Det er kjemi det er snakk om

Virker alle gasser inn på miljøet?

Mange av gassene som finnes i luften, er ikke spesielt viktige kjemisk sett. En del sporgasser, som karbondioksid og dinitrogenoksid, er lite reaktive i luft. Vi sier derfor at de er langtlevende. Den viktigste bestanddelen i luft, nitrogen, er også ganske nøytral. Langtlevende sporgasser er til stede i omtrent samme konsentrasjon i hele verden. Hvis vi hadde tatt prøver av luften både på den nordlige og den sørlige halvkule, hadde vi ikke funnet store forskjeller i mengdene av disse gassene i luften.

Konsentrasjonene av andre gasser, som svoveldioksid, ammoniakk og sollysfølsomme oksidanter som ozon, varierer mye mer. Disse gassene er en trussel mot helse og miljø, og fordi de reagerer så lett i atmosfæren, varer de ikke lenge i sin opprinnelige form. Siden de raskt reagerer og danner andre forbindelser eller forsvinner som nedfall på bakken, omtales de som kortlevde gasser. De finnes derfor i nærheten av der de ble sluppet ut eller dannet ved reaksjon. Fjernmåling ved hjelp av satellittbilder viser hvordan disse kortlevde gassene spesielt er konsentrert i visse deler av verden, og da typisk i industriområder.

Hvordan kan disse kortlevde gassene skape problemer for luftkvaliteten og miljøet?

Mange av disse kortlevde gassene er giftige både for mennesker og planteliv. Under påvirkning fra sollyset omdannes de lett i atmosfæren til andre skadelige forbindelser. Solenergien spalter mange av disse reaktive kortlevde gassene til nye kjemiske forbindelser. Nitrogendioksid er et godt eksempel. Nitrogendioksid produseres fremfor alt ved forbrenning, enten det nå er i biler som bruker bensin eller i kraftverk som bruker kull eller gass. Når nitrogendioksid utsettes for sollys, spaltes det i to nye kjemiske forbindelser: nitrogenmonoksid og det kjemikerne kaller atomært oksygen.

Atomært oksygen er simpelthen bare et enkelt oksygenatom. Når atomært oksygen reagerer med molekylært oksygen (molekyler med to oksygenatomer O2),dannes ozon (O3), som er giftig for økosystemene og menneskers helse og er et av de viktigste forurensende stoffene i alle industriland.

Men på 1980-tallet trengte vi vel ozon for å beskytte oss mot strålingen fra solen?

Det er helt rett. Det ozonet som beskytter oss mot UV-stråling, befinner seg i stratosfæren, mellom 10 og 50 km over jordoverflaten. Men ozon lengre nede — som vi gjerne omtaler som bakkenært ozon eller ozon på bakkenivå — er en trussel mot menneskers helse og mot avlinger og utsatt vegetasjon.

Ozon er en kraftig oksidant. Det trenger inn i plantene gjennom små porer i bladene. Det tas opp i planten og skaper frie radikaler, som er ustabile molekyler som skader membraner og proteiner. Plantene har avanserte triks for å fjerne frie radikaler. Men om en plante må bruke en del av energien den har fått fra sollyset og fotosyntesen til å reparere celleskadene som frie radikaler har forårsaket, vil den ha mindre energi å bruke på å vokse. Så når avlinger utsettes for ozon, blir de mindre. I hele Europa, Nord-Amerika og Asia reduseres jordbruksavlingene på grunn av ozon.

I menneskekroppen virker ozon omtrent som i planter. Men i stedet for å trenge inn i planten gjennom porene i bladene, absorberes ozonet gjennom lungehinnen. Da danner det seg frie radikaler i lungehinnen, som skader lungefunksjonen. Ozon er skadeligst for personer med nedsatt lungefunksjon, og statistikken viser en økning i dødelighet på dager med høyt ozonnivå.

Ettersom disse gassene har kort levetid, burde vel et dramatisk kutt i utslippene av nitrogendioksid raskt føre til redusert ozonnivå?

I prinsippet, ja. Utslippskutt ville gitt et lavere ozonnivå. Men ozon dannes hele veien fra bakkenivå og opp i ca. 10 km høyde, så det finnes ganske mye bakgrunnsozon der. Hadde vi klart å stoppe alle utslipp, ville det tatt en måned eller så før vi var tilbake på naturlige ozonnivåer.

Men selv om Europa hadde iverksatt et slikt tiltak, ville det likevel ikke egentlig redusert vår eksponering for ozon. En del av ozonet i Europa kommer fra ozon dannet av europeiske utslipp. Men Europa eksponeres også for ozon fra Kina, India og Nord-Amerika. Nitrogendioksid som sådan er en kortlevd gass, men siden ozonet det danner, kan ha lengre levetid, har det tid til å bli ført med vinden rundt i verden. Om EU ensidig bestemte seg for å kutte alle utslipp, ville vi få en reduksjon i en del av toppene i ozonproduksjonen i Europa, men det ville likevel bare bety et lite bidrag til det globale bakgrunnsnivået, for Europa er bare en av mange bidragsytere.

Europa, Nord-Amerika, Kina, India og Japan har alle et ozonproblem. Selv land i rask utvikling som Brasil (der utslippene av ozonforløpere kommer fra biomasse og kjøretøyer) har et ozonproblem. De reneste delene av verden når det gjelder produksjon av ozon, er fjerntliggende havområder.

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

Er ozon det eneste problemet?

Aerosoler er et annet stort forurensningsproblem, og det er faktisk viktigere enn problemet med ozon. Aerosoler i denne sammenheng er ikke det samme som det forbrukere flest tenker på som aerosoler, som deodoranter og møbelspray som kan kjøpes på supermarkedet. For kjemikere er aerosoler små partikler i atmosfæren, altså det vi oftest kaller svevestøv (PM). Partiklene i svevestøvet kan være av fast stoff eller væske, og en del av partiklene danner dråper i fuktig luft for så å bli fast stoff igjen når luften blir tørr. Aerosoler er forbundet med økt dødelighet hos mennesker og er skadeligst for personer med luftveisproblemer. Svevestøv i atmosfæren er mer helseskadelig enn ozon.

Mye av den forurensningen som skyldes menneskelige aktiviteter, er i form av gasser. Svovelutslippene består for eksempel oftest av svoveldioksid (SO2), mens nitrogenutslippene består av nitrogendioksid (NO2) og/eller ammoniakk (NH3). Men når disse gassene først er kommet ut i atmosfæren, omdannes de til partikler. Svoveldioksid blir sulfatpartikler, som har en størrelse på langt under mikrometeren.

Dersom luften inneholder nok ammoniakk, reagerer sulfatet og blir til ammoniumsulfat. Hvis du så på luften over Europa for 50 år siden, ville du sett at ammoniumsulfat virkelig dominerte. Men svovelutslippene i Europa er kraftig redusert — med 90 % siden 1970-tallet.

Vi har redusert svovelutslippene, men vi har ikke redusert ammoniakkutslippene på langt nær like mye. Dette innebærer at ammoniakken i atmosfæren reagerer med andre stoffer. For eksempel omdannes NO2 i atmosfæren til salpetersyre, som i sin tur reagerer med ammoniakk og danner ammoniumnitrat.

Og ammoniumnitrat er svært flyktig. Høyt oppe i atmosfæren forekommer ammoniumnitrat som partikler eller små dråper, men på varme dager, nær bakken, vil ammoniumnitrat spaltes til salpetersyre og ammoniakk, som meget hurtig avsettes på jordens overflate.

Hva skjer når vi får nedfall av salpetersyre?

Salpetersyren øker nitrogentilførselen på jordoverflaten og fungerer som plantenæring. Dermed gjødsles naturen i Europa fra atmosfæren på samme måte som bøndene gjødsler åkrene sine. Den ekstra nitrogentilførselen som bringer næring til naturlandskapet, fører til forsuring og økte utslipp av dinitrogenoksid, men det gir også økt skogsvekst. Dermed blir det både en trussel og en fordel. Men den største effekten av nitrogenavsetningen i naturen er at de naturlige økosystemene overgjødsles med næringsstoffer. Dermed vil nitrogenhungrige planter vokse og blomstre veldig raskt og utkonkurrere arter som vokser langsommere. Dette fører igjen til tap av enda flere spesialiserte arter som har tilpasset seg et klima med lite nitrogen.

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

"Hver av oss prøver å skape optimale forhold for trivsel i vårt eget miljø. Kvaliteten på luften vi puster har betydelig innvirkning på våre liv og velferd."
Cesarino Leoni, Italia

Vi kan allerede se endringer i plantemangfoldet i Europa som følge av at kontinentet gjødsles fra atmosfæren. Vi har håndtert svovelutslippene og ozonlaget. Hvorfor har vi ikke gjort noe med ammoniakkproblemet?

Ammoniakkutslippene kommer fra landbrukssektoren, og da særlig fra intensiv melkeproduksjon. Fast og flytende husdyrgjødsel fra storfe og småfe på markene fører til utslipp av ammoniakk til atmosfæren. Ammoniakken er et svært reaktivt stoff som lett avsettes på jorden. Den fører også til at det dannes ammoniumnitrat og er en viktig bidragsyter til svevestøvet i atmosfæren og til helseproblemer i den forbindelse. Mesteparten av ammoniakken som slippes ut i Europa, blir nedfall i Europa. Det trengs en sterkere politisk vilje for å redusere ammoniakkutslippene.

Vi kan jo merke oss at politikerne absolutt kom på banen når det gjaldt svovel. Jeg tror dette delvis skyldes at de landene i Europa som står for de største utslippene, følte en slags moralsk plikt overfor landene i Skandinavia, som jo fikk mesteparten av den sure nedbøren.

For å redusere utslippene av ammoniakk må man sette inn tiltak i landbrukssektoren, og landbrukslobbyene har ganske stor makt i politiske kretser. Og det er ikke noe annerledes i Nord- Amerika. Også der har man et stort problem med ammoniakkutslipp, og heller ikke der har det vært satt inn tiltak for å bekjempe disse utslippene.

Mer informasjon

Om kjemien i atmosfæren: ESPERE Climate Encyclopaedia