2012.05.08.
A természeti környezet antropogén terhelése. Az atmoszféra szennyezői
Az emberi tevékenység hatása a biogeokémiai körfolyamatokra Antropogén szennyezőanyagok a környezetben
A hulladékok globális mennyisége 1980-ban
Hulladékok kezelése 1. Hulladékmentes technológiák kifejlesztése 2. Hulladékok újrafelhasználása 3. Hulladékelhelyezés Fejlett gazdaságokban: a keletkezett hulladékok nagy részét másodnyersanyagként hasznosítják → zárt anyagkörfolyamat
A természeti környezet antropogén terhelése Környezetszennyezés: a környezet antropogén terhelése, a természetes ökológiai rendszerek kváziegyensúlyának (irreverzibilis vagy reverzibilis) megzavarása A terhelő anyagokat az élő szervezetekre gyakorolt hatásuk alapján kategorizáljuk: Toxikus (mérgező) Teratogén (magzatkárosító) Mutagén (genetikai állományt módosító) Karcinogén (rákkeltő)
Az atmoszféra antropogén terhelése A természetes öntisztító képességet meghaladó mértékű, emberi tevékenység miatt bekövetkező szennyezőanyag áramlás a levegőbe Emisszió: a szennyező anyagok kilépése az atmoszférába pont (pl. gyárkémény), vonal (pl. út) vagy felület (pl. szántó) forrásból Immisszió: a szennyező anyag egy ökológiai rendszerbe belép, annak abiotikus és biotikus komponenseire hatást fejt ki
1
2012.05.08.
Porok és aeroszolok
Porok és aeroszolok
A legtipikusabb atmoszféra terhelők: Porok: finom eloszlású, szilárd anyagok, amelyeket a légmozgások szállítanak, tovább diszpergálnak. Ülepedési sebességük méretfüggő; ennek megfelelően frakcionálódnak Aeroszolok: a levegőben lebegő kolloidális méretű (1-500 nm közötti átmérőjű) metastabilis képződmények, nagyon nehezen ülepszenek, kondenzációs magot képeznek (pl. felhő és csapadékképződés), füst és köd
Porok és aeroszolok • Mélyen behatolnak a légzőrendszerbe • Bizonyos részecskék fokozzák a gázhalmazállapotú légszennyezők toxicitását (SO2, NO2) • A részecskék növelik az atmoszféra zavarosságát csökkentve a láthatóságot és korlátozzák a napsugárzás melegítő hatását • A gázhalmazállapotú anyagokból gyakran képződhetnek szilárd részecskék (NH3, SO2)
Az atmoszféra por- és aeroszoltartalmának részecskenagyság szerinti osztályozása
• Képződésük szerint: – Élő (baktériumok, gombák, spórák) – Élettelen (por, korom, tengeri só) • Eredetük szerint: – Elsődleges részecskék (közvetlenül képződik) – Másodlagos részecskék (gázhalmazállapotú anyagokból képződik)
Porok és aeroszolok • Távozás az atmoszférából: – Száraz kiülepedés:10 μm-nél lényegesen nagyobb részecskék esetén, 20% – Nedves kicsapódás: 80% • Kimosódás:0,1 μm-nél nagyobb részecskék • Kihullás: 0,1 μm-nél kisebb részecskék
Részecskék mérettartománya
2
2012.05.08.
Korom képződése • Széntartalomban dús (55-80 %) 10-80 nm-es részecskék agglomerátumai, amelyek mérete 10μm-nél is nagyobb lehet. • A szénen kívül a felületükre kondenzálódott, adszorbeálódott szénhidrogéneket (pl. rákkeltő policiklusos aromás szénhidrogének), kén és nitrogén tartalmú vegyületeket, nyomelemeket tartalmaznak.
Porok és aeroszolok környezeti hatásai • Albedo növekedik: napsugárzás csökkenés (0,4%), ködképződés • Mechanikus károsító hatás • Talaj pH-jának megváltozása • Toxikus anyagok felhalmozódása a növényeken • Emberek: – Szilikózis: 0,1-7 μm → oxigénfelvételi nehézségek – Azbesztózis: + rákos megbetegedések
Az energiatermelés jellegzetes szennyező anyagai (kg TJ–1)
Hamu • Szén- és biomassza tüzelés – Széntüzelés: savas jellegő hamualkotók a szilíciumdioxid és alumínium-oxid, bázikus jellegő alkotók a kalcium-oxid, vas-oxid, magnézium-oxid – Biomassza tüzelés: kálium-oxid és a szilícium-dioxid
Az atmoszférába jutó gázok és hatásuk
A troposzféra hőmérsékletének változása a magassággal hőmérséklet-inverzió esetén
• Az antropogén források mintegy kétharmada a földfelület mindössze 5%-án működik.
3
2012.05.08.
Szén-monoxid
Nitrogén-oxidok
• Légszennyező anyagként az atmoszférában a legnagyobb mennyiségben található • Általában reverzibilis károkat okoz • Természetes háttér értéke: 0,1-0,5 ppm, városokban: 450 ppm • Antropogén (10-50%) és természetes eredet • Forrásai: közlekedés, mg égetés, ipar, (fosszilis tüzelőanyagok égetése 1%) • Egészségkárosító hatás: gátolja az oxigén felvételét
• Az atmoszférában hét különbözı nitrogén-oxid létezhet (NO, NO2, NO3, N2O, N2O3,N2O4, N2O5), gyakorlatilag ezek közül csak három található meg (NO, NO 2, N2O) folyamatosan. • Forrásai: fosszilis tüzelőanyagok égetése, közlekedés, szerves és szervetlen trágyázás, vegyipar
Kén-oxidok
Szénhidrogének
A nitogén-monoxid átalakulása a gépkocsik katalizátorán
• Kén-dioxid és kén-trioxid (rövid életű) • Kén-dioxid természetes háttér koncentrációja 1 ppb körüli, míg városi levegőben mértek már 1,5-2 ppm értéket is • A legtöbb környezeti kár a kén-oxidok jelenlétének tulajdonítható • Forrásai: fosszilis tüzelőanyagok, színesfém kohászat – szulfidos ércek pörkölése
• Csoportosíthatók halmazállapotuk, szerkezetük és telítettségük alapján • A környezetvédelemben a szénhidrogének megjelölésére a (CH)x megjelölést, továbbá a VOC rövidítést (volatile organic hydrocarbons) használjuk • Policiklusos aromás szénhidrogének: (polycyclic aromatic hydrocarbons) PAH • Szénhidrogének forrásai: kőolajipar és –felhasználás (közlekedés, ipar, festékek, gumigyártás) • PAH: kőolaj- és kőszénipari termékek előállításakor, felhasználásakor képződnek, (fa és biomassza égetés) – 500-800°C között képződik
Halogénezett szénhidrogének
Halogénezett szénhidrogének
•
• •
A halogéntartalmú szénhidrogének: – troposzférában lebomlók (pl. metil-klorid, metil-bromid stb.) – csak a sztratoszférában lebomlók (hidrogén atomot, kettős kötést nem tartalmaznak), pl. a klór-fluór-karbon vegyületek - CFC-11 (CFCl3) és CFC-12 (CF2Cl2) Felhasználás: zsírtalanítás, vegytisztítás, vegyipar, gyógyszeripar, CFC-k – habosító, hajtógáz, hűtőgáz, brómozott szénhidrogének – tűzoltás Atmoszférába jutás: párolgás vagy égetés
• Dioxinok • Az egyik legtoxikusabb környezetszennyező anyagok csoportja – poliklórozott-dibenzo-dioxinok (PCDD) – Poliklórozott-dibenzo-furánok (PCDF) • Forrásai: hulladékégetés, termikus fémkohászati eljárások, fosszilis tüzelőanyagok égetése, bizonyos kémiai technológiák • A lakossági szennyvíziszap talajerő visszapótlásként való felhasználását korlátozhatja az iszap dioxin tartalma: toalett papír
4
2012.05.08.
Globális felmelegedés
Globális felmelegedés
• Légköri komponensek hozzájárulása az üvegházhatáshoz és a globális felmelegedéshez
Globális felmelegedés
A sztratoszféra ózonkoncentrációjának csökkenése
Savas eső
Füstköd (szmog) képződés
Szétterjedés normális körülmények között
Szétterjedés inverziós időjárási körülmények között
5
2012.05.08.
Füstköd (szmog) képződés • Füstköd: – Redukáló: alacsony hőmérsékleten, por és koromszemcsékkel szennyezett levegőben alakulhat ki, magas SO2 és CO koncentráció, álktalában hajnalban alaul ki, akár 4-5 napig is eltarthat (1952 London) – Oxidáló: ciklikus fotokémiai folyamatok következménye, amelyet a hőmérséklet inverzió miatti mozdulatlan levegőrétegekben figyelhetünk meg. Megnövekedett koncentrációban: ózon, nitrogén-oxidok és szénhidrogének
A fotokémiai füstköd komponensei koncentrációjának időbeli változása
6
