OCHRONA SRODOWISKA

Wykład 02 (20.10.2006)

Wtórne zanieczyszczenia powietrza:

Efekt reakcji chemicznych zachodzących w atmosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego pomiędzy emitowanymi zanieczyszczeniami bezpośrednimi. Niektóre reakcje prowadzą do jej oczyszczenia a inne do powstania substancji jeszcze bardziej toksycznych.

Efekt pozytywny wtórnych zanieczyszczeń powietrza:

- zobojętnianie tlenków kwasowych przez tlenki metali

- utlenianie CO

Efekt negatywny wtórnych zanieczyszczeń powietrza:

- smogi (lokalnie)

- kwaśne opady (lokalnie)

- ubywanie ozonu (globalnie)

- efekt cieplarniany (globalnie)

Smog (mgła inwersyjna) - połączenie dymu lub pary wodnej i produktów spalania; powstaje na obszarach o dużej emisji zanieczyszczeń przy znacznej ich koncentracji oraz w sprzyjających warunkach meteorologicznych i klimatycznych.

Rodzaje smogów (klasyczne):

- smog fotochemiczny, utleniający typu „Los Angeles”

- kwaśny typu „lońdynskiego”

Smog fotochemiczny utleniający:

- powstaje w klimacie tropikalnym lub subtropikalnym

- duża emisja spalin samochodowych zawierających węglowodory, tlenki azotu (NOx) oraz czad (CO)

- intensywne promieniowanie słoneczne

- inwersja temperatury powietrza, górne warstwy troposfery mają wyższą temperaturę niż przyziemne.

Cykl fotolityczny:

Ozon - gaz niezbędny w stratosferze, natomiast w troposferze w warstwach przyziemnych jest niepotrzebny w stężeniach większych niż 1 cząsteczka na 50 tyś cząsteczek powietrza, wtedy jest już szkodliwy a w większych jest bardzo szkodliwy.

Oddziaływanie ozonu:

- atakuje drogi oddechowe i błonę śluzową

- wywołuje u ludzi raka skóry

- jako silny utleniacz negatywnie oddziaływuje na rośliny i zwierzęta

- przyspiesza korozję metali.

Smog siarkowy „londyński”

- klimat umiarkowany

- bardzo wysoka wilgotność powietrza

- silna emisja SO₂

- duża koncentracja sadzy

- wysokie stężenie CO

- inwersja temperatury powietrza

Oddziaływanie smogu siarkowego:

- działa na organizm paląco

- poraża drogi oddechowe

- szkodliwie oddziaływuje na układ krążenia

- powoduje liczne zachorowania i nagłe zgony

- u roślin upośledza fotosyntezę, niszczy aparaty szparkowe

Kwaśne deszcze - opady atmosferyczne np. śniegu, deszczu, zawierające produkty przemian tlenku azotu, dwutlenku siarki, tlenków węgla.

Kwaśne deszcze (pH opadu):

- w warunkach naturalnych - pH od 6 do 6,5

- granica kwaśnych opadów - pH 5,6

- w krajach uprzemysłowionych - od 4.0 do 5.0 , czasem poniżej 3.0

Skutki kwaśnych opadów:

- zakwaszenie gleby i wód powierzchniowych

- uszkadzanie nadziemnych części roślin - igły, liście drzew

- poparzenia - zwłaszcza oczu, powiek

- podrażnienia dróg oddechowych

- niszczenie budowli, w szczególności zabytkowych, wykonanych najczęściej z wapienia i piaskowca

Ubywanie ozonu (dziura ozonowa) - zjawisko ubytku ozonu w ozonosferze związane z zanieczyszczeniem atmosfery:

- freonami - chlorofluorowęglowodory (CFC)

- halonami - węglowodory zawierające (poza chlorem i fluorem) brom

Freony - stosowane w urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych, produkcja pianek izolujących i aerozoli a halony jako środki gaśnicze.

CF₂Cl₂, R12 lib CFC-12

CHF₂Cl, R-22 lub HCFC-22

Mechanizm rozkładu ozonu:

Konsekwencje dziury ozonowej:

- zwiększenie natężenia promieniowania ultrafioletowego w częście UV-B (280 do 320 nm), które jest zabójcze dla organizmów żywych

- w umiarkowanych szerokościach geograficznych spadek zawartości ozonu o 1% skutkuje wzrostem natężenia UV-B o 2%

Wzrost natężenia UV-B powoduje:

- zwiększenie zachorowalności na raka skóry

- zagrożenie powstawaniem zaćmy (katarakty)

- osłabienie systemu immunologicznego, obniżenia odporności na zakażenie

- naruszenie fotosyntezy, zmniejszenie podstawowych zbiorów, np. soi

- oddziaływanie na fitoplankton - bazę oceanicznego łańcucha żywieniowego

Efekt cieplarniany (szklarniowy) - ocieplanie się klimatu ziemi, na skutek zatrzymania pewnej ilości ciepła emitowanego do atmosfery; jest spowodowany wzrostem zawartości gazów cieplarnianych, które mają różną zdolności pochłaniania ciepła, stąd ich niejednakowy wpływ na ocieplanie się klimatu.

Zdolności absorpcyjne niektórych gazów cieplarnianych względem CO₂:

- metan - 30 razy

- ozon - 2000 razy

- freony - od 10 do 20000 razy

Wielka piątka gazów cieplarnianych:

1. dwutlenek węgla - 53%

2. metan - 15%

3. freony - 14%

4. ozon troposferyczny - 12%

5. tlenek dwuazotu - 6%

Źródła gazów cieplarnianych:

- procesy spalania paliw - węgla i ropy naftowej

- wycinanie lasów - w szczególności tropikalnych

- pożary sawanny

- rolnictwo - źródło metanu pochodzącego z uprawy ryżu i hodowli bydła

- górnictwo

- gazownictwo

- naturalne procesy beztlenowego rozkładu materii zachodzące w środowisku

Skutki ocieplenia:

- przesuwanie się stref klimatyczno-roślinnych na ziemi oraz stref klimatyczno-wysokościowych w górach

- topnienie lodowców i podnoszenie się poziomu wód oceanicznych

- zmiany w atmosferze i oceanicznej cyrkulacji globalnej

- znaczne zmniejszenie ilości opadów na przeważającej części kontynentu

Efektem tych zmian będą przekształcenia warunków agroklimatycznych.

Emisja - masa zanieczyszczeń gazowych i pyłowych wydalanych do atmosfery w jednostce czasu (np. t/rok lub kg/h) lub masa zanieczyszczeń przypadająca na jednostkę produkcji

Emisja dotyczy zanieczyszczeń „wyrzuconych” do atmosfery ze źródła, np. komina

Imisja - masa zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego (gazów lub pyłów), znajdujących się w jednostce objętości atmosfery w określonym miejscu i czasie (np. μg/m³; mg/m³). Imisja dotyczy zanieczyszczeń zawartych w powietrzu atmosfetycznym.

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) - maksymalna wartość stężenia substancji, która jeszcze nie powoduje zagrożenia zdrowia osób narażonych na przebywanie w atmosferze zanieczyszczonej tą substancją.

Wartości NDS ustalane są na podstawie badań toksykologicznych.

Współczynnik toksyczności (kt)

Współczynnik toksyczności wskazuje, ile razy dana substancja (zanieczyszczenie), jest bardziej szkodliwa od SO₂.

Monitoring zanieczyszczeń powietrza - system jednolity pod względem sieci pomiarowej, programu pomiarowego oraz stosowanych metod analitycznych, służacy do określania aktualnego stanu zanieczyszczeń i ostrzegający niezwłocznie w przypadku występowania stężeń ponadnormatywnych.

Rodzaje monitoringu:

Wyróżnia się dwa typy sieci pomiarowych:

- sieć monitoringu bazowego

- sieć monitoringu miejsko-przemysłowego

Zadania monitoringu bazowego - stan zanieczyszczeń na terenach odległych od ośrodków miejsko-przemysłowych, oznaczenie tła zanieczyszczeń na danym terenie.

Zadania monitoringu miejsko-przemysłowego:

- ocena stopnia narażenia mieszkańców, budowli i terenów zielonych zanieczyszczeniami atmosfery

- sygnalizowanie szczególnie dużych zanieczyszczeń

- rola sieci alarmowej

- określenie udziału poszczególnych źródeł emisji w zanieczyszczeniu atmosfery

- informacje niezbędne do planowania optymalnej strategii ochrony atmosfery, optymalnych kierunków rozwoju miasta i lokalizacji obiektów podlegających szczególnej ochronie (żłobki, szpitale, tereny wypoczynkowe)

Rola techniki i technologii w ochronie powietrza na poziomie istniejącego zakładu:

- wyeliminowanie produkcji najsilniej degradującej środowisko

- zmiany paliw na mniej zasiarczone

- zmiany w technologii wytwarzania np. zmiana technologii produkcji cementu z suchej na mokrą

- wprowadzanie kotłów fluidalnych oraz palników niskoemisyjnych w miejsce kotłów tradycyjnych

- hermetyzacja procesów - likwidacja emisji niezorganizowanej, jej skolektorowanie i utylizacja

- racjonalizacja zużycia surowców produkcyjnych i czynników energetycznych w całym zakładzie

- instalowanie urządzeń redukujących wytworzone zanieczyszczenia lub wprowadzenie zmian w konstrukcji emitera

- zakładanie pasów zieleni, naturalna bariera ochronna, 500-metrowy odcinek 20-letnie lasu zatrzymuje około 2/3 zawartości H₂S i CO₂ w porównaniu do ich stężenia wyjściowego.

Urządzeń odpylające (usuwające zanieczyszczenia pyłowe):

- cyklon

- filtr workowy

- filtr mokry

- elektro filtr

Metody usuwania zanieczyszczeń gazowych:

- katalityczne utlenianie i redukcja - usuwanie tlenków węgla i azotu, formaldenydu i siarki w związkach organicznych

- spalanie płomieniem bezpośrednim - głównie do usuwania par węglowodorów

- kondensacja - oziębianie substancji zanieczyszczających do temperatury kondensacji

- kompresja - zmniejszanie objętości odgazów przez sprężanie aż do przekroczenia koncentracji nasycenia, co umożliwia kondensację

- absorbcja - przenoszenie masy z fazy gazowej do ciekłej przez warstwę graniczną

- adsorpcja - koncentracja zanieczyszczeń na powierzchni ciała stałego.

---