Chemiczne zanieczyszczenia powietrza, a smog.

Szeroki i zmienny wachlarz lotnych związków chemicznych, które rozpuszczają się w powietrzu jest niewidoczny i można go obserwować tylko specjalistycznym sprzętem. Zawiera się w nim dwutlenek węgla, który nie jest toksyczny, ale odpowiada za wrażenie „duszności” i „ciężkości” powietrza.

Chemicznie podobnym, lecz dużo bardziej niebezpiecznym gazem, który towarzyszy smogowi jest czad (tlenek węgla II), który działa trująco w każdym stężeniu. Jego głównym źródłem w miastach są wadliwe, stare i zatkane piece grzewcze, które nie dostarczają odpowiedniej ilości powietrza potrzebnej do pełnego utlenienia paliwa, ale również nieprawidłowo wyregulowane układy spalania w pojazdach. Niektóre trudnopalne materiały (np. śmieci, węgiel kamienny), mogą produkować więcej czadu niż paliwa łatwopalne (np. granulat) nawet, jeśli są spalane w piecach dobrej jakości. W paliwach obecne są również inne pierwiastki niemetaliczne, które w trakcie spalania produkują kwaśne tlenki, działające drażniąco.

(zdjęcie z pixabay)

Najpoważniejszym problemem chemicznego skażenia powietrza w miastach jest natomiast tak zwany „smog fotochemiczny”[1]. Wszystkie paliwa, w tym gaz, drewno, węgiel, ropa i jej składniki, zawierają pewne ilości związków azotu, które w trakcie spalania utleniają się do mieszaniny tlenków azotu, oznaczanej zbiorczo NO_x. Samochodowe katalizatory częściowo ograniczają szkodliwość NO_x produkowanych przez pojazdy, natomiast domowe piece grzewcze nie posiadają takich systemów. NO_x sam w sobie prowadzi do powstawania kwaśnych deszczy i działa drażniąco na układ oddechowy, natomiast jego szkodliwe działanie jest dużo szersze. Ulega on bowiem reakcji z tlenem pod wpływem światła słonecznego. W takcie serii skomplikowanych przemian fotochemicznych produkowany jest ozon (O₃). Ten sam ozon, który buduje ochronną powłokę ozonową nad naszą atmosferą, staje się szkodliwy, kiedy występuje przy powierzchni Ziemi. Jest to bowiem niewidzialny i bezwonny gaz, o silnych własnościach utleniających. Działa drażniąco na oczy i układ oddechowy, ale przede wszystkim wchodzi w bardzo wiele reakcji chemicznych, których produkty są trujące i rakotwórcze.

Reaguje ze składnikami spalin w powietrzu i z powierzchniami ciał stałych. O₃ potrafi spontanicznie utleniać niemal wszystkie związki organiczne – w tym tworzywa sztuczne w przedmiotach codziennego użytku. Nie jest to rodzaj reakcji chemicznej, która wypala dziurę w ubraniu, lecz powolny proces, który prowadzi do sukcesywnej produkcji trujących, lotnych związków organicznych, takich jak toluen, benzen i ksylen. Dokładny skład produktów tych reakcji jest niemożliwy do określenia, ponieważ ozon reaguje w sposób nieprzewidywalny i wskutek jego działania powstają setki, jeśli nie tysiące lotnych substancji. Powstałe związki ulatniają się do atmosfery i osiągają w miastach wysokie stężenia. Większość z nich to węglowodory aromatyczne, estry, ketony i alkohole, które są pochłaniane przez organizmy i mają działanie drażniące i rakotwórcze.

Tekst: Mikołaj Cup

[1] B. Zhang and N. T. K. Oanh, “Photochemical smog pollution in the Bangkok Metropolitan Region of Thailand in relation to O₃ precursor concentrations and meteorological conditions,” vol. 36, pp. 4211–4222, 2002.