uvod u inženjerstvo zaštite životne sredinevtsns.edu.rs › wp-content › uploads › 2020 ›...

Uvod u inženjerstvo zaštite životne sredine

1

SADRŽAJ

1. UVOD U INŽENJERSTVO ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE KAO DISCIPLINU ................... 4

2. OSNOVNI POJMOVI OPŠTEG INŽENJERSTVA ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE .............. 8

3. MEĐUUTICAJ CIVILIZACIJE I ŽIVOTNOG OKRUŽENJA .......................................... 13

3.1. Demografska eksplozija ..................................................................................... 14

4. BUKA KAO SPECIFIČAN VID ZAGAĐENJA ............................................................ 19

4.1. Izvori buke ......................................................................................................... 20

4.2. Dozvoljeni nivoi buke u životnoj sredini ............................................................ 23

4.3. Problemi kvantifikovanja stepena neprijatnosti uzrokovanih bukom .............. 25

5. ZRAČENJE U ŽIVOTNOJ SREDINI ......................................................................... 28

5.1. Vidljivo i ultraljubičasto zračenje ....................................................................... 28

5.2. Solarno zračenje; Atmosferska apsorpcija i rasejanje ....................................... 29

5.2.1. Solarno zračenje iznad atmosfere .............................................................. 29

5.2.2. Solarno zračenje na površini Zemlje ........................................................... 31

5.2.3. Apsorpcija ................................................................................................... 32

5.3. Ultraljubičasto zračenje i život na Zemlji ....................................................... 34

6. SPECIFIČNI PROBLEMI UZROKOVANI ZAGAĐENJEM ŽIVOTNE SREDINE .............. 36

6.1. Globalno zagrevanje .......................................................................................... 36

6.2. Pariski protokol .................................................................................................. 43

6.3. Ozon kao problem u životnoj sredini ................................................................ 52

6.2.2. CFC, HCFC, HFC i klimatske promene ......................................................... 54

6.2.3.Ukupna količina hlora i broma i njihov uticaj na istanjenje ozonskog

omotača ................................................................................................................ 55

7. VAZDUH KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE ........................................................ 58

7.1. Karakteristike atmosfere ................................................................................... 58

7.2. Osobine vazduha ............................................................................................... 60

7.3. Aerozagađenje ................................................................................................... 61


2

7.3.1. Podela zagađujućih materija u vazduhu ..................................................... 63

7.4. Zagađujuće materije u vazduhu ........................................................................ 65

7.4.1. Čestice u vazduhu ....................................................................................... 65

7.4.2. Kontrola emisije čestica u vazduhu ............................................................ 66

7.4.3. Oksidi sumpora ........................................................................................... 70

7.4.4. Azotni oksidi ............................................................................................... 73

7.4.5. Ugljen‐monoksid (CO) ................................................................................ 75

7.4.6. Volatilna organska jedinjenja (VOJ) ............................................................ 76

7.4.7. Fotohemijski oksidansi ............................................................................... 78

7.4.8. Olovo .......................................................................................................... 80

7.4.9. Hlor ............................................................................................................. 81

7.4.10. Vodonik sulfid ........................................................................................... 81

8. VODA KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE ............................................................ 82

8.1. Osnovni pojmovi vezani za vodu kao medijum životne sredine ....................... 82

8.2. Potrošnja vode u svetu i svetska kriza vode ...................................................... 87

8.3. Fizičko – hemijske osobine vode ....................................................................... 89

8.3.1. Kontrola kvaliteta vode .............................................................................. 91

8.4. Zagađujuće supstance u vodi ............................................................................ 93

8.4.1. Zagađivači vode .......................................................................................... 94

8.5. Prečišćavanje vode ............................................................................................ 97

8.5.1. Prirodno prečišćavanje otpadnih voda....................................................... 98

8.5.2. Metode prečišćavanja otpadnih voda ........................................................ 99

8.5.3. Mehanički postupci prečišćavanja otpadnih voda ................................... 100

8.5.4. Fizičko‐hemijske metode prečišćavanja otpadnih voda ........................... 106

8.5.5. Hemijsko prečišćavanje otpadnih voda .................................................... 110

8.5.6. Biološko prečišćavanje otpadnih voda ..................................................... 111

9. ZEMLJIŠTE KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE ................................................... 115

9.1. Sastav i osobine zemljišta ................................................................................ 115


3

9.2. Zagađivanje zemljišta ...................................................................................... 117

9.2.1. Zagađivanje zemljišta različitim vrstama otpada ..................................... 119

9.3. Metode za prečišćavanje zagađenog zemljišta ............................................... 120

9.3.1. Biološke metode ....................................................................................... 122

9.3.2. Fizičko – hemijske metode ....................................................................... 124

9.3.4. Termičke metode ..................................................................................... 126

10. ČVRST OTPAD KAO PROBLEM U ŽIVOTNOJ SREDINI ....................................... 128

10.1. Definicija otpada ........................................................................................... 128

10.2. Parametri za definisanje čvrstog otpada ....................................................... 129

10.3. Podela otpada ............................................................................................... 130

10.4. Hijerarhija upravljanja čvrstim otpadom ....................................................... 132

10.4.1. Načini upravljanja otpadom ................................................................... 133

10.5. Uticaj otpada na životnu sredinu .................................................................. 137

10.6. Zakonska regulativa u oblasti upravljanja otpadom ..................................... 138


4

1. UVOD U INŽENJERSTVO ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE KAO DISCIPLINU

U najširem smislu reči, životna sredina (eng. the Environment) je sve ono što čini

okolinu ljudskog bića. Ona je ukupna kombinacija svega van ljudskog organizma uključujući tri sfere: vazduh, vodu i zemljište, kao i sva ostala biološka bića. U životnu sredinu spadaju i svi fizičko-hemijski faktori, kojima su izložena živa bića, na primer temperatura, pritisak, vlažnost vazduha, ali i parametri kao što su dostupnost energetskih resursa i raspoloživost hranljivih materija. Životna sredina je sve ono što ima uticaj na postojanje i menjanje života.

Kada se govori o zaštiti životne sredine, u literaturi se mogu sresti i drugi izrazi

srodnog značenja, kao što su: čovekova sredina, okolina, prirodna sredina, radna sredina. Svaki od njih odnosi se na deo prostora na planeti Zemlji. U ovim podelama ključnu ulogu imali su sociološki, urbanistički, medicinski i ekonomski prilazi, koji su doveli do lokalnih pristupa pojedinačnim oblastima i u skladu sa time i do traženja rešenja za svaku oblast posebno. Međutim, ovakav, izolovan pristup posmatranja problema, iako je u početnim fazama izgledao ekonomski vrlo opravdan i efikasan, u dalekosežnom smislu pokazao je ozbiljne mane. Razlog tome je upravo pogrešno izdvajanje manjih celina u okviru životne sredine i njihovo izolovano proučavanje.

Planeta Zemlja je naša životna sredina i ona predstavlja jedinstveni sistem. Zaštita životne sredine je disciplina koja nastaje kao reakcija na iskorišćavanje

Zemlje, jedine poznate planete pogodne za život čoveka, do krajnjih granica njenih mogućnosti. Veliki broj naučnika upozorava da je opstanak planete doveden u pitanje, zbog pogrešnog iskorišćavanja prirodnih resursa i narušavanja prirodne ravnoteže.

Uništavanje Zemlje čovek vrši na sopstvenu štetu, jer nebriga o životnoj sredini

dovodi do ozbiljnih ako ne i nepovratnih oštećenja onoga što bi se moglo nazvati Zemljinim sistemima za održavanje života: ekoloških procesa koji regulišu kilmu, čistog vazduha i vode, regulacije vodenih tokova, kruženja suštinski značajnih elemenata, obnavljanja zemljišta i uopšte sistema koji čine planetu pogodnom za život.

Koji su najbitniji motivi izučavanja problema zaštite životne sredine? Većina čovekovih aktivnosti utiče na životnu sredinu i to, nažalost, najčešće

na negativan način. Životno okruženje je naš osnovni mehanizam za održavanje života: ona

obezbeđuje vazduh koji udišemo, vodu koju pijemo, hranu koju jedemo i zemljište na kojoj živimo.

Životnu okolinu koristimo kao prirodni resurs energije, drveta i minerala.


5

Narušavanje životne sredine dovodi do ozbiljnih problema za živi svet. Mnogi delovi životne sredine su ozbiljno ugroženi prekomernom

eksploatacijom ili neadekvatnim korišćenjem. Ako se nastavi sa dosadašnjim tretiranjem životne sredine, oštećenja će biti

sve teža, troškovi veći i posledice sve ozbiljnije. Nagli porast interesovanja za problem zaštite životne sredine započeo je ranih 70 –

tih godina dvadesetog veka, u početku samo među naučnicima, a nešto kasnije i u javnosti i politici. U tom peridu došlo je do pojave velikog broja studija o nečemu što se tada nazivalo “krizom životne sredine”, do inkorporacije ove teme u svakodnevni život, što je za rezultat imalo osvešćavanje javnosti o uticaju ličnih postupaka na životno okruženje i prihvatanje zaštite životne sredine, kao našeg, a ne problema nekog drugog.

Od 1990. godine ključni problemi u oblasti zaštite životne sredine su pojačan

efekat staklene bašte i globalno zagrevanje, pojave ozonskih rupa, kisele kiše i uništavanje tropskih šuma. Iako ovi problemi imaju velike razmere, uzroci i rešenja ovih problema leže u stavu ljudi i u očekivanjima čovečanstva u odnosu na životnu sredinu. Mi zapravo zahtevamo da životna sredina bude pogodna za život, korisna i lepa. Nažalost, ona ne može da bude sve ovo u isto vreme.

Pojave koje se danas smatraju simptomima krize životne sredine su sledeći: 1. Rast populacije: Broj ljudi na Zemlji je povećan 8 puta od početka

Industrijske revolucije. 2. Korišćenje resursa: industrijska proizvodnja je povećana 100 puta u toku 20.

veka. 3. Krčenje šuma: za manje od 200 godina iskrčeno je više od 6 miliona km2

šuma. 4. Erozija zemljišta: sedimentni nanosi prouzrokovani erozijom zemljišta

povećani su 3 puta u velikim i 8 puta u basenima malih reka, koje se intenzivno koriste, u poslednjih 200 godina.

5. Vodni resursi: U protekla dva veka potrošnja vode skočila je sa 100 na 3600 km3 godišnje.

6. Zagađenje vazduha: Ljudska aktivnost od sredine 18. veka udvostručila je koncentraciju metana u atmosferi, povećala koncentarciju CO2 za oko 27%, i ozbiljno oštetila sloj ozona u stratosferi.

7. Zagađenje vode: Usled ljudskog delovanja udvostručena je emisija arsena, žive, nikla i vanadijuma, utrostručena emisija cinka. Emisija kadmijuma povećana je 5 puta, a olova osam puta.

Mnogi se pitaju da li je kriza životne sredine zaista toliko ozbiljna? Optimisti (ili

eko – skeptici) kažu da su i u prošlosti postojale „zastrašujuće priče o životnoj sredini“, ali ljudska vrsta još uvek opstaje. Međutim, zaboravlja se na nekoliko aspekata današnje krize, koji je bitno razlikuju od situacija u prošlosti:


6

Globalnost problema: U današnje vreme čovek ima sposobnost da menja

životnu sredinu na globalnom nivou. Zagađenja koja se proizvode na jednom mestu vrlo brzo se prenose na široku oblast i postaju opšti problem. Polutanti ne poznaju granice. Primera radi, nuklearno zagađenje koje je emitovano prilikom nesreće u Černobilu 1986. za manje od nedelju dana proširilo se na celu Evropu.

Brzo napredovanje problema: Zabrinjavajući je tempo kojim ozbiljni problemi po životnu sredinu napreduju. Stepen promena je sve veći.

Dugoročnost: Efekti zagađenja ostaće kao problem i za buduće generacije. Toksični hemijski otpad i radioaktivni otpad iz nuklearnih elektrana neće se degradirati ni za 1000 godina.

Nepoznavanje potpunih efekata: Još uvek nismo sasvim sigurni u to kakva dejstva imaju koji polutanti ni kakve efekte će imati neka čovekova delovanja. Razvijanjem novih tehnologija, kao i nepažljivim korišćenjem postojećih, razvijamo i nove rizike.

Prilikom projektovanja bilo kojeg postrojenja potrebno je u obzir uzeti niz faktora:

ekonomskih, tehnoloških, socioloških, zaštite životne sredine i drugih. Prilikom razmatranja postojećih rešenja, planova, ponuđenih tehnologija, lokacija i slično, potrebno je izbalansirati sve fakore i odrediti koja solucija bi sveobuhvatno predstavljala opšti, javni interes.

Cilj inženjerstva zaštite životne sredine je u tome da u novim projektima i

planovima, kao i u već postojećim postrojenjima i delovanjima, prepozna potencijalne negativne uticaje na životnu sredinu, kao i da ponudi odgovarajuća rešenja. Inženjerstvo zaštite životne sredine bi dakle, trebalo da osigura uključivanje i faktora zaštite životne sredine u projektovanje i planiranje, kao i iznalaženje solucija koje su po životnu sredinu najbezopasnije. Pri tome se u vidu uvek moraju imati sledeća tri principa:

1. Određivanje posmatranog sistema: koje je neophodno zbog naglašavanja

interakcije i međusobne zavisnosti između različitih delova životnog okruženja. 2. Naglašavanje interdisciplinarnosti: koja zapravo zahteva odbacivanje

fokusiranja samo na jedan aspekt posmatranog problema. Ovo je ključno za razumevanje funkcionisanja životne sredine i poštovanje njene kompleksnosti i raznovrsnosti.

3. Primena globalne perspektive: Neki od najozbiljnijih problema životne sredine danas su globalni i shodno tome zahtevaju globalna rešenja.

Problemi koji se tiču zaštite okoline su kompleksni, međusobno povezani i

uslovljeni. Za njihovo sagledavanje i rešavanje potrebni su značajni naučno –istraživački napori i brojna originalna tehnološka rešenja. Zaštita životne sredine je jedna vrlo široka disciplina, koja zadire u praktično sve pore ljudske delatnosti. Obim problema u životnoj sredini prerastao je od lokalnih i regionalnih ka globalnim problemima. U skladu se tim je i pristup rešavanju od specifičnog proučavanja samo


7

jednog vida problema i to od strane svake naučne discipline posebno, prerastao u multidisciplinari i interdisciplinarni istraživački program.

Do pre nekoliko godina na zagađenje se gledalo sa lokalnog stanovišta, odnosno

razmatralo se samo neposredno zagađenje vazduha, vode, zemljišta itd. Globalni efekti su se zanemarivali. Danas, međutim svi problemi zaštite životne sredine se posmatraju globalno. Pokazalo se, naime, da se na vrlo velikim rastojanjima od izvora koji uzrokuju zagađenje, javljaju globalni, negativni efekti. Najpoznatiji takvi efekti su: pojava „kiselih kiša“, promena klime, zagađenje mora i razaranje ozonskog omotača.

Pojedini problemi zaštite životne sredine ne mogu biti u kompetenciji samo

pojedinih zemalja, jer su globalnog karaktera i zahtevaju rešavanje na međunarodnom nivou, jer utiču na uslove života u mnogim regionima, zemljama i kontinentima. Iz tog razloga potrebna je saradnja na međunarodnom nivou, standardizacija kriterijuma i mera predostrožnosti u pogledu zaštite životne sredine.

Jedan od osnovnih motiva, pri bavljenju problemima zaštite životne sredine je

određivanje održivog razvoja, odnosno odlučivanje o tome da li je „više uvek i bolje“. „More is always better“ je princip koji najčešće favorizuju političke i ekonomske strukture, a koje često ohrabruju donošenje odluka koje uvažavaju samo aspekt ekonomskog rasta. Osnovni problem održivog razvoja sadrži se u tome da eksponencijalni rast tehnologije i populacije, čiji stepen rasta raste u toku vremena, nije praćen dovoljnom količinom dostupnih resursa kao ni produkcijom hrane. Iako pojedini naučnici smatraju ovakav tempo eksploatacije resursa održiv, jer se predpostavlja da će rast populacije i razvitak tehnologije, pored svih negativnih efekata dovesti i do otkrića novih, obnovljivih i ekonomičnih resursa, dosadašnja iskustva, tendencije i relevantna istraživanja ipak pokazuju da će ovakav stepen rasta, naročito populacije i tehnologije, vrlo brzo dovesti do krajnje tačke održivosti, odnosno do granica rasta. Sa takvog stanovišta, čak i ne preduzimanje nikakvih mera u odnosu na postojeće probleme u životnoj sredini, dovelo bi do kolapsa.


8

2. OSNOVNI POJMOVI OPŠTEG INŽENJERSTVA ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE

Termin sistem se široko upotrebljava na veoma različite načine. Ponekad se pod

sistemom podrazumeva birokratska i politička struktura koja upravlja društvom, IT stručnjaci najčešće govore o kompjuterskom sistemu, a postoje i socijalni sistemi, sistemi proračunavanja, sistemi puteva i slično.

U smislu u kojem ga podrazumeva inženjerstvo zaštite životne sredine, sistem se

definiše kao skup komponenti, koje zajedno učestvuju u obavljanju neke funkcije. Ovakva definicija naglašava tri značajne osobine sistema:

1. Sistem se sastoji od komponenata. 2. Delovi sistema funkcionišu zajedno. 3. Ceo sistem funkcioniše sa nekim ciljem. Iz prve osobine sistema može se zaključiti da se sistem može proučavati iz

različitih perspektiva. Naime, može se posmatrati ceo sistem bez posebnog razmatranja njegovih pojedinačnih delova. Sa druge strane može se posmatrati koje komponenete su prisutne u sistemu i kako one funkionišu. Ova osobina takođe ukazuje na mogućnost postojanja kretanja i dinamike unutar sistema.

Činjenica da ovi pojedinačni delovi u okviru sistema funkcionišu zajedno, ukazuje

na očigledno postojanje struktura koje povezuju različite komponente. To takođe ukazuje na međusobnu uslovljenost, tako da promene u okviru jednog dela sistema mogu biti uzrok promena u drugom delu sistema.

Osobina funkcionisanja sa nekim ciljem ukazuje na to da sistem nije besmislena

grupa komponenata, već skupina sa nekim ciljem. Sistemi u životnoj sredini uključuju žive i nežive komponente, koje interaguju i

kreiraju svet oko nas. Svaki sistem funkcioniše u okviru granica koje se mogu identifikovati i definisati.

Granice sistema definišu oblast u okviru koje pojedine komponente sistema interaguju i stoga definišu prostiranje sistema i načine na koji su sistemi povezani.

Sistemi u okviru zaštite životne sredine su fizički sistemi sa fizičkim granicama.

Neke granice su oštre, kao na primer obale okeana ili jezera, koje određuju granicu između akvatičnih (vodenih) i terestrijalnih (zemljanih) sistema. Druge granice su manje oštre i pokretljive, kao što je na primer granica oblasti sa vegetacijom i pustinjske oblasti.


9

Granice sistema nisu značajne samo za definisanje samog sistema, već i za definisanje tipa kojem dati sistem pripada. Na primer, neki sistemi imaju ulazne i izlazne tokove materije i/ili energije i iz tog razloga osećaju uticaj drugih sistema i utiču na druge sisteme.

Na osnovu ovog kriterijuma postoje tri grupe sistema: izolovani sistemi, zatvoreni

sistemi i otvoreni sistemi. Izolovani sistemi su oni sistemi,koji nemaju ni razmenu energije ni razmenu

materije kroz granice sistema. Takvi sistemi su veoma retki u prirodi i javljaju se pretežno u laboratorijskim eksperimentima pod strogo kontrolisanim uslovima.

Zatvoreni sistemi su sistemi koji mogu da razmenjuju energiju, ali ne mogu da

razmenjuju materiju sa okolinom. Ovi sistemi se češće javljaju od izolovanih sistema. Na primer, globalni ciklus kruženja vode je zatvoreni sistem, jer u njemu postoji fiksni iznos materije, a cirkulacija vode se održava pomoću energije Sunca, znači pomoću energije, koja dolazi iz okoline sistema.

Otvoreni sistemi slobodno razmenjuju materiju i energiju sa okolinom, kroz

granice sistema. Većina sistema koji se razmatraju u okviru zaštite životne sredine su upravo otvoreni sistemi.

Zemlja sama predstavlja jedan integrisani sistem, ali je vrlo korisno identifikovati

njena četiri podsistema. Ova četiri podsistema svakako mogu predstavljati sisteme za sebe. Svi ovi sistemi su čvrsto povezani, reaguju jedni na druge kao i na tokove materije i energije kroz sveobuhvatni sistem Zemlje.

Četiri glavna sistema za pitanja zaštite životne sredine su: 1. Litosfera, koju čine stene i minerali, koji formiraju samo „telo“ Zemlje. 2. Atmosfera, odnosno sloj vazduha, koji okružuje površinu Zemlje. 3. Hidrosfera, koju čine voda na površini i u blizini površine Zemlje. 4. Biosfera, koja predstavlja skup živih organizama, čiji je deo i ljudska

populacija. Ako bi planeta Zemlja bila nenaseljena, mogli bismo samostalno razmatrati

prirodne procese i strukture koje omogućavaju da sistem životne sredine funkcioniše. Međutim, znajući dugu istoriju upotrebe i zloupotrebe životne sredine od strane čoveka, uticaj čoveka na životnu sredinu se ne može zanemariti. Ovo uzrokuje veću kompleksnost, jer je vrlo često teško zaključiti koje su promene prirodne, a koje su indukovane ljudskim delovanjem. Promene u životnoj sredini su sve češće i sve više kombinacija ove dve vrste delovanja.

Pravilno razumevanje sistema životne sredine mora uzeti u obzir i složenu

interakciju između Zemlje kao sistema i ljudske populacije. Neke od ovih interakcija


10

su fizičkog karaktera, kao što su postavljanja različitih struktura (puteva, gradova, brana za odbranu od poplava itd.), kao i iskorišćavanje Zemljinih prirodnih resursa. Ljudski uticaj je takođe evidentan i kroz menadžment u zaštiti životne sredine, kao i kroz institucionalne i organizacione strukture, koje održavaju moderno društvo.

Većina sistema životne sredine su otvoreni sistemi i za njihovo opisivanje

potrebno je poznavanje tokova energije i materije. Ovi tokovi, koji čine dinamiku sistema, posledica su zajedničkog funkcionisanja delova sistema. Oni određuju karakter sistema, sposobnost sistema da se menja i prilagođava, kao i način na koji ovaj sistem interaguje sa ostalim sistemima. Dinamika sistema je, generalno jako uslovljena nizom faktora, koji deluju izvan granica posmatranog sistema.

Osnovni cilj prilikom proučavanja životne sredine kao sistema jeste određivanje

glavnih komponenti, njihovo posmatranje i, ukoliko je moguće, njihovo merenje. Osnovnu strukturu otvorenog sistema životne sredine čine četiri ključna dela: 1. Ulazi, koji unose materiju i energiju kroz granice sistema. 2. Izlazi, koji iznose materiju i energiju kroz granice sistema. 3. Tokovi, koji nose materiju i energiju kroz posmatrani sistem. 4. Deponije, koje predstavljaju oblasti unutar sistema u kojima se energija i

materija mogu deponovati u različitim periodima vremena, pre no što se vrate u tokove.

Struktura sistema određuje kako će delovi sistema funkcionisati kao celina,

odnosno jedan jedinstveni sistem. Svaki deo sistema zavisi od ostalih delova. Promene u jednom delu sistema mogu uzrokovati promene u ostalim delovima.

Zbog protoka energije i materije kroz granice sistema, svi sistemi u životnoj

sredini interaguju sa svojom okolinom. To znači da okolina utiče na sistem i sistem na okolinu.

Iako sistemi u životnoj sredini imaju solarnu energiju kao praktično beskonačan

izvor energije, oni imaju ograničene sisteme transformacije energije sa različitim stepenima efikasnosti, kao i konačne i ograničene izvore materije. Važno je istaći da se materija unutar nekog sistema može koristiti više puta, odnosno može se reciklirati. To podrazumeva postojanje materijalnih tokova koji transformišu i distribuiraju materiju tako da ona ostaje dostupna za ponovno korišćenje. Ove transformacije koriste energijske tokove sistema.

Materija se kroz sisteme transportuje, u opštem slučaju, različitom brzinom, a ta

brzina ima veoma veliki značaj za ljudsku populaciju. Primera radi, od brzine transporta polutanata (zagađujućih materija) kroz vodu i vazduh, zavisiće koncentracija polutanata u datoj sredini i srazmerno sa tim, rizici po zdravlje ljudske populacije, kao i interakcija sa drugim sistemima. Brzina i način transporta, kao i


11

reciklaža materije, moraju se uzeti u obzir prilikom donošenja odluka o deponovanju otpadnih materijala. Ovo je naročito značajno kada su u pitanju toksični i nuklearni otpad, koji imaju veoma negativan uticaj na životnu osredinu i kod kojeg je potrebno deponovanje koje bi bilo sigurno za dug vremenski period.

Ravnotežno stanje nekog sistema predstavlja stanje balansa između sistema i

njegove okoline. Ako u nekom sistemu ne postoji ravnoteža, ili ako se sistem izvede iz stanja ravnoteže, prirodna stabilnost posmatranog sistema se gubi i u skladu sa tim može doći do nepredviđenih promena i poremećaja unutar sistema.

Postoje dva različita tipa ravnotežnih stanja i to su: stanje stacionarne ravnoteže i

stanje dinamičke ravnoteže. U stanju stacionarne ravnoteže, bilans energije na ulazu i na izlazu iz sistema je konstantan u toku vremena i ne postoji promena iznosa energije koji ostaje unutar sistema. Ovo stanje opisuje stabilne, otvorene sisteme. Stanje dinamičke ravnoteže opisuje otvorene sisteme, koji ostaju stabilni u toku dugih perioda vremena i koji imaju sposobnost da se adaptiraju na promene spoljašnjih uslova. Uobičajeno je da se i ovakva stanja ravnoteže mogu održavati samo ako promene spoljašnjih uslova nisu ekstremno brze. Mnogi sistemi u životnoj sredini nalaze se upravo u stanju dinamičke ravnoteže, što znači da imaju sposobnost adaptacije u toku dugih vremenskih intervala. Najveći deo zabrinutosti oko uticaja čoveka na životnu sredinu ne proističe iz činjenice da uticaj postoji, već upravo brzina kojom se sistemske ravnoteže narušavaju. To dovodi do pojave neželjenih i nepredvidivih efekata.

Pri razmatranju promena u sistemima životne sredine, treba imati u vidu i sledeće:

sistemi u okviru životne sredine su veoma kompleksni, sa velikim brojem međusobno povezanih delova i generalno gledano sistemi se relativno brzo oporavljaju od poremećaja u ravnoteži koji su posledica prirodnih promena spoljašnjih uslova. Prilagodljivost sistema određuje njegovu sposobnost da se oporavi od šoka ili iznenadne promene. Veoma je bitno uočiti da kompleksnost sistema ne dovodi do njegove veće osetljivosti na promene, već naprotiv do većih mogućnost za njegovu adaptaciju i do većih mogućnosti za iznalaženje alternativa i načina prilagođavanja novonastaloj situaciji. Veoma jednostavni sistemi mogu vrlo jednostavno doći do stanja kolapsa, ili čak do potpunog prestanka funkcionisanja sistema, zbog poremaćaja jednog njegovog dela.

Predvideti kako će sistem životne sredine odreagovati na određenu promenu u

principu je veoma teško. To zahteva dobro poznavanje i razumevanje mnogih faktora kao što su struktura sistema, veze i interakcije između njegovih pojedinih elemenata, načine kruženja energije i materije kroz sistem, kao i faktore koji određuju stabilnost odnosno ravnotežno stanje u sistemu.

Neke promene, a samim tim i prilagođavanja sistema su linearna i kontinuirana, a

neka su sporadična tj. diskontinuirana. Diskontinuitet je najčešće povezan sa postojanjem graničnih vrednosti izdržljivosti sistema. Granice izdržljivosti su kritične


12

tačke stanja sistema u kojima sistem odgovara na nastalu promenu i dramatično počinje da se menja. To znači da u svakom sistemu postoje kritična stanja sistema iznad kojih ako biva primoran da se prilagodi, sistem mora da zauzme neko novo ravnotežno stanje, koje se drastično razlikuje od prvobitnog stanja i u koje sistem stoga može preći samo nizom drastičnih promena.

Još jedan značajan faktor u prilagodljivosti sistema je postojanje vremenskih

zakašnjenja, tj. određenog vramenskog intervala između pojave promene koja utiče na posmatrani sistem i početka prilagođavanja sistema novonastalim uslovima. Neki sistemi ili delovi nekih sistema mogu se brzo adaptirati na promene spoljašnjih uslova i ne postoji vremenski interval između promene uslova i promene u sistemu. U drugim sistemima, kao posledica kompleksnosti, potrebno je određeno vreme dok se sistemom lančanih reakcija kroz sistem sa nizom elemenata prilagođavanje prenese kroz sistem. Ova zakašnjenja se nazivaju i „lags“ (eng.).


13

3. MEĐUUTICAJ CIVILIZACIJE I ŽIVOTNOG OKRUŽENJA Intenziviranje industrijske i poljoprivredne delatnosti čoveka, demografska

ekspanzija i rastući saobraćaj sve više i sve negativnije odražavaju se na kvalitet životne sredine. Čovekovim delovanjem dolazi do emisije otpadnih materija koje iz industrijskih, energetskih ili komunalnih postrojenja direktno ili indirektno dospevaju u atmosferu, hidrosferu, litosferu i biosferu, dakle u sve podsisteme planete Zemlje.

Grad predstavlja jedan veoma složen sistem, čija se funkcija održava zahvaljujući

ljudskom delovanju i konstantnom unošenju velike količine materije i energije u vidu hrane i goriva, za njegovo održavanje. Urbanizacija, odnosno razvitak gradova i porast gradskog stanovništva, stvara mnoge probleme u pogledu životne sredine, koje gradovi teško rešavaju. Ljudi koji žive u ruralnim sredinama imaju tendenciju migracije u gradske sredine, jer gradovi pružaju bolju mogućnost školovanja, zaposlenja, zabave i veću ekonomsku sigurnost. Veliki je priliv nekvalifikovane radne snage u gradove, a u njima, naprotiv, postoji potreba za stručnim i kvalifikovanim kadrovima. Iz tog nesklada proizilaze konflikti, koji su na primer, vrlo izraženi u gradovima SAD-a i velikim gradovima zapadne Evrope. Tu spadaju rasni problemi, visok porast kriminala, velike razlike u standardu itd. Često se oko gradova formiraju nova naselja, koja se brzo sa njima stapaju. Pri tome, po pravilu nije planirano, ili nije kompletno i dobro rešeno, stvaranje novih delova urbane sredine. Mnogi gradovi u svetu se izgrađuju i razvijaju po principima koje mahom diktiraju politički, ekonomski i demografski principi, a briga za zaštitu okoline ostaje u drugom planu. Zbog takvog sistema planiranja javljaju se mnogi problemi u izgradnji i funkcionisanju gradova. Zbog eksplozivnog rasta broja stanovnika u gradovima, kao i samih urbanih sredina dolazi do komunalnog kolapsa, u smislu nemogućnosti dovoljno brzog razvoja komunalne infrastrukture.

U gradovima se javljaju i vrlo su izraženi problemi uslova života. U gradskim

sredinama su najizraženije zagađenje vazduha, visok nivo buke i smanjenje zelenih površina. Zbog povećanja broja motornih vozila u najprometnijim saobraćajnicama dolazi do visokog stepena zagađenja. U gradovima postoje razvijene industrije, koje u životnu sredinu ispuštaju određenu količinu otpadnih materija. Između stepena razvijenosti industrije i protoka zagađujućih supstanci postoji direktna veza: što je industrija razvijenija to ona u okolinu ispušta veće količine polutanata. Razvijene industrije takođe troše i više energije, pa se javlja potreba za većom eksploatacijom prirodnih resursa.

Zbog sve većeg zagađivanja životne sredine, u gradskim oblastima dolazi i do

postepene izmene klime. Prosečna temperatura u gradovima je za 1°C do 2°C veća, a prosečna vlažnost vazduha za 4% do 6% manja, nego u okolini gradova. Ovo je posledica činjenice da površine kuća i zgrada u okviru gradova apsorbuju velike


14

količine sunčeve toplotne energije, kao i dodatnog termalnog opterećenja atmosfere usled postojanja velikog broja industrijskih postrojenja i ložišta centralnog grejanja. U gradovima je oblačnost za 10% viša nego u okolnim oblastima, a pojava magle češća za 30% do 100%, usled mnogo veće koncentracije čvrstih čestica u atmosferi. Iz istog razloga taloženje čvrstih čestica je za 10% veće u gradovima, a količina Sunčeve svetlosti je za 15% manja. Nad njima pada veća količina atmosferskih padavina, od čega je jedina korist to što se atmosfera iznad gradova za nekoliko sati oslobodi od čvrstih čestica. U manjim gradovima ima manje zelenih površina, koje se vremenom sve više smanjuju, jer se na njima izgrađuju objekti, koji su neophodni za funkcionisanje grada. Zbog velikog broja motornih vozila i gustog saobraćaja u gradovima vlada velika buka. Intenzitet buke, koji se meri u decibelima iznosi na nekim mestima čak 95 do 100 decibela (dB). Intenzivna buka deluje na cirkulaciju krvi, pa buka dovodi do povišenja krvnog pritiska i poremećaja u funkcionisanju vegetativnog nervnog sistema. Intenzivna buka od preko 95 decibela izaziva gluvoću kod čoveka. Buka je propratna pojava avionskog saobraćaja, a na aerodromskim pistama njen intenzitet može dostići i do 120-150 dB.

Ceo razvijeni svet primećuje da u poslednjim decenijama nagli razvitak gradova

dovodi do ozbiljnih poremećaja u zdravlju ljudi i stvara sve više ekonomskih i socijalnih problema. Planiranom urbanom i ekološkom politikom gradovi bi morali postati sredine sa manjim zagađenjem okoline i boljim uslovima za život. Lep primer mogućnosti poboljšanja kvaliteta života u gradovima je London u kome su magla i smog više nego značajno smanjeni od kada je izbačena upotreba uglja kao goriva.

U gradovima treba širiti zelene površine, smanjiti broj privatnih automobila u

korist efikasnijih gradskih prevoznih sredstava kao što su podzemna železnica i tramvaji, koji manje zagađuju životnu sredinu. Pored toga, zakonski bi trebalo regulisati rad industrijskih postrojenja. Industrija mora uvoditi nove, čiste tehnologije, unapređivati postojeće, a prilikom uređivanja i organizovanja gradova treba naći ravnotežu između životne okoline i produkata ljudske aktivnosti.

3.1. Demografska eksplozija

Samo 25% površine Zemljine kugle je kopno. Od tog dela ljudi naseljavaju oko

80% kopnene površine, jer je ostalih 20% nepovoljno za život. Ovo se naročito odnosi na pustinjske i polarne oblasti, mada napredak nauke i tehnike dovodi do poboljšavanja uslova života u ovim područjima i njihovog prilagođavanja ljudskom življenju.

Još je u XVIII veku, engleski ekonomista Thomas Malthus upozoravao na brz rast

ljudske populacije. On je predvideo disproporciju između ljudskog rasta i njene mogućnosti da preživi. Prema Malthusovoj teoriji faktori životne okoline ograničavaju rast svake poplacije uključujući i ljudsku. Bez obzira na to koliko će se usavršiti naučne metode, kojima se povećava proizvodnja hrane i ostalih ljudskih dobara, na Zemlji može živeti velik, ali ipak ograničen broj ljudi.


15

Količina hrane predstavlja prvi ograničavajući faktor rasta ljudske populacije. Malthus je predpostavio da će stalni ratovi, bolesti i prirodne katastrofe donekle usporiti rast ljudske populacije. Iako je posle postavljanja ove teorije na zemlji bilo mnogo ratova i prirodnih katatrofa, rast ljudske populacije na Zemlji nije usporen. Naprotiv, ljudska vrsta se umnožava geometrijskom progresijom, odnosno zavisnost broja stanovnika od vremena se može prikazati eksponencijalnom funkcijom. Na slici 3.1. data je zavisnost broja stanovnika na Zemlji u funkciji godine.

Slika 3.1. Kriva rasta ljudske populacije, sa predikcijom do 2050. godine

(UN, 2011)

U starom veku nije živelo mnogo ljudi, a i njih su desetkovali ratovi, glad, bolest i druge nepogode. Broj ljudi u starom veku zavisio je od stepena razvijenosti poljoprivrede, pa su se razvijene nacije, kao što su Egipćani, Kinezi, Hindusi i Vavilonci, koncentrisale u plodnim dolinama na obalama velikih reka.

U srednjem veku stalni ratovi i bolesti smanjivali su porast ljudske populacije.

Tako je u XIV veku od kuge umrlo 25% evropskog stanovništva. Veliki porast ljudske populacije počinje između 1850. i 1930. godine. Tada su

ljudi počeli menjati svoju okolinu. Počela je industrijska revolucija, intenzivno se naseljavaju novi kontinenti (obe Amerike i Australija), povećana je proizvodnja hrane i poboljšane su higijenske i medicinske prilike. Kao posledica toga došlo je do smanjenja smrtnosti, naročito kod dece i do produžetka životnog veka ljudi. Tako je u X veku životni vek čoveka bio 22-24 godine, a u XVIII veku je već bio povećan na 30-33 godine.


16

Nakon toga porast ljudske populacije je bio još brži i 80% njenog ukupnog

povećanja desio se u poslednja dva veka. Danas se broj ljudi na Zemlji povećava za 2% godišnje, što bi značilo da će, ako

tendencija rasta ostane ista u narednom periodu, broj ljudi na Zemlji 2200. godine biti 150 milijardi. Ako se zna da je još 1979. godine u svetu gladovalo oko 900 miliona ljudi, teško se može poverovati da će takav rast ljudske populacije biti održiv.

Od sedamdesetih godina prošlog veka u svetu vlada demografska eksplozija,

odnosno ekstremno brz porast broja stanovnika. Kao posledica naučno-tehnološkog razvoja, smanjena je stopa smrtnosti dece, kao direktna posledica bolje i efikasnije zdravstvene zaštite ljudi, proizvodnje veće količine hrane, automatizacije industrijske proizvodnje, usavršenog transporta i komunikacije među ljudima. Mnoge zemlje su preduzele niz mera, neke od njih čak vrlo rigoroznih, za usporavanje demografske eksplozije. Deo sveta koji definitivno nije zahvatila demografska eksplozija jeste Evropa. U većem delu evropskih zemalja broj stanovnika se sporo povećava, pri čemu ima sve više starih ljudi. Nizak natalitet je društveni problem u nekim zemljama, među kojima su Francuska, Mađarska, Bugarska i nažalost Srbija. Na sniženje nataliteta u Evropi uticao je niz faktora kao što su: planiranje porodice, povišen nivo obrazovanja, bolji ekonomski i društveni položaj žena, bolja ekonomska situacija mladih, kasnije stupanje u brak, premalo dečijih ustanova i međunarodna migracija.

Prema Bongaarts-u osnovni uzrok rasta stanovništva su: neželjene trudnoće; formiranje velike porodice zbog potreba rada; i tzv. populacioni momenat, posledica starosne strukture mladog stanovništva Procene su da je moguće smanjiti populaciju u 2100. godini sa 10,2 na 8,3

milijardi ljudi jačanjem programa planiranja porodice. Investiranje u ljudski razvoj koje bi za posledicu imalo smanjenje tendencija za formiranjem velikih porodica zbog korišćenja za rad, može dovesti do daljeg smanjenja od 8,3 do 7,3 milijardi u 2100. godini. Populacioni momenat se može usporiti ukoliko se povećava prosečna starost trudnica. Dodatno smanjenje od 7,3 do 6,1 milijardi u 2100. bi mogao da bude ostvaren povećanjem vremena između dve trudnoće do pet godina. Treba imati u vidu da su sve ove redukcije su teorijske i iznad granice onoga što se realno može postići i samo ukazuju na moguće aktivnosti za realno postizanje smanjenja priraštaja u ovom veku. U razvijenim zemljama koje su prošle "demografske tranzicije" došlo je do trenutne situacije u kojoj je stopa ukupnog fertiliteta (TFR) približno dva – što znači da se stanovništvo ponaša po obrascu zamane, odnosno da se isti broj ljudi rađa kao što i umire.


17

Količina hrane predstavlja glavni ograničavajući faktor rasta ljudske populacije na Zemlji, a prema nekim procenama potencijali proizvodnje hrane na Zemlji su takvi da bi se na Zemlji moglo prehraniti do 43 milijarde ljudi.

Tabela 3.1. Broj gladnih ljudi u svetu od 1990. –1992. do 2010. – 2012. godine (Food and Agriculture Organization of the United Nations Report, 2012.)

Broj (u milionima) i procenat (%) gladnih ljudi 1990. – 92. 1999. – 2001. 2004. – 06. 2007. – 09. 2010. – 12.*

Svet 1000 919 898 867 868

18,6% 15,0% 13,8% 12,9% 12,5% Razvijeni regioni

20 18 13 15 16 1,9% 1,6% 1,2% 1,3% 1,4%

Regioni u razvoju

980 901 885 852 852 23,2% 18,3% 16,8% 15,5% 14,9%

Afrika 175 205 210 220 239

27,3% 25,3% 23,1% 22,6% 22,9% Severna Afrika

5 5 5 4 4 3,8% 3,3% 3,1% 2,7% 2,7%

Subsaharska Afrika

170 200 205 216 234 32,8% 30,0% 27,2% 26,5% 26,8%

Azija 739 634 620 581 563

23,7% 17,7% 16,3% 14,8% 13,9 Zapadna Azija

8 13 16 18 21 6,6% 8,0% 8,8% 9,4% 10,1%

Južna Azija 327 309 323 311 304

26,8% 21,2% 20,4% 18,8% 17,6% Kavkaz i Centralna A.

9 11 7 7 6 12,8% 15,8% 9,9% 9,2% 7,4%

Istočna Azija 261 197 186 169 167

20,8% 14,4% 13,2% 11,8% 11,5% Jugoistočna Azija

134 104 88 76 65 29,6% 20,0% 15,8% 13,2% 10,9%

Lat. Amerika i Karibi

65 60 54 50 49 14,6% 11,6% 9,7% 8,7% 8,3%

Latinska Amerika

57 53 46 43 42 13,6% 11,0% 9,0% 8,1% 7,7%

Karibi 9 7 7 7 7

28,5% 21,4% 20,9% 18,6% 17,8% U svetu postoji suprotnost između afričkih i azijskih zemalja sa jedne i

severnoameričkih i evropskih zemalja sa druge strane po pitanju ishrane. Problem nije samo u količini hrane koju stanovnici kriznih područja dobijaju, nego i u kvalitetu i kaloričnosti. Kao što je već navedeno, 1979. godine u svetu je bilo oko 900 miliona gladnih ljudi, od čega je čak 650 miliona bilo u apsolutnoj gladi. Od ovog broja 95% živi u zemljama u razvoju, a od toga čak 65% u južnoj Aziji. Najugroženija grupa usled nedostatka hrane su deca, a situacija je otežana i usled različitih infekcija, loših


18

životnih uslova, nestašice zdrave pitke vode i nedostatak medicinske nege. Tabela 3.1. je preuzeta iz izveštaja Organizacije za hranu i poljoprivredu pri Ujedinjenim Nacijama, objavljenog 2012. godine. Iz ove tabele se može videti da broj ljudi koji gladuju u svetu blago opada, a imajući u obzir povećanje svetske populacije, procenat gladnih ljudi u svetu je u padu. Ovaj pad treba pripisati većoj proizvodnji hrane zahvaljujući novim tehnologijama proivodnje i čuvanja hrane, primenama inovacija u poljoprivredi, ali i dobrim kampanjama za smanjenje ovog problema koje su od sedamdesetih godina do danas sprovođene u cilju rešavanja ovog problema, koje su dovele do podizanja nivoa javne svesti, kao i do priliva finansija i sprovođenja akcija za rešavanje ovog globalnog problema.

Pri ovome treba imati u vidu da se nivo gladi u zemljama izuzetno razlikuje. Na

slici 3.2. data je mapa dela sveta sa indeksima nivoa gladi, koji pokazuju varijacije nivoa u zavisnosti od zemlje.

Slika 3.2. Prosečni stepen gladovanja u svetu-stanje

(Global Hunger Index Report, 2010.)


19

4. BUKA KAO SPECIFIČAN VID ZAGAĐENJA

Zvuk predstavlja mehaničko oscilovanje čestica sredine, koje se može registrovati

čulom sluha; to je mehanički talas koji prenosi oscilacije sredine, a koje su u opsegu frekvencija od 16 Hz do 20 000Hz. Mehanički talasi, koji imaju frekvencije manje od 16 Hz predstavljaju infra zvuk, a oni koji imaju frekvenciju iznad 20 000 Hz-ultra zvuk. Čovekovo uho registruje širok spektar frekvencija, ali ih ne registruje sve pri istim minimalnim intenzitetima zvuka. Pokazuje sa da je čovekovo uho najosetljivije u oblasiti frekvencija od 2000Hz do 5000 Hz, odnosno da u toj oblasti ono registruje najmanje intenzitete emitovanog zvuka. Oblast određena frekvencijama i intenzitetima zvuka koje čovek čuje naziva se oblast čujnosti (Slika 4.1.).

Izvor zvuka predstavlja neko telo, ili u specijalnim slučajevima odnos fizičkih

parametara, koje izaziva turbulentno kretanje fluida, naglo širenje gasova ili neki drugi proces. Talasi, koji se rasprostiru od izvora zvuka nazivaju se zvučni talasi. Zvuk spada u tzv. sferni talas, što znači da se oscilacije sredine prenose ravnopravno u svim pravcima, od izvora zvuka. Najčešće se zvuk prenosi do ljudskog uha putem vazduha, ali je takođe prenosiv i kroz bilo koji gas, tečnost ili čvrsto telo, odnosno kroz bilo koju sredinu gde postoje čestice koje mogu oscilovati. Brzina zvuka u nekoj sredini zavisi od elastičnih svojstava same sredine.

Pored frekvencije, osnovna karakteristika zvuka je intenzitet. Intenzitet zvuka (objektivni ili apsolutni) definiše se kao akustična energija, koja

u jedinici vremena prođe kroz jedinicu površine sredine u kojoj se zvuk prenosi. U praksi se mnogo češće upotrebljava tzv. relativni (ili subjektivni) intenzitet

zvuka, koji se izračunava na osnovu sledeće relacije:

(4.1.)

gde je: I – ntenzitet zvuka; I0 – jedinični intenzitet zvuka, koji se zove prag čujnost i koji iznosi 10-12 Wm-2. Jedinica relativnog intenziteta je decibel – dB. Ovakva veličina je uvedena, jer ljudsko uvo ne može da čuje intenzitete koji su

ispod 1 dB, pa relativni intenziteti manji od ove vrednosti nemaju nikakv praktični značaj.

Q 10 logII


20

U procesu prenošenja zvuka, dolazi do sabijanja čestica sredine i do stvaranja

pritiska, koji je veći od pritiska, koji postoji u sredini, ako se zvuk kroz nju ne prenosi. Razlika uobičajenog pritiska u nekoj sredini i pritiska, koji postoji kada se kroz nju prostire zvuk naziva se pritisak zvuka.

Uzimajući u obzir da instrumenti za merenje zvuka registruju upravo pritisak

zvuka, a ne njegov intenzitet, uvodi se tzv. nivo zvuka koji se definiše preko zvučnog pritiska:

(4.2.) gde je: L – nivo zvučnog pritiska; p – pritisak zvuka; p0 – prag čujnosti zvučnog pritiska i iznosi 2·10-5 Pa. Buka predstavlja neprijatan ili neželjen zvuk. Iz ovakve definicije proizilazi da

jedan konkretan zvuk može za jednu osobu predstavljati buku, a za drugu ne. Međutim, postoje zvuci takve jačine da prouzrokuju oštećenja čula sluha i takav zvuk se naziva bukom, bez obzira na svoje ostale karakteristike. Buka se smatra zagađenjem, jer može prouzrokovati neželjene promene čula sluha i psihološke smetnje. Bučni uređaji ometaju čovekov san, rad i slobodno vreme, a veoma intenzivan zvuk može dovesti do privremenog ili trajnog oštećenja sluha. Nivo buke sa kojom se čovek susreće zavisi od mnogo faktora: veličine i oblika prostora, apsorpcionih karakteristika materijala od kojih je prostorija napravljena, spoljašnjih i unutrašnjih izvora buke, broja, rasporeda i stanja prozora, od toga da li su oni otvoreni ili zatvoreni i slično. Negativni efekti buke su osnovni razlog za merenje i smanjenje buke. Budući da prethodni faktori predstavljau predmet ispitivanja u okviru posebne nauke – akustike, ovde će biti prikazani samo osnovni elementi merenja i zaštite od buke.

4.1. Izvori buke

Izvor zvuka, a samim tim i izvor buke može biti bilo koje čvrsto telo koje može da

osciluje u opsegu frekvencija od 16 Hz do 20 000 Hz. Prema poreklu, izvori buke se mogu podeliti na: prirodne izvore i veštačke izvore

buke. U prirodne izvore spadaju: grmljavine sa udarom groma, atmosferske padavine (kiša i grad), huka vetrova, morskih talasa i vodopada, seizmološke pojave (zemljotresi i klizišta), erupcije vulkana, rika i masovno kretanje životinja itd. U veštačke izvore spadaju: saobraćaj (drumski, železnički, vazdušni, vodeni), industrijska postrojenja, mašine, kućni aparati i drugo.

L 20 logpp


21

Drumski saobraćaj je veoma značajan izvor buke. Njen nivo zavisi od toga koji je nivo značaja saobraćajnice na kojoj se buka posmatra, kao i od trenutne gustine saobraćaja. Tako se najviši nivoi buke opažaju na magistralama gradskog značaja: 68,8 dB – 78 dB, a zatim na magistralama lokalnog značaja: 62,6 dB – 78,2 dB. Relativno nizak nivo buke karakterističan je za stambene ulice 51,2 dB – 59,8 dB.

Još jedan faktor je veoma bitan za nivo buke uzrokovane drumskim saobraćajem,

a to je stepen razvijenosti industrije grada, što neposredno implicira udeo teretnog saobraćaja u drumskom saobraćaju u datoj oblasti. Povećanje broja teretnih vozila u ukupnom saobraćaju, pogotovo onih velike nosivosti i sa dizel motorima, dovodi do porasta nivoa buke. Procenjuje se da na putevima lokalnog značaja kamioni predstavljaju 65% - 67% ukupnog broja vozila. To znači da čak i pri beznačajnom saobraćaju (što je negde oko 180 vozila na h) nivo buke prelazi 73 dB. Buka koja se proizvede na delu puta koji preseca naselje prenosi se i na stambene delove naselja i to u onoj meri koju određuju akustički i prostorni uslovi. Razumljivo, na stepen buke koja potiče od drumskog saobraćaja utiče i vrsta motora vozila, njegova jačina, starost vozila, pa i način vožnje od strane vozača.

Železnički saobraćaj naročito ima uticaj na one delove naselja, koji su u

neposrednoj blizini pruga ili železničkih stanica. Maksimalni nivo buke na rastojanju 7,5 m od električnog voza u pokretu iznosi 93 dB, od putničkog: 91 dB, a od teretnog 92 dB.

Vazdušni saobraćaj uzrokuje pojavu visokog nivoa buke, ali zbog svojih

specifičnosti i položaja aerodroma u odnosu na stambena područja, ispoljava svoje negativno dejstvo na relativno usko područje u blizini aerodromskih pista. Nivo buke zavisi od preletno – sletnih pista i trasa preletanja aviona, intenziteta vazdušnog saobraćaja, tipa aviona, doba dana, godišnjeg doba itd. Raspon intenziteta buke na aerodromima iznosi od 72 dB do 120 dB.

Značajne izvore buke u stambenim četvrtima predstavljaju industrijska

postrojenja, naročito kada se ona nalaze na malim rastojanjima. Intenzitet buke koja potiče od industrijskih postrojenja u mnogome zavisi od veličine postrojenja, tipa postrojenja, tj, privredne grane kojoj postrojenje pripada, kao i starosti opreme, materijala od kog je postrojenje izgrađeno itd. Ono što uopšteno važi za buku iz industrijskih postrojenja jeste da ona po pravilu prevazilazi 100 dB. Minimalan nivo buke od svih privrednih grana imaju postrojenja koja služe za dobijanje i distribuciju energije (oko 111dB), a maksimalan brodogradnja (oko 135 dB).

Različiti uređaji, mašine, motori transportnih sredstava i različiti delovi bilo kog

postrojenja mogu, pored zvuka koji čovekovo uho može da registruje, emitovati i mehaničke talase čije su frekvencije niže od 20 Hz, odnosno infrazvuk. Infrazvuk nastaje i prilikom pucanja iz teških artiljerijskih oružja, prilikom eksplozije granata i mina, kao i prilikom svakog naglog pomeranja nekog predmeta sa dovoljno velikom konturnom površinom u pravcu kretanja. On takođe nastaje i u prirodnim okolnostima,


22

kao što su nastanak olujnih vetrova i morskih talasa. Infrazvuk se može primenjivati u medicini, za masažu čovekovog tela, za vojna izviđanja i sl. Sa druge strane infrazvuk ispoljava i veoma štetno dejstvo na organizam, izazivajući takozvanu vibracionu bolest.

Slika 4.1. Oblast čujnosti: Zavisnost nivoa zvučnog pritiska od frekvencije zvuka koju registruje ljudsko uho.

Ultrazvuk visokih frekvencija dobija se pomoću veštačkih izvora, čiji je osnovni

deo generator električnih oscilacija odgovarajuće frekvencije. Ovi talasi imaju veoma velike inenzitete koji dostižu i do 1000 W/cm2. Njihova primena je veoma raznovrsna, a svakako najznačajnija je primena u industriji i medicini. Zbog velikih intenziteta ultrazvučni talasi se mogu koristiti za ultrazvučnu defektoskopiju (otkrivanje grešaka u metalnim odlivcima), za dobijanje tankih filmova i fotorafskih ploča, za dispergovanje supstanci, skidanje rđe, rezanje, glačanje i bušenje materijala.

U tehnološkim procesima ultrazvuk se koristi za ubrzavanje hemijskih reakcija

oksidacije i polimerizacije, kao i procesa kristalizacije. U medicini ultrazvuk ima primenu u detekciji karcinoma na unutrašnijm organima, u operativnim zahvatima sečenja ili spajanja kostiju. Prednost upotrebe ultrazvuka u ove svrhe ogleda se u velikoj preciznosti odnosno minimalnom povređivanju okolnog tkiva. Ultrazvuk niskih frekvencija (do 80 kHz) emituju organi nekih životinja kao na primer slepi


23

miševi, delfini i kitovi. Ove životinje se pomoću ultrazvuka orjentišu, traže hranu ili čak međusobno komuniciraju.

4.2. Dozvoljeni nivoi buke u životnoj sredini

Osetljivost uha svakog čoveka individualna je karakteristika i zavisi u mnogome

od prirodnih predispozicija, prethodnog izlaganja buci, ranijih oboljenja i godina starosti. Zbog različite osetljivosti uha menja se prag bola, kao i sva ostala povoljna i nepovoljna dejstva zvuka. Ipak, neki intenziteti buke bez obzira na sve individualne faktore izazivaju bol ili čak trajno, mehaničko oštećenje uha.

U Tabeli 4.1. dat je najviši dozvoljeni nivo buke u sredini u kojoj čovek boravi

predviđen Pravilnikom o dozvoljenom nivou buke u životnoj sredini ("Sl. glasnik RS", br. 54/92).

Tabela 4.1. Dozvoljeni nivoi buke u životnoj sredini (Pravilnik o dozvoljenom

nivou buke u životnoj sredini "Sl. glasnik RS", br. 54/92)

SREDINA U KOJOJ ČOVEK BORAVI

DOZVOLJEN NIVO BUKE U dB

DANJU NOĆU U stambenoj zgradi (boravišne prostorije pri zatvorenim prozorima)

iz izvora buke u zgradi 35 30 iz zvora buke van zgrade 40 35 Bolnice, klinike, domovi zdravlja i slično bolesničke sobe 35 30 ordinacije 40 40 operacioni blok bez medicinskih uređaja i opreme

35 35

Prostorije u objektima za odmor dece i učenika i spavaće sobe za boravak starih lica i penzionera

iz izvora buke u zgradi 35 30 iz izvora buke van zgrade 40 35 Prostorije za vaspitno obrazovni –rad (učionice, kabineti i sl.)

Bioskopske dvorane i čitaonice u bibliotekama 40 40 Pozorišne i koncertne dvorane 30 30 Hotelske sobe Iz izvora buke u zgradi 35 30 Iz izvora buke izvan zgrade 40 35


24

Prema odredbama ovog Pravilnika u zonama gde je buka ispod dozvoljenog nivoa, novi izvori buke ne smeju povisiti postojeći nivo buke za više od 5 dB u odnosu na zatečeno stanje.

U Tabeli 4.2. date su prosečne izmerene vrednosti buke iz različitih izvora. Treba

imati u vidu da su navedeni nivoi buke okvirni, da zavise od rastojanja na kojem se meri buka, proizvođača, režima rada, akustičnih svojstava okoline i drugo, pa su za pojedine izvore date i različite vrednosti.

Tabela 4.2. Prosečne vrednosti nivoa buke iz različitih izvora

Zaštita od buke može se realizovati na dva načina: usavršavanjem mašina, uređaja,

postrojenja i transportnih sredstava čijim radom ona nastaje ili postavljanjem zvučne izolacije tj. pregrada koje apsorbuju zvuk i sprečavaju njegovo prostiranje.

Ako se smanjenje buke ostvaruje zvučnom izolacijom, izolacione pregrade mogu

da budu postavljene oko mašina koje proizvode buku ili u zidovima prostorija gde ljudi borave. U slučaju drumskog saobraćaja, smanjenje buke može se postići i izgradnjom tunela, kao i presvlačenjem puteva posebnom podlogom za zvučnu izolaciju. Uzimajući u obzir činjenicu da buka koju proizvode transportna sredestva u

KARAKTER I IZVOR BUKE Intenzitet [dB] Šum lišća pri slabom vetru 10-20 Tihi šapat na rastojanju od 1m 20-30 Tiha seoska sredina noću 30 Koraci, tiha periferija danju 40 Žagor u srednje posećenom restoranu, trgovački centar 50 Buka u srednje prometnoj ulici 60 Lavež psa do 65 Gasni govor, autobusi na udaljenosti 150m 70 Električni brijač 75-90 Buka teretnog automobila, kamion i motocikl udaljen 150m, automobil udaljen 150m

80

Kuhinjski blender 90-95 Pneumatski čekić 92-98 Buldožer 90-105 Buka u prometnoj ulici, voz i podzemna železnica na 150m 90 Mlazni avion na visini 300m 100 Podzemna železnica 110 Zvuk automobilske sirene na rastojanju 5-7m 110 Industrijska linija za sklapanje automobila 125 Rashladni toranj 120-130 Hi-Fi uređaj do 125 Buka turbomlaznog motora na rastojanju od 10m 140


25

mnogome zavisi od brzine kretanja vozila, smanjenje buke se može ostvariti i ograničavanjem brzine kretanja motornih vozila u naseljenim mestima.

U naseljima zvučne izolacione pregrade predstavljaju i drvoredi na ulicama, koji

smanjuju intenzitet buke u stambenim zgradama od vozila, koja se kreću ulicom. Efikasnost ovakve zaštite od buke u zavisnosti od širine pojasa data je u Tabeli

4.3. U tabeli 4 prikazani su apsorpcioni koeficijenti pojedinih građevinskih materijala u zavisnosti od frakvencije zvuka.

Tabela 4.3. Uticaj širine zasada na smanjenje nivoa buke

ŠIRINA POJASA [m] SNIŽENJE NIVOA BUKE [dB] 10-14 4-5 14-20 5-8 20-25 8-10 25-30 10-12

Kao što se može uočiti, stepen sniženja buke usled postojanja zelenog pojasa nije

visokoefikasan, ali ne treba zanemariti i ostale benefite, kao što je uticaj na kvalitet vazduha i estetiku naselja.

Tabela 4.4. Koeficijenti apsorpcije zvuka

MATERIJAL FREKVENCIJA [Hz]

128 512 2048 Otvoren prozor 1 1 1 Bojena cigla 0,024 0,031 0,049 Staklo 0,035 0,027 0,020 Beton 0,010 0,016 0,023 Obloge od borovine 0,098 0,010 0,082 Gips na drvenim letvama

0,024 0,039 0,043

Tepih na podu 0,10 0,25 0,40 Draperije 0,05 0,35 0,38

4.3. Problemi kvantifikovanja stepena neprijatnosti uzrokovanih bukom

Uobičajeno je iskustvo da se jedan zvuk uopšte ne čuje ako ga prekriva neki drugi

glasniji zvuk ili šum, a da se taj zvuk čuje ukoliko je šum niži. Na primer, u toku dana otkucavanje sata ne može da se čuje, zbog uobičajenog nivoa ambijentalne buke, ali, kasno noću, kada je mnogo manje aktivnosti i srazmerno manja buka, otkucavanje istog sata može delovati veoma glasno i iritirajuće. Naravno, nivo buke koji proizvodi sat je isti u oba slučaja, ali buka od sata deluje glasnija noću, jer ima manje maskiranje od okolne buke, koja prividno smanjuje buku opisanog sata. Eksperimenti su otkrili da je efekat maskiranja zvuka najveći ukoliko se ono dešava zvucima koji su po


26

frekvenciji bliski frekvenciji zvuka koji se maskira, ali ovaj efekat pokazuje zavisnost i od nivoa buke koji se maskira.

Ovo je jedan od efekata koji doprinosi neodređenosti koja postoji kada su u

pitanju kvantifikovanja stepena neprijatnosti izazvanih bukom. Razni aspekti problema stepena neprijatnosti uzrokovanih bukom su istraživani, ali čak i psihološki aspekti pojedinca imaju izvesnog uticaja. Na primer, obim neprijatnosti izazvan bukom kod pojedinca u velikoj meri zavisi od onoga šta se pokušava uraditi u datom trenutku, zavisi od prethodnih uslova, stepena umora i nivoa stresa, kao i od karaktera buke. Neprijatnost uzrokovana bukom nije nužno i jedino u vezi sa nivoom buke. Ipak, pretpostavka o direktnoj vezi jačine zvuka i stepena neprijatnosti je ponekad korisna, jer glasan zvuk po pravilu više nervira od drugog zvuka sličnog karaktera koji nije tako glasan. Sa druge strane, ustanovljeno je da su ljudi obično osetljiviji na iste subjektivne nivoe buke ako su na višim frekvencijama. Stoga, sa gledišta neprijatnosti, ako se utvrdi da je u nekom slučaju veći deo buke u višim frekvencijskim opsezima, značajan napor na smanjenju ovih nivoa može biti opravdan.

Dodatni efekat se odnosi na lokalizaciju zvuka. Kada radno mesto ima visok

akustički efekat, visok stepen refleksije zvuka od zidova i plafona, buka koja potiče od radnih mašina i procesa rada, višestruko se odbija nazad u prostoriju, a radnici su „uronjeni“ u buku sa osećanjem da ona dolazi sa svih strana. Nasuprot tome, ako je prostorija napravljena od visoko apsorbujućih materijala, nivo buke se smanjuje, a radnici imaju osećaj realnih pravaca izvora buke. Potonja, lokalizovana buka, ima manje negativne efekte na stres kod radnika koji su joj izloženi u odnosu na prvu, akustičnu buku.

Mere za smanjivanje buke koje su s obzirom na prethodne činjenice razvijene,

opet se delimično oslanjaju na subjektivne osećaje stepena iritacije koju specifična buka proizvodi kod onih koji su joj bili izloženi. Kriterijumi koji određuju koliko mala promena u nivou buke je vredna postavljanja zvučne izolacije ili da li je, primera radi, jedan decibel smanjenja buke značajan ili to treba da bude dvadeset decibela, zahtevaju i dodatne, tzv. psiho-akustičke informacije. Osmišljeni su različiti eksperimenti da se utvrdi koja promena nivoa buke će biti registrovana od strane slušaoca. Na primer, u laboratorijskim uslovima je pokazano je da je u širokom opsegu frekvencija zvuka, minimalna razlika u intenzitetu dva sukcesivno emitovana zvuka koju uho može da registruje od 0,25 dB do 1dB, u zavisnosti od frekvencije zvuka. U svakodnevnim uslovima, jedan decibel je promena u nivou zvuka koju će vrlo verovatno registrovati prosečni posmatrač, te je smanjenje od 1 dB minimalno opravdano, u smislu investiranja u zvučnu izolaciju. Međutim, treba imati na umu, da postoje i takva zvučna izolovanja koja ne menjaju značajno ukupni intenzitet, ali menjaju karakter buke, pa rezultujući efekat ipak može biti isplativ.

Na primer, moguće je da se u nekom slučaju visoko-frekventni tonovi iz buke

mogu značajno smanjiti akustičkim tretmanom, ali se zbog niskofrekventnih komponenti velikog intenziteta celokupan nivo ne može znatno promeniti. Ipak,


27

imajući u vidu prethodno navedenu činjenicu da ljudi subjektivno osećaju veći stepen iritacije zvukovima visokih frekvencija, rezultujući efekat tretmana buke može se smatrati isplativim. Ovaj primer ilustruje jedan od razloga za izradu analize frekvencije zvučnog polja pre donošenja bilo kakvih zaključaka o štetnosti i potrebnim merama za smanjenje buke.

Izloženost intenzivnim zvucima može da dovede do gubitka sluha, koji će se

pojaviti kao pomak u pragu čujnosti. Neki od gubitaka sluha su privremeni sa delimičnim ili potpunim oporavkom u roku od nekoliko minuta, sati, ili dana, dok su neki trajni. Obim i trajanje gubitka sluha zavisi od mnogih faktora: osetljivosti pojedinca, trajanja izloženosti, intenziteta buke, spektra buke, vrste buke, korišćenja zaštitnih sredstava od buke i njihove vrste i drugo.


28

5. ZRAČENJE U ŽIVOTNOJ SREDINI

5.1. Vidljivo i ultraljubičasto zračenje

Zračenje predstavlja emisiju elektromagnetnih talasa ili čestica. Iz same definicije

proizilazi da se zračenje može podeliti na elektromagnetno i čestično, ali se može izvršiti i podela na osnovu interakcije sa materijom kroz koje zračenje prolazi na jonizujuće i nejonizujuće zračenje. U ovom poglavlju će biti opisane vrste zračenja koje su značajne za procese i organizme u životnoj sredini, osim radioaktivnog zračenja.

Elektromagnetno zračenje predstavlja prenos oscilacija električnog i magnetnog

polja normalno na pravac prostiranja talasa. Kada se govori o fizičkom okruženju za život na Zemlji, nema sumnje da su vidljivo (VIS) i ultraljubičasto (UV) najznačajnije vrste elektromagnetnog zračenja. Razlozi za ovu tvrdnju su sledeći: vidljivo i ultraljubičasto zračenje čine veliki deo spekta sunčevog zračenja koje pada na Zemljinu površinu i izvor su energije za veliki deo procesa koji se na Zemlji odvijaju. Tu spadaju odvijanje fotohemijskih reakcija, promene temperature, kruženje vode i drugi. Energija vidljivog i ultraljubičastog zračenja je u intervalu od oko 1,6 eV do oko 125 eV što je energija dovoljna za aktivaciju velikog broja hemijskih reakcija, kao i za jonizaciju atoma i molekula. Mnoge od ovih reakcija, kao što je na primer fotosinteza, su od suštinskog značaja za život kakav mi poznajemo. I sam naziv dela elektromagnetnog spektra „vidljivo zračenje“ potiče od činjenice da ovaj deo spektra izaziva fotohemijske reakcije koje su osnova mehanizma očnog vida.

Vidljivo zračenje, barem za ljudsko oko, obuhvata talasne dužine od oko 400 do

oko 700 nm. Tu naravno postoje neke varijacije između ljudskih jedinki, kao i između ljudi i drugih živih bića. Ultraljubičasta je spektralna oblast između ljubičaste vidljive svetlosti i X-zračenja. Gornja granica talasne dužine je na oko 400 nm i praktično se poklapa sa granicom osetljivosti ljudskog oka. Donja granica talasnih dužina je teška za definisanje, budući da razlika između UV zraka i X-zraka nije samo u energiji odnosno talasnoj dužini. Suštinska razlika imeđu UV zraka i X-zraka je u poreklu zračenja, odnosno u mehanizmu njegovog nastajanja. Mehanizam emisije UV zraka uključuje valentne elektrone, dok nastajanje X - zračenja uključuje elektrone sa unutrašnjih nivoa i / ili usporavanje naelektrisanjih čestica visokih energija. U literaturi se kao kratkotalasna granica UV zračenja spominju različite vrednosti od 10 nm do 100 nm. U svakom slučaju, sa aspekta životne sredine, najznačajnija je činjenica da čak i tanak sloj vazduha apsorbuje svo zračenje od oko 200 nm, do duboko u zonu X – zračenja. UV zračenje ispod 200 nm je od značaja samo za astronautiku, odnosno za astronaute koji su tokom letova izloženi ovom delu elektromagnetnog spektra i u oblasti naučnih istraživanja koja se odvijaju u uslovima vakuuma. Za životnu sredinu najznačajniji opseg UV zračenja je od 200 nm do 400 nm, koje se u ovoj oblasti može dodatno podeliti na UV-A (400-320 nm), UV-B (320-290 nm) i UV-C (290-200 nm) zračenje. UV-B i UV-C oblasti su od posebnog značaja


29

za zdravlje životinja i biljaka, budući da se ovo zračenje snažno apsorbuje od strane bioloških molekula i da je energija fotona koja odgovara ovoj oblasti zračenja dovoljna za kidanje hemijskih veza. Primera radi, jednostruka kovalentna veza se raskida fotonima energije od oko 1,5 do 5 eV, dok dvostruka (npr. kod O2) sa oko 5,1 eV i trostruka veza (npr. kod N2) sa oko 9,8 eV. Kada je u pitanju mogućnost jonizacije atoma ili molekula pod uticajem UV i Vis zračenja, prva energija jonizacije (tj. minimalna energija za uklanjanje elektrona iz neutralnog atoma ili molekula) kreće se od oko 4 eV (kalijum) do 24 eV (helijum) sa prosekom od oko 15 eV. Iz prethodnih podataka se lako uočava da većina hemijskih veza može biti prekinuta UV zračenjem, kao i da ova vrsta zračenja može izazvati jonizaciju molekula i atoma.

5.2. Solarno zračenje; Atmosferska apsorpcija i rasejanje

5.2.1. Solarno zračenje iznad atmosfere Sunčevo zračenje je osnovni izvor vidljivog i ultraljubičastog zračenja na Zemlji i

indirektno ili direktno predstavlja osnovni izvor celokupne energije koja na Zemlji postoji. Sunčeva energija potiče od nuklearne fuzije u njenom jezgru. Energija prelazi u spoljašnje delove Sunca i zrači se u svemir, pre svega u obliku elektromagnetnog zračenja. Zračenje se emituje uglavnom od fotosfere, gasovite regije oko 300 km debljine sa temperaturama između 4000 K i 6500 K. Iznad fotosfere su dve velike zone, više temperature i veoma male gustine, hromosfera i korona. Ova dva sloja apsorbuju deo zračenja koji potiče iz fotosfere i emituju male i promenljive količine X - zraka. Sve ove oblasti su veoma dinamične, sa cikličnim (11-godišnjim ciklusima) aktivnostima sunčevih pega, koji su uzrok malih varijacija u sunčevom spektru i ukupnoj količini emitovane energije. Planeta Zemlja primi samo oko 10-14 –ti deo od ukupne energije zračenja Sunca. Na slici 5.1. dat je spektar sunčevog zračenja iznad atmosfere (oznaka 1)


30

Slika 5.1. Spektar sunčevog zračenja (L. J. Hunt, 2005) Spektar sugeriše da se Sunce zrači u skladu sa zakonima koji važe za apsolutno

crno telo (isprekidana linija, oznaka 2) posebno u oblasti IC zračenja, dok očigledno postoje određene razlike u spektru Sunca i teorijskog apsolutnog tela u vidljivoj i ultraljubičastoj oblasti. Ipak, ove razlike u relativno male, tako da je apsolutno crno telo na 5800 K (isprekidana linija, oznaka 2) razumna aproksimacija Sunca.

Kao što se sa slike može uočiti, ima vrlo malo sunčevog zračenja - samo 0,008%

od ukupne količine, čija je talasna dužina manja od 200 nm. Takođe, u Sunčevom spektru zračenja se detektuje i mala količina X- zračenja. Srećom, svo ovo jonizujuće zračenje se u potpunosti apsorbuje u Zemljinoj atmosferi. Na UV region ( <400 nm) odlazi oko 8,7% ukupne energije. Iako je njegov procentualni udeo relativno mali u ukupnom zračenju Sunca, ovaj region je od izuzetnog biološkog značaja. Maksimum radijacionog fluksa zračenja (energije zračenja po jedinici normalne površine) van atmosfere se javlja na 480 nm, u plavo - zelenom delu spektra. Energija vidljivog zračenja, odnosno vidljive svetlosti, čini 38,2% od ukupne energije zračenja Sunca. Infracrveni deo spektra nosi energiju koja čini 53% od ukupne emitovane energije Sunca koja dospe do atmosfere, dok veoma mala količina, oko 0,1%, ima talasne dužine veće od 8,0 mikrometara.

Ukupna energija solarnog zračenja, (integrisana za sve talasne dužine), po površini

normalnoj na sunčeve zrake, mereno izvan Zemljine atmosfere, prosečno iznosi 1353 W/m2. Ova količina se naziva solarna konstanta, iako to nije apsolutno konstantna vrednost, već malo varira zbog varijacija u solarnoj aktivnosti i tokom godine zbog blagog ekscentriciteta Zemljine orbite. Ova izmerena vrednost je inače u vrlo dobroj


31

saglasnosti sa vrednosti koja se računski dobija na osnovu Štefan-Bolcmanovog zakona zračenja crnog tela, koje zrači na temperaturi od 5800 K.

5.2.2. Solarno zračenje na površini Zemlje Diskusija je do sada opisivala sunčevo zračenje iznad Zemljine atmosfere.

Međutim, zračenje koje stigne do površine se Zemlje se menja uz apsorpciju i rasejanja u atmosferi. Glavne komponente suvog vazduha u donji u donjoj atmosferi su N2 (78,1%) i O2 (20,9%) dok preostalih 1% čine Ar, CO2, CH4, N2O, O3 i nekoliko drugih gasova kojih ima u tragovima. Takođe, niža atmosfera sadrži veoma promenljive količine vodene pare, ali obično je taj udeo od 1 % do 3 % po zapremini. Pored ovih molekula, postoje mnogi drugi promenljivi sastojci, čvrste i tečne čestice, kao što su mnoge vrste prašine, soli iz okeana, spore, polen, magla i oblaci, kapi kiše, itd. Deo koji sadrži veliki deo ukupne atmosferske mase nalazi se u regionu koji se nalazi do oko 15 km od površine Zemlje i naziva se troposfera. Ovo je region jakog konvektivnog mešanja zbog solarnog zagrevanja površine zemlje. Takođe, ovaj region sadrži vodenu paru, prašinu i najveći deo oblaka, pa je očigledno da se većina atmosferskog rasejanja i apsorpcije sunčevo zračenja javlja u ovom regionu.

Postoje više vrsta rasejanja zračenja. Rasejanje od molekula, ili, uopšte, od čestica

čiji je prečnik mnogo manji od talasne dužina elektromagnetnog zračenja se naziva se Rejlijevo rasejanje. Kako N2 i O2 čine većinu molekularnog sadržaja atmosfere, većina Rejlijevog rasejanja dešava se od ove dve vrste gasova. Za ovu vrstu rasejanja je karakteristično da je efikasni presek obrnuto proporcionalan četvrtom stepenu talasne dužine. To drugim rečima znači da je za isti radijacioni fluks mnogo veća verovatnoća za rasejanje plave svetlosti nego za rasejanje crvene svetlosti ili IC zračenja. Ovaj efekat je dakle odgovoran za plavu boju neba, pa bi bez atmosfere nebo iznad Zemlje bilo crno kao što je iznad Meseca. Za svaki događaj Rejlijevog rasejanja nepolarizovane upadne svetlosti, rasejanje je jednako u svim pravcima. Dodatno, Rejlijevo rasejanje u atmosferi je višestruko, pa je rezultujuća boja otprilike ista preko celog neba. Naravno, u atmosferi se svetlost rasejava višestruko, što za rezultat ima otprilike jedinstvenu plavu boju preko celog neba. Rejlijevo rasejanje je takođe odgovorno za crvene zore i zalaske Sunca. Kada je sunce blizu horizonta, direktni zraci moraju da pređu relativno dug put pre nego što kroz vazduh stignu do posmatrača na površini Zemlje. U skladu sa Beer-ovim zakonom najveći deo plave svetlosti (i UVR, zracenja visokih energije, čija je 100 nm) se rasejava iz direktnog snopa, ostavljajući crveno svetlo da stigne do posmatrača.

Naše oči primaju informaciju i mi smo veoma svesni efekta Rejlijevog rasejanja

plave svetlosti, ali smo manje svesni viskokog rasejanja UV zračenja. Srećom, atmosfera apsorbuje veliki deo UV zračenja, ali to nije slučaj sa UV-A i UV-B zračenjem, koje se takođe intenzivno rasejava. Ovu činjenicu bi trebalo imati u vidu kada se sedi ispod drveta, suncobrana, na plaži ili sličnom mestu pod otvorenim nebom. Iako su takva mesta u senci i nisu izložena direktnim sunčevim zracima, rasejano zračenje, pogotovo iz UV-B dela spektra, prisutno je i u oblasti senke i može


32

dovesto do oštećenja kože. Dodatno, UV zračenje se može reflektovati od površina vode, peska ili snega, a Rejlijevo rasejanje na molekulima atmosfere pojačano je resejanjem na čvrstim česticama atmosfere, molekulima vode i grada u oblacima. Ovi objekti za rasejanje su veoma različitih dimenzija, pa se u skladu sa time javlja i više vrsta rasejanja. Ako u u pitanju veoma male čestice, rasejanje koje se događa je praktično Rejlijevo rasejanje. Ako su dimenzije čestica na kojem se rasejanje vrši mnogo veće od talasne dužine upadnog zračenja, rasejanje postaje praktično nezavisno od talasne dužine. Iz tog razloga rasejanje na oblacima, izmaglici, vodenoj pari i sličnim objektima dovodi do toga da nam oni izgledaju beli. Rasejanje na oblacima je inače veoma važan efekat za životnu sredinu, budući da se oko 20% upadnog zračenja reflektuje od oblaka nazad u atmosferu i na taj način značajno smanjije temperatura površine Zemlje, u odnosu na onu koja bi bila da nema oblaka.

Očigledno rasejanje smanjuje količinu zračenja koja stigne do tla, ali negde oko

50% od rasejanog svetla ipak dostigne tlo. Neto rezultat je i smanjenje intenziteta i spektralne promene zračenja na nivou mora (slika 5.1, oznaka 3).

5.2.3. Apsorpcija Pored opisanog procesa rasejanja, molekuli (i u manjoj meri aerosoli) u atmosferi

takođe apsorbuju sunčevo zračenje, što dovodi do malopre pomenute izmene u spektralnim karakteristikama zračenja. Osenčene regije na slici 5.1 odgovaraju apsorpciji u atmosferi. Kako se sa slike može videti, većina apsorpcije dešava se u širokim apsorpcionim trakama u IC oblasti, odnosno na talasnim dužinama većim od 700 nm. Prikazane apsorpcione trake u najvećoj meri odgovaraju vibracionoj apsorpciji na molekulima vodene pare u atmosferi i CO2 molekulima.

Pošto se većina vodene pare nalazi u donjem delu atmosfere, većina IR apsorpcije

javlja se u donjih 5 km troposfere. Iako se u početku energija apsorbuje u molekulima H2O i CO2, ona se veoma brzo (kroz molekularne sudare) pretvara u kinetičku energiju (toplotnu energiju) svih molekula u atmosferi, što dovodi do njenog zagrevanja. O apsorpciji IC zračenja u atmosferi i bilansima dodatno će biti reči u poglavlju o globalnom zagrevanju.

Pored vibracione apsorpcije IC zračenja postoji i elektronska apsorpcija zračenja od strane atmosferskih molekula i to dominantno UV zračenja od strane O2 i O3 molekula. Vrlo malo apsorpcije od strane molekula O3 se dešava u vidljivoj i IC oblasti. Očigledno je da su životni procesi, kao što su fotosinteza i viđenje, evoluirali tako da koriste „prozor“ zračenja koji je fotohemijski aktivan i prolazi kroz atmosferu.

Apsorpcija UV zračenja, posebno UV-C i kraćih talasnih dužina, može u apsolutnom smislu delovati veoma malo, ali je neophodno za terestrijalne oblike života na Zemlji. Neki od mnogih štetnih bioloških efekata UVzračenja poput opekotina od sunca i odumiranja ćelija ćelije, prvenstveno se dešavaju zbog apsorpcije UV-B i UV-C zračenja u proteinskim molekulima, unutar DNK.

Mala količina zračenja veoma visoke energije iz UV dela ( <200 nm) i X-zraka se apsorbuje od strane jednako male količine O2 i N2 u termosferi i mezosferi, na


33

visinama iznad 50 km od površine Zemlje. Kiseonik, i u manjoj meri azot, snažno apsorbuju u ovoj spektralnoj oblasti, a energija fotona je dovoljna i za cepanje molekula i za jonizaciju, kao i kreiranje pobuđenih elektronskih stanja. Rezultat je dobijanje različitih atomskih i molekularnih vrsta, kao što su ekscitovani molekuli kiseonika, jonizovani molekuli kiseonika, atomi kiseonika, jonizovani atomi kiseonika, jonizovani molekuli azota i drugi. Zbog ovakvog formiranja jona, mezosfera i termosfera se takođe jednim imenom zovu i jonosfera. Ovi jonski slojevi su važni za radio komunikaciju, jer oni reflektuju radio talase nazad na Zemlju. Solarne"oluje" - na primer, uzrokuju emitovanje velikih količina naelektrisanih čestica, koje, kada stignu na Zemlju, uzrokuju promene u jonskih slojevima atmosfere. Kao posledica toga javljaju se smetnje u radio prenosima, čak i u električnim mrežama.

Većina sunčevog zračenja čija je > 200 nm prodire u stratosferu, gde se dešava dodatna apsorpcija usled povećanja količine O2. Za cepanje jednog molekula O2 u dva atoma kiseonika u osnovnom stanju potrebno je 495 kJ / mol kiseonika (5,12 eV / vezi). Talasna dužina koja odgovara ovoj energiji je 242 nm.

Rezultat je da se preostala solarna radijacija talasne dužine 242 nm apsorbuje u stratosferi od strane molekula kiseonika i formiranje atomskog kiseonika:

O2 + foton (λ ~ 240 nm) → 2 O Formirani atomi kiseonika su veoma reaktivni, i u stratosferi, gustina vazduha je

dovoljna da atom kiseonika brzo sudari sa O2 molekulom i nekim trećim molekulom M pri čemu dolazi do formiranja ozona (O3):

O + O2 + M → O3 + M+ energija Atom M nosi energiju oslobođenu u reakciji i povećava temperaturu u stratosferi. Ozon, sa svoje strane, snažno apsorbuje UV zračenje u opsegu 220-325 nm, u

procesu transformacije u O2 i O. O3 energija veze je veoma niska (samo 105 kJ / mol), tako da sav višak apsorbovane energije fotona pri ovoj transformaciji prelazi u toplotnu energiju.

Konačno, O3 i O mogu stupiti u reakciju: O3 + O → 2 O2 Važan rezultat prethodno opisanih reakcija je da u suštini sve solarna radijacija

talasne dužine ispod 300 nm biva apsorbovana u atmosferi i postoji mehanizam koji dovodi do izvesnog smanjenja zračenja između 300 i 325 nm. Tako na nivou tla, ne postoji solarna UV-C zračenje, a opasno UV-B zračenje je smanjeno u odnosu na ono što bi bilo da nema apsorpcije od strane O2 i O3 molekula.

Uzete zajedno, prethodne reakcije su ciklični proces, te je ukupni udeo kiseonika nepromenjen. Neto rezultat reakcija je apsorpcija UV fotona čija je energija završava kao toplota u stratosferi. Ovo je ujedno i razlog što je prosečna temperatura stratosfere


34

viša od vrha temperature gornje granice troposfere. Prikazane reakcije se naravno odvijaju samo u toku dana i uspostavljaju i stabilanu koncentraciju ozona u stratosferi. Pošto se ne ozon ne proizvodi noću, ali i ne razlaže, koncentracija ozona ostaje stabilna i tokom trajanja mraka. O3 u stratosferi se često naziva i ozonski omotač, su fluks zračenja i gustina O2 tako raspoređeni da se ozon zapravo širi preko velikog vertikalnog raspona u veoma niskoj koncentraciji. Dostiže maksimalnu koncentraciju od oko 10 ppm na visini od 25 - 30 km. Ako bi sav stratosferski ozon bio komprimovan u čist sloj u stratosferi taj sloj bi imao samo 3 mm debljine. Iako je prisutan u atmosferi u malom iznosu, ozon u stratosferi je od suštinskog značaja za život.

5.3. Ultraljubičasto zračenje i život na Zemlji Prethodni odeljak aludirao je uglavnom na štetna dejstva ultravioletnog zračenja

na žive organizme. Ipak, pokazuje se da je ovaj deo spektra elektromagnetnog zračenja uključen u niz procesa u živim organizmima i kao takav od suštinskog značaja za održanje života. Na molekularnom nivou, pokazuje se da je većina biološkog delovanja UV zračenja posledica apsorpcije od strane DNK i proteina. Eksperimenti su pokazali da je DNK apsorpcija uglavnom zasnovana na apsorpciji u bazama (guanin, timin, citozin i adenin) koje formiraju unakrsne veze u DNK molekulima. Ova apsorpcija ima za posledicu hemijske promene koje uništavju sposobnosti ovih molekula za kodiran zapis informacija. Apsorpcija na proteinima je uglavnom posledica prisustva aromatičnih aminokiselina, što dovodi do različitih hemijskih promena kao što je npr. zamena NH2 grupe sa H atomom ili OH grupom. Ovakva apsorpcija na DNK i proteinima se makroskopski manifestuje na mnogo načina kao što je odumiranje ćelija ili nastajanje opekotina od sunca. To sa druge strane otvara mogućnost primene ove vrste zračenja za baktericidne tretmane. Ekspeimentano određene baktericidne krive dobro prate DNK apsorpciju UV zračenja, sa maksimimo na oko 260 nm. Iako je ova apsorpcija štetna za bakterije, viruse i plesni, ovo baktericidno delovanje je korisno za ljude. Posebne lampe koje emituju talasne dužine oko 260 nm se koriste za sterilizaciju površina, vazduha i tečnosti, u bolnicama, kao i u pripremi hrane i lekova.

Još jedna posledica apsorpcije UV zračenja na koži je eritem ili crvenilo kože, jedan od simptoma opekotina od sunca. Efekat je najizraženiji u opsegu 250 do 320 nm, budući da u tom interval zračenje prodre u žive ćelije. U zavisnosti od izloženost reakcija kože se može javiti u periodu od nekoliko sati i može da varira od jednostavnog do eritema do plikova i poremećaja u ćelijama.

“Akcioni spektar “zračenja za rak kože je gotovo identičan akcionom spektru za rak kože.

Važno je istaći da obično prozorsko staklo standardne debljine (oko 3 mm) od običnog prozorskog stakla propušta vrlo malo UV-B zračenja. To znači da se sa normalnim vremenima ekspozicije ne mogu dobiti opekotine od Sunčeve svetlost koja je prošla kroz (zatvoreni) prozor. Međutim, veoma duge ekspozicije (od više sati) mogu proizvesti blagi eritem.


35

Postoje dokazi da je UV-B zračenje oštećuje DNK u ćelijama epiderma. Ako oštećenje DNK nije previše teško, ćelija može sama da ga popravi. Ako je šteta nepopravljiva, ćelija ima gen koji proizvodi protein koji dovodi do programirane smrti ćelije (ćelija "Izvrši samoubistvo"). Ovo sprečava oštećenu ćeliju da se reprodukuje i eventualno proizvede karcinom. Oštećene i mrtve ćelije zamenjuju normalne ćelije i opekotina se leči.


36

6. SPECIFIČNI PROBLEMI UZROKOVANI ZAGAĐENJEM ŽIVOTNE SREDINE

6.1. Globalno zagrevanje Pod globalnom klimom se podrazumeva stanje klimatskih faktora određenih za

celu površinu Zemlje i usrednjenih u dugačkim vremenskim intervalima. Od svih klimatskih faktora smatra se da je globalna prosečna temperatura faktor koji je najbolji za praćenje promena klime i predviđanje budućih klimatskih promena, jer je ona najstabilniji klimatski parametar. Period vremena po kojem se vrši usrednjavanje obično je decenija ili duži vremenski interval.

Tipično je da se temperatura vazduha na površini Zemlje menja za oko 20C

između dana i noći u nekoj posmatranoj oblasti. Usrednjavanjem po celoj površini Zemaljske kugle zapravo se eliminiše ova razlika, budući da je uvek isti procentualni deo Zemlje u datom trenutku izložen zračenju Sunca. Jednostavnije rečeno, na jednoj polovini planete je dan, kada je na drugoj polovini noć, tako da se efekti smene dana i noći u ovakvom usrednjavanju praktično poništavaju. Prosečna globalna temperatura je stoga dobar reprezent ukupne sunčeve energije koja se apsorbuje od strane Zemlje.

Atmosfera, zemljište i okeani imaju ogromni toplotni kapacitet, odnosno mogu da deponuju velike količine energije. Iz tog razloga prosečna temperatura na Zemlji se održava i pored fluktuacija u količini energije koja dolazi do Zemlje ili fluktuacijama gubitaka energije. Ove fluktuacije posledica su različitih uslova u Zemljinoj atmosferi, kretanja velikih vazdušnih masa, pojave oblaka, padavina i slično.

Istraživanja klime danas su zapravo usmerena na globalni bilans energije. Izvor

energije na Zemlji je Sunce. Sunce transfomiše energiju jezgara od kojih je sastavljeno, u procesima nuklearne fuzije. Fuzija je proces spajanja lakših jezgara u teža, pri čemu se oslobađa velika količina energije. Osnovni proces fuzije koji se dešava na Suncu jeste fuzija jezgara vodonika u jezgra helijuma.

Ono što se pri razmatranju globalne klime podrazumeva jeste apsorpcija sunčeve

energije od strane Zemlje, protok energije kroz sisteme na Zemlji i emisija energije Zemlje nazad u svemir. Međutim postoji veliki broj faktora koji utiču na transfere energije kako na lokalnom, tako i na globalnom nivou.

Čovekova aktivnost ima velik uticaj na delikatan bilans između količine sunčeve

toplote, koja dospe do površine Zemlje i toplote koja se izrači nazad u svemir. Da bi se shvatio kakav je uticaj čovekove aktivnosti na globalno prenošenje toplote, mora se prethodno poznavati unutrašnji mehanizam funkcionisanja klimatskog sistema Zemlje. Pokazuje se da se oko 18% od sunčevog zračenja koje dospe do Zemlje apsorbuje u atmosferu, 31% se raseje ili reflektuje od atmosfere nazad u svemir, a 4% se reflektuje


37

u svemir od zemljišta i vodenih površina.To znači da se od ukupnog zračenja koje dođe do Zemlje reflektuje (ili raspe) nazad u svemir 35%; ovaj deo zračenja, koji se vraća nazad u svemir se naziva albedo Zemlje. Prethodni podaci pokazuju da se 47% sunčevog zračenja apsorbuje u zemljištu i vodenim površinama Zemlje. Deo ove energije, tačnije 18%, koristi se za procese isparavanja vode, a deo (11%) se koristi za zagrevanje troposfere. Oba prethodno navedena dela energije se zapravo mogu smatrati energijama koje doprinose zagrevanju atmosfere, budući da se i latentna toplota isparavanja vode oslobađa u atmosferi u procesima kondenzacije. Preostali deo energije koja je apsorbovana na površini Zemlje vraća se u svemir, emitovanjem IC talasa. Ukoliko se uspostavi energetska ravnoteža za svaki sloj atmosfere i za površinu, onda će svaki od slojeva doći do ravnoteže temperature. Dalje, svaki sloj će se ponašati kao crno telo, odnosno tako da je frekvencija talasa koji se emituju određena njegovom temperaturom. Ukoliko bi se uradio proračun, uz pretpostavku da atmosfera ne apsorbuje deo zračenja koje se emituje nazad u svemir, temperatura na Zemlji bi bila oko -20°C. Razlika od 39°C (budući da je prosečna temperatura na Zemlji oko 15°C posledica je pojave da gasovi koji se nalaze u atmosferi apsorbuju deo zračenja koje se sa površine emituju kao IC zračenje. Ovaj efekat, poznat pod nazivom efekat staklene bašte je prirodan fenomen, igra presudnu ulogu u radijacionom transferu toplote i prirodni je mehanizam kojim se zagreva atmosfera (Slika 6.1.). Glavni uzročnik ovog efekta je atmosferski gas ugljen-dioksid (CO2), koji za razliku od glavnih komponenti atmosfere, kiseonika (O2) i azota (N2), može da apsorbuje zračenje većih talasnih dužina i tako zadrži Sunčevu energiju koja se emituje od Zemljine površine, isto kao što staklene bašte zadržavaju toplotnu energiju, po čemu je efekat dobio ime. Ova pojava omogućuje da se energija stigla na Zemlju ne vrati nazad u kosmos, tako da prisustvo ugljen-dioksida u atmosferi čini naš svet prijatnim mestom za život. Kada ne bi bilo ugljen – dioksida u atmosferi, planeta Zemlja bi se ponašala kao planeta Merkur, koji iako je najbliži Suncu nije najtoplija planeta u Sunčevom sistemu. Naime, iako je Mars planeta u čvrstoj fazi, zbog svoje relativno male mase Merkurova gravitacija je slaba u poređenju sa onom na Zemlji. Kao posledica toga atmosfera Marsa je veoma male gustine te se najveći deo toplotne energije koja stigne na Merkur emituje nazad u svemir. Venera pak, koja je prva sledeća planeta od Sunca i koja je slične mase kao Zemlja, ima atmosferu i to takvu da je njen glavni sastojak upravo ugljen – dioksid (preko 95%). Zbog odsustva života na Veneri, ugljen dioksid se ne vezuje, njegov nivo u atmosferi ostaje visok, te je kao posledica efekta staklene bašte Venera najtoplija planeta u Sunčevom sistemu, sa prosečnom temperaturom površine od oko 460 °C.


38

Slika 6.1. Efekat staklene bašte na Zemlji (bazirano na Le Treut et al., 2007.)

Dakle, na Zemlji život postoji zbog odgovarajućeg rastojanja od Sunca i sastava

atmosfere. Ipak, naša klima se može menjati i na taj način zapretiti da ugrozi stanje ravnoteže na Zemlji.

Tabela 6.1. Osnovni gasovi staklene bašte (IPCC, 2001.)

Gasovi staklene bašte (GHG)

Formula Koncentracija (ppbv) Životni

vek u attmosferi (godina)

Antropogeni izvor pre

industrijalizacije u 2007

Ugljendioksid CO2 278 000 383 000 promenljiv

Fosilna goriva, krčenje šuma

Metan CH4 700 1770 12 otpad, stajnjak

Azot oksid N2O 270 311 120 Fertilizatori, ind. procesi

CFC-12 CCl2F2 0 0,503 102 Hlađenje HCFC-22 CHClF2 0 0,105 12 Hlađenje

Perfluorometan CF4 0 0,070 50 000 Proizvodnja aluminijuma

Sumporheksafluor SF6 0 0,032 3200 Dielektrični fluid


39

Pojava koja se naziva globalno zagrevanje predstavlja narušavanje prirodne ravnoteže, usled promene sastava atmosfere i zadržavanja veće količine toplote u Zemljinoj atmosferi od uobičajene, što za posledicu ima povećanje prosečne temperature na Zemlji. Uzrok ovoj pojavi su različiti gasovi, koji imaju sposobnost propuštanja zračenja talasnih dužina koje dolaze na Zemlju sa Sunca i apsorbovanja zračenja koje se emituje sa Zemlje. Ovakvi gasovi su pored ugljen-dioksida, metan, azotni oksidi, CFC i drugi, a jednim imenom se nazivaju gasovima staklene bašte (greenhouse gases – GHG) (Tabela 6.1.).

Ugljen – dioksid u atmosferu stiže vulkanskim erupcijama i sagorevanjem

organskih materija, naročito fosilnih goriva koja ljudi intenzivno koriste od industrijske revolucije. Ovaj ugljen – dioksid antropogenog porekla uvećao je svoj sadržaj u atmosferi za 25 odsto tokom poslednjih 150 godina, zbog čega je došlo do većeg zagrevanja atmosfere i podizanja globalne temperature.

Na osnovu analiza ledenih naslaga na Antartiku na Slici 6.2. prikazani su grafici

promene koncentracije CO2 u atmosferi u poslednjih 400 000 godina kao i promena prosečne temperature na Zemlji.

Slika 6.2. Grafik promena prosečne temperature na Zemlji i koncentracije CO2 u atmosferi u poslednjih 400 000 godina, na osnovu analize ledenih naslaga na

Antartiku (UNEP, 2008.) Jedan od najočiglednijih primera globalnog zagrevanja desio se u leto 2003. kada

su se, po prvi put zabeleženo, večiti snegovi Kilimandžara u Tanzaniji, poslednja ledena kapa u Africi, otopili.


40

Naučnici smatraju da će dalje povećanje temperature usled neminovnog rasta koncentracije ugljen – dioksida u atmosferi tokom sledećih 50 ili 100 godina dovesti do daljeg povećanja srednje temperature na Zemlji. Na Slici 6.3 prikazana je prosečna mesečna koncentracija CO2 u ppm u Mauna Loa (Havaji) istraživačkoj stanici.

Istovremeno, zbog širenja vode okeana i topljenja glečera i delova oblasti večitog

leda, doći će i do povećavanja nivoa svetskih mora. Zbog povećane temperature, povećavaće se i isparavanje, a samim tim i količine padavina, menjaće se njihova distribucija, učestalost pojave i lokacije elementarnih nepogoda, uslovi za proizvodnju hrane i slično.

Slika 6.3. Prosečna mesečna koncentracija CO2 u ppm u Mauna Loa (Havaji) istraživačkoj stanici (CDIAC, 2003.)

Doprinos emisiji gasova staklene bašte po glavi stanovnika pokazuje značajne

razlike među zemljama, odražavajući i navike potrošnje i uslove proizvodnje. Slika 6.4. prikazuje najznačajnije emitere CO2, usled sagorevanja fosilnih goriva, i ilustruje dominaciju razvijenih zemalja i velikih proizvođača nafte i uglja. Nakon perioda rasta, zemlje u Severnoj Americi i Evropi stabilizovale su ili čak i smanjile emisiju CO2 po glavi stanovnika, kako zbog povećanja efikasnosti tako i prenosom na energetski nepovoljnih industrija (kao što su metalurgija, proizvodnja obojenih metala, rudarstvo, industrija papira i celuloze itd.) u druge regione sveta.

Najpotpunije dostupne informacije o promenama globalne klime su naučne

procene učesnika Međuvladinog panela o klimatskim promenama (IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change), koji je objavio svoj prvi izveštaj 1990., četvrti 2006., a njegovi glavni zaključci su sledeći:


41

Koncentracija ugljen – dioksida, najznačajnijeg gasa sa efektom staklene bašte povećao sa 280 ppm, koliko je iznosila njegova koncentracija u predindustrijsko doba, do 379ppm u 2005., što je daleko više od prirodnog opsega (180 – 300ppm) zabeleženog u poslednjih 650.000 godina, izmerenog iz uzoraka leda uzetih iz trajno zaleđenih oblasti. Stopa rasta između 1995. i 2005. bila je 1,9 ppm godišnje. Svetski prosek emisije između 2000. i 2005. bio je 26,4 Gt CO2/godišnje od sagorevanja fosilnih goriva, u odnosu na 23,5 Gt CO2/godišnje koliko je iznosila 1990. godine. Drugi po veličini izvori emisije su i promene u korišćenju zemljišta, sa 5,9 Gt CO2/ godišnje u 1990.

Prosečna koncentracija metana (CH4) u atmosferi povećana je sa

predindustrijske koncentracije od 715 ppb na 1774 ppb u 2005., dok su prirodne varijacije u poslednjih 650 000 godina bile u opsegu 320 – 790 ppb. Različiti izvori emisije još nisu dobro definisani.

U slučaju azot – suboksida (N2O), preindustrijske atmosferske koncentracije

su bile na nivou 270 ppb, a u 2005. 319 ppb. Rast je bio konstantan od 1980., a glavni izvor je iz poljoprivredne delatnosti.

Ukupni uticaj CO2, CH4 i N2O na zadržavanje toplote bio je +2,30 Wm-2, što

se vrlo verovatno nije dogodilo u poslednjih 10 000 godina. U 11 godina između 1995. i 2006. oboreni su rekordi u vrednosti prosečne

temperture, čija se evidencija vrši od 1850. Između 1906. i 2005. prosečna temperatura na Zemlji porasla je za 0,74 °C. Linearno povećanje temperature po deceniji u poslednjih 50 godina gotovo je udvostručeno u odnosu na povećenje po deceniji koje je postojalo pre 100 godina. U prošlom veku povećanje prosečne temperature na Arktiku bilo je dvostruko veće od prosečnog povećanja temperature na celoj planeti.

Smanjena je površina lednika i planinskog snega, kao i polarnih ledenih kapa.

Na Arktiku, prolećno topljenje leda poraslo je za 15% od 1900. Okeani apsorbuju više od 80 posto toplote koja dospeva na Zemlju, a njihova

prosečna temperatura porasla je do dubina od 3000 m, što dovodi do širenja, povećanja zapremine i na povećanja nivoa mora. Nivo mora porastao je za 17cm u 20. veku, 1,8mm u periodu od 1961. do 2003. godine i 3,1mm u periodu od 1993. do 2003. godine.

Pojava kiše je povećana u Zapadnoj Americi, Evropi i Severnoj i Srednjoj

Aziji. Suše su povećane na Mediteranu, u Južnoj Africi i Sahelu (između Sahare i plodnijeg zemljišta na jugu) i u delovima južne Azije. Postoje dokazi o povećanju aktivnosti ciklona, uglavnom u severnom Atlantiku. Povećanje velike količine


42

padavina ide u prilog teoriji o globalnom zagrevanju, zbog posledične veće atmosferske koncentracije vodene pare.

Intenzivne i duže suše su češće od 1970. – ih, posebno u tropskim i

subtropskim oblastima. Sa ovom pojavom je povezana i promena temperatura okeana, pojava karakterističnih vetrova, kao i povećano otapanje snega na planinama.

Prema IPCC modelovanju, između 1999. i 2099., prosečna temperatura na

planeti će porasti između 0,3°C i 6,4 ºC, nivo svetskog mora će porasti između 0,18m i 0,59m, a pH okeana smanjiće se za između 0,14 i 0,35.

Modeli takođe predviđaju da će otopljenja biti veća na kopnu nego na okeanu

i veća na severnim geografskim širinama; smanjiće se površine pod večnim snegom i ledom; toplotni talasi i jake padavine će se javljati češće; cikloni će biti intenzivniji; tropske oluje će se pomerati prema polovima i okeanske struje će se menjati (Jačina Atlanske meridijalne okeanske struje će se smanjiti za oko 25 %).

Stoga, kako bi se stabilizovala koncentracija CO2 u atmosferi na 450 ppm i

ograničilo povećanje prosečne temperature za 0,5 ºC, u toku 21. veka, biće potrebno uložiti značajne napore i redukovati emisiju CO2 sa 2460 Gt na 1800 Gt.

Dosadašnja i buduća emisija CO2 uzrokovana ljudskim aktivnostima će se

nastaviti da doprinosi globalnom zagrevanju i povećanju nivoa okeana barem za narednih hiljadu godina, zbog vremenskog perioda potrebnog za uklanjanje ovog gasa iz atmosfere.

Međuvladin panel o klimatskim Promenama (IPCC), osnovan je još pre naučnih

dokaza o uticaju ljudskih aktivnosti na klimu, 1988. godine, od strane Svetske meteorološke organizacije (World Meteorological Organization) i Programa za zaštitu životne sredine Ujedinjenih Nacija (UN Environment Program). Kao posledica prvih IPCC procena, objavljenih u izveštaju, iz 1990. godine, došlo je do usvajanja Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o promeni klime – UNFCCC (UN Framework Convention on Climate Change). UNFCCC je bila otvorena za potpisivanje u Rio de Žaneiru, na Eko – 92 “Earth Summit” – u, Konferenciji UN o Životnoj sredini i razvoju - UNCED), a na snazi je od 21. marta 1994, među 180 zemalja. Krajnji cilj Konvencije iz 1992. je stabilizacija atmosferske koncentracije gasova staklene bašte na nivou koji se smatra bezbednim i u određenom vremenskom roku kompatibilan sa kapacitetom ekosistema za oporavak i prirodnu adaptaciju (UNFCCC, iz 2009.). Jedan od principa Konvencije je i princip zajedničkih ali različitih odgovornosti. Po tom principu, industrijalizovane zemlje (ili zemlje Potpisnice Konvencije, navedene u Aneksu I Konvencije) doprinose – i doprinosile su još i više u prošlosti - na promene klime i imaju obavezu da smanje emisije gasova staklene bašte. Takođe, zemlje u razvoju će imati duže rokove i ne tako stroge obaveze, bez obavezujućih ciljeva za smanjenje emisija – bar do 2012. Da bi se pratile i sumirale redukcije, zemlje potpisnice dostavljaju izveštaje Konvenciji, sa evidencijama svojih emisija gasova


43

staklene bašte. Posle nekoliko rundi razgovora i pregovora, u 1997. usvojen je Kjoto protokol, kojim se zemlje potpisnice, iz Aneksa I (industrijski razvijene zemlje) obavezuju na pojedinačne ciljeve za smanjenje emisija za period 2008. – 2012. Ciljevi variraju od zemlje do zemlje, ali je zajednički dogovor da se moraju smanjiti emisije za najmanje 5% u odnosu na nivo emisija iz 1990. godine glavnih gasova staklene bašte: CO2, CH4, N2O, HFC, PFC i SF6.

U cilju smanjenja troškova za redukciju emisije Kjoto protokolom su

uspostavljena tri mehanizma: 1. Zajednička implementacija; 2. Trgovina emisijama; 3. Mehanizam čistog razvoja (Clean Development Mechanism – CDM). Mehanizam trgovine emisijama podrazumeva da će zemlje potpisnice iz Aneksa I

pomoći zemljama u razvoju investicijama, ali i tako što se daje mogućnost da razvijene države ustupe deo redukcije emisija zemljama u razvoju, da ga one mogu evidentirati kao svoj. Operativne funkcije Protokola i dalje su predmet sastanaka između zemalja potpisnica, a veoma kompleksne oblasti koje se trenutno izdvajaju su promene u korišćenju zemljišta i šuma, krčenje šuma i pošumljavanje.

Zvanične statistike emisije sastavljaju se u okviru UNFCCC, na osnovu

informacija koje zemlje dostavljaju na osnovu nacionalnih statistika. Sastavljanje ovih opštih izveštaja je veoma komplikovano budući da su nacionalne statistike raznolike, odnose se na različite periode vremena i često ne pokrivaju sve gasove (kao što su CFC) ili sve izvore (kao što je npr. povećanje emisije zbog seče šuma). Kjoto protokol razmatra i procese adaptacije na klimatske promene, pogotovo u slučaju posebno ugroženih zemalja u razvoju, kao što su ostrvske zemlje i one zemlje koje imaju pustinjske oblasti.

6.2. Pariski protokol

Pariski sporazum usvojen je 2016.godine na svetskom klimatskom Samitu u

Parizu, pri čemu se preko 190 zemalja sveta, uključujući i Srbiju, obavezalo da će progresivno smanjivati svoje emisije gasova staklene bašte, do nultog nivoa emisija u drugoj polovini ovog veka.

Pariski protokol (sporazum) unapređenjem sprovođenja Konvencije, i njenog cilja,

teži da osnaži globalnu reakciju na opasnost od klimatskih promena, u smislu održivog razvoja i napora za iskorenjivanje siromaštva, putem1:

a) zadržavanja povećanja globalne prosečne temperature na nivou koja je znatno niža od 2 °C iznad nivoa u predindustrijskom periodu, i ulaganjem napora u ograničavanje povećanja temperature na 1,5°C iznad nivoa u predindustrijskom

1 Aneks II sporazuma, https://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/eng/l09r01.pdf


44

periodu, prepoznajući da bi se time značajno smanjili rizici i uticaji klimatskih promena;

b) povećanja sposobnosti za prilagođavanje negativnim uticajima klimatskih promena i podsticanje otpornosti na klimatske promene i razvoja s niskim nivoima emisija štetnih gasova na način koji ne predstavlja pretnju za proizvodnju hrane; i

c) stvaranja finansijskih tokova koji su usklađeni sa putanjom usmerenom na nizak nivo emisija štetnih gasova i razvoj otporan na klimatske promene.

Pariski protokol u svojoj preambuli sadrži 16 klauzula, a sastoji se od 29 članova.

U preambuli se osvrće na urgentno rešavanje klimatskih promena, na način da se to rešava zajednički ali diferencirano, u skladu sa nacionalnim prilikama. Pariski protokol između ostalog navodi da je potrebno:

uvažavati naučna dostignuća, uvažiti situaciju i stanje nerazvijenih zemalja, uzimati u obzir potrebu za finansiranjem i transferom tehnologija, iskorenjivanje siromaštva, zaštita biodiverziteta, postići održivi razvoj.

Za razliku od Kjoto protokola u kome je naglasak bio na mitigaciji, Sporazum iz

Pariza postavio je globalni cilj adaptacije – osnaženje kapaciteta za otpornost klimatskim promenama. U Sporazumu je uspostavljen mehanizam za doprinos ublažavanju emisija staklene bašte i podrška održivom razvoju pod nadležnosti i vođstvom Konferencije strana koja služi kao sastanak strana ovog Sporazuma za upotrebu na dobrovoljnoj osnovi od strane Potpisnica. Pod nadzorom je tela koje odredi Konferencija stranaka koja služi kao sastanak strana ovog Sporazuma, a cilj mu je2:

a) promovisanje ublažavanja emisija štetnih gasova uz podsticanje održivog razvoja;

b) podsticanje i olakšavanje učešća javnih i privatnih subjekata koje Potpisnica ovlašćuje u cilju ublažavanja emisija štetnih gasova;

c) pridonošenje smanjenju nivo emisija u zemlji Potpisnici koja će imati koristi od aktivnosti ublažavanja koje će rezultirati smanjenjem emisija koje takođe može koristiti druga zemlja Potpisnica za ispunjavanje svog nacionalno utvrđenog doprinosa; i

d) realizacija sveobuhvatnog ublažavanja globalnih emisija. Protokol kao i prateće odluke Potpisnica Protokola (zemlje koje su potpisale

Pariski protokol) će pomoći u tome da se osigura podrška Učesnicama od strane UNFCCC u pripremanju za potencijalne štetne efekte klimatskih promena. Radom na

2 Aneks 6 Sporazuma, preuzeto i prevedeno sa: https://unfccc.int/files/essential_background/convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf (str.7)


45

institucijama i radnim programima osnovanim pod okriljem Konvencije, uključujući i Kankunski Adaptacioni Okvir kao i Plan Delovanja iz Nairobija, odluke donešene u Parizu omogućiće Potpisnicama da s vremenom redovno revidiraju i jačaju svoje pristupe adaptaciji. Protokol bi trebalo da da akcenat potrebi svih Potpisnica Protokola da se postigne održiv razvoj otporan na klimatske promene. Protokol bi stoga trebalo da pojača obaveze svih Potpisnica da bi one preduzele potrebne mere koje bi podpomogle adekvatnu adaptaciju i komunicirale sve ovo kroz njihove nacionalne komunikacije.3

Protokol bi trebalo da prepozna potrebu da se ide dalje od samostalnih jednokratnih planova za adaptaciju, da se teži ka dinamičkim, dugoročnim procesima planiranja, što uključuje i integraciju klimatskih promena u sve procese planiranja na svim nivoima. Nova obaveza bi trebalo da se implementira fleksibilno, i ne bi trebalo da predstavlja dodatni teret za siromašne i ranjive države.

Potrebno je da Potpisnice pružaju podršku naporima zemalja u razvoju, posebno

onima koje su dodatno izložene negativnim efektima klimatskih promena. U ovom kontekstu, sve dodatne odluke Potpisnica Konvencije bi trebale da pozdrave odluku Zelenog klimatskog fonda da stremi ka odnosu 50:50 između ublažavanja i adaptacije, tako što će se najmanje polovina sredstava za adaptaciju nameniti posebno osetljivim državama poput malih ostrvskih država, najnerazvijenijih država i afričkih država. 3

Protokol bi trebao da bude i dinamičan u smislu mobilizacije sredstava

implementacije za Potpisnice koje su kvalifikovane, posebno za one koje raspolažu sa manje mogućnosti. Finansijski mehanizam Konvencije, Finansijski Komitet, kao i Tehnološki Izvršni Odbor i Klimatski Tehnološki Centar i Mreža (TEC i CTCN) prilažu snažne institucije za redognu proveru i poboljšanje adekvatnosti i efektivnosti sredstava za implementaciju koja mobilizuju upravo ove i druge značajne institucije. Zeleni Klimatski Fond (GCF) i Globalni Fond za zaštitu životne sredine (GEF) biće centralne institucije koje su klimatski finansijeri pod okriljem Konvencije i novog Protokola.

Dok Potpisnice Konferencije budu održavale pregled ovih institucija, fundamentalni procesi za pregled i ojačanje svih ovih institucija će se dešavati putem njihovih struktura unutar njihovih Vlada. Osim toga, biće od ključne važnosti da GCF i GEF koordiniraju blisko sa ostalim multilateralnim i bilateralnim finansijskim institucijama da bi se uticalo na javne finansije i omogućilo preusmeravanje sredstava ka finansijskim tokovima od velike važnosti za klimu i investicije vezane za klimu. GCF i GEF dobiće podršku u vidu redovnih ciklusa popunjavanja za GCF i GEF.3

EU očekuje da će resursi dostupni preko ovih fondova nastaviti da rastu kao odgovor potražnji i nastaviće da rastu u skladu sa njihovom mogućnošću da demonstriraju svoju efektivnost u donošenju rezultata i korišćenju resursa iz javnog i

3 Radni dokument osoblja komisije kao prilog uz dokument komunikacija komisije prema evropskom parlamentu i savetu/veću Pariski protokol Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine (str.15)


46

privatnog sektora. Očekuje se da će ambiciozne klimatske politike i kvalitetna okruženja privući sve veće količine domaćeg i stranog klimatskog finansiranja.

Klimatski dogovor zahteva investicije od 16,5 biliona dolara. Mete koje su

obuhvaćene dogovorom ostvarenim u Parizu zahtevaće do 2030. godine investicije u visini 16.500 milijardi dolara, u oblasti obnovljivih izvora energije i energetske efikasnosti, izračunali su eksperti Međunarodne agencije za energiju (IEA). Da bi to obezbedile, vlade će morati da ponude investitorima podsticaje za proizvodnju „čiste“ energije, da smanje podršku proizvođačima fosilnih goriva i podignu cenu za emisije CO2 i drugih štetnih gasova, kao i da smanje seču šuma. Promene će pogoditi sektore industrije od transporta do građevinarstva i podstaknuti ljude na promenu ponašanja. Brojke IEA odražavaju troškove koje će podneti države kako bi ostvarile dobrovoljno prihvaćene obaveze obuhvaćene programom iz Pariza, plus procenu onoga što će biti potrebno da bi se globalna temperatura spustila ispod cilja od 2 stepena Celzijusa.4

Slika 6.4. Planirani doprinosi u obnovljivim kapacitetima po zemljama i

regionima (Izvor: http://www.aers.rs/g/vesti/file/2015/20151215.pdf)

Nastojanja EU-a u području klimatske i energetske politike pokazuju rezultate.

Emisije EU-a smanjile su se za 19 % u periodu od 1990. do 2013., a njegov BDP istovremeno je porastao za 45 %. U Okviru je utvrđen obavezujući cilj smanjenja emisija koji obuhvata celu privredu, sve sektore i sve izvore emisija, uključujući poljoprivredu, šumarstvo i ostale upotrebe zemljišta, a odnosi se na smanjenje domaćih emisija za barem 40 % do 2030. u poređenju sa 1990. Taj cilj je ambiciozan,

4 Časopis „BILTEN“ 18/12/2015 Br. 416 (strana 3)


47

pravedan i u skladu s efikasnošću troška kretanjem prema cilju smanjenja domaćih emisija za barem 80 % do 2050.5

EU i emisionim profilima najvećih globalnih emitera prikazane su na narednim graficima.6

Grafik 6.5: Prikaz za EU od 1990 do 2013.godine

(Izvor: EEA, DG ECFIN (Ameco database), Eurostat)

Grafik 6.6. Podaci za UNFCCC emisije sa upotrebom zemljišta, prenamenom zemljišta, i šumarstvom; Podaci za Kinu i Indiju, EDGAR, sve emisije GSB, svi izvori i

ponori, bez šumskih požara i požara na poljanama (Izvor: (http://unfccc.int/national_reports/))

5 Paket mera za energetsku uniju komunikacija komisije evropskom parlamentu i veću Pariski protokol – plan za rešavanje problema globalnih klimatskih promena nakon 2020.(str. 6) 6 Aneks komunikacija komisije prema evropskom parlamentu i savetu/veću Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine {SWD (2015) 17 final} - Ovaj dokument ispravlja Aneks 1 dokumenta 25.02.2015.


48

Grafik 6.7. Emisije CO2 od korišćenja fosilnih goriva i proizvodnje cementa po

glavi stanovnika, trendovi u globalnim emisijama CO2, (Izvor: Aneks komunikacija komisije prema evropskom parlamentu i savetu/veću

Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine )

Grafik 6.8. Emisije CO2 od korišćenja fosilnih goriva i proizvodnje cementa po

jedinici BDP, trendovi u globalnim emisijama CO2, 2014 Report, PBL, JRC. Izraženo u GPD jedinicama od 1000$, prilagođeno po paritetu kupovne moći iz 2011 (PPP),

bazirano na MMF, Svetska Banka (2014). (Izvor: Aneks komunikacija komisije prema evropskom parlamentu i savetu/veću

Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine )


49

EU je odgovorna za 9 % globalnih emisija i taj se udeo smanjuje. U novembru 2014. dve zemlje koje su odgovorne za najviše emisija u svetu, Kina (25 % globalnih emisija) i SAD (11 % globalnih emisija), sledile su primer EU-a objavivši svoje planirane ciljeve za period nakon 2020. Zajedno ti ciljevi obuhvataju gotovo polovinu globalnih emisija (Slike 6. 9-6.11. Izvor: Radni dokument osoblja komisije Kao prilog uz document Komunikacija komisije prema Evropskom Parlamentu i Savetu/veću Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine {COM(2015) 81 final}).

Slika 6.9. – Profili scenarija globalnog ublažavanja za države članice G20,

isključujući korišćenje zemljišta. Dalja predviđanja za Argentinu, Australiju i Saudijsku Arabiju su u regionalnim predviđanjima.


50

Pod scenarijom globalne mitigacije, EU28 bi trebalo da ispoštuje bar smanjenje od 40% u odnosu na 1990. godinu. Države članice G20 bi trebalo da značajno potkrepe svoje politike i ciljeve za smanjenje do 2030. Kao primer, navode se SAD koje bi trebalo da smanje emisije za 43% u poređenju sa 2005., dok bi Kina trebalo da umanji intenzitet CO2 BDP-a za preko 70% u poređenju sa 2005. godinom. Ovo bi umanjilo emisije ispod trenutnog standarda i „otključalo“ mali rast emisija u svim regionima.7

Emisije po glavi stanovnika i intenzitet GSB po BDP bi značajno konvergirale do

2050. godine pod okriljem scenarija Globalnog ublažavanja. Emisije svih regiona do 2050. bi bile ispod 5tCO2e po glavi stanovnika (grafik 6.10 i 6.11)

Grafik 6.10. – Osnovna linija: postepena konvergencija emisija GSB do 2050. po

jedinici BDP (vertikalna osa) i po glavi stanovnika (horizontalna osa). Veličina krugova prikazuje količinu emisija GSB.

7Radni dokument osoblja komisije kao prilog uz dokument komunikacija komisije prema evropskom parlamentu i savetu/veću Pariski protokol – šema za suočavanje sa globalnim klimatskim promenama nakon 2020. godine


51

Grafik 6.11. Scenario globalnog ublažavanja: postepena konvergencija emisija

GSB do 2050. po jedinici BDP (vertikalna osa) i po glavi stanovnika (horizontalna osa). Veličina krugova prikazuje količinu emisija GSB.


52

6.3. Ozon kao problem u životnoj sredini

Ozon je gas koji je toksičan za čoveka već pri koncentracijama od 1ppm u

vazduhu. Postoje dve vrste problema u životnoj sredini koje su direktno vezane za ozon i oni se javljaju u različitim delovima atmosfere:

Povećanje koncentracije ozona u nižim slojevima atmosfere. Uništavaje ozonskog sloja u stratosferi. Pojava povećane koncentracije ozona u niskim slojevima atmosfere, posledica je

aerozagađenja, uglavnom iz industrijskih postrojenja i motornih vozila. Ispuštanje azotnih oksida i sumpor – dioksida u niže slojeve atmosfere, dovodi do pojave foto –indukovanih reakcija, koje daju niz produkata, od kojih je najopasniji ozon. Ozon je najopasniji polutant za vreme toplih leta, posebno u velikim gradovima ili industrijskim oblastima, gde živi i radi veliki broj ljudi.

Neki naučnici predviđaju da bi koncentracija ozona u niskim slojevima atmosfere

mogla da poraste za 100% u narednih 100 godina. Povećanje koncentracije ozona u troposferi pojačava efekat staklene bašte. Pored toga što utiče na promenu temperature, usporava rast biljaka i dovodi do korozije određenih vrsta metala. On takođe negativno utiče na zdravlje ljudi, uzrokujući niz respiratornih tegoba.

Ozon se u niskim delovima atmosfere obično nalazi u okviru smoga, koji se javlja

za vreme toplog i suvog vremena, kada se događa "zarobljavanje" polutanata iz motornih vozila i industrijskih postrojenja, usled mirovanja vazduha. Odatle proističe da je jedan od načina kontrole ozonskog smoga smanjenje emisije gasova koji su polutanti vazduha, posebno azotnih oksida.

Drugi problem u životnoj sredini koji je vezan za ozon odnosi se na istanjivanje

ozonskog omotača Zemlje odnosno formiranje tzv. ozonskih rupa. U stratosferi, na visini između 20km i 25km nalazi se ozonski sloj, u kome se

nalazi prirodno akumulirani ozon. Ozon (O3) se stalno formira, raspada i ponovo formira na visinama od oko 40km, spušta se na visinu od 20km – 25km i tu se zadržava.

Ozon je vrlo rektivan gas koji se formira kada se stabilan molekul O2 rascepi pod

dejstvom ultravioletnog zračenja ili električnog pražnjenja. Ozonski omotač nije uniformne debljine i njegova gustina varira. Njegova gustina je najmanja na ekvatoru, a najveća na velikim geografskim širinama, iznad 50C severne i južne geografske širine. Stanje ozonskog omotača takođe se menja i tokom godine. Najviše ozona se nagomilava u proleće i to iznad polarnih oblasti.


53

1970. godine je utvrđeno da veliki broj jedinjenja koje se emituju usled ljudskih aktivnosti oštećuju ozon u stratosferi . Montrealski protokol o supstancama koje oštećuju ozonski omotač je usvojen 1987. za zaštitu globalnog ozona i posledično za zaštitu od povećanja ultraljubičastog ( UV) zračenja na površini Zemlje . Supstance koje sadrže hlor i brom su poznate kao supstance koje oštećuju ozonski omotač (ODS – ozone depletion substancies eng.) i njihova smisija je predmet regulative Montrealskog protokola. ODS su odgovorne za istanjenje sloja ozona u stratosferi u polarnim regionima (najpoznatija je tzv." ozonska rupe " iznad Antarktika, slika 6.5) i na srednjim geografskim širinama. Primena Montrealskog protokola, njegove izmene, dopune i prilagođavanja, dovela su do uspešne kontrole globalne proizvodnje i potrošnje ODS u periodu 1990. – 2010., a atmosferske koncentracije svih glavnih ODS koji su prvobitno kontrolisani su u padu. Ipak, oštećenja ozonskog omotača će se nastaviti više decenija, jer je nekoliko ključnih ODS imaju dugačko vreme života u atmosferi nakon kraja emisije.

Važan preostali naučni izazov je da se u budućnosti razmatraju složene veze

između ozona i klimatskih promena. Naime, većina ODS su i moćni gasovi staklene bašte, tako da njihovo prisustvo doprinosi i globalnom zagrevanju. Radnje preduzete u okviru Montrealskog protokola tako imaju značajan doprinos na smanjenje procesa globalnog zagrevanja.

Izvod iz izveštaja “Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010”

pripremljenog od strane naučnog panela Montrealskog protokola za istanjenje ozonskog omotača dat je u nastavku:

Očekuje se da će dopunjen i prilagođen Montrealski protokol i dalje biti

uspešan u smanjenju emisije većine supstanci koje oštećuju ozonski omotač i dublje slojeve atmosfere. Do 2008.,ukupna koncentracija troposferskog hlora iz ODS i metil- hlorida je opao na 3,4 ppb u odnosu na maksimum koji je bio 3,7 ppb. Međutim ,stopa opadanja koncentracije ukupnog troposferskog hlora do 2008. bila je samo dve trećine od očekivane brzine. Ovo je posledica bržeg rasta koncentracije HCFC – a (hidro – hloro – fluoro – ugljenici) od očekivanog i sporijeg smanjenja koncentracije CFC – a (hloro – fluoro – ugljenici) od očekivanog. Razlika u padu CFC – a je najverovatnije zbog emisije iz "deponija" u postojećim uređajima kao što su frižideri , klima uređaji i pene. Ubrzano povećanje HCFC – a se poklapa sa povećanom proizvodnjom u zemljama u razvoju , posebno u istočnoj Aziji.

Pad CFC – a ima najveći doprinos u posmatranom smanjenju ukupnog

troposferskog hlora tokom proteklih nekoliko godina uz očekivanje da će se taj trend nastaviti do kraja ovog veka. Posmatranja pokazuju da je koncentarcija CFC – 12 u troposferi smanjena po prvi put. Pad koncentracije metil hloroforma (CH3CCl3 ) imao manji doprinos u smanjenju ukupnog hlora nego u prethodnom periodu, budući da je ova kratkoživuća supstanca uglavnom već uklonjena iz atmosfere.


54

Pad koncentracije troposferskog ugljen-tetrahlorida (CCl4 ) bio je manji nego što se očekivalo. Emisije proračunate iz podataka dostavljenih Programu za životnu sredinu pri UN (UNEP ) su promenljive i u proseku su manje od emisije koje se realno mere. Iako je veličina ove razlike osetljiva na nesigurnost u našem poznavanju koliko CCl4 postoji u atmosferi (njegov " životni vek" ) razlika u podacima je prevelika da bi se pripisala toj nesigurnosti. Mnogo je verovatnije da se radi o greškama u izveštavanju, greškama u analizi prijavljenih podataka, i / ili postojanju dodatnih nepoznatih izvora.

Posmatranja u oblasti troposferske tropopauze ukazuju na to da nekoliko

veoma kratkoživućih industrijskih hemikalija koje sadrže hlor, a trenutno nije pod kontrolom Montrealskog protokola (npr., metilen – hlorid, CH2Cl2; hloroform, CHCl3; 1,2 dihloretan, CH2ClCH2Cl; perhloretilen, C2Cl4), dospevaju u stratosferu. Njihov doprinos opterećenju stratosfere hlorom još uvek nije u potpunosti kvantifikovan.

Rast broma iz halona zaustavljen je u troposferi u periodu 2005. – 2008. Kao

što je i očekivano, koncentracija halona – 1211 smanjena je prvi put u periodu 2005. – 2008., dok koncentracija halona – 1301 i dalje raste , ali sporije nego u prethodnom periodu.

Koncentracija troposferskog metilbromida nastavila je da opada u periodu

2005. – 2008., kako je i očekivano, zbog smanjenja industrijske proizvodnje, potrošnje i emisije.

6.2.2. CFC, HCFC, HFC i klimatske promene Prema izvodu iz izveštaja “Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010” date

su emisije CFC – a, HCFC – a, HFC – a i CO2: Montrealski protokol, njegove izmene, dopune i prilagođavanja su napravili

veliki doprinos ka smanjenju globalne emisije gasova staklene bašte. 2010. godine. Smanjenje godišnjih ODS emisija iz Montrealskog protokola se procenjuje na oko 10 gigatona ekvivalentnog CO2 – ekvivalent godišnje, što je oko pet puta veće od godišnjeg cilja za smanjenje emisije u prvom obavezujućem periodu (2008. – 2012.) iz Kjoto protokola.

Zbir HFC – a koji trenutno koriste kao zamena ODS doprinosi sa oko 0,4

gigatona ekvivalentnog CO2 godišnje ukupnoj globalnoj emisiji ekvivalentnog CO2, dok HCFC doprinose sa oko 0,7 gigatona. HFC su u porastu za oko 8 % godišnje, a očekuje se da ovaj procenat nastavi da raste, dok se očekuje samnjenje doprinosa HCFC – a u narednoj deceniji.

Emisija HFC – 23,nusprodukta proizvodnje HCFC – 22, doprinela je sa oko

0,2 gigatona ekvivalentnog CO2 godišnje u periodu 2006. – 2008. HFC – 23 je posebno značajan gas sa efektom staklene bašte sa životom od oko 220 godina.


55

Njegove emisije su porasle u protekloj deceniji uprkos merama za smanjenje globalne emisije, uključujući i one obuhvaćene Kjoto Protokolom.

6.2.3.Ukupna količina hlora i broma i njihov uticaj na istanjenje ozonskog

omotača U okviru izveštaja “Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010” takođe je

ukazano na kretanje količine hlora i broma, kao i na njihov uticaj na istanjenje ozonskog omotača:

Ukupan hlor nastavio je da opada od 1990. – tih kada je dostigao maksimalne

vrednosti koncentarcije i u troposferi i u stratosferi. Ukupni troposferski brom opada od maksimuma koncentracije koji je relativno skoro detektovan, dok stratosferski brom više ne raste.

Relativni pad koncentracije stratosferskog hlora i broma u odnosu na

maksimalne dostignute vrednosti je najveći na srednjim geografskim širinama, a najmanji na Antarktiku.

Ozonska rupa iznad Antarktika je najjasnija manifestacija uticaja ODS – a na

ozonski omotač. Detektovano istanjenje daleko prevazilazi prirodnu varijabilnost i pojavljuje se svake godine bez izuzetka od 1980. Ova ozonska rupa takođe pruža najočigledniji primer kako oštećenje ozonskog omotača utiče na klimu.

Prolećno Antarktičko istanjenje ozona (tzv. ozonska rupa), prvi put uočena

1980., pojavljuje se svake godine. Prosečno sunčevo UV zračenje mereno na Južnom polu između 1991. i 2006. bilo je 55 – 85 % veće od procenjene vrednosti za period 1963. – 1980.

Postoje sve jasniji dokazi da Antarktička ozonska rupa utiče na površinu klime

na južnoj hemisferi. Klimatski modeli pokazuju da je ozonska rupa dominantan pokretač uočenih promena u površinskim vetrovima nad Južnom hemisferom. Ove promene su dalje doprinele zagrevanju iznad Antarktika i hlađenju iznad visoravni. Promene u vetrovima su takođe povezane sa regionalnim promenama u količini padavina, povećanju morskog leda oko Antarktika, zagrevanjem Južnog okeana, i lokalni pad u transportu CO2 okeanu.

Ne očekuje se da će pojava ovih letnjih vetrova na južnoj hemisferi u narednih

nekoliko decenija istrajati. Naime, očekuju se kompenzujući uticaji površinskih vetrova kao posledica povećanja efekta staklene bašte i oporavka ozonskog sloja.

Koncentracija ozona u oblasti Antartičke ozonske rupe još uvek ne pokazuje

statistički značajan rastući trend.


56

Kao rezultat kontrola koje su uvedene Montrealskim Protokolom očekuje se da će pad u emisiji ODS – a dovesti do povećanja koncentracije stratosferskog ozona. Međutim, biće izazov pripisati povećanje koncentracije ozona padu emisije ODS – a u toku narednih nekoliko godina, zbog prirodne varijabilnosti, promena temperature u stratosferi i koncentracije vodene pare.

Prosečne vrednosti ukupnog ozona u periodu 2006.-2009. na oko 3,5 % i 2,5

% ispod proseka iz repioda 1964.-1980., na geografskim širinama 90 ° S – 90 ° N i 60 ° S – 60 ° respektivno. Na srednjim geografskim širinama (35 ° - 60 °) ukupan godišnji prosek koncentracije ozona u periodu 2006.-2009. ostale su na istom nivou kao u periodu 1996.-2005., odnosno na oko 6% za Južnu hemisferu i oko 3,5 % za Severnu hemisferu ispod proseka iz perioda 1964.-1980. godine.

Gubitak ozona u arktičkom zimskom i prolećnom periodu između 2007. i

2010. godine je promenljiv, ali je ostao u opsegu koji je uporediv sa vrednostima koje su izmerene početkom 1990.

Veze između istanjivanja stratosferskog ozona iznad Arktika i troposferskih i

površinskih klimatski trendova nisu uspostavljene.

Hemijsko – klimatski modeli (CCMs – Chemistry Climate Models eng.) dobro reprodukuju kako horizontalne tako i vertikalne trendove u smanjenju ozona i u severnim i južnim srednjim geografskim širinama, za prethodni period povećanja emisije ODS-a, što je potvrda dosadašnjih mišljenja o osnovnom mehanizmu promene koncentracije ozona.

Analize zasnovane na površinskim i satelitskim merenjima pokazuju da je

štetno UV zračenje na srednjim geografskim širinama povećano od perioda kasnih 1970.-ih godina. Ova činjenica je u skladu sa pojavom istanjivanja ozonskaog omotača, iako su i drugi faktori (uglavnom oblaci i aerosoli) uticali su dugoročne promene u zračenja. Merenja UV zračenja pod u uslovima vedrog neba na mernim mestima bez zagađenja na srednjim geografskim širinama pokazuju da su nivoi zračenja od kraja 1990-ih približno konstantni, što je u skladu sa zapažanjima o koncentarciji ozona u stratosferi.

Nove analize dobijene iz kombinacije satelitskih posmatranja i radiosonaže

daju veću pouzdanost detekcije promena temperature u stratosferi između 1980. i 2009. Globalna usrednjena temperatura niže stratosfere se snizila za 1-2 K, a gornja za 4 – 6 K između 1980. i 1995. Nije bilo značajnih dugoročnih trendova u srednjoj temperaturi niže stratosfere od 1995.

Evolucija temperature stratosfere niže posledica je kombinacije prirodnih i

antropogenih faktora koji variraju tokom vremena. Istanjenje ozonskog omotača je dominantan faktor koji uslovljava stratosfersko hlađenje od 1980. Vulkanske erupcije


57

i solarna aktivnost imaju jasne kratkoročne efekte. Modeli koje sagledavaju sve ove faktore su u stanju da reprodukuju vremenske promene temperature.

Promene u koncentraciji ozona u stratosferi, vodene pare i aerosoli utiču na

količinu propuštenog zračenja i na taj način i na temperaturu površine. Radijaciono hlađenje klime u 2008., zbog istanjanja stratosferskog ozonskog omotača je mnogo manje nego radijaciono zagrevanje zbog povećanja koncentracije CFC – a i HCFC – a.

Globalna koncentarcija ozona u stratosferi će u narednom periodu padati u

skladu sa padom emisije ODS-a. Projekcije evolucije ozona iznad Arktiku predviđaju veću osetljivost na

klimatske promene u odnosu na ozon iznad Antarktika. Projekcije GHG – indukovanih promena temperature i cirkulacija će ubrzati

oporavak sloja ozona na srednjim geografskim širinama na nivo iz 1980. za nekoliko decenija, a porast daleko iznad nivoa iz 1980. do kraja veka. Efekat je najizraženiji na srednjim geografskim širinama na severnoj polulopti, gde će se kao posledica prethodnog, u drugoj polovini veka, nivo štetnog UV zračenja spustiti daleko ispod nivoa iz 1980. Na srednjim geografskim širinama južne polulopte projekcije predviđaju znatno slabiji uticaj cirkulacija, kao i iznad Antarktika, gde će se povratak na nivo iz 1980. dogoditi mnogo kasnije.

Slika 6.5. Šema rasta ozonske rupe iznad Antartika


58

7. VAZDUH KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE

7.1. Karakteristike atmosfere Atmosfera je gasoviti, nevidljivi sloj oko Zemlje, koja zapravo predstavlja smešu

različitih gasova. U stalne sastojke atmosfere spadaju: azot (78.08%), kiseonik (20.95%), argon ( 0.93%), kao i niz plemenitiha gasova, kao što su ksenon, kripton, neon, helijum, radon i ozon, dok u promenljive sastojke spadaju ugljenik-(II)-oksid i vodena para.

Atmosfera je oblika je elipsoida, tj. spljoštene lopte, kao i planeta Zemlja. Donju

granicu atmosfere predstavlja površina Zemlje, dok se njena gornja granica ne može jasno odrediti.

Atmosfera je najdinamičniji deo globalnog sistema životne sredine, koji vrlo brzo

reaguje na promene spoljašnijh faktora (npr. varijacije Sunčevog zračenja), kao i promene unutrašnjih faktora (npr. razlika pritisaka u atmosferi). Upravo reagovanje atmosfere na promene ovih faktora uzrokuje promene vremenskih prilika, kao i samu klimu. Na taj način atmosfera ima veliki uticaj na sve žive organizme na Zemlji, uključujući i čoveka.

Osim što snabdeva živi svet kiseonikom i ugljen - dioksidom atmosfera

predstavlja medijum koji omogućava prenos sunčeve energije. Ona, pored ostalog, dovodi do: kretanja vazdušnih slojeva uz nastanak vetra, do isparavanja vode sa tla i njenog kruženja u prirodi, pri čemu se obogaćuje kiseonikom, i dovodi do kruženja materija, što omogućava veoma bogat i raznovrstan život u vodi.

Promene u atmosferi se konstantno dešavaju, mada sporo i relativno neprimetno s

obzirom na vreme nastanka ljudske civilizacije, koje je u odnosu na vreme nastanka i formiranja Zemlje zanemarljivo kratko. Smatra se da je atmosfera koja danas egzistira stara oko 10 miliona godina i treća je po redu relativno stabilna formacija gasova od postanka Zemlje.

Između različitih atmosferskih slojeva menja se zavisnost temperature sa visinom.

Ako se temperatura uzme kao osnovni kriterijum, moguće je atmosferu posmatrati kao složen sistem koji se sastoji iz sledećih slojeva:

troposfere (do 11 km) stratosfere (11 do 40 km) mezosfere (40 do 80 km) jonosfere - termosfere (80 do 800 km) egzosfere


59

Slojevi atmosfere i njihove temperaturne karakteristike prikazani su na Slici 7.1.

Slika 7.1. Vertikalna raspodela temperature u atmosferi

Troposfera je najniži deo atmosfere, tj. najbliži je površini Zemlje, gde temperatura opada sa visinom. U zavisnosti od geografske širine i dužine, debljina troposfere kreće se od 8 – 18 km. Troposferu izgrađuje oko 75% ukupne mase atmosfere. U njoj se nalazi sva značajna količina vodene pare i najveći deo prašine. Odlikuje se stalnim hemijskim sastavom; sadrži kiseonik, azot, vodonik, ugljen – dioksid, plemenite gasove, vodenu paru i sastojke zagađenja vazduha. U njoj se odigravaju sve meteorološke pojave i u njoj egzistira život. Temperatura vazduha se sa visinom u proseku snižava za 0,6 °C na svakih 100 m.

Stratosfera je sledeći vazdušni sloj, od 7 – 17 km do oko 50 km. Karakteriše se

konstantno niskom temperaturom oko – 55°C, razređenim vazduhom, tj. niskom koncentracijom gasova naročito kiseonika i vodene pare. U stratosferi na 30 km visine postoji sloj ozona koji apsorbujući ultraljubičaste zrake štiti živi svet.

U mezosferi na visini između 40 i 60 km nalazi se razređena atmosfera, gde

delovanjem ultraljubičastih zraka sa Sunca molekulski kiseonik (O2) prelazi u ozon (O3).


60

Jonosfera je gornji sloj atmosfere, izrgađen od atoma koji su jonizovani pod dejstvom ultraljubičastih zraka, i značajan je za širenje radiotalasa. Donja granica jonosfere je na visini od oko 80 km, a gornja granica je udaljena od površine Zemlje 1000 – 2000km.

7.2. Osobine vazduha

Vazduh je smeša različitih gasovitih jedinjenja vodene pare i čvrstih čestica. U

relativno čistom i relativno suvom vazduhu prisutan je veliki broj komponenata i primesa. On se generalno sastoji od:

gasovitih sastojaka, vodene pare, veoma malih čvrstih čestica, ostatak od 0,94% čine razni drugi, suvi, inertni gasovi kao što su: helijum,

argon, kripton, ksenon. Vazduh je neophodan za opstanak živog sveta na Zemlji. On ima dve osnovne

funkcije: biološku – primarnu, proizvodnu – sekundarnu. Osobine koje karakterišu vazduh su: temperatura, vlažnost, pritisak i strujanje

vazduha. Temperatura vazduha je mera stepena zagrejanosti vazduha koje se meri

termometrima, a izražava se najčešće u stepenima Celzijusove skale (°C), a može se izražavati i Kelvinovinovom (K) i Farenhajtovom (F) skalom. Poželjna temperatura vazduha u sredini gde čovek boravi je 17°C do 22°C i često se naziva „zona komfora“.

Atmosferski pritisak je pritisak vazdušnog stuba na jedinicu površine. Najčešće se

u praksi izražava u milibarima (mbar), ali se može izraziti i u Paskalima (Pa), standardnim atmosferama (atm) ili milimetrima živinog stuba (mmHg). Veličina atmosferskog pritiska zavisi od nadmorske visine, temperature i vlažnosti vazduha. Atmosferski pritisak se smanjuje sa porastom temperature i relativne vlažnosti vazduha, a pri porastu nadmorske visine, za svakih 10 m iznad nivoa mora opada za 1,33 mbar ili 1 mmHg.

Vlažnost vazduha parametar koji opisuje prisustvo vodene pare u vazduhu, kao

posledicu isparavanja vode sa površine kopna i mora. Na brzinu isparavanja znatno utiče temperatura vazduha i brzina strujanja vazduha. Što je temperatura viša i strujanje vazduha veće isparavanje će biti značajnije.Vlažnost vazduha se izražava kao apsolutna i relativna.


61

Apsolutna vlažnost vazduha je težina vodene pare u gramima koju sadrži 1m3

vazduha u trenutku merenja. Maksimalna vlaga je najveća količina vodene pare koju vazduh na određenoj temperaturi može da sadrži, a da ne dođe do orošavanja.

Relativna vlažnost pokazuje stepen zasićenosti vazduha vodenom parom.

Izračunava se kao odnos između apsolutne i maksimalne vlage pomnožen sa 100 i izražava se u procentima (%). Ako je relativna vlažnost 100% znači da je vazduh zasićen vodenom parom, a ako je 0% vazduh je potpuno suv.

7.3. Aerozagađenje Zagađenje vazduha, ili aerozagađenje, se definiše kao prisustvo jedne ili više

zagađujuće supstance (polutanata) u spoljašnjoj atmosferi u koncentracijama i u vremenskim intervalima, koji imaju štetan efekat na čoveka, biljke ili životinje, ili na bilo koji način negativno utiču na raspoloženje, radnu sposobnost i slično. Svaku promenu u sastavu i stanju vazduha, koja prelazi granicu prilagodljivosti ljudskog organizma i dovodi do njegovog obolevanja, nazivamo aerozagađenjem.

Različite primese (toksične i netoksične) nastaju ljudskom proizvodnom

delatnošću, a dospevaju u atmosferu u vidu gasova, pare, prašine, dima, magle ili iz prirodnih izvora.

Posledice aerozagađenja su: umanjena vidljivost, neprijatan miris (smrad), izvor prljavštine, izazivanje prljanja materijalnih dobara i raznih predmeta, izazivanje korozije metala, oštećenje fasade, spomenika i slično, oštećenje biljnog fonda i drugo. Aerozagađenje može da se prenese na velika rastojanja u odnosu na mesto izvora.

Rastojanja zavisi od brzine rasprostiranja (difuzije) zagađenih vazdušnih masa i brzine sedimentacije (taloženja) zagađujućih materija. Nastanak, transformacija i uklanjanje sastojaka atmosfere u tragovima najčešće su regulisani fotohemijskim reakcijama na čiju brzinu utiču meteorološki uslovi sredine i reaktivnost samih polutanata. Većina gasova koji sa zemlje dospevaju u atmosferu nalaze se u redukovanom obliku (H2S, NH3, CH4), dok su nasuprot, sastojci koji iz atmosfere dospevaju na zemlju skoro isključivo u oksidovanom obliku (H2SO4, HNO3, CO2). Na slici 7.2 je prikazan primer emisija i transformacija zagađujućih supstanci u vazduhu.


62

Slika 7.2. Primar emisija i transformacija zagađujućih materija

Transport aerozagađenja tj. kad će doći do taloženja i na kom mestu zavisi od više faktora, prvenstveno od atmosferskog pritiska ,padavina i insolacije. Topli gasovi i čestice se podižu, jer su ređi i kako se hlade dostižu gustinu okolnog vazduha. U prirodi se često dešava da temperatura vazduha sa visinom raste, a ne opada, tj. postoji tzv. temperatruna inverzija (Slika 7.3). Atmosfera se tada nalazi u ekstremno stabilnim uslovima. To je izuzetno nepovoljna situacija sa aspekta zagađenja vazduha, jer ne može doći do značajnijeg raspršivanja zagađujućih materija. Izbačeni gasovi i čestice se dižu samo do izvesne visine i tamo ostaju. Ako inverzija temperature potraje duže uz nesmetanu emisiju, zagađujuće materije se nagomilavaju ispod inverzionog sloja i njihova koncentracija uskoro dostiže vrednosti opasne po ljudsko zdravlje.

Slika 7.3. Temperaturna inverzija u atmosferi


63

Padavine imaju veliki značaj za smanjenje zagađenja vazduha jer spiraju iz vazduha čvrste čestice i gasove, a Sunčevo zračenje ima značajnu ulogu pri stvaranju fotohemijskog smoga.

Prema podacima Svetske zdravstvene organizacije već danas više od dve trećine

svetskog stanovništva ne diše čist vazduh. Izvori zagađenja vazduha su mnogobrojni, a u zavisnosti od vrste industrije i tehnološkog procesa rada u vazduh dospevaju različite zagađujuće materije koje se mogu podeliti na različite načine.

Na dispoziciju aerozagađenja generalno u toku godine na određenoj teritoriji utiču

sledeći faktori: meteorološki uslovi, veličina urbanog područja, lokacija mernog mesta, konfiguracija zemljišta, uticaj vegetacije, posebno šuma, ostali fizičko - geografski uslovi. 7.3.1. Podela zagađujućih materija u vazduhu Podela zagađujućih materija u vazduhu može da se izvrši na više načina i to

prema: vrsti zagađujućih materija, načinu nastajanja, učestalosti zagađujućih materija, količinama, štetnom dejstvu, vremenu i načinu nastajanja. Vrste zagađujućih materija Sve zagađujuće materije prema vrsti zagađujućih materija mogu se svrstati u dve velike

grupe. U prvu grupu spadaju tipične zagađujuće materije, pod čime se podrazumevaju

oni gasovi koji se javljaju u svakoj urbanoj sredini i u blizini termoenergetskih postrojenja. Najčešće zagađujuće materije su:

sumpordioksid (SO2), mikročestice čađi, taložene materije (aerosedimenti).


64

Specifične zagađujuće materije su one koje nastaju kao posledica određenih ljudskih delatnosti, najčešće su industrijskog porekla i imaju lokalni karakter dejstva.

Najčešći specifični gasoviti polutanti u vazduhu su: oksidi azota,(NOx), oksidi ugljenika (CO, CO2), ozon (O3), olovo (Pb) i olovosulfid (PbS), fluoridi i fluorvodonik (HF), vodoniksulfid (H2S), arsen (As), kadmijum (Cd), Nikl (Ni), benzen, ugljovodonici korigovani na metan, ugljendisulfid (CS2), hlorovani ugljovodonici, freon, alkilsulfonati, formaldehid (HCOH), hlorovodonik (HCl), polihrovani bifenili. Izvori nastanka zagađujućih materija Zagađenje vazduha je posledica emisije zagađujućih materija iz različitih izvora.

Izvori zagađujućih materija se mogu podeliti na : Prirodne izvore zagađenja u koje spadaju deflacija – raznošenje zemlje i peska

, vulkani – pri jakim erupcijama emituju ogromne količine prašine, gasova SO2, CO2, mineralni i termalni izvori – mogu da emituju CO2, H2S, metan itd., kosmička prašina, za koju se smatra da može biti i radioaktivna, površine okeana kao izvor CO2, CO, H2S, hlorida, elementarne katastrofe koje mogu biti praćene značajnom emisijom zagađujućih materija u vazduhu itd.

Antropogene izvore zagađenja (posledice ljudskih delatnosti), u koje spadaju naselja, raznovrsne industrijske operacije, proizvodnja energije iz fosilnih goriva za rad, kao i za zagrevanje prostorija i pogon motornih vozila.

Antropogeni izvori zagađenja mogu se podeliti na stacionarne i na mobilne izvore

zagađujućih materija. Stacionarni izvori zagađujućih materija su npr. industrijska (elektrane, toplane) i

kućna ložišta na fosilna goriva (ugalj, nafta, zemni gas) sa ciljem dobijanja energije. Zagađujuće materije koje se emituju iz tih izvora su organska i neorganska prašina,


65

čađ, sumporni oksidi, azotni oksidi, ugljenmonoksid, ugljendioksid i nešto ugljovodonika.

Mobilni izvori zagađujućih materija su npr. motorna vozila. Sagorevanjem

benzina i drugih naftnih derivata u motornim vozilima u vazduhu dospevaju brojni i opasni sastojci zagađenja vazduha (čađ, azotni oksidi, sumporni oksidi, ugljen - monoksid, organski peroksidi, olovo, kadmijum itd.).

7.4. Zagađujuće materije u vazduhu

U narednim poglavljima biće prikazani neki od uobičajenih polutanata životne

sredine čija je učestalost i praćenje u vazduhu osnova za kontrolu aerozagađenja. 7.4.1. Čestice u vazduhu Čestice u vazduhu se mogu definisati kao svaka dispergovana materija (bilo da se

radi o tečnoj ili čvrstoj materiji), čiji su pojedini agregati veći od pojedinačnih molekula (0,0002 µm u prečniku), ali manji od 500 µm. Prema prečniku čestice u vazduhu se dele na sledeći način:

prašina (aerosediment): veličine čestica preko 10 µm, lebdeće čestice (aerosol): veličine čestica 1 do 10 µm, dimovi: čestice manje od 1 µm. Prašina ili aerosediment čine zagađujuće materije organskog i neorganskog porekla

čije su čestice veličene preko 10 µm, te se svojom težinom talože na površinu. U aerosedimentu se mogu naći i delovi sagorelog goriva u vidu katranskih materija i čađi. Analizom aerosedimenta, tj. količine taložnih materija u naseljima ili određenom području, dobija se opšti uvid u kvalitet vazduha. U sadržaju aerosedimenta se mogu određivati: ukupna količina padavina, ukupna količina taložnih materija, pH sadržaja što daje podatak indirektno o pH vazduha, sagorivi i nesagorivi deo sedimenta, rastvoreni i nerastvoreni deo sastojaka.

Lebdeće čestice su zagađujuće materije koje se nalaze u vazduhu u vidu aerosola,

pošto su manje od 10 µm. U sastavu lebdećih čestica u vazduhu se mogu naći i čestice metala, najčešće olova, koje se emituju pri sagorevanju benzina koji sadrži tetraetilolovo ili vanadijuma poreklom iz nafte. Čestice cinka, kadmijuma i drugih metala se brže talože, tako da se u vazduhu vrlo kratko vreme zadržavaju u vidu lebdećih čestica.

Industrijski procesi daju više od 50% ukupno emitovanih cestica. Postupci kontrole i smanjenja emisije čestica mogu se svrstati u nekoliko

kategorija:


66

Prestanak rada postrojenja koja emituju čestice (zatvaranje postrojenja). Supstitucija energetskog goriva koje emituju čestice. Dobro i odgovarajuće vođenje i kontrola procesa koji emituju čestice. Prečišćavanje gasa koji sadrži emitovane čestice. Izbor opreme i metode kontrole emisije čestica zavisi od brojnih činilaca kao što

su: karakteristike čestica (posebno od veličine čestica) i nosećeg gasa, vrste procesa, ekonomskih činilaca. Čestice veće od 50 μm mogu biti uklonjene inercijalnim ili ciklonskim separatorima i jednostavnim mokrim skruberima. Čestice manje od jednog μm efikasno se uklanjaju elektrostatičkim taložnicima, boljim modelima mokrih skrubera i vlaknastim filtrima.

Čađ su fine, male čestice veličine oko 5 mikrometara. Nastaje pri sagorevanju

organskih supstanci bogatih ugljenikom, a najčešće nastaje kao produkt nepotpunog sagorevanja fosilnih goriva, uglja i nafte. Posebno treba naglasiti sadržaj aromatičnih ugljovodonika u čađi: benzo – a – piren, benz – a – antracen, piren, fluoranten, koji nastaju kao masne faze fosilnih goriva. Neki aromatični ugljovodonici spadaju u grupu dokazanih kancerogena za čoveka, kao što je benzo – a – piren. Pored ugljovodonika deo čađi čine i smolaste materije.

7.4.2. Kontrola emisije čestica u vazduhu U okviru ovog podpoglavlja biće ukratko opisani i šematski prikazani uređaji koji

se najčešće koriste za uklanjanje zagađujućih čestica iz vazduha. 7.4.2.1. Ciklonski uređaji (suvi centrifugalni kolektor) Centrifugalni separatori-cikloni koriste centrifugalnu silu (koju uzrokuje vrtložno

kretanje gasne struje) za otklanjanje čestica iz gasa u kome se nalaze (Slika 7.4). Gas sa česticama iz gornjeg konusnog dela ciklona ide vrtložno prema dnu ciklona, koj se sužava. Na dnu konusnog dela ciklona vazdušna struja naglo menja smer i čineći cilindričnu zavojnicu, napušta unutrašnjost ciklona na gornjem delu. Čestice, koje vrše rotaciono kretanje, zbog povećane centrifugalne sile udaraju u strane ciklona i izdvajaju se na njegovom dnu.


67

Slika 7.4. Šematski prikaz kretanja gasa u ciklonu

7.4.2.2. Mokri kolektori (skruberi) Mokri kolektori, poznati pod imenom skruberi, koriste tečnost, obično vodu, za

izvdajanje čestica iz gasa (Slika 7.5). Čestice dolaze u kontakt sa tečnim kapljicama inercionim sudarima. Kapljice tečnosti služe kao prepreke s kojima se inertne čestice iz gasa sudaraju i tako izdvajaju. Hemijski proces na kome se zasniva ovo prečišćavanje je apsorpcija. Apsorpcija se može vršiti zbog hemijske reakcije izmedu gasovite faze i apsorpcionog rastvora. Ako se proces apsorpcije vrši bez hemijskih promena, samo prostim rastvaranjem, onda je to proces ispiranja.

Vazduh se propušta pod pritiskom u smeru odozdo-nagore, a apsorpciona tecnost može dolaziti: u susret vazduhu (protiv-strujno), zajedno sa vazduhom (paralelno) i bočno u smeru odozgo-nadole (poprečno protivstrujno).


68

Slika 7.5. Šematski prikaz skrubera sa tornjem koji ima raspršivače Mokri prečistaci su pogodni za širok opseg različitih gasova. Njihove osnovne

prednosti su: konstantna izlazna zapremina, eliminacija sekundarnih problema koji prate odlaganje sakupljene prašine, male dimenzije i sposobnost da precišcavaju vrele i vlažne gasova, dok je nihov osnovni nedostatak potreba za daljom obradom visoko zagadene vode koja izlazi iz tih uređaja.

7.4.2.3. Elektrostatski precipitatori (elektro - filtri)

Izdvajanje četica iz gasa uz pomoć elektrostatskih precipitatora zasniva se na

naelektrisanju čestica koje nosi gas prolaskom kroz jako elelktrično polje i njihovom privlačenju od strane suprotno naelektrisanih tela (Slika 7.6). Čestice koje se skupljaju na elektrodama, ukoliko su u tečnom stanju, pod uticajem gravitacionih sila odlaze prema dnu precipitatora, slivaju se i odstranjuju. U slučaju tečnih kapljica dolazi do koalescencije, tj. spajanja dve kapljice. Kada je u pitanju suva prašina na elektrodi se stvara jedan sloj koji se periodično otresa, udaranjem po elektrodi ili izazivanjem vibracija elektrode. Nastao sloj prašine sa elektroda pada u smeštajne sanduke, koji se nalaze ispod putanje kretanja gasa, iz kojih se zatim izbacuje kao otpad. Naponska razlika između elektroda iznosi od 30 000 do 115 000 volti.


69

Slika 7.6. Cilindrični jednostepeni elektrostatski precipitator

Pored cilindričnih elektrostatskih precipitatora upotrebljavaju se i precipitatori sa

paralelnim pločama. Sastoje se od paralelnih ploča, između kojih je postavljen veći broj paralelnih obešenih žica o izolatore, koje služe kao elektrode za obezbeđenje naboja na česticama.

Glavne karakteristike elektrostatickog taložnika su sledece: 1. Čestice i do ispod 0,01 μm mogu da se uklone iz gasova. 2. Moguće je koristiti širok opseg radnih temperatura, čiji je maksimum obično

ograničen na 450°C. 3. Odabiranjem podesnog konstrukcionog materijala može da se koristi skoro u

svim uslovima rada koji izazivaju koroziju. 4. Pomoću elektrostatičkog taložnika može da se ukloni bilo koja vrsta lebdećih

zagadujućih materija. 5. Može se postići željeni stepen korisnosti precišcavanja, ali se zna da pri

povećanju stepena korisnosti od 90 na 99 procenata treba udvostručiti veličinu elektrostatičkog taložnika. Stoga se tako konstruišu da postižu onaj stepen korisnosti prečišćavanja koji se traži, što normalno zavisi i od veličine industrijskog postrojenja.

7.4.2.4. Izdvajanje čestica uz pomoć filtera


70

Filtracija vazduha je proces uklanjanja čestične materije iz vazduha zadržavanjem čestica na filtarskom materijalu (Slika 7.7). Naslage čestica koje se formiraju na filtarskom materijalu i same do izvesne mere deluju kao filtrirajuća sredina. Kada naslaga postane suviše velika protok gasa je smanjen, filtriranje se odvija smanjenim intenzitetom i potreban je veći pritisak da se gas protera kroz filtar. U toj fazi filtar se mora zameniti ili očistiti. Filteri efikasno izdvajaju čestice koje su veličine oko 0,01µm. Materijali koji se koriste za filtre danas obuhvataju niz materijala (vlakansti materijali, zrnasti materijali, papir, metal, keramika, staklo itd.). To daje mogućnost različith tehničkih rešenja, kao i napretka u efikasnosti ove vrste prečišćavanja, povećanja kapaciteta filtra, i mogućnost inovacije tehnologije u skladu sa opšim napretkom nauke o materijalima.

Sllika 7.7. Šematski prikaz filterskog uređaja

7.4.3. Oksidi sumpora Jedinjenja sumpora, kao polutante, emituju u atmosferu prirodni procesi uglavnom

u vidu sumpor - vodonika i različiti industrijski procesi (antropogenog porekla). Zajedno sa česticama i čađi u vazduhu ubrajaju se u tzv. klasične ili opšte polutante u vazduhu. Jedinjenja sumpora antropogenog porekla u najvećem obimu nastaju sagorevanjem fosilnih goriva i iz pojedinih industrijskih procesa prvenstveno sagorevanja fosilnih goriva i sulfatne obade drveta u idustriji celuloze. Najčešće su to oksidi tipa SO2 i SO3 ,sumporna i sumporasta kiselina i njene soli.

Sumpor dioksid iritira disajne puteve i konjuktive, a pri većim koncentracijama

oštećuje plućni parenhim i čulo mirisa. Dugo udisanje manjih koncentracija u stanju je da izazove hronično ostećenje disajnih puteva, konjuktiva i gleđi zuba, a neki mu


71

pripisuju kataralne promene sluzokože želuca, menstrualne poremećaje i različite promene u krvnoj slici.

Prema najnovijim saznanjima proizvodi oksidacije sumpor - dioksida u vazduhu

još su toksičniji od samog sumpor-dioksida. Dokazana je transformacijaa ovog jedinjenja u produkte poznate kao kisele kiše. Naime, emitovane kisele supstance kao što su sumpor-dioksida (SO2) i azot dioksid (NO2) u atmosferi se mogu zadržati i do nekoliko dana i za to vreme preći razdaljinu od preko nekoliko hiljada kilometara, gde se preobrazuju u sumpornu i azotnu kiselinu.

Procenjuje se da emisija sumpor - dioksida u Evropi iznosi 39 miliona tona

godišnje. Emisija sumpor-dioksida drastično je veća u zimskom nego u ljetnjem periodu, zbog sagorevanja fosilnih goriva. Zagađivanje vazduha sumpor-dioksidom poslednjih decenija opada u razvijenim zemljama zbog značajnije upotrebe gasa, dok u zemljama u razvoju, gde je potrošnja uglja ostala na visokom nivou, ona i dalje raste.

Sumporni oksidi se zadržavaju u atmosferi iznad Evropskog kontinenta od 0,5 do

2 dana i transportuju se vetrovima do stotinak kilometara. U vidu aerosola kao sulfati s eduže zadržavaju 3 do 5 dana i transportuju se na udaljenost i do 1000 km. Procenjuje se da čak 93% emisije ovog gasa nastaje na Severnoj zemljinoj hemisferi.U narednoj tabeli je prikazana emisija sumpor –dioksida globalno na Zemlji izražena u milionima tona.

Tabela 1. Gasovita sumporna jedinjenja emitovanaiz svih izvora (u miliona tona

godišnje) (Đuković , Bojanić, 2000.)

IZVOR KOLIČINA

SUMPORNIH JEDINJENJA

sagorevanje uglja 46

rafinerije i sagorevanje naftinih derivata

13

topionice barka 6

topionice cinka i olova 1,3

ukupno antropogenog porekla 66,3

biološki H2S iz Zemlje 62

biološki H2S iz mora 27

sulfati u morskom vazduhu 40

ukupno prirodno emitovana sumporna jedinjenja

129


72

UKUPNO 195 Kontrola emisije sumpor-dioksida Za smanjenje emisije oksida sumpora u atmosferi primenjuju se četiri grupe

metoda: supstitucija goriva koje sadrži sumpor gorivom sa manjim sadržajem sumpora

primenjuje se svuda gde je to termički i ekonomski moguće. modifikacijom procesa sagorevanja odsumporavanje goriva tj odstranjivanje sumpora iz goriva može da se vrši

mehaničkim putem likvefakcijom, gasifikacijom i rafinacijom uz pomoć rastvarača. prečišćavanje (odsumporavanje) otpadnih (dimnih) gasova. S obzirom na mogućnost upotrebe nastalog proizvoda pri odsumporavanju, mogu

se podeliti u dve grupe: regenerativni postupci neregenerativni postupci. Ukoliko se primene neregenerativni postupci odsumporavanja, što je danas slučaj kod

većine komercijalnih postrojenja, nastali produkt u procesu odsumporavanja se odlaže kao otpadni materijal. Kao otpad se međutim odbacuje dragoceni materijal, pored ostalog, gips, drugi sulfati, sulfatna kiselina i dr.

U daljem tekstu će biti opisan primer jednog potencijalno komercijalnog postupka za

uklanjanje supor dioksida poznatog kao krečnjačko skruberski postupak Kod korišćenja ovog postupka odsumporavanja kao skruberske tečnosti se koriste

suspenzije kreča ili krečnjaka. Na slici 7.8 je prikazana šema ovog postupka. Struja gasa temperature 150oC prvo se

oslobađa od letećeg pepela, a zatim ulazi u apsorber i u protiv - strujnom kontaktu sa emulzijom CaO:CaCO3 izdvaja se sumpor - dioksid. Kapljice tečnosti koje nosi očišćeni gas se izdvajaju uz pomoć eleminatora kapljica koji se nalazi izbad apsorbera. Očišćeni gas se ponovo zagreva pre ispuštanja u dimnjak. Emulzija koja recirkuliše napaja se svežom emulzijom, dok se ekvivalentna količina iskorišćenog mulja odlaže.


73

Slika 7.8. Šematski prikaz postupka odsumporavanja upotrebom skrubera sa emulzijom kreč:krečnjak

7.4.4. Azotni oksidi Od različitih oksida koji se pojavljuju u vazduhu najznačajniji su, kao polutanti:

azot(II) - oksid (azot - monoksid) NO i azot(IV) - oksid (azot - dioksid) NO2. Pored toga poznati oksidi azota su: azot(I) - oksid N2O, azot(III) - oksid N2O3, azot - tetraoksid N2O4 i azot(V) - oksid N2O5.

Pod uticajem sunčeve radijacije azot-monoksid u atmosferi prelazi u azot - dioksid s

druge strane, azot - dioksid pod uticajem sunčeve radijacije i uz prisustvo olefinskih i drugih ugljovodonika ponovo se raspada na azotmonoksid i kiseonik.

Prirodni izvori azotnih oksida nastaju u atmosferskom vazduhu kao posledica

prirodnih procesa: sevanje munje, iz vulkanskih ekupcija, dejstvom bakterijskog razlaganja i dr. Od antropogenih stacionarnih izvora najveće količine azotnih oksida nastaju pri radu velikih elektrana na tečno gorivo. Pored stacionarnih, glavni izvor azotnih oksida je saobraćaj i motorna vozila. Procenat oksida azota pri sagorevanju zavisi od vrste goriva. Njihova koncentracija u produktima dimnih gasova zavisi od nivoa i rasporeda temperature u zoni sagorevanja, od odnosa azota i kiseonika u smesi sagorevanja i vremena njegovih zadržavanja u zoni ložišta.

U zoni sagorevanja se javlja azot - monoksid (NO), a javlja se tamo gde su visoke

temperature. Pri hlađenju i u kontaktu sa kiseonikom iz atmosfere ovaj monoksid se oksiduje i prelazi u azot - dioksid (NO2). Azotni oksidi sa vodenom parom u atmosferi stvaraju azotastu - nitritnu (HNO2) i azotnu-nitratnu kiselinu (HNO3) čije soli su nitriti i nitrati. Ove soli se talože na površinu zemlje što prestavlja i glavni put odstranjivanja azotnih oksida iz vazduha.


74

Što se tiče uticaja na zdravlje ustanovljeno je da azotni oksidi imaju slično nadražujuće dejstvo na sluznicu organa i očiju kao i sumporni oksidi pošto ulaze u sastav fotohemijskog smoga.

Nakon resorpcije mogu vezati za hemoglobin blokirajući ga da ne može da prenosi

kiseonik. Kontrola emisije oksida azota Za neke izvore oksida azota razvijeni su takvi postupci i uređaji kojima je moguće

smanjiti i kontrolisati emisiju ovih polutanata do velikog obima. Međutim, za neke druge izvore postupci smanjenja emisije oksida azota su ili suviše složeni ili suviše skupi.

Za smanjenje emisije oksida azota iz stacionarnih izvora primenjuju se dve grupe

metoda: 1. Metode koje se primejuju pre i u procesu sagorevanja goriva su

modifikacije procesa (uslova) sagorevanja, modifikacija opreme koja se koristi kod procesa sagorevanja i zamena goriva gorivom koje je sa manjim sadržajem jedinjenja azota.

2. Metode za tretmana izlaznih gasova se temelje na fizičko - hemijskim fenomenima: katalitičkoj redukciji, nekatalitičkoj redukciji, apsorpcij i iridijaciji snopom elektrona.

U nastavku teksta će biti objašnjena katalitička redukcija azotovih oksida uz

pomoć katalizatora i redukcionih gasova, kao što je metan, vodonik, ugljen - monoksid i amonijaka koja se često sprovodi.

Ovi gasovi se upotrebljavaju kod neselektivne redukcije jer oni reaguju sa

kiseonikom i oksidima azota redukujići ih do azota.

CH4 + 4NO2 4NO + CO2 +2H2O

CH4 + 2 O2 CO2 +2H2O

CH4 + 4NO 2N2 + CO2 +2H2O Smanjenje emisije oksida azota uz upotrebu selektivnih katalizatora i na nižim

temperaturama od 300o - 450oC.vrši se njihovom redukcijom do azota uz pomoć amonijaka.Ovaj proces je prikazan sledećom reakcijom, a šematski prikaz dat je na slici 7.9.

4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O


75

Slika 7.9. Šematski prikaz procesa redukcije oksida azota amonijakom

7.4.5. Ugljen-monoksid (CO) Ugljen-monoksid (CO) je jedna od najrastprostranjenijih aero-zagađujućih

supstanci, nastaje usled nepotpunog sagorevanja fosilnih goriva u energetskim postrojenjima, automobilima i domaćinstvima pri različitim industrijskim procesima. Najvažniji prirodni izvori ugljen-monoksida su alge u okeanima, morima i jezerima.

Koncetracija od 1% ugljen-monoksid u vazduhu je smrtonosna. Ugljen -monoksid

je toksičan u visokim koncentracijama i indirektno doprinosi globalnom zagrevanju kao prekursor ozona.

Tri glavna izvora ugljenmonoksida koji se pojavljuju u atmosferi su: motorna vozila sagorevanje čvrstih, tečnih i gasovitih goriva industrijski procesi. Motorna vozila su najveći pojedinačni emiteri ugljen-monoksida u atmosferu, na

njih otpada čak do 60% ukupnog emitovaog ugljen-monoksida. Najznačajniji industrijski izvori ovog polutanta su: rafinerija nafte visoke peći fabrike papira


76

postrojenja za proizvodnju čađi postrojenja za proizvodnju građevinskog materijala. Ugljen - monoksid prisutan u donjim slojevima atmosfere, usled atmosferskih

strujanja, dolazi u gornje slojeve, gde uz pomoć ultraljubičaste radijacije i prisutnog azot - dioksida prelazi u ugljen - dioksid.

Jedna od mogućnosti eliminisanja ugljen - monoksida iz atmosfere je od strane

nekih biljaka i mikroorganizama kojima ugljen - monoksid služi za ishranu. 7.4.6. Volatilna organska jedinjenja (VOJ) Pod pojmom volatilna organska jedinjenja (VOJ) podrazumevaju se ona organska

jedinjenja koja se mogu pojaiti u gasovitoj fazi u vazduhu urbanih i industrijskih sredina. U hemijskom sastavu to su jedinjenja koja sadrže manje od 12 C atoma. To su znači različiti lako isparljivi ugljovodonici koji učestvuju u reakcijama u atmosferi dajući takođe i sekundarbe polutante. sekundarne Velika količina ugljovodonika, posebno metana, nastaje kao posledica različitih bioloških procesa u prirodi, dok manja količina nastaje u geotermalnim područjima, rudnicima, na naftonosnim poljima i u područjima sa prirodnim gasom. Ugljovodonici terpenskog i izoprenskog tipa nastaju u velikom obimu kao proizvod vegtacije. Računa se da je godišnja prirodna emisija metana oko 3108 tona, a terpentinskih ugljovodonika 4,4108 tona.

Emisija ugljovodonika i drugih volatilnih organskih jedinjenja u atmosferi iz

urbanih i industrijskih područja kao poseldica celokupne ljudske aktivnosti veoma je značajna. Emiteri su motorna vozila (oko 50%), isparavanje rastvarača (10%) i drugi izvori (sagorevanje fosilnih goriva, šumski požari, požari smetlišta). Stacionarni antropogeni emiteri ugljovodonika su: farmaceutske industrija, industrija gume i plastike, industrija boja i lakova, procesi odmašćivanja metala, procesi hemijskog čišćenja odeće itd

Postupci kontrole emisije volatilnih jedinjenja Za kontrolu emisije volatilnih jedinjenja iz stacionarnih izvora primenjuju se tri

grupe metoda: Promena u procesu ili zamena procesa pri kome dolazi do emisije volatilnih

jedinjenja procesom gde se ne emituju volatilna jedinjenja. Supstitucija lako isparljivih goriva ili rastvarača materijalima koji imaju

visoke tačke ključanja ili materijalima koji su manje hemijski reaktivni. Izdvajanje emitovanih volatilnih jedinjenja iz otpadnih gasova ili njihova

razgradnja pre emisije u atmosferu. Promene u procesu kao i supstitucija materijala su tehnološki i ekonomski

ograničeni, tako da nemaju posebno značenje za smanjenje emisije volatilnih jedinjenja.


77

Danas se komercijalno koriste metode tretmana otpadnih gasova koji sadrže volatilna jedinjenja.

Komercijalne metode kontrole emisije volatilnih jedinjenja iz stacionarnih izvora mogu se podeliti u dve osnovne grupe:

Metode destrukcije (spaljivanja) volatilnih jedinjenja u koje spadaju termčko spaljivanje (termički inceneratori), katalitičko spaljivanje (katakititčki inceneratori), spaljivanje u plamenu, spaljivanje u kotlovskim postrojenjima, biološki postupci.

Ovde ćemo se zadržati na opisu samo nekih od ovih metoda. Termalni inseneratori

koriste se za kontrolu emisije velikog broja različitih efluenata gasova koji u sebi sadrže volatilna organska jedinjenja. Uz pomoć ovih uređaja postiže se efikasnost spaljivanja koja je viša od 99%. Na sledećoj slici je prikazana šema inseneratora sa predgrejačem za spaljivanje volatilnih jedinjenja.

Slika 7.10. Šematski prikaz termalnog spaljivanja VOJ

Katalitički inseneratori slični su termalnim inseneratorijma, s tim da koriste katalizator za ubrzavanje procesa sagorevanja što omogućava sagorevanje kod nižih temperatura i postiže se ušteda u dodatnom gorivu sa sagorevanje. Međutim, inseneratori na ovoj osnovi su mnogo osetljiviji na karakteristike gasne struje i volatilnih organskih jedinjenja tako da se manje koriste od termalnih inseneratora.

Druga grupa su metode izdvajanja i daljeg korišćenja volatilnih jedinjenja iz

otpadnih gasova su apsorpciju volatilnih jedinjenja iz otpadnih gasova, kondenzaciju volatilnih jedinjenja pre odlaska u atmosferu.

Adsorpcija volativnih jedinjenja iz otpadnog gasa se često provodi kod njihovog

čišćenja. uređajima koji su slični po konstrukciji, ali koriste različite supstance kao adsorpciona sredstva. Najčešće se koristi aktivni ugalj određenog prečnika čestica. Za adsorpciju se takođe, koriste silikagel i aluminijum oksid. Uz pomoć aktivnog uglja postiže se efikasnost izdvajanja od 95 - 98%.

Na slici 7.11. dat je šematski prikaz apsorpcije i desorpcije za uklanjanje volatilnih

organskih jedinjenja.


78

Slika 7.11: Šematski prikaz procesa adsorpcije i desorpcije kod procesa

izdvajanja VOJ

Fizička i hemijska apsorpcija se široko koristi za čišćenje gaova koji u sebi sadrže visoke koncentracije volatilnih jedinjenja.

Mnoga organska jedinjenja, zbog svoje relativno visoke tačke ključanja,

kondenzuju se čak i kad im nije visoka koncentracija para. Ukoliko se temperatura gasne smeše smanji do temperature zasićenja, kad je pritsak pare jednak parcijanom pritisku jedne od komponenata, doći će do kondenzacije. Kondenzatori se najčešće koriste za preliminarno čišćenje, a za efikasnije čišćenje dodatno se vrši spaljivanje ili adsorpcija VOJ. Najčešće se koriste u rafinerijama, u petrohemijskoj industriji (proizvodnja stirena, insekticida, ftalnog anhidrida i dr.), kod proizvodnje amonijaka, hlora, kod hemijskog čišćenja, odmašćivanja, prerade katrana.

Biološko prečišćavanje zasniva se na sposobnosti mikroorganizma, obično

bakterije da u aerobnim uslovima oksiduju mnoga organska i pojedina neorganska jedinjenja do CO2 i H2O.

Primer uređaja za izdvajanje VOJ su bioskruberi. Na njima se odigravaju dvostepeni

procesi tj u prvom stepenu polutanti se apsorbuju na nekom selektivnom aktivnom fluidu (apsorentu), a u drugoj fazi polutanti se eliminišu iz apsorbenta mikrobiološkom razgradnjom. Ova faza procesa se naziva regeneracija apsorbenta.

7.4.7. Fotohemijski oksidansi


79

Pojedini polutanti koji iz primarno emitovanih polutanata nastaju fotohemijskim procesima u atmosferi poznati su kao fotohemijski oksidansi. Oni mogu oksidovati jedinjenja u atmosferi koje u normalnim uslovima ne može oksidovati kiseonik. Karakteristični predstavnici ovih polutanata su ozon (O3) i peroksiacetilnitrat (CH3-CO-OONO2).

Tokom letnjih meseci, pri optimalnoj temperaturi i uz povišeni atmosferski pritisak,

javlja se u vazduhu fotohemijski - „letnji smog“. Zarazliku od tipičnog zimskog smoga ovaj smog ne sadrži produkte sagorevanja niti maglu, već predstavlja mešavinu ozona i oksidovanih organskih gasova stvorenih fotohemijskom reakcijom između azotnih oksida i ugljovodonika ili drugih organskih komponenti Nastajanje fotohemijskog smoga podstiče emisija izduvnih gasova automobila, intenzitet sunčeve radijacije kao i geografski tip basena.

Ozon (troposferski) se formira kao sekundarni polutant u donjim delovima

atmosfere. Smatra se jednim od najjačih oksidacionih sredstava. Veoma je opasan i reaktivan te reaguje sa drugim polutantima.

Ozon nastaje u reakciji atomskog i molekulskog kiseoika, Izvor atomskog

kiseonika, kojeg normalno nema u značajnim količinama u nižoj troposferi je azotdioksid (NO2). U prisustvu ultravioletne svetlosti dolazi do fotosinteze NO2, pri čemu se formira NO i atomski kiseonik.

ONONO UV 2

U posebnu podkategoriju supstanci sa velikom fotohemijskom aktivnošću spadaju reaktivni ugljovodonici. koji sadrže nezasićene dvostruke veze (etan, prorpan, butadien) ili aromatične (toluen, ksilen, aromatični trimetilbenzen itd.).

Ove supstanve zajedno sa sa azotnim oksidima, nalaze se u izduvnim gasovima

motora sa unutrašnjim sagorevanjem, nalaze u isparenjima iz petrohemijske industrije kao i u svim delatnostima gde se koriste organski rastvarači.

Reakcije koje se odigravaju u atmosferi nisu u dovoljnij meri poznate i razjašnjene

Jedan od dokazanih mehanizama prikaza je na slici 7.12. Potrebno je da se u vazduhu nađe atomski kiseonik, ugljovodonici i azotovi oksidi. Katalizator reakcije je sunčevo zračenje, odnosno UV zraci. Tada atom kiseonika reaguje sa ugljovodonicima i nastala jedinjenja i radikali (slobodni) reaguju sa azot - monoksidom stvarajući azot - dioksid.


80

Slika 7.12. Šematski prikaz fotolitičkog ciklusa u kome učestvuju ugljovodonični

radikali 7.4.8. Olovo Olovo, bilo da je prirodnog ili antropogenog porekla neprestano kruži u biosfrei, a

na ovo kruženje velikog uticaja ima čovek. U prirodnim uslovima sadržaj olova u vazdugu dostiže koncentracije 5·10-4 µg/m3 a u urbanim sredinama je direktno zavistan od veličine grada tako da su izmerene maksimalne koncentracije ovog polutanta i do 44 µg/m3 vazduha. Glavni izvori olova u vazduhu su topionice olova, livnice legura koje sadrže olovo, fabrike akumulatora, pogoni za presvlačenje metala olovom, deponije koje sadrže olovo itd. Najveći udeo olova u atmosferi potiče od benzinskih motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Čestice olova zavisno od veličine lebde u vazduhu ( 75 %) ili se talože na tlu.

Toksično delovanje olova na organizam je poznato, tako da kod većih trovanja

može da ima fatalne posledice. Hroničnim izlagenjem tokom dužeg vremena se akumulira u telu vezujući se za koštani sistem čoveka. Tako vezano ne šteti neposredno organizmu. Međutim, kod poremećaja metabolizma kalcijuma može doći do njegovog oslobađanja i prelaska u mekana tkiva, što dovodi do akutnog trovanja. Olovo svrstano u grupu IIB - mogući kancerogen za ljude.


81

7.4.9. Hlor Hlor je gas zelenožute boje, relativne gustine u odnosu na vazduh 2,5 i tačke

ključanja -34oC. Ima karakterističan oštar miris koji nadražuje disajne organe. Po mirisu mu se mogu otkriti koncentracije od 0,01 mg/l.

U atmosferi hlor se pojavljuje iz industrijskih procesa, u prvom redu iz elektrolize,

procesa u kojima se koristi hlor, kod transporta hlora i dr. Hlor je poznat kao veoma toksičan gas. Nekad se, zbog te svoje osobine

upotrebljavao kao bojni otrov. Koncentracije od 0,1 do 0,15 mg/l u toku jednog sata izazivaju smrt, a koncetracije od 25 mg/l uzrokuju trenutnu smrt.

7.4.10. Vodonik sulfid Vodonik sulfid je gas bez boje, neprijatnog mirisa (na pokvarena jaja) koji se

oseća već pri koncentracijama od 0,001 mg/l. Vrlo je toksičan, on je krvni i nervni otrov.Pri koncentraciji od 0,028 mg/l javlja se nadražaj očiju; pri koncentraciji od 1,4 mg/l nastupa smrt u toku 15 - 20 minuta, a kod koncentracija od 14 mg/l nastupa trenutna smrt. Javlja se pri različitim industrijskim tehnologijama ( npr industrija celuloze).


82

8. VODA KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE

8.1. Osnovni pojmovi vezani za vodu kao medijum životne sredine

Voda je jedna od najrasprostranjenijih materija u prirodi koja se javlja u različitim

agregatnim stanjima i može biti različitog hemijskog sastava. Svetska kriza vode postala je najveći izazov sa kojim se susreće međunarodna

zajednica, a kriza pijaće vode ima iste dimenzije i predstavlja istu potencijalnu pretnju kao i klimatske promene. Pre četiri milijarde godina u Zemljinoj praatmosferi dominantan gas je bila vodena para. Kako se Zemlja postepeno hladila, kondenzovana vodena para padala je na površinu planete u obliku kiše i punila dubine na površini Zemljine kore.

Procenjuje se da je ukupna zapremina vode na Zemlji oko 1,4 milijardi km3,od

čega se u morima i okeanima nalazi čak 97,24%. Slatke vode na Zemlji ima tek oko 38 miliona km3, što od ukupne količine iznosi 2,75%. Najveće svetske zalihe slatke vode zarobljene su u ledenim kapama na polovima i čine 2,14% ukupne količine vode. Podzemne vode čine tek 0,61% ukupnih svetskih zaliha voda. Ostatak zaliha slatke vode se nalazi u jezerima, zemlji, atmosferi, rekama, stenama.

Po svojim fizičkim karakteristikama voda je bezbojna tečnost bez ukusa i mirisa,

koja se sastoji od 11,11% vodonika i 88,89% kiseonika. Molekul vode je vrlo specifične građe, zbog čega ovo jedinjenje karakterišu jedinstvena fizička i hemijska svojstva.

Način na koji su atomi povezani u molekulu vode određuju njena svojstva i

specifičnosti. Vodonikovi atomi vezani su za atom kiseonika i međusobno obrazuju ugao od 105o. Kiseonik privlači zajednički elektronski par i tako postaje elektronegativan, a vodonici postaju elektropozitivni, što vodi daje polaran karakter, pri čemu je deo molekula sa kiseonikom negativno naelektrisan, a drugi deo sa vodonikom pozitivno naelektrisan. Kako se suprotna naelektrisanja privlače, molekul vode se tako orjentiše da negativan kiseonikov kraj jednog molekula privlači pozitivan vodonikov atome drugog molekula, a veza koja se uspostavlja je tzv. vodonična veza. Hemijska karakteristika vode je i koncentracija vodonikovih jona, pH vrednost, koja za hemijski čistu vodu (destilovana voda) iznosi pH = 7, što znači pH neutralna. Normalan opseg pH vode za piće je u granicama 6,5 do 9,5.

Značaj vode se može posmatrati kroz različite aspekte: osnov života i sredina iz koje je život nastao neophodna je namirnica za kompletnu biocenozu uključujući i čoveka izvor hrane i mineralnih materija predmet rada i sredstvo za rad opšte-društveno bogatstvo


83

resurs za energetiku i industriju životna sredina za mnoge organizme prirodni estetski element mesto za rekreaciju i drugo. Raspodela vode na zemlji prikazana je na slici 8.1.

Slika 8.1. Raspodela vode na zemlji

Voda se u prirodi nalazi u raznim sredinama i u različitom agregatnom stanju. Prema poreklu – mestu na kome se nalaze, vode mogu biti: atmosferske, površinske, podzemne.

Atmosferska voda je u stvari kondenzovana vodena para. koja nastaje

isparavanjem površinskih voda koje se ponovo vraćaju na Zemlju u vidu taloga, rose, slane, kiše, snega, grada i leda.

Sadrži dosta rastvorenog kiseonika i drugih gasova, mineralnih materija, primarno

je čista, ali se zagađuje (organskim i neorganskim materijama) prolaskom kroz niže slojeve atmosfere. Neukusna je za piće, po tvrdoći je meka voda pogodna za pranje i punjenje kotlova. Temperatura vazduha utiče na njenu temperaturu.

Površinske vode su stvorene prirodnim putem, od atmosferskih padavina ili

otapanjem lednika i na isti način se i održavaju. Obnavljaju se padavinama ili iz izvora podzemnih voda.


84

Površinske vode sadrže više rastvorenih supstanci i mikroorganizama od amosferskih voda, a manje minerala od podzemnih voda. Podzemne vode su pogodnije za piće. Oko 30% površinskih voda dolazi iz podzemnih izvora.

Površinske vode se dele na : kopnene (slatke) to su potoci, reke, jezera, bare morske (slane) vode, a to su: mora i okeani Samo 3% svetskih voda su slatke vode, a od toga se najveći deo nalazi u obliku

ledenih površina. Postoje znatne razlike između morske i kopnene vode. Najznačajnija razlika je u

hemijskom sastavu. Kopnene vode sadrže uglavnom karbonate i sulfate, dok u morskim vodama dominiraju hloridi. Ovo ima uticaj i na živi svet kao jednog tako i drugog životnog prostora.

Kopnene vode po svom postanku spadaju u takozvane „mlade“ vode i nastale su

nakon ledenog doba. Morske vode takozvane „stare“' vode, nastale su mnogo pre i one zapravo predstavljaju početak nastajanja vode na Zemlji.

Površinska voda može biti izložena različitim zagađenjima direktnog ili

indirektnog tipa. Zagađenje je kako bakteriološkog tako i hemijskog porekla. Ukoliko je zagađenje veće, količina rastvorenog kiseonika je manja, što smanjuje mogućnost samoprečišćavanja vode i utiče negativno na vodeni živi svet.

Podzemne vode su one koje se nalaze ispod površine u vidu vodonosnih slojeva.

Svaki ovakav sloj je ograničen nepropusnim slojem, čiji nagib određuje pravac toka podzemne vode. Povremeno se dopunjavaju atmosferskim padavinama i površinskim vodama koje prodiru u vodonosne slojeve, Ove vode se prirodno prečišćavaju prolaskom kroz slojeve zemljišta, pa se koriste i kao voda za piće.

Poreklo pozemne vode može biti različito i to: Hidrometeorološko (vazdušno) potiče od padavina iz atmosfere, koja se zatim

podhranjuje infiltracijom i kondenzacijom Juvenilno (mlađe), sinteza iz vodonika i kiseonika, koja se na taj način izdvaja

iz unutrašnjosti Zemlje Konatno, to je slana voda koja se izdvaja iz morskih ili jezerskih sedimenata. Tok podzemne vode je dvosmeran: ka površini u slučaju kišnog perioda, a u

sušnom periodu voda iz vodotokova teče u podzemlje. Voda iz plićih vodonosnih slojeva je uglavnom kontaminirana, dok je voda iz dubljih vodonosnih slojeva bakteriološki i hemijski ispravna i obogađena raznim mineralnim sastojcima (gvožđe, mangan...), gasovima (ugljen dioksidom, metanom i dr.). Prisustvo CO2 u vodi utiče na povećanje rastvaranja krečnjačkih stena pri čemu voda postaje bogatija mineralnim materijama.


85

Voda na planeti je u stalnom kretanju i uvek u drugim vidovima, od tečnog stanja do vodene pare i leda i nazad (Slika 8.2). Hidrološki ciklus nema početnu tačku, ali je najbolje krenuti od okeana. Sunce koje upravlja kruženjem vode u prirodi, zagreva vodu u okeanima. Jedan deo nje isparava i kao vodena para dospeva u vazduh. Evaporacija se odvija i u slatkovodnim jezerima i rekama. Sa kopna, u okviru evapotranspiracije, voda se oslobađa iz biljaka i zemljišta i takođe u vidu vodene pare prelazi u vazduh. Mali deo vode u atmosferi potiče od sublimacije, gde sneg i led direktno prelaze u vodenu paru, potpuno preskačući fazu topljenja. Uzlazne vazdušne struje podižu paru u atmosferu, gde usled niskih temperatura, dolazi do kondenzacije i nastanka oblaka.

Vazdušne struje nose oblake oko planete, pri čemu se delovi oblaka sudaraju,

uvećavaju i tako nastaju padavine. Jedan deo padavina je u vidu snega i može se sakupljati u vidu ledenih kapa i glečera. Sneg se u toplijim regionima često otapa na proleće, a nastala voda je poznata kao snežni oticaj. Dok se veći deo padavina vraća ponovo u okeane, jedan deo dospeva na kopno, gde usled gravitacije, teče po površini kao površinsko oticanje. Deo površinskog oticaja odlazi u reke i kreće se kao rečni tok prema okeanima, dok se jedan deo akumulira kao slatka voda u jezerima i rekama.

Ne dospeva sav oticaj u površinske vodne, veći deo prodire u zemljište (infiltracija). Od toga, deo dospeva u duboke slojeve, obnavljajući akvisfere (zasićene stene ispod površine terena), koje sadrže ogromne količine podzemnih voda u dugim vremenskim periodima.

Neke podzemne vode ostaju blizu površine terena i mogu se proceđivati nazad u

površinske vode i okeane u vidu pražnjenja podzemnih voda, a neke nalaze otvore na površini terena i pojavljuju se u vidu slatkovodnih izvora. Vremenom, ova voda nastavlja da se kreće, pri čemu dospeva i do okeana, gde se ciklus kruženja „nastavlja“.

Distribucija padavina i isparenja nije jednaka iznad mora, okeana i kopna. Sa mora

i okeana ispari više vode, a manje se vraća u vidu padavina dok je iznad kopna obrnuto.

Intenzitet padavina iznad pojedinih područja kopna je različit i zavisi od

geografske širine, prirodne vegetacije i od blizine vodenih površina i vodenih tokova. Po pravilu, u predelima sa većom nadmorskom visinom, u predelima koji su pokriveni šumama i iznad urbanih područja ima više padavina.

Industrijski napredak, nezamisliv bez vode, nagli porast broja stanovnika i

njihovog standarda doveo je do krize u snabdevanju pitkom vodom u mnogim područjima sveta, i neophodnost njene pripreme za piće tj prečišćavanja koje podižu cenu iste čineći je ne samo dragocenom namirnicom već i robom.


86

Slika 8.2. Kruženje vode u prirodi Zalihe vode opadaju dok potražnja po glavi stanovnika dramatično raste brzinom

koja ne može da se održi. U narednih 20 godina prosečna snabdevenost vodom u svetu opašće za jednu trećinu.U narednim tabelama je dat pregled zemalja koje su najbogatije i onih koje su najsiromašnije vodom, računajući po glavi stanovnika.

Tabela 8.1. 20 zemalja i teritorija najbogatijih vodom izraženih u m3 po glavi

stanovnika godišnje

Zemlja, teritorija

m3 vode po osobi godišnje

Zemlja, teritorija

m3 vode po osobi godišnje

Francuska Gvajana

812 121 Norveška 85 478

Island 609 319 Belize 82102 Gvajana 316 659 Liberija 79 643 Surinam 292 566 Peru 74 756 Kongo 275 679 Bolivija 74 743 Papua Nova Gvineja

166 563 Laos 63 184

Gabon 133 333 Paragvaj 61 135 Solomonska ostrva

100 000 Čile 60 614

Kanada 94 353 Ekvatorijalna

Gvineja 56 893

Novi Zeland 86 554 Panama 51 814


87

Tabela 8.2. 20 zemalja i teritorija najsiromašnijih vodom izraženih u m3 po glavi stanovnika godišnje

Zemlja,

teritorija m3 vode po osobi

godišnje Zemlja,

teritorija m3 vode po osobi

godišnje Kuvajt 10 Jordan 179 Oblast Gaze 52 Bahrein 181 Ujedinjenji Arapski Emirati

58 Jemen 223

Bahami 66 Izrael 276 Katar 94 Barbados 307 Maldivi 103 Oman 388 Libija 113 Džibuti 475 Saudijska Arabija 118 Alžir 478 Malta 129 Tunis 482 Singapur 149 Bunundi 566

Prognoze kažu da će sredinom ovog veka sedam milijardi ljudi u 60 zemalja biti

suočeno sa nedostatkom vode. U najboljem slučaju, taj broj neće biti manji od 2 milijarde ljudi, što sve zavisi od daljeg prirasta broja stanovnika, političkih prilika, spremnosti i mogućnosti zemalja za prelazak na čistije tehnologije u industriji i energetici.

8.2. Potrošnja vode u svetu i svetska kriza vode

Potrošnja vode u svetu neprestano raste. Razlog tome je porast broja ljudi na

Zemlji, ali i povećane potrebe za vodom koje su posledica porasta životnog standarda, promena životnih navika i povećanje industrijske i poljoprivredne proizvodnje.

Procenjuje se da godišnja svetska potrošnja vode oko 800 m3 po osobi (najveća

potrošnja u SAD od 3000 litara po stanovniku dnevno, dok je u nerazvijenim zemljama potrošnja 100 puta manja). Ljudi vodu koriste u tri osnovne delatnosti: poljoprivreda, industrija, kućna i komunalna upotreba.

Najveći udeo u potrošnji ima poljoprivreda, sa oko 69%, industrija sa oko 21%,

dok javna potrošnja i potrošnja u domaćinstvima čine 10% od utrošene vode (Slika 8.3).


88

Slika 8.3. Potrošnja vode po delatnostima

Kako su zalihe pitke vode konstantne, stalni trend porasta potrošnje vode, uz

povećan broj stanovnika rezultira stalnim smanjenjem raspoloživih zaliha pitke vode po stanovniku.

Na narednom grafiku (Slika 8.4) je prikazana potrošnja vode po kontinentima

tokom 20 – tog veka.U zavisnosti od kontinenta potrošnja vode je porasla od 5 do 20 puta. Naravno porast potrošnje između kontinenata se ne može porediti zbog različitog broja stanovnika i veličine istih.

Slika 8.4.Svetska potrošnja vode tokom 20 veka (km3/god) Koncentracija stanovništva u velikim gradovima praćena je s dva gotovo nerešiva

problema vezana za eksploataciju vode: 1. Potrebom da se nabave velike količine pitke vode na relativno malom prostoru 2. Pretvaranje sve te vode u zagađenu otpadnu vodu, koja se nužno, više ili

manje prerađena ispušta u okolinu i ugrožava preostale zalihe čiste vode.

10%

21%

69%

domaćinstva

industrija

poljoprivreda

050010001500200025003000350040004500

1900

1940

1950

1960

1970

1980

1990


89

Jedan litar otpadnih voda zagađuje sedam litara sveže vode. Smatra se da globalno ima 12 000 km3 zagađene vode, što je više nego što u jednom trenutku teče u deset najvećih rečnih slivova sveta.

Što se tiče kvaliteta vode, siromašni su i dalje u najnepovoljnijem položaju, 50%

stanovništva u zemljama u razvoju izloženo je zagađenim izvorima vode. Azijske reke su najzagađenije u svetu i imaju tri puta više bakterija poreklom od ljudskog otpada nego što je svetski prosek. Štaviše, ove reke imaju 20 puta više olova od reka u industrijalizovanim zemljama. U SAD - u, kao najvećem zagađivaču na svetu, 40% vodenih površina još u 1988. godini smatrale su se nepodobnim za rekreaciju zbog zagađenosti komunalnim otpadom i otpadom sa poljoprivrednih površina. U Evropi se samo 5 od 55 reka smatra čistim. Naselja gde nema infrastrukture, urbane sredine bez vodovoda i kanalizacije predstavljaju najopasnije sredine za opstanak ljudi. U Africi je situacija najteža, gde je samo 18% domaćinstva vezano za kanalizaciju, a zatim u Aziji (40%).

8.3. Fizičko – hemijske osobine vode

U prirodi ne postoji apsolutno čista voda kao autentično jedinjenje vodonika i

kiseonika povezanih vodoničnim vezama. Prirodna voda predstavlja rastvor neorganskih i organski materija. Sve prirodne vode na zemlji predstavljaju hidrosferu, a glavne karakteristike koje omogućavaju život u njoj su:

viskoznost propustljivost za svetlost pritisak temperatura salinitet sadržaj kiseonik i ugljen - dioksida sadržaj mineralnih materija sadržaj hranljivih materija kiselost (pH) ostale komponente Hemijski sastav prirodne vode na Zemlji je različit, a uslovljen je:poreklom vode,

zemljištem sa kojima je voda u kontaktu, vrstama biljaka i životinja koje u njoj žive, sezonskim promenama, temperaturom, mešanjem voda različitog porekla.

Hemijske osobine koje se određuju u vodi su: neorganski sastojci, organski sastojci i rastvoreni gasovi. Od neorganskih sastojaka u vodi su najznačajniji sledeći parametri koji se kroz

kontrolu vode najčešće i određuju:


90

Tvrdoća vode (podrazumeva sadržaj Ca2+, Mg2+ jona u vodi. 10 mg kalcijumoksida (CaO) u dm3 vode predstavlja jedan stepen tj. jediničnu tvrdoću vode. )

Katjoni metala (Fe, Mn, Pb, Zn, Cd, Cu, Cr, Hg i drugi) Hlor (rezidualni i potrošnja) Anjoni (hloridi, fluoridi, bikarbonati, nitriti, nitrati, sulfidi, sulfiti, sulfati,

silikati, fosfati idr.) Amonijum – jon Neorganski azot Organski sastojci podrazumevaju sadržaj različitih organskih jedinjenja u vodi

koji mogu biti određivani: nespecifičnom analizom kao što su: biološka potrošnja kiseonika (BPK) Stepen zagađenosti vode organskim

jedinjenjima definisan je količinom kiseonika potrebnog za oksidaciju koji vrše aerobni mikroorganizmi. Ta količina kiseonika naziva se biohemijska potrošnja kiseonika (BPK).

hemijska potrošnja kiseonika (HPK) definiše se kao količina neke hemijske supstance potrebna za potpunu oksidaciju svih organskih i neorganskih materija u vodi. Kao oksidaciono sredstvo koristi se kalijum-dihromat (K2Cr2O7).

potrošnja kalijum-permanganata KMnO4. Određivanje potrošnje kalijum-permanganata služi za brzo dobijanje podataka o zagađenju vode organskim supstancama koje se mogu oksidisati.

ukupan organski ugljenik (TOC) Određivanje TOC u vodi se zasniva na oksidaciji organskog molekula do jednougljeničnog molekulskog oblika, koji se može kvantitativno odrediti

i specifičnom analizom, tj. analizom određenih jedinjenja kao što su: fenol, površinski aktivne materije, masnoće i određeni pesticidi. Rastvoreni gasovi koji se određuju u vodi su: kiseonik, ugljendioksid i vodonik-sulfid. Postoje različite podele vode zavisno od hemijskog sastava, npr na osnovu

saliniteta, količine hranljivih materija, pomenutog stepena tvrdoće itd. Fizičke osobine vode obuhvataju ispitivanja: mirisa, ukusa, boje, mutnoće,

temperature, gustine, viskoziteta, radioaktivnosti, električne provodljivosti. .Ova


91

ispitivanja se jednostavna i brza i mogu se izvršiti direktno na terenu,a opet daju i podatke o kvalitetu vode.

8.3.1. Kontrola kvaliteta vode Kontrola kvaliteta vode podrazumeva merenje određenih parametara i poređenje

sa graničnim vrednostima,odnosno maksimalnim dozvoljenim za vodu te svrhe,odnosno kategorije.

Monitoring vode predstavlja kontinualno praćenje zdravstvene ispravnost vode. U

okviru monitoringa vode sprovodi se kontrola zdravstvene ispravnosti vode za piće, ispitivanje podzemnih i površinskih voda, mineralnih, izvorskih voda, demineralizovanih i tehnoloških voda, voda za kupanje, sport i rekreaciju, otpadnih voda, hidroizolacijskih premaza i materijala koji se koriste za vodovodne instalacije. Kod površinskih voda zahteva se simultana merenja kvaliteta vode i hidroloških veličina (brzina, vodostaj i proticaj) kako bi se u realnom vremenu mogla dati procena transporta zagađenja. Procena kvaliteta vode reke ili njenog sliva i ekološko funkcionisanje akvatičnog eko sistema zahteva tri kategorije monitoringa:

fizičko-hemijske analize vode, susupendovanih materija, sedimenta i organizama,

ekotoksikološka procena biološkim ispitivanjima i biološkim metodama ranog upozorenja i

biološka osmatranja. Na slici 8.5. je prikazan monitoring vodenih resursa prikazan u obliku

informacione piramide.


92

Slika 8.5. Monitoring vodenih resursa u vidu informacione piramide U svetu i našoj zemlji odnedavno se primenjuje novi set, odnosno kompilacija

postojećih indikatora za obaveštavanje šire javnosti o kvalitetu vode. Indikatori se zasnivaju na tradicionalnim parametrima fizičko-hemijskog i mikrobiološkog kvaliteta voda na osnovu kojih je kreiran opisni indikator metodom Serbian Water Quality Index (SWQI). Ovom metodom deset odabranih parametara (zasićenost kiseonikom, BPK5, amonijum jon, pH vrednost, ukupni azot, ortofosfati, suspendovane materije, temperatura, elektroprovodljivost i koliformne bakterije) svojim koncentracijama reprezentuju kvalitet površinskih voda svodeći ih na jedan indeksni broj od 0 - 100. Prema pojedinačnim indeksnim vrednostima kvaliteta za SWQI kreirani su pet opisnih indikatora kvaliteta: veoma loš, loš, dobar, veoma dobar i odličan.

Usvojene su slededeće vrednosti za opisni indikator kvaliteta SWQI: SWQI = 0 – 38 veoma loš SWQI = 39 – 72 loš SWQI = 73 – 83 dobar SWQI = 84 – 89 veoma dobar SWQI = 90 – 100 odičan


93

8.4. Zagađujuće supstance u vodi Zagađena voda je ona u kojoj fizički, hemijski i biološki parametri ne odgovaraju

vrednostima koje su propisane za njenu namenu npr za piće, uzgoj ribe, rekreaciju ili ispuštanju u kanalizaciju ili prirodni recipijent. Otpadne vode znači su samo jedna od kategorija voda u kojima se doduše zagađenje podrazumeva, ali i ono mora biti do određenog nivoa suzbijeno pre upuštanja u bilo koji recipijent. Štetan uticaj otpadnih voda ogleda se kroz narušavanje prirodne ravnoteže i promene vrednosti njihovih hemijskih parametara, a time i promene živog sveta koji opstaje u vodenom eko sistemu. narušavanja količine kiseonika u površinskim vodama. Negativan uticaj je višestruk,a ogleda se u toksičnom delovanja pojedinih materija na živi svet, promena ukusa i mirisa, boje, mutnoće, povećana korozivnosti vode,povećanja eutrofikacije vode, porasta temperature. Zagađenje voda dovodi do različitih fizičkih, hemijskih, fizioloških i genetskih promena vodenih organizama koje dovode do narušavanja čitavih vodenih ekosistema.

Zagađujuće materije najvećim delom dospevaju u reke, jezera i mora putem

otpadnih voda, tj. voda koje su korišćene u domaćinstvu, zanatstvu, industriji i poljoprivredi Na koji način pojedine zagađujuće supstance koje sadrži otpadna voda utiču na recipijent, i kakakv je njihov uticaj na recipijent prikazano je u tabeli 8.3.

Tabela 8.3. Uticaji različitih zagađujućih supstanci na recipijent

Zagađujuća supstanca

Uticaj na recipijent

suspendovane čestice

povećana koncentracija suspendovanih čestica u otpadnim vodama mogu dovesti do stvaranja naslaga mulja u kojima nastaju anaerobni uslovi

biorazgradive organske materije

biološka razgradnja ovih organskih materija mikroflorom vode dovodi do smanjenja koncentracije rastvorenog kiseonika u vodi recipijenta i do nastajanja anaerobnih (septičkih) uslova

patogeni organizmi

prenose zarazne bolesti

nutrijenti

nutrijenti azot i fosfor (hranljive materije) neophodni su za rast biljaka. Oni mogu dovesti do nepoželjnog porasta algi i drugih biljaka, a dospevanjem u zemljište mogu zagaditi i podzemne vode

bionerazgradive organske materije

ovde spadaju deterdženti, fenoli, pesticidi, oni obično ostaju nerazgradivi nakon obrade otpadne vode

teški metali uglavnom se nalaze u industrijskim otpadnim vodama, a njihovim uklanjanjem iz vode mogu se ponovo koristiti

rastvorene neorganske materije

obično se nalaze u industrijskim otpadnim vodama, a njihovim uklanjanjem iz vode mogu se ponovo koristiti to su najčešće kalcijum, natrijum i sulfati


94

Uzročnici zagađenja su različiti organski i neorganski polutanti, radioaktivne materije, čvrste materije, toplota itd.

Zagađujuće materije u vodi mogu biti: tipične i specifične. Tipične zagađujuće materije su one koje su najčešće ili stalne, isto kao i kod

zagađivanja vazduha. One se, znači, javljaju nezavisni od vrste proizvodnog objekta. Specifične zagađujuće materije su one hemikalije koje su karakteristične za jedan

proizvodni objekat (fabriku) ili grupu proizvodnih objekata sa istom ili sličnom proizvodnjom.

Druga podela zagađujućih materija bila bi na neorganske i organske materije u

vodi. U otpadnim vodama iz hemijske i metaloprerađivačke industrije nalaze se agresivni i toksični agensi, kao što su: cijanidi, hromne soli, joni teških metala, mineralne kiseline i alkalije, ugljovodonici i mnoge druge specifične zagađujuće materije.

Izvori oganskog zagađenja su prvenstveno naselja i objekti prehrambene industrije

(klanice, šećerane, preada voća i povrća,celuloze i papira itd.) Pošto su organski zagađene, a služe i kao hranjiva podloga, u vodama se javljaju koliformni i drugi patogeni mikroorganizmi, koji u njima žive i razvijaju se. Zbog toga, ovi zagađivači predstavljaju opasnost po ljudsko zdravlje.

8.4.1. Zagađivači vode Najčešći koncentrisani (tačkasti) izvori zagađenja su: 1. Komunalne otpadne vode (urbana naselja) 2. Industrijski objekti otpadne vode sa raznim vrstama štetnih materija u

zavisnosti od vrste industrije: hemijske (bazne i prerađivačke) metalne i metaloprerađivačke prerade ruda prehrambene industrija industrije celuloze i papira tekstilne industrije proizvodnje građevinskog materijala proizvodnje deterdženta i kućne hemije


95

3. Enegetski objekti, zagađenja naftom i derivatima nafte, kao i nuklearna zagađenja koja potiču od:

termoelektrana toplana nuklearnih elektrana prerade nafte prerade uglja hidroenergetskih objekata 4. Poljoprivredni objekti za tov stoke, đubriva, pesticidi i sl. 5. Deponije – smetlišta (uređena, neuređena, planirana i kontrolisana). U komunalnim otpadnim vodama mogu se naći razne organske tečnosti biološkog

porekla, deterdženti, ali i mnoga druga hemijska jedinjenja. Prisustvo zagađujućih, često patogenih materija biološkog porekla u kanalizacionim otpadnim vodama izaziva istu takvu kontaminaciju i površinskih voda u koje se izlivaju.

Atmosferske vode i vode od pranja javnih površina (ulice, trgovi, zelene površine)

spiraju rasute zagađujuće materije i odnose ih u površinske vode. One najčešče sadrže: sulfate, hloride, nitrate, čestice čađi, naftu, ulja, razne otpatke i niz drugih organskih materija.

Industrijske otpadne vode postaju sve veći problem i zbog njih se sve više

zagađuju površinske, a preko njih i podzemne vode. Sastav zagađujućih materija u industrijskim otpadnim vodama zavisi od vrste industrije koja ih ispušta. U njima su prisutni različiti polutanti zavisno od tipa industrije, neorganske i organske materije, u okviru kojih su zastupljeni i vrlo toksični polutanti kao i patogeni organizmi. Kao posebnu vrstu zagađenja treba analizirati rashladne otpadne vode koje dovode do povećanja temperature rečne vode, smanjuju koncentracija kiseonika u vodi, ubrzavaju neke hemijske procese, i utiču na floru i faunu. U narednoj tabeli su date karakteristike otpadnih voda iz pojedinih industrijskih grana. Postupci za uklanjanje polutana će biti prikazani u daljem tekstu.


96

Tabela 8.4. Neke industrijske otpadne vode i postupci prečišćavanja (Stefanović, 2010.)

Industrija

Otpadne vode u odnosu na količinu pro-izvoda za koji se voda koristi

Karakteristike otpadnih voda

Alternative za tretman vode

Mlekare 3 - 30 lit. vode za 1 lit. mleka

visok sadržaj organskih ma-terija-proteina, masti, laktoze

egalizacija, aerobni ili anaerobni biološki tretman

Klanice 9,2 - 17,6 lit. vode za 1 kg mesa

visok sadržaj rastvorenih i suspendovanih organskih materija (proteini, masti), krv i mokraća

izdvajanje na rešetkama, gravitaciona separacija, flotacija, koagulacija i taloženje, biološki tretmani

Konzerviranje voća i povrća

52 lit. vode za 1 kg voća ili povrća

visok sadržaj rastvorenih i suspendovanih organskih prirodnih materija

rešetke, gravitaciona separacija, neutralizacija, biološki tretmani, koagulacija i taloženje

Pivare i destilerije

5 - 20 lit. vode za 1 lit. pića

visok sadržaj rastvorenih i suspendovanih organskih materija

izdvajanje na rešetkama, gravitaciona separacija, aerobni i anaerobni biološki tretman

Proizvodnja lekova

-

visok sadržaj rastvorenih i suspendovanih organskih materija, površinski aktiv-nih jedinjenja i bioloških agenasa

egalizacija, neutralizacija, koagulacija, ekstrakcija rastvarača, gravitaciona separacija, biološki tretman

Organska hemija

-

rastvorene ornanske mate-rije (kiseline, aldehidi, fe-noli) i ulja

gravitaciona separacija, flotacija, neutralizacija, koagulacija, hemijska oksidacija, biološki tretman, adsorpcija

Rafinerije 1-6 m3 vode za 1 tonu proizvoda

fenoli i slobodna emulgo-vana ulja i druge rastvorene materije

gravitaciona separacija, flotacija, neutralizacija, koagulacija, hemijska oksidacija, biološki tretman, adsorpcija

Papir 105-460-m3 za 1 tonu papira

rastvorene i suspendovane organske i neorganske materije

izdvajanje na rešetkama, gravitaciona separacija, biološki tretman, hemijska oksidacija

Plastične mase i smole

-

rastvorene organske ma-terije (kiseline, aldehidi, fenoli), površinski aktivne materije

gravitaciona separacija, flotacija, koagulacija, hemijska oksidacija, ekstrakcija rastvarača, biološki tretman, adsorpcija


97

Najveće štete vodotokovima nanose pogoni: hemijske industrije (oko 20%) crne metalurgije (oko 25%) za proizvodnju celuloze i papira (oko 14%) prehrambene industrije (oko14%) za preradu obojenih metala (oko 8%).

8.5. Prečišćavanje vode Razvojem ljudske zajednice, porastom broja stanovnika i njihovom

koncentracijom u velikim gradovima, količina organskih otpadnih voda se znatno povećala. Njihovim koncentrisanim ispuštanjem u reke, onemogućen je proces samoprečišćavanja i prirodnog biološkog prečišćavanja.

Najznačajniji momenat je u zagađenju voda je počeo razvojem industrije krajem

19. veka od kad čovek sve više koristi vodu, a kao rezultat industrijske proizvodnje, nastaje ne samo organsko, već i hemijsko zagađenje vode.

Otpadna voda je u stvari upotrebljena voda iz naselja i industrije kojoj su

promenjena fizička, hemijska i biološka svojstva i kao takva se ne može koristiti u poljoprivredi niti u druge svrhe.

Sve otpadne vode trebalo bi kroz kanalizacioni sistem dopru do postrojenja za

prečišćavanje otpadnih voda. Izgradnja vodovoda je uticala na količinu otpadne vode, koja se naglo povećala i

koja je putem kanalizacije odvođena u reke tako da je nivo samoprečišćavanja vodotoka bio brzo dosegnut usled čega je proistekla nužnost izgradnje postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda.

Negativni uticaji otpadnih voda na vodene eko sisteme ogledaju se kroz: narušavanje količine kiseonika u površinskim vodama toksično delovanje pojedinih materija na živi svet promenu ukusa i mirisa vode promenu boje i mutnoće vode povećanje korozivnosti vode povećanje eutrofikacije vode porast temperature zagađenje zemljišta, a preko toga i podzemnih voda Da bi se uspešno upravljalo otpadnim vodama, neophodno je poznavati njihovu

prirodu i količinu. Otpadne vode industrije mogu se klasifikovati kao:


98

rashladne vode koje nastaju pri hlađenju aparata i pogonskih agregata, procesne ili tehnološke vode koje nastaju neposrednim korišćenjem vode u

tehnološkim operacijama, sanitarne ili fekalne vode koje nastaju u procesima rastvaranja, ekstrakcije,

apsorpcije, za pranje i slično i atmosferske ili slivne. Pokazatelji stanja u kom se nalaze otpadne vode su različiti fizičko - hemijski i

biološki parametri koji se određuju standardnim metodama. Kao glavni pokazatelji mogu se navesti: krupni (površinski) otpaci, materije mineralnog porekla, mikroorganizmi, hranjive (biogene) soli, postojane (perzistentne) materije, otrovne materije, radioaktivne materije, rastvoreni gasovi i povišena temperatura vode.

8.5.1. Prirodno prečišćavanje otpadnih voda Prirodno prečišćavanje otpadnih voda ili samoprečišćavanje, predstavlja niz

procesa koji dovode do umanjenja sadržaja zagađujućih materija u vodi, a koji se odvija spontano u prirodnoj vodi pod uticajem različitih činilaca, usled čega dolazi do transformacije zagađujućih materija u druge oblike koji ne deluju štetno na žive organizme.

Sposobnost samoprečišćavanja obično nije jednaka za sve vode u prirodi. Bitno je

da se dozvoljeni sadržaj zagađujućih materija u otpadnoj vodi, utvrđen pri ispuštanju otpadne vode u jedan recipijent, ne sme primenjivati u slučaju kada se otpadna voda ispušta u drugi recipijent.

Procesi samoprečišćavanja su međusobno povezani i mogu se posmatrati kao

biološki i fizičko- hemijski procesi. Biološki procesi, se odvijaju pod dejstvom svih organizama koji žive u vodi pri

čemu se uklanjaju otpadni materijali iz vode, a organizmi ih koriste za svoju ishranu. Fizičko-hemijski i hemijski procesi se odvijaju u prirodnim vodama. Među njima

se razlikuju: oksidacija agenasa u vodi koja dovodi do smanjenja kiseonika u vodi; hidroliza čiji su produkti uglavnom neškodljive materije ali mogu dovesti i do građenja toksičnih produkata; procesi sorpcije kod kojih vezivanja na zrncima čvrstih materijala dovode do smanjenja zagađenja vode ali taloženjem ovih zrnaca dolazi do povećanja sadržaja zagađujućih materija u mulju (mada se deo ovih materija mikrobiološkim procesima, aerobnim i anaerobnim, može tokom vremena smanjiti; procesi jonske izmene, pri čemu neorganski materijali, soli i minerali imaju ulogu izmenjivača jona. Prisutne kiseline u vodi se vremenom neutrališu zbog reakcije sa karbonatnim jedinjenjima rastvorenim u vodi ili sa čvrstim supstancama što dovodi do povecanja tvrdoće vode. Alkalije u vodi se takode vremenom neutrališu, pri čemu se deo neutrališe reakcijom sa CO2 rastvorenim u vodi, gradeci karbonate i bikarbonate, a deo se utroši na procese hidrolize ili građenje teškorastvornih hidroksida.


99

8.5.2. Metode prečišćavanja otpadnih voda Metode uklanjanja otpadnih materija iz vode mogu da se podele na osnovu tipa

procesa,veličine čestica koje se uklanjaju ili na osnovu stepena transformacije koji se pimenjuje nad tretiranom materijom.

Najopštija podela metoda bi bila na mehaničke, fizičko hemijske,hemijske i biološke metode. U okviru svake od navedenih kategorija može se izvršiti dalja podela:

1. Mehaničko prečišćavanje mešanje otpadne vode, grubo ceđenje, uklanjanje vlakana, odstranjivanje čvrstih čestica taloženjem (sedimentacijom), odvajanje čvrstih čestica pomoću hidrociklona, odvajanje čestica centrifugiranjem i odvajanje čestica filtracijom. 2. Fizičko-hemijsko prečišćavanje koagulacija i flokulacija, prečišćavanje vode flotacijom, prečišćavanje ekstrakijom, prečišćavanje vode adsorpcijom i prečišćavanje vode jonskom izmenom. 3. Hemijsko prečišćavanje prečišćavanje vode hemijskim taloženjem, neutralizacija otpadnih voda, redukcija oksidacionih agenasa, oksidacija hemijskih agenasa i aeracija vode. 4. Biološko prečišćavanje aerobno (uz prisustvo kiseonika) anaerobno (bez prisustva kiseonika). Svaka od ovih metoda pogodna je za uklanjanje samo zagađujućih čestica samo

određene veličine .S tim u vezi moguće je analizirati sledeću podelu: Grubo dispergovane čestice, uklanjaju se pomoći: rešetki, sita, taložnika,

centrifugom, hidrociklonima Koloidne, suspendovane materije uklanjaju se: koagulacijom, flokulacijom,

flotacijom, biološkom oksidacijom, filtracijom, elektro-hemijskim metodama


100

Rastvorne materije uklanjaju se: koagulacijom, flokulacijom, flotacijom, aeracijom, oksidacijom, dezinfekcijom, adsorpcijom, jonskom izmenom, membranskim procesima, biološkim tretmanom i elektrohemijskim metodama

Regenerativne metode prečišćavanja, pri čemu se praktično ne menja hemijska struktura zagađujućih materija (ekstrakcija, evaporacija, jonska izmena i druge)

Destruktivne metode prečišćavanja otpadnih voda zasnovane su na značajnim promenama hemijske strukture zagađujućih materija, što omogućava njihovu transformaciju u manje složena ili netoksična jedinjenja (biološko prečišćavanje i mnoge hemijske metode).

Generalno izbor metode zavisi od vrste zagađenja i stepena prečišćavanja koji se

želi postići. 8.5.3. Mehanički postupci prečišćavanja otpadnih voda Mehanički postupci prečišćavanja se zasnivaju na fizičkim osobinama vode i

nečistoće (razlike u obliku, masi, težini, specifičnoj masi) i na delovanje fizičkih sila (gravitacija, pritisak).Na ovaj način prvenstveno se mogu uklanjati suspendovane čestice, grube primese, inertan materijal i jedan deo biološki razgradivih sastojaka iz otpadne vode.

U daljem tekstu će biti opisane neke najčešćih metoda prečišćavanja koje spadaju

u mehaničke postupke. Rešetke Koriste se za uklanjanje najgrubljeg i grubog materijala kao i plivajuće ili lebdeće

predmete iz otpadnih voda. Njihova funkcija je da štite uređaje i cevovode od oštećenja i zagušenja i da olakšaju dalji tretman otpadne vode. Sastoje se od čeličnih šipki, pravougaonog ili kružnog poprečnog preseka koje se postavljaju u kanal na jednakom međusobnom razmaku sa veličinom otvora od 3 do 50 mm, a debljina šipki je 5 - 10 mm pod nagibom 30o - 60o (Slika 8.6).

U odosu na konstrukciona rešenja rešetke mogu biti: kose i vertikalne pokretne i nepokretne, sa ručnim ili mehaničkim (automatskim) čišćenjem, sa drobljenjem nanosa.


101

Slika 8.6. Rešetke za mehaničko čišćenje

Čišćenje rešetki se obavlja ručno ili mehanički pomoću različitih uređaja npr. radi uklanjanja zadržanih otpadaka između šipki rešetke kreću se zubci mehaničke grabulje, koje pokreće elektromotor.

Sita Sita se koriste za uklanjanje suspendovanog i plivajućeg materijala dimenzija do

nekoliko milimetara. Postavljaju se u fabrikama da bi se uklonili delovi ne prerađenih sirovina ili proizvoda i time smanjili gubitci u proizvodnji. Mogu biti različite konstrukcije: nagnuta fiksirana ploča, rotirajuće valjkasto sito, pločasta sita na bezkonačnom lancu. Delom su uronjena u vodu i pokretna tako da se sa sita koji viri izvan vode uklanja nakupljeni materijal.


102

Usitnjivači (kominutori) Usitnjavanje otpadne materije je proces koji ili potpuno zamjenjuje rešetanje ili se

primjenjuje nakon prolaska otpadne vode kroz grubu rešetku.Krupne otpadne materije usitne se i iseku u čestice veličine 3 do 8 mm i odvode dalje na prečišćavanje bez opasnosti od začepljenja pumpi i drugih delova uređaja

Hvatači peska – peskolovi Pod pojmom „pesak“ smatraju se suspendovane čestice inertnog –

bionerazgradivog materijala Tu spadaju: pesak, šljunak, zemlja, šljaka, pepeo i sl. Postavljaju se nakon grubih rešetki. Peskolovi se prave kao taložnici, spremnici u kojima se smanjuje brzina vode i tako omogućava taloženje zrnastih čestica vode.Brzina strujanja vode kroz peskolov je oko 0,3 m/s s obzirom da se pri ovoj brzini se istalože samo čestice peska veće od 0,25 mm. Istaloženi pesak može da sadrži i do 50% pa i više biorazgradivog organskog materijala. Ukoliko se talog ne spaljuje, mora se prečistiti i oprati pre odlaganja da ne bi došlo do biološkog raspadanja organskog materijala.

Taložnici Ovi uređaji se primenjuje kod mehaničkog prečišćavanja za izdvajanje peska i

ostalih krupnijih i lako taložnih čestica mineralnog porekla i krupnih kapi ulja, suspendovanih čestica i bioliških flokula iz otpadnih voda. Princip taložnika je da se iz otpadnih voda pod dejstvom gravitacije izdvajaju čestice veće gustine od vode i dimenzije veće od 10-5 cm.

Taložnici u zavisnosti od toka tečnosti mogu biti: horizontalni, vertikalni i

radijalni i oni su prikazani na slici 8.7. Otpadna voda sa čvrstim česticama ulazi u taložnik kroz otvor i prolazi između

zida i usmerivača. Sve teže čestice se istalože, a lakše čestice sa strujom vode izlaze kroz izlazni otvor. Odvođenje mulja iz taložnika vrši se muljnim pumpama. U taložniku se nalazi zgrtnjač mulja ili grabulje koje potiskuju mulj sa cele površine dna prema konusnom udubljenju gde se nalaze usisne pumpe.

Uklanjanje masti i ulja Ulja i masti se iz vode se uklanjanju usporavanjem toka vode čime se omogućava

njihovo isplivavanje na površinu, sa koje se skupljaju na pogodan način. Za separaciju mineralnih ulja može da se koristi taložnik. Tada se zgrtači kreću kružno i to po površini tečnosti u smeru kretanja tečnosti, a po dnu u suprotnom smeru. Zgrtač koji se kreće po površini tečnosti usmerava plivajući sloj ulja prema izlazu iz taložnika gde je skimer koji ulje odvodi iz uređaja (Slika 8.8).


103

Izdvojeno ulje iz otpadnih voda npr naftne industrije se vraća u proces proizvodnje, kao sekundarna sirovina. Izdvojene masnoće se mogu spaliti, zakopati ili ukoliko su biorazgradive mogu se biološki obraditi.

U zimskom periodu neke uljne faze, dizeli, mazuti i nafta očvršćavanja na površini

tečnosti, pa taložnici koji služe za separaciju mineralnih ulja, često zahtevaju dodatnu opremu za zagrevanje površine tečnosti.

a

b

c

Slika 8.7. a) Vertikalni taložnik; b) Horizontalni taložni; c) Radijalni taložnik.


104

Slika 8.8. Taložnik za prečiščavanje zauljenih otpadnih voda Filtracija Filtracija je metoda separacije (odvajanja) čvrsto-tečnih sistema kroz porozan sloj,

pri čemu se čvrste čestice zadržavaju na površini filtracionog materijala. Filtri u zavisnosti od vrste filtracionog materijala mogu biti: peščani filtri dijatomejski filtri membranski filtri mikrocediljke Na slici 8.9 su prikazani otvoreni i zatvoreni peščani filtri. Otvoreni filtri koji se

se koriste u vodovodskim postrojenjima velikog kapaciteta i mogu biti spori ili brzi.

a) b)

Slika 8.9. a)Brzi otvoreni peščani filtar; b) Zatvoreni peščani filtar (Milanko, 2010)

Filtracioni sloj u otvorenim filtrima se sastoji od drenažnog sloja šjunka ili

tucanika (visina sloja 0,3 - 0,4 m) i sloja finog peska dimenzija 0,3 - 1 mm (visina


105

sloja 0,8 - 2 m). Najčešće su pravougaoni betonski ili zidani bazeni ukopani u zemljište, čija je površina i do 0,5 - 1,5 hektara.

Zatvoreni peščani filtri rade pod pritiskom, pa im je kapacitet znatno veći.

Filtracioni sloj se sastoji od nekoliko slojeva šljunka i peska, sa završnim slojem 1 - 3 m finog peska čije su čestice 1 - 2 mm. Brzina filtracije vode je 3.5 - 18 m/h.


106

8.5.4. Fizičko-hemijske metode prečišćavanja otpadnih voda Flotacija Flotacija je složen fizičko-hemijski proces uklanjanja suspendovanih, koloidnih i

delom rastvorenih materija, malih specifičnih masa i emulgovanog ulja uduvavanjem vazduha.

Vazduh se preko ventila uvodi u flotacioni tank, gde se pod povišenim pritiskom oslobađa u vidu vrlo sitnih mehurića, na koje se „lepe“ suspendovane čestice pri čemu one postaju prividno lakše od vode i isplivavaju na površinu tečnosti u vidu flotacionog mulja ili pene. Sa površine tečnosti flotacioni mulj ili pena se kontinualno skuplja i odvodi skimerima.

Prema načinu stvaranja mehurića flotacija može biti: 1. flotacija sa mehanički dispergovanim vazduhom i 2. flotacija sa rastvorenim vazduhom. Kod flotacije sa mehanički dispergovanim vazduhom mehurići veći od 1 mm

stvaraju se uduvavanjem vazduha kroz osovinu propelerske mešalice koja dodatno smanjuje mehuriće vazduha ili uduvavanjem vazduha kroz difuzere.

Kod flotacije sa rastvorenim vazduhom, mehuri vazduha 20 – 100 m se formiraju

na osnovu promene pritiska iznad vodene struje koja je predhodno zasićena. U praksi se najčešće koristi flotacija sa vazduhom rastvorenim pod pritiskom

(Slika 8.10).

Slika 8.10. Skica uređaja za prečišcavanje vode flotacijom (kompresioni postupak)


107

Flotacija ima široku primenu u tretmanu otpadnih voda. Primenjuje se za efikasno smanjenje ukupnog organskog opterećenja, za uklanjanje metala, fenola, površinski aktivnih materija koje formiraju bogatu i stabilnu penu. Flotacijom se obrađuju otpadne vode metaloprerađivačke industrije, industrije celuloze i papira, valjaonice čelika, prerade mesa, zauljene vode.

Koagulacija i flokulacija Koagulacija je fizičko-hemijski proces uklanjanja suspendovanih koloidnih

materija primenom koagulanta, pri čemu se one talože, odnosno to je proces koji vezuje čestice u krupnije flokule. Na ovaj način se uklanjaju: mutnoća, organske supstance, bakterije, alge, boja, organska jedinjenja, oksidisano gvožđe i mangan, kalcijum-karbonat i čestice gline pogotovo onih čija je gustina samo neznatno veća od gustine vode.

Udruživanje koloidnih čestica se odigrava u dve odvojene faze: prva faza: savladavanje napona odbijanja između čestica, u meri koja je

potrebna da one postanu destabilizovane, druga faza: ostvarivanje kontakta između tako destabilizovanih čestica kako

bi došlo do njihovog udruživanja (aglomeracije). Sredstva za koagulaciju su najčešće: aluminijum-sulfat (Al2(SO2)3; gvožđe(II)-

sulfat (FeSO4), gvožđe(III)-hlorid (FeCl3). Flokulacija je proces agregacije u kojem se kao dopunski efekat javlja kontakt

između čestica posredstvom flokulant,odnosno dve ili više čestica se vezuju za flokulant. Kao flokulanti se koriste makromolekuli dugačkih lanaca, najčešće polielektroliti, a to su obično organske materije, neke vrste celuloze, skrob, polietileni, poliamidi i dr., a od neorganskih materija se koristi silicijumova kiselina, koja gradi polimerne molekule. Aglomerirane čestice se iz vode mogu odstraniti nekom od fizičkih metoda prečišćavanja

Prečišćavanje vode adsorpcijom Adsorpcija i jonska izmena dele toliko zajedničkih karakteristika u vezi sa

primenom procesa da se one često zajedno primenjuju kao procesi sorpcije za jedinstven tretman. Ovi procesi podrazumevaju prenos, a kao rezultat ravnotežnu distribuciju, jedne ili više rastvorenih materija između tečne faze i čestica adsorbera. Selektivnost jednog sorbenta prema više rastvorenih materija omogućava izdvajanje više rastvorenih supstanci iz tečne faze ili razdvajanje rastvorenih supstanci međusobno.

Adsorpcija uključuje, u principu, akumulaciju rastvorenih molekula na granici

različitih faza, gasovito – čvrsto (u slučaju prečišćavanja vazduha) i tečno – čvrsto (u slučaju prečišćavanja vode). Supstance koje se koriste kao adsorbenti imaju često


108

fizicki i/ili hemijski heterogene površine. Adsorbensi mogu biti prirodni ili sintetički materijali, najčešće amorfne ili mikrokristalne strukture.

Jedan od načina prečišćavanja je da se adsorbens dodaje u vodu iz pravca

suprotnog kretanju vode.Time se postiže da voda na ulasku u toranj za precišcavanje prvo dolazi u kontakt sa adsorbensom na kome su vec adsorbovana odredene kolicine supstanci koje treba ukloniti. Pri daljem kretanju voda dolazi u kontakt sa adsorbensom koji ima sve manju i manju kolicinu adsorbovanih supstanci, da bi pri kraju tornja, a pred ispuštanje iz njega, došla u kontakt sa potpuno cistim adsorbensom, koji će se ukloniti i zadnje kolicine zagadujucih supstanci. Jedno od najpoznatijih adsorpcionih sredstava je aktivni ugalj.

Adsorbensi koji se široko koriste i koji imaju pristupačnu cenu su aktivni ugalj,

molekulska sita, silika gel i glinica. Aktivni ugalj, kao i druga adsorpciona sredstva, prvenstveno sinteticka,

podvrgavaju se regeneraciji, tj. desorpciji adsorbovanih supstanci. Regeneracija aktivnog uglja se obavlja ili termičkim postupkom, zagrevanjem aktivnog uglja na 800°C u posebnoj peći sa regulisanim sastavom atmosfere ili desorpcijom adsorbovanih supstanci na aktivnom uglju pomoću organskih rastvarača.

Prečišćavanje vode jonskom izmenom Metoda jonske izmene koristi se za precišcavanje vode od elektrolita. Kao i

prečišcavanje adsorpcijom, ova metoda služi za uklanjanje niskih koncentracija jona koji predstavljaju izrazito štetne zagadujuće supstance kao i za dobijanje meke vode tj. vode oslobođene mineralnih soli.

Proces precišcavanja vode jonskom izmenom vrši se korišcenjem kolona (Slika 8.11).

a) b)

Slika 8.11. a) Skica tornja za prečišćavanje vode jonskom izmenom, b) Postrojenje sa jonskim izmenjivačem (Milanko, Tehnološki procesi proizvodnje, 2010.)


109

Jonska izmena se najčešće realizuje kroz čvrste polimerne materijale, gelove ili porozne materijale. Kod jonske izmene, pozitivno naelektrisanje čestice ili negativno naelektrisane čestice iz tečnosti (obično iz vodenog rastvora) menjaju se drugačijim česticama istog naelektrisanja iz čvrste faze.

Katjonski jonski izmenjivači su najčešće smole koje sadrže katjonske grupe iz

kiselina baziranih na sumporu. Smole za anjonsku izmenu najčešće uključuju amonijum grupu ili druge amino grupe. Većina jonoizmenjivača koji se komercijalno koriste su na bazi sintetičkih smola (kao stiropor) ili su materijali formirani od aktivnih monomera (npr. amina, ili fenola). Prirodni zeoliti su bili prvi jonoizmenjivački matreijali, a prirodni i sintetički zeoliti su i danas u upotrebi.

Regeneracija jonoizmenjivaca u najvecem broju slucajeva vrši se, sa rastvorima

HCl (katjonskog izmenjivača) i NaOH (anjonskog izmenjivača).


110

8.5.5. Hemijsko prečišćavanje otpadnih voda Hemijsko prečišćavanje otpadnih voda je proces u kojima se prečišćavanje obavlja

uzrokovanjem određenih hemijskih reakcija. Neutralizacija otpadnih voda Otpadne vode često sadrže kisele i bazne sastojke u količinama koje se ne bi

smele ispuštati u prirodne vodene ekosisteme. Dozvoljeno je ispuštanje otpadnih voda s vrednošću pH od 6 do 9.

Neutralizacija se vrši se mešanjem otpadnih voda iz različitih pogona, odnosno

mešanjem kiselih i baznih otpadnih voda. Druga je mogućnost dodavanjem reagensa, na primer natrium-hidroksida u kisele vode, ili sumporne kiseline u bazne vode.

Izbor reagensa i količina utvrđuje se eksperimentalno. Na ulaz, u sistem za prečišćavanje, otpadne vode mogu dolaziti iz više izvora, pa

se sastav vode ujednačava mešanjem.Otpadne vode se najčešće mešaju u velikoj posudi, kadi u koju se uduvava vazduh. Mehuri vazduha mešaju tečnost radi homogenizacije.

Ako se neutralizacija kiselih vod vrši filtracijom kroz kroz porozan sloj koji sadrži

karbonatne materijale kao što su krecnjak, mermer, dolomit, magnezit odigrava se sledeća reakcija:

CaCO3 + HCl→CaCl2 + H2O +CO2

Neutralizacija alkalnih otpadnih voda vrši se prakticno po postupku kao i za kisele otpadne vode, koji je predhodno opisan, samo se u ovom slucaju kao reaktivi koriste rastvori kiselina.Narednog reakcijom je prikazana neutralizacija alkalnih voda sa natrijum –hidoksidom uz pomoć CO2.

NaOH + CO2 →NaHCO3

Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O Pri procesima neutralizacije obicno se dobijaju vode sa povecanim sadržajem

elektrolita. Da li ce se one dalje precišcavati ili ne zavisi od vrste prisutnih elektrolita, njihove ukupne koncentracije i namene ove vode.

Redukcija oksidacionih agenasa Udaljavanje kiseonika kao oksidacionog agensa iz vode vezano je za specificne

slucajeve kao što je na primer njegovo udaljavanje iz vode za napajanje postrojenja, gde njegovo prisustvo ubrzava koroziju metala. Drugi oksidacioni agensi,sa jacom


111

oksidacionom moci od kiseonika, prisutni u otpadnim vodama dovode do reakcija sa izrazito nepovoljnim delovanjem. Kao na primer kalijum dihromat (K2Cr2O7), koji se u industriji koristi kao oksidacioni agens, a takođe i u kupatilima za hromiranje. Za redukciju oksidacionih agenasa u najvećembroju slučajeva koristi se Na2SO3 i NaHSO3. Pored njih za redukciju dihromata mogu da se upotrebe i soli dvovalentnog gvožda. Proces redukcije dihromata odvija se po jednacini:

H2Cr2O7 + 3 NaHSO3 + 3 H2SO4 →Cr2 (SO4)3 + 3 NaHSO4 + 4H2O

Redukcijom dihromata nastaju jedinjenja trovalentnog hroma koja su manje

toksicna od dihromata, međutim i ona se moraju ukloniti jer su slicne toksicnosti kao i ostaliteški metali. Iz tog razloga nakon redukcije dihromata, Cr3+ joni se uklanjaju hemijskim taloženjem, dejstvom alkalija, pri cemu nastaje teško rastvorni hidroksid trovalentnoghroma Cr(OH)3 koji se uklanja iz vode kao i ostali hidroksidi. Nakon njegovog odvajanja potrebno je izvršiti neutralizaciju vode.

Oksidacija hemijskim agensima Unošenje oksidacionih agenasa u vodu ima dvostruki cilj. Prvi je da se putem

oksidacije razgrade zagađujuce supstance ili prevedu u manje toksične agense, a drugi je uništavanje mikroorganizama, tj. dezinfekcija vode. Kao oksidacioni agensi koriste se obicno hlor, hlordioksid (ClO2), natrijum - hipohlorid (NaOCl), ozon (O3), kalijum - permanganat, kiseonik kao i neki drugi agensi. Koji će od ovih agenasa biti upotrebljen zavisi od supstanci koje treba oksidisati, sastava otpadnih voda i niza drugih uslova, od kojih je i cena reagensa uvek prisutna. Pored toga, važno je da ne nastaju sporedni produkti, koje takođe treba uklanjati, kao i da produkt redukcije samog oksidacionog agensa nije onaj koga treba posebno uklanjati. Od svih oksidacionih agenasa danas se najviše upotrebljava hlor.

8.5.6. Biološko prečišćavanje otpadnih voda Biološki prečišćavanje se zasniva na biološkoj obradi otpadnih materija, pomoću

mikroorganizama koji otpadni materijal konvertuju u biomasu i energiju. Kao rezultat biološkog prečišćavanja je stabilna otpadna voda, kod koje je smanjen BPK i broj bakterija, a organska materija je mineralizovana do stabilnih jedinjenja.

Biološka obrada vode odvija se kao sekundarno prečišćavanje, posle mehaničkog

prečišćavanja, ali se može pojaviti i kao nezavistan postupak. Ovo prečišćavanje se zasniva u stvari na aktivnosti kompleksne mikroflore, koja

koristi organske i neke neorganske materije za svoj životni ciklus, kao hranu i time prečiščava otpadnu vodu. Sposobnost mikroorganizama da oksidišu organsku materiju ostvaruje se uz pomoć enzima koje sami proizvode. Enzimi su katalizatori određenih reakcija.


112

Prečišćavanje se vrši propušanjem otpadne vode preko veštačkih ili prirodnih filtera, upotrebom aktivnog mulja i aeracijom otpadne vode.

U toku biološke obrade mikroorganizmi deo organske materije oksidišu u procesu

sinteze, obrazujući biomasu odnosno aktivni mulj, a drugi deo prelazi u produkte oksidacije gradeći ugljendioksid, vodu, nitrate. Biološki procesi prečišćavanja voda odvijaju se uz pomoć mikroorganizama i mogu biti aerobni uz prisustvo vazduha i anaerobni bez prisustva vazduha. Postupci se odvijaju kontinualno, jer se mikroorganizmi razvijaju i razmnožavaju kontinualno.

Aerobno prečišćavanje otpadne vode Aerobno prečišćavanje primenjuje se u obradi otpadne vode sa malom i srednjom

koncentracijom organskog zagađenja. Potrebno je obezbediti dovoljnu količinu kiseonika, odnosno ostvariti veliku površinu kontakta između vode i vazduha. Aerobno prečišćavanje se može odvijati na dva načina:

1. sa suspendovanom mikroflorom (sa aktivnim muljem), a postupci mogu biti: sa aktivnim muljem u bioaeracionim bazenima, u aerisanim lagunama (biološkim lagunama) i u aerobnim plitkim jezerima (biološkim veštačkim jezerima). 2. sa imobilisanom mikroflorom na inertnom nosaču (biološka filtracija) Osnovna reakcija pri biohemijskom prečišćavanju, koja se ostvaruje pri aktivnosti

populacije bakterija, gljivica i drugih mikroorganizama je:

organske materije + kiseonik CO2 + H2O U nastavku teksta će biti prikazano prečišćavaje vode sa aktivnim muljem (Slika

8.12).

Slika 8.12. Šema postupka razgradnje sa aktivnim muljem


113

Aktivni mulj, su lebdeće pahulje od svetle do tamnosmeđe boje, koje se sastoje od velikog broja flokulisanih ćelija mikroorganizama i određenih organskih i neorganskih materija.

Mikroorganizmi, uglavnom bakterije, protozoe i metozoe nalaze se na želatinoznim pahuljicama mulja u bazenu za aeraciju, gde se uz pomoć kiseonika u procesu metabolizma mikroorganizama obezbeđuje razgradnja supstrata (organskog zagađenja).

Prokapni filtri Kod prokapnih biofiltra, otpadna voda se ravnomerno raspršuje po gornjoj

površini sloja hranljive podloge i struju kroz njega. Koncentracija biomase je 2 - 100 g/dm3 otpadne vode, dok je debljina biofilma od 20 m do 12 mm. Kod prokapnog biofiltra se ne koristi dodatna aeracija (Slika 8.13).

Slika 8.13. Prokapni biofiltar Rotirajući biološki kontaktor – biodisk Rotirajući biološki kontaktor ili biodisk je aerobni biofiltar sa rotirajućim

perforiranim diskovima koji služe kao nosači imobilisane mikroflore, hranljive podloge. Diskovi su postavljeni na malom rastrojanju koji su do polovine uronjeni u otpadnu vodu, rotiraju malom brzinom, a kiseonik iz vazduha dolazi do biofilma. Debljina biofilma je 0,5 – 4 mm, dok je debljina aktivnog sloja kao i kod prokopnog filtra 50 – 70 m. Koncentracija biomase je 10 – 20 g/dm3 (Slika 8.14).

Slika 8.14. Rotirajući biološki kontaktor


114

Anaerobno prečišćavanje Anaerobni proces prečišćavanja otpadnih voda zasnovan je na metanskom vrenju

organskog zagađenja otpadnih voda, bez prisustva kiseonika. Ovaj proces podnosi veće koncentracije organskih zagađenja, pa se koristi u biološkom prečišćavanju jako zagađenih, najčešće industrijskih otpadnih voda.

Proces anaerobnog prečišćavanja vrši se u sredini u kojoj je pH-vrednosti 6 - 8, pri

čemu vrednost 7 odgovara optimalnoj aktivnosti. Anaerobno prečišćavanje vrši sa prema reakciji:

Organska materija + H2O bakterije anaerobne CH4 + CO2 + nova biomasa + H2S +

toplota Anaerobno prečišćavanje vode koristi se za: smanjenje zagađujućih komponenata u otpadnim vodama, eliminaciju patogenih mikroorganizama, dobijanje đubriva (ili goriva) od čvrstog ostatka iz procesa i dobijanje biogasa kao energenta. Metansko vrenje se odigrava u tri faze sa tri glavne grupe bakterija i to: 1. Hidroliza – acidogeneza, zasniva se na razlaganju složenih organskih

jedinjenja biopolimera (ugljeni hidrati, lipidi, proteini) i sintetskih polimera, pri čemu ih acidogene bakterije prevode u sastojke koji mogu da fermetišu organske kiseline, alkohole, amonijak, ugljendioksid i vodonik.

2. Acetogeneza, je faza u kojoj acetogene bakterije metabolišu proizvode

acidogeneze, organske kiseline i alkohole i prevode u prekursore metana (acetat, ugljenmonoksid i vodonik) i na taj način ih pripremaju metanogenim bakterijama koje ne mogu direktno da ih koriste.

3. Metanogeneza, je proces pri kojem metanogene bakterije (anaerobne

bakterije) stvaraju metan iz metanogenih supstrata. Oko 70% metana nastaje iz acetata a ostalo iz ugljendioksida i vodonika.

Većina otpadne vode koja se tretira anaerobnim postupkom u digestorima su

tečnosti sa 2 - 6 % čvrstih materija. Vreme zadržavanja čvrstih materija je uglavnom 10 - 30 dana.


115

9. ZEMLJIŠTE KAO MEDIJUM ŽIVOTNE SREDINE

Od pojave čoveka na zemlji pa do današnjih dana zemljište je bilo, a sigurno će i

ostati, osnovni resurs proizvodnje hrane. Zemljište je i uslov opstanka ne samo čoveka već i mnogih drugih organizama na Zemlji. Između zemljišta i drugih životnih sfera postoji dinamička ravnoteža, koja stvara uslove za opstanak živog sveta.

Voda i vazduh spadaju u obnovljive prirodne resurse, međutim za zemljište se

može reći da se ubraja u uslovno obnovljive resurse pa čak i neobnovljivo prirodno bogatstvo, s obzirom na ograničenu ukupnu količinu i izuzetno spor i dugotrajan proces nastajanja i razvoja, kao i neprekidno zagađivanje i neracionalno korišćenje od strane čoveka. Ukoliko se zemljište racionalno iskorišćava i pri tom se podstiče njegovo prirodno obnavljanje ono može biti obnovljivi resurs, međutim jednom uništeno zemljište, obnavlja se sporo, tokom geoloških epoha, te se može smatrati potpuno izgubljenim i neobnovljivim. Proces gubljenja zemljišta teče sporo, a posledice se najčešće manifestuju posle niza godina, kada više i nema uslova za revitalizaciju ovakvih površina.

9.1. Sastav i osobine zemljišta

Zemljište je tanak rastresiti površinski sloj zemljine kore nastao dugotrajnim

uzajamnim delovanjem geološke podloge, klime i živih bića (biljaka, životinja, mikroorganizama i čoveka, koji je u poslednje vreme postao dominantan činilac promena i stvaranja zemljišta). U sastav zemljišta ulaze organska i neorganska materija, voda i gasovi, koji su u stanju dinamičke ravnoteže. Znači, zemljište predstavlja polifazni sistem koji se sastoji od čvrste, tečne i gasovite faze i živih organizama. Čvrstu fazu čine mnogi minerali, tečnu fazu čine voda sa rastvorenim razlilčitim materijama, gasovitu čine vazduh sa svojim sastojcima, dok žive organizme predstavljaju mikroorganizmi, kao i svi drugi organizmi.

Osnovni faktori koji određuju sastav zemljišta su: stene od kojih je zemljište

nastalo odnosno njihov hemijski i mineraloški sastav, klima (padavine, temperatura i vetar), živi organizmi kao značajan činilac koji utiče na degradaciju primarnih stena ili mladih zemljišta i vreme kao važan faktor u procesu stvaranja zemljišta. Takođe, u poslednje vreme među faktore koji utiču na stvaranje i osobine zemljišta spada i čovekova aktvinost.

Na osnovu predhodnog rečenog, zaključujemo da po hemijskom sastavu zemljište

predstavlja smešu neorganskih materija u obliku minerala (npr. silikati, karbonati, oksidi, fosfati, sulfidi, sulfati, halogenidi i dr.) i organske materije (biljnog i životinjskog porekla kao npr. humus), i upravo njihov međusobni odnos određuje fizičke i hemijske osobine zemljišta.


116

Od značajnijih fizičkih osobina zemljišta mogu se izdvojiti sledeće osobine: tekstura zemljišta, njegova struktura, poroznost, propustljivost i sadržaj vode u zemljištu. Tekstura zemljišta predstavlja distribuciju veličina čestica gline, mulja i peska u određenom ispitivanom uzorku. Struktura zemljišta odnosi se na agregaciju primarnih čestica peska, praha i gline u sekundarne agregate koji se nazivaju strukturni agregati. Osnovni parametri koji utiču na kvalitet strukture zemljišta su stepen strukturnosti (razlika između kohezije unutar agregata i adhezije između agregata), tip strukture tj. veličina, oblik i karakter površine zemljišta i stabilnost agregata. Poroznost zemljišta podrazumeva prisustvo pukotina, šupljina odnosno pora u uzorku zemljišta. Propustljivost zemljišta se još može nazvati i permeabilnost zemljišta koja predstavlja sposobnost zemljišta da kroz svoje pore, pukotine i šupljine propušta gasovitu i tečni fazu. Voda u zemljištu jeste osnovni rastvarač mineralnih i organskih materija prisutnih u zemljištu i na taj način utiče na transport zagađujućih materija kroz zemljište.

U osnovne hemijske osobine zemljišta ubrajaju se pH vrednost, sadržaj

kalcijum – karbonata (CaCO3), sadržaj humusa, sadržaj mikroelementa, sadržaj zagađujućih materija kao što su npr. određeni metali, PCB-i, ugljovodonici i dr. pH vrednost zemljišta zavisi od prirode usitnjene matične stene, ali i od tipa vegetacije. Vrednost pH u zemljištu utiče direktno na pH vrednost ćelijskog soka i indirektno na pristupačnost hranljivih materija za biljke, aktivnost i sastav mikroorganizama u zemljištu i u skladu sa različitim vrednostima pH vrednosti zemljišta u Tabeli 9.1. su date klase zemljišta.

Tabela 9.1. Klase zemljišta prema pH vrednosti zemljišta

pH vrednost zemljišta Jako kiselo < 4,5

Kiselo 4,51 – 5,5 Slabo kiselo 5,51 – 6,5 Neutralno 6,51 – 7,2

Bazno 7,21 – 8,20 Jako bazno > 8,21

Sadržaj kalcijum – karbonata (CaCO3) je veoma bitan za mnoge fizičke i

hemijske osobine zemljišta kao npr. u stvaranju strukturnih agregata, u ishrani biljaka, zatim CaCO3 omogućava dobru pufernu sposobnost zemljišta. Sadržaj humusa je važan za kontrolu plodnosti zemljišta i zbog njegovih višestruko pozitivnih funkcija u zemljištu. Humus je izvor neophodnih elemenata za ishranu biljaka. Makroelement fosfor spada u grupu neophodnih makrohranljivih, konstitucionih elemenata, jer bitno utiče na cvetanje i


117

oplodnju biljaka. Kalijum spada u grupu neophodnih makrohranljivih elemenata čija je fiziološka uloga da neutralizuje organske kiseline nastale u procesu metabolizma i da učestvuje u sintezi, razgradnji i premeštanju ugljenih hidrata iz lista u koren.

9.2. Zagađivanje zemljišta

Zagađivanje zemljišta dovodi do određenih faza oštećenja zemljišta: degradacije,

destrukcije i totalnog isključenja zemljišta iz primarne funkcije (npr. deponije, ski staze, naselja). Degradaciju možemo definisati kao skup procesa uzrokovanih čovekovom aktivnošću, koji smanjuju sadašnji i budući potencijal zemljišta kao uslov opstanka živog sveta na našoj planeti. Destrukcija podrazumeva eksploataciju mineralnih i energetskih izvora. Opterećenje površinskih slojeva zemljišta velikim količinama otpadnih materija koje se ne mogu razgraditi procesima samoprečišćavanja dovodi do degradacije zemljišta i poremećaja normalnih procesa u njemu, sa negativnim posledicama po ekosistem i zdravlje ljudi. Ranije je već pomenuto da, kada se jednom naruše funkcije i kvalitet zemljišta, njegova regeneracija može biti veoma teška, a samim tim i skupa. Zemljište predstavlja jedan od najvažnijih prirodnih resursa i neprocenjivo dobro celog čovečanstva, nikako jedne generacije, grupe ili pojedinca.

Zagađivanje zemljišta može se podeliti na zagađivanje zemljišta organskim i

zagađivanje zemljišta neorganskim materijama. U organske materije ubraja se otpad iz prehrambene industrije, klanice, industrije konzervi, industrije prerade voća i povrća, nafta i njeni derivati itd. Kao neorganske zagađujuće izdvajaju se kisele kiše, teški metali, prašine i aerosoli, radioaktivan otpad itd.

Antropogeni uticaj odnosno uticaj čoveka na zemljište može biti pozitivan i

negativan, nažalost, koji je vrlo češći uticaj. Pozitivan uticaj čoveka ogleda se u zaštiti zemljišta od erozije, odvodnjavanju terena močvarnog tla, navodnjavanju sušnih zemljišta, ozelenjavanju pustinja, korekciji kiselih zemljišta određenim metodama, uvođenjem novih agrotehničkih mera itd. Zbog pozitivnog uticaja čoveka u klasifikaciju su uvedena takozvana antropogena zemljišta. Negativan uticaj čoveka na zemljište ispoljava se kroz čovekov podsticaj erozije na nestabilnim kosinama, kada se

izazivaju klizišta, kada se izaziva zaslanjivanje zemljišta, kroz sve učestalije korišćenje hemijskih sredstava u poljoprivredi i njihovo neadekvatno korišćenje (đubriva, zaštita bilja, deponovanje čvrstih otpadaka, raznošenje vetrom nestabilizovanog elektrofilterskog pepela, rasejavanje čestica prašine oko cementara), kroz narušavanje ravnoteže i uništavanje zemljišta rudarskom delatnošću (npr. veliki površinski kopovi, jalovišta, ispuštanje kiselih rudničkih voda, zatim kroz širenje gradova, izgradnju industrijskih kompleksa i saobraćajnica, hidroakumulaciju i kroz deponovanje otpadnog materijala. Ovakve pojave su klasifikovane pod nazivom tehnogena zemljišta.


118

Antropogeni faktori koji u savremenim uslovima negativno utiču na zemljište, kao što je gore navedeno, su mnogobrojni, ali su među njima najčešći i najopasniji sledeći:

Urbanizacija; Izgradnja različitih infrastruktura; Neracionalno i neadekvatno iskorišćavanje zemljišta u poljoprivredne svrhe; Neracionalno iskorišćavanje biljnog pokrivača, najčešće šumskog Hidrotehnički radovi; Eksploatacija uglja i ruda iz površinskih kopova; Drugi oblici zagađivanja zemljišta. Iako nije tačno utvrđeno koliko je urbanizacija uništila ili pokrila plodnog

zemljišta u svetu, sigurno je da se radi o većim površinama. Gubici plodnog zemljišta su neminovni, međutim trebalo bi da budu znatno racionalniji, npr. ljudska naselja i industrijska postrojenja nije neophodno podizati na najplodnijem zemljištu. Izgradnjom različitih infrastruktura (puteva, pruge, kanala, dalekovoda itd.) posebno su pod udarom plodne rečne doline i ravnice. Negativni efekti poljopriverede mogu se manifestovati na više načina:

stalnim odnošenjem supstanci u vidu žetve; prekomernom upotrebom veštačkih đubriva (NPK) – nitrifikacija i spiranje; savremenim agrotehničkim merama (npr. teške mašine sabijaju zemljište i

remete njegovu strukturu, čime dolazi do tzv. fizičkog zagađivanja zemljišta); često nestručnom i po pravilu prekomernom upotrebom pesticida dolazi do

tzv. hemijskog zagađivanja zemljišta, čime se uništava biološki kompleks zemljišta. Neracionalno iskorišćavanje biljnog pokrivača najčešće se odnosi na šumarstvo

odnosno totalno sečenje šuma, što za posledicu ima pojavu erozije zemljišta. Erozija zemljišta predtsvalja fizičko odnošenje površinskih slojeva zemljišta (nekada sve do matične stene), pod uticajem vode, vetra, snega ili leda. Erozija zemljišta predstavlja prirodni proces, star koliko i zemljište, ali je zanemarljiva u odnosu na dejstvo čoveka. U osnovi erozionih procesa nalazi se uništavanje prirodnih oblika vegetacije, pre svega na strmim brdskim i planinskim terenima, ali i u ravničarskim područjima. Hidrotehnički radovi odnose se na izgradnju akumulacionih jezera, odbrambenih nasipa, kanala za navodnjavanje i odvodnjavanje i dr. Eksploatacija uglja i ruda iz površinskih kopova predstavlja poseban oblik direktnog uništavanja zemljišta. Površinski kopovi uglja i ruda su prisutni u svim regionima Sveta. U druge oblike zagađivanja zemljišta, kao direktno zagađivanje, ubrajaju se deponovanje komunalnog otpada, deponovanje industrijskog otpada (npr.pepelišta termoelektrana), deponovanje flotacijske jalovine (uglavnom produkuju rudnici obojenih metala), dok se indirektno zagađivanje zemljišta može vršiti preko vazduha i vode. Sastav i sanitarno stanje zemljišta predstavljaju faktore od značaja za zdravlje populacije, sa direktnim, ali i indirektnim uticajem preko zagađenja površinskih i podzemnih voda, vazduha i životnih namirnica, čiji je međusobna povezanost šematski prikazana na Slici 9.1.


119

Slika 9.1. Međusobna povezanost sva tri medija životne sredine, živih organizama

i ljudske delatnosti

Shodno navedenim vrstama narušavanja i zagađivanja, ugrožena zemljišta možemo podeliti u četiri kategorije:

jalovine, nastale eksploatacijom, preradom i korišćenjem mineralnih sirovina ili industrijskih pogona;

materijali iz industrijskih, otpadnih voda koji se kao nerastvorljiva komponenta taloži duž vodotokova, rečnih terasa ili plavljenom zemljištu (otpadne vode flotacija, otpadne vode čišćenja i sušenja uglja, otpadne vode metalurške prerade itd.);

urbano i industrijsko zemljište koje više ne služi poljoprivrednoj proizvodnji; aerosedimenti, čestice neorganskog i organskog porekla koje se rasejavaju

vetrom i atmosferskim talozima. Posebno štetne zagađujuće materije predstavljaju i teški metali, naročito olova,

cinka, kadmijuma, žive, hroma, nikla i drugih. Mnogi teški metali se nalaze u tlu u obliku minerala, čime njihovi katjoni vremenom dospevaju u okolno tlo, površinske i podzemne vode koje ih dalje rasejavaju i gde mogu biti toksični za sve žive organizme.

9.2.1. Zagađivanje zemljišta različitim vrstama otpada Najčešće vrste otpada kojima se zagađuje zemljište su komunalni otpad i otpad

koji potiče iz industrije. U procesu industrijske proizvodnje nastaju značajne količine i različite vrste otpada, zavisno od industrijske grane, zatim sirovine koja se prerađuje i primenjene tehnologije. Pri korišćenju energetskih sirovina, fosilnih goriva takođe nastaju značajne količine otpada. Način deponovanja ovakvog industrijskog otpada zavisi od njegovih karakteristika (hemijskog sastava, agregatnog stanja, mogućnosti


120

razgradnje, količine ili sposobnosti reciklaže), kao i od samih uslova za njegovo deponovanje. Intenzivnom urbanizacijom i modernizacijom, količine komunalnog otpada neprekidno se povećavaju. Prema Strategiji upravljanja otpadom za period 2010-2019. godine, u proseku stanovnik Republike Srbije generiše 0,87 kg komunalnog otpada/dan, što je podatak za 2009. godinu, a za 2020. godinu urađena je projekcija količine proizvedenog otpada koja bi trebalo da iznosi 1,23 kg/st./dan, ukoliko se ovakav trend nastavi. Pored toga, poseban problem, kao što je slučaj i sa industrijskim otpadom, predstavlja bezbedno deponovanje i tretman čvrstog komunalnog otpada. Iako postoje različiti postupci deponovanja i tretmana komunalnog otpada, nijedan od postojećih postupaka nije u celosti dovoljno efikasan. Prema poreklu i sastavu otpada kojim se zagađuje zemljište, može se grubo napraviti podela na sledeće kategorije otpada:

razgradivi otpad organskog porekla, iz poljoprivredne proizvodnje; sagorivi organski otpad koji nisu podložni brzom raspadanju; neorganski nesagorivi otpad; ostaci spaljivanja sagorivih materija; kabasti otpad; ostaci prečišćavanja vode i gasova (mulj, talog, čvrsti otpad); čvrst otpad iz hemijske industrije; otpad pripreme, koncentracije, separacije i korišćenja mineralnih sirovina

(jalovina, pepeo, šljaka, ugljena prašina). Detaljnije objašnjeno o otpadu kao problemu u životnoj sredini biće u Poglavlju

10.

9.3. Metode za prečišćavanje zagađenog zemljišta Kada zagađujuće supstance dospeju u zemljište na bilo koji od prethodno

navedenih načina, njihova dalja sudbina zavisi od niza fizičkih, hemijskih i bioloških faktora čiji se uticaji prepliću. Veoma je važan i oblik jedinjenja u kojem se zagađujuće supstance nalaze, kao i osobine samog zemljišta (vegetacija, obrada, klimatski uslovi). Tako da, način na koji će se prečišćavati zagađeno zemljište zavisi od vrste i načina zagađenja. Remedijacijom se naziva proces koji ima za cilj poboljšanje kvaliteta zemljišta i da spreči dalje prodiranje kontaminenata u dublje slojeve zemljišta i u podzemne vode. Postupci i tehnologije za obnavljanje i prečišćavanje vode i zemljišta nazivaju se još i remedijacione tehnologije.

Lokacije zagađene određenim zagađujućim materijama, zahtevaju remedijaciju.

Prema US EPA (United States Environmental Protection Agency), pre nego što se pristupi određenom postupku primene konkretne tehnologije remedijacije potrebno je izvršiti identifikaciju prisutnih zagađujućih materija i izvršiti procenu njihovog uticaja na zdravlje ljudi i uticaja na životnu sredinu. Nakon identifikacije i procene uticaja zagađujućih materija, sledi postupak tretmana ili uklanjanja zagađenog medijuma. Za sprovođenje remedijacije zagađenog zemljišta koristi se širok spektar tehnologija, sa


121

ciljem da se prisutne zagađujuće materije potpuno uklone sa lokacije i/ili da se tretiraju do nivoa kada više neće predstavljati pretnju po zdravlje ljudi i životnu sredinu.

Remedijacione tehnologije (Slika 9.2.) koje se koriste za prečišćavanje zagađenog

zemljišta, možemo podeliti na sledeći način: 1. Biološke metode; 2. Fizičko – hemijske metode; 3. Termičke metode.

Slika 9.2. Prikaz remedijacionih tehnologija

Tehnologije za prečišćavanje zemljišta mogu se podeliti i prema mestu na kom se

vrši metoda: 1. Tehnoligije in – situ ; 2. Tehnologije ex-situ. Tehnologije in – situ su metode koje se primenjuju na mestu zagađenja, pri čemu

se izbegavaju troškovi iskopavanja i transporta. Od ovih metoda, najčešće se koristi propuštanje vode, vazdušne struje ili pare pod pritiskom, jonoizmena i prskanje rastvorom bakterija koje potpomažu procese razlaganja polutanata. Ukoliko za ove metode ne postoje odgovarajući uslovi moguće je revitalizovati zemljište dodavanjem humusa ili primeniti različite oblike melioracije.

Kod ex – situ tehnologija zagađeno zemljište se iskopava i odvozi na

prečišćavanje. Najčešće metode koje se koriste su: kompostiranje, obrada u bioreaktoru, termičko prečišćavanje na niskim (200 – 260° C) ili visokim (850 – 1200 °C) temperaturama, hemijska ekstrakcija , stabilizacija i selektivno korišćenje.


122

9.3.1. Biološke metode Primenom bioloških metoda dolazi do transformacije u jedinjenja sa smanjenom

toksičnošću ili potpune razgradnje kontaminanta. Na taj način se ne stvara otpad, a tretirano zemljište može da povrati svoju prirodnu biološku aktivnost. Biološke metode se mogu koristiti ne samo za uklanjanje ugljovodonika nafte već i drugih organskih zagađujućih supstanci (pesticidi, policiklični aromatični ugljovodonici − PAH-ovi, deterdženti, organski rastvarači ili fenoli). Kao biološki agensi najčešće se koriste mikroorganizmi (bioremedijacija), ali i biljke (fitoremedijacija). U odnosu na fizičke, hemijske i termičke metode, biološke metode imaju komparativnu prednost pošto su ekonomski isplativije i pripadaju tzv. „zelenim” tehnologijama.

Podela bioloških metoda prikazana je na Slici 9.2. U daljem tekstu biće objašnjene

neke od navedenih bioloških metoda koje se uspešno primenjuju. In – situ biološke metode Bioremedijacija je skup postupaka za remedijaciju uz primenu bioloških agenasa.

U užem smislu pod bioremedijacijom se smatra remedijacija uz pomoć mikroorganizama (gljive i bakterije), a u širem smislu uz pomoć biljaka (fitoremedijacija). Bioremedijacija se primenjuje za mikrobiološku degradaciju i detoksikaciju zemljišta, površinskih i podzemnih voda i vazduha, čvrstog, tečnog i gasovitog otpada od štetnih supstanci, a i zagađujućih supstanci kao što su organske supstance (nafta, naftni derivati, pesticidi, deterdženti, polimeri, fenoli, organski rastvarači) veštačka đubriva, teški metali (živa, kadmijum, olovo) i drugi toksični elementi i jedinjenja (arsen, cijanidi), otrovni gasovi i radionuklidi (uranijum, plutonijum i dr.). Kao produkti razlaganja dobijaju se neorganske supstance, prostija organska jedinjenja koja se mogu dalje razgraditi u sredini i toplota.

Osnovni princip procesa biodegradacije zasniva se na procesu metabolizma

bakterija, koje za svoj ćelijski rast koriste zagađujuće materije koje u svojoj hemijskoj strukturi imaju ugljenik i vodonik (Slika 9.3.). Osnovni kriterijumi koji se koriste za izbor neke bioremedijacione metode su:

Prisutni mikroorganizmi (broj i tip); Karakteristike zemljišta; Količina i tip zagađujuće materije. Zavisno od količine prisutnog kiseonika u zemljištu bioremedijacija može da se

odvija pod aerobnim i anaerobnim uslovima.


123

Slika 9.3. Prikaz procesa biodegradacije na zemljištu zagađenom naftom

Ubrzana bioremedijacija se naziva još i stimulisana ili poboljšana

bioremedijacija. Ona koristi biostimulacije (dodatak hranljivih supstanci – azota, fosfora, kiseonika) i/ili bioaugmentacije (dodatak mikroorganizama) na kontaminiranom prostoru u cilju ubrzanja prirodnih biodegradacionih procesa. Primenjuje se za obradu zemljišta koje je zagađeno policikličnim aromatičnim ugljovodonicima, nehalogenim semi – isparljivim organskim jedinjenjima i BTEX jedinjenjima (benzol, toluol, etilbenzol i ksilol).

Bioventing predstavlja metodu remedijacije koja se zasniva na ubacivanju

vazduha pomoću injekcionih bunara u zonu zagađenog zemljišta, a sa ciljem povećanja sadržaja kiseonika u sloju zemljišta, koji je neophodan za rast i razmnožavanje mikroorganizama. Mikroorganizmi se koriste za biodegradaciju organskih sastojaka, koji su adsorbovani u zemljištu. Bioventing se uspešno koristi za čisćenje zemljišta zagađenog naftnim ugljovodonicima, nehloridnim rastvaračima, nekim pesticidima i drugim organskim jedinjenjima.

Fitoremedijacija predstavlja proces remedijacije biljkama koji se zasniva na

sposobnosti biljaka da deluju kao solarne pumpe za vodu pri čemu povuku i u vodi rastvorne zagađujuće supstance. Bioremedijacija je limitirana kada su u pitanju široko rasprostranjene neorganske zagađujuće supstance, pre svega metali, međutim fitoremedijacija ima potencijal za akumulaciju, imobilizaciju i transformaciju niskih koncentracija perzistentnih kontaminanata. Biljke koje imaju sposobnost akumulacije metala u svom korenu, mogu se presaditi na datu lokaciju u cilju filtriranja metala iz otpadnih voda. Fitoremedijacija je primenljiva za brojne metale i radionuklide,


124

različita organska jedinjenja poput hlorovanih organskih jedinjenja, BTEX, PCB-a, pesticida/insekticida, eksploziva itd.

Ex – situ biološke metode „Biopile“ metoda odnosno biološke gomile koje predstavljaju projektovane

sisteme u kojima se iskopanom zemljištu dodaju hranljive supstance i materijal koji povećava rastresitost. „Biopile“ metoda primenjuje se u cilju obrade nehalogenih isparljivih organskih jedinjenja i ugljovodonika sadržanih u gorivima. Proces se može izvoditi i kada se radi o halogenim isparljivim i semi isparljivim organskim jedinjenjima kao i pesticidima, ali će njegova efikasnost biti manja.

Bioreaktor podrazumeva primenu bioremedijacije u tečnom stanju odnosno

zagađeno zemljište, sediment ili mulj se iskopava, meša sa vodom i ubacuje u bioreaktor. Suspenziji se dodaju hranljive i površinski aktivne supstance uz mešanje mehanički ili aeracijom. Po završetku procesa, zemljište se suši, a preostala voda dodatno obrađuje filtriranjem pre ispuštanja u prirodni recipijent u skladu sa lokalnim propisima. Većinom se koriste aerobni sistemi, dok su anaerobni bioreaktori efikasniji za obradu halogenih ugljovodonika dehalogenizacijom. Upotreba bioreaktora znatno skraćuje vreme trajanja procesa bioremedijacije.

Kompostiranje predstavlja kontrolisan biološki proces kojim se organske

supstance komunalnog otpada u zemljištu stabilizuju i transformišu dejstvom mikroorganizama pod aerobnim i anaerobnim uslovima do bezopasnih jedinjenja. Zemljište zagađeno organskim otpadom se iskopava i meša sa strugotinom, piljevinom i drugim otpadom biljnog porekla. Pilot studije su pokazale da se metoda može primenjivati i za smanjenje sadržaja eksploziva u zagađenom zemljištu. Svi materijali i oprema potrebni za primenu ove metode su komercijalno dostupni.

9.3.2. Fizičko – hemijske metode Fizičkim metodama remedijacije vrši se samo koncentrisanje zagađenja u manju

zapreminu da bi se ono lakše uklonilo drugim metodama remedijacije pogodnim za tretman konkretne zagađujuće materije u zemljištu. U okviru fizičkih metoda često se koristi metoda rovova, zatim takozvane hidraulične barijere koje predstavljaju sistem bunara koji se instališu na pravcu prostiranja zagađujuće materije. Hemijske metode primenjuju se kod detoksikacije zemljišta od organskih jedinjenja otpornih na biološku razgradnju ili ekstrakciju neorganskih supstanci, kao što su npr. PCB-i, herbicidi, olovo i radioaktivni elementi. Fizičko – hemijske metode remedijacije zemljišta su mnogobrojne, u zavisnosti od ciljne grupe zagađujućih supstanci na koje se primenjuju, što je prikazano na Slici 9.2.

Hemijska oksidacija in – situ predstavlja metodu koja se zasniva na procesu

oksidacije zagađujućih materija, dodavanjem nekog oksidacionog sredstva (npr. vodonik peroksid, ozon, permanganat i dr.) na mestima zagađenja, pri čemu ona


125

reaguju sa zagađujućim materijama i mineralizuju ih i dolazi do stvaranja jedinjenja kao što su ugljen dioksid, voda i neorganski hlor (ovo je primer u slučaju razgradnje hlorisanih jedinjenja). Način primene hemijske oksidacije na mestu zagađenja podrazumeva ubacivanje određenog oksidanta u zemljište putem privremenih bušotina ili stalnih osmatračkih bunara manjeg prečnika. Oksidanti su se pokazali efikasni u otklanjanju zagađenja nezasićenim alifatičnim i aromatičnim jedinjenjima. Šematski prikaz primene hemijske oksidacije dat je na Slici 9.4.

Prednosti ove metode u odnosu na druge metode jeste da je ovo relativno brza

metoda, i da se njenom primenom ne stvaraju velikekoličine otpadnih materija koje se dalje moraju tretirati i/ili odlagati. Međutim, hemijska oksidacija se ne može primenjivati za svaki tip zemljišta i za svaki lokalitet, zbog izuzetne oksidacione agresivnosti metode, i iz tog razloga se ova metoda primenjuje pri veoma kontrolisanim uslovima uz minimalnu upotrebu oksidacionih sredstava.

Slika 9.4. Prikaz tipičnog sistema za hemijsku oksidaciju

Lomljenje predstavlja fizičko – hemijsku metodu kojom se proširuju i uvećavaju

već postojeće pukotine u zemljištu i na taj način se stvaraju nove pukotine uglavnom u horizontalnom pravcu. Kada se lomljenje završi, pristupa se ekstrakciji zagađujuće supstance vodenom parom. Lomljenje može biti hidraulično, pneumatsko, eksplozivno, „lasagna proces“ itd. Ova metoda se najčešće primenjuje na medije kao što su mulj, glina, škriljac i stenovito zemljište.


126

9.3.4. Termičke metode

Termičke metode remedijacije zasnivaju se na principu dovođenja toplotne energije zagađenom zemljištu pri čemu dolazi do povećavanja isparljivosti, spaljivanja degradacije, imobilizacije ili uništavanja zagađujućih materija. Kod poroznog zemljišta vrši se uduvavanje vrelog vazduha, koji pri strujanju ka površini sakuplja isparljive supstance (Slika 9.5.). Kod neporoznog zemljišta u zemlju se ubacuju grejači, koji rade po principu radiofrekventnih izvora. Usled trenja oslobađa se toplota koja isparava toksične supstance, koje se strujanjem transportuju na površinu.

Slika 9.5. Uduvavanje vrelog vazduha u porozno zemljište

Prema načinu tretiranja zagađenog zemljišta, termičke metode mogu da se podele

u tri osnovne grupe: 1. Metode termičke separacije – zagađena materija se samo izdvaja iz

zemljišta, pa je neophodno obezbediti postrojenje obradu zagađenog zemljišta (npr. termička desorpcija i dekontaminacija vrelim gasom).

2. Metode termičke degradacije – zagađujuća materija se degradira i često je

potrebno dodatno obraditi proizvode degradacije (npr. spaljivanje, otvoreni plamen, detonacija, piroliza itd.).

3. Vitrifikacija ili imobilizacija – metode kojima se sprečava bilo kakvo

kretanje zagađene materije jer se one fiksiraju u zemljištu u obliku inertne kapsule. Na Slici 9.2. vidi se da se u in – situ termičke metode ubrajaju napredne termičke

SVE (ekstrakcija gasnih isparenja iz zemljišta) metode, kao što su ubrizgavanje vrelog vazduha ili pare, radio frekventno zračenje, električna otpornost, elektromagnetna energija, termička desorpcija i dr.


127

Primena termičkih metoda može pomoći da se prevaziđu ograničenja kao što su velika vlažnost zemljišta, jer dovodi do poboljšanja protoka vazduha isparavanjem vode, što posle otvara put drugim metodama kojim bi se uklonili zaostale zagađujuće supstance (npr. biremedijacija).


128

10. ČVRST OTPAD KAO PROBLEM U ŽIVOTNOJ SREDINI

Još od postojanja prvih zajednica ljudi su stvarali otpad, ali je on postao veliki

problem tek u novije vreme. Razvojem i pretvaranjem društva u potrošačko, vrste i količina otpada su se menjali. Zbog sve većih količina i štetnosti po okolinu, otpad se smatra jednim od najznačajnijih ekoloških problema savremenog sveta. Čovek je svojim aktivnostima odlučujući činilac u promeni životne sredine. Sve te aktivnosti su povezane sa zadovoljavanjem životnih potreba. Značajan deo potreba je stvoren veštački i pitanje je da li nam je potreban toliki broj različitih proizvoda, koji će nakon upotrebe postati otpad. Naša civilizacija proizvodi sve više otpada i ništa ne ukazuje na skore promene ovog trenda. Nastajanje otpada je rezultat ukupne ekonomske aktivnosti svake države, i kao takvo u direktnoj je korelaciji sa nacionalnom ekonomijom. Nastajanje komunalnog otpada zavisi od stepena industrijskog razvoja, životnog standarda, načina života, socijalnog okruženja, potrošnje itd.

Zahvaljujući naučno – tehnološkom napretku i razvoju ekološke svesti, borba

protiv otpada postaje mnogo uspešnija. Ona je zasnovana na celokupnom sistemu upravljanja otpadom i nastojanju da se otpad izbegne (smanji), iskoristi (reciklira), obradi i na kraju odloži na način siguran po životnu sredinu. Kvalitet životne sredine ne zavisi samo od mera vlade, komunalnih preduzeća, nego i od samih građana. Odgovoran odnos prema otpadu i razvoj kulture pravilnog postupanja s otpadom je osnova kreiranja zdravog životnog okruženja kao osnove za zdrav život.

10.1. Definicija otpada Otpad predstavlja svaku materiju ili predmet koju zbog njenih svojstava vlasnik

odbacuje, namerava ili mora da odbaci. Nastaje kao rezultat raznih ljudskih aktivnosti: u domaćinstvima, u raznim privrednim delatnostima, a posebno u industriji.

Međutim, u današnje vreme dati tačnu i preciznu definiciju otpada predstavlja

veoma težak zadatak. Potrošači i industrijske aktivnosti produkuju otpad koji ima negativne efekte na ljudsko biće (zagađuje životnu sredinu). Ne postoji jasno definisana lista onoga šta predstavlja otpad i onoga šta ne predstavlja otpad.

Definicijom otpada bave se svi zakoni i standardi koji se na otpad odnose. Dati su

sledeći primeri definisanja otpada u okviru određenih Zakona: Prema Međunarodnim standardima (ISO 14000) otpadi su: „Materijali,

energija, proizvodi i nus-proizvodi koji se odbacuju u životnu sredinu, kao krajnje odlagalište, a delom mogu biti izvor sekundarnih sirovina“.


129

Prema Zakonu o upravljanju otpadom Republike Srbije ("Sl. glasnik RS", br. 36/2009) otpad je: „Otpad jeste svaka materija ili predmet sadržan u listi kategorija otpada (Q lista) koji vlasnik odbacuje, namerava ili mora da odbaci, u skladu sa zakonom“.

Prema Zakonu o zaštiti životne sredine Republike Srbije ("Sl. glasnik RS", br.

135/2004 i 36/2009) „Otpad jeste svaki predmet ili supstanca, kategorisan prema utvrđenoj klasifikaciji otpada sa kojim vlasnik postupa ili ima obavezu da postupa, odnosno upravlja”.

Očigledno je da je definicija otpada veoma kompleksna, tako da za razumevanje

značenja „šta je otpad?“ može se reći sledeće: Otpad je materijal, proizvod, predmet, fluid ili energija koju je neko nevoljno

proizveo u tehnološkom procesu ili u procesu pružanja usluga gde je cilj bio proizvesti neki drugi (profitabilniji, korisniji, bolji) proizvod, ali se to nije moglo sprovesti a da se ne proizvede i otpadni nusproizvod.

Otpad koji je tako nastao, njegovom proizvođaču predstavlja trošak, koji se ne

može izbeći, a pošto mu po izlasku iz procesa nije potreban, proglašava ga otpadom i želi da ga odstrani, bez dodatnih troškova, odnosno ako mora da ih bude, da oni budu što manji, a retko da donese neki prihod kojim bi se, bar delimično, pokrili troškovi nastali u tehnološkom proizvodnom procesu.

Zbog zakonske obaveze da se ispoštuje određena hijerarhija u tretiranju

otpada, vlasnik teži da otpad, koji ne može nekom da ustupi, proda, ili da dodatno iskoristi, a ako to ne uspe, onda ga deponuje na uređen i pripremljen prostor, poštujući tehničke norme koje obezbeđuju geotehničku i ekološku stabilnost.

10.2. Parametri za definisanje čvrstog otpada

Otpad kao pojam najbolje možemo razumeti ukoliko u potpunosti sagledamo

njegove najbitnije karakteristike kao što su: sastav, količina i specifična težina. Količina i sastav otpada koji se prikuplja zavisi od čitavog niza faktora: godišnjih

doba, navika i ekonomskog statusa ljudi, broja i vrsti komercijalnih i industrijskih subjekata, kao i od toga da li je u pitanju gradska ili seoska sredina, zatim od navika i mentaliteta ljudi i njihovog životnog standarda, od učestalosti prikupljanja, od geografskog položaja grada itd.

Specifična težina otpada, je zapremina koju zauzima čvrsti otpad i veoma je važna

(prevashodno utiče na broj, veličinu i vrstu kontejnera kao i vrstu vozila za njihovo sakupljanje).


130

10.3. Podela otpada Otpad se uobičajeno može klasifikovati prema mestu njegovog nastanka i prema

njegovim karakteristikama. Takođe postoji i podela otpada prema njegovim mogućnostima transformisanja u životnoj sredini.

Prema mestu nastanka razlikuju se sledeće vrste otpada: 1. Otpad iz domaćinstva (kućni otpad) 2. Komercijalni otpad 3. Industrijski otpad 4. Ostale vrste otpada Kućni otpad je veoma heterogen i nastaje u domaćinstvima, sakupljaju ga za to

specijalizovane firme, odvoze i deponuju na tehnički uređenu i održavanu komunalnu deponiju. U ovu grupu spada i drugi otpad koji je zbog svoje prirode ili sastava sličan kućnom otpadu.

Komercijalni otpad je takođe heterogen otpad koji nastaje u preduzećima,

ustanovama i drugim institucijama koje se u celini ili delimično bave trgovinom, uslugama, kancelarijskim poslovima, sportom, rekreacijom ili zabavom. Posebne komunalne službe su angažovane za njegovo sakupljanje, transport i deponovanje.

Industrijski otpad je otpad iz bilo koje industrije ili otpad sa lokacije na kojoj se

nalazi industrija. U ostale vrste otpada spadaju: medicinski otpad, građevinski otpad, ambalažni

otpad, klanični otpad, rudarski otpad, kao i specijalni (posebni) tokovi otpada gde se ubrajaju radioaktivni otpad, eksplozivni otpad itd.

Karakterizacija otpada je postupak ispitivanja kojim se utvrđuju fizičko –

hemijske, hemijske i biološke osobine i sastav otpada. Opšta podela otpada prema karakteristikama je na: opasan ili hazardni otpad, neopasni otpad, i inertni otpad. Opasan otpad jeste otpad koji po svom poreklu, sastavu ili koncentraciji opasnih

materija može prouzrokovati opasnost po životnu sredinu i zdravlje ljudi i ima najmanje jednu od opasnih karakteristika: eksplozivnost, reaktivnost, zapaljivost, nadražljivost, štetnost, toksičnost, infektivnost, kancerogenost, mutagenost, teratogenost, ekotoksičnost, svojstvo oksidisanja, svojstvo nagrizanja, i svojstvo otpuštanja otrovnih gasova hemijskom reakcijom ili biološkom razgradnjom. U ovaj otpad se uključuje i ambalaža u koju je opasan otpad bio ili jeste upakovan. U suštini,


131

opasan otpad predstavlja bilo koji otpad ili kombinaciju otpada, koji sada ili u budućnosti može biti potencijalna opasnost za ljudski, biljni i životinjski svet.

Neopasan otpad je otpad koji, zbog svoje količine, koncentracije ili fizičke,

hemijske i biološke prirode, za razliku od opasnog otpada, ne ugrožava zdravlje ljudi ili životnu sredinu i nema karakteristike opasnog otpada.

Inertan otpad je otpad koji nije podložan bilo kojim fizičkim, hemijskim ili

biološkim promenama, ne rastvara se, ne sagoreva ili na drugi način fizički ili hemijski reaguje, nije biološki razgradiv ili ne utiče nepovoljno na druge materije sa kojima dolazi u kontakt na način koji može da dovede do zagađenja životne sredine ili ugrozi zdravlje ljudi. Ukupno izlučivanje i sadržaj zagađujućih materija u otpadu i ekotoksičnost izlučenih materija moraju biti u dozvoljenim granicama, a posebno ne smeju da ugrožavaju kvalitet površinskih i/ili podzemnih voda.

Prema morfološkom sastavu koji se ogleda na osnovu učešće pojedinih vrsta

materijala u zapremini rastresitog otpada, otpad se može podeliti na sledeći način: baštenski otpad; ostali biorazgradivi otpad; papir; staklo; karton; karton-vosak; karton-aluminijum; metal-ambalažni i ostali; metal- Al konzerve; plastični ambalažni otpad; plastične kese; tvrda plastika; tekstil; koža pelene; fini elementi. Otpad se takođe može podeliti prema njegovoj nameni na: Biorazgradivi otpad Reciklabilni otpad Otpad koji je moguće spaljivati. Shodno tome, data je sledeća podela otpada prema njegovim mogućnostima

transformisanja u životnoj sredini, u zavisnosti koji materijal otpad sadrži u sebi: Materijali koji su biološki transformabilni Materijali koji su hemijski transformabilni Materijali koji su fizički transformabilni


132

Materijali koji nisu transformabilni. Materijali koji su biološki transformabilni predstavljaju organski deo otpada (na

primer: papir, karton, hrana). Materijali koji su hemijski transformabilni su metalni delovi i neki hemijski

proizvodi koji se u životnoj sredini mogu transformisati procesom oksidacije (priroda degradira materijale, ali je proces veoma spor).

Materijali koji su fizički transformabilni su staklo, keramika, šljaka (proces je

vrlo spor i odvija se pod dejstvom atmosferskih uticaja: kiša, vetar, sunce). U materijale koji nisu transformabilni spada plastika koja nije biorazgradiva.

10.4. Hijerarhija upravljanja čvrstim otpadom Upravljanje otpadom predstavlja sprovođenje propisanih mera za postupanje sa

otpadom u okviru sakupljanja, transporta, skladištenja, tretmana, i odlaganja otpada, uključujući i nadzor nad tim aktivnostima i brigu o postrojenjima za upravljanje otpadom posle zatvaranja. Pravilno upravljanje otpadom štiti zdravlje ljudi, kvalitet životne sredine i čuva prirodne resurse.

Upravljanje čvrstim otpadom je od velike važnosti i predstavlja jedan složen

proces koji uključuje mnoge tehnologije i discipline. Upravljanje otpadom uključuje tehnologije koje su povezane sa:

Stvaranjem otpada (uključujući smanjenje generisanja otpada na izvoru) Lokalnim rukovanjem i odlaganjem otpada Sakupljanjem otpada Premeštanjem i transportom otpada Obradom i uklanjanjem čvrstog otpada. Svi navedeni procesi se izvode u okviru postojećih zakonskih, društvenih i normi

koje se tiču životne sredine, koje štite zdravlje i životnu sredinu i estetski i ekonomski su prihvatljive. Sve discipline koje se razmatraju u celokupnom procesu upravljanja čvrstim otpadom da bi ispunile zadate zahteve moraju da uključe administrativne, finansijske, zakonske, arhitetonske, planske inženjerske činioce.

Suočen sa ogromnim količinama otpada, svet je odavno započeo bitku za neko

alternativno korišćenje otpada. Pri tom se uspostavlja hijerarhija po kojoj se postupa. Hijerarhija upravljanja otpadom predstavlja redosled prioriteta u praksi upravljanja otpadom. Različite države i grupe država su propisale različite hijerarhije.

Prema Zakonu o upravljanju otpadom (Sl. glasnik RS, br. 36/2009) u Srbiji je

uspostavljena sledeća hijerarhija:


133

prevencija stvaranja otpada i redukcija, odnosno smanjenje korišćenja resursa i smanjenje količina i/ili opasnih karakteristika nastalog otpada,

ponovna upotreba, odnosno ponovno korišćenje proizvoda za istu ili drugu namenu,

reciklaža, odnosno tretman otpada radi dobijanja sirovine za proizvodnju istog ili drugog proizvoda,

iskorišćenje, odnosno korišćenje vrednosti otpada (kompostiranje, spaljivanje uz iskorišćenje energije i dr.),

odlaganje otpada deponovanjem ili spaljivanje bez iskorišćenja energije, ako ne postoji drugo odgovarajuće rešenje.

Uprkos svemu odnosno predhodno navedenom, otpad se u Srbiji u najvećoj meri

deponuje. 10.4.1. Načini upravljanja otpadom Integralno upravljanje otpadom podrazumeva praćenje otpada od njegovog

nastajanja, minimizacije, preko sakupljanja, transporta, tretmana do odlaganja, kao što je ranije pomenuto. Ukoliko se želi održivi sistem upravljanja otpadom, neophodno je sagledati sve opcije tretmana otpada. Odluka o izboru najpogodnije opcije za tretman se donosi kroz analizu životnog ciklusa otpada koja sadrži i karakteristike sredine i lokacije na kojoj otpad nastaje.

Važni uslovi koji utiču na odluku o iskorišćavanju ili odlaganju otpada su: povećani zahtevi za ekološki bezbednim uklanjanjem otpada što ima za

posledicu veće troškove odlaganja, primena principa naplate stvarnih troškova odlaganja otpada zagađivaču -

proizvođaču otpada, razvoj novih proizvodnih tehnologija i postupaka korišćenja otpada i

ispitivanje tržišta za plasman reciklabilnih proizvoda. Koncept hijerarhije upravljanja otpadom ukazuje da je smanjenje nastajanja

otpada najefektivnije rešenje za životnu sredinu. Međutim, tamo gde dalje smanjenje nije praktično primenljivo, proizvodi i materijali mogu biti iskorišćeni ponovo, bilo za istu ili drugu namenu. Ukoliko ta mogućnost ne postoji, otpad se dalje može iskoristiti kroz reciklažu ili kompostiranje, ili za dobijanje energije. Samo ako ni jedna od prethodnih opcija ne daje odgovarajuće rešenje otpad treba odložiti na deponiju.

Smanjenje otpada na izvoru Redukcija otpada nije opcija koja se može odabrati u nedostatku drugih. O

redukciji se mora razmišljati svaki put kada se donosi odluka o korišćenju resursa. Redukcija mora biti osmišljena kroz celokupni životni ciklus proizvoda, tj. već u fazi projektovanja, preko izrade, pakovanja, do transporta i plasmana proizvoda. Potrošači


134

takođe treba da aktivno učestvuju u redukciji otpada kupovinom proizvoda sa manje ambalaže. Vlada treba da bude nosilac politike redukcije otpada.

Ponovna upotreba Neki proizvodi su specifično dizajnirani da budu korišćeni više puta. Uvođenjem

propisa o ambalaži u EU, postoji podsticaj proizvođačima da razmotre primenu ambalaže za višestruku upotrebu. U drugim slučajevima, proizvodi se mogu preraditi za iste ili slične namene. Postoje dobri razlozi za ponovnu upotrebu proizvoda, s obzirom da se time postiže: smanjenje troškova za proizvođače i potrošače, uštede u energiji i sirovinama i smanjenje troškova odlaganja.

Reciklaža Praktično je nemoguće dati decidan odgovor na pitanje da li je reciklaža značajnija

u domenu industrijuskog ili komunalnog otpada, budući da se, i u jednom i u drugom slučaju ostvaruju izuzetno značajni tehnički, ekološki i ekonomski efekti. Svakako jedan od najznačajnijih je drastično smanjenje količina industrijskog i komunalnog otpada koji se moraju odložiti na sanitarne deponije, čime se vek korišćenja deponija produžava i značajno usporava proces iscrpljivanja prirodnih resursa i emisije iz deponija. Tipičan sastav gradskoga komunalnog otpada pokazuje da 30 – 40 % otpada može da se reciklira. Razlozi za potrebu povećanog iskorišćavanja otpada su višestruki:

saznanje o ograničenim prirodnim resursima i potrebi racionalnog korišćenja

onoga čime se raspolaže, propisi o zaštiti životne sredine definišu strožije uslove za odlaganje otpada,

pa je neophodno da se reciklažom smanji obim otpada koji se odlaže na deponiju, teškoće pri obezbeđenju lokacija za nove deponije ukazuju na reciklažu kao

jednu od mogućnosti smanjivanja potreba za novim deponijama. Materijali koji su pogodni za reciklažu: aluminijumske limenke su vrlo pogodne za reciklažu zbog relativno visoke

cene aluminijuma. Udeo aluminijumske ambalaže u komunalnom otpadu razvijenih zemalja iznosi oko 1% i u stalnom je porastu.

papir i karton čine prosečno 30 do 40 % sastava komunalnog otpada i njihovo recikliranje je posebno značajno za zemlje koje su siromašne drvnim sirovinama (šumama)

staklo čini udeo od 5 – 10 % komunalnog otpada. Reciklirano staklo može da se koristi za mnoge sekundarne namene i njegovim recikliranjem se postižu velike uštede energije.

plastika najvećim delom nije biorazgradiva i vrlo je nepogodna za odlaganje. Praktično, sve vrste plastike pogodne su za recikliranje.

Razni drugi materijali: baterije, računari, akumulatori, tekstil itd.


135

Tipičan sistem reciklaže otpada u cilju iskorišćenja materijala i izdvajanja

korisnog otpada uglavnom podrazumeva sledeće: izdvajanje različitih komponenti na izvoru nastajanja otpada (iz domaćinstva,

radnji, institucija, sakupljanje na ulici ili u centrima gde se sakuplja reciklabilan otpad - primarna reciklaža),

izdvajanje reciklabilnih materijala iz ukupne mase otpada u postrojenjima za separaciju reciklabilnog otpada,

priprema izdvojenih reciklabilnih materijala na linijama za baliranje (papir, plastika), presovanje (metal), mlevenje (staklo).

Kompostiranje Kompostiranje predstavlja brzo, ali delimično, razlaganje vlažne, čvrste organske

materije, otpada od hrane, baštenskog otpada, papira, kartona, pomoću aerobnih mikroorganizama i pod kontrolisanim uslovima. Kao proizvod dobija se koristan materijal, sličan humusu, koji nema neprijatan miris i koji se može koristiti kao sredstvo za kondicioniranje zemljišta ili kao đubrivo. Postrojenje za kompostiranje je postrojenje koje pod odgovarajućim okolnostima može ima ekonomskih razloga za instalarianje.

Anaerobna digestija Anaerobna digestija predstavlja razlaganje organskog, biorazgradivog dela čvrstog

otpada u gasove koji u sebi sadže velike količine metana. Posle fermentacije organskog otpada izdvojenog na izvoru, ostatak fermentacije se normalno tretira aerobno do komposta. Na taj način je konačni rezultat fermentacije otpada u većini slučajeva sličan aerobnom kompostiranju. Procesom razlaganja nastaju biogas, kompost i voda. Otpadna voda, nastala procesom tretmana, se prečišćava i jedan deo može se vratiti u proces.

Termički tretmani otpada Tehnologija spaljivanja otpada predstavlja oksidaciju zapaljivih materija sadržanih

u otpadu. Spaljivanje se primenjuje u cilju smanjivanja zapremine otpada, a energija koja se dobija iz procesa spaljivanja se može iskoristiti za dobijanje toplotne i/ili električne energije. Međutim, ekonomska opravdanost iskorišćenja energije nije uvek prihvatljiva na prvi pogled, i treba znati da su investicioni i operativni troškovi postrojenja za spaljivanje u skladu sa propisima EU visoki, generalno mnogo viši od troškova odlaganja otpada na sanitarne deponije komunalnog otpada, to čak i do 10 puta veći.

Najzastupljenije tehnologije termičkog tretmana otpada su: Insineracija (najzastupljenija tehnologija za termički tretman otpada);


136

Gasifikacija; Piroliza; Sistemi goriva dobijenog iz otpada. Insineracija je proces kontrolisanog sagorevanja otpada, sa ciljem uništavanja ili

transformisanja otpada u sastojke koji su manje opasni, manje kabasti, i sastojke koje je lakše kontrolisati.

Gasifikacija je visokotemperaturni proces tretmana otpada u prisustvu vazduha ili

vodene pare u cilju dobijanja niskokaloričnih gasova, reciklabilnih produkata i ostataka.

Piroliza je proces tokom kojeg dolazi do razlaganja organskog otpada pri

povišenoj temperaturi i u odsustvu vazduha. Tokom procesa dolazi do termičkog razlaganja organskih materija u otpadu, pri čemu nastaju pirolitički gas, ulje i čvrsta faza bogata ugljenikom.

Neki industrijski procesi i postrojenja za proizvodnju energije rade pod uslovima

koji dozvoljavaju korišćenje otpada visoke toplotne moći umesto konvencionlanog goriva. Najčešći primer je proizvodnja cementa, gde visoke temperature i dugo vreme zadržavanja obezbeđuju potpuno sagorevanje otpada. Tipični otpad koji se spaljuje u ovim procesima uključuje komunalni otpad, gume, utrošene rastvarače, otpad iz rafinerija, mesno koštano brašno i dr. Termoelektrane i gradske toplane koje služe za snabdevanje gradova toplotnom energijom takođe mogu predstavljati značajnu infrastrukturu za sagorevanje otpada.

Odlaganje otpada na deponije Postoje tri tipa deponija za odlaganje otpada: deponije za odlaganje neopasnog

otpada, deponije za odlaganje inertnog otpada i deponije za odlaganje opasnog otpada. Na deponijama se odlažu određeni tipovi otpada za koje je deponija projektovana.

Za odlaganje neopasnog otpada koriste se tzv. sanitarne deponije koje

predstavljaju sanitarno – tehnički uređen prostor na kome se odlaže otpad koji kao materijal nastaje na javnim površinama, u domaćinstvima, u procesu proizvodnje, odnosno rada, u prometu ili upotrebi, a koji nema svojstva opasnih materija i ne može se prerađivati odnosno racionalno koristiti kao industrijska sirovina ili energetsko gorivo. Deponije namenjene za odlaganje opasnog otpada se projektuju sa posebnim tehničkim zahtevima. Opasan otpad koji se odlaže na ovakvim deponijama mora biti prethodno tretiran u skladu sa propisima. Deponije su neophodne u svakoj izabranoj opciji tretmana, jer uvek postoji jedan deo otpada koji se mora odložiti.


137

10.5. Uticaj otpada na životnu sredinu

Usled industrijskog razvoja i rastuće potrošnje beleži se stalni porast količine

nastalog otpada. Uticaj otpada može uzrokovati emisije u vode, vazduh i zemljište, koje mogu negativno uticati na zdravlje ljudi i životnu sredinu. Koliki će taj uticaj biti, zavisi od količine i svojstava otpada, kao i od načina na koji se njime upravlja. Zato je potrebno pratiti tokove otpada kako bi se na to moglo uticati. Na Slici 10.1. prikazani su načini uticaja otpada na životnu sredinu.

Slika 10.1. Uticaji otpada na bisferu

Nepravilno postupanje sa čvrstim komunalnim otpadom može imati direktne

štetne uticaje na ljudsko zdravlje: Nekontrolirana fermentacija otpada stvara pogodnu hranjivu podlogu i stanište

za nastajanje i rast raznih bakterija; Insekti, glodavci i neke ptičje vrste postaju pogodni prenosioci raznih

infektivnih bolesti;


138

Komunalni otpad može da sadrži razne patogene (uzročnike bolesti) koji ulaze u ljudski organizam i izazivaju neželjene posledice (Slika 10.2).

Slika 10.2. Načini unosa patogena u organizam

10.6. Zakonska regulativa u oblasti upravljanja otpadom Upravljanje otpadom je delatnost od opšteg interesa, a podrazumeva sprovođenje

propisanih mera za postupanje sa otpadom u okviru sakupljanja, transporta, skladištenja, tretmana i odlaganja otpada, uključujući nadzor nad tim aktivnostima i brigu o postrojenjima za upravljanje otpadom posle zatvaranja.

Izdvojićemo tri značajna nacionalna propisa koja se odnose na oblast upravljanje

otpadom. Zakon o zaštiti životne sredine („Službeni glasnik RS”, br. 135/04, 36/09) između ostalog, sprovodi primenu posebnih pravila ponašanja u upravljanju otpadom od njegovog nastanka do odlaganja, odnosno sprečavanje ili smanjenje nastajanja, ponovnu upotrebu i reciklažu otpada, izdvajanje sekundarnih sirovina i korišćenje otpada kao energenta, uvoz, izvoz i tranzit otpada. Zakon o upravljanju otpadom („Službeni glasnik RS“, broj 36/2009) uređuje vrste i klasifikaciju otpada, planiranje upravljanja otpadom, subjekte, odgovornosti i obaveze u upravljanju otpadom, upravljanje posebnim tokovima otpadom, uslove i postupak izdavanja dozvola, prekogranično kretanje otpada, izveštavanje, finansiranje upravljanja otpadom, nadzor i druga pitanja od značaja za upravljanje otpadom. Zakon o ambalaži i ambalažnom otpadu („Službeni glasnik RS”, broj 36/09) uređuje uslove zaštite životne sredine koje ambalaža mora da ispunjava za stavljanje u promet, upravljanje ambalažom i ambalažnim otpadom, izveštavanje o ambalaži i ambalažnom otpadu, ekonomske instrumente, kao i druga pitanja od značaja za upravljanje ambalažom i ambalažnim otpadom. Ovaj zakon primenjuje se na uvezenu ambalažu, ambalažu koja se proizvodi, odnosno stavlja u promet i sav ambalažni otpad koji je nastao privrednim aktivnostima na teritoriji Republike Srbije, bez obzira na njegovo poreklo, upotrebu i korišćeni ambalažni materijal.

Vazduh Koža Ruke Insekti Kompost

Aerosoli

Povrede Udisanje

HranaUsta

Ishrana


139

Prema Zakonu o upravljanju otpadom odgovorosti i nadležnosti u upravljanju

komunalnim otpadom, podeljene su između Republike i lokalne samouprave. Odgovornost Republike odnosi se na donošenje zakona i podzakonskih propisa,

obezbeđenje ekonomskih instrumenata za sprovođenje upravljanja otpadom, razvijanje javne svesti u društvu, iniciranje razgovora zainteresovanih strana u cilju uspostavljanja partnerstva u upravljanju otpadom, dok sa druge strane lokalna samoprava ima odgovornost za sprovođenje zakona, uređenje i obezbeđivanje uslova upravljanja komunalnim otpadom.

Republika Srbija (Vlada-Ministarstva), Autonomna pokrajina Vojvodine (Vlada

Vojvodine), jedinica lokalne samouprave, Agencija za zaštitu životne sredine, ovlašćena organizacija za ispitivanje otpada, nevladine organizacije i organizacije potrošača, su učesnici u donošenju zakona i drugih propisa u ovoj oblasti, odnosno subjekti upravljanja otpadom.


140

LITERATURA

Abstracts of remediation case studies, Vol. 4. Federal remediation technologies roundtable, US EPA 2000. (EPA 542-R-00-006)

Beškoski V, et al., Bioremedijacija zemljišta kontaminiranog naftom i naftnim derivatima: mikroorganizmi, putanje razgradnje, tehnologije, Hemijska industrija, Vol. 60, br. 2, doi: 10.2298/HEMIND110824084B, str. 275 – 289, 2012. godina

Botkin D., Keller E., Environmental Scienceearth as a living planet, John Wiley and Sons, Inc., 2003., ISBN: 0-471-38914-5

CDIAC - Carbon Dioxide Information Analysis Center, 2003

Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 2007

Đuković J., Bojanić V., Aerozagađenje, Institut zaštite i ekologije, Banja Luka, 2000

Santibañez-Aguilar José E. et al., Optimal planning for the sustainable utilization of municipal solid waste, Waste Management, Vol. 33, Issue 12, 2013, str. 2607–2622, 2013.

Food and Agriculture Organization of the United Nations Report, 2012

Global Hunger Index Report, International Food Policy Research Institute, 2010

Goldemberg J., Lucon O., Energy, Environment and Development, Earthscan, Bristol, UK, 1996

Green Remediation: Incorporating Sustainable Environmental Practices into Remediation of Contaminated Sites; Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, US EPA 2008. (EPA 542-R-08-002).

Hunt L. J., Radiation in the environment, Creative Commons Attribution-Non Commercial, San Francisco, 2005

IPCC, Climate Change 2001: Working Group III: Mitigation, Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001

ISO 14000

Jovančićević B., M. Antić, I. Pavlović, M. Vrvić, V. Beškoski, A. Kronimus, J. Schwarzbauer, Transformation of petroleum saturated hydrocarbons during soil bioremediation experiments, Water Air Soil Pollution, 190 (2008) 299–307, DOI 10.1007/s11270-007-9601-z

Khan F.I., Husain, T., Hejazi R., An overview and analysis of site remediation technologies, Journal of Environmental Management, 71 (2004), str.95–122.

Krešić N., Vujasinović S, Matić,I., Remedijacija podzemnih voda i geosredine, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 2006., ISBN: 86 7352 147 5

Le Treut, H., Somerville R., Cubasch U., Ding Y., C. Mauritzen, Mokssit A., Peterson T. and Prather M.,: Historical Overview of Climate Change. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.

Marković D., Š. Đarmati, I. Gržetić, D Veselinović, Fizičkohemijske osnove zaštite životne sredine - knjiga II: Izvori zagađivanja posledice i zaštita, Univerzitet u Beogradu, 1996

Milanko V., Tehnološki procesi proizvodnje, Visoka tehnička škola strukovnih studija, Novi Sad, 2010

Mitchell D., N. Krieger, O.F. von Meien, L.F. de Lima Luz Junior, J.D. Fontana, L. B.B.Tavares, M.B. Palma, G.L. Sant'Anna Junior, L. dos Reis Castilho, D.M.G. Freire, J. A. Arcas in: L.K. Wang, V. Ivanov, J.-H. Tay, Y.-T. Hung (Eds.), Environmental Biotechnology, Humana Press, New York, 2010.

Nicholas Cheremisinoff, Handbook of Solid Waste Management and Waste Minimization Technologies, Elsevier Science, USA, 2003., ISBN: 978-0-7506-7507-9

Park C., The Environment, Routledge, London and New York, 1997

Perry R. H., Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Seventh Edition, McGraw-Hill, USA 1997

Philp J., R. Atlas, Bioremediation. Applied Microbial Solutions for Real-World Environmental Cleanup, Izdavači: R. Atlas, J. Philp, ASM Press, Washington DC, 2005, ISBN 1-55581-239-2

Planiranje upravljanja čvrstim otpadom, Američka agencija za međunarodni razvoj (USAID), Beograd, 2009.

Pravilnik o dozvoljenom nivou buke u životnoj sredini ("Sl. glasnik RS", br. 54/92)

Regionalni plan upravljanja otpadom za grad Novi Sad i opštine Bačka Palanka, Bački Petrovac, Beočin, Žabalj, Srbobran, Temerin i Vrbas, Grad Novi Sad, 2011.

Reis E., Lodolo A., Miertus S., Survey of Sediment Remediation Technology, International Center for Science and Technology, UNIDO, Trieste, 2008.

Schulz-Berendt V.in: H.-J. Jördening and J. Winter (Eds.), Environmental Biotechnology, Concepts and Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005.

Sekulić P, et al., Zaštita zemljišta od degradacije, Naučni institut za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad, 2003., COBISS.SR.-ID 187420071

Stefanović D., Efekti reakcionih filtera na bazi modifikovanih prirodnih minerala u prečišćavanju otpadnih voda, doktorski rad, Novi Sad, 2010

Strategija upravljanja otpadom za period 2010-2019. godine ("Sl. glasnik RS", br. 29/2010) , R. Srbija

Strategija upravljanja otpadom za period 2010-2019. godine, Vlada Republike Srbije, Ministarstvo energetike, razvoja i zaštite životne sredine, Republika Srbija.

Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods", SW-846, US EPA

Thomas H. Christensen, Solid Waste Technology & Management, Volume 1, John Wiley and Sons, Ltd publication, 2011. ISBN: 978-1-405-17517-3

UNEP - United Nations Environment Programme, Report, 2008

UNEP, Environmental Effects of Ozone Depletion: 2010, Assessment, United Nations Environment Programme, 2010

United Nations World Population Prospect, 2012

United Nations, Socioeconomics Data and Application Center, 2011

United States Environmental Protection Agency, An Analysis of Composting As an Environmental Remediation Technology, EPA530-R-98-008, Solid Waste and Emergency Response (5306W), 1998.

Veselinović D., Gržetić I., Đarmati Š., Marković D., Fizičkohemijske osnove zaštite životne sredine - knjiga I: Stanja i procesi u životnoj sredini, Fakultet za Fizičku hemiju, Univerzitet u Beogradu, 1995

Vujić G., Ubavin D., Stanisavljević N., Batinić B., Upravljanje otpadom u zemljama u razvoju, Univerzitet tehničkih nauka, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2012., ISBN: 978-86-7892-411-8.

Zakonu o upravljanju otpadom ("Sl. glasnik RS", br. 36/2009 i 88/2010), R. Srbija

Zakonu o zaštiti životne sredine ("Sl. glasnik RS", br. 135/2004, 36/2009, 36/2009 - dr. zakon i 72/2009 - dr. zakon), R. Srbija

uvod u inženjerstvo zaštite životne sredinevtsns.edu.rs › wp-content › uploads › 2020 ›...

Documents