Per definition avser föroreningar alla frågor som är "på sin plats". Med andra ord är det vad som händer när gifter, föroreningar och andra skadliga produkter införs i en miljö, vilket stör deras normala mönster och funktioner. När det gäller vår atmosfär avser föroreningar införandet av kemikalier, partiklar och biologiskt material som kan vara skadligt för människor, växter och djur och orsaka skador på den naturliga miljön.
Medan vissa orsaker till förorening är helt naturliga - att vara resultatet av plötsliga temperaturförändringar, säsongsförändringar eller regelbundna cykler - andra är resultatet av mänsklig påverkan (dvs antropogen eller av människan gjord). Mer och mer är effekterna av luftföroreningar på vår planet, särskilt de som är resultatet av mänsklig aktivitet, mycket oroande för utvecklare, planerare och miljöorganisationer med tanke på den långsiktiga effekten de kan ha.
Genom sammansättning består jordens atmosfär av kvävgas (78%), syrgas (21%) och andra spårgaser (som argon och koldioxid). Denna balans är avgörande för allt liv här på jorden, så införandet av föroreningar kan ha en djupgående och skadlig effekt. Sammantaget kan föroreningar ha många former, som kolföreningar som kolmonoxid (CO) och koldioxid (CO²). svavelföreningar som svaveldioxid (SO²), metan, radioaktivt sönderfall eller giftiga kemikalier.
Dessutom kan luftföroreningar delas upp i primära och sekundära typer av föroreningar. Medan primära föroreningar orsakas av primära källor - det vill säga det direkta resultatet av processer (t.ex. industriutsläpp eller vulkanutbrott) - är sekundära föroreningar resultatet av blandning och reaktioner från primära föroreningar (som koldioxidutsläpp och vattenånga, vilket skapar smog) .
Naturliga orsaker:
Naturliga former av föroreningar är de som är resultatet av naturligt förekommande fenomen. Detta betyder att de orsakas av periodiska aktiviteter som inte är av människan eller resultatet av mänsklig aktivitet. Dessutom är dessa föroreningskällor utsatta för naturliga cykler, de är vanligare under vissa förhållanden och mindre vanliga under andra. Att vara en del av jordens naturliga klimatvariationer innebär också att de är hållbara under långa tidsperioder.
Dust and Wildfires:
I stora områden med öppet land som har liten eller ingen vegetation och är särskilt torra på grund av brist på nederbörd kan vind naturligtvis skapa dammstormar. Detta partiklar kan tillsättas i luften och har en naturlig uppvärmningseffekt och kan också vara en hälsorisk för levande varelser. Partiklar, när de är spridda i regioner som har naturlig vegetation, kan också vara ett naturligt hinder för fotosyntesen.
Vildeldar är en naturlig förekomst i trädbevuxna områden när förlängda torra perioder inträffar, vanligtvis till följd av säsongförändringar och brist på nederbörd. Rök och kolmonoxid orsakad av dessa bränder bidrar till kolnivåer i atmosfären, vilket möjliggör större uppvärmning genom att orsaka en växthuseffekt.
Djur och vegetation:
Djurs matsmältning (särskilt av nötkreatur) är en annan orsak till naturlig luftföroreningar, vilket leder till frisläppande av metan, en annan växthusgas. I vissa regioner i världen avger vegetation - som svart gummi, poppel, ek och pil - betydande mängder flyktiga organiska föreningar (VOC) på varmare dagar. Dessa reagerar med primära antropogena föroreningar - speciellt kväveoxider, svaveldioxid och kolföreningar - för att producera låg liggande säsongsnöss som är rik på ozon.
Vulkanisk aktivitet:
Vulkanutbrott är en viktig källa till naturlig luftföroreningar. När ett utbrott inträffar producerar det enorma mängder svavel-, klor- och askprodukter, som släpps ut i atmosfären och kan plockas upp av vindar för att spridas över stora områden. Dessutom har föreningar som svaveldioxid och vulkansk aska varit kända för att ha en naturlig kylningseffekt på grund av deras förmåga att reflektera solstrålning.
Mänskliga orsaker:
Men den överlägset största bidragande till luftföroreningen idag är de som är ett resultat av mänsklig påverkan - dvs människors orsaker. Dessa är till stor del ett resultat av människors förlitande på fossila bränslen och tungindustri, men kan också bero på ackumulering av avfall, modernt jordbruk och andra konstgjorda processer.
Fossila bränsleutsläpp:
Förbränning av fossila bränslen som kol, petroleum och andra brännbara fabriker är en viktig orsak till luftföroreningar. Dessa används vanligtvis i kraftverk, tillverkningsanläggningar (fabriker) och avfallsförbränningsugnar, liksom ugnar och andra typer av bränslebrännande uppvärmningsanordningar. Att tillhandahålla luftkonditionering och andra tjänster kräver också betydande mängder el, vilket i sin tur leder till fler utsläpp.
Enligt Union of Concerned Scientists svarar industrin för 21% av växthusgasutsläppen i USA, medan elproduktionen står för ytterligare 31%. Samtidigt är emissioner orsakade av bensinförbränningsfordon - dvs CO, CO², kväveoxider, partiklar och vattenånga - också en betydande källa till luftföroreningar.
En studie som genomfördes av UCS 2013 visade att transporter stod för mer än hälften av kolmonoxid och kväveoxider, och nästan en fjärdedel av kolväten som släppts ut i luften i USA. Globalt sett är situationen liknande med mindre variationer beroende på sektor. Enligt IPCC: s femte utvärderingsrapport (2014) svarade industrin för 21% av de totala utsläppen av växthusgaser, el- och värmeproduktionen för ytterligare 25% och transporten stod för 14%.
Jordbruk och husdjur:
Utsläpp av växthusgaser från jordbruk (aka odling av grödor och boskap) skapas av en kombination av faktorer, en är produktion av metan av nötkreatur. En annan orsak är avskogning, där behovet av betesmark och växande åkrar kräver avlägsnande av träd som annars skulle binda kol och rengöra luften.
Enligt IPCC: s femte utvärderingsrapport svarar jordbruket för 24% av de årliga utsläppen. Denna uppskattning inkluderar emellertid inte den koldioxid som ekosystemen tar bort från atmosfären genom att binda kol i biomassa, döda organiska ämnen och jord, vilket kompenserar ungefär 20% av utsläppen från denna sektor.
Avfall:
Deponier är också kända för att generera metan, som inte bara är en viktig växthusgas, utan också en kvävande och mycket brandfarlig och potentiellt farlig om en deponier blir okontrollerade. Befolkningstillväxt och urbanisering har en proportionell relation till produktion av avfall, vilket i sin tur leder till en ökad efterfrågan på dumpningsområden som är långt borta från stadsmiljöer. Dessa platser blev således en betydande källa för metanproduktion.
Under en tid har miljöforskare varit medvetna om att jorden har flera självreglerande mekanismer. När det gäller jordens atmosfär tillåter dessa mekanismer sekvestrering av kol och andra föroreningar, vilket säkerställer att balansen i dess ekosystem förblir opåverkad. Tyvärr hotar den växande inverkan som mänskligheten har haft på planeten att förändra balansen permanent.
I grunden lägger vi till föroreningar i luften (såväl som hav och landsmassor) snabbare än jordens naturliga mekanismer kan ta bort dem. Annonsen upplevs resultaten av detta när det gäller surt regn, smog, global uppvärmning och ett antal hälsoproblem som direkt kan hänföras till exponering för dessa skadliga föroreningar. Om vi tänker fortsätta leva på jorden, måste hållbarhet och mindre föroreningar vara våra mål!
Vi har skrivit många artiklar om luftföroreningar för Space Magazine. Här är luftföroreningar kopplade till tillväxt av liv i hav, kan kväveföroreningar ge tropisk flora en mycket efterfrågad ökning? Och hur fungerar kolupptagning?
Mer information finns på Visible Earth-hemsidan. Och här är en länk till NASAs jordobservatorium.
Astronomy Cast har också avsnitt om planeten Jorden och mänsklighetens påverkan på miljön - Avsnitt 51: Jorden och avsnitt 308: Klimatförändring.
