Ova knjiga predstavlja nastavak knjige HEMUA ŽIVOTNE SREDINE, Deo 1. u kojoj se razmatraju osnovni elementi nauke o hemiji životne sredine, ali s naglaskom na problematiku vazduha. Međutim, problematika zagađivanja vazduha, kao i hemijski procesi u vazduhu ne mogu se odvojiti od problematike celokupne životne sredine (sastav voda i procesi u površinskim i podzemnim vodama i sedimentima, zagađivanje hrane, kisele kiše, globalno zagrevanje, pa sve do funkcionisanja najskrivenijeg ekosistema). Zbog pomenute uske povezanosti procesa u celokupnoj životnoj sredini, u Delu 1, kao i u ovoj knjizi (Deo 2) nužno se dotiču svi segmenti životne sredine, a ne samo vazduh, koji jeste glavni predmet izučavanja.
U Delu 2, IZVORIZAGAĐIVANJA VAZDUHA, sistematski se prikazuju i anali- ziraju svi danas poznati prirodni i antropogeni izvori zagađivanja vazduha, pri čemu se ulazi i u osnovne uzroke zagađivanja.
Sadržaj
2.5.4. Prirodni izvori zagađivanja troposfere
2.5.4.1. Vasiona
2.5.4.2. Viši slojevi atmosfere
2.5.4.3. Hemijski procesi u troposferi
2.5.4.4. Emisije iz unutrašnjosti zemlje
2.5.4.5. Hemijski procesi u zemljištu i u drugim površinskim sedimentima
2.5.4.6. Eolska erozija
2.5.4.7. Pustinjski vetrovi
2.5.4.8. Šumski i stepski požari
2.5.4.9. Prirodni radioaktivni procesi
2.5.4.10. Okeani i mora
2.5.4.11. Biosfera
2.5.4.12. Zadaci, istraživanja
2.5.4.13. Literatura
2.5.5. Najzastupljeniji antropogeni izvori zagađivanja i najzastupljeniji antropogeni zagađivači troposfere
2.5.5.1. Glavni antropogeni izvori zagađivanja vazduha u Evropskoj uniji
2.5.5.2. Podela izvora zagađivanja prema njihovom položaju u prostoru.
2.5.5.3. Opšta podela emisija zagađivača pri istraživanju i modelovanju.
2.5.5.4. Zadaci, istraživanja
2.5.5.5. Literatura
2.5.6. Zagađivanje vazduha sagorevanjem organskih materijala – opšte karakteristike sagorevanja
2.5.6.1. Stvaranje letećeg pepela
2.5.6.2. Mehanizam sagorevanja
2.5.6.3. Stvaranje oksida ugljenika
2.5.6.4. Stvaranje crnog ugljenika, čađi i nanočestica ugljenika i „mrkog ugljenika”
2.5.6.4.1. Crni ugljenik
2.5.6.4.2. Čađ
2.5.6.4.3. Fulereni, ugljenične nanocevčice
2.5.6.4.4. „Mrki ugljenik”
2.5.6.5. Stvaranje azotnih oksida
2.5.6.5.1. Stvaranje azot-monoksida
2.5.6.5.2. Stvaranje azot-dioksida
2.5.6.5.3. Stvaranje azot-suboksida
2.5.6.6. Stvaranje oksida sumpora
2.5.6.7. Stvaranje halogena, halogenovodonika i halogen-organskih jedinjenja
2.5.6.8. Zadaci, istraživanja
2.5.6.9. Literatura
2.5.7. Sagorevanje goriva u stacionarnim postrojenjima za proizvodnju toplote
2.5.7.1. Sagorevanje uglja
2.5.7.1.1. Organska supstanca uglja
2.5.7.1.2. Emisija organskih supstanci pri sagorevanju uglja
2.5.7.1.3. Mineralne primese uglja
2.5.7.1.4. Pepeo i leteći pepeo
2.5.7.1.5. Zadaci, istraživanja
2.5.7.1.6. Literatura
2.5.7.2. Sagorevanje drveta i drugih vrsta biomase
2.5.7.2.1. Sagorevanje drveta
2.5.7.2.2. Sagorevanje slame
2.5.7.2.3. Zadaci, istraživanja
2.5.7.2.4. Literatura
2.5.7.3. Sagorevanje ulja za loženje
2.5.7.3. Zadaci, istraživanja
2.5.7.3.2. Literatura
2.5.7.4. Sagorevanje gasovitih goriva
2.5.7.4.1. Sagorevanje zemnog gasa
2.5.7.4.2. Sagorevanje tečnog naftnog gasa
2.5.7.4.3. Sagorevanje biogasa
2.5.7.4.3. L Primena biogasa i perspektiva
2.5.7.4.4. Zadaci, istraživanja
2.5.7.4.5. Literatura
2.5.8. Sagorevanje goriva u motorima saobraćajnih sredstava
2.5.8.1. Benzinski motor kao izvor zagađivanja vazduha
2.5.8.1.1. Faktori koji doprinose nepotpunom sagorevanju
2.5.8.1.2. Sastav izduvnog gasa benzinskog motora
2.5.8.1.3. Uticaj savremenih dodataka (aditiva) benzinu za povišenje oktanskog broja na zagađivanje vazduha
2.5.8.1.4. Vozila na gasovita goriva
2.5.8.1.5. Zadaci, istraživanja
2.5.8.1.5. Literatura
2.5.8.2. Dizel-motor kao izvor zagađivanja vazduha
2.5.8.2.1. Opšte karakteristike i sastav dizel-goriva
2.5.8.2.2. Izduvni gas dizel-motora
2.5.8.2.3. Načini povišenja cetanskog broja: aditivi, modifikovana i alternativna dizel-goriva
2.5.8.2.4. Zadaci i istraživanja
2.5.8.2.5. Literatura
2.5.8.3. Vazdušni, železnički i vodeni saobraćaj kao izvori zagađivanja vazduha
2.5.8.3.1. Vazdušni saobraćaj
2.5.8.3.2. Železnički saobraćaj kao izvor zagađivanja vazduha
2.5.8.3.3. Vodeni saobraćaj kao izvor zagađivanja vazduha
2.5.8.3.4. Zadaci, istraživanja
2.5.8.3.5. Literatura
2.5.9. Sagorevanje otpadnih materijala
2.5.9.1. Uvod u problematiku sagorevanja otpadnih materijala
2.5.9.1.1. Klasifikacija otpadnih materijala
2.5.9.1.2. Uticaj otpadnih materijala na okolinu
2.5.9.1.3. Zagađivanje vazduha pri sagorevanju otpadnih materijala
2.5.9.1.4. Tehnologije i peći za sagorevanje otpadnog materijala
2.5.9.1.5. Zadaci, istraživanja
2.5.9.1.6. Literatura
2.5.9.2. Sagorevanje otpadnog materijala od plastike
2.5.9.2.1. Pregled najrasprostranjenijih plastičnih masa u otpadnom materijalu
2.5.9.2.2. Piroliza i sagorevanje poli(vinil-hlorida)
2.5.9.2.3. Sagorevanje polistirena i stiropora
2.5.9.2.4. Sagorevanje poliuretana
2.5.9.2.5. Piroliza i sagorevanje teflona
2.5.9.2.6. Aditivi, pregled, uticaji
2.5.9.2.7. Zadaci, istraživanja
2.5.9.2.8. Literatura
2.5.9.3. Sagorevanje komunalnog otpadnog materijala
2.5.9.3.1. Emisija koja nastaje sagorevanjem komunalnog otpada
2.5.9.3.2. Sagorevanje u uličnim kontejnerima za smeće
2.5.9.3.3. Zadaci, istraživanja
2.5.9.3.4. Literatura
2.5.9.4. Sagorevanje opasnog, odnosno industrijskog otpadnog materijala
2.5.9.4. L Karakteristike opasnog otpadnog materijala
2.5.9.4.2. Načini nastajanja i dospevanja opasnog ili industrijskog
otpada u životnu sredinu
2.5.9.4.3. Odstranjivanje opasnog, odnosno industrijskog otpada – principi
2.5.9.4.4. Sagorevanje halogen-organskih jedinjenja
2.5.9.4.5. Sagorevanje medicinskog otpada
2.5.9.4.6. Sagorevanje mulja od prečišćavanja otpadnih voda
2.5.9.4.7. Sagorevanje otpadnih guma od vozila
2.5.9.4.8. Sagorevanje ambalaže od pesticida
2.5.9.4.9. Zadaci, istraživanja
2.5.9.4.10. Literatura
2.5.9.5. Sagorevanje otpadnog materijala iz poljoprivrede i šumarstva
2.5.9.5. Zagađivanje vazduha sagorevanjem biljne biomase van peći, u otvorenom prostoru
2.5.9.5.2. Zadaci, istraživanja
2.5.9.5.3. Literatura
2.5.10. Akcidentalno sagorevanje organskih materijala
2.5.10.1. Industrijska postrojenja, skladišta, deponije
2.5.10.2. Električni transformatori
2.5.10.3. Stambene i javne zgrade
2.5.10.4. Šumski požari
2.5.10.5. Zadaci, istraživanja
2.5.10.6. Literatura
2.5.11. Sagorevanje duvana – pušenje
2.5.11.1. Osnovne karakteristike sagorevanja pri pušenju i karakteristike duvanskog dima
2.5.11.2. Supstance čija je količina u dimu normirana
2.5.11.3. Neka kancerogena jedinjenja u dimu od cigareta
2.5.11.4. Zadaci, istraživanja
2.5.11.5. Literatura
2.5.12. Zagađivanje vazduha od saobraćaja (sem izduvnim gasovima)
2.5.12.1. Nenamemi gubici materijala tokom prenosa
2.5.12.2. Namemo ispuštanje ili bacanje materijala tokom prenosa
2.5.12.3. Trenje između točkova i površinskog materijala puta
2.5.12.4. Trenje obloga kočnica i osovina
2.5.12.5. Akcidentalni gubici pri udesu prevoznog sredstva
2.5.12.6. Proizvodi korozije, gubici laka i drugih premaznih materijala
2.5.12.7. Zadaci, istraživanja
2.5.12.8. Literatura
2.5.13. Zagađivanje vazduha iz industrije i rudarstva
2.5.13.1. Opšte karakteristike industrije i rudarstva kao izvora zagađivanja vazduha
2.5.13.2. Zagađivanje vazduha delatnostima u rudarstvu i u pripremi mineralnih sirovina
2.5.13.3. Zagađivanje vazduha proizvodnjom građevinskog materijala (azbest, kamen, pesak, cement, staklo, keramika, bitumen)
2.5.13.4. Zagađivanje vazduha iz metalurgije
2.5.13.4.1. Crna metalurgija
2.5.13.4.2. Metalurgija obojenih i lakih metala
2.5.13.5. Zagađivanje vazduha iz metaloprerađivačke industrije i mašinogradnje
2.5.13.6. Zagađivanje vazduha iz bazne neorganske industrije i industrije neorganskih veštačkih đubriva
2.5.13.7. Zagađivanje vazduha eksploatacijom nafte i gasa iz rafinerija, petrohemije i iz bazne organske hemijske industrije
2.5.13.7.1 . Rafinerije nafte
2.5.13.7.2. Petrohemija s baznom organskom industrijom
2.5.13.8. Zagađivanje vazduha proizvodnjom i preradom polimera, uključujući tu i elastomere
2.5.13.8.1. Reciklacija plastičnih masa
2.5.13.9. Zagađivanje vazduha iz prerade uglja
2.5.13.10. Zagađivanje vazduha iz drvne industrije, proizvodnje nameštaja, celuloze, hartije i iz hemijske prerade celuloze
2.5.13.10.1. Proizvodnja celuloze
2.5.13.11. Zagađivanje vazduha iz industrije deterdženata i sapuna
2.5.13.12. Zagađivanje vazduha pri proizvodnji boja i lakova
2.5.13.13. Zagađivanje vazduha iz tekstilne industrije
2.5.13.14. Zagađivanje vazduha iz industrije koža i obuće
2.5.13.15. Zadaci, istraživanja
2.5.13.16. Literatura
2.5.14. Zagađivanje vazduha iz elektroprivrede
2.5.14.1. Zadaci, istraživanja
2.5.14.2. Literatura
2.5.15. Zagađivanje vazduha poljoprivredom, stočarstvom i iz prehrambene industrije
2.5.15.1. Poljoprivreda u užem smislu (ratarstvo, hortikultura, voćarstvo, vinogradarstvo) i šumarstvo
2.5.15.1.1. Zagađivanje vazduha primenom pesticida
2.5.15.1.2. Zagađivanje vazduha primenom veštačkih đubriva
2.5.15.1.3. Zagađivanje vazduha mikotoksinima
2.5.15.2. Zagađivanje vazduha pri gajenju životinja (stočarstvo, živinarstvo, gajenje riba i srodne grane)
2.5.15.3. Zagađivanje vazduha iz prehrambene industrije
2.5.15.4. Zadaci, istraživanja
2.5.15.5. Literatura
2.5.16. Zagađivanje vazduha iz deponija otpadnog materijala
2.5.16.1. Opšte ekohemijske i konstrukcione karakteristike deponija otpada
2.5.16.2. Procesi u deponijama
2.5.16.2.1. Aerobna razgradnja u deponijama
2.5.16.2.2. Anaerobna razgradnja u deponijama
2.5.16.2.3. Migracija gasova i drugi procesi u deponijama
2.5.16.3. Emisija iz deponija komunalnog i građevinskog otpada..
2.5.16.4. Emisija iz deponija opasnog otpada
2.5.16.5. Zadaci, istraživanja
2.5.16.6. Literatura
2.5.17. Zagađivanje vazduha iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda
2.5.17.1. Zadaci, istraživanja
2.5.17.2. Literatura
2.5.18. Resuspenzija ulične prašine i aerosola
2.5.18.1. Poreklo i priroda ulične prašine i aerosola
2.5.18.1.1. Sastav ulične prašine i aerosola
2.5.18.1.2. Uzroci resuspenzije ulične prašine i aerosola
2.5.18.2. Štetne posledice i toksični efekti resuspendovane ulične prašine i aerosola
2.5.18.3. Zadaci, istraživanja
2.5.18.4. Literatura
2.5.19. Izvori zagađivanja vazduha u stanovima i drugim zatvorenim prostorima
2.5.19.1. Uticaj naučnog istraživanja i industrijsko-tehničkog razvoja na promene zagađenosti vazduha u stanovima
2.5.19.2. Neke karakteristike hemodinamike zagađivača vazduha u zatvorenim prostorijama
2.5.19.3. Izvori zagađivanja vazduha u prostorijama
2.5.19.3.1. Uticaj spoljašnje atmosfere na sastav vazduha u prostorijama
2.5.19.3.2. Aerosol: izvori aerosola i prašine
2.5.19.3.3. Čišćenje hemijskim sredstvima za čišćenje
2.5.19.3.4. Dezinfekciona i antimikrobna sredstva
2.5.19.3.5. Dezodoransi i osveživači vazduha prostorija – potencijalni izvori zagađivanja vazduha
2.5.19.3.6. Drvo: zagađivači iz izrađevina od drveta
2.5.19.3.7. Emisija iz elektronske opreme
2.5.19.3.8. Ftalati: izvori ftalata u stambenim i drugim zgradama
2.5.19.3.9. Kuvanje – pripremanje hrane na visokoj temperaturi
2.5.19.3.10. Organski rastvarači: materijali koji emituju organske rastvarače
2.5.19.3.11. Pesticidi: izvori pesticida u stanovima
2.5.19.3.12. Pijaća voda: emisija halogen-organskih jedinjenja (HOJ) iz hlorisane vode
2.5.19.3.13. Plastične mase: emisija iz PVC-a
2.5.19.3.14. Podovi prostorija: emisija iz podova i podnih pokrivača
2.5.19.3.15. Polibromovani bifenil-etri (usporivači plamena) – izvori u zgradama
2.5.19.3.16. Polihlorovani bifenili: izvori u zgradama
2.5.19.3.17. Pranje – zagađivanje vazduha pri primeni sredstava za pranje
2.5.19.3.18. Prečišćivači vazduha
2.5.19.3.19. Sagorevanje: zagađivači iz pojedinih procesa sagorevanja u prostorijama
2.5.19.3.20. Emisije iz tekstilnih materijala
2.5.19.3.21. Vlažne prostorije – stvaranje zagađivača vazduha
2.5.19.3.22. Zidovi: emisija iz materijala zidova
2.5.19.3.23. Specifične emisije u prodavnicama i zanatskim radnjama
2.5.19.4. Zadaci, istraživanja
2.5.19.5. Literatura
Iz recenzije
„Sadržajem II dela udžbenika (Izvori zagađivanja vazduha) obuhvaćen je najveći deo aktuelnih – najsavremenijih načina zagađivanja vazduha, o kojima se u svetu danas, u XXI veku najviše piše, istražuje i govori. Pri pisanju udžbenika, pored nekoliko svetskih udžbenika, konsultovani su i brojni članci objavlјeni u renomiranim naučnim časopisima.”
Tokom poslednje tri decenije postalo je jasno da je poznavanje hemijskih karakteristika izvora zagađivanja jedan od ključnih činilaca u koncipiranju naučno zasnovanih i uspešnih rešenja za zaštitu vazduha od zagađivanja. Tu činjenicu ilustruje bezbroj primera iz prakse. Drugim rečima, poznavanje hemijskih karakteristika izvora zagađivanja postalo je inherentan deo celokupne sadašnje nauke o zaštiti životne sredine, i to počev od zaštite ozonskog sloja, preko zaštite vazduha od zagađivanja iz industrijskih procesa (i pored dramatičnog porasta industrijske proizvodnje), do relativno uspešnog smanjenja zagađivanja iz termocentrala i drugih izvora zagađivanja vazduha. Stoga je osnovni cilj ove knjige da sistematski upoznaje čitaoca s karakteristikama izvora zagađivanja. Sem razmatranja emisije supstanci koje su već odavno uvršćene u zagađivače, karakteristike izvora zagađivanja ovde se razmatraju uzimajući u obzir i emisiju ugljen-dioksida – zasad verovatno glavnog uzročnika globalnog zagrevanja.
Izvore zagađivanja vazduhakarakterišu hemijski sastav i veličina emisije, aponekad se navode i neke ključne hemijske osobine ili ekohemijski značajne supstance i ističu se važnija toksikološka svojstva (kancerogenost, mutagenost, endokrini poremećaj). U vezi s nekim industrijskim izvorima zagađivanja ističu se i hemijske opasnosti na radnom mestu. U više slučajeva pomenut je i neki od principa zaštite od emisije. Skreće se pažnja na indikatorska jedinjenja emisije određenog izvora i navode se formule brojnih manje poznatih a složenijih odnosno značajnih jedinjenja emisije.
Iz recenzije
„Verovatno je prvi put u nekom udžbeniku posvećena pažnja „resuspenziji prašine i aerosola” kao posebnom i stalno prisutnom izvoru zagađivanja, kao i zagađivanju vazduha iz saobraćaja, a koje se ne zasniva na izduvnim gasovima, već na aerosolu koji nastaje habanjem gume, putne podloge i obloge kočnica. Zapaženo je takođe detalјno argumentovano upozorenje na zagađivanje pušenjem i iz nekih vrlo štetnih izvora zagađivanja u kućama. Uopšte, autor na argumentovan način pokazuje da procesi sagorevanja bilo kojih organskih supstanci (čvrsta, tečna i gasovita goriva, otpadni materijali, duvan i druge biomase) stvaraju približno iste vrste zagađivača a da njihova količina, međusobni kvantitativni odnosi i izloženost živog sveta zavise od brojnih činilaca.”
Sve jednačine, složenije formule jedinjenja, tabele i fusnote obeležene su trodelnim brojem, pri čemu prva dva broja predstavljaju brojevi odeljka u kom se prvi put pominju. Na taj način olakšano je povezivanje pojedinih delova teksta.
Posle svake izložene celine nalazi se odeljak „Zadaci, istraživanja”, u kome se pita-njima, zadacima ili istraživačkim temama omogućava da korisnik Udžbenika proverava svoje znanje i razumevanje prethodnog teksta, odnosno podstiče korisnika na samostalno teorijsko istraživanje neke navedene pojave. Odgovori i rešenja jednog dela zadataka nalaze se na kraju knjige.
Isto tako, posle svake izložene celine nalazi se pregled većine korišćenih literaturnih izvora. Navedene knjige, a još više naučni radovi u časopisima, omogućavaju korisniku ove knjige da se, prema potrebi, detaljnije upozna s datom problematikom i da se kompetentno priprema za uključivanje u istraživački rad.
Radi lakšeg nalaženja teksta koji obrađuje određene pojmove ili pojave, na kraju knjige nalazi se opširan indeks. Namena indeksa jeste i da omogući povezivanje svih delova teksta koji obrađuju određeni pojam ili pojavu ili imaju vezu s njima.
Hemijske reakcije emitovanih supstanci u vazduhu, kao i globalni fenomeni (kisele kiše, smog, odumiranje šuma, efekat staklene bašte, globalno zagrevanje, rasprostiranje teškorazgradljivih jedinjenja), od kojih su neki posledica pomenutih reakcija, kao i principi zaštite vazduha od zagađivanja nalaze se u Delu 3, koji je u pripremi.
Zahvalnost
Voleo bih da akademik, profesor dr Dragomir Vitorović može da pročita da „nеmam reči kako da mu zahvalim što je pomagao da se ova knjiga završi”. Posle završene recenzije 2014. godine, već vrlo teško bolestan, profesor je insistirao da pregleda i neke dopunske tekstove koje sam napisao za ovu knjigu i da dalje pregleda novonapisane delove za Deo 3, koji je u pripremi. Sve je to uspeo da završi. Uvek je pregledao svaku reč, pratio je smisao, proveravao je sklop i mesto svake rečenice, tražio i davao predloge za alternativne izraze, insistirao na pouzdanosti podataka, kritički pregledao šeme i slike, davao je savete u vezi s redosledom izlaganja i pazio je da tekstovi ne budu preširoki.
Profesoru dr Ivanu Gržetiću, dekanu Hemijskog fakulteta, dugujem veliku zahvalnost na stalnom interesovanju za napredak pisanja tokom proteklih godina, sugestijama u vezi sa sadržajem udžbenika, kao i za primljenu literaturu. Posebno zahvaljujem profesoru Gržetiću na stalnoj spremnosti za konsultacije.
Hemijskom fakultetu Univerziteta u Beogradu toplo zahvaljujem na pružanju tehničkih mogućnosti za pisanje ovog udžbenika (prostorije, pristup literaturi). Naročito zahvaljujem bivšem dekanu, profesoru dr Branimiru Jovančićeviću, na ohrabrenjima. Kolegijalno okruženje moje bivše katedre, Katedre za primenjenu hemiju, predstavljalo je stalan podstrek.
Dr Sanja Mrkić Stojadinović, saradnik Centra za hemiju Instituta za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, uradila je znatan broj slika, šema i sve velike formule, na čemu najlepše zahvaljujem.
Veliku zahvalnost dugujem i Institutu za opštu i fizičku hemiju na tehničkoj pomoći tokom pisanja (pristup naučnoj literaturi). Direktoru dr Branislavu Simonoviću, naučnom savetniku, zahvaljujem na sugestijama i ohrabrenjima.
Autoru je posebno zadovoljstvo što može da zahvali za materijalnu podršku za štampanje Udžbenika dvema uglednim, prema problematici životne sredine okrenutim firma-ma, ANALYSIS d.o.o. i ANAHEM d.o.o. – Laboratorija.
Na kraju, ali ne manje značajna je i zahvalnost mojoj supruzi, profesorki dr Lidiji Pfendt, na njenim sugestijama, i podršci, iako je sama bila zauzeta pisanjem jednog udžbenika.
Decembra 2015. godine
Autor
2.5.15. Zagađivanje vazduha poljoprivredom, stočarstvom i prehrambenom industrijom
Grane privrede navedene u naslovu usko su povezane i zato se u Evropskoj uniji kao kategorija izvora zagađivanja posmatraju zajedno pod nazivom poljoprivreda. Radi lakšeg uočavanja određenih specifičnosti, glavne grane poljoprivrede razmatrane su ovde posebno.
2.5.15.1. Poljoprivreda u užem smislu (ratarstvo, hortikultura, voćarstvo, vinogradarstvo) i šumarstvo
Poljoprivredna proizvodnja može da predstavlja izvor zagađivanja vazduha, površinskih i podzemnih voda, zemljišta i prehrambenih proizvoda. Glavni izvori zagađivanja vazduha iz poljoprivrede u užem smislu su sledeći:
1. prirodna emisija raznovrsnih organskih jedinjenja gajenjem biljaka (neki aspekti razmatrani su u odeljku 2.5.4);
2. emisijapri radu poljoprivrednih mašina i vozila (videti odeljke 2.5.8 i 2.5.12);
3. sagorevanje otpadne biljne biomase (odeljak 2.5.9.5);
4. mehanički agrotehnički radovi kojima se stvaraju zemljišna prašina i aerosol (oranje, sitnjenje zemljišta);
5. mašine koje sitnjenjem biljnog materijala stvaraju prašinu i aerosol, kao što su razne vrste žetelica (kombajni i slično);
6. hemijske agrotehničke mere — upotreba pesticida i veštačkih đubriva;
7. operacije u silosima žitarica.
2.5.15.1.1. Zagađivanje vazduha primenom pesticida
Pesticidi se primenjuju u više oblika: (1) u čvrstom stanju (čvrste aktivne supstance pomešane s nekim čvrstim inertnim materijalom, ili tečne aktivne supstance adsorbovane na čvrstom inertnom nosaču), (2) u tečnom stanju (rastvori
ili emulzije aktivne supstance u vodi ili u nekom organskom rastvaraču) i (3) u gasnom stanju (manji broj pesticida).
Vazduh se primamo zagađuje pesticidima tokom njihove primene. Tako se vazduh zagađuje pre svega česticama (prašina i aerosol pesticida), a neka sredstva emituju ili stvaraju gasove i pare. Sekundamo zagađivanje vazduha javlja se pri prenošenju u vazduh čestica zemljišta ili biljnog materijala na kojima se nalaze pesticidi, na primer, tokom radova navedenih pod 4 i 5, ili vetrom.
Većina savremenih organskih pesticida ima strukturu koja se relativno brzo razgrađuje pod uticajem faktora sredine (Sunčevo zračenje, toplota, vlaga, mikroorganizmi, enzimi biljaka). U zavisnosti od navedenih faktora i strukture pesticida, razgradnja pesticida, čija je primena dozvoljena, traje od nekoliko dana do više meseci. Vrlo je važno uzeti u obzir da mnogi pesticidi pri razgradnji mogu da daju toksične intermedijere s drugačijom strukturom od traženog pesticida. Takvi intermedijeri mogu da budu van kontrole regulisane propisima, iako su toksični.
U primeni je više stotina pesticida. Malo koji od pesticida je potpuno bezopasan za toplokrvna bića. Od kraja XX veka istražuju se i otkrivaju veze između izlaganja čoveka dejstvu određenih pesticida i nastanka oboljenja kao što su neke vrste leukemije, rak dojke, rak prostate, non-Hodžkin limfom, neoplazme disajnih organa, teratogenost, endokrini poremećaji, multipli mielom, poremećaji nervnog sistema, kardio-vaskulamog sistema, funkcije bubrega. O ekohemijskim
i toksikološkim karakteristikama pojedinih pesticida videti u Delu 1, str. 263-316.
2.5.15.1.2. Zagađivanje vazduha primenom veštačkih đubriva
Putevi zagađivanja vazduha veštačkim đubrivima su isti kao što je navedeno za pesticide. O vrstama i proizvodnji veštačkih đubriva videti [Vitorović, 1990]. Među veštačkim đubrivima najintenzivnije zagađivanje vazduha izaziva primena azotnih đubriva.
Zagađivanje primenom azotnih đubriva. — Može se uočiti pet glavnih procesa trošenja ili transformacije azotnih đubriva u zemljištu:
1) trošenje dela azotnih jedinjenja od strane biljaka,
2) vezivanje dela azotnih jedinjenja za sastojke zemljišta;
3) denitrifikacija 5151 nitrata do elementarnog N2;
4) nitrifikacija amonijaka u nitrat;
5) amonifikacija karbamida.
U nastavku su prikazani, samo kvalitativno, procesi od 3) do 5), jer predstavljaju neposredne izvore zagađivanja vazduha.
Penhrifikacija (fusnota 2.5A5-Y) se dešava u četiri glavne faze.
a) Prvo se nitratpod uticajem enzima određenih vrsta bakterija redukuje do nitrita:
Izostavljeno iz prikaza
b) Nitrit u nastavku podleže sledećim procesima: (i) redukcija u NO (2.5.15-
2) ili, (ii) u zavisnosti od pH i drugih faktora, ostaje u sredini nastajanja i s H+-jonom gradi azotastu kiselinu (2.5.4-3), ili (iii) pod određenim uslovima može da bude redukovan i u hidrazin (Deo 1, str. 210).
Izostavljeno iz prikaza
Azotasta kiselina podležući reakcijama (2.5.4-4) i (2.5.4-5) daje NOx, kako je pokazano u odeljku 2.5.4.5.
c) Azot-monoksid (iz reakcije 2.5.15-2), u zavisnosti od uslova, može da ima raznovrsnu sudbinu: (i) da kao gas prelazi u vazduh, (ii) da u zemljištu bude dalje redukovan u N,0 (2.5.15-3), ili (iii) da se u zemljištu kordinaciono vezuje za razne ligande (nije prikazano).
Izostavljeno iz prikaza
d) Najzad, redukcijom azot-suboksida u zemljištu u elementami azot (2.5.15-4) završava se denitrifikacija.
N2O + 2H+ + 2e+ (ENZ) → N2f + H2O + (ENZ) + Q. (2.5.15-4)
NAPOMENA. — U kiselim zemljištima (pH < 5,5), pored bakterijske (enzimatske) denitrifikacije, može da se dešava i hemodenitrifikacija bez učešća mikroorganizama, koja se zasniva na redukciji nitrita, odnosno azot-monoksida pomoću Fe(II)i Mn(II)-jona [Kresović et al., 2009].
Nitrifikacija. — U aerobnim sredinama niževalentne vrste azota podležu nitrifikaciji, tj. postepenoj oksidaciji do nitrata:
NH4+ → (NH2OH) NO2 → NO3.
1) U početnoj oksidaciji amonijaka učestvuju dve grupe aerobnih mikroorganizama: a) grupa nitrozo-bakterija, koja amonijak oksiduje neposredno do nitrita u reakciji (2.5.4-2) i b) grupa bakterija koja oksiduje amonijak prvo do hidroksilamina (2.5.15-5), a zatim hidroksilamin u spletu redoks-reakcija biva oksidovan do nitrita. Zbirna reakcija je (2.5.15-6):
Izostavljeno iz prikaza
2) Nastali nitrit ima sudbinu kakva je pokazana gore kod denitrifikacije pod b), ili se pod dejstvom enz-ima drugih vrsta bakterija (Nitrobacter) oksiduje u nitrat, čime se nitrifikacija završava:
Izostavljeno iz prikaza
Amonifikacija. — Azotno đubrivo karbamid u bilo kojoj sredini, što se tiče pH i sadržaja kiseonika, podleže u prisustvu vode bakterijskoj ili abiogenoj amonifikaciji, u stvari hidrolizi do NH3 i CO,:
Izostavljeno iz prikaza
U nastavku, u zavisnosti od pH sredine, amonijak se ravnotežno pretvara u amonijum-jon (2.5.15-9), a CO, u HCO3“. Prema tome, količina gasovitog NH3 rastvorenog u zemljišnom rastvoru, koji može odatle da prelazi u vazduh, zavisi i od pH.
Izostavljeno iz prikaza
Veza zagađivanja s globalnim problemima. — Sama proizvodnja azotnih đubriva i zatim njihove transformacije u zemljištu mogu imati dalekosežan uticaj na hemizam vazduha i povezane su s dve grupe globalnih problema.
Prvo, industrijska sinteza NH3 predstavlja najobimniji antropogeni proces vezivanjaazota: godišnjaproizvodnja2012. bilaje već 198TgNH3, ili 165 Tgkao azota. Ta količina azota je istog reda veličine kao količina azota koju prirodnim biogeohemijskim ciklusom vezuju na kontinentima neke biljke i mikrooganizmi. Međutim, primenom azotnih đubriva dobijenih iz amonijaka, koji se dobija iz vazdušnog azota, samo deo tog azota se vraća u svoj rezervoar iz kog je uzet — u vazduh, kao N?. Drugi deo ima drugačiju hemodinamiku, kao što je ovde bilo pokazano. Zbog svega toga sve više sazreva stav da čovek industrijskim vezivanjem azota u amonijak i zatim primenom azotnih đubriva izaziva kritičan poremećaj prirodnog biogeohemijskog ciklusa azota.
Problem biogeohemijskog ciklusa azota usložnjava se i time što je emisija azotnih oksida (prema gomjim reakcijama) upravo proporcionalna primeni azotnih đubriva, ali s primenom raste do određenog nivoa i prinos biljnih kultura — što je čovekov interes.
Drugo, svi oksidi azota remete hemizam ozonskog sloja (Deo 1, str. 132), a N2O predstavlja i gas s efektom staklene bašte (Deo 3, odeljak 2.7.3). Azotsuboksid po molu izaziva blizu 300 puta jači efekat od CO2. Svetska godišnja emisija N2O iz poljoprivrednog zemljišta je od 2 do 5 Tg (Deo 1, tabela 2.4-3). Postoje, međutim, i procene koje daju dva puta veće vrednosti.
Emisija amonijaka. — Posmatrajući poljoprivredu i stočarstvo zajedno, NH3 predstavlja najobimniji zagađivač iz te privredne grupacije. Treba, međutim, naglasiti da je kvantitativan bilans amonijaka (doprinos svih izvora i svih procesa potrošnje) nedovoljno siguran jer površina Zemlje predstavlja izvor amonijaka ali i faktor vezivanja. Reakcije amonijaka u vazduhu razmatraju se u Delu 3, odeljak 2.6.6.2.
Zagađivanje vazduha primenom fosfornih đubriva.-Tađubriva moguda sadrže male količine radioaktivnih elemenata i jona toksičnih metala koji potiču iz fosfatne rude (odeljak 2.5.13.6). U zemljama u kojima ne postoji dovoljno stroga kontrola, primenjuju se i sada takva zagađena đubriva. Sve to uzrokuje trajno zagađenje zemljišta i samim tim i stvaranje trajnog izvora zagađivanja vazduha i prehrambenih proizvoda radioaktivnim česticama i toksičnim metalima.
Organska đubriva kao izvor zagađivanja vazduha. — Đubriva, kao što su stajsko đubrivo, muljevi od prečišćavanja otpadnih voda (videti odeljak 2.5.9.4.6) i kompost (fusnota 2.5.9-3), mogu da budu izvori zagađivanja vazduha amonijakom, metanom, raznim organskim jedinjenjima i aerosolom (metali, mikroorganizmi, mikotoksini i dr.).
2.5.15.1.3. Zagađivanje vazduha mikotoksinima
U Delu 1 (str. 217-222) pokazano je da mnogi poljoprivredni proizvodi mogu da budu zagađeni mikotoksinima. Rad [Šutić, 1981] pokazuje daje životna sredina u Srbiji odavno zagađena sa nekoliko vrsta mikotoksina. Poznat je primer zagađenosti kukuruza iz roda 2012. godine u Srbiji aflatoksinima, koja je potom izazavala zagađivanje mleka. Posledice tog događaja na kvalitet vazduha i na zdravlje stanovništva još nisu istraživane. Tokom proteklih decenija istraživanja u skandinavskim zemljama pokazala su da u prašini koja nastaje vršidbom, kao i skladištenjem žitarica ima od 0 do više od 2.000 pg mikotoksina po kg prašine. Mikotoksini su otporni prema svim procesima prerade poljoprivrednih proizvoda, uključujući i fermentaciju i kuvanje.
2.5.15.2. Zagađivanje vazduha pri gajenju životinja (stočarstvo, živinarstvo, gajenje riba i srodne grane)
Stočarstvo je odavno poznat izvor zagađivanja voda i vazduha. U najznačajnije zagađivače vazduha stočarstvom ubrajaju se: 1) aerosol i prašina, 2) amini, 3) amonijak, 4) endotoksini (fusnota 2.5.13-5), 5) estrogeni hormoni, 6) fekalije, 7) isparljiva organska jedinjenja, 8) izduvni gasovi vozila i mašina, 9) metan, 10) merkaptani, 11) mikotoksini, 12) oksidi azota, 13) patogeni mikroorganizmi, 14) pesticidi, 15) sumpor-vodonik i 16) veterinarska sredstva.
Aerosol i prašina. -Premajednoj studiji EPA-e iz 1986. godine, na farmama krava nastaje godišnje od 17 do 35 kg aerosola (d<10 pm) po kravi. Aerosol sa stočnih farmi vrlo je složenog sastava i može da sadrži mnoge od zagađivača navedenih gore.
Indikatorske supstance. — Roge i ostali [Rogge et al., 2006] predložili su da se kao indikatori za aerosol poreklom sa farmi krava primenjuju odnosi zastupljenosti određenih sterola, kao i odnos količine alkan-karboksilnih kiselina Clg/C16 koji je u aerosolu oko 3,0, dok je u stočnoj hrani ispod 0,5.
Mikotoksini u aerosolu (Deo 1, str. 217). — U vazduhu prostorija gde se životinje hrane nađene su koncentracije aflatoksina B1 od 5 do više od 500 ng m-3. Mikotoksini potiču iz stočne hrane, ili ih stvaraju plesni na vlažnim mestima i u procesu kompostiranja đubriva (fusnota 2.5.9-3).
Toksikološke karakteristike. — Dugotrajno izlaganje aerosolu iz stočarstva dovedeno je u vezu s alergijskom kijavicom, astmom i plućnim bolestima. Ovaj aerosol je uzročnik i nekih bolesti životinja.
Emisija amonijaka. — Procenjeno je da stočarstvo daje najmanje jednu trećinu od emisije amonijaka iz celokupne poljoprivrede. Amonijak nastaje iz karbamida i iz amino-kiselina u fekalijama. Iz karbamida amonijak nastaje reakcijom (2.5.15-8), a iz amino-kiselina nastaje njihovom enzimatskom deaminacijom. U zavisnosti od sredine, vrste amino-kiselina i mikroorganizama, mogu se dešavati različite reakcije deaminacije, ali su proizvodi uvek amonijak i karboksilna kiselina. Na primer, pod uticajem enzima koli bakterija nastaju amonijak i nezasićena karboksilna kiselina:
R-CH2-CH(NH2)-COOH + (ENZ) → R-CH=CH-COOH + NH3J + (ENZ). (2.5.15-10)
Tako, glavni izvori emisije amonijaka u stočarstvu su štale, oksidaciona jezerca 2.5. i 5-2 stajališta stajskog đubriva. Pašnjaci su manje značajan izvor zbog delimične apsorpcije ili transformacije prekursorskih amino-jedinjenja iz fekalija u zemljištu. Raspon emisije amonijaka sa savremenih farmi krava je od manje od 10 g NH3 po kravi na dan (zimski period) do 100 g u letnjem periodu [Harper et al., 2009].
Amonijak je jedini gas u atmosferi koji donekle može da neutrališe kisele kiše (Deo 3, odeljak 2.7.2). Međutim, pri neutralizaciji se stvara aerosol amonijumovih soli — o čijem nepovoljnom dejstvu na životnu sredinu je već bilo reči.
Emisija metana (videti detalje o prirodnom poreklu metana u odeljcima 2.5.4.5 i 2.5.4.11). — U zavisnosti od mesta (vazduh u boksovima s kravama, vazduh iznad oksidacionih jezerca, ili iznad skladišta đubriva), koncentracija metana može da dostigne i do nekoliko ppmv.
2.5.15.3. Zagađivanje vazduha iz prehrambene industrije
Prehrambena industrija je tradicionalno jedan od najznačajnijih potencijalnih izvora zagađivanja vode. Neki procesi mogu da budu i važni izvori lokalnog zagađivanja vazduha. Jedinjenja neprijatnog mirisa. — Iz pojedinih tehnoloških postupaka i iz otpadnih voda mogu se osloboditi jedinjenja neprijatnog mirisa kao što su aldehidi, amini, amonijak, ketoni, sumpor-vodonik, organska jedinjenja niževalentnog sumpora i dr. Zastupljenost jedinjenja niževalentnog sumpora opada sledećim redom:
H2S > CS2 > CH3S-SCH3 > CH3-S-CH3 > CH3SH.
Najveće emisije jedinjenja niževalentnog sumpora su iz prerade povrća, iz mlekara, klanica, šećerana, prerade ribe, industrije skroba. Kod svih jedinjenjaje raspon koncentracije vrlo veliki.
Toksična prašina i aerosol karakteristične su emisije, na primer, pri provejavanju žitarica u silosima, mlevenju žitarica, prženju kafe, preradi duvana. U zavisnosti od izvora, prašina i aerosol mogu da sadrže pesticide, razna druga organska jedinjenja, patogene plesni i bakterije.
Proizvodi pirolize biomase i druga jedinjenja emituju se pri dimljenju mesa i ribe, prženju kafe i sličnim procesima na relativno visokoj temperaturi. Tako, 215-2 Oksidaciono jezerceje iskopanajama ukoju se skladište pretežno tečne fekalije. Materijal je prepušten razgradnji aerobnim i anaerobnim bakterijama. Radi se o primitivnom i relativno zastarelom načinu postupanja sa stajskim đubrivom i nekim vrstama otpada. U bliskoj prošlosti oksidaciona jezerca koristila su se i za otpadne vode iz prehrambene industrije (šećerane, klanice).
dim od drveta za dimljenje suhomesnatih proizvoda sadrži i polikondenzovane aromatične ugljovodonike. Na primer, koncentracija 16 prioritetnih PAU (tabela 2.5.15-1) u dimu od bukovog drveta navedena je kod [Đinović et al., 2008]. Videti i odeljak 2.5.7.2.L Pri prženju kafe stvaraju se CO, NOx, aldehidi, organske kiseline i mnogi drugi isparljivi proizvodi pirolize, kao i čestice koje sadrže PAU.
Hemijska priroda emisije pri kuvanju razmatra se u odeljku 2.5.19.3.9.
Tabela 2.5.15-1. — Prioritetni polikondenzovani aromatični ugljovodonici za prehrambene proizvode u Evropskoj uniji (za formule i podatke o drugim izvorima videti Deo 1, str. 234-243)
- UGLJOVODONIK Grupa kancerogenosti po IARC-u
Benz[a]antracen [56-55-3] 2b
Benzo[a]piren [50-32-8] 1
Benzo fluoranten [205-99-2] 2b
Benzo[c]fluoren [205-12-9] 3
Benzo[g, h, i]perilen [191-24-21 3
Benzo[l]fluoranten [205-82-3] 2b
Benzo[k]fluoranten [207-08-91] 2b
Ciklopenta[c,d]piren [27208-37-3] 2a - UGLJOVODONIK Grupa kancerogenosti po lARC-u
Dibenzo[a,e]piren [192-65-4] 3
Dibcnz[a,h]antracen [53-70-3] 2a
Dibenzo[a,h]piren [189-64-0] 2b
Dibenzo[a,i]piren [189-55-9] 2b
Dibenzo[a,l]piren [191-30-0] 2a
Hrizen [218-01-9] 2b
Indeno[l,2,3-cd]piren [193-39-5] 2b
5-Metil-hrizen [3697-24-3] 2b
NAPOMENA. — Lista prioritetnih PAU kod EPA-e nije identična ovoj.
2.5.15.4. Zadaci, istraživanja
2.5-261. Napravite pregled glavnih izvora zagađivanja vazduha iz poljoprivrede.
2.5-262. Kako sve u poljoprivrednoj delatnosti može da se zagadi vazduh pesticidima?
2.5-263. Objasnite sledeće termine: amonifikacija, deaminacija, denitrifikacija, nitrifikacija.
2.5-264. Sastavite detaljnu šemu denitrifikacije s naznakom sudbine (hemodinamike) svih proizvoda.
2.5-265. Kako utiče pH na denitrifikaciju, odnosno na nitrifikaciju?
2.5-266. Koja faza denitrifikacije, odnosno nitrifikacije daje iste zagađivače vazduha?
2.5-267. Sastavite pregled vrsta zagađivača iz stočarstva.
2.5-268. Koji su sve izvori amonijaka iz stočarstva?
2.5-269. Kako se hemijskom analizom mogu razlikovati sledeće vrste aerosola: a) aerosol sa stočarskih farmi, b) aerosol u izduvnom gasu dizel-motora, c) aerosol u duvanskom dimu, d) aerosol pri polaganju asfalta i e) aerosol od sagorevanja biljne biomase?
2.5-270. Navedite četiri jedinjenja koja su uzročnici neprijatnog mirisa iz prehrambene industrije.
2.5-271. Navedite neki izvor emisije polikondenzovanih aromatičnih ugljovodonika iz prehrambene industrije i objasnite zašto se iz njega stvaraju PAU.
Beleška o autoru
Biografija. Petar Pfendt je rođen u selu Jaša Tomić (opština Sešanj) u Banatu. Gimnaziju je završio u Vršcu. Studirao je hemiju na Prirodno-matematičkom fakultetu u Beogradu, na kojem je doktorirao u oblasti Organske geohemije. Za docenta pri Katedri za Primenjenu hemiju izabran je 1975. godine. U nastavu i istraživanja na Fakultetu uveo je predmet Hemija životne sredine. Dve glavne oblasti njegovog istraživačkog rada su Hemija životne sredine (ponašanje teških metala i organskih zagađivača u vodama, prečišćavanje otpadnih voda i struktura humijskih supstanci) i Organska geohemija (struktura organske supstance Zemljine kore, rana dijageneza u ležištima budućih fosilnih goriva). Obrazovanje je sticao i tokom kraćih studijskih boravaka u BASF-u u Ludvigshafenu, zatim u Laboratoriji za otpadne vode u Linde AG u Minhenu, na institutu za primenjenu fizičku hemiju u Jilhu i u Henkel AG u Diseldorfu, u Odeljenju za istraživanja dejstva zagađivača na vodeni ekosistem. Predavao je i predmete Industrijska hemija, Hemija voda i Atmosferska hemija. Nekoliko godina bio je jedan od međunarodnih eksperata za životnu sredinu jugoistočne Evrope. Sem srpskim i nemačkim, koji muje matemji jezik, govori još pet jezika. Do devedesetih bio je član Evropske unije organskih geohemičara. Član je Srpskog hemijskog društva, Odbora „Čovek i životna sredina” SANU i član-saradnik Matice srpske.