Per definition hänvisar föroreningar till alla frågor som är 'malplacerade'. Det är med andra ord vad som händer när gifter, föroreningar och andra skadliga produkter förs in i en miljö, vilket stör dess normala mönster och funktioner. När det kommer till 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 föroreningar är helt naturliga – de är resultatet av plötsliga temperaturförändringar, säsongsmässiga förändringar eller regelbundna cykler – är andra resultatet av mänsklig påverkan (dvs. antropogen eller konstgjord). Mer och mer är effekterna av luftföroreningar på vår planet, särskilt de som är resultatet av mänsklig aktivitet, av stor oro för utvecklare, planerare och miljöorganisationer, med tanke på den långsiktiga effekt de kan ha.
Till sin 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 ta sig många former, som kolföreningar som kolmonoxid (CO) och koldioxid (CO²). svavelhaltiga föreningar som svaveldioxid (SO²), metan, radioaktivt sönderfall eller giftiga kemikalier.
Mänsklig aktivitet är en viktig orsak till luftföroreningar, varav mycket beror på industriella processer. Kredit: cherwell.org
Dessutom kan luftföroreningar delas in i primära och sekundära typer av föroreningar. Medan primära föroreningar orsakas av primära källor – det vill säga det direkta resultatet av processer (som industriella utsläpp eller vulkanutbrott) – är sekundära föroreningar resultatet av sammanblandning och reaktioner av primära föroreningar (som kolutsläpp och vattenånga, som skapar smog) .
Naturliga orsaker:
Naturliga former av föroreningar är de som är ett resultat av naturligt förekommande fenomen. Detta betyder att de orsakas av periodiska aktiviteter som inte är skapade av människan eller resultatet av mänsklig aktivitet. Dessutom är dessa föroreningskällor föremål för naturliga kretslopp, 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 över långa tidsperioder.
Damm och skogsbränder:
I stora områden med öppen mark som har liten eller ingen vegetation, och som är särskilt torra på grund av brist på nederbörd, kan vinden naturligt skapa dammstormar. Dessa partiklar kan, när de tillsätts i luften, ha en naturlig värmande effekt och kan också vara en hälsorisk för levande varelser. Partiklar, när de sprids i regioner som har naturlig vegetation, kan också vara ett naturligt hinder för fotosyntesen.
Skogsbränder är en naturlig företeelse i skogsområden när långvariga torrperioder inträffar, vanligtvis till följd av säsongsväxlingar och brist på nederbörd. Röken och kolmonoxiden som orsakas av dessa bränder bidrar till kolhalten i atmosfären, vilket möjliggör större uppvärmning genom att orsaka en växthuseffekt.
Chiwaukum-branden i delstaten Washington 2014. Kredit: Washington DNR/flickr
Djur och växtlighet:
Djurens matsmältning (särskilt av nötkreatur) är en annan orsak till naturlig luftförorening, vilket leder till utsläpp av metan, en annan växthusgas. I vissa regioner i världen avger växtlighet – som svart gummi, poppel, ek och pilträd – betydande mängder flyktiga organiska föreningar (VOC) under varmare dagar. Dessa reagerar med primära antropogena föroreningar – särskilt kväveoxider, svaveldioxid och kolföreningar – för att producera lågt liggande säsongsbetonade diser som är rika på ozon.
Vulkanisk aktivitet:
Vulkanutbrott är en viktig källa till naturliga 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 vulkanaska varit kända för att ha en naturlig kyleffekt, på grund av deras förmåga att reflektera solstrålning.
Antropogena orsaker:
Men de i särklass största bidragen till luftföroreningar idag är de som är ett resultat av mänsklig påverkan – det vill säga orsaker som skapats av människor. Dessa är till stor del resultatet av mänskligt beroende av fossila bränslen och tung industri, men kan också bero på ackumulering av avfall, modernt jordbruk och andra konstgjorda processer.
Utsläpp från fordon är en viktig orsak till antropogena luftföroreningar. Kredit: ucsusa.org
Utsläpp av fossila bränslen:
Förbränning av fossila bränslen som kol, petroleum och andra fabriksbrännbara ämnen är en viktig orsak till luftföroreningar. Dessa används i allmänhet i kraftverk, tillverkningsanläggningar (fabriker) och avfallsförbränningsanläggningar, såväl som ugnar och andra typer av bränsleförbrännande uppvärmningsanordningar. Att tillhandahålla luftkonditionering och andra tjänster kräver också betydande mängder el, vilket i sin tur leder till mer utsläpp.
Enligt Union of Concerned Scientists , står industrin för 21 % av växthusgasutsläppen i USA, medan elproduktion stod för ytterligare 31 %. Samtidigt är utsläpp orsakade av bensindrivna fordon – det vill säga CO, CO², kväveoxider, partiklar och vattenånga – också en betydande källa till luftföroreningar.
TILL studie utförd av UCS 2013 visade att transport stod för mer än hälften av kolmonoxiden och kväveoxiderna och nästan en fjärdedel av kolvätena som släpptes ut i luften i USA. Globalt sett är situationen likartad, med mindre variationer beroende på sektor. Enligt IPCC:s femte utvärderingsrapport (2014) stod industrin för 21 % av de totala utsläppen av växthusgaser, el- och värmeproduktionen för ytterligare 25 % och transporterna stod för 14 %.
Jordbruksverksamheten står för 24 % av de årliga utsläppen av växthusgaser globalt. Kredit: Dennis Jarvis/Flickr
Jordbruk och djurhållning:
Utsläpp av växthusgaser från jordbruket (aka. odling av grödor och boskap) skapas av en kombination av faktorer, en är produktionen av metan av nötkreatur. En annan orsak är avskogning, där behovet av betesmark och växande åkrar kräver borttagning av träd som annars skulle binda kol och rena luften.
Enligt IPCC:s femte utvärderingsrapport står jordbruket för 24 % av de årliga utsläppen . Denna uppskattning inkluderar dock inte den koldioxid som ekosystemen tar bort från atmosfären genom att binda kol i biomassa, död organiskt material och jordar, vilket kompenserar för cirka 20 % av utsläppen från denna sektor.
Avfall:
Deponier är också kända för att generera metan, som inte bara är en stor växthusgas, utan också en kvävande och mycket brandfarlig och potentiellt farlig om en deponi växer okontrollerat. Befolkningstillväxt och urbanisering har ett proportionellt samband med produktionen av avfall, vilket i sin tur leder till ökad efterfrågan på dumpningsplatser som ligger långt från stadsmiljöer. Dessa platser blev därmed en betydande källa till metanproduktion.
Under en tid har miljöforskare varit medvetna om att jorden har flera självreglerande mekanismer. När det kommer till jordens atmosfär tillåter dessa mekanismer lagring av kol och andra föroreningar, vilket säkerställer att balansen i dess ekosystem förblir opåverkad. Tyvärr hotar den växande inverkan mänskligheten har haft på planeten att permanent förändra den balansen.
I grund och botten tillför vi föroreningar till luften (liksom haven och landmassorna) snabbare än jordens naturliga mekanismer kan ta bort dem. Resultaten av detta märks i termer av 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 planeten Jorden, måste hållbarhet och mindre föroreningar vara våra mål!
Vi har skrivit många artiklar om luftföroreningar för Universe Today. Här är Luftföroreningar kopplade till tillväxt av liv i haven , Kan kväveföroreningar ge den tropiska floran en välbehövlig ökning? , och Hur fungerar kolavskiljning?
För mer information, kolla in Hemsida för Visible Earth . Och här är en länk till NASA:s jordobservatorium .
Astronomy Cast har också avsnitt om planeten jorden och mänsklighetens påverkan på miljön - Avsnitt 51: Earth , och Avsnitt 308: Klimatförändringar .