Atmosfera to jedna z głównych części środowiska. Jest inna od hydrosfery oraz troposfery, ponieważ zanieczyszczenia w niej występujące mogą się łatwo przemieszczać. Ruchy powietrza sprawiają, że skażenia przedostają się na dalsze tereny, zanieczyszczając atmosferę na obszarach odległych od miejsca ich pochodzenia. W wyniku tego procesu substancje zatruwające powietrze są rozpraszane, jednak dany punkt wypuszczający toksyny ma wpływ na skład atmosfery na sporym terenie. Zanieczyszczenia z powietrza przenikają do innych części środowiska poprzez suchą lub mokrą depozycję.

Atmosfera otaczająca naszą planetę stanowi mieszaninę gazów, która pełni funkcję ochronną dla organizmów żywych. Chroni ona przed szkodliwym promieniowaniem, tworzy pogodę a także klimat oraz zawiera tlen, wykorzystywany do respiracji i procesów życiowych. Niestety jest to również przestrzeń, przyjmująca zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu oraz działalności ludzkiej. Skażenia te naruszają skład atmosfery, co może mieć katastrofalne skutki dla środowiska.

Zanieczyszczeniami powietrza nazywamy gazy, substancje stałe oraz ciekłe, których zawartość w atmosferze przekracza ich średni poziom. Należą do nich cząsteczki pochodzenia naturalnego takie jak pyłek roślinny czy pyły z erupcji wulkanicznych, a także substancje tworzące się w rezultacie ludzkich działań, np. spaliny czy pyły pochodzące z przemysłu. Zanieczyszczenia występujące w powietrzu mają charakter gazowy oraz pyłowy. Powietrze skażone, według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), to takie, które ze względu na swój skład negatywnie działa na organizm ludzki, rośliny i zwierzęta oraz na środowisko nieożywione.

Możemy się spotkać z różnymi podziałami zanieczyszczeń atmosfery. Najczęściej dzielimy je według:

- typu działalności powodującej zanieczyszczenie powietrza, mogą to być zjawiska naturalne, wynikające ze zjawisk przyrodniczych np. erupcji wulkanicznych, albo działalność antropogeniczna, czyli pochodząca od człowieka,

- typu emitera, który może być punktowy, powierzchniowy, objętościowy lub liniowy; emitery dzieli się również na ruchome (np. samochody, statki czy samoloty) i stacjonarne,

- rodzaju emisji skażeń, na zorganizowaną lub niezorganizowaną,

- stanu skupienia wypuszczanych trucizn, na gazy, aerozole czy pyły,

- pochodzenia, na krajowe oraz produkowane w państwach sąsiadujących,

- sposobu dostania się do powietrza, na pierwotne, czyli wysyłane wprost ze źródła, oraz wtórne, powstające w powietrzu w wyniku reakcji zachodzących pomiędzy cząsteczkami występującymi w atmosferze, z reguły omawiane razem z efektami wtórnymi.

Podczas niesprzyjających warunków pogodowych może dojść często do powstawania smogu, który jest przyczyną chorób, a nawet śmierci.

W odróżnieniu od skażeń zbiorników wodnych czy gleby, zanieczyszczeń atmosfery nie można ograniczyć do pewnego terenu, ponieważ mają one możliwość szerokiego rozprzestrzeniania się. Mogą się one przedostawać na duże odległości i tam zatruwać środowisko. Do najgroźniejszych źródeł skażeń należy przemysł energetyczny oraz paliwowy, w szczególności zakłady ciepłownicze i elektroenergetyczne, które produkują lotne popioły. Znaczny wpływ na stan atmosfery mają również zakłady metalurgiczne emitujące pyły. Udział w produkcji pyłów ma także przemysł chemiczny, zwłaszcza nieorganiczny, produkujący nawozy i tworzywa sztuczne, oraz cementownie produkujące materiały budowlane. Głównym emitorem skażeń gazowych są zakłady energetyczne oraz ciepłownicze, wysyłające do atmosfery znaczne ilości dwutlenku siarki, a także przemysł metalurgiczny produkujący głównie dwutlenek węgla.

Udział poszczególnych typów zanieczyszczeń atmosfery ulega zmianom na przestrzeni lat. Jeśli chodzi o zanieczyszczenia pyłowe to w roku 1980 popioły lotne stanowiły ich 68%, cementowe 16% a metalurgiczne 8%. Natomiast rok 1990 charakteryzował się 80% udziałem popiołów lotnych a cementowe czy metalurgiczne wynosiły po 5%. W dużym stopniu następuje redukcja pyłów, natomiast w bardzo niskim skażeń gazowych. Do zmniejszenia ilości pyłów przyczyniły się w znacznym stopniu branże elektroenergetyczne oraz ciepłownicze, małą redukcją tych zanieczyszczeń wykazują się: przemysł chemiczny (zwłaszcza produkujący nawozy sztuczne i pasze, tworzywa oraz włókna), elektromaszynowy, spożywczy a także włókienniczy. Dużą redukcje emisji szkodliwych gazów, w granicach 70-90%, wykazują przemysły tworzyw sztucznych i niezależny przemysł metalurgiczny. Mniej zanieczyszczeń gazowych produkuje również przemysł zajmujący się chemią organiczną i nawozami sztucznymi a także paliwowy oraz koksowniczy. Praktycznie nie ograniczają emisji gazów takie gałęzie przemysłu jak energetyka i ciepłownictwo, metalurgia, zakłady produkujące materiały budowlane, przemysł spożywczy, elektromaszynowy i lekki.

Skupiska zakładów przemysłowych, produkujących szkodliwe zanieczyszczenia na stosunkowo małym obszarze, wywierają duży oraz negatywny wpływ na warunki życia i zdrowia ludzi zamieszkujących te obszary. Szczególnie zagrożone są ośrodki miejsko-przemysłowe. Zakłady przemysłowe, które wypuszczają do atmosfery szkodliwe pyły i gazy, są często lokalizowane niedaleko aglomeracji i miast. Sprawia to, iż na 6% terytorium naszego państwa, zajętych przez miasta i zamieszkałych przez ponad połowę ludności Polski, znajdowało się ponad 60% całości emitowanych pyłów oraz 70% skażeń gazowych. Wynika to z faktu, że większość uciążliwych zakładów przemysłowych znajduje się blisko zabudowań tzn. od 0,5 do 2km.

Wysokość punktu emitującego zanieczyszczenia oraz parametry emisji wpływają na rozchodzenie się ich w atmosferze a także na ilość zanieczyszczeń w przyziemnych warstwach powietrza. Wielkość emisji zależy od wysokości emitora. Kominy, których wysokość wynosiła więcej niż 100m podczas 1990 roku wypuściły do atmosfery 10.000 ton szkodliwych gazów oraz 2500 ton pyłów. Emitory o wysokości mieszczącej się w granicach pomiędzy 50 a 100m wprowadziły do powietrza ok. 670 ton zanieczyszczeń gazowych oraz 260 ton zanieczyszczeń o charakterze pyłowym. Kominy niskie, o wysokości poniżej 50m wyemitowały w tym roku 12 ton różnych gazów oraz 5 ton zapyleń.

Transport coraz bardziej wpływa na zanieczyszczenia powietrza. Emisja trucizn z silników samochodowych tuż nad ziemią sprawia, że są one bardzo uciążliwe dla otoczenia. Według zestawień transport wprowadza do atmosfery 10-15% występujących w niej zanieczyszczeń.

Rodzaje zanieczyszczeń powietrza.

  1. Tlenki azotu.

Tlenki azotu są jednymi z głównych związków zanieczyszczających powietrze. Wytwarzane są one podczas procesów stosowanych w przemyśle i wykorzystujących wysoką temperaturę. Do procesów tych zaliczamy:

- energetyczne spalanie paliwa,

- procesy koksownicze - podczas spalania gazów w bateriach koksowniczych,

- procesy zachodzące w silnikach znajdujących się w pojazdach produkujących spaliny.

W wyniku spalania powstaje NO-tlenek azotu a także NO2-dwutlenek azotu. NO to związek nietrwały, który rozkłada się lub tworzy trwały NO2, co zależy od panujących warunków. Do tworzenia się dwutlenku azotu z tlenku azotu potrzebny jest spadek temperatury gazów wylotowych oraz obecność w nich niezwiązanego tlenu.

Źródłem azotu w powietrzu mogą być stosowane w rolnictwie nawozy sztuczne. W wyniku ich rozprzestrzeniania na polach, w powietrzu znajduje się amoniak unoszony z gleby przez wiatr.

2. Dwutlenek siarki.

Znajduje się on w atmosferze pod różnymi postaciami. Najgroźniejszym związkiem siarki jest, powstający z rozpuszczenia w wodzie bezwodnego kwasu, kwas siarkowy. Przyczynia się on do tworzenia się kwaśnych deszczy. Jest to poważny problem w Polsce, wiąże się bowiem z poważnymi uszkodzeniami organizmów roślinnych. Dopuszczalne stężenie dwutlenku siarki-SO2 to 100g/m3, podczas gdy już 20g/m3 źle wpływa na lasy iglaste a 50g/m3 jest przyczyną uszkodzenia drzewostanów na poziomie drugiego stopnia.

W zależności od istniejących warunków zawartość SO2 w powietrzu przyjmuje różnorakie wartości. Z reguły w okresie zimowym stężenie to jest większe z powodu braku wiatrów czy mgły. Dwutlenek siarki często jest transportowany przez wiatr na duże odległości, dochodzące do tysiąca kilometrów, poprzez 2 do 4 dni. Reakcje fotochemiczne utleniają nietrwały SO2 do SO3. Wchodząc w reakcje z wodą tworzy kwas siarkowy. Zdarza się, iż zawartość dwutlenku siarki w powietrzu, szczególnie w miastach przemysłowych, przekracza dopuszczalne normy nawet trzykrotnie.

3. Tlenki węgla.

Tlenek węgla powstaje w wyniku niecałkowitego spalania paliwa w większości procesów związanych z energetyką. Paliwa wykorzystywane w pojazdach zmechanizowanych zawierają CO, a ich spalanie jest przyczyną ok. 80% całkowitej emisji tego gazu. Gazy powstające w silnikach samochodów zawierają ponadto tlenek azotu, cząsteczki stałe, węglowodory oraz ołów wprowadzony do paliw w celu podwyższenia liczby oktanów. Omawiany tlenek węgla to bezbarwny, niepodrażniający dróg oddechowych gaz. Z tego też powodu trudno go zlokalizować w otoczeniu.

Procesy spalania wprowadzają do atmosfery znaczne ilości dwutlenku węgla (CO2), nie będący bezpośrednim zagrożeniem jeśli nie zakłóci równowagi w środowisku naturalnym. Dwutlenek węgla zatrzymuje ciepło w atmosferze oraz jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy, podczas której następuje tworzenie się materii organicznej. Rośliny przyswajają go z atmosfery lub z wody. Mierząc zawartość CO2 w atmosferze możemy określić stopień skażenia powietrza.

Dwutlenek węgla reguluje temperaturę na Ziemi. Zakładając, iż w atmosferze zabrakłoby tego gazu, średnia temperatura na naszej planecie obniżyłaby się do -70ºC, a jeśli jego zawartość wzrosłaby dwukrotnie temperatura wzrosłaby o 40ºC. Ze względu na większy ciężar od powietrza, dwutlenek węgla gromadzi się w przyziemnej warstwie działając jak szkło w cieplarniach. Parująca woda powoduje powstawanie większej ilości chmur, które nie wpuszczają promieniowania słonecznego i w konsekwencji temperatura obniża się. Istnieją hipotezy, że cykl ten spowoduje spadek temperatury na Ziemi i powstanie kolejnej epoki zlodowaceń.

4. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - WWA.

WWA to substancje związane z działalnością człowieka. Są one lipofobowe i znajdują się w dymie papierosowym, atmosferze, zbiornikach wodnych, produktach spożywczych, organizmach zamieszkujących wodne środowisko, osadach dennych, olejach nieorganicznych oraz wyrobach naftowych. Mogą one mieć naturalne pochodzenie z pożarów lub rozkładu materii organicznej czy biosyntezy. Niemniej jednak to działalność antropogeniczna jest główną przyczyną skażenia nimi środowiska. Pochodzą one ze spalania paliw oraz ich przetwarzania. Ilość wprowadzanych WWA zależy od jakości paliwa oraz od warunków, w jakich zachodzi spalanie. Pyły oraz popioły z przerobu paliw lub odpadów, które unoszą się w powietrzu, także zawierają te toksyczne związki. Po przedostaniu się do organizmu ludzkiego np. poprzez układ oddechowy albo poprzez naskórek, wskutek metabolizmu WWA tworzą związki o charakterze mutagennym oraz kancerogennym.

5. Związki siarki.

Siarkowodór - H2S, jest produkowany w przemyśle koksowniczym, garbarskim i gazowym. Wpływa on negatywnie na układ nerwowy, porażając go. Podobne właściwości ma także dwusiarczek węgla - CS2, który tworzy się w czasie produkowania tworzyw sztucznych czy włókien z wiskozy. Przyczynia się on do utraty wzroku i śmierci.

6. Fluorowodór.

Związki zawierające fluor, a zwłaszcza należący do nich fluorowodór - HF, charakteryzują się silnymi właściwościami toksycznymi. Mogą one skażać powietrze w wyniku wytwarzania aluminium, nawozów stosowanych w rolnictwie a także procesów w przemyśle ceramicznym czy szklarskim.

7. Ozon.

Ozon - O3, powstaje w wyniku fotochemicznych procesów mających miejsce na obszarze przyziemnej warstwy atmosfery, wykorzystujących tlenki azotu, węgla i węglowodory. Rocznie, stężenie tego gazu rośnie tam o 2% i przyczynia się do powstania smogu. Bezpośrednio nad ziemią O3 to skażenie, które powoduje tworzenie kwaśnych opadów oraz fotochemicznego smogu. Natomiast w warstwie 15-50km nad Ziemią chroni on życie na naszej planecie zatrzymując szkodliwe promieniowanie słoneczne UV. Energię tego promieniowania zamienia on na ciepło stając się również regulatorem termicznym.

8. Pyły oraz aerozole.

Pyłem nazywamy zarówno pył występujący w atmosferze, który nazywany jest również atmosferycznym aerozolem, jak i tak zwany pył powierzchniowy, czyli kurz kumulujący się na różnorodnych powierzchniach w pomieszczeniach lub na przestrzeniach otwartych. Uznaje się go za niegroźne skażenie powietrza. Jednak przyczynia się on do licznych schorzeń organizmu człowieka. Negatywnie wpływa na układ oddechowy, oczy i skórę.

9. Zanieczyszczenia biologiczne.

Do biologicznych zanieczyszczeń atmosfery należą mikroorganizmy chorobotwórcze takie jak bakterie, wirusy oraz grzyby, nasiona i pyłki kwiatowe. Niebezpieczne jest przedostawanie się do powietrza bakterii pochodzących z wyschniętego śluzu czy śliny.

10. Kwaśne opady.

W kroplach kwaśnych deszczy znajdują się cząsteczki SO­2, NOx, a także powstające w reakcji z wodą roztwory kwasu siarkowego(IV) i bardziej toksycznego kwasu siarkowego(VI) oraz kwasu azotowego(V). Tworzą się one nad terenami, gdzie powietrze zanieczyszczone jest tymi właśnie związkami, pochodzącymi z naturalnych źródeł (wybuchy wulkanów) lub antropogenicznych. Do tych ostatnich należą gazy odlotowe z elektrowni czy elektrociepłowni, wykorzystujących do zasilania zasiarczone paliwo, najczęściej węgiel kamienny czy brunatny. Zdarza się, iż kwaśne opady spadają na tereny, które leżą w znacznej odległości od miejsca ich powstania. Stanowią one więc międzypaństwowy problem. Wpływają one destrukcyjnie zarówno na rośliny jak i zwierzęta. Przyczyniają się do występowania schorzeń układu oddechowego oraz powodują korozję metali i zabytkowych obiektów. Należy więc im zapobiegać instalując urządzenia, pochłaniające toksyczne związki z wypuszczanych do środowiska spalin, a także stosować paliwo o lepszej jakości.

11. Smog.

Smogiem nazywamy skażone powietrze, w którym występują duże ilości szkodliwych gazów oraz pyłów, pochodzących w przeważającej części z transportu i przemysłu. Możemy wyróżnić dwa jego typy:

- smog typu fotochemicznego (utleniający, Los Angeles), który występuje w okresie letnim lipiec-październik, gdy panują wysokie temperatury powietrza, ogranicza widoczność a powietrze posiada brązową barwę. Do powstania smogu fotochemicznego niezbędne jest mocne promieniowanie słoneczne. Podstawowymi substancjami występującymi w tego rodzaju smogu są: CO, NOx, O3, węglowodory nienasycone oraz aromatyczne, pyły pochodzące z przemysłu.

- smog kwaśny ("siarkawy", londyński), mający miejsce w porze zimowej, gdy temperatury są niski. Ogranicza widoczność na kilkadziesiąt metrów. Występuje, gdy powietrze zanieczyszczone jest dwutlenkiem siarki (SO­2), dwutlenkiem węgla (CO2) oraz pyłami. Jest on przyczyną duszności, podrażnienie skóry i łzawienia. Zaburza funkcjonowanie układy krążenia, a także powoduje korozję.