Luftforurensende stoffer: Typer, kilder, effekter og kontroll av luftforurensende stoffer

Les denne artikkelen for å lære om typer, kilder, effekter og kontroll av luftforurensning!

Luftforurensning er en forandring i den fysiske, kjemiske og biologiske egenskapen til luft som forårsaker bivirkninger på mennesker og andre organismer. Det endelige resultatet er en endring i det naturlige miljøet og / eller økosystemet.

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

Stoffene som er ansvarlige for å forårsake luftforurensning kalles luftforurensning. Disse luftforurensningene kan enten være naturlige (f.eks. Brannfarger) eller syntetiske (kunstige); de kan være i form av gass, væske eller fast stoff.

1. Typer luftforurensende stoffer:

Et luftforurensende stoff er kjent som et stoff i luften som kan forårsake skade på mennesker og miljø. Forurensende stoffer kan være i form av faste partikler, flytende dråper eller gasser. I tillegg kan de være naturlige eller menneskeskapte. Forurensende stoffer kan klassifiseres som primær eller sekundær. Vanligvis er primære forurensninger stoffer direkte utstrålet fra en prosess, for eksempel aske fra vulkansk utbrudd, karbonmonoksidgassen fra en motorvognuttak eller svoveldioksid utløst fra fabrikker.

Sekundære forurensninger sendes ikke direkte. I stedet dannes de i luften når primære forurensninger reagerer eller interagerer. Et viktig eksempel på et sekundær forurensende stoff er ozon på grunnnivå - en av de mange sekundære forurensningene som utgjør fotokjemisk smog.

Store primære forurensninger produsert av menneskelig aktivitet inkluderer:

Jeg. Svoveloksider (SO _x ):

SO ₂ er produsert av vulkaner og i ulike industrielle prosesser. Siden kull og petroleum ofte inneholder svovelforbindelser, genererer forbrenningen dem svoveldioksid. Ytterligere oksidasjon av S02, vanligvis i nærvær av en katalysator som NO2, danner H2S04 og dermed surt regn. Dette er en årsak til bekymring for miljøpåvirkningen av bruken av disse drivstoffene som kraftkilder.

ii. Nitrogenoksider (NO _x ):

Spesielt nitrogenoksyd slippes ut fra høytemperaturforbrenning. Nitrogendioksid er den kjemiske forbindelsen med formelen NO2. Det er ansvarlig for fotokjemisk smog, sur regn etc.

iii. Karbonmonoksid:

Det er en fargeløs, luktfri, ikke-irriterende, men svært giftig gass. Det er et produkt ved ufullstendig forbrenning av drivstoff som naturgass, kull eller tre. Vehicular eksos er en viktig kilde til karbonmonoksid.

iv. Kullsyre (CO ₂ ):

En drivhusgass som kommer fra forbrenning, men er også en gass som er avgjørende for levende organismer. Det er en naturgass i atmosfæren.

v. Flyktige organiske forbindelser:

VOC er et viktig utendørs luftforurensende stoff. I dette feltet er de ofte delt inn i separate kategorier av metan (CH ₄ ) og ikke-metan (NMVOC). Metan er en ekstremt effektiv drivhusgass som bidrar til økt global oppvarming.

Andre hydrokarbon-VOC er også signifikante drivhusgasser via deres rolle i å skape ozon og forlenge levetiden til metan i atmosfæren, selv om effekten varierer avhengig av lokal luftkvalitet. Innenfor NMVOC er de aromatiske forbindelsene benzen, toluen og xylen mistenkt karsinogener og kan føre til leukemi ved langvarig eksponering. 1, 3-butadien er en annen farlig forbindelse som ofte er forbundet med industriell bruk.

vi. Partikkelmateriale:

Partikler, alternativt referert til som partikler (PM) eller fine partikler, er små partikler av fast eller flytende suspensjon i en gass. I kontrast refererer aerosol til partikler og gassen sammen. Kilder til partikler kan være menneskeskapte eller naturlige.

Noen partikler forekommer naturlig, stammer fra vulkaner, støvstammer, skog- og gressbranner, levende vegetasjon og sjøsprøyt. Menneskelige aktiviteter, som forbrenning av fossile brensler i kjøretøy, kraftverk og ulike industrielle prosesser genererer også betydelige mengder aerosoler.

Gjennomsnittlig over hele verden, antropogene aerosoler - de som er gjort av menneskelige aktiviteter - representerer for øyeblikket ca 10 prosent av den totale mengden aerosoler i atmosfæren. Økt nivå av fine partikler i luften er knyttet til helseskader som hjertesykdom, endret lungefunksjon og lungekreft.

vii. Vedvarende frie radikaler - forbundet med luftbårne fine partikler kan forårsake kardiopulmonal sykdom.

viii. Giftige metaller - som bly, kadmium og kobber.

ix. Klorfluorkarboner (CFC) - skadelig for ozonlaget utgitt fra produkter som for tiden er forbudt fra bruk.

x. Ammoniak (NH ₃ ) - utgitt fra landbruksprosesser. Ammoniak er en forbindelse med formelen NH3. Det oppstår normalt som en gass med en karakteristisk skarp lukt. Ammoniak bidrar betydelig til næringsbehovet til jordbaserte organismer ved å tjene som forløper for matvarer og gjødsel. Ammoniak, enten direkte eller indirekte, er også en byggestein for syntese av mange legemidler. Selv om det i stor bruk er ammoniakk både kaustisk og farlig.

xi. Lukt - som fra søppel, kloakk og industrielle prosesser

xii. Radioaktive forurensninger - produsert av atomeksponeringer, krigseksplosiver og naturlige prosesser som radioaktivt forfall av radon.

Sekundære forurensninger inkluderer:

Jeg. Partikkelformet materiale dannet fra gassformige primære forurensninger og forbindelser i fotokjemisk smog. Smog er en slags luftforurensning; ordet "smog" er et portmanteau av røyk og tåke. Klassisk smog resulterer fra store mengder kullforbrenning i et område forårsaket av en blanding av røyk og svoveldioksid. Moderne smog kommer vanligvis ikke fra kull, men fra kjøretøy og industriutslipp som påvirkes av atmosfæren ved sollys og danner sekundære forurensninger som også kombinerer med de primære utslippene for å danne fotokjemisk smog.

ii. Jordnær ozon (O ₃ ) dannet fra NO _x og VOC. Ozon (O ₃ ) er en nøkkelbestanddel i troposfæren (det er også en viktig bestanddel i visse områder av stratosfæren kjent som ozonlaget). Fotokjemiske og kjemiske reaksjoner som involverer det, driver mange av de kjemiske prosessene som skjer i atmosfæren om dagen og om natten. Ved unormalt høye konsentrasjoner forårsaket av menneskelige aktiviteter (i stor grad forbrenningen av fossilt brensel), er det et forurensende stoff og en bestanddel av smog.

iii. Peroksyacetylnitrat (PAN) - tilsvarende dannet fra NO _x og VOC.

2. Kilder til luftforurensning:

Kilder til luftforurensning refererer til ulike steder, aktiviteter eller faktorer som er ansvarlige for utslipp av forurensende stoffer i atmosfæren. Disse kildene kan klassifiseres i to hovedkategorier som er:

Antropogene kilder (menneskelig aktivitet) mest relatert til å brenne forskjellige typer drivstoff:

Jeg. "Stasjonære kilder" inkluderer røykstabler av kraftverk, produksjonsanlegg (fabrikker) og avfallsforbrenningsanlegg, samt ovner og andre typer brennstoff-brennende varmeinnretninger.

ii. "Mobilkilder" inkluderer motorvogner, marinefartøy, fly og effekten av lyd etc.

iii. Kjemikalier, støv og kontrollert brennepraksis i landbruks- og skogbruk. Kontrollert eller foreskrevet brenning er en teknikk som iblant brukes i skogledelse, oppdrett, prairiegjenoppretting eller reduksjon av klimagasser. Brann er en naturlig del av både økologi i skog og gressletter, og kontrollert brann kan være et verktøy for skogbrukere. Kontrollert brenning stimulerer spiring av noen ønskelige skogstrær, og fornyer derfor skogen.

iv. Gasser fra maling, hårspray, lakk, aerosolspray og andre løsningsmidler.

v. Avfallsdeponering i deponier, som genererer metan. Metan er ikke giftig; Det er imidlertid svært brannfarlig og kan danne eksplosive blandinger med luft. Metan er også en kvælning og kan forskyve oksygen i et lukket rom. Asfyksi eller kvelning kan oppstå hvis oksygenkonsentrasjonen reduseres til under 19, 5% ved forskyvning.

v. Militære, som atomvåpen, giftige gasser, kim krigføring og rakett.

Naturlige kilder:

Jeg. Støv fra naturlige kilder, vanligvis store arealer med liten eller ingen vegetasjon.

ii. Metan, utgitt av fordøyelsen av mat av dyr, for eksempel storfe.

iii. Radon gass fra radioaktivt henfall i jordskorpen. Radon er en fargeløs, luktfri, naturlig forekommende, radioaktiv edelgass som er dannet fra radium-forfallet. Det anses å være en helsefare. Radongass fra naturlige kilder kan akkumuleres i bygninger, spesielt i begrensede områder som kjelleren, og det er den nest vanligste årsaken til lungekreft, etter røyking av sigarett.

iv. Røyk og karbonmonoksid fra brannslukk.

v. vulkansk aktivitet, som produserer svovel-, klor- og askepartikler.

3. Virkninger av luftforurensende stoffer:

Det er forskjellige skadelige effekter av luften Forurensende stoffer:

Jeg. Karbonmonoksid (kilde- Bilutslipp, fotokjemiske reaksjoner i atmosfæren, biologisk oksidasjon av marine organismer, etc.) - Påvirker luftveiene som hemoglobin har mer affinitet for CO enn for oksygen. CO kombinerer dermed med HB og reduserer dermed blodets oksygenbærende kapasitet. Dette resulterer i uskarphet, hodepine, bevisstløshet og død på grunn av kvælning (mangel på oksygen).

ii. Karbon dioksid (kilde - Kullbrenning av fossile brensler, uttømming av skoger (som fjerner overskudd av karbondioksid og bidrar til å opprettholde oksygen-karbondioksidforholdet) - forårsaker global oppvarming.

iii. Svoveldioksid (kilde - Bransjer, brenning av fossile brensler, skogbranner, elproduksjonsanlegg, smelteverk, industrielle kjeler, petroleumraffinaderier og vulkanutbrudd) - Åndedrettsproblemer, alvorlig hodepine, redusert produktivitet av planter, guling og redusert lagringstid for papir, guling og skade på kalkstein og marmor, skader på lær, økt korrosjonsgrad av jern, stål, sink og aluminium.

iv. Hydrokarboner Poly-Nuclear Aromatic Compounds (PAC) og Poly-Nuclear Aromatic Hydrocarbons (PAH) (kilde- Automobile eksos og næringer, lekkasje tanker, utvasking fra giftige avfall dumping steder og kull tjæreforing av noen vannforsyningsrør) - Kreftfremkallende forårsaker leukemi).

v. Klorfluorokarboner (kilder - Kjølere, klimaanlegg, skumkremkrem, sprøytebokser og rengjøringsløsemidler) - Ødeleg ozonlaget som deretter tillater skadelige UV-stråler å komme inn i atmosfæren. Ozonlaget beskytter jorden mot de ultrafiolette strålene som sendes ned av solen. Hvis ozonlaget er utarmet av menneskelig handling, kan effektene på planeten være katastrofal.

vi. Nitrogenoksyder (kilde- Bilutslipp, brenning av fossile brensler, skogbranner, elproduksjonsanlegg, smelteanlegg, industrielle kjeler, petroleumsraffinaderier og vulkanutbrudd). Danner fotokjemisk smog i høyere konsentrasjoner forårsaker bladskader eller påvirker fotosyntetiske aktiviteter av planter. og forårsaker åndedrettsproblemer i pattedyr.

vii. Partikulært materiale Blyhalider (blyforurensning) (kilde - Forbrenning av blyholdige bensinprodukter) - Giftig effekt hos mennesker.

viii. Asbestpartikler (kilde- Minedrift) - Asbestose - Kreftssykdom i lungene.

ix. Silisiumdioksyd (kilde- Stenskjæring, keramikk, glassproduksjon og sementindustri) - Silisose, en kreftssykdom.

x. Merkur (kildeforbrenning av fossilt brensel og planter) - Brain og nyreskader.

Luftforurensende stoffer påvirker planter ved å gå gjennom stomata (bladporer gjennom hvilke gassene diffunderer), ødelegge klorofyll og påvirke fotosyntese. I løpet av dagen er stomata åpen for å lette fotosyntese. Luftforurensninger i løpet av dagen påvirker planter ved å gå inn i bladet gjennom disse stomata mer enn natt.

Forurensende stoffer eroderer også voksagtige belegg av bladene som kalles kutikula. Cuticle forhindrer overdreven vanntap og skade fra sykdommer, skadedyr, tørke og frost. Skader på bladstrukturen forårsaker nekrose (døde områder av bladet), klorose (tap eller reduksjon av klorofyll som forårsaker guling av blad) eller epinasty (nedadgående krølling av bladet) og abscission (slipp av bladene).

Partikler avsatt på blader kan danne encrustations og plugge stomata og også redusere tilgjengeligheten av sollys. Skaden kan resultere i plantens død. SO2 forårsaker blegning av blader, klorose, skade og nekrose av blader. N02 resulterer i økt abscission og undertrykt vekst. O3 forårsaker flekker på bladoverflate, for tidlig aldring, nekrose og bleking.

Peroksyacetylnitrat (PAN) forårsaker sølvdannelse av nedre overflate av blad, skade på unge og mer følsomme blader og undertrykt vekst. Fluorider forårsaker nekrose av bladspiss mens etylen resulterer i epinastisk, avblod og blomstring av blomster.

4. Kontroll av luftforurensning:

Følgende elementer blir ofte brukt som forurensningskontrollenheter av industrien eller transportenheter. De kan enten ødelegge forurensninger eller fjerne dem fra en eksosstrøm før den slippes ut i atmosfæren.

Jeg. Partikkelkontroll:

Mekaniske samlere (støvsykloner, multisykloner) - Syklonseparasjon er en metode for å fjerne partikler fra en luft-, gass- eller vannstrøm, uten bruk av filtre, gjennom vortex-separasjon. Rotasjonseffekter og tyngdekraft brukes til å skille blandinger av faste stoffer og væsker.

En høyhastighets roterende (luft) strømning er etablert i en sylindrisk eller konisk beholder kalt en syklon. Luft flyter i et spiralmønster, som begynner på den øverste (brede enden) av syklonen og slutter på den nedre (smale) enden før du forlater syklonen i en rett strøm gjennom senteret av syklonen og utover toppen.

Større (tettere) partikler i den roterende strømmen har for mye treghet å følge den stramme kurven til strømmen og strekke ytterveggen og faller deretter til bunnen av syklonen hvor de kan fjernes.

I et konisk system, når den roterende strømningen beveger seg mot den smale enden av syklonen, reduseres strømningsratien til strømmen, og separerer mindre og mindre partikler. Syklonsgeometrien, sammen med strømningshastighet, definerer siklons kuttpunkt. Dette er størrelsen på partikkel som vil bli fjernet fra strømmen med 50% effektivitet. Partikler større enn kuttpunktet vil bli fjernet med større effektivitet og mindre partikler med lavere effektivitet.

ii. Elektrostatiske nedbørsmidler:

En elektrostatisk nedbør (ESP) eller elektrostatisk luftrenser er en partikkelformig oppsamlingsanordning som fjerner partikler fra en flytende gass (for eksempel luft) ved hjelp av kraften av en indusert elektrostatisk ladning. Elektrostatiske nedbørsmidler er svært effektive filtreringsanordninger som minimerer strømmen av gasser gjennom enheten, og kan lett fjerne fine partikler som støv og røyk fra luftstrømmen.

I motsetning til våtskrubber som bruker energi direkte til det flytende fluidmediet, bruker en ESP bare energi til at partikkelmaterialet samles opp og derfor er svært effektivt i sitt energiforbruk (i form av elektrisitet).

iii. Partikulære skrubber:

Begrepet våtskrubber beskriver en rekke enheter som fjerner forurensende stoffer fra en ovngass eller fra andre gasstrømmer. I en våtskrubber bringes den forurensede gassstrømmen i kontakt med skrubbevæsken, ved å sprøyte den med væsken, ved å tvinge den gjennom et væskebasseng eller ved en annen kontaktmetode for å fjerne forurensningene.

Utformingen av våtskrubber eller en hvilken som helst luftforurensningskontrollanordning er avhengig av industrielle prosessforhold og arten av de involverte luftforurensningene. Innløpsgassegenskaper og støvegenskaper (hvis partikler er tilstede) er av største betydning.

Skrubber kan utformes for å samle partikler og / eller gassformige forurensninger. Våtskrubbere fjerner støvpartikler ved å fange dem i flytende dråper. Våtskrubbere fjerner forurensende gasser ved å oppløse eller absorbere dem i væsken.

Eventuelle dråper som befinner seg i skrubberinnløpsgassen, må skilles fra utløpsgassstrømmen ved hjelp av en annen enhet referert til som en tømmerutløser eller inngangsseparator (disse vilkårene er utskiftbare). Også den resulterende skrubbevæsken må behandles før eventuell utladning eller gjenbrukes i anlegget:

Jeg. Vehicular forurensning kan kontrolleres ved vanlig oppstilling av motorer; erstatning av mer forurensende gamle biler installere katalysatorer; ved motormodifisering for å ha drivstoffeffektive (magre) blandinger for å redusere CO og hydrokarbonutslipp; og langsom og kjøligere brenning av drivstoff for å redusere NOx-utslipp.

ii. Bruk av lavt svovelkull i næringer.

iii. Minimere / endre aktiviteter som forårsaker forurensning, for eksempel transport og energiproduksjon.