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ENV1101 (24)
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Department
Environmental Studies
Course
ENV1101
Professor
Sonia Wesche
Semester
Fall

Description
CHAPTER 12: FRESHWATER SYSTEMS AND WATER RESOURCES  Large lakes sometimes known as inland seas (Great Lakes) FRESHWATER SYSTEMS  Fish species of Great Lakes adapted to open water (sturgeon, whitefish, northern   Consumptive use = when water is removed from an aquifer or surfce bLed to tense international incident btw US & Mexico in 1970→ agreements on   water and is not returneds relatively pure, few dissolved saltsGROUNDWATER PLAYS KEY ROLES IN THE HYDROLOGIC CYCLE  Most fresh water found in glaciers, icecaps, underground aquifes Precipitthion that does not evaporate, flow into water ways, or get taken up by   Constantly moving through reservoirs via the hydrologic cycle  s coorganisms infiltrates the surfaceh, lost more than 4/5 volume in 45 yrs  Non­consumptive use of water does not remove/temporarily remove watGroundwater: water that percolates downward through the soil (1/5 ) of earth’s   Using water to generate electricity at hydroelectric dams = non­consumptive useGATION WASTES WATER WE HAVE ERECTED THOUSANDS OF DAMSems, shapes civilizations, gives rse tGreen revolution ↑ irrigation (70%> 1960) conflicts  Aquifers: porous formations of rock, sand or gravel that hold water RIVERS, STREAMS AND WIND THROUGH LANDSCAPES/stream to block the flo of Zone of aeration = aquifer’s upper layer, contains pore spaces partly filled with   Rain, snowmelt, springs runs downhill & → streams, rivers, or brookswaterated area per capita stable for 4 decades around 460m  Built to prevent floods, provide drinking water, facilitate irrgatiZone of saturation = lower layer, spaces completely filled with water  electricityvers, brooks → rivers → oceans  World = 274 million hectares of irrigated cropland = 18% world farmland but   Worldwide >45 00 large dams (>15m high) across rivers in more than 140 nationse: boundary between the 2 zones  Drainage Basin or Watershed: area of land drained by a river & its tributaries ater table all pore spaces, & fractures are completely filled; above   Rivers shape the landscape through which they run, eats away at shores, eroding s present but not completely saturated capacity  Recharge Zone: area where water infiltrates Earth’s surface & reaches an aquifer  Mica Dam BC = tallest  Over irrigation→ waterlogging & salinization  Hoover & Glen Canyon dams (hoover = most iconic)where water currents are weaker ifer (Artesian Aquifer): exists when a water­bearing porous layer of  CHINA’S THREE GORGES DAM IS THE WORLD’S LARGEST  rock, sand, or gravel is trapped between upper& lower layers of less permeable r   Extreme bends → oxbow→ water erodes a shortcut from one end of the loop to the clay); water is under pressure  On the Yangtze River  Unconfined Aquifer: no impermeable upper layer to confine it, water under less   186m high & 2 km widepe) WETLApressure, readily recharged by surface waterNS  Completed in 2006, completely filled in 2010ourse that is floodd peGovernments have encouraged efforts to drain wetlands for farmland  Reservoir reached 616 km in length holding more than 38 trillion litres of waterbecomes surface water through springs & human made wells  Agriculture thrives in floodplains & riparian (riverside) forests are oundwater flows downhill from areas of ↑ pressure to ↓ pressure  Enable boats & barges to travel farther upstream, flood control genDischarge Zones: where groundwater emerges to join surface water bodies hydroelectric power to replace dozens of large coal/nuclear plats Typical rate of groundwater flow may only be 1m per daycerning documentation &   Cost 25 billion, reservoir flooded 22 cities, displaced 1.24 millionprotection of wetlands (Ramsar Convention, Convention on Wetlands of   Filling of reservoir submerged 10 000 year old archaeological sites,International Importance) Plains of the US = world’s largest known aquifer  farmlands, & wildlife habitatrds eat fish  This aquifer enabled American farmers to create a bountiful grain­producing  WETLANDS INCLUDE MARSHES, SWAMPS, & BOGS  regionn of the treaty = conservation & wide use of all wetlands through local,   Slows river flow → suspended sediment settling behind the dam  Natural Resources Canada Groundwater Mapping Programtion  River downstream is deprived of sediment → tidal marshes at themoutPaskapoo Formation covers more than 10 000 km  of southwestern Alberta  away, leaving Shanghai with a degraded coastal environment & les coCanada as a whole still ahs the largest area of wetlands of any country developes)  Oak Ridges Moraine (glacial deposits) cover 1900km  provides GTA with water  Swamps: shallow water rich in vegetation, in forested areas (also created when ornwallis Valley Aquifers in Nova Scotia covers 2400 km  beavers build dams across streams)water undrinkable WATER IS UNEQUALLY DISTRIBUTED ACCORSS EARTH’S SURFACE debate over legal definition of   High levels of bacteria found in the water as soon as building eganWater concentration varies between and within countries  Chinese government plan to sink 5 billion in sewage treatment &WE ARE DEPLETING GROUNDWATER facilitiesccession)  People are not distributed in accordance to water  St. Lawrence Seaway = 50 yrs of discussion but 5 yrs to complete Water2is distributed unevenly in time as well (monsoons bringing ½ of India’s   Ecosystem services: slow runoff, ↓ flooding, recharging aquifers, filtering ainfall in a few hours)ually than being replaced  SLS = series of canals that connect the Great Lakes to the Atlatic People have erected dams to store water so that it can be distributed route of St Lawrence river) CLIMATE CHANGE WILL CAUSE WATER PROBLEMS AND SHORTAGESear  Construction of SLS displaced 6500 people, villages were flooded, historically   important battlefields from War of 1812 floodednization   Climate change is expected to affect fresh water & hydrologic cycle in 4 main  SOME DAMS ARE NOW BEING REMOVED Prairies = most highly productive agricultural region water→ substrate become weaker/less capable of supporting  of the country 1. overlying strata→ land surface above may subsiderd  Feeling that costsupply based  Demand based solutions → better economic returns, cause less ecological/social ON damage  Nutrient pollution from fertilizers/other sources → eutrophication & hypoxia in   To ↑ supply people transport water through pipes & aqueducts from areas where it ­areas is more plentiful or accessible  Phosphorous → spurs growth in freshwater systems  Water­poor regions forcibly appropriated water from communitiestooExcess phosphorous ↑ algae & aquatic plant growth rates/population keep it for themselves  Growth provides oxygen & good but deprives deeper­water plants of sunlight  LA & California; LA diverted more than 14m over 40 yrs from Mon LaDead algae = food for decomposing bacteria  Caused salt concentrations to double & aquatic communities to suffer  Decomposing requires oxygen→ ↓ dissolved oxygen DESALINATION “MAKES” MORE WATER   O2 can ↓ too low to support fish/shellfish  Desalination: removal of salt from seawater or other water of mrgiEutrophication = natural system but runoff can dramatically ↑ rates it occurs  One method mimics the hydrologic cycle by hastening evaporation from  allotments of ocean water with heat then condensing the vapour  ↓ nutrient pollution by treating waste water, ↓ fertilizer application, planting   Another method: forcing water through membranes to filter out salts (reverse  to ↑ nutrient uptake & purchase phosphate­free detergent  PATHOGENS AND WATERBORNE DISEASE osmosis)  Disease causing organisms can enter drinking water supplies when contaminated   >7500 desalination facilities operating worldwide, most in Middle East  Saudi Arabia = largest plant→ 485 million litres of fresh water every dayuman/animal waste  Fecal coliform bacteria indicates water contaminated by waste  Desalination is expensive & requires large inputs of fossil fue enColiform not pathogenic themselves but indicates that water might hold other  concentrated salty wastes pathogens (giardiasis, typhoid, hepatitis A) AGRICULTURAL DEMAND CAN BE REDUCED  Biological pollution by pathogens = more human health problems than any other   Farmers can ↑ efficiency by lining irrigation canals (prevent leaks, levelling fields  to minimize runoff, adopt efficient irrigation methods type of water pollution  87% world population have access to safe water  Low­pressure spray irrigation directs water downward toward plats 4/5  people without sewer/sanitation facilities = rural areas  Drip irrigation → 90% efficient, cut water use 50% & ↑ yields 2­90Conditions → 5 million deaths per year  Choosing crops to match land/climate can save water  Cotton, rice, alfalfa planted in arid areas w government subsidized irrigationwage = approach to ↓ waterborne pathogen risk  Public education, personal hygiene, government enforcement of regulations to   As a result of subsidies, true cost of water is not part of the cosensure cleanliness of food production, processing, distribution  Eliminating subsidies could ↓ water use TOXIC CHEMICALS  Selective breeding & genetic modification can result in crop varieties that require  less water  Waterways polluted w toxic organic substances (pesticides, petroleum, synthetic  chemicals) WE CAN LESSEN RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL WATER USE IN MANY   Can poison animals, plants, alter aquatic ecosystems  WAYS  Human health problems = cancer  ↓ amount of meat we eat because meat requires more water inputs that grain or  vegetables  Toxic metals (arsenic, lead, mercury) & acids (acid rain/drainage from mine sites)  = adverse impacts on health & environment  Install low­flow faucets, showerheads, washing machines, toilet More stringent regulations can help ↓ toxic inorganic chemicals   Automatic dishwashers use less water than washing dishes by hanSUSPENDED MATTER   Water lawn at night  Xeriscaping: landscaping with plants that are well adapted to a dry environment fertile farmland but sediment & suspended matter can impair aquatic  ecosystems  Manufactures shifting to processes that use ↓ water→ ↓ cost  Mining, clear cutting, land clearing for development, careless cultivation expose   Some cities recycle municipal waste water for irrigation & industrisoil to wind & water erosion capturing excess runoff & pumping into aquifers  Some water bodies (China’s yellow river) are naturally sediment­rich  Patching leaks in pipes ECONOMIC APPROACHES TO WATER CONSERVATION ARE BEING   Clear­water river + heavy eroded sediment = change in aquatic habitat THERMAL POLLUTION DEBATED  Water’s ability to hold d2ssolved O  ↓ as temp ↑  Market­based strategies to achieve sustainable water→ end govermenWithdrawal of water from river to cool industrial facility = transfer of heat energy  of inefficient practices  Worry that making water fully priced = less available to the poor from facility back to river  Surface water temp ↑ by removing streamside vegetation that shades water  Industrial use of water can be 70x as profitable as agricultura usToo little heat may favour cold­loving invasive species over endangered native  may favour uses that would benefit wealthy & industrialized people,speciesies at  the expense of the poor  Privatization of water supplies  Water at bottoms of reservoirs colder than at surface, water released from dam = ↓   Past 20yrs public water systems partially/wholly privatized (construction,  WATER POLLUTION COMES FROM POINT AND NON­POINT SOURCES maintenance, management, ownership transferred to private compaiesPoint Sources: water pollution emitted from discrete locations (factory, sewer pipe)  Done with the hope of ↑ efficiency but many firms are not motivtedNon­Point Sources: pollution emitted from multiple cumulative inputs over larger  equitable access to water  Rural residents without water from private vendors & end up paying 12x more rms, city streets, residential neighbourhoods)  Fertilizers, pesticides, salt to roads, changing car oil contribute to non point  than those connected to public supplies sources  Decentralization of control over water may help conserve water  ↓ non­point source water pollution → limit development on watershed land  FRESHWATER POLLUTION AND ITS CONTROL  Quantity & distribution of freshwater = environmental & social challengeunding reservoirs   Quality of water = environmental & human health dilemma SCIENTISTS USE SEVERAL INDICTORS OF WATER QUALITY  Water Quality: physical, chemical, biological properties to water  World Commission on Water→ > ½ major rivers are seriously depleed Biological: presence of fecal coliform bacteria/other pathogens, algae, aquatic  polluted, threatening health & livelihood of people who depend on tinvertebrates WATER POLLUTION TAKES MANY FORMS  Pollution: release of matter/energy that causes undesirable impacts on health &  taste, odour, h2rdness, O    Hard water = naturally high concentrations of calcium & magnesium (prevents  well­being of humans/other organisms soap from lathering & leaves chalky deposits when boiled  Pollution can be physical, chemical, biological & affect water,airPhysical: turbidity (density of suspended particles in water sample), colour,   Can cause diverse impacts on aquatic ecosystems/human health temperature  Several types of pollution  Tannins causes streams to run the colour of iced tea (decomposing leaf litter) GROUNDWATER POLLUTION IS A SERIOUS PROBLEM  Groundwater polluted by from industrial & agricultural practices  Hidden from view, difficult to monitor  More difficult to manage; rivers flush pollutants quickly, groundwater retains  contaminants till they decompose  DDT still found in aquifers in NA even though it was banned 40yr agRestricting pollutants on lands above aquifers shift pollution elsewhere  Chemicals break down more slowly in aquifers than in surface watr oConsumer choice; phosphorous­free detergents, environmentally friendly products  Contains less dissolved oxygen, microbes, minerals, & organic materBecome involved in protecting local waterways decomposition is slower   Volunteers collect data & help agencies safeguard the health of water bodies  Herbicide alachlor ↓ by ½ after 20 days in soil but 4yrs in grouWASTE WATER AND ITS TREATMENT THER ARE MANY SOURCES OF GROUNDWATER POLLUTION,   Waste Water: water used by people in some way (sewage, showers, sinks, washing  INCLUDING SOME NATURAL SOURCES machines, dishwashers, manufacturing/cleaning, business/industries, stormwater   Some chemicals toxic in high concentrations (aluminum, fluoride, nitrates,  sulphates) occur naturally in groundwater  Natural systems can processes moderate amounts of waste water  Water in aquifers surrounded by rocks  MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT INVOLVES SEVERAL STEPS  Ca & Mg from rocks  Septic Systems: waste water from house → underground septic tank → solids/oils   Poisoning of Bangladesh’s wells by arsenic = natural contamination separate → water goes downhill to drain field of perforated pipes in gravel filled   Industrial, agricultural & urban wastes leach through soil & seep intrenches underground→ microbes decompose waste water  Pathogens/pollutants enter groundwater through improperly designd wSolid waste needs to be pumped from septic tanks to landfills pumping liquid hazardous waste below ground  Most popular in rural areas  Leakage from underground tanks (septic, oil/gas, industrial chemcalDensely populated areas = municipal sewer systems carry waste water to  groundwater centralized treatment locations  Without adequate corrosion protection > ½ underground gasoline soraPollutants removed by physical, chemical & biological means pollutes groundwater  Primary treatment→ physical removal of contaminants in settling tanks/clarifiers   Can be expected to start leaking at 15yrs (60% suspended solids removed)  1L gasoline can contaminate 1 million L groundwater   Secondary treatment→ water stirred/aerated so aerobic bacteria degrade organic   Once an aquifer is contaminated it is very difficult to clean pollutants (90% removed)  Nitrates from fertilizers leach into groundwater in agricultural areas  Clarified water treated with chlorine & UV light to kill bacteria  Nitrate in drinking water: miscarriages, cancers, “blue baby synromEffluent: treated water carrying capacity of infant’s blood)  Effluent piped into rivers/oceans   Agriculture contributes to pathogens with animal wastes  “Reclaimed” water used tor lawns/golf courses, irrigation, industrial purposes   Walkerton Ontario; 2000 groundwater contaminated w Escherichia coli (E. coli) (cooling water in power plants)  2 thousand ill; 7 dead  Sludge (solid waste) sent to digesting vats→ microorganisms decompose matter→  LEGISLATIVE AND REGULATORY EFFORTS HAVE HELPED REDUCE  biosolids (wet solution) → dried & decomposed in a landfill, incinerated or used as  POLLUTION fertilizer  Citizen activism & government response 1960s­70a →fundamental changes in   Methane­rich gas created by decomposition sometimes burned to generate  environmental practices & legislation electricity  Illegal to discharge pollution from a point source w/o permit ARTIFICIAL WETLANDS CAN AID TREATMENT  Standards set for industrial waste water & contaminated levels i suNatural wetlands already perform water purification  funded construction of sewage treatment plants  Wastewater treatment engineers manipulate wetlands, & construct wetlands de   Canadian legislation enacted/enforced @ provincial level, federal gonovo to use them as tools to cleanse water guidelines (Environmental Protection Act)  Constructed (Artificial) Wetlands: treating waste water & polluted runoff  CEPA regulates interprovincial transfers of hazardous materials  Nova Scotia & Nova Scotia Agricultural College constructing test series of 3   Fisheries Act (federal) → illegal to damage any water body that serves as a habitat  artificial wetlands used to filter agricultural runoff from livestock for fish (mining companies exempt in some instances)  Wastewater that has gone through primary treatment @ conventional facility   Point­source pollution ↓ pumped into wetland→ microbes in algae & aquatic plants decompose remaining   International Joint Commission; The Great Lakes Water Quality Agreempollutants International Boundary Waters Treaty Act  Water cleansed in wetland released into waterways   1970s Great Lakes badly polluted with waste water, fertilizer, txicConstructed wetlands = havens for wildlife & areas for human recreation  Today; ↓ toxic chemicals, phosphorous runoff, ↑ bird populationsCHAPTER 14: ATMOSPHERIC SCIENCE AND AIR POLLUTION  Lake Eerie = world’s largest walleye fishery THE ATMOSPHERE AND WEATHER  Sediment population still heavy, PBCs & Mercury still settle on lakes from air: thin layer of gases that surrounds Earth  Fish not always safe to eat  We live at the bottom of this laye2, provides O , absorbs hazardous solar radiation,   Japan, Singapore, China, South Korea legislation, regulation, enforcement, ncoming meteors, transports/recycles water& nutrients, moderates climate  Atmosphere = 78% nitrogen; 21% oxygen, 1% argon & other gases investment in wastewater treatment improve water quality  Non­point­source pollution, eutrophication, acid precipitation = major challengeses = stable concentration2 (Ne, He, H , Xe) WE TREAT OUR DRINKING WATER  Variable gases = variable concen2rations (H2O v4pour, CO , CH (methane), nitrous   Treating of drinking & waste water = mainstream practices in developed nat2ons3O , CFCs)  Atmosphere becoming dominated by CO , N , CO & H  Health Canada water standards;  2 2 2  Microbiological parameters (viruses, bacteria, protozoa, turbidity)ore autotrophic microbes e2itted O  as a by product of photosynthesis, today   Chemical & physical (health & esthetic guidelines) human activity is changing quantities of atmosp2eri4 g3ses (CO , CH , O )  Radilogical parameters THE ATMOSPHERE IS LAYERED  Atmosphere = thin coating 1/100  of earth’s diameter  Over 80 characteristics considered  Some have numerical standards associated with them  4 layers measured by differences in temperatures, density & composition  Guidelines set by Federal­Provincial­Territorial Committee on Drinking Water re: bottom most layer (Health Canada, Environment Canada, Council of Environment Ministers,  Provides air needed to live Canadian Advisory Council on Plumbing)  Movement of air responsible for weather  Water from reservoir/aquifer→ treated with chemicals to remove particulate m high matter→ passed through sand, gravel, charcoal filters→ disinfected with small ns ¾ of atmospheric mass due to dense air amounts of chlorine  Air temperature ↓ 6 C/ Km in altitude BETTER TO PREVENT POLLUTION THAN TO MITIGATE THE IMPACTS   Tropopause = cap limiting mixing between troposphere & stratosphere  AFTER IT OCCURS  End­of­Pipe: treatment/clean up after pollution  Filtering groundwater pre distribution is expensive  Pumping water out of, treating, then back into a aquifer takes a long time  Stratosphere: on top of the troposphere  Once a cold front passes, sky clears, temp & humidity ↓  11km to 50km above sea level  Adjacent air masses may differ in atmospheric pressure  Similar composition to troposphere but 1000x as dry & less enseHigh­Pressure System: air moves outward away from centre of high pressure as it   Little vertocal mixing; once substances enter they remain for longscends, brings fair weather  Max temp = ­3 C at highest al3i2ude (O /O  absorb/redistribute UV radiation) System: air moves toward low atmospheric pressure centre & spirals   Ozone Layer: 17­30km; most atmosp3eric O   upward, air expands & cools → clouds/precipitation   ↓ UV radiation that reaches surface  Most conditions; air in troposphere ↓ in temp as altitude ↑  Mesosphere: above stratosphere  Warm air rises = vertical mixing  50­80 km above sea level  Thermal Inversion: layer of cool air occurring under a layer of warm air (AKA   Low air pressure temperature inversion)  Temp ↓ w/ altitude  Cooler air at bottom of inversion layer denser than warmer air at top → resists   Thermosphere: top layer vertical mixing, remains stable  500 km & up  Thermal inversions can occur in different ways; cool air @ ground level &  ATMOSPHERIC PROPERTIES INCLUDE TEMPERATURE, PRESSURE, AND  sometimes producing an inversion layer higher above ground HUMIDITY  Common inversion → mountain valleys→ slopes block morning sunlight, keeping   Lower atmosphere stable in chemical composition; dynamic in movementground level air within valley shaded & cool   Air movement due to difference in physical properties of air masses Vertical mixing allows air pollution to be diluted upward  Physical properties = density, relative humidity, temperature  Thermal inversion traps pollutants near ground (smog)  Gravity pulls gas molecules toward Earth’s surface, air most dense near surface, nd 1952; high pressure system over city acting as a cap; 4000­12  less as altitude ↑ 000 died  Atmospheric Pressure: force per unit of are produced by column of air (↓ w ons regularly cause smog build­ups in large metropolitan areas on valleys  ringed by mountains altitude; fewer molecules pulled down by gravity)  LARGE­SCALE CIRCULATION SYSTEMS PRODUCE GLOBAL CLIMATE   Sea level atmospheric pressure = 1013 millibars (mb)  Kala Patthar peak = 5.5km = 500mb PATTERNS  Mount Everest Peak = 8.85 km = 300mb  Larger geographic scales: convective air currents contribute to broad climate  patterns  Relative Humidity: ratio of water vapour a given volume of air ontaHadley Cells: solar radiation set in motion a pair of convective cells (near equator) maximum amount it could contain at a given temperature  Phoenix, Arizona average daytime relative humidity = 31%  Sunlight is most intense, surface air warms, rises & expands, releases moisture,   Tropical island of Guam = 88% produces heavy rainfall → tropical rain forests  After releasing moisture, air diverges, moves in currents northward & southward  Humans are sensitive to changes in relative humidity because we sweat to cool our  o bodies  Currents cool & descend @ 30  latitode north/south  ↑ temp = slow evaporation of sweat  Descending air = ↓ relative humidity; latitude 30  arid→ deserts  Ferrel/Polar Cells: less intense convective cells; lift air & creates precipitation @   Locally temp varies due to topography (plant cover, proximity of lan60  latitude, cause air to descend @ 30  latitude & polar regions  Microclimate: striking local variation in weather pattern SOLAR ENERGY HEATS THE ATMOSPHERE, HELPS CREATE SEASONS,   Cells account for latitudinal distribution of moisture across Earth’s surface & CAUSES AIR TO CIRCULATE  Equator = warm, wet climates  30  latitude = arid deserts  Energy from sun; heats air in atmosphere, drives air movement, createo seasons,  influences weather/climate  60  latitude = moist, temperate regions  More than 1000 watts/m  hit the upper atmosphere directly   Poles = dry, cold conditions  Solar energy 70% absorbed by atmosphere & planetary surface, rest is reflected  to have latitudinal bounds  back into space  Hadley, Ferrel & Polar cells interact w Earth’s rotation to produce global wind   Spatial relationship btw earth & sun determines solar radiation patterns  Sunlight most intense when shone directly overhead & reaches surface @ ations on equator spin faster than at poles, north­south air currents of  perpendicular angle convective cells deflected from a straight path  Perpendicular = sun passes min energy absorbing atmosphere & earth @ max solar ect: deflection of north­south air currents due to earth’s rotation; causes  energy per unit of surface area curving global wind patterns  Solar energy @ oblique angle loses intensity (longer distance)  Influences circulation of freely moving fluid   Oblique angle = energy spread over a larger surface area  Trade Winds: between equator & 30  latitude; winds blow E→W o  Doldrums: where trade winds meet/are deflected toward west (just north & south   Earth’s axis = 23.5  Northern/Southern hemispheres tilt toward sun for ½ yr = seasons of equator)   Regions near equator unaffected by tilt  Westerlies: between 30 → 60  north & south latitude; originate from W & blow E  Land/surface water absorb solar energy, re­radiating heat causing water to circulation patterns used to facilitate ocean travel by wind evaporate  Atmosphere interacts with oceans to affect weather, climate, distribution of biomes  Air near Earth’s surface = warmer & moister than at ↑ altitudes→ coWinds + convective circulation in ocean water = ocean currents circulation  Trade Winds weaken periodically (El Nino conditions)   Warm air, less dense, rises → vertical currents OUTDOOR AIR POLLUTION  Air rises → lower atmospheric pressure expands & cools  Air Pollution: release of air pollutants  Air cools→ descends & becomes denser→ replaces warm air that rises Government policy & improved technology helped diminish outdoor air pollution   Air picks up heat & moisture @ ground level, prepares to rise again (ambient air pollution)  Air pollution particularly a problem in urban & developing nations THE ATMOSPHERE DRIVES WEATHER AND CLIMATE  Weather/climate involve physical properties of the troposphere NATURAL SOURCES CAN POLLUTE  Weather: atmospheric conditions over short time periods (hours/days) within impacts can be exacerbated by human activity relatively small geographic areas  Winds over arid terrain = sand/dust storms  Hundreds of millions of tons of dust blown westward by trade winds across   Climate: pattern of atmospheric conditions found across large geographic regions  over long periods (seasons, years, millennia) Atlantic Ocean from northern Africa to Americas annually  “Climate is what we expect; weather is what we get”  Dust storms bring nutrients to Amazon basin (cause algal blooms off west coast of  AIR MASSES INTERACT TO PRODUCE WEATHER Africa)  Immense scale of dust storms exacerbated by unsustainable farming/grazing   Air masses with different physical properties meet → weather changespractices  Front: boundary between air masses that differ in temperature & moisture  (therefore density)  Vegetation stripped form soil, promote wind erosion → desertification  Warm Front: boundary along which a mass of warmer, moister air replaces a mass uptions release particulate matter, sulphur dioxide & other gases   Major eruptions may blow matter into stratosphere of colder drier air  Warm moist air may rise over cold air mass, cool & condense to from clouds that oplets created when sulphur dioxide reacts with water & oxygen→  may produce light rain reflects sunlight back into space→ cool atmosphere & surface  Cold Front: boundary along which a mass of colder drier air mas disFires occur naturally, many made more severe by human action warmer, moister air mass  Colder, denser air wedges beneath warm air→ warm air rises→ expands cools →   Fire suppression caused damaging forest fires  Indiscriminate spraying/build up of DDT caused deaths of birds/fauna; 1950s – 60s  Slash­and­burn agriculture  Use banned in most developed nations; 70s­80s  1997­1998 = severe drought due to El Nino event→ forest 2ires→ more CO  TALS released into atmosphere than worldwide combustion of fossil fuels Transported by air, enter water/food supply, reside in sediments WE CREATE VARIOUS TYPES OF OUTDOOR AIR POLLUTION  Either particulate matter or attached to small particles that can be transported   Air pollution from point and non point sources atmospherically   Point source = power plants, factories, automobiles (individually) Poisonous @ low concentrations, bioaccumulates  Non­point source = automobiles together  Long­range transport of atmospheric pollutants → carried by continent­scale   Primary Pollutants: pollutants emitted into the troposphere in a form that can be urrents & deposited on land/water directly harmful or can react to form harmful substances  Mercury is volatile & has natural/human sources  Secondary Pollutants: harmful substances produced when primary pllutRemains liquid @ surface temp/pressure with constituents of the atmosphere  Cause CNS malfunction  Secondary = tropospheric ozone, sulphuric acid  Mercury = lipophilic, capable of binding to fatty tissues  Greatest human­induced air pollution = greenhouse gases  Lead enters atmosphere as particulate pollutant  CEPA IDENTIFIES HARMFUL AIRBORNE SUBSTANCES  Tetraethyl lead & tetramethyl lead added to gasoline→ engine performance   Canadian Environmental Protection Act 1999; list of air pollutants suimproves  legislative control & management  Exhaust from engine combustion → lead in atmosphere  Pollutants differ in chemical composition, reactivity, emission sources, residence  time, persistence, transportability, impacts on natural & built environments & ative & causes damage to CNS  Canada; cease use of leaded gas in 1993 human/ecosystem health  Industrial metal smelting = greatest source of atmospheric lead  Environment Canada group pollutants of greatest concern: TOXIC AIR POLLUTANTS 1. Criteria air contaminants 2. Persistent organic pollutants  Include substances known to cause cancer, reproductive defects, neurological,  developmental, immune system, respiratory problems  3. Heavy metals  Broad category 4. Toxic air pollutants  Harmful/toxic & subject to government regulation, control & monitoring CRITERIA AIR CONTAMINANTS  Criteria Air Contaminants (CACs): sulphur oxides, nitrogen oxides, particulate ith other air pollutants (lead, mercury, dioxins, ozone) matter, volatile tropospheric ozone   Includes CFCs st  Most toxic air pollutants produced by human activity (smelting, sewage treatment,   1  to come under government regulations   Produced by burning of fossil fuels/other industrial processes)  Sulphur Dioxide 2SO ): colourless gas w strong odour;  GOVERNMENT AGENCIES SHARE IN DEALING WITH AIR POLLUTION  Management of air related issues = federal government primarily  Combustion of coal for electricity   Provincial/territorial Environment Ministries have some say  During combustion 2+O →2O  In atmosphere it may bec2me4H SO  (sulphuric acid)→ acid rain  Municipal governments do not have direct regulatory control   Municipal governments manage many activities that influence air quality; their   Nitrogen Dioxide 2NO ): highly reactive, foul smelling, reddish browncollaboration is necessary  Contributes to smog & acid precipitation  FEDERAL  Created by combustion engines, electrical utility, industrial combustion   Atmospheric N+O → NO  @ high temp  CEPA = an act respecting pollution prevention & protection of environment &  2 2 human health to contribute to sustainable development  Particulate Matter (PM): solid/liquid particles suspended in theatmoTransport Canada & Natural Resource Canada have programs/activities with   PM 10 particles 
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