Inquinanti atmosferici: tipi, fonti, effetti e controllo degli inquinanti atmosferici
Leggi questo articolo per conoscere i tipi, le fonti, gli effetti e il controllo dell'inquinamento atmosferico!
L'inquinamento atmosferico è un cambiamento delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche dell'aria che causa effetti negativi sull'uomo e su altri organismi. Il risultato finale è un cambiamento nell'ambiente naturale e / o nell'ecosistema.
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Le sostanze responsabili dell'inquinamento atmosferico sono chiamate inquinamento atmosferico. Questi inquinanti atmosferici possono essere sia naturali (ad esempio incendi) o sintetici (artificiali); possono essere sotto forma di gas, liquido o solido.
1. Tipi di inquinanti atmosferici:
Un inquinante atmosferico è noto come una sostanza nell'aria che può causare danni agli esseri umani e all'ambiente. Le sostanze inquinanti possono essere sotto forma di particelle solide, goccioline liquide o gas. Inoltre, possono essere naturali o creati dall'uomo. Gli inquinanti possono essere classificati come primari o secondari. Di solito, gli inquinanti primari sono sostanze emesse direttamente da un processo, come la cenere di un'eruzione vulcanica, il gas di monossido di carbonio proveniente da uno scarico di autoveicoli o biossido di zolfo rilasciato dalle fabbriche.
Gli inquinanti secondari non vengono emessi direttamente. Piuttosto, si formano nell'aria quando gli inquinanti primari reagiscono o interagiscono. Un importante esempio di inquinante secondario è l'ozono troposferico, uno dei numerosi inquinanti secondari che costituiscono lo smog fotochimico.
I principali inquinanti primari prodotti dall'attività umana includono:
io. Ossidi di zolfo (SO x ):
SO 2 è prodotto da vulcani e in vari processi industriali. Poiché il carbone e il petrolio contengono spesso composti di zolfo, la loro combustione genera anidride solforosa. Ulteriore ossidazione di SO 2, solitamente in presenza di un catalizzatore come NO 2, forma H 2 SO 4 e quindi piogge acide. Questa è una delle cause di preoccupazione per l'impatto ambientale dell'uso di questi combustibili come fonti di energia.
ii. Ossidi di azoto (NO x ):
Soprattutto il biossido di azoto viene emesso dalla combustione ad alta temperatura. Il biossido di azoto è il composto chimico con la formula N0 2 . È responsabile dello smog fotochimico, della pioggia acida, ecc.
iii. Monossido di carbonio:
È un gas incolore, inodore, non irritante ma molto velenoso. È un prodotto da combustione incompleta di combustibile come gas naturale, carbone o legno. Lo scarico dei veicoli è una delle principali fonti di monossido di carbonio.
iv. Anidride carbonica (CO 2 ):
Un gas a effetto serra emesso dalla combustione ma è anche un gas vitale per gli organismi viventi. È un gas naturale nell'atmosfera.
v. Composti organici volatili:
I VOC sono un importante inquinante dell'aria esterna. In questo campo sono spesso divisi in categorie separate di metano (CH 4 ) e non metano (NMVOCs). Il metano è un gas a effetto serra estremamente efficiente che contribuisce a migliorare il riscaldamento globale.
Altri VOC di idrocarburi sono anche importanti gas serra attraverso il loro ruolo nella creazione di ozono e nel prolungare la vita del metano nell'atmosfera, sebbene l'effetto vari a seconda della qualità dell'aria locale. All'interno dei NMVOC, i composti aromatici benzene, toluene e xilene sono sospetti cancerogeni e possono portare alla leucemia in caso di esposizione prolungata. L'1, 3-butadiene è un altro composto pericoloso che è spesso associato a usi industriali.
VI. Particolato:
I particolati, in alternativa denominati particelle (PM) o particelle fini, sono particelle minuscole di solido o liquido sospeso in un gas. Al contrario, l'aerosol si riferisce alle particelle e al gas insieme. Le fonti di particolato possono essere artificiali o naturali.
Alcuni particolati si presentano naturalmente, originati da vulcani, tempeste di polvere, incendi boschivi e prativi, vegetazione viva e spruzzi di mare. Anche le attività umane, come la combustione di combustibili fossili in veicoli, centrali elettriche e vari processi industriali, generano quantità significative di aerosol.
Mediamente in tutto il mondo, gli aerosol antropogenici - quelli prodotti dalle attività umane - rappresentano attualmente circa il 10 per cento della quantità totale di aerosol nella nostra atmosfera. Aumento dei livelli di particelle fini nell'aria sono collegati a rischi per la salute come malattie cardiache, alterazioni della funzionalità polmonare e cancro ai polmoni.
vii. I radicali liberi persistenti - collegati a particelle fini disperse nell'aria potrebbero causare una malattia cardiopolmonare.
viii. Metalli tossici - come piombo, cadmio e rame.
ix. Clorofluorocarburi (CFC) - dannosi per lo strato di ozono emesso da prodotti attualmente vietati dall'uso.
X. Ammoniaca (NH 3 ) - emessa da processi agricoli. L'ammoniaca è un composto con la formula NH 3 . Normalmente si incontra come un gas con un caratteristico odore pungente. L'ammoniaca contribuisce in modo significativo alle esigenze nutrizionali degli organismi terrestri fungendo da precursore di alimenti e fertilizzanti. L'ammoniaca, direttamente o indirettamente, è anche un elemento fondamentale per la sintesi di molti farmaci. Sebbene sia ampiamente utilizzato, l'ammoniaca è sia caustica che pericolosa.
xi. Odori - come da rifiuti, liquami e processi industriali
xii. Inquinanti radioattivi - prodotti da esplosioni nucleari, esplosivi di guerra e processi naturali come il decadimento radioattivo del radon.
Gli inquinanti secondari includono:
io. Particolato costituito da inquinanti e composti primari gassosi nello smog fotochimico. Lo smog è una specie di inquinamento atmosferico; la parola "smog" è un portmanteau di fumo e nebbia. Lo smog classico risulta da grandi quantità di carbone che brucia in un'area causata da una miscela di fumo e anidride solforosa. Lo smog moderno non proviene solitamente dal carbone, ma dalle emissioni veicolari e industriali che vengono aggredite nell'atmosfera dalla luce solare per formare inquinanti secondari che si combinano anche con le emissioni primarie per formare lo smog fotochimico.
ii. Ozono a livello del suolo (O 3 ) formato da NO x e VOC. L'ozono (O 3 ) è un componente chiave della troposfera (è anche un costituente importante di alcune regioni della stratosfera comunemente noto come strato di ozono). Le reazioni fotochimiche e chimiche che ne derivano guidano molti dei processi chimici che si verificano nell'atmosfera di giorno e di notte. A concentrazioni anormalmente elevate determinate dalle attività umane (in gran parte la combustione di combustibili fossili), è un inquinante e un costituente dello smog.
iii. Peroxyacetyl nitrate (PAN) - formata allo stesso modo da NO x e VOC.
2. Fonti di inquinamento atmosferico:
Le fonti di inquinamento atmosferico si riferiscono alle varie località, attività o fattori che sono responsabili del rilascio di inquinanti nell'atmosfera. Queste fonti possono essere classificate in due categorie principali che sono:
Fonti antropogeniche (attività umana) per lo più legate alla combustione di diversi tipi di carburante:
io. Le "Fonti stazionarie" includono le pile di fumo delle centrali elettriche, degli impianti di produzione (fabbriche) e degli inceneritori di rifiuti, nonché di forni e altri tipi di dispositivi di riscaldamento che bruciano combustibile.
ii. Le "fonti mobili" comprendono veicoli a motore, navi marittime, aeromobili e l'effetto del suono, ecc.
iii. Sostanze chimiche, polvere e ustioni controllate nella gestione dell'agricoltura e della silvicoltura. La combustione controllata o prescritta è una tecnica a volte utilizzata nella gestione delle foreste, nell'agricoltura, nel ripristino della prateria o nella riduzione dei gas serra. Il fuoco è una parte naturale dell'ecologia delle foreste e delle praterie e il fuoco controllato può essere uno strumento per i silvicoltori. La combustione controllata stimola la germinazione di alcuni alberi forestali desiderabili, rinnovando così la foresta.
iv. Fumi di vernice, spray per capelli, vernici, spray aerosol e altri solventi.
v. Deposizione di rifiuti nelle discariche, che generano metano. Il metano non è tossico; tuttavia, è altamente infiammabile e può formare miscele esplosive con l'aria. Il metano è anche un asfissiante e può spostare l'ossigeno in uno spazio chiuso. L'asfissia o il soffocamento possono risultare se la concentrazione di ossigeno viene ridotta al di sotto del 19, 5% per spostamento.
v. Militari, come armi nucleari, gas tossici, guerra batteriologica e missilistica.
Fonti naturali:
io. Polvere da fonti naturali, in genere ampie aree di terreno con poca o nessuna vegetazione.
ii. Metano, emesso dalla digestione del cibo da parte degli animali, ad esempio il bestiame.
iii. Gas di radon da decadimento radioattivo all'interno della crosta terrestre. Il radon è un gas nobile radioattivo incolore, inodore, presente in natura formato dal decadimento del radio. È considerato un rischio per la salute. Il gas radon proveniente da fonti naturali può accumularsi negli edifici, specialmente in aree ristrette come il seminterrato ed è la seconda causa più frequente di cancro ai polmoni dopo il fumo di sigaretta.
iv. Fumo e monossido di carbonio dagli incendi.
v. Attività vulcanica, che produce zolfo, cloro e particolato di cenere.
3. Effetti degli inquinanti atmosferici:
Ci sono vari effetti nocivi degli inquinanti atmosferici:
io. Monossido di carbonio (fonte- Scarichi automobilistici, reazioni fotochimiche nell'atmosfera, ossidazione biologica da parte di organismi marini, ecc.) - Influenza l'attività respiratoria poiché l'emoglobina ha più affinità per CO che per ossigeno. Pertanto, la CO si combina con HB e quindi riduce la capacità di trasportare ossigeno del sangue. Ciò si traduce in visione offuscata, mal di testa, perdita di conoscenza e morte a causa dell'asfissia (mancanza di ossigeno).
ii. Carbonio di ossido (fonte: la combustione di carbonio di combustibili fossili, l'esaurimento delle foreste (che rimuove l'eccesso di anidride carbonica e aiuta a mantenere il rapporto tra ossigeno e carbonio) - provoca il riscaldamento globale.
iii. Anidride solforosa (fonte - Industrie, combustione di combustibili fossili, incendi boschivi, impianti di generazione elettrica, impianti di fusione, caldaie industnal, raffinerie di petrolio ed eruzioni vulcaniche) - Problemi respiratori, forte mal di testa, ridotta produttività delle piante, ingiallimento e riduzione dei tempi di conservazione per la carta, ingiallimento e danni al calcare e al marmo, danni alla pelle, aumento del tasso di corrosione del ferro, dell'acciaio, dello zinco e dell'alluminio.
iv. Idrocarburi Composti aromatici poli-nucleari (PAC) e idrocarburi aromatici poli-nucleari (PAH) (fonte - Scarichi e industrie automobilistiche, perdite di serbatoi di carburante, lisciviazione da discariche di rifiuti tossici e rivestimento di catrame di carbone di alcuni tubi di approvvigionamento idrico) - Cancerogenico causare leucemia).
v. Carboni cloro-fluoro (CFC) (fonte - Frigoriferi, condizionatori d'aria, schiuma da barba, bombolette spray e solventi per la pulizia) - Distruggi lo strato di ozono che consente ai raggi UV dannosi di entrare nell'atmosfera. Lo strato di ozono protegge la terra dai raggi ultravioletti inviati dal sole. Se lo strato di ozono è esaurito dall'azione umana, gli effetti sul pianeta potrebbero essere catastrofici.
VI. Ossidi di azoto (fonte - Scarichi automobilistici, combustione di combustibili fossili, incendi boschivi, impianti di generazione elettrica, impianti di fusione, caldaie industriali, raffinerie di petrolio ed eruzioni vulcaniche) - Lo smog fotochimico delle forme, a concentrazioni più elevate provoca danni alle foglie o influenza le attività fotosintetiche delle piante e causa problemi respiratori nei mammiferi.
vii. Sostanze particolate Alogenuri di piombo (inquinamento da piombo) (fonte - Combustione di prodotti a base di benzina) - Effetto tossico nell'uomo.
viii. Particelle di amianto (fonte - Attività mineraria) - Asbestosi - una malattia cancerosa dei polmoni.
ix. Diossido di silicio (fonte: industria della pietra, della ceramica, del vetro e del cemento) - Silicosi, una malattia cancerosa.
X. Mercurio (fonte-combustione di combustibili fossili e piante) -braina e danni ai reni.
Gli inquinanti atmosferici colpiscono le piante entrando attraverso gli stomi (i pori delle foglie attraverso i quali i gas si diffondono), distruggono la clorofilla e influenzano la fotosintesi. Durante il giorno gli stomi sono spalancati per facilitare la fotosintesi. Gli inquinanti atmosferici durante il giorno influenzano le piante inserendo la foglia attraverso questi stomi più della notte.
Gli inquinanti erodono anche il rivestimento ceroso delle foglie chiamato cuticola. La cuticola previene la perdita eccessiva di acqua e danni da malattie, parassiti, siccità e gelo. I danni alla struttura fogliare causano necrosi (aree morte delle foglie), clorosi (perdita o riduzione della clorofilla che causa l'ingiallimento delle foglie) o epinastia (arricciamento verso il basso delle foglie) e ascissione (caduta delle foglie).
I particolati depositati sulle foglie possono formare incrostazioni e tappare gli stomi e anche ridurre la disponibilità di luce solare. Il danno può comportare la morte della pianta. S02 provoca sbiancamento di foglie, clorosi, lesioni e necrosi delle foglie. N02 si traduce in un aumento di ascissione e crescita soppressa. O3 provoca macchie sulla superficie fogliare, invecchiamento precoce, necrosi e candeggio.
Il nitrato di Peroxyacetyl (PAN) causa l'argentatura della superficie inferiore della foglia, il danno alle foglie giovani e più sensibili e la crescita soppressa. I fluoruri causano la necrosi della punta delle foglie, mentre l'etilene provoca epinastia, l'abbandono delle foglie e la caduta dei fiori.
4. Controllo dell'inquinamento atmosferico:
I seguenti articoli sono comunemente usati come dispositivi di controllo dell'inquinamento da parte dell'industria o dei dispositivi di trasporto. Possono distruggere i contaminanti o rimuoverli da un flusso di scarico prima che vengano emessi nell'atmosfera.
io. Controllo del particolato:
Collettori meccanici (cicloni di polvere, multicicloni) - La separazione ciclonica è un metodo per rimuovere particolati da un flusso di aria, gas o acqua, senza l'uso di filtri, attraverso la separazione del vortice. Gli effetti rotazionali e la gravità sono usati per separare le miscele di solidi e fluidi.
Un flusso rotante ad alta velocità (aria) viene stabilito all'interno di un contenitore cilindrico o conico chiamato ciclone. L'aria scorre a spirale, cominciando dalla parte superiore (estremità larga) del ciclone e finendo all'estremità inferiore (stretta) prima di uscire dal ciclone in un flusso rettilineo attraverso il centro del ciclone e verso l'alto.
Le particelle più grandi (più dense) nella corrente rotante hanno un'inerzia eccessiva per seguire la curva stretta della corrente e colpire la parete esterna, cadendo poi sul fondo del ciclone dove possono essere rimosse.
In un sistema conico, quando il flusso rotante si sposta verso l'estremità stretta del ciclone, il raggio rotazionale della corrente viene ridotto, separando particelle sempre più piccole. La geometria del ciclone, insieme alla portata, definisce il punto di taglio del ciclone. Questa è la dimensione della particella che verrà rimossa dal flusso con un'efficienza del 50%. Le particelle più grandi del punto di taglio saranno rimosse con una maggiore efficienza e particelle più piccole con un'efficienza inferiore.
ii. Precipitatori elettrostatici:
Un precipitatore elettrostatico (ESP) o un filtro dell'aria elettrostatico è un dispositivo di raccolta del particolato che rimuove le particelle da un gas che scorre (come l'aria) utilizzando la forza di una carica elettrostatica indotta. I precipitatori elettrostatici sono dispositivi di filtrazione ad alta efficienza che minimizzano il flusso di gas attraverso il dispositivo e possono rimuovere facilmente particelle fini come polvere e fumo dalla corrente d'aria.
A differenza degli impianti di lavaggio a umido che applicano l'energia direttamente al fluido fluente, un ESP applica energia solo al particolato raccolto e quindi è molto efficiente nel suo consumo di energia (sotto forma di elettricità).
iii. Scrubber del particolato:
Il termine depuratore bagnato descrive una varietà di dispositivi che rimuovono gli inquinanti da un gas di scarico del forno o da altri flussi di gas. In uno scrubber a umido, la corrente di gas inquinata viene portata a contatto con il liquido di lavaggio, spruzzandolo con il liquido, forzandolo attraverso una pozza di liquido o mediante un altro metodo di contatto, in modo da rimuovere gli inquinanti.
La progettazione di depuratori a umido o di qualsiasi dispositivo di controllo dell'inquinamento atmosferico dipende dalle condizioni del processo industriale e dalla natura degli inquinanti atmosferici coinvolti. Le caratteristiche del gas in ingresso e le proprietà della polvere (se sono presenti particelle) sono di primaria importanza.
Gli scrubber possono essere progettati per raccogliere particelle e / o inquinanti gassosi. I depuratori umidi rimuovono le particelle di polvere catturandole in goccioline liquide. I depuratori umidi rimuovono i gas inquinanti sciogliendoli o assorbendoli nel liquido.
Le goccioline che si trovano nel gas di ingresso dello scrubber devono essere separate dalla corrente del gas in uscita per mezzo di un altro dispositivo indicato come eliminatore di nebbia o separatore di trascinamento (questi termini sono intercambiabili). Inoltre, il liquido di lavaggio risultante deve essere trattato prima di qualsiasi scarico finale o essere riutilizzato nell'impianto:
io. L'inquinamento dei veicoli può essere controllato con la regolare messa a punto dei motori; sostituzione di vecchi veicoli più inquinanti; installazione di convertitori catalitici; mediante modifica del motore per avere miscele efficienti (magre) per ridurre le emissioni di CO e idrocarburi; e combustione lenta e fredda di combustibili per ridurre le emissioni di NOx.
ii. Utilizzo di carbone a basso tenore di zolfo nelle industrie.
iii. Ridurre al minimo / modificare le attività che causano inquinamento, ad esempio trasporto e produzione di energia.
