Personīgie rīki

nākamais
iepriekšējais
temati

Uz saturu | Pāriet uz navigāciju

Sound and independent information
on the environment

Jūs atrodaties šeit: Sākums / Signāli - Labklājība un vides aizsardzība / Signāli 2013 / Intervija / Visu nosaka ķīmiskie procesi

Visu nosaka ķīmiskie procesi

Mainīt valodu
Ķīmiskie procesi Zemes atmosfērā ir ļoti sarežģīti. Atmosfēra sastāv no dažāda blīvuma un ķīmiskā sastāva slāņiem. Mēs izjautājām profesoru David Fowler no Apvienotās Karalistes Vides izpētes padomes Ekoloģijas un hidroloģijas centra par atmosfēras gaisa piesārņotājiem un ķīmiskajiem procesiem, kas ietekmē mūsu veselību un apkārtējo vidi.
ImaginAIR: Rētas debesīs

ImaginAIR: Rētas debesīs  Image © Greta De Metsenaere

Vai vidi ietekmē visas gāzes?

Daudzas gaisā esošās gāzes ķīmiskā ziņā nav īpaši būtiskas. Dažas nelielā daudzumā sastopamas gāzes, piemēram, oglekļa dioksīds un slāpekļa oksīds, gaisā nereaģē, tādēļ tās tiek uzskatītas par noturīgām gāzēm. Galvenā gaisa sastāvdaļa ― slāpeklis ― atmosfērā lielākoties arī ir inerta. Noturīgās gāzes gaisā ir aptuveni vienādā koncentrācijā visā pasaulē. Ja paņemtu paraugus ziemeļu puslodē un dienvidu puslodē, šo gāzu daudzums gaisā īpaši neatšķirtos.

Tomēr citu gāzu, piemēram, sēra dioksīda, amonjaka un pret saules gaismu jutīgo oksidantu, piemēram, ozona, koncentrācija ir daudz mainīgāka. Šīs gāzes apdraud vidi un cilvēku veselību, un sakarā ar to straujo reaģētspēju atmosfērā, tās ātri vien maina formu. Tās strauji reaģē, veidojot citus savienojumus, vai arī nogulsnējas uz zemes, un tās tiek uzskatītas par nenoturīgām gāzēm. Tāpēc šīs gāzes atrodas tuvu emisijas vietām un vietām, kur tās radušās ķīmisko reakciju rezultātā. Attālās uzrādes satelītnovērošanas attēlos redzami šo nenoturīgo gāzu koncentrācijas punkti noteiktās pasaules daļās, parasti tajās, kurās notiek aktīva rūpnieciskā darbība.

Kā šīs nenoturīgās gāzes rada problēmas gaisa kvalitātei un videi?

Daudzas no šīm nenoturīgajām gāzēm ir toksiskas cilvēku veselībai un augiem. Turklāt atmosfērā tās ātri vien pārtop citos piesārņotājos, kas dažkārt notiek arī saules gaismas iedarbībā. Saules enerģija spēj sadalīt daudzas no šīm reaktīvajām, nenoturīgajām gāzēm, veidojot jaunus ķīmiskos savienojumus. Slāpekļa dioksīds ir labs piemērs. Tas pārsvarā rodas kurināmā dedzināšanas rezultātā ― vai nu automobiļu dzinējos, kas sadedzina benzīnu, vai arī elektrostacijās, kurās sadedzina gāzi un akmeņogles. Kad slāpekļa dioksīdu pakļauj saules gaismai, tas sadalās, veidojot divas jaunas ķīmiskās vielas: slāpekļa oksīdu un vielu, kuru ķīmiķi sauc par atomāro skābekli. Atomārais skābeklis ir viens skābekļa atoms.

Atomārais skābeklis reaģē ar molekulāro skābekli (divi skābekļa atomi, kas savienoti O2 molekulā), veidojot ozonu (O3), kas ir toksisks ekosistēmām un cilvēku veselībai un ir viens no būtiskākajiem piesārņotājiem visās rūpnieciski attīstītajās valstīs.

Bet vai 20. gadsimta 80. gados ozons mums nebija vajadzīgs, lai aizsargātos no pārmērīgā saules starojuma?

Tieši tā. Tomēr ozona slānis atrodas stratosfērā, kas ir 10 līdz 50 km virs zemes, kur tas patiešām aizsargā no saules UV starojuma. Savukārt ozons zemākos gaisa slāņos, ko parasti sauc piezemes ozonu, apdraud cilvēku veselību, kultūraugus un citus jutīgus augus.

Ozons ir spēcīgs oksidants. Tas iekļūst augos caur smalkajām lapu porām. Augi to uzsūc un veido brīvos radikāļus ― nestabilas molekulas, kuras bojā šūnu membrānas un olbaltumvielas. Augiem ir smalki mehānismi, kā tikt galā ar brīvajiem radikāļiem. Taču, ja augam nākas ziedot daļu enerģijas, ko tas iegūst no saules gaismas un fotosintēzes, lai atjaunotu brīvo radikāļu sabojātās šūnas, tam atliek mazāk enerģijas augšanai. Tādēļ, ja kultūraugi tiek pakļauti ozona iedarbībai, tie nav tik ražīgi. Ozons samazina lauksaimnieciskās ražas Eiropā, Ziemeļamerikā un Āzijā.

Ozona ķīmiskā iedarbība cilvēku organismā ir diezgan līdzīga kā augos. Tomēr cilvēkā tas neiekļūst caur porām, bet gan caur plaušu pleiru. Plaušu pleirā tas veido brīvos radikāļus un kaitē normālai plaušu darbībai. Tādēļ visvairāk ozons apdraud cilvēkus ar elpošanas traucējumiem. Statistika liecina, ka situācijās, kad ir paaugstināts ozona līmenis, pieaug arī cilvēku mirstība.

Tā kā šīs gāzes ir nenoturīgas, vai, būtiski samazinot slāpekļa dioksīda emisiju, ozona koncentrācijai gaisā nevajadzētu strauji kristies?

Teorētiski tā tam būtu jānotiek. Mēs varētu ierobežot emisijas, un ozona daudzumam būtu jāsāk samazināties. Tomēr ozona veidošanās sākas ļoti tuvu zemes virsmai un turpinās līdz 10 km augstumam, tādēļ augstu debesīs joprojām ir ļoti daudz fona ozona. Ja mēs pilnībā pārtrauktu emisijas, būtu vajadzīgs apmēram mēnesis, līdz ozona koncentrācija atgrieztos dabiskajā līmenī.

Bet, pat ja Eiropa samazinātu savas emisijas, tas īpaši nesamazinātu ozona daudzumu. Daļa ozona, kas ietekmē Eiropas iedzīvotājus, ir radies no Eiropas emisijām. Taču mēs esam pakļauti arī ozonam, kas atceļo no Ķīnas, Indijas un Ziemeļamerikas. Slāpekļa dioksīds ir nenoturīga gāze, bet tā radītais ozons var saglabāties ilgāk, tādēļ vējš to var aiznest apkārt pasaulei. Vienpusēja ES darbība nedaudz samazinātu ozona krīzes virs Eiropas, tomēr tas būtu tikai neliels ieguldījums globālās situācijas uzlabošanā, jo Eiropa ir tikai viena no daudziem piesārņojuma radītājiem.

Ozona problēma ir aktuāla ne vien Eiropā, bet arī Ziemeļamerikā, Ķīnā, Indijā un Japānā. Ar to saskaras pat valstis, kuras šobrīd strauji attīstās, piemēram, Brazīlija, kur biomasas dedzināšana un transportlīdzekļi izdala ozona prekursoru gāzes. Ozona piesārņojuma ziņā vistīrākās pasaules daļas ir attālākie okeānu reģioni.

ImaginAIR: Air and health

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

Vai ozons ir vienīgais iemesls satraukumam?

Vēl viena galvenā gaisa piesārņotāju grupa ir aerosoli, kas ir daudz svarīgāki par ozonu. Aerosoli šajā gadījumā nav tie, kurus cilvēki parasti sauc par aerosoliem, piemēram, dezodoranti un mēbeļu kopšanas līdzekļi, kurus pārdod veikalos. Ķīmiķiem aerosoli ir smalkās daļiņas atmosfērā (PM — particulate matter). Tās var būt gan cietas, gan šķidras, un dažas mitrā gaisā kļūst par pilieniem, bet, gaisam kļūstot sausākam, atkal kļūst cietas. Aerosolu dēļ palielinās cilvēku mirstība, un visvairāk tie apdraud cilvēkus, kuri slimo ar elpceļu slimībām. Daļiņu piesārņojums ir kaitīgāks veselībai nekā ozons.

Daudzas no cilvēku radītajām piesārņojošajām vielām izdalās kā gāzes. Piemēram, sērs parasti izdalās kā sēra dioksīds (SO2), bet slāpeklis ― kā slāpekļa dioksīds (NO2) un/vai amonjaks (NH3). Bet, tiklīdz šīs vielas nokļūst atmosfērā, tās kļūst par daļiņām. Šajā procesā sēra dioksīds pārvēršas par sulfātu daļiņām, kas ir mazākas par mikronu.

Ja gaisā ir gana daudz amonjaka, sulfāts ar to reaģē, veidojot amonija sulfātu. Pirms 50 gadiem gaisā virs Eiropas amonija sulfāts bija viena no izplatītākajām piesārņojošajām vielām. Tomēr Eiropā ir izdevies būtiski samazināt sēra emisijas ― kopš 20. gadsimta 70. gadiem aptuveni par 90 %.

Lai gan sēra emisijas mums ir izdevies samazināt, amonjaka emisijas joprojām ir ļoti augstas. Tas nozīmē, ka amonjaks atmosfērā reaģē ar citām vielām. Piemēram, NO2 atmosfērā pārvēršas par slāpekļskābi, kas, reaģējot ar amonjaku, veido amonija nitrātu.

Amonija nitrāts ir ārkārtīgi gaistošs. Augstākos atmosfēras slāņos tas pārvēršas par daļiņām vai pilieniem, bet siltā dienā tuvu zemes virsmai amonija nitrāts sadalās slāpekļskābē un amonjakā, un abas šīs vielas strauji nogulsnējas uz zemes virsmas.

Kas notiek, ja slāpekļskābe nogulsnējas uz zemes virsmas?

Slāpekļskābe nodrošina papildu slāpekli zemes virsmai un kļūst par mēslojumu augiem. Šādi mēs mēslojam Eiropas dabisko vidi no atmosfēras, tāpat kā lauksaimnieki mēslo kultūraugus. Papildu slāpeklis, kas mēslo dabisko vidi, ne tikai rada papildu skābumu un paaugstina slāpekļa oksīda emisijas, bet arī uzlabo mežu augšanu, tādēļ iedarbojas gan pozitīvi, gan negatīvi. Visbūtiskākā dabā nogulsnētā slāpekļa ietekme ir papildu uzturvielas dabas ekosistēmām. Tās izmantojot, pēc slāpekļa izsalkušie augi aug ļoti ātri, apsteidzot un izspiežot lēnāk augošās sugas. Šā iemesla dēļ izzūd šaurākām nišām piemērotas augu sugas, kuras adaptējušās augšanai vidē ar nelielu slāpekļa daudzumu. Jau šobrīd mēs varam novērot, kā mainās Eiropas floras bioloģiskā daudzveidība papildu mēslojuma dēļ, kas nogulsnējas no atmosfēras.

ImaginAIR: Air and health (flower)

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

"Ikviens no mums cenšas radīt apkārtējā vidē optimālus apstākļus savai labsajūtai. Tas, cik kvalitatīvs ir gaiss, ko mēs ieelpojam, būtiski ietekmē mūsu dzīvi un labsajūtu."
Cesarino Leoni, Itālija

Mēs esam atrisinājuši sēra emisijas un ozona slāņa problēmas. Kādēļ neesam tikuši galā ar amonjaka problēmu?

Amonjaka emisijas rodas pārsvarā no lauksaimniecības nozares un īpaši no intensīvas piena ražošanas. Govju un aitu urīns un mēsli uz laukiem rada amonjaku, kas nonāk atmosfērā. Tas ir ļoti reaktīvs un strauji nogulsnējas apkārtējā vidē. Tas veido arī amonija nitrātu, kas būtiski ietekmē daļiņu piesārņojuma veidošanos atmosfērā, kā arī ir kaitīgs cilvēku veselībai. Lielākā daļa amonjaka, kuru radām Eiropā, arī nogulsnējas Eiropā. Lai samazinātu amonjaka emisiju, nepieciešama spēcīgāka politiskā griba ieviest kontroles pasākumus.

Interesanti, ka attiecībā uz sēru šāda politiskā griba bija ļoti spēcīga. Es uzskatu, kas tas daļēji bija saistīts ar Eiropas lielo emisijas valstu morālās atbildības izjūtu pret piesārņojuma saņēmējvalstīm Skandināvijā, kurās bija vērojamas lielākās skābes nogulsnēšanās problēmas.

Amonjaka emisiju samazināšana nozīmētu vēršanos pret lauksaimniecības nozari, bet tās lobiji politiskajās aprindās ir diezgan ietekmīgi. Tāda pati situācija ir arī Ziemeļamerikā. Tur amonjaka emisijas ir tikpat liela problēma, un tur arī netiek darīts nekas, lai to kontrolētu.

David FowlerProfesoru David Fowler no Apvienotās Karalistes Vides izpētes padomes Ekoloģijas un hidroloģijas centra par atmosfēras gaisa piesārņotājiem un ķīmiskajiem procesiem

Vairāk informācijas

Par atmosfēras ķīmiskajiem procesiem: ESPERE Klimata enciklopēdija

Geographic coverage

Earth

Komentāri

Eiropas Vides aģentūra (EVA)
Kongens Nytorv 6
1050 Kopenhāgena K
Dānija
Tālrunis: +45 3336 7100