Atmosfärens kemi
Miljökemin är den del av kemin som undersöker naturproblem och utvecklar metoder för att minska på utsläpp.
Läs om framtidens bränslen och undersök inverkan av sura regn genom att laborera.
Läs mera om myter och framtidsvisioner man har i dag om atmosfären och klimatet.
Innehåll:
Inledning -1-
Till eleven och läraren -1-
Atmosfären -2-
Miljökemi -4-
Luftföroreningar -6-
Minskandet av utsläpp -9-
Visste du att... -14-
Uppgifter -15-
Laborationer -17-
Ordlista -18-
Linkar -20-
Atmosfärens tillstånd är ett aktuellt tema. Vi intresserar oss främst för hur klimatet kommer att ändras och vilka biverkningar detta kan tänkas ha.
Enligt de nyaste forskningsresultaten kommer medeltemperaturen på jorden att stiga i och med drivhusgasernas ökning.
Det finns redan i dag en hel det metoder man kan använda sig av för att minska på utsläppen, trots det kan vi inte nå ett tvärstopp gällande avgaser.
Endast genom att öka kunskapen och medvetenheten om naturen kan förbättringar åstadkommas.
Det är synnerligen viktigt att alla länder bär sitt ansvar. Rening av luften och minskandet av utsläppen kostar en hel del och den finansiella synpunkten utgör en central faktor vid planeringen av reningsmetoder.
-Koncentrera dig på att lära dig allmän fakta.
-Fundera på fenomenen från både kemins och biologins synpunkt, du kan ha nytta av faktan inom båda ämnena.
Använd ordlistan då ett främmande ord uppträder.
I ordlistan finns förklaringar till de speciella termer som används i texten och eventuellt inte förklaras i din kemibok.
Undervisningspaketet innehåller förutom fakta även uppgifter och laborationer. Uppgifternas svårhetsgrad varierar, så att elever i olika ålder skall ha lämpliga uppgifter.
Det finns en utskrivbar version av all fakta från sidorna, denna innehåller även en innehållsförteckning.
Om du har utvecklingsidéer skriv gärna e-post, adressen är tanja.hakli@helsinki.fi.
Atmosfären utgörs av ett relativt tunt luftlager som omger vår planet, Tellus. Medelavståndet från jorden till stratopausen är ca 50 km, i jämförelse med jordens diameter som är ca 12 752 km utgör detta endast 0,4%. Utgående från bl.a. temperaturskillnader indelas atmosfären i troposfär, stratosfär, mesosfär och termosfär. Höjden för t.ex. tropopausen varierar mellan 10-15 km beroende på tryck, vindar, temperatur och årstid. En något generaliserad bild av strukturen kan ses nedan.
|
Höjd från markytan |
Termosfären |
Norrsken |
Temperatur |
|
80-90 km |
Mesopausen |
-95°C |
|
|
Mesosfären |
|||
|
50-60 km |
Stratopausen |
2,5°C |
|
|
Ozonlagret |
Stratosfären |
||
|
Pärlemormoln |
|||
|
Cirrusmoln |
|||
|
10-15 km |
Tropopausen |
-60°C |
|
|
Cumulusmoln |
|||
|
Troposfären |
|
Ar |
|||||||||
|
N2 |
O2 |
||||||||
Atmosfärens sammansättning har en central roll för livet på jorden. I atmosfärens naturliga sammansättning finns främst 78,08 % kväve, N2, 20,95 % syre, O2, 0,934 % argon, Ar och ca 0,033 % koldioxid, CO2, samt en del vattenånga. Dessutom finns det små mängder av neon, 0,0018 %, ammoniak, 0,001 %, helium, 0,0005 %, metan, 0,0002 %, krypton, 0,0001 5 och ozon 0,000001%.
Ur kemisk synvinkel är syreomgivningen i atmosfären central. De flesta gaserna, såväl naturliga gaser som föroreningar, som släpps ut i atmosfären kommer slutligen att oxideras och återvända till marken. Luftföroreningarna bidrar till bl.a. drivhuseffekten, global uppvärmning av vår planet samt fotokemisk smog, sura regn, luftkvalitetens försämring p.g.a. fria partiklar och försämring av inomhusluften. Utsläppen i atmosfären går att minska betydligt genom medvetna miljövänligare val. Tack vare teknologins utveckling har bränslena utvecklats, industriutsläppen till luften kan oftast reduceras med hjälp av filter eller kemiska reaktioner. Läs mera om alternativa bränslen vi har tack vare kemin.
Följande miljöproblem i atmosfären utgör de utmaningar vi står framför i dag:
Drivhuseffekten och global uppvärmning av vår planet
Fotokemisk smog
Sura regn
Fria partiklarnas ökade mängd i luften
Inomhusluftens kvalitet
Största delen av luftföroreningarna härstammas från industrin och trafiken. El-produktion, transport samt industriella processer belastar miljön.
Miljökemin undersöker kemikaliska föreningars inverkan på omgivningen (jordmån, vattendrag, atmosfären samt djur- och växtriket).
Föreningarnas källor och egenskaper och processer i naturen spelar en central roll inom miljökemin.
Miljökemin är en mångvetenskaplig vetenskap och kännedom av kemi, fysik, geologi, biologi, farmaci och meteorologi behövs, vilket förutsätter samarbete mellan experter på olika områden.
Miljökemin baserar sig på bl.a. undersökning av föroreningarnas halter (övervakning), egenskaper, källor samt utveckling av reningsmetoder.
Framtidens utmaning blir att finna en balans mellan teknologins framsteg, antrosfärens* tillväxt och miljöskydd.
*Antrosfären – atmosfären + biosfären + geosfären + hydrosfären
Miljömedvetenheten har ökat kraftigt inom de senaste årtiondena. Under början 1900-talet fanns mycket få begränsningar angående tillverkning, användning samt förstöring av kemikalier. Eftersom man inte kände till inverkan på bl.a. näringskedjor i naturen ansågs utspädning av ämnen som en lösning för avfallshantering av kemikalier. På 50- och 60-talet ökade oron för kemikaliernas skadliga inverkan på djur- och växtriket.
Bevis för skadliga inverkningar av bl.a. DDT i fågelriket framställdes i boken Silent spring som utgavs 1962. Året innan hade även en skadlig inverkan av talidom på foster observerats då 10 000 nyfödda led av missformningar i extremiteterna.
Olyckor som t.ex. explosionen av fabriken i Bhopal, Indien som tillverkade insektgifter ledde till hundratusentals skadade och 20 000 döda skakade världen. Även olyckor som kemikaliefabrikens explosion i Seveso, Italien och kärnkraftverksolyckan i Tjernobyl har medfört stora skador och därmed uppmärksamhet.
Under 1980-talet steg oron över drivhuseffektens inverkan samt ozonlagrets förtunning.
Medvetenhet om följderna försummandet av säkerhetsanvisningarna skulle ha kunde ha förebyggt olyckorna i Bhopal och Tjernobyl (säkerhetsanordningarna var avstängda). Tack vare utveckling av säkrare produktionsmetoder och rening av utsläpp kan olyckornas sannolikhet och minskning av föroreningar minskas.
I allmänhet medför utvecklingen av ett u-land till ett i-land en grov försämring av luftkvalitet. Försämringen fortsätter tills en viss grad av välstånd uppnåtts varefter utsläppen börjar begränsas varefter luftkvaliteten sakta börjar förbättras. Emedan luftkvaliteten förbättras i de flesta I-länder lider storstäder som t.ex. Mexico City som anses ha världens sämsta luftkvalitet allt mer.
Begreppet grön kemi (eng. green chemistry) togs i bruk i slutet av 1900-talet.
Grundaren till grön kemi kan anses Paul Anastas. Han definierade grön kemi som utnyttjandet av de principer som reducerar eller minskar användningen av skadliga ämnen eller reducerar användningen av dessa inom planering, produktion och tillverkning av kemikalier.
Meningen med grön kemi är att undvika belastningen på naturen i samband med kemiska processer. Biverkningar på mänskan, djurriket, närliggande omgivningen och globala effekter bör beaktas.
Kemikalieproduktion förutsätter beaktandet av kvalitet, säkerhet, effektivitet, användbarhet samt ekonomiska förutsättningar. I och med den gröna kemin utgör beaktandet av skador på hälsan och miljön en viktig del i kemikalieproduktionen. I och med en högt utvecklad teknologi är det i dag möjligt att beakta och minska på belastningen på omgivningen.
Förverkligande av grön kemi förutsätter att behovet för skadliga ämnen fullständigt ersätts med miljövänligare produkter. Detta kräver teknologiska tillämpningar på industriella processer, utveckling av miljövänliga metoder samt kemikalier och utveckling av processer för undersökning av biverkningar på omgivningen.
Följande tolv punkter utgör kärnan för gröna kemin:
1) Sträva till preventiva åtgärder för att undvika utsläpp, rening av utsläpp kräver energi och kan bidra till ytterligare utsläpp.
2) Atomekonomi, vilket innebär att utgångsämnena i produktionen i högsta möjliga grad ingår i produkten. På så sätt minskar biprodukterna och därmed avfallet.
3) Syntetiska metoder bör planeras så att ämnena som används inte skadar mänskan eller naturen.
4) Kemiska produkter bör planeras så att effektiviteten inte minskar fastän miljöaspekter beaktas i produktionen.
5) Lösningsmedel och andra ”hjälpföreningar” som används för produktion av kemikalier bör undvikas. De flesta kemiska reaktioner sker med hjälp av någon hjälpförening och t.ex. lösningsmedel kan inte alltid undvikas, men karsinogena lösningsmedel (som metylenklorid, kloroform, koltetraklorid) kan ofta ersättas.
6) Energibehovet för produktionen bör minimeras. Uppvärmning samt nedkylning (vid starkt exoterma reaktioner) bör minskas genom utveckling av reaktionsprocessen.
7) Råämnena och utgångsprodukterna bör vara förnybara om möjligt.
8) Onödiga tillverkningar av derivat bör undvikas, t.ex. skyddandet av alkohol genom att omvandla alkoholgruppen till eter under oxidationsreaktioner.
9) Användningen av katalyter i mån och möjlighet.
10) Kemikalierna bör planeras så att de bryts utan att skada omgivningen.
11) Analysmetoder bör utvecklas så att bildningen av skadliga ämnen kan upptäckas omedelbart och därmed kontrolleras.
12) Genom att välja oskadliga ämnen i produktionskedjan kan risken för olyckor minskas.
En förorening är en förening, ett ämne eller en blandning av dessa vars halt i naturen som följd av mänskans handlingar överstiger den naturliga halten.
Gemensamt för föroreningar är dessutom att de är skadliga för mänskan, djurriket eller växtriket.
I luftens naturliga sammansättning finns det ca 0,03% (volymförhållande)koldioxid.
Gasen är nödvändig för växternas assimilation. I atmosfären har koldioxidhalten en avgörande betydelse för livet på jorden eftersom koldioxiden bidrar till värmehushållningen.
I och med industrialiseringen i slutet av förra årtusendet har dock koldioxidhalten stigit vilket resulterar i bl.a. globala problem som drivhusefftekten.
Koldioxid bildas då organiska ämnen förbränns vilket sker vid användningen av fossila bränslen. Minskandet av skogsareal leder till rubbningar i den normala koldioxidbalansen.
En ofullständig förbränning av koldioxid medför bildning av kolmonoxid. Kolmonoxid bildas ofta vid husbränder där syretillgången är begränsad men även bilar som går på tomgång orsakar kolmonoxid utsläpp.
Koldioxidutsläppen kan minskas genom att minska förbrukningen av fossila bränslen. Planteringen av ny skog har en relativt liten inverkan eftersom skogen huggs ner i större mängder globalt sett. Tiede lehti artikel, visste du att…
Kemiska förklaringen till förbränning kan ses i följande reaktionslikheter:
Fullständig förbränning: 2 C + O2 -> CO2
Ofullständig förbränning: X C2H6 (g) + 2 O2(g)→ C (s) + CO (g) + 3 H2O (l) + C2H6
Det bildas sot, C, kolmonoxid, CO och vatten, dessutom återstår oförbränt bränsle.
Svaveloxider uppstår som oxider över lag genom förbränning. Svavelmängderna kan minskas betydligt och variationerna i olika bränslen är stora. i stenkol finns ca 0,5-5% svavel och i olja 0,1-3%svavel, i naturgas är svavelmängden försumbar. Bränslen som har låg eller så gott som ingen svavelhalt är ofta dyrare.
Vid förbränning av svavel bildas svaveldioxid som senare kan oxideras i luften för att bilda svaveltrioxid.
Förbränning av svavel: S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
Oxidation av svavel: 2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)
Svaveloxiderna återvänder till marken genom regn. Sura regn uppstår då svaveldioxiden eller svaveltrioxiden reagerar med vatten.
De sura regnen bidrar till försurning av sjöar, vattendrag och jordmånen, vilket minskar bl.a. fiskebeståndet. Byggnader och statyer runtom speciellt i Europa har fått märkbara skador som följd av sura regn (se laborationen!). Svaveldioxiden är även hälsovådlig för mänskan, man har bl.a. observerat at ökade svaveloxidhalter bidrar till en ökning i dödligheten bland mänskor1. För växter är skadorna märkbara redan som följd av lägre halter. Barrträden skadas av svaveloxiderna och lavar, som är speciellt ömtåliga, växer inte överhuvudtaget där svaveloxidhalterna är höga.
Största delen av luften består av så gott som inert kväve. Genom förbränning vid höga temperaturer kan kvävet komma åt att reagera med syret i luften. Därmed uppstår kväveoxider.
Kväveoxider bildas vid elproduktion och som ett trafikutsläpp. Med hjälp av katalysatorer kan kväveoxidutsläppen från bilarnas avgaser minskas.
Kväveoxiderna förekommer i något mindre mängder än svaveloxiderna. Precis som svaveloxiderna bidrar även kväveoxiderna till det sura regnet.
Våra andningsorgan tar skada av höga kväveoxidhalter. Dessutom bidrar kväveoxiderna till bildningen av smog, vilket är ett problem speciellt för industristäder som ligger i dalar.
CFC-föreningar, d.v.s. klorfluorkarboner som består av kloväten som innehåller klor och fluor.
Freonerna har skapats av mänskan och förekomer därmed inte naturligt på vår planet.
Freoner används som köldmedel i kylskåp, frysar, sprayflaskor, värmepumpar etc. Nuförtiden har freonerna i sprayflaskor ofta ersatts, då står de på förpackningen att sprayen inte skadar ozonskiktet. Freonerna som kommer ut i atmosfären bryter ner det livsviktiga ozonskiktet i sratosfören.
Fasta partiklar bildas i bilmotorer, kraftverk och i förbränningsprocesser. De fasta partiklarna består av bl.a. aska, kolföreningar och metallångor.
Fasta partiklarna är mycket små, de minsta (PM2,5), mellan två och en halv mikrometer, och medför hälsorisker i och med att de kan tränga in i lungorna. Fasta partiklarna smutsar även ner miljön.
Enligt en artikel i Helsingin Sanomat (10.4.2004) skulle medellivslängden i Finland vara ett år högre om inga fasta partiklar fanns i luften.
Genom att utveckla bl.a. sandningen av vägar under vintern och eldandet av egnahemshus kan man minska på mängden fasta partiklar i luften. Eftersom över hälften av partikelnedfallet i Finland kommer från Europa bör åtgärderna ske globalt.
Kolväten är utsläpp som bildas i bilarnas avgaser och vid oljeraffinadererings processer.
Kväveoxiderna och kolvätena bildar smog under inverkan av solljus, vilket är ett stort problem i storstäder där inte vinden når att transportera bort avgaserna.
Till kolväteutsläppen räknas bl.a. bensen, toluen, xylen och metan.
Föroreningar i omgivningen
Bedömningen av naturens förorening görs på basen av halten för ämnet i omgivningen. Gränsen för ämnenas skadliga halter är specifika d.v.s. varje förening har ett bestämt riktvärde och ett gränsvärde som anger maximala halten av föreningen i sin omgivning.
I atmosfären mäts bl.a. att riktvärdet följande föreningar inte överstigs:
|
Ämne |
Riktvärde (20°C, 1 atm) |
Definition |
|
Kolmonoxid, CO |
20 mg/m3 |
Max. värde under en timme |
|
8 mg/m3 |
Medelvärde under 8 h |
|
|
Kvävedioxid, NO2 |
150 μg/m3 |
Medelvärde under en månad |
|
Svaveldioxid, SO2 |
250μg/m3 |
Medelvärde under en månad |
|
Fria partiklar |
50 μg/m3 |
Årets medelvärde |
Riktvärdena kunde lika väl ges som t.ex. mängden mol per liter eller antal gasmolekyler per kubikmeter emedan en gemensam överenskommelse om enheten saknas.
Fundera på:
Varför bör trycket och temperaturen anges?
Varför är riktvärden för olika ämnen angivna för olika långa tidsintervall?
Hur är det möjligt att kol kan förekomma föreningarna kolmonoxid och koldioxid, svavel i svaveldioxid och svaveltrioxid?
Hur uppkommer sura regn? Skriv även rektionslikheten (reaktionslikheterna)
1Detta framkommer bl.a. i en undersökning från London 1952. Andra noggranna resultat?
För att minska på luftutsläpp finns många metoder.
En effektivare förbrukning av bränslen innebär att utsläppen minskas i och med att mindre bränsle åtgår.
Genom att använda förnybara energikällor som sol-, vind- och vattenkraft slipper man avgaser. Kärnkraftverkens utsläpp belastar ej heller atmosfären, men däremot bildas problemavfall.
Bränslen kan renas innan de används för att t.ex. reducera svavel- och blyhalten.
Efter förbränningen kan även utsläppen minskas med kemiska processer t.ex. katalysatorer, våtspolning och filter.
Utvecklingen av alternativa kemikalier, t.ex. för att minska på ozonlagrets nedbrytning.
Den finansiella sidan utgör ofta en begränsning för dessa metoder. Det gäller för industrin att hitta en balans mellan hur mycket och på vilket sätt utsläppen minskas. Eftersom största delen av utsläppen i atmosfären härstammar från industrin, elproduktionen och trafiken är det viktigt att reningsmetoder används inom dessa områden.
De vanligaste metoderna för minskandet av partikelutsläpp är elektrostatisk nederbörd (?). Detta innebär att partiklarna i luften laddas elektriskt varefter de samlas på en yta med motsatt laddning. Inomhusluften renas ofta på detta sett och metoden är effektiv, t.o.m. 99% av partiklarna i luften kan samlas, endast de allra mista partiklarna med en diameter på 0,1 μm kvarstår.
För att minska svaveloxidutsläpp kan man antingen använda bränslen med låg svavelhalt eller svavelfria bränslen. Dessa fås genom att avlägsna svavlet redan vid oljeraffinadereringen. Svavel avlägsnas nästan fullständigt från bensin och till en stor del från lätt brännolja. Ett annat alternativ är att på kemisk väg behandla svaveloxiderna genom att binda svavlet till kalciumsulfit eller kalciumsulfat, denna metod kallas tvättning. Tvättningen minskar även partikelutsläpp. Genom att leda kalciumhydroxidlösning på svaveldioxid kan t.o.m. 95 % av svaveldioxiden bindas. Metoden är rätt dyr men används bl.a. vid elproduktion. Reaktionen som sker är:
SO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) →CaSO3 (s) + H2O (l)
Bilden föreställer en tvttningsprocess.
1. Kalciumhydroxiden rinner ner över svaveldioxiden.
2. Gipslösningen leds ut för att torkas.
3. Den återstående svaveldioxidmängden leds ut genom en skorsten. Observera att endast 5% av den ursprungliga svaveldioxidmängden återstår.
Svavelutsläpp kan även minskas med en sk. virvebäddsmetod som går ut på att blåsa in luft då man förbränner en blandninga av stenkol och kalksten. Denna process binder svaveldioxiden till kalciumsulfat.
Växternas fotosyntes går ut på att de omvandlar koldioxid till syre, vilket gör att en ökning av växtligheten skulle minska på koldioxidutsläppen. I dagens läge bör man främst sträva till att behålla den växtlighet vi har. Genom att undvika fossila bränslen och övergå till förnybara bränslen (läs nedan) kan utsläppen av koldioxid minskas betydligt. Energiproduktionen borde börja ersättas med förnybara energikällor som sol, vatten och vindkraft, inte enbart för att minska på utsläppen men även eftersom de andra energitillgångarna kommer att sina. Då koldioxidavgasen bildats kan den renas med hjälp av att binda gasen till kalciumhydroxid som svaveloxiden. Detta är rätt dyrt i jämförelse med de andra lösningarna.
Generellt finns det tre olika sätt att minska trafikutsläppen.
1. Genom att välja kollektivtrafik och minska på användningen av personbil, flyg etc. kan även utsläppen minskas.
2. Kväveoxidutsläpp och kolmonoxidutsläpp från bilar kan reduceras med hjälp av katalysatorer.
3. Alternativa bränslen utvecklas, dessa kommer så småningom att ersätta bensinen i fordon.
I de flesta fordon finns i dag en katalysator. Alla nya bilar samt t.ex. gräsklippare och snöskotrar förses med en katalysator. Katalysatorn renar avgaserna från svaveloxid och kolmonoxid. Avgaserna som bildas då bensinen brunnit leds de in i katalysatorn där värmen och katalysatorämnet kommer att ge upphov till de kemiska reaktionerna nedan.
1. 2 NO (g) + 2 CO (g) → N2 (g) + 2 CO2 (g)
2. 2 NO (g) + 2 H2 (g) → N2 (g) + 2 H2O (g)
Dessutom omvandlas skadliga kolväten till koldioxid, kolmonoxid och vatten. Katalysatorn består av stål samt ett keramiskt material som består av små hålningar för att öka reaktionsytan. Det keramiska materialet bekläs av katalysatorämnet som har en yta på t.o.m. 10 000 m2. Katalysatorämnet i reaktionerna består av en metall (platina, palladium eller rodium) omgiven av aluminiumoxid (Al2O3). Kvävets oxider kan dessutom minskas genom att reglera mängden förbränningsluft och temperaturen för förbränningen.
Eftersom oljetillgångarna på jorden är begränsade har en del nya alternativ för bränslen i bilar, bussar och andra transportmedel utvecklats. Effektiva, förmånliga samt naturvänliga lösningar utvecklas ständigt. Framtidens bilar kommer att använda något av de alternativa bränslena.
Naturgas
De flesta bilar och bussar kan omvandlas till fordon som utnyttjar bensin och naturgas vid sidan om varandra. Naturgas består främst av metan, CH4. Metan fås från naturliga gaskällor eller som en biprodukt från råolja. Gasen bevaras i påfyllbara trycktankar som kan installeras i olika fordon. En påfyllning räcka att driva en personbil t.o.m. 480 km (300 miles).
Fördelarna med naturgas är en minskning av kolmonoxid och kväveoxidutsläppen t.o.m. 80 % i jämförelse med bensin. I tätbefolkade områden som huvudstadsregionen finna det goda möjligheter att fylla på naturgas, bl.a. några av stadens bussar drivs med naturgas.
Eftersom gasen bör vara komprimerad krävs en kompressor i varje fordon vilket utgör en extra kostnad på 2000-4000€.
Eldrivna fordon
Laddningsbara batterier, ackumulatorer driver elfordon. Ackumulatorn i fordonen består av antingen litium eller nickel-metallhydrid batterier. En åtta timmars laddning av bilen kan driva den ca 160 km.
Kostnaderna för en eldriven bil är i längden förmånligare än en vanlig bil, emedan inköpspriset är betydligt högre. En vidare utsträckning av laddningsställen är en av förutsättningarna för att eldrivna fordonen skall kunna bli vanligare. Direkta utsläpp har elbilen inte, men man bör dock beakta att energiproduktionen belastar naturen något. Ackumulatorerna borde även utvecklas till hållbarare, livstiden på en ackumulator borde förlängas för att undvika problemavfall.
Bränsleceller
Användningen av bränsle celler som drivande kraft i fordon upptäcktes redan på 1840-talet, men användningen fick en större betydelse först på 1960-talet då USA utnyttjade bränslecellen inom sitt rymdprogram. i bränslecellen fås energin ur en kemisk reaktion av vätgas och syrgas.
2 H2 + O2→ 2 H2O + energi.
Syre fås från luften emedan den rena vätgasen bör framställas skilt. Vätgasen kan framställas från t.ex. naturgas, metan etc. Framställningen av ren vätgas är rätt dyrt och bränslecellens produktion bör även utvecklas för att nå en högre användningsgrad.
Hybrid-bilar
Den sannolikaste processen mot naturvänligare fordon kommer antagligen att vara någon form av hybridbil, d.v.s. en kombination av flera alternativ exempelvis en el-gas-bil. Utsläppen från en sådan bil kunde inte helt och hållet reduceras men en betydlig minskning kan uppnås.
Globala metoder
Minskandet av utsläpp i Finland kommer inte att lösa de globala problemen.
Med hjälp av internationellt sammarbete bör man nå internationella avtal som binder länderna till minskandet av utsläpp.
Industrin bör följa de ordningar och lagar som fastställts, då det gäller bl.a. begränsningar för utsläpp. Detta är en effektiv metod, eftersom det är lättare att rena luften och övervaka utsläppen vid kraftverket i jämförelse med att varje konsument skulle göra det.
Det statliga ansvaret bärs genom politiska lösningar och skattepolitiken, där miljövänligare val kan beskatas annorlunda.
För konsumenterna är det viktigast att bjuda information och miljöfostran. Valen varje individ gör är centrala för miljöns framtid.
Minskandet av utsläpp
1. Hur påverkar katalysatorn en kemisk process? (du kan anlita läroboken)
2. Hur kunde du påverka de luftföroreningar din verksamhet ger upphov till?
3. Vilka metoder kan användas för att minska utsläpp i atmosfären?
Alternativa bränslen
4. Räkna upp för- och nackdelar med följande alternativa bränslen för fordon:
a) naturgas
b) elbilar
c) bränslecell
5. Oljereserverna i USA beräknas vara ca 150*109 barrel (1 barrel = 158,987 liter). Varje dag pumpas ca 8 miljoner barrel för oljeförbrukning. För hur många år räcker oljan, om oljeförbrukningen antas vara konstant? Är detta en god uppskattning?
6. Balansera reaktionslikheterna för förbränning av kol, naturgas och bensin.
a) kol: C(s) + O2-> CO2
b) naturgas: CH4(g) + O2
c) bensin: C8H18(g) + O2-> CO2(g) + H2O(g)
Varför medför dessa förbränningar skador på atmosfärens balans?
7.Vart tar avgaserna vägen?
8. Ordna följande fortskaffningsmedel enligt mängden koldioxidutsläpp per person en tur-retur resa från Helsngfors till Saariselkä avger
a) Kombination av tåg + buss
b) Flygplan (MD82)
c) Personbil (4 pers), personbil (2 pers). Gör en uppskattning.
9. Ta reda på vad drivhuseffekten är och vad den beror av. Vilka föreningaar som inverkar stärkande och försvagande på drivhuseffekten.
10. Vad är smog? Hur och var bildas smog?
Uppgifterna för laborationen finns i samband med lalaborationsinstruktionerna.
I samband med sidan om luftföroreningar finns även tillägsuppgifter.
Svar till uppgifterna 2, 3, 4, 6, 9 och 10 hittas direkt på de sidor som behandlar ämnet i fråga.
1 a) + mindre utsläpp, förmånlig i längden, praktiskt möjligt att användas redan i dag kostnaderna för kompressorn är höga, påfyllningsstationer finns endast i storstäder, naturgasfyndigheterna är begränsade
b) + mindre utsläpp, bl.a. utnyttjande av förnybara energiresurser => begränsas ej av naturresurser – effektiviteten bör utvecklas, ett ”uppladdningsnät” bör byggas över hela landet, beroende på hurdan energi som används medför energiförbrukningen utsläpp, akkumulatorerna är problemavfall.
c) +rent alternativ –kostnaderna i dag för höga
5
Oljereserverna kommer att sina om förbrukningen fortsätter enligt dagens situation, vilket är mycket osannolikt. En minskning av oljeförbrukningen är oundvikligen att väntas. Då utbudet av olja minskar kommer priset antagligen att stiga kraftigt och därmed kommer man inte att ha råd att använda olja som i dagens läge. i uppgiften hade endast USA:s oljetillgångar beaktats vilket inte berättar hela sanningen om situationen i världen.
7. Avgaserna kan antingen stanna i atmosfären eller falla ner till marken. Avgaser som stannar i atmosfären kommer att spridas med vindar, vilket gör att avgashalterna fördelar sig över hela atmosfären. Avgaser kan bilda nya föreningar t.ex. kolmonoxid kan reagera med syre i luften och bilda koldioxid. De avgaser som faller till marken kan förutom att falla direkt ner även tas upp i regn och snö och återkomma till marken under nederbörd t.ex. svaveltrioxid kan tas upp i moln vilket leder till sura regn (SO3 + H2O -> H2SO4 (?)).
8. Mängden utsläpp varierar beroende av t.ex. flygplanstyp, biltyp etc. följande värden publicerades i en artikel i Helsingin Sanomat (27.1.2004):
Flyg (192 kg CO2/pers.), bil 2 passagerare (167 kg CO2/pers.), bil 4 passagerare (83 kg CO2/pers.), kombination tåg+buss (51 kg CO2/pers).
Utrustning:
Säkerhet: Saltsyran är frätande, använd labbrock och skyddsglasögon.
Undvik direkt kontakt med syran.
Avfall: Syran bör neutraliseras
Utförande:
Kemin i laborationen:
Sura regn innehåller vätesulfit, H2SO3, som bildas då vatten reagerar med svaveldioxid.
SO2 (g) + H2O -> H2SO3
Uppgifter
1. Balansera reaktionslikheten.
Na2SO3 + HCl -> SO2 (g) + NaCl + H2O
2. Hur inverkade svaveldioxiden som bildades i provröret på vattnet?
3. Hur fungerar laborationen som modell för sura regn?
5. Hur inverkade det ”sura regnet”, vätesulfitlösningen (H2SO3(aq)) på magnesiumbiten?
4. Vad hände i provrör C då kalsiumkarbonaten, CaCO3, reagerade med ”det sura regnet”? Komplettera reaktionslikheten:
H2SO3 + CaCO3 ->
5. Vilken praktisk inverkan har sura regn?
Källa: -American Chemical Sosiety (2001) Chemistry in the community,
Michelle Russel Julet
Ø Finskspråkig, behandlar klimatförändringar etc. Lättförstådd, kräver inte djupa kemikunskaper. Anpassad för undervisning. http://www.tat.fi/2003/nuoriso_ja_koulupalvelu/verkkokoulu_ilmasto.shtml#
Ø Ett finskspråkigt undervisningspaket. I paketet behandlas atmosfärens gaser, kväve, syre, argon, koldioxid etc.
Ø http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/opetuspaketit/kaasut/
Ø Svenska natruskyddsföreningaens sidor är trevliga och lämpar sig även för yngre intresserade elever.
Ø http://www.snf.se/verksamhet/klimat/index.cfm
Ø Denna sida uppdateras för tillfället men kommer att innehålla aktuell lättbegriplig information om miljöfrågor på svenska.då den öppnar.
Ø Svensk naturvårdsverkets sida innehåller mycket fakta om miljön.
http://www.naturvardsverket.se/
Ø En svensk sida med information om miljöfrågor. Under miljöteman finns aktuell information som byts regelbundet.
http://www.svenskamiljonatet.se/index.htm
Ø Information på finska om luftenskvalitet, luftföroreningar etc. i Helsingfors
http://www.hel.fi/ymk/ymparistotila/ilma/ymptila_ilma.html
Ø Linken innehåller aktuell information om luftkvaliteten samt nya artiklar om frågor relaterade till luftkvaliteten, texten är finskspråkig
http://www.ytv.fi/ilmanl/index.html
Ø Följande finskspråkiga sidor innehåller mycket information om atmosfären , det är även möjligt att ställa egna frågor och få svar av experter.