Transport zanieczyszczeń w
środowisku
1
Transport zanieczyszczeń w
atmosferze
D = T x V
gdzie:
D - dystans jaki pokonają zanieczyszczenia,
T - czas przebywania zanieczyszczeń,
V - prędkość wiatru
2
Przenoszenie substancji
chemicznych w atmosferze zależy od
a) wysokości, na którą wynoszone są
zanieczyszczenia
b) rozmiaru cząstek
c) czynników klimatycznych
3
3
Odległość emisji zanieczyszczeń
jako funkcja wysokości
Pb w mchu, m�g/g suchej masy
Odległość od z
ródła emisji, km
4
Dobre wymieszanie atmosfery ziemskiej istnieje w przypadku, gdy masy ciepłego
powietrza Ziemi unoszą się ku górze i zastępowane są przez zimniejsze powietrze
pochodzące z wyższych warstw. W rzadziej występujących przypadkach atmosfera jest
nieruchoma, gdy występuje zjawisko inwersji i powietrze przy powierzchni Ziemi jest
chłodniejsze (i bardziej gęste) niż w warstwie zalegającej wyżej.
5
Transport zanieczyszczeń przez
wiatr
turbulencje
osadzanie na gruncie
6
Rozmieszczenie substancji
szkodliwych w jeziorze
S = film powierzchniowy, B = osad denny,
P = cząstki w wodzie
Biomagnifikacja PCB w ekosystemie Morza Bałtyckiego
Liczby w kołach określają
stężenie polichlorowanych
bifenyli (PCB) w źg/g tkanki
tłuszczowej.
8
Bioakumulacja rtęci u szczupaka
800
600
400
200
0
3 4 5 6 7 8
Wiek, lata
9
Zawartość rtęci, ng/g
Transport międzypokoleniowy
Śmiertelność płodów u norki wywołane przez polichlorowane bifenyle
10
Podział z
ródeł emisji zanieczyszczeń
powietrza
" punktowe (energetyka: zawodowa,
przemysłowa i komunalna,
technologia przemysłowa)
" liniowe (komunikacja)
" powierzchniowe (paleniska domowe)
11
Emisja zanieczyszczeń powietrza
w woj. łódzkim w 2006 roku
" Punktowe  73,1%
" Powierzchniowe  17,2%
" Liniowe  9,7%
12
Emisja zanieczyszczeń ze z
ródeł punktowych
w woj. łódzkim w latach 2002  2006
200
2002
180
2003
160
2004
140
2005
120
2006
100
80
60
40
20
0
SO
SO22 NO22 CO Pył całkowity
NO
13
Ilość emitowanego
zanieczyszczenia, tyś Mg/rok
Tlenki azotu
Powstawanie:
2N2 + O2 2N2O
N2 + O2 2NO
N2 + 2O2 2NO2
Wpływ na środowisko:
" uszczuplenie warstwy ozonowej
N2O + [O] 2NO (ubytek [O], a przez to O3)
NO + O3 NO2 + O2
Powstawanie ozonu
O2 + hv [O] + [O]
[O] + O2 + X O3 + X
gdzie: X, cząsteczka absorbująca energię np. N2, O2, Ar,
CO2
14
14
14
Tlenki azotu c.d.
Wpływ na środowisko c.d.:
" tworzenie kwaśnych deszczów
ŁOH + NO2 + X HNO3 + X
" ogólne skażenie powietrza
- produkcja ozonu w troposferze, cykl
fotochemiczny:
NO2 + h� ( < 420 nm) NO + [O]
[O] + O2 + X O3 + X
gdzie: X, cząsteczka absorbująca energię np.N2, O2, Ar, CO2
- powstawanie smogu fotochemicznego
" wkład do efektu cieplarnianego
15
15
15
Smog
Rodzaje smogu: " redukujący (siarkowy, londyński)
" utleniający (fotochemiczny, kalifornijski)
Warunki konieczne do wystąpienia smogu:
" ukształtowanie terenu
" inwersja temperatury
A. londyńskiego (siarkowego)
" emisja SO2 (energetyka, transport)
(SO2SO3H2SO4)
" cząsteczki sadzy, pyłu
B. kalifornijskiego (fotochemicznego)
" promieniowanie UV
" węglowodory i NOx (silniki spalinowe, przemysł
petrochemiczny i chemiczny, wysypiska śmieci) 16
16
Związki chemiczne pojawiające się w trakcie powstawania smogu fotochemicznego.
Wyidealizowany wykres opracowany na podstawie wyników badań laboratoryjnych
17
w komorze smogowej.
Smog fotochemiczny
1. Reakcja pierwotna
NO2 + h� ( < 420 nm) NO + [O]
2. Reakcje następcze
a) tworzenie ozonu
[O] + O2 + X O3 + X
gdzie: X, cząsteczka absorbująca energię np. N2, O2, Ar, CO2
b) powstawanie rodników hydroksylowych
[O] + H2O 2 ŁOH
c) powstawanie organicznych wolnych rodników
[O] + RH RŁ + rozmaite produkty
O3 + RH RŁ + rozmaite produkty
gdzie: RH, węglowodór;
RŁ, wolny rodnik alkilowy
18
18
18
Smog fotochemiczny c.d.
d) dalsze reakcje z udziałem rodników
RŁ + O2 ROOŁ
rodnik nadtlenoalkilowy
ROOŁ + NO R1-COŁ + NO2
rodnik acylowy
O
R1-COŁ + O2 R1-COOŁ
rodnik nadtlenoacylowy
O O
R1-COOŁ + NO2 R1-COONO2
azotan nadtlenoacylowy
gdy R1 = CH3, wówczas CH3COOONO2
azotan nadtlenoacetylowy (peroxyacetylnitrate,
PAN)
19
19
19
Tlenki siarki
Powstawanie:
S + O2 SO2
SO2 + � O2 SO3
Wpływ na środowisko suchego i mokrego opadu:
1. działa toksycznie na ludzi (>250m�g/m3),
2. zakwasza wody i glebę,
3. niszczy drzewa i uprawy,
4. uszkadza budynki.
20
20
20
Kwaśne deszcze pH<5,7
21
21
21
Kwaśne deszcze c.d.
Powstawanie H2SO3 w atmosferze
SO2 + H2O "! H2SO3
Powstawanie H2SO4 w atmosferze
H2O +2NO + SO2 H2SO4 + N2O
ŁOH + SO2 + (O2, H2O) H2SO4 + ŁOOH
SO2 + O3 SO3 + O2 lub SO2 + � O2 SO3 (powoli)
SO3 + H2O H2SO4
Powstawanie HNO3 w atmosferze
ŁOH + NO2 + X HNO3 + X
gdzie: X, cząsteczka absorbująca energię np. N2, O2, Ar, CO2
22
22
22
Skład chemiczny deszczu pochodzącego z różnych miejsc
W rozpatrywanych miejscowościach w Chinach i w Norwegii opad atmosferyczny
zawiera substancje pochodzenia antropogenicznego. W pozostałych przypadkach
wpływ ten jest znacznie mniejszy lub do pominięcia.
23
Kwaśne deszcze c.d.
Wrażliwość ekosystemów na kwaśny opad
atmosferyczny zależy od:
" stężenia kwaśnych składników
" zdolności skał i ekosystemów wodnych do
zobojętnienia
" odporności żywych organizmów na kwaśny
opad
24
24
24
Kwaśne deszcze c.d.
Skutki kwaśnych deszczów:
" zakwaszenie wód
 spadek populacji ryb (pstrąg, płoć, okoń, piskorz i ciernik
nie toleruje kwaśnych wód)
 spadek liczby mięczaków i skorupiaków
 wzrost rozpuszczania metali ciężkich (Mn, Cd, Hg, Al)
" zakwaszenie gleb i negatywny wpływ na wegetację
 zubożenie gleby
 zaburzenie pobierania składników pokarmowych przez
korzenie roślin
 niszczenie listowia
" uszkodzenie budowli, korozja konstrukcji metalowych
CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4�2H2O + CO2
25
25
25
http://www.sudety.it/index/galeria/author,Wojtucior/picture,43/iID,1073
26
27
Tlenki węgla: CO i CO2
Powstawanie:
CO: 2C + O2 2CO
CO2: C + O2 CO2
CO (utlenienie) CO2
Wpływ na środowisko:
1. silna toksyczność CO w stosunku do ludzi i zwierząt
2. udział w efekcie cieplarnianym
28
28
Tlenki węgla c.d.
Usuwanie z powietrza:
" CO:
-� utlenienia do CO2
CO + ŁOH CO2 + [H]
-� asymilację przez niektóre grzyby glebowe
" CO2:
-� asymilacja przez drzewa liściaste i inne rośliny w procesie
fotosyntezy
-� rozpuszczanie w wodzie, strącanie w postaci węglanów w osadach
morskich
Względna emisja CO2 na jednostkę energii wytworzonej
z różnych paliw:
Rodzaj paliwa Zawartość węgla, % Względna emisja CO2
węgiel 85-90 2,5
olej opałowy ok. 84 2,0
gaz ziemny 75 1,45
29
29
Wzrost stężenia CO2 w powietrzu
30
30