Luchtverontreinigende stoffen: typen, bronnen, effecten en regeling van luchtverontreinigende stoffen

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de soorten, bronnen, effecten en beheersing van luchtvervuiling!

Luchtvervuiling is een verandering in het fysische, chemische en biologische kenmerk van lucht die schadelijke effecten heeft op mensen en andere organismen. Het uiteindelijke resultaat is een verandering in de natuurlijke omgeving en / of het ecosysteem.

Afbeelding met dank aan: giglig.com/wp-content/uploads/2011/05/pollution.jpg

De stoffen die verantwoordelijk zijn voor het veroorzaken van luchtvervuiling worden luchtvervuiling genoemd. Deze luchtverontreinigende stoffen kunnen natuurlijk zijn (bijv. Bosbranden) of synthetisch (door de mens gemaakt); ze kunnen de vorm hebben van gas, vloeistof of vaste stof.

1. Soorten luchtverontreinigende stoffen:

Een luchtverontreinigende stof staat bekend als een stof in de lucht die schade kan toebrengen aan mens en milieu. Verontreinigende stoffen kunnen de vorm hebben van vaste deeltjes, vloeistofdruppels of gassen. Bovendien kunnen ze natuurlijk of door de mens gemaakt zijn. Verontreinigende stoffen kunnen worden geclassificeerd als primair of secundair. Gewoonlijk zijn primaire verontreinigende stoffen stoffen die direct uit een proces worden uitgestoten, zoals as van een vulkaanuitbarsting, het koolmonoxidegas van uitlaatgassen van een motorvoertuig of zwaveldioxide dat vrijkomt uit fabrieken.

Secundaire verontreinigende stoffen worden niet rechtstreeks uitgestoten. In plaats daarvan vormen ze zich in de lucht wanneer primaire verontreinigende stoffen reageren of interageren. Een belangrijk voorbeeld van een secundaire verontreinigende stof is ozon op leefniveau - een van de vele secundaire verontreinigende stoffen die deel uitmaken van fotochemische smog.

Belangrijke primaire verontreinigende stoffen die door menselijke activiteiten worden geproduceerd, zijn onder meer:

ik. Zwaveloxiden (SO _x ):

SO ₂ wordt geproduceerd door vulkanen en in verschillende industriële processen. Omdat steenkool en aardolie vaak zwavelverbindingen bevatten, produceert hun verbranding zwaveldioxide. Verdere oxidatie van S02, gewoonlijk in de aanwezigheid van een katalysator zoals N02, vormt H2S04 en dus zure regen. Dit is een van de redenen tot bezorgdheid over de milieu-impact van het gebruik van deze brandstoffen als energiebron.

ii. Stikstofoxiden (NO _x ):

Vooral stikstofdioxide wordt uitgestoten door verbranding bij hoge temperatuur. Stikstofdioxide is de chemische verbinding met de formule N0 ₂ . Het is verantwoordelijk voor fotochemische smog, zure regen enz.

iii. Koolmonoxide:

Het is een kleurloos, geurloos, niet-irriterend maar zeer giftig gas. Het is een product door onvolledige verbranding van brandstof zoals aardgas, steenkool of hout. De uitlaatgassen van voertuigen zijn een belangrijke bron van koolmonoxide.

iv. Kooldioxide (CO ₂ ):

Een broeikasgas dat wordt uitgestoten door verbranding, maar ook een gas is dat van vitaal belang is voor levende organismen. Het is een natuurlijk gas in de atmosfeer.

v. Vluchtige organische stoffen:

VOS zijn een belangrijke verontreinigende stof in de buitenlucht. In dit veld worden ze vaak verdeeld in de afzonderlijke categorieën methaan (CH ₄ ) en niet-methaan (NMVOS). Methaan is een uiterst efficiënt broeikasgas dat bijdraagt ​​aan een betere opwarming van de aarde.

Andere koolwaterstof-VOC's zijn ook significante broeikasgassen via hun rol in het creëren van ozon en het verlengen van de levensduur van methaan in de atmosfeer, hoewel het effect varieert afhankelijk van de lokale luchtkwaliteit. Binnen de NMVOS worden de aromatische verbindingen benzeen, tolueen en xyleen vermoed kankerverwekkende stoffen en kunnen ze leiden tot leukemie door langdurige blootstelling. 1, 3-butadieen is een andere gevaarlijke verbinding die vaak wordt geassocieerd met industrieel gebruik.

vi. Fijn stof:

Deeltjes, ook wel aangeduid als deeltjes (PM) of fijne deeltjes, zijn kleine deeltjes vaste of vloeibare gesuspendeerd in een gas. Daarentegen verwijst aerosol naar deeltjes en het gas samen. Bronnen van fijnstof kunnen door de mens gemaakt of natuurlijk zijn.

Sommige deeltjes komen van nature voor, afkomstig van vulkanen, stofstormen, bos- en graslandbranden, levende vegetatie en zeespray. Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen in voertuigen, krachtcentrales en verschillende industriële processen, genereren ook aanzienlijke hoeveelheden aërosolen.

Over de hele wereld zijn antropogene aerosolen, die door menselijke activiteiten zijn gemaakt, momenteel verantwoordelijk voor ongeveer 10 procent van de totale hoeveelheid aërosolen in onze atmosfeer. Verhoogde niveaus van fijne deeltjes in de lucht zijn gekoppeld aan gezondheidsrisico's zoals hartaandoeningen, veranderde longfunctie en longkanker.

vii. Aanhoudende vrije radicalen - verbonden met fijne deeltjes in de lucht kunnen cardiopulmonale ziekten veroorzaken.

viii. Giftige metalen - zoals lood, cadmium en koper.

ix. Chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) - schadelijk voor de ozonlaag die wordt uitgestoten door producten die momenteel niet meer worden gebruikt.

X. Ammonia (NH ₃ ) - uitgestoten door agrarische processen. Ammoniak is een verbinding met de formule NH ₃ . Het wordt normaal gesproken aangetroffen als een gas met een karakteristieke doordringende geur. Ammoniak draagt ​​aanzienlijk bij aan de voedingsbehoeften van terrestrische organismen door als een voorloper van voedingsmiddelen en meststoffen te dienen. Ammoniak, direct of indirect, is ook een bouwsteen voor de synthese van veel geneesmiddelen. Hoewel ammonia bij breed gebruik zowel bijtend als gevaarlijk is.

xi. Geuren - zoals van afval, riolering en industriële processen

XII. Radioactieve verontreinigende stoffen - geproduceerd door nucleaire explosies, oorlogsexplosieven en natuurlijke processen zoals het radioactief verval van radon.

Secundaire verontreinigende stoffen omvatten:

ik. Deeltjesvormig materiaal gevormd uit gasvormige primaire verontreinigende stoffen en verbindingen in fotochemische smog. Smog is een soort luchtvervuiling; het woord "smog" is een samenvoeging van rook en mist. Klassieke smog is het gevolg van grote hoeveelheden verbranding van kolen in een gebied veroorzaakt door een mengsel van rook en zwaveldioxide. Moderne smog komt meestal niet van steenkool, maar van voertuig- en industriële emissies die in de atmosfeer worden beïnvloed door zonlicht om secundaire verontreinigende stoffen te vormen die ook worden gecombineerd met de primaire emissies om fotochemische smog te vormen.

ii. Ozon op leefniveau (O ₃ ) gevormd uit NO _x en VOS. Ozon (O ₃ ) is een belangrijk bestanddeel van de troposfeer (het is ook een belangrijk bestanddeel van bepaalde regio's van de stratosfeer die gewoonlijk de ozonlaag wordt genoemd). Fotochemische en chemische reacties waarbij het wordt gebruikt, drijven veel van de chemische processen aan die overdag en 's nachts in de atmosfeer voorkomen. Bij abnormaal hoge concentraties veroorzaakt door menselijke activiteiten (grotendeels de verbranding van fossiele brandstof), is het een verontreinigende stof en een bestanddeel van smog.

iii. Peroxyacetylnitraat (PAN) - op dezelfde manier gevormd uit NO _x en VOC's.

2. Bronnen van luchtvervuiling:

Bronnen van luchtverontreiniging verwijzen naar de verschillende locaties, activiteiten of factoren die verantwoordelijk zijn voor het vrijkomen van verontreinigende stoffen in de atmosfeer. Deze bronnen kunnen worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën die zijn:

Antropogene bronnen (menselijke activiteit) hadden voornamelijk betrekking op het verbranden van verschillende soorten brandstof:

ik. "Stationaire bronnen" omvatten rookstapels van energiecentrales, productiefaciliteiten (fabrieken) en afvalverbrandingsovens, evenals ovens en andere soorten brandstofverbrandende verwarmingsinrichtingen.

ii. "Mobiele bronnen" omvatten motorvoertuigen, zeeschepen, vliegtuigen en het effect van geluid enz.

iii. Chemicaliën, stof en gecontroleerde verbrandingsmethoden in landbouw- en bosbouwbeheer. Gecontroleerde of voorgeschreven verbranding is een techniek die soms wordt gebruikt bij bosbeheer, landbouw, herstel van prairie of broeikasgasemissies. Vuur is een natuurlijk onderdeel van zowel bos- als graslandecologie en gecontroleerd vuur kan een hulpmiddel zijn voor boswachters. Gecontroleerde verbranding stimuleert de ontkieming van sommige begeerlijke bosbomen, waardoor het bos wordt vernieuwd.

iv. Dampen van verf, haarlak, vernis, spuitbussen en andere oplosmiddelen.

v. Afvalafzetting op stortplaatsen, die methaan genereren. Methaan is niet toxisch; het is echter licht ontvlambaar en kan explosieve mengsels vormen met lucht. Methaan is ook een verstikking en kan zuurstof in een afgesloten ruimte verdringen. Verstikking of verstikking kan het gevolg zijn als de zuurstofconcentratie door verplaatsing tot minder dan 19, 5% wordt verlaagd.

v. Militaire, zoals kernwapens, giftige gassen, bacteriologische oorlogsvoering en raketten.

Natuurlijke bronnen:

ik. Stof van natuurlijke bronnen, meestal grote stukken land met weinig of geen vegetatie.

ii. Methaan, uitgestoten door de vertering van voedsel door dieren, bijvoorbeeld vee.

iii. Radongas van radioactief verval in de aardkorst. Radon is een kleurloos, geurloos, natuurlijk voorkomend, radioactief edelgas dat wordt gevormd door het verval van radium. Het wordt beschouwd als een gevaar voor de gezondheid. Radongas uit natuurlijke bronnen kan zich ophopen in gebouwen, vooral in afgesloten ruimtes zoals de kelder en het is de tweede meest voorkomende oorzaak van longkanker, na het roken van sigaretten.

iv. Rook en koolmonoxide van bosbranden.

v. Vulkanische activiteit, die zwavel, chloor en asdeeltjes produceren.

3. Effecten van luchtverontreinigende stoffen:

Er zijn verschillende schadelijke effecten van de luchtverontreinigende stoffen:

ik. Koolmonoxide (bron- Auto-uitlaat, fotochemische reacties in de atmosfeer, biologische oxidatie door mariene organismen, enz.) - Beïnvloedt de ademhalingsactiviteit omdat hemoglobine meer affiniteit heeft voor CO dan voor zuurstof. CO combineert dus met HB en vermindert dus de zuurstof-dragende capaciteit van bloed. Dit resulteert in wazig zien, hoofdpijn, bewusteloosheid en de dood als gevolg van verstikking (gebrek aan zuurstof).

ii. Koolstofdioxide (bron- koolstofverbranding van fossiele brandstoffen, uitputting van bossen (die overtollige koolstofdioxide verwijderen en helpen bij het handhaven van de zuurstof-koolstofdioxideverhouding) - veroorzaakt opwarming van de aarde.

iii. Zwaveldioxide (bronindustrieën, verbranding van fossiele brandstoffen, bosbranden, elektriciteitscentrales, smelterijen, industriële ketels, petroleumraffinaderijen en vulkaanuitbarstingen) - Ademhalingsproblemen, ernstige hoofdpijn, verminderde productiviteit van planten, vergeling en verkorte opslagtijd voor papier, vergeling en schade aan kalksteen en marmer, schade aan het leer, verhoogde corrosiesnelheid van ijzer, staal, zink en aluminium.

iv. Koolwaterstoffen Poly-nucleaire aromatische verbindingen (PAC) en poly-nucleaire aromatische koolwaterstoffen (PAK's) (bron - Uitlaten en industrieën van auto's, lekkende brandstoftanks, uitloging van stortplaatsen voor giftig afval en koolteerbekleding van sommige watertoevoerleidingen) - Carcinogeen (kan leukemie veroorzaken).

v. Chloorfluorkoolstoffen (CFK's) (bron- koelkasten, airconditioners, schuim-scheerschuim, spuitbussen en reinigingsoplosmiddelen) - Vernietig de ozonlaag, waardoor schadelijke UV-straling de atmosfeer kan binnendringen. De ozonlaag beschermt de aarde tegen de ultraviolette stralen die door de zon worden neergezonden. Als de ozonlaag wordt uitgeput door menselijk handelen, kunnen de effecten op de planeet catastrofaal zijn.

vi. Stikstofoxiden (bron: uitlaten van auto's, verbranding van fossiele brandstoffen, bosbranden, elektriciteitscentrales, smelterijen, industriële boilers, aardolieraffinaderijen en vulkaanuitbarstingen) - Vormt fotochemische smog, veroorzaakt bij hogere concentraties bladschade of beïnvloedt de fotosynthetische activiteiten van planten en veroorzaakt ademhalingsproblemen bij zoogdieren.

vii. Deeltjesmaterie Loodhaliden (loodverontreiniging) (bron- Verbranding van gelode benzineproducten) - Giftig effect bij de mens.

viii. Asbestdeeltjes (bron - Mijnbouwactiviteiten) - Asbestose - een kankergezwel van de longen.

ix. Siliciumdioxide (bron - Steenhouwerij, aardewerk, glasindustrie en cementindustrie) - Silicose, een kankerziekte.

X. Kwik (bron verbranding van fossiele brandstoffen en planten) -brein en nierschade.

Luchtverontreinigende stoffen beïnvloeden planten door huidmondjes binnen te dringen (bladporiën waardoor gassen diffunderen), chlorofyl te vernietigen en de fotosynthese te beïnvloeden. Gedurende de dag staan ​​de huidmondjes wijd open om fotosynthese te vergemakkelijken. Luchtverontreinigende stoffen beïnvloeden overdag planten door het blad meer dan 's nachts door deze huidmondjes te dringen.

Verontreinigende stoffen eroderen ook wasachtige coating van de bladeren, de cuticula. Cuticula voorkomt overmatig waterverlies en schade door ziekten, plagen, droogte en vorst. Schade aan de bladstructuur veroorzaakt necrose (dode delen van het blad), chlorose (verlies of vermindering van chlorofyl veroorzaakt vergeling van het blad) of epinasty (naar beneden krullen van blad) en abscissie (laten vallen van bladeren).

Deeltjes die op bladeren worden afgezet, kunnen afzettingen vormen en de huidmondjes verstoppen en ook de beschikbaarheid van zonlicht verminderen. De schade kan leiden tot de dood van de plant. S02 veroorzaakt bleaching van bladeren, chlorose, verwonding en necrose van bladeren. N02 resulteert in toegenomen abscissie en onderdrukte groei. O3 veroorzaakt vlekken op het bladoppervlak, voortijdige veroudering, necrose en bleken.

Peroxyacetylnitraat (PAN) veroorzaakt verzilvering van het onderste bladoppervlak, schade aan jonge en gevoeliger bladeren en onderdrukte groei. Fluoriden veroorzaken necrose van bladpunt, terwijl ethyleen resulteert in epinasty, bladabscisie en het laten vallen van bloemen.

4. Controle van luchtverontreiniging:

De volgende items worden vaak gebruikt als apparatuur voor verontreinigingsbeheersing door industrie- of transportinrichtingen. Ze kunnen verontreinigingen vernietigen of ze verwijderen uit een uitlaatstroom voordat deze in de atmosfeer wordt uitgestoten.

ik. Particulate Control:

Mechanische collectoren (stofcyclonen, multicyclonen) - Cycloonscheiding is een methode voor het verwijderen van deeltjes uit een lucht-, gas- of waterstroom, zonder het gebruik van filters, door vortexscheiding. Rotatie-effecten en zwaartekracht worden gebruikt om mengsels van vaste stoffen en vloeistoffen te scheiden.

Een roterende (lucht) stroom met hoge snelheid wordt tot stand gebracht in een cilindrische of conische houder die een cycloon wordt genoemd. Lucht stroomt in een spiraalpatroon, beginnend aan de bovenkant (breed uiteinde) van de cycloon en eindigend op het onderste (smalle) uiteinde voordat de cycloon in een rechte stroom door het centrum van de cycloon en uit de top wordt verlaten.

Grotere (dichtere) deeltjes in de roterende stroom hebben te veel traagheid om de strakke bocht van de stroom te volgen en de buitenmuur te raken, die vervolgens naar de bodem van de cycloon valt waar ze kunnen worden verwijderd.

In een kegelvormig systeem, terwijl de roterende stroming naar het smalle einde van de cycloon beweegt, wordt de rotatiestraal van de stroom verminderd, waardoor kleinere en kleinere deeltjes worden gescheiden. De cycloongeometrie, samen met de stroomsnelheid, definieert het snijpunt van de cycloon. Dit is de grootte van het deeltje dat met 50% efficiëntie uit de stroom wordt verwijderd. Deeltjes groter dan het snijpunt worden met een grotere efficiëntie en kleinere deeltjes met een lager rendement verwijderd.

ii. Elektrostatische precipitators:

Een elektrostatische precipitator (ESP) of elektrostatische luchtreiniger is een deeltjesverzamelaar die deeltjes verwijdert uit een stromend gas (zoals lucht) met behulp van de kracht van een geïnduceerde elektrostatische lading. Elektrostatische stofvangers zijn uiterst efficiënte filtratieapparaten die de stroom van gassen door het apparaat minimaal belemmeren en die gemakkelijk fijne deeltjes zoals stof en rook uit de luchtstroom kunnen verwijderen.

In tegenstelling tot natte wassers die energie rechtstreeks op het stromende vloeibare medium toepassen, past een ESP alleen energie toe op de deeltjes die worden verzameld en is daarom zeer efficiënt in het energieverbruik (in de vorm van elektriciteit).

iii. Deeltjes scrubbers:

De term natte gaswasser beschrijft een verscheidenheid aan apparaten die verontreinigende stoffen verwijderen uit een ovenrookgas of uit andere gasstromen. In een natte scrubber wordt de verontreinigde gasstroom in contact gebracht met de wasvloeistof, door deze met de vloeistof te besproeien, door deze door een plas vloeistof te duwen, of door een andere contactmethode, om de verontreinigende stoffen te verwijderen.

Het ontwerp van natte wassers of een apparaat voor de beheersing van luchtverontreiniging hangt af van de industriële procesomstandigheden en de aard van de betrokken luchtverontreinigende stoffen. Kenmerken van het inlaatgas en stofeigenschappen (als er deeltjes aanwezig zijn) zijn van primair belang.

Gaswassers kunnen worden ontworpen om deeltjes en / of gasvormige verontreinigingen te verzamelen. Natte wassers verwijderen stofdeeltjes door ze op te vangen in vloeistofdruppels. Natte wassers verwijderen verontreinigende gassen door ze in de vloeistof op te lossen of te absorberen.

Druppeltjes in het inlaatgas van de gaswasser moeten van de uitlaatgasstroom worden gescheiden door middel van een andere inrichting die een misteliminator of meesleepseparator wordt genoemd (deze termen zijn uitwisselbaar). Ook moet de resulterende wasvloeistof worden behandeld voordat deze uiteindelijk wordt ontladen of opnieuw wordt gebruikt in de installatie:

ik. Vervuiling van voertuigen kan worden gecontroleerd door het reguliere afstellen van motoren; vervanging van meer vervuilende oude voertuigen; het installeren van katalysatoren; door motoraanpassing om brandstofefficiënte (arme) mengsels te hebben om CO- en koolwaterstofemissies te verminderen; en langzame en koelere verbranding van brandstoffen om NOx-emissies te verminderen.

ii. Gebruik van kolenarme steenkool in industrieën.

iii. Beperk / wijzig activiteiten die vervuiling veroorzaken, zoals transport en energieproductie.