Efekat staklene baste, ozonske rupe, kisele kise

2.  Ефекат стаклене баште предстваља процес
интеракције гасова из атмосфере и Сунчеве
енергије. Овај ефекат настаје због тога што
Земља и молекули у атмосфери апсорбују
Сунчеву топлоту. Сунчеви зраци се одбијају о
Земљу и највећим делом одлазе далеко од
Земље. Међутим, повећање концентрације
гасова који апсорбују и рефлектују зрачење
доводе до тога да атмосфера, уместо да
пропушта топлоту одбијену са површине,
почне да задржава одбијену топлоту.

4.  Гасови „стаклене баште“ су:
 1. угљен-диоксид CO2
највише доприноси ефекту стаклене баште,
око 64% .
Његова концентрације се повећала 30%
последњих 200 година. Годишње конц. расте
за око 0,4%.
Основни извор CO2 је сагоревање фосилних
горива.

5.  2. метан CH4
доприноси неких 20%. Његова концентрација
се повећала око 145% у последњих 200 година.
Основни извор метана је у процесу варења
преживара, узгајање пиринча, природни гас и
комуналне депоније.
 Слика: Аргентински систем за добијање
биометана

6.  3. Оксиди азота NOx (N2O, NO, NO2)
њихова концентрација је порасла за 15% у
последњих 200 година.
Углавном су антропогеног порекла (индустрија,
пољопривреда - вештачка ђубрива).

7.  4. Сумпорхексафлуорид SF6
има огроман потенцијал за глобално
загревање.
1 kg SF6 има потенцијал глобалног загревања
колико 23 тоне CO2 током 100 година.
 5. Угљентетрахлорид CCl4
има потенцијал глобалног загревања који је
1800 пута већи од CO2.

8.  Усвојен је 1997. год у Кјоту, у Јапану. Ступио
је на снагу фебруара 2005. год. До сада је
Кјото протокол ратификовало 144 земаља.
 Он:
 1. промовише и подстиче истраживање и
развој и повећану употребу нових и
обновљивих извора енергије

9.  2. промовише и подстиче технологије за
контролу емисије CO2
 3. промовише одрживе облике пољопривреде у
светлу разматрања климатских промена
 4. ограничава или смањује емисију гасова
стаклене баште које не контролише
Монтреалски протокол.
 Најважнији успех овог протокола је било
утврђивање обавезе ограничавања и смањења
емисије гасова који стварају ефекат стаклене
баште.

10.  Овим Протоколом се индустријске земље
света обавезују да своје емисије гасова са
ефектом стаклене баште смање у просеку за
5,2% у односу на референтну 1990. годину,
и то у периоду од 2008. год. до 2012. год.
 За земље у развоју, у које спада и Србија, овај
Протокол није предвидео обавезу
квантификовања смањивања емисије гасова
са ефектом стаклене баште, али је остављена
могућност да свака од њих у било ком
тренутку такву обавезу преузме.

11.  Прокнозе експертског тима УН и Светске
метеоролошке организације су да може доћи
до пораста температуре од 1 до 6 °C. Ако се
строго примењује Кјото споразум и највећом
могућом брзином пређе на обновљиве
изворе енергије (сунце, ветар, биомаса)
уместо употребе фосилних горива и
нуклеарних електрана, пораст температуре
ће бити много мањи.

12.  Озон је је састојак атмосфере (стратосфере) а
настаје пражњењем атмосферског
електрицитета или под дејством УВ зрачења
сунца.
3O2 → 2O3
Озонски омотач се налази на висини од 15-60
km од Земљине површине и штити живе
организме на Земљи од штетног УВ зрачења.

13.  Следеће једначине показују да је
стратосферски озон у равнотежи са
хемијским процесима стварања и разарања
молекула кисеоника.
O2 + hν → O + O
O + O2 + M → O3 + M
М(молекул О2 или N2)
O3 + hν → O2 + O
Ова интеракција УВ зрачења са кисеоником
и озоном спречава продирање УВ зрака до
Земљине површине.

14.  Међутим, присуство 1-2 cm3/m3 приземног
озона је штетно јер изазива надражај
органа за дисање и главобољу. Оштећује
лишће и многе материјале (нарочито
пластичне) изазивајући кртост и пуцање.

15.  „Озонске рупе“ – локално смањење
концентрације озона у атмосфери.
(Откривене су изнас Антарктика средином
80-их прошлог века).

16.  Дебљина озонског омотача се мери помоћу
специјалног спектрофотометра. Добијени
резултати се исказују у Добсоновим јединицама
(DU). Слој озона дебљине 0,01 mm на
температури од 0°C и притиску од 1 bar је
дефинисан као 1 DU.

17.  Фреони (CFCl3, CF2Cl2...) су веома стабилна
једињења. Користе се као гасови за хлађење
и замрзавање. Због велике стабилности
остају дуго (преко 100 година) у
тропосфери и део продире у стратосферу.
Фреони (CFC) под дејством УВ зрачења у
стратосфери дисосују ослобађајући хлор
који у атмосфери иазива распадање озона.

18. CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2
O + O3 → O2 + O2
 Због каталитичке природе, један хлорни
атом уништава много молекула озона.
 Коришћење фреона је увелико редуковано,
али ће он још дуго бити присутан у
атмосфери па се губици озона тек очекују.
 Друге загађујуће супстанце, нпр. оксиди
азота из пестицида и ђубрива, такође
оштећују озонски омотач.

19.  Ефекти смањења озонском омотача: пораст
броја оболелих од рака коже и катаракте ока,
смањен принос усева.

20.  Протокол о супстанцама које уништавају
озонски омотач потписан је у Монтрелу 1987.
год. и ступио је на снагу две године касније.
То је међународни споразум који предвиђа
постепени прекид производње материја
штетних по озонски омотач. Он обавезује
земље потписнице да производњу и потрошњу
супстанци које уништавају стратосферски озон
као што су хлорофлуороугљоводоници,
халони, угљентетрахлорид и метилхлороформ
постепено искључе из употребе до 2000. год.
(а метилхлороформ до 2005. год.).

21.  Како се истањени озонски омотач није
значајно поправио од увођења протокола,
научници су прошири листу супстанци које
неповољно утичу на озонски омотач (нпр. n-
пропилбромид, хексахлоробутадиен...).
 До данас је преко 190 земаља потписало
Монтреалски протокол. Србија је
потписница Бечке конвенције и
Монтреалског протокола.


22.  Генерална скупштина Уједињених нација је
16. септембар прогласила Међународним
даном заштите озонског омотача.

23.  Кисела киша је киша или друга падавина (снег,
магла, роса) која има већу киселост тј. мању pH
вредност од 5,6.
 Чиста и незагађена киша је по природи кисела
јер садржи CO2 који се раствара у капима кише и
гради угљену киселину те је pH чисте кише око
5,6. Киселе кише имају pH вредност у просеку
од 4 до 4,5. У САД најнижа измерена pH је
износила 2,1 (1964.год. у северним деловима
САД), а у Европи је била 2,4 (1974. год. у
Шкотској). У Србији, у Бору, киселост кише
такође достиже врло мале pH вредности
(иумеђу 2 и 3).

24. Порекло киселих киша
 Компоненте које се могу наћи у ваздуху, а
који су састојци киселих киша могу бити:
1. природног порекла – доприносе око 60%
а) SO2 из вулканских гасова
б) морска пена која садржи сулфате
в) H2S из вулканских ерупција
г) биогени сумпор који настаје
биодеградацијом органске супстанце под
дејством бактерија

25.  2. антропогеног порекла – из индустрије,
саобраћаја, домаћинства, доприносе око 40%
 Главни узрочник настанка киселих киша који
потиче од људске активности су сумпорна и
азотна једињења која се користе за
производњу електричне енергије, фабрике и
моторна возила. Највећи загађивачи су
фабрике које користе угаљ. Компоненте
настале сагоревањем могу бити ношене
стотинама километара у атмосфери и затим
се појаве као киселе кише.

27.  Шта се догађа када полутанти дођу у
атмосферу?
 Сагоревањем фосилних горива настају знатне
количине SO2.
 SO2 реагује са водоник-пероксидом из облака
који настаје од хидропероксирадикала (HO2·) и
прелази у SO3. Он са водом гради сумпорну
киселину.
SO2 + HO2· → SO3 + HО·
SO3 + H2O → H2SO4

28.  Саобраћај је основни извор оксида азота.
Они реагују са хидроксирадикалом који
настаје у атмосфери у фотохемијским
реакцијама.
NO2 + hν (са Сунца) + HО· (из ваздуха) →
HNO3
 Из азот-диоксида се у реакцији са влагом
ствара азотна киселина која је одговорна за
трећину настанка киселе кише.
N2O5 + H2O → HNO3

29.  Механизам киселих киша је приказан на
следећој слици.

30.  Гасови (SO2, NO2) и кисели аеросоли се
одстрањују из ваздуха када дођу у контакт са
водом из ваздуха или влажном површином
(вегетација, земљиште...)
 Суво таложење настаје од честица сулфата и
нитрата које се таложе из атмосфере.
 Базна једињења могу имати утицај на pH
падавина. Јони Ca2+, Mg2+ и NH4
+ помажу у
неутрализацији кишнице и смањују
концентрацију H+ јона. Вредност pH се помера
према базној области.

31.  Углавном, pH у падавинама има повећану
киселост ако садржи H2CO3, H2SO4 и HNO3
киселину, а неутрализација се може извршити
амонијаком (NH3). Амонијак се у ваздуху налази
из природних извора, услед распадања и
труљења угинулих биљака и животиња.

32.  Ефекти киселих киша
 Ако се дневна вредност концентрације азот-
диоксида у ваздуху налази преко 150 µg/m3
настају акутна оболења дисајних органа.
Последице хроничног тровања су: главобоља,
несаница, чиреви слузокоже.
 Кисела киша пре свега штетно делује на
оскудне брдске пределе, јер киселина раствара
храњиве супстанце, као нпр. калцијум, из
танког слоја хумуса. Тако стабла остају без
калцијума који им је преко потребан за
изградњу њихових ћелија.

33.  Оштећења биљака могу бити вишеструка
(оштећење иглица, пупољака, корена, клица или
коре, аномалије раста, слабљење отпорности на
мраз, инфекције или штеточине). Разлог због
којег листови жуте је често мањак храњивих
материја. Пожутели листови одумиру и опадају.
 Киселе кише растварају тешке метале и
алуминијум у земљишту, који могу доспети и у
подземне воде, а тиме и питку воду. Загађење
вода представља најкомплекснији глобални
проблем. Свако загађење које се емитује у
животну средину доспе до подземних вода,
река, језера и мора. Загађење из ваздуха
киселим кишама преноси се до тла или водених
површина.

34.  Делује штетно и на грађевинске објекте.
Корозивно деловање киселина оштећује металне
објекте, као што су шине, возила, машине, итд.
Грађевински материјали, посебно кречњак и
мермер су осетљиви на утицај киселих киша, јер
се њихова компонента калцијум карбонат
раствара у киселинама.
 Вишак протона у кишници проузрокује појачано
распадање камења, што значи да се убрзава
трошност. Тако на пример, кречњак реагује са
сумпорном киселином дајући гипс, који се
дроби. На тај начин се многобројни културни
споменици и старе цркве неповратно
уништавају.

36.  Смог представља мешавину природне магле и
великог, локалног загађења.
 Главни састојци су:
 1. угљоводоници који се емитују из аутомобила,
рафинерија нафте, хемијских постројења
 2. оксиди сумпора и азота - настају сагоревањем
фосилних горива, сагоревањем бензина у
моторним возилима, из топлана и индустрије.
 3. озон
 4. пероксиацетилнитрат (ПАН) - настаје
реакцијом азот-диоксида са испарљивим
органским једињењима

37.  Под утицајем енергије Сунчевог зрачења
долази до оксидације азоте и органских пара
и у атмосфери се ствара фотохемијски смог.
 Следећим реакцијама је приказано настајање
смога. Оно је условљено фотохемијском
реакцијом па се тако настали смог назива
фотохемијски смог.
 N2 + O2 → 2NO
 N2 + O2 → NO2
 настали NO са вишком кисеоника гради NO2
 2NO + O2 → 2NO2

38.  NO реагује са озоном у ваздуху:
NO + O3 → NO2 + O2
 У загађеном ваздуху NO2 апсорбује фотон
светлости и разлаже се на NO и атом О:
hν
NO2 NO + O
 Атом О је веома реактиван и реагујући са
кисеоником гради озон.
О + О2 → О3

39.  Озон реагује са NO (градећи NO2),
угљоводоницима из издувних гасова
аутомобила градећи читав низ штетних
супстанци (алкохоли, алдехиди, кетони).
 Уколико у ваздуху има влаге NO2 се раствара
дајући азотну киселину.
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

41.  Ефекти фотохемијског смога:
1. проузрокује главобољу, иритацију очију,
носа и грла, кашаљ, омета функцију плућа.
Смог је у Лондону 1952. год. изазвао смрт
преко 3000 људи.
2. оштећује гуму, тектилна влакна, боје...
3. оштећује вегетацију.