1.Budowa i skład atmosfery. Pod względem ilościowym głównymi składnikami atmosfery są:N2-78,08%,O2-20,94%,Ar-0,93%.Sumaryczny udział pozostałych składników wynosi zatem zaledwie ok. 0,04% objętości. Dane te dotyczą powietrza suchego. W warstwie przyziemnej atmosfera zawiera zwykle ok. 1-3% pary wodnej. Budowa atmosfery:1.troposfera-jej grubość zależy od szerokości geograficznej 9-19 km. W tej warstwie zawarta jest praktycznie cała ilość pary wodnej, w jej obrębie zachodzi większość istotnych zjawisk meteorologicznych kształtujących życie na Ziemi.2.tropopuza-1-2km.,zanik gradientu temp. 3.stratosfera-znikome ilości wody oraz zwiększona ilość ozonu 4.ozonosfera 5.stratopauza 6.mezosfera 7.mezopauza 8.termosfera

2.Rola atmosfery: jest źródłem tlenu dla organizmów żywych, jest źródłem azotu i di tlenku węgla dla roślin, stanowi płaszcz ochronny przed szkodliwymi promieniowaniem z kosmosu, stabilizuje warunki termiczne na Ziemi, jest ośrodkiem krążenia wody (5)

3.Rola pary wodnej w atmosferze. Parowanie wody łączy się z pochłanianiem znacznych ilości ciepła, co łagodzi efekt nagrzewania się powierzchni Ziemi i tym samym dolnych warstw troposfery, od promieniowania słonecznego. W czasie kondensacji para oddaje ciepło, co z kolei łagodzi efekt wychładzania wyższych partii troposfery. Para wodna ma zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego, co jest główną przyczyną powstawania efektu cieplarnianego. Ten efekt jest ważny dla kształtowania się warunków termicznych przy powierzchni Ziemi. Cząsteczki wody są silnie polarne, przez co wskazują dużą aktywność chemiczną. Wskutek tego wiele zanieczyszczeń atmosfery nabiera większej agresywności. Opady są również czynnikiem oczyszczającym powietrze.

4.Rola CO2 w atmosferze. Powstaje podczas wszelkich procesów spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, a także w procesie oddychania organizmów żywych. Dwutlenek węgla w atmosferze nie stanowi bezpośredniej groźby pod warunkiem, że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej, spowodowane nadmierną jego emisją do atmosfery. Dwutlenek węgla - oprócz roli naturalnej izolacji termicznej - spełnia w przyrodzie również niezwykle ważną rolę jako materiał do budowy substancji organicznej roślin. Jest on podstawowym źródłem węgla pobieranego przez rośliny w procesie fotosyntezy. Ditlenek węgla jest również ważnym gazem cieplarnianym

5.Rola O2 w atmosferze. Jest on uważany za najważniejszy składnik atmosfery, niezbędny ludziom i zwierzętom do życia. Organizmy żywe przyswajają tlen podczas oddychania i zużywają go do tzw. Spalania materii organicznej, co jest dla nich źródłem energii. Tlen bierze udział w procesie oczyszczania atmosfery np. z gazami wulkanicznymi. Bardziej złożone związki organiczne są utleniane w atmosferze w wyniku skomplikowanych reakcji. Ilość tlenu w atmosferze jest praktycznie niezmienna, ten stan jest możliwy dzięki ciągłe odtwarzanie tlenu w procesie fotosyntezy.

6.Azot i jego związki w atmosferze. Większość tlenków azotu wykazuje znaczną reaktywność chemiczną. W atmosferze ulegają one licznym przemianom. Początkiem procesu jest jednak reakcja tworzenia tlenku azotu podczas wyładowań atmosferycznych N2+O2=2NO. Głównym cyklem przemian tlenków azotu,w którym bierze udział ozon jest tzw. Cykl fotolityczny ditlenku azotu. Tworzą go następujący łańcuch reakcji: NO2+hv=NO+O, O+O2+M=O3+M, NO+O3=NO2+O2. Istotną funkcją cyklu fotolitycznego jest pochłanianie resztek promieniowania ultrafioletowego docierającego do troposfery, tzw. Ultrafioletu-A. Tlenek diazotu jest najtrwalszym tlenowym połączeniem azotu i dzięki temu może dyfundować aż do troposfery, gdzie przyczynia się do niszczenia warstwy ozonowej. W naturalnym składzie powietrza występuje również amoniak .Ze względu na dobrą rozpuszczalność w wodzie jest on łatwo wymywany z powietrza przez opady, a ponadto może się łączyć z obecnymi w powietrzu tzw. Tlenkami kwaśnymi

7 Ozon, ozonosfera i jej rola

Ozon, tritlen (O₃) - jedna z odmian alotropowych tlenu, posiadające silne własności aseptyczne i toksyczne. Stosowany jest przy wyjaławianiu wody oraz pełni ważną rolę w pochłanianiu części promieniowania ultrafioletowego dochodzącego ze Słońca do Ziemi

Ozonosfera (warstwa ozonowa, powłoka ozonowa) - warstwa zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje się na wysokości ok. 20-50 km nad Ziemią. Główna warstwa ozonu znajduje się 25-30 km nad poziomem morza.

Rola ozonosfery

Ozonosfera jest warstwą ochronną bardzo ważną dla życia na Ziemi. Chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym, które jest szkodliwe dla organizmów żywych. Dzięki niej jest możliwe życie na lądzie.

Ozonosfera przyczynia się do wzrostu temperatury w warstwie stratosfery, ponieważ ozon pochłania promieniowanie nadfioletowe

8 Mechanizmy pochłaniania UV w atmosferze

Najwcześniej w atmosferze pochłaniane są promieniowania o najwyższym ładunku energetycznym (Ultrafiolet UV-C) Ma on długość fali <λ< 243 nm, czynnikiem pochłaniającym jest tlen atomowy(O₂)

O₂ + hv(λ<243nm)→ O + O

Cząsteczka tlenu pochłania ultrafiolet C, zostaje rozbita i powstają dwa atomy tlenu. Atomy tlenu dyfundują do stratosfery i tam jest większe prawdopodobieństwo zderzenia.

O + O₂ + M→ O₃ + M

układ silnie energetyczny. Ciało M odbiera nadmiar energii żeby mógł powstać ozon. Ozon w ozonosferze wykorzystuje ultrafiolet B:

O₃ + hv(243<λ <315) → O* + O₂

*atom tlenu w stanie wzbudzonym

Jeśli rozpad następuje pod wpływem promieniowania o długości fali 315< λ 1200 to powstaje atom tlenu w stanie nie wzbudzonym

O₃ + hv(315<λ <1200) → O + O₂

9 Inwentaryzacja emisji zanieczyszczeń atmosfery, metody i cele

Inwentaryzacji poddaje się emisję antropogeniczną, czyli taką która jest efektem działalności gospodarczej człowieka.

Inwentaryzacje prowadzi się w cyklach różnych dla określonego obszaru. Można ją przeprowadzić w skali państwa gospodarstwa lub miasta.

Wielkość emisji jest określana na podstawie

- pomiarów emisji ze źródeł podstawowych

- wskaźników emisji

- danych statystycznych(zużycie paliwa, nawozów sztucznych)

Celem inwentaryzacji jest:

- określenie wielkości emisji i ocena ich wpływu na atmosfere

- określenie sektorów o największej emisji danego zanieczyszczenia

- oszacowanie kosztów i zysków z działalności(przedsięwzięcia) w celu uzyskania redukcji emisji

- formułowanie celów praktyki gospodarczej i ekologicznej

- informacja dla polityków i społeczeństwa

10 Emisja głównych zanieczyszczeń w Polsce

Do najważniejszych zanieczyszczeń powietrza należą [12]: pyły, popioły lotne, sadza , stałe związki organiczne, azbest, pestycydy, gazy, tlenki siarki, azotu i węgla, węglowodory, ozon, radon i fluor. Zanieczyszczenia biologiczne to: mikroorganizmy wraz z ich produktami oraz makroorganizmy, np. grzyby.

Zanieczyszczenia powietrza - W zależności od ich stanu skupienia rozróżniamy:

- pyłowe- układy dwufazowe

Faza rozproszona- ziarna ciał stałych do 300 μm, pyły o wielkości ziaren do 10 μm - frakcja zawieszona

- gazowe- stan gazów lub par czyli rozproszenie molekularne

Unos-zjawisko powstawania zanieczyszczeń atmosfery

(kg/s; kg/h) (m3/s;m3/h)

Emisja-przenikanie zanieczyszczeń do atmosfery, może być równa bądź mniejsza od unosu

Imisja- skutki emisji-występowanie zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym.

12. Przemiany związków azotu:

Ma on zdolności do występowania na wielu stopniach utlenienia i dlatego może tworzyć liczne połączenia z tlenem. Jego związki mają wpływ na stan czystości atmosfery NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₄, N₂O₅, NO₃ oraz w postaci kwasów HNO₂, HNO₃. Ciąg reakcji: 1)N₂+O₃NO₃+O₂ 2) NO₃+NO₂N₂O₅ 3) N₂O₅+H₂O2HNO₃ . Kwas azotowy jest usuwany z atmosfery przez opady. Tlenki azotu są także czynnikiem stymulującym większość przemian chemicznych. Kwas azotowy rozpuszczony w wodzie trafia do gleby i wód w postaci kwaśnych deszczów.

2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2

13. Smog fotochemiczny:

Najprostszym węglowodorem stanowiącym zanieczyszczenie powietrza jest metan (CH4) - związek bardzo trwały. Reakcją, dzięki której dochodzi do eliminowania metanu jest jego reakcja z agresywnym rodnikiem hydroksylowym HO. Pozostałe lotne organiczne zanieczyszczenia powietrza wykazują znacznie większą reaktywność, określa się je LZO. Są one podatne na reakcje z pierwotnymi produktami procesów fotochemicznych, a dopiero w ich wyniku powstają związki posiadające właściwości utleniające.

Sytuację w której występuje duże nagromadzenie w powietrzu produktów utleniania LZO określa się jako smog fotochemiczny typowy dla dużych aglomeracji miejskich. Powstaje w skutek emisji do atmosfery węglowodorów i tlenków azotu w warunkach dużego nasłonecznienia. Jego tworzeniu sprzyja bezwietrzna pogoda i występujące inwersje temperatur. Stężenie tych składników podlega dobowym zmianom. Zanieczyszczenia smogu wpływają niekorzystnie na ludzi, zwierzęta i rośliny.

14.Kwaśne deszcze - opady atmosferyczne, o odczynie kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, takimi jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw, produkcji przemysłowej, wybuchów wulkanów, wyładowań atmosferycznych i innych czynników naturalnych. Kwaśne deszcze wpływają na roślinność. Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze, w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym. Kwaśne deszcze powodują również uszkodzenia różnych budynków, pomników i zabytków, ponieważ wymywają wapń, który najczęściej występuje w materiałach, z których powstają budowle. Jedynym pełnym rozwiązaniem problemu zakwaszenia jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw.

15. Efekt cieplarniany: głównym czynnikiem wywołującym efekt jest para wodna. CO2, CH4 i N2O należą do czołowych gazów cieplarnianych pochodzenia naturalnego i antropogenicznego zarazem. Wzrost średnich temperatur atmosfery jest rzędu 0,3 do 0,6K w ostatnim stuleciu. Dwukrotne zwiększenie stężenia CO2 mogłoby zwiększyć temp. atmosfery od 1,7 do 5,3K. Wszystkie modele przewidują przyrost temp. powietrza w strefach polarnych, co spowoduje topienie lodowców podniesie linie brzegowe mórz i oceanów(strata wielu terenów uprawnych). Zwiększeni e temp. klimatu to narażenie na epidemie chorób tropikalnych. Efektom można zapobiec przez ograniczenie używania paliwa czyli ograniczyć emisję procesów spalania(SO2, NOx, pyły). Efekt cieplarniany jest w sumie efektem pozytywnym, ponieważ gdyby nie podnoszące się temp. powietrza mogłaby w Polsce panować wielka zmarzlina.

16. Niszczenie ozonosfery, dziura ozonowa: ubytek 1% ozonu w stratosferze sprawia, że ilość promieniowania UV-B docierającego do Ziemi zwiększa się 2x. Powoduje to zwiększenie zachorowalności na raka skóry i choroby oczu np. raka siatkówki oka. Jedną z przyczyn rozpadu ozonu jest reakcja z tlenkiem azotu : O3+NO->NO2+O2. Ale główną przyczyną rozkładu ozonu jest emisja freonów i halonów. Freony to związki C, Cl, F a halony +Br-. Niska temp. wrzenia i wysokie ciepło właściwe znalazły zastosowanie w technice chłodniczej . Są niepalne, nietoksyczne, nie rozkładają się w troposferze. Są stosowane jako rozpuszczalniki oraz środki pomocnicze do produkcji aerozoli. Halony jako środki gaśnicy. Docierają do stratosfery, czas ich wędrówki to ok. 20 lat. Wydzielający się przy fotolitycznym rozpadzie freonów chlor wchodzi w reakcję z ozonem: Cl+O3->ClO+O2 powstały tlenek chloru może wejść w reakcję z tlenem: ClO+O->Cl+O2 . W wyniku tych reakcji powstaje atom chloru(jest to połączenia trwałe, nie reaguje z ozonem). Cykl ten może się powtórzyć kilkadziesiąt razy zanim zostanie przerwany. Zwiększenie stężenia chloru przejawia się nasilonym ubytkiem ozonu czyli powiększeniu „dziury ozonowej”. Jednym ze sposobów zmniejszenia dziury jest stosowanie zamiast freonów związków o podobnym składzie zawierających jednak tylko 1 atom wodoru w cząsteczce (pseudofreony). Sprawia to, że taki związek jest mniej trwały i ulega rozkładowi w troposferze.

17. Pomiary zapylenia gazów spalinowych: stopień zapylenia atmosfery może być określany pośrednio przez pomiary wielkości opadu pyłu. Do tego celu stosuje się proste urządzenia np. odpowiednio zamontowane leje i słoje wystawione w punktach pomiarowych na otwartej przestrzeni, w które zbiera się opadający pył. Czas ekspozycji to ok. 1 m-c. Ostatni pomiar wykonujemy metodą wagową. Inna metoda polega na bezpośrednim stwierdzeniu zawartości pyłu. Prostym i łatwym sposobem jest zastosowanie filtrów mierniczych. Dla uzyskania wystarczającej dokładności oznaczania ilość wydzielonego na sączku pyłu powinna być > 30mg.

18.Manualne metody analizy zanieczyszczeń gazowych. Najpierw należy pobrać próbkę, którą następnie poddajemy analizie w laboratorium. Stosowane w tym wypadku metody analityczne dzielimy ogólnie na klasyczne metody chemiczne oraz instrumentalne. Rozróżniamy dwie główne metody poboru:

-izolacyjną-stosujemy przy wystarczająco dużych stężeniach zanieczyszczeń w analizowanych gazach. Próbkę pobiera się do pojemnika, np. pipety gazowej, butli szklanej worka z tworzywa sztucznego. Próbki gazów można pobierać dwojako-metodą próżniową albo przepływową.

-aspiracyjną-stosujemy zwykle wtedy, gdy stężenie oznaczonego składnika w analizowanym gazie jest małe. Polega ona na przepuszczeniu określonej ilości analizowanego gazu przez odpowiednio dobrany sorbent. Wykorzystuje się tutaj zjawisko absorpcji.

19. Pomiary prędkości przepływu gazów: Poziomy ruch mas powietrza to wiatr i charakteryzujemy go prędkością oraz kierunkiem. Dane te dotyczą wartości średnich. Prędkość wiatru ma swój bieg dobowy oraz roczny. W cyklu dziennym największe prędkości są osiągane między 14a15, natomiast w rocznych-zimą.Wartości wiatru są znane z bezpośrednich pomiarów meteorologicznych i odnoszą się do wysokości, na której pomiary zostały wykonane (anemometrycznej). Prędkości na innych wysokościach możemy obliczać np. z reguły Hollanda u_z=u_a(z/z_a)^m gdzie: u_a-prędkość wiatru na wysokości anemometrycznej, z_a-wysokość anemometryczna, z-wysokość obliczeniowa, m-współczynnik meteorologiczny. Duży wpływ ma wartość m- im mniejsza tym bardziej chwiejna równowaga. W opracowaniach klimatologicznych wiatry dzieli się następująco: cisza (0m/s), bardzo słabe (1-2), słabe (3-5), umiarkowane (6-10), silne (11-15),bardzo silne (powyżej 15).

20.Rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń i wpływ głównych czynników: Gazy odlotowe są emitowane do dolnej części troposfery (tzw. warstwy tarciowej 500-2000m nad powierzchnią) i w niej ulegają rozprzestrzenieniu. Towarzysza temu powolne procesy przemian chemicznych, wymywania przez deszcze i pochłaniania przez powierzchnie. Wyjątkiem są związki dyfundujące do stratosfery. Obecnie do określania stanu zanieczyszczenia powietrza stosuje się formułę Pasquilla Rozwiązanie formuły Pasquilla uzyskano przy założeniach: *źródło emisji strumienia zanieczyszczeń znajduje się w punkcie x=0,y=0,z=H *emisja ma charakter ustalony *zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się swobodnie ku górze *pomija się dyfuzję turbulencyjną w kierunku wiatru *warunki meteorologiczne oraz prędkość wiatru nie ulegają zmianom. Wpływ na rozprzestrzenianie zanieczyszczeń maja: stan równowagi atmosfery, prędkość wiatru i jego zmienność, ukształtowanie terenu, parametry emitora.

21.Gradient temperatury w troposferze, stany równowagi atmosfery. Stanem równowagi atmosfery nazywamy czynnik charakteryzujący intensywność turbulencyjną atmosfery, jest on ściśle związany z wielkością gradientu temperatury. Stany równowagi:1-równowaga chwiejna, gradient temp w troposferze wynosi ys= -1,5K/100m,podczas gdy wartość gradientu sucho adiabatycznego jest równy ys= -1K/100m. porównując wartości bezwzględne, można powiedzieć, że gradient rzeczywisty jest większy od sucho adiabatycznego. Przy przesunięciu elementu objętości powietrza ,zarówno w górę jak i w dół,będzie on miał tendencję do dalszego przemieszczania się pionowego w kierunku, który został mu nadany. Taka sytuacja sprzyja szybkiemu rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń powietrza. 2-równowaga obojętna, gdy zmiany temp. Otaczających mas powietrza odpowiadają zmianom wynikającym z przemiany adiabatycznej zachodzącej w przemieszczającej się objętości. Znajduje się ona zawsze w otoczeniu mas powietrza o tych samych parametrach i tej samej gęstości. Nie działają więc na nią żadne siły wywołujące wnoszenie lub opadanie. Umiarkowane rochodzenie się smugi emitowanych zanieczyszczeń. 3-równowaga stała, gdy rzeczywisty gradient temp. Wynosi ys= -0,5K/100m,czyli jego wartość bezwzględna jest mniejsza od wartości bezwzględnej gradientu sucho adiabatycznego. w tej sytuacji element objętości powietrza wytrącony z e stanu równowagi i przesunięty w górę zmienia swoją temp. Temp powietrza staje się chłodniejsza zatem i cięższa. będzie miał więc tendencje do opadania czyli powrotu na to samo miejsce,z którego wyszedł.I odwrotnie.Taka sytuacja nie sprzyja rozwiewaniu się smugi emitowanych zanieczyszczeń. Określenie stanów równowagi dokonuje się na obserwacjach takich zjawisk jak:stopień zachmurzenia nieba,pułap i rodzaj chmur,prędkość wiatru na wysokości kilkunastu metrów. Klasyfikacja stanów równowag: 1.silnie chwiejna 1-3m/s,2.chwiejna 1-5m/s,3.lekko chwiejna 1-8m/s,4.obojętna 1-11 m/s,5.lekko stała 1-5 m/s,6.stała 1-4m/s
22.Efektywna wysokość źródła emisji: rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w atmosferze zależy od wysokości uniesienia smugi ponad poziom terenu i jest określana efektywną wysokością emitora H. Zależy ona od wys. geometrycznej emitora `h' oraz wzniesienia smug ponad wylot z emitora Δh. H=h+Δh. Geometryczna wysokość emitora jest niezmienna. Wzniesienie smugi Δh może przyjmować różne wartości i zależy od prędkości wylotowej gazu, wielkości strumienia, warunków meteorologicznych - prędkość wiatru, temp. otoczenia. Gdy wielkość strumienia ciepła jest w granicach 0-16000 kJ/s to wzniesienie termiczno-dynamiczne liczymy z formuły Hellanda Δh=Δh_H=0. Dla u_s < u_n Δh=Δh_H=(1,5*u_s*d+0,00074*Q)/u_n. Dla us > un Δh=Δh_H = [(1,5*u_s*d+0,000974*Q)/Δh] * [(u_s-0,5*u_n)\(0,5*u_n).

23.INWERSJA TEMPERATURY ( DOLNA)JEJ WPŁYW NA ROZPRZESTRZENIANIA ZANIECZYSZCZEŃ

Inwersja temperatury zjawisko atmosferyczne polegające na wzroście temperatury powietrza wraz z wysokością.

Inwersje dolne powstają zwykle nocą podczas ładnej pogody, gdy chmury nie utrudniają wypromieniowania ciepła z powierzchni ziemi. Od wychłodzonego podłoża oziębiają się dolne warstwy troposfery. Zjawisko rozpoczyna się wieczorem, gdy strumień energii jaka ulega wypromieniowaniu przez podłoże jest większy od strumienia energii dopływającej. Podłoże ochładza się, a od niego ochładzają się dolne warstwy troposfery (a). W nocy proces nasila się, warstwa inwersyjna ulega pogrubieniu i rano (b) osiąga grubość maksymalną. Po wschodzie słońca powierzchnia ziemi ponownie ogrzewa się, a tym samym stopniowo ogrzewa się przylegająca do niej warstwa powietrza. Warstwa inwersyjna podnosi się (c) i stopniowo ulega rozmyciu (d) aż do zaniku (e). Taki przebieg zjawiska jest charakterystyczny dla pory letniej. Zima dolna warstwa inwersyjna może się utrzymywać przez całą dobę. Grubość dolnych warstw inwersyjnych sięga latem zwykle do 300 m a zimą może przyjmować nawet grubość 1000 m. Częstość występowania dolnych inwersji ocenia się na 30%. Sytuacja, gdy punkt emisji leży powyżej górnej granicy warstwy inwersyjnej (a) jest korzystna. Zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się wtedy na bardzo duże odległości i ulegają rozcieńczeniu zanim mogą dotrzeć do powierzchni ziemi. Nieco podobny jest przypadek, gdy zanieczyszczenia są emitowane do warstwy inwersyjnej (b), z której nie mogą się wydostać. Zachodzi tutaj rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w poziomie. Emisja poniżej dolnej granicy warstwy inwersyjnej (c) jest bardzo niekorzystna. Zanieczyszczenia zostają niejako zamknięte w przyziemnej warstwie atmosfery. Warstwa inwersyjna jest przepuszczalna dla promieni słonecznych. Zamknięte pod nią zanieczyszczenia poddane naświetlaniu promieniami słonecznymi ulegają procesom fotochemicznym, co sprzyja tworzeniu się smogu fotochemicznego. Dolne warstwy inwersyjne utrudniają szczególnie rozprzestrzenianie ze źródeł niskich, jak np. paleniska domowe, samochody.

24. Współczynniki dyfuzji atmosferycznej:

Są to parametry charakteryzujące intensywność turbulencji atmosfery. Posiadają wymiar długości i są proporcjonalne do wymiarów poprzecznych rozszerzającej się smugi. Smuga rozszerza się wraz z odległością, stąd wartości współczynników też rosną ze zwiększeniem się odległości do komina. Wielkość zmian można opisać empirycznymi równaniami: σ_y= Ax^a i σz=Bx^b w których A.B.a.b są współczynnikami empirycznymi. Wykładniki a i b są uzależnione tylko od stanów równowagi atmosfery opisanej wykładnikiem meteorologicznym m. a=0,367(2,5-m)

b=1,55 exp(-2,35m) Współczynniki AB zależą też od szorstkości terenu oraz od wysokości warstwy atmosfery, w której zachodzi rozprzestrzenianie.

25. MECHANIZMY FIZYCZNE W ODPYLANIU GAZÓW

Z wykorzystaniem: (8)

-grawitacyjne opadanie pyłów

-sucha filtracja( efekt sitowy, zderzenia bezwładnościowe, oddziaływanie elektrostatyczne, dyfuzja)

-filtracja mokra z wykorzystaniem cieczy

-siła odśrodkowa

-siła tarcia

-siła bezwładności

-siła elektrostatyczne

-zjawiska dyfuzji, kondensacji, absorbcji

RODZAJE ODPYLACZY:

-mokre( komory osadcze, cyklon, inercyjne odpylacze, elektrofiltry)

-suche ( płuczki natryskowe, przewałowe, pianowe, wirnikowe, z wypełnieniem, ze zwężką Wenturiego)

26. SUCHE METODY ODPYLANIA

1) KOMORY OSADCZE- Budowa komory osadczej nie jest jakoś nadmiernie złożona. Jest to komora z odpowiednią ilością półek zaprojektowanych z odpowiednim spadkiem i w odpowiedniej liczbie by mógł na nim osiadać pył. Zjawisko odpylania w komorze osadczej wykorzystuje fakt, że większe frakcje pyłu po zderzeniu się z przeszkodą w postaci pułki zostają na niej a następnie grawitacyjnie po pochyłej półce zmierzają do zasobnika pyłu. Komora osadcza ma często bardzo duże gabaryty. Ma też ogromną masę dochodzącą do kilkunastu ton! Zaletą komory osadczej są bardzo niskie opory przepływu - natomiast niewątpliwą wadą jest niska skuteczność oczyszczania gazów z cząstek stałych. W komorach osadczych zachodzi zatem odpylanie grawitacyjne

2)ODPYLACZE INERCYJNE-Cyklony - działają w oparciu o siły odśrodkowe. Gaz wprowadzany jest do cylindrycznej części cyklonu i spiralnym ruchem porusza się ku dołowi. Na ziarna pyłu podczas tego ruchu oddziaływują siły odśrodkowe powodujące ich wyrzucanie na ścianki urządzenia. Po zetknięciu wytracają one prędkości i opadają na dno. Można zwiększyć ich skuteczność tworząc baterie cyklonów. Ich skuteczność to 70% uzależniona od wielkości ziaren. Komory osadcze - wykorzystane jest tutaj zjawisko opadania ziaren pyłu w polu ciężkości. Są one mało skuteczne i wykorzystuje się je do wstępnego podczyszczania. Odpylacze mokre - ich działanie opiera się na następujących zjawiskach: zderzeniu ziaren pyłu z kroplami cieczy (siły bezwładności lub ruchy Browna), adsorpcji ziaren pyłu na powierzchni cieczy lub odwrotnie, wzajemnym oddziaływaniu elektrostatycznym pyłu i cieczy, kondensacji pary cieczy na powierzchni ziaren pyłu. Odpylacz mokry bez wypełnienia (ziarna pyłu są wychwytywane przez krople cieczy w przeciwprądzie), odpylacz mokry z wypełniaczem (wypełniaczem jest np. żwir stale nawilżany cieczą-zasada działania taka sama), odpylacze mokre pianowe (zapylony gaz przepływa przez perforowana płytkę poziomą pokryta warstwą cieczy. Odpylanie jest efektem przepływu gazu przez ta warstwę-„pienienie”), odpylacz ze zwężka Venturiego (gaz wpuszcza się do wąskiego gardła, gdzie zyskuje on duża prędkość -tutaj tez wstrzykiwana jest ciecz i zachodzi zjawisko kondensacji cieczy na powierzchni pyłu. Taka mieszanina jest oddzielana w separatorach). Odpylacze mokre są bardzo skuteczne (90%).Odpylacze filtracyjne - zakładają przepuszczanie strumienia zapylonego gazu przez filtry tkaninowe, papierowe lub bibuły, gdzie ziarna pyłu są wychwytywane. Ich skuteczność jest duża (99%),ale przy zachowaniu odpowiednich

warunków np. odpowiedniej temperatury gazu.Elektrofiltry - bazują na działaniu pola elektrostatycznego na cząstki stałe (pył) lub cząstki cieczy (mgła) zawieszone w gazie. Zapylony pyl przepływa pomiędzy dwoma elektrodami w strumieniu elektronów emitowanych przez elektrodę ujemna. Zachodzi ujemna jonizacja gazu i wyładowanie koronowe. Ten ładunek od cząstek gazu przekazywany jest ziarnom pyłu, co powoduje ich osadzanie na dodatniej elektrodzie. Tutaj się rozładowują i koagulują. Wstrząśniecie powoduje opadanie pyłu na dno. Są skuteczne (98-99%), ale drogie w eksploatacji oraz podatne na zmiany warunków atmosferycznych.

27. CYKLON. Budowa: 1wlot gazów zapylonych, 2część cylindryczna, 3część stożkowa, 4wylot gazów oczyszczonych.

Zasada działania: zapylone gazy są wprowadzone w górnej cylindrycznej części cyklonu. Ruch spiralny. Ziarna pyłu są odrzucane na ścianki aparatu i zsuwają się w stronę dna. Gazy po osiągnięciu dolnej części aparatu zmieniają kierunek i ruchem spiralnym wędrują w stronę wylotu. Ruch ziarna pyłu w cyklonie jest bardzo złożony. Główne znaczenie przypisuje się tutaj sile odśrodkowej i inercyjnym zderzeniom ze ściankami aparatu. Zastosowanie: do odpylania gazów odlotowych z: zakładów obróbki drewna, urządzeń do szlifowania na sucho, urządzeń do rozdrabniania surowców mineralnych, kotłów fluidalnych. Zalety: prosta i łatwa budowa, niskie koszty inwestycyjne, elastyczność pracy, niezbyt duże opory, duża skuteczność oczyszczania, mała wrażliwość na duże zapylenie gazów, ciągła praca. Wady: podatność na erozję, zagrożenie wybuchem, wymagana duża staranność wykonania.

28. ELEKTROFILTRY. Budowa elektrofiltru rurowego: elektroda emisyjna, elektroda zbiorcza, izolator, przewód wysokiego napięcia, układ zasilania. Zasada działania: polega na, elektrostatycznym naładowaniu ziaren pyłu, wydzieleniu naładowanych ziaren na elektrodzie zbiorczej, usunięciu osiadłego pyłu z elektrody zbiorczej. Zastosowanie: do oczyszczania wielkich strumieni gazów, np. w elektrowniach i elektrociepłowniach. Zalety: małe opory przepływu gazu, duża sprawność odpylania, możliwość odpylania gazów gorących, niezawodność, niskie koszty eksploatacyjne. Wady: duże koszty inwestycyjne, wrażliwość na duże zawilgocenie gazów, możliwość wybuchu gdy składniki są palne.

29. FILTRY TKANINOWE. Budowa: wlot powietrza zapylonego, wylot gazu oczyszczonego, worki filtracyjne, zasobnik pyłu, nadmuch powietrza sprężonego, zasobnik powietrza sprężonego. Zasada działania: zapylone gazy wpływają do worka, na jego zewnętrznej części gromadzi się pył, filtracja zachodzi najpierw przez tkaninę, a później przez warstwę pyłu, po pewnym czasie filtrację należy przerwać i usunąć placek pyłu z worka. Zastosowanie: w przemyśle materiałów budowlanych, włókienniczym, w energetyce do odpylania spalin. Zalety: wysoka skuteczność działania, umiarkowane opory przepływu. Wady: wrażliwość na zawilgocenie gazów, duże rozmiary, ryzyko wybuchu.

30. ODPYLACZE MOKRE: Odpylanie mokre opiera się na zjawiskach zachodzących podczas kontaktu ziaren pyłu z cieczą. Ziarno traci energię, zostaje nawilżone i wchłonięte przez ciecz. Podstawowym czynnikiem roboczym jest woda. Głównymi mechanizmami wydzielania ziaren pyłu podczas odpylania mokrego są: zderzenie ziaren pyłu z kroplami cieczy, zderzenie ziaren pyłu powierzchnią opływową przez film cieczy, wychwytywanie ziaren z pęcherzyków barbotujących przez warstwę cieczy, kondensacja pary na ziarnach pyłu. Budowa ogólna: 1wylot gazów zapylonych, 2doprowadzenie wody, 3odpylacz mokry, 4odkraplacz, 5separator szlamu, 6wylot gazów oczyszczonych, 7odprowadzenie szlamu.

Podział odpylaczy mokrych:

- odpylacze natryskowe (proces zderzenia inercyjnego kropel cieczy z ziarnami pyłu, ważne aby ziarna pyłu ulegały zwilżaniu i były wchłaniane przez ciecze)

- odpylacze barbotażowe (podobne do półkowych kolumn absorbacyjnych, na górna półkę doprowadza się ciecz , a od dołu zapylony gaz)

- odpylacze Venturiego (zwężka Venturiego, złożona z konfuzora, gardzieli i dyfuzora, integralną częścią jest separator umieszczony za zwężką)

- odpylacze z wypełnieniem (wypełnienie stacjonarne lub ruchome, oba typy aparatów mają budowę bardzo zbliżoną do absorberów z wypełnieniem)

---