Luftforurenende stoffer: Typer, kilder, virkninger og kontrol med luftforurenende stoffer

Læs denne artikel for at lære om typer, kilder, effekter og kontrol med luftforurening!

Luftforurening er en ændring i luftens fysiske, kemiske og biologiske egenskaber, der forårsager skadelige virkninger for mennesker og andre organismer. Det ultimative resultat er en ændring i det naturlige miljø og / eller økosystemet.

Image Courtesy: giglig.com/wp-content/uploads/2011/05/pollution.jpg

De stoffer, der er ansvarlige for luftforurening, kaldes luftforurening. Disse luftforurenende stoffer kan enten være naturlige (f.eks. Brande) eller syntetiske (menneskeskabte) de kan være i form af gas, flydende eller faststof.

1. Typer af luftforurenende stoffer:

Et luftforurenende stof er kendt som et stof i luften, som kan forårsage skade på mennesker og miljøet. Forurenende stoffer kan være i form af faste partikler, flydende dråber eller gasser. Derudover kan de være naturlige eller menneskeskabte. Forurenende stoffer kan klassificeres som enten primære eller sekundære. De primære forurenende stoffer er sædvanligvis stoffer, der direkte udsendes fra en proces, såsom aske fra vulkanudbrud, kuliltegas fra udstødningsgas fra motorvogne eller svovldioxid, der frigives fra fabrikker.

Sekundære forurenende stoffer udsendes ikke direkte. I stedet danner de sig i luften, når primære forurenende stoffer reagerer eller interagerer. Et vigtigt eksempel på et sekundært forurenende stof er ozon på grundniveau - et af de mange sekundære forurenende stoffer, der udgør en fotokemisk smog.

Større primære forurenende stoffer fremstillet ved menneskelig aktivitet omfatter:

jeg. Svovloxider (SO x ):

SO 2 fremstilles af vulkaner og i forskellige industrielle processer. Da kul og råolie ofte indeholder svovlforbindelser, frembringer deres forbrænding svovldioxid. Yderligere oxidering af S02, sædvanligvis i nærvær af en katalysator som NO2, danner H2SO4 og dermed sur regn. Dette er en af ​​årsagerne til bekymring over miljøpåvirkningen af ​​brugen af ​​disse brændstoffer som strømkilder.

ii. Nitrogenoxider (NO x ):

Især kvælstofdioxid udledes fra høj temperaturforbrænding. Kvælstofdioxid er den kemiske forbindelse med formlen NO2. Det er ansvarlig for fotokemisk smog, sur regn etc.

iii. Carbonmonoxid:

Det er en farveløs, lugtfri, ikke-irriterende, men meget giftig gas. Det er et produkt ved ufuldstændig forbrænding af brændsel som naturgas, kul eller træ. Vehicular udstødning er en vigtig kilde til kulilte.

iv. Kuldioxid (CO 2 ):

En drivhusgas udledes fra forbrænding, men er også en gas vital for levende organismer. Det er en naturgas i atmosfæren.

v. flygtige organiske forbindelser:

VOC er en vigtig forurenende luftforurening. På dette område er de ofte opdelt i de separate kategorier af methan (CH 4 ) og ikke-methan (NMVOC). Metan er en ekstremt effektiv drivhusgas, der bidrager til forbedret global opvarmning.

Andre kulbrinte VOC er også signifikante drivhusgasser via deres rolle i at skabe ozon og ved at forlænge metanens levetid i atmosfæren, selv om effekten varierer afhængigt af lokal luftkvalitet. Inden for NMVOC er de aromatiske forbindelser benzen, toluen og xylen mistænkt for kræftfremkaldende stoffer og kan føre til leukæmi ved langvarig eksponering. 1, 3-butadien er en anden farlig forbindelse, der ofte er forbundet med industrielle anvendelser.

vi. Partikelformigt stof:

Partikler, alternativt omtalt som partikler (PM) eller fine partikler, er små partikler af fast eller flydende suspension i en gas. I modsætning hertil refererer aerosol til partikler og gassen sammen. Kilder til partikler kan være menneskeskabte eller naturlige.

Nogle partikler forekommer naturligt, der stammer fra vulkaner, støvstorme, skov- og græsarealer, levende vegetation og havsprøjt. Menneskelige aktiviteter som brænding af fossile brændstoffer i køretøjer, kraftværker og forskellige industrielle processer skaber også betydelige mængder aerosoler.

Gennemsnitligt over hele kloden, antropogene aerosoler - dem, der er lavet af menneskelige aktiviteter - udgør i øjeblikket ca. 10 procent af den samlede mængde aerosoler i vores atmosfære. Øget indhold af fine partikler i luften er forbundet med sundhedsfarer som hjertesygdomme, ændret lungefunktion og lungekræft.

vii. Vedvarende frie radikaler - forbundet med luftbårne fine partikler kan forårsage kardiopulmonal sygdom.

viii. Giftige metaller - såsom bly, cadmium og kobber.

ix. Chlorfluorcarboner (CFC) - skadelige for ozonlaget udgivet fra produkter, der for øjeblikket er forbudt mod brug.

x. Ammoniak (NH 3 ) - udsendt fra landbrugsprocesser. Ammoniak er en forbindelse med formlen NH3. Det opstår normalt som en gas med en karakteristisk skarp lugt. Ammoniak bidrager væsentligt til ernæringsmæssige behov for jordbaserede organismer ved at tjene som forløber for fødevarer og gødningsstoffer. Ammoniak, enten direkte eller indirekte, er også en byggesten til syntese af mange lægemidler. Selvom ammoniak i vid udstrækning er både kaustisk og farlig.

xi. Lugt - som fra affald, spildevand og industrielle processer

xii. Radioaktive forurenende stoffer - produceret af nukleare eksplosioner, krigseksplosiver og naturlige processer som radonets radioaktive henfald.

Sekundære forurenende stoffer omfatter:

jeg. Partikelformigt materiale dannet af gasformige primære forurenende stoffer og forbindelser i fotokemisk smog. Smog er en form for luftforurening; ordet "smog" er et portmanteau af røg og tåge. Klassisk smog stammer fra store mængder kulforbrænding i et område forårsaget af en blanding af røg og svovldioxid. Moderne smog kommer normalt ikke fra kul, men fra køretøjs- og industriemissioner, der påvirkes af atmosfæren i sollys til dannelse af sekundære forurenende stoffer, der også kombinerer med de primære emissioner til dannelse af fotokemisk smog.

ii. Jordnær ozon (O 3 ) dannet fra NO x og VOC. Ozon (O 3 ) er en nøglebestanddel i troposfæren (det er også en vigtig bestanddel af visse områder af stratosfæren, der almindeligvis er kendt som ozonlaget). Fotokemiske og kemiske reaktioner, der involverer det, kører mange af de kemiske processer, der opstår i atmosfæren om dagen og om natten. Ved unormalt høje koncentrationer forårsaget af menneskelige aktiviteter (stort set forbrændingen af ​​fossilt brændsel) er det et forurenende stof og en bestanddel af smog.

iii. Peroxyacetylnitrat (PAN) - ligeledes dannet ud fra NO x og VOC.

2. Kilder til luftforurening:

Luftforureningskilder henviser til de forskellige steder, aktiviteter eller faktorer, som er ansvarlige for udslip af forurenende stoffer i atmosfæren. Disse kilder kan klassificeres i to hovedkategorier, som er:

Antropogene kilder (menneskelig aktivitet) hovedsagelig relateret til brænding af forskellige former for brændsel:

jeg. "Stationære kilder" omfatter røgstabler af kraftværker, produktionsanlæg (fabrikker) og affaldsforbrændingsanlæg, samt ovne og andre typer brændselsforbrændingsvarmeanlæg.

ii. "Mobilkilder" omfatter motorkøretøjer, søfartøjer, fly og lydens effekt mv.

iii. Kemikalier, støv og styret brændepraksis i landbrugs- og skovbrugsforvaltning. Kontrolleret eller foreskrevet brænding er en teknik, der sommetider anvendes i skovforvaltning, landbrug, prairiegendannelse eller reduktion af drivhusgasser. Brand er en naturlig del af både skov og græsareal økologi, og kontrolleret ild kan være et værktøj til skovbrugere. Kontrolleret brænding stimulerer spiring af nogle ønskelige skovtræer og fornyer derfor skoven.

iv. Røg fra maling, hårspray, lak, aerosolspray og andre opløsningsmidler.

v. Affaldsaflejring i lossepladser, der producerer methan. Metan er ikke giftigt; Det er dog meget brandfarligt og kan danne eksplosive blandinger med luft. Metan er også en kvælning og kan fortrænge ilt i et lukket rum. Asfyxi eller kvælning kan opstå, hvis oxygenkoncentrationen reduceres til under 19, 5% ved forskydning.

v. Militær, såsom atomvåben, giftige gasser, kimkrigsfarer og raketry.

Naturlige kilder:

jeg. Støv fra naturlige kilder, normalt store arealer med lille eller ingen vegetation.

ii. Metan, udledes af fordøjelsen af ​​mad fra dyr, for eksempel kvæg.

iii. Radongas fra radioaktivt henfald indenfor jordens skorpe. Radon er en farveløs, lugtfri, naturligt forekommende, radioaktiv ædelgas, der er dannet af radiumforfaldet. Det anses for at være en sundhedsfare. Radongas fra naturlige kilder kan ophobes i bygninger, især i lukkede områder som kælderen, og det er den næsthyppigste årsag til lungekræft efter cigaretrygning.

iv. Røg og kulilte fra brande.

v. vulkansk aktivitet, der frembringer svovl, klor og aske partikler.

3. Virkninger af luftforurenende stoffer:

Der er forskellige skadelige virkninger af luften Forurenende stoffer:

jeg. Carbonmonoxid (kilde- Automobile udstødning, fotokemiske reaktioner i atmosfæren, biologisk oxidation af marine organismer mv.) - Påvirker åndedrætsaktiviteten, da hæmoglobin har mere affinitet for CO end for ilt. CO kombinerer således med HB og reducerer dermed blodets iltbærende kapacitet. Dette resulterer i sløret syn, hovedpine, bevidstløshed og død som følge af kvælning (mangel på ilt).

ii. Kulsyreoxid (kilde- Kulbrænding af fossile brændstoffer, udtømning af skove (der fjerner overskydende carbondioxid og hjælper med at opretholde ilt-kuldioxidforholdet) - forårsager global opvarmning.

iii. Svovldioxid (kilde - Industrier, brænding af fossile brændsler, skovbrande, elproduktionsanlæg, smelteanlæg, industrielle kedler, olieraffinaderier og vulkanudbrud) - Åndedrætsproblemer, svær hovedpine, reduceret produktivitet af planter, gulning og reduceret lagretid for papir, gulning og beskadigelse af kalksten og marmor, skader på læder, øget korrosionshastighed for jern, stål, zink og aluminium.

iv. Hydrocarboner Poly-nukleare aromatiske forbindelser (PAC) og poly-nukleare aromatiske carbonhydrider (PAH) (kilde- Automobile udstødninger og industrier, udslipende brændstoftanke, udvaskning fra affaldsdumpningssteder og kuldtjæreforing af nogle vandforsyningsrør) - kræftfremkaldende forårsage leukæmi).

v. Chlorfluorcarboner (CFC'er) (kilde-Køleskabe, klimaanlæg, skumskærer, sprøjtebeholdere og rengøringsmidler). - Ødelæg ozonlaget, som derefter tillader skadelige UV-stråler at komme ind i atmosfæren. Ozonlaget beskytter jorden mod ultraviolette stråler sendt ned af solen. Hvis ozonlaget er udtømt ved menneskelig handling, kan virkningerne på planeten være katastrofale.

vi. Nitrogenoxider (kilde- Automobile udstødninger, brænding af fossile brændsler, skovbrande, elproduktionsanlæg, smelteanlæg, industrielle kedler, olieraffinaderier og vulkanudbrud) - Danner fotokemisk smog i højere koncentrationer forårsager bladskader eller påvirker fotosyntetiske aktiviteter hos planter og forårsager åndedrætsbesvær hos pattedyr.

vii. Partikelformigt blyhalogenider (blyforurening) (kilde - Forbrænding af blyholdige benzinprodukter) - Toksisk virkning hos mennesker.

viii. Asbestpartikler (kilde- Minedrift) - Asbestose - En kræftsygdom i lungerne.

ix. Silikondioxid (kilde- Stenskæring, keramik, glasfremstilling og cementindustrier) - Silikose, en kræftsygdom.

x. Kviksølv (kildeforbrænding af fossilt brændsel og planter) -hjerne- og nyreskade.

Luftforurenende stoffer påvirker planter ved at gå gennem stomata (bladporer gennem hvilke gasser diffunderer), ødelægge chlorophyll og påvirke fotosyntese. I løbet af dagen er stomata vidt åbne for at lette fotosyntese. Luftforurenende stoffer i løbet af dagen påvirker planter ved at komme ind i bladet gennem disse stomata mere end natten.

Forurenende stoffer eroderer også voksagtig belægning af de blade, der hedder cuticle. Cuticle forhindrer overdreven vandtab og skade fra sygdomme, skadedyr, tørke og frost. Skader på bladstrukturen forårsager nekrose (døde blade), klorose (tab eller reduktion af klorofyl, der forårsager gulning af blad) eller epinasty (nedadgående krølling af blade) og afbrydelse (bladefald).

Partikler deponeret på blade kan danne encrustations og stik stomata og også reducere tilgængeligheden af ​​sollys. Skaden kan resultere i plantens død. SO2 forårsager blegning af blade, klorose, skade og nekrose af blade. N02 resulterer i øget abscission og undertrykt vækst. O3 forårsager pletter på bladoverfladen, for tidlig ældning, nekrose og blegning.

Peroxyacetylnitrat (PAN) forårsager sølvdannelse af nedre overflade af blade, beskadigelse af unge og mere følsomme blade og undertrykt vækst. Fluorider forårsager nekrose af bladspidsen, mens ethylen resulterer i epinasty, bladafbrydelse og blødning af blomster.

4. Kontrol af luftforurening:

Følgende produkter bruges almindeligvis som forureningsbekæmpelsesanordninger af industrien eller transportenheder. De kan enten ødelægge forureninger eller fjerne dem fra en udstødningsstrøm, før det udsendes til atmosfæren.

jeg. Partikelkontrol:

Mekaniske samlere (støvcykloner, multicykloner) - Cyclonseparation er en metode til fjernelse af partikler fra en luft-, gas- eller vandstrøm uden brug af filtre gennem vortex-separation. Rotationseffekter og tyngdekraften bruges til at adskille blandinger af faste stoffer og væsker.

En højhastighed roterende (luft) strømning er etableret i en cylindrisk eller konisk beholder kaldet en cyklon. Luft flyder i et spiralmønster, der begynder ved cyklons øverste (brede ende) og slutter i bunden (smal) ende, inden man forlader cyklonen i en lige strøm gennem cyklonens centrum og ud øverst.

Større (tættere) partikler i den roterende strøm har for meget inerti til at følge strømens stramme kurve og ramme ydervæggen og falder derefter til bunden af ​​cyklonen, hvor de kan fjernes.

I et konisk system, når den roterende strømning bevæger sig mod den cyklone snævre ende, reduceres strømningsratien af ​​strømmen og adskiller mindre og mindre partikler. Cyklonens geometri, sammen med strømningshastighed, definerer cyklons skæringspunkt. Dette er størrelsen af ​​partikel, der vil blive fjernet fra strømmen med 50% effektivitet. Partikler, der er større end skæringspunktet, fjernes med større effektivitet og mindre partikler med lavere effektivitet.

ii. Elektrostatiske præcipitatorer:

En elektrostatisk præcipitator (ESP) eller elektrostatisk luftrenser er en partikelformet opsamlingsindretning, der fjerner partikler fra en flydende gas (såsom luft) under anvendelse af kraften af ​​en induceret elektrostatisk ladning. Elektrostatiske præcipitatorer er yderst effektive filtreringsanordninger, der minimerer strømmen af ​​gasser gennem enheden og kan let fjerne fine partikler, såsom støv og røg fra luftstrømmen.

I modsætning til vådskrubber, der anvender energi direkte til det flydende fluidmedium, anvender en ESP kun energi til det partikelformige stof, der opsamles, og er derfor meget effektivt i dets energiforbrug (i form af elektricitet).

iii. Partikelskrubber:

Udtrykket Vådskrubber beskriver en række enheder, som fjerner forurenende stoffer fra en ovnrøggas eller fra andre gasstrømme. I en vådskrubber bringes den forurenede gasstrøm i kontakt med skrubevæsken ved at sprøjte den med væsken ved at tvinge den gennem en pulje af væske eller ved en anden kontaktmetode for at fjerne forurenende stoffer.

Udformningen af ​​vådskrubber eller enhver luftforureningskontrolanordning afhænger af industrielle procesforhold og arten af ​​de involverede luftforurenende stoffer. Indgangsgasegenskaber og støvegenskaber (hvis partikler er til stede) er af største betydning.

Scrubbers kan være designet til at samle partikler og / eller forurenende stoffer. Vådskrubber fjerner støvpartikler ved at fange dem i flydende dråber. Vådskrubber fjerner forurenende gasser ved at opløse eller absorbere dem i væsken.

Eventuelle dråber, der er i skrubberens indløbsgas, skal adskilles fra udløbsstrømmen ved hjælp af en anden anordning, der betegnes som en tømningseliminator eller entrainment separator (disse vilkår er udskiftelige). Den resulterende skrubningsvæske skal også behandles forud for eventuel fuldstændig udledning eller genanvendes i anlægget:

jeg. Køretøjsforurening kan kontrolleres ved regelmæssig justering af motorer; udskiftning af flere forurenende gamle køretøjer installering af katalysatorer; ved motorændring at have brændstofeffektive (magre) blandinger for at reducere CO og kulbrinteemissioner; og langsom og køligere brænding af brændstoffer for at reducere NOx-emissionerne.

ii. Brug af lavt svovl kul i industrier.

iii. Minimere / ændre aktiviteter, der forårsager forurening, f.eks. Transport og energiproduktion.