Ochrona powietrza
Wykład dla Studentów studiów stacjonarnych
kierunku Inżynieria Środowiska. cz.3
Gazy pochodzą przede wszystkim ze spalania paliw kopalnych. Zanieczyszczenia
gazowe, które wpływają na atmosferę w skali globalnej to dwutlenek węgla (CO2),
metan (CH4) i tlenki azotu (np. podtlenek azotu N2O). Freony (czyli
chlorofluorowęglowodory, CFC) nie są już emitowane, bo ich produkcja jest
zabroniona, ale te, które już dostały się do atmosfery wciąż wywierają wpływ na
klimat. Wszystkie te gazy nazywamy gazami cieplarnianymi ponieważ są
odpowiedzialne za globalne ocieplenie, powodowane zarówno przez działalność
człowieka, jak też procesy naturalne.
Główne zanieczyszczenia gazowe powietrza w skali regionalnej i lokalnej to tlenki
azotu (NOx), dwutlenek siarki (SO2), tlenek węgla (CO) oraz wiele różnych
węglowodorów (tzw. lotne związki organiczne). Wszystkie one dostają się do
atmosfery głównie podczas spalania paliw kopalnych, z wyjątkiem lotnych
związków organicznych, które są dostarczane do atmosfery przede wszystkim ze
z
ródeł naturalnych. Zagrożenie dla zdrowia człowieka i środowiska przyrodniczego
jest szczególnie duże, gdy dwa lub więcej z tych gazów występują w powietrzu
równocześnie, w dużych stężeniach. Zarówno gazy cieplarniane jak też gazy
oddziałujące w skali lokalnej to przykłady zanieczyszczeń pierwotnych, które
pochodzą ze z
ródeł znajdujących się na powierzchni ziemi.
Zanieczyszczenia gazowe o zasięgu regionalnym mogą wchodzić w reakcje
chemiczne zachodzące w atmosferze, mogą reagować między sobą. Gdy odbywa się
to w obecności światła słonecznego, w wysokiej temperaturze, a czasem także przy
wysokiej wilgotności powietrza to mogą się utworzyć zanieczyszczenia wtórne oraz
smog fotochemiczny
Drugim zasadniczym rodzajem zanieczyszczeń są aerozole; są to maleńkie cząstki
różnych substancji w stanie stałym lub ciekłym, unoszące się w powietrzu. Aerozole o
najmniejszych średnicach stanowią bardzo duże zagrożenie dla zdrowia
ludzkiego. Dostają się do atmosfery z tych samych z
ródeł co gazy i również mogą
powstawać w atmosferze wskutek zachodzących tam reakcji chemicznych.
Jeszcze dwieście lat temu zanieczyszczenia powietrza pochodziły głównie ze
z
ródeł naturalnych. Gwałtowny rozwój przemysłu po roku 1850, oparty na energii
ze spalania węgla i ropy naftowej, stworzył wiele nowych antropogenicznych
z
ródeł. Zanieczyszczenie powietrza jest głównym problemem dotyczącym
środowiska naturalnego w wielu rejonach świata.
y
ródła zanieczyszczeń powietrza
z
ródła z
z
ródła
sztuczne
Zanieczyszczenia te pojawiały się
w atmosferze prawie od początku
jej istnienia i nie wywoływały
większych szkód w środowisku
naturalnym.
wulkany (ok. 450
pożary lasów,
czynnych), z których
z
ródła
sawann i stepów
wydobywają się m.in.
(emisja CO2, CO i
naturalne popioły wulkaniczne i
pyłu);
gazy (CO2 , SO2, H2S -
siarkowodór i in.)
bagna wydzielające
tereny zielone, z
m.in. CH4 (metan),
których pochodzą
CO2, H2S, NH3
pyłki roślinne
gleby i skały ulegające
erozji, burze piaskowe
(globalnie do 700 mln. t
pyłów/rok );
Aby chronić prywatność użytkownika, program PowerPoint uniemożliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną.
Aby chronić prywatność użytkownika, program PowerPoint uniemożliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną.
Erupcja wulkanu Mount Redoubt
y
ródła zanieczyszczeń powietrza
z
ródła z z
z
ródłacdn.
z
ródła
naturalne
Często te dodatkowe zanieczyszczenia
osiągają wysokie, szkodliwe koncentracje
w danym miejscu czy regionie.
komunikacyjne - głównie
transport samochodowy,
energetyczne -
ale także kołowy, wodny i
spalanie paliw,
lotniczy
z
ródła
główne z
ródło
SO2  60%, NOx
CO  70%, NO  60%,
sztuczne
 20%, pyły do 60%
CO2  25%, NMLZO  45%
przemysłowe - procesy rolnicze i komunalne -
technologiczne w zakładach gospodarstwa domowe oraz
chemicznych, rafineriach, gromadzenie i utylizacja
hutach, kopalniach i odpadów i ścieków
cementowniach
NH4  95%, CH4  45%, N2O 
LZO  40%, CH4  50%, SO2  50%
25%, pyły  30%, NOx  15%
PRODUKCJA ENERGII  Związki chemiczne wydzielające się przy spalaniu węgla,
gazu ziemnego, ropy naftowej, i paliw z nich uzyskanych powodują szerokie
zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, stanowią one domenę przy
wytwarzaniu energii elektrycznej oraz w transporcie. W powietrzu znajdują się
zanieczyszczenia o różnym składzie chemicznym, w zależności od stosowanego
rodzaju paliwa. Ze spalania gazu ziemnego nie zostają jakieś większe
zanieczyszczenia, po oleju opałowym zostają zanieczyszczenia gazowe, głównie
dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i tlenki azotu, natomiast w wyniku spalania węgla
do powietrza atmosferycznego dostają się oprócz gazów (dwutlenku siarki (SO2),
tlenku azotu (NOx), tlenku węgla (CO), dwutlenku węgla (CO2))  pyły (zawierające
metale ciężkie takie jak ołów, cynk, kadm). Największe ilości siarki emitowane są
przy spalaniu węgla, co powoduje powstawanie kwaśnych deszczy, wskutek
produkcji energii elektrycznej.
PRZEMYSA
CHEMICZNY - jest to największy  dostawca zanieczyszczeń
zatruwających atmosferę, przemysł chemiczny skupiony jest na otrzymywaniu
nawozów, takich jaki azotowe, fosforowe, paliwa płynne, oleje, smary i włókna
sztuczne. Do podstawowych zanieczyszczeń ulatujących do atmosfery należą
produkowane przy wytwarzaniu jednego z najpopularniejszych nawozów azotowych
(saletry amonowej) pyły samej saletry, dodatkowo mocznik, amoniak i tlenek azotu.
Innym procesem będącym z
ródłem ogromnej ilości zanieczyszczeń atmosfery jest
wytwarzanie nawozów fosforowych, przy zastosowaniu jako surowca kwasu
siarkowego, który zwiększa znacznie emisję związków siarki. Innymi toksycznymi
związkami zatruwającymi atmosferę są związki fluoru i pyły, stanowiące skutki
uboczne produkcji właściwych nawozów sztucznych.
HUTNICTWO  Główne gałęzie dostarczające do powietrza atmosferycznego
niebezpieczne związki przemysłowe stanowią hutnictwo żelaza i stali oraz metali
kolorowych. Zanieczyszczenia obejmujące dwutlenek siarki i pył, na który
składają się drobiny różnego rodzaju metali ciężkich, będących toksycznymi,
stanowią podstawowe rodzaje wytwarzanych przez hutnictwo zanieczyszczeń. Tlenek
węgla emitowany jest wobec działalności hut żelaza i stali, natomiast związki fluoru
są domeną hut aluminium, fluor jako pierwiastek o działaniu toksycznym wpływa
negatywnie na wszelakie organizmy zwierzęce i roślinne.
PRZEMYSA
RAFINERYJNY  są głównym dostawcą dwutlenków siarki i
węglowodorów, ponadto zawierają szkodliwe substancje w postaci acetonu,
amoniaku, benzenu, czteroetylku ołowiu, fenolu, ksylenu i toluenu. Rafinerie ropy
naftowej są producentami paliw, olejów i smarów, wielce uciążliwych procesów
technologicznych będących z
ródłami emisji zanieczyszczeń.
TRANSPORT  na skalę światową przemysł samochodowy wydala rok rocznie około
300 mln ton toksycznych spalin, przedostających się niezwłocznie do powietrza
atmosferycznego. Są z
ródłem takich niebezpiecznych emitowanych gazów jak: tlenek
węgla (CO) i tlenki azotu (NOx), węglowodory, dwutlenek siarki (SO2) i cząstki stałe,
powstające na skutek spalania paliw. Obecność katalizatorów może znacznie
ograniczyć emisję lotnych zanieczyszczeń, natomiast ich obecność może być
skutkiem powstawania innych zanieczyszczeń, mianowicie cząstek metali ciężkich,
takich jak platyna, pallad i rod, a ich wpływ na środowisko nie jest w pełni poznane.
Aby chronić prywatność użytkownika, program PowerPoint uniemożliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną.
Aby chronić prywatność użytkownika, program PowerPoint uniemożliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną.
Smog nad Los Angeles
Jeden lot przez Atlantyk pochłania 60 tys. litrów paliwa, czyli
więcej niż przeciętny kierowca zużyje przez 50 lat. Co roku
samoloty pasażerskie wyrzucają z dysz silników odrzutowych
około 140 ton dwutlenku węgla i 750 kilogramów tlenków
azotu. Związki te niszczą ochronną warstwę ozonową, a smugi
kondensacyjne zostawiane na niebie sprzyjają powstawaniu
chmur, które niczym ekrany odbijają energię cieplną
emitowaną z Ziemi i zatrzymują ją w atmosferze.
Zanieczyszczenia, które dostają się do atmosfery na wysokości
ok. 10 km, gdzie latają odrzutowce, pozostają w powietrzu sto
razy dłużej niż emitowane przy powierzchni ziemi. Samoloty
pasażerskie zanieczyszczają atmosferę cztery razy bardziej niż
kominy stojące na ziemi.
Naturalne zanieczyszczenie powietrza można podzielić na:
- nieorganiczne, np. pyły i gazy z erupcji wulkanicznych, cząstki soli z wody
morskiej, pył, który dostaje się do atmosfery w czasie burzy pyłowych, gazy
powstające w czasie wyładowań atmosferycznych (w czasie burzy), pył
kosmiczny,
- organiczne, na które składają się dymy i pyły z pożarów lasów, niewielkie
cząstki roślinne (np. pyłki roślin, zarodniki grzybów), organizmy
żywe (np. bakterie) oraz tzw. fitoncydy, czyli lotne związki
organiczne wydzielane przez drzewa i kwiaty; jest to mieszanina substancji
organicznych produkowanych przez rośliny, np. terpeny i olejki
aromatyczne.
Antropogeniczne zanieczyszczenia powietrza można podzielić na dwie
grupy zależnie od charakteru emisji:
- kontrolowane emisje, które odbywają się wg określonych przepisów, pod
nadzorem wykwalifikowanego personelu,
- przypadkowe emisje, występujące w czasie np.wyburzania
budynków, eksploatacji kamieniołomów, katastrof przemysłowych, wskutek
wycieków w instalacjach przemysłowych.
Struktura z
ródeł emisji zanieczyszczeń powietrza
SO2
wyszczególnienie 1990 2006 2006
Gg Gg %
Ogółem 3210 1564 100
Energetyka 1570 769 49,2
zawodowa
Energetyka 500 326 20,8
przemysłowa
Technologie 270 75 4,8
przemysłowe
Inne 760 354 22,6
Transport 110 40 2,6
Struktura z
ródeł emisji zanieczyszczeń powietrza
NO2
wyszczególnienie 1990 2006 2006
Gg Gg %
Ogółem 1280 838 100
Energetyka 370 242 30,1
zawodowa
Energetyka 130 86 10,7
przemysłowa
Technologie 200 68 8,4
przemysłowe
Inne 100 118 14,7
Transport 480 291 36,1
Struktura z
ródeł emisji zanieczyszczeń powietrza
pyły
wyszczególnienie 1990 2006 2006
Gg Gg %
Ogółem 1950 491 100
Energetyka 570 58 11,8
zawodowa
Energetyka 860 25 5,0
przemysłowa
Technologie ? 62 12,6
przemysłowe
Inne 520 288 58,6
Transport ? 59 12,0
Struktura z
ródeł emisji zanieczyszczeń powietrza
pyły
wyszczególnienie 2003
Gg
Ogółem 3528
Energetyka zawodowa 1863
Energetyka przemysłowa 18
Technologie przemysłowe 21
Inne 93
Transport 660
Sposoby ograniczeń emisji zanieczyszczeń do powietrza
Ograniczenie emisji zanieczyszczeń ze z
ródeł
sposoby
antropogenicznych uzyskuje się w wyniku:
wykorzystania
wzbogacania paliw, np.
niekonwencjonalnych
odsiarczanie węgli
z
ródeł energii, np.
energetycznych
energii słonecznej,
energii wiatru
oczyszczania gazów
hermetyzacji procesów
spalinowych, m.in.
technologicznych i
odpylania i
oczyszczania gazów
odsiarczania spalin
odlotowych
zmiany stosowanych
surowców, np. spalania paliw
o wyższej jakości w okresie
niekorzystnych warunków
meteorologicznych