“ప్రపంచం తెలివితేటలు లేకుండా ప్రకాశాన్ని, మనస్సాక్షి లేకుండా శక్తిని సాధించింది. మనది అణు దిగ్గజాలు మరియు నైతిక శిశువుల ప్రపంచం.”

మీరు ఇప్పటికే మీ మునుపటి తరగతుల్లో పర్యావరణం గురించి అధ్యయనం చేసారు. పర్యావరణ అధ్యయనాలు మన చుట్టూ ఉన్న సామాజిక, ఆర్థిక, జీవ, భౌతిక మరియు రసాయన పరస్పర సంబంధాల మొత్తాన్ని తెలియజేస్తాయి. ఈ యూనిట్లో పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రంపై దృష్టి పెడతాము. పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం పర్యావరణంలోని రసాయన జాతుల మూలం, రవాణా, ప్రతిచర్యలు, ప్రభావాలు మరియు గమ్యాల అధ్యయనంతో వ్యవహరిస్తుంది. పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం యొక్క కొన్ని ముఖ్య అంశాలను చర్చిద్దాం.

14.1 పర్యావరణ కాలుష్యం

పర్యావరణ కాలుష్యం అనేది మన చుట్టూ ఉన్న అవాంఛనీయ మార్పుల ప్రభావం, ఇది మొక్కలు, జంతువులు మరియు మానవులపై హానికర ప్రభావాలను కలిగిస్తుంది. కాలుష్యాన్ని కలిగించే పదార్థాన్ని కాలుష్య కారకం అంటారు. కాలుష్య కారకాలు ఘన, ద్రవ లేదా వాయు పదార్థాలుగా ఉండవచ్చు, ఇవి సహజ సమృద్ధి కంటే ఎక్కువ గాఢతలో ఉంటాయి మరియు మానవ కార్యకలాపాల వలన లేదా సహజంగా జరిగే సంఘటనల వలన ఉత్పత్తి అవుతాయి. మీకు తెలుసా, సగటు మానవుడికి ఆహారం కంటే దాదాపు 12-15 రెట్లు ఎక్కువ గాలి అవసరం. కాబట్టి, గాలిలోని చిన్న మొత్తంలో కూడా కాలుష్య కారకాలు ఆహారంలో ఉన్న సమాన స్థాయిలతో పోల్చితే ముఖ్యమైనవిగా మారతాయి. కాలుష్య కారకాలు క్షీణించే స్వభావం కలిగి ఉండవచ్చు, ఉదాహరణకు విసర్జించిన కూరగాయలు సహజ ప్రక్రియల ద్వారా త్వరగా విచ్ఛిన్నమవుతాయి. మరోవైపు, నెమ్మదిగా క్షీణించే కాలుష్య కారకాలు, అనేక దశాబ్దాల పాటు మార్పు చెందని రూపంలో పర్యావరణంలో ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, డైక్లోరోడైఫినైల్ట్రైక్లోరోఈథేన్ (DDT), ప్లాస్టిక్ పదార్థాలు, భారీ లోహాలు, అనేక రసాయనాలు, అణు వ్యర్థాలు మొదలైన పదార్థాలు, ఒకసారి పర్యావరణంలోకి విడుదలైతే తొలగించడం కష్టం. ఈ కాలుష్య కారకాలు సహజ ప్రక్రియల ద్వారా క్షీణించవు మరియు జీవులకు హానికరం. పర్యావరణ కాలుష్య ప్రక్రియలో, కాలుష్య కారకాలు ఒక మూలం నుండి ఉద్భవించి గాలి లేదా నీటి ద్వారా రవాణా చేయబడతాయి లేదా మానవులచే నేలలోకి పారవేయబడతాయి.

14.2 వాతావరణ కాలుష్యం

భూమిని చుట్టుముట్టి ఉన్న వాతావరణం అన్ని ఎత్తుల్లో ఒకే మందంగా ఉండదు. గాలి యొక్క సకేంద్ర పొరలు లేదా ప్రాంతాలు ఉన్నాయి మరియు ప్రతి పొర వేర్వేరు సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. మానవులు ఇతర జీవులతో కలిసి నివసించే వాతావరణం యొక్క అత్యంత తక్కువ ప్రాంతాన్ని ట్రోపోస్ఫియర్ అంటారు. ఇది సముద్ర మట్టం నుండి $\sim 10 \mathrm{~km}$ ఎత్తు వరకు విస్తరించి ఉంటుంది. ట్రోపోస్ఫియర్ పైన, సముద్ర మట్టం నుండి 10 మరియు $50 \mathrm{~km}$ మధ్య స్ట్రాటోస్ఫియర్ ఉంటుంది. ట్రోపోస్ఫియర్ అనేది గాలి, ఎక్కువ నీటి ఆవిరి మరియు మేఘాలను కలిగి ఉన్న ఒక అశాంత, దుమ్ము నిండిన మండలం. ఇది బలమైన గాలి కదలిక మరియు మేఘం ఏర్పడే ప్రాంతం. మరోవైపు, స్ట్రాటోస్ఫియర్లో డైనైట్రోజన్, డైఆక్సిజన్, ఓజోన్ మరియు తక్కువ నీటి ఆవిరి ఉంటాయి.

వాతావరణ కాలుష్యం సాధారణంగా ట్రోపోస్పెరిక్ మరియు స్ట్రాటోస్పెరిక్ కాలుష్యంగా అధ్యయనం చేయబడుతుంది. స్ట్రాటోస్ఫియర్లో ఓజోన్ ఉనికి సూర్యుని హానికరమైన అతినీలలోహిత (UV) వికిరణాలలో సుమారు 99.5 శాతాన్ని భూమి ఉపరితలానికి చేరకుండా నిరోధిస్తుంది మరియు దీని ద్వారా మానవులు మరియు ఇతర జంతువులను దాని ప్రభావం నుండి రక్షిస్తుంది.

14.2.1 ట్రోపోస్పెరిక్ కాలుష్యం

ట్రోపోస్పెరిక్ కాలుష్యం గాలిలో అవాంఛనీయ ఘన లేదా వాయు కణాలు ఉనికి వలన సంభవిస్తుంది. ట్రోపోస్ఫియర్లో ఉన్న ప్రధాన వాయు మరియు కణిక కాలుష్య కారకాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. వాయు గాలి కాలుష్య కారకాలు: ఇవి సల్ఫర్, నైట్రోజన్ మరియు కార్బన్ యొక్క ఆక్సైడ్లు, హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్, హైడ్రోకార్బన్లు, ఓజోన్ మరియు ఇతర ఆక్సీకరణులు.

2. కణిక కాలుష్య కారకాలు: ఇవి దుమ్ము, పొగమంచు, పొగ, పొగ, స్మోగ్ మొదలైనవి.

1. వాయు గాలి కాలుష్య కారకాలు

(ఎ) సల్ఫర్ ఆక్సైడ్లు: సల్ఫర్ కలిగిన శిలాజ ఇంధనం మండించినప్పుడు సల్ఫర్ ఆక్సైడ్లు ఉత్పత్తి అవుతాయి. అత్యంత సాధారణ జాతి, సల్ఫర్ డయాక్సైడ్, ఇది జంతువులు మరియు మొక్కల రెండింటికీ విషపూరితమైన వాయువు. తక్కువ గాఢతలో ఉన్న సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ కూడా శ్వాసకోశ వ్యాధులను కలిగిస్తుందని నివేదించబడింది, ఉదా., మానవులలో ఆస్తమా, బ్రాంకైటిస్, ఎంఫిసెమా. సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ కళ్ళకు చికాకు కలిగించి, కన్నీరు మరియు ఎరుపుదనానికి కారణమవుతుంది. $\mathrm{SO_2}$ యొక్క అధిక గాఢత పువ్వుల మొగ్గల గట్టిదనానికి దారితీస్తుంది, ఇవి చివరికి మొక్కల నుండి రాలిపోతాయి. సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఉత్ప్రేరకం లేని ఆక్సీకరణం నెమ్మదిగా ఉంటుంది. అయితే, కాలుష్యం చెందిన గాలిలో కణిక పదార్థం ఉనికి సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ నుండి సల్ఫర్ ట్రయాక్సైడ్గా ఆక్సీకరణాన్ని ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది.

$$ 2 \mathrm{SO_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g}) $$

ఈ ప్రతిచర్యను ఓజోన్ మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ ద్వారా కూడా ప్రోత్సహించవచ్చు.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_3(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \\ & \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4(\mathrm{aq}) \end{aligned} $$

(బి) నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు: డైనైట్రోజన్ మరియు డైఆక్సిజన్ గాలి యొక్క ప్రధాన భాగాలు. ఈ వాయువులు సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒకదానితో ఒకటి ప్రతిచర్య చెందవు. అధిక ఎత్తుల్లో మెరుపు తగిలినప్పుడు, అవి నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లను ఏర్పరచడానికి కలిసిపోతాయి. $\mathrm{NO}_2$ నైట్రేట్ అయాన్గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, $\mathrm{NO}_3^{-}$ ఇది నేలలోకి కడిగివేయబడుతుంది, ఇక్కడ ఇది ఎరువుగా పనిచేస్తుంది. ఆటోమొబైల్ ఇంజిన్లో, (అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద) శిలాజ ఇంధనం మండించినప్పుడు, డైనైట్రోజన్ మరియు డైఆక్సిజన్ గణనీయమైన మొత్తంలో నైట్రిక్ ఆక్సైడ్ (NO) మరియు నైట్రోజన్ డయాక్సైడ్ $\left(\mathrm{NO}_2\right)$ ను ఇలా ఇస్తాయి:

$\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \xrightarrow{1483 \mathrm{~K}} 2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})$

$\mathrm{NO}$ ఆక్సిజన్తో తక్షణమే ప్రతిచర్య చెంది $\mathrm{NO}_2$ ను ఇస్తుంది

$2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})$

నైట్రిక్ ఆక్సైడ్ స్ట్రాటోస్ఫియర్లో ఓజోన్తో ప్రతిచర్య చెందినప్పుడు $\mathrm{NO_2}$ ఉత్పత్తి రేటు వేగంగా ఉంటుంది.

$\mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_3(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$

ట్రాఫిక్ మరియు రద్దీ ఉన్న ప్రదేశాలలో ఉండే చికాకు కలిగించే ఎరుపు పొగమంచు నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్ల వలన ఏర్పడుతుంది. $\mathrm{NO_2}$ యొక్క అధిక గాఢతలు మొక్కల ఆకులను దెబ్బతీస్తాయి మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును నెమ్మదిస్తాయి. నైట్రోజన్ డయాక్సైడ్ ఒక ఊపిరితిత్తుల చికాకు కలిగించే పదార్థం, ఇది పిల్లలలో తీవ్రమైన శ్వాసకోశ వ్యాధికి దారితీయవచ్చు. ఇది జీవ కణజాలాలకు కూడా విషపూరితమైనది. నైట్రోజన్ డయాక్సైడ్ వివిధ టెక్స్టైల్ ఫైబర్లు మరియు లోహాలకు కూడా హానికరం.

(సి) హైడ్రోకార్బన్లు: హైడ్రోకార్బన్లు హైడ్రోజన్ మరియు కార్బన్ మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి మరియు ఆటోమొబైల్స్లో ఉపయోగించే ఇంధనం యొక్క అసంపూర్ణ దహనం ద్వారా ఏర్పడతాయి. హైడ్రోకార్బన్లు క్యాన్సర్ కలిగించేవి, అంటే, అవి క్యాన్సర్ను కలిగిస్తాయి. అవి వృద్ధాప్యం, కణజాలాల విచ్ఛిన్నం మరియు ఆకులు, పువ్వులు మరియు చిన్న కొమ్మలు రాల్చడం వలన మొక్కలకు హాని చేస్తాయి.

(డి) కార్బన్ ఆక్సైడ్లు

(i) కార్బన్ మోనాక్సైడ్: కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO) అత్యంత తీవ్రమైన గాలి కాలుష్య కారకాలలో ఒకటి. ఇది రంగులేని మరియు వాసన లేని వాయువు, అవయవాలు మరియు కణజాలాలకు ఆక్సిజన్ సరఫరాను నిరోధించే సామర్థ్యం కారణంగా జీవులకు అత్యంత విషపూరితమైనది. ఇది కార్బన్ యొక్క అసంపూర్ణ దహనం ఫలితంగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ప్రధానంగా ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ ద్వారా గాలిలోకి విడుదల అవుతుంది. $\mathrm{CO}$ ను ఉత్పత్తి చేసే ఇతర మూలాలు, బొగ్గు, కట్టెలు, పెట్రోల్ మొదలైనవి యొక్క అసంపూర్ణ దహనాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ప్రపంచమంతటా వాహనాల సంఖ్య సంవత్సరాలుగా పెరుగుతూనే ఉంది. చాలా వాహనాలు సరిగా నిర్వహించబడవు మరియు అనేక వాటికి తగినంత కాలుష్య నియంత్రణ పరికరాలు లేవు, ఫలితంగా ఎక్కువ మొత్తంలో కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు ఇతర కాలుష్య వాయువులు విడుదల అవుతాయి. కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ఎందుకు విషపూరితమైనదో మీకు తెలుసా? ఇది హీమోగ్లోబిన్కు బంధించి కార్బాక్సీహీమోగ్లోబిన్ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఆక్సిజన్-హీమోగ్లోబిన్ కాంప్లెక్స్ కంటే సుమారు 300 రెట్లు ఎక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది. రక్తంలో, కార్బాక్సీహీమోగ్లోబిన్ గాఢత సుమారు 3-4 శాతం చేరుకున్నప్పుడు, రక్తం యొక్క ఆక్సిజన్ తీసుకువెళ్ళే సామర్థ్యం చాలా తగ్గిపోతుంది. ఈ ఆక్సిజన్ లోపం, తలనొప్పి, బలహీనమైన దృష్టి, నాడీ సంబంధిత అస్వస్థత మరియు హృదయ సంబంధిత రుగ్మతలకు దారితీస్తుంది. ప్రజలు ధూమపానం చేయవద్దని సలహా ఇవ్వడానికి ఇదే కారణం. ధూమపానం అలవాటు ఉన్న గర్భిణీ స్త్రీలలో రక్తంలో పెరిగిన $\mathrm{CO}$ స్థాయి అకాల ప్రసవం, స్వయంచాలక గర్భస్రావాలు మరియు వికృత బిడ్డలను ప్రేరేపించవచ్చు.

(ii) కార్బన్ డయాక్సైడ్: కార్బన్ డయాక్సైడ్ $\left(\mathrm{CO}_2\right)$ శ్వాసక్రియ, శక్తి కోసం శిలాజ ఇంధనాల దహనం మరియు సిమెంట్ తయారీ సమయంలో సున్నపురాయి కుళ్ళిపోవడం ద్వారా వాతావరణంలోకి విడుదల అవుతుంది. అగ్నిపర్వత విస్ఫోటనాల సమయంలో కూడా ఇది విడుదల అవుతుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ వాయువు ట్రోపోస్ఫియర్కు మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది. సాధారణంగా ఇది వాతావరణం యొక్క ఘనపరిమాణం ద్వారా సుమారు 0.03 శాతం ఏర్పరుస్తుంది. శిలాజ ఇంధనాల వాడకం పెరిగినందున, పెద్ద మొత్తంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ వాతావరణంలోకి విడుదల అవుతుంది. గాలిలో $\mathrm{CO}_2$ యొక్క అదనపు భాగం పచ్చని మొక్కల ద్వారా తొలగించబడుతుంది మరియు ఇది వాతావరణంలో $\mathrm{CO}_2$ యొక్క తగిన స్థాయిని నిర్వహిస్తుంది. పచ్చని మొక్కలకు కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం $\mathrm{CO}_2$ అవసరం మరియు అవి, ప్రతిగా, ఆక్సిజన్ను విడుదల చేస్తాయి, తద్వారా సున్నితమైన సమతుల్యతను నిర్వహిస్తాయి. మీకు తెలిసినట్లుగా, అటవీ నిర్మూలన మరియు శిలాజ ఇంధనం దహనం $\mathrm{CO}_2$ స్థాయిని పెంచుతుంది మరియు వాతావరణంలోని సమతుల్యతను దిగజార్చుతుంది. గాలిలో $\mathrm{CO}_2$ మొత్తం పెరిగినది ప్రధానంగా గ్లోబల్ వార్మింగ్కు కారణం.

గ్లోబల్ వార్మింగ్ మరియు గ్రీన్హౌస్ ప్రభావం

భూమిని చేరుకునే సౌరశక్తిలో సుమారు $75 \%$ భూమి ఉపరితలం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది, ఇది దాని ఉష్ణోగ్రతను పెంచుతుంది. మిగిలిన వేడి వాతావరణంలోకి తిరిగి వికిరణం చెందుతుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్, మీథేన్, ఓజోన్, క్లోరోఫ్లోరోకార్బన్ సమ్మేళనాలు (CFCs) మరియు నీటి ఆవిరి వంటి వాయువుల ద్వారా కొంత వేడి చిక్కుకుపోతుంది. అందువలన, అవి వాతావరణం వేడెక్కడానికి దోహదపడతాయి. ఇది గ్లోబల్ వార్మింగ్కు కారణమవుతుంది.

చలి ప్రదేశాలలో పువ్వులు, కూరగాయలు మరియు పండ్లను గ్రీన్హౌస్ అని పిలువబడే గాజు కప్పబడిన ప్రదేశాలలో పండిస్తారని మనందరికీ తెలుసు. మన మానవులు కూడా గ్రీన్హౌస్లో నివసిస్తున్నామని మీకు తెలుసా? వాస్తవానికి, మనం గాజుతో చుట్టుముట్టబడలేదు కానీ వాతావరణం అని పిలువబడే గాలి యొక్క దుప్పటి, ఇది భూమిపై ఉష్ణోగ్రతను శతాబ్దాలుగా స్థిరంగా ఉంచింది. కానీ ఇప్పుడు అది మార్పు చెందుతోంది, అయినప్పటికీ నెమ్మదిగా. గ్రీన్హౌస్లోని గాజు సూర్యుని వెచ్చదనాన్ని లోపల ఉంచినట్లుగానే, వాతావరణం భూమి ఉపరితలం దగ్గర సూర్యుని వేడిని చిక్కుకుపోతుంది మరియు దానిని వెచ్చగా ఉంచుతుంది. ఇది సహజ గ్రీన్హౌస్ ప్రభావం అంటారు ఎందుకంటే ఇది ఉష్ణోగ్రతను నిర్వహిస్తుంది మరియు భూమిని జీవితానికి సంపూర్ణంగా చేస్తుంది. గ్రీన్హౌస్లో, సౌర వికిరణాలు పారదర్శక గాజు గుండా వెళ్లి నేల మరియు మొక్కలను వేడి చేస్తాయి. వెచ్చని నేల మరియు మొక్కలు పరారుణ వికిరణాలను విడుదల చేస్తాయి. గాజు పరారుణ వికిరణాలకు (థర్మల్ ప్రాంతం) అపారదర్శకంగా ఉన్నందున, ఇది ఈ వికిరణాలను పాక్షికంగా ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు పాక్షికంగా గ్రహిస్తుంది. ఈ యంత్రాంగం సూర్యుని శక్తిని గ్రీన్హౌస్లో చిక్కుకుపోయేలా చేస్తుంది. అదేవిధంగా, కార్బన్ డయాక్సైడ్ అణువులు కూడా వేడిని చిక్కుకుపోతాయి ఎందుకంటే అవి సూర్యకాంతికి పారదర్శకంగా ఉంటాయి కానీ వేడి వికిరణానికి కాదు. కార్బన్ డయాక్సైడ్ మొత్తం 0.03 శాతం యొక్క సున్నితమైన నిష్పత్తిని దాటితే, సహజ గ్రీన్హౌస్ సమతుల్యత దిగజారవచ్చు. కార్బన్ డయాక్సైడ్ గ్లోబల్ వార్మింగ్కు ప్రధానంగా దోహదపడేది.

కార్బన్ డయాక్సైడ్ తప్ప, ఇతర గ్రీన్హౌస్ వాయువులు మీథేన్, నీటి ఆవిరి, నైట్రస్ ఆక్సైడ్, CFCs మరియు ఓజోన్. ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు వృక్షసంపద మండించినప్పుడు, జీర్ణమైనప్పుడు లేదా కుళ్ళిపోయినప్పుడు మీథేన్ సహజంగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. పెద్ద మొత్తంలో మీథేన్ వరి పొలాలు, బొగ్గు గనులు, కుళ్ళిపోతున్న చెత్త డంప్ల నుండి మరియు శిలాజ ఇంధనాల ద్వారా విడుదల అవుతుంది. క్లోరోఫ్లోరోకార్బన్లు (CFCs) వాతానుకూలీకరణ మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించే మానవ నిర్మిత పారిశ్రామిక రసాయనాలు. CFCలు ఓజోన్ పొరను కూడా దెబ్బతీస్తున్నాయి (విభాగం 14.2.2). నైట్రస్ ఆక్సైడ్ పర్యావరణంలో సహజంగా సంభవిస్తుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, రసాయన ఎరువుల వాడకం మరియు శిలాజ ఇంధనాల దహనం కారణంగా వాటి పరిమాణాలు గణనీయంగా పెరిగాయి. ఈ పోకడలు కొనసాగితే, సగటు ప్రపంచ ఉష్ణోగ్రత ధ్రువ ప్రాంతాల మంచు టోపీలు కరగడానికి మరియు భూమి అంతటా తక్కువ ఎత్తు గల ప్రాంతాలు వరదలకు దారితీసే స్థాయికి పెరుగుతుంది. ప్రపంచ ఉష్ణోగ్రత పెరగడం వలన డెంగ్యూ, మలేరియా, పసుపు జ్వరం, నిద్రలేమి వ్యాధి మొదలైన సంక్రమణ వ్యాధుల సంభవం పెరుగుతుంది.

దానిపై ఆలోచించండి

గ్లో