Wie wirkt sich Luftverschmutzung auf die Biota einschließlich des Menschen aus?
Luftverschmutzung wirkt sich auf die Biota einschließlich des Menschen aus!
Einmal in die Atmosphäre injiziert, gelangen Schadstoffe auf unterschiedlichen Wegen in die biogeochemischen Kreisläufe. Die Luft über vielen Städten kann große Mengen an Feinstaub und gasförmigen Schadstoffen aufnehmen und verteilen, solange sich Luft bewegen und zerstreuen kann.
Bild mit freundlicher Genehmigung: thestar.com/content/dam/thestar/news/world/2013/10/17/air_pollution.jpg
Wenn jedoch die Luftmassen über den Städten stagnieren, sammeln sich die Schadstoffe schnell an und verschlechtern die Luftqualität, was viele Atemwegserkrankungen beim Menschen und anderen Tieren verursacht. Luftverschmutzungen sammeln sich auch während der Temperaturumkehrung an, wenn kühlere Oberflächenschichten der Luft unter den oberen Schichten von Warmar eingeschlossen werden.
In diesen Situationen verhindern die oberen warmen Luftschichten das vertikale Aufsteigen und die Verteilung von Schadstoffen, die sich in Bodennähe befinden. Temperaturumkehrungen treten häufig in Städten auf, die von Bergen umgeben sind oder auf der Leeseite von Bergen begrenzt werden.
Weiter gelangt ein Teil der Luftschadstoffe als trockene Fallouts an Land. Es kann dann durch Wasser und Boden in verschiedene Nährstoffkreisläufe und Nahrungsketten gelangen. Andere Luftverunreinigungen reagieren chemisch oder photochemisch miteinander und erzeugen sekundäre Schadstoffe wie Schwefelsäure, Ozon und Peroxyacetylnitrat oder PAN.
Aerosole und andere Formen von Feinstaub wirken als Kondensationskeime, um die sich Wasserdämpfe in der Luft befinden, die schnell Nebeltropfen oder Regentropfen bilden.
Darüber hinaus beeinflussen verschiedene Luftschadstoffe die Flora, Fauna und das Klima eines bestimmten Gebiets unterschiedlich und einige der üblichen Luftschadstoffe und ihre spezifischen Auswirkungen auf Mensch, Vegetation, Klima usw. wurden wie folgt diskutiert:
A. Allgemeine pathologische Auswirkungen der Luftverschmutzung:
Schwere Luftverschmutzung beeinträchtigt die menschliche Gesundheit und verursacht viele tödliche Krankheiten. Beispielsweise treten Lungenkrankheiten bei Arbeitern auf, die berufsbedingten Gefahren ausgesetzt sind, z. B. schwarze Lungenerkrankungen bei Bergarbeitern, die über viele Jahre Minenstaub inhalierten. oder Asbestose bei Rohrleitern und Isolierarbeitern, die Asbestfasern ausgesetzt sind.
Wie in Tabelle 25T aufgeführt, wurde festgestellt, dass eine Vielzahl von Luftschadstoffen viele menschliche Krankheiten verursacht, wie etwa Emphysem, chronische Bronchitis, Pollenallergien, Lungenkrebs, insbesondere in Stadtbewohnern. Mountain et al. (1968) berichteten, dass die Luftverschmutzung durch Feinstaub und Kohlenmonoxid in New York City Atemprobleme bei Kindern unter 8 Jahren verursacht.
Becker et al. (1968) untersuchten, dass in vielen amerikanischen Städten entlang der Ostküste der Insel zunehmende Häufungen von Bronchitis, Husten, Halsschmerzen, Keuchen, Augenreizungen und allgemeiner Krankheit bei Menschen mit zunehmender Luftverschmutzung auftraten.
Einige der erheblichen Luftschadstoffe, die direkt oder indirekt einen wirtschaftlichen Verlust für Männer verursachen, sind folgende:
1. Schwefeldioxid:
Einer der häufigsten gasförmigen Luftschadstoffe, von denen bekannt ist, dass sie die menschliche Gesundheit schädigen, ist Schwefeldioxid oder SO 2 . Es stammt hauptsächlich aus der Verbrennung von Kohle und Erdöl und reizt das Atmungsepithel und beeinträchtigt die normale Atmung. SO 2 verursacht auch eine Zunahme von Husten, Pharyngitis, Augenreizung und Kopfschmerzen beim Menschen.
Bei schwerwiegender SO 2 -Verschmutzung nehmen die Sterberate und das Asthma bronchiale zu. In der Vergangenheit verursachte sie 1930 Katastrophen wie das Meuse-Tal in Belgien. Donora, 1938; London, 1952; und New York und Tokio in den 1960er Jahren (siehe Southwick, 1976).
Ferner bleibt SO 2 in der Atmosphäre nicht lange im gasförmigen Zustand, sondern reagiert sehr schnell mit Feuchtigkeit unter Bildung von Schwefelsäure oder H 2 SO 4 . Schwefelsäure verursacht beim Menschen viele Atemwegserkrankungen und erzeugt auch sauren Regen über Teile der Erde.
In Skandinavien hat sich der Säuregehalt der Niederschläge seit 1966 gegenüber den Industriezentren Großbritanniens und des Ruhrgebiets um das 200fache erhöht, und es wurden pH-Werte von nur 2 bis 8 gemessen (Oden und Ahl, 1970).
Dieses saure Regenwasser hat den Säuregehalt der skandinavischen Flüsse erhöht, die Fortpflanzung der Lachse beeinträchtigt und die Lachse der Lachse zerstört. Es verringerte das Waldwachstum und erhöhte die Menge an Kalzium und anderen Nährstoffen, die aus landwirtschaftlichen Böden ausgelaugt wurden.
Pflanzen, die Schwefel aus der Luft ausgesetzt sind, werden verletzt oder getötet. Die Exposition von Pflanzen gegenüber einer geringen SO 2 -Verschmutzung kann sowohl akute als auch chronische Verletzungen verursachen. Die Schädigung von Pflanzen wird hauptsächlich durch saure Aeroaole bei nebeligem Wetter, leichten Regenfällen oder bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit und gemäßigten Temperaturen verursacht. Kiefern sind anfälliger als Laubbäume und reagieren durch partielle Entlaubung und vermindertes Wachstum.
2. Kohlenmonoxid:
Ein weiterer bedeutender gasförmiger Luftschadstoff, der die menschliche Gesundheit schädigt, ist Kohlenmonoxid oder CO. Er wird hauptsächlich aus dem Ottomotor und der Verbrennung von Kohle freigesetzt. Kohlenmonoxid verbindet sich mit Hämoglobin im menschlichen Blut zu Carboxyhämoglobin, das den Sauerstofftransport beeinträchtigt.
Die Funktion des Nervensystems kann bei Konzentrationen von 2 bis 5 Prozent Carboxyhämoglobin beeinträchtigt werden, die nach Einatmen von Luft mit nur 30 ppm Kohlenmonoxid auftreten (Bodkin, 1974). Das Problem wird durch das Rauchen von Zigaretten erheblich verstärkt.
Die Symptome einer niedrigen CO-Vergiftung sind reduzierte Reaktionszeiten, psychomotorische Beeinträchtigungen, Kopfschmerzen, Schwindel und Mattigkeit. Im fortgeschrittenen Stadium treten Übelkeit, Ohrenklingeln, Herzklopfen, Druck in der Brust und Atemnot auf.
3. Stickoxide und photochemischer Smog:
Die Stickoxide sind die wichtigsten gasförmigen Luftschadstoffe, die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe in Automobilen und Kraftwerken entstehen. Die häufigste Art von stickstoffhaltigem Luftschadstoff ist Stickoxid oder NO 2 . In der Atmosphäre wird Stickstoffdioxid durch ultraviolettes Licht zu Stickstoffmonoxid und atomarem Sauerstoff reduziert:
NO 2 → NO + O
Atomarer Sauerstoff reagiert mit Sauerstoff zu Ozon:
O 2 + O → O 3
Ozon reagiert mit Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid und Sauerstoff und schließt so den Kreislauf:
NO + O 3 → NO 2 + O 2
In Gegenwart von Sonnenlicht reagiert der atomare Sauerstoff aus der photochemischen Reduktion von NO 2 manchmal auch mit einer Reihe reaktiver Kohlenwasserstoffe (wie Methan, Ethan, Toluol usw.), die alle durch Verbrennung fossiler Brennstoffe oder direkt aus Pflanzen entstehen ) um reaktive Zwischenprodukte zu bilden, die als Radikale bezeichnet werden.
Diese Radikale nehmen dann an einer Reihe von Reaktionen teil, um noch mehr Radikale zu bilden, die sich mit Sauerstoff, Kohlenwasserstoffen und NO 2 verbinden . Als Ergebnis wird Stickstoffdioxid regeneriert, Stickoxid verschwindet, Ozon sammelt sich und es bilden sich eine Reihe von sekundären Schadstoffen wie Formaldehyd, Aldehyd und Peroxyacetylnitrat oder PAN (C 2 H 3 O 5 N). All diese bilden zusammen photochemischen Smog.
Stickstoffoxid und sekundäre Schadstoffe sind schädlich für Mensch und Pflanze. NO 2, ein scharfes Gas, das einen bräunlichen Dunst erzeugt, Nasen- und Augenreizungen und Lungenbeschwerden verursacht. Niedrigere Ozonkonzentrationen reizen die Nase und den Hals, während höhere Konzentrationen zu Trockenheit im Hals, Kopfschmerzen und Atemnot führen.
Ozon, PAN und Stickstoffdioxid schädigen viele Formen des Pflanzenlebens schwer, zerstören die Blattzellen, schädigen die Chloroplasten und greifen in die Stoffwechselprozesse der Pflanze ein.
4. Führen:
Blei wird hauptsächlich aus Abgasen von Kraftfahrzeugen in die Atmosphäre eingespritzt, und es wird festgestellt, dass es langfristig zu einer Umweltverschmutzung führt. Autobenzin enthält Tetraethylblei [(CH 3 CH 2 ) 4 Pb], das beim Verbrennen in die Atmosphäre gelangt. In den Niederschlags- und Bodenproben städtischer Gebiete wurden große Bleikonzentrationen berichtet.
Straßenpflanzen und Wiesenmäuse, die entlang der Hauptstraßen leben, enthalten nachweislich hohe Bleikonzentrationen in ihrem Gewebe, was sich auf die Gesundheit und Langlebigkeit des Tieres subletal auswirkt.
Verkehrspolizisten und andere, die lange Zeit starkem Verkehr ausgesetzt waren, haben ein überdurchschnittlich hohes Bleigehalt im Blut. Es wird geschätzt, dass 30 bis 50% des eingeatmeten Bleis in den Körper absorbiert werden und diese in der Luft befindlichen Bleiverbindungen eine Bleivergiftung verursachen.
Ferner führte die Verwendung von mit Blei ausgekleideten Gefäßen zum Kochen und zur Lagerung von Wein zu schweren Bleibelastungen in den Körpern römischer Bürger. Einige haben den Niedergang des römischen Reiches der chronischen Bleivergiftung zugeschrieben. Tatsächlich hat die Analyse der Knochen römischer Bürger hohe Bleikonzentrationen gezeigt (siehe Kimball, 1975).
Bestimmte Farben und Kitt weisen auch Hauptbestandteile von Blei auf, und es gibt Fälle, in denen eine Bleivergiftung durch berufsbedingte Exposition von Malern und auch von Kindern auftritt, die gewöhnlich oder versehentlich Risse und Schalen von alten Farben knabbern. Obwohl 90-95% des aufgenommenen Bleis unlöslich sind und schnell entfernt werden, dringt der Rest in das Blut und Gewebe, einschließlich Knochen, ein. Bleiwerte von 20-40 µg pro 100 g Blut (0, 2-0, 4 ppm) werden für Stadtbewohner als normal und ungefährlich angesehen.
Beide 0, 8 ppm Bleiwerte im Blut von Erwachsenen verursachen offensichtliche Symptome wie Anämie, Nierenerkrankungen und Krämpfe. Bei Kindern können jedoch 0, 6 ppm Blei im Blut zu Bleivergiftung und zum Tod führen.
Zum Beispiel wurden von 1954 bis 1967 2018 Kinder in New York City wegen Bleivergiftung behandelt. Von dieser Gruppe starben 128 und viele andere erlitten einen irreversiblen Schaden am zentralen Nervensystem.
Schließlich hat die Anhäufung von Blei in den Schneeschichten des grönländischen Eisschildes über einen Zeitraum von 200 Jahren ein dramatisches Beispiel für die zunehmende Verschmutzung durch die Entwicklung von Industrie und Transport gegeben (Southwick, 1976).
5. staubverschmutzung:
Es wird festgestellt, dass Staub mehrere tausend Kilometer durch Wüsten und Meere führt. Luftpartikel des Sahara-Sandes durchqueren das Arabische Meer und gelangen nach Indien, obwohl Staubpartikel Kerne für die Wolkenbildung liefern. Sie können jedoch bestimmte Industriebranchen stören, die eine aseptische und saubere Umwelt erfordern, wie beispielsweise die Pharmaindustrie und Lebensmittelverarbeitungsanlagen. Sie werden manchmal gesundheitsschädlich, da sie zu Krankheiten wie allergischem Asthma, Bronchitis, Emphysem und sogar Lungenklauen führen können (Das et at., 1981).
Es wurde jedoch festgestellt, dass die Staubbelastung der Luft durch bestimmte immergrüne Pflanzen, Gräser und Epiphyten wie Orchideen kontrolliert wird. Das Labor für Umweltverschmutzungsforschung an der Hochschule für Landwirtschaft der Universität von Kalkutta hat berichtet, dass bestimmte Anlagen bemerkenswerte Staubfilter-, Luftreinigungs- und Luftreinigungskapazitäten besitzen.
In einer Studie wurde untersucht, dass bestimmte Pflanzen mit einfachen Blättern wie Peepal (Ficus riligiosa), Pakur (Ficus infectoria), Banyan (Ficus benghalensis), Teak (Tectona grandis), Sal (Shorea Robusta), Arjuna ( Terminalia arjuna), Mast (Polyalthia longifolia), Mango (Mangifera indica) - usw. sind bessere Staubsammler als Pflanzen mit zusammengesetzten Blättern wie gul mohar (Poinclana regia), Tamarind (Tamarindus indica). Cassia fistula, neem (Azadirachta indica) (Das et al., 1981).
B. Bestimmte verschiedene Auswirkungen der Luftverschmutzung:
Neben den pathologischen Auswirkungen auf den Menschen verursacht die Luftverschmutzung dem Menschen folgende Schäden:
1. Die zunehmende Anzahl von Bodendunst und Luftverschmutzungskuppeln über Städten hat die Sicht der Piloten behindert und ist nach wie vor die Hauptursache für Luftfahrzeugunfälle.
2. In vielen Gebieten hat die Luftverschmutzung sowohl landwirtschaftlichen Kulturpflanzen als auch natürlichen Pflanzengemeinschaften dramatische Schäden zugefügt. Es wird festgestellt, dass Smog und Luftverschmutzung Kiefernwälder, Nutzpflanzen, Zitrusplantagen, Zwiebel- und Selleriefelder sowie Feldfrüchte von Alfa-alfa und Zuckermais besonders schädigen. Turk et al., 1974, schätzten einen jährlichen Verlust von einer Milliarde Dollars aufgrund der Zerstörung der Vegetation durch Luftverschmutzung in den USA
3. landwirtschaftliche Nutztiere, insbesondere durch Luftverschmutzung durch Fluorid und Arsen, verursachte Schäden. Übermäßige Fluorverbindungen, die das Futter durch Ausfallen verunreinigt haben, haben manchmal dazu geführt, dass Rinder eine Fluorose entwickeln, eine abnormale Verkalkung der Knochen, die zu Lahmheit führt (Turk et al., 1974).
4. Luftverschmutzung verlangt auch von Gebäuden und anderen vom Menschen geschaffenen Objekten Abgaben. Wenn sich in der verschmutzten Luft Feuchtigkeit ansammelt, bilden die Oxide von Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff schwache Schwefel-, Kohlensäure- und Salpetersäure, die gegenüber Metallen, Stein, Farbe, Gummi, Textilien und sogar einigen Kunststoffen ätzend sind.
In ganz Europa und in großen indischen Metropolen und Städten wie Agra, Delhi, Lucknow, Kalkutta und Bombay verschlechtern sich viele berühmte Gebäude, Denkmäler und Kunstschätze aufgrund der erosionsbedingten Auswirkungen der Luftverschmutzung alarmierend.
C. Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Wetter, Klima und atmosphärische Prozesse:
Auf der Ebene der Luft verursacht die Luftverschmutzung zwei weltweite Probleme - die Verschmutzung der oberen Atmosphäre und die Veränderung von Wetter und Klima. In der Tat beeinflussen Verschmutzung und Bevölkerungskonzentration lokale Wettermuster, wie in den bekannten Phänomenen der „Wärmeinseln“ um Städte herum. Da das lokale Niederschlagsmuster durch die Verteilung und Abundanz partikulärer Kerne in der unteren Atmosphäre (Brodine, 1973) verändert wird, kommt es in und um Städte zu einer erheblichen Zunahme der Niederschläge, die auf Luftverschmutzung zurückzuführen sind (Thompson, 1975).
Die Luftverschmutzung beeinflusst auch das Wetter auf kontinentaler oder globaler Ebene. Viele gasförmige Schadstoffe und feine Aerosole gelangen in die obere Atmosphäre, wo sie grundlegende Auswirkungen auf das Eindringen und die Absorption von Sonnenlicht haben.
Brodine (1973) und einige andere moderne Umweltbiologen glauben, dass die zunehmende Partikelverschmutzung die Menge der Sonnenenergie reduzieren kann, die die Erdoberfläche erreicht, wodurch die Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche verringert wird und ein Kühleffekt auf das Weltklima erzeugt wird, das letztendlich ein anderes Eis auslösen kann Alter. Tatsächlich hat Thompson (1975) einen Rückgang der mittleren Jahrestemperaturen in den nördlichen Hemisphären und einen Anstieg der Eiskappe der nördlichen Polkappe gemeldet.
Treibhauseffekt:
Kohlendioxid ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre, aber die Konzentration in der Luft nimmt mit einer alarmierenden Rate zu. Ein Nebenprodukt der Verbrennung fossiler Brennstoffe ist nicht notwendigerweise ein Schadstoff. Es produziert nur in sehr hohem Maße nachteilige physiologische Wirkungen.
Es wird geschätzt, dass ungefähr die Hälfte des Eintrags in der Atmosphäre bleibt und die andere Hälfte von den Ozeanen und Pflanzen entfernt wird. Es hat sich gezeigt, dass die erhöhte Menge an CO 2 in der Atmosphäre die Temperatur der Erde erhöht.
Die spektralen Eigenschaften von CO 2 in der Atmosphäre sind so, dass es dazu neigt, zu verhindern, dass langwellige Strahlungen (dh Infrarotwärmestrahlung) von der Erde in den Weltraum entweichen und diese zurück zur Erde lenken. Letzteres hat an der Oberfläche eine erhöhte Temperatur (Turk et al., 1974). Dieses Phänomen wird als atmosphärischer Effekt (Lee, 1974) oder als Treibhauseffekt bezeichnet (siehe Southwick, 1976, Smith, 1977).
Die gleichzeitigen Abkühlungs- und Erwärmungseffekte der Luftverschmutzung auf der Erde haben die Variabilität der weltweiten Wettermuster erhöht, was eine ernsthafte Bedrohung für die globale Nahrungsmittelproduktion darstellen kann (Thompson, 1975). In letzter Zeit haben einige Ökologen versucht, die Luftverschmutzung mit schweren und lang anhaltenden Dürren, heftigeren Regenfällen und Überschwemmungen sowie ernsteren Wirbelstürmen und Tornados in Verbindung zu bringen (siehe Southwick, 1976).
Ablösen des Ozonschirms durch CFMs:
Bestimmte Fluorkohlenstoffverbindungen, die als Chlorfluormethane oder CFM oder "Freon" bezeichnet werden, werden als Treibmittel in unter Druck stehenden Aerosoldosen verwendet. Sie sind inert gegenüber normalen chemischen und physikalischen Reaktionen, aber sie sammeln sich in größeren Höhen in größeren Mengen an, und in der Stratosphäre setzen diese inerten gasförmigen Verbindungen (dh CFMs) unter dem Einfluss intensiver kurzwelliger ultravioletter Strahlung Chloratome frei.
Jedes Atom der Chlorkette reagiert dann mit mehr als 1.000.000 Ozonmolekülen und wandelt Ozon in Sauerstoff um. Die Reduktion des stratosphärischen Ozons ermöglicht ein stärkeres Eindringen von ultraviolettem Licht, wodurch die UV-Strahlung an der Erdoberfläche verstärkt wird.
Einige Wissenschaftler wie Ahmed (1975), Brodeur (1975) und Russell (1975) sind der Meinung, dass diese intensivierte Bestrahlung zu einer erheblichen Zunahme von Hautkrebs führen und letztendlich tödliche Auswirkungen auf viele Organismen, einschließlich des Menschen, haben wird.
Die schützende Ozonschicht der Stratosphäre wird von vielen Ökologen als durch Überschalljets, die SSTs, gefährdet. Die in großen Höhen fliegenden Strahltriebwerke von Überschallflugzeugen setzen Stickoxide (NO x ) frei, die Ozonmoleküle katalytisch zerstören (siehe Southiwick, 1976).
