Ozon tworzy się w górnych warstwach
atmosfery pod wpływem
promieniowania słonecznego.
Cząsteczki tlenu O2 są tam
rozszczepiane przez promieniowanie
ultrafioletowe na atomy, które po
trzykrotnym zderzeniu z innymi
cząstkami O2 tworzą cząstki ozonu: O2
+ O = O3 + 100 483,2 J. Cząsteczki O3
są z kolei częściowo rozszczepiane
przez światło i znów wskutek zderzania
się powstają cząsteczki O2 i atomy O.
Dzięki równoczesnemu powstawaniu i
rozkładowi cząsteczek ozonu w
atmosferze utrzymuje się stałe stężenie
tego gazu.
Atmosfera ziemska zawiera małe ilości
ozonu. Znajduje się on głównie w
stratosferze, gdzie tworzy cienką
warstwę (2,5-3,0 mm) – ozonosferę,
której odległość od powierzchni Ziemi
wynosi od 10 do 50 km. Na obszarach
równikowych warstwa ozonowa jest
najcieńsza (2 mm) i rośnie wraz z
szerokością geograficzną (do 4 mm).
Reakcje chemiczne odpowiedzialne
za powstawanie i rozpad ozonu w
stratosferze -Dwuatomowa cząsteczka
tlenu rozpadnie się po dostarczeniu
odpowiedniej dawki energii (hv).
Swobodne atomy tlenu mogą wtedy
stosunkowo łatwo łączyć się z
cząsteczkami dwuatomowymi.
Powstają trójatomowe cząsteczki
ozonu. Rozpad cząsteczki ozonu może
przebiegać analogicznie, w drugą
stronę. Katalizatorem w tej reakcji,
dostarczycielem energii potrzebnej by
ją przeprowadzić, jest słoneczne
promieniowanie ultrafioletowe
Warstwa ozonowa
Od lat siedemdziesiątych ubiegłego
wieku obserwuje się znaczne zubożenie
stratosferycznej warstwy ozonowej
Ziemi, chroniącej przed słonecznym
promieniowaniem nadfioletowym
UVB. Ma ono miejsce zwłaszcza w
dużych i średnich szerokościach
geograficznych, w okresie wiosny i
zimy, kiedy przewaga reakcji rozpadu
ozonu nad reakcjami prowadzącymi do
jego syntezy jest szczególnie widoczna.
Odtwarzaniu cząstek ozonu sprzyja
bowiem zwiększone natężenie
promieniowania słonecznego.
Tworzenie się dziury ozonowej jest
wynikiem działalności przemysłowej
człowieka (freony, halony, metan,
tlenki azotu), a w mniejszym stopniu
czynników naturalnych (np. wybuchy
niektórych wulkanów). Szczególnie
niebezpieczne dla warstwy ozonowej
są freony, których trwałość wynosi 70-
80 lat. Te wytwarzane w sposób
sztuczny gazy stosowane były w
urządzeniach chłodniczych i do
napełniania opakowań aerozolowych.
O ile dotychczas niszczenie warstwy
ozonowej dotyczyło przede wszystkim
niezamieszkałych obszarów bieguna
południowego, o tyle teraz zaczyna ono
zagrażać gęsto zaludnionej Północy:
północno-wschodniej Ameryce,
Europie Zachodniej, Chinom.

W 1985 r. w Wiedniu podjęto
międzynarodową uchwałę o ochronie
warstwy ozonowej oraz opracowano
Protokół Montrealski w sprawie
substancji zubażających warstwę
ozonową, który obowiązuje od 1
stycznia 1989 r.
Zgodnie z Protokołem Montrealskim
kraje, które produkują substancje
niszczące ozon, powinny zredukować
ich produkcję o 50% do końca
ubiegłego stulecia. Na spotkaniu w

Helsinkach (maj 1989) przedstawiciele
krajów uczestniczących w Konwencji
Wiedeńskiej zaproponowali jeszcze
bardziej radykalne rozwiązanie -
całkowity zakaz produkcji freonów do
końca lat dziewięćdziesiątych.
Znaleziono już materiał zastępujący
freony, którym są związki propanu i
butanu, dzięki czemu możliwe jest
całkowite wyeliminowanie
zastosowania freonów w produktach
chemii gospodarczej. Chociaż dzięki
wypełnieniu zaleceń Protokołu
Montrealskiego tempo dopływu do
stratosfery związków zawierających
chlor i brom (freonów i halonów)
uległo zahamowaniu, to jednak ze
względu na długi czas życia tych
substancji w powietrzu, ich
koncentracja w stratosferze nadal
wykazuje tendencję wzrastającą.
Zahamowanie, a następnie odwrócenie
niekorzystnego trendu wymaga
niestety, całych dziesięcioleci, a
przywrócenie pożądanego stanu
wydaje się nie być możliwe wcześniej
niż w drugiej połowie obecnego
stulecia. Tymczasem, według raportu
ONZ z listopada 1991, spadek
zawartości ozonu o 5% w stratosferze
pociąga za sobą wzrost liczby
przypadków nowotworów skóry o
26%, co oznacza 300 tysięcy nowych
zachorowań na całym świecie.
Ustalono także w sposób
jednoznaczny, że zmniejszenie
warstwy ozonu chroniącej przed
promieniowaniem UVB wywołuje
wiele uszkodzeń wzroku, m.in. zaćmę,
nadwzroczność, a w skrajnych
przypadkach nawet ślepotę.
Spadek ilości ozonu zaburza ponadto
łańcuch pokarmowy i zmniejsza
produkcję rolną (większa ekspozycja
kukurydzy, zboża, czy ryżu na
promieniowanie UV obniża zarówno
jakość jak i obfitość plonów).
Zwiększone promieniowanie zagraża
również życiu w oceanach – może
zniszczyć nie tylko wrażliwy na nie
fitoplankton, ale ikrę ryb pływających
blisko powierzchni oceanu. Ubytek
ozonu może wreszcie powodować
nasilenie wielu niekorzystnych zmian
klimatycznych, gdyż wzrost ilości
nadfioletu docierającego do Ziemi
wzmaga synergiczne działanie efektu
cieplarnianego.
Efekt cieplarniany jest wynikiem
kumulowania się w atmosferze gazów:
dwutlenku węgla (CO2), metanu
(CH4), freonów i halonów (CFC),
podtlenku azotu (N2O) i ozonu
troposferycznego (O3).
Blisko 30% docierającego do Ziemi
promieniowania słonecznego odbija się
od jej powierzchni, chmur i atmosfery,
pozostała część zatrzymana przez
Ziemię jest następnie
wypromieniowana w otaczającą
przestrzeń kosmiczną w postaci
promieniowania podczerwonego.
W trakcie wymiany Słońce – Ziemia –
przestrzeń kosmiczna, wymienione
wyżej gazy zachowują się jak „kopuła
szklana” umożliwiająca przejście
ś

wiatłu słonecznemu, zatrzymująca

natomiast podczerwień i wywołująca
tzw. efekt cieplarniany, analogiczny do
tego jaki powstaje w szklarni.
Koncentracja gazów powiększa się
nieustannie. Szacuje się, iż rocznie
ludzkość emituje do atmosfery około
18 mld ton samego tylko CO2, z czego
10 mld ton jest absorbowane przez
oceany, a 8 mld ton w niej pozostaje.
Gdyby emisja gazów cieplarnianych

rosła nadal w tym samym tempie,
temperatura globu przyrastałaby o
0,30C w ciągu dziesięciu lat.
Rezultatem byłby jej wzrost o 30C
przed końcem XXI wieku, a tym
samym pojawiłaby się wyraźna
perspektywa radykalnych zmian
klimatycznych. Oznacza to, że niektóre
regiony mogą stracić znaczne ilości
opadów, a inne mogą je zyskać.
Konsekwencją tych zjawisk byłyby też
zmiany w strukturze produkcji rolnej
na świecie, zmiany warunków życia,
przemieszczanie się całych populacji
oraz wzrost napięć międzynarodowych.
Tendencja do ocieplania całej planety
(w czasie ostatnich 100 lat
ś

rednioroczna temperatura Ziemi

wzrosła o 0,3-0,70C) spowodowała do
tej pory podniesienie się średniego
poziomu mórz o prawie 10 cm.
Gdyby ta tendencja utrzymała się i
poziom wód wzrósł o 1 m, z
powierzchni lądu zniknęłaby jedna
czwarta Bangladeszu, pod wodą
znalazłyby się Malediwy, częściowo
zatopione zostałyby Camargue,
Wenecja, Aleksandria, Nowy Jork,
Holandia i Floryda. Zalane zostałyby
delty Gangesu, Nilu i wielu rzek płd.
Chin.
Powyższe hipotezy są elementem
scenariusza „katastroficznego”, ze
względu na to, że w symulacjach
komputerowych uwzględniono sytuacje
skrajne. Można na szczęście
przypuszczać, że w wyniku działań
zmierzających do ograniczenia efektu
cieplarnianego i na skutek znacznej
bezwładności oceanów – zaistnieje
sytuacja pośrednia.
Tlen
U zarania rozwoju naszej planety tlen
dostawał się do atmosfery ziemskiej
wyłącznie dzięki procesom
endogenicznym, czyli w wyniku
degradacji magmy bazaltowej. W
późniejszym etapie rozwoju Ziemi w
atmosferze zaczął pojawiać się tlen
fotosyntetyczny, związany z rozwojem
roślinności.

Podstawowym źródłem tlenu
niezbędnego dla zapewnienia życia i
działalności człowieka jest troposfera.
Zawartość tlenu w suchym powietrzu
wynosi 20,9% obj., czyli 23% wag.
Oprócz powietrza atmosferycznego
również woda zawiera tlen w ilości
88,81%. W oceanie światowym jest
około 85,8% tlenu, a w dostępnej dla
człowieka części stałej skorupy
ziemskiej 47,3% wag. Ogólną ilość
tlenu w skorupie ziemskiej, morzach i
oceanach oraz w powietrzu ocenia się
w przybliżeniu na 50% wag.
W ostatnich latach obserwuje się
katastrofalne zakłócenie bilansu
tlenowego, spowodowane
wzrastającym uprzemysłowieniem i
znacznym zmniejszeniem zielonych
obszarów Ziemi, a co za tym idzie – jej
pustynnieniem, a także dużym
zanieczyszczeniem oceanu
ś

wiatowego. W każdej sekundzie

wyrąbywany jest na Ziemi obszar lasu
równy w przybliżeniu powierzchni
boiska do piłki nożnej. Jeśli takie
tempo niszczenia lasu utrzyma się, to
za 40-50 lat w Ameryce Południowej i
w Afryce praktycznie nie będzie już
lasów. Według specjalistów badających
przez 2 lata stan masywów leśnych
Europy, np. drzewa liściaste w Grecji
masowo chorują na skutek
zanieczyszczenia atmosfery. Średnio co
siódme drzewo ma uszkodzoną koronę,

zmienione zabarwienie liści. Giną
także drzewa iglaste. Podobne
symptomy obserwuje się w lasach w
Polsce, byłym RFN, Anglii, Francji, we
Włoszech i innych państwach Unii
Europejskiej.
Należy zauważyć, że samochód do
pokonania 1000 km zużywa roczną
normę tlenu potrzebnego człowiekowi.
Oprócz tego benzynowy silnik emituje
w tym czasie do atmosfery średnio
około 40 g substancji trujących, tj.
pięciokrotnie więcej niż emitują
elektrownie cieplne przy produkcji
takiej samej ilości energii. Paliwo do
silnika diesla jest jeszcze bardziej
toksyczne. Zanieczyszcza ono
dodatkowo atmosferę benzopirenem,
który ma bardzo silne działanie
rakotwórcze.
Współczesny pasażerski samolot
odrzutowy w ciągu 8 godzin lotu
zużywa 50-75 t tlenu atmosferycznego.
Do jego wytworzenia w tym samym
czasie potrzeba 25-50 ha zalesionej
powierzchni.
Budowa samochodów i samolotów to
obecnie najbardziej prestiżowe gałęzie
przemysłu na świecie. Ich intensywny
rozwój stawia przed nauką potrzebę
opracowania alternatywnych rodzajów
paliwa. W najbliższej przyszłości będą
to z pewnością benzyna oraz gaz
ziemny – sprężony i skroplony.
Dwutlenek węgla
Dwutlenek węgla (bezwodnik kwasu
węglowego – CO2) powstaje i dostaje
się do atmosfery z różnych źródeł
naturalnych i technogenicznych. Jego
zawartość w atmosferze jest niewielka
– zmienia się w granicach 0,02-0,04%
dla różnych warunków
atmosferycznych.
Stężenie CO2 zależy przede wszystkim
od fotosyntezy roślin i oddychania
zwierząt żyjących na Ziemi,
rozpuszczalności w wodzie morskiej
(wymiany gazowej między atmosferą i
wodami oceanów) oraz zanieczyszczeń
przemysłowych.
Dwutlenek węgla jest pochłaniany
przez rośliny zielone, które za pomocą
chlorofilu tworzą z niego i z wody
niezbędne do życia węglowodany.
Energia potrzebna do przebiegu tego
procesu czerpana jest ze światła
słonecznego. W organizmie żywym
węglowodany rozkładają się z kolei na
dwutlenek węgla i wodę (proces
odwrotny). W ten sposób, dzięki
oddychaniu roślin zielonych, węgiel w
postaci CO2 odbywa ciągłą cyrkulację
między atmosferą i światem
organicznym.
Dwutlenek węgla jest cięższy od
powietrza, koncentruje się więc w
dolnej jego warstwie. Stwarza to
ś

miertelne niebezpieczeństwo dla

człowieka, gdyż CO2 nie podtrzymuje
oddychania.
Siarka
Siarka występuje zarówno w stanie
wolnym (jako pierwiastek), jak i w
postaci związków (siarczków i
siarczanów). Poza tym jest stale obecna
we wszystkich organizmach żywych
(siarka organiczna), pełniąc ważne
funkcje fizjologiczne. W skorupie
ziemskiej siarka występuje w postaci
dużych złóż (Sycylia, Japonia),
siarczków metali: dwusiarczku żelaza
(FeS2) – pirytu, chalkopirytu
(CuFeS2), galeny (PbS), sfalerytu
(ZnS) oraz siarczanów: siarczanu
wapnia (gips i anhydryt), siarczanu
magnezu (sól gorzka i kizeryt),
siarczanu baru (baryt), siarczanu

strontu (celestyn) i siarczanu sodu (sól
glauberska). W miejscach działalności
wulkanicznej wydziela się ona w
postaci siarkowodoru oraz
rozpuszczona jest w wodach
wulkanogenicznych. Również gazy
wulkaniczne zawierają dwutlenek
siarki. W górnej, dostępnej do badań,
części skorupy ziemskiej znajduje się
około 0,03% wag. siarki. Ocean
ś

wiatowy zawiera około 0,09% wag.

siarki (w postaci siarczanów).
Obecnie do atmosfery trafia corocznie
około 150 mln t siarki. Głównym
ź

ródłem jej emisji jest energetyka

cieplna. Pod koniec lat
osiemdziesiątych sprawcami wysokich
emisji SO2 były przede wszystkim
państwa Europy Środkowowschodniej:
Bułgaria, była Czechosłowacja i NRD,
Polska, Rumunia, europejska część
dawnego ZSRR. Spośród państw
Europy Zachodniej „zbliżyły się” do
nich jedynie Wielka Brytania i Włochy.
W Bułgarii, Rumunii, Polsce i byłej
Czechosłowacji wytworzeniu produktu
krajowego brutto o wartości 1 mln
USD towarzyszy emisja czystej siarki
w ilości, odpowiednio: 59,7 t, 57,6 t,
33,2 t, 30,2 t. W krajach gospodarczo
rozwiniętych energochłonność
gospodarki jest zdecydowanie niższa.
Dla porównania emisja siarki w relacji
do wytworzonego produktu krajowego
brutto wynosi: w Grecji 7,5 t, Wielkiej
Brytanii 3,7 t, Danii 2 t, Francji 1,1 t,
Austrii 0,9 t, RFN przed
zjednoczeniem 0,1 t.
Omawiając zanieczyszczenia
związkami siarki nie można pominąć
wskaźnika imisji, charakteryzującego
wielkość stężenia zanieczyszczenia
powietrza atmosferycznego w
określonym miejscu i czasie,
pochodzącego zarówno z własnych
emitorów, jak i ze źródeł
zewnętrznych. W Austrii i Norwegii
udział imisji pochodzącej ze źródeł
umiejscowionych poza granicami
przekracza 90%.
Kwaśne deszcze
Przy spalaniu paliw organicznych, w
których siarka jest stałym składnikiem,
trafia ona do atmosfery w postaci
dwutlenku siarki. W atmosferze SO2
przechodzi w SO3, który w zetknięciu
z mgłą powoduje powstawanie
kwaśnych deszczów:

SO3 + H2O

→

H2SO4

Obok siarki, aktywne składniki
kwaśnych deszczów stanowią tlenki
azotu. Do niedawna przypuszczano, że
kwaśne deszcze w 90-92%
spowodowane są obecnością w
atmosferze tlenków siarki, a tylko w 8-
10% - tlenków azotu. Obecnie
wiadomo, że udział tlenków azotu w
tym procesie jest znacznie większy
(20-57%). Powstałe w wysokich
temperaturach tlenki azotu (NO) pod
wpływem oziębiania przechodzą w
dwutlenki (NO2). W atmosferze
ziemskiej NO2 aktywnie reaguje z parą
wodną (mgłą), tworząc jednocześnie
kwas azotawy (HNO2), jak i azotowy
(HNO3).
Ś

wiadomość skali zniszczeń

spowodowanych kwaśnymi deszczami
pojawiła się już w latach
siedemdziesiątych w Szwecji i innych
państwach skandynawskich, gdzie
zakwaszenie wód w jeziorach
powodowało giniecie fauny i flory.
Obecnie zjawisko to w Europie ma
charakter masowy, a jego wyrazem,
obok szkód gospodarczych i szkód w

produkcji rolnej, jest ginięcie lasów na
niespotykaną dotąd skalę.
Za główne kryterium degradacji lasów
przyjmuje się poziom defoliacji drzew,
przy czym wyróżnia się pięć kategorii
natężenia tego zjawiska:
*kategoria 0 – poziom defoliacji: 0-
10%
*kategoria 1 – poziom defoliacji: 11-
25%
*kategoria 2 – poziom defoliacji: 26-
60%
*kategoria 3 – poziom defoliacji: >60%
*kategoria 4 – poziom defoliacji: 100%
(las ginie).
Warto dodać, że tlenki siarki i azotu
znajdują się w atmosferze przez dwie
do pięciu dób i przemieszczają się z
prądami powietrza na odległość do
1000 km.
Azot
Powietrze atmosferyczne w 4/5
objętości składa się z wolnego azotu.
Oprócz tego w powietrzu znajdują się
niewielkie ilości amoniaku NH3,
powstającego w procesie gnicia
substancji organicznych zawierających
azot, a po burzach – kwas azotowy
(HNO3). Azot, w niewielkich
ilościach, stanowi też nieodłączną
część składową organizmów żywych, a
także występuje w skorupie ziemskiej
w postaci azotanu sodu (NaNO3),
będącego produktem rozkładu
organizmów roślinnych i zwierzęcych.
Zanieczyszczenie atmosfery powodują
tlenki (NOx) i podtlenki (N2O) azotu.
Głównymi źródłami emisji tych
związków do atmosfery są elektrownie
cieplne (przede wszystkim węglowe)
oraz transport samochodowy.
Tlenki azotu, podobnie jak dwutlenek
siarki, charakteryzuje wysoki
współczynnik imisji pochodzącej z
tzw. źródeł obcych, zlokalizowanych
poza granicami państw. Dla Austrii,
Bułgarii, Danii i Norwegii wynosi on
ponad 90%. .

Problemy

transgranicznego transportu
zanieczyszczeń w Europie są
przedmiotem badań prowadzonych w
ramach Międzynarodowego Programu
Współpracy w Dziedzinie Monitoringu
i Ocen Przenoszenia Zanieczyszczeń
Powietrza na Dalekie Odległości
EMEP, utworzonego na podstawie
Konwencji Genewskiej z 1979 roku.
Podtlenek azotu (N2O) dostaje się do
atmosfery ze źródeł naturalnych
(powierzchnia Ziemi i ocean światowy)
oraz technogenicznych, z których
pochodzi około 1/3 ilości N2O
emitowanego do atmosfery (do 20 mln
t rocznie).
W ostatnich latach stwierdzono, że
N2O znajduje się w odpadach
gazowych ze spalania paliw
organicznych w elektrowniach
cieplnych oraz w transporcie
samochodowym. Jest on obecny także
w odpadach wielu innych branż
przemysłu, jak produkcja sztucznego
jedwabiu, azotku sodowego, propylenu,
estru niszczącego warstwę ozonową
Ziemi. Jak wspomniano już wcześniej,
podtlenek azotu sprzyja również
powstawaniu efektu cieplarnianego.
Rzeczywisty czas jego przebywania w
atmosferze ocenia się na 100 lat.
Smog letni– terminem tym określa się
wysoką koncentrację fotoutleniaczy
(tlenków azotu i lotnych związków
organicznych) w atmosferze. Są one
odpowiedzialne za powstawanie ozonu
troposferycznego w procesach
przemian fotochemicznych,
zachodzących szczególnie intensywnie

w okresie lata pod wpływem światła
słonecznego.
Stężenie ozonu w czystym powietrzu,
w przyziemnej warstwie atmosfery
wynosi do 120 µg/m3, podczas gdy w
obecności tlenków azotu i
węglowodorów (tzw. prekursorów
ozonu) osiąga znacznie większe
wartości.
Aerozole
Szczególnie niebezpiecznym
zanieczyszczeniem powietrza
atmosferycznego są aerozole,
składające się z cząsteczek stałych lub
płynnych, znajdujących się w stanie
zawieszonym. Są one obecne w
powietrzu zakładów górniczych i
wzbogacających, energetycznych oraz
wielu innych przedsiębiorstw
przemysłowych.
Ogromne niebezpieczeństwo dla życia
ludzkiego stanowią aerozole
radioaktywne oraz pył węglowy,
wywołujący chorobę płuc – pylicę i pył
zawierający krzemionkę, powodujący
pylicę krzemową. Niemniej
niebezpieczne są też inne rodzaje
pyłów, m.in. pyły berylowy, ołowiowy,
chromowy, a także aerozole
zawierające bakterie chorobotwórcze.
Dlatego walka z zanieczyszczeniami
aerozolowymi powinna być zadaniem
priorytetowym.
Ze względu na sposób powstawania
wyróżnia się aerozole dyspersyjne i
kondensacyjne.
Aerozole dyspersyjne powstają w
wyniku rozpryskiwania wody i innych
substancji płynnych, a także
rozdrabniania ciał stałych, przy
produkcji proszków, kruszeniu
masywów skalnych (wiercenie
otworów wiertniczych, stosowanie
materiałów wybuchowych, praca
urządzeń rozdrabniających,
kombajnów górniczych, koparek).
Aerozole kondensacyjne powstają w
wyniku skraplania się pary wodnej z
dymu powstałego przy spalaniu paliw
organicznych oraz wskutek
różnorodnych procesów np.
metalurgicznych.
W ciągu roku dostaje się do atmosfery,
z powierzchni mórz i oceanów, około
1010 t soli w postaci aerozoli. Oznacza
to, że przy bezwietrznej i bezchmurnej
pogodzie w litrze powietrza z terenów
pozamiejskich znajduje się
kilkadziesiąt tysięcy cząsteczek o
masie poniżej 10-4 mg, podczas, gdy w
kopalni węgla, w pobliżu pracującego
kombajnu, są miliardy cząsteczek o
masie do kilkudziesięciu miligramów.
Pod względem stopnia dyspersji
cząsteczki stałe można podzielić na
dwie grupy:
1. grubodyspersyjne – cząsteczki
opadające na powierzchnię Ziemi pod
wpływem działania sił grawitacyjnych,
2. drobnodyspersyjne – cząsteczki
znajdujące się w atmosferze w stanie
zawieszonym, stanowiące jądra
kondensacji dla wilgoci
atmosferycznej.
Ogromna objętość emitowanych do
atmosfery cząsteczek stałych stanowi
poważne zagrożenie, szczególnie w
przypadku emisji z elektrowni
cieplnych i innych urządzeń
przemysłowych, pracujących na
paliwie organicznym. We współczesnej
węglowej elektrowni cieplnej o mocy
3000 MW, spalającej w ciągu doby 32
tys. t węgla donieckiego, powstaje 11,6
tys. t odpadów stałych, w tym 10 tys. t
popiołów lotnych i 1,6 tys. t żużla
paliwowego. Należy dodać, że

efektywność eksploatacyjna
zatrzymywania popiołu nie powinna
być obecnie niższa niż 99%.
Zanieczyszczenia obejmują praktycznie
całą tablicę pierwiastków
Mendelejewa, przy czym na pewno nie
można nie wspomnieć o związkach
fluoru (HF4, FSi4) i amoniaku (NH3).
Na uwagę zasługuje również
benzopiren, stanowiący produkt
odpadowy przedsiębiorstw o profilu
chemicznym, transportu oraz małych
cieplnych urządzeń przemysłowych.
Stwierdzono, że jego zawartość w
gazach, wchodzących w skład dymów
z kotłów elektrowni cieplnych, wynosi
w kg/1000m3 dla: gazu 1-4, mazutu 2-
40, węgla 30-140.
Najważniejsze zadania zmierzające do
ograniczenia szkodliwej emisji z
przedsiębiorstw przemysłowych
polegają obecnie na:
*wdrożeniu urządzeń, sprzętu,
aparatury o wysokiej efektywności,
zatrzymujących emitowane
zanieczyszczenia i umożliwiających
ich późniejszą utylizację,
*opracowaniu wymagań dotyczących
poziomu ekologicznego istniejących i
nowo budowanych przedsiębiorstw
oraz zapewnieniu w trybie prawnym
ich przestrzegania,
*utworzeniu międzypaństwowych
struktur naukowo-inżynieryjnych
kompetentnych w zakresie
problematyki ochrony powietrza
atmosferycznego.
Tlenek węgla
Tlenek węgla powstaje w procesie
spalania paliwa organicznego przy
niedostatecznej obecności tlenu. Jest
nieco lżejszy od powietrza, co sprawia,
ż

e koncentruje się w górnych

warstwach atmosfery.
Transport samochodowy stanowi
bardzo często jedno z głównych źródeł
zanieczyszczenia powietrza tlenkami
węgla. Duszący smog wytwarzany
przez samochody, głównie ciężarówki
o napędzie dieslowskim i autobusy, w
wielu miastach świata osiągnął już
ś

miertelne stężenie.

Ś

wiatowy park samochodowy cały czas

rośnie. W USA na 1000 osób przypada
już 700 samochodów. Istnieją, co
prawda środki zmniejszające
toksyczność spalin samochodowych,
brakuje jednak odpowiedniej kontroli
stanu transportu samochodowego.
Emisję gazów do atmosfery można
zmniejszyć m.in. dzięki:
*bardziej efektywnemu wykorzystaniu
paliwa, a szczególnie obniżeniu jego
zużycia na 100 km przebiegu,
*stosowaniu benzyny bezołowiowej,
*wykorzystaniu urządzeń
zatrzymujących składniki toksyczne
W ramach programu zastosowania
spirytusu jako paliwa, w Brazylii
wyprodukowano z trzciny cukrowej
około 10 mld litrów etanolu. Paliwo
okazało się bardzo efektywne pod
względem ekologicznym, jednakże
przy niskich cenach ropy naftowej,
program ten jest nierentowny. Uczeni
amerykańscy zaproponowali
zastosowanie mieszaniny benzyny ze
spirytusem w charakterze paliwa
samochodowego. Mieszanina ta
okazała się również bardzo efektywna,
gdyż znacznie zmniejsza zawartość
składników toksycznych w spalinach
samochodowych. Poza tym, w
odróżnieniu od paliwa spirytusowego,
nie wymaga ona przeróbki silnika
samochodowego .
Odpylacze inercyjne

Zasada działania odpylaczy
inercyjnych polega na wykorzystaniu
większej bezwładności cząstek pyłu niż
cząstek gazu, w którym ten pył jest
transportowany. Praktyczna realizacja
tego typu odpylaczy polega na
wymuszeniu zmiany kierunku
przepływu zapylonego gazu z
równoczesnym zmniejszeniem jego
prędkości (rozszerzeniem kanału) –
obydwa te czynniki powodują
wytrącanie cząstek pyłu z toru ruchu
gazu i ich opadanie na spód odpylacza.
Typowymi odpylaczami tego typu są
komory osadcze różnego kształtu i
wielkości, mogą to być jedynie
załamania przewodu transportującego
gaz lub specjalnie zabudowane
komory. Zaletą tego typu urządzeń jest
prosta konstrukcja, jednak ich
skuteczność jest niewielka i ogranicza
się jedynie do cząstek o dużych
rozmiarach, które nie zdołają zmienić
kierunku prędkości wraz z gazem.
Odpylacze inercyjne stosuje się do
odpylania gazu, np.: w metalurgii
ż

elaza, metali kolorowych,

cementowniach, zakładach przeróbki
surowców mineralnych.
Odpylacze cyklonowe
Podobnie jak w odpylaczach
inercyjnych, w odpylaczach
cyklonowych wykorzystywana jest
bezwładność cząstek pyłu z tym, że jest
to siła odśrodkowa spowodowana
wirowym ruchem gazu w cylindrycznej
komorze urządzenia. Zapylony gaz
dopływa stycznie do cylindrycznej
części cyklonu, przez co wymuszany
jest jego ruch wirowy. Cząstki stałe
odrzucane są siłą odśrodkową w
kierunku ścianki i zsuwają się w dół do
zbiornika pyłu. Dolna część komory
zwęża się stożkowo dzięki czemu
szybkość wiru rośnie i następuje dalsza
separacja pyłu. Z dolnej części gaz
zawraca do kanału wylotowego
umieszczonego centralnie w górnej
części cyklonu. Zaletami odpylaczy
cyklonowych jest prosta konstrukcja
oraz mały opór stawiany
przepływającym gazom (mały spadek
ciśnienia), co obniża koszt energii
elektrycznej używanej do napędu
wentylatora tłoczącego gaz.
Do wad odpylaczy cyklonowych
należy zaliczyć:
*stosunkowo małą skuteczność dla
cząstek o średnicy poniżej 5 µm, stąd
ś

rednia skuteczność dla pyłu o różnych

cząstkach wynosi 65-80%,
*erozję ścianek zbiornika cyklonu
wywołaną tarciem cząstek pyłu,
*zagrożenie wybuchem cząstek
palnych w przypadku powstania
mieszaniny o stężeniu wybuchowym i
iskry z naelektryzowanych części
urządzenia,
*wrażliwość na wielkość strumienia
gazu (prędkość wpływa na wartość siły
odśrodkowej w kwadracie) – poprawę
elastyczności uzyskuje się przez
budowę baterii kilku cyklonów oraz
baterii multicyklonów o małej
ś

rednicy.

Odpylacze cyklonowe znajdują
zastosowanie przy odpylaniu spalin z
kotłów, przy produkcji sypkich
materiałów budowlanych, w przemyśle
koksowniczym, węglowym, itp.
Elektrofiltry
Zasada działania
Elektrofiltry są najczęściej stosowanym
sposobem usuwania cząstek stałych z
gazów, w tym gazów spalinowych.
Zasada działania opiera się na
przyciąganiu elektrostatycznym

naładowanych elektrycznie cząstek
pyłu. Gaz zapylony dopływa do
komory elektrofiltru, w której cząstki
stałe elektryzują się ujemnie dzięki
strumieniowi wolnych elektronów
wysyłanych przez elektrody ulotowe w
silnym polu elektrycznym. Naładowane
cząstki są przyciągane przez dodatnio
naładowane elektrody zbiorcze i
gromadzą się na nich. Elektrody
zbiorcze są regularnie oczyszczane z
pyłu przez ich wstrząsanie, dzięki
czemu pył opada na dno komory
elektrofiltru.
Elektrody zbiorcze
Jednym z najważniejszych elementów,
decydujących o przebiegu procesu
elektrostatycznego odpylania są
elektrody zbiorcze elektrofiltru.
Znaczenie to wynika z faktu, że
zbieranie i odprowadzanie
nagromadzonego pyłu przebiega
właśnie na ich powierzchniach.
Uwzględniając technologię pracy dobre
elektrody powinny charakteryzować
się:
*dużą powierzchnią zbiorczą,
*gładką, mało przyczepną
powierzchnią zewnętrzną,
*osłonięciem powierzchni zbiorczej od
głównego strumienia przepływających
gazów,
*zdolnością odprowadzania pyłu do
zbiorników bez przeszkód
konstrukcyjnych na czynnych
powierzchniach,
*zdolnością do oczyszczania z pomocą
udarów lub drgań mechanicznych,
*odpowiednią sprężystością i
sztywnością w kierunku prostopadłym i
równoległym do powierzchni zbiorczej,
*prostą budową,
*małym ciężarem.
W elektrofiltrach pracujących „na
sucho” stosuje się prawie wyłącznie
elektrody wykonane w postaci
elementów o długości 200–400 mm i
wysokości pola elektrycznego 3–10 m,
które zestawia się następnie w rząd
powierzchni zbiorczej. Wykonanie
takich wąskich elektrod podyktowane
jest dwoma względami:
konstrukcyjnym i technologią
oczyszczania. Wykonanie równej
płaszczyzny o powierzchni 15–30 m2
jest niezmiernie trudne, a utrzymanie
tej prostolinijności w czasie pracy jest
wręcz niemożliwe. Podział całego
rzędu na kilka lub kilkanaście
elementów umożliwia ponadto
stosowanie indywidualnego udaru dla
każdej z elektrod, co ma istotny wpływ
na skuteczność odpylania elektrofiltru.
W zależności od budowy elektrody,
dopuszcza się określoną największą
prędkość gazu w elektrofiltrze:
*dla elektrod mało powierzchniowych
(siatkowe, prętowe): 0,5–0,6 m/s,
*dla gładkich blach bez osłon: 1,0 m/s,
*dla elektrod z osłonami do 1,5 m/s,
*dla elektrod przestrzennych
(skrzynkowych) i specjalnych: 2,0–3,5
m/s.
W przypadku bardzo wysokich
temperatur gazu, rzędu 350-550 0C,
stosuje się elektrody prętowe, gdzie
powierzchnię zbiorczą stanowią
stalowe pręty o średnicy 8 mm,
ustawione w prowadzących
płaskownikach w podziałce co 15 mm.
W większości wypadków elektrody
zbiorcze wykonywane są z blachy
stalowej, przy czym rodzaj stali wynika
z konstrukcji elektrody, składników i
parametrów gazu. Przy nieznacznej
zawartości SO2, takiej jaką spotyka się
w spalinach i pracy w temperaturze

powyżej punktu rosy, nie ma potrzeby
stosowania innych materiałów.
Podobnie nawet przy gazach
prażalnych w wysokiej temperaturze
2800C elektrody wykonuje się ze
zwykłej stali. Dopiero jeśli elektrofiltr
stosowany jest dla gazów
agresywnych, zachodzi potrzeba
stosowania innych materiałów, np.
aluminium (dla kotłów sodowych),
ołów (gazy zimne), grafit lub
ferrokrzem w specjalnych
przypadkach.
Elektrody ulotowe
Elektrodą ulotową nazywamy taki
element konstrukcyjny, który
podłączony do źródła prądu stałego
wysokiego napięcia wywołuje wokół
siebie zjawisko ulotu elektrycznego. W
większości przypadków elektrody
ulotowe wykonane są w postaci
drutów, prętów lub innych profili
zaopatrzonych w krawędzie lub ostrza
o małym promieniu krzywizny. W
zasadzie rozróżnia się elektrody o
ciągłych krawędziach lub
powierzchniach czynnych, albo
elektrody ostrzowe o skupionych i
umiejscowionych punktach zasadniczej
emisji.Najczęściej stosowane są druty
okrągłe o średnicach od 1 do 4 mm, w
zależności od potrzebnej intensywności
spływu prądu.
Dla pyłów łatwo tworzących narosty
stosowane są elektrody z ostrymi
krawędziami lub elektrody ostrzowe
(drut kolczasty, kątowniki, płaskowniki
z naciętymi ostrzami), charakteryzujące
się większym spływem prądu w
porównaniu do okrągłych drutów
większej średnicy. Szczególnie
szerokie rozpowszechnienie, specjalnie
dla spalin kotłowych, znalazły
elektrody prętowe o przekroju
bagnetowym. Elektroda taka odznacza
się znaczną sztywnością i zabezpiecza
spływ prądu także przy pewnym jej
zanieczyszczeniu.
Tam, gdzie dużo pyłu i chłodne gazy
zaleca się stosować elektrody o dużym
spływie prądu; przy małej koncentracji
pyłu i wysokich temperaturach używa
się elektrody o ograniczonym spływie
prądu.
Dla wzmożenia efektu
samooczyszczania się elektrody
podczas pracy niektóre firmy stosują
spiralnie zwinięte druty o przekroju
okrągłym. Części drutu zbliżone do
elektrod zbiorczych stanowią jak gdyby
punkty wzmożonej emisji.
Samooczyszczanie elektrod opiera się
na zjawisku wibracji drutów
elektrodowych podczas wyładowania
ulotowego. Na tej zasadzie opiera się
także samooczyszczanie układu dwóch
blisko siebie położonych drutów –
druty uderzając o siebie oczyszczają
się. Konstrukcja ta o tyle jest
niebezpieczna, że przy dużej
przyczepności i korozji materiału
elektrod, druty mogą się sklejać.
Druty elektrodowe, w zależności od
warunków pracy, wykonywane są z
różnych materiałów: od zwykłej stali
St3, przez stale specjalne: 1H18N9T,
H13, chromonikielinę, nikielinę, do
miedzi i ołowiu.
Dla spalin kotłowych używana jest
zwykła stal, albo stal stopowa, która
zapewnia większą trwałość i odporność
na elektroerozję i ścieralność w
miejscach połączeń z ramami.
Dodatkowo stal nierdzewna
przeciwdziała korozji, zabezpiecza
więc większą gładkość powierzchni, a

tym samym lepsze warunki do
oczyszczania.
Ponadto należy stosować:
*materiały żaroodporne – dla gazów
gorących (powyżej 3500C),
*stal nierdzewną – dla mokrego
odpylania smoły, olejów, gorących
gazów,
*miedź – dla gazów wielkopiecowych,
*bimetal – dla mokrego odpylania
gazów prażalnych w procesie produkcji
kwasu siarkowego.
Używane są dwa zasadnicze sposoby
mocowania drutów elektrodowych.
Pierwszy układ stanowią dwie ramy –
górną nośną i dolną prowadzącą,
połączone za pomocą drągów, które
ustalają wzajemne położenie. Rama
górna znajduje się nad polem
elektrycznym, a rama dolna poniżej
elektrod zbiorczych. Druty elektrodowe
zamocowane na górnej ramie zwisają
swobodnie, obciążone ciężarkami
umieszczonymi na dolnym końcu drutu
pod ramą ustalającą. W ten sposób
obciążone druty zwisają swobodnie
prostopadle do poziomu i równolegle
do płaszczyzn elektrod zbiorczych.
Drugi system zawieszenia drutów
ulotowych polega na napinaniu ich na
ramę, wykonaną zwykle z rury
gazowej. Ramy elektrodowe
zawieszone są na głównych ramach
nośnych. Dla uzyskania lepszych
wyników stosuje się ramy dzielone,
które można montować wprost w
fabryce.
Urządzenia strzepujące dla elektrod
zbiorczych
W celu uzyskania dużej skuteczności
działania elektrofiltrów należy
możliwie najdokładniej usunąć pyły z
powierzchni elektrod zbiorczych. Do
tego celu służą specjalne urządzenia,
które w instalacji „suchych”
elektrofiltrów noszą nazwę
strzepywaczy elektrod zbiorczych.
Działanie urządzenia strzepującego
polega na tym, aby na płaszczyznę
zbiorczą elektrody przyłożyć siły
mechaniczne oddzielające pył o takich
wartościach, które przekraczają siły
przyczepności. Duże siły
przyczepności mogą kilkakrotnie
przekroczyć ciężar zebranego pyłu. W
odniesieniu do płaszczyzny zbiorczej
rozróżnić można dwa zasadnicze
kierunki działania sił strzepujących:
równoległe i prostopadłe, a zatem
strzepywanie może być wzdłużne lub
poprzeczne (bezsprzecznie
skuteczniejsze).
Na skuteczność strzepywania duży
wpływ wywiera częstotliwość drgań,
przy czym wydajniejsze są większe
częstotliwości drgań, a nie
częstotliwości podstawowe.

Znaczne wartości szczytowych sił
strzepujących uzyskuje się przy
drganiach nieuporządkowanych,
natomiast uporządkowane drgania,
mimo wysokich wartości średnich, nie
dają potrzebnych wysokich wartości
maksymalnych.
W przypadku długich elektrod
zbiorczych strzepywanie elektrod z
jednego końca może okazać się
niedostateczne. W takich przypadkach
albo trzeba podzielić je na ich długości,
albo stosować strzepywanie górne i
dolne. W takim przypadku w dolnej
części stosuje się najczęściej
strzepywanie udarowe, w górnej części
bezwładnościowe.
Urządzenia strzepujące dla elektrod
ulotowych

W celu zabezpieczenia ciągłości pracy
elektrofiltru należy utrzymywać w
czystości elektrody ulotowe. Jeśli na
powierzchni ich zbierze się dużo pyłu,
może zniknąć lub zmniejszyć się
intensywność spływu prądu ulotu
warunkującego dobrą skuteczność
odpylania.
Strzepywanie odbywa się drogą
pośrednią – druty ulotowe przejmują
drgania od elementów zawieszenia.
Mimo, że druty ulotowe podczas
procesu wyładowania ulegają własnym
drganiom związanym ze spływem
prądu, elektrody ulotowe poddaje się
systematycznym udarom strzepującym.
Ilość pyłu jaka może się zgromadzić na
niewielkiej powierzchni drutów
ulotowych jest nieznaczna, nie ma więc
obawy, aby strącona ilość mogła
widocznie wpłynąć na wyrzut pyłu z
elektrofiltru.
Izolatory w elektrofiltrach
Izolatory używane w technice
elektrostatycznego odpylania podzielić
można na dwie grupy. Do pierwszej
grupy należą izolatory używane w
stacji rozdzielczej i zasilającej, a do
drugiej izolatory stosowane w
komorach elektrofiltrów do
odizolowania od konstrukcji komory
odpylacza i zawieszenia układu
ulotowego, a także w układach
strzepywaczy elektrod ulotowych.
Istotną zasadą jaką kierować się należy
przy wyborze miejsca na izolatory, jest
usunięcie ich z przestrzeni, przez którą
przepływa główny strumień
zapylonego gazu. Takim najprostszym
rozwiązaniem w układzie poziomych
elektrofiltrów jest podniesienie
izolatorów ponad strop komory, bądź
też zasłonięcie przepływu w górnej
części komory, w której umieszczono
izolatory. Stosowanie tego drugiego,
pozornie gorszego rozwiązania, wynika
z chęci umieszczenia izolatora w
przestrzeni, gdzie nie ma zbyt dużych
wahań temperatury.
Zaletami elektrofiltrów są:
*bardzo duża skuteczność (często
ponad 99,5 %), szczególnie dla cząstek
o średnicach poniżej 1 µm,
*mały opór stawiany przepływającemu
gazowi – mały spadek ciśnienia, dzięki
czemu zmniejsza się zużycie energii na
napęd wentylatora,
*elektrofiltry usuwają również drobne
krople węglowodorów i cieczy
zawieszone w gazie, przez co
zmniejsza się szkodliwość
zanieczyszczeń emitowanych do
otoczenia.
Do wad elektrofiltrów należy zaliczyć:
*wysokie napięcia powodujące
powstawanie problemów z
upływnością, przebiciami itp.,
*znaczna moc zasilaczy wysokiego
napięcia, mimo niewielkich wartości
prądu przepływającego między
elektrodami,
*znaczne rozmiary i wynikający stąd
znaczny koszt inwestycyjny,
*ze względu na niebezpieczeństwo
powstania wyładowania elektrycznego
elektrofiltry nie nadają się do pyłów i
gazów palnych.
Odpylacze elektrostatyczne znajdują
zastosowanie:
*w produkcji energii cieplnej i
elektrycznej,
*w produkcji materiałów budowlanych,
magnezytu i łupków,
*w produkcji metali żelaznych i
pigmentów,
*w przemyśle szklarskim, chemicznym
i papierniczym,

*podczas spalania odpadów stałych,
*podczas spalania odpadów
drzewnych,
*w odpylaniu kotłów węglowych
Filtry tkaninowe
Filtry tkaninowe zbudowane są z
szeregu długich „worków”
wykonanych z materiału (np. tkaniny,
dzianiny), przez które przepływa
zapylony gaz. Cząstki pyłu
zatrzymywane są na włóknach tkaniny,
a skuteczność zależy od rozmiarów
„szczelin” w tkaninie i rozmiarów
cząstek. Zatrzymane cząstki tworzą
warstwę na powierzchni tkaniny, która
z jednej strony poprawia skuteczność
odpylania („uszczelnia” pory), a z
drugiej zwiększa opór dla przepływu
gazu.
Gaz przepływa od zewnątrz worków
do ich wnętrza, w przeciwnym razie
niemożliwe byłoby usunięcie pyłu z
powierzchni worków. Nagromadzone
cząstki muszą być okresowo usuwane z
powierzchni worków, co osiągane jest
przez wdmuchiwanie do wnętrza
sprężonego powietrza. Liczba worków
w jednej sekcji sięga stu, a filtr
zbudowany jest z kilku sekcji.
Skuteczność filtrów tkaninowych jest
bardzo duża – przekracza często 99%.
Jednak materiał tkaniny musi być
odporny na działanie temperatury,
zanieczyszczeń chemicznych
znajdujących się w gazie oraz odporny
na naprężenia mechaniczne wynikające
ze spadku ciśnienia.
Filtry workowe stosowane są w
instalacjach średnich i dużych, w
sytuacji gdy wymagane jest dokładne
oczyszczenie gazu z pyłu.
Do zalet filtrów workowych należy
zaliczyć:
*dużą skuteczność dla małych cząstek
(poniżej 1 µm),
*małą wrażliwość na zmiany
przepływu gazu,
*mniejsze rozmiary niż elektrofiltrów.
Wadami są natomiast:
*wrażliwość na wysoką temperaturę,
*wrażliwość na wilgoć w gazie – mogą
być stosowane jedynie do gazów
suchych, w przeciwnym razie na ich
powierzchni tworzy się skorupa nie
przepuszczająca gazu,
*duży spadek ciśnienia gazu,
wymagający stosowania wentylatorów
o stosunkowo dużej mocy.
Filtry tkaninowe stosowane są między
innymi w cementowniach,
wapiennikach i kamieniołomach.