پایان نامه بررسی آلودگی هوا در 130 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست
عنوان صفحه
مقدمه................................................................................................................................................................... 1
ترکیبات جو........................................................................................................................................................ 1
ارتفاع و ساختار جو.......................................................................................................................................... 2
تاثیر فعالیت های انسان بر وضعیت جو..................................................................................................... 5
آلاینده های گازی شکل................................................................................................................................. 5
آئروسلها............................................................................................................................................................... 8
آیا هوا با کمبود اکسیژن مواجه خواهد شد؟........................................................................................... 9
آیا دمای کره زمین افزایش خواهد یافت................................................................................................... 9
آلودگی هوا......................................................................................................................................................... 11
هوای غیر آلوده................................................................................................................................................. 11
منشاء و ماهیت آلاینده های هوا.................................................................................................................. 14
هوای آلوده.......................................................................................................................................................... 14
آلودگی هوا......................................................................................................................................................... 15
کربن منوکسید.................................................................................................................................................. 16
اهمیت co ناشی از فعالیت های انسان..................................................................................................... 18
شیمی تشکیل co............................................................................................................................................ 19
غلظت و توزیع co............................................................................................................................................ 21
اثرات co روی انسان....................................................................................................................................... 22
اکسید های نیتروژن......................................................................................................................................... 23
منابع اکسید های نیتروژن............................................................................................................................. 24
اکسید های نیتروژن به عنوان آلوده کننده ها......................................................................................... 26
شیمی تشکیل NOX......................................................................................................................................................................................................... 26
چرخه نوری NO2........................................................................................................................................... 29
اثرات NOX....................................................................................................................................................... 30
کنترل آلودگی NOX..................................................................................................................................... 31
اندازه گیری NOX.......................................................................................................................................... 34
هیدروکربن ها و اکسیدان های فتو شیمیایی.......................................................................................... 34
هیدروکربن ها.................................................................................................................................................... 35
منابع هیدروکربن ها........................................................................................................................................ 38
تشکیل اکسیدانهای فتوشیمیایی................................................................................................................. 40
غلظت هیدروکربن ها و اکسیدان ها فتوشیمیایی.................................................................................. 42
اکسیدهای سولفور............................................................................................................................................ 46
منابع سولفور اکسیدها..................................................................................................................................... 46
شیمی تشکیل soX......................................................................................................................................... 49
ذرات معلق.......................................................................................................................................................... 51
ترکیب شیمیایی ذرات معلق......................................................................................................................... 54
اثرات ذرات معلق بر روی مقدار کل اشعه خورشیدی........................................................................... 58
کنترل انتشار ذرات معلق............................................................................................................................... 59
ذرات معلق آلی................................................................................................................................................. 62
آلاینده های معدنی مختلف........................................................................................................................... 63
بوها....................................................................................................................................................................... 66
تاثیر روی انسانها............................................................................................................................................... 67
تاثیر روی حیوانات............................................................................................................................................ 72
ثمر بخشی درختان در تقلیل میزان سرب................................................................................................ 77
اثر درختان روی سایر عوامل آلاینده........................................................................................................... 78
آلودگی هوا بوسیله ایروسل ها...................................................................................................................... 79
استفاده از گیاهان به عنوان بیواندیکاتور.................................................................................................... 83
اثر آلاینده های شیمیایی هوا روی گیاه.................................................................................................... 89
آلاینده های هوا................................................................................................................................................ 91
علائم قابل رویت............................................................................................................................................... 95
تیپ های کلی صدمات.................................................................................................................................... 99
مرگ سلول ها و نکروتیک شدن برگها......................................................................................................
100
کلروز و سایر تغییر رنگها100
رشد غیرطبیعی گیاهان102
شناخت اثرات مواد آلاینده103
اثرات غیر قابل رویت105
1-رشد محصول105
2- اثرات الاینده ها بر روی پروسه های بیوشیمیائی و فیزیولوژیکی107
بازدهی محصول111
اثرات آلاینده های هوا روی جمعیت های گیاهی وجوامع112
بخش ترجمه114
مقدمه:
ترکیبات جو
هوا مخلوطی از گازهای مختلف است. گرچه جو زمین ظاهراً به دلیل ماهیت گازی شکل خود بی وزن به نظر می رسد، اما دارای جرمی به مقدار 1014×6/5 تن می باشد. به استثنای بخار آب، نسبت اختلاط گازهای تشکیل دهنده هوا تا ارتفاع 60 کیلومتری نسبتاً ثابت است. حدود 99 درصد حجم هوای زمین را دو گاز ازت و اکسیژن تشکیل می دهد که ازت با 78 درصد، پیکره اصلی جو زمین است، بعد از آن اکسیژن قرار دارد، و سایر گازها فقط یک درصد را شامل می شوندو جدول گازهای تشکیل دهنده جو را در یک هوای خشک (بدون بخار آب و آلاینده ها) به صورتهای حجمی و جرمی نشان می دهد که معمولاً تقسیم بندی حجمی آن متداولتر است. اگر سهم بخار آب موجود در جو را نیز در این تقسیم بندی دخالت دهیم، این نسبتها ثابت نخواهد بود زیرا دمای طبقات پایین جو همیشه در حال تغییر است و با رسیدن دما به نقطه میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمی بخارآب در جو تغییر خواهد کرد. گرچه وزن مولکولی بخار آب از وزن سایر عناصر تشکیل دهنده جو کمتر است، با این وجود بخار آب عمده در لایه های پایین جو متمرکز می باشد. بیشترین مقدار بخار آب در لایه مجاور سطح زمین است و با افزایش ارتفاع، به سرعت از میزان آن کاسته می شود. وجود بخار آب در نزدیکی سطح زمین: اولاً به دلیل وجود اقیانوسهاست که منبع اصلی تأمین آن است؛ و ثانیاً سرد بودن لایه های فوقانی جو که مانع از نفوذ بخار آب می شوند.
جالب است بدانیم که مقدار دی اکسید کربن موجود در جو زمین در طول قرن گذشته افزایش پیدا کرده است. بخشی از این افزایش به دلیل مصرف زیاد سوختهای فسیلی است که نتیجه آن آزاد شدن گاز CO2 است.
علاوه بر ترکیبات دائمی جو که اشاره شد، جو زمین حاوی مواد معلق گوناگون مانند ذرات نمک، گرد و غبار و قطرات بسیار کوچک آب نیز می باشد که نباید آنها را جزء ترکیبات گازی جو به حساب آورد. اما نقش این مواد، بخصوص قطرات کوچک آب را نیز نمی توان نایده گرفت.
جدول1 – ترکیبات حجمی و جرمی هوای خشک
| نوع گاز | درصد حجمی | درصد جرمی |
| ازت اکسیژن آرگون دی اکسید کربن | 084/78 946/40 934/0 033/0 | 51/75 15/23 28/1 046/0 |
ارتفاع و ساختار جو
جو زمین، پوشش عظیم گازی شکل است که اطراف کره زمین قرار گرفته و حتی در سطح آن نیز نفوذ نموده است. هر مقدار از سطح زمین دور شویم از غلظت هوا کاسته می شود. بطوری که غلظت هوا در لایه های انتهایی آنقدر کم می شود که بالاخره بطور غیر محسوسی با جو خورشید در هم می آمیزد. در ابتدا کاهش غلظت هوا بسیار سریع است بطوری که 50 درصد جرم هوا در ارتفاع کمتر از 5/5کیلومتری سطح زمین قرار دارد و نیمی از آنچه باقی می ماند نیز در 5/5 کیلومتر دوم متمرکز است. به عبارت دیگر سه چهارم جرم هوا در ارتفاع کمتر از 11 کیلومتری سطح زمین پراکنده است. افزایش غلظت هوا در نزدیک سطح زمین یکی به دلیل جاذبه و دیگری فشاروارده از سطوح بالاتر جو است.
ساختارجو را میتوان از دیدگاههای مختلف مورد بررسی قرار داد. یکی از معیارهایی که بر اساس آن لایه های جو طبقه بندی می شوند دمای هوا است. طبقه بندی حرارتی از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می باشد.
با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه های فوقانی و به این دلیل که سطوح بالایی هنوز تحت بررسی و تحقیق می باشد هیچ گونه تعریف و مشخصه جامعی از ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. در شکل 1 ساختار لایه بندی جو از برخی جنبه های فیزیکی نشان داده شده است. پایینترین لایه جو که در برگیرنده بیشترین جرم هواست و همچنین بزرگترین ویژگی آن کاهش تدریجی دمای هوا نسبت به ارتفاع می باشد. لایه تروپوسفر نام دارد. بیشترین تغییرات جوی که کاهش دما نسبت به ارتفاع مهمترین آنهاست، در این لایه اتفاق می افتد. ضخامت متوسط لایه تروپوسفر حدود 11 کیلومتر است.
روی لایه تروپوسفر طبقه استراتوسفر قرار دارد که ضخامت متوسط آن حدود 23 کیلومتر است. در 3 کیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهایی بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد لایه مزوسفر در بالای طبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتی است که در آن دمای هوا نسبت به افزایش ارتفاع بطور سریع کاهش پیدا می کند. ترموسفر انتهاییترین لایه جو می باشد که در آن بار دیگر دمای هوا با ارتفاع به سرعت زیاد می شود. این لایه از ارتفاع تقریبی 80 کیلومتری شروع و تا 190 کیلومتری سطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتی به چهار لایه متمایز: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، و ترموسفر تقسیم می شود. مرز بین لایه های اول و دوم، تروپوپاز،مرز لایه های دوم و سوم استراتوپاز و مرز لایه های سوم و چهارم مزوپاز نام گرفته است. مزوپاز محلی است که پایینترین دما را دارا می باشد.
1- تأثیرات بعضی آلاینده های ویژه
1- مشتقات فلوئور ؛
اهمیت آلاینده های فلوئوردار قبلا ذکر شده است . این آلودگی مسبب نوعی بیماری است که در دنیای کشاورزی و دامداری بخوبی شناخته شده است این بیماری فلوئوراک است که آثار صدمات بسیار مشخص آن در دندانها و استخوانها بروز می کند با این حال ، قبل از ظهور صدمات ، زمان خاصی برای آغشتگی لازم است این امردارای اهمیت است ، زیرا می توان میزان خسارات ناشی از آلاینده فلوئوردار را تخمین زد فساد دندانها با پیدایش لکه هایی برسطح مینای دندان ظاهر می شود سپس دندانها سوراخ می شوند و درد می گیرند به طوری که مانع جویدن غذا می شوند ؛ صدمات استخوانی در مرحله اول با افزایش چگالی اش که ناشی از تثبیت فلوئورو رکلسیوم است مشخص می شود و در مرحله دوم همراه با تغییر شکلهای گاه بسیار مهم است براین صدمات اصلی باید ضایعات قسمتهای سخت خارج بدن ، یافتهای ملتحمه ، و سوء هاضمه را نیز افزود بالاخره ،پس از مدتی ، به علت بیمیلی نسبت به غذا و ناراحتی گوارشی ، لاغری شدیدی بروز می نماید درلاشه های حیوانات مبتلا ، بسهولت می توان صدمات ناشی از اختلالات دندانی ، استخوانی و پوستی را ملاحظه کرد علاوه بر آن ، آزمایشهای میکروسکوپی نشان داده که این صدمات همواره با ضایعات غدد فوق کلیوی ، کلیه ، و لوله های گورشی همراهند .
سازوکار مسمومیت از گیاهان و علوفه آغشته به فلوئور بدقت مورد مطالعه قرارگرفته و تدابیری برای جلوگیری از بیماریهای اتخاذ شده است .
با این حال ،به نظرنمی رسد که هیچ یک از آنها برای مبارزه با مسئله ای تا این حد خطیر کاملا سازگار باشد باید خطرنشان ساخت که برای کرم ابریشم وزنبور عسل نیز عارضه فلوئوراک و جود دارد .
2-آلاینده های گوناگون:
آلاینده های دیگر نیز به همین نحو بر حیوانات تأثیرات خاصی دارند مولیبدن ایجاد کم خونی و ضایعات استخوانی می کند ؛ سلینوم ، اسید ارسنیو، وتترا اتیل سرب می توانند موجب ظهورعلائم مسمومیتی بشوند که اساساً گوارشی است ؛ بنزوپیرن می تواند از طریق آزمایش باعث ایجاد غده بشود خاکستر و غبار سیمان موجب آشفتگیهای گوارشی می شوند دوده قادر است تا بافت ششها را زغالاک ( مانند زغال تیره ) کند و آنها را به گرد و غبار دوده بیا لاید بالاخره ، حشره کشها که اغلب در مصرف آن زیاده روی می شود ، حوادثی را بویژه در نزد پرندگان موجب می شوند.
از دیگر تاثیرات درختان کاهش آلودگی سرب است تاثیر پالایشی درختان در آلودگی ناشی از سرب بوسیله محققین زیادی تائید شده است و در این مورد منابع کافی نیز وجود دارد و تردیدی در این مورد دیگر نیست.
سرب بطور طبیعی و به میزان اندک در محیط یافت می شود ولی آنچه که از نظر جهانی اهمیت دارد گردش و جابجائی این فلز توسط انسان می باشد. تولید جهانی سرب تصفیه شده در سال 1979 رقمی بالغ بر 106/5/5 تن بوده است که 50% آن در نتیجه استفاده مجدد از تولیدات سربی بوده است. میزان سرب وارده به آتمسفر بطور طبیعی سالیانه 25000 تن و از طریق فعالیتهای انسان 450000 تن بوده است که قسمت اعظم آن از احتراق مواد سوخت حاصل می شود. تماس انسان با سرب از طریق هوا غدا و آب می باشد، غلظت سرب در فضای شهرها و در نتیجه خروج آن از وسائل نقلیه (90% ورود سرب به هوا) و فعالیتهای صنایع در حال افزایش است.
رسوب سرب در بدن انسان چه از طریق تنفسی و چه از راه دستگاه گوارش باعث مسمومیت کم خونی، اختلالات تنفسی و اختلالات عصبی می گردد. در فضای آلوده شهرها کودکان بیشتر از بزرگسالان در معرض آلودگی های ناشی از سرب قرار دارند. سرب عنصری ضروری برای رشد گیاهان بشمار نمی رود ولی گیاهان با جذب آن کمک موثری به کاهش آلودگی هوا می کنند. همه انواع گیاهی قادر به جذب سرب می باشند بهمین دلیل غیر از درختان غیر مثمر همه گیاهانی که مورد تغذیه دام و انسان می باشند در معرض این آلودگی قرار دارند. درختان از طریق شاخه و برگ و مخصوصا ریشه سرب را جذب می کنند. بهترین نمونه گیاهی برای اثبات جذب سرب از طریق برگ خزه ها می باشد. جذب سرب بوسیله اندامهای هوائی مورد تایید همگان نمی باشد ولی جذب سرب توسط ریشه گیاهان امری اثبات شده است.
عوامل موثر در جذب سرب از طریق ریشه از خاک عبارتند از ظرفیت تبادل کاتیونی خاک مقدار فسفات موجود در خاک کود، مواد آلی موجود در خاک- سن گیاه نوع گیاه، تغیرات محیط وجود سایر فلزات سنگین وجود فسفر، بالا بودن اسیدیته خاک و افزایش مواد آلی خاک بالا بودن ظرفیت تبادل کاتیونی خاک جذب سرب را کاهش می دهد.
افزایش سرب در گیاهان بستگی به سطح خارجی آنها دارد و بهمین دلیل میزان سرب جذب شده توسط درختان بیش از سایر گیاهان می باشد. سطح برگها نیز در نگهداری سرب موثر هستند. برگهای زبر و خشن تا 7 برابر سرب بیشتری را نسبت به برگهای صاف نگهداری می کنند چون در اثر وزش باد یا شستشوی باران سرب کمتری را از دست می دهند. برگهای پهن از سطح بیشتری برای تجمع و جذب سرب در مقایسه با برگهای سوزنی، برخوردارند.