Cheminių medžiagų klausimas

Ar visos dujos turi reikšmės aplinkai?

Daugelis aplinkos ore esančių dujų chemijos požiūriu nėra labai reikšmingos. Kai kurių dujų priemaišos, pavyzdžiui, anglies dioksido ir azoto oksido, nereaguoja čia pat ore, ir dėl šios priežasties laikomos ilgaamžėmis dujomis. Pagrindinis oro komponentas – azotas – taip pat labai inertiškas atmosferoje. Visame pasaulyje ilgaamžių dujų priemaišų koncentracijos yra labai panašios. Jei paimtumėte oro mėginius iš šiaurinio ir pietinio pusrutulių, šių dujų kiekio ore skirtumas būtų nedidelis.

Tačiau kitų dujų, pavyzdžiui, sieros dioksido, amoniako ir saulės šviesai jautrių oksidantų, pavyzdžiui, ozono, koncentracijos skiriasi daug labiau. Šios dujos kelia grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai; atmosferoje jos greitai reaguoja, todėl savo pradinės formos išlieka neilgai. Jos greitai reaguoja suformuodamos kitus junginius arba pasišalina nusėsdamos ant žemės, todėl vadinamos trumpaamžėmis dujomis. Jos kaupiasi arti tų vietų, kuriose buvo išmestos arba susidarė reakcijų metu. Nuotolinis vaizdas iš palydovo parodo šių trumpaamžių dujų karštuosius taškus, išsidėsčiusius tam tikrose pasaulio dalyse, paprastai pramonės regionuose.

Kaip šios trumpaamžės dujos veikia oro kokybę ir aplinką?

Dauguma šių trumpaamžių dujų yra toksiškos žmonių sveikatai ir augmenijai. Atmosferoje jos taip pat lengvai transformuojasi į kitus teršalus, kai kurios iš jų – veikiant saulės šviesai. Saulės energija yra pajėgi daugelį šių trumpaamžių reaktyvių dujų suskaidyti į naujus cheminius junginius. Geras pavyzdys yra azoto dioksidas. Daugiausia azoto dioksido pagaminama deginant kurą: benziną automobiliuose, dujas arba anglis elektrinėse. Saulės spindulių veikiamas azoto dioksidas skyla į du naujus cheminius junginius: azoto oksidą ir medžiagą, chemikų vadinamą atominiu deguonimi. Atominis deguonis susideda tik iš vieno deguonies atomo. Jis reaguoja su molekuliniu deguonimi (du deguonies atomai sudaro O2 molekules) ir suformuoja ozoną (O3), kuris yra toksiškas ekosistemoms ir žmonių sveikatai ir yra vienas svarbiausių išsivysčiusios pramonės šalių teršalų.

Tačiau argi devintajame dešimtmetyje nemanyta, kad ozonas mums reikalingas apsisaugoti nuo pernelyg didelės saulės spinduliuotės?

Tai tiesa. Tačiau ozono sluoksnyje esantis ozonas yra stratosferoje maždaug 10–50 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus: čia jis apsaugo nuo ultravioletinės spinduliuotės, o žemesniuose sluoksniuose esantis ozonas – paprastai vadinamas pažemio ozonu – kelia grėsmę žmogaus sveikatai, javams ir kitai jautriai augmenijai.

Ozonas yra stiprus oksidantas. Per smulkias lapų poras jis įsiskverbia į augalus ir sudaro juose laisvuosius radikalus – nestabilias molekules, pažeidžiančias ląstelių membranas ir baltymus. Augalai turi sudėtingus mechanizmus, padedančius atsikratyti laisvųjų radikalų. Tačiau, jei augalas dalį energijos, kurią gauna iš saulės ir fotosintezės, turi skirti laisvųjų radikalų pažeistoms ląstelėms atkurti, jis turi mažiau energijos augti. Taigi, ozono veikiami javai duoda mažesnį derlių. Europoje, Šiaurės Amerikoje ir Azijoje dėl ozono poveikio žemės ūkio pasėlių derlingumas mažėja.

Ozonas žmogaus organizmą veikia labai panašiai kaip augalus. Tačiau į žmogaus organizmą ozonas patenka ne per paviršiaus poras, kaip į augalus, o per plaučių gleivinę. Čia jis sudaro laisvuosius radikalus ir pažeidžia plaučių funkciją. Todėl didžiausią pavojų ozonas kelia žmonėms, turintiems kvėpavimo takų sutrikimų. Statistiniai duomenys rodo, kad didelės ozono koncentracijos laikotarpiai sutampa su padidėjusiu žmonių mirčių skaičiumi per dieną.

Jei šios dujos yra trumpaamžės, ar ozono koncentracija sparčiai nesumažėtų gerokai sumažinus išmetamo azoto dioksido kiekį?

Iš esmės taip. Galima sumažinti išmetamų teršalų kiekį ir ozono koncentracija pradės kristi. Tačiau ozono sluoksnis apima 10 km ruožą nuo Žemės paviršiaus. Taigi ozono fonas pakankamai didelis. Net visai sustabdžius jo išmetimą į aplinkos orą, praeitų vienas ar keli mėnesiai, kol jo koncentracija atsistatytų iki natūralaus lygio.

Tačiau, net jei Europa ir imtųsi šių emisijos mažinimo veiksmų, tai realiai nesumažintų ozono poveikio. Dalis Europos ozono susidaro iš Europoje išmetamų teršalų, tačiau Europoje juntamas ir iš Kinijos, Indijos ir Šiaurės Amerikos atnešamo ozono poveikis. Pats azoto dioksidas yra trumpaamžės dujos, tačiau iš jų susidarantis ozonas gali išlikti ilgiau, vėjai jį gali išnešioti po visą pasaulį. Vienašališkas ES sprendimas padėtų sumažinti kai kurias aukščiausias ozono koncentracijas Europoje, tačiau pasauliniu mastu šis indėlis būtų gana menkas, kadangi Europa yra tik viena iš daugelio teršėjų.

Ir Europa, ir Šiaurės Amerika, ir Kinija, ir Indija, ir Japonija – visos šios šalys turi ozono problemų. Net sparčiai besivystanti Brazilija (kurioje ozono pirmtakai išmetami deginant biomasę ir iš automobilių) susiduria su ozono problema. Mažiausiai ozono susidaro nuošaliose vandenynų teritorijose.

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

Ar ozonas yra vienintelis nerimo šaltinis?

Kitas svarbus teršalas yra aerozoliai, kurie net svarbesni už ozoną. Šia prasme aerozoliai nėra tai, ką vartotojai paprastai laiko aerozoliais, pavyzdžiui, dezodorantai ar baldų purškalai, kurių galima nusipirkti prekybos centruose. Cheminiu požiūriu aerozoliai yra atmosferoje esančios smulkiosios dalelės, t. y. vadinamosios kietosios dalelės (KD). Jos gali būti kieto ir skysto pavidalo, kai kurios drėgname ore tampa lašeliais, o išdžiūvusios vėl sukietėja. Aerozoliai siejami su didesniu žmonių mirtingumu, jie pavojingi kvėpavimo takų sutrikimų turintiems žmonėms. Atmosferoje esančių kietųjų dalelių poveikis sveikatai didesnis nei ozono.

Daugelis iš žmogaus veiklos susidarančių teršalų išmetami dujų pavidalu. Pavyzdžiui, siera paprastai išmetama sieros dioksido pavidalu (SO2), azotas – kaip azoto dioksidas (NO2) ir (arba) amoniakas (NH3). Tačiau išmestos į orą šios dujos virsta dalelėmis, taip iš sieros dioksido susidaro sulfato dalelės, kurios yra vos mikrono frakcijos dydžio.

Jei ore yra daug amoniako, šis sulfatas reaguoja ir tampa amonio sulfatu. Prieš 50 metų amonio sulfatas buvo vienas pagrindinių oro komponentų Europoje. Tačiau nuo aštuntojo dešimtmečio sieros emisiją Europoje sumažinome iš esmės – beveik 90 proc.

Tačiau, nors sumažinome išmetamos sieros kiekį, amoniako emisijos nepavyko sumažinti tiek, kiek reikėtų. Tai reiškia, kad atmosferoje pasklidęs amoniakas reaguoja su kitomis medžiagomis. Pavyzdžiui, NO2 atmosferoje transformuojasi į azoto rūgštį, o azoto rūgštis, reaguodama su amoniaku, sudaro amonio nitratą.

Amonio nitratas yra labai lakus. Aukštesniuose atmosferos sluoksniuose amonio nitrato yra dalelių ar lašelių pavidalu, bet šiltomis dienomis ir arčiau paviršiaus amonio nitratas skyla į azoto rūgštį ir amoniaką, kurie labai sparčiai nusėda ant Žemės paviršiaus.

Kas atsitinka, kai azoto rūgštis nusėda ant Žemės paviršiaus?

Azoto rūgštis papildo Žemės paviršiuje esantį azotą ir augalus veikia kaip veiksminga trąša. Taigi Europos gamtinę aplinką iš atmosferos tręšiame taip pat kaip ūkininkai tręšia savo pasėlių laukus. Dirvožemio papildomo tręšimo azotu padarinys yra rūgštėjimas, kuris lemia didesnę azoto oksido emisiją, bet kartu skatina miškų augimą, taigi vienu metu ir kelia grėsmę, ir teikia naudą. Svarbiausias dirvožemyje nusėdusio azoto poveikis tas, kad jis gamtinėms ekosistemoms teikia papildomų maistingųjų medžiagų. Todėl daug azoto pasisavinantys augalai auga ir veši labai greitai ir išstumia lėtai augančias rūšis. Ima nykti retesnės augalų rūšys, prisitaikiusios augti mažiau azoto turinčioje aplinkoje. Visoje Europoje jau galima pastebėti žemyno tręšimo iš atmosferos sukeltų augalų biologinės įvairovės pokyčių.

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

"Savo aplinkoje visi bandome susikurti optimalias gerovės sąlygas. Įkvepiamo oro kokybė turi didelės įtakos mūsų gyvenimui ir gerovei."
Cesarino Leoni, Italija

Susitvarkėme su sieros emisija ir ozono sluoksniu. Kodėl neišsprendėme amoniako problemos?

Amoniakas susidaro žemės ūkio sektoriuje – ypač intensyvaus pieno gamybos sektoriuje. Karvių ir avių šlapimas ir mėšlas laukuose yra amoniako emisijos į atmosferą priežastis. Amoniakas yra labai reaktyvus ir lengvai nusėda ant Žemės paviršiaus. Iš jo taip pat susidaro amonio nitratas ir jis yra svarbus veiksnys kietosioms dalelėms atmosferoje susidaryti ir su jomis susijusiems žmonių sveikatos sutrikimams atsirasti. Didesnė Europoje išmetamo amoniako dalis nusėda Europoje. Amoniako emisiją mažinančioms kontrolės priemonėms įdiegti reikia stipresnės politinės valios.

Įdomu tai, kad sieros išmetimui sumažinti politinės valios užteko. Manau, kad tai iš dalies susiję su daug teršalų išmetančių Europos šalių moraliniu įsipareigojimu taršos veikiamoms Skandinavijos šalims, kuriose kilo daugybė su rūgščių nusėdimu susijusių problemų.

Norint sumažinti amoniako emisiją, priemonių reikėtų imtis žemės ūkio sektoriuje, o žemės ūkio lobistai politiniuose sluoksniuose labai įtakingi. Šiaurės Amerikos padėtis nėra kitokia. Jai taip pat būdinga didelė amoniako emisijos problema, ir čia taip pat nesiimta jokių veiksmų jai pažaboti.

Daugiau informacijos

Apie atmosferoje vykstančius cheminius procesus: Klimato enciklopedija ESPERE