MONITORING AEROZAGAĐENJA

1. SASTAV VAZDUHA

Atmosfera je gasoviti omotač smese gasova oko Zemljine kugle, koja sve razređenija dopire i do 3.000 km u visinu. Ova smesa gasova sastoji se od azota (78%,1), kiseonika (21%), 0,03% ugljendioksida, argona (0,9%) i promenljivih količina vodene pare . Na ostale gasove otpada 0,04%: neon, helijum, krypton, ksenon, vodonik. U tragovima nalazimo ozon, metan, amonijak, azotni dioksid, sumpordioksid i čestice aerosola.1 Ova mešavina gasova štiti živi svet na Zemlji apsorbovanjem ultravioletnog zračenja i smanjivanjem temperaturnih ekstrema između dana i noći.

Vazduh ima bezbroj primesa – komponenti. On se sastoji od:

1. gasovitih sastojaka 2. vodene pare i 3. veoma sićušnih čvrstih čestica.

Gasoviti sastojci – čist vazduh sadrži mnogobrojne sastojke, a među najvažnijim su:1. azot (N2) - bezbojni gas slabo rastvorljiv u vodi. Inertan je i ne igra direktno

neku ulogu u hemijskim procesima, već u obliku raznih važnih jedinjenja, pa tako ulazi u strukturu mnogih organskih molekula (npr. aminokiseline). Neki mikroorganizmi i biljke vezuju azot iz vazduha.

2. kiseonik (O2) - je najvažniji sastojak vazduha. Stvara se procesom fotosinteze biljaka na kopnu i fitoplanktona u moru. Igra značajnu ulogu u biohemijskim porocesima, pa ulazi u sastav proteina, masti i ugljovodonika.

3. ugljendioksid (CO2) –javlja se kao produkt disanja biljaka, životinja i ljudi, kao i sagorevanjem i raspadom organskog materijala. Stvara se izgaranjem fosilnih goriva i po definiciji nije „zagađivač“, jer nije otrovan, jer se prirodno nalazi u vazduhu i neophodan je za atmosferu.Prilikom apsorpcije i rastvaranja u vodi reaguje dajući ugljenu kiselinu. Količina ovog gasa u vodama mora i okeana nadmašuje 60 puta njegovu količinu u vazduhu. Apsorbuje infracrveno zračenje i bar 50% učestvuje u efektu staklene bašte. Glavni efekti povećane koncentracije CO2 u atmosferi su: povećana fotosintetska aktivnost biljaka i utiče na globalne klimatske uslove, odnosno efekat „staklene bašte“

4. ostatak od 0,94% čine dugi gasovi; helijum, argon, kripton, ksenon..5. Vodena para je stalno prisutna u vazduhu. Za ljudski organizam je

najpovoljnija vlažnost od 50% pri temperaturi 18 - 20°C. Relativna vlažnost predstavlja stepen zasićenosti vazduha vodenom parom, to je odnos između

1 Aerosoli su čestice ili sitne kapljice koje su dispergovane u vazduhu (čvrsti ili tečni aerosoli)

1

postojeće količine vodene pare u vazduhu i maksimalne količine (do 100%) koju bi vazduh, pri određenim uslovima mogao da primi.

6. Čvrste čestice nastaju od raznih ljudskih aktivnosti, kao i nekih prirodnih pojava, kao što su: erupcije vulkana, šumski požari, zemljotresi, peščane oluje i drugo; zatim, ima i nešto sitnih čestica svemirske prašine, pa i mikroorganizama.

Sastav vazduhaNAZIV GASA

Azot (N2)Kiseonlk (O2)

Argon (Ar)Ugljen dioksid(CO2)

Neon (Ne)Helijum (He)

Ugljovodonik (CH4)Kripton (Kr)

Oksidi azota (NO)xKsenon(Xe)Vodonik (H)

Azot dioksid (NO2)Ozon (O3)

sumpordiokstd (SO2)ugljenmonoksjd (CO)

Amonijak (NH3)

1.1 IZVORI ZAGADENJA VAZDUHA

Na sastav i kvalitet vazduha čovek je počeo da deluje tek u nekoliko poslednjih vekova, a ozbiljnije u poslednjih nešto više od 100 godina. Vazduh je danas najviše zagađen u urbanim i industrijskim centrima. Prema podacima Svetske zdravstvene organizacije, danas već više od dve trećine svetskog stanovništva ne diše čist vazduh. Uopšteno, zagađenje vazduha može da bude:2

1. lokalno – vezano za gradove i vece industrijske regione. U okviru gradova ili industrijskih regiona, uže posmatrano, susrećemo se i sa sublokalnim zagađivanjem, jer zagađenje vazduha u nekom većem gradu ili industrijskom regionu, nije ravnomerno raspoređeno.2. globalno – karakteristično za celu atmosferu. Posledica je prethodnog i uslovljeno je vazdušnim strujanjima kojima se zagađen vazduh iz jednih oblasti prenosi u druge, često i veoma udaljene.Zagađivanje atmosfere sadrži tri glavne komponente:

izvor atmosfera receptor (primalac)

Izvori zagađivanja vazduha su brojni i mogu biti prirodni i veštački.

2 Đukanović M.: Ekološki izazov, Beograd: Elit, 1991.

2

Prirodni izvori se najčešće karakterišu ograničenim trajanjem i izraženom lokalnošću (vulkani i požari), mada i prirodno zagađivanje može da u izvesnoj meri ima globalni karakter (primer su mikrobiološka aktivnost u okeanima, aktivnost velikih vulkana). Najveća emisija sumpora je iz okeana, a zatim iz biogenih procesa. Međutim, znatne količine se emituju i iz vulkana u ponekim velikim erupcijama. U ovakvim slučajevima emisija može imati ograničene posledice na celu planetu. Fine čestice prašine i sulfatni aerosoli ubačeni vulkanskim erupcijama u statosferu ostaju tamo duže vreme (vreme depozicije do 5 god.) i mogu dovesti do smanjivanja toplotne energije koja sa Sunca dospeva na Zemlju. Fine čestice prašine i aerosola se prilikom erupcije mogu izbacivati na visinu od 40 - 50 km i vazdušnim strujanjima raznositi na velike udaljenosti čime zagrađivanje dobija globalni karakter. Prilikom erupcije vulkana Krakatau na ostrvu izmedu Jave i Sumatre 1883. god. 2/3 ostrva odletelo je u vazduh odnoseci oko 20 km3

prašine do visine od 30 km. Poginulo je oko 36 000 ljudi. Veštački ili antropogeni izvori. U veštačke izvore zagađivanja spadaju:- individualna ložišta,- kotlarnice i toplane,- termoelektrane,- nuklearne elektrane,- industrijski objekti (naročito hemijske i metaloprerađivačke industrije),- zanatski objekti,- saobraćajna i transportna sredstva.

Tabela 1: Najčešće vrste i izvori zagađujućih materijaVrsta Izvor

CO2Vulkani, sagorevanje fosilnih goriva, životinje.

CO Motori sa unutrašnjim sagorevanjem, bakterije, biljke.

Sumporna jedinjenjaSagorevanje fosilnih goriva, vulkani, morski talasi, hemijska industrija, bakterije.

Ugljovodonici Motori sa unutrašnjim sagorevanjem, bakterije, biljke.

Jedinjenja azotaprocesi sagorevanja, atmosferska električna pražnjenja, industrijski procesi, bakterije.

ČesticeVulkani, dejstvo vetra, procesi sagorevanja, industrijski procesi, meteori, morski talasi, šumski požari.

Izvor: Pravilnik o graničnim vrednostima, metodama merenja imisije, kriterijumima za uspostavljanje mernih mesta i evidenciji podataka (Službeni glasnik RS", broj: 54/92, 30/99).

3

Polutanti se mogu različito klasifikovati. Zagađujuće supstance se generalno dele na: suspendovane čestice, gasove i mirise. Suspendovane čestice – Predstavljaju složenu smešu organskih i neorganskih materija. Zavisno od izvora emisije mogu biti različitog hemijskog porekla. Od trenutka kada se nađu u vazduhu, moguća je njihova dalja transformacija, promena fizičko-hemijska stanja, uz stvaranje novih hemijskih jedinjanja. Izvori emitovanja su prirodni (vulkanske erupcije, peščane oluje, polen,...) i antropogeni (motorna vozila, ložišta, industrija, građevinski radovi, poljoprivreda,...), koji predstavljaju veću opasnost po zdravlje jer emituje tzv. fine i ultra-fine čestice. Čestice suspendovane u vazduhu uključuju ukupne čestice (USČ), SČ10 (SČ sa prečnikom manjim od 10 μm), SČ2,5 (SČ sa prečnikom manjim od 2,5 μm) fine i ultrafine čestice poreklom iz dizel motora, leteći pepeo od uglja, mineralna prašina (uljana, azbestna, silikatna, cementna), metalna prašina i isparenja (npr. cink, bakar, gvožđe,olovo), kisele izmaglice, aerosoli, čestice fluorida, pigmenti boja, izmaglice pesticida, ugljenik i drugo. Koncetracije suspendovanih čestica koje su i manje od GVI (granična vrednost imisije) dovode do pojave simptoma respiratornih oboljenja i pogoršanja disajnih puteva. Naročito su osetljive osobe sa hroničnim oboljenjima disajnih organa, srca i krvnih sudova, deca i starije osobe. Gasovite zagađujuće materije – Ove zagađujuće materije uključju jedinjenja sumpora (sumpor-dioksid – SO2 i sumpor-trioksid – SO3), ugljen-monoksid (CO), jedinjenja azota (azot-monoksid – NO i azot-dioksid – NO2 i amonijak NH3), Organska jedinjenja (ugljovodonici – UV, isparljiva organska jedinjenja - IOJ/VOC/VOJ, policiklične aromatične ugljovodonike – PAU, halogene derivate, aldehide i dr.), halogena jedinjenja HCL i materije specifičnog mirisa. Mirisi – Pojedini mirisi mogu biti tačno definisani u pogledu nastanka, izazvanim specifičnim hemijskim agensima kao što su vodoniksulfid (H2S), ugljensulfid (CS2) i merkaptani, dok je druge mirise ponekad teško definisati.

Podela prema vremenu i načinu nastanka postoje primarne i sekundarne zagađujuće materije. Primarne zagađujuće materije su stabilne materije koje direktno emituju iz na primer dimnjaka, motornih vozila ili drugih objekata i ne raspadaju se lako, a izvor im je poznat (olovo iz izduvnih gasova, sumpordioksid iz dimnjaka, azotovi oksidi iz azotara ili fabrika veštačkih đubriva i sl.). Sekundarne zagađujuće materije nastaju fotohemijskim i fizičkohemijskim reakcijama, pa im je sastav manje poznat. Nastaju mešanjem i sjedinjavanjem primarnih polutanata (kao što su, npr, kisele kiše). Njihovo obrazovanje zasniva se na termalnim i fotohemijskim reakcijama. Najčešća i najtipičnija posledica termalnih reakcija u atmosferi je nastajanje smoga3. Smog se obrazuje pri visokoj vrednosti emisije (dim) i visokoj vlažnosti vazduha (magla) uz potpuno ili gotovo potpuno odsustvo vetra. Tada dolazi do obrazovanja crnih dimova, naročito u urbanim sredinama sa gustim saobraćajem i/ili razvijenom industrijom.4 Glavni sastojci smoga su toksični, a dejstvo smoga se ispoljava negativno u prvom redu na čoveka, biljke i životinje urbanih sredina.

3 Izraz je nastao u Engleskoj i predstavlja kombinaciju dve reči: smoke – dim i fog - magla4 Razvijenost saobraćaja i industrije su najčešće direktno proporcionalni.

4

Najpoznatije katastrofe izazvane smogom su iz doline reke Maas u Belgiji, Donore u SAD i Londonu. U dolini reke Maas 1930. godine pod uticajem velikog broja postrojenja teške industrije, topionicama i termocentralama došlo je do temperaturne inverzije pri čemu je narušena prirodna cirkulacija vazduha i već trećeg dana trajanja smoga došlo je do masovnih pojava oštećenja respiratornih organa kod stanovnika. 1948. godine u gradu Donori delovanje smoga tokom četiri dana doveo je do oboljevanja 5.910 stanovnika sa oko 20 smrtnih ishoda. U Londonu od 3 – 10 decembra 1952. godine stanovnici grada su doživeli tragediju zbog intenzivne pojave smoga – neposredno ili posredno smog je izazvao smrt 4.000 ljudi, a još nekoliko hiljada je umrlo u sledeća tri meseca.Fotohemijske reakcije odvijaju se pod uticajem svetlosne energije. Najčešća posledica ovih reakcija je obrazovanje fotohemijskog smoga ili fotosmoga. Osnovni uslovi za nastanak fotosmoga su visok nivo emisije polutanata u atmosferu, vedro i sunčano vreme (niska relativna vlažnost vazduha) i potpuno ili gotovo potpuno odsustvo vetrova. Maksimalne koncentracije zagađujućih supstanci javljju se u vazduhu tek nakon nekoliko sati od momenta najveće emisije primarnih polutanata u atmosferu – oko podneva i kasnim večernjim satima. Produkti fotooksidacionih produkata najčešće se ne zadržavaju duže vreme na mestu njihovog nastajanja, tako da direktne, tragične posledice, kao u slučaju smoga, nisu uočavane.

5

Indeks kvaliteta vazduha, The Air Quality Index (AQI)

Indikator kvaliteta vazduha baziran na polutantima vazduha koji imaju negativne efekte po ljudsko zdravlje i životnu sredinu

Indeks kvaliteta vazduha integriše uticaje koncentracija pojedinih polutanata

Generalno korespondiraju nacionalnim standardima kvaliteta vazduha za polutant, da bi se zaštitilo javno zdravljeAQI = 100 odgovara koncentraciji čađi na nivou GVI* = 50mg/m3

*GVI = granična vrednost imisije AQI vrednost se izračunava za svaki polutantNajveća AQI vrednost za individualni polutant postaje AQI za taj danNa primer, ako jednog dana u određenoj zoni AQI za ozon je 90 i 88 za sumpor dioksid, AQI vrednost će biti 90 za taj dan.

NIŽI INDEKS, BOLJI KVALITET VAZDUHA

Indeks kvaliteta vazduha, (Environmental Protection Agency – EPA)0-50  Dobar, obično zelene boje 51-100 Umereno dobar, žute boje 101-150 Nezdrav za osetljivu populaciju, (deca,stari, hronični bolesnici), narandžaste

boje151-200 Nezdrav, crvene boje 201-300 Vrlo nezdrav, ljubičaste boje 301-500 Opasno, bordo boje

6

AQI

Calculator: Concentration to AQIhttp://www.airnow.gov/index.cfm?action=resources.conc_aqi_calc

2. UGLJEN MONOKSID, CO

7

2.1 Osobine CO

Ugljen-monoksid (hem. oznaka CO) je gas bez boje, mirisa i ukusa, lakši od vazduha. Ugljen-monoksid je neorgansko jedinjenje ugljenika i spada u grupu neutralnih oksida (ne reaguje sa vodom, kiselinama i bazama). Jake je citotoksičnosti za živa bića, jer spada u grupu hemijskih zagušljivaca i najvećih zagađivača vazduha.

2.2 Izvor CO

Nastaje oksidacijom materijala na bazi ugljenika i to nepotpunim sagorevanjem. Izduvni gasovi motora sa unutrašnjim sagorevanjem jedan su od najvećih zagađivača atmosfere ovim gasom, zatim slede izduvni gasovi koji nastaju u toku proizvodnje gvožđa, kao i gasovi pri sagorevanju uglja u termoelektranama, i u procesu proizvodnje u rafinerijama nafte i hemijskoj industriji. U razvijenijim zemljama sveta (SAD, Japan, Zapadna Evropa) i do 60% ugljen-monoksida potiče iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Takođe je prisutan u duvanskom dimu. Jedan od velikih zagadjivaca zatvorenog prostora.Industrijski izvoriIndustrijska postrojenja u kojima ima sagorevanja prirodnog gasa, uglja ili koksa. Primeri industrijskih postrojenja koja emituju ugljen – monoksid su: (metali, gvožđe, čelik i obojeni metali), za snabdevanje električnom energijom, rudarstvo, proizvodnja hrane, nafte i gasa, hemijska proizvodnja, proizvodnja cementa, kreča, gipsa, betona, prerada nafte...Difuzni izvori

8

Vozila, uključujući automobile, kamione, avione, za komercijalnu isporuku, plovidbu, građevinske mašine, kosilice za travu i dr. Takođe i grejanje kuće, šumski požari, cigarete, su neki od najvećih difuzionih izvora ugljen – monoksida.Prirodni izvoriUgljen monoksid se emituje iz vulkana, močvarnih gasova, prirodnog gasa iz rudnika uglja, nastaje prilikom oksidacije metana koji se normalno formira degradacijom biljaka, šumskih požara, a može nastati i od groma, nekih morskih algi i sl.Trnsportni izvoriVozila su najveći pojedinačni izvor ugnjen – monoksida.

2.3 Stvaranje CO

Kada ugljovodonična goriva sagorevaju, uz dovoljno vazduha (potpuno sagorevanje), nastaju ugljen dioksid i voda ( pokazano na primeru metana):

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Međutim, ako je iz nekog razloga priliv vazduha smanjen (odnosno kiseonika), umesto ugljen dioksida nastaje ugljen-monoksid. To je process nepotpunog sagorevanja.

2CH4 + 3O2 -> 2CO + 4H2O

2.4 Mehanizam delovanja ugljen-monoksida

Kada dišemo, kiseonik ulazi u pluća. Prenosi se pomoću crvenih krvnih zrnaca do svih delova tela. Najvažnija supstanca za prenos kiseonika je hemoglobin, koji u sebi sadrži gvožđe povezano u hem grupe. Gvožđe je u +2 oksidacionom stanju, dakle može biti i dalje oksidovano do +3. Ovo omogućava da svaka hem grupa (u proteinu ih ima 4) veže za sebe po jedan molekul kiseonika. To možemo predstaviti i simbolički:Hb + 4O2   Hb(O2)4

Hemoglobin za koji je vezan kiseonik i koji sadrži gvožđe u +3 stanju jeste oksihemoglobin. On je izrazito crvene boje. Putujući po telu, on drugim ćelijama predaje kiseonik. To se vrši pomoću još nekoliko proteina, sličnih hemoglobinu (imaju hem grupu) koji prenose kiseonik unutar same ćelije.

9

`

Kiseonik se vezuje u plućima, a oslobađa se u ćelijama pa je ceo proces povratan. Ugljen-monoksid je toksičan, jer ometa taj proces. CO se za hemoglobin vezuje 200 puta bolje. Dakle, čak i kada je koncentracija kiseonika mnogo veća, za hemoglobin će se vezivati ugljen-monoksid. On stvara karboksihemoglobin. Taj proces se može simbolički prikazati:

Hb + CO -> HbCO

Pošto se CO vezuje mnogo jače za hemoglobin, kiseoniku ostaje daleko manje mesta da se veže. Na ovaj način prestaje sa radom sistem za transport kiseonika.. 2.5 Granice izlaganja i uticaj na zdravlje

Koncentracije preko 150-200 ppm prouzrokuju disorijentaciju, nesvesticu, pa čak i smrt. Neke grupe ljudi (sa anemijom, trudnice, stari ljudi, deca) su osetljivije i već pri nižim koncentracijama pokazuju znake trovanja.Njegov toksični efekat nastaje veoma brzo čak i pri izuzetno malim koncentracijama. 600-800 ppm (0,06-0,08%)→opasnost pri dužem boravku (12h→smrt)Smrtna doza za ljude iznosi 1.000-2.000 ppm (0,1-0,2 %) pri udisanju gasa od 30 min. Kod visokih koncentracija ugljen-monoksida u udahnutom vazduhu smrt može nastati u vremenu od 1-2 minuta (5000-10000ppm (0,5-1%) trenutno dolazi do smrti). Maksimalna dozvoljena doza (MDK) izlaganja CO iznosi 50 ppm (0,005 %) za ekspoziciju do 8 časova (osmočasovno merenje prosečnih koncentracija).Pronalaženje izvora izloženosti ugljen-monoksidu je neophodno, ali ponekad je teško i zahteva upotrebu specijalizovanih resursa (ljudskih i materijalnih). Simptomi trovanja ugljen-monoksidom zavise od njegove koncentracije u udahnutom vazduhu.

Ispoljava se sledećim znacima i simptomima:1. Koncentraciju (CO) u krvi od 10-20 % karakterišu: mučnina, glavobolja praćena vrtoglavicom i opšta slabost i umor,

2. Koncentraciju (CO) u krvi od 30 % karakterišu:

10

vrtoglavica, dezorijentacija u prostoru i vremenu, malaksalost i mišićna slabost i poremećaj vida

3. Koncentraciju (CO) u krvi od 40-50 % karakterišu: grčevi u mišićima, konvulzije koma, poremećaj rada srca i disanja, otkaz moždanih funkcija i smrt.

2.6 Epidemiologija

Pravi broj ljudi otrovan ugljen-monoksidom je nepoznat. Mnogi slučajevi smrti nisu otkriveni ili su ostali nezabeleženi zbog nedostupnosti podataka. Da je trovanja ugljen-monoksidom najčešći uzrok smrti širom sveta, ilustruju sledeći podaci: U SAD više od 40.000 ljudi godišnje zatraži lekarsku pomoć zbog trovanja ugljen-monoksidom, a oko 200 ljudi umre svake godine od trovanja ugljen-monoksidom, kao posledica upotrebe raznih uređaja sa otvorenim plamenom, u domaćinstvima, za spremanje hrane i grejanje. Svake godine, više od 500 ljudi u SAD umre od nenamernog trovanja ugljen-monoksidom, a više od 2.000 izvrši samoubistvo njegovom primenom. Analiza sprovedena u SAD od 1979. do 1988., iznosi podatak da je u tom periodu bilo 56.133 slučajeva smrti izazvane trovanjem ugljen monoksidom. Od tog broja, navodi se u analizi; 25.889, je namernih (samoubistvom izazvanih trovanja) i 30.244, je nenamernih (zadesom izazvanih trovanja) Druga analiza sprovedena u SAD od 1968. do 1998., iznosi podatak da je u tom periodu bilo prosečno 1.091 nenamernih (zadesom) i 2.385 namernih (samoubistvom) izazvanih slučajeva smrti godišnje, kao posledica trovanja ugljen-monoksidom u SAD. Na Novom Zelandu, 206 ljudi umrlo je od trovanja ugljen-monoksid u 2001. i 2002. U ukupnom broju smrtnih slučajeva, na trovanje ugljen-monoksidom u ovoj zemlji otpada 43,9%. U Južnoj Koreji, 1.950 ljudi otrovalo se ugljen-monoksidom. Od tog broja 254 trovanja je bilo u periodu 2001. do 2003.

2.7 Prevencija

Upotreba kiseoničke maske je obavezna na mestima gde postoji mogućnost pojave ugljen-monoksida. Potencijalna izloženost ugljen-monoksidu u kućnim i industrijskim uslovima je velika. Rizik u profesionalnim uslovima postoji kod vozača viljuškara, livaca, minera, mehaničara, radnika u garažama, vatrogasaca i drugih profesija. Toksični učinak hroničnog izlaganja ugljen-monoksidu, može biti potenciran duvanskim dimom kod pušača cigareta i osoba koje boluju od srčanih i respiratornih bolesti. Pušenje je jedan od čestih uzroka hroničnog trovanja ugljen-monoksidom. Ljudi koji puše 20 cigareta dnevno u krvi imaju oko 4-7% hemoglobina vezanog za ugljen-monoksid. Pasivni pušači

11

(nepušači koji borave u prostoru sa pušačima) izloženi su prosečnoj koncentraciji ugljen-monoksida od oko 1,7 mg/m³ vazduha.Trovanje ugljen-monoksidom javlja se često, ima teške posledice, uključujući i infarkt miokarda  kao neposredni uzrok smrti. Stalno prisustvo ugljen-monoksida na radnom mestu ili u kućnim uslovima može da smanji radni učinak radnika, da pogorša anginu pektoris, hroničnu opstruktivnu bolest pluća i da pogorša ili izazove aritmiju srca  i mnoge druge kasne komplikacije trovanja sa sekvelama koje se često previde.

Zato treba stalno povećavati napore u prevenciji i edukaciji javnosti i to:  Rad sprovoditi u dobro provetrenim prostorima uz obaveznu zabranu pušenja, Proveriti da li su otvori za dovod vazduha prohodni pri korišćenju peći i dimnjaka u domaćinstvima, Redovno vršiti kontrolu kvaliteta vazduha kod centralne klimatizacije, Na poslovima gde dolazi do povećane koncentracije CO ne zapošljavati nikotinom zavisne osobe, trudnice, osobe sa hroničnim bolestima disajnih organa, nervnog sistema i srca. Pušenje u prostoru koji poseduje centralnu klimatizaciju strogo zabraniti. U auto-radionicama posebnim sistemima obezbediti odvod izduvnih gasova van zatvorenog prostora, uz obavezno provetravanje veštačkom ventilacijom (minimum 3-5 izmene vazduha na 1 čas). Automobil sa pokrenutim motorom što pre ukloniti iz garaže. Pri radu u prostoru zatrovanom CO obavezno koristiti zaštitna sredstva. Na mestima gde postoji mogućnost pojave ugljen-monoksida, obavezno ugraditi uređaje za detekciju i signalizaciju prisustva ugljen-monoksida, (jer se njegovo prisustvo ne može otkriti, s obzirom da se radi o bezbojnom i bezmirisnom gasu).

2.8 Sistem i metode merenja

Zbog niskih koncentracija ugljen-monoksida u vazduhu, metode njegovog merenja zahtevaju obučeno osoblje i sofisticiranu analitičku opremu. Sistem prikuplja uzorak vazduha iz atmosfere i prenosi ga do analizatora bez menjanja njegovog originalnog sastava. Takođe se mogu koristiti poznate koncentracije gasa kako bi se periodično proveravala pouzdanost analizatora. Uzorak koji se posmatra i meri, mora da prođe sistem kontrole vlage, kako bi se umanjile lažno pozitivne reakcije analizatora i kako bi zaštitili analizator od začepljenja i moguće hemijske promene. Referentne metode ili ekvivalentne metode za merenje kvaliteta vazduha su neophodne za prihvatanje mernih podataka. Sistem za uzorkovanje vazduha sadrži sondu, usisnu granu, cevi i pokretače vazduha. Analizator sistema vrši predtretman uzorka i vrši praćenje vlažnosti, filtera i sastoji se od uređaja za merenje i kontrolu protoka.Odobrena, referentna metoda za monitoring ugljen- monoksida u vazduhu je zasnovana na apsorpciji nedispergovanog snopa infracrvene svetlosti (NDIR), koja je generalno prihvaćena kao najpouzdanija metoda za merenje ugljen-monoksida u vazduhu.Potpuno automatizovana metoda je i gasna hromatografija. Postoje jednostavne polukvantitativne manualne metode koje se baziraju na merenju dužine obojenog sloja u cevi koji odgovara koncentraciji ugljen- monoksida.

12

Ugljen- monoksid pokazuje karakterističnu apsorpciju infracrvene svetlosti blizu 4,6 µm. Apsorpcija infracrvenog zračenja na navedenoj talasnoj dužini može biti iskorišćena za merenje koncentracije ugljen- monoksida u prisustvu drugih gasova. Danas se najčešće koristi gas- filter korelacija. Većina ovih metoda poseduje gasni filter u cilju smanjenja interferacije drugih gasova. Gasna hromatografija je izuzetno osetljiva metoda za merenje niskih nivoa ugljen-monoksida. Ova tehnika je automatizovana i razdvaja ugljen-monoksid od vode, ugljen-dioksida i ugljovodonika sa izuzetkom metana. Ugljen- monoksid se propušta kroz katalitičke redukcione cevi u kojima se konvertuje u metani kao takav prolazi kroz plameno-jonizujući detektor a dobijeni signal je proporcionalan koncentraciji ugljen-monoksida u vazduhu. Ova metoda je skupa i zahteva visoko obučene kadrove kao preduslov za dobijanje validnih rezultata. Može da se koristi pri atmosferskom pritisku a izuzetno osetljivi analizatori mogu da izmere najniže koncentracije ovog ugljen- monoksida, od 0,03 do 50 mg/m³ (od 0.026 do 43,7 ppm). Do 1960. godine većina raspoloživih podataka o koncentraciji ugljen- monoksida u ambijentalnom vazduhu je prikupljana iz fiksnih stanica za monitoring u urbanim naseljima. Upotreba malih prenosivih uređaja je omogućila kontinuirano merenje, čuvanje podataka i sprovođenje studija.

2.9 Kontrolisanje zagađenja CO u motornim vozilima – upotreba katalitickih konvertora

Tokom oksidacije tečnog ugljovodoničnog goriva, formiraju se otpadni gasovi u modernim vozilima, ugljen monoksid i oksidi azota (NOx ). U katalitičkim konvertorima u motornim vozilima, u hemijskoj reakciji, smanjuje se koncentracija otpadnih gasova koji tako dospevaju u vazduh. Čvrsti katalist, platina i rodijum, očestvuju u u oksidaciji CO do CO2 i vode. NOx ne može biti uklonjen oksidacijom, nego redukcvijom do gasa azota. Katalizator može biti deaktiviran od strane olova, tako da se podrazumeva upotreba bezolovnog benzina. Katalizator može biti deaktiviran i mehanickim ostecenjima, prljavstinom i slKatalitički konvertori su ugrađeni u sva vozila u Velikoj Britaniji još 1990. godine. Takođe, mogu se ugraditi i u starija vozila.Shodno tome, koristi se „three-way catalytic system“, koji i oksidišu ugljenovodonike i CO, a takođe redukuju NOx. Otpadni gas prolazi i preko redukcionog katalizatora, na primer, platina, paladijum, kobalt i nikl. CO predstavlja redukcioni agens:

2NO + 2CO → N2 + 2CO2

Neškodljivi proizvodi, gas azota i ugljen dioksid su formirani. Gas se potom prenosi sa redukcionog katalizatora u oksidacioni da bi se oksidisali ugljovodonici i CO.

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O2CO + O2 → 2CO2

13

14

Unutrašnja keramička mreža katalitičkog konvertora (povećava se površina, a na mreži se nalaze male količine platine, paladijuma i rodijuma

Studija slučajaMONITORING UGLJEN MONOKSIDA U BEOGRADU

Što se tiče monitoringa ugljen monoksida u Beogradu, on on se vrši na 12 mernih mesta. Kao i u ostalim krajevima sveta većina CO potiče iz motora SUS, odnosno od saobraćaja. Takođe, da bi se dobila potpuna slika o emisiji ovog gasa neophodno je formirati još mernih mesta.Glavni štetni sastojci emisije današnjih motora koji koriste konvencionalno gorivo pored ugljen monoksida su i azotni oksidi (NOx), ugljovodonici (CnHn), sumpordioksid (ЅO2) i čađ. Procenjuje se da u atmosferi u gradskim anglomeracijama, od celokupne količine ugljen monoksida, 91% potiče od saobraćaja, odnosno sagorevanjem fosilnog pogonskog goriva.U Beogradu posebnu ugroženost imaju oni saobraćajni koridori unutar užeg gradskog jezgra gde su višečasovne frekvencije prolazaka vozila najveće, a stambeno tkivo i profili ulica takvi da onemogućavaju efikasno provetravanje što dovodi do koncentracije štetnih materija iznad dozvoljenih vrednosti.Gornja granična vrednost ugljen monoksida za našu zemlju je 3 mg/m3 vazduha. Konkretnim merenjem na odabranim mernim mestima uočena je visoka emisija štetnih materija, a na svim mernim mestima vrednosti zagađenja su višestruko veće od dozvoljenih.

15

Grafikon 1: Koncentracija CO po gradskim zonama Beograda

Zagađivanjem vazduha ugljen monoksidom koji inače izbacuju automobili, najveće je na raskrsnici kod Londona, gde je u pojedinim trenucima sadržina otrovnog CO prevazilazila MDK za 37,7 puta, a na ostalim raskrsnicama od 1,3-4 puta više od MDK. Štetno delovanje ugljen monoksida deluje najviše na saobraćajne policajce (koji rade na najživljim raskrsnicama), vozače gradskog saobraćajnog preduzeća, vozače drugih vozila, prolaznike kao i stanare oko velikih raskrsnica (Dukić, 2007).S obzirom na to da sistem javnog gradskog prevoza putnika učestvuje sa oko 53% u transportu Beograđana, veliki udeo emitovanog ugljen monoksida potiče upravo od ovog sistema. Takođe, imajući u vidu da čak 81% prevoznih sredstava čine autobusi, ova činjenica još više dobija na značaju. Što se ovoga tiče u poslednjim godinama se vidi napredak, odnosno smanjenje emisije ugljen monoksida, bar što se tiče javnog saobraćaja. Ovo se objašnjava konstantnom modernizacijom voznog parka i uvođenjem vozila sa EURO 4 i EURO 5 motorima koji emituju znatno manje zagađujućih materija (Tica & Mišanović, 2010).

16

Struktura vozila u radu GSP ‘’Beograd’’ po tipu pogonskog agregata u 2007. i 2008. godini

MERE ZA SMANJENJE EMISIJE UGLJEN MONOKSIDA U VAZDUHUIz svega gore navedenog se dolazi do zaključka da je beogradski vazduh dosta zagađen. Iako se u poslednjim godinama uočavaju pomaci, odnosno smanjenje emisije zagađujućih materija (u javnom prevozu), mora se težiti konstantnom poboljšanju stanja atmosfere. Da bi se to učinilo neophodno je prvo videti jasnu sliku zagađenja vazduha, prvenstveno od CO. To možemo postići formiranjem novih mernih stanica koje bi nam davale reprenzentativne podatke. Neke od lokacija na kojima bi trebalo formirati merne stanice su Mostarska petlja, Pančevački most, Autokomanda itd.Nakon sagledane jasne slike sledi preduzimanje konkretnih koraka u cilju smanjenja emisije ugljen dioksida:- Povećanje srednje brzine kretanja vozila kroz gradske ulice (izgradnja obilaznice, unutrašnjeg magistralnog prstena i mostova);- Podsticanje vlasnika automobila da prelaze na čistija pogonska goriva;- Podsticanje stanovništva koriste javni prevoz;- Modernizacija javnog gradskog prevoza (EURO 5 i EEV standard, biodizel, rečni transport);- Razvoj i modernizacija elektro podsistema javnog gradskog transporta putnika;- Izgradnja metroa.

17

3. SUMPOR DIOKSID (SО2)

3.1 Osobine SO2

Sumpordioksid (SO2) je gas bez boje, karakterističnog i oštrog mirisa, nadražujuće djeluje na sluzokožu, rastvara se u vodi, reaktivan, teži je od vazduha, u zatvorenim prostorima nalazio bi se na dnu prostorije. Lako prelazi u tečno stanje. Spada u grupu kiselih oksida (reaguju sa vodom i grade kiseline).

3.2 Izvor SO2

umpor se u atmosferi može naći u raznim jedinjenjima i raznim oksidacionim stanjima. Iznad mora vetar stvara aerosole, koji sadrže sulfate. Vodonlk sulfid (H2S)

nastaje blološkim raspadanjem u okeanima i na kopnu. On se oksidiše do sumpor (IV) oksida, pa je žlvot H2S u atmosferi samo nekoliko sati.

SH2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O

Sumpordioksid (SO2) nastaje sagorevanjem fosilnih goriva: od uglja 67%, od nafte 12%, prerade bakra 13%, dok ostali izvori emituju 8% sumpordioksida u vazduh (prirodnim procesima oko 2% -vulkani). Najvažniji antropogeni izvor SO2 su termoelektrane, iz kojih se oslobađaju velike količine letećeg pepela. Sagorevanjem uglja, oksidišu se neki elementi u odredjene okside: SO2, NO2, CO2, metali se javljaju kao oksidi u obllku pepela. Sagorevanjem fosilnlh goriva u atmosferu ode godišnje oko 62 miliona tona sumpora. Topljenjem sulfidnih ruda, u kojima se nalazi sumpor,oslobađaju se velike količine SO2;.Cu2S + O2 = 2Cu + SO2

Stacionarni izvori: Glavni industrijski i metalurški procesi pri kojima nastaju oksidi S su: topionice sulfidnih ruda, rafinerije nafte, postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline, bisulfita, sulfita, organskih sulfonata itd., sredstava za dezinfekciju, za izbeljivanje tekstila, vune i papira u industriji rashladnih uređaja i u mnogim drugim industrijskim granama (procesi proizvodnje gvožđa, čelika, celuloze...)Mobilni izvori: motorna vozila

Zimski smog predstavlja zagađenje vazduha materijama iz procesa sagorevanja fosilnih goriva koja sadrže sumpor dioksid i suspendovane čestice. Sinergetsko delovanje sumpor dioksida i suspendovanih čestica je pojačano i ovaj efekat je imao tragične posledice u poznatoj Londonskoj epizodi iz 1952. godine koji je usmrtio oko 12000 ljudi.

3.3 Zagađenje vazduha oksidima sumpora

U gradovima i industrijskim naseljima u vazduhu se nalazi povećana količina oksida sumpora (sumpor-dioksid – SO2 i sumpor-trioksid – SO3). Sumpor-dioksid (SO2) nastaje

18

sagorevanjem foslnih goriva, topljenjem rude prilikom proizvodnje metala, biološkim raspadanjem organskih materija i radom vulkana. Oko ½ ukupno prisutnog sumpor u atmosferi nastaje sagorevanjem fosilnih goriva, koji sadrže znatnu količinu jedinjenja sumpora. Emisija SO2 jedinjenja znatno je veća u zimskom nego u letnjem periodu zbog sagorevanja fosilnih goriva. Emisija SO2 je znatno povećana i u Indiji, u 2000. godini u atmosferu je ispušteno oko 14 miliona tona ovog jedinjenja5. Osim toga, SO 2 može oksidacijom preći u sumpor-trioksid, SO 3. Prevođenje SO 2 u SO 3 vrši se dominantno fotohemijskom oksidacijom.

Uzimajući u obzir sadržaj ugljendioksida u atmosferi, njegovu rastvorljivost u vodi i vrednost disocijacione konstate ugljene kiseline dobija se da kiselost čiste atmosferske vode koja odgovara pH vrednosti od oko 5.6. Prirodne vode su obično alkalnije; na primer, morska voda ima pH oko 8.1, što je rezultat kiselinsko-bazne ravnoteže sa alkalnim materijama iz stena i sedimenata. U zagađenoj atmosferi vrednost pH padavina može da bude značajno izmenjena zbog prisustva kiselih gasova kao što su oksidi sumpora i azota. Tako, na primer, pri koncentraciji sumpor-dioksida u vazduhu od samo 5 ppm pH atmosferske vode pada na 4,6. Vidi se da i male koncentracije sumpordioksida u atmosferi imaju znatan uticaj na pH jer ga visoka rastvorljivost i visoka vrednost konstante disocijacije sumporaste kiseline čine efikasnim u snižavanju pH vrednosti. Oksidi sumpora su reaktivni i sa vodom grade kiseline, sumporastu - H2SO3 i sumpornu kiselinu - H2SO4.

SO2 + H2O → H2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Na ovaj način nastaju kisele kiše. Kiše mogu nastati i reakcijom NO2 sa vodom kada se dobija nitratna kiselina ili azotna kiselina, HNO3. Pod pojmom kisele kiše zaista se misli na pojavu da kiše (kiše, sneg, grad, rosa, slana,...) umesto približno neutralne reakcije ( pH ≈ 7 ili nešto niže) imaju kiselu reakciju ( pH < 7, značajno)6. Kisele kiše nastaju kao posledica zagađenja vazduha. One padaju na zemljište kao i na otvorene vodene površine gde ih zagađuju. Zagađivanjem zemljišta, spiranjem dovodi do zagađenja površinskih voda, a poniranjem u dublje slojeve Zemlje, površinske vode imaju i na podzemne vode. Pojam kisele kiše prvi je upotrebio engleski istraživač Robert Angus Smit 1872. godine. Problem kiselih kiša nije novina savremenog sveta. Međutim, ozbiljnije izražena ova pojava zabeležena je polovinom 20. veka (Evropa i seveoistok SAD-a). Postoji jasna potvrda o porastu kisele depozicije (sulfat i nitrat) u regionu Alpa. Ta pojava stoji u određenoj korelaciji sa povećanom emisijom7 otpadnih gasova iz termoelektarna i industrija koje se koristile ugalj kao gorivo zbog čega se počelo sa gradnjom visokih dimnjaka kako bi se sprečila lokalna koncetracija zagađujućih supstanci. Takođe je bilo poznato da se kiselost može prirodno povećati prisustvom organskih kiselina ili oksidacionih proizvoda prirodno emitovanih jedinjenja sumpora i azota. Međutim,

5 Isto6 Marko Cvijan, „Ekologija zagađenih sredina, bioindikatori i monitoring sistem“, Biološki fakultet, Beoгрad 2000. god.

7 Emisija-ispuštanje gasova, para, aerosoli i drugih zagađujućih materija u uvazduh iz izvora zagađivanja.

19

prirodnim zakiseljavanjem padavina teško su se mogle objasniti pH vrednosti manje od 4, kojih je bilo sve više u uzorcima prikupljenim na severnoj hemisferi. Kisele kiše su globalni problem. Oksidi sumpora se pod uticajem vazdušnih strujanja prenose na udaljenije krajeve. Kisele kiše su problem koji je nastao kada je počela izgradnja visokih dimnjaka sa željom da se spreči velika lokalna koncentracija zagadujućih supstancija u blizini elektrana. Zagrejani gasovi emitovani iz visokih dimnjaka često prodiru iznad prizemnog "sloja mešanja" u više slojeve troposfere, gde nošeni visinskim strujanjima mogu da budu transportovani na rastojanja od nekoliko stotina ili, čak, hiljade kilometara. Udaljenost na kojoj se osete posledice primarnog zagađivanja vazduha oksidima sumpora je velika, ponekad i izuzetno velika. Negativna delovanja kiselih kiša na životnu sredinu i živa bića mogu biti direktna i indirektna. Direktno delovanje nije značajnije izraženo. Veoma retko padavine imaju takav stepen kiselosti da direktno izazivaju negativne posledice po organizme na koje padaju. Pošto je unutrašnja sredina biljaka i životinja veoma vlažna, oksidi se u vodi rastvaraju dajući kiselinu koje dovod do negativnih posledica. U ovom slučaju ne radi se o kiselim kišama nego o direktnom negativnom delovanju zagađenog vazduha, mada su efekti veoma slični. Indirektno delovanje je uvek prisutno i dominantan je oblik negativnog delovanja kiselih kiša. Kisele padavine i suva depozicija kiselih oksida dovode do zakiseljavanja površinskih voda i zemljišta. Posledice zakiseljavanja se osećaju u oblastima u kojima vode i okolno zemljište imaju mali puferski kapacitet i uglavnom su bez krečnjaka. U takvim oblastima i umerena količina kiselih padavina ima znatan ekološki uticaj. Tako se, usled snižavanja pH, iz jedinjenja u kojima je inače vezan, oslobađa aluminijum za koji se pokazalo da je u slobodnom obliku veoma toksičan za ribe. Povećana kiselost oslobada metale prisutne u zemljištu i povećava njihovu pokretljivost, čime se vegetativne vrste lišavaju neophodnih mikroelemenata.Njihovo negativno dejstvo se ispoljava na dve osnovne grupe ekosistema - ekosisteme akvatičnih i ekosisteme terestričnih sredina. Dejstvo kiselih kiša na ekosisteme akvatičnih sredina ispoljava se u pojavi da se voda u takvim ekosistemima u većoj ili manjoj meri zakišeljava. Ta pojava je više ispoljena u slučajevima veće ili manje hidrološke zatvorenosti ekosistema (jezera) nego kada su u pitanju tekuće vode (more). Ukoliko se pH vode menja u značajnijoj meri najosetljiviji organizmi brzo bivaju eliminisani, kod manje osetljivih se smanjuje brojnost. Ovaj problem je naročito izražen u skandinavskim jezerima i jezerima Severne Amerike. Dejstvo kiselih kiša na ekosisteme terestričnih sredina najdrastičnije je ispo ljeno preko pojave sušenja šuma. Sušenje šuma je samo krajnji, vidljivi rezultat komplessnog delovanja kiselih padavina. Direktno delovanje takvih padavina na listove, cvetove i stabala drveća, pa i žbunaste i zeljaste biljke najčešće ne izaziva ozbiljne negativne posledice. Jedino kada su kisele padavine izraѕđzito kiselog karaktera. Usled promena u sastavu mikroorganizama i zemljišnih beskičmenjaka pre svega, a delimično i zbog promene zemljišnih mikropopulacija, procesi razgradnje uginulih organskih supstanci u šumskom zemljištu veoma su redukovani. To ima za posledicu drastično pogoršavanje kvaliteta zemljišta.

20

Slika br. 3 Kisele kiše

Pored toga, kisele kiše deluju i na sve predmete na Zemnji. One izazivaju narušavanje i koroziju spomenika, fasada zgrada, ukrasnih predmeta od kamena, metala i drugih materijala. Unaštavanje kamenih spomenika, skulptura i ukrasa, naročito u gradskim područjima, označeno je kao kamena erozija. Dok povećavanje kiselosti atmosferske vode može da nastane rastvaranjem različitih gasova kiselog karaktera, porast pH se uglavnom može pripisati rastvaranju amonijaka. Amonijak je jedini gas baznog karaktera koji, ako je prisutan, može da utiče na pH padavina. Međutim, kako su u atmosferi uvek prisutni i oksidi sumpora, amonijak se obično neutrališe uz nastajanje amonijum-sulfata, i to najčešće u obliku aerosola.

3.4 Monitoring SO2 – referentna medoda

Metoda za određivanje sumpordioksida u atmosferi naselja koja se koristi jePararozanilinska metoda, ISO-6767, 1990. Ova metoda predviđa merenje 24-satnihkoncentracija na stalnim mernim mestima u gradu. U toku 24 časa prikupi se oko 2m3vazduha. Apsorpcioni rastvor je kalijumtetrahlormerkurat. Uz dodavanje rastvorapararozalina i formaldehida nakon određenog vremena čita se apsorbanca rastvora naspektrofotometru, talasna dužina 540nm.

21

3.5 ZAKON O ZAŠTITI VAZDUHA (Objavljen u "Sl. glasniku RS", br. 36 od 15. maja 2009

granica tolerancije jeste procenat dozvoljenog prekoračenja granične vrednosti pod propisanim uslovima;granična vrednost jeste najviši dozvoljeni nivo zagađujuće materije u vazduhu, utvrđen na osnovu naučnih saznanja, kako bi se izbegle, sprečile ili smanjile štetne posledice po zdravlje ljudi i/ili životnu sredinu i koja se ne sme preći kada se jednom dostigne; tolerantna vrednost jeste granična vrednost uvećana za granicu tolerancije

The 2005 WHO Air quality guidelines (AQGs), Sulfur dioxide (SO2)20 μg/m3 24-hour mean500 μg/m3 10-minute mean

3.6 Efekti na zdravlje

Ovaj oksid je bez boje i karakterističnog mirisa, veoma je toksičan i direktno napada sluzokožu disajnih puteva. Veliku opasnost predstavlja udruženo dejstvo ovog oksida sa česticama suspendovanim u vazduhu, jer oštećuju plućno tkivo. Sumpor dioksid je jak iritant očiju i respiratornog sistema. Deluje nadražujuće na sluznice i gornje disajne putove. Veća količina udisanog SO2 zadržava se u nosu i grlu, a samo manja količina dospe u pluća (pri normalnom disanju kroz nos). Reakcije ljudi su različite, jer im osjetljivost na SO2 nije ista.Koncentracije SO2 od 10ppm izazivaju konjuktivitis očiju i ozbiljnu iritaciju sluzokože nosa i respiratornih puteva. U ozbiljnim slučajevima, udisanjem visoke koncentracije može doći do sakupljanja tečnosti u plućima, smanjenja kiseonika u krvi i smrti za nekoliko minuta (koncentracije od 400 do 500ppm su vrlo opasne i mogu biti letalne). MDK je 150μg/m3.

22

Simptomi usled nakupljanja tečnosti u plućima su kašljanje i osećaj nestašice vazduha, a mogu se pojaviti nekoliko sati (ili par dana) nakon izloženosti. Dugotrajna izloženost niskim koncentracijama (do 5 ppm) izaziva trajno oštećenje pluća ili hronični bronhitis. SO2 reaguje s vlagom na koži izazivajući iritaciju. Kod ozbiljnih ozleda mogu nastati plikovi, nekroza tkiva i gangrena. Svako zagađenje oka tečnim sumpornim dioksidom treba tretirati vrlo ozbiljno, jer zbog oštećenja očnog živca unesrećeni ne mora osetiti iritaciju, a rezultat može biti slepoća. 3.7 Kontrola emisije sumpora u industriji

Za smanjenje emisije oksida sumpora u atmosferu primenjuju se sledeće metode:Supstitucija goriva - gorivo koje sadrži S se supstituiše sa ugljem sa manjim sadržajem .Odsumporavanje goriva - 1/2 S u obliku pirita, 80% može biti uklonjeno korišćenjem raznih separacionih tehnikaModifikacija procesa sagorevanja

Prirodni (zemni gas) kao moguće rešenje - ↓ SO2 43%, 1990-2002, EU15→sve veće korišćenje goriva kao što je prirodni gas (kada je tehnički i ekonomski moguće).

4. OKSIDI AZOTA (NО)х

4.1 Izvor azotnih oksida

Oksidi azota dospevaju u atmosferu uz pomoć munja/gromova (prirodni put). Najznačajniji izvor antropogenog zagađenja atmosfere azotnim oksidima je sagorevanje fosilnih goriva u proizvodnji toplotne energije za zagrevanje naselja, proizvodnji električne energije, motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Podaci o izvoru emisije oksida azota pokazuju da je oko dve trećine emisije posledica procesa sagorevanja. Evidentno je da je saobraćaj i to posebno drumski, najveći pojedinačni izvor emisije NOx (45%), dok je proizvodnja energije na drugom mestu sa 30% ukupne emisije).

23

5

Emisija oksida S i N –antropogeni izvori, UK, 2001

Slika 1. Struktura azotovih oksida koji su posledica sagorevanja

4.2 Podela azotnih oksida

Hemijske reakcije koje dovode do nastanka azotnih oksida mogu proizvesti nekoliko različitih jedinjenja kiseonika i azota (različiti proporcionalni odnosi), u zavisnosti od uslova same reakcije.

Azot-monoksid, NO Azot-dioksid, NO2

24

Azot-suboksid, N2O Azot-trioksid, N2O3

Azot-tetroksid, N2O4

Azot-pentoksid, N2O5

S obzirom na uticaj na životnu sredinu i zdravlje najznačajniji oksidi azota su: NO i NO2

4.3 Osobine i reaktivnost gasova NOx NOx je uopštena forma za azotne okside - NO and NO2. Ovi oksidi nastaju prilikom procesa sagorevanja, naročito prilikom procesa sagorevanja na visokim temperaturama.

a normalnoj, ambijentalnoj, temperaturi kiseonik i azot ne reaguju međusobno. Prilikom rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem, sagorevanje smeše vazduha i

goriva proizvodi dovoljno visoku temperaturu i pritisak i izazva endotermnu reakciju NAzot-monoksid NO, nastaje direktnom sintezom iz elemenata pri sagorevanju tečnih goriva na visokim temperatrama, u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem . Pri visokoj temperaturi i pritisku dolazi do oksidacije ELEMENTARNOG ATMOSFERSKOG AZOTA do NO

N2+ O2 → 2NO

Oksidacijom NO dobija se NO2. NO je nepostojan u vazduhu, jer je podložan oksidaciji do azot dioksida u reakciji sa ozonom i sunčevom svetlošću daje NO2

NO + O3 → NO2 + O2

Koncetracija N O je veća u toku kasne jeseni i zime zbog smanjenog intenziteta sunčane radijacije. Tako NO2 raste sve do večernjih sati kada u toku noći ova koncetracija opada ali i koncentracija NO.

25

10

Dnevno variranje

Kako sa dnevnim vremenom se broj vozila povećava na ulicama, ↑[NO] !

Oksidacija NO→NO2 se dešava pod uticajem sunčeve svetlosti→ ↑[NO2]

[NO2] raste sve do večernjih časova pošto pored solarne radijacije, ovu konverziju potpomaže ozon (O3)→brza reakcija

U toku noći ↓[NO2], a i NO

Kada su NOx i neke od organskih isparljivih smeša (VOC) zajedno u vazduhu, i uz prisustvo sunčeve svetlosti, one formiraju fotohemijski smog, koji daje veliki udeo u zagađenju prirode. Pored zagađenja ove komponente i negativno utiču na čovekovo zdravlje.1. Azot-dioksid, ako se rastvori u vlagi iz vazduha, formira azotnu kiselinu:2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

(Azot-dioksid + voda → azotasta kiselina + azotna kiselina).

2. Zatim se azotasta kiselina razlaže do :3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O(azotasta kiselina → azotna kiselina + azot-monoksid + voda),

3. Gde azot-monoksid reaguje sa kiseonikom i formira azot-dioksid koji opet reaguje sa vodom i opet stvara azotnu kiselina:4NO + 3O2 + 2H2O → 4HNO3

(azot-monoksid + kiseonik + voda → azotna kiselina).

Preko 90% oksida azota emitovanih usled procesa sagorevanja čini azotmonoksid NO, dok ostatak čini azotdioksid NO2. Međutim, kako se azotmonoksid NO u atmosferi konvertuje u azotdioksid, većina propisa iz oblasti zaštite životne sredine tretira sve okside azota kao NO2.

4.4 Mehanizmi formiranja oksida azotaOksidi azota koji se obrazuju tokom procesa sagorevanja nastaju oksidacijom: • azota vezanog u gorivu,

26

• azota iz vazduha, dok se njihovo stvaranje objašnjava pomoću tri osnovna mehanizma: • termički ili Zeldovich mehanizam, • promptni mehanizam, • mehanizam oksidacije azota vezanog u gorivu. Termički NOx se formira zahvaljujući oksidaciji atmosferskog azota. Pri sagorevanju goriva u svim ložištima i motorima imamo uglavnom formiranje azot-monoksida (NO), koji nastaje pri visokim temperaturama.To je termički azot-monoksid (NOx). Promptni NOx se formira brzim reakcijama u frontu plamena, a NOx iz goriva nastaje oksidacijom azota vezanog u gorivu.

4.5 Štetno dejstvo oksidnih azota

Oksidi azota, koji se uobičajeno označavaju NOx, poslednjih godina dospeli su u centar pažnje, s obzirom da su identifikovani kao uzročnici mnogih neželjenih pojava. Njihovo štetno dejstvo vezuje se za:• uticaj na zdravlje ljudi, • smanjenje vidljivosti i stvaranje fotohemijskog smoga - posledica reakcija NOx sa organskim materijama u prisustvu sunčeve svetlosti, • razaranje ozona u višim slojevima atmosfere, • stvaranje štetnog ozona u nižim slojevima atmosfere, • stvaranje kiselih kiša.

4.5.1Dejstvo na zdravlje Azot-dioksid, N O 2, je četiri puta toksičniji od N O. Azotni monoksid ima mnogo raznih efekata, uglavnom u plućima, ali takođe i u drugim organima kao slezena i jetra. U krvi dovodi do proizvodnje methemoglobina koji sprečava transport kiseonika. Azotni oksidi se u vazduhu sa vremenom pretvaraju u azotnu kiselinu koja dovodi do kiselih kiša. Vrsta i stepen štetnog djelovanja različita je za azot-dioksid i azot-monoksid. Prvi je-opasan nadraživ otrov, koji izaziva upalu sluzokože disajnih puteva, oštećenja pluća i otoke. Azot-monoksid NO izaziva nepovratne promene hemoglobina u krvi,odnosno blokira ga (methemoglobin).

27

15

NOx su rastvorljivi u vodi te u vazduhu na reakcionim površinama čestica nastaje azotna kiselina koja se u vidu kiselih kiša (zajedno sa sumpornom i ugljenom kiselinom) obara na površinu zemlje.

Nešto slično se dešava na vlažnoj površini epitela respiratornog sistema što dovodi do njegove iritacije i edema pluća

Efekti na zdravlje - NO2

The 2005 WHO Air quality guidelines (AQGs, )Nitrogen dioxide (NO2)40 μg/m3 annual mean200 μg/m3 1-hour mean

4.5.2 Dejstvo na biljkeAzotni oksidi, slično drugim gasovitim zagađivačima, apsorbuju se difuzijom kroz stome, ali delimično (u većoj meri nego SO2) i preko kutikule. Otuda i kad su stome zatvorene, znatna količina azotnih oksida može da dospe u tkiva lista, s obzirom na njihovu veliku apsorpcionu površinu.Oksidi azota izazivaju oštećenja ćelijskih struktura listova.Već niske koncentracije (1-3ppm) uzrokuju plazmolizu ćelija palisadnog tkiva i bubrenje tilakoida. Budući da se svetla faza fotosinteze upravo odvija na membranama tilakoida, odvijanje ove etape procesa će biti onemogućeno. Pod uticajem oksida azota nastaju degenerativne promene u fotosintetskomaparatu (acidifikacija tkiva i fotooksidativni procesi). Molekuli NOx su nestabilni i podležu brzim promenama u vazduhu, te se ne prenose na veće daljine zbog čega su njihovi direktni efekti ograničeni na vegetaciju u blizini izvora emisije.U kojoj meri će se ispoljiti toksičnost azotnih oksida zavisi od genetičkih osobina vrste, spoljašnjih faktora, zagađivača ili stresa. Hronična oštećenja listova ispoljavaju se u vidu hloroza, a može da dođe i do defolijacije. Reakcije biljaka na veće koncentracije NOx su vrlo brze (posle pola časa ekspozicije) i najčešće se sa obe strane lista (bifacijalno) javljaju lezije ispunjene vodom. Sušenjem, lezije prelaze u nekrozne zone bele ili braon boje. Pri malim koncentracijama u vazduhu negativno utiče na fotosintezu, disanje biljki.

4.6 Biogenetičko poreklo

28

poljoprivredi fertilizacija i obogaćivanje zemljišta azotnim đubrivima takođe pripomaže obogaćivanju atmosferskih NOx, preko fertilizacije zemljišta pomoću

mikroorganizmima koji pospešuju proces.U

4.8 Kontrola emisije - industrija

Cilj je svih procesa čišćenja dimnih gasova da se NOx redukuju u azot – gas (N 2). To znači da je u dimnim gasovima povoljno ako nema kiseonika,odnosno ne dolazi do oksidacije i ne nastaju oksidi NOx. Znači, višak kiseonika u procesu sagorevanja i usisavanje vazduha u dimnim kanalima nije dobro,jer to pogoduje nastanku NOx.Ugradnja prečistača je veoma skupa i nerentabilna, tim pre što se stvara velika količina gasa. Preostaje, kao preventiva dosta jeftinija mera – da se pravilno vodi proces sagorevanja, posebno uglja, uz redovno održavanje svih dimnih kanala do dimnjaka. Prema tome, smanjenje suviška vazduha u procesima sagorevanja jedan je od najčešćih postupaka za smanjenje emisije azotnih oksida. Eksperimenti su pokazali da smanjenje sadržaja kiseonika u dimnim gasovima sa 4% na 2% dovodi do smanjenja emisije nitroznih oksida za oko 30%, a daljim smanjenjem sadržaja kiseonika u gasovima na 0,5% smanjiće se i emisija za oko 60%.Hemijski postupci odstranjivanja NOx se sprovode najčešće selektivnom redukcijom,koja koristi amnonijak za prevođenje NOx u gasoviti azot (nekatalitička redukcija). Ova tehnologija ima nisku efikasnost od 50%. Brzo dođe do zasićenja i potrebne su česte regeneracije postrojenja za redukciju.U motornim vozilima je najbolja upotreba katalitičkih konvertora, koji rade po istom principu – redukuju NOx u gas azota,N2.

29

30