آلاینده های شیمیایی هوا

[محمــد 4415]

آلاینده‌ها بر حسب ترکیب شیمیایی‌شان به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن هستند. برخی از ذرات آلی که بیش از سایر ذرات آلی در اتمسفر یافت می‌شوند عبارتند از: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها و معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر عبارتند از نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن، سرب، روی و وانادیم.

 

 

منابع آلاینده‌ها

هوا دارای آلاینده‌های طبیعی نظیر هاگهای قارچها ، تخم گیاهان ، ذرات معلق نمک و دود و ذرات غبار حاصل از آتش جنگلها و فوران آتشفشان‌هاست. همچنین هوا حاوی گاز منو اکسید کربن تولید شده به شکل طبیعی (CO) حاصل از تجزیه متان (CH۴) و هیدروکربنها به شکل ترپنهای ناشی از درختان کاج ، سولفید هیدروژن (H۲S) و متان (CH۴) حاصل از تجزیه بی‌هوازی مواد آلی می‌باشد.

 

 

منابع آلاینده‌ها را بطور کلی می‌توان در چهار گروه اصلی طبقه بندی کرد: حمل و نقل متحرک ، احتراق ساکن ، فرآیندهای صنعت ، دفع مواد زاید جامد .

 

 

هیدروکربنها

ترکیبات آلی که تنها دارای هیدروژن و کربن هستند به نام هیدروکربن نام می‌گیرند که بطور کلی به دو گروه آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند.

 

 

هیدروکربنهای آلیفاتیک

گروه هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل آلکانها، آلکنها و آلکین‌ها هستند. آلکانها عبارتند از: هیدروکربنهای اشباع شده که در واکنشهای فتوشیمیایی اتمسفر نقش ندارند. الکنها که معمولا به نام اولفین‌ها خوانده می‌شوند. اشباع نشده هستند و در اتمسفر از لحاظ فتوشیمیایی تا حدودی فعال‌اند. این گروه در حضور نور خورشید با اکسید نیتروژن در غلظتهای زیاد واکنش نشان می‌دهند و آلاینده‌های ثانوی مانند پراکسی استیل نیترات (PAN) و ازن (O۳) را بوجود می‌آورند. هیدروکربنهای آلیفاتیک تولید شده تا حدود (۳۲۶ mg/m۳) برای سلامت انسان و جانوران خطرساز نیست.

 

 

هیدروکربنهای آروماتیک

هیدروکربنهای آروماتیک که از لحاظ بیوشیمیایی و بیولوژیکی فعال و برخی از آنها بالقوه سرطانزا هستند یا از بنزن مشتق شده‌اند و یا به آن مربوط می‌شوند. افزایش میزان ابتلا به سرطان ریه در نواحی شهری به هیدروکربنهای چند هسته‌ای خارج شده از اگزوز اتومبیل‌ها نسبت داده شده است. بنزوپیرین سرطانزاترین هیدروکربنهاست. بنزاسفنانتریلین ، بنزوانتراسین و کریزین هم مواد سرطانزای ضعیف‌اند.

 

 

منابع هیدروکربنها

میل‌لنگها و کاربراتورها ، بیشترین درصد آزادسازی هیدروکربنها را به خود اختصاص داده‌اند تجهیزات سوزاننده مکمل که با کاتالیست کار می‌کنند هیدروکربنها آزاد شده و منو اکسید کربن را سوزانده و تولید CO۲ و آب می‌نمایند.

 

 

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن عبارتند از: خاکستر سازی ، جذب ، تراکم و جایگزین نمودن سایر مواد.

فرآیند خاکسترسازی با دستگاههای سوزاننده مکمل و دستگاههای سوزاننده مکمل کاتالیستی صورت می‌گیرد. جذب سطحی توسط کربن فعال صورت می‌گیرد و جذب هیدروکربنها بوسیله یک محلول شوینده در برجهای سینی‌دار ، شوینده‌های جت و برجهای آکنه ، برجهای پاشنده و شوینده‌های ونتوری صورت می‌گیرد.

 

 

منو اکسید کربن

گاز منو اکسید کربن بیرنگ ، بی‌مزه و بی‌بو است و در شرایط عادی از لحاظ شیمیایی بی‌اثر و طول عمر متوسط آن در اتمسفر حدود ۲/۵ ماه است. در حال حاضر مقدار منو اکسید کربن در اتمسفر بر روی اموال انسانی ، گیاهان و اشیا بی‌اثر یا کم‌اثر است در غلظتهای زیاد منو کسید کربن به علت تمایل زیاد به جذب هموگلوبین می‌تواند در متابولیسم تنفسی انسان بطور جدی اختلال ایجاد نما‌ید. غلظت منو اکسید کربن در نواحی متراکم شهری که ترافیک سنگین و حرکت خودروها کند است به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد منابع کربن ، منو کسید کربن طبیعی و انسانی هستند. طبق گزارش آزمایشگاه ملی آرگون در اثر اکسیداسیون گاز متان حاصل از مرگ گیاهان سالانه ۱۳/۲ میلیون تن CO وارد طبیعت می‌شود. منبع دیگر تولید این ماده متابولیسم انسانی است بازدم شخصی که در حال استراحت است بطور تقریبی حاوی CO۱ppm است.

 

 

اکسیدهای گوگرد

این اکسیدها شامل ۶ ترکیب مختلف گازی هستند: منو اکسید سولفور (SO) ، دی ‌اکسید سولفور (SO۲) ، تری اکسید سولفور (SO۳) تترا اکسید سولفور (SO۴) ، سکو اکسید سولفور (SO۲) و هپتو اکسید سولفور (S۲O۷) در مطالعه آلودگی هوا دی اکسید سولفور و تری اکسید سولفور حائز بیشترین اهمیت است.

با توجه به پایداری نسبی SO۲ در اتمسفر این کار می‌تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده و یا احیا کننده وارد عمل شود. SO۲ که با سایر اجزای موجود در اتمسفر به شکل فتوشیمیایی یا کاتالیستی وارد واکنش می‌شود می‌تواند قطرات اسید سولفوریک (H۲SO۴) و نمکهای اسید سولفوریک را تولید بکند. SO۲ با آب وارد واکنش شده و تولید سولفورو اسید می‌نماید این اسید ضعیف با بیش از ۸۰% SO۲ آزاد شده در اتمسفر ناشی از فعالیتهای انسانی به سوزاندن سوختهای جامد و فسیلی مربوط می‌شود.

 

 

استانداردهای کنترل اکسیدهای ‌سولفور

روشهای گسترده جهت کنترل اکسید سولفور عبارتند از: بکارگیری سوختهای دارای گوگرد کمتر ، جداسازی گوگرد از سوخت ، جایگزین ساختن منابع انرژی‌زای دیگر ، تبدیل زغال سنگ به مایع یا گاز ، پاکسازی محصولات حاصل از احتراق.

 

 

اکسیدهای نیتروژن

شامل منو اکسید نیتروژن (NO) ، دی اکسید نیتروژن (NO۲) ، نیترو اکسید (N۲O) نیتروژن سیسکواکسید (N۲O۳) ، نیتروژن تترااکسید (N۲O۴) و نیتروژن پنتواکسید (N۲O۵) هستند.

دو گاز مهمی که در آلودگی هوا مهم‌اند عبارتند از: اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن. دی اکسید نیتروژن که از هوا سنگینتر و در آب محلول است در آب تشکیل اسید نیتریک و یا اسید نیترو و یا اکسید نیتریک (NO) می‌دهد. اسید نیتریک و اسید نیترو در اثر بارندگی به سطح زمین سقوط کرده یا با آمونیاک موجود در اتمسفر (NH۳) ترکیب شده آمونیم نیترات (NH۴NO۳) بوجود می‌آورد. NO۲ یکی از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO۲ که در دامنه تشعشع فوق‌بنفش جاذب خوب انرژی به شمار می‌رود در تولید آلاینده‌های ثانوی هوا از قبیل ازن O۳ نقش مهمی دارد مقدار NO آزاد شده در اتمسفر به مراتب بیش از مقدار NO۲ آزاد شده است. NO در فرآیندهای احتراقی با دمای زیاد و در اثر ترکیب نیتروژن و اکسیژن NO بوجود می‌آید.

 

 

منابع اکسیدهای نیتروژن

برخی از اکسیدهای نیتروژن به صورت طبیعی و برخی به صورت انسانی ایجاد می‌شوند. در اثر آتش‌سوزی جنگل مقدار اندکی NO۲ ایجاد می‌شود. تجزیه باکتریایی مواد آلی نیز سبب آزاد شدن NO۲ در اتمسفر می‌شود. در واقع منابع تولید کننده NO۲ بطور طبیعی تقریبا ۱۰ برابر منابع انسانی که در نواحی شهری دارای تراکم و غلظت هستند می‌باشد. بخش عمده NO۲ تولید شده از منابع انسانی مربوط به احتراق سوخت در منابع ساکن و حرکت وسائط نقلیه می‌باشد.

 

 

استانداردهای کنترل اکسیدهای نیتروژن

بطور کلی اغلب اندازه گیریهای کنترلی برای NO۲ آزاد شده در راستای محدود ساختن شرایط احتراق و کاهش تولید NO۲ و همچنین استفاده از تجهیزات متنوع برای حذف NO۲ از جریان گازهای خروجی انجام می‌شوند.

 

 

اکسید کننده‌های فتوشیمیایی

اکسید ‌کننده‌ها یا اکسید کننده‌های کامل دو عبارتی هستند که برای توصیف مقادیر اکسید ‌‌کننده‌های فتوشیمیایی بکار می‌روند و معمولا نشان‌دهنده قدرت اکسید کنندگی هوای اتمسفر می‌باشند. ازن (O۳) که اکسید‌ کننده فتوشیمیایی اصلی است در حدود ۹۰ درصد از اکسید کننده‌ها را بخود اختصاص می‌دهد.

 

 

ـ سایر اکسید کننده‌های فتوشیمیایی مهم در کنترل آلودگی هوا عبارتند از:

اکسیژن نوزاد (O) ، اکسیژن مولکولی برانگیخته (O۲) ، پروکسی آسیل نیترات (PAN) ، پروکسی پروپانول نیترات (PPN) ، پروکسی بوتیل نیترات (PBN) ، دی اکسید نیتروژن (NO۲) ، پراکسید هیدروژن (H۲O۲) و الکیل نیتراتها.

 

 

اثرات اکسید‌کننده‌ها

اثرات اکسید‌کننده‌ها بر سلامتی انسان می‌تواند موجب سرفه ، کوتاهی نفس ، گرفتگی راه عبور هوا ، گرفنگی و درد قفسه سینه ، عملکرد نامناسب ششها ، تغییر سلولهای قرمز خون ، آماس خشک و سوزش چشم ، بینی و گلو شوند. اکسید ‌کننده‌های اصلی که به گیاهان آسیب می‌رسانند عبارتند از PAN , O۳ که از خلال روزنه‌های موجود در برگ وارد گیاه شده و در متابولیسم سلول گیاهی دخالت می‌کنند. علائم بوجود آمده از تماس گیاه با PAN عبارتند از: برونزه شدن ، براق شدن و نقره‌ای شده سطح زیرین برگها. تماس متناوب اکسید ‌کننده‌ها با گیاهان موجب کاهش محصولات می‌شود. اکسید‌ کننده‌ها به سرعت با رنگها ، الاستومرها (اکسید ‌کننده‌ها) الیاف پارچه‌ای و رنگهای نساجی واکنش نشان داده و آنها را اکسید می‌کند.

 

 

استانداردهای کنترل اکسید ‌کننده‌ها

این نکته روشن شده است که حتی اگر هیچ هیدروکربنی در اتمسفر وجود نداشته باشد تا زمانی که CO و NO۲ حضور دارند مقادیر قابل ملاحظه‌ای از ازن می‌تواند تولید شود. در حال حاضر علیرغم کوششهای منظم بر روی کنترل CO ، هیدروکربنها و NO۲ مقادیری از این آلاینده‌ها که برای ایجاد ازن فتوشیمیایی کافی هستند، همچنان در اتمسفر وجود دارد.

به نقل از دانشنامه رشد