Przedstaw przyczyny i skutki zanieczyszczeń gleby, powietrza i wody

Zanieczyszczenie środowiska to odwieczny problem, który dotyka każdego. Niestety sami w wielkim stopniu odpowiadamy za ten stan rzeczy w sposób bezpośredni lub pośredni. To my ludzie tworzyliśmy technologie oraz procesy, które wpływają na nasz rozwój, ale niszczą ekologię. Zanieczyszczenie środowiska to problem nie tylko tego pokolenia, ale wielu pokoleń, które dopiero powstaną. Jednym z podstawowych problemów jest zanieczyszczenie środowiska poprzez tzw. odpady komunalne. Odpady gromadzone są na wysypiskach - ogromnych terenach wyłączonych z użytkowania przez jakiekolwiek zwierzęta, z nielicznymi wyjątkami jak szczury i mewy. Trujące substancje wymywane i ulatniające się z tych odpadów dostają się do wody, gleby i powietrza szkodząc organizmom żyjącym na przyległych terenach. Jednym ze sposobów na opanowanie tej sytuacji jest lepsze zabezpieczenie wysypisk śmieci, spalarnie lub ostatnio bardzo modny i popularny na zachodzie recykling, - czyli przeróbka wtórna odpadów. Nowe technologie, ulepszenia, wszechobecna chemia, dbałość tylko o swój komfort jako człowieka to wszystko jest źródłem zanieczyszczenia środowiska. Zanieczyszczenie środowiska - stan środowiska wynikający z wprowadzania do powietrza, wody lub gruntu, substancji stałych, ciekłych lub gazowych lub energii w takich ilościach i takim składzie, że może to ujemnie wpływać na zdrowie człowieka, przyrodę ożywioną, klimat, glebę, wodę lub powodować inne niekorzystne zmiany np. korozję metali.

Źródła zanieczyszczeń

Zanieczyszczenie środowiska może być spowodowane przez źródła naturalne (np. wulkany) lub sztuczne (antropogeniczne), które następuje w wyniku niezamierzonej, ale systematycznej działalności człowieka, polegającej na ciągłej emisji czynników degradujących środowisko lub jest następstwem awarii będącej przyczyną nagłego uwolnienia zanieczyszczeń

Rodzaje zanieczyszczeń środowiska.

1. Zanieczyszczenie powietrza

Występowanie w atmosferze różnych substancji w takiej koncentracji i przez tak długi czas, że prowadzi do szkodliwych konsekwencji dla zdrowia lub samopoczucia ludzi, dla organizmów żywych. Główne zanieczyszczenia to dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), ozon troposferyczny (O3), ołów (Pb), pyły.

1.1 Źródła zanieczyszczeń powietrza.

Powietrze zanieczyszczają wszystkie substancje gazowe, stałe lub ciekłe, znajdujące się w powietrzu w ilościach większych niż ich średnia zawartość. Ogólnie zanieczyszczenia powietrza dzieli się na pyłowe i gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wodę, glebę). Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są mobilne i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie komponenty środowiska. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są: uprzemysłowienie i wzrost liczby ludności, przemysł energetyczny, przemysł transportowy, chemiczna konwersja paliw, wydobycie i transport surowców, przemysł chemiczny, przemysł rafineryjny, przemysł metalurgiczny, cementownie, składowiska surowców i odpadów, motoryzacja. Naturalne źródła zanieczyszczeń powietrza to wybuchy wulkanów, erozja wietrzna skał, pył kosmiczny, niektóre procesy biologiczne, pożary lasów i stepów.

Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzi głównie w trakcie oddychania. Przyczyniają się do powstawania schorzeń układu oddechowego, a także zaburzeń reprodukcji i alergii. W środowisku kulturowym człowieka zanieczyszczenia powietrza powodują korozje metali i materiałów budowlanych. Działają niekorzystnie również na świat roślinny, zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji i oddychania. Skażają wody i gleby. W skali globalnej mają wpływ na zmiany klimatyczne. Zanieczyszczenia powietrza zwiększają także kwasowość wody pitnej. Powoduje to wzrost zawartości ołowiu, miedzi, cynku, glinu, a nawet kadmu w wodzie dostarczanej do naszych mieszkań. Zakwaszone wody niszczą instalacje wodociągowe, wypłukując z niej różne substancje toksyczne.

Wyróżnia się trzy główne źródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery:
- punktowe - są to głównie duże zakłady przemysłowe emitujące pyły, dwutlenku siarki, tlenku azotu, tlenku węgla, metale ciężkie.
- powierzchniowe (rozproszone) - są to paleniska domowe, lokalne kotłownie, niewielkie zakłady przemysłowe emitujące głównie pyły, dwutlenek siarki.
- liniowe - są to głównie zanieczyszczenia komunikacyjne odpowiedzialne za emisję tlenków azotu, tlenków węgla, metali ciężkich (głównie ołów).

1.2 Skutki zanieczyszczeń powietrza.

Kwaśne deszcze - opady atmosferyczne, o odczynie kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw oraz różnego rodzaju produkcji przemysłowej. Jednym ze składników kwaśnego deszczu jest siarka występująca w związkach chemicznych. Szacuje się, że w wyniku działalności człowieka emitowanych jest na całym świecie 50-70 mln ton siarki rocznie, a największe emitowano w ciągu ostatnich 50 lat. W tym samym czasie w wyniku działalności wulkanów i innych czynników naturalnych, uwalnia się do atmosfery drugie tyle. Jednak na obszarach wysoko uprzemysłowionych lub intensywnie zurbanizowanych człowiek jest odpowiedzialny za prawie całą emisję siarki. Innym pierwiastkiem, którego związki chemiczne wywołują kwaśne deszcze jest azot. W odróżnieniu od siarki, azot tworzący tlenki pochodzi nie z kopalin, lecz z powietrza. Podczas spalania w wysokich temperaturach tlen łączy się z azotem. Emisję tlenków azotu jest trudniej ocenić, niż dwutlenku siarki. Szacuje się, że wynosi ona 20 mln ton rocznie. Najwięcej związków tych powstaje w spalinach silników pracujących na paliwach ropopochodnych, więc ich koncentracja jest tam, gdzie jest duża liczba samochodów. W porównaniu ze zmniejszającym się zanieczyszczeniem dwutlenkiem siarki zwiększa się znacznie udział tlenków azotu w zanieczyszczeniu powietrza. Chociaż powstają one w konkretnych miejscach, to wędrują z masami powietrza na znaczną odległość.

Skutki kwaśnego deszczu.

Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą z wodą silne kwasy. Dzieje się tak na przykład, gdy rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Wraz z opadami atmosferycznymi, zanieczyszczenia spadają na ziemię i roślinność w postaci opadu zwanego "depozycją mokrą". Mogą jednak osiadać na cząsteczkach pyłu zawieszonego w powietrzu, które to cząsteczki z czasem opadają. Mówi się wtedy o "depozycji suchej". Niebezpieczeństwo pochodzi jednak z powietrza, a całe zjawisko łączenia się tlenków z wodą i dostawania się w ten sposób kwasów do wód, gleb, i płuc ludzi i zwierząt, oraz na mury budynków określa się ogólnie nazwą "kwaśnego deszczu". Kwaśne deszcze wpływają także na roślinność. Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze, w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym. Pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszenia gleby. Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w roztworze glebowym, jak np. aluminium (uwalnianych np. z blokujących je nierozpuszczalnych związków wapnia). Powoduje to uszkodzenie korzeni i zabicie flory grzybów mikoryzowych, co prowadzi do tego, że rośliny nie mogą pobrać wystarczających ilości pożywienia i zmienia się odczyn gleby. Ponadto zmniejsza się odporność roślin na choroby i owady. Tak osłabione drzewo atakują owady lub pasożytnicze grzyby niszcząc doszczętnie drzewo. Podobnie dzieje się z innymi roślinami.

Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez wpływu i na zwierzęta, np. rozmnażanie ptaków żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior jest zaburzone. Zmiana składu roślinności spowodowana zanieczyszczeniami powietrza wywiera też wpływ na zwierzęta uzależnione od danego zbiorowiska roślinnego. Nie znajdują w nim właściwych dla siebie gatunków roślin, co może spowodować nawet niezdolność do rozmnażania. Duża zawartość zanieczyszczeń w powietrzu oraz ogromne ilości emitowanych związków siarki i azotu doprowadziły w Europie Środkowej do poważnego pogorszenia stanu zarówno lasów, jak i gleb. Normalna woda deszczowa ma pH około 5,6. Deszcze o niższym pH uznaje się już za deszcze kwaśne. Zakwaszenie jezior i cieków wodnych jest problemem ściśle związanym z zakwaszeniem gleby. Woda znajdująca się w jeziorach i ciekach wodnych pochodzi bowiem w 90% z wód, które tam się dostały po przejściu przez warstwę gleby, a tylko w 10% ze śniegu i deszczu, który spadł bezpośrednio do wód, lub spłynął po powierzchni gruntu.

Jedynym pełnym rozwiązaniem problemu zakwaszenia jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw. Są dwie główne drogi prowadzące do tego celu: oszczędniejsze gospodarowanie energią i innymi zasobami oraz użycie możliwie najlepszej techniki spalania i oczyszczania. Według analizy przeprowadzonej przez OECD w 1981 r. emisja siarki mogłaby być zmniejszona o połowę w ciągu 10 lat, gdyby wykorzystano dostępne wówczas urządzenia do oczyszczania i odsiarczania. Podniosłoby to koszty energii przeciętnie o 3%. Analiza ta wskazała jedną z wielu dróg, mającą za punkt wyjścia ekonomicznie optymalne rozwiązania. Innymi słowy, można zmniejszyć emisję bardziej i szybciej, ale wzrosną również koszty. Szczególnie silnym źródłem emisji dwutlenku siarki jest spalanie węgla brunatnego, jako najbardziej zasiarczonego. Natomiast zdecydowanie najkorzystniejszą formą zapobiegania emisji spalin zakwaszających powietrze jest rozwój elektrowni wodnych i wiatrowych oraz energetyki jądrowej.

Smog (słowo pochodzące od dwóch angielskich słów: smoke - dym i fog - mgła) - jest to nienaturalne zjawisko atmosferyczne polegające na współdziałaniu zanieczyszczeń powietrza spowodowanych działalnością człowieka oraz niekorzystnych naturalnych zjawisk atmosferycznych: znacznej wilgotności powietrza (mgła) i braku wiatru. Utrudnia oddychanie organizmom, a Ziemi wydalanie ciepła. Te szkodliwe związki chemiczne, pyły (kurz) i znaczna wilgotność są zagrożeniem dla zdrowia, są bowiem czynnikami alergizującymi i mogą wywołać astmę oraz jej napady, a także powodować zaostrzenie przewlekłego zapalenia oskrzeli, niewydolność oddechową lub paraliż układu krwionośnego.

Dziurą ozonową nazywa się zjawisko zmniejszania się stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej. Jest to 5% ubytek w powłoce ozonowej wywołany emitowaniem przez człowieka freonu do atmosfery, który ma właściwości rozkładające ozon.

Skutki dziury ozonowej na żywe organizmy.

Ozon stratosferyczny pochłania część promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi ze Słońca. Niektóre rodzaje promieniowania ultrafioletowego są szkodliwe dla organizmów żywych, ponieważ mogą uszkadzać komórki (oparzenia) oraz materiał genetyczny komórek. U ludzi i zwierząt mogą wywoływać zmiany nowotworowe. Organizm ludzki broni się przed ultrafioletem, wytwarzając barwnik (melanina), powodujący pochłanianie promieniowania w warstwie powierzchniowej skóry. Zawartość tego barwnika objawia się ciemnieniem skóry.

Freony jako źródło powstawania dziury ozonowej.

Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego słońca z cząsteczkami atmosferycznego tlenu. Powstały ozon rozpada się reagując z niektórymi związkami chemicznymi, szczególnie chloru i fluoru.

W czasie zimy polarnej produkcja ozonu ulega redukcji. Duże obszary podbiegunowe znajdują się w półmroku albo są całkowicie nieoświetlone przez Słońce. Naturalny oraz wywołany zanieczyszczeniami rozpad trójatomowej cząsteczki tlenu nie zatrzymuje się w tym okresie, co prowadzi do zmniejszenia grubości warstwy ozonowej.

Problem pojawił się, gdy zaczęto używać związku CCl2F2, zwanego freonem 12 oraz innych fluoropochodnych metanu i etanu (nazwanych wspólnie freonami lub CFC) do produkcji aerozoli. Związki te wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych. Po pewnym czasie stwierdzono, jak katastrofalne skutki przynosi używanie tych związków dla warstwy ozonowej. Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się, mogą więc żyć w atmosferze ponad 100 lat. Owa niezniszczalność freonów oraz lekkość pozwalająca na przenikanie aż do ozonosfery zaniepokoiły dwóch chemików. Z ich założeń wynikało, że w ozonosferze miliony ton lekkich freonów pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na pierwiastki: węgiel, fluor i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, ale fluor i chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z ozonem powodując tworzenie się tlenków i powstanie zwykłego tlenu dwuatomowego.

Po raz pierwszy zaobserwowano dziurę ozonową w 1985 roku, nad Antarktydą. Doprowadziło to do uchwalenia Konwencji Wiedeńskiej o Ochronie Warstwy Ozonowej. Zakłada ona konieczność ograniczenia produkcji freonów, halonów i tlenków azotu, bezpośrednio odpowiedzialnych za zanikanie warstwy ozonowej. W 1982 roku dr Farman w czasie badań na Antarktydzie Zachodniej odkrył, że znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zanikła. Przez następne lata dziura ozonowa nad biegunem powiększała się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem, w 1989 roku w wyższych warstwach zniknęło nawet ponad 95% ozonu. Według różnych badań stwierdzono, że za zanik ozonu odpowiedzialna jest rosnąca koncentracja freonów. W 1986 i 1987 przeprowadzono pomiary w Antarktydzie i zaproponowano mechanizm ubywania ozonu stratosferycznego związany z heterogeniczną reakcją, w której katalizującą rolę odgrywają polarne chmury stratosferyczne. Za te badania Susan Solomon otrzymała nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego za podstawowy wkład w zrozumienie chemii atmosfery i wyjaśnienie tajemnicy powstawania dziury ozonowej.

Badania stężenia ozonu w atmosferze ziemskiej wykazały, że w ciągu ostatnich kilkunastu lat zmniejsza się ono (średnio 0,2% rocznie). Obniżanie się zawartości tego gazu opisuje się jako powiększanie dziury ozonowej. Zjawisko to obserwuje się nie tylko nad Antarktydą, ale również na innych szerokościach geograficznych, m.in. nad Polską. Regularne badania nad grubością warstwy ozonowej rozpoczęto w latach 80 tych XX wieku. Posłużyły do tego satelity. Z ich pomocą udało się stwierdzić, że ubytki ozonu mają charakter sezonowy. Obecnie emisja freonów powoli, ale systematycznie maleje, jednakże na pełne odbudowanie warstwy ozonowej musimy jeszcze poczekać około 50 lat.

Efekt cieplarniany - zjawisko wywoływane przez atmosferę, w wyniku którego temperatura planety jest wyższa niż gdyby planeta nie posiadała atmosfery. Spowodowane jest ograniczeniem wypromieniowywania ciepła z jej powierzchni i dolnych warstw atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Czynnikiem ograniczającym wypromieniowanie ciepła są gazy cieplarniane. Efekt cieplarniany zachodzi na planetach i księżycach posiadających atmosferę i ogrzewanych przez gwiazdy. W Układzie Słonecznym zachodzi on na Ziemi, Marsie, Wenus oraz na księżycu Saturna - Tytanie. Na Ziemi termin "efekt cieplarniany" odnosi się zarówno do podwyższenia temperatury, związanego z czynnikami naturalnymi, jak i do zmiany tego efektu, wywołanego przez gazy emitowane w wyniku działalności człowieka. W potocznym rozumieniu ten naturalny efekt jest często pomijany, a zwracana jest uwaga na wzrost temperatury Ziemi w ciągu ostatnich około 100 lat, zwany globalnym ociepleniem. Efekt cieplarniany (naturalny), jest zjawiskiem korzystnym dla kształtowania warunków życia na Ziemi. Szacuje się, że podnosi on temperaturę powierzchni o 20 - 34C. Średnia temperatura naszej planety wynosi 14 - 15C. Gdyby efekt cieplarniany nie występował przeciętna temperatura Ziemi wynosiłaby ok. ?20C.

Bilans cieplny.

Ziemia, jak każda inna planeta, otoczona jest próżnią i dlatego wymiana energii cieplnej z otoczeniem odbywa się wyłącznie poprzez promieniowanie elektromagnetyczne. Jedyną znaczącą ilościowo energią docierającą do Ziemi jest energia światła słonecznego. Inne rodzaje energii, które zmieniają się w energię cieplną i ogrzewają powierzchnię Ziemi (np. energia geotermalna, energia pływów, energia rozpadów promieniotwórczych, energia powstała ze spalania paliw kopalnych) są znikomo małe w porównaniu z energią promieniowania słonecznego. Ziemia nie tylko otrzymuje, ale też oddaje energię cieplną w postaci promieniowania cieplnego, którego ilość zależy od temperatury planety. Gdy średnia ilość energii docierającej do ciała nie zmienia się w czasie ustala się średnia temperatura planety, w której energia pobierana jest równa i energii oddawanej. Temperatura Ziemi praktycznie nie zmienia się (panuje stan równowagi termicznej), oznacza to, że energia otrzymywana jest równa energii wysyłanej. Zakładamy, że Ziemia znajduje się w stanie równowagi termicznej, ale skoro obserwuje się powolny ale długotrwały wzrost temperatury powierzchni Ziemi, topnienie lodowców, wzrost temperatury oceanów, oznacza to, że Ziemia otrzymuje więcej energii niż wypromieniowuje.

Energia docierająca do Ziemi.

Ziemia otrzymuje olbrzymią ilość energii w postaci promieniowania słonecznego. Strumień promieniowania dochodzącego do górnych warstw atmosfery wynosi około 1366 W/m? powierzchni prostopadłej do promieniowania. Jest to ok. 342 W na każdy metr kwadratowy powierzchni Ziemi. Promieniowanie słoneczne jest odbijane (średnio) w około 30%, w tym 6% odbija atmosfera ziemska, 20% chmury, a 4% powierzchnia Ziemi. Pozostałe 70% promieniowania (średnio 235W/m?) jest absorbowane przez Ziemię, w tym: 16% przez atmosferę (większość promieniowania ultrafioletowego); 3% przez chmury, 51% przez powierzchnię ziemi. Pochłonięte promieniowanie ogrzewa atmosferę, oceany i lądy, a jego niewielka część poprzez fotosyntezę dostarcza energii dla życia.

Energia wypromieniowywana przez Ziemię.

W zakresie promieniowania emitowanego przez powierzchnię Ziemi, atmosfera silnie pochłania promieniowanie. W wyniku czego, tylko około 9% promieniowania emitowanego przez powierzchnię Ziemi ucieka do przestrzeni kosmicznej, pozostała część energii jest pochłaniana przez atmosferę i chmury, przenoszona do wyższych warstw atmosfery w wyniku kilku zjawisk i dopiero wypromieniowana w kosmos. Zdolności pochłaniające atmosfery zależą od wchodzących w jej skład gazów. Atmosfera dla promieniowania emitowanego przez Ziemię zachowuje się jak ciemne ciało otaczające Ziemię. Ciało to jest ogrzewane od dołu promieniowaniem powierzchni Ziemi uzyskując temperaturę zbliżoną do temperatury Ziemi. Ciało to wypromieniowuje energię zarówno w stronę Ziemi jak i w stronę kosmosu. Energia wysyłana w kierunku Ziemi jest znaczna i przewyższa niemal dwukrotnie energię dostarczaną przez Słońce. W wyniku tego dodatkowego promieniowania atmosfery w kierunku Ziemi wzrastają: temperatura powierzchni Ziemi, emisja promieniowania cieplnego i temperatura atmosfery. W wyniku tych procesów w końcu ustala się średnia temperatura powierzchni Ziemi i atmosfery.

Gazy cieplarniane.

Efekt cieplarniany wywołują gazy w atmosferze, pochłaniające promieniowanie cieplne, nazywane gazami cieplarnianymi. Gdyby atmosfera była przepuszczalna dla promieniowania cieplnego emitowanego przez powierzchnię Ziemi, to nie zwiększałaby jej temperatury. Gazy cieplarniane (szklarniowe) to gazowe składniki atmosfery będące przyczyną efektu cieplarnianego. Gazy cieplarniane zapobiegają wydostawaniu się promieniowania podczerwonego z Ziemi, w wyniku czego następuje zwiększenie temperatury powierzchni Ziemi. Do gazów cieplarnianych zaliczane są: dwutlenek węgla, ozon, freony, metan, podtlenek azotu, halony, para wodna. Wpływ poszczególnych gazów na efekt cieplarniany jest trudny do określenia. Najważniejszymi gazami cieplarnianymi w atmosferze Ziemi jest para wodna, oraz dwutlenek węgla. Woda w stanie ciekłym i stałym, choć nie jest gazem, ma duży wpływ na zjawiska cieplne zachodzące w atmosferze i na powierzchni Ziemi.

Woda wpływa głównie stabilizująco na temperaturę Ziemi. Dzieje się tak dzięki jej właściwościom (duże ciepło właściwe, parowanie, skraplanie, zamarzanie, sublimacja i topnienie w troposferze Ziemi). Zjawiska te odgrywają ważną rolę w transporcie energii cieplnej w górę atmosfery. Woda paruje na powierzchni Ziemi i kondensuje w górnych warstwach atmosfery. Dzięki temu do górnych warstw atmosfery dostarczane jest więcej ciepła, niż gdyby zachodził jedynie proces wypromieniowywania energii cieplnej. Wpływ chmur na transport energii w atmosferze jest różnorodny. Z jednej strony chmury, poprzez zaciemnienie, ograniczają dopływ energii słonecznej do Ziemi, z drugiej strony ograniczają też wypromieniowywanie energii przez Ziemię. Klimatolodzy wysuwają różne hipotezy dotyczące związku chmur ze zjawiskami cieplnymi w atmosferze np. hipoteza tęczówki, hipoteza termostatu.

O ile woda w stanie płynnym i stałym wpływa głównie na zmniejszenie efektu cieplarnianego, to para wodna jest głównym gazem cieplarnianym w atmosferze ziemskiej. Dodatkowo para wodna jest gazem, którego stężenie w powietrzu silnie zależy od warunków lokalnych i pogodowych. Efekt cieplny zależy też, od zmieszania pary wodnej z innymi gazami, oraz od tego czy para wodna jest skoncentrowana wysoko czy nisko w atmosferze. Wysoka wilgotność wpływa na tworzenie się chmur.

Dwutlenek węgla silnie pochłania promieniowanie mikrofalowe i dlatego jest ważnym gazem cieplarnianym, bierze on udział w licznych procesach przyrodniczych na Ziemi. Także człowiek wytwarza dwutlenek węgla w wyniku spalania paliw, zawierających węgiel. Ważnym procesem w bilansie atmosferycznego dwutlenku węgla jest jego rozpuszczanie w wodach oceanów, w których jest częściowo pochłaniany przez organizmy żywe oraz wchodzi w reakcje chemiczne, ale jego część pozostaje w wodzie oceanicznej zwiększając stężenie CO2 w warstwach powierzchniowych wody. Dwutlenek węgla dociera do głębszych warstw wody w wyniku mieszania się wody. Proces mieszania się wód oceanicznych jest powolny, wyrównywanie się stężenia CO2 w oceanach trwa kilkaset lat, czego konsekwencją jest znacznie mniejszy wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze niż wynikałoby to z ilości spalonych paliw kopalnych. Za kilkaset lat, gdy stężenie dwutlenku węgla w wodach oceanów osiągnie stan równowagi ze stężeniem w atmosferze nie będą już pobierały dwutlenku węgla a każda ilość dwutlenku węgla wprowadzonego do atmosfery pozostanie w niej zwiększając efekt cieplarniany. Produkcja CO2 w okresie przemysłowym (spalanie paliw kopalnych) i inne czynniki aktywności człowieka takie jak zmiany w użytkowaniu lądów spowodowały, że poziom naturalnej równowagi między wytwarzaniem dwutlenku węgla a pochłanianiem go przez rośliny i wody został zaburzony. 25% światowej emisji dwutlenku węgla pochodzi ze Stanów Zjednoczonych zamieszkanych przez 5% ludności świata.

Wpływ poszczególnych gazów na efekt cieplarniany.

Trudno ocenić wpływ danego gazu na efekt cieplarniany, ponieważ widma pochłaniania różnych składników często pokrywają się, dlatego zmiana stężenia danego gazu nie wywoła efektu proporcjonalnego do zmiany, promieniowanie i tak pochłonie inny gaz.

Para wodna jest najważniejszym gazem absorbującym promieniowanie (sama powoduje 36% - 66% bezpośredniego efektu cieplarnianego), razem z chmurami jest odpowiedzialna za od 66% do 85% efektu cieplarnianego. Sam CO2 odpowiada za 9% - 26%, podczas gdy O3 jest odpowiedzialny za 7%, a inne gazy cieplarniane (w tym głównie metan, tlenki azotu i freony) są odpowiedzialne za 8% efektu. Łącznie gazy te nazywa się gazami cieplarnianymi (GHG). Efekt cieplarniany spowodowany wyłącznie przez dwutlenek węgla nazywa się efektem Callendara.

2. Zanieczyszczenia wody

Zanieczyszczenie wód jest spowodowane głównie substancjami chemicznymi, bakteriami i innymi mikroorganizmami, obecnymi w wodach naturalnych w zwiększonej ilości. Substancje chemiczne organiczne i nieorganiczne (mineralne) występują w postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin. Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np. rozkładaniem substancji z gleb i skał, rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych oraz czynnikami antropogenicznymi. Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód powierzchniowych należą pestycydy, substancje powierzchniowo czynne, węglowodory ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne bifenylu oraz metale ciężkie: ołów (Pb), miedź (Cu), chrom (Cr), kadm (Cd), rtęć (Hg) i cynk (Zn), a także wody podgrzane (zanieczyszczenie termiczne), które są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących. Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na organizmy wodne. Zanieczyszczenia bardzo trwałe w środowisku wodnym i bardzo trudno ulegające chemicznym i biochemicznym procesom nazywa się substancjami refakcyjnymi. Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem ze ściekami. Innymi źródłami zanieczyszczeń wód są transport wodny i lądowy, stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych oraz odpady komunalne i przemysłowe. Rozróżnia się zanieczyszczenia punktowe dostające się do wód w jednym punkcie (głównie ścieki), i zanieczyszczenia obszarowe, dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji

Przez zanieczyszczenie wód rozumiemy niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych wody spowodowane wprowadzaniem w nadmiarze substancji nieorganicznych (stałych, płynnych, gazowych), organicznych, radioaktywnych czy wreszcie ciepła, które ograniczają lub uniemożliwiają wykorzystywanie wody do picia i celów gospodarczych. Obieg wody w przyrodzie został zakłócony przez człowieka. Wycinanie lasów, monokulturę rolnictwa, niewłaściwe i nadmierne zabiegi rolnicze, urbanizację.

Rodzaje zanieczyszczeń wód podzielić możemy na dwie grupy: naturalne - takie, które pochodzą z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych - np. zasolenie, zanieczyszczenie związkami żelaza oraz sztuczne - inaczej antropogeniczne, czyli związane z działalnością człowieka - np. pochodzące ze ścieków, spływy z terenów rolniczych, składowisk odpadów komunalnych. Zanieczyszczenia sztuczne także możemy podzielić na grupę biologicznych (bakterie, wirusy, grzyby, glony) oraz chemicznych (oleje, benzyna, smary, ropa, nawozy sztuczne, pestycydy, kwasy, zasady).

Ze względu na pochodzenie, stopień szkodliwości lub oddziaływanie na organizmy, wyróżnia się różne rodzaje ścieków:
- bezpośrednio szkodliwych - fenole (gazownie, koksownie) kwasy cyjanowodorowy (gazownie ), kwas siarkowy i siarczany (fabryki nawozów sztucznych, celulozownie, fabryki włókien sztucznych),
- pośrednio szkodliwych - takich, które prowadzą do zmniejszenia ilości tlenu w wodzie poniżej poziomu niezbędnego do utrzymania przy życiu organizmów wodnych.

Zanieczyszczenia dostają się do wód różnymi drogami. Trzy najważniejsze źródła zanieczyszczeń to:
- źródła punktowe - czyli ścieki odprowadzane w zorganizowany sposób systemami kanalizacyjnymi, pochodzące głównie z zakładów przemysłowych i z aglomeracji miejskich,
- zanieczyszczenia powierzchniowe lub obszarowe - zanieczyszczenia spłukiwane opadami atmosferycznymi z terenów zurbanizowanych nie posiadających systemów kanalizacyjnych oraz z obszarów rolnych i leśnych,
- zanieczyszczenia ze źródeł liniowych lub pasmowych - zanieczyszczenia pochodzenia komunikacyjnego, wytwarzane przez środki transportu i spłukiwane z powierzchni dróg lub torfowisk oraz pochodzące z rurociągów, gazociągów, kanałów ściekowych, osadowych.
Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą tzw. wskaźników zanieczyszczenia, który mówi o stężeniu danej substancji w miligramach na
1 dm3 wody. Jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest stężenie rozpuszczonego tlenu. Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków organicznych; chemiczne zapotrzebowanie tlenu - miara zawartości wszystkich związków organicznych, obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu.

2.1 Zanieczyszczenia wód opadowych.

Wody opadowe zawierają wszystkie składniki powietrza atmosferycznego, wymyte w czasie opadu. Będą to, oprócz gazów atmosferycznych, przede wszystkim inne gazy, takie jak tlenki azotu, dwutlenek siarki, tlenek węgla i dodatkowe ilości dwutlenku węgla.

W wodach tych może występować wiele związków metali ciężkich, emitowanych przez przemysł, jak związki arsenu, ołowiu, kadmu, cynku, żelaza i innych. Z powietrza wody mogą sorbować produkty niepełnego spalania produktów naftowych, substancje radioaktywne i inne pochodzące ze źródeł naturalnych. W wodach opadowych znajdują się również składniki stałe, których źródłem są: atmosferyczne emisje przemysłowe, części mineralne pochodzące z powierzchni ziemi, utwory wyrzucone do atmosfery w wyniku erupcji wulkanicznej czy trzęsień ziemi, różne sole porywane z powierzchni wód przez wiatry do atmosfery itp. Emitowane do atmosfery zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się w różnych kierunkach i na różne odległości; dlatego mogą być wymywane przez deszcze z dala od miejsca, z których pochodzą.

2.2 Zanieczyszczenia wód podziemnych.

Wody podziemne są źródłem zaopatrzenia dla większości wodociągów. Mogą w nich występować znaczne ilości żelaza, którego zawartość należy obniżyć, by można z tych wód korzystać. Niebezpieczeństwo dla wód podziemnych oprócz chemizacji rolnictwa stanowią materiały pędne i produkty ropopochodne, które przedostają się do wód z wycieków ze zbiorników i rurociągów, z instalacji technologicznych zakładów przerabiających ropę, stacji benzynowych, myjni samochodowych, stacji obsługi samochodów, czy też wylewane są wprost do gleby przez ludzi ignorujących wszelkie zasady ochrony środowiska. Do wód podziemnych mogą też migrować wszelkie zanieczyszczenia przemysłowe znajdujące się w ściekach oraz emisjach atmosferycznych, a po opadnięciu na ziemię wymywane z gleby. Mogą to być związki silnie toksyczne (np. metali ciężkich) stwarzające ogromne ryzyko skażenia tych wód.

2.3 Zanieczyszczenia wód powierzchniowych.

Źródłem zanieczyszczenia wód powierzchniowych zarówno śródlądowych, jak i morskich są ścieki przemysłowe, komunalne i rolnicze.

3. Zanieczyszczenia gleby

Zanieczyszczenie gleby jest to zmiana cech gleby uniemożliwiająca jej normalne użytkowanie. W przeciwieństwie do zanieczyszczeń powietrza i wody, zanieczyszczenia gleby zalegają w niej bardzo długo - setki lat. Jest to tym bardziej groźne, że gleba przyjmuje zanieczyszczenia powietrza opadające na nią wraz z deszczem, oraz zanieczyszczenia spływające do niej z wód. Dużym zagrożeniem dla gleby mogą być sztuczne nawozy, których celem jest wzbogacanie gleby w pierwiastki niezbędne do życia roślin: azot (N), fosfor (P), potas (K). Nawozy te stają się jednak szkodliwe, jeśli stosowane są w nadmiernych ilościach. Równie groźne jest nadmierne stosowanie środków ochrony roślin lub innych toksycznych substancji. Do gleb przedostają się również pochodzące z przemysłu i motoryzacji metale ciężkie, które mogą z kolei przenikać do rosnących na niej upraw. Oddzielne zagrożenie stanowi zakwaszanie gleb, które zależy od ilości kwaśnych opadów oraz stopnia zakwaszenia wód. Zakwaszenie gleby prowadzi do przedostawania się do niej trujących metali oraz wymywania składników niezbędnych do życia roślin. Źródłem kwaśnych deszczów, zagrażających zarówno lasom, jaki i zabytkom, jest zanieczyszczenie atmosfery. Te żrące opady są rezultatem reakcji z udziałem lotnych węglowodorów, dwutlenku siarki, tlenków azotu emitowanych przez przemysł, elektrownie cieplne, transport i rolnictwo. Woda zawarta w chmurach, przepływających ponad fabrykami, nasyca się wyrzucanymi w powietrze substancjami chemicznymi. Dalsze reakcje prowadzą do powstania kwasów: z dwutlenku siarki powstaje ostatecznie kwas siarkowy, z tlenków azotu - kwas azotowy. Szkodliwe substancje wędrują z wiatrem w postaci zawiesiny i opadając wraz z cząsteczkami wody na ziemię, uszkadzają wiele ekosystemów. Wówczas gleby stają się niezdatne do uprawy. W wyjałowionych jeziorach giną ryby. A przede wszystkim - ginie las. Bardzo ważnym zabiegiem w tej sytuacji jest zobojętnienie kwaśnego odczynu gleby przez dostarczanie jej wapienia, lub dolomitu; tzw. wapnowanie gleb. Jednym ze sposobów oczyszczania gleb jest wypłukiwanie z niej substancji toksycznych, lub mieszanie gleb bardzo skażonych z glebą czystą. Co ważne, powietrze potrafi samo oczyścić się z zanieczyszczeń po kilku dniach, woda może tego dokonać w ciągu kilku lat, za to gleba może potrzebować na to nawet tysiącleci.