Légkör állapota, légszennyezık és hatásuk
A levegı szerepe • A földi élt kialakulásának alapeleme, közel állandó összetételének megóvása napjainkban rendkívüli jelentıséggel bír. - az élılények számára az anyagcsere nélkülözhetetlen eleme (egy ember átlag 20000l levegıt lélegzik be naponta) - mezıgazdaság ipar nélkülözhetetlen eleme (fotoszintézis, hőtés égés feltétele)
Az atmoszférajellemzıi • Légkör tömege 5,15 1015t (föld tömegének egy milliomod része) 95%-a a troposzférában található • Légrétegek a hımérséklet vertikális változása alapján: -troposzféra (8-10 km) hımérséklet csökkenés -sztratoszféra (10-50 km) hımérséklet nı -mezoszféra (50 km felett) hımérséklet csökken.
A levegı összetétele
G áz
Térfogat %
Nitrogén
78,08
Oxigén
20,95
Argon
0,93
Széndioxid
0,03
Hidrogén és nemesgázok
0,01
A levegıvédelem feladata • A levegıtisztaság-védelem feladata a szennyezı anyagok légtérbe jutásának a megakadályozása, ill. koncentrációszintjük olyan alacsony értéken történı tartása, amely még tartós vagy folyamatos jelenlét esetén sem okoz károsodást az emberben és környezetében.
• A levegı minıségét a szennyezıanyag emissziójának (kibocsátásának) mértéke és a transzmissziós (szállítási, szóródási) folyamatok határozzák meg • A levegıminıség értékelése a mért (számított, modellezett) értékeknek a jogszabályban elıírt határértékekkel, levegıtisztaság-védelmi követelményekkel történı összevetése alapján történik.
A levegı� szennyezettségének térbeli kiterjedése a szennyezı� forrásoktól, ill. légköri folyamatoktól függıen, nagyon különbözı lehet. Megkülönböztetünk ebbıl a szempontból •� lokális •� városi •� regionális •� kontinentális •� globális levegıszennyezettséget.
• Adott helyen és adott idıpontban az imisszió a következıktıl függ: – az emisszióforrások koncentrációjától és intenzitásától, – a továbbterjedési körülményektıl (meteorológiai helyzet, topográfiai viszonyok), – az emissziók fajtájától, továbbá a szennyezıanyagok átalakulási folyamataitól (pl. különféle káros anyagok reakciói egymással a napfény hatására, kondenzáció, oxidációs és redukciós folyamatok).
A levegı fizikai állapothatározói és hatásuk a levegıszennyezıdésre • Léghımérséklet (inverziós réteg) • Légnyomás • Levegı nedvességtartalma • Felhızet mennyisége • Szél (sebessége, iránya) Ezen kívül jelentıs hatása van a domborzati viszonyoknak
A szennyezı anyagok légköri terjedése Emisszió: A levegıbe bocsátott szennyezı anyagok koncentrációja eredettıl, anyagi összetételtıl és halmazállapottól függetlenül, a szennyezı forrás érintkezési pontja Transzmisszió: A környezetbe került anyag eloszlása, szóródása, hígulása Immisszió: A levegıben kialakult szennyezıanyag koncentráció, amely a földfelszíntıl 1,5m magasságban ,vagy a vegetáció által meghatározott valamely magasabb rétegben megjelenik függetlenül a forrástó és annak távolságától
Levegıtisztaság-védelmi alapfogalmak • Introvert emisszió: a forrásnál fejt ki hatást • •
•
az ott élıkre, dolgozókra (pl.: ipari üzem) Extovert emisszó: kibocsátott károsanyag átterjed a létesítményen kívül környezı területekre Globális szennyzetség: a kontinensen illetve kontinenseken megjelenı szennyezettség. (kialakulásában a légköri viszonyoknak van jelentısége) Légszennyezés: azt a folyamatot jelenti, amelynek eredményeként a levegı összetétele megváltozik negatív irányban
A levegıszennyezés és hatásai • Légszennyezı anyag minden olyan szilárd,
cseppfolyós, gáz, vagy gız halmazállapotú anyag, amely levegı minıségét hátrányosan befolyásolja
• • • • •
Mesterséges légszennyezı források Ipari üzemek Közlekedés Mezıgazdaság Háztartások főtése
Ipari üzemek szennyezı hatásai • Szilárd / por, korom, pernye/ • Gáz /H2S, NH3, CO, CO2, CH4, NOx,/ • Gız / szénhidrogének, szerves oldószer, olaj, savgız/ • A legszennyezıbb iparágak: építıipar, kohászat, vegyipar, gépipar, energiaipar stb.
Levegıtisztaság-védelmi alapfogalmak • Légszennyezıdés: a levegıben egy vagy több •
•
nemkívánatos anyag van jelen Tiszta levegı: olyan levegı, amelyben az egészség és a környezetkárosító szennyezı anyagok nem, vagy csak egy normálérték alatti koncentrációban mutatható ki. Levegıminıségi normák: olyan határértékek, melynél kisebb – adott idıtartalmú és adott gyakorisággal elıforduló – koncentrációk a szóban forgó szakaszban kitőzött cél szempontjából káros hatást már nem okoz
Levegı öntisztulása • A szennyezıanyag eltávozik a légkörbıl • A szennyezıanyag koncentrációja csökken elkeveredik, hígul
• A szennyezıanyag átalakul közömbös anyaggá
Leggyakoribb légszennyezı anyagok és hatásuk • Kéndioxid: nagyobb mennyiségben belélegezve fulladásos halált, kisebb mennyiségben légzési zavarokat okoz • Nitrózus gázok: maró hatása támadja a nyálkahártyát és a tüdıt • Szénhidrogének: rákkeltı hatásúak • Ózon: asztmás megbetegedést okoz
Kén-oxidok • A kén oxidjai közül a légkörben SO2 és SO3 fordul elı • Forrása a kéntartalmú tüzelıanyagok, az ércek kohósítása, • •
•
elemi kén ipari feldolgozása, a vegyipari tevékenység, a diesel-motorok kipufogó gázai. Légzési nehézséggel járó mérgezési tüneteket okoz, a nyálkahártya gyulladásos megbetegedésének egyik okozója Savas esıt okoz, melyre a növényzet különösen érzékeny. A levelekre lecsapódó nedvesség oldja a levegı SO2 tartalmát, amely a klorofil megbontása útján gátolja a növényzet CO2- asszimilációját Az SO3 legkárosabb hatása fémfelületek korróziójánál jelentkezik.
Nitrogén-oxidok (NO, NO2) • A NOx kibocsátás forrásai szempontjából az égési
• • •
folyamatok meghatározóak. Fejlett ipari országokban a NOx kibocsátás 40%-a a közlekedésbıl, 50%-a a háztartási és ipari tüzelıberendezésekbıl származik, 10%-a vegyipari és természetes forrásokból (biomassza, ásványi trágyák, fotokémiai reakciók). A NOx toxikus légszennyezı anyag, tüdı- és légúti ártalmak elıidézıje. A nitrogén-oxidok jelentısen hozzájárulnak a savas esık kialakulásához is. A szmogképzıdés egyik fı okozói a nitrogénoxidok.
Szén-oxidok • A szén oxidvegyületei közül egyedül a szén-
•
•
monoxid (CO) tekinthetı emberi és állati szervezetre mérgezı hatású légszennyezı anyagnak. A szén-dioxid (CO2) káros hatása a természetben lejátszódó folyamatokra napjaink egyik fı környezetvédelmi problémája (üvegházhatás) A földgáz CO2 emissziója a nyersolajénál 16%-kal, a kıszénnél 30%-kal kisebb.
A légkör szilárd szennyezıdései • Korom, pernye, por: Szilárd anyagok néhányszor tíz mikrométer nagyságú szemcséi. A szemcsék nagyságától, fizikai és kémiai tulajdonságaitól függıen különbözı káros hatásai lehetnek. Pl.:ingerli a szem kötıhártyáját, károsítja a tüdıt • Szmog (füstköd): Füst, vízpára és egyéb gázok keveréke. Oka lehet a diffúz légszennyezés. Forgalmas nagyvárosokban jön létre, ha a földközeli réteg hidegebb, mint a felette lévı, és nincs elég erıs szél. Lehetséges hatásai: fulladásos roham, asztma, tüdı ödéma.
A légkör antropogén szilárd szennyezıi • A por
– Származás szerint természetes és ipari porokat különböztetünk meg – A természetes porok a talaj eróziója, vulkáni kitörések, nagykiterjedéső erdıtüzek során, vagy az élı szervezetek maradványaiból keletkeznek – Az ipari termelés folyamán keletkezett ún. mesterséges porok jelentısége azért nagy, mert a keletkezés helyén nagyon nagy koncentrációt is elérhetnek a szilárd szennyezık. – Gyakorlatilag minden ipari tevékenység porképzıdéssel jár, vagy magában hordozza a szilárd levegıszennyezık képzıdésének lehetıségét
• A levegı szilárd szennyezıi korróziós hatást •
•
fejtenek ki a mőszaki berendezésekre, gépekre, épületekre. A hosszabb idın keresztül belélegzett poros levegı tüdıelváltozásokat okoz. A 0,250 mm szemnagyságú szilárd részecskék nem tudnak elváltozni a tüdı léghólyagocskáiból, az így összegyőlt idegen anyagok hurutos állapotot idéznek elı. A porok közül a legsúlyosabb megbetegedést, a "szilikózist" az ásványi kovasavat tartalmazó anyagok okozzák. A SiO2 stabil módosulatai fejtenek ki különösen kedvezıtlen élettani hatásokat.
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (1)
Antropogén légszennyezések forrásai (2)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (3)
Antropogén légszennyezés fõbb forrásai (4)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (5)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (6)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (6)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (7)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (8)
Antropogén légszennyezés fıbb forrásai (9)
Légszennyezés hatásai Globális hatások: • Üvegházhatás okozója: CO2; freon; metán; nitrogéndioxid
• Levegı hımérséklet növekedése • Klímaváltozás • Sivatagosodás • Ózonpajzs vékonyodása felelıse: feronok, nitrogéndioxid
• Csapadék savas kémhatása (SO2)
A savas esık hatásai
• Közvetett:
– A talajstabilitás (kémiai egyensúly) felborul - csökken a növény által felvehetı Ca, Mg, K. Nı a nehézfémek oldódásának lehetısége ( mérgezés). A talajélet összeomlik . – Az édesvizek savasodása, bárnálunk a vizek viszonylag magas HCO3-tartalmának semlegesítı hatása miatt kedvezıbb a helyzet.
• Közvetlen: – Növénypusztulás (direkt károsodás, valamint genetikai és fajösszetétel változások). – Az embert érintı hatások (pl. a táplálékláncon keresztül a nehézfémek mobilizálódása folytán). – Fémek, építmények, mőemlékek korróziója (Magyarországon a korróziós kár kb. 20 milliárd Ft/év).
A védekezés lehetıségei • Olajok, szenek kéntartalmának csökkentése. • Magasabb kibocsátók (kémények). A közvetlen • • • •
hatások csökkennek ugyan, de a közvetettek nınek. Távlatban elfogadhatatlan megoldás. Technológiai változtatások (tökéletesebb égés kénlekötéssel). Meszezés (pl. tavakban-folyóvízben hatástalan). Durván beavatkozik a természetbe, a nehézfémek maradnak. Savasodást tőrı (növény)fajok. Speciális védıbevonatok elıállítása, alkalmazása.
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése • A magaslégköri ózon (O3) réteg szabályozza, •
szőri a felszínre érkezõ, élettanilag hatékony UV- sugárzást Az ózon természetes módon az oxigénbõl keletkezik fotokémiai - dinamikus egyensúlyban lévõ - reakciók során. Színtelen, mérgezõ, vízben oldódó gáz, erõsen oxidatív. A Földet 10-50 km közötti magasságban veszi körül, koncentrációmaximuma az Egyenlítõ fölött kb. 25 km, a sarkok felé 15-20 km.
Az ózonréteg károsodása • A természetes eredető, sztratoszferikus
•
ózonhéj szokatlan mértékő anomáliáit 19771985 között észlelték elıször az Antarktisz fölött, ahol a vékonyodás 40% körüli, kiterjedése pedig kontinensnyi (antarktiszi) mérető volt. Késıbb ezek a számok nıttek, mára pedig az európai kontinens fölött is kisebb mérető folt alakult ki. Hazánk fölött a csökkenés mértéke - jelenleg - 10% körüli. A megnövekedett UV-sugárzás következményei közül az ember vonatkozásában a bırrák , a szürkehályog , valamint az immunhiány a legveszélyesebb, mint közvetlen károsodás.
Az ózonréteg károsodása • Az Európai Közösség 1988-ban csatlakozott a
•
sztratoszférikus ózon csökkenésének megállítását célzó nemzetközi egyezményekhez (Bécsi Egyezmény, Montreáli Jegyzıkönyv), és célul tőzte ki a CFC-k és a halonok gyártásának fokozatos megszüntetését. A HCFC-k teljes kivonását 2030-ra tervezik. Az ózonbontó anyagok légköri koncentrációja 1994-ben mutatta a valaha mért legnagyobb értéket Európában, ezt követıen csökkenni kezdett.
A légkör felmelegedése A nagyrészt a látható fény hullámhossztartományába esı napsugárzást jól átbocsátó légkör a Földfelszín nagyobb hullámhosszú kisugárzását (hısugárzását) alig engedi át, annak kb. 90%-át elnyeli és javarészt visszasugározza a Földre. A légkörnek ez a hıvisszatartó, hıtároló szerepe az üvegházhatás (greenhouse-effect). A jelenség oka elsõsorban a légkör vízgız- és CO2-tartalma (üvegházgázok). Miután tény, hogy a légköri CO2 mennyisége az emberi tevékenység következtében lényegesen (az 1880-as évek körülihez képest mintegy 25%-kal) növekedett, az általános felmelegedést amelynek a trendje mintegy 0,3 oC/10 év - logikusnak tőnik összekapcsolni az ipari CO2 kibocsátással. Az újabb kutatások alapján azonban egyéb üvegházgázok is elıtérbe kerültek
Üvegházhatást okozó gázok • Szén-dioxid (CO2) • Ózon (O3) • Metán (CH4) • Dinitrogén-oxid (N2O) • Halogénezett szénhidrogének (CFC) • vízgız
Üvegház-gázok kibocsátása és globális klímaváltozás • 1992 – Riói Környezetvédelmi •
Világkonferencia – Éghajlatváltozási Keretegyezmény, 1997 Kyotói Jegyzıkönyv – rögzítették a jegyzıkönyvet aláíró tagállamok CO2 csökkentési kötelezettségeit. (Ebben az Európai Közösség vállalta, hogy szén-dioxid kibocsátását 2008-2012 között az 1990-es bázisév kibocsátásához képest 8%-kal csökkenti.) A csökkentés érdekében az energiaszektor modernizációja jelentıs anyagi támogatást kapott a Strukturális Alapokból.
EU Thematic Strategy on Air Pollution 2005. október
A jelenlegi EU szabályozás mellett: – A számottevı javulás ellenére a légszennyezettségnek továbbra is jelentıs káros hatásai várhatóak; – A jelenlegi szennyezés következtében a születéskor várható élettartam 8 hónappal rövidebb, s ez csak 6 hónapra csökken; – A skandináviai folyók és tavak mintegy 2/3-ra jelent kockázatot a savas ülepedés, s az EU ökoszisztéma 55%-a szenved az eutrofizáció káros hatásaitól.
Az EU Stratégia célkitőzéseinek eléréséhez szükséges emisszió csökkentések a 2000. évihez viszonyítva • • • •
SO2 NOx VOCs NH3
82% 60% 51% 27%
Levegıminıség Magyarországon
• Az 1990-es években jelentısen javult •
Magyarország levegıminısége. 11%-ról alig 4%-ra csökkent a szennyezett levegıjő területek aránya. – Oka: a gazdasági tevékenységek csökkenésével együtt mérséklıdött a szennyezı anyagok kibocsátása.
• Egyre komolyabb problémát jelent azonban, hogy amíg a pontforrásokból származó szennyezés csökken, a mobil forrásokból (közlekedés) származó terhelés növekedni kezdett. – Az Európai Unió levegıminıséggel kapcsolatos ajánlásai ezért elsısorban a közlekedési eredető levegıszennyezés mérséklésére irányultak.
- Az utóbbi évtizedben az ipari eredető kén-dioxid,
-
-
és a nitrogén-oxidok kibocsátása csökkent, ugyanakkor a közlekedés nitrogén-oxid kibocsátási aránya nıtt. A nagy tüzelıberendezések kibocsátásainak csökkentéséhez, az ipari üzemek légszennyezése elleni intézkedések végrehajtásához, valamint a veszélyes hulladék égetımővek és berendezések átalakításához technológiai korszerősítéseket illetve pótlólagos beruházásokat kell végrehajtani. A mérıhálózatok és adatközpontok megerısítése szükséges. Elengedhetetlen továbbá a hatósági engedélyezési és ellenırzı tevékenység fokozása.
2001-ben, igazodva az elıírásokhoz, teljesen levegıtisztaság-védelem szabályozása
Európai Uniós megújult a hazai jogi
- a levegıtisztaság-védelemmel kapcsolatos alapvetı szabályokat a levegı védelmével kapcsolatos egyes szabályokról 21/2001.(II.14.) Korm. rendelet foglalja össze;
szóló
- a légszennyezettségi határértékeket és a pontforrásokra vonatkozó kibocsátási határértéket a légszennyezettségi határértékekrıl, a helyhez kötött légszennyezı pontforrások kibocsátási határértékeirıl szóló 14/2001. (V.9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet rögzíti; - a légszennyezettség és a kibocsátások mérésével kapcsolatos alapvetı szabályokat a légszennyezettség és a helyhez kötött légszennyezı források kibocsátásának vizsgálatával, ellenırzésével, értékelésével
kapcsolatos szabályokról szóló 17/2001. (VIII.3.) KöM rendelet foglalja össze.
Környezetvédelmi hatóság feladata a levegıtisztaság-védelemben: • Részvétel az engedélyeztetési eljárásokban – Levegıvédelmi követelmények elıírása, ezek betartatása
• A helyhez kötött légszennyezı források tekintetében meghatározzuk: – Kibocsátási határértékeket – Levegıvédelmi követelményeket
• Levegıtisztaság-védelmi hatósági ellenırzések
A felügyelıség folyamatosan méri és győjti az illetékességi területébe tartozó légszennyezettségi adatokat:
• Emissziós adatok 1.Adatszolgáltatás alapján: - Alapbejelentés (LAL) - Éves Jelentés (LM)
2.Emisszió mérések alapján
Üzemeltetı jogszabály alapján beméri a forrásait, Felügyelıség mérésre kötelezi az üzemeltetıt, Hatósági ellenırzı emisszió mérések
Határértékek, minısítés • A szennyezı anyagok koncentrációját jelenti, adott mértékegységben /mg / m3/ Védettségi területek: - Kiemelten védett / nemzeti parkok, stb / - Védett I - Védett II / ipari területek /
A légszennyezı anyagok veszélyessége • 1-es fokozat: kifejezetten veszélyes (például korom, ólom, ózon stb.), • 2-es fokozat: veszélyes (például CO, NO2, fluoridok, stb.), • 3-as fokozat: mérsékelten veszélyes (például SO2, szálló por, acetal dehid stb.). • 4-es fokozat: kevésbé veszélyes (például nem toxikus ülepedı por, ammónia stb.).
Kiemelten védett VeszéSzennyezı anyag lyességi fokozat
Védett II.
Védett I. övezetben
éves
24 órás
30 perces
éves
24 órás
30 perces
éves
24 órás
30 perces
Kén-dioxid
3
30
100
150
70
150
250
100
300
400
Szén-monoxid
2
1000
2000
5000
2000
5000
10×102
5000
10×102
20×102
Szálló por
3
30
60
100
50
100
200
100
200
300
Korom Nitrogén-oxidok (mint NO 2) Nitrogén-dioxid
1
20
50
50
25
50
150
50
150
300
2
30
70
85
100
150
200
150
200
400
2
30
70
85
70
85
100
120
!50
200
3
5
5
3
5
20
3
5
20
6
10
10
6
10
30
6
10
30
20
30
30
20
30
200
20
30
200
a) Fluoridok *
b) c)
2
2-4. táblázat - A határértékekkel részletesen szabályozott szennyezı anyagok területi besorolástól függı határértékei (µg/m3)
Szennyezı anyag
Veszélyességi fokozat
Határérték
Védett I.
Védett II.
övezetben 30 napos
Ülepedı por
Kiemelten védett
12 g/m2, 30 nap 16 g/m2, 30 nap 21 g/m2,30nap
4 éves
100 t/km2, év
120 t/km2, év
150 t/km2,év
Az ülepedı por egyes toxikus komponenseinek határértéke (µg/m2, 30 nap) Kadmium
1
30 napos*
150
150
300
Ólom
1
30 napos
12×102
12×102
24x102
Fluoridok (vízoldható, mint F)
2
30 napos
50×102
50×102
100×102
Benz(a)pirén
1
30 napos
17
17
34
2-6. táblázat - Az ülepedı por és egyes toxikus komponenseinek területi besorolásától függı határértékei
Készültségi fokozat A szennyezıanyag neve
készültség
riadó I.
riadó II.
A szennyezı anyag határértéke Kén-dioxid
400
600
800
Nitrogén-dioxid
350
600
800
Szén-monoxid
20 000
30 000
40 000
Ózon
200
300
400
Kén-dioxid és szálló por együtt*
600
800
1 000
2-7. táblázat - A szmogriadó intézkedéseit megalapozó szennyezıanyag-határértékek
Mikor is van szmog helyzet? ⇒ mikor legalább 2 mérıállomáson, ⇒ 3 egymást követı órán át, ⇒ a mért immissziós értékek meghaladják a …… küszöbértéket. Légszennyezı anyag
Tájékoztatási küszöbérték (µg/m3)
Riasztási küszöbérték (µg/m3)
Kén-dioxid
400
500
Nitrogén-dioxid
350
400
Szmog helyzet kezelése: • Tájékoztatási köszöbérték túllépés estében ⇒ lakosságot tájékoztatni kell
• Riasztási köszöbérték túllépés estében korlátozó intézkedéseket kell tenni .
⇒
SO2 kibocsátás Magyarországon 1200
ezer tonna SO 2
1000
Lakosság
Szolgáltatás
Közlekedés
Hıtermelés
Ipar
Mezıgazdaság
800
600
400
200
0 1990
1995
2000
2010
A levegı kén-dioxid (SO2)szennyezettsége (µ µg/m3)
Város
Az 19871990. évek átlaga
1995., nem 1995/1996., főtési félév főtési félév
2001., nem főtési félév
2001/2002. főtési félév
átlagimmisszióa) Budapest
14,90
15,00
34,45
17,09
19
Pécs
29,80
4,34
22,67
3,94
11
Szolnok
9,66
14,44
4,52
2,42
9
Tatabánya
71,35
5,37
19,40
3,95
12
Veszprém
4,87
1,82
15,25
2,13
..
a) 24 órás koncentrációértékekbıl számolva
Teljes kén ülepedés, mg S/m2/yr - EMEP modell
Ecological threshold: 4000 mg S/m2/yr
NO2 kibocsátás Magyarországon 300
ezer tonna NO 2
250
Lakosság
Szolgáltatás
Közlekedés
Hıtermelés
Ipar
Mezıgazdaság
200
150
100
50
0 1990
1995
2000
2010
Teljes nitrogén ülepedés, mg N/m2/yr - EMEP modell
Ecological threshold: 2500 mg N/m2/yr
Antropogén hozzájárulás: PM2.5 koncentráció µg m-3 (IIASA-modell)
Kumulatív ólom ülepedés, 1955-2015 TRACE modell (mg m-2) 1000
20002015
900
800
700
19852000
600
500
400
300
19551985
200
100
0 UK
NL
SP
AUT
HUN
ROM
PL
"A piszkos tizenkettı"- nek nevezték el a legszennyezettebb levegıjû városokat Magyarországon.
