Zanieczyszczenia powietrza

Atmosfera

Atmosfera naszej planety, potocznie nazywana powietrzem jest tworzona przez wymieszane ze sobą gazy. Uwolniły się one w początkowym stadium powstawania Ziemi, podczas erupcji wulkanów i zastygania roztopionej materii skalnej. Te najmniejszej wadze poleciały w kosmos, a pozostałe dały początek gazowej powłoce, która otacza Ziemię. Pierwotnie atmosfera składała się z gorącej i zasobnej w dwutlenek węgla (CO₂), co spowodowało zaistnienie i dalsze utrzymanie efektu cieplarnianego na Ziemi. do składu powietrza zaliczamy również kryształki soli, krople wody, mikroorganizmy, a także dymy i cząsteczki ze źródeł przemysłowych. 

Dolną granicę atmosfery stanowią lądy i oceany. Jest to granica umowna, ponieważ powietrze dociera również do najgłębszych jaskiń i wypełnień skalnych. Jest obecne także w glebie i wodzie. Górna jej granica jest niewyraźna. Ze wzrostem odległości od Ziemi wzrasta rozrzedzenie powietrza, zmienia się temperatura oraz obniża ciśnienie. Wszystkie warstwy atmosfery zostały podzielone w oparciu różnice temperatur powietrza, w oparciu o przekrój pionowy, od powierzchni Ziemi, aż po granicę atmosfery. 

W Strefie zwanej troposferą zawarta jest większość całej masy powietrza oraz niemal cała woda atmosferyczna (para wodna, opady czy chmury). Cechuje ją stały spadek ciśnienia atmosferycznego i temperatury.

Stratosfera to strefa skupiająca 20% masy powietrza oraz znikomą część wody. Temperatura stopniowo wzrasta co wynika z pochłaniania promieniowania UV.

W mezosferze występuje znaczny spadek temperatury.

W termosferze obserwujemy ciągły wzrost temperatury, powodowany oddziaływaniem promieni słonecznych. 

Egzosfera jest najbardziej zewnętrzną strefą atmosfery, która przechodzi w przestrzeń kosmiczną. Również temperatura ulega obniżeniu i dopasowaniu do tej panującej w kosmosie. 

Skład powietrza

Jest to mieszanina gazów. Najwięcej jest w niej azotu i tlenu. Ponadto dużo występuje argonu oraz dwutlenku węgla. Poza tym w powietrzu mogą występować różne związki chemiczne, przykładowo jest to para wodna czy ozon. Znajdują się tam także substancje gazowe i pyłowe, które nazywamy zanieczyszczeniami powietrza. Wpływają one negatywnie zarówno na rośliny, zwierzęta jak i materię martwą (np. budynki).

Przez co uważamy zanieczyszczenie powietrza?

Zanieczyszczenia powietrza to główne przyczyny światowych zagrożeń środowiska. Dwutlenek siarki (SO₂), tlenki azotu (NOx) i pyły to najczęstsze z zanieczyszczeń występujących w naszej atmosferze.

Przez zanieczyszczenie powietrza rozumie się obecność w powietrzu substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach przekraczających ich średnią zawartość.

Konsekwencją zanieczyszczeń są choroby układu oddechowego, zaburzenia reprodukcji i alergie u ludzi. Korozje metali i materiałów budowlanych to również skutki zanieczyszczeń.

Stany skupienia, w jakich mogą występować zanieczyszczenia powietrza

Każdy rodzaj zanieczyszczenia (naturalne i antropogeniczne) może występować w 3 stanach skupienia:

•   stałym;
•   ciekłym;
•   gazowym.

Zanieczyszczenia powietrza dzielimy na:

•   chemiczne substancje w postaci gazów lub pary;
•   cząstki organiczne w postaci stałej;
•   organizmy wirusowe, bakteryjne oraz grzyby;
•   kropelki cieczy.

Do zanieczyszczeń w stanie stałym zaliczamy pyły organiczne, mineralne, radioaktywne i metaliczne, tlenki metali, rdzę, popioły, sadze, pestycydy i nawozy sztuczne. W stanie ciekłym występują najczęściej małe cząstki wody tworzące mgłę, w której mogą rozpuszczać się gazy i substancje stałe zwiększając toksyczność. W stanie ciekłym występują również płynne pestycydy, pochodzące z oprysku roślin. W stanie gazowym występuje mnóstwo substancji lotnych, których źródłem jest najczęściej proces spalania.

Wszystkie te substancje tworzą różne mieszaniny. Prowadzi to do powstawania tzw. aerozoli. Ich środkiem rozpraszającym są substancje lotne, a ciecze i ciała stałe substancjami rozpraszanymi. Najbardziej niebezpiecznym zanieczyszczeniem atmosfery jest smog. Jest to mieszanka pary wodnej, bądź też mgły z dymem. Powstaje przez skumulowanie się znacznej ilości zanieczyszczeń na niewielkim obszarze (np. w mieście). Muszą temu sprzyjać bezwietrzne warunki pogodowe. Jest groźnym zjawiskiem dlatego w miastach i okręgach przemysłowych prowadzi się ciągły monitoring stopnia zanieczyszczenia powietrza. Rozróżniamy dwa typy smogów:

•   siarkowy, zwany też Londyńskim;
•   fotochemiczny, zwany też typem Los Angeles.

Smog siarkowy występuje w wielkich aglomeracjach w klimacie umiarkowanym. Jest efektem spalania węgla w połączeniu z dużą koncentracją sadzy oraz tlenków siarki i węgla. Wynikiem oddziaływania na organizmy zwierzęce i ludzi są schorzenia dróg oddechowych i układu krążenia.  W przypadku smogu fotochemicznego powstaje on w klimacie subtropikalnym lub tropikalnym. Tworzy się ze spalin samochodowych, które zawierają czad, węglowodory i tlenki azotu. Działające na nie promienie słoneczne wywołują reakcje zachodzące pomiędzy nimi, co warunkuje powstanie substancji o właściwościach silnie utleniających. Smog fotochemiczny uszkadza drogi oddechowe.

Źródła zanieczyszczeń powietrza

Rozróżniamy dwa rodzaje źródeł zanieczyszczeń: naturalne i antropogeniczne (spowodowane działalnością człowieka). Naturalnymi mogą być wybuchy wulkaniczne,  trzęsienia ziemi, pożary lasów, czy obszary bagienne produkujące metan (CH₄), sól pochodząca z mórz i oceanów, erozja gleb, erozja skał i burze piaskowe. Zanieczyszczenia naturalne występują raczej lokalnie i nie są większym zagrożeniem. Wśród antropogenicznych wyróżniamy cztery zasadnicze grupy:

•   energetyka, a konkretnie spalanie paliw;
•   procesy technologiczne przemysłu chemicznego, hutniczego i rafineryjnego, oraz kopalnie i cementownie;
•   wszystkie rodzaje transportu, zarówno lądowego, wodnego i powietrznego;
•   gospodarstwa domowe, miejsca utylizacji i wysypiska odpadów i ścieków.

Najbardziej niebezpieczny jest przemysł energetyczny, górniczy, chemiczny, hutniczy, atomowy i spożywczy. Zanieczyszczenia, których źródłem jest komunikacja występują w dużych miastach, obok lotnisk, autostrad i innych dróg. Zanieczyszczenia z rolnictwa to przede wszystkim przemysł produkujący maszyny i środki rolnicze, a także sam efekt ich późniejszego zastosowania. Niektóre zanieczyszczenia wynikają również z hodowli zwierząt, chodzi tu głównie o ogromne ośrodki hodowli. Źródła emisji mogą być: punktowe (np. kominy), liniowe (np. autostrada) i powierzchniowe ( np. otwarty zbiornik lub obszar z którego ulatnia się szkodliwa substancja).

Szczególnie uciążliwe działania antropogeniczne, mające negatywny wpływ na środowisko to:

•   negatywny wpływ na ozonosferę przez emisję poszczególnych związków chemicznych, pochodzących z przemysłu, a także (choć w mniejszym stopniu) działalność satelit Ziemi i rakiet kosmicznych. Powiększająca się dziura ozonowa, a konkretnie przenikające przez nią promieniowanie UV negatywnie wpływa na wszystkie organizmy żywe. Jest czynnikiem kancerogennym;
•   wzrost emisji CO₂ i innych szkodliwych gazów cieplarnianych do atmosfery, wzmagających efekt cieplarniany. Gazy te tworzą barierę, która zatrzymuje energię w obrębie Ziemi i nie pozwala jej uciec w przestrzeń kosmiczną, poza atmosferę. Zjawisko to jest powodem wzrostu temperatury powietrza na Ziemi;
•   emisja różnych gazów typu: dwutlenek węgla, czy tlenek siarki i pyłów jest źródłem smogu. Zjawisko to jest zagrożeniem dla zdrowia, a nawet życia;
•   w wyniku spalania węgla do atmosfery emitowane są związki siarki, azotu i dwutlenek węgla. Ulegają one reakcjom chemicznym, których produktem są kwasy: siarkowy oraz azotowy. Opad atmosferyczny transportuje te kwasy na powierzchnię Ziemi w postaci mgły, deszczu, śniegu, szronu czy gradu;
•   równie negatywne oddziaływanie mają spaliny różnego rodzaju pojazdów. Zawierają one dwutlenek węgla i tlenek węgla (CO₂ i CO), parę wodną, azot, wodór i śladowy metan. Zasiarczanie paliw gazowych, ciekłych i stałych, w trakcie czego powstają gazy spalinowe jest przyczyną zjawiska kwaśnego opadu, w tym kwaśnych deszczy. Spalanie etyliny wiąże się z powstawaniem trującego CO₂;
•   powietrze jest zanieczyszczane pyłem radioaktywnym przy wybuchach bomb wodorowych i jądrowych, natomiast prądy powietrzne zazwyczaj są higroskopijne i tak pełnią one funkcje jąder kondensacji w postaci chmur dających radioaktywny opad. 

Na skutek naszej działalności atmosfera jest zasilana mnóstwem różnych substancji i związków. Tylko niektóre z nich uważane są za zagrożenie i stanowią przedmiot intensywnych badań. Zaliczamy do nich pyły, tlenki azotu, siarki oraz węgla. Zasilają one powietrze zarówno okręgów przemysłowych i wielkich miast, jak i odległych terenów. Dzieje się tak, ponieważ zanieczyszczenia powietrza zaliczamy do najbardziej mobilnych (są unoszone przez wiatr.

W przypadku pyłów, niemal wszystkie procesy przemysłowe je emitują. Tą szczególnie pyłotwórczą gałęzią przemysłu jest przemysł cementowy. Następnymi w kolejce są przemysł chemiczny, energetyczny oraz metalurgiczny.  Największą emisję pyłów notuje się w elektrowniach oraz kotłowniach. Jej udział szacuje się na 46% z całego zapylenia kraju. Ma to związek z procesem spalania paliw o stanie stałym. W Polsce z samego spalania powstaje 4 do 5mln t zanieczyszczeń o charakterze stałym.

Dane statystyczne donoszą, iż 1km² kraju opada około kilkanaście ton różnych pyłów. Naprawdę rozdział zanieczyszczeń powietrza jest niezwykle nierówny. Gdzieniegdzie jest minimalny, a gdzie indziej  jest ogromnych rozmiarów. Dzieje się tak ponieważ obiekty przemysłowe najczęściej są skoncentrowane na danym obszarze. Przykładowo na Śląsku w większości miast notuje się przekroczenie dopuszczalnej normy zawartości pyłów w powietrzu. Granica zapylenia to 250 ton pyłu/1 km² powierzchni rocznie.

Znaczna część pyłów odznacza się dużą toksycznością, a zwłaszcza te emitowane z zakładów metalurgicznych. Zaliczamy do nich pyły zawierające arsen, mangan, selen, ołów, kadm, miedź i fluor.

Mało szkodliwe pyły to przede wszystkim: rozpylone wapno palone, związki magnezu i żelaza, węglan wapnia, gips i węgiel. Niestety możemy je takimi traktować tylko, gdy nasz kontakt z nimi ogranicza się do krótkich odcinków czasu.

Pyły mają bardzo szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka, są niebezpieczne i prowadzą do różnego rodzaju chorób:

•   chorób oczu;
•   pylicy płuc;
•   astmy;
•   zapalenia górnych dróg oddechowych;
•   raka gardła, krtani oraz płuc;
•   podrażnienia naskórka;
•   chorób alergicznych.

Zadymienie powietrza okręgów przemysłowych i dużych miast powoduje większe zachmurzenie nieba, większą ilość mglistych, a także pochmurnych dni w roku. Wiąże się to z osłabieniem dopływu słońca, które jest bardzo ważne dla naszego zdrowia. Jest to potwierdzone przez badania nad stanem zdrowia ludności takich obszarów w odniesieniu do badań na obszarach czystych. Zadymienie sprzyja rozwojowi bakterii, obniża odporność organizmu na zakażenie, a także sprzyja chorobom wywołanym awitaminozą, a zwłaszcza krzywicy.

Zanieczyszczenie powietrza dość często możemy zaobserwować gołym okiem. Nie stanowi zdziwienia widok unoszącego się z kominów dymu czy sadza, której źródło stanowią rury wydechowe tirów lub ciężarówek. Dym to mieszanina ogromnej liczby związków chemicznych. Toksyczność dymu rośnie wraz z nasłonecznieniem. Zachodzi wtedy reakcja, której prekursorem są promienie słoneczne. W konsekwencji powstaje tzw. smog, który powoduje łzawienie i ma nieprzyjemny zapach. Przykładem jest słynna londyńska mgła, będąca efektem smogu. Ogrzewanie ogromnego miasta wieloma piecami węglowymi, które każdy miał w swoim domu było powodem w okresie zimy znacznej emisji dymu. Dym ten w okresie korzystnych warunków klimatycznych potrafił zalegać nawet przez kilka tygodni na obszarem miasta. W latach pięćdziesiątych XX wieku w Wielkiej Brytanii wprowadzono ustawę, która zakazywała użycie do palenia paliwa wydzielającego przy spalaniu dym.

Wraz ze wzrostem zanieczyszczenia powietrza wzrasta ilość zachorowań na astmę oraz bronchit. Zanieczyszczenie powietrza ma destrukcyjny wpływ na środowisko.  Wypuszczane przez fabryki zanieczyszczenia gazowe przenoszone są przez cyrkulujące powietrze na tysiące kilometrów od źródła. Napotykając na przeszkody typu góry dochodzi do ich kondensacji i opadu na Ziemię wraz z deszczem. Właśnie tak powstaje kwaśny deszcz, będący przyczyną dewastacji lasów polskich oraz czeskich Sudet i nie tylko. Takie zjawisko narusza równowagę w naturze. Jest również źródłem schorzeń układu nerwowego człowieka.

Innym zagrożeniem są aerozolowe produkty. Uwolnione wędrują w górne warstwy atmosfery i niszczą ozonosferę. Ozon jest dla nas bardzo ważny. Zatrzymuje on niebezpieczne promieniowanie ultrafioletowe. Duża dawka takiego promieniowania UV może być powodem raka skóry. Niestety wielce prawdopodobnym jest, że dziura ozonowa wciąż będzie się powiększała. Będzie się tak działo, ponieważ znaczna liczba wyemitowanych przez nas freonów (gazy docierające do ozonosfery i wchodzące w reakcję z ozonem) nie dotarła jeszcze do ozonosfery.

Przyziemne strefy atmosfery są zanieczyszczane przez pojazdy, które w trakcie ruchu wzniecają kłęby kurzu. Podobnym źródłem jest transport zajmujący się materiałami sypkimi. 

Zanieczyszczające powietrze gazy stanowią większe zagrożenie dla środowiska, niż pyły. Jest tak, ponieważ są one bardziej toksyczne i trudniejsze do opanowania. Najczęściej wytwarzanym i w największych ilościach gazem jest dwutlenek węgla (CO₂). Emisja tego gazu towarzyszy każdemu procesowi spalania.

Dwutlenek węgla CO₂ jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i stanowi naturalny składnik powietrza. Powstaje podczas całkowitego spalania węgla, a także w wyniku procesu oddychania każdego z organizmów. Jest on asymilowany przez rośliny i wykorzystywany do fotosyntezy, w wyniku której powstają produkty w postaci związków organicznych. Dla człowieka CO₂ stanowi zagrożenie dopiero przy większych stężeniach. Zagrożone są natomiast materiały budowlane, których składnikiem są węglany. Wynikiem działania na nie dwutlenku węgla jest ich osłabianie. W karbonie doszło do zasymilowania ogromnych wielkości CO₂ w drzewiastych paprotnikach rosnących w tym okresie. Tą drogą zmagazynowały węgiel w swych tkankach, a później powstały z nich pokłady surowca zwanego węglem kamiennym. W dniu dzisiejszym, gdy wydobycie węgla (oraz innych zawierających węgiel surowców) jest ogromne tak samo ogromne ilości tego węgla (w postaci CO2) podczas spalania trafiają do atmosfery. Stale obserwujemy wzrost dwutlenku węgla w atmosferze. Podejrzewa się, iż zużycie całych zasobów węgla spowoduje siedemnastokrotny wzrost tego gazu w ziemskiej atmosferze. Grozi to przegrzaniem się naszej planety. Twierdzenie to oparto na zdolności CO₂ do absorpcji promieniowania w postaci ciepła, które odbijane jest od Ziemi i zamiast wyjść poza atmosferę jest na powrót ku niej kierowane. Im więcej w atmosferze tego gazu tym większą stanowi ona barierę dla odbijającego się od Ziemi promieniowania. Jeśli przewidywania się sprawdzą może dojść do topnienia lodowców górskich i tych skumulowanych na biegunach. Jest to jedna z hipotez. Tak naprawdę nie jest rzeczą prostą przewidzieć konsekwencje takiego zjawiska. Dwutlenek węgla to gaz cieplarniany. Podobne właściwości mają: metan, freony i jeszcze inne związki. Natomiast jednym ze źródeł gazów cieplarnianych jest przemysł wykorzystujący procesy spalania ropy naftowej oraz gazu. Duży wpływ na wzrost ziemskiej temperatury ma również wycinanie lasów. Przez to mniej CO₂ jest pochłanianego przez rośliny z powietrza.

Ważnym problemem w kwestii zanieczyszczeń powietrza jest stale wzrastająca ilość dwutlenku siarki (SO₂) w atmosferze. Źródłem tego gazu jest spalanie paliw, które zawierają siarkę, bądź też jej związki. Niestety odbywa się to na wysoką skalę. Na razie nie udało się opracować techniki pozwalającej na generalne odsiarczanie paliw. Jedna 100MW (moc zainstalowana) elektrociepłownia emituje do atmosfery ok. 12000 t dwutlenku siarki. Około 40% siarki w atmosferze pochodzi z użytkowanych pojazdów, a konkretnie z produkowanych przez nie spalin. W powietrzu dochodzi do reakcji w której SO₂ łączy się z wodą (H₂O) dając kwasy siarkowe (H₂SO₃ i H₂SO₄). Takie kwasy są bardzo niebezpieczne dla organizmów żywych i ogólnie środowiska. Przykładowo zanieczyszczenia zabytków historycznych (np. w Krakowie) spowodowane jest właśnie opadem tych kwasów, np. z deszczem. Dwutlenek siarki zagraża zwłaszcza niemowlętom, dla których wysokie stężenie SO₂ w powietrzu jest nie do wytrzymania. 

Zwany czadem tlenek węgla (CO) jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, którego źródłem jest niecałkowite spalanie węgla, paliw w pojazdach spalinowymi, a także w piecach domowych i wielkich piecach fabrycznych służących do wytopu tzw. surówki.  Dlatego największe stężenia czadu notuje się w miastach i okręgach hutniczych. Do największych polskich hut zaliczamy: Huta im. Lenina oraz Huta Katowice. Łączna ilość emitowanego przez nie czadu do atmosfery to 20% całej ilości CO w naszym kraju. Ilość ta jest równa milionowi ton tego związku.  Tlenek węgla nie stanowi większego zagrożenia dla układów ekologicznych, natomiast jest niezwykle trujący dla zwierząt i człowieka. jest on śmiertelnie trujący dla każdego organizmu, w którym transport tlenu odbywa się przy pomocy hemoglobiny. Są to np. wszystkie kręgowce. Działanie CO polega na łączeniu się tego gazu z hemoglobiną uniemożliwiając w ten sposób transport.  Czad powstaje, gdy spalamy węgiel przy zbyt małym dostępie powietrza. Przykładowo jeśli zamknęlibyśmy piec z rozżarzonymi węglami powstanie czad. Gdy wydarzy się to w pokoju, w którym śpi człowiek może skończyć się to tragedią.

Dzisiejsze społeczeństwo jest systematycznie podtruwane CO zawartym w spalinach. Gazy ze spalin zawierają dużo więcej (prawie 2x) CO, niż NOx (tlenki azotu) i węglowodorów wziętych łącznie, a ten czad się nie różni niczym od tego z pieca; jest tak samo trujący. 

Tlenki azotu – NOx powstają podczas spalania paliw pod wpływem wysokiej temperatury. Odbywa się to głównie w dużych ciepłowniach, silnikach samochodów oraz samolotów, a przede wszystkim w elektrowniach. Do wzrostu tego gazu w atmosferze przyczyniają się również zakłady zajmujące się produkcją nawozów sztucznych typu azotowego, a także ich późniejsi użytkownicy. Działanie NOx na organizm można porównać do działania gazu bojowego. W organizmach roślinnych niszczą ich ciałka zieleni, opadają im liście, a w obliczu większych stężeń giną. Rejonem Polski w którym zjawisko to występuje na znaczną skalę są Puławy. W organizmie ludzkim powodują niszczenie płuc, zaburzenie procesów transportu tlenu przez krew, a nawet nowotwory. Dwutlenek azotu (NO₂) to gaz pochłaniający promienie słoneczne i wchodzący w skomplikowane reakcje fotochemiczne. W ich wyniku może powstać smog fotochemiczny (typu Los Angeles). Tworzy się on przy znaczmy ruchu samochodowym, upalnym dniu najczęściej w miastach klimatu gorącego. 

Fluor jest bardzo aktywnym, zielonym gazem. Jego źródłem są huty aluminium, a także zakłady ceramiczne. Objawem jego działania u ludzi jest biegunka i plamy na uzębieniu. U bydła powoduje on obniżenie mleczności.

Dużą część węglowodorów stanowią gazy o dużej lotności. Te które nas otaczają są w postaci gazów i pochodzą ze spalin samochodowych. Zagrożenie ze strony węglowodorów zależy od ich budowy. Są to związki pierścieniowe i im więcej mają pierścieni tym są groźniejsze. Najmniej toksyczne są węglowodory alifatyczne (mają budowę łańcuchową). Groźniejsze są węglowodory aromatyczne. Tworzą je pierścienie i niektóre są silnie rakotwórcze . ich toksyczność wzrasta po przyłączeniu jednej z następujących grup:

•   nitrowej;
•   aminowej;
•   nitrozowej.

Występują w naszym towarzystwie w czasie procesów przetwarzania ropy naftowej oraz węgla, a także w trakcie stosowania uzyskanych produktów. Zaliczamy do nich  rozpuszczalniki, smolę, asfalt i paliwa. Przykładowo warsztaty lakiernicze rozprzestrzeniające zapachy lakierów i rozpuszczalniku to zagrożenie dla naszego zdrowia. Poważnym zagrożeniem jest benzopiren przykładowo powstający podczas palenia papierosa. Benzoapiren jest wielopierścieniowym węglowodorem.  To z jego przyczyny ludzie palący chorują na raka krtani i płuc. W naturalnych warunkach węglowodory są utleniane do CO₂ i H₂O. Odpowiedzialne są za to mikroorganizmy ale niestety ten proces trwa bardzo długo. Jego tempo jest o wiele wolniejsze od tempa z jakim zanieczyszczamy nasze środowisko węglowodorami.

Efekty zanieczyszczenia oraz metody ochrony atmosfery ziemskiej

Zjawiska szkodliwe:

- Efekt cieplarniany

Równowaga pomiędzy oddziaływaniem słońca, a energią wypromieniowywaną z Ziemi i atmosfery warunkuje (w dużym stopniu) temperaturę na Ziemi. Promienie, które docierają na ziemię ogrzewają powierzchnie. Następnie ciepło to przechodzi do atmosfery przez promieniowanie IR. Czasem wraca ono w kosmos, a czasem zostaje zatrzymane przez gazy zawieszone w powietrzu, a następnie wraca na Ziemię. Jak wielka jest to energia zależy od stężenia oraz różnorodności gazów cieplarnianych.

Gdyby nie ten efekt temperatura na Ziemi byłaby o 30°C niższa od obecnej. Niestety ilość gazów cieplarnianych, które zatrzymują promieniowanie, w powietrzu stale wzrasta. Powoduje to znaczny wzrost temperatury na Ziemi i jest to zjawisko niekorzystne.

Do głównych gazów cieplarnianych zaliczamy:

•   dwutlenek węgla (stanowi 50% gazów cieplarnianych);
•   metan (15%);
•   tlenki azotu (6%);
•   związki chlorofluorowęglowodorowe, czyli freony i halony (14%);

ozon troposferyczny (12%).

- Dziura ozonowa

Znaczące obniżenie koncentracji ozonu, nawet do 90%, a strefie nazywanej ozonosfera. Pojawia się głownie w pobliżu bieguna południowego, podczas wiosny (miedzy wrześniem, a listopadem). Obserwowany spadek wynosi 3% w ciągu roku. Nad Antarktyka następuje jej powiększanie. Od momentu odkrycia zwiększyła się o 15%. Jej powierzchnia sięga już do południowej Argentyny oraz Chile, gdzie koncentracja ozonu zmniejszyła się o 70%. Tempo, w jakim zmniejsza się ozon w stratosferze, ze względu na działalność człowieka jest równa od 0,4 do 0,8% w ciągu roku na północnych i umiarkowanych strefach klimatycznych, a także około 0,2% w strefach tropikalnych.

Prawdopodobnie przyczyna dziury ozonowej są takie substancje, wynikające z działalności człowieka, jak freony oraz halny. Również tlenki azotu, które w odpowiednich warunkach mogą się przyczyniać do łańcuchowego opadu ozonu.

- Kwaśne deszcze

Kwaśne deszcze są najlepszym i najbardziej znanym przykładem oddziaływania kwasów na przyrodę. Ich występowanie ma bardzo szkodliwy wpływ na środowisko naturalne. Powstają one gdy opad atmosferyczny w dowolnej postaci (deszczu mżawki, mgły, rosy, śniegu, szronu czy gradu) pochłania z powietrza gazy i wypłukuje zawieszone w atmosferze cząstki materii tzw. aerozole atmosferyczne, które następnie w wyniku reakcji przechodzą w kwasy. Kwaśne deszcze mają szereg negatywnych oddziaływań:

•   zwiększają śmiertelność u niemowląt;
•   zakwaszają rzeki i inne wody;
•   niszczą rośliny i degradują glebę;
•   oddziaływają negatywnie na człowieka i zwierzęta;
•   niszczą dobra materialne człowieka.

- Smog

Smog powstaje przez skumulowanie się znacznej ilości zanieczyszczeń na niewielkim obszarze (np. w mieście). Muszą temu sprzyjać bezwietrzne warunki pogodowe. Jest groźnym zjawiskiem dlatego w miastach i okręgach przemysłowych prowadzi się ciągły monitoring stopnia zanieczyszczenia powietrza.

Negatywne wpływy zanieczyszczeń na świat roślin widać zwłaszcza w sąsiedztwie wielu zakładów przemysłowych. Otaczające je tereny to uschnięte drzewa i zdegradowane lasy. Dwutlenek siarki (SO₂), fluor (F) oraz ich związki szkodzą zwłaszcza wegetacji roślin, co wynika z ich oddziaływanie na  protoplazmatyczną część komórek roślinnych. Pył, a także dym są zanieczyszczeniami, które zatykają pory roślinne, zakłócając asymilacje oraz oddychanie. 

Najniebezpieczniejsze dla naszego organizmu są cząstki dymu, pyłu, gazy – dwutlenek siarki (SO₂), chlor (Cl) oraz jego związki, substancje radioaktywne i gazy spalinowe. Cząstki te wdychane przez człowieka są przyczyną chorób układu oddechowego, roznoszenia chorób zakaźnych, a w znacznej koncentracji mogą być przyczyną pylicy krzemionkowej. 

Walkę z zanieczyszczeniami atmosfery prowadzi się metodami bezpośrednimi, przykładowo odfiltrowując popiół oraz produkty niezupełnego spalania z dymów, lub pośrednimi przez tworzenie ochronnych, pasów drzew, a także budowę dróg  typu brukowego i asfaltowego.

Atmosferę naszej planety chronimy zapobiegając przekroczeniom dopuszczalnych stężeń danych zanieczyszczeń oraz ograniczając ilość zanieczyszczeń pochodzących z pojazdów mechanicznych, zakładów produkcyjnych czy wysypisk odpadów. 

Rozwiązania umożliwiające nam zmniejszenie emisji zanieczyszczeń, będących efektem działalności człowieka:

•   wzbogacanie paliw, przykładowo odsiarczanie węgli;
•   wprowadzenie nowych surowców takich jak paliwa wyższe jakościowo w okresach niesprzyjających warunków meteorologicznych;
•   wprowadzenie nowych procesów technologicznych;
•   ich hermetyzacja;
•   oczyszczanie gazów odlotowych i spalinowych (odpylanie oraz odsiarczanie spalin);
•   utylizacja odpadów;
•   zastosowanie alternatywnych źródeł energii, przykładowo słońca, wody czy wiatru.

W oczyszczaniu substancji gazowych z zanieczyszczeń toksycznych i innych uciążliwych (pyłów, zw. siarki) zastosowanie znalazły procesy typu  mechanicznego, fizycznego, a także chemicznego oraz biochemicznego. Zazwyczaj jest to filtracja i adsorpcja.

Zmniejszenie emisji pyłów uzyskujemy zmniejszając wielkość pyłów, które powstają podczas procesów technologicznych, większy rozmiar cząstek pyłu, lepszą hermetyzację różnych pyłotwórczych procesów i zastosowanie wydajniejszych odpylaczy. 

Dużą nadzieją są również nowe rodzaje palenisk stosowanych w kotłach pyłowych. Mają one znacznie ograniczyć emisję związków siarki i tlenków azotu.

Jednym z obecnych kierunków działania jest zasilanie ciepłowni węglowych oraz elektrowni gazem ziemnym. w tej technologii jedynym zanieczyszczeniem jest dwutlenek węgla.

Tlenek węgla (CO) to rezultat niezupełnego spalania paliw. Aby ograniczyć jego emisję musimy zadbać o pełne jego spalanie.

Kryteriami potrzebnymi do oceny stopnia zanieczyszczenia gazów oraz doboru metody ich oczyszczenia są niezawodność oraz stopień redukcji substancji szkodliwych. Bardzo ważne zagadnienie to końcowa postać chemiczna oraz fizyczna zatrzymanego zanieczyszczenia. Niekiedy  może stanowić to surowiec użyty w kolejnych procesach przemysłowych.

W przypadku terenów zamieszkanych oraz specjalnie chronionych ochrona atmosfery może być realizowana przez dogodną lokalizację przemysłu, a także przez formy ochrony biernej, np. przez tworzenie pasów zieleni, będących barierą izolacyjną.

Zanieczyszczenia powietrza to ogromny problem na skalę zarówno lokalną, przez regionalną, a skończywszy na globalnej. Dzieje się tak ponieważ zanieczyszczenia te są wielce mobilne i mogą przenosić się na ogromne odległości.

Listę zanieczyszczeń atmosfery stanowi bardzo długi zapis. Jedna nie każda substancja na niej zawarta stanowi zmartwienie na znaczną skalę. Większość występuje tylko lokalnie. Na pierwszym miejscu wszechstronnej i różnorodnej szkodliwości plasuje się dwutlenek siarki. W Polsce zanieczyszczenie tym gazem występuje nierównomiernie. Najbardziej zanieczyszczona jest południowo - zachodnia część kraju. Stan zanieczyszczenia atmosfery na Górnym Śląsku to klęska ekologiczna na miarę całej Europy.

Zasadniczo za nowe zanieczyszczenia powietrza można uznać substancje oraz pyły radioaktywne. Ich źródłem są wybuchy jądrowe, a także przemysł trudniący się przeróbką produktów, które pochodzą z reaktorów. Niestety promieniowanie jest niewyczuwalne dla naszych zmysłów i równie trudno je usunąć.

Zanieczyszczenia są bardzo niebezpieczne również dlatego, że szybko przenikają do środowiska wodnego czy gleby.

Obecnie środowisko nie radzi sobie z zanieczyszczeniami, gdyż jest ich zbyt dużo. Równowaga biologiczna ekosystemów została naruszona. Nadużycie w eksploatacji surowców, a co za tym idzie zmiany struktury przestrzennej i rosnąca ilość zanieczyszczeń przyczynia się do unicestwienia świata przyrody i zarazem nas samych. Zamiera tzw. strefa biologiczna, a wszystko zmierza ku klęsce biologicznej na znaczną skalę.