Poluarea aerului

Atmosfera terestră este învelişul gazos ce înconjoară Pământul şi care este menţinut într-o stare de echilibru dinamic ca urmare a exercitării forţei gravitaţionale. Limita inferioară a atmosferei terestre este delimitată de suprafaţa planetei (continentele, oceanele, calotele polare, limita superioară fiind considerată zona la care densitatea atmosferei devine egală cu cea a gazului interplanetar – în fapt este zona la care nu se mai resimte influenţa câmpului magnetic terestru asupra particulelor gazoase atmosferice (densitatea atmosferei la nivelul mării fiind de 1,23 kg/m3 , la 10 km distanţă scăzând la o treime, pentru ca la 100 km distanţă de Pământ să fie de peste 20 de milioane de ori mai mică, atingând cu puţin peste 0,5 mg/m3 ). În faza iniţială a formării pământului, acum aproximativ 4,5 – 4,6 miliarde de ani, atmosfera acestuia era cu mult diferită de cea din ziua de astăzi, semănând cel mai probabil cu cele ale planetelor Jupiter, Saturn, Uranus, caracterizate de o abundenţă de hidrogen, heliu, metan, amoniac şi alte gaze.

Conform teoriei nebuloasei, Pământul s-a format prin condensarea şi agregarea în timp a unui nor imens de amestec de gaze, praf cosmic şi corpuri solide de provenienţă meteorică. Această masă iniţială de agregare a crescut de-a lungul a milioane de ani prin captarea de praf cosmic din raza de acţiune a planetei şi prin înglobarea de meteoriţi de dimensiuni mai reduse. Ca urmare a creşterii masei şi a distribuţiei termice interne, Pământul a suferit o reorganizare internă a întregii mase conducând la apariţia a trei zone interne diferenţiate (nucleu, manta, crustă) şi o zonă externă, învelişul atmosferic sau atmosfera primară (63% hidrogen, 36% heliu, 0,6 % vapori de apă, restul fiind un amestec de amoniac, metan şi argon). Atmosfera aceasta primară a evoluat şi ea în timp şi, conform unor teorii, ar fi suferit transformări profunde ca urmare a trecerii Pământului prin faze violente de activitate vulcanică însoţită de eliberarea a unor cantităţi importante de gaze din crusta Pământului (vapori de apa, dioxid de carbon, azot şi compuşi cu sulf). Această atmosferă secundară avea drept caracteristică principală absenţa oxigenului.

Cantitatea mare de vapori de apă eliberată prin intermediul erupţiilor vulcanice a condus la formarea norilor şi implicit, odată cu răcirea graduală a Pământului, la fenomenul de condensare a apei din stare de vapori în stare lichidă, având drept consecinţă directă formarea oceanului planetar primordial. Cum bioxidul de carbon are o solubilitate ridicată în apă, treptat, oceanul nou format a absorbit cea mai mare parte a bioxidului de carbon, azotul rămânând componenta dominantă din atmosferă. Odată cu apariţia primelor forme de viaţă, bioxidul de carbon existent în abundenţă a determinat proliferarea organismelor care şi-au creat şi adaptat un mecanism de fotosinteză susţinut de o serie de compuşi prezenţi în abundenţă (apă şi bioxid de carbon) şi a unei resurse energetice externe - energia solară, produsul secundar fiind oxigenul. Dovezile geologice indică faptul că acest fenomen a început acum aproximativ două-trei miliarde de ani, în mediul acvatic format. Totodată, o parte din vaporii de apă din stratul superior al atmosferei a fost descompusă sub influenţa radiaţiilor UV în hidrogen şi oxigen.

Consecinţa directă a proliferării organismelor vegetale a fost apariţia organismelor aerobe, de tipul bacteriilor şi a altor forme de viaţă animală primitivă, care consumau produsele de fotosinteză şi eliberau CO2 ca urmare a metabolismului acestora. Acest lucru a determinat formarea ciclului bioxidului de carbon şi al oxigenului în atmosferă. De-a lungul timpului însă cantităţi importante de bioxid de carbon au fost imobilizate sub o formă insolubilă de către formele de viaţă animală (dovezile de ordin geologic regăsite sub forma de calcar sedimentar de provenienţă animală, de combustibili fosili - cărbuni sau petrol - susţin din plin acest lucru), conducând treptat la scoaterea unei cantităţi importante a acestuia din circuit şi la o creştere netă a concentraţiei oxigenului în atmosferă. Fenomenul a continuat pe parcursul miliardelor de ani, astfel încât s-a acumulat un exces considerabil de oxigen construit în acest mod, concentraţia acestuia astăzi fiind cca. 21% din atmosferă, dioxidul de carbon scăzând la mai puţin de 0,033%.

Acțiunea umană asupra atmosferei Pământului poate lua multe forme și a existat de când oamenii au început să utilizeze focul pentru agricultură, încălzire și gătitul alimentelor. În timpul revoluției industriale (secolele XVIII și XIX), poluarea aerului a devenit o problemă majoră.

Poluarea urbană a aerului este cunoscută sub denumirea de „smog”. Smogul este în general un amestec de monoxid de carbon și compuși organici proveniți din combustia incompletă a combustibililor fosili cum ar fi cărbunii și de dioxid de sulf de la impuritățile din combustibili. În timp ce smogul reacționează cu oxigenul, acizii organici și sulfurici se condensează sub formă de picături, întețind ceața. Până în secolul al XX-lea smogul devenise deja un pericol major pentru sănătate.

Un alt tip de smog, cel fotochimic, a început să reducă calitatea aerului deasupra orașelor mari cum ar fi Los Angeles în anii 1930. Acest smog este cauzat de combustia în motoarele autovehiculelor și ale avioanelor a combustibilului care produce oxizi de azot și eliberează hidrocarburi din combustibilii nearși. Razele solare fac ca oxizii de azot și hidrocarburile să se combine și să transforme oxigenul în ozon, un agent chimic care atacă cauciucul, rănește plantele și irită plămânii. Hidrocarburile sunt oxidate în substanțe care se condensează și formează o ceață vizibilă și pătrunzătoare.

Majoritatea poluanților sunt eventual „spălați” de către ploaie, zăpadă sau ceață, dar după ce au parcurs distanțe mari, uneori chiar continente. În timp ce poluanții se adună în atmosferă, oxizii de sulf și de azot sunt transformați în acizi care se combină cu ploaia. Această ploaie acidă cade peste lacuri și păduri unde poate duce la moartea peștilor sau plantelor și poate să afecteze întregi ecosisteme. În cele din urmă, lacurile și pădurile contaminate pot ajunge să fie lipsite de viață. Regiunile care sunt în drumul vântului care bate dinspre zone industrializate, cum ar fi Europa și estul Statelor Unite și Canadei, sunt cele mai afectate de ploi acide. Ploile acide pot să afecteze și sănătatea umană și obiecte create de oameni; ele dizolvă încet statui istorice din piatră și fațade din Roma, Atena și Londra.

Una din cele mai mari probleme cauzate de poluarea aerului este încălzirea globală, o creștere a temperaturii Pământului cauzată de acumularea unor gaze atmosferice cum ar fi dioxidul de carbon. Odată cu folosirea intensivă a combustibililor fosili în secolul XX, concentrația de dioxid de carbon din atmosferă a crescut dramatic. Dioxidul de carbon și alte gaze, cunoscute sub denumirea de gaze de seră, reduc căldura disipată de Pământ dar nu blochează radiațiile Soarelui. Din cauza efectului de seră se asteaptă ca temperatura globală să crească cu 1,4° C până la 5,8° C până în anul 2100. Chiar dacă această tendință pare a fi o schimbare minoră, creșterea ar face ca Pământul să fie mai cald decât a fost în ultimii 125.000 ani, schimbând probabil tiparul climatic, afectând producția agricolă, modificând distribuția animalelor și plantelor și crescând nivelul mării.

Poluarea aerului poate să afecteze zona superioară a atmosferei, numită stratosferă. Producția excesivă a compușilor care conțin clor cum ar fi clorofluorocarbonații (CFC) (compuși folosiți până recent în frigidere, aparate de aer condiționat și în fabricarea produselor pe bază de polistiren) a redus stratul de ozon stratosferic, creând o gaură deasupra Antarcticii care durează mai multe săptămâni în fiecare an. Ca rezultat, expunerea directă la razele solare a afectat viața acvatică și terestră și amenință sănătatea oamenilor din zonele sudice ale planetei.

Cele mai afectate zone de poluarea aerului:

Ahwaz, Iran