Η Μεγάλη Αιθαλομίχλη και οι Ρίζες Υδροξυλίου

Επίκαιρο όσο ποτέ είναι το πρόβλημα της αέριας ρύπανσης στο πολεοδομικό μας συγκρότημα. Τον τελευταίο καιρό οσμιζόμαστε έντονα την παρουσία σωματιδίων και αερολυμάτων, που προέρχονται από την καύση στερών καυσίμων (ξύλα, pellets κλπ). 

 

Ο πληθυσμός καταφεύγει ολοένα και περισσότερο σε οικονομικότερες λύσεις για την χρήση της ενέργειας προς θέρμανση, χωρίς αυτό να συνδυάζεται και με την φιλικότητα προς το περιβάλλον αλλά και την δημόσια υγεία. Εκτός αυτού:

• η αλόγιστη καύση πλαστικών, καλωδίων και γενικώς υλικών που απελευθερώνουν επικίνδυνες για την δημόσια υγεία χημικές ουσίες, 
• η μη καλή συντήρηση των καυστήρων θέρμανσης, 
• η μη εφαρμογή των μεθόδων αντιρρύπανσης στις βιομηχανίες/βιοτεχνίες και 
• η μη καλή συντήρηση των αυτοκίνητων

συνεισφέρουν στην αύξηση των ατμοσφαιρικών ρύπων ακόμη περισσότερο.

Το γεγονός αυτό οδήγησε την Περιφέρεια Θεσσαλίας της Περιφερειακής Ενότητας Μαγνησίας & Σποράδων στην θεσμοθέτηση απόφασης για λήψη εκτάκτων μέτρων για την αέρια ρύπανση στην πόλη του Βόλου.

Κάπως έτσι όμως ξεκίνησαν πριν 61 χρόνια τα πράγματα στο "ομιχλώδες Λονδίνο", σαν σήμερα...

Λονδίνο 1952 - The Big Smog

Το Λονδίνο είναι φημισμένο, εκτός των άλλων, για το υγρό κλίμα και την ομίχλη του.

Όμως τον Δεκέμβριο του 1952 η ομίχλη του δεν αποτελούνταν απλά από μία συγκέντρωση υδροσταγονιδίων που προήρθαν από την συμπύκνωση των υδρατμών της ατμόσφαιρας. Η ομίχλη αυτή ήταν ένα επιβλαβές νέφος από σωματίδια και αέρια που προήρθε από την εκτεταμένη καύση κάρβουνου σε τζάκια για θέρμανση, τόσο σε σπίτια όσο και σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η ομίχλη αυτή έμεινε γνωστή στην ιστορία, ως η μεγάλη αιθαλομίχλη (the big smog). Την εποχή εκείνη οι περισσότερες κατοικίες της πόλης θερμαίνονταν με άνθρακα και ήταν ελάχιστοι εκείνοι που χρησιμοποιούσαν το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο ή την ηλεκτρική ενέργεια ως μέσο θέρμανσης.

Η "Μεγάλη αιθαλομίχλη" άρχισε την 4η Δεκεμβρίου του 1952 και διήρκεσε μέχρι το Μάρτιο 1953, προκαλώντας χιλιάδες θανάτους. 4000 άνθρωποι χάνουν τη ζωή τους από αναπνευστικά προβλήματα σε σύντομο χρονικό διάστημα και 8000 τις επόμενες εβδομάδες που θα ακολουθήσουν. Το παχύ στρώμα που δημιουργήθηκε πάνω από την πόλη βοηθήθηκε από τις κλιματολογικές συνθήκες. Μία θερμοκρασιακή αναστροφή που προκλήθηκε από έναν αντικυκλώνα, είχε σαν αποτέλεσμα να παγιδεύσει κρύο αέρα κάτω από μία θερμή μάζα αέρα. Οι συνθήκες που δημιουργήθηκαν ήταν πραγματικά ακραίες (πυκνό νέφος και άπνοια) και έκαναν την ατμόσφαιρα ασφυκτική για χιλιάδες πολίτες.

Αυτό ανάγκασε την κεντρική κυβέρνηση να λάβει μέτρα, δημιουργώντας τον πρώτο νόμο του καθαρού αέρα (Clean Air Act 1956), ο οποίος ήταν σε ισχύ μέχρι το 1964. Ο νόμος προέβλεπε μία σειρά από μέτρα, όπως κίνητρα στους πολίτες για την εγκατάσταση συστημάτων θέρμανσης με ηλεκτρισμό ή φυσικό αέριο, την μετεγκατάσταση ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών μακριά από τις πόλεις και την αύξηση του ύψους των καμινάδων τους σε μερικές από αυτές.
Ο νόμος αποτέλεσε ένα σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη ενός νομικού πλαισίου για την προστασία του περιβάλλοντος και υιοθετήθηκε και από άλλες χώρες, που τον προσάρμοσαν και τον αναβάθμισαν, όπως οι Η.Π.Α, ο Καναδάς και η Νέα Ζηλανδία. Ο νόμος του καθαρού αέρα του 1956, αναβαθμίστηκε στο νόμο του 1968 και έφθασε με τις αλλαγές στον Clean Air Act του 1993, όπου ο καθένας μπορεί να παρακολουθήσει τις αλλαγές μέσω διαδικτύου.

Πως δημιουργούνται τα αερολύματα από την μεταφερόμενη σκόνη
Μετάφραση από:
Chemical & Engineering News

ISSN 0009-2347

Copyright © 2012 American Chemical Society

New Aerosol Route

Aerosols (blue circle) form with the help of radical chemistry on the surface of dust particles (brown chunk). Water adsorbs onto the dust surface and, through a light-driven reaction (red squiggle), forms hydroxyl radicals. These radicals leave the dust surface and react with sulfur dioxide to form sulfate, which then seeds aerosol formation.

Credit: Proc. Natl. Acad. Sci. USA

Τα σωματίδια της σκόνης απελευθερώνουν υδροξυλικές ρίζες, που οδηγούν στον σχηματισμό θειικού οξέος και την ανάπτυξη πυρήνων για τον σχηματισμό των αερολυμάτων (aerosol).

Τα αερολύματα αυτά παίζουν σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση του κλίματος και της ποιότητας του αέρα. Διασπείρονται στα σύννεφα, απορροφώντας ή ανακλώντας το φως, προκαλώντας αναπνευστικά και καρδιακά προβλήματα στους ανθρώπους.

Η διεθνής ομάδα υπό την καθοδήγηση ενός έλληνα ερευνητή (Christian George) από το Γαλλικό ινστιτούτο της Λυών ( Institute for Research on Catalysis and Environment), δημοσίευσε έναν πιθανό μηχανισμό, βασισμένο στις χημικές αντιδράσεις πάνω στην επιφάνεια των σωματιδίων σκόνης.

Άλλοι ερευνητές είχαν ήδη προσδιορίσει, ότι οι φωτοχημικές αντιδράσεις πάνω σε σωματίδια σκόνης που περιχέουν διοξείδιο του τιτανίου ή οξείδιο του τρισθενούς σιδήρου παράγουν ρίζες υδροξυλίου. Οι παραγόμενες ρίζες μετατρέπουν το απορροφημένο διοξείδιο του θείου από τα σωματίδια της σκόνης, σε θειικό οξύ, το οποίο παραμένει πάνω στα σωματίδια. Το θειικό οξύ είναι γνωστό για την ικανότητά του να σχηματίζει νέους πυρήνες σωματιδίων αερολυμάτων, αλλά μόνο όταν αυτό δεν έχει απορροφηθεί από την σκόνη.

Ο Γιώργος και οι συνεργάτες του αναρωτιούνται εάν οι ρίζες υδροξυλίου μπορούν να απελευθερωθούν από την σκόνη και να συνεχίσουν, δημιουργώντας μία αέρια φάση με το ελεύθερο διοξείδιο του θείου.

Για να καταλάβουν καλύτερα τον μηχανισμό, προσπάθησαν να προσομοιώσουν τις ατμοσφαιρικές εκείνες συνθήκες που οδηγούν στον σχηματισμό των αερολυμάτων. Φώτισαν έναν εργαστηριακό σωλήνα ροής (flow tube), που περιείχε χαμηλές συγκεντρώσεις σε σκόνη, μαζί με υδρατμούς και διοξείδιο του θείου. Παρατήρησαν ότι η συγκέντρωση των σχηματιζόμενων σωματιδίων, αυξάνεται αντί να παραμένει σταθερή με τον χρόνο, ενώ εάν ο σωλήνας παραμείνει στο σκοτάδι ή απομακρυνθούν οι υδρατμοί ή το διοξείδιο του θείου, διευκολύνεται ο σχηματισμός νέων σωματιδίων.

Επειδή ο σχηματισμός νέων σωματιδίων διευκολύνεται με το φως και την παρουσία των παραπάνω συστατικών (υδρατμοί και διοξείδιο του θείου), η πειραματική ομάδα πιστεύει ότι τα σωματίδια της σκόνης απελευθέρωσαν ρίζες υδροξυλίου στον αέρα. Στην συνέχεια αυτές μετέτρεψαν το διοξείδιο του θείου σε θειικό οξύ, το οποίο με την σειρά του διευκόλυνε τον σχηματισμό πυρήνων νέων σωματιδίων.

Επιπλέον, υποθέτουν ότι χαμηλές συγκεντρώσεις σκόνης βοηθούν στον σχηματισμό νέων πυρήνων, σε αντίθεση με τις υψηλές συγκεντρώσεις οι οποίες παρέχουν αρκετή επιφάνεια για το θειικό οξύ, τόση ώστε να προσροφηθεί πάνω τους, αποτρέποντας έτσι τον σχηματισμό νέων πυρήνων για την δημιουργία αερολυμάτων.

Αυτό το γεγονός είχε παρατηρηθεί από την ερευνητική ομάδα και σε πραγματικές συνθήκες στην Κίνα, το 2009 και στην Γαλλία το 2010, όταν υψηλές συγκεντρώσεις σωματιδίων στον αέρα, έδωσαν χαμηλές συγκεντρώσεις σχηματιζόμενων αερολυμάτων. Καθώς όμως η συγκέντρωση των σωματιδίων της σκόνης χαμήλωνε, νέα αερολύματα σχηματίστηκαν.