ZAGADNIENIA TECH sciaga, Ochrona środowiska, semestr 2


ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA:

  1. Źródła naturalne :

  1. Źródła antropogeniczne (powstają w wyniku działalności człowieka) :

UCIĄŻLIWOŚĆ DLA ŚRODOWISKA:

Zanieczyszczenia powietrza wpływają ujemnie na całe środowisko przyrodnicze. Niszczy zasoby przyrody ożywionej i nieożywionej.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na świat roślinny

Substancje toksyczne w przypadku roślin, wchłaniane są analogicznie jak w przypadku oddychania ludzi czy zwierząt, bezpośrednio przez aparaty szparkowe. Toksyny mogą też być pochłaniane pośrednio przez rośliny przy pomocy systemu korzeniowego wraz z pobieraną wodą. Po wchłonięciu przez rośliny, zanieczyszczenia takie, wywołują szereg zarówno widocznych jak i utajonych objawów.

Objawy widoczne:

- zmiany fizjologiczne (przyspieszenie lub opóźnienie faz fenologicznych, zniekształcenie tkanek)

- odbarwienia (redukcja liczby chloroplastów, matowienie powierzchni liści, plamki na powierzchni liści)

- niszczenie tkanek

Objawy utajone:

- redukcja plonów

- zmiany w przebiegu procesów fizjologicznych (fotosynteza, transpiracja)

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na ekosystem leśny

Wpływ toksyn na ekosystem leśny zależy od stężenia zanieczyszczeń w powietrzu. Wyróżniamy cztery grupy stężeń: niskie, średnie, wysokie oraz kwaśną depozycję.

Niskie stężenie:

- ekosystem leśny działa równocześnie jako pochłaniacz i jako źródło zanieczyszczeń

- las staje się źródłem takich zanieczyszczeń jak: węglowodory, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak, terpeny oraz pyłki i zarodniki roślin.

Średnie stężenie:

- zauważalny wpływ na ekosystem leśny:

- dwutlenek siarki (SO2) - główny czynnik hamujący wzrost

- ozon (O3) i gazy PAN - główne zanieczyszczenia powodujące zubożenie gatunków i wzrost podatności na szkodniki i choroby.

Wysokie stężenie:

- dwutlenek siarki (SO2) i siarkowodór (H2S) - główne substancje powodujące niszczenie ekosystemu i poważnych chorób roślin.

Kwaśna depozycja:

- sucha depozycja (proces osadzania się zanieczyszczeń na powierzchni ziemi: gleba, rośliny, budynki, woda itp. w wyniku zetknięcia się z tą powierzchnią) dwutlenku siarki (SO2), dwutlenku azotu (NO2), kwasu węglowego (HNO3) i pyłu siarczanowego

- mokra depozycja (procesy wiązanie chemicznego lub fizycznego zanieczyszczeń wewnątrz chmur, mgieł i osadów atmosferycznych, a także procesy wymywania zanieczyszczeń z atmosfery przez opady) kwaśnych opadów i kwaśnych osadów.

Straty w ekosystemach leśnych są wynikiem złożonych interakcji poziomu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, kwaśnej depozycji, gospodarki leśnej oraz degradacji gleb.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na świat zwierzęcy

Zwierzęta mogą wchłaniać substancje toksyczne w dwójnasób: poprzez oddychanie oraz poprzez konsumpcję skażonego pokarmu.

Zatrucie toksynami powoduje następujące skutki:

- kwaśna depozycja (zmiana pH zbiorników prowadząca do zakwaszania jezior, stawów, rzek i tym samym do zubożenia struktury gatunków)

- fluoroza - chroniczne zatrucie fluorem (zmiana struktury kości i zębów)

- arsen (ostre ataki kolki, wysięki, przykry czosnkowy oddech)

- ołów (wiotczenie mięśni, wypadanie zębów)

- molibden (anemia, kruszenie i wypadanie włosów i ich odbarwienie)

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na Planetę

Ocieplenie klimatu:

- gazy cieplarniane emitowane podczas spalania paliw naturalnych

- zubożenie obszarów roślinnych wiążących węgiel podczas procesów fotosyntezy

- stężenie CO2 wzrosło o około 25% w porównaniu z rokiem 1850.

- zubożenie warstwy ozonowej. METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW: mechaniczne, biologiczne, chemiczne. Metody mechaniczne- tzw. I stopień oczyszczania: maja na celu usuniecie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych (zawiesin mineralnych i organicznych) Polegają na: rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji (osadzaniu się ), flotacji, wypienianiu, odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcje zawiesin w granicach 60-70%, BZT5 do 20%. Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków 1)kraty (reczne, mechaniczne), 2) sita, 3) piaskowniki 4 )osadniki, 5) flotatory. Kraty- na nich dochodzi do usuwania ze ścieków substancji stałych, o stosunkowo dużych rozmiarach w wyniku cedzenia. Sito obrotowe służy do mechanicznego oczyszczania sciekow z cial stalych w rozmiarach od 0,150 do 2 mm. Sito cechuje duza wydajnosc i skuteczność oraz bezobsługowa praca. Sito bębnowe. Piaskownik służy do oczyszczania ścieków z ziarnistych zanieczyszczeń (piasek, popiół, węgiel). Piaskowniki ze względu na kierunek w którym przepływają ścieki oraz budowę, dzielimy na: piaskowniki poziome, piaskowniki pionowe.. Odtłuszczanie ścieków. Flotacja - jest sposobem na oddzielenie fazy stałej, która jest wypychana ze ścieków na powierzchnie przez pęcherzyki powietrza. W przeciwieństwie do sedymentacji w procesie flotacji możliwe jest tylko oddzielenie cząsteczek o większej i mniejszej masie niż woda (flotator). Metody biologiczne: ich celem jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń przez wykorzystnie populacji mikroorganizmów zawieszonych w toni ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmów tworzących utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne). Zasada metody: *zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. *Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. *W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan). *Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych. Rozwiazania: 1. Osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w toni scieku w postaci gąbczastych kłaczków); 2. Złoże biologiczne (stos tłuczonych kamieni, żużlu, koksu, a nawet elementow z tworzyw sztucznych pokryty błoną biologiczna złożoną z mikroorganizmów). Oczyszczanie biologiczne może przebiegac w warunkach:

  • sztucznych - opiera się na złożu biologicznym i procesach osadu czynnego. Główną role odgrywają tu bakterie , grzyby , pleśnie , glony , pierwotniaki jak i wyższe organizmy - stawonogi , które przeciętnie w ciągu 10 h usuwają zanieczyszczenia organiczne . W złożu biologicznym wykorzystywane są żelbetowe cylindry o średnicy 6 - 20 m , wypełnione są koksem , granitem , żużlem wielkopiecowym . Na takim wypełnieniu gromadzą się organizmy żywe oczyszczające ściek . W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach: tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja oraz w beztlenowych (niedotlenionych) - denitryfikacja. Nitryfikacja- proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów(III) i azotanów(V) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny lub ulegać akumulacji, czego efektem może być powstanie złóż saletry. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych i jest dwuetapowy. Bakterie z rodzaju np. Nitrosomonas i Nitrosospira utleniają jony amonowe do azotanów(III) (azotynów), które następnie są utleniane przez bakterie z rodzaju np. Nitrobacter do azotanów(V) (azotanów). Warunki nitryfikacji autotroficznej:

    • Denitryfikacja - reakcja chemiczna, proces redukcji azotanów do azotu. Redukcja azotanów do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest przeprowadzany przez różne bakterie (określane jako bakterie denitryfikacyjne), jako jedna z postaci oddychania beztlenowego, np. heterotroficzną bakterię (Pseudomonas fluorescens). Zarówno denitryfikacja jak i nitryfikacja są częściami cyklu azotowego w przyrodzie. Istnieją organizmy zdolne jednocześnie do denitryfikacji całkowitej, jak i procesu (częściowo) odwrotnego, tj. wiązania azotu cząsteczkowego i przekształcania go do postaci użytecznych biologicznie (diazotrofia), np. niektóre bakterie z rodzaju Azospirillum. W rolnictwie zabiegi agrotechniczne zwiększające przewietrzanie gleby sprzyjają zatrzymywaniu azotu w postaci przyswajalnej dla roślin. Znaczenie denitryfikacji: zmniejszenie ilości przyswajalnego azotu, usuwa nadmiar NO2- i NO3- ze środowiska, zamyka obieg azotu. Metody chemiczne- To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na destylacji, ekstraktacji, elektrolizie, koagulacji, neutralizacji, sorpcji, utlenianiu i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków. Oczyszczanie przez koagulacje. Koagulacja: łaczenie czastek koloidowych w wieksze zespoly, wytraca się osad (zawarty koagulat). Koagulacje może wywolac: dodatek elektrolitu, koloidu o przeciwnym znaku ładunku elektrycznego do ładunku czastek koloidowych, hydratacja zolu, odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego, a także czasami ogrzewanie lub wytrzasanie zolu. W procesie koagulacji uzyskuje się znaczny efekt oczyszczania (redukcja BZT5 do 85% i zawiesin do 90%). Powstaje tu jednak duza ilosc osadow. Metode stosuje się najczesciej do oczyszczania sciekow przemyslu włókienniczego, garbarskiego i chemicznego. Ekstrakcja- polega na wydobyciu ze sciekow zanieczyszczen przez wprowadzenie specjalnych substancji Neutralizacja- zobojetnienie kwasnego lub zasadowego odczynu sciekow, polega na wprowadzeniu specjalnych substancji i zwiazkow chemicznych lub na zmieszaniu sciekow kwasnych z zasadowymi. Sorpcja- przyciaganie przez powierzchnie niektórych cial stalych rozpuszczonych w sciekach substancji lub gazow . Utlenianie- wprowadzenie do sciekow zwiazkow redukujacych (opiłki Fe, SO2, C, H2S)- w wyniku zachodzacych reakcji powstaja produkty mniej lub wcale nieszkodliwe. ETAPY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW 1. NAPEŁNIANIE REAKTORA, NAPOWIETRZANIE, DOZOWANIE KOAGULANTU PIX. Po napełnieniu reaktora do górnego poziomu następuje intensywne napowietrzanie. Czas napowietrzania jest ustalany w sposób optymalny, indywidualnie na każdej oczyszczalni. Zanieczyszczenia organiczne, znajdujące się w czynnym osadzie stanowią pożywkę dla mikroorganizmów, których ilość ogromnie wzrasta. Na końcu fazy napowietrzania dozuje się koagulant PIX, celem wytrącenia fosforu. 2. SEDYMENTACJA. Po zakończeniu napowietrzenia następuje flokulacja osadu (kłaczkowanie) i powstają doskonałe warunki do sedymentacji, w wyniku czego tworzy się warstwa klarownych oczyszczonych ścieków. Czas sedymentacji ustalany jest indywidualnie dla każdej oczyszczalni. 3. ODPŁYW ŚCIEKÓW OCZYSZCZONYCH. Po otwarciu zastawki ścieki oczyszczone grawitacyjnie wypływają na zewnątrz . W tym czasie próbki pobiera się na bieżąco. Otwarcie i zamknięcie zastawki wykonywanie jest płynnie. 4. ODPŁYW NADMIARU OSADU. W trakcie napowietrzania (etap 1) powstaje nadmiar osadu czynnego, który należy usunąć celem utrzymania jego stałej ilości w reaktorze. Za pomocą pompy osad nadmierny jest przepompowany do zbiornika osadu. ODPADY - ŹRÓDŁA W zależności od źródła ich powstawania, na 20 następujących grup: - odpady powstające przy poszukiwaniu, wydobywaniu, fizycznej i chemicznej przeróbce rud oraz innych kopalin - 01, - odpady z rolnictwa, sadownictwa, upraw hydroponicznych, rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa oraz przetwórstwa żywności - 02, - odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury - 03, - odpady z przemysłu skórzanego, futrzarskiego i tekstylnego - 04, - odpady z przeróbki ropy naftowej, oczyszczania gazu ziemnego oraz pirolitycznej przeróbki węgla - 05, - odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania produktów przemysłu chemii nieorganicznej - 06, - odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania produktów przemysłu chemii organicznej - 07, - odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania powłok ochronnych (farb, lakierów, emalii ceramicznych), kitu, klejów, szczeliw i farb drukarskich - 08, - odpady z przemysł przemysłu fotograficznego i usług fotograficznych - 09, - odpady z procesów termicznych - 10, - odpady z chemicznej obróbki i powlekania powierzchni metali oraz innych materiałów i z procesów hydrometalurgii metali niezależnych - 11, - odpady z kształtowania oraz fizycznej i mechanicznej obróbki powierzchni metali i tworzyw sztucznych - 12, - oleje odpadowe i odpady ciekłych paliw - 13, - odpady rozpuszczalników organicznych, chłodziw i propelentów - odpady opakowaniowe; sorbenty, tkaniny do wycierania, materiały filtracyjne i ubrania ochronne, nie ujęte w innych grupach - 15, - odpady nie ujęte w innych grupach - 16, - odpady z budowy, remontów i demontażu obiektów budowlanych oraz infrastruktury drogowej- 17, - odpady medyczne i weterynaryjne - 18, - odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych - 19, - odpady komunalne łącznie z frakcjami gromadzonymi selektywnie - 20. Biorąc za podstawę warunki powstawania (źródło, pochodzenie), główne składniki oraz fizyczne, chemiczne i biologiczne właściwości odpadów, podzielono je na: * grupy (odpady o wspólnym pochodzeniu i jednakowych właściwościach), * typy (odpady bliskie pod względem głównych składników i właściwości), * gatunki (dokładniej niż typ określają chemiczne, fizyczne i biologiczne właściwości), * rodzaje (określają specyficzne właściwości odpadu w ramach gatunku), a w razie potrzeby także na odmiany. ODPADY- UTYLIZACJA Podstawowym kierunkiem ochrony środowiska przed odpadami jest ich gospodarcze wykorzystanie, czyli utylizacja. Odpady, których nie można wykorzystać gospodarczo, należy unieszkodliwić lub ograniczać ich uciążliwość dla otoczenia przez rozkład biologiczny albo fizykochemiczny, w tym spalanie, lub bezpieczne składowanie w miejscach do tego przeznaczonych. Za i przeciw termicznej utylizacji odpadów: 1.Konieczne jest opracowanie koncepcji zagospodarowania odpadów ulegajacych biodegradacji ponieważ zgodnie z Dyrektywą Unii dopuszczonych do skłądowania będzie od roku: 2010 -75%, 2013- 50%, 2020- 35% calkowitej ilosci odpadow komunalnych ulegajacych biodegradacji wytworzonych w 1995 roku. Oznacza to, ze pozostale odpady będą musialy być w jakis sposób unieszkodliwione lub odzyskiwane. 2. Zgodnie z dyrektywa UE, nalezy poddac recyklingowi srednio 55-70% opakowan już w 2008 roku, a to oznacza, ze w naszym kraju prawie trzykrotnie powinna wzrosnac ilosc odpadow zbieranych selektywnie. Na wdrożenie dyrektywy Polska wynegocjowala okres przejsciowy do 2014 roku, ponieważ nie jestesmy w stanie wysegregowac takiej ilosci z masy odpadow komunalnych. 3. Polska powinna uzyskac redukcje ilosci odpadow skladowanych na skladowiskach o: 25% do 31 grudnia 2010, 50% do 31 grudnia 2013r., 65% do 31 grudnia 2020 roku. 4. Osiagnac do konca 2008 roku poziom zbierania 4kg sprzetu elektrycznego na mieszkanca na rok. 5. Uzyskac co najmniej 50% odzysku i 27% recyklingu odpadów opakowaniowych do konca 2008 roku. 6. Trzeba uwzglednic fakt wyczerpywania się miejsc na skladowanie odpadow. Z uwagi na brak miejsca i przyzwolenia spolecznego dla budowy nowych wysypisk, a istniejace będą się zapelniac. Rodzaje recyclingu: R chemiczny -przetworzenie odpadów na materiały o innych właściwościach fizykochemicznych (np. wytworzenie materiału termoizolacyjnego z makulatury), R surowcowy -przetwarzanie materiałów i wyrobów odpadowych do postaci surowców, z których zostały wytworzone; pod wpływem temperatury następuje rozkład organicznych materiałów odpadowych (np. z butelki PET można odzyskać kwas tereftalowy i glikol), R materiałowy - odzyskiwanie z odpadów tworzyw sztucznych, które nadają się do ponownego przetworzenia (reglanulaty), R termiczny - spalanie odpadów z tworzyw sztucznych z odzyskaniem energii, R organiczny - obróbka tlenowa (w tym kompostowanie) lub beztlenowa odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów (metan). Proces kompostowania: Kompostowanie polega na rozdrobnieniu i oddzieleniu substancji gnijących od odpadów komunalnych, wypełnieniu z innymi substancjami organicznymi i poddaniu reakcji rozkładu mikrobiologicznego. Rozkład może przebiegać w sposób tlenowy i beztlenowy za pomocą bakterii termofilnych, promieniowców i grzybów. W kompostowaniu zachodzą dwa procesy biochemiczne: -mineralizacji - utlenienie substancji do ditlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów i innych składników, jest to proces egzotermiczny; -humifikacji - syntezy składników rozkładu w wielkocząsteczkowe substancje próchnicze. Proces kompostowania prowadzony w warunkach naturalnych: -pryzmy otwarte bez wstępnego przygotowania, -otwarte z wstępnym przygotowaniem, -otwarte lub osłonięte ze wstępnym sterowaniem procesu rozkładu, -osłonięte czasowo lub stale. Składowanie: *Składowiska odpadów obojętnych i niebezpiecznych; *Składujemy to czego nie da się odzyskać aktualnie. *Odpady gęsto upakowane w uszczelnionych kopcach, okopach ograniczają wyciek i emisję gazów (CH4, CO2), *Wykorzystanie procesów mikrobiologicznych biegnących z wytworzeniem metanu jako bioreaktorów (wykorzystanie jako paliwo), *Niskie koszty składowania, *Możliwość przeróbki w przyszłości, *Nowoczesne składowiska odpadów powinny być zlokalizowane na podłożu nieprzepuszczalnym (bez wycieku), uwzględniając warunki demograficzne, topograficzne, geologiczne, klimatyczne. Segregacja odpadów. Aby segregacja miala sens powinna skladac się z dwóch etapow: segregacji wstepnej „u źródla”- prowadzonej bezposrednio w mieszkaniach oraz segregacji wtornej na linii sortowniczej. Do pojemnikow i workow nie wolno wrzucac opakowan po srodkach niebezpiecznych takich jak: rozpuszczalniki, srodki ochrony roslin, farby, leki i oleje silnikowe itp. UCIĄŻLIWOŚĆ DLA ŚRODOWISKA: Każda metoda i sposób przetwórstwa odpadów bądź ich składowania z jednej strony niosą określone korzyści, z drugiej zaś stwarzają konkretne zagrożenia dla środowiska. Odpady komunalne są najczęściej przyczyną skażeń powietrza, wody, gleby patogenami (dla których stanowią pożywkę) i są miejscem żerowania ptactwa, owadów, gryzoni będących nosicielami chorób zakaźnych. Poza odpadami przemysłowymi i komunalnymi wyróżnia się odpady niebezpieczne. Wszystkie odpady uznane są za uciążliwe dla środowiska naturalnego, prowadząc do zanieczyszczania wód powierzchniowych, gruntowych, gleby, skażenia powietrza, obniżania walorów estetycznych i krajobrazowych, wyłączeniem z użytkowania terenów rolnych i leśnych zajmowanych pod ich składowanie. Odpady i związane z nimi zagrożenia stanowią obecnie jeden z największych problemów w dziedzinie ochrony środowiska. Stopień uciążliwości odpadów zależny jest od szkodliwości dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzkiego.


    Wyszukiwarka