Univerzitet u Beogradu Tehnički fakultet u Boru

Seminarski rad

Тema: Izvori zagađenja vazduha vezani za transformaciju

energije goriva

Predmet: Zagađenje i zaštita vazduha

Profesor: Student : Prof.Dr. Snežana Šerbula Nataša Mrđenović 281/08

Bor, januar 2012. God

SADRŽAJ1. UVOD.......................................................................................................................................................................3

2. ATMOSFERA.............................................................................................................................................................4

2.1. Funkcije atmosfere.......................................................................................................................................52.2. Sastav vazduha.............................................................................................................................................5

3. ZAGAĐENJE VAZDUHA.............................................................................................................................................6

4. IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA.................................................................................................................................7

4.1. PRIRODNI IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA....................................................................................................84.2. VEŠTAČKI IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA.....................................................................................................8

5. TRANSFORMACIJA ENERGIJE GORIVA КАО AEROZAGAĐIVAČ..................................................................................9

6. EKOLOŠKE POSLEDICE NASTALE PRIMENOM FOSILNIH GORIVA............................................................................11

7. ZAGAĐENJA VAZDUHA GASOVIMA IZ MOTORNIH VOZILA....................................................................................13

7.1. Glavni zagađivači vazduha iz saobraćaja...................................................................................................157.1.1. Ugljen monoksid......................................................................................................................................16Stvaranje...........................................................................................................................................................16Uticaji na zdravlje.............................................................................................................................................16Zašto je ugljen monoksid toliko opasan?.........................................................................................................167.1.2. Benzen.....................................................................................................................................................177.1.3. Azot dioksid.............................................................................................................................................177.1.4. Formaldehid............................................................................................................................................187.1.5. Olovo (uticaj olovnog benzina na zdravlje ljudi)......................................................................................187.1.6. Benzo(a)piren..........................................................................................................................................19

8. ZAKLJUČAK.............................................................................................................................................................20

LITERATURA...............................................................................................................................................................21

1. UVOD

Čist vazduh je osnov za zdravlje i život ljudi i čitavog ekosistema. Vazduh je smeša gasova koja čini atmosferu, a sastoji se približno od 4/5 azota, 1/5 kiseonika i vrlo malih količina plemenitih gasova, ugljen dioksida, vodonika, ozona, vodene pare i raznih nečistoća. Nevolje nastaju kada se ovaj odnos poremeti. Zagađeni vazduh utiče na različite načine na zdravlje ljudi i čitav ekosistem. Atmosfera služi i kao sredstvo transporta zagađujućih materija do udaljenih lokacija i kao sredstvo zagađenja kopna i vode. Zagađenje vazduha zavisi prvenstveno od tipa zagađivača.

Vazduh je temelj života i opstanka ljudi i čitavog ekosistema. Tokom odvijanja tehnoloških procesa u fabrikama, štetne materije zagađuju radnu sredinu a zbog zastarele tehnologije prečišćavanja i neodržavanja postojećih sistema oslobođene materije vrlo lako dospevaju u životnu sredinu.

Zagađivači vazduha su različiti i oni stižu u atmosferu kao produkti hemijskih reakcija i sagorevanja (pre svega fosilnih goriva) iz industrijskih i komunalnih postrojenja, elektrana, motornih vozila, individualnih ložišta, sa tehnološki tretiranih poljoprivrednih površina i dr.

Jedna od prvih ljudskih delatnosti, pored lova i zemljoradnje, bilo je rudarstvo. I sada se mogu naći tragovi tih početaka rudarskih zahvata u prvobitnoj zajednici. Čak su i pojedina razdoblja ( kameno, gvozdeno, bronzano doba) dobile nazive u zavisnosti od vrste materijala za oruđa i oružja za koje su sirovine izvađene iz unutrašnjosti Zemlje.

Zagađenost vazduha se posmatra sa tri aspekta: zaštite zdravlja ljudi, zaštite eko sistema i zaštite materijalnih dobara. Ovi aspekt služe i za postavljanje normativa koji pokazuju koliko i koje su štetne materije dozvoljene u vazduhu.

Zagađenje vazduha se sastoji od supstanci koje su prisutne u atmosferi u dovoljno velikim količinama, koje štetno utiču na čovekov život, a isto tako i život biljaka i životinja. U znatnom porastu je koncentracija zagađujućih materija koje potiču od izduvnih gasova motornih vozila.

2. ATMOSFERAAtmosfera se sastoji iz više slojeva. Troposfera je najniži sloj atmosfere i proteže se do

visine od 10 – 15 km. U tom sloju osećaju se uticaji vremena i klime i u njemu se zagađivači vazduha najvećim delom emituju i rasprostiru. Posebno je značajan tzv. “mešajući sloj” atmosfere, čije rasprostranjenje zavisi od meteoroloških uslova i kreće se od nekoliko stotina do oko 2.000 visine. Zagađujuće supstance koje se oslobađaju u ovaj sloj, brzo se rasprostiru (za nekoliko sati) u širokom vazdušnom prostoru, potom i u više slojeve troposfere. Ako za vreme emisije zagađivača nisu prisutna turbulentna kretanja u ovom sloju, zagađivači se ravnomerno nakupljaju u maloj zapremini vazduha sa veoma visokom koncentracijom. To se događa kada je brzina vetra mala, a temperatura površine Zemlje niža od temperature vazduha iznad nje (pojava tzv. temperaturnih inverzija). Stratosfera dopire do 50 km visine do stratopauze. Praktično je odvojena od uticaja vremena i klime. Vertikalni prenos između ovog i prethodnog sloja veoma je spor. U stratosferi se nalazi ozonski sloj, koji štiti Zemlju od UV zračenja Sunca i nalazi se na visini od 10-50 km i njegov značaj je suštinski za očuvanje života na Zemlji. Mezosfera se prostire iznad stratosfere do visine od oko 80 km, i temperatura pada sa visinom. Termosfera se prostire iznad mezosfere do visine od 640 km i temperatura se povećava sa visinom. Egzosfera se prostire iznad termosfere do visine od oko 1000 km, gde prelazi u svemir. Granice između pojedinih slojeva atmosfere nazivaju se tropopauza, stratopauza, mezopauza, termopauza i egzobaza. Prosečna temperatura atmosfere na površini Zemlje je 14°C.

Slika 1. Čista životna sredina

2.1. Funkcije atmosfere

Osnovne funkcije vazduha na Zemlji su biološka (primarna) i proizvodna (sekundarna). Najvažnije komponente vazduha koje su neophodne za život na Zemlji su: kiseonik - za disanje, ugljendioksid - za fotosintezu i azot – za sintezu biljnih belančevina. Proizvodna funkcija vazduha zasnovana je na kiseoniku, koji omogućava sagorevanje i proizvodnju energije neophodne za opstanak savremene civilizacije. Pomoću kiseonika iz vazduha moguć je proces sagorevanja, što znači da se kiseonik troši prilikom svih aktivnosti u kojima je potrebno sagorevanje. Zahvaljujući psisustvu kiseonika pri sagorevanju, omogućena je proizvodnja energije, sekundarne (toplotne, sagorevanjem fosilnih goriva) i tercijarne (električne).

2.2. Sastav vazduha

Atmosfera je gasoviti omotač smese gasova oko Zemljine kugle, koja sve razređenija dopire i do 3.000 km u visinu. Ova smesa gasova sastoji se od azota (78%,1), kiseonika (21%), 0,04% ugljendioksida, argona (0,9%) i promenljivih količina vodene pare . Na ostale gasove otpada 0,04%: neon, helijum, kripton, ksenon, vodonik. U tragovima nalazimo ozon, metan, amonijak, azotni dioksid, sumpordioksid i čestice aerosola. Ova mešavina gasova štiti živi svet na Zemlji apsorbovanjem ultravioletnog zračenja i smanjivanjem temperaturnih ekstrema između dana i noći.

Vazduh se sastoji ima bezbroj primesa – komponenti. On se sastoji od:1. gasovitih sastojaka 2. vodene pare i 3. veoma sićušnih čvrstih čestica.

Gasoviti sastojci – čist vazduh sadrži mnogobrojne sastojke, ali u najvećim količinama, u njegovom sastavu se nalaze:

azot (N2) – bezbojni gas slabo rastvorljiv u vodi. Inertan je i ne igra direktno neku ulogu u biohemijskim procesima, već u obliku raznih važnih jedinjenja, pa tako ulazi u strukturu mnogih organskih molekula (npr. Aminokiseline). Neki mikroorganizmi i biljke vezuju azot iz vazduha.

kiseonik (O2) – je najvažniji sastojak vazduha. On omogućava život viših organizama, u koje spada i čovek. Stvarao se procesom fotosinteze biljaka na kopnu i fitoplanktona u moru, koji ga i danas obnavljaju, velike količine kiseonika vezane su u Zemljinoj kori u obliku oksida. Igra značajnu ulogu u biohemijskim porocesima, pa ulazi u sastav proteina, masti i ugljovodonika.

ugljendioksid (CO2) – javlja se kao produkt disanja biljaka, životinja i ljudi kao i sagorevanjem i raspadom organskog materijala. Prilikom apsorpcije i rastvaranja u vodi reaguje dajući ugljenu kiselinu. Količina ovog gasa u vodama mora i okeana nadmašuje 60 puta njegovu količinu u vazduhu. Apsorbuje infracrveno zračenje i bar 50% učestvuje u efektu staklene bašte.

ostatak od 0,94% čine ratni dugi suvi gasovi; helijum, argon, kripton, ksenon...

Vodena para je stalno prisutna u vazduhu. Za ljudski organizam je najpovoljnija vlažnost od 50% pri temperaturi 18 – 20°C. Relativna vlažnost predstavlja stepen zasićenosti vazduha vodenom parom, to je odnos između postojeće količine vodene pare u vazduhu i maksimalne količine (do 100%) koju bi vazduh, pri određenim uslovima mogao da primi.Čvrste čestice nastaju od raznih ljudskih aktivnosti, kao i nekih prirodnih pojava, kao što su: erupcije vulkana, šumski požari, zemljotresi, peščane oluje i drugo; zatim, ima i nešto sitnijih čestica svemirske prašine, pa i mikroorganizama.

4. ZAGAĐENJE VAZDUHA

Aerozagađenje, (slika 2.) koje označava uglavnom prisustvo više zagađivača u atmosferi, a koje svojim količinama i trajanjem deluje nepovoljno na ljude, vegetaciju i opšta dobra, danas postaje veoma aktuelan problem u mnogim gradovima. Pod pojmom zagađenja vazduha podrazumeva se ispuštanje u atmosferu (emisija) bilo kakvih materija u količinama koje izazivaju neželjeni uticaj na čovekovo zdravlje, životinje, stanje biljaka i ekosistema, materijale, opremu, zgrade i objekte.

Slika 2. Aerozagadjenje

Emisije se mogu podeliti na dve grupe.

Prirodne emisije: Truljenje i slični procesi Eolska erozija Šumski požari Vulkanske erupcije Disanje životinja i fotosinteza

Emisije antropogenog porekla: Emisije usled tehnoloških procesa Emisije zbog transformacije energije

Izvori antropogenog porekla imaju veliki uticaj na kvalitet vazduha, posebno na lokalne uslove, a usled pernošenja polutenata imju značajni uicaj i na regionalne i globalne prilike. Emisija antropogenog porekla je posledica procesa kojim se nastoji unaprediti čovekova životna sredina. Zagađujuće materije koje se emituju mogu biti čvrste, tečne ili gasovite. Ima ih više hiljada, ali se prate samo one najznačajnije, odnosno reprezentativne. U smislu ovog rada najznačajnije zagađujuće materije su čvrste čestice, sumpor dioksid (SO2), azotni oksidi (NOx) i ugljen-monoksid (CO2).

Sumporni oksidi nastaju oksidacijom sumpora iz goriva pri njegovom sagorevanju. Dеo sumpora se vezuje za pepeo i šljaku, a deo odlazi u atmosferu u obliku SO2. Stepen vezivanja sumpora za pepeo zavisi od sadržaja alkalnih komponenti u pepelu i od temperature u ložištu. Svetska zdravstvena organizacija (SZO) je izjavila da su najugroženije zemlje sa najvećim emisijama SO2 po osobi - Bosna i Hercegovina, Srbija i Bugarska.

Čvrste čestice su leteći koks (nesagorjeli ugalj) i leteći pepeo koji bivaju dimnim gasovima izneseni iz ložišta. Kada se govori o čvrstim česticama mora se imati na umu da su one obično formirane tako da na svojoj površini imaju slojeve metala olova, cinka, vanadijuma, selena teški metali. Čađ, nesagorjeli ugljovodonici i ugljen monoksid su produkti nepotpunog sagorevanja goriva u ložištu (nedostatak prostora za sagorevanje, nedostatak vazduha, naglo hlađenje plamena itd).

Azotni oksidi nastaju oksidacijom azota iz vazduha i azota iz goriva. Emisija zagađujućih materija srazmerna je masi goriva, masi sirovina koje prouzrokuju emisiju, odnosno masi proizvoda pri čijoj je proizvodnji došlo do emisije.Ova srazmernost se naziva koeficijent emisije, a njegova dimenzija sledi iz gornje definicije emisije. Ukoliko se emisija određuje merenjem, tada se ona definiše proizvodom mase ili zapremine izlazećih gasova i masene ili zapreminske koncentracije zagađujućih materijala.

Veliki je broj izvora polutanata koji svojom emisijom direktno utiču na kvalitet vazduha pogoršavajući taj kvalitet u manjoj ili večoj meri. Specifične zagađujuće materije, ugljovodonici, fluoridi, hlor, teški metali iz procesa proizvodnje i sagorevanja, su u velikoj meri rasprostranjeni u industrijskim oblastima. U urbanim i industrijskim područjima kvalitet vazduha u najvećoj meri zavisi od smese zagađujućih materija koje se formiraju pod određenim uslovima (vrsta i količina emisije, topografija i meteorološki uslovi), pa su za urbane sredine usvojeni pojmovi "zimski smog" i "letnji smog".[1]

4. IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA

Zagađujuće supstance, među njima pesticidi, teški metali, nafta i njeni derivati i dr. u životnoj sredini pokreću čitav niz lančanih reakcija i zbog toga njihovo prisustvo u njoj ne može ostati ne zapaženo. Pod izvorom zagađenja vazduha podrazumevaju se procesi koji pod unutrašnjim ili spoljašnjim uticajem odaju (emituju) nečistoće u atmosferu.Izvori zagađenja vazduha mogu biti: 1.Prirodni i 2.Veštački (antropogeni).

Prema izvoru nastanka, izvori zagađenja vazduha nastali: •sagorevanjem goriva, •radom industrije, •poljoprivrede, •proizvodnjom oružja, •komunalnim radom

4.1. PRIRODNI IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA

U prirodne izvore zagađenja ubrajamo samo prirodu tj. njeno široko prostranstvo, mora, okeana, magla, dejstvo njenih vulkana, prirodna radioaktivnost, šuma i šumskih požara, razna sagorevanja, erozije, ozon koji je nastao prilikom varničenja, nekontrolisano lučenje u atmosferu raznih gasova i drugih materija kojima ona samu sebe zagađuje. Dakle, priroda takođe stvara škodljive i otrovne supstence,često u daleko većoj meri nego čovek svojim aktivnostima. Razlika između prirodnih i izvora stvorenih od strane čoveka je i u količini i vrsti zagađujućih supstanci i načinu na koji su emitovane. Najveća emisija sumpora je iz okeana a zatim iz biogenih procesa.

4.2. VEŠTAČKI IZVORI ZAGAĐENJA VAZDUHA

U veštačke izvore zagađenja vazduha spadaju procesi vađenja i obrade mineralnih sirovina, hemijska industrija, sagorevanje uglja, poljoprivreda, drumski saobraćaj, naselja, elektrane (termo i nuklearne) i dr.Znatno veća količina zagađujućih materija dospava u vazduh biosfere kao posledica ljudske delatnosti. Izvori zagađujućih materija u vazduhu naselja (komunalnoj sredini) su:

raznovrsne industrijske operacije, proizvodnja energije iz fosilnih goriva za rad, kao i za zagrevanje prostorija i pogon motornih vozila.

Mogu se podeliti na :1. stacionarne2. mobilne izvore

Stacionarni izvori ili tačkaste izvore zagađujućih materija Stacionarni izvori zagađujućih materija su industrijska (elektrane, toplane) i kućna ložišta na fosilna goriva (ugalj, nafta, zemni

gas) sa ciljem dobijanja energije. Zagađujuće materije koje se emituju iz tih izvora su organska i neorganska prašina, čađ, sumporni oksidi, azotni oksidi, ugljenmonoksid, ugljendioksid i nešto ugljovodonika. Sadašnja svetska energetska kriza upućuje mnoge zemlje pa i našu, da se oslanja na vlastite izvore energije uz što racionalniju potrošnju. Zato se predviđa, ponovna nagla potrošnja uglja. Količina sumpora u uglju i nafti je različita zavisno iz kog dela zemlje je ugalj ili nafta. Najmanje sumpora sadrži ugalj lignit 0,4%, a najviše kameni ugalj 8-10%. Što se nafte tiče sasvim malo sumpora sadrži mazut od nafte iz Libije, Nigerije i Indonezije.

Mobilni izvori zagađujućih materija su motorna vozila čiji se broj iz dana u dan povećava, te su sve veći zagađivači vazduha u naseljima, a i izvan njih tokom cele godine. Sagorevanjem benzina i drugih naftinih derivata u motornim vozilima u vazduhu dospevaju brojni i opasni sastojci zagađenja vazduha (čađ, azotni oksidi, sumporni oksidi, ugljenmonoksid, organski peroksidi, olovo, kadmijum itd.) koji se talože oko puta na biljke i imaju štetno dejstvo.

5. TRANSFORMACIJA ENERGIJE GORIVA КАО AEROZAGAĐIVAČ

Proizvodnja, transport i korišćenje energije u velikoj meri utiče na okolinu i ekosisteme. Kod energije, na žalost, uticaj na okolinu je gotovo uvek negativan, od direktnih ekoloških katastrofa poput izlivanja nafte, kiselih kiša i radioaktivnog zračenja, do indirektnih posledica poput globalnog zagrevanja.

Budući da će energetske potrebe čovečanstva, u narednim godinama, rasti neophodne su mere pomoću kojih bi se uticaj eksploatacije energije na okolinu smanjio na najmanju moguću meru. Najopasniji izvori energije sada su fosilna goriva: ugalj, nafta i prirodni plin, a potencijalnu opasnost predstavlja i radioaktivno gorivo iz nuklearnih elektrana (visoko koncentrovani radioaktivni otpad) koje je već bio u upotrebi. Fosilna goriva su opasna jer se njihovim sagorevanjem ispušta velika količina ugljen-dioksida, a radioaktivni otpad je opasan jer utiče na strukturu organizama na vrlo bazičnom nivou.[2]

Svake godine u Termoelektranama «Nikola Tesla» sagori se preko 20 miliona tona lignita. Produkt sagorevanja je više od 3,5 miliona tona pepela i šljake godišnje, koji se deponuju na otvorenim odlagalištima ukupne površine preko 800 hektara, kao i 14.000.000 Nm³ dimnog gasa na sat (pri radu punim kapacitetom) koji se emituje u atmosferu. Postrojenja za prečišćavanje potiču iz vremena izgradnje TENT-a, tehnološki zastarela, zbog čega PD TENT danas vodi politiku koja podrazumeva sveobuhvatnu ekološku modernizaciju i povećanje pouzdanosti postojeće opreme.(slike 3 i 4)

Slika 3. Slika 4. Termoelektranane najveći zagađivači vazduha prilikom transformacije energije goriva

Veliki procenat svetske energije još uvek se dobija iz ekološki neprihvatljivih izvora energije, pogotovo fosilnih goriva koja su i dalje dominantni. Kako je osnova fosilnih goriva ugljenik, normalnim sagorevanjem tog goriva nastaje ugljen-dioksid (CO2) koji je staklenički plin. Ugljen-dioksid, kao što je poznato, uzrokuje globalno zagrevanje. Još opasniji je plin koji se oslobađa prilikom nepotpunog sagorevanja goriva (CO). Ugljen-monoksid je izuzetno otrovan plin bez boje, ukusa ili mirisa, a koncentracija od samo 0.6% izaziva kod ljudi smrt nakon 15 minuta disanja.

Trenutno niti jedno fosilno gorivo nije sasvim pročišćeno, pa se prilikom sagorevanja otpuštaju još neki štetni plinovi poput sumpor-dioksida ili čestica. Ti plinovi kasnije u dodiru sa vodenom parom u oblacima formiraju kapljice koje padaju na zemlju - kisele kiše koje deluju izuzetno štetno na čitave ekosisteme. Kod sagorevanje nekih izvora energije nastaju i sitne čestice minerala koje kasnije stvaraju pepeo. Jedan deo tih čestica diže se u atmosferu nošen vrtlogom dima i te čestice su takođe vrlo opasne za zdravlje.

Moderni stil života podrazumeva sve veću upotrebu energije u svrhu postizanja sve većeg komfora. Trenutno se većina energetskih potreba čovečanstva namiruje upotrebom vrlo štetnih fosilnih goriva, a u budućnosti će ta goriva zameniti čistim izvorima energije u obliku obnovljivih izvora energije ili nuklearne energije.

6. Ekološke posledice nastale primenom fosilnih goriva

Obično kada se postavi pitanje na koje to sve načine fosilna goriva stvaraju ekološke probleme, prvo se pomisli na kisele kiše i globalno zagrevanje. Ove pojave su dve najozbiljnije ekološke posledice vezane za globalno sagorevanje fosilnih goriva. Drugi ekološki problemi, kao što su raskopavanje zemljišta i izlivanja nafte, takođe su tesno povezani za eksploatacijom i transportovanjem fosilnih goriva.

Kada sagorevaju fosilna goriva, oslobađaju se sumpor, azot i vodonik koji sa kiseonikom stvaraju jedinjenja poznata kao oksidi.  Kada ovi oksidi dospeju u atmosferu, hemijski reaguju sa vodenom parom i stvaraju sumpornu, azotnu i karbonsku kiselinu. Kondenzovana atmosferska vodena isparenja sa ovakvim kiselim sadržajem, uobičajeno nazvana kisele kiše, ulaze u ciklus kruženja vode i mogu da uzrokuju štetne posledice po biološki kvalitet šuma, zemljišta, jezera i vodenih tokova.

Slika 5. Rafinerija nafte u Ričmondu, Kalifornija, SAD

Ovaj ekološki problem je pokrenuo usvajanje velikog broja pravnih akata i rezolucija na međunarodnom i nacionalnom nivou koje regulišu pitanje zagađenja vazduha upotrebom fosilnih goriva. Na primer, neki od ovih propisa nalažu uklanjanje svih jedinjenja koja se nalaze u uglju a sadrže sumpor; uklanjanje sumpora mora da se izvrši pre procesa sagorevanja uglja – ova zakonska obaveza je doprinela značajnom smanjenju nivoa prisustva sumporne kiseline u atmosferi. Ekološki zakoni takođe obavezuju instaliranje sistema za prečišćavanje zagađujućih supstanci i gasova, kao što su filteri koji se montiraju na dimnjacima termoelektrana i gradskih

toplana; oni zadržavaju isparenja sumpor-dioksida i druga štetna jedinjenja pre nego što dospeju u atmosferu.

Sagorevanje fosilnih goriva stvara nesagorele čestice goriva i pepeo. U prošlosti, termoelektrane na ugalj su u vazduh izbacivale ogromne količine pepela. Danas je i ovaj problem regulisan ekološkim propisima koji određuju da se emisije koje sadrže pepeo takođe moraju prečistiti pre nego što dospeju u atmosferu. Dok sa jedne strane sagorevanje nafte i prirodnog gasa proizvodi znatno manje pepela u odnosu na sagorevanje uglja, zagađenje vazduha nesagorelim česticama koje stvaraju automobili može sa druge strane postati velika glavobolja nadležnih u gradovima u kojima je velika koncentracija vozila sa benzinskim ili dizel motorima.

Ugljen-dioksid (CO2) je glavni nusproizvod sagorevanja fosilnih goriva, a naučnici ga još nazivaju i “gasom staklene bašte”. Gasovi koji spadaju u ovu grupu apsorbuju solarnu energiju emitovanu sa površine Zemlje i zadržavaju toplotu, čineći ovu planetu pogodnom za život. Ubrzana industrijalizacija u 19. i 20. veku je međutim dovela do uvećanih emisija zagađenja usled primene fosilnih goriva, time povećavajući sadržaj CO2 u atmosferi za oko 28 procenata. Ovo dramatično uvećanje prisustva ugljen-dioksida u vazduhu je formiralo naučne pretpostavke koje predviđaju da će posledice globalnog zagrevanja biti poremećene zakonitosti odvijanja vremenskih pojava i topljenje leda na polarnim kapama.

Iako je veoma teško direktno povezati uočene globalne promene temperature sa sagorevanjem fosilnih goriva, neke zemlje su već sada krenule u saradnju po pitanju smanjenja emisija CO2 nastalih masovnom primenom fosilnih goriva. Jedan od predloga međudržavne saradnje po ovom pitanju je sadržan u Kjoto Protokolu a predviđa da kompanije moraju da plate pravo na emitovanje ugljen-dioksida preko utvrđenje kvote. Plaćanje ovog prava bi trebalo da bude vršeno u nekoliko ugovorenih formi, među kojima su: (1) kupovina “prava na zagađivanje” od kompanija koje emituju CO2 u količinama ispod dozvoljene kvote; (2) otkup i zaštita šuma koje apsorbuju CO2; i (3) plaćanje troškova unapređenja postrojenja koja emituju CO2  u manje razvijenim zemljama, čime se te emisije bitno smanjuju.

Ekološki problemi vezani za fosilna goriva nastaju i probijanjem naftnih bušotina i crpljenjem tečnosti iz njih, jer pored sirove nafte koja se izvlači iz dubokih podzemnih rezervoara često se nalazi i morska voda. Ova mešavina sadrži brojne nečistoće tako da mora ili da bude ubrizgana nazad u dublje slojeve ili prečišćena radi bezbednog površinskog odlaganja.

Sirova nafta pored toga treba da bude transportovana na velika rastojanja tankerima ili naftovodima da bi došla u rafineriju na dalju preradu. Transport sirove nafte na žalost često uzrokuje i neželjena curenja usled kvara na cevovodima ili udesa tankera. Curenja nafte, naročito ukoliko se radi o velikim količinama, mogu biti štetna po prirodna staništa i živi svet u njima.[3]

Površinski rudnički kopovi primenjuju gigantske bagere sa ogromnim kašikama kojima se uklanjaju zemlja i kameni slojevi ispod kojih se nalazi ugalj, a time se krajnje kvari prirodni pejzaž. Nove tehnologije su donele i nove načine manipulacije zemljom, tako da ekološki propisi nalažu da se zatvoreni površinski rudnički kopovi zatrpaju i vrate u prethodno stanje.

Još jedan ekološki problem vezan za eksploataciju uglja javlja se prilikom izlaganja sveže raskopanog sloja uglja atmosferskom vazduhu. Jedinjenja sa sadržajem sumpora koja se nalaze u uglju oksidiraju u prisustvu vode i formiraju sumpornu kiselinu. Kada ovaj rastvor sumporne kiseline, poznat i kao kisela rudnička drenaža, dospe u površinske ili podzemne vode, nastaju teške posledice po kvalitet vode i akvatični živi svet. U skladu sa postojećim ekološkim propisima uvodi se obaveza uklanjanja sumporne kiseline iz rudničke drenaže pre nego što

dospe u vodene tokove. Zanimljiva je ideja nekih ekologa o formiranju veštačkih močvara koje bi neutralisale kiseli vodeni rastvor u rudničkoj drenaži.

7. ZAGAĐENJA VAZDUHA GASOVIMA IZ MOTORNIH VOZILA

Automobil u gradovima stvara dva ekološka problema: zagađuje vazduh svojim izduvnim gasovima i pravi buku (slika 6.). Kada je reč o izduvnim gasovima iz automobilskih motora, oni su razlog nastanka tzv. prizemnog ozona i otrovnih gasova u vazduhu gradova koji su razlog nastanka slobodnih radikala u krvi čoveka. Ovi poslednji prouzrokuju mnoga oboljenja u telu čoveka, a deluju i na disajne organe i kožu. Dejstvo zagađenja vazduha izduvnim gasovima iz automobila pojačavaće se tokom jeseni i zime u vreme tišina i maglovitih dana. Pre nekoliko godina, veliki broj smrtnih slučajeva u vreme jakih vrućina u Francuskoj povezuje se sa zagađenjem vazduha i velikom koncentracijom izduvnih gasovia iz automobila u vazduhu gradova. Štete po zdravlje zbog zagađenja vazduha izduvnim gasovima iz automobilskih motora je neosporno, ali ono malo privlači pažnju. Ni u vreme razvijenog industrijskog kompleksa na području Timočke krajine tome pitanju nije poklanjana velika pažnja, a kada se to pitanje pokretalo u vezi sa incijativama za smanjenje zagađenosti vazduha u gradovima zvučalo je neozbiljno i zabašuravajuće u odnosu na probleme zagađenja vazduha iz dimnjaka topionice u Boru i fabrike kristala u Zaječaru. Treba imati u vidu da u ukupnom zagađenju atmosfere ono je moglo imati svoj doprinos oko jedne trećine. Sada, kada industrija ne radi ili radi sa smanjenim kapacitetom udeo uticaja na zdravlje zagađenog vazguha izduvnim gasovima iz automobilskih motora je najznačajnije, ali se tome ne pridaje skoro nikakav značaj.

Slika 6. Saobraćaj u gradu

Na drugoj strani istaživanja sprovedena u Zapadnoj Evropi govore da bi se veliki broj preranih smrti mogao smanjiti smanjenjem zagađenja vazduha izduvnim gasovima iz automobila - na pola. Zbog toga je Francuski ministar zdravlja rekao da automobil oštećuje zdravlje ljudi isto koliko i cigareta zdravlje pušača.

Slična je situacija i sa bukom koju stvaraju automobili koja pogoršava zdravlje i remeti kvalitet života građana. Buka u gradovima prouzrokovana automobilima ima učešće od oko 80% u ukupnoj buci koja se u gradu stvara. U gradovima većim od 50 000 stanovnika ona je ozbiljan razlog oštećenja zdravlja građana i pogoršanja kvaliteta života. Eto, još jednog upozorenja sa Interneta koje bi trebalo uzeti u obzir kada se bavimo ekologijom i ljudskim zdravljem. Imajući to u vidu, u Zapadnoj Evropi, prema kojoj mi sve više upiremo pogled organizuju manifestacije javne prirode koje zovu "U gradu bez svog automobila". U to vreme svi se u grad kreću pešačeći ili voze bicikl. Ima maštara koji sanjaju da bi nekako iz gradova odstranili motorna vozila, ali je to u ozbiljnom, sukobu sa ekonomskim interesima koji su u vezi sa saobraćajem motornih vozila. Za početak, ograničavaju brzine motornih vozila na 30 km/h u gradovima i stvaraju pojedine zone u gradu u kojima se saobraćaj motornih vozila zabranjuje. To se može uraditi i u našem gradu.

7.1. Glavni zagađivači vazduha iz saobraćaja

U pogledu materija koje se ispuštaju iz motora sa unutrašnjim sagorjevanjem, najprisutniji su:

ugljen monoksid benzen

azot dioksid formaldehid, toksični metali, npr. olovo

- policiklični aromatični ugljovodonici, prije svih benzo(a)piren (BaP), koji nastaju iz nepotpunog sagorijevanja dizel motora.

Evropski gradovi su značajno smanjili prisustvo sumpor dioksida (SiO2), uopšte nemaju čađ, smanjili su olovo. Ali, imaju problem prizemnog ozona koji se javlja od smješe izduvnih gasova (ugljovodonici) pod uticajem sunčevog zračenja. U poslednjih desetak godina, u Evropi posebno prate količinu mikročestica (od 2,5 µ i manje) za koje smatraju da se dobrim dijelom izdvajaju iz dizel goriva. Bez obzira što su u visokorazvijenim zemljama uspjeli da uklone olovo iz benzina i da industrije dovedu do tehnološki čistih procesa, i dalje se bilježi visok stepen respiratornog morbiditeta (bolesti respiratornog trakta, astme) i sve procjene sve jasnije ukazuju da je jedan od glavnih uzročnika - saobraćaj.

7.1.1. Ugljen monoksid

Svake godine stotine ljudi u svetu umre od posledica trovanja ovim prostim gasom, a nekoliko hiljada se hospitalizuje. Gas nastaje sagorevanjem raznih vrsta goriva, drveta, ulja, parafina. To je ugljen monoksid.

Ugljen monoksid (CO) je gas bez boje, mirisa i ukusa. To je osnovni razlog zbog kog je veoma opasan - ničim ne odaje svoje prisustvo. Stvara se u motorima automobila, u neispravnim šproteima na gas (ili drva), grejačima, požarima, ili pri sagorevanju ugljovodonika (ili druge organske supstance) u prostoriji sa lošom ventilacijom. Takođe je prisutan u duvanskom dimu. Ugljen monoksid se može detektovati pomoću posebnih detektora.

Stvaranje

Kada ugljovodonična goriva sagorevaju, uz dovoljno vazduha, nastaju ugljen dioksid i voda.

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (1)

Međutim, ako je iz nekog razloga priliv vazduha smanjen, umesto ugljen dioksida nastaje ugljen monoksid.

2CH4 + 3O2 2CO + 4H2O (2)

U takvim reakcijama se, ipak, stvara smeša gasova (ugljen dioksid i ugljen monoksid).

Uticaji na zdravlje

Po zakonu, koncentracija CO ne bi smela da bude veća od deset molekula na milion molekula vazduha (10ppm), iako se očigledni simptomi mogu videti tek pri 70ppm. Problem je i u prepoznavanju simptoma jer oni su ponekad slični simptomima obične prehlade. Koncentracije preko 150-200ppm prouzrokuju disorijentaciju, nesvesticu, pa čak i smrt. Neke grupe ljudi (sa anemijom, trudnice, stari ljudi, deca) su osetljivije i već pri nižim koncentracijama pokazuju znake trovanja.

Zašto je ugljen monoksid toliko opasan?

Kada dišemo, kiseonik ulazi u pluća. Prenosi se pomoću crvenih krvnih zrnaca do svih delova tela. Najvažnija supstanca za prenos kiseonika je hemoglobin, metaloprotein, koji u sebi sadrži gvožđe povezano u hemiske grupe. Fe+2 oksidacionom stanju, dakle može biti i dalje oksidovano do Fe+3. Ovo omogućava da svaka hem grupa (u proteinu ih ima 4) veže za sebe po jedan molekul kiseonika. To mojemo predstaviti i simbolički:

Hb + 4O2  Hb(O2)4 (3)

Hemoglobin za koji je vezan kiseonik i koji sadrži Fe+3 stanju jeste oksihemoglobin. On je izrazito crvene boje. Putujući po telu, on drugim ćelijama predaje kiseonik. To se vrši pomoću još nekoliko proteina, sličnih hemoglobinu (imaju hemisku grupu) koji prenose kiseonik unutar same ćelije. Kiseonik se vezuje u plućima, a oslobađa se u ćelijama te je ceo proces povratan. Ugljen monoksid je toksičan jer ometa taj proces. CO se za hemoglobin vezuje 200 puta bolje! Dakle, čak i dok je koncentracija kiseonika mnogo, mnogo veća, za hemoglobin će se vezivati ugljen monoksid. On stvara karboksihemoglobin. Taj proces se može simbolički prikazati:

Hb + CO HbCO (4)

Pošto se CO vezuje mnogo jače za hemoglobin, kiseoniku ostaje daleko manje mesta da se veže. No, CO vezivanjem čini mnogo gore - menja preostale tri hem grupe na koje se može vezati kiseonik, ali se on ne može otpustiti u ćelije. Na ovaj način prestaje sa radom sistem za transport kiseonika.

Problem je još veći kod nerođenih beba, čiji hemoglobin još lakše vezuje CO, te doze koje nisu otrovne za majku mogu biti opasne.

7.1.2. Benzen

Benzen (trivijalni naziv: benzol), molekulske formule C6H6, je najjednostavniji aromatični ugljovodonik. Osnovno jedinjenje velike grupe organskih aromatičnih jedinjenja - arena. To je bezbojna tečnost karakterističnog mirisa i male viskoznosti, gustina 0,885 g/cm³, tačka topljenja 5,5 °C, tačka ključanja 80,2°С. Gori svetlim i jako čađavim plamenom. Otrovan je i kancerogen i u tečnom i u gasovitom stanju. Dobija se pri suvoj destilaciji uglja u koksarima, na području nekadašnje Jugoslavije u Lukavcu i Zenici. Znatne količine se proizvode i sintetički, katalitičkim krekovanjem alifatičnih i naftenskih ugljovodonika. U svetu je 1975. godine proizvedeno 8,92 miliona tona. Upotrebljava se u hemijskoj industriji kao rastvarač, sredstvo za ekstrakciju i kao sirovina za druge proizvode.[4]

7.1.3. Azot dioksid

Emitovane kisele supstance kao što je azot dioksid (NO2) u atmosferi se mogu zadržati i do nekoliko dana i za to vreme preći razdaljinu od preko nekoliko hiljada kilometara, gde se preobrazuju u azotnu kiselinu. Primarni polutanti NO2 i njihovi reakcioni proizvodi nakon

njihove depozicije i promene padaju na površinu zemlje i površinskih voda (kisele kiše) gde uzrokuju zakiseljavanje sredine. Efekti acidifikacije odražavaju se na: vodene organizme koji su osetljivi na povećanje pH i povećanje toksičnih metala u vodi, biljke su osetljive na povećanje koncentracije hidrogenovih jona u zemljištu, ljudi takodje trpe posledice acidifikacije zbog konzumiranja površinske ili podzemne vode koje često imaju neprimeren pH i povećanu koncentraciju metala.

7.1.4. Formaldehid

Izaziva razdraženje očiju, kijavicu, kašalj, razdraženje kože i ozbiljne alergijske reakcije. Formaldehid se smatra kancerogenim. Formaldehid nadražuje oči, sluznice i disajne puteve, pri čemu se granica dopustive izloženosti nalazi između 0,2 i1,0 ppm (Parts per milion).

7.1.5. Olovo (uticaj olovnog benzina na zdravlje ljudi)

Sagorevanje alkilovanih aditiva u gorivima za automobile predstavlja jedan od osnovnih i najvećih izvora emisije olova u atmosferu – 80-90% prisutnog olova u vazduhu potiče iz sagorevanja olovnog benzina. Prosečne koncentracije olova u vazduhu su obično ispod 0.15 µg/m3 u ruralnim područjima. Tipične koncentracije olova u mnogim evropskim gradovima kreću se od 0.15-0.5 µg/m3. Više koncentracije olova u vazduhu spoljne sredine registrovane su u urbanim sredinama sa visokom gustinom saobraćaja i kreću se od 0.5 do 3 µg/m 3 (srednje godišnje vrednosti) u većini evropskih gradova. U vazduhu olovo se nalazi dispergovano u formi finih partikula (čestica) sa medijanom masenog prečnika manje od 1 mikrona

Veći deo olova prisutnog u vazduhu je u formi čestica submikronske veličine – što govori da 30-50% ovih udahnutih čestica se zadržava u respiratornom sistemu. Čestice veličine od 1-3 mikrona se deponuju u plućima. Veće čestice od 5 do 10 mikrona deponuju se različitom efikasnošću, uglavnom u gornjim respiratornim putevima i sa nepotpunom apsorbcijom. Absorbcija kroz respiratorni sistem uslovljena je veličinom čestica i stopom (ventilacija) udisanja. Za odrasle stopa zadržavanja partikula iz vazduha iznosi od 20-60%.

Neizlučena frakcija absorbovanog olova distribuira se u: krv, meka tkiva i mineralizovana tkiva (kosti i zube). Oko 95% od opterećenja olovom kod odraslih lokalizuje se u kostima. Kod dece oko 70%- 95% olova u krvi vezano je za eritrocite. Biološki poluživot olova u krvi kreće se od 20-40 dana, iako je duži poluživot zabeležen kod radnika u industriji olova. Toksični efekti olova mogu biti objašnjeni interferencijom sa različitim sistemima enzima, vezujući SH grupe njihovih proteina ili zamenjujući njihove esencijalne metalne jone. Svojim mehanizmom delovanja skoro svi organi ili sistemi organa mogu biti potencijalna ciljna mesta delovanja olova i širok raspon bioloških efekata olova je dokumentovan. Toksične efekte izaziva samo olovo u cirkulaciji koje je u jonskom stanju, dok je deponovano olovo neškodljivo ili u nekim stanjima dolazi do njegove redistribucije. Generalno mogu nastati sledeći toksični efekti olova na zdravlje posle duže ekspozicije manjim dozama:

hematološki efekti; neurološki efekti;

endokrini efekti;

efekti na bubrege;

efekti na reprodukciju i rast;

efekti na krvni pritisak;

mutageni i kancerogeni efekti (kod eksperimentalnih životinja).

7.1.6. Benzo(a)piren

Glavni predstavnik policikličnih aromatičnih ugljovodonika je benzo(a)piren (BaP). Reč je o kancerogenoj materiji koja se izdvaja iz izduvnih gasova automobila i koja ne bi smela da se nađe u vazduhu u koncentraciji većoj od 0,1 ng/m3. Stručnjaci iz Svetske zdravstvene organizacije su izračunali jedinicu rizika za ovu materiju: ako je B(a)P prisutan u vazduhu više od 1 µg, svaki dan u toku godine, za 70 godina ljudskog života postoji mogućnost da na 100.000 stanovnika 9 oboli od raka pluća. U našim gradovima se beleži stalno povećanje B(a)P-a, on prilično prelazi dozvoljenu granicu i na pojedinim mestima dostiže i do 1 µg. U jesenjim i zimskim periodima njegovo prisustvo je veće, jer B(a)P nastaje i kao produkt nepotpunog sagorijevanja fosilnih gorivо.

8. ZAKLJUČAK

Vazduh je neopipljiv, i većina čovečanstva ne razmišlja o njegovoj važnosti dok ga udiše, međutim, on je potreban za postojanje i funkcionisanje svog živog sveta na planeti Zemlji. Razvojem društva i tehnologije, čovek je počeo da se bavi proizvodnim delatnostima koje za posledicu imaju emisiju zagađivača u atmosferu. Ovo je bitno počelo da menja hemijski sastav ozonskog omotača planete.

Promene u atmosferi nisu primećivane dok nisu počela da se dešavaju katastrofalna zagađenja koja odnose ljudske živote, i uništavaju floru i faunu. Iako postoje podaci o naporima da se ograniči ljudska aktivnost koja narušava kvalitet vazduha još iz šesnaestog veka, ozbiljni napori na ovom polju su učinjeni tek šezdesetih godina prošlog veka, i od tada čovečanstvo postaje svesno potrebe da sačuva vazduh koji diše.

Od prvog Zakona o čistom vazduhu koji je donet u Velikoj Britaniji 1956. godine do danas dogodile su se velike promene u pogledu svesti ljudi o važnosti zaštite životne sredine. Održivi razvoj i smernice koje postavljaju dokumenti doneti od strane Ujednjenih nacija i drugih organizacija jesu put koji treba da sledimo kako bismo danas živeli bolje i svojim potomcima ostavili planetu onakvu kakva je nama predata.

Društveni razvoj i tehnologija, na sreću, ne služe samo proizvodnji i emisiji zagađivača. Nauka konstantno napreduje i sa novim saznanjima o prirodi i procesima koji se dešavaju u njoj možemo pronaći način da opet budemo deo priode. Uz dovoljno pažnje i truda možemo pronaći način da podižemo kvalitet života bez narušavanja planete.

LITERATURA

Petrović-Gegić A.; Božović T., Skripta: „Vazduh“, Visoka tehnička škola, Novi Sad, 2008.

Kristoforović-Ilić, Radovanović, Bajagić, Jevtić, Folić, Krnjetin, Oderknđev; „Komunalna higijena“ Prometej, Novi Sad, 1998.

Anđelković B. Krstić I.“Tehnološki procesi i životna sredina“fakultet zaštite na radu, Niš, 2002.

Dušan B. Đurić i Ljubomir J. Petrović: Zagađenje životne sredine i zdravlje čoveka – Ekotoksikologija, Velarta, Beograd, 1996.

Mara Đukanović: Ekološki izazov, Beograd: Elit, 1991