Hoe heeft luchtvervuiling invloed op de biota, inclusief de mens?

Luchtvervuiling beïnvloedt de Biota, inclusief de mens!

Eenmaal geïnjecteerd in de atmosfeer, komen verontreinigende stoffen via verschillende routes in de biogeochemische cycli. De lucht boven veel steden kan grote hoeveelheden fijne deeltjes en gasvormige verontreinigingen assimileren en verspreiden zolang de lucht zich kan verplaatsen en verspreiden.

Afbeelding Courtesy: thestar.com/content/dam/thestar/news/world/2013/10/17/air_pollution.jpg

Maar als luchtmassa's boven steden stagneren, accumuleren vervuilende stoffen snel en verslechteren de luchtkwaliteit, wat veel ademhalingsziekten bij mensen en andere dieren veroorzaakt. Luchtverontreinigende stoffen stapelen zich ook op tijdens temperatuurinversies, wanneer koelere oppervlaktelagen van lucht vast komen te zitten onder warme bovenlagen.

In deze situaties voorkomen de bovenste lagen warme lucht de verticale opkomst en verspreiding van verontreinigende stoffen die in de buurt van de grond worden gehouden. Temperatuurinversies komen vaak voor in steden die worden omringd door bergen of worden begrensd door bergen aan de luwe kant.

Verder bereikt een deel van de luchtverontreinigende stoffen land als droge neerslag; het kan dan verschillende voedingscycli en voedselketens door water en bodem binnendringen. Andere luchtverontreinigende stoffen reageren chemisch of fotochemisch met elkaar en produceren secundaire verontreinigende stoffen zoals zwavelzuur, ozon en peroxyacetylnitraat of PAN.

Spuitbussen en andere vormen van fijne deeltjes werken als condensatie-kernen, waaraan in de lucht aanwezige waterdampen zich snel omringen om druppels mist of regen te vormen.

Bovendien hebben verschillende luchtverontreinigende stoffen de flora, fauna en het klimaat van een bepaald gebied op verschillende manieren ongunstig beïnvloed en zijn enkele van de gemeenschappelijke luchtverontreinigende stoffen en hun specifieke effecten op de mens, de vegetatie, het klimaat, enz. Als volgt besproken:

A. Algemene pathologische effecten van luchtverontreiniging:

Ernstige luchtvervuiling beïnvloedt de gezondheid van de mens en veroorzaakt veel dodelijke ziektes. Er zijn bijvoorbeeld longaandoeningen bij werknemers die zijn blootgesteld aan beroepsrisico's, zoals de zwarte longziekte bij kolenmijnwerkers die gedurende vele jaren mijnstof hebben geïnhaleerd; of asbestose bij pijpfitters en isolatiearbeiders, blootgesteld aan asbestvezels in de lucht.

Zoals vermeld in tabel 25T, is gebleken dat een verscheidenheid aan luchtverontreinigende stoffen veel menselijke ziektes veroorzaakt, zoals emfyseem, chronische bronchitis, pollenallergieën en longkanker, vooral bij stedelingen. Mountain et al., (1968) meldden dat luchtvervuiling door deeltjes en koolmonoxide in New York stad ademhalingsproblemen veroorzaakt bij kinderen jonger dan 8 jaar.

Becker et al. (1968) hebben onderzocht dat in veel Amerikaanse steden langs de oostkust de frequenties van bronchitis, hoest, keelpijn, piepende ademhaling, oogirritaties en algemene gezondheidsproblemen bij mensen opliepen toen het luchtvervuilingsniveau toenam.

Enkele van de significante luchtverontreinigende stoffen die direct of indirect economisch verlies voor mannen veroorzaken, zijn als volgt:

1. Zwaveldioxide:

Een van de gemeenschappelijke gasvormige luchtverontreinigende stoffen waarvan bekend is dat ze schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid, is zwaveldioxide of SO ₂ . Het is voornamelijk afkomstig van de verbranding van kolen en aardolie en het irriteert over het algemeen het ademhalingsepitheel en belemmert de normale ademhaling. SO ₂ veroorzaakt ook bij hoesten, faryngitis, oogirritatie en hoofdpijn bij de mens.

Wanneer er ernstige SO ₂ -vervuiling optreedt, blijken het sterftecijfer en bronchiale astma te stijgen en in het verleden veroorzaakte het rampen zoals Maasvallei in 1930 in België; Donora, in 1938; Londen, in 1952; en New York en Tokio in de jaren zestig (zie Southwick, 1976).

Verder blijft SO2 in de atmosfeer niet lang in de gasvormige toestand, maar zeer snel reageert het met vocht om zwavelzuur of H2S04 te vormen. Zwavelzuur veroorzaakt veel ademhalingsziekten bij de mens en veroorzaakt ook zure regenval over delen van de aarde.

In Scandinavië, stroomafwaarts van de industriële centra van Groot-Brittannië en het Ruhrgebied, is de zuurgraad van de regenval sinds 1966 met een factor 200 toegenomen, met pH-waarden zo laag als 28 geregistreerd (Oden en Ahl, 1970).

Dit zure regenwater heeft de zuurgraad van Scandinavische stromen verhoogd, waardoor de reproductie van zalm wordt verstoord en de zalmrunderen worden vernietigd. Het verminderde de bosgroei en verhoogde de hoeveelheid calcium en andere voedingsstoffen die uit landbouwgrond lekten.

Planten die zijn blootgesteld aan atmosferische zwavel, worden direct gewond of gedood. Blootstelling van planten aan een lage verontreiniging van SO ₂ kan zowel acuut als chronisch letsel veroorzaken. Verwonding aan planten wordt grotendeels veroorzaakt door zure aëroolen tijdens perioden van mistig weer, lichte regen of periodes met hoge relatieve vochtigheid en gematigde temperaturen. Dennen zijn gevoeliger dan breedbladige bomen en reageren door gedeeltelijke ontbladering en verminderde groei.

2. Koolmonoxide:

Een andere belangrijke gasvormige luchtverontreinigende stof die schadelijk is voor de menselijke gezondheid is koolmonoxide of CO. Het komt voornamelijk vrij uit de benzinemotor en verbranding van steenkool. Koolmonoxide combineert met hemoglobine in menselijk bloed om carboxyhemoglobine te vormen, wat zuurstoftransport schaadt.

De functie van het zenuwstelsel kan worden beïnvloed bij concentraties van 2% tot 5% carboxyhemoglobine die optreden na het inademen van lucht met slechts 30 ppm koolmonoxide (Bodkin, 1974). Het probleem wordt aanzienlijk vergroot door het roken van sigaretten.

De symptomen van CO-vergiftiging op een laag niveau zijn kortere reactietijden, psychomotorische stoornissen, hoofdpijn, duizeligheid en vermoeidheid. In meer gevorderde stadia komen misselijkheid, oorsuizen, hartkloppingen, druk in de borst en ademhalingsmoeilijkheden voor.

3. Stikstofoxiden en fotochemische smog:

De stikstofoxiden zijn de belangrijkste verontreinigende gassen in de lucht die ontstaan ​​door verbranding van fossiele brandstoffen in auto's en elektriciteitscentrales. Het meest voorkomende type stikstofhoudende luchtverontreiniging is stikstofoxide of NO ₂ . In de atmosfeer wordt stikstofdioxide gereduceerd door ultraviolet licht tot stikstofmonoxide en atomaire zuurstof:

NO ₂ → NO + O

Atomaire zuurstof reageert met zuurstof om ozon te vormen:

O ₂ + O → O ₃

Ozon reageert met stikstofmonoxide om stikstofdioxide en zuurstof te vormen, waardoor de cyclus wordt afgesloten:

NO + O ₃ → NO ₂ + O ₂

Soms, in de aanwezigheid van zonlicht, reageert atomische zuurstof van de fotochemische reductie van NO ₂ ook met een aantal reactieve koolwaterstoffen (zoals methaan, ethaan, tolueen enz., Die allemaal afkomstig zijn van verbranding van fossiele brandstoffen of direct van planten ) om reactieve tussenproducten te vormen die radicalen worden genoemd.

Deze radicalen nemen vervolgens deel aan een reeks van reacties om nog meer radicalen te vormen die worden gecombineerd met zuurstof, koolwaterstoffen en NO ₂ . Dientengevolge wordt stikstofdioxide geregenereerd, verdwijnt stikstofoxide, wordt ozon opgehoopt en worden een aantal secundaire verontreinigende stoffen gevormd, zoals formaldehyde, aldehyde en peroxyacetylnitraat of PAN (C ₂ H ₃ O ₅ N). Al deze vormen samen een fotochemische smog.

Stikstofoxide en secundaire verontreinigende stoffen zijn schadelijk voor mens en plant. NO ₂, een scherp gas dat een bruine waas produceert, veroorzaakt neus- en oogirritaties en pulmonair ongemak. Lagere concentraties van ozon irriteren de neus en keel, terwijl hogere concentraties ervan de keel doen uitdrogen, hoofdpijn en ademhalingsmoeilijkheden veroorzaken.

Ozon, PAN en stikstofdioxide beschadigen vele vormen van plantaardig leven, vernietigen de cellen van bladeren, beschadigen de chloroplasten en verstoren de metabolische processen van de plant.

4. Lead:

Lood wordt voornamelijk in auto-uitlaatgassen in de atmosfeer geïnjecteerd en blijkt milieuvervuiling op lange termijn te veroorzaken. Autobenzine bevat tetraethyllood [(CH ₃ CH ₂ ) ₄ Pb] dat bij verbranding in de atmosfeer komt. In de regen- en grondmonsters van stedelijke gebieden zijn grote concentraties lood waargenomen.

Langs de weg gelegen planten en weidemuizen die langs belangrijke snelwegen leven, blijken hoge concentraties lood in hun weefsels te bevatten en dit heeft een sub dodelijk effect op de gezondheid en levensduur van het dier.

Verkeerspolitie-agenten en anderen die langdurig te maken hebben met druk verkeer hebben een hoger dan gemiddeld niveau van lood in hun bloed. Geschat wordt dat 30 tot 50% van het geïnhaleerde lood in het lichaam wordt opgenomen en dat deze in de lucht aanwezige loodverbindingen leiden tot loodvergiftiging.

Verder leidde het gebruik van met lood gevoerde vaten voor het koken en de opslag van wijn tot zware loodbelastingen in de lichamen van Romeinse burgers. Sommigen hebben de teloorgang van het Romeinse Rijk toegeschreven aan chronische loodvergiftiging. In feite heeft analyse van botten van Romeinse burgers hoge loodconcentraties aan het licht gebracht (zie Kimball, 1975).

Ook hebben bepaalde verven en stopverf belangrijke componenten van lood en zijn er gevallen waarin loodvergiftiging optreedt als gevolg van beroepsmatige blootstelling van schilders en ook aan kinderen die gewoonlijk of per ongeluk scheuren en schillen van oude verven knabbelen. Hoewel 90-95% van de ingenomen lead onoplosbaar is en snel wordt geëlimineerd, komt de rest wel in het bloed en de weefsels, inclusief bot. Loodniveaus van 20-40 μg per 100 g bloed (0, 2-0, 4 ppm) worden als normaal en onschadelijk beschouwd voor stedelingen.

Beide looddoses van 0, 8 ppm in volwassen menselijk bloed veroorzaken duidelijke symptomen zoals anemie, nierziekte en convulsies. Bij kinderen echter kan 0, 6 ppm loodniveau in bloed leiden tot vergiftiging en uiteindelijk overlijden.

Voor een geval, van 1954 tot 1967, werden 2018 kinderen in New York behandeld voor loodvergiftiging. Van deze groep stierven er 128 en vele anderen leden een zekere mate van onomkeerbare schade aan het centrale zenuwstelsel.

Ten slotte heeft de accumulatie van lood in de sneeuwlagen van de Groenlandse ijskap over een periode van 200 jaar een dramatisch voorbeeld opgeleverd van toenemende vervuiling met de ontwikkeling van industrie en transport (Southwick, 1976).

5. Stofvervuiling:

Stof blijkt duizenden kilometers te reizen, door woestijnen en zeeën. Luchtgedragen deeltjes van het Saharazand passeren de Arabische Zee en bereiken India, hoewel stofdeeltjes kernen leveren voor wolkenvorming, ze kunnen hinder veroorzaken voor bepaalde industrieën die een aseptische en schone omgeving nodig hebben, zoals de farmaceutische industrie en voedselverwerkende fabrieken. Ze worden soms gezondheidsrisico's omdat ze kunnen leiden tot ziekten zoals allergisch astma, bronchitis, emfyseem en zelfs ibissen van de longen (Das et al., 1981).

Echter, stofvervuiling van lucht blijkt te worden beheerst door bepaalde groenblijvende planten, grassen en epifyten zoals orchideeën. Pollution Research Laboratory, College of Agriculture, University of Calcutta heeft gemeld dat bepaalde fabrieken opmerkelijke stof-filterende, luchtzuiverende en luchtzuiverende capaciteiten hebben.

In een van de studie is onderzocht dat bepaalde planten met eenvoudige bladeren zoals peepal (Ficus riligiosa), pakur (Ficus infectoria), banyan (Ficus benghalensis), teak (Tectona grandis), sal (Shorea robusta), arjuna ( Terminalia arjuna), mast (Polyalthia longifolia), mango (Mangifera indica) -, enz., Zijn betere stofafscheiders dan de planten met samengestelde bladeren zoals gulmohar (Poinclana regia), tamarinde (Tamarindus indica). Cassia-fistel, neem (Azadirachta indica) (Das et al., 1981).

B. Bepaalde diverse effecten van luchtverontreiniging:

Naast de pathologische effecten op de mens veroorzaakt luchtvervuiling volgende soorten schade aan de mens:

1. De toegenomen hoeveelheid grondwaas en luchtvervuilingskoepels boven steden hebben het zicht op piloten belemmerd en zijn de belangrijkste oorzaken geweest van vliegtuigongelukken.

2. In veel gebieden heeft luchtverontreiniging dramatische schade aan zowel landbouwgewassen als natuurlijke plantengemeenschappen. Smog en luchtvervuiling blijken specifiek pijnbomen, tuinbouwgewassen, citrusbomen, uien- en selderijvelden en veldgewassen van alfa-alfa en suikermaïs te beschadigen. Turk et al., 1974, schatten een jaarlijks verlies van één miljard dolloten als gevolg van vernietiging van vegetatie door luchtverontreiniging in de VS.

3. Er is schade aangericht door vee in de landbouw, met name door in de lucht aanwezige fluoride en arseenverontreiniging. Overmatige fluorverbindingen die vervuild voedsel hebben door fall-out hebben soms veroorzaakt dat het vee fluorose ontwikkelde, een abnormale calcificatie van botten die leidt tot kreupelheid (Turk et al., 1974).

4. Luchtvervuiling neemt ook zijn tol van gebouwen en andere door de mens gemaakte voorwerpen. Wanneer vocht zich ophoopt in verontreinigde lucht, vormen de oxiden van zwavel, koolstof en stikstof zwak zwavelzuur, koolzuur en salpeterzuur, die corrosief zijn voor metalen, steen, verf, rubber, textiel en zelfs sommige kunststoffen.

In heel Europa en in grote Indiase metropolieten en steden zoals Agra, Delhi, Lucknow, Calcutta en Bombay, nemen veel beroemde gebouwen, monumenten en kunstschatten in een alarmerend tempo af vanwege de erosie-effecten van luchtvervuiling.

C. Effecten van luchtverontreiniging op het weer, het klimaat en atmosferische processen:

Op bruto niveau veroorzaakt luchtverontreiniging twee wereldwijde problemen - besmetting van de bovenste atmosfeer en de verandering van weer en klimaat. In feite beïnvloeden pollutie- en bevolkingsconcentraties lokale weerpatronen, zoals in de bekende fenomenen van 'hitte-eilanden' rond steden. Omdat de lokale neerslagpatronen worden veranderd door de verspreiding en een overvloed aan deeltjeskernen in de lagere atmosfeer (Brodine, 1973), is er een significante toename van neerslag in en rond steden als gevolg van luchtvervuiling (Thompson, 1975).

Luchtverontreiniging heeft ook invloed op het weer op een continentale of wereldwijde basis. Veel gasvormige verontreinigingen en fijne aerosolen bereiken de bovenste atmosfeer, waar ze basiseffecten hebben op de penetratie en absorptie van zonlicht.

Brodine (1973) en bepaalde andere moderne milieu-biologen zijn van mening dat toenemende deeltjesvervuiling de hoeveelheid zonlichtenergie die het aardoppervlak bereikt, kan verminderen, waardoor de zonnestraling aan het aardoppervlak afneemt en een koelend effect op het wereldklimaat ontstaat, wat uiteindelijk een nieuw ijs kan veroorzaken leeftijd. Thompson (1975) heeft zelfs een daling van de gemiddelde jaartemperaturen op het noordelijk halfrond gemeld en een stijging van de noordpoolkap.

Broeikaseffect:

Koolstofdioxide is een natuurlijk bestanddeel van de atmosfeer, maar de concentratie neemt met een alarmerende snelheid toe in de lucht. Een bijproduct van het verbranden van fossiele brandstof, het is niet noodzakelijkerwijs een verontreinigende stof. Het produceert alleen op zeer hoge niveaus nadelige fysiologische effecten.

Er wordt geschat dat ongeveer de helft van de input in de atmosfeer blijft en de andere helft wordt verwijderd door de oceanen en planten. De verhoogde hoeveelheid CO ₂ in de atmosfeer blijkt de temperatuur van de aarde te verhogen.

De spectrale eigenschappen van CO ₂ in de atmosfeer zijn zodanig dat het de neiging heeft te voorkomen dat de lange golfstralen (dwz infrarode warmtestraling) van de aarde naar de ruimte ontsnappen en deze terug naar de aarde afbuigen. De laatste heeft een verhoogde temperatuur aan het oppervlak (Turk et al., 1974). Dit fenomeen wordt atmosferisch effect (Lee, 1974) of broeikaseffect genoemd (zie Southwick, 1976, Smith, 1977).

De gelijktijdige koeling en verwarmingseffecten van luchtvervuiling op aarde hebben de variabiliteit in de wereldwijde weerpatronen vergroot, wat een ernstige bedreiging kan zijn voor de mondiale voedselproductie (Thompson, 1975). Onlangs hebben bepaalde ecologen geprobeerd om luchtverontreiniging te correleren met ernstige en langdurige droogte, zwaardere regens en overstromingen, en meer serieuze orkanen en tornado's (zie Southwick, 1976).

Peeling van ozonparaplu door CFM's:

Bepaalde fluorkoolstofverbindingen die chloorfluormethanen of CFM's of "freon" worden genoemd, worden gebruikt als drijfgassen in onder druk staande aerosolblikken. Ze zijn inert in normale chemische en fysische reacties, maar ze worden in grotere hoeveelheden op grote hoogten geaccumuleerd en daar in de stratosfeer geven deze inerte gasvormige verbindingen (dwz CFM's) chlooratomen af ​​onder de invloed van intense kortegolf-ultraviolette straling.

Elk atoom van de chloorketen reageert dan met meer dan 1, 00.000 moleculen ozon, waarbij ozon wordt omgezet in zuurstof. De vermindering van ozon in de stratosfeer maakt een grotere penetratie van ultraviolet licht mogelijk, wat de UV-straling op het aardoppervlak intensiveert.

Sommige wetenschappers zoals Ahmed (1975), Brodeur (1975) en Russell (1975) zijn van mening dat deze geïntensiveerde straling een aanzienlijke toename van huidkanker zal veroorzaken en uiteindelijk dodelijke effecten zal hebben op veel organismen, waaronder de mens.

De beschermende ozonlaag van de stratosfeer wordt door veel ecologen ook beschouwd als bedreigd door supersonische jets, de SSTs. De straalmotoren van supersonische vliegtuigen die op grote hoogte vliegen, geven stikstofoxide (NO _x ) af, dat ozonmoleculen katalytisch vernietigt (zie Southiwick, 1976).