befolyásolja: évszak, napszak, időjárás, éghajlat, domborzat.

Szél
A légszennyező anyagok koncentrációjának csökkenését különösen a 8-10 m/sec-nál nagyobb sebességű szelek segítik elő, mivel ezek turbulenciája már jelentős. A „keverő” hatás nélkül tűrhetetlen lenne a nagyvárosok légterének szennyezettsége. A domborzat és a beépítettség csökkenti a szélsebességet

Légnedvesség-tartalom, csapadék
A levegő nedvesség-tartalma stabilizálja a porszennyeződést. Alacsony légnedvesség-tartalom esetén a porrészecskék könnyen aggregálódnak és így kihullanak a levegőből. Nagyobb légnedvesség-tartalom esetén a hidrofil porok körül vékony hidrátburok alakul ki. A stabilizált porszennyeződés elősegíti a ködképződést, ez csökkenti a látástávolságot, ezáltal a forgalom lelassul, a gépkocsik szennyezőanyag kibocsátása nő.
A csapadék a levegőt átmossa, így a levegő por és baktériumszegénnyé válik.

Az inverzió jelentősége a levegőszennyeződés kialakulásában:
Inverziós rétegnek nevezzük azt a réteget, amely melegebb az alatta fekvő rétegnél. Az inverziós réteg megakadályozza a természetes levegő cirkulációt, ezáltal a szennyező anyagok cirkulációját is.

A levegő tisztulása:

Ha a levegőbe kerülő anyagok változatlan formában a levegőben maradnának, akkor annak összetétele úgy megváltozna, hogy az emberi élet lehetetlenné válna.

A szennyező anyag a légkörből távozhat

  • Szedimentáció (ülepedés): a cseppfolyós vagy szilárd szennyeződés durva frakciója távozik a levegőből
  • Impakció, precipitáció: felületekhez történő tapadás útján távozik a szennyeződés.
  • Termoprecipitáció: hidegebb felületre történik a kicsapódás.
  • Elektroprecipitáció: a részecskék ellenkező töltésű felületekre csapódnak ki.
  • Ad- és abszorpció: gázok megkötése különböző felületeken (tengervíz, talaj, szennyeződések kondenzációs magként szerepelnek és csapadékkal így maguk is kijutnak az atmoszférából. A légkör ezzel a folyamattal jelentős mértékben megtisztul. Egyidejűleg azonban a talaj és az élővilág szennyeződik.

A szennyező anyag más, esetleg közömbös anyaggá alakul át.

A szennyező anyag koncentrációja hígulással csökken.

A légszennyező anyagok hatása az élő szervezetekre

Növényekre
A növények sokkal érzékenyebbek a levegőszennyeződésre, mint az állatok vagy az ember. Egyes növényeket pl. a zuzmókat a levegőszennyeződés indikátorainak is tekintik.
Kis koncentrációjú mérgező anyagot a növény képes elbontani nagyobb koncentráció esetén azonban a sejt elhal. Komolyabb mértékű károsodás szemmel látható elváltozással is jár, a levél szövete helyenként összezsugorodik, elfonnyad. A klorofill és a színagyagok pusztulása következtében színváltozás, klorózis lép fel.

  • A porszennyeződés eltömi a növények gázcsere nyílásait. A porok a vízzel reagálva bekapcsolódnak a növény anyagcseréjébe.
  • A kéndioxid a vízzel kénessavvá majd kénsavvá alakul át és roncsoló hatást fejt ki. A klorofillal reagálva a fotoszintézist bénítja.
  • Az ózon az oszlopos parenchimát károsítja, a levél ózon hatására szórtan pettyes lesz.
  • A fluor kártétele marginális nekrózisban nyilvánul meg. Az állandó fluorhatásnak csak teljesen értéktelen és igénytelen növények képesek ellenállni.

A növényzet ugyanakkor visszahat a légszennyeződésre, szűri, tisztítja a levegőt.

Állatvilágra
A közvetlen hatás ritka. Az állattartó telepek általában távolabb helyezkednek el az ipari létesítményektől. A szennyezett levegőjű városokból számos madárfaj elvándorol. A szálló por a vadállományt károsítja. A növényekre lerakódó por káros a növényeket elfogyasztó állatokra. A méhek érzékenyek a fluorra, mely megtapad a pollenhordozókon.

Emberre

A szén-monoxid a vér oxigénszállító képességét rontja, a hemoglobin vasatomjához kapcsolódva gátolja az oxigén felvételt. A központi idegrendszer vasat tartalmazó, kéreg alatti központjára és az egyik légzőenzimre is káros hatással lehet. Veszélyességét fokozza, hogy szagtalan gáz. Nagyvárosok csomópontjain, rosszul szellőzött alagutakban a szénmonoxid a károsító szintet eléri, ami az öntudat tompulásában, a reakcióképesség csökkenésében nyilvánul meg. Végső soron fulladást eredményezhet.

A kén-dioxid a szem és a tüdő nyálkahártyáját izgatja. Kisebb koncentrációjú, hosszabb szennyezés esetén légcsőhurutot okoz, elősegíti egyéb légúti betegségek kialakulását. Nagyobb koncentráció esetén tüdővizenyő és légzésbénulás alakulhat ki.

Nitrogén-oxidok: a nitrogén-monoxid a levegőben gyorsan átalakul nitrogén dioxiddá, káros hatását így fejti ki. A nyálkahártyán salétromos és salétromsavvá alakulnak köhögést, hányingert, fejfájást okoznak. A vízzel a tüdőben sav keletkezik, ami roncsolja a tüdőt. A vérerek tágulását idézi elő. A szem és a légutak nyálkahártyáját is izgatja.

A policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) vegyületek között számos olyan vegyület fordul elő, amelyek rákkeltőek.

A klór erélyes oxidáló, roncsoló hatású.

A fluorgázok a légutakat izgatják, a hidrogén-fluorid az égéshez hasonló tüneteket okozhat. Számos enzim működését gátolják, a csontokban és a fogakban felhalmozódnak.

Az ólom csökkenti a koncentrálóképességet, a szellemi teljesítményt.

Korom, por, pernye. Legveszélyesebbek a 0,25-10 µm szemcseméretű részecskék. Az ennél nagyobb részecskék csak a felső légutakig jutnak el. A 0,25 µm-nél kisebb részeket a tüdő nem tartja vissza, így az elhasznált levegővel azok újra a szabadba kerülnek. A nem kimondottan mérgező porok hatása gyakran évek múlva jelentkezik (szilikózis, portüdő).

Ha a gáznemű és a szilárd szennyezők együtt vannak jelen a károsító hatás fokozódik. A városi légszennyezés a dohányzás növeli a bronchitis és a tüdőrák okozta mortalitást.

Művi környezet károsodása légyszennyezés hatására

  • Az acél korróziósebessége megnő.
  • A műanyagok is károsodnak, öregedés, anyagfáradás lép fel.
  • Az ózon hatására meggyorsul a gumi töredezése.
  • A légszennyeződés hatására az épületek vakolata bomlik, porlad.
  • A levegő kéndioxid tartalma meggyorsítja a műemlékek károsodását is.

 

 

 

Forrás:
Prof. Dr. Mika János (2013): A légkör, mint erőforrás és kockázat, Eszterházy Károly Főiskola
Ádány Róza (2011): Megelőző orvostan és népegészségtan, Medicina Könyvkiadó Zrt. http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_fenntarthato_mg_rendszerek_es_kornyezettechnologia/ch11.html

Képek:
http://legkoroptika.hu/alegkorfelepitese
http://www.dontwasteit.hu/2013/12/03/romlik-a-levego-minosege-avart-es-hulladekot-egetni-tilos/
https://www.mozaweb.hu/Lecke-BIO-Biologia_9-A_levego_es_az_elolenyek_a_legszennyezes-102478
http://www.cas.manchester.ac.uk/resactivities/cloudphysics/background/forest_damage/
http://www.timesofmalta.com/articles/view/20121017/life-features/Restoring-Valletta-s-monuments-to-their-former-glory.441462

Share This:

 
Loading Facebook Comments ...

Leave a Comment