Uniwersytet Zielonogórski

Instytut Inżynierii Środowiska

Zakład Ekologii Stosowanej

Przedmiot : Podstawy ochrony środowiska

Ćwiczenie 2: Ochrona powietrza atmosferycznego

Wykonali:

Grupa:

Zielona Góra;

Zadanie 1. Posługując się Encyklopedycznym słownikiem sozologicznym oraz dostępną literaturą wyjaśnij następujące pojęcia związane z ochroną powietrza atmosferycznego:

1. zanieczyszczenie powietrza - zanieczyszczenie to następuje w skutek wprowadzenia do niego substancji stałych, ciekłych i gazowych w ilościach, które mogą oddziaływać szkodliwie na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę, albo też powodować inne szkody w środowisku. Wyróżniamy dwa rodzaje zanieczyszczeń:

-Zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego, powstałe na skutek wybuchów wulkanów, pożarów lasów, burz piaskowych, huraganów i procesów rozkładu materii organicznej.

-Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego, związane z działalnością człowieka- pyły i gazy. Ich głównymi źródłami są: zakłady produkujące energie elektryczną i cieplna, zakłady przemysłowe, pojazdy mechaniczne, rozproszone źródła sektora komunalno-bytowego i gospodarstwa rolne.

2. emisja zanieczyszczeń - jest to ilość zanieczyszczeń jaka została wydzielona z danego źródła do atmosfery w danej jednostce czasu. (kg/h i t/rok).

3. imisja zanieczyszczeń - jest to ilość zanieczyszczeń występujących w pobliżu emitora i opadających na powierzchnię.

4. emitor - punktowe, nieruchome źródło emisji, w którym wydalenie zanieczyszczenia odbywa się z objętości o wymiarach poprzecznych znacznie mniejszych od rozpatrywanych odległości ruchu zanieczyszczeń.

5. monitoring - ustalanie wielkości emisji z poszczególnych źródeł i rodzajów zanieczyszczeń prowadzone i zbierane przez Krajowe Centrum Inwentaryzacji Emisji.

6. najwyższe dopuszczalne stężenia (NDS) - normy dopuszczalne zanieczyszczeń powietrza ustalone zostały w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 3 marca 2008 roku w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu i w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 5 grudnia 2002 roku w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu. Normy te obejmują 172 substancje określane są w µg/m³ powietrza w rozbiciu na obszary: ochrony uzdrowiskowej, parków narodowych, leśnych kompleksów promocyjnych i pozostałe oraz w rozbiciu na stężenia 30 minutowe (chwilowe), 1-godzinne, 24-godzinne (średniodobowe) i średnioroczne.

7. strefy ochronne - części obszaru uzdrowiska albo obszaru ochrony uzdrowiskowej, określone w statucie uzdrowiska, wydzielone w celu ochrony czynników leczniczych i naturalnych surowców leczniczych, walorów środowiska i urządzeń uzdrowiskowych.

Zadanie 2. Wyjaśnij i opisz na czym polega problem jeżeli jest mowa o:

1. efekcie cieplarnianym - zwany tez SZKLARNIOWYM, to zjawisko ocieplenia się klimatu Ziemi, polegające na zatrzymywaniu pewnej ilości ciepła emitowanego do atmosfery. Jest to spowodowane wzrostem zawartości gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla, freonów, metanu i podtlenku azotu. Źródłem gazów powodujących efekt cieplarniany są przede wszystkim procesy spalania paliw. Nie bez znaczenia jest również wycinanie lasów i pożary sawanny. Do powstawania efektu cieplarnianego przyczynia się również rolnictwo, gdyż jest źródłem metanu pochodzącego z uprawy ryżu i hodowli bydła.

2. dziurze ozonowej - to zjawisko ubytku ozonu w ozonosferze, związane z zanieczyszczeniem atmosfery związkami reagującymi z ozonem. Związki te to chloro- fluoropochodne węglowodorów tzw. Freony, chlorek metylu, czterochlorek węgla, bromek metylu i tlenki azotu. Związki te przy powierzchni Ziemi i w troposferze zachowują się obojętnie. Natomiast w stratosferze, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, uwalnia się atom chloru, będący katalizatorem rozpadu ozonu. W ten sposób następuje spadek koncentracji ozonu i tworzenie się dziur ozonowych. Konsekwencją zmniejszania powłoki ozonowej jest zwiększenie natężenia promieniowania ultrafioletowego, które jest zabójcze dla organizmów żywych.

3. smogu typu Los Angeles - (smog fotochemiczny, utleniający) może wystąpić od lipca do października przy temperaturze 24÷35°C, powoduje ograniczenie widoczności do 0,8÷1,6 km (powietrze ma brązowawe zabarwienie). Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycone, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają większego znaczenia.

4. smogu typu Londyńskiego - (kwaśny, "siarkawy") może wystąpić w zimie przy temperaturze -3÷5°C, powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: tlenek siarki (VI), tlenek węgla(IV), pyły. Duże znaczenie przy wytwarzaniu tego smogu mają mgły. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko.

5. kwaśnych deszczach - to opady atmosferyczne np. śniegu lub deszczu, zawierające m.in. produkty przemian tlenku azotu, dwutlenku siarki i tlenków węgla. O powstawaniu kwaśnych opadów w 70% decydują tlenki siarki, a w 30% tlenki azotu. Przyczyniają się one do zakwaszania gleby i wód powierzchniowych, wywierają szkodliwy wpływ na szatę roślinną, w tym również na lasy, będące jej ważnym składnikiem. U człowieka kwaśne opady mogą wywołać poparzenia i podrażnienia dróg oddechowych. Kwaśne opady niszczą także bezpowrotnie budowle najczęściej wykonane z wapienia i piaskowca.

Zadanie 3. Na podstawie Rozporządzenia MOŚZNiL z dnia 28 kwietnia 1998r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu Dz.U. Nr 47 poz. 281 podaj wartości dopuszczalnych stężeń substancji zanieczyszczających powietrze oraz czas ich obowiązywania:

Nazwa substancji	Dopuszczalne wartości stężeń w mikrogramach na metr sześcienny (μg/m^3) w odniesieniu do okresu
		30 min.	24 godz.	roku
Arsen Benzen Benzo(a)piren Dwutlenek azotu Dwutlenek siarki Kadm Nikiel Ołów Pył zawieszony ogółem Rtęć Tlenek węgla Akrylonitryl Arsenowodór Azbest Beryl i jego związki Chlorek winylu Chrom IV Czterochloroetylen Dwusiarczek dwumetylu Formaldehyd Kwas siarkowy Tlenek etylenu Tlenek propylenu Trójchloroetylen Ozon	0,2 20 12 500 500 0,52 230 5 350 0,7 20000 5 5 2350 0,12 12 4,6 600 5 50 200 100 100 400 150	0,05 10 5 150 125 0,22 100 2 150 0,3 5000 2 2 1000 0,05 5 2 300 2,1 20 100 30 30 150 65	0,005 2,5 1 40 30 0,005 25 0,5 75 0,04 2000 0,5 0,4 250 0,001 1 0,4 70 0,44 4 16 4,3 4,3 60 -

Zadanie 4. Posługując się Rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 30 grudnia 1997 r. w sprawie opłat za wprowadzanie substancji zanieczyszczających do powietrza (Dz. U. z dnia 31 grudnia 1997 r. Nr 162/97 poz. 1117) podaj wysokość stawek opłat za 1 kg emisji (w złotych) dla następujących substancji:

1. tlenek węgla: 0,08zł

2. tlenki azotu (w przeliczeniu na NO₂): 0,30zł

3. ditlenek siarki: 0,30zł

4. węglowodory alifatyczne i ich pochodne: 0,08zł

5. benzen i benzo(a)piren: 210zł+210zł=420zł

Zadanie 5. Na podstawie modelu skrzynki (box model) obliczyć stężenie tlenków azotu nad ulicą o szerokości l = 40 m, długości d = 1200 m, zabudowaną dwustronnie 3-5-piętrowymi blokami mieszkalnymi, którą w ciągu godziny przejeżdża n₁ = 1050 samochodów z silnikiem benzynowym i n₂ = 60 samochodów z silnikiem Diesla.

Średnia prędkość wiatru v = 5 km ∙ godz.^-1, wysokość skrzynki h = 50 m, a typowe średnie wielkości emisji zanieczyszczeń z silników samochodowych ( w gramach na 1 km przebytej drogi) należy przyjąć z tabeli poniżej:

Tabela: Średnie wielkości emisji zanieczyszczeń z silników samochodowych

(w gramach na 1 km przebytej drogi)

Zanieczyszczenie	Silnik Otto	Silnik Diesla
Tlenek węgla Tlenki azotu Węglowodory Ditlenek siarki Pył zawieszony	60,00 2,20 5,90 0,17 0,22	0,69 - 2,75 0,68 - 1,02 0,14 - 2,70 0, 47 1,28

Korzystamy ze wzoru:

C=P/v*l*h

gdzie:

P=[n₁*d*E₁]+[n₂*d*E₂]

przyjmujemy:

dla silnika Otto: E₁=2200µg/m

dla Diesla: E₂=800µg/m

Obliczenia:

C=[n₁*d*E₁]+[n₂*d*E₂] / v*l*h = [1050sam.*1200m*2200 µg/m]+

+[60sam.*1200m*800 µg/m] / 5000m/h*40m*50m =

= [(2772000000+57600000) / 10000000] µg/h = 282,96 µg/h ≈ 283 µg/h

Odp: Stężenie tlenków azotu nad ulicą o szerokości l = 40 m, długości d = 1200 m, zabudowaną dwustronnie 3-5-piętrowymi blokami mieszkalnymi, którą w ciągu godziny przejeżdża n₁ = 1050 samochodów z silnikiem benzynowym i n₂ = 60 samochodów z silnikiem Diesla gdzie prędkość wiatru wynosi = 5 km ∙ godz.^-1, wysokość skrzynki h = 50 m wynosi 283 µg/h.

Zadanie 6. Wymień alternatywne paliwa w stosunku do obecnie stosowanych. Napisz, które z nich są najkorzystniejsze pod względem ekologicznym.

W dzisiejszych czasach trudno jest o znalezienie i rozpowszechnienie nowego źródła energii zarówno w przemyśle motoryzacyjnym jak i ułatwiającego nasze codzienne bytowanie. Spowodowane jest to przez monopole koncernów paliwowych wydobywających ropę i gaz ziemny w niewyobrażalnych ilościach. Benzyna i ropa naftowa są poza tym najbardziej pożądanymi paliwami ze względu na wysoką gęstość energii jaką możemy uzyskać w procesach ich spalania (dla ropy 10,94Wh/l a dla benzyny 9,700Wh/l). Lecz kiedyś złoża jak dotąd uważane przez miliarderów za niewyczerpywalne znikną bezpowrotnie. Co wtedy? Nad tym myśli już kraj będący potęgą w światowej konsumpcji i zajmujący zawsze pierwsze miejsca w rankingach zestawiających najwyższe zużycia wszelakich produktów. Jest to mianowicie USA. Nie posiadając na swoich terenach zbyt wielkich złóż ropy naftowej są bezpośrednio uzależnieni od zagranicznych potentatów w dziedzinach importu paliw kopalnych. Dziś 55% baryłek ropy jest importowana, natomiast do 2025 ta ilość wzrośnie do 70%. Stąd tak modne jest za oceanem propagowanie ochrony klimatu, zmniejszanie ilości gazów cieplarnianych. Dzięki temu rząd pragnie zaoszczędzić na imporcie ropy i przesunąć termin w którym zasoby ropy naftowej dla USA będą uzależnione tylko i wyłącznie od zagranicznych koncernów. Więc jak zwykle wszystko opiera się tylko i wyłącznie na magicznej sile pieniędzy, lecz w rezultacie pozwoli uratować planetę.

Na wypadek, kiedy już nie będziemy mogli korzystać z dobrodziejstw ropy i gazu stworzone zostały już następujące alternatywy:

- E85 - mieszanka bioetanolu w 85% i benzyny w 15%; jest ona najpotężniejszą z wytworzonych mieszanek - daje w sumie 107 oktanów, zwiększa moc silnika o 20% a moment obrotowy o 15%; niestety zawsze musi być jakieś „ale” - jej wejście na rynek jest zbyt kosztowne poprzez brak stacji paliw przystosowanych do jej sprzedaży i zbyt małej ilości samochodów, których silnik byłby do niej przystosowany; jednak zaczyna ona wchodzić do sprzedaży w Wielkiej Brytanii w sieci stacji paliw przy jednej z sieci supermarketów,

- CNG - także nie rozpowszechnione źródło energii; zasilana jest nim Honda Civic GX,
a polega to na „podłączeniu” jej do domowej sieci gazowej dzięki specjalnemu
kompresorowi Phill; taki samochód nie zużywa ani grama benzyny a takie podłączanie jest o wiele tańsze niż zwykłe tankowanie na stacji; ma niestety wady-na jednym zasilaniu przejedzie tylko 270km aby przez kolejne 16 godzin czekać na jego załadowanie,

- Kilka rodzajów paliwa w jednym silniku - tak działa Siena 1,4 Tetrafuel; korzysta tu z energii spalania gazu, benzyny, E100 i gazozolu (20% alkoholu i 80% benzyny); nie jest to dobre rozwiązanie, ponieważ zużywa w dalszym ciągu paliwa kopalne, a nie do tego dążymy; zaletą jest to, że może zużywać każdy z podanych rodzajów paliwa pomagając nam zaoszczędzić gdy cena któregoś z nich jest oszałamiająca zawsze możemy zatankować „najtańsze”,

- LPG - instalacje gazowe montowane są teraz masowo w samochodach benzynowych, lecz nigdy w seryjnych pojazdach; montaż takiej instalacji zwraca się często po co najmniej 2 latach od jej założenia w samochodzie,

- GTL, CTL, BTL - syntetyczne paliwa wyprodukowane odpowiednio z gazu, węgla lub biomasy; przy czym BTL to technologia z lat 30 XX w. najlepsza spośród trójki - wydziela o 90% mniej gazów cieplarnianych do atmosfery,

- prąd - innowacyjnym osiągnięciem było wyprodukowanie pierwszej seryjnej wersji samochodu na prąd; w Wielkiej Brytanii prym wiedzie malutki G-Wiz, który niestety nie oszukując się, jest do niczego przy cenie dochodzącej do 6000 funtów; osiągnięciem amerykańskich inżynierów jest Tesla Roadster - sportowy samochód napędzany przez około 6000 baterii litowo - jonowych o zasięgu jazdy do 230km; zaletą takich innowacji jest cicha i spokojna jazda (w przypadku Tesli bardzo szybka i żwawa) ale też najniższe jak do tej pory wydzielanie gazów cieplarnianych-ładując przez 8 godzin baterie Tesli zużywamy jedynie 63g CO₂/km mając tę świadomość, że prąd musiał powstać niestety także kosztem naszego środowiska naturalnego,

- hybrydy - najpopularniejszy jak do tej pory rodzaj napędu we współczesnych samochodach; pozwala on na zmniejszenie zużycia benzyny do minimum; zawsze najwięcej benzyny spalamy w trakcie jazdy miejskiej; napęd hybrydowy został zaprojektowany tak, że w trakcie jazdy nie przekraczającej określonej granicy prędkościowej samochód jest zasilany przez prąd, natomiast przy szybszej i dynamiczniejszej jeździe włączany jest w tym wypadku napęd benzynowy,

- kolektory słoneczne - coraz częściej montowane także i w zwykłych gospodarstwach domowych pełniące w nich rolę podgrzewaczy wody wodociągowej i ogrzewaniu mieszkania przy czym zaoszczędzi się na prądzie i rachunkach za ciepłą wodę i ogrzewanie,

- wodór - coraz częściej mówi się o nim jako o paliwie przyszłości mającym napędzać współczesne samochody; na razie budowane są tylko kosztujące niebagatelne sumy prototypy, które miałyby być najbardziej sprzyjającymi środowisku ze wszystkich do tej pory stworzonymi,

- energia pochodząca z ludzkiego ciała - także można ją zgromadzić w odpowiednio do tego przystosowanych urządzeniach; pracuje się nad urządzeniami mającymi gromadzić energię jaką wydzielają z siebie sportowcy, urządzenia takie są już montowane w obcasach (do ładowania baterii), w zegarkach gdzie zamieniają energię kinetyczną machającej ręki na napędzanie mechanizmów i gromadząc ją w odpowiednio do tego przystosowanej baterii; NASA opracowuje także ubrania, które miałyby gromadzić energię zarówno pochodzącą z promieni słonecznych jak i z pracy wykonywanej przez ludzkie ciało; takie innowacje testuje już amerykańska armia; jest to najlepsza i najczystsza energia dla nas i naszego środowiska.

Człowiek kiedyś zostanie zmuszony do odnalezienia nowego źródła taniej i czystej energii. Wszystko idzie ku dobremu, bo jesteśmy już o krok od odnalezienia czystego jej źródła, które będzie napędzało maszyny bez jej daremnych strat. Przede wszystkim musi być to energia, która pozwoli na spokojne samooczyszczenie się środowiska nie dorzucając do niego substancji z którymi nie będzie sobie mogło poradzić. Jesteśmy już o krok od jej odnalezienia. Przyszłość pokaże.

Zadanie 7. Napisz jakie skutki i straty może powodować zanieczyszczenie atmosfery oraz w jaki sposób można zapobiegać tego rodzaju zanieczyszczeniom.

Zanieczyszczenie atmosfery powoduje niewyobrażalne niszczące skutki dla całej planety. Pierwsze dość znane hasło to kwaśne deszcze powodujące zakwaszanie gleby, obumieranie roślinności i nieodwracalne zmiany w biosferze. Powstający wówczas z tlenku siarki (VI) - kwas siarkowy (VI) niszczy każdą żywą tkankę jaką napotka na swojej drodze. Stąd zniszczone hektary lasów rosnących przy hutach, fabrykach i elektrociepłowniach za czasów, kiedy jeszcze nie stosowano odpowiednich filtrów wyłapujących szkodliwe tlenki z kominów. Kolejne zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka jest zanieczyszczenie powietrza nad ośrodkami miejskimi tworzące smog. Utrzymuje się on w powietrzu przez kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt godzin a czasami jest on nieodłączną częścią krajobrazu wielkich miast. Jest on szczególnie niebezpieczny dla dróg oddechowych ale także i skóry. Wydobywające się z rur wydechowych tlenki mają działanie rakotwórcze. Cierpi na tym zarówno układ oddechowy (choroby płuc, częstsze anginy, zapalenia górnych dróg oddechowych) jak i także skóra która jest jak gąbka - wchłania wszystko co jest tylko w jej zasiągu. Dzięki temu czujemy się ospali, skóra traci swój blask, szybciej pojawiają się zmarszczki, jesteśmy bardziej narażeni na powstanie czerniaka. W takim powietrzu szybciej się męczymy, tracimy koncentrację.

Kolejnym poważnym skutkiem zanieczyszczeń powietrza jest powstanie dziury ozonowej. Wydostające się do atmosfery freony niszczą warstwę ozonową przez to, że chlor występujący we freonach rozbija trójatomową cząsteczkę tlenu. Dzięki temu tracimy najważniejszą ochronę dla nas ludzi przed bardzo szkodliwym promieniowaniem UV. Skutkiem przebywania pod ostrzałem tego śmiertelnego promieniowania jest rak skóry.

Zapobiec powstawaniu zanieczyszczeń powietrza możemy na różne sposoby. W państwach rozwiniętych gospodarczo rząd oferuje swoim obywatelom szczególne warunki przy zakupie samochodów hybrydowych bądź tych o zmniejszonym zużyciu paliwa. Zwalnia z opłat autostradowych, zmniejsza koszty rejestracji pojazdu, rezygnuje z podatku drogowego dla takiej osoby, oferuje darmowe parkingi, odpisy podatkowe, dofinansowania zakupu pojazdu.

Poza tym upublicznia się dane o emisji CO₂ i o podziale na strefy energochłonności. W Polsce takie informacje odnajdziemy w Rozporządzeniu Prezesa Rady Ministrów z dnia
29 kwietnia 2004r. w sprawie zestawień istotnych z punktu widzenia ochrony środowiska. Coraz częściej rząd stara się o jak najbardziej ekologiczne produkowanie energii. Powstaje coraz więcej elektrowni wiatrowych, wodnych, jądrowych, ogranicza ruch miejski przez wprowadzanie opłat za wjazd do centrum miasta, oferuje atrakcyjne ceny biletów komunikacji miejskiej, tworzy coraz więcej miejsc zieleni. Jest to temat często wykorzystywany w programach wyborczych. Dzięki temu ludzie mogą liczyć na poprawę warunków swojego życia i mieć nadzieję na to, ze będą mogli oddychać kiedyś czystym powietrzem.

BIBLIOGRAFIA:

1. Bartkowski Tadeusz „Kształtowanie i ochrona środowiska”

2. Bernaciak Arnold „Ochrona środowiska w praktyce”

3. Dojlido Jan „Technologie ochrony środowiska”

4. Łękawa Agnieszka „Repetytorium maturzysty - geografia”

5. Pyłka-Gutowska Ewa „Ekologia z ochroną środowiska”

6. Rozporządzenie MOŚZNiL z dnia 28 kwietna 1998r./2008r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu Dz. U. Nr 47 poz. 281

7. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30 grudnia 1997r. w sprawie opłat za wprowadzenie substancji zanieczyszczających do powietrza Dz. U. Nr 162/97 poz. 1117

6

---