# Försurning och luftföroreningar
*s.70-75*

---

## Luftföroreningar

Luftföroreningar har ökat på jorden sedan industriella revolutionen. Det kan innebära flertalet olika ämnen, men oftast syftar man på: kväve- och svaveloxider, marknära ozon och svävande partiklar.

Föroreningarna härstammar från förbränning, processutsläpp i industrier eller damning från bergshantering.

:::warning
Luftföroreningar har minskat krafitgt i Sverige och andra länder sedan 1960-talet, framförallt genom bättre förbränningsmotorer. Dock kvarstår problemen med luftföroreningar.
:::

---

### Kväveoxider

:::warning
Kväveoxid är två gaser: $NO$ (kvävemonoxid) och $NO_2$ (kvävedioxid)
:::

---

Kväveoxider bildas när kvävgas ($N_2$) och syrgas ($O_2$) reagerar vid upphettning i förbränningsmotorer. Eftersom det är luftens innehåll som reagerar spelar bränsletypen ingen roll.

---

#### Effekter av kväveoxider

:::info
- Bildar andra luftföroreningar (marknära ozon)
- Bidrar till försurning (se försurning)
- Kvävedioxid är också för egen del farlig för levande organismer
:::

---

### Marknära ozon
Ozon beskrevs mer ingående i [Ozonhål](/ik7RgBsjSoWlgkYqZJFQJQ), och där omnämns också att ozonet är giftigt för organismer även i oerhört låga koncentrationer (0.1 ppm).

Marknära ozon bildas i första hand av kvävedioxid i nedan reaktioner.

$$ NO_2 + (UV-strålning) → NO + O $$
$$O_2 + O → O_3$$
$$NO + O_3 → NO_2 + O_2$$
$$O_3 + (UV-strålning) → O_2 + O $$

Dessa reaktioner ger i sig ingen nettoproduktion av ozon, eftersom att ozon återreagerar med kvävemonoxid för att återigen bilda syrgas och kvävedioxid.

:::danger
Däremot reagerar kvävemonoxid även med kolväten från utsläpp vid förbränning. Då halten kvävemonoxid minskar sker färre återreaktioner och nettoproduktionen av ozon ökar.
:::

---

#### Effekter av marknära ozon

:::info
Marknära ozon kvalificieras som den **näst farligaste luftföroreningen** för människan.

- Påverkar organismers respiratoriska system (luftrör och lungor)
- Reducerad lungfunktion
- Förvärrning av astma
- Ökad känslighet för luftvägsinfektioner
- Extra känsligt för de med redan nedsatt respiratorisk funktion: astma, KOL, lungcancer
- Ökar risken för hjärt- och kärlsjukdom, diabetes och andra ämnesomsättningssjukdomar
- Är en växthusgas
- Förhindrar fotosyntes och skadar vattenbalansen hos växter
:::

---

### Partiklar

Partiklar kan bestå av olika ämnen och variera i storlek. Till viss del kan de ha naturligt ursprung såsom havssalt eller ökensand. Medan andra består av rester och utsläpp från trafik, bostäder och industri.

---

#### Uppdelning av partiklar

Partiklar delas upp efter deras *aerodynamiska storlek* uppmätt i μm ($10^{-6}$ meter). Beroende på storlek har de olika ursprung och hälsoeffekter.

:::warning
$PM_{10}$

Partiklar av större storlek (mindre än 10 μm) kommer framförallt från mekaniska processer vid slitningar av däck och vägbanor.

$PM_{2.5}$

Mindre partiklar (mindre än 2.5 μm) bildas främst vid industrier och förbränningsprocesser.

$PM_{0.1}$

De absolut minsta partiklarna (mindre än 0.1 μm), ibland kallade ultrafina partiklar, bildas vid förbränning av olika typer av bränsle.
:::

Utöver detta kan partiklar även bildas *sekundärt* från svaveldioxid, från svaveldioxid, flyktiga organiska ämnen, ammoniak och kvävedioxider.

---

#### Partiklars ursprung

*Majoriteten av partiklarna kommer från de lokala trafiken.*

---

- I tätbebyggda områden kommer majoriteten från vägtrafiken
- I bostadsområden med mycket vedeldning kan höga partikelhalter förekomma
- Sekundärt bildade partiklar kan komma långväga via lufttransporter från andra delar av Europa

:::warning
Medelexponeringen i Sverige under vinterhalvåret har uppmätts till 19 µg/m³ $PM_{10}$. WHO rekommenderar att man högst utsätts för 20 µg/m³.

**En stor del av befolkningen utsätts alltså för högre än de rekommenderade värdena.**

Partikelutsläppen i Sverige minskade under slutet av 1900-talet, men har sedan dess legat konstanta.
:::

---

#### Effekter av partiklar

:::info
Partiklar kvalificeras som den **farligaste luftföroreningen** för människan.

- Beroende på storlek når de olika långt i kroppen
- $PM_{10}$ når lungorna
- $PM_{2.5}$ och mindre når också alveolerna och kan passera över till blodet.
- Ökar risken för sjukdomar i hjärta, kärl och luftvägar.
- Långstidsexponering beräknas förkorta genomsnittlig livslängd med flera månader i Sverige.
- Gravida och barn är särskilt utsatta.
- Havandeskapsförgiftning
- Graviddiabetes
- Högt blodtryck
- Låg födelsevikt
- Astma
- Nedsatt lungfunktion
- Ökar jordens *albedo* (reflektionsförmåga), och maskerar därför en del av den globala uppvärmningen.
:::

---

## Försurning

Försurning innebär en höjd koncentration av vätejoner i mark och vattendrag på grund av mänsklig aktivitet.

---

### Naturliga försurningsprocesser

Delvis sker en naturlig försurning av mark och vattendrag.

:::warning
- Nitrifikation: oxidation av ammonium till nitrat
- En viktig process i kvävets kretslopp, men som också i sig är en surgörande process.

- Naturliga oxidationsprocesser utöver nitrifkation bidrar nästan alla till att öka koncentrationen av vätejoner i mark och vattendrag.

- Vegetationens inverkan
- Växters näringsuptag är i sig försurande processer. När döda växter får ligga kvar sker en neutralisationsprocess när den organiska materian bryts ned av nedbrytare.

:::

---

### Mänsklig påverkan

Försurningen som sker i mark och vattendrag är också orsakad av mänsklig aktivitet: *antropogen försurning*.

Främst handlar det om förbränning av fossila bränslen som innehåller svavel. Vid förbränningen bildas då **svaveldioxid** ($SO_2$), men också **kväveoxider** ($NO_x$)

---

$$S + O_2 \rightarrow SO_2$$
$$2 H_2S + 3O_2 \rightarrow 2 H_2O + 2SO_2$$
*Svaveldioxid bildas både direkt genom att svavel reagerar med syrgas, men också vid förbränning av svavelväte.*

---

#### Svavelsyra och salpetersyra

Både svaveldioxid och kväveoxider kan i sin tur bilda två starka syror: **svavelsyra** ($H_2SO_4$) och **salpetersyra** ($HNO_3$).

---

:::danger
$$2 SO_2 + O_2 \rightarrow 2 SO_3$$
$$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$$
*Svaveldioxid oxideras till svaveltrioxid. Svaveltrioxid reagerar med vatten och bildar svavelsyra.*
:::

---

:::warning
$$ 3 NO_2 + H_2O \rightarrow 2 HNO_3$$
$$4 NO_2 + O_2 + 2 H_2O \rightarrow 4 HNO_3$$
*Två reaktioner för hur salpetersyra kan bildas från kvävedioxid med vatten och syrgas.*
:::

---

De två starka syrorna når sedan land- och vatten genom nederbörd och har då en försurande effekt.

---

#### Skogsbruk

Utöver vår direkta påverkan genom utsläpp har även skogsbruket en indirekt försurande effekt.

*Skogsbruket är en stor näring i Sverige. Vad odlar vi och varför?*

Genom att föra bort biomassa som annars neutraliserat försurningen när de brutits ner ökar vi försurningsgraden.

---

### Effekter av försurning

:::info
- pH-känsliga arter (ex. skalbärande djur) påverkas negativt
- Mindre pH-känsliga arter får mer utrymme
- Näringsämnen lakas ut och metaller kan hamna i vattendrag
- Kaskadeffekter genom ekosystemen när arter försvinner