3. Ilmansaasteet

• Yhdisteet joutuvat eri yhdisteinä ilmakehään kuin ne poistuvat; pitkiä matkoja kukeutuvat päästöt, jotka ovat aiheuttaneet ihmisen ja luonnon toiminnasta->prosessori ja tehosekoitin
• Taajamissa saastepitoisuuksilta suojellaan päästörajoituksin
• EU:n ympäristöpolitiikan myötä yhtenäistyneet ohjearvot, mutta kansallisia aiemmin
• Sisältö:
• 1. Toiminta luonnollisessa ilmakehässä
• Ilmansasteita, joita on seurannut ihmisen toiminnasta
• Miten lähestytty Euroopassa ilmansaasteongelmia

Ihmisen ja luonnon toiminnasta syntyy päästöjä ilmakehään

• Prosessit yläilmakehässä, geologiset ilmiöt, meret ja kasvillisuuden toiminta osallistui ilmakehän koostumukseen ennen merkittävää ihmisen vaikutusta
• Raskasmetalleja ja rikkiä vautuu ilmaan kun polttoaine palaa
• Haisevat rikkiyhdisteet, joita muodostuu sellunkeitossa, ovat ongelma etenkin Suomessa

Kemiallisesti muuntuvat päästöt

• Ilmakehästä ei helposti poistu ne päästöt, jotka aiheuttavat monia ongelmia
• Hiilidioksidit tai hapot syntyvät orgaanisista yhdisteistä, SO2 ja NO -> SO₄2 (sulfaatti)ja NO₃^-
• ^{Molekyylit, jotka ovat pysyviä ja varsin heikosti reagoivia, hajoavat energisen auringon säteilyn vuoksi ylimmissä osissa ilmakehää}
• ^{Vähemmän energinen auringon säitely mahdollistaa reaktiot, ja hapettimina toimivat radikaalit, jotka ovat syntyneet ilmakemiallisissa reaktioissa troposfäärissä}
• O3 + hνUVB → O2 + O1D (R1)
  O1D + H2O →2 OH (R2)
• (O3=otsoni, hvUVB=hv-fotonit ja UV-säteily, O2=happimolekyyli
• H2O=vesihöyrymolekyyli, OH=hydroksyyliradikaali
• NO:n hapettaa OH->typpihappihöyry->liukenee veteen nitraatiksi (NO3)
• OH + NO2 → HNO3

• HNO3 käynnistää SO2:n hapetusketjun->sulfaatti (joka liukenee aerosoleihin ja veteen)
• OH + SO2 → SO3- + H+

•  NO₂ syntyy, kun O3 hapettaa NO:n
• NO + O3 → NO2 + O2

• Muuttumattomana pysyvät pitoisuudet yhdisteillä, sillä fotokemiallinen tasapaino syntyy koska auringonvalon hv-fotonit hajottavat typpioksidin takaisin otsoniksi ja typpimonoksidiksi:
•  NO2 + hν + O2 → NO + O3

• Orgaaniset yhdisteet CH4 ja CO hapettuvat auringonvalossa->hapetustuotteet poikkeuttavat typenoksidia ja otsonia->troposfäärissä O3:n nettomuodostuminen
• Hiilivetyradikaali muodostuu, kun tpahatuu hydroksyyliradikaalireaktio, joka aloittaa hapettumisketjun
• VOC + OH + O2 → RO2 + H2O

• Karbonyylejä (hapettuneita orgaanisia yhdisteitä) syntyy myös reaktiossa, jossa otsonipitoisuus kasvaa ja typpimonoksidi reagoi hiilivetyradikaalin kanssa
• RO2 + NO + O2 → NO2 + HO2 + CARB

• Katalysaattoreina (aine, joka nopeuttaa kemiallista reaktiota tietyssä lämpötilassa, kuitenkaan itse kulumatta reaktiossa) toimivat typenoksidit, kun reaktioketjussa muodostuu O3
• Auringonsäteilyn intensiteetti, hiilivetypitoisuus ja typenoksidit vaikuttavat O3:n muodostumisnopeuteen
• Pieniä hiukkasia syntyy ilmakehässä ja polttoprosesseissa

Kuivalaskeuma ja sade poistavat ilmansaasteet

• Muuntuminen toisiksi yhdisteiksi, sade tai kuivalaskeuma poistaa epäpuhtaudet ilmakehästä
• Vesi- tai kasvipintoihin takertuu tai imeytyy hiukkanen/kaasu=kuivalaskeuma
• Useita kertoja voi tapahtua haihtuminen tai maahan laskeutuminen POP-yhdisteillä (persistent organic pollutants) Hg:lla
• Märkälaskeumaa ei O3:lla ole, koska se liukenee veteen huonosti
• Ionien emäksisyys tai happamuus mudosotaa sade- tai pilvipisaroiden happamuuden
• Fossiilisista polttoaineista, jotka olivat rikkipitoisia mutta halpoja, tuotettiin energiaa->happosadeongelma
• NH_{3 on ylemmässä ilmakehässä, ja se liukenee (NH4
  +):ksi (ammoniumioniksi)} 

 

_{Sietämättömät haitat syntyvät kehityksestä liikenteessä ja teollisesta tuotannosta}

•  _{Ilmakehän päästöt aiheutuvat lisääntyvästä energiankäytöstä ja teollistumisesta}
• _{Hiukkaspäästöjä aiheutui talokohtaisesta hiililämmityksestä Englannissa: reagointi ongelmiin ja aiemmat haitat ilmansaasteista: esim. Lontoon hernerokkasumu}
• _{Hiilivarantoihin perustuva energiantuotanto teollistuneilla alueilla: ongelmia}
• _{30-luvulla nopeasti kasvava autojen myynti USA:ssa}
•  _{Kallista ja vaikeaa taistella O3-pitoisuuksia vastaan}
• _{Koko troposfääri on muuttunut, sillä globaalit päästöt}

 _{Euroopassa aiheutuu terveyshaittoja ilmansaasteiden takia}

• _{Aloitettiin ilmanlaadun seuraaminen ja rajoitukset päästöihin 1950->, koska tiedostettiin terveyshaitat ja niiden aiheuttajat: liikenne ja toiminta teollisuudessa}
• _{Puitedirektiivi hyväksyttiin 1996, johon perustuu Euroopan ilmanlaatusäännöstö}
• _{Sadelaskeutumassa ja hengityksessä seurattava seitsemän polyaromaattisen hiilivedyn ja raskasmetallien (mm. Hg) pitoisuutta, hengitettävien hiukkasten kokonaismassaa ja kaasuyhdisteiden pitoisuuksia, määräsi direktiivi}
• _{Kasvillisuuttakin suojellaan terveysdirektiiveillä}
•  _{Ekosysteemin suojelun ja ihmisen terveyden turvaksi annettiin tavoitearvot seuraaville aineille:}  C₂₀H_{12 (bentso(a)pyreeni), Ni (nikkeli), Cd (kadmium), As (arseeni) sekä O3 (otsoni)}
• _{Haittoja paljon edelleen, ilmansuojelutyöstä huolimatta}
• _{CAFE-ohjelmissa (Clean air for Europe), jotka on tehty komission alaisuudessa, on tehty arvioita Euroopan laajuudella}
• _{Kuolemantapauksia ja sairaalakäyntejä tulee korkeiden O3-pitoisuuksien takia}

_{Ongelmina ovat O3 ja typpilaskeuma - vähentynyt happamoittava kuorma}

• _{Keskitetty energiatuotanto talokohtaisesta lämmityksestä parantaa nopeasti taajamien ilmanlaatua}
• _{1950-luvulla mäntyjen neulasista Los Angelesissa kuvattiin kasvivaurioita, jotka O3 oli aiheuttanut ensimmäistä kertaaa}
• _{Ehkäistään metsien happamoitumista ja vesistöjen rikkipäästöjä sovittiin CLRTAP-sopimuksessa, jonka valmisteli ECE, joka on YK:n alainen} 
• _{EU:n päästökattodirektiivin perusta ovat valtiokohtaiset enimmäispäästöt, jotka sovittiin valtiokohtaisiksi 1999 Göteborgissa, joka oli viimeisin sopimus ECE:n alaisuudessa}
• _{Pohjois-Euroopasta kulkeutuu happamoitavaa laskeumaa Suomeen}
•  _{Yhdisteet, jotka syntyvät rikkipäästöistä, kulkeutuvat pidemmälle kuin yhdisteet, jotka syntyvät ammoniakin tai tupebn oksidien päästöistä}
• _{Päästövähennystarpeiden selvittämiseksi on kehitetty vaikutuksia ja leviämisttutkimuksia pitkäjänteisesti, joita on koordinoinut Euroopan talouskomissio}
• _{Neulasten tai lehtien pintaa syövyttää hapan sade->luontovaikutus suora}
• _{Maaperään ja vesistöihin vaikutus happamalla laskeumalla merkittävämpi}
• _{Todennettava päästövähennykset sekä arvioitava mahdolliset haitat->seurattava ilmansaastelaskeumaa ja -pitoisuuksia}
• _{Hapanta laskeumaa voi neutraloida erilaiset maalajit->paljon alueellista vaihtelua happamoituvassa maaperässä}
• _{Neutraloiva laskeuma otetaan huomioon happamoitumismalleilla, jotka perustuvat ympäristön ja maalajien olosuhteiden tietoihin}
• _{Rehevöittävä typpilaskeuma suurempi ongelma kuin happamoituminen Euroopassa}
• _{ECE:n työryhmät ovat kehittäneet arviointeja osonivaurioista}
• _{Keski- ja etelä-Suomessa ylittyy 6000 μgm-3 h (kriittinen taso) viljelyskasveilla}
• _{Laskettu altistus-vastefunktiot kenttäkokeiden ja otsonimäärän avulla}

_{2000-luvun ilmansaasteskenaariot}

• _{Teknologiset, taloudelliset ja sosiaaliset ratkaisut ja ihmiskunnan tulevaisuus ovat sidoksissa ilmakehän tulevaan tilaan}
• _{Ympäristöarvoja tai vastakohtaisesti vapaita markkinavoimia korostetaan toisaalta ja alueellinen eriytyminen tai globalisaatiota kohti kulkeva sosiaalis-taloudellinen kehitys: tulevaisuuskulkuja kuvattu SRES-päästöraportissa}
•  _{Taittuva kasvu väkiluvussa<-alhaisia lukuja kuten kehittyneissä maissa koko maapallolla syntyvyyden laskiessa<-nopeammin yhtenäistyvät arvot} 
•  _{Merkityksellistä ilmansaasteåpäästöjen kannalta tekniikka energiantuotannossa ja -lähteissä sopsiaalis-taloudellisten tekjöiden lisäksi}
• _{Suurimpia saastepäästöjä fossiilisissa polttoaineissa->energiatuotanto sidottu suurelta osin ilmansaastepäästöihin}
•  _{Altistuksen määrään vaikuttaa O3-pitoisuus troposfäärissä, joten globaalit kehityskulut seuraavat Suomeenkin}
• _{Teknisin keinoin rajoitettava päästöjä, jotka muodostavat O3:sta, haitalliselle tasolle jouduttaessa}
•  _{Kasvihuonekaasut veivät päähuomion laadittaessa SRES-skenaariota}
• _{Teknisin keinoin puututtava päästöihi, koska suuret vaikutukset luontoon ja terveyteen, joten epätodennäköistä SRES-skenaarioista synkimmät}

_{Ilmanlaadun parantamiseksi päästövähennyksiä on tehtävä paikallisesti}

• _{Lähellä päästön haittoja tapahtuu myös niiden tuotto}
• _{Päästövähennyksistä sovittava yhdessä Euroopan kesken, sillä torjuminen ja kulkeutuminen yhteinen ongelma}
•  _{Globalisoitunut talous on luonut ongelman: otsonipitoisen alailmakehän}
• _{Voimakas poliittinen paine kansalta->ympäristönsuojelua ja ilmanlaatua pyritään Euroopassa parantamaan}
• _{Päästöjen aiheuttajille annetaan yhteisiä normistoja, joilla pyritään parantamaan ilmanlaatua EU:ssa}
• _{Antropogeenisiin kasvihuonekaasupäästöihin Kioton sopimuksen mukaan ei lasketa CO2-päästöjä uusiutuvista luonnonvaroista->voimakkaasti lisääntyvä biopolttoaineiden käyttö Euroopassa (oletus)}
• _{Ympärsitöongelmista vaikeita ovat elohopea ja ympäristömyrkyt}
• _{Ilmansaastekuormasta merkittävä osa tulee Suomeen Itä-Euroopasta, joten käyttöön otettava normisto hyödyttää Suomeakin}