ŹRÓDŁA I ROZPRZESTRZENIANIE ZANIECZYSZCZEŃ-WYKŁAD

Przeciętny skład czystego powietrza atmosferycznego podano w tabeli. Podany w niej skład odnosi się do troposfery, obejmującej część atmosfery do wysokości ok. 13 km ponad powierzchnią ziemi. Tego rodzaju ograniczenie jest ważne, ponieważ w wyższych warstwach atmosfery, a więc w stratosferze, jest obserwowany pewien rozdział grawitacyjny powodujący niewielkie, lecz już zauważalne zmiany w udziałach poszczególnych składników.

Składnik	Zawartość w częściach milionowych (ppm) objętościowo
Azot	780840
Tlen	209480
Argon	9340
Dwutlenek węgla	325
Neon	18
Hel	5
Metan	2
Krypton	1

Odstępstwa od składu czystego powietrza atmosferycznego mogą mieć dwojaki charakter. Po pierwsze, występujące w składzie powietrza niektóre składniki mogą zmieniać swój udział w stosunku do wartości określonej średnim składem. Po drugie, do atmosfery mogą dostawać się substancje obce, nie będące jej naturalnymi składnikami.

Dla pierwszej grupy odstępstw charakterystycznym przykładem zmian mogą być okresowe wahania stężenia dwutlenku węgla. Mierząc stężenie CO2 w lesie na róznych wysokościach od powierzchni ziemi, stwierdza się bowiem wyraźne zmiany zachodzące w ciągu doby, które są powodowane ciągłym procesem oddychania i okresowym procesem fotosyntezy. Fotosynteza rozpoczyna się wraz ze wschodem Słońca i pociąga za sobą raptowne zmniejszenie stężenia dwutlenku węgla zawartego w powietrzu na skutek jego zmiany przez liście na odpowiednie związki organiczne. W miarę zbliżania się południa podnosi się temperatura i jednoczesnie zmniejsza wilgotność powietrza, co przyczynia się do wzrostu tempa oddychania roślin, w wyniku czego końcowy bilans zużycia CO2 powoli maleje. Minimalna zawartość CO2, dochodząca do ilości 0,002% obj. Osiągana jest mniej więcej w połowie dnia, na wysokości koron drzew. Po zachodzie Słońca, kiedy proces fotosyntezy zanika, oddychanie zaś trwa nadal, obserwuje się zjawisko odwrotne, tj. wzrost ilości dwutlenku węgla.

Niezależnie od wyżej opisanych dobowych zmian stężenia CO2 notowane są w niektórych szerokościach geograficznych wyraźne zmiany wartości tego stężenia zachodzące w ciągu roku. Wiadomo np., że na półkuli północnej z chwilą nadejścia wiosny asymilacja dwutlenku węgla przez rośliny znacznie przewyższa ilość tego gazu wydzielaną przez glebę. Zwiększone wykorzystanie dwutlenku węgla pochodzącego z powietrza atmosferycznego wyraźnie zmniejsza jego ilość na całej wysokości troposfery i zaznacza się aż do niższych warstw stratosfery.

Uwzględniając aspekt toksykologiczny omawianego zagadnienia konieczne dla praktyki inżynierii środowiska naturalnego staje się dodanie do uprzednio sprecyzowanej definicji ogólnej stwierdzenie iż powietrze atmosferyczne będzie nadmiernie zanieczyszczone wtedy, kiedy udziały znajdujących się w nim zanieczyszczeń przekroczą progowe wartości stężeń, określane przez służby nadzoru sanitarnego jako wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń.

SKOJARZONE EFEKTY DZIAŁANIA TOKSYCZNEGO WSPÓŁWYSTĘPUJĄCYCH ZANIECZYSZCZEŃ

Jeśli na rozpatrywanym obszarze występuje więcej niż jedno rozpatrywane zanieczyszczenie, to należy dla tego obszary określić efekt jednoczesnego synergicznego oddziaływania tych zanieczyszczeń. Na ocenę jakości powietrza ma wpływ stężenie zanieczyszczenia, jego rodzaj, zjawiska współdziałania zachodzące w obecności tych zanieczyszczeń. Zawsze trzeba wziąć po uwagę możliwość skojarzonego działania zanieczyszczeń.

Środowiskowe działanie kilku współdziałających substancji możemy określić jako:

- niezależne - brak współdziałania ( występuje bardzo rzadko)

- sumujące - np. SO₂ + fenol, SO₂+ HF, pary kwasów (występuje najczęściej)

- synergetyczne - potęgujące działanie kilku substancji ( bodziec wypadkowy jest większy od sumy)

- antagonistyczne - przeciwstawne i osłabiające

--chemiczny ( reakcja) np. SO₂+NH₃+H₂0->H₂SO₄+NH₄OH

--farmakologiczny (przeciwstawne oddziaływanie w organizmie)

Dużo związków przejawia oddziaływanie synergetyczne wobec

KLASYFIKACJA ŹRÓDEŁ EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ

Substancje zanieczyszczające powietrze można klasyfikować różnorodnie, w zależności od przyjmowanych kryteriów klasyfikacyjnych oraz potrzeb. Należy jednocześnie zauważyć, że chociaż powietrze atmosferyczne, jako ośrodek rozpraszający zanieczyszczenia, jest gazem to wprowadzone do niego substancje zanieczyszczające występują we wszystkich trzech stanach skupienia

FAZA ROZPROSZONA	FAZA ROZPRASZAJĄCA	NAZWA	PRZYKŁADY
Ciało stałe	Gaz	Pył	Lotny popiół ze spalania paliw, kurz drogowy
Ciecz	Gaz	Mgła	Skraplające się pary, mgła kwasu siarkowego, chmura
Gaz	Gaz	Mieszanina gazów	Gazy spalinowe, gazy przemysłowe
Ciało stałe, ciecz	gaz	Mgła inwersyjna (smog)

Zanieczyszczenia powietrza są klasyfikowane nie tylko ze względu na formy występowania, określone m.in. stanem skupienia. Rozróżniane są one także według sposobu tworzenia. W tym względzie występują zazwyczaj dwie następujące grupy zanieczyszczeń:

-pierwotne, które zachowują charakter nadany im w momencie tworzenia

-wtórne, które powstają w wyniku przekształceń zanieczyszczeń pierwotnych.

Niezależnie od podziału granulometrycznego, wszystkie pyły można podzielić na kilka grup stosując jako kryterium podziału sposób ich oddziaływania na organizm ludzki. Jednym z częściej stosowanych jest podział zaproponowany przez Feila, wyróżniający następujące grupy pyłów:

-toksyczne (ołów, arsen, kadm, miedź)

-zakaźne (wąglik)

-żrące (żużle Thomasa)

-pylicotwórcze (związki krzemu)

---obojętne:

-miękkie i giętkie (bawełna, wełna, pierze)

-twarde, raniące (węgiel, drewno)

Pyły czynne charakteryzują się tym, że po wchłonięciu do organizmu są rozpuszczane przez płyny ustrojowe i tym samym mają zdolność szybkiego docierania do różnych części ciała, atakując je w sposób indywidualny dla róznych rodzajów zanieczyszczeń. Pyły obojętne są natomiast substancjami nierozpuszczalnymi i oddziaływanie ich ogranicza się głównie do blokowania powierzchni ochronnej płuc, co prowadzi do zmniejszania powierzchni oddechowej i wywołuje niedotlenienie organizmu. Należy jednak zaznaczyć, że gormadzenie się pyłów obojętnych w układzie ochronnym nie jest całkowicie dla organizmu ludzkiego obojętne. Większa ilość tych pyłów może bowiem sprzyjać rozwijaniu się różnych chorób, np. gruźlicy płuc.

Ogólnie źródła zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego można podzielić na wynikające z naturalnego działania samej przyrody, bez udziału człowieka, i na źródła spowodowane działalnością ludzką, z wyłączeniem jego naturalnych procesów życiowych. Dla pierwszej grupy przyjęto nazwę naturalne, źródła sztuczne powstawania zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego.

Ze względu na sposób wprowadzania zanieczyszczeń do atmosfery omawiane źródła umownie dzielą się na zorganizowane i niezorganizowane. Zorganizowanymi są te wszystkie źródła emisji, które wprowadzają zanieczyszczenia do atmosfery za pomocą odpowiednich urządzeń technicznych zwanych emitorami. Niezorganizowanymi są natomiast wszystkie pozostałe źródła, które nie mają wyżej wymienionych emitorów, a wprowadzenie zanieczyszczeń do atmosfery jest samorzutnym zdarzeniem przypadkowym. Ponieważ źródła naturalne nie są organizowane przez człowieka, tym samym należą w całości do źródeł niezorganizowanych. Natomiast w obrębie źródeł sztucznych wyróżnić można zarówno źródła o charakterze zorganizowanym, jak i niezorganizowanym.

ZANIECZYSZCZENIA CHARAKTERYSTYCZNE DLA POSZCEGÓLNYCH BRANŻ

-zanieczyszczenia powietrza przy spalaniu paliw:

Największą emisją zanieczyszczeń odznaczają się zakłady energetyczne. Jest to spowodowane faktem, że zamontowane elektrofiltry działają z różną skutecznością. Najnowsze osiągają skuteczność ok. 99%, starsze od 92 do 98%. Eksploatowane są jednak również urządzenia od dawna nie modernizowane lub modernizowane bez większych efektów-ich skuteczność nie osiąga nawet 80%. Jest to przyczyną nadmiernego zanieczyszczania powietrza atmosferycznego. Ponadto oprócz dużych zakładów energetycznych prowadzących procesy przemysłowego spalania paliw istnieje dość liczna grupa mniejszych komunalnych zakładów energetycznych pracujących bez urządzeń odpylających, nie mówiąc już o dużej liczbie kotłowni osiedlowych czy paleniskach domowych.

Ilość i rodzaj zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery podczas procesu spalania zalezy przede wszystkim od rodzaju i stanu spalanego paliwa, warunków spalania i wydajności urządzeń, a także od skuteczności urządzeń oczyszczających wytworzone spaliny przed ich wprowadzeniem do atmosfery.

W procesie spalania paliw stałych (które przeważają w globalnym krajowym bilansie uzytkowania paliw) główne powstające zanieczyszczenia to: pyły, dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, tlenek węgla i tlenki azotu. Aby określić ilość pyłów emitowanych do atmosfery, należy najpierw wyznaczyć unos pyłu, tj. ilość pyłów tworzących się podczas spalania w jednostce czasu i unoszonych z paleniska. Wielkość unosu pyłu zależy od rodzaju paleniska i zawartości popiołu w paliwie.

-zanieczyszczenia powietrza przy spopielaniu odpadków:

Tradycyjna gospodarka miejskimi odpadkami i przemysłowymi wymaga odpowiednio zorganizowanych wysypisk. Jednakże stale wzrastająca ilość tych odpadków wymaga niestety coraz to nowych wysypisk, które są często lokalizowane na obszarach dotąd gospodarczo użytecznych. W takiej sytuacji w wielu krajach powszechnie akceptowanym nowym sposobem przetwarzania odpadków stało się ich spopielanie w specjalnych palarniach.

Większość odpadków mineralnych, ze względu na skład chemiczny może być uznana za niepalne i nierozkładalne termicznie. A więc jeśli materiały te nie zostaną w porę odseparowane, będą znajdować się w pyle unoszonym z paleniska spalarni do atmosfery w postaci dymu, lotnego popiołu, sadzy, rozdrobnionych metali lub ich tlenków.

Ponad 60% odpadków miejskich to materiały palne lub termicznie rozkładalne, przy czym w przeważającej części jest to mieszanina substancji zawierających takie pierwiastki jak: wodór, węgiel, azot, siarka, tlen, chlor czy fluor.

-zanieczyszczenia powietrza przez pojazdy mechaniczne:

Frakcjom ropy naftowej o wyższych temperaturach wrzenia-stanowiącym główną masę olejów napędowych-towarzyszy z reguły pewna ilość związków siarki, które przechodzą do handlowych olejów napędowych. Znajdujące się w tych związkach siarka w trakcie spalania olejów napędowych w silnikach spalinowych ulega utlenieniu do SO2 i częściowo do SO3 (w stosunku 4:1), które wraz ze spalinami zostają wydalane jako zanieczyszczenie do atmosfery. W silnikach spalinowych zasadniczymi źródłami substancji zanieczyszczających są układy:

-wydechowy

-przewietrzania skrzyni korbowej

-zasilania paliwem

Do podstawowych substancji toksycznych wydalanych ze spalinami należą: tlenek węgla, tlenki azotu i siarki, węglowodory, aldehydy, sadza oraz w przypadku paliw etylizowanych ołów i jego związki. Najpoważniejszym źródłem emisji tych substancji jest układ wydechowy, który emituje przeciętnie 65% węglowodorów przez pojazd i prawie całą ilość powstających tlenków azotu, tlenku węgla, aldehydów, tlenków siarki i związków ołowiu.

Ze skrzyni korbowej wydostaje się do atmosfery średnio 20% węglowodorów emitowanych przez pojazd i stanowi to główną emisję z tej części silnika. Także układ zasilania paliwem charakteryzuje się głównie emisją węglowodorów, która spowodowana jest odparowywaniem składników paliwa z gaźnika i ze zbiornika paliwowego.

Oprócz wyżej wymienionych zanieczyszczeń gazowych gazy spalinowe zawsze zawierają pewne ilości cząstek stałych o rozdrobnieniu koloidalnym. Ponieważ oznaczanie zmienności w czasie wszystkich składników spalin byłoby kosztowne i pracochłonne oraz niemożliwe w stosowaniu powszechnym, słuszne jest kompleksowe oznaczanie tylko wybranych zanieczyszczeń, jako zanieczyszczeń reprezentatywnych.

Skład spalin istotnie zależy od warunków pracy silnika.

-hutnictwo żelaza i stali:

W trakcie zasadniczych procesów metalurgicznych, a także w rozlicznych procesach towarzyszących, takich jak np. przeróbka i przygotowanie wstępne rud i topników tworzą się znaczne ilości pyłów i gazów zanieczyszczających powietrza atmosferyczne. Największy udział w unosie pyłów mają: wielkie piece (34%), kotłownie (18%) oraz koksownie (13%).

Do operacji silnie pylących w koksowniach należą: mielenie węgla, załadunek komór baterii koksowniczych, opalanie baterii koksowniczych, wyładunek, gaszenie. Każda koksownia emituje różne zanieczyszczenia gazowe. Wśród nich znajdują się zanieczyszczenia pierwotne (tlenek węgla, dwutlenek siarki, siarkowodór, węglowodory), tworzone w wyniku zasadniczych reakcji koksowania węgla oraz zanieczyszczenia wtórne, tworzone w reakcjach zachodzących następczo między niektórymi zanieczyszczeniami pierwotnymi. Przykładem składnika gazu koksowniczego tworzącego się w wyniku takiej rekombinacji, zachodzącej między wcześniej wytworzonymi węglowodorami i amoniakiem jest wysoce toksyczny cyjanowodór.

Ze względu na powszechne zasiarczanie powietrza atmosferycznego, istotne znaczenie dla czystości jego stanu ma także dwutlenek siarki, zawarty w spalinach emitowanych ze spiekalni rudy. Podstawowym źródłem tworzenia dwutlenku siarki jest koksik, który stosowany jako paliwo przy spiekaniu rudy wnosi do procesu średnio 60% całkowitej ilości siarki. W gazach odprowadzanych z taśm spiekalniczych spotykane są także tlenki azotu oraz związki fluoru.

Wielkie piece są podstawowymi urządzeniami stosowanymi do wytopu żeliwa z rudy żelaznej. Ażeby redukcja tlenków żelaza na metal w czasie zetknięcia tlenku węgla z rudą przebiegała z możliwie największą wydajnością, trzeba stosować znaczny nadmiar CO. Wskutek tego opuszczające wielki piec gorące gazy zawierają jeszcze znaczne ilości CO. Obecność w gazie wielkopiecowym tlenku węgla, wodoru i metanu powoduje, że może być on wykorzystany w formie wartościowego paliwa jako gaz palny.

-przemysł materiałów budowlanych:

Przemysł materiałów budowlanych opiera się na kopalnych surowcach mineralnych zawierających CaCO3, glinę, gips, piasek. Źródłami zapylenia powietrza w produkcji cementu mogą być następujące operacje:

-rozdrabnianie i suszenie oraz mielenie marglu i kamienia wapiennego

-składowanie, pakowanie, transport

-wypalanie w piecach

Tak liczne źródła emisji pyłów stwarzają bardzo dużo różnorodnych sytuacji i miejsc tworzenia się pyłów. Znacznie utrudnia to działania zmierzające do skutecznego zmniejszenia ilości tych pyłów przedostających się do powietrza atmosferycznego, tym bardziej, że z reguły pyły unoszone z pieców cementowych są dość znacznie rozdrobnione. Dlatego muszą być stosowane odpylacze o wysokiej frakcyjnej skuteczności odpylania.

Wapno palone jest podstawowym składnikiem zaprawy murarskiej. Na skalę przemysłową najczęściej otrzymuje się je przez wyprażanie kamienia wapiennego w temp. Ok. 1273 K. W gazach odlotowych w produkcji wapna palonego mogą się znajdować dwutlenek węgla, pyły porywane do atmosfery wraz ze spalinami, dwutlenek siarki

-przemysł drzewny:

Prawie w każdym procesie przetwarzania drewna, a przede wszystkim w procesach mechanicznej obróbki, które rozpoczynają się już podczas wyrębu lasów, powstaje dużo odpadów drzewnych, w których podstawowy udział mają pyły. Ponieważ pyły te powstają we wszystkich zakładach drzewnych, można je uważać za główne zanieczyszczenia powstające w procesach mechanicznej obróbki.

Znaczny wzrost zapotrzebowania na celulozę jako surowca i półproduktu do produkcji wielu poszukiwanych wyrobów wiąże się z koniecznością rozbudowy wytwórni tego coraz bardziej poszukiwanego artykułu. Podstawowym surowcem do produkcji celulozy jest drewno i odpady drzewne, a najczęściej stosowaną metoda siarczanowa. Wśród zanieczyszczeń emitowanych w procesie produkcji celulozy siarczanowej specyficzną grupę stanowią odorotwórcze związki zredukowanej siarki. Charakteryzują się one bowiem niskim wartościami progu wyczuwalności węchowej. Innym gazowym związkiem siarki emitowanym do atmosfery w trakcie produkcji celulozy siarczanowej jest dwutlenek siarki. Powstaje on w piecu odzysknicowym i wapiennym w wyniku utleniania zarówno uprzednio wymienionych związków siarki zredukowanej, jak i siarki zawartej w spalanych paliwach. Emisja dwutlenku siarki z pieców wapiennych jest głównie uzależniona od zawartości siarki w spalanym paliwie. Podczas spalania termicznego tworzą się również tlenki azotu, będące wynikiem reakcji azotu atmosferycznego z tlenem atmosferycznym. Najczęściej głównym produktem utleniania jest tlenek azotu, przy znacznie mniejszym udziale dwutlenku azotu. Efektywność tworzenia się tlenków azotu wzrasta gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury. Piece odzyskniowcowy i wapienny są również źródłem emisji pyłów. Pyły te zawierają głównie siarczan sodowy, a mniejszą ilość węglanu i chlorku sodowego.

Podczas suszenia wiórów w produkcji płyt wiórowych emitowane są do atmosfery gazowe związki organiczne. W dużej mierze są to związki terpenowe, będące naturalnymi składnikami drewna. W gazach odlotowych z suszarni wiórów stwierdzono również wzrastającą ilość aldehydów. Najczęściej jako lepiszcza wiórów używa się syntetyczne żywice mocznikowo-formaldehydowe. Stąd głównym składnikiem toksycznym emitowanych gazów staje się formaldehyd.

-przemysł chemiczny:

Zakłady chemiczne ze względu na to, że obejmują bardzo różnorodne dziedziny produkcji , charakteryzujące się wielką rozmaitością przerabianych produktów, są zaliczane do poważniejszych żródeł emisji zanieczyszczeń. Wynika to m.in. stąd, że w przeważającej ilości emitowane pyły, gazy czy pary lotnych cieczy odznaczają się silnymi własnościami toksycznymi i mogą oddziaływać szkodliwie na biosferę już w stosunkowo niskich stężeniach. Wśród zakładów chemicznych technologii nieorganicznej głównymi źródłami emisji zanieczyszczeń są m.in. wytwórnie kwasów mineralnych będących podstawowymi surowcami dla wielu syntez chemicznych.

Podstawowym źródłem emisji do atmosfery zanieczyszczeń w metodzie kontaktowej są gazy odlotowe z wież absorpcyjnych. W strumieniu tych gazów zasadniczymi składnikami są tlen i azot, a także nieprzereagowana pozostałość dwutlenku siarki, niezaasorbowana ilość trójtlenku siarki, a także mgła kwasu siarkowego.

Innym podstawowym produktem chemicznego przemysłu nieorganicznego jest kwas azotowy. Produkowany jest głównie przez wysokotemperaturowe utlenianie amoniaku.

Tak jak dla technologii chemicznej nieorganicznej podstawowe znaczenie ma produkcja uprzednio omówionych kwasów mineralnych, tak w technologii chemicznej organicznej podstawowym surowcem jest m.in. ropa naftowa i produkty jej przeróbki. Oprócz węglowodorów w ropie naftowej występują jako zanieczyszczenia organiczne związki organiczne tlenu, siarki, azotu oraz metali.

Związki siarkowe zawarte w surowej ropie naftowej w postaci siarkowodoru, merkaptanów, siarczków organicznych itp. Muszą być skutecznie odseparowane, gdyż mają nie tylko okreslone właściwości toksyczne i korozyjne, lecz także charakteryzują się bardzo uciążliwym oddziaływaniem zapachowym.

Przeróbka ropy naftowej stwarza liczne miejsca i sytuacje prowadzące do wprowadzania toksycznych zanieczyszczeń do powietrza atmosferycznego. Najwięcej emitowanego do atmosfery jest dwutlenki siarki, węglowodorów i tlenków azotu, mniej natomiast tlenku węgla, siarkowodoru, merkaptanów oraz pyłów. W emisji przeważają wyraźnie zanieczyszczenia gazowe.

Jedną z głównych przyczyn nadmiernego zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego substancjami szkodliwymi jest niedostateczne dopracowanie parametrów wielu procesów technologicznych, a także niewłaściwa hermetyzacja urządzeń, w których te procesy zachodzą. W zakładach chemicznych bardzo często są użytkowane substancje agresywnie działające na materiały konstrukcyjne. Wynikiem takiego oddziaływania są liczne nieszczelności w instalacjach technologicznych, przez które mogą być emitowane do atmosfery dodatkowe ilości substancji szkodliwych.

-przemysł wydobywczy:

Kopalniane gazy wentylacyjne składają się w powietrza atmosferycznego, gazów aktywnych oraz tzw. Powietrza martwego. Pojęcie gazów aktywnych obejmuje wszelkiego rodzaju toksyczne albo palne gazy wydzielające się lub powstające w wyrobiskach. Natomiast przez pojęcie powierza martwego należy rozumieć mieszaninę dwutlenku węgla i azotu znajdujących się w powietrzu kopalnianym w nadmiarze w porównaniu z ilościami odpowiadającymi udziałom omawianych zanieczyszczeń w składzie czystego powietrza. Z częściej występujących składników gazów aktywnych w kopalniach rud metali można wymienić: tlenek węgla, tlenki azotu, dwutlenek siarki, siarkowodór, wodór i metan.

Wydzielanie szkodliwych gazów zachodzi także w kopalniach węgla kamiennego. Mieszaniny gazów powstających w kopalniach węgla kamiennego głównie składają się z toksycznego metanu z dodatkiem obojętnego azotu i dwutlenku węgla.

-przemysł spożywczy:

W większości technologii produkcji artykułów spożywczych powstają specyficzne substancje odorotwórcze, które nawet w niewielkich ilościach są bardzo uciążliwe dla ludzi. Większość tych odorotwórczych zanieczyszczeń powietrza powstaje w zakładach przetwórstwa mięsnego i rybnego. W zakładach rybnych głównymi źródłami odoru są wytwórnie mączki rybnej, emitujące cuchnące opary, w skład których wchodzą:

-związki azotowe, takie jak: amoniak, indol, skatol

-związki siarki, takie jak: siarkowodór i merkaptany

-tlenowe związki organiczne, takie jak: alkohole, aldehydy, ketony

Wiadomo, że procesy przerobu mięsa związane są z dużym zapotrzebowaniem na energię cieplną, której wytworzenie wymaga spalania dodatkowej ilości paliw. Zatem procesom przetwórstwa mięsnego zawsze towarzyszy emisja spalin kotłowych w rozmiarach uzależnionych od ilości i rodzaju użytych paliw. Podst. Źródłami substancji odorotwórczych są procesy bezpośredniej obróbki mięsa, szczególnie zaś stanowiska jego obróbki cieplnej, składowiska kości i odpadków oraz systemy odprowadzania cuchnących ścieków. Efektem obróbki cieplnej może być emisja takich produktów gazowych jak amoniak, siarkowodór, dwumetyloamina

5. Wpływ zjawisk meteorologicznych na rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w atmosferze.

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że korzystne warunki meteorologiczne dla rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń występują wtedy, gdy obserwuje się:

-niskie ciśnienie atmosferyczne

-dużą prędkość wiatru

-duże zachmurzenie

-opad atmosferyczny

Z kolei niekorzystne warunki meteorologiczne dla rozprzestrzeniania zanieczyszczeń panują wtedy, gdy notuje się:

-wysokie ciśnienie atmosferyczne

-cisze lub małą prędkość wiatru

-niską temp. Powietrza zimą a wysoką latem

-duże nasłonecznienie latem

-występowanie inwersji termicznych

-pionowy gradient temperatury:

Zdefiniowana w ten sposób wielkość Γ_T jest adiabatycznym pionowym gradientem temperatury i wyraża stosunek przyrostu temp. cząstki powietrza do wartości przemieszczenia tej cząstki w kierunku pionowym. Powyższa zależność odnosi się do powietrz suchego.Dla powietrza wilgotnego:

gdzie: - k - współczynnik zależny od temp i ciśnienia,

- dT- zmiana temperatury cząstki powietrza zachodząca w trakcie jej przemieszczenia,

- dz- wielkość przemieszczenia cząstki powietrza w kierunku pionowym,

- g- przyspieszenie ziemskie,

- c _p - ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu

Pionowy gradient temperatury decyduje o kierunku przemieszczania się zanieczyszczeń. W normalnych warunkach, kiedy wyższe warstwy powietrza są chłodniejsze od położonych niżej, zanieczyszczenia występujące w pewnej objętości powietrza unoszone są ku górze. W przypadku zaistnienia zjawiska inwersji, gdy temperatura powietrza wzrasta wraz z wysokością, siła wyporu jest skierowana w dół i w tym jedynie kierunku mogą przemieszczać się zanieczyszczenia. Inwersje temperatury stanowią naturalną barierę w transporcie gazów i pyłów. Hamują one dopływ do powierzchni Źiemi zanieczyszczeń wyemitowanych z bardzo wysokich kominów (200-300-metrowych). W warunkach termicznych ułatwiony jest transport zanieczyszczeń na dalsze odległości, dzięki czemu ulegają one rozcieńczaniu, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia zanieczyszczeń w otoczeniu receptorów, - poziom imisji ulega obniżeniu. W przypadku niskich źródeł, np. palenisk domowych, komunikacji samochodowej, lokalnych kotłowni inwersja temperatury wykazuje niekorzystny wpływ na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń. Uniemożliwia bowiem ona ruch zanieczyszczeń ku górze, co powoduje ich kumulację w przyziemnej warstwie atmosfery. Podnosi to wydatnie poziom imisji.

-współczynniki dyfuzji atmosferycznej:

Potwierdzony został wpływ dyfuzji molekularnej, ktory przejawia się tym, że profile

przestrzenne gęstości zanieczyszczeń są wygładzone. Dyspersja zanieczyszczeń za-

chodzi łatwiej, co wpływa na obniżenie wartości gęstości. Można to zaobserwować

dla małych prędkości wiatru. Jeżeli jednak wiatr ma dużą prędkość, wowczas ten

rodzaj dyfuzji jest mało istotny.

Jeżeli prędkość wiatru rośnie w profilu pionowym, wowczas widoczny jest wpływ

dyfuzji turbulencyjnej. Przejawia się on tym, że smuga zanieczyszczeń jest odchylana

w kierunku do powierzchni Ziemi.

Na wartość współczynników dyfuzji atmosferycznej-oprócz warunków meteorologicznych-ma wpływ aerodynamiczna szorstkość terenu.

-prędkość wiatru i fluktuacje wiatru:

Na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń wpływa także ruch powietrza. Należy pamiętać, iż na obszarze miasta występuje modyfikacja kierunków i prędkości wiatru w stosunku do terenów pozamiejskich. Wskutek znacznej szorstkości powierzchni prędkość wiatru ulega tu znacznemu osłabieniu, w związku z czym przeważają wiatry słabe, do 2 m/s. Obserwując przebieg stężeń zanieczyszczeń w miastach stwierdzono dwa maksima. Pierwsze występuje w warunkach ciszy atmosferycznej i interpretowane jest jako wynik emisji zanieczyszczeń z niskich źródeł. Drugie maksimum występuje przy prędkości wiatru 4-6 m/s, jest wywołane przez emisję z wyższych źródeł położonych w dalszej odległości od miasta.
Nie bez wpływu na stan czystości powietrza w mieście pozostaje zjawisko bryzy miejskiej. Ten specyficzny typ cyrkulacji lokalnej, związany z obecnością miejskiej wyspy ciepła , powoduje napływ do centrum miasta powietrza z obszarów zewnętrznych.
W przypadku, gdy na peryferiach miasta ulokowany jest przemysł do centrum będzie napływało powietrze niosące z sobą ładunek zanieczyszczeń, przez co jakość powietrza w mieście zostanie obniżona.

Prędkość wiatru decyduje o tempie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, natomiast jego kierunek odpowiedzialny jest za napływ zanieczyszczeń nad obszar badań z innych rejonów miasta.

-opady atmosferyczne

Proces, w którym substancje chemiczne są usuwane z atmosfery i osadzane na powierzchni ziemi wraz z deszczem, mżawką, śniegiem, wodą chmurową i mgłą nazywamy mokrą depozycją. Kwaśny deszcz to skutek wielu reakcji chemicznych zachodzących w powietrzu. Gazy emitowane do atmosfery  głównie na skutek spalania paliw kopalnych w elektrowniach i zakładach przemysłowych, czyli SO₂, NO₂ i NO, wchodzą w reakcje z rodnikami hydroksylowymi i atomami tlenu, tworząc kwasy. Cząsteczki kwasów są bardzo higroskopijne (tzn. łatwo wchłaniają wodę), są zatem dobrymi jądrami kondensacji i przyspieszają tworzenie się chmur. Następnie kwaśny deszcz dociera do ziemi. Kwaśne gazy w połączeniu z mgłą mogą utworzyć kwaśną mgłę, w połączeniu ze śniegiem - kwaśny śnieg itd.

Występowanie w dużych miastach niekorzystnych warunków meteorologicznych, jak mgła, bezwietrzność może być przyczyną występowania zjawiska tzw. smogu, które charakteryzuje się dużym stężeniem substancji szkodliwych, niebezpiecznych dla mieszkańców lub drzewostanu.

Zjawisko to wiąże się z istnieniem inwersji termicznej powietrza, która wpływa na tworzenie wielu niekorzystnych warunków lokalnego klimatu. Powstające zjawiska meteorologiczne w postaci niskich chmur warstwowych, utrzymywania mgieł, a przede wszystkim brak pionowych ruchów powietrza mają zasadniczy wpływ na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń, głównie: SO2, CO2, CO, sadzy, dymów. ednak decydujący wpływ na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w atmosferze mają czynniki

6. Aerodynamiczna szorstkość podłoża.

Każda powierzchnia jest aerodynamicznie szorstka. Współczynnik szorstkości mający wymiar wysokości oznaczamy jako z0. Używane jest także określenie wysokości szorstkości. Nie należy tego jednak rozumieć bezpośrednio jako wysokość geometryczną przeszkód. Współczynnik z0 jest miarą przeciętnych wielkości zawirowań strugi powietrza, wywołanych przez elementy zakłócające przepływ.

Współczynnik aerodynamicznej szorstkości terenu z_o wyznacza się na podstawie map topograficznych. Dla pojedynczego źródła lub zespołu złożonego ze źródeł wysokości mniejszej niż 50 metrów zalecana jest mapa topograficzna w skali 1:25.000, a dla źródeł wyższych - mapa w skali 1:100.000.

Aerodynamiczny współczynnik szorstkości terenu Z0 ma wymiar długości

i uwzględnia wpływ pokrycia powierzchni na intensywność rozpraszania

zanieczyszczeń w atmosferze. Elementy o zróŜnicowanej wysokości mają bezpośredni

wpływ na poziomy ruch mas powietrza, rozdzielając je na poszczególne

strumienie i powodując zawirowania turbulencyjne.

Współczynnik z₀ można wyznaczyć 3 metodami:

- planimetryczną (dzielimy teren na podobszary o określonej szorstkości i wyznaczamy średni współ. szorstkości i z₀ jako średnią ważoną)

- prostych równoległych (podobne wyniki jak metoda prostych równoległych)

- pęku prostych (wykreślamy proste, np. co 5º , z punktu posadowienia emitora, przecinają one obszary o różnych wart z₀ . Sumujemy długości odcinków przecinających obszary o tych samych wart. z₀ liczymy średni wpół jako średnią ważoną)

7. Wysokość efektywna źródła emisji.

H=h+∆h

Efektywna wysokość emitora H jest wysokością wyniesienia smugi zanieczyszczeń ponad poziom terenu. Zależy ona od wysokości emitora h oraz od termiczno-dynamicznego wyniesienia smugi ponad wylot z emitora

∆h- może przyjmować różne wartości, zależnie od warunków wyrzutu gazów (np.prędkość) oraz od warunków meteorologicznych.

W praktyce wys efektywną obliczamy ze wzoru gdzie istotne jest tylko ∆h=

K - parametr emitora (zależy od kierunku wylotu gazów, prędkości wylotu oraz wielkości ładunku ciepła unoszonego przez gazy)

u_h- prędkość wiatru na wysokości emisji (wylot zanieczyszczenia).

8. Podstawowe modele obliczeniowe stanu zanieczyszczenia atmosfery

Modele rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń:

Ze względu na swoją prostą budowę, łatwy dostęp do danych oraz proste obliczenia przy pomocy programów komputerowych, najbardziej znanym i powszechnie stosowanym jest gaussowski model Pasquilla. Główną wadą tego modelu jest niska dokładność wyników (mogą być obarczone pewnym błędem), wynikająca z wielu zastosowanych uproszczeń. Mimo to, model ten obowiązuje jako podstawowa formuła do obliczania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w wielu krajach, w tym także w Polsce.

Modele niegaussowskie, zwane również numerycznymi, cechują się równaniami dyfuzji całkowanymi numerycznie (najlepszy sposób rozwiązania nieliniowego równania dyfuzji w pełnej postaci) W modelu Eulera pole prędkości V(r, t) zmienne w przestrzeni r[x, y, z] i czasie t, jest przedstawione w każdym punkcie badanego obszaru, w nieruchomym układzie współrzędnych. Metoda Eulera jest oparta na wykorzystaniu zasady zachowania masy substancj. Model Lagrange'a polega na wprowadzeniu ruchomego układu współrzędnych. W tej metodzie obserwator porusza się wraz z powietrzem z prędkością V i utrzymuje w ten sposób kontakt z tymi samymi cząsteczkami powietrza w zadanym okresie czasu.

9. Kryteria stosowalności modeli dyfuzyjnych i dyfuzyjno-grawitacyjnych.

Przy określeniu przestrzennego rozkładu pyłów wprowadzanych do powietrza powinno się wyznaczyć:

- stężenie pyłu (zawieszonego w powietrzu atmosferycznym [mg/m³])

- masę pyłu (opadającego na powierzchnię ziemi [t/km²] w ciągu roku lub miesiąca)

Obrazują one proces rozdziału całej masy wprowadzonego pyłu na ziarna opadające pod wpływem grawitacji na ziemię oraz ziarna dyfundujące w powietrzu będące przez dłuższy czas w stanie zawieszonym.

Konsekwencją tego podziału są 2 modele obliczeniowe: dyfuzyjny (wzory Suttona i Pasquille) i uwzględniający oddziaływanie sił grawitacyjnych (wzory Bosanqueta, Carem, Halton, Krieb).

Ostateczne kryterium doboru to rozmiar (do 10 µm zawieszone, a powyżej opadające) i gęstości ziaren oraz związana z tym prędkość opadania (uwzględniająca v wiatru)

10. Minimalna wysokość źródła- definicja i wyznaczanie.

Minimalna wysokość źródła (emitora) jest to wysokość zapewniająca już na tyle skuteczne rozprzestrzenianie zanieczyszczeń, że maksymalnie możliwe stężenia zanieczyszczeń nie będą przekraczały stężeń dopuszczalnych. (ograniczenie wysokości projektowanych kominów). Wyznaczamy ją na podstawie wzoru, który uwzględnia: emisje zanieczyszczeń, dopuszczalne stężenie i stężenie tła oraz czynniki meteorologiczne.

11. Emisja dopuszczalna-definicja i zasady wyznaczania

Emisja dopuszczalna-rodzaj i ilość substancji dopuszczonych do wprowadzenia do powietrza w gazach odlotowych w określonym czasie, ustalona dla jednostki organizacyjnej przez właściwy organ administracji rządowej. Dopuszczalną emisję ustala się jako stężenie substancji zanieczyszczających w gazach odlotowych lub jako roczną ilość substancji zanieczyszczających dla jednostki organizacyjnej. Często definiowana statystycznie przez ustalenie limitu wielkości emisji lub limitu stężenia (przy określonym rozcieńczeniu) w stosunku do istniejącego tła.

1. Dopuszczalne do wprowadzania do powietrza rodzaje i ilości substancji zanieczyszczających, zwane dalej "dopuszczalną emisją", ustala się w przypadku wprowadzania tych substancji do powietrza przez urządzenia techniczne (emitory) na okres nie dłuższy niż 10 lat.

2. Dopuszczalną emisję ustala się dla każdego urządzenia, w którym zachodzą procesy technologiczne lub są prowadzone operacje techniczne powodujące powstawanie substancji zanieczyszczających (źródła substancji zanieczyszczających), emitora oraz jednostki organizacyjnej i wyraża się jako:

  1)   natężenie przepływu masy substancji zanieczyszczających w kg/h (g/h) lub stężenie substancji zanieczyszczających w gazach odlotowych w mg/m³ w stanie suchym w warunkach normalnych - w temperaturze 273 K i ciśnieniu 101,3 kPa,

  2)   roczną ilość substancji zanieczyszczających w Mg/rok dla jednostki organizacyjnej.

Ustalając dopuszczalną emisję, należy uwzględniać w szczególności:

  1)   rodzaj i parametry procesu technologicznego i operacji technicznej,

  2)   rodzaje i parametry surowców stosowanych w procesie technologicznym i operacji technicznej,

  3)   warunki wprowadzania substancji zanieczyszczających do powietrza, w tym charakterystykę emitorów,

  4)   urządzenia ochronne ograniczające wprowadzanie substancji zanieczyszczających do powietrza,

  5)   usytuowanie stanowisk do pomiaru ilości substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza,

  6)   pracę źródeł substancji zanieczyszczających i urządzeń ochronnych w innych niż zwyczajne warunkach eksploatacji.

1. Dla substancji zanieczyszczających oraz procesów technologicznych i operacji technicznych, dla których nie zostały określone dopuszczalne do wprowadzania do powietrza ilości substancji zanieczyszczających, dopuszczalną emisję ustala się na poziomie nie powodującym przekraczania dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu, określonych w rozporządzeniu Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 28 kwietnia 1998 r. w sprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu 2. Dopuszczalną emisję dla jednostek organizacyjnych znajdujących się na obszarze, na którym pomiary wykazują przekroczenia dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu w odniesieniu do roku, z zastrzeżeniem ust. 3, ustala się na poziomie niższym niż przewidziany w rozporządzeniu Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 8 września 1998 r. w sprawie wprowadzania do powietrza substancji zanieczyszczających z procesów technologicznych i operacji technicznych, jednak nie niższym niż określony w tym rozporządzeniu dla źródeł nowych.

3. Jeżeli obliczenia stanu zanieczyszczenia powietrza dla źródeł substancji zanieczyszczających, z których gazy odlotowe z procesów spalania paliw wprowadzane są do powietrza emitorami wysokości nie mniejszej niż 100 m, wykażą przekroczenia dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu w odniesieniu do roku, dopuszczalną emisję ustala się na poziomie niższym niż przewidziany w rozporządzeniu, o którym mowa w ust. 2, jednak nie niższym niż określony w tym rozporządzeniu dla źródeł nowych.

12. Cień aerodynamiczny

Cień aerodynamiczny-przestrzeń zaburzona przez zawirowania powietrza, powstająca za opływanym przez powietrze ciałem w wyniku oderwania strug. Ma decydujący wpływ na lokalizację usterzenia poziomego samolotu względem skrzydeł.

13. Pojęcie ochrony czynnej i pozornej.

a) ochrona bierna (pozorna) - zwiększenie wysokości emisji H, poprzez zwiększenie wysokości emitora (budowanie większych kominów)

- zwiększamy przestrzeń

- zwiększamy rozcieńczenie, lecz emisja zanieczyszczeń jest ciągle taka sama.

b) ochrona czynna - zmniejszenie emisji zanieczyszczeń.

- mniejsza ilość zanieczyszczeń wprowadzona do powietrza.

Należy preferować ochronę czynną. Ochrona pozorna jest jedynie dla ewentualnego poprawienia sytuacji (po zmniejszaniu emisji

---