Környezetvédelem NGB_KM002_1. 5. Levegővédelem. Széchenyi István Egyetem

Széchenyi István Egyetem

Környezetvédelem NGB_KM002_1 5. Levegővédelem

2015/2016. tanév I. félév Bedő Anett egyetemi tanársegéd [email protected] SZE AHJK Környezetmérnöki Tanszék

1


A légkör keletkezése • Légkör kialakulása –földi élet kifejlődése – – – –

4,5 milliárd évvel ezelőtt erősen redukáló légkör A földfelszín megszilárdulása után → lehűlés Oxidáló légkör: növények életműködése O + O 2 → O3

2


A légkör összetételének alakulása

3


A légkör összetétele és fizikai jellemzői Gáz

Élet nélkül

A valóságban

CO2

98 %

0,03 %

N2

1,9 %

78 %

O2

nyomokban

21 %

Ar (argon, nemesgáz)

0,1 %

1%

Felszíni hőmérséklet

290 + 50 °C

14 °C

Össznyomás

6,0 MPa

0,1 MPa

4


A légkör • • • • • •

A legmobilisabb szállítóközeg helyi hatások → globális léptékűvé válnak emberi egészség, városi levegő: lokális hatások savas esők: regionális probléma üvegházhatás, ózonprobléma: globális környezeti jelenség A Földet körülvevő gázterek és plazmák → a bolygó gravitációs és mágneses tere tartja fogva, héjakba rendezve.

5


A légkör vertikális szerkezete Troposzféra • Átlagos vastagsága 11 km • A légkör összetételének 80 %-a a teljes légkör térfogatának 1,5 %-át elfoglaló troposzférában található • Meteorológiai folyamtok • Szennyeződések dinamikus színtere • Léghőmérséklet világátlaga: 14 °C • Léghőmérséklet felfelé átlagosan 6,0-6,5C-ot csökken km-enként Sztratoszféra • Felső határa átlagosan 50 km magasságban • A légkör 19 %-át sűríti az össztérfogat 5,5 %ába • Ozonoszféra • Hőmérséklet: kb. -50 °C-ról 0 °C-ra emelkedik

6


A légkör vertikális szerkezete Mezoszféra • Kb. 80 km magasságig • A levegő hőmérséklet újra folyamatosan csökken (-120 °C-ig) • Nagyon alacsony a levegő sűrűsége • Meteoritok • Elenyeli az UV sugárzás nagy részét Termoszféra • A hőmérséklet rohamosan emelkedik (>1200 °C), Naptevékenység erős hatása (>3500 °C) • 500 km-ig • Ritka levegő Exoszféra • Alsó határa: 700-1500 km körülinek vélt • Felső határa fokozatosan olvad bele a bolygóközi térbe • Elektromágneses jelenségek

7


A légkör tömeg-és térfogatarányos összetétele

8


A légkör vertikális szerkezete

9


A levegő összetétele

emberi beavatkozás növekszik üvegházhatás

• Aerodiszperz rendszer • Pillanatnyi összetétele nyomás-, hőmérsékletés magasság-függő – Földtörténeti és – Történelmi léptékben is módosul

• Alapgázok Gáz Nitrogén (N2) Oxigén (O2) Argon (Ar) Szén-dioxid (CO2) Hidrogén (H2) és nemesgázok

Térfogat (%) 78,10 20,93 0,93 0,03 0,01 10


A levegő összetétele • Vendéggázok – Vízgőz • Egyenlítőnél 3-4 %-ban, mérsékelt égövben kb. 1 %-ban • Légkör öntisztulása

– Szennyező gázok • Biológiai, vulkanikus vagy légköri folyamatok • Metán, kénhidrogén, kén-dioxid, nitrogén-oxidok, ammónia, ózon

– Szilárd halmazállapotú és cseppfolyós részecskék 1.Föld és óceánok felszínéről, 2.Vulkanikus kitörések 3.Légköri reakciók eredménye

11


A légkör gázalkotóinak megoszlása és a tartózkodási időtartam szerinti csoportjaik

0,036 0,036

12


A légkör állapota és változásai Idő: a légkör pillanatnyi fizikai állapota, amelyet az éghajlat elemeinek adott időpontban jellemző értékei határoznak meg (hőm., légny., felhőzet, szél stb.). Időjárás: Az idő fizikai állapotának változása a téridőben – időleges, egyedi. Időjárási elemek. Éghajlat: egy földrajzi térség időjárási rendszere – általános, szabályszerű, viszonylag állandó. Meghatározza az időjárásváltozás átlagát, kilengéseit, korlátait, szórását. Hatással vannak: napsugárzás, szél, tengeráramlások, földrajzi viszonyok 13


A levegő fizikai állapothatározói Napsugárzás: éghajlatformáló tényező, a földi élet feltétele; a földfelszín és a légkör primer energiaforrása.

Összes energia: • • •

4 %-a UV-, 56 %-a fény-, 40 %-a infrasugárzás.

Sugárzás intenzitáscsökkenése: • • • •

elnyelődés (abszorpció): szóródás: visszaverődés maradék besugárzás átlagértéke: 41 %. – ez a földfelszínre ténylegesen jutó mennyiség

Valóságos érték: •

Időtartam, anyag, alak, tájolás, hajlásszög, szín, stb.

14


15


A levegő fizikai állapothatározói • Léghőmérséklet • A levegő hőállapotát számszerűen jellemző fizikai alapmennyiség • A napsugárzás a vízbe ~200 m-ig, a talajba ~2 m-ig hatol be • Napi és évi járás • Meteorológiában: napi mérések (1-2 m magasan 1, 7, 13, 19 óra) számtani középértéke a napi középhőmérséklet • Hazánk évi középhőmérséklete: 11 °C körüli

16


A levegő fizikai állapothatározói • Légnyomás • A kiválasztott felületegység fölötti légoszlop önsúlya, 1 Pa = 1 N/m2, 1 bar = 100 000 Pa • Napi és évi periodikus járás a hőmérsékletváltozás következtében

• Szél • Vízszintes légmozgás, a vektor iránya: ahonnan fúj • 36 fokozatú szélirány-skála: meteorológia, repülés, környezetvédelem • Szélsebesség: a szélmezőben mozgó levegő által időegység alatt megtett út (m/s vagy km/h) • Szélskála: szélerő által kifejtett jelenségekhez rendelt értékek (pl.: Beaufort-skála 12 fokozatú) 17


A levegő fizikai állapothatározói • Levegő nedvességtartalma ‒ Abszolút páratartalom: 1m3 levegőben lévő vízpára mennyiségét mutatja (g/m3) ‒ Telített levegő ‒ Relatív páratartalom: a levegőben lévő vízpára arányát mutatja adott hőmérsékleten a lehetséges telítettséghez ‒ Hőmérséklettől függően   

Melegben: harmat és eső Hidegben: dér és hó Hirtelen lehűléskor: dara és jég

18


A levegő fizikai állapothatározói

• Látástávolság • Felhőzet mennyisége ‒ Leárnyékolja a talajfelszínt, záró rétegként viselkedik, a szennyező anyag alatta reked

19


A nagy földi légkörzés vázlata

20


A nagy szélrendszerek Helyi jellegű szélfajták • Parti szél (szárazföld és a víz egyenlőtlen felmelegedése) • Hegy-völgyi szél (hegyoldal és a völgy különböző fokú felmelegedése) • Főn (hazánkban bakonyi szél) Keletkezési helyük szerinti elnevezéssel • Hurrikánok (Karib-tenger) • Tájfunok (DK-Ázsia) forgóviharok • Mauritius-orkánok • Tornádók (mérsékelt öv)

•

A légmozgás maximális sebességű jelenségei; a természeti katasztrófa-jelenségek sorában az első helyen állnak 21


Parti szél

Parti szél

Főn

22


Éghajlatalakító tényezők • Kozmikus és lokális jelenségek – – – – – –

A Nap sugárzása és annak veszteségei A földrajzi szélesség A földfelszín anyaga Az óceánoktól mért távolság Az óceánok áramlatától mért távolság Tengerszint feletti magasság, felszínformák, hajlásszög, növényzet – Hegyláncok légtömegmozgás-eltérítő hatása – Emberi tevékenység következményei

23


Magyarország éghajlati jellemzői • Északi mérsékelt klímaöv, éghajlata mérsékelten szárazföldi • Szeszélyes, változatos időjárás • Évi középhőmérséklet: 11 °C körül • Évi átlagos csapadékmennyiség: 580 mm • Havas napok száma: 15-30 • Napsütéses órák átlaga: 1700-2100 óra/év • Leggyakoribb és legerősebb az ÉNy-i szél, közepes szélsebesség

24


Üvegházhatás • A légkör hővisszatartó képessége. • E nélkül a Föld felszínén átlagosan 30 fokkal alacsonyabb lenne az átlaghőmérséklet. (+15 ºC → -18 ºC) • A Föld hőmérsékletét a Napból érkező rövidhullámú sugárzás és a Föld felszínéről a világűrbe távozó hosszúhullámú sugárzás energia egyensúlya határozza meg.

25


Üvegházhatás • A Napból érkező sugárzás felmelegíti a Föld felszínét, amely igyekszik visszasugározni az energiát az űrbe. Ez a sugárzás azonban már nem hasonlít az eredetihez, mert annál sokkal hosszabb infravörös hullámokból áll, amelyet például a vízgőz és a szén-dioxid is elnyel. Így ez a sugárzás nem képes elhagyni bolygónk atmoszféráját, tovább melegítve azt. • A légkör tehát hasonlóan viselkedik, mint az üvegházak teteje, visszatartja a sugárzást, s hozzájárul a Föld felszíni hőmérsékletnek további emeléséhez

26


Üvegházhatás

27


Üvegházhatás – Természetes éghajlatingadozás vagy antropogén éghajlatváltozás? – Üvegházhatású gázok • Csapdába ejtik a földfelszín által visszasugárzott napenergia egy részét • CO2: az utóbbi 40 évben rohamosan nő • Metán: gyarapodása 200 éve közel egyenletes – egy metánmolekula 23x, tömegét tekintve 95x hatékonyabb, mint a CO2-molekula

• NOx: gépkocsi-közlekedés és energiatermelés hatása • Freonok (CFC-k): 1940-1980 rohamos növekedés, 1980: beszüntették a termelést ózonpajzs ritkulása

→

28


Üvegházhatás • A szén-dioxid-mennyiség növekedésének okai – Fosszilis tüzelőanyagok égetése (40000 t/perc) – Trópusi erdők felégetése (700 t/ha) – Hiányzó növényzet hiányzó fotoszintézise

• A szén-dioxid-mennyiség alakulása – 100.000 éven át 180-280 ppm – Ma: 350 pp – 2030-ban: 560 ppm → 2-5 °C hőmérsékletemelkedést jelent a bolygón

29


Üvegházhatás

30


Az éghajlatváltozás trendje Közép-Európában 800-2000

31


Globális átlaghőmérséklet és CO2 alakulása a Földön

32


CO2 kibocsátási adatok

33


Globális felmelegedés • Melegszik-e az éghajlat? – Globális hőmérséklet-emelkedés mértéke • 140 év alatt 0,6 °C • Grönland, Antarktisz, magashegységi gleccserek: jégtakarók olvadása mérhető • A tengervíz hőmérséklete is emelkedik

• Sok vagy kevés? – Jégkorszaki időszak után a felmelegedés: száz év alatt 0,3-0,6 °C (6-8 °C-os változás kétezer év alatt) – Elmúlt 100 év melegedési üteme hasonló a jégkorszaki gyors változásokhoz

34


35


Globális felmelegedés

36


Globális felmelegedés hatásai • Grönland, Antarktisz, magashegységi gleccserek: jégtakarók olvadása mérhető nyáron több jég olvad el, mint amennyi télen újra megfagy.


Globális felmelegedés hatásai

Gleccserek olvadása A Rohne-gleccser visszahúzódása az Alpokban

1910

2003



– A globális felmelegedés okozta Északi-sarki jégolvadás miatt hatalmas tömegű édesvíz kerülhet az Atlanti-óceánba, aminek következtében irányt változtathat, lelassulhat, vagy akár meg is szűnhet az egyik legnagyobb óceáni szállítórendszer a Golfáramlás. Emiatt több mint 10 °C-ot is csökkenhet Észak-Európa téli középhőmérséklete. – Világóceán mélytengeri és felszíni áramlásainak rendszere az ún. óceáni szállítószalag egyedüli jelentős leáramlási zónája az Atlanti-óceán északi részén található. Az áramlás jellege alapján hőmérsékleti és a sótartalombeli különbségek kiegyenlítődésére irányul. A hidegebb és nagyobb só koncentrációjú sűrűbb víz lesüllyed az észak-atlanti térségben. A globális melegedés következtében jelentős mértékben olvadó sarki jég csökkentheti a leáramlás mennyiségét és intenzitását az olvadó jég alacsony sótartalma miatt, ami elméletileg legvégső esetben akár az áramlás leállásához is vezethet, mivel magát az áramlatot a só sűrűségkülönbsége (gradiense) hajtja. – A tengervíz hőmérséklete is emelkedik




Globális felmelegedés hatásai • A jégtakaró olvadásának következtében emelkedik a tengerek vízszintje. A tengerek szintje a XIX. századi értékekhez képest: + 10-25 cm. • A vízszintemelkedés elsősorban a kicsi szigetországokat és az alacsonyan fekvő tengerparti területeket, például Hollandiát és Floridát érinti. Az IPCC óvatos becslése a következő 100 évre 21-70 cm-es emelkedést prognosztizál (Alexandria, Velence, Tokió, Kiotó). • A hullámok magassága az Észak-atlanti térségben az elmúlt 30 évhez viszonyítva 50%-kal emelkedett. • A globális felmelegedés miatt olyan helyeken tűnnek fel veszélyes kórokozók, ahol eddig még nem fordult elő, ezeken a területeken viszont még nem készültek fel a probléma kezelésére.


Globális felmelegedés hatásai Az Elba 2002-es áradása


Globális felmelegedés hatásai • Szélsőséges időjárás következtében egyre több az orkán, hurrikán, olyan helyeken pusztítanak, ahol korábban nem. Gyakoribbakká válnak az árvizek és belvizek. • Sokféle szélsőséges időjárásfordult elő. Az USA Éghajlati Adatgyűjtő Központja által vezetett Szélsőséges Időjárási Mutatók értékei az 1970-es évek végétől folyamatosan emelkednek, a globális felmelegedés kimutathatósága óta. -pl. jelentős mértékben megemelkedett a szélsőséges felhőszakadások száma.




Globális felmelegedés hatásai • A sivatagosodás egyfajta talajpusztulás, ami száraz, félszáraz és száraz-félnedves területeken fordul elő igen különböző tényezők eredményeképpen, beleértve a klímaváltozást és az emberi tevékenységet is. • Legnagyobb károk Afrikában, Ázsiában, ÉszakAmerikában (éves gazdasági kár 42 milliárd $) • Természetes növényzet és talaj pusztulása • Földhasználati lehetőségek beszűkülnek (mezőgazdasági használatra alkalmatlanná válik) • Következmény: egyre kevesebb és terméketlenebb föld mind nagyobb igénybevétele → éhínség, népvándorlás, helyi háborúk




Globális felmelegedés hatásai • Élőlények élőhelyeinek megszűnése az egyik legsúlyosabb probléma. • Például a jegesmedvék élőhelyei kerültek veszélybe a sarkvidéken. A jégmezők fokozatos olvadásával beszűkül a ragadozók vadászterülete, amelyek így nem juthatnak táplálékhoz. Mivel egyre nehezebben és egyre kevesebb zsákmányt tudnak ejteni, ezért nem tudnak megfelelő zsírréteget felhalmozni az ínségesebb időkre, ami a pusztulásukhoz vezet. • Több veszélyeztetett faj a kihalás szélére kerülhet. Egy tanulmány kimutatta, hogy 18% és 35% közötti az esélye, hogy 1103 állat- és növényfaj 2050-re várhatóan kihal az éghajlatváltozás következtében, mert nem bírnak elég gyorsan alkalmazkodni az új körülményekhez.


Globális felmelegedés hatásai • Gyarapodik a Vörös Lista – Természetvédelmi Világszövetség (IUCN) -Vörös Lista. – A nemzetközi szervezet, melynek 77 ország a tagja 1948 óta adja közre rendszeresen a veszélyeztetett fajok Vörös Listáját. – A gyűjtemény a legnagyobb veszélyben lévő fajokat fenyegetett fajoknak nevezi, és a 3 kategóriába sorolja őket: • Kihalt fajok • Veszélyeztetett fajok (kihaló, végveszélyben, sebezhető) • Mérsékelten veszélyeztetett és vagy nem veszélyeztetett fajok.


Globális felmelegedés hatásai • Európában veszélyeztetett: – az emlősök 42%-a, a madarak 15%-a és a lepkék és hüllők 45%a. (pl. sarki róka, Ibériai hiúz, mókus fokozottan veszélyeztetettek) – A biodiverzitás etikai, érzelmi, környezeti és gazdasági szempontból is fontos. Az ökológiai rendszereknek valós értéke van.


Globális felmelegedés hatásai • El Nino: A meleg víztömeg DélAmerika keleti partjainál halmozódik fel, itt okoz nagy esőzéseket. • a tápanyagban gazdag víz áramlása elmarad, a halászati hozamok katasztrofálisan lecsökkennek. • Miközben Indonéziában aszályos időszak következik be a monszun helyett.


Globális felmelegedés hatásai • Emberi egészség veszélyeztetése • A globális felmelegedés káros hatással van az emberek egészségére • Hőhullámok áldozatai közül a legtöbb 65 év fölöttiek – Hőhullám (1995, 2003): Európában, USA-ban több ezer ember halt meg szívrohamban és légúti megbetegedésekben. – Franciaországban 6000-8000-re becsülték a többlet halálozásokat. hőmérséklet csupán 10Ckal emelkedik az átlag fölé.


Savas esők • A csapadékvíz kémhatása természetes körülmények között, a benne oldott széndioxid miatt enyhén savas, pH = 5-6,5 • Az emberi tevékenység, a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből az ipar, a közlekedés hatására azonban nagy mennyiségű kén-dioxid és nitrogén-dioxid kerül a légkörbe. A légkör vízgőzével kén- és salétromsavat képezhetnek. • A szén-dioxiddal szemben a kén-dioxidból keletkezett kénsav és a nitrogén-dioxidból létrejövő salétromsav akár 2,4 pH-értékű savasodást is okozhat. 52


Savas esők • Főbb szennyezők: – COx – Nox • A nitrogén-monoxidot az ózon nitrogén-dioxiddá oxidálja, amelyből salétromsav keletkezik • Fejlett ipari országok NO kibocsátása: – 40%-a közlekedésből, – 50%-a háztartási és ipari tüzelőberendezésekből, – 10%-a a vegyipari és természetes forrásokból.

– SO2, SO3 • Évente kb. 440 Mt kén-dioxid kerül a Föld légkörébe: 80%-a természetes eredetű (bomlási folyamatok , vulkánkitörés) H2O + SO2 H2SO3 H2O + SO3 H2SO4 S + O2 SO2 H2S + 1,5 O2 H2O + SO2

53


Savas esők • Ha a savas eső belekerül a folyókba, vagy a tavakba, csökkenti a víz pH-ját, ami nagyon veszélyes, például a halak számára. Amikor a víz pH-a 5,5-nél kisebb lesz, akkor a halak elpusztulnak, vagy betegekké válnak. • A savasodás folyamata kioldja az anyagokat, amik károsak lehetnek a táplálkozási lánc felsőbb szintjein álló madarakra, emlősökre, az emberrel bezárólag. • Amikor a talaj savassá válik, az alapvető ásványok (pl.: kalcium (Ca) és a magnézium (Mg)) kioldódnak, mielőtt a fák és más növények növekedésükhöz fel tudnák használni, ez csökkenti a talajok termékenységét. • A veszélyes és mérgező anyagokat, mint az alumínium (Al), kioldja és ezek felhalmozódnak a talajban, ami a talajok leromlásához vezet.

54


Savas esők

55


Savas esők

• Közvetlen – Erdők és szántóföldek savasodása – Édesvizek savasodása

• Közvetett – Növénypusztulás – Embert érintő hatások – Fémek, építmények, műemlékek korróziója (Magyarországon 20 milliárd Ft/év az okozott kár)

• Védekezés lehetőségei – – – – – –

Olajok, szenek kéntartalmának csökkentése Magasabb kibocsátók Technológiai változtatások Meszezés Savasodást tűrő növényfajok Speciális védőborítások alkalmazása 56


Szmog • szmog magyarul füstködöt jelent • a füst apró szemcséire a levegő páratartalma kicsapódik, ködöt alkot

57


Szmog (Los Angeles-i)

• Nyáron nem csak a hőmérséklet növekedik, hanem a talaj közeli ózontartalom is emelkedik. • Az elmúlt 50 évben az ózon terheltsége a levegőnek megháromszorozódott. Ennek oka Európában első sorban az ipar és a személyközlekedés növekedése volt. • A talaj közeli ózon egy kis koncentrációban egy teljesen normális része a levegőnknek, de nyári melegfrontoknál, tehát magas hőmérsékleti értékeknél (25 ºC-35 ºC) sok napsütésnél és szélcsendnél NOx-kból (NO, NO2, NOx) és szénhidrogénekből még több ózon képződik. • Miközben éjjel az ózonértékek lecsökkenek, napközben ismét egészen magassá válik a koncentráció. Az ózon általában normál esetben a kiindulási anyagok levegőbe kerülése után néhány órával keletkezik. (pl. Mexikóváros, Athén, Sao Paoló) • A szélirány és a levegőrétegek közti áramlási viszonyok következtében a levegő tömegek 10-100 km-es távolságba is elkerülhetnek, így előfordulhat, hogy Győrben kibocsátott anyag Budapesten okoz talaj közeli ózonnövekedést.

58


Szmog (Londoni)

• Télen az úgynevezett London-típusú szmogról beszélünk, a gőzgép elterjedésével ugyanis a XIX. századi angol fővárost sújtotta először. Magas légnyomás, magas relatív páratartalom (˃ 80 %), alacsony hőmérséklet (-3 ºC- +5º C) • A hideg levegő kevesebb vizet tud megkötni, mint a meleg, ezért hamarabb kicsapódik a légkörben kavargó szén- és porszemcsékre. • A Kárpát-medencében különösen „megül” a hideg, ezért térségünkben a füstköd a tél állandó velejárója. • A talaj közeli ózon azonban sok káros egészségügyi hatásokat okoz. Magas koncentrációban az ózon, mint egy nagyon agresszív izgatógáz lép fel, ami irritálja a szemet, az orrot és a torkot. A légutak és a tüdőhólyagocskák begyulladhatnak. • Feszültségérzés a mellkasban köhögés és rekedtség lehetnek a következmények. • Különösen veszélyeztetettek az érzékeny és beteg emberek, mint pl. az asztmások, krónikus bronchitisben szenvedők és a szív és keringési betegségben szenvedő emberek. • A csecsemők és a kisgyerekek különösen érzékenyen reagálnak az ózonra. Ők többször lélegeznek egy perc alatt, mint a felnőttek. De a növényzet még sokkal jobban ki van téve ennek a veszélynek.

59


60


61


Az ózonpajzs sérülése • O3: színtelen, mérgező, vízben oldódó gáz, erősen oxidatív; O2 + fotokémiai reakció = O3 • A magas légköri ózon a Napból érkező, ultraibolya-(UV) sugárzás földi életre veszélyes részét teljesen, ill. részben elnyeli. • A Földet 10-50 km közötti magasságban veszi körül • Ózonlyuk (sztratoszféra): • Az 1970-es évektől az Antarktisz fölött egyre nagyobb mértékű ózonkoncentrációcsökkenést mértek a kutatók • 1985-ben sikerül tudományosan is bebizonyítani(1989. az ózon 95% eltűnt a 62 15-20 km-es magasságban.)


Az ózonpajzs sérülése • Freonok és halonok (márkanevek), CFCgázok, magyarul: klórozott-fluorozott szénhidrogének • hűtőgép, palack hajtógáza, tűzoltás, habosító, habszivacs • kikerülnek a légkörbe, feljutnak a sztatoszférába és a fény hatására elbomlanak • 1993. július 1.: nem gyártható freon hajtógázas palack • 1993 végéig: a hűtőgépgyártás és a műanyagipar egészében kiküszöbölték a freonok használatát 63


Az ózonpajzs sérülése

64


A légszennyezés forrásai

• Légszennyező anyag – Azok az anyagok, amelyek olyan mértékben jutnak a levegőbe, hogy azzal az embert és a környezetét kedvezőtlenül befolyásolják vagy anyagi kárt okoznak – Természetes → káros szennyezőanyagkoncentrációk kialakulásához nem vezetnek – Mesterséges • Területileg koncentráltan • Korlátolt kiterjedésű térbe • Ártalmatlan szintre hígulás 65


A környezetszennyezés primer folyamatai • Emisszió – Időegység alatt a levegőbe bocsátott szennyező anyagok mennyisége (mértékegysége: kg/h)

• Transzmisszió – A légszennyező anyagok térbeli helyzete és megoszlása változik a nyílt légkörben való mozgás hatására

• Immisszió – A légszennyező anyagok talajközelbe kerülése után kialakult levegőminőség (koncentráció, pl. g/m3)

66


A környezetszennyezés primer folyamatai • Adott helyen és adott időpontban az immisszió a következőktől függ: – az emisszióforrások koncentrációjától és intenzitásától, – a továbbterjedési körülményektől (meteorológiai helyzet, topográfiai viszonyok), – az emissziók fajtájától, továbbá a szennyezőanyagok átalakulási folyamataitól (pl. különféle káros anyagok reakciói egymással a napfény hatására, kondenzáció, oxidációs és redukciós folyamatok).

67


Légszennyezést okozó emberi tevékenységek • Emissziójának fajtája és mennyisége függ – – – – – –

Lakosság száma Tüzelőanyag fajtája és mennyisége Ipari termelés mértéke, korszerűsége Légszennyező anyagok leválasztásának foka Gépjárművek száma, műszaki színvonala Éghajlat

• Emisszió – ½-e közlekedésből – ¼-e iparból – ¼-e fosszilis tüzelőanyagok égetéséből származik

68


0,036 0,036

69


A légszennyező források fő típusai

• Pontforrás – Koncentrált paraméterű források – Egyértelműen meghatározható • A légszennyező anyagok koncentrációja • A hordozó gázok térfogatárama • A környezetbe kilépő anyagok mennyisége

70


A légszennyező források fő típusai • Területi forrás – Mérések, számítások és következtetések útján meghatározható • A környezetbe kerülő anyagok mennyisége • A hordozó gáz térfogata és áramlási sebessége • A szennyező anyagokat kibocsátó felület nagysága NEM határozható meg

71


A légszennyező források fő típusai

• Vonalas légszennyező forrás – Meghatározható • A rajtuk áthaladó forgalom nagysága • A járműfajták egyedi kibocsátása

– Számítható • A szennyező hatás mértéke

72


A légszennyező anyagok csoportosítása

• szilárd • cseppfolyós • gáz halmazállapotú légszennyezők • koncentráció: k = mg/m3, g/m3

73


Környezetszennyező anyagok és forrásaik

Környezetszennyező anyagok • fűtőanyagok elégetésének termékei • ipari • háztartási, intézményi • mezőgazdasági • katonai tevékenységek termékei

Környezetszennyező források •

időbeli eloszlás – – – –

•

eredet – – – –

•

•

időszakos folyamatos egyenletes időben változó ipari települési mezőgazdasági közlekedési

lokalizálhatóság szerint – pontszerű – diffúz – vonal menti kibocsátás kémiai összetétel 74


Légszennyező gázhalmazállpotú anyagok • Elsődleges légszennyezők ‒ Közvetlenül a szennyező forrásból (CO2, CO, SO2, NOx)

• Másodlagos szennyezők

‒ Elsődleges emisszió anyagaiból kémiai reakciókkal

• A koncentráció függ ‒ A levegőbe jutó légszennyező anyag mennyiségétől ‒ A befogadó tér nagyságától ‒ A légkört elhagyó szennyező anyagok mennyiségétől 75

Széchenyi István Egyetem Szennyező vegyületek

Elem csop. S

SO2 SO3 H2S

N

NO, NO2

F Cl

NH3 HF HCl

C

A légkör gázhalmazállapotú szennyezői

Cl2 Szervetlen: CO, CO2 Szerves: Szénhidrogének aldehidek Formaldehid acetaldehid ketonok alkoholok fenolok Trikloretilén

A szennyezés eredete tüzelőberendezések füstgázai, vegyipari és fémkohászati folyamatok tüzelőberendezések füstgázai, vegyipari és fémkohászati folyamatok, gázgyártás, szennyvíz kezelés, papír- és cellulózgyártás, kőolajipar. kőolaj-finomítás, papír- és cellulózgyártás nagyhőmérsékletű égési folyamatok, salétromsavgyártás, robbanómotorok, nitráló folyamatok ammóniagyártás, műtrágya és növényvédőszer gyártás foszfát-műtrágyagyártás, aluminíumipar, kerámia- és műtrágyaipar sósavgyártás, PVC égetés, szerves klórozó eljárások klórgyártás

tökéletlen égési folyamatok, robbanómotorok égési folyamatok (általában nem tekintik légszennyező anyagnak) tökéletlen égési folyamatok, oldószeres eljárások, kőolajfeldolgozás tökéletlen égési folyamatok felületi kezelések felületi kezelések petróleumgyártás, műanyagipar zsírtalanítási eljárások

76


Gázhalmazállapotú nyomanyagok • A levegőben a felsoroltakon kívül még számos természeti vagy antropogén eredetű szerves vagy szervetlen komponens található nyomnyi mennyiségben. • VOC (Illékony szerves vegyületek): A levegőben a napsugárzás hatására a VOC-vegyületek a nitrogén-oxidokkal reakcióba lépve részt vesznek a fotokémiai füstköd kialakulásában. Egy részük rákkeltő hatású, kibocsátásukat nemzetközi szerződések szabályozzák. Forrásuk részben természetes, de a VOC szennyezés meghatározó része (70%) az autók kipufogó gázaiból ered.

77


Gázhalmazállapotú nyomanyagok • VOC: • Freonok (Fluor-klor szénhidrogének): A freonok tipikus képviselői a CF2Cl2 és a CFCl3. A freonok kémiai és hőhatásnak ellenállnak, nem égnek és kevéssé mérgezőek. • Gyógyszervegyészeti technológiákban műanyagok habosítására, hűtőgépek hűtőfolyadékaként, a vegytisztításban és elektronikus alkatrészek tisztítására • A sztratoszféra ózonrétegének lebontásához jelentős mértékben járulnak hozzá (stabilitás).

78


Gázhalmazállapotú nyomanyagok • VOC: • PAH (Policiklikus aromás szénhidrogének): Nagy molekulasúlyú, 4-7 benzolgyűrű összekapcsolódásából eredő vegyületek. • Főleg a gépkocsik kipufogógázakban, a különböző szerves anyagok nagyobb hőmérsékletű (T > 700 oC) kezelésénél (égetés, elgázosítás, hőbontás stb.) képződnek. • A vegyületcsalád (PAH-ok) több tagja bizonyítottan rákkeltő. Az emberre gyakorolt hatásuk (természetesen más légszennyezőkkel együttesen): fejfájás, nehézlégzés, mellkasi fájdalom, köhögés, hányás, hasi görcsök stb.

79


Gázhalmazállapotú nyomanyagok • VOC: • Dioxinok (PCDD = Poliklórozott Dibenzó Dioxinok): • Rendkívül veszélyes környezetszennyezők. Igen stabilak a környezetben, és az állati szervezetekben kummulálódnak. • Forrásaik: az egyes forgalomban lévő kémiai anyagok, különböző eredetű hulladékok, fosszilis tüzelőanyagok égetése, robbanómotorok füstgázai. • A zsírszövetekben raktározódnak el. A főbb toxikus tünetek: testsúlynövekedés, májkárosodás, bőrelváltozások, immunrendszer károsodás, rákbetegség.

80


Egyéb antropogén szennyezők • Kén-hidrogén (H2S): • Kellemetlen szagú, mérgező gáz. Szaga olyan intenzív, hogy 1:100 000 hígításban is észrevehető. • A természetben egyrészt vulkáni gázokból, másrészt a bomló szerves anyagokból származik. Az óceánok H2S kibocsátása 30 106 t/év, a szárazföldé 7 106 t/év. • Ipari eredetű forrásként említhető a vegyigyárak, olajfeldolgozók, kokszolóművek és a papíripar. • Etilén (C2H4): • Az etilén, mint a kipufogógáz egyik alkotórésze elsősorban a városokban gyakori. • Káros hatással van a növényzetre, ezen belül a növények működésére (többek között a lóherénél, dohánynál, hónapos reteknél). • Kb. négyszer mérgezőbb, mint a SO2. Egyidejű jelenlétükkor hatásuk összeadódik. • A virágrügyek lehullását és a kevesebb virágképződést ugyancsak az etilén hatásának tartják. 81


Egyéb antropogén szennyezők • Szénhidrogének (CnHm) • Fő forrásuk: benzinmotorok kipufogógáza, üzemanyagtartályok, lefejtőtelepek, valamint benzinkutak (párolgási veszteség). A szén-hidrogén származékok különböző vegyi üzemekből, olajfinomítókból és lakkozó üzemekből származnak. • Hidrogén-fluorid (HF) • Igen mérgező vegyület, ami a vegyiparból, az alumínium kohókból és az üveggyárakból került a környezetbe. • A HF a gázcserenyílásokon keresztül a növények levelébe jut, nagyobb koncentrációban pusztulásukat is okozhatja. • A táplálékkal az állatok szervezetébe kerülő fluoridok sántulást és bénulást idéznek elő. A tehenek szervezetébe jutó fluoridok a tejben is megjelenhetnek. 82


Egyéb antropogén szennyezők • Ózon (O3) • NO2-ból és O2-ből képződik. A NO2 abszorbeálja az ultraibolya sugarakat, NO-ra és oxigén atomra bomlik. Az oxigén atomok a levegőben lévő oxigén molekulákkal ózonná alakulnak. • A nagy ózonkoncentráció mindenfajta szervezet sejtjeit elpusztítja. Hatására a növényeken rozsdabarna foltok jelennek meg, a levél felszíne elszíntelenedik. • Az emberben elpusztítja a tüdőszöveteket, tüdőödémát okoz, azaz a tüdőhólyagocskák vizes folyadékkal telnek meg.

83


A levegő öntisztulása 1. A szennyező anyag a légtérből eltávozik – Ülepedés: a szennyezés durva frakciója távozik az atmoszférából – Kihullás: radioaktív anyagok kikerülése a légkörből – Adszorpció, abszorpció: gáznemű szennyeződések megkötése – Kondenzálódás: csapadékkal kihullás – Kimosódás: a csapadékhullás átmossa a légréteget

2. A szennyező anyag kevésbé ártalmas anyaggá átalakul 3. A szennyező anyag koncentrációja csökken, felhígul – Diffúzió: szelek turbulens mozgásainak hatására a 84 szennyező anyag hígul


Köszönöm a figyelmet!

85

Környezetvédelem NGB_KM002_1. 5. Levegővédelem. Széchenyi István Egyetem

Recommend Documents