3 . Ochrona atmosfery – główne zanieczyszczenia powietrza

atmosferycznego i efekt cieplarniany

Ochrona powietrza należy do najistotniejszych zadań instytucji zajmujących się ochroną środowiska ze względu na wysokie oddziaływanie atmosfery na inne elementy przyrodnicze tj. glebę, szatę roślinną ,wodę, oraz na zdrowie człowieka.

Zanieczyszczenia powietrza są główną przyczyną zagrożeń środowiska.
Zanieczyszczenie powietrza jest to stan, w którym ilość w powietrzu substancji stałych, ciekłych lub gazowych przekracza średnią ich zawartość w czystym powietrzu atmosferycznym.

1 Źródła zanieczyszczeń powietrza
a) naturalne : wybuchy wulkanów (gazy , dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, i inne) pożary lasów, stepów; cząsteczki gleb i skał unoszonych przez wiatr; rozkład cząstków organicznych ;pyłki kwiatowe; bakterie, drobnoustroje
b) antropogeniczne (sztuczne) : przemysł (zwłaszcza wydobywczy, chemiczny, spożywczy, papierniczy, rafineryjny); komunikacja ;rolnictwo ;gospodarka komunalna

2. Rodzaje zanieczyszczeń powietrza
a) Stałe: pyły, sadze, nawozy

b) Ciekłe: środki ochrony roślin (pestycydy )
c) Gazowe: dwutlenki siarki, dwutlenek węgla, tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory, metan..

Efekt cieplarniany, inaczej szklarniowy - powodowany jest zachwianiem stanu równowagi między energią słoneczną ogrzewającą Ziemię a promieniowaniem podczerwonym wysyłanym przez nagrzaną powierzchnię Ziemi, spowodowanym nadmierną emisją tak zwanych gazów cieplarnianych, np.: CO2, ozonu, freonu, CH4

Wyniku tego procesu może nastąpic ocieplenie klimatu i topnienie lodowców, co może spowodować podniesienie wód oceanów o .

CO2-W powstawaniu efektu cieplarnianego najważniejszą rolę odgrywa dwutlenek węgla, którego udział wynosi 50%. Tak wysoki udział CO₂ w efekcie cieplarnianym, mimo najmniejszej efektywności pochłaniania promieniowania podczerwonego jest możliwy dzięki jego wysokiej zawartości w atmosferze - ok. 0,03% (zaw. objętościowa).
(CH₄) - 18%. Gaz ten powstaje i jest emitowany do atmosfery w wyniku licznych reakcji beztlenowego rozkładu szczątków roślin i zwierząt oraz beztlenowego rozkładu odchodów zwierzęcych. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, dlatego też jego znaczne ilości są uwalniane do atmosfery wraz z wydobywanym węglem kamiennym i ropą naftową.
Freony,- przeciwieństwie do pozostałych gazów, nie powstają w sposób naturalny. Powstają one jedynie w wyniku reakcji chemicznych i stosowane są w chłodnictwie oraz ( coraz rzadziej) do produkcji aerozoli. Freony są szczególnie niebezpiecznymi gazami, nie tylko ze względu na bardzo małą aktywność chemiczną, czego skutkiem jest duża trwałość.. Należy także zauważyć, że freony powodują rozkład ozonu (O₃) na tlen (O₂), czego skutkiem jest powstanie tzw. dziury ozonowej.
ozon - w powstawaniu efektu cieplarnianego wynosi 12%. Powstaje w sposób naturalny - z tlenu pod wpływem wyładowań atmosferycznych lub promieniowania ultrafioletowego
Najmniejszą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego odgrywają:

tlenki azotu - 6%. Do środowiska dostają się głównie ze spalinami samochodów oraz razem z azotowymi nawozami sztucznymi. Najbardziej efektywnym tlenkiem jest N₂O (150 razy efektywniejszy od dwutlenku węgla), jednak jego zawartość w atmosferze jest równa ok. 10-6%.

Pyły - Spośród wielu gałęzi przemysłu za szczególnie pyłotwórczy uchodzi przemysł cementowy, źródłem pyłów jest także przemysł chemiczny, metalurgiczny i energetyczny. Najwięcej pyłów emitują elektrownie i kotłownie i ich udział w zapyleniu kraju szacuje się na 46%. Wiąże się to ze spalaniem paliw stałych. W sumie ze spalania węgla w naszym kraju powstaje w ciągu roku około 4-5 milionów ton zanieczyszczeń stałych. Pyły emitowane przez zakłady przemysłu metalurgicznego należą przede wszystkim cząstki zawierające arsenu, ołowiu manganu, kadmu, selenu, miedzi, fluoru itp.

Gazy - Spośród gazów emitowanych w przestrzeń wydostaje się dwutlenek węgla, który wytwarza się przy wszystkich procesach spalania. Dwutlenek węgla jest bezbarwnym i bezwonnym stałym składnikiem powietrza. Powstaje w wyniku całkowitego spalania węgla oraz podczas oddychania organizmów. Rośliny wykorzystują go w procesie fotosyntezy do produkcji związków organicznych. Dla ludzi jest szkodliwy dopiero w większym stężeniu. Działa na materiały budowlane zawierające węglany i przyczynia się do mniejszej ich trwałości.

Tlenek węgla, ( CO), zwany też czadem, to bezbarwny i bezwonny gaz powstający w dużych ilościach przy niecałkowitym spalaniu węgla i innych paliw w silnikach spalinowych i piecach oraz w trakcie wytopu surówki w wielkich piecach. Z tych względów najwięcej gromadzi się go w dużych miastach, o nasilonym ruchu samochodowym, w okręgach przemysłowych, zwłaszcza hutniczych.

Tlenki azotu ( NO) tworzą się przy spalaniu paliw w wysokich temperaturach, a więc głównie w elektrowniach, dużych ciepłowniach, silnikach samochodowych i samolotowych. Zwiększenie ilości tlenków azotu w atmosferze powodują też fabryki nawozów azotowych oraz samo stosowanie tych nawozów w rolnictwie.

Dwutlenek siarki SO2- Gaz ten dostaje się do atmosfery w wyniku spalania ogromnych ilości paliw zawierających siarkę lub jej związki. Technika nie opracowała jeszcze metody generalnego odsiarczania paliw. Przykładowo jedna elektrociepłownia o mocy zainstalowanej 100 MW emituje rocznie do atmosfery około 12 000 ton S02. 40% dwutlenku siarki pochodzi ze spalin samochodowych. W atmosferze dwutlenek siarki łączy się z wodą, przez co zatruwa wszystkie organizmy żywe.

43. Podstawowe formy energii odpadowej – recykling energetyczny

Recykling energetyczny zwany też odzyskiem energii jest to proces, w którym odzyskuje się w części energię zużytą na wytworzenie wyrobów i towarów, usuniętych po zużyciu na wysypisko, w tym także odpadów opakowaniowych.
Recykling energetyczny obejmuje nie tylko spalanie odpadów, lecz także wytwarzanie z odpadów paliw stałych, ciekłych i gazowych oraz przetwarzanie ich na materiały termoizolacyjne.

Energie możemy uzyskać z:
- odpadów organicznych
- gazów unoszących się nad wysypiskami
- ścieków
- biomasy
- spalania odpadów

Energia z odpadów organicznych- energię biogazu uzyskujemy z odchodów zwierzęcych do produkcji ciepła. W procesach fermentacji odpadów biologicznych wytwarza się gaz, który jest wykorzystywany w gospodarstwach i przedsiębiorstwach rolniczych. Zamiast bezproduktywnie spalać biogaz powstający w procesie kompostowania odpadów, można go wykorzystać jako paliwo dla silników gazowych stosowanych w układach wytwarzania energii elektrycznej.

Energia uzyskana z wysypisk -składowisko odpadów komunalnych może stać się źródłem taniej energii odnawialnej - gazu wysypiskowego. Rozkład substancji organicznych przez mikroorganizmy rozpoczyna się w kilka miesięcy po złożeniu odpadów na wysypisku śmieci.
Gaz wydzielający się w sposób niekontrolowany utrudnia i przeciwdziała systematycznej i szybkiej rekultywacji wysypiska.
Aby przyspieszyć rekultywację i zapobiec unoszeniu się gazów nad terenem wysypiska, powstawaniu nieprzyjemnych zapachów oraz niekontrolowanym samozapłonom gaz powinien być zbierany i odprowadzany. Gaz ten uzyskiwany jest w zasadzie za darmo, a jego wykorzystanie w układzie wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w istotny sposób zwiększa zyskowność wysypiska.

Energia z oczyszczalni ścieków

Zastosowanie zestawów odzysku i przerobu biogazu w oczyszczalniach ścieków jest jedną z najbardziej ekonomicznych metod pozyskiwania energii, gdyż gaz ze ścieków jako produkt uboczny najczęściej jest bezproduktywnie spalany.

Osady kanalizacyjne są produktami odpadowymi powstającymi w procesie mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania, na końcu którego ulegają wysuszeniu. Wysuszony osad jest przekazywany do zbiornika fermentacyjnego, gdzie następuje proces beztlenowej fermentacji, w efekcie którego uwalnia się biogaz zawierający metan. Odgazowane osady kanalizacyjne są usuwane ze zbiornika fermentacyjnego, chwilowo składowane, wysuszane i kompostowane, a następnie przekazywane na odpowiednie cele np. jako nawóz dla rolnictwa.

Produkt końcowy w postaci biogazu składa się z:

· 50-60% metanu (CH4)

· 30-40% dwutlenku węgla (CO2)

Biomasa - ogólną masę materii organicznej, zawartej w organizmach zwierzęcych i roślinnych w danym siedlisku. Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Podlega ona przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy, lub spalanie produktów jej rozkładu. Spalanie odbywa się w kotłach, w celu uzyskania energii cieplnej, która może być ewentualnie dalej przetworzona na energię elektryczną.

Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również poprzez:

- niezupełne spalanie biomasy,

-gaz (głównie wodór i tlenek węgla)

- wyniku fermentacji biomasy otrzymuje się biogaz, metanol, etanol i inne.

Spalanie odpadów- Termiczna utylizacja odpadów komunalnych jest pojęciem bardzo szerokim obejmującym procesy bezpośredniego spalania w celu pozyskania energii elektrycznej i energii cieplnej, jak również procesy przygotowania i spalania paliwa wydzielonego z odpadów jako paliwo alternatywne, które z powodzeniem zastępuje pierwotne nośniki energii. W procesach termicznej przeróbki odpadów stosowane są klasyczne procesy:

- spalanie na ruszcie,

- spalanie w warstwie fluidalnej,

- spalanie w piecu cementowym.

2. Efekt cieplarniany:

Energia słoneczna powoduje nagrzewanie się powierzchni Ziemi, która następnie wypromieniowuje otrzymane ciepło w postaci promieniowania długofalowego(podczerwonego).Niektóre gazy zawarte w atmosferze absorbują długofalowe wypromieniowywanie Ziemi, kierując je z powrotem do jej powierzchni i ogrzewając w ten sposób dolna atmosferę i podłoże. Gazy te nazywamy cieplarnianymi, a zachodzące zjawisko EFEKTEM CIEPLARNIANYM. Efekt ten powoduje wzrost temperatury planety, w tym i Ziemi. Gazy cieplarniane ograniczają promieniowanie cieplne powierzchni Ziemi i dolnych warstw atmosfery do przestrzeni kosmicznej.