13.10.2009
Ochrona powietrza
Powietrze:
Azot 78%
Tlen 21%
Gazy szlachetne, CO2 0,03%
Zanieczyszczenia pochodzenia organicznego oraz para wodna.
Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego następuje wskutek wprowadzenia substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach, które mogą oddziaływać szkodliwie na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, wodę, glebę, albo też powodować inne szkody w środowisku. Substancje zanieczyszczające atmosferę ze względu na swój charakter i łatwość rozprzestrzeniania się, oddziałują na wszystkie elementy środowiska, na żywe zasoby przyrody, na zdrowie człowieka i wytwory jego działalności.
Powietrze atmosferyczne - zanieczyszczenia:
Zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego - powstałe na skutek wybuchów wulkanów, pożarów lasów, burz piaskowych, huraganów, procesów rozkładu materii organicznej np. na bagnach
Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego (związane z działalnością człowieka) - pyły i gazy
Pyły, tlenki węgla, tlenki siarki i tlenki azotu to najbardziej uciążliwe i toksyczne substancje przedostające się do atmosfery. Znajdują się one zarówno w sąsiedztwie wielkich miast, okręgów przemysłowych, jak i w odległych miejscowościach, dokąd przedostaja się poprzez cyrkulację powietrza w atmosferze.
Źródła pyłów
Przemysł cementowy
Przemysł chemiczny
Przemysł metalurgiczny
Przemysł energetyczny
Elektrownie
Kotłownie
Ze spalania węgla w naszym kraju powstaje w ciągu roku około 4-5 miliardów ton zanieczyszczeń stałych.
Wiele pyłów jest silnie toksycznych, zwłaszcza te, które są emitowane przez zakłady przemysłu metalurgicznego. Do tych pyłów należą przede wszystkim cząstki zawierające arsen, ołów, mangan, kadm, selen, miedź, fluor, itp.
Za pyły mało szkodliwe uważa się rozpylone wapno palone, węglan wapnia, związki magnezu, związki żelaza, gips, węgiel i inne. Jednakże, są one tak długo ,,mniej szkodliwe”, jak długo kontakt z nimi jest przypadkowy.
Szczególnym problemem jeśli chodzi o zniszczenie atmosfery, jest stały wzrost dwutlenku siarki. Gaz ten dostaje się do atmosfery w wyniku spalania ogromnych ilości paliw zawierających siarkę lub jej związki. Do tej pory technika nie opracowała jeszcze metody generalnego odsiarczania paliw. Przykładowo jedna elektrociepłownia o mocy zainstalowanej 100 MW emituje rocznie do atmosfery 12 000 ton SO2.
Do innych czynników uważanych za charakterystyczne zanieczyszczenia atmosfery należą tlenki azotu, zwłaszcza dwutlenek azotu. U ludzi dwutlenek azotu powoduje podrażnienie oczu, skóry, dróg oddechowych, uporczywy kaszel, bóle głowy, zaburzenia obiegu krwionośnego, a przy większym stężeniu zatrucia śmiertelne. Wyrzucany z dymami przez kominy oraz rozprzestrzeniony razem z innymi spalinami przez ruch samochodowy jest dużym niebezpieczeństwem dla ludności miejskiej i jedną z przyczyn powstawania tzw. smogu.
Najważniejsze skutki zanieczyszczenia powietrza:
Efekt cieplarniany,
Kwaśne deszcze,
Zmniejszenie warstwy ozonu,
Zmniejszenie zasobów paliw kopalnych,
Zachwianie równowagi ekologicznej między tlenem i dwutlenkiem węgla,
Zachwianie równowagi ekologicznej ekosystemów,
Pogarszanie jakości żywności,
Zanieczyszczanie gleby i wody.
Ochrona powietrza
Polega na zapewnieniu jak najlepszej jego jakości, w szczególności przez:
Utrzymanie poziomów substancji w powietrzu poniżej dopuszczalnych dla nich poziomów lub co najmniej na tych poziomach
Zmniejszanie poziomów substancji w powietrzu co najmniej do dopuszczalnych, gdy nie są one dotrzymane
W ostatnich kilku latach stan jakości powietrza ulegał systematycznej poprawie. Tendencja ta spowodowana była zarówno spadkiem produkcji przemysłowej na początku lat ’90-tych, jak i wprowadzeniem w latach późniejszych efektywnych, energooszczędnych, bardziej przyjaznych dla środowiska technologii, stosowaniem lepszej jakości paliw oraz budową urządzeń ograniczających emisję.
Do najistotniejszych osiągnięć Polski w tej dziedzinie należy zaliczyć: ograniczenia tempa wzrostu zużycia energii, ograniczenie tzw. ,,emisji wysokiej’’ szczególnie w sektorze energetyki przemysłowej oraz postęp w dziedzinie odpylania spalin i gazów odlotowych. Sporządzona została lista zakładów najbardziej uciążliwych dla środowiska w skali kraju.
Kwestie ochrony powietrza w Unii Europejskiej są regulowane w szczególności przez następujące akty prawne:
dyrektywę 2001/80/WE z dnia 23 października 2001 r. dotyczącą ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych obiektów energetycznych spalania paliw
dyrektywę 96/61/WE z 24 września 1996 r. dotyczącą zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń
dyrektywę 99/32/WE z dnia 26 kwietnia 1999 r. dotyczącą redukcji zawartości siarki w paliwach płynnych
dyrektywę 94/63/WE z dnia 20 grudnia 19994 r. dotyczącą kontrolowanie emisji lotnych związków organicznych powstałych wskutek magazynowania benzyny i jej dystrybucji z terminali do stacji obsługi.
Zagrożenia wynikające z wykorzystania energii atomowej
Energetyka jądrowa jest jedna z najbardziej zaawansowanych dziedzin w dzisiejszym świecie. Dzieje się tak dlatego, że występuje obecnie ogromne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Energię jądrową uzyskuje się poprzez rozszczepianie jąder atomowych. W reaktorze przebiega kontrolowana reakcja łańcuchowa, podczas której rozszczepiane jest tyle jąder, ile potrzeba do wytworzenia energii elektrycznej.
Wybudowanie takiej elektrowni jest bardzo kosztowne, o połowę droższe od wybudowania nowoczesnej elektrowni węglowej.
Każda elektrownia atomowa stwarza zagrożenie dla życia:
Według raportów Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej od początku lat 70-tych zdarzyło się na świecie około 400 wypadków tzw. poważnych. Dokładnie ile ich było nie wiadomo, gdyż nie ma obowiązku informowania MAEA i opinii publicznej o awariach.
Budowle reaktorowe muszą być odporne na uderzenia spadających samolotów (np. w wyniku akcji terrorystycznej), na trzęsienia ziemi, powodzie, oraz określone ciśnienia eksplozyjne.
Następnym nie rozwiązanym problemem, który towarzyszy energetyce jądrowej jest pozbywanie się odpadów radioaktywnych.
Problem stanowi także transport materiałów promieniotwórczych i powstających przy eksploatacji elektrowni - odpadów.
Zakłady przerobu paliwa jądrowego nawet w trakcie normalnej pracy uwalniają znacznie więcej materiału promieniotwórczego niż elektrownie jądrowe.
Aby nie unicestwić ludzkości energetyka jądrowa wymaga absolutnie niezawodnych technologii oraz ‘’doskonale perfekcyjnego człowieka’’ (?), co raczej nie będzie realne, gdyż nie znajdzie się ani maszyny ani człowieka o takich walorach. Wiadomo, że katastrofy w Czarnobylu i Three Island w 1979 roku spowodowane były działaniami ludzkimi.
EMISJA
To inaczej wysyłanie, przenikanie do atmosfery różnorodnych substancji oraz różnorodnych postaci energii.
Źródłem emisji są naturalne procesy chemiczne, biologiczne, fizyczne zachodzące w przyrodzie oraz działalność antropogeniczna.
Substancje emitowane do atmosfery mogą występować w różnych stanach skupienia i mogą być wprowadzane do atmosfery w sposób zorganizowany za pomocą emitorów lub niezorganizowany (składowiska odpadów, hałdy).
IMISJA
To masa substancji zanieczyszczającej zawarta w jednostce objętości powietrza lub opadającej z zanieczyszczonego powietrza na jednostkę powierzchni
UWAGA!!! Imisja określa rzeczywisty stan zanieczyszczenia atmosfery w danym czasie i miejscu
Monitoring
Monitoring to system obserwacji, pomiarów, rejestracji stanu środowiska pozwalający ocenić właściwości oraz tempo zmian jakie w nim zachodzą.
Obejmuje min. badanie składu powietrza atmosferycznego, wody, gleby, natężenia hałasu, wibracji, promieniowania jonizującego i niejonizującego.
Prowadzony jest za pomocą wystandaryzowanej aparatury, jednolitą metodą w sposób ciągły.
Celem monitoringu jest podniesienia skuteczności działania na rzecz ochrony środowiska.
Kioto 1997 r. - Protokół w sprawie zmian klimatu
Celem konferencji było postanowienie o ograniczeniu po raz pierwszy emisji CO2 i gazów cieplarnianych do atmosfery.
Zapisy protokołu weszły w Polsce w życie w 2005 r. Od tego roku Polska stała się potencjalnym uczestnikiem europejskiego rynku handlu emisjami, dysponując nadwyżką do odsprzedaży.
Zadania przedsiębiorstw
Przedsiębiorstwa muszą:
dokonywać pomiarów emisji, które są weryfikowane przez niezależnych audytorów
być podłączone do rejestru uprawnień
spełniać wymóg, aby ilości wyemitowanego CO2 nie przekroczyły wielkości określonych w posiadanych uprawnieniach
przeanalizować swoja strategię, a także zaplanować sprzedaż nadwyżki uprawnień (w jakich ilościach, kiedy i komu) lub wykupić brakujące uprawnienia
Handel emisjami - na czym polega jego idea?
Na administracyjnym określaniu wielkości dopuszczalnej emisji zanieczyszczeń dla określonego obszaru lub sektora gospodarki
Handel emisjami służy więc do ograniczenia emisji zanieczyszczeń i jest jednym z instrumentów polityki ekologicznej państwa
Z powodu braku dostatecznych limitów CO2, przyznawanych nam przez UE, Polska będzie zmuszona wydać na zakup brakujących uprawnień 180 mln rocznie, tylko w przemyśle chemicznym.
Polski rząd pracuje nad stworzeniem koalicji państw, które zablokowałyby projekt podziału uprawnień do emisji CO2 po 2012 roku.
Źródła emisji zanieczyszczeń
punktowe (np. kominy)
liniowe (np. szlaki komunikacyjne)
powierzchniowe (np. otwarte zbiorniki z lotną substancją)
Emisja zanieczyszczeń do powietrza
Zanieczyszczenia powietrza to: gazy, ciecze, ciała stałe obecne w atmosferze, nie będące jej naturalnymi składnikami, lub substancje występujące w większych ilościach w porównaniu z naturalnym składem powietrza.
Antropogeniczne źródła powstawania zanieczyszczeń powietrza:
energetyczne spalanie paliw
przemysłowe procesy technologiczne
komunikacyjne - głównie transport samochodowy
komunalne - gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków (np. wysypiska, składowiska odpadów i oczyszczalnie ścieków)
Ochrona powietrza należy do najistotniejszych zadań ochrony środowiska ze względu na oddziaływanie atmosfery na inne elementy przyrodnicze (glebę, szatę roślinną, wodę, organizm człowieka)
Zagadnienia ochrony powietrza w Polsce regulowane są głównie przez akty prawne:
Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska
Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów niektórych substancji w powietrzu, alarmowych poziomów niektórych substancji w powietrzu oraz marginesów tolerancji dla dopuszczalnych poziomów niektórych substancji
Zmniejszenie emisji gazów do atmosfery polega na:
odpylaniu
unieszkodliwianiu gazów odlotowych (odpadowych)
eliminowaniu wyziewów przemysłowych
wprowadzeniu urządzeń odpylających i oczyszczających,
hermetyzacji procesów produkcji i transportu,
odsiarczaniu paliw,
zmianach w technologii spalania,
zmniejszaniu uciążliwości pojazdów (wprowadzenie paliwa gazowego propan-butan, biopaliw),
dostosowaniu prawodawstwa polskiego do prawa UE,
modernizacji i dostosowaniu sieci monitoringu powietrza do wymagań UE
Monitoring zanieczyszczeń powietrza
W Wojewódzkim Inspektoracie Ochrony Środowiska w Łodzi funkcjonują cztery laboratoria, które prowadzą:
pomiary emisji i imisji zanieczyszczeń:
tlenku węgla, dwutlenku siarki, tlenków azotu,
fluorowodoru, chlorowodoru,
pyłów,
metali,
rozpuszczalników organicznych (benzen, toluen, ksyleny, etylobenzen),
winylobenzenu, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), octanu etylu, benzopirenu,
siarkowodoru, ozonu, węglowodorów alifatycznych.
badania mikrobiologiczne powietrza
Automatyczne stacje pomiarowe zanieczyszczeń powietrza
- gazowych i pyłowych
- pyłowych
Stacja pomiarowa automatyczna Łódź ul. Czernika 1
Parametry mierzone w stacji: temperatura, wilgotność, opad, ciśnienie, promieniowanie, dwutlenek siarki, tlenki azotu, dwutlenek azotu, tlenek węgla, ozon, pył zawieszony, kierunek wiatru, prędkość pionowa wiatru, prędkość wiatru
Pomiary pasywne (wskaźnikowe)
Dostarczają uzupełniających informacji na temat rozkładu stężeń zanieczyszczeń
Bazują one na miesięcznej ekspozycji próbek (stężenia średniomiesięczne)
Polegają na ekspozycji w powietrzu próbnika pasywnego.
Podczas ekspozycji próbnika dwutlenek siarki i dwutlenek azotu przedostają się do jego wnętrza i są pochłaniane przez krążek absorbujący.
Próbnik eksponuje się przez okres jednego miesiąca.
Metoda ta jest szczególnie przydatna przy badaniu rozkładów przestrzennych zanieczyszczeń.
Pomiary stężeń z zanieczyszczeń gazowych powietrza wykonuje się:
w różnych odległościach od źródeł emisji,
w gazach opuszczających źródło.
Etapy pomiaru stężeń zanieczyszczeń:
pobór próbki powietrza
analiza jakościowa i ilościowa próbki
przeliczenie wyników analiz na zalecane jednostki
Aparaty do pobierania próbek powietrza: Biotest HYCON - RCS, Biotest RCS Plus
O wyborze metody decyduje stopień zanieczyszczenia powietrza.
Metoda aspiracyjna
Stosowana jest przy małym stężeniu zanieczyszczeń w miejscach poboru,
Polega na przepuszczaniu znanej objętości badanego powietrza przez odpowiednio dobrane ciekłe lub stałe substancje zwane sorbentami
Rodzaje sorbentów:
sorbent ciekły - stosuje się do substancji występujących w powietrzu w postaci gazu, pary lub ciekłego aerozolu (dym, mgła)
sorbent stały - stosuje się do substancji w postaci ciekłego aerozolu (obłok)
Wymagania stawiane sorbentom: odpowiednie powinowactwo do badanej substancji (sorbent musi spełniać warunek selektywności)
Sorbenty
| Stałe | Ciekłe |
|---|---|
|
|
Metoda izolacyjna
stosowana jest przy dużych stężeniach zanieczyszczeń powietrza
polega na pobraniu do naczynia określonej objętości powietrza, którą poddaje się analizie
Do pobrania próbek powietrza w metodzie izolacyjnej stosuje się pipety próżniowe
Oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń gazowych
METODA USUWANIA SO2 = METODA MOKRA WAPIENNA
Odsiarczanie spalin ta metoda gwarantuje wysoka skuteczność (90-95%) SO2
Spaliny są oczyszczane w absorberze (kolumnie absorpcyjnej) przez przepływającą w przeciwprądzie zawiesinę kamienia wapiennego.
Znajdujący się w spalinach SO2 reaguje z CaCO3. Powstający siarczan wapnia (CaSO3 x ½ H2O) po utlenieniu powietrzem doprowadzonym z zewnątrz oraz krystalizacji przekształca się w gips (CaSO4 x 2 H2O).
Metody suche odsiarczania
W stanie suchym procesy wiązania chemicznego SO2:
przebiegają w układzie gaz-ciało stałe
produkty odsiarczania użytkowe lub odpadowe są otrzymywane w stanie suchym
Suche odsiarczanie gazów realizowane jest poprzez wtrysk sorbentu bezpośrednio do strumienia gazu.
Powietrze zawierające zanieczyszczenia pyłowe
pobór próbek powietrza poprzez jego zasysanie za pomocą ssaw (z natężeniem około 1,8 m3/min
pomiar stopnia zapylenia dokonuje się z zastosowaniem:
pylomierzy
filtrów mierniczych
UWAGA!!!
ilość wydzielanego pyłu powinna wynosić minimum 50 mg
ze względu na zakres mierniczy przez filtr należy przepuścić 10x3300 m3 powietrza
Pyły zanieczyszczające środowisko dzieli się na frakcje:
drobnoziarnistą (średnica cząsteczek d < 10 mm)
gruboziarnistą (d > 100 mm)
Do oddzielania frakcji służą:
cyklony
płytki do osadzania cząsteczek pokryte substancjami lepkimi
20.10.2009
Ochrona powietrza
Biofiltry:
Służą do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń gazowych
Gazy są pochłaniane i rozkładane przez aktywne biologiczne złoże
Zanieczyszczenie powietrza musi być przygotowane do biofiltracji przez:
usunięcie cząstek stałych i aerozoli w płuczce wstępnej
nawilżanie
Przygotowane powietrze wtłaczane jest pod złoże biologiczne o miąższości 1-1,5 m; przechodząc przez złoże ulega oczyszczeniu.
Skuteczność filtracji = ok. 95%
Materiał wykorzystywany w biofiltrach
Stosowany materiał wsadowy to: torf, drewno wrzosów, włókna kokosowe, kora drzew
Zaleta biofiltrów: bardzo wysoki stopień oczyszczania w porównaniu z innymi technologiami.
Bioskrubery:
Bioskruber (biopłuczka) składa się z kolumny, w której zanieczyszczenia gazowe absorbowane są przez ciecz.
Do bioreaktora z osadem czynnym doprowadza się ciecz z pochłoniętymi zanieczyszczeniami.
W bioreaktorze zachodzi mikrobiologiczny rozkład związków organicznych zawartych w fazie ciekłej.
Zregenerowana w ten sposób ciecz nadosadowa zwracana jest do absorbenta.
Mikroorganizmy żyjące na biofiltrach: bakterie (promieniowce)
Zastosowanie biofiltrów:
miejskie i przemysłowe oczyszczalnie ścieków,
instalacje suszenia osadów,
przemysł spożywczy,
cukrownie,
przetwórstwo mięsne i rybne,
formy hodowlane,
kompostowanie i wysypiska śmieci,
przemysł chemiczny
Zanieczyszczenia biologiczne powietrza
W Wojewódzkim Inspektoracie Ochrony Środowiska w Łodzi prowadzi się badania mikrobiologiczne powietrza.
Zakres oznaczania drobnoustrojów chorobotwórczych:
ogólna liczba bakterii,
promieniowce,
Pseudomonas fluorescens,
gronkowce hemolizujące α i β
gronkowce mannitolododatnie i mannitoloujemne,
ogólna liczba drożdży i pleśni.
Badania mikrobiologiczne powietrza w terenie i wokół obiektów uciążliwych dla środowiska (oczyszczalnie ścieków, składowiska odpadów komunalnych, itd.)
Oznaczenia drobnoustrojów chorobotwórczych:
liczba bakterii z rodziny Enterobacteriaceae,
liczba bakterii z rodzaju Staphylococcus - identyfikacja gronkowców chorobotwórczych i oportunistycznych,
liczba bakterii z rodziny Pseudomonadaceae oraz identyfikacja Pseudomonas aeruginosa),
liczebność grzybów pleśniowych i drożdży potencjalnie patogennych, toksynotwórczych i alergizujących (Sacharomyces cerevisiae, Mucor racemosus).
Interpretacja wyników badania bakteriologicznego powietrza:
Powietrze może być niezanieczyszczone, średnio i silnie zanieczyszczone.
Stopień zanieczyszczenia zależy od ilości wykrytych mikroorganizmów bakteryjnych (wow!)
Liczba drobnoustrojów w 1 m3 powietrza:
| Stopień zanieczyszczenia | Ogólna liczba bakterii mezofilnych | Liczba Pseudomonas fluorescens | Liczba gronkowców α/M+ β/M- |
|---|---|---|---|
| Niezanieczyszczone | Poniżej 1000 | Brak | Brak |
| Średnio zanieczyszczone | 1000-3000 | Do 50 | Do 25 |
| Silnie zanieczyszczone | Powyżej 3000 | Powyżej 50 | < 50 |
Interpretacja wyników badania mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza:
Powietrze pod względem wykrytych grzybów może być przeciętnie czyste, zanieczyszczone oraz może zagrażać środowisku naturalnemu człowieka.
Liczba grzybów (pleśni) w 1 m3 powietrza:
| Od 300 do 500 szt. | Przeciętnie czyste powietrze atmosferyczne, zwłaszcza w okresie późnowiosennym i wczesnowiosennym |
|---|---|
| 5000 - 10 000 szt. | Zanieczyszczenia mogące negatywnie oddziaływać na środowisko naturalne człowieka |
| > 10 000 szt. | Zanieczyszczenia zagrażające środowisku naturalnemu człowieka |
Identyfikację drobnoustrojów do gatunków przeprowadza się na podstawie:
badań 32 cech biochemicznych
analizy w systemie komputerowej bazy danych ATB Expression
obserwacji mikroskopowych z zastosowaniem specjalistycznych kluczy do oznaczania
Nowa generacja w dezynfekcji
Aparat Sterinis służy do dezynfekcji wszelkich pomieszczeń, również powierzchni ukrytych.
Stosuje się technikę suchej mgły z zastosowaniem nadtlenku wodoru.
Polecany szczególnie w miejscach użyteczności publicznej:
szpitale, laboratoria,
urzędy i instytucje,
sklepy,
wszelkiego rodzaju pojazdy - autobusy, samoloty, itd.
zakłady pracy,
hotele, restauracje,
przedszkola, szkoły, uczelnie.
Zalety:
krótki proces dezynfekcji (112 min/200 m3)
tańszy niż konwencjonalne rozwiązania,
nietoksyczny,
biodegradowalny środek,
niszczący również wirusy, w tym wirus HIV i żółtaczki.
W ograniczaniu zanieczyszczeń powietrza ważna role odgrywają pasy zieleni:
powietrze zanieczyszczone H2S i CO2 po przejściu przez 500-metrowy odcinek 20letniego lasu traci około 2/3 zawartości tych gazów w porównaniu do ich stężenie wyjściowego.
Głównym celem polityki ekologicznej państwa w zakresie ochrony atmosfery jest likwidacja zanieczyszczeń ,,u źródła” poprzez:
zmiany nośników energii, wzrost udziału energii ze źródeł odnawialnych,
stosowanie ,,czystszych’’ technologii w przemyśle
ograniczenie zużycia energii i surowców
,,Strategia rozwoju energetyki odnawialnej’’ opracowana w oparciu o Konstytucję RP zakłada, że ,,państwo zapewnia ochronę środowiska, kierując się zasadą zrównoważonego rozwoju” i przewiduje, że udział odnawialnych źródeł energii w krajowym bilansie energetycznym ma wynieść:
7,5% do roku 2010,
14% do 2020 roku.