Egzamin inżynierski 2015/2016

Zanieczyszczenia i metody ochrony powietrza

Zagadnienia:

1. Główne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.

2. Zjawisko efektu cieplarnianego.

3. Zjawisko dziury ozonowej.

4. Zjawisko smogu.

5. Metody odpylania gazów odlotowych.

6. Metody odsiarczania paliw przed procesami ich spalania.

7. Metody odsiarczania gazów odlotowych.

8. Metody usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych.

9. Protokoły (zobowiązania międzynarodowe) dot. poprawy jakości powietrza atmosferycznego.

10. System monitoringu powietrza w Polsce.

Opracowanie

1. Wstęp

Powietrze stanowi mieszaninę kilku gazów, przede wszystkim tlenu i azotu. Poza tymi składnikami głównymi w powietrzu znajdują się w niewielkich ilościach helowce, ślady wodoru, dwutlenku węgla, pary wodnej oraz zawiesiny stałe w postaci pyłu
i drobnoustrojów.

Skład powietrza przedstawiony w poniższej tabeli odnosi się do troposfery (do wys. ok. 13 km). Ilościowy skład powietrza w dolnych warstwach jest dosyć jednolity (składniki stałe),
z wyjątkiem pary wodnej i CO2 (składniki zmienne).

Składnik	Jednostka	Wielkość
N2	%	78,084
O2	%	20,946
Ar	%	0,934
Para wodna	%	0,5-4
CO2	ppm	360,000
Ne	ppm	18,180
He	ppm	5,240
CH4	ppm	1,700
Kr	ppm	1,140
H2	ppm	0,500
Xe	ppm	0,087

1. Główne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.

Zanieczyszczenie – emisja, która może być szkodliwa dla zdrowia ludzi lub stanu środowiska, powodować szkodę w dobrach materialnych, pogarszać walory estetyczne środowiska lub może kolidować z innymi, uzasadnionymi sposobami korzystania
ze środowiska.

Za zanieczyszczenia powietrza uważamy wszystkie substancje stanie stałym, ciekłym
i gazowym, których udział w powietrzu przekracza średnią zawartość tych substancji
w czystym powietrzu atmosferycznym.

Główne zanieczyszczenia:

• dwutlenek siarki (SO2)

• tlenki azotu (NxOy)

• tlenek węgla (CO)

• dwutlenek węgla (CO2)

• metan (CH4)

• pyły węglowe (X2)

• niemetalowe lotne związki organiczne (benzopireny)

• ozon troposferyczny (O3)

• ołów (Pb)

• pyły zawieszone

Do najważniejszych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego należą zanieczyszczenia gazowe i pyłowe. Głównymi zanieczyszczeniami gazowymi są:

Związki siarki – głównie dwutlenek siarki. Powstaje on w wyniku spalania zanieczyszczonych siarka paliw stałych i płynnych w silnikach spalinowych, elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych. W powietrzu dwutlenek siarki utlenia się do trójtlenku siarki, a ten po redukcji
z wodą tworzy kwas siarkowy, który jest jednym ze składników kwaśnych deszczów.

Związki azotu – są to tlenek azotu, dwutlenek azotu, podtlenek azotu, nadtlenek azotu, trójtlenek azotu oraz amoniak. Głównym źródłem dwutlenku azotu jest transport drogowy
i energetyka zawodowa. Tlenki azotu są współodpowiedzialne za podwyższoną zawartość ozonu i smog fotochemiczny.

Związki węgla – tlenek węgla powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla. Głównym jego źródłem jest spalanie paliw w sektorze komunalnym, mieszkaniowym, transport drogowy, a także spalanie odpadów komunalnych i lotniczych. Dwutlenek węgla powstaje podczas wielkich procesów spalania paliw stałych, ciekłych, gazowych a także w procesie oddychania organizmów żywych. Stanowi on podstawowe źródło węgla pobieranego przez rośliny w procesie fotosyntezy.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – pojawiają się w powietrzu
w wyniku parowania lub spalania paliw, głównie węgla, ropy naftowej i ropopochodnych. Jednym z najbardziej niebezpiecznych węglowodorów jest benzopiren będący substancją rakotwórczą.

Zanieczyszczenia pyłowe - oddziaływanie pyłów na organizm człowieka uzależniony jest od wielkości ziaren, stężenie, składu chemicznego, charakteru działania i sposobu przenikania do organizmu. Ze względu na rodzaj stwarzanego zagrożenia pyły dzielimy na:

- Pyły o działaniu toksycznym – zawierają metale ciężkie, pyły radioaktywne, azbestowe
oraz fluorki. Powodują one szybkie zatrucie organizmu.

- Pyły szkodliwe - pyły zawierające krzemionkę, pyły drewna, bawełny. Działają one uczulająco lub pylicotwórczo.

- Pyły neutralne – pyły żelaza, wapienia, gipsu, węgla. Są substancjami nierozpuszczalnymi
i mogą powodować nieżyty oskrzeli czy też rozedmy płuc.

Pył węglowy (kopalniany) - pył powstały podczas robót górniczych, transportu oraz w trakcie przeróbki węgla, wraz z dodatkiem substancji zabezpieczających przed wybuchem. Pył węglowy przy sprzyjających warunkach ulega wybuchowi. Pył węglowy wymieszany
z powietrzem (w ilości 50-1000 g/m³) stanowi mieszankę wybuchową, eksplodującą
z prędkością ponad 7 kilometrów na sekundę. W wyniku wybuchu stężenie trującego tlenku węgla "czadu" gwałtownie wzrasta. Kontakt z pyłem węglowym powoduje choroby układu oddechowego. Źródłami emisji pyłów są przede wszystkim: energetyka przemysłowa
i technologia przemysłowa.

Aerozole atmosferyczne (pyły zawieszone, drobiny) - ciekłe krople lub stałe cząstki pochodzenia naturalnego jak w przypadku aerozolu soli morskiej lub pyłów mineralnych, albo cząstki produkowane przez człowieka (zanieczyszczenia) jak to jest w przypadku aerozolu kropli lub cząstek stałych siarczanów. Wielkość aerozoli atmosferycznych jest często porównywalna z długością fali światła widzialnego. Z tego względu aerozole atmosferyczne silnie oddziaływają z promieniowaniem widzialnym i słonecznym zmieniając albedo ziemi
i oziębiając powierzchnię Ziemi.

- aerozol soli morskiej

- pyły pochodzenia mineralnego (w Europie np. chmury piasku znad Sahary)

- organiczne i nieorganiczne związki węglowo-grafitowe, popioły i cząstki sadzy

- siarczany

Lotne związki organiczne (VOC) - występują jako uboczne produkty w wielu procesach przemysłowych i stanowią źródło zanieczyszczeń środowiska. Szczególnie duże znaczenie ma wtórne zanieczyszczenie substancjami powstającymi w wyniku reakcji chemicznych jakie zachodzą w środowisku z udziałem LZO. W taki sposób powstaje np. ozon troposferyczny.

Ozon troposferyczny (smog fotochemiczny, ozon przypowierzchniowy, ozon przygruntowy) – ozon znajdujący się w troposferze, zwany również "złym ozonem", ponieważ
w bezpośrednim kontakcie jest on toksyczny dla organizmów żywych. Ozon jest zanieczyszczeniem wtórnym, co oznacza, że powstaje w troposferze wskutek przemian chemicznych innych związków (zanieczyszczeń pierwotnych), a nie wskutek emisji wynikającej z działalności antropogenicznej. Prekursorami powstawania ozonu w troposferze są tlenki azotu (NOx), niemetanowe lotne związki organiczne (NMLZO), a także tlenek węgla
i metan. Ozon powstaje w wyniku przemian fotochemicznych utleniania (pod wpływem ultrafioletowego promieniowania słonecznego) tlenków azotu w obecności CO, CH4
i NMLZO.

Główne źródła zanieczyszczeń:

• Źródła naturalne:

- Wulkany (około 450 czynnych)- popioły wulk.e i gazy: CO2, SO2, H2S i in.

- Pożary lasów, sawann, stepów - CO2, CO, pył.

- Bagna wydzielające m.in. CH4, CO2, H2S, NH3

- Gleby i skały ulegające erozji, burze piaskowe

- Tereny zielone, z których pochodzą pyłki roślinne

• Źródła antropogeniczne- powstają w wyniku działalności człowieka:

- Energetyczne- spalanie paliw

- Przemysłowe- procesy technologiczne w zakładach chemicznych, rafineriach, hutach, kopalniach i cementowniach

- Komunikacyjne- transport samochodowy, kołowy, wodny i lotniczy

- Komunalne- gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków (wysypiska, oczyszczalnie ścieków)

Kryteria podziału zanieczyszczeń powietrza ze względu na:

• Zanieczyszczenia spowodowane działalnością samej przyrody (naturalne, biogenne) np. wybuchy wulkanów, bądź związane z różnymi aspektami działalności człowieka (sztuczne, antropogenne)

• Rodzaj emitera - emitery punktowe, powierzchniowe oraz objętościowe, jak również stacjonarne lub ruchome (np. silniki pojazdów mechanicznych, statków, samolotów)

• Typ emisji zanieczyszczeń - emisja zorganizowana lub niezorganizowana

• Stan skupienia emitowanych zanieczyszczeń- pyły, aerozole oraz zanieczyszczenia gazowe

• Pochodzenie zanieczyszczeń, jeśli chodzi o miejsce emisji – zanieczyszczenia własne oraz zanieczyszczenia transgraniczne - pochodzące z krajów sąsiednich

• Sposób w jaki dane zanieczyszczenie znalazło się w atmosferze - zanieczyszczenia pierwotne tj. wyemitowane bezpośrednio do atmosfery z poszczególnych źródeł oraz zanieczyszczenia wtórne, powstające w atmosferze na skutek reakcji między określonymi stałymi składnikami atmosfery.

1. Zjawisko efektu cieplarnianego

Ziemia znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej, co oznacza, że musi ona tracić tyle energii w paśmie promieniowania uchodzącego, ile zyskuje w postaci dochodzącego promieniowania.

W bilansie energetycznym układu Ziemia-atmosfera istotną część stanowi promieniowanie dochodzące do powierzchni Ziemi – prom. zwrotne. Wynika ono z uwięzienia przez składniki atmosfery części energii promieniowania długofalowego, emitowanego przez pow. Ziemi.
To właśnie zjawisko określa się jako „efekt cieplarniany”.

Efekt cieplarniany (albo szklarniowy) – zjawisko podwyższenia temperatury planety powodowane obecnością gazów cieplarnianych w atmosferze. Zmiany powodujące wzrost roli efektu cieplarnianego mogą być jedną z przyczyn globalnego ocieplenia.

Na Ziemi termin "efekt cieplarniany" odnosi się zarówno do podwyższenia temperatury, związanego z czynnikami naturalnymi, jak i do zmiany tego efektu, wywołanego emisją gazów cieplarnianych wskutek działalności człowieka. W potocznym rozumieniu efekt naturalny jest często pomijany, zwracana jest natomiast uwaga na wzrost temperatury Ziemi w ciągu ostatniego stulecia, zwany globalnym ociepleniem.

Efekt cieplarniany jest to mechanizm, którego działanie polega na takiej dystrybucji energii cieplnej, która powoduje, że temperatura w obiekcie sterującym wymianą energii ustala się na poziomie wyższym od wynikającego z prostej równowagi energetycznej owego obiektu
i jego otoczenia. Atmosfera działa bowiem podobnie jak szyba w szklarni i zatrzymuje część promieniowania podczerwonego uchodzącego z Ziemi. Dzięki efektowi cieplarnianemu średnia temp. Ziemi wynosi ok. +16°C, a nie -23°C.

Gazy cieplarniane – natężenie prom. zwrotnego zależy od kilku czynników, a przede wszystkim od pary wodnej w powietrzu. Pochłania ona b.silne prom.podczerwone Ziemi, a następnie emituje prom.zwrotne. Oprócz pary wodnej należy zwrócić uwagę na występowanie innych cząsteczek gazowych:

- dwutlenku węgla CO2,

- metanu CH4,

- podtlenku azotu N2O,

- ozonu O3.

Im większe stężenie tych gazów w atm., tym większe jest natężenie prom.zwrotnego. Zatem ze wzrostem stężeń gazów cieplarnianych pierwotny stan równowagi zostaje zachwiany
i wzrasta temp. przy powierzchni Ziemi, aż do ustalenia się nowego stanu.

Konsekwencje:

• wzrost zachmurzenia i ilości opadów atm.

• wzrost poziomów oceanów

• spadek pokrywy lodowej na Antarktydzie i Arktyce

• zmiany w systemie cyrkulacji atm. (przesunięcie układów barycznych i zmiana kierunków wiatrów), np. ochłodzenie nad lądem->powodzie, susze, huragany

• osłabienie prądów morskich

1. Zjawisko dziury ozonowej.

Dziura ozonowa – zjawisko spadku stężenia ozonu (O3) w stratosferze atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O3 zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru
w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego, które określa pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku Antarktyki graniczna wartość stężenia O3 określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 DU. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją freonów.

Informacje na temat zaniku warstwy ozonowej pojawiły się w 1974 roku, choć faktycznie początek sięga 1928 roku, gdy freony wyparły z użycia amoniak jako substancję chłodniczą.

Freony to handlowa nazwa związków chemicznych – węglowodorów alifatycznych –
w których część atomów wodoru została zastąpiona atomami chloru i fluoru (CFC – chlorowcopochodne węglowodorów). Cząsteczki freonów w stratosferze są rozrywane za pomocą prom. UV na rodnik chloru Cl* i rodnik tlenku chloru ClO*. Uwalniający się chlor niszczy wiązania ozonu, a każdy atom chloru może zniszczyć wiele molekuł ozonu.

Cl* + O3 ClO* + O2

1. Zjawisko smogu.

Smog (mgła wzmocniona przez dym) – nienaturalne zjawisko atmosferyczne polegające na współwystępowaniu zanieczyszczeń powietrza spowodowanych działalnością człowieka oraz niekorzystnych naturalnych zjawisk atmosferycznych: znacznej wilgotności powietrza (mgła) i braku wiatru. W skład smogu wchodzą związki chemiczne, pyły i znaczna wilgotność powietrza.

Ze względu na miejsce i warunki powstawania oraz skład chemiczny możemy wyróżnić dwa rodzaje smogu:

• Smog londyński (kwaśny, „siarkowy”) –W jego skład wchodzą: tlenek siarki (IV), tlenki azotu, tlenki węgla, sadza oraz trudno opadające pyły. Występuje głównie w miesiącach od listopada do stycznia podczas inwersji temperatur w umiarkowanej strefie klimatycznej (przy temperaturze -3-5°C).

Składniki smogu w powietrzu tworzą układ emulsyjny zwany aerozolem.
W aerozolach takich mogą zachodzić procesy chemiczne i fizyczne. Chlorek amonu powstający w reakcji między gazowym chlorowodorem i amoniakiem w powietrzu tworzy trwały aerozol. Tlenki azotu oraz węglowodory pod wpływem promieniowania tworzą wtórne zanieczyszczenia powietrza znacznie bardziej szkodliwe dla środowiska niż inne tlenki. Powodują one zaburzenia autoregulujących mechanizmów samooczyszczania atmosfery takich jak, np. cykl fotolityczny tlenku azotu(IV) NO2 utrzymujący na stałym poziomie stężenie ozonu.

• Smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny, ozon troposferyczny) – powstaje przede wszystkim w miesiącach letnich, w strefach subtropikalnych. Skład: tlenki węgla, tlenki azotu, węglowodory. Związki te ulegają późniejszym reakcjom fotochemicznym, w wyniku których powstają: PAN (azotan nadtlenoacetylu), aldehydy oraz ozon troposferyczny.

Głównymi zanieczyszczeniami przyczyniającymi się do powstawania smogu Los Angeles są tlenek węgla, azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycony ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się tego typu smogu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają większego znaczenia. Smog ten jest mieszaniną utleniającą o wysokim stężeniu utleniaczy. Jego składniki (promieniowanie węglowodory i tlenki azotu) są produktami spalania pochodzącymi głównie z silników samochodowych, które w znacznej mierze podwyższają poziom ich stężeń. Podczas formowania się smogu fotochemicznego zasadniczym zmianom ulega zachowanie się tlenków azotu w powietrzu.

1. Metody odpylania gazów odlotowych.

Gazy odlotowe - gazy wyrzucane z kominów do atmosfery. Bezpośrednio po wylocie
z komina tworzą one smugi o dość wyraźnych konturach, co jest wynikiem pochłaniania
i odbijania promieniowania widzialnego. W dalszych fazach ruchu smuga gazów odlotowych ulega rozmyciu skutkiem turbulencyjnego mieszania się z powietrzem oraz procesom fizycznym i chemicznym. W końcowej fazie rozprzestrzeniania się gazów odlotowych rozpoczyna się właściwy proces rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze,
tj. wówczas, gdy gęstość smugi gazów odlotowych, jej temperatura i prędkość są identyczne z tymi czynnikami dla powietrza atmosferycznego.

Najczęściej stosowanymi procesami w technice oczyszczania powietrza są:

- odpylanie

- absorpcja i adsorpcja oraz katalityczne utlenianie i redukcja

Konieczność stosowania urządzeń do oczyszczania gazów wynika z:

- potrzeby ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniem

- odzyskiwania substancji (surowców)

Oprócz podziału ogólnego na odpylacze suche i mokre rozróżnia się podział urządzeń według wykorzystywanych w nich zjawisk:

• siły bezwładności,

• odśrodkowej,

• zjawisk elektrostatycznej,

• bądź zjawisk filtracji.

Odpylacze suche możemy podzielić na:

Odpylacze mokre możemy podzielić na:

Odpylacze suche

• Komory osadnicze - są jednym z najprostszych odpylaczy, stosowanych na początku ciągu technologicznego odpylania. Działanie oparte jest na wykorzystaniu zjawiska grawitacyjnego. Komory osadcze służą z zasady jako odpylacze wstępne do „pierwszego oczyszczania gazu z ziaren” o prędkości opadania powyżej 0,5 m/s. Stosuje się je w wielostopniowych układach odpylania gazów.

• Cyklony - stanowią najbardziej rozpowszechniony rodzaj odpylaczy. Wykorzystana jest w nich zasada działania siły odśrodkowej do oddzielania ziaren ze strugi zawirowanego gazu. Podczas ruchu spiralnego na ziarna pyłu oddziaływuje siła odśrodkowa powodując ich przemieszczanie się ku ściankom. Ziarna pyłu po zetknięciu ze ściankami wytracają szybkość i pod działaniem sił ciężkości opadają w dół. Muliticyklony stanowią połączenie równoległe kilkudziesięciu cyklonów o małych średnicach umieszczonych we wspólnej komorze.

• Odpylacze filtracyjne (tkaninowe) - należą do najbardziej skutecznych (oddzielają płyn przy przepływie zapylonego gazu przez materiały porowate). Stosuje się różnego rodzaju tkaniny, filce, bibuły. Filtry tkaninowe należą do najdroższych metod odpylania gazów – wymagają dużych powierzchni.

• Odpylacze elektrostatyczne (elektrofiltry) - powszechnie stosowane przy odpylaniu gazów z kotłów energetycznych. Odpylają bardzo duże ilości gazów, mają duże gabaryty, wysoka skuteczność odpylania. Działają na zasadzie oddziaływania pola elektrostatycznego na cząstki ciała stałego zawieszone w gazie.

Odpylacze mokre

Zasada działania odpylaczy mokrych polega na tym iż ziarna są wychwytywane na kroplach cieczy opadających w przeciwprądzie do zapylonego gazu. Dołem odprowadzany jest szlam Płuczki mają średnicę ok. 3m. Wysokość od 20-40m.

Zalety:

• możliwość równoczesnego z odpylaniem chłodzenia gazów oraz absorpcję niektórych szkodliwych zanieczyszczonych gazów

• możliwość oddzielenia pyłów o rozdrobnieniu koloidalnym dla pyłów o własnościach wybuchowych.

Wady:

• trudności związane z gospodarką ściekową na skutek przenoszenia zanieczyszczeń
  z odpylonego gazu do cieczy.

• znaczne koszty eksploatacyjne zwłaszcza w odniesieniu do odpylaczy wysokoskutecznych

• zużycie wody 0,1 – 4 m3 na 1000 Nm3 oczyszczonego gazu

1. Metody odsiarczania paliw przed procesami ich spalania.

Procesy prowadzące do usunięcia związków siarki z paliw przed procesem spalania zależą od rodzaju paliwa i formy występujących w nim związków siarki. Siarka w paliwach występuje w postaci związków:

- nieorganicznych (piryt FeS2 oraz siarczany CaSO4·2H2O, FeSO4·2H2O),

- organicznych (merkaptany i tiole RSH, siarczki RSR’, dwusiarczki RSSR’, tiofen).

Do oczyszczania siarki nieorg. stosuje się metody fizyczne, chemiczne i biologiczne. Związki siarki występujące w formach organicznych usuwa się poprzez rozpuszczanie węgla
w rozpuszczalniku, a następnie usunięcie związków siarki z upłynnionego węgla metodami stosowanymi przy odsiarczaniu paliw płynnych. Inną metodą jest gazyfikacja paliwa
i usunięcie zw.siarki sposobami stosowanymi przy paliwach gazowych.

Oczyszczanie fizyczne – Podstawowym celem oczyszczania paliw jest podniesienie ich jakości. Oczyszczanie fizyczne dotyczy usunięcia z węgla takich szkodliwych składników,
jak cząstki mineralne oraz piryt. W procesie tym nie usuwa się siarki związanej chemicznie
z węglem (siarka org.).

Oczyszczanie chemiczne – usunięcie siarki org. wymaga zniszczenia struktury węglowodorów, w których ona występuje. Może to być dokonane metodami chemicznymi. Jest to związane z konwersją siarki organicznej zawartej w węglu do siarki elementarnej lub związków siarki, które mogą być następnie usunięte ze struktury węgla.

Oczyszczanie biologiczne – wykorzystuje niektóre bakterie, których działanie umożliwia usuwanie siarki.

1. Metody odsiarczania gazów odlotowych.

Metody odsiarczania gazów odlotowych (głównie spalin):

• Odpadowe

• Regeneracyjne

lub

• Mokre

• Suche

Ogólną zasadą odsiarczania jest przekształcenie SO2 w substancję łatwą do usunięcia zarówno z gazu, jak i układu oczyszczania. Najczęściej stosowane są procesy sorpcyjne połączone z utlenianiem SO2. Podział technologii odsiarczania wiąże się z odzyskiem siarki
w postaci produktów handlowych lub wytwarzaniem odpadów siarkowych.

Metody regeneracyjne - SO2 reaguje chemicznie z absorbentem, który jest następnie regenerowany i zwracany do procesu absorpcji. SO2 odzyskuje się w postaci stężonej siarki elementarnej lub H2SO4.

Metody odpadowe – przenoszenie zanieczyszczeń do cieczy, do ciała stałego lub do obu łącznie, bez możliwości ich regeneracji.

Metody mokre – efektywne przenoszenie masy do czynnej powierzchni ciekłego reagenta, niszczenie absorbentu nie jest problemem. Usuwanie wody z produktu jest bardzo drogie.

Metody suche – procesy wiązania chemicznego SO2 przebiegają w stanie suchym, albo też produkty odsiarczania użytkowe/odpadowe otrzymywane są w stanie suchym. Metody te polegają na dozowaniu do komory paleniskowej suchych sorbentów (np. dolomit, kamień wapienny).

1. Metody usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych.

Metody usuwania NOx z gazów odlotowych:

1. Metody mokre

- metody absorpcyjne

1. Metody suche

- adsorpcja

- selektywna redukcja katalityczna

- nieselektywna redukcja katalityczna

- katalityczny rozkład

Podział 2:

• redukcja katalityczna – nieselektywna (NSRC) lub selektywna (SRC)

• adsorpcja

• absorpcja – kwaśna lub alkaliczna

Redukcja katalityczna – jest efektywną, ale i bardzo kosztowną metodą oczyszczania gazów. Jest stosowana przede wszystkim w krajach wysoko uprzemysłowionych do usuwania tlenków azotu ze spalin energetycznych oraz z przemysłowych gazów odlotowych, powstających podczas produkcji kwasu azotowego. Metoda ta wymaga użycia katalizatorów oraz, jako gazów redukujących wodoru, tlenku węgla, metanu i innych węglowodorów, również amoniaku, który w obecności tlenu reaguje selektywnie z tlenkami azotu.

Adsorpcja - cechuje ją bardzo duża tolerancja na stężenia tlenków azotu w gazie oczyszczanym, z zachowaniem dużej skuteczności oczyszczania, oraz prostota konstrukcji urządzeń i łatwość ich eksploatacji. Mimo dużej skuteczności, metody adsorpcyjne
z wykorzystaniem tradycyjnych adsorbentów, nie znalazły powszechnego zastosowania
w instalacjach do usuwania tlenków azotu z przemysłowych gazów odlotowych, przede wszystkim ze względów ekonomicznych oraz ze względu na trudności związane z regeneracją adsorbentu lub utylizacją nasyconych mas chłonnych.

Absorpcja - w metodach tych wykorzystuje się podstawowe własności tlenków azotu występujących w gazach – ich rozpuszczalność w wodzie, w roztworach kwasu azotowego lub siarkowego, oraz zdolność do tworzenia odpowiednich soli, azotanów i azotynów,
w reakcjach z substratem o charakterze alkalicznym. Metody pochłaniania tlenków azotu
w kwasach prowadzą do wytwarzania kwasu azotowego lub stężonych tlenków azotu, nie dają więc produktów ubocznych, lecz zwiększają ilość produktu zasadniczego.

1. Protokoły (zobowiązania międzynarodowe) dot. poprawy jakości powietrza atmosferycznego.

Konwencja Genewska (Konwencja o Transgranicznym Zanieczyszczaniu Powietrza na Dalekie Odległości) z 1979 r. zainicjowała trwającą po dziś dzień poprawę atmosfery nad Europą. Po początkowym okresie krytykowanym za opieszałość i "bezzębność", dopracowała się kilku protokołów, które stanowią słupy milowe w procesie poprawy jakości powietrza.

• Protokół Helsiński z 1985 r. "Pierwszy Protokół Siarkowy" – umożliwił walkę
  z europejskim kwaśnym deszczem. Pozwolił na znaczną redukcję emisji dwutlenku siarki i to nawet więcej niż o uzgodnione 30%.

• Protokół Sofijski z 1988 r. – o tlenkach azotu

• Protokół Genewski z 1991 r. – o lotnych substancjach organicznych (Volatile Organic Compounds, VOC)

• Protokół z Oslo z 1994 r. "Drugi Protokół Siarkowy" – odszedł od sztywnej zasady identycznych redukcji w każdym kraju. Ogólny cel 50% redukcji emisji w Europie został rozłożony na cele dla poszczególnych sygnatariuszy z uwzględnieniem tzw. ładunków krytycznych

• Protokół z Arhus z 1998 r. – o metalach ciężkich

• Protokół z Arhus z 1998 r. – o trwałych zanieczyszczeniach organicznych (Persistent Organic Pollutants, POP)

• Protokół Goteborski z 1999 r. – o zakwaszeniu, eutrofizacji i ozonie troposferycznym

Wszystkie protokoły dotyczą zanieczyszczeń atmosferycznych migrujących na dalekie odległości. Nie wyczerpują one problemu jakości powietrza. Każdy wie, że o lokalnym środowisku decyduje również na przykład zapylenie. Tyle, że pył – zwłaszcza gruboziarnisty

– opada zazwyczaj niedaleko miejsca, skąd został wyemitowany. Tak więc walka z nim może

być skutecznie prowadzona przez władzę lokalną. Protokoły tymczasem (zgodnie z charakterem Konwencji) dotyczą tych zanieczyszczeń, które potrafią migrować na dalekie odległości.

1. System monitoringu powietrza w Polsce.

Monitoring – każdy systematyczny i zaplanowany system przedsięwzięć, którego celem jest ocena jakości konkretnego elementu środowiska na określonej przestrzeni. Podstawowymi celami monitoringu są:

• oszacowanie emisji zanieczyszczeń;

• określenie poziomu imisji zanieczyszczeń i badania długookresowych trendów zmian imisji;

• badanie procesów zachodzących w atmosferze: transportu i depozycji zanieczyszczeń, chemicznych, fotochemicznych i biochemicznych procesów konwersji zanieczyszczeń;

• określanie ekspozycji i akumulacji zanieczyszczeń przez poszczególne elementy środowiska.

Państwowy Monitoring Środowiska (PMŚ) – został utworzony na mocy ustawy
z 10.07.1991, w celu zapewnienia wiarygodnych informacji o stanie środowiska. W myśl znowelizowanej w 2001 roku ustawy o Inspekcji Ochrony Środowiska PMŚ realizowany jest na podstawie:

• wieloletnich programów państwowego monitoringu środowiska opracowanych przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska i zatwierdzanych przez ministra właściwego do spraw środowiska;

• wojewódzkich programów monitoringu opracowanych przez wojewódzkiego inspektora ochrony środowiska i zatwierdzonych przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska.”

Obecnie obowiązujący program PMŚ na lata 2013 – 2015, obejmuje zadania wynikające
z odrębnych ustaw, zobowiązań międzynarodowych oraz innych potrzeb wynikających ze strategii rozwoju oraz innych programów i dokumentów programowych.

PMŚ, według art. 25 ust. 2 ustawy - Prawo ochrony środowiska, jest systemem:

- pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska,

oraz

- gromadzenia, przetwarzania i rozpowszechniania informacji o środowisku.

Jest to realizowane poprzez systematyczne informowanie organów administracji
i społeczeństwa o:

• jakości elementów przyrodniczych, dotrzymywaniu standardów jakości środowiska określonych przepisami oraz obszarach występowania przekroczeń tych standardów;

• występujących zmianach jakości elementów przyrodniczych i przyczynach tych zmian, w tym powiązaniach przyczynowo skutkowych występujących pomiędzy emisjami
  i stanem elementów przyrodniczych.

Informacje wytworzone w ramach PMŚ wykorzystywane są przez jednostki administracji rządowej i samorządowej dla potrzeb operacyjnego zarządzania środowiskiem za pomocą instrumentów prawnych, takich jak: postępowanie w sprawie ocen oddziaływania na środowisko, pozwolenia na wprowadzanie do środowiska substancji lub energii, programy
i plany ochrony środowiska jako całości i jego poszczególnych elementów, plany zagospodarowania przestrzennego.

Informacje wytworzone w ramach PMŚ wykorzystywane są także do celów monitorowania skuteczności działań i strategicznego planowania w zakresie ochrony środowiska
i zrównoważonego rozwoju na wszystkich poziomach zarządzania.

Cele PMŚ osiągane są poprzez realizację następujących zadań cząstkowych:

• wykonywanie badań wskaźników charakteryzujących poszczególne elementy środowiska,

• prowadzenie obserwacji elementów przyrodniczych,

• gromadzenie i analizę wyników badań i obserwacji,

• ocenę stanu i trendów zmian jakości poszczególnych elementów środowiska
  w oparciu o ustalone kryteria,

• identyfikację obszarów przekroczeń standardów jakości środowiska,

• analizy przyczynowo-skutkowe,

• opracowywanie zestawień, raportów, komunikatów i ich udostępnianie w formie drukowanej lub zapisu elektronicznego, w tym za pomocą internetu.