Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Atmoszféra kémiája C. Baird, M. Cann, Environmental Chemistry S.E. Manahan, Environmental Chemistry R. Bailley et al., Chemistry of Environment Papp S.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Atmoszféra kémiája C. Baird, M. Cann, Environmental Chemistry S.E. Manahan, Environmental Chemistry R. Bailley et al., Chemistry of Environment Papp S."— Előadás másolata:

1 Atmoszféra kémiája C. Baird, M. Cann, Environmental Chemistry S.E. Manahan, Environmental Chemistry R. Bailley et al., Chemistry of Environment Papp S. Kümmel R., Környezeti kémia Rácz S. Környezetkémia

2

3 Az atmoszféra vagy légkör a Földet körülvevő gázburok. Az atmoszféra a Földhöz rendelhető anyag tömegének kevesebb, mint 0,0001 %-át (5,20×1018 kg) teszi ki, ennek ellenére meghatározó szerepe van a földi élet szempontjából. Legfontosabb funkciói a következők: Föld hőmérsékletének szabályozója, Széndioxidforrás a fotoszintézishez, Oxigénforrás az élő szervezetek energiatermeléséhez (a légzéshez), Nitrogénforrás (a N 2 természetes és mesterséges átalakítása révén, Vízkörforgás közvetítő közege, Földi élet „védelmezője”: - a kozmikus sugárzás elnyelője, - a Nap nemkívánatos sugárzásának elnyelője, - a nap hasznos sugárzásának átengedője. Atmoszféra

4 Atmoszféra szerkezete

5 Levegő összetétele felszín közelében N 2 :78%, O 2 : 21%, H 2 O: 1-3%, Ar: 0,9%, CO 2 : 0,04% O 3 : 1 x10 -6

6 Az ózon és a hőmérséklet változása a magassággal

7 Atmoszféra összetételének változása a magassággal

8 Napsugárzás-föld energiaháztartása A mértékegység J/év

9 Fényvisszaverődés különböző felületekről

10 Föld sugárzásenergia egyensúlya 1340W

11 Nap sugárzási energiája az atmoszféra határán és a földfelszínen

12 A föld kisugárzott energia spektruma Szaggatott vonal az elméleti érték üvegházhatású gázok nélkül. Folyamatos vonal a reális energia eloszlás

13 A földre jutó és kisugárzott fényenergiák hullámhossz függése A nap sugárzási maximuma 0,5 µm-nél van.

14 Az elektromágneses hullámok tartományainak felosztása

15 Az O 2 molekulák fényabszorciója az UV tartományban

16 Ózon abszorpciós spektruma

17 Az ózon mennyiségének változása a magassággal Az ózon maximum magassága egyenlítőnél 25 km, sarkoknál 18 km. A földfelszín közelében kissé megemelkedhet az ózon mennyisége a szennyezések miatt.

18 Ózonréteg szerepe A 300 nm körüli sugárzás a rendkívül ártalmas az emberre. Az ózon keletkezési és bomlási ciklusában a káros sugárzást eltűnik és kevésbé ártalmas sugárzás keletkezik. 1% ózon csökkenés 2% UV-B sugárzás emelkedést okoz. Az UV-B hatásai: leégés, bőrrák (strandpapucs rák), immunrendszer csökkenés embernél Fitoplanktonokra is veszélyes az UV-B A földfelszín közeli ózonnak káros a hatása (oxidáció, szmog). Évmilliókon keresztül a föld biológiája alkalmazkodott az ózon szűréshez, tehát az ózon elnyelési sávjában kisebb a védekező hatás.

19 Az ózon bomlásának okai 90-es évek

20 Az ózon minimum értékeinek évenkénti változása az Antarktisz fölött

21 Ózon réteg hónapos változása az Antarktisz fölött

22 Ózonlyuk kiterjedése Dobson egység: 0,01 mm vastag O 3

23 Az északi féltekén is van ózonlyuk Nyári térkép

24 A meghozott intézkedések lassú javulást okoznak

25 Uralkodó szelek a szennyezéseket a sarkok felé sodorják A magas légköri levegő szennyezések nőnek a sarkok fölött.

26 Kozmikus sugárzást szűrő Van Allen mágneses övek szerkezete

27 Az ózon keletkezése és természetes bomlása Az oxigén molekula fotokémiai disszociációját a 241 nm-nél (495 kJ/mol) rövidebb hullámhosszú fény okozza. Az oxigén tipikus reakciója a sztratoszférában: Az ózon disszociációja:

28 Ózon molekula bomlása

29 Néhány éghető anyag klórtartalma TüzelőanyagKlórtartalom %Égethető anyagKlórtartalom % Lignit, szén0.01– 0,2Kommunális hulladék0,05 – 0,25 Tüzelőolaj0,001Kórházi hulladék1 – 4 Biogáz0,005Elektronikai hulladék0,1 – 3.5 Fakéreg0,02 – 0,4PVC50 Papír, textil0,1 – 0,25Kommunális szennyvíz iszap0,03 – 1 Fa0,001 Lágyszárú növények0,5 – 1,5 FöldgázNem jelentős

30 CFC vegyületek ózonréteg csökkentő (ODP) és globális felmelegítő (GWP) potenciáljai * vegyületÉlettartam (év)ODPGWP CO 2 01 CFC CFC , CFC ,96030 HCFC-141b9,40,1713 CF 4 > CH 3 Br1,30,6144

31 Klímát befolyásoló tényezők

32 A légköri reakciók típusai A légköri reakciók egy része homogén gázreakció. A reakciók nagy részét a nap sugárzása katalizálja. Ezek nagy része gyökös jellegű. A részecskék szilárd felületén (por) is sok atmoszférikus reakció játszódik le főleg ionos. A párában (felhő, eső) és a részecskék felületén adszorbeált vízben a reakciók jellege folyadékfázisú inkább ionos. A több molekuláris légköri reakciók oxidatívak.

33 Reakció séma a tropszférában

34 Atmoszféra kémiájának főbb elvei Az atmoszféra oxidativ környezet Gyakran gyökös mechanizmus szerint zajlanak a reakciók A reakciók sokszor fénykatalizáltak

35 Oxigén főbb reakciói Légkör Talaj + légkör

36 Kémiai reakciók a troposzférában

37 Légkört mérgező anyagok eredete Elégtelen égés forrása számos szennyezésnek (PAH, CO, NO). Az égéstermékek is szennyezik a levegőt (CO 2, SO 2 ), Egyes szennyezők a levegő komponenseivel reagálva keletkeznek (Formaldehid, HNO 3, H 2 SO 4 ) PAH, dioxin vegyületek általában részecskékhez tapadnak. Nehézfém szennyezések részecskékhez (flying ash) tapadnak. Szerveshalidok (hajtógáz, oldószer) párolgás miatt kerülnek az atmoszférába. A vízgőzdesztilláció miatt kevésbé illékony szerves vegyületek is a légkörbe kerülnek.

38

39 Különböző légszennyező gázok eredete USA-ban

40 Atmoszféra légnemű szennyezői

41 Energia termelés légköri szennyezői Ezekhez járul még a por szennyezés és a salak. A fenti gázszennyezők gyakran szilárd részekhez tapadnak szmogot alkotva.

42 A szén-monoxid képződés kémiája A szén-monoxid képződésével az alábbi esetekben kell számolni: 1.Szén vagy széntartalmú anyagok tökéletlen égése 2.Izzó szén és szén-dioxid reakciója 3.Szén-dioxid disszociációja nagy hőmérsékleten Magyarországon a rosszul záró ajtókhoz tervezett fűtés jó zárók esetén balesetet okoz. (Bajnóczy G.)

43 Szén vagy széntartalmú anyagok tökéletlen égése C tart. tüzelőanyagok → [H, OH˙, CH 2 O, CO] → CO 2 + H 2 O Közti termék az égés végtermékeként jelenhet meg (pl. CO) kiégési zónában oxidatív pirolízis 650ºC alatt leáll Ha nincs elég levegő nem megy végig. ( Biomassza tüzelés ) (BMTE előadás (Bajnóczy G.) )

44 Szén-monoxid hatása az emberre Egészség károsító hatás: CO az oxigén felvételt gátolja Hemoglobin: O 2 és a CO 2 szállítása. CO 2 Hb a tüdőben, oxigénben dús környezetben cserélődik oxigénre, míg O 2 Hb a szén-dioxidban dúsabb testszövetekben cserélődik szén-dioxidra. (Bajnóczy G.)

45 Légszennyező gázok napi változása városban

46 (Bajnóczy G.)

47 Autók légszennyezése CO Szénhidrogén NO

48 A nitrogén-monoxid kivonása gépjárművek füstgázaiból A belsőégésű motoroknál: keletkezett füstgázok kezelése Az égés körülményeinek változtatása megoldás lehet, de ezzel egyidejűleg más légszennyező anyagok (CO, szénhidrogének) koncentrációja a növekedhet Nincs olyan levegő – tüzelőanyag arány, amelyik minden szempontból megfelelő lenne. BMTE előadás (Bajnóczy G.)

49 Nitrogénvegyületek és felszínközei koncentrációi

50 Kénvegyületek és felszínközei koncentrációi

51 (Bajnóczy G.)

52 BMTE előadás (Bajnóczy G.)

53 A levegő kén-dioxid tartalmának átalakulása kénsavvá katalitikus úton A katalizátor a vízcseppbe bejutó szálló hamu fém- elsősorban vas és mangán –tartalma. Bajnóczy G.

54 A levegő kén-dioxid tartalmának átalakulása kénsavvá fotokémiai úton A kén-dioxid fotokémiai oxidációja során a hidroxilgyökök hatására 2 lépésben megy végbe a kén-trioxiddá történő átalakulás. O 3 + fény = O + O 2 O + H 2 O = 2 OH OH + SO 2 + M = HSO 3 + M * HSO 3 + O 2 = HO 2 + SO 3 A keletkező kén-trioxid vízgőzzel kénsavvá egyesül: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 Bajnóczy G.

55 Magyarországi kéndioxid kibocsátások (1998, kt/év)

56 Savas eső tipikus összetétele Természetben gombásodás, fapusztulás Lakott területen, kő és fémszerkezet pusztulás

57 A savas eső hatása a vízi élővilágra Vízi élőlények pH tűrőképessége A csigák, kagylók lassú mozgásuak, pH tűrőképességük viszonylag szűk sávra korlátozódik így előfordulásuk változatossága, egyedszámuk minősítheti a víz szennyezettségét. Bajnóczy G.

58 Savas eső hatása CaCO 3 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + H 2 O + CO 2

59 Tüzelésből eredő pirogén szennyezők

60 Légszennyezők megoszlása

61 Levegőszennyezési határértékek Más a mérési idő különböző anyagokra.

62 Pillanatnyi és időben átlagolt szennyezési értékek összehasonlítása

63 Magyarországi kéndioxid kibocsátások (1998, kt/év)


Letölteni ppt "Atmoszféra kémiája C. Baird, M. Cann, Environmental Chemistry S.E. Manahan, Environmental Chemistry R. Bailley et al., Chemistry of Environment Papp S."

Hasonló előadás


Google Hirdetések