Luftföroreningar: Typer, källor, effekter och kontroll av luftföroreningar

Läs den här artikeln för att lära dig om typer, källor, effekter och kontroll av luftföroreningar!

Luftförorening är en förändring i luftens fysiska, kemiska och biologiska egenskaper som orsakar negativa effekter på människor och andra organismer. Det ultimata resultatet är en förändring i den naturliga miljön och / eller ekosystemet.

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

De ämnen som är ansvariga för att orsaka luftförorening kallas luftföroreningar. Dessa luftföroreningar kan vara antingen naturliga (t.ex. bränder) eller syntetiska (konstgjorda); de kan vara i form av gas, flytande eller fast material.

1. Typ av luftföroreningar:

Ett luftförorenande ämne är känt som ett ämne i luften som kan skada människor och miljön. Föroreningar kan vara i form av fasta partiklar, vätskedroppar eller gaser. Dessutom kan de vara naturliga eller konstgjorda. Föroreningar kan klassificeras som antingen primära eller sekundära. Vanligtvis är primära föroreningar ämnen som direkt avges från en process, såsom aska från vulkanutbrott, kolmonoxidgasen från en motorfordonsutsläpp eller svaveldioxid som släpps från fabriker.

Sekundära föroreningar utges inte direkt. De bildar snarare i luften när primära föroreningar reagerar eller interagerar. Ett viktigt exempel på ett sekundärt förorenande ämne är marknära ozon - ett av de många sekundära föroreningarna som utgör fotokemisk smog.

Största primära föroreningar som produceras av mänsklig aktivitet inkluderar:

jag. Svaveloxider (SO _x ):

SO ₂ produceras av vulkaner och i olika industriella processer. Eftersom kol och petroleum ofta innehåller svavelföreningar, bildar deras förbränning svaveldioxid. Ytterligare oxidation av SO2, vanligtvis i närvaro av en katalysator såsom NO2, bildar H2S04 och därmed surt regn. Detta är en av orsakerna till oro över miljöpåverkan av användningen av dessa bränslen som kraftkällor.

ii. Kväveoxider (NOx):

Speciellt kvävedioxid utsätts från förbränning med hög temperatur. Kväveoxid är den kemiska föreningen med formeln N02. Det är ansvarigt för fotokemisk smog, surt regn etc.

III. Kolmonoxid:

Det är en färglös, luktfri, icke-irriterande men mycket giftig gas. Det är en produkt genom ofullständig förbränning av bränsle som naturgas, kol eller trä. Fordonsutsläpp är en viktig källa till kolmonoxid.

iv. Koldioxid (CO ₂ ):

En växthusgas som avges från förbränningen men är också en vital gas för levande organismer. Det är en naturgas i atmosfären.

v. Flyktiga organiska föreningar:

VOC är ett viktigt friluft förorenande luft. På detta område delas de ofta in i separata kategorier av metan (CH ₄ ) och icke-metan (NMVOC). Metan är en extremt effektiv växthusgas som bidrar till ökad global uppvärmning.

Andra kolväte-VOC är också signifikanta växthusgaser via deras roll i att skapa ozon och förlänga metanens livslängd i atmosfären, även om effekten varierar beroende på lokal luftkvalitet. Inom NMVOCs är de aromatiska föreningarna bensen, toluen och xylen misstänkta cancerframkallande ämnen och kan leda till leukemi genom långvarig exponering. 1, 3-butadien är en annan farlig förening som ofta är förknippad med industriella användningsområden.

vi. Partikelämne:

Partiklar, alternativt refererade till som partikelformigt material (PM) eller fina partiklar, är små partiklar av fast eller flytande suspenderad i en gas. I motsats här hänvisar aerosol till partiklar och gasen tillsammans. Källor av partikelformiga material kan vara konstgjorda eller naturliga.

Vissa partiklar förekommer naturligt, som härrör från vulkaner, dammstor, skogs- och gräsmarkbränder, levande vegetation och havsprutor. Mänskliga aktiviteter, som förbränning av fossila bränslen i fordon, kraftverk och olika industriella processer genererar också betydande mängder aerosoler.

Medelvärde över jordklotet, antropogena aerosoler-de som gjordes av mänskliga aktiviteter - utgör idag cirka 10 procent av den totala mängden aerosoler i vår atmosfär. Ökad nivå av fina partiklar i luften är kopplade till hälsorisker som hjärtsjukdom, förändrad lungfunktion och lungcancer.

vii. Persistenta fria radikaler - kopplade till luftburna fina partiklar kan orsaka kardiopulmonell sjukdom.

viii. Giftiga metaller - som bly, kadmium och koppar.

ix. Klorfluorkarboner (CFC) - skadliga för ozonskiktet från produkter som för närvarande är förbjudna från användning.

x. Ammoniak (NH ₃ ) - utsläppt från jordbruksprocesser. Ammoniak är en förening med formeln NH3. Det förekommer normalt som en gas med en karakteristisk skarp lukt. Ammoniak bidrar väsentligt till näringsbehoven hos markorganismer genom att fungera som en föregångare till livsmedel och gödningsmedel. Ammoniak, antingen direkt eller indirekt, är också ett byggstenar för syntesen av många läkemedel. Även om det vid brett bruk är ammoniak både kaustiskt och farligt.

xi. Luktar - t.ex. från sopor, avlopp och industriella processer

xii. Radioaktiva föroreningar - producerad av nukleära explosioner, krigsexplosiva ämnen och naturliga processer som radioaktivt förfall av radon.

Sekundära föroreningar inkluderar:

jag. Partikelämnen bildad från gasformiga primära föroreningar och föreningar i fotokemisk smog. Smog är en slags luftförorening. ordet "smog" är en portmanteau av rök och dimma. Klassisk smog är resultatet av stora mängder kolförbränning i ett område som orsakas av en blandning av rök och svaveldioxid. Moderna smog kommer vanligen inte från kol utan från fordons- och industriutsläpp som påverkas av solljus i atmosfären och bildar sekundära föroreningar som också kombinerar de primära utsläppen för att bilda fotokemisk smog.

ii. Marknivå ozon (O ₃ ) bildad från NO _x och VOC. Ozon (O ₃ ) är en nyckelbeståndsdel i troposfären (det är också en viktig beståndsdel i vissa områden i stratosfären som allmänt kallas ozonskiktet). Fotokemiska och kemiska reaktioner som involverar det driver många av de kemiska processer som uppstår i atmosfären dag och natt. Vid onormalt höga koncentrationer som orsakas av mänskliga aktiviteter (i stor utsträckning förbränning av fossilt bränsle) är det ett förorenande ämne och en beståndsdel av smog.

III. Peroxiacetylnitrat (PAN) - på liknande sätt bildad från NOx och VOC.

2. Källor för luftföroreningar:

Källor för luftförorening hänvisar till de olika platser, aktiviteter eller faktorer som är ansvariga för utsläpp av föroreningar i atmosfären. Dessa källor kan klassificeras i två huvudkategorier som är:

Antropogena källor (mänsklig aktivitet) mest relaterade till att bränna olika typer av bränsle:

jag. "Stationära källor" innefattar rökstaplar av kraftverk, tillverkningsanläggningar (fabriker) och avfallsförbränningsanläggningar, liksom ugnar och andra typer av bränsleförbränningsuppvärmningsanordningar.

ii. "Mobila källor" inkluderar motorfordon, marinfartyg, flygplan och effekten av ljud etc.

III. Kemikalier, damm och kontrollerade brännskador inom jordbruks- och skogsbrukshantering. Kontrollerad eller föreskriven bränning är en teknik som ibland används i skogsbruk, jordbruk, prärieåterställning eller minskning av växthusgaser. Brand är en naturlig del av både skogs- och gräsmark ekologi och kontrollerad brand kan vara ett verktyg för skogsbrukare. Kontrollerad bränning stimulerar spiring av några önskvärda skogsträd och därigenom förnyar skogen.

iv. Rök från färg, hårspray, lack, aerosolspray och andra lösningsmedel.

v. Avfallshantering i deponier, som genererar metan. Metan är inte giftigt; Det är emellertid mycket brandfarligt och kan bilda explosiva blandningar med luft. Metan är också en kväve och kan förskjuta syre i ett slutet utrymme. Asfyxi eller kvävning kan uppstå om syrekoncentrationen reduceras till under 19, 5% genom förskjutning.

v. Militär, som kärnvapen, giftiga gaser, kiemkrig och raketry.

Naturliga källor:

jag. Damm från naturliga källor, vanligtvis stora arealer med liten eller ingen vegetation.

ii. Metan, emitterad av matsmältningen av djur, till exempel nötkreatur.

III. Radongas från radioaktivt sönderfall inom jordskorpan. Radon är en färglös, luktfri, naturligt förekommande, radioaktiv ädelgas som bildas av radiums sönderfall. Det anses vara en hälsorisk. Radongas från naturliga källor kan ackumuleras i byggnader, särskilt i trånga områden som källaren och det är den näst vanligaste orsaken till lungcancer efter cigarettrökning.

iv. Rök och kolmonoxid från bränder.

v. vulkanisk aktivitet, som producerar svavel-, klor- och askpartiklar.

3. Effekter av luftföroreningar:

Det finns olika skadliga effekter av luften Föroreningar:

jag. Kolmonoxid (källa - Bilutsläpp, fotokemiska reaktioner i atmosfären, biologisk oxidation av marina organismer etc.) - Påverkar andningsaktiviteten eftersom hemoglobin har mer affinitet för CO än för syre. Således kombinerar CO med HB och reducerar således blodets syrebärande kapacitet. Detta leder till suddig syn, huvudvärk, medvetslöshet och död på grund av kvävning (brist på syre).

ii. Koldioxidoxid (källa - Koldioxidförbränning av fossila bränslen, uttömning av skogar (som tar bort överskott av koldioxid och bidrar till att upprätthålla syre-koldioxidförhållandet) - orsakar global uppvärmning.

III. Svaveldioxid (källa - Industrier, bränning av fossila bränslen, skogsbränder, elproduktionsanläggningar, smältverk, industriella pannor, petroleumraffinaderier och vulkanutbrott) - Andningsbesvär, svår huvudvärk, minskad produktivitet av växter, gulfärgning och minskad lagringstid för papper, gulning och skador på kalksten och marmor, skador på läder, ökad korrosionsgrad av järn, stål, zink och aluminium.

iv. Kolväten Poly-Nukleära Aromatiska Föreningar (PAC) och Poly-Nukleära Aromatiska Kolväten (PAH) (Källa- Bilutsläpp och industrier, läckande bränsletankar, utlakning från giftiga dumpningsplatser och koltårefoder av vissa vattenförsörjningsrör) - Cancerframkallande orsaka leukemi).

v. Klorfluorkolor (CFC) (källa - Kylskåp, luftkonditioneringsapparater, skumkrämer, sprayburkar och rengöringslösningsmedel) - Förstör ozonskiktet som sedan tillåter skadliga UV-strålar att komma in i atmosfären. Ozonskiktet skyddar jorden från de ultravioletta strålarna som sänts av solen. Om ozonskiktet är utarmat av mänskliga åtgärder kan effekterna på planeten vara katastrofala.

vi. Kväveoxider (källa - Bilutsläpp, bränning av fossila bränslen, skogsbränder, elproduktionsanläggningar, smältverk, industriella pannor, petroleumraffinaderier och vulkanutbrott) - bildar fotokemisk smog i högre koncentrationer orsakar bladskador eller påverkar fotosyntetiska aktiviteter hos växter och orsakar andningsbesvär hos däggdjur.

vii. Partikelämnen Blyhalider (blyförorening) (källa - Förbränning av blyerade bensinprodukter) - Toxisk effekt hos människan.

viii. Asbestpartiklar (källa-Mining) - Asbestos - En cancerös sjukdom i lungorna.

ix. Kiseldioxid (källa - Stenskärning, keramik, glasindustri och cementindustri) - Silikos, en cancersjukdom.

x. Kvicksilver (källförbränning av fossilt bränsle och växter) -bröst- och njurskada.

Luftföroreningar påverkar växter genom att komma in genom stomata (bladporer genom vilka gaser diffunderar), förstöra klorofyll och påverka fotosyntesen. Under dagen är stomatan öppen för att underlätta fotosyntesen. Luftföroreningar under dagtid påverkar växter genom att gå in i bladet genom dessa stomata mer än natt.

Föroreningar ökar också vaxartad beläggning av blad som kallas nagelband. Cuticle förhindrar överdriven vattenförlust och skador från sjukdomar, skadedjur, torka och frost. Skador på bladstrukturen orsakar nekros (döda bladflöden), kloros (förlust eller reduktion av klorofyll som orsakar gulgning av blad) eller epinasti (nedåtgående krökning av blad) och avskärning (släppning av löv).

Partiklar som deponeras på löv kan bilda encrustations och plugga stomata och minska även tillgången på solljus. Skadorna kan leda till att plantan dör. SO2 orsakar blekning av löv, kloros, skada och nekros av blad. N02 resulterar i ökad abscission och undertryckt tillväxt. O3 orsakar fläckar på bladytan, för tidig åldrande, nekros och blekning.

Peroxiacetylnitrat (PAN) orsakar silverning av nedre bladytan, skador på unga och känsligare blad och undertryckt tillväxt. Fluorider orsakar nekros av bladspets medan etylen ger upphov till epinastiskt, avblodning av blad och dropp av blommor.

4. Kontroll av luftföroreningar:

Följande föremål används vanligen som föroreningsanordningar av industrin eller transportenheter. De kan antingen förstöra föroreningar eller avlägsna dem från en avgasflöde innan den släpps ut i atmosfären.

jag. Partikelkontroll:

Mekaniska samlare (dammcykloner, multicykloner) - Cyklonisk separation är en metod för att avlägsna partiklar från en luft-, gas- eller vattenström, utan användning av filter, genom vortexavskiljning. Rotationseffekter och gravitation används för att separera blandningar av fasta ämnen och vätskor.

Ett höghastighets roterande (luft) flöde är etablerat i en cylindrisk eller konisk behållare som kallas en cyklon. Luft strömmar i ett spiralmönster, som börjar vid cyklons övre (vida ände) och slutar vid botten (smal) änden innan man lämnar cyklonen i en rak ström genom cyklons mitt och utåt.

Större (tätare) partiklar i den roterande strömmen har för mycket tröghet att följa strömmens snäva kurva och slår ut ytterväggen och faller sedan till botten av cyklonen där de kan avlägsnas.

I ett koniskt system, när det roterande flödet rör sig mot cyklons smala ände, reduceras strömningsradie av strömmen och separerar mindre och mindre partiklar. Cyklonens geometri, tillsammans med flödeshastigheten, definierar cyklonens skärpunkt. Detta är storleken på partikel som kommer att avlägsnas från strömmen med 50% effektivitet. Partiklar som är större än skärpunkten kommer att avlägsnas med större effektivitet och mindre partiklar med lägre effektivitet.

ii. Elektrostatiska Precipitatorer:

En elektrostatisk utfällare (ESP) eller elektrostatisk luftrenare är en partikelformig uppsamlingsanordning som avlägsnar partiklar från en strömmande gas (såsom luft) med användning av kraften av en inducerad elektrostatisk laddning. Elektrostatiska utfällare är mycket effektiva filtreringsanordningar som minimerar gasflödet genom enheten, och kan lätt avlägsna fina partiklar som damm och rök från luftströmmen.

I motsats till våtskrubber, som applicerar energi direkt på det flytande fluidmediet, applicerar en ESP endast energi till att partikelmaterialet samlas in och därför är mycket effektivt vid energiförbrukningen (i form av elektricitet).

III. Partikelskrubbare:

Uttrycket Wet scrubber beskriver en mängd olika anordningar som avlägsnar föroreningar från en rökgasgas eller från andra gasflöden. I en våtskrubber bringas den förorenade gasströmmen i kontakt med skurvätskan, genom att spruta den med vätskan genom att tvinga den genom en vätskepump eller med någon annan kontaktmetod för att avlägsna föroreningarna.

Utformningen av våtskrubber eller någon annan luftföroreningsanordning beror på industriella processförhållanden och typen av de berörda luftföroreningarna. Inloppsgasens egenskaper och dammegenskaper (om partiklar är närvarande) är av största vikt.

Skrubber kan utformas för att samla in partiklar och / eller gasformiga föroreningar. Våta skrubber tar bort dammpartiklar genom att fånga dem i vätskedroppar. Våtskrubber tar bort förorenande gaser genom att lösa upp eller absorbera dem i vätskan.

Eventuella droppar som befinner sig i skrubberens inloppsgas måste separeras från utloppsgasflödet med hjälp av en annan anordning som kallas en dimma-eliminator eller entrainment separator (dessa villkor är utbytbara). Den resulterande rengöringsvätskan måste också behandlas före eventuell slutlig urladdning eller återanvändning i växten:

jag. Fordonsföroreningar kan kontrolleras genom regelbunden inställning av motorer. ersättning av mer förorenande gamla fordon installera katalysatorer; genom motorändring för att få bränsleeffektiva (magra) blandningar för att minska CO och kolväteutsläpp. och långsam och kallare bränning av bränslen för att minska NOx-utsläpp.

ii. Användning av lågt svavelkol i industrier.

III. Minimera / ändra aktiviteter som orsakar förorening, t.ex. transport och energiproduktion.