Hur luftföroreningar påverkar biota inklusive människa?
Luftföroreningar påverkar Biota inklusive Human!
När de har injicerats i atmosfären kommer föroreningarna in i de biogeokemiska cyklerna på olika sätt. Luften ovanför många städer kan assimilera och sprida stora mängder fint partikelformiga och gasformiga föroreningar så länge luften kan röra sig och sprida sig.
Image Courtesy: thestar.com/content/dam/thestar/news/world/2013/10/17/air_pollution.jpg
Men om luftmassor över städer blir stillastående ackumuleras föroreningar snabbt och försämras luftkvaliteten vilket orsakar många luftvägssjukdomar hos människor och andra djur. Luftföroreningar ackumuleras också under temperaturinversioner, när svalare ytskikt av luft blir fastna under värme övre skikt.
I dessa situationer förhindrar de övre lagren varm luft den vertikala uppkomsten och spridningen av föroreningar som hålls nära marken. Temperaturinversioner förekommer vanligtvis i städer omgivna av berg eller gränsar till berg på leewardsidan.
Vidare når en del luftföroreningar mark som torra utfall. Det kan då gå in i olika näringscykler och matkedjor genom vatten och jord. Andra föroreningar av luft reagerar kemiskt eller fotokemiskt med varandra och producerar sådana sekundära föroreningar som svavelsyra, ozon och peroxiacetylnitrat eller PAN.
Aerosoler och andra former av fint partikelformigt ämne fungerar som kondenskärnor, till vilka vattenångor finns i luften, omger snabbt för att bilda dimma eller regn.
Dessutom påverkar olika luftföroreningar olika flora, faunor och klimat i ett visst område och vissa av de gemensamma luftföroreningarna och deras specifika effekter på människor, vegetation, klimat etc. har diskuterats på följande sätt:
A. Allmänna patologiska effekter av luftförorening:
Allvarlig luftförorening påverkar människors hälsa och orsakar många dödliga sjukdomar i dem. Till exempel uppträder lungsjukdomar hos arbetstagare som utsätts för yrkesrisker, till exempel svart lungsjukdom bland kolgruvarbetare som inhalerat min damm i många år. eller asbestos hos rörmonterare och isoleringsarbetare, utsatta för luftburna asbestfibrer.
Som framgår av tabell 25T har en rad olika luftföroreningar visat sig orsaka många humana sjukdomar som emfysem, kronisk bronkit, pollenallergier, lungcancer, särskilt i stadsbor. Mountain et al., (1968) rapporterade att luftförorening på grund av partiklar och kolmonoxid i New York City orsakar andningsbesvär hos barn under 8 år.
Becker et al., (1968) undersökte att i många amerikanska städer längs östra kusten uppträdde ökande frekvenser av bronkit, hosta, ont i halsen, wheezes, ögonirritation och allmän ohälsa hos personer som ökade luftföroreningarna.
Några av de betydande luftföroreningarna som direkt eller indirekt orsakar ekonomisk förlust för män följer:
1. Svaveldioxid:
Ett av de gemensamma luftföroreningarna som är kända för att vara skadliga för människors hälsa är svaveldioxid eller SO 2 . Det härstammar främst från förbränning av kol och petroleum och i allmänhet irriterar det andningsepitelet och försämrar normal andning. SO 2 orsakar också en ökning av hosta, faryngit, ögonirritation och huvudvärk hos människor.
När det förekommer allvarlig förorening av SO 2, konstateras dödligheten och bronkialastmen att öka och i förflutna orsakade sådana katastrofer som Meuse Valley i Belgien 1930; Donora, 1938; London, 1952; och New York och Tokyo på 1960-talet (se Southwick, 1976).
Vidare förbli SO 2 i atmosfären i lång tid, men snart reagerar den med fukt för att bilda svavelsyra eller H 2 SO 4 . Svavelsyra orsakar många andningssjukdomar i människan och producerar också surt regn faller över jordens delar.
I Skandinavien, nedåt från industriområdena i Storbritannien och Ruhrdalen, har regnskurets surhet ökat 200 gånger sedan 1966, med pH-värden så låga som 2 8 registreras (Oden och Ahl, 1970).
Detta sura regnvatten har ökat surheten i skandinaviska strömmar, störning av laxreproduktion och förstörelse av laxens körningar. Det minskade skogstillväxten och ökade mängden kalcium och andra näringsämnen som lakades från jordbruksmarken.
Växter utsatta för atmosfärisk svavel skadas eller dödas direkt. Exponering av växter till låg förorening av SO 2 kan ge både akut och kronisk skada. Skador på växter orsakas till stor del av sura aeroaoler under perioder med dimmigt väder, ljusregn eller perioder med hög relativ fuktighet och måttliga temperaturer. Tallar är mer mottagliga än bredbladiga träd och reagerar genom partiell avbarkning och minskad tillväxt.
2. Kolmonoxid:
Ett annat viktigt gasformigt luftförorenande ämne som är skadligt för människors hälsa är kolmonoxid eller CO. Det frigörs huvudsakligen från bensinmotor och kolförbränning. Kolmonoxid kombinerar med hemoglobin i humant blod för att bilda karboxihaemoglobin, vilket försämrar syretransport.
Funktionen i nervsystemet kan påverkas i nivåer av 2 procent till 5 procent karboxihemoglobin som uppträder efter andningsluft med endast 30 ppm kolmonoxid (Bodkin, 1974). Problemet ökar betydligt med cigarettrökning.
Symtomen på låg CO-förgiftning är reducerade reaktionstider, psykomotorisk nedsättning, huvudvärk, yrsel och lust. På mer avancerade nivåer illamående, ringande i öronen, hjärtklappningar, tryck i bröstet och andningssvårigheter uppstår.
3. Kväveoxider och fotokemisk smog:
Kväveoxiderna är de viktigaste gasföroreningarna som uppstår på grund av förbränning av fossila bränslen i bilar och kraftverk. Den vanligaste typen av kväveförorenande luft är kväveoxid eller NO 2 . I atmosfären reduceras kvävedioxid med ultraviolett ljus till kvävemonoxid och atomoxid:
NO 2 → NO + O
Atomiskt syre reagerar med syre för att bilda ozon:
O2 + 0 → O3
Ozon reagerar med kvävemonoxid för att bilda kvävedioxid och syre, vilket gör att cykeln stängs:
NO + 03 → NO2 + 02
Ibland, i närvaro av solljus, reagerar atomärt syre från den fotokemiska reduktionen av NO 2 också med ett antal reaktiva kolväten (såsom metan, etan, toluen etc., som alla härrör från förbränning av fossila bränslen eller direkt från växter ) för att bilda reaktiva intermediärer som kallas radikaler.
Dessa radikaler deltar sedan i en serie reaktioner för att bilda ännu mer radikaler som kombinerar syre, kolväten och NO 2 . Som ett resultat regenereras kvävedioxid, kväveoxiden försvinner, ozon ackumuleras och ett antal sekundära föroreningar bildas, såsom formaldehyd, aldehyd och peroxiacetylnitrat eller PAN (C 2 H 3 O 5 N). Alla dessa bildar kollektivt fotokemisk smog.
Kväveoxid och sekundära föroreningar är skadliga för både människor och växter. NO 2, en skarp gas som ger en brunaktig blötning, orsakar näsa och ögonirritation och lungsjukdom. Lägre koncentrationer av ozon irriterar näsan och halsen, medan högre koncentrationer av det orsakar torrhet i halsen, huvudvärk och andningssvårigheter.
Ozon, PAN och kvävedioxid skadar allvarligt många former av växtliv, förstör bladets celler, skadar kloroplasterna och störa växtens metaboliska processer.
4. bly:
Bly injiceras i atmosfären främst från bilutblåsning och det visar sig orsaka långsiktig miljöförorening. Bilbensin innehåller tetra-etyl-ledning [(CH3CH2) 4Pb] som när den bränns in i atmosfären. I regn och markprover av stadsområden har stora koncentrationer av bly rapporterats.
Växthusväxter och äggmöss som bor längs stora vägar visar sig ha höga halter av bly i sina vävnader, och detta har en sub-dödlig effekt på djurets hälsa och livslängd.
Trafikpoliser och andra som utsätts för långa perioder till tung trafik har högre än genomsnittliga blynivåer i deras blod. Det uppskattas att 30-50% av den inandade blyn absorberas i kroppen och dessa luftburna blyföreningar har befunnits orsaka blyförgiftning.
Vidare resulterade användningen av blyfodrade kärl för matlagning och lagring av vin i stora blybördor i romerska medborgares kroppar. Vissa har tillskrivit det romerska rikets nedgång till kronisk blyförgiftning. I själva verket har analys av ben av romerska medborgare avslöjat höga blykoncentrationer (se Kimball, 1975).
Också vissa färger och kitt har huvudämnen av bly och det finns fall där blyförgiftning uppstår på grund av yrkesmässig exponering för målare och även för barn som vanligtvis eller oavsiktligt nibbled sprickor och skalar av gamla färger. Även om 90-95% av blyn som intas är olöslig och elimineras snabbt, återstår det blod och vävnader, inklusive ben. Blynivåer på 20-40 μg per 100 g blod (0, 2-0, 4 ppm) anses vara normala och ofarliga för stadsbor.
Både 0, 8 ppm blynivåer i vuxen humant blod orsakar öppna symptom såsom anemi, njursjukdom och konvulsioner. Men hos barn kan 0, 6 ppm blodnivåer leda till blyförgiftning och slutlig död.
För en förekomst, från 1954 till 1967, behandlades 2018 barn i New York City för blyförgiftning. Av denna grupp dog 128 och många andra lidit någon grad av irreversibel skada på centrala nervsystemet.
Slutligen har ackumuleringen av bly i snöskikten på det gröna islaget över en 200-årsperiod gett ett dramatiskt exempel på ökad förorening med utvecklingen av industri och transport (Southwick, 1976).
5. Dammförorening:
Damm befinner sig för att resa flera tusen kilometer över öken och hav. Luftburna partiklar av den sahara sand sträcker sig över Arabiska havet och når Indien men dammpartiklar ger kärnor för molnbildning. De kan vara olägenhet för vissa industrier som kräver aseptisk och ren miljö, som drogindustrier och livsmedelsverk. De blir ibland hälsorisker eftersom de kan leda till sjukdomar som allergisk astma, bronkit, emfysem och även i lungorna (Das et at., 1981).
Dammföroreningar av luft har dock visat sig kontrolleras av vissa vintergröna växter, gräs och epifytter som orkidéer. Föroreningsforskningslaboratoriet, Högskolan för jordbruk, Högskolan i Calcutta har rapporterat att vissa växter har anmärkningsvärt dammfiltrering, luftrening och luftrenande kapacitet.
I en av undersökningarna har det undersökts att vissa växter med enkla blad som peepal (Ficus riligiosa), pakur (Ficus infectoria), banyan (Ficus benghalensis), teak (Tectona grandis), sal (Shorea robusta), arjuna Terminalia arjuna), mast (Polyalthia longifolia), mango (Mangifera indica) - etc., är bättre dammsamlare än plantorna med blandade blad som gul mohar (Poinclana regia), tamarind (Tamarindus indica). Cassia fistel, neem (Azadirachta indica) (Das etal., 1981).
B. Vissa olika effekter av luftförorening:
Förutom dess patologiska effekter på människan orsakar luftföroreningar följande skador på människan:
1. Den ökade mängden marksvamp och luftföroreningskupoler över städer har orsakat obstruktion av piloter och har fortsatt att vara de viktigaste bidragsgivarna till luftfartygsolyckor.
2. På många områden har luftföroreningar dramatiskt skada både jordbruksgrödor och naturväxter. Smog och luftföroreningar är speciellt skadliga för tallskog, lastbilsgrödor, citruslundar, lök- och sellerifält och fältväxter av alfa-alfa och sötmajs. Turk et al., 1974, har beräknat en årlig förlust på en miljard dollors på grund av att vegetationen förstörs genom luftföroreningar i USA
3. Det har skett skörd på lantbruksboskap, särskilt från luftburna fluor- och arsenikföroreningar. Överdrivna fluorföreningar som har förorenat foder genom utbrott har ibland orsakat nötkreatur att utveckla fluoros, en onormal förkalkning av ben som leder till lameness (Turk et al., 1974).
4. Luftföroreningar tar också sin vägtull av byggnader och andra konstgjorda föremål. När fukt ackumuleras i förorenad luft bildar svaveldioxid, kol och kväveoxider svag svavelsyra, kolsyra och salpetersyra, som är frätande för metaller, sten, färg, gummi, textilier och till och med vissa plaster.
Under hela Europa och i större indiska metropolitiker och städer som Agra, Delhi, Lucknow, Calcutta och Bombay försämras många kända byggnader, monument och konstskatter i en alarmerande takt på grund av erosionella effekter av luftföroreningar.
C. Effekter av luftföroreningar på väder, klimat och atmosfäriska processer:
På bruttolivå orsakar luftföroreningar två globala problem - kontaminering av övre atmosfären och förändring av väder och klimat. Faktum är att föroreningar och befolkningskoncentrationer påverkar lokala vädermönster, som i de välkända fenomenen "värmeöar" runt städerna. Eftersom lokala regnmönster förändras av fördelningen av partikelformiga kärnor i den nedre atmosfären (Brodine, 1973), är det en betydande ökning av nederbörd i och runt städer som beror på luftföroreningar (Thompson, 1975).
Luftföroreningar påverkar också väder på kontinental eller global grund. Många gasformiga föroreningar och fina aerosoler når den övre atmosfären, där de har grundläggande effekter på penetration och absorption av solljus.
Brodine (1973) och vissa andra moderna miljöbiologer anser att ökad partikelförorening kan minska mängden solljusenergi som når jordens yta och därigenom sänka solstrålningen vid jordens yta och producera en kylningseffekt på världsklimat som i slutändan kan utlösa en annan is ålder. Faktum är att Thompson (1975) har rapporterat en minskning av genomsnittliga årstemperaturer i norra halvklotet och en ökning av norra polar iskapten.
Växthuseffekt:
Koldioxid är en naturlig beståndsdel i atmosfären, men koncentrationen ökar i luften med en alarmerande hastighet. En biprodukt av förbränning av fossilt bränsle är inte nödvändigtvis ett förorenande ämne. Det ger endast negativa fysiologiska effekter på mycket höga nivåer.
Det beräknas att ungefär hälften av ingången stannar i atmosfären och den andra hälften av den tas bort av oceanerna och av växter. Den ökade mängden CO 2 i atmosfären visar sig öka jordens temperatur.
De spektrala egenskaperna hos CO2 i atmosfären är sådana att det tenderar att förhindra att långvågsstrålningen (dvs. infraröd värmestrålning) från jorden släpper ut i yttre rymden och avböjer den tillbaka till jorden. Den senare har en ökad temperatur vid ytan (Turk et al., 1974). Detta fenomen kallas atmosfärisk effekt (Lee, 1974) eller växthuseffekten (se Southwick, 1976, Smith, 1977).
De samtidiga kylnings- och uppvärmningseffekterna av luftföroreningar på jorden har ökat variationen i det globala vädermönstret, vilket kan vara ett allvarligt hot mot global livsmedelsproduktion (Thompson, 1975). Nyligen har vissa ekologer försökt korrelera luftföroreningar med allvarliga och långvariga torka, tyngre regn och översvämningar, och allvarligare orkaner och tornados (se Southwick, 1976).
Skalning av ozonparaply av CFM:
Vissa fluorkarbonföreningar som kallas klorfluormetaner eller CFM eller "freon" används som drivmedel i trycksatta aerosolburkar. De är inerta i normala kemiska och fysiska reaktioner, men de ackumuleras i större mängder vid höga höjder och där i stratosfären frisätter dessa inerta gasformiga föreningar (dvs. CFM) kloratomer under påverkan av intensiv kortvågs ultraviolett strålning.
Varje klorkedjek atom reagerar sedan med mer än 1, 000 000 ozolössomer, vilket omvandlar ozon till syre. Minskningen av stratosfärisk ozon möjliggör större penetration av ultraviolett ljus, som intensifierar UV-strålningen vid jordens yta.
Vissa forskare som Ahmed (1975), Brodeur (1975) och Russell (1975) anser att denna intensifierade strålning kommer att orsaka en signifikant ökning av hudcancer och så småningom få dödliga effekter på många organismer, inklusive man.
Stratosfärens skyddande ozonskikt betraktas också av många ekologer som hotas av supersoniska strålar, SST. Jetmotorerna av supersoniska flygplan som flyger i höga höjder släpper ut kväveoxid (NOx) som katalytiskt förstör ozonmolekyler (se Southiwick, 1976).
