- kis koncentráció, koncentráció és sűrűség  csökken

Az előadások a következő témára: "- kis koncentráció, koncentráció és sűrűség  csökken"— Előadás másolata:

1 - kis koncentráció, koncentráció és sűrűség  csökken
ATMOSZFÉRA - kis koncentráció, koncentráció és sűrűség  csökken - Nap energiája  fotokémiai reakciók - oxigén jelenléte  oxidáció - troposzféra (felhőöv), km (pólusoknál 8 km, Egyenlítőnél 18 km) - a hőmérséklet 100 m-ként 1 ºC-kal (0.65 ºC ) csökken a hőmérséklet, a hőenergiát a Földtől kapja - sztratoszféra, T nő, kb. 50 km, a Nap UV sugárzását az ózon részben elnyeli 220 284 180 A - mezoszféra, T csökken Kº 11-12 T 80 M H 50 SZT 80 %

2 - szilárd, cseppfolyós és gáz halmazállapotú szennyezők
KONCENTRÁCIÓ - szilárd, cseppfolyós és gáz halmazállapotú szennyezők - térfogat/térfogat, tömeg/tömeg, tömeg/térfogat  µg/m3, ez függ a T és p-től - állandó - átszámítás V [cm3/mmol] ideális gáz moláris térfogat (1 atm  kPa  22.4 l, 20 °C) M [mg/mmol] moláris tömeg

3 KIS TÖRTÉNELEM II. Edward (13 sz. vége): széntüzelés tiltása a Parlament munkája miatt III. Richard (14-15 sz.): füstadó 17 sz. London: ipar kitelepítése, zöld övezet (javaslat) 1948 Donova ( lakos), acélmű (Pennsilvánia)  súlyos szennyezés

4 KIS TÖRTÉNELEM II. Edward (13 sz. vége): széntüzelés tiltása a Parlament munkája miatt III. Richard (14-15 sz.): füstadó 17 sz. London: ipar kitelepítése, zöld övezet (javaslat) 1948 Donora ( lakos), acélmű (Pennsylvania)  súlyos szennyezés 1952 London

5 - SO2 (bronchitis) füst, szmog
1952 London halott - maximum 2 mg/m3  0.75 ppm - SO2 (bronchitis) füst, szmog - inverzió - szinergikus hatások WHO határérték: 0.18 ppm 500 µg/m3 10’ 1 óra 0.125 ppm 350 µg/m3 Hosszútáv 50 µg/m3 0.018 ppm

6 KIS TÖRTÉNELEM II. Edward (13 sz. vége): széntüzelés tiltása a Parlament munkája miatt III. Richard (14-15 sz.): füstadó 17 sz. London: ipar kitelepítése, zöld övezet (javaslat) 1948 Donora ( lakos), acélmű (Pennsylvania)  súlyos szennyezés 1952 London 1962 Los Angeles: fotokémiai szmog - gépjárműforgalom, napfény, magas nedvességtartalom - nitrogénoxidok, szénhidrogének - napfény katalizáló hatása  új vegyületek pl. ózon (mérgező, fojtó, köd, szem, orr, nyálkahártya)

7 - elsődleges és másodlagos szennyezés
- napszakosság Mi a “kicsi” ?

8 ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS ÉS SPEKTRUM
távoli infra (IR2) ultraibolya (UV) látható (V) közeli infra (IR1) rövidhullám hosszúhullám 0.2 0.38 0.76 4.0 100 µm  NAP (O.5 µm)  FÖLD (1O µm) mikrohullám röntgen

9 ÖSSZETÉTEL Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (1) Állandó
N  78 % év Üvegház UV O  % év UV, V A % Nemes ppm gázok (2) Változó CO ppm év Üvegház UV, IR CH ppm év Üvegház IR H ppm év UV N2O ppm év O3 (tr./sztr.) 10 ppb/1 ppm év Ózon UV,V,IR

10 ÖSSZETÉTEL Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés
(3) Nagyon változó CO ppm év Mérgező UV,V,IR NO ppb nap Savasodás SO ppb nap Savasodás vízgőz ( )102 ppm nap UV,V,IR Freon (halogénezett szénhidrogén pl. CF2Cl2) év Ózon

11 - cseppfolyós/szilárd részecskék
AEROSZOL ( µm) - cseppfolyós/szilárd részecskék - por, füst, köd - diszperziós és kondenzációs - kis tartózkodási idő - fényelnyelés

12 LÉGSZENNYEZÉS HŐMÉRSÉKLET NAPSZAKOS VÁLTOZÁSA INVERZIÓ
CSÓVA (konvekció és diffúzió) LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS ANYAGMÉRLEG (emisszió, reakció stb.)

13 ÁLLAPOTVÁLTOZÁS ÉS INVERZIÓ

14 Szuperadiabatikus eset
Labilis Szubadiabatikus eset Stabil

15 A CSÓVA ALAKJA SZUPERADIABATIKUS ADIABATIKUS INVERZIÓ 1. INVERZIÓ 2.

16 A MELEG INVERZIÓS RÉTEG HATÁSA

17 Los Angeles

18

19 INVERZIÓ (napos idő, tiszta ég)
Példa: 100 m kémény, 20 °C

20

21

22 SZENNYEZÉS „RÓZSA” (SO2 25o µg/m3 FELETT)
3. TELEP SZENNYEZÉS „RÓZSA” (SO2 25o µg/m3 FELETT)

23 ELKEVEREDÉS - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS - MAGYARÁZAT

24

25 ELKEVEREDÉS - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS - MAGYARÁZAT

26 DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ v KONVEKCIÓ

27  ~ c1  c2 csapot kinyitjuk kiegyenlítődés FICK TÖRVÉNY c1 c2 x 
FLUXUS ~ D - molekuláris diffúzió tényezője [m2/s]

28 ÁRAMLÁSOK LAMINÁRIS: RÉTEGES, RENDEZETT TURBULENS: GOMOLYGÓ, RENDEZETLEN, VÉLETLEN v v’ eltérés, pulzáció v  átlag T a turbulencia időléptéke t v O

29 TRANSZPORT KONVEKCIÓ : vc [ kg/m2s ] HOGYAN ALAKUL TURBULENS ÁRAMLÁSBAN? ?

30 > > TURBULENS DIFFÚZIÓ v turbulens diffúzió ( ‘felhő’)
molekuláris diffúzió turbulens diffúzió ( ‘felhő’)

31 - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS
ELKEVEREDÉS - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS - MAGYARÁZAT - ELKEVEREDÉS ÉS DIFFÚZIÓ FÜGG A METEOROLÓGIAI ÁLLAPOTTÓL - DISZPERZIÓ

32 KÉMÉNYMÉRETEZÉS : GAUSS ELOSZTÁS ÉS MÓDSZER

33 ÜVEGHÁZHATÁS A CO2 KONCENTRÁCIÓ VÁLTOZÁSA AZ ATMOSZFÉRÁBAN ( )

34 CO2 EMISSZIÓ : FOSSZILIS TŰZELŐANYAGOK

35 A GLOBÁLIS, ÁTLAGOS HŐMÉRSÉKLET VÁLTOZÁSA (1880-1994)

36 FEJENKÉNTI ÜVEGHATÁSÚ GÁZ EMISSZIÓ (VILÁG ÁTLAG  1)

37 ÜVÉGHÁZHATÁSÚ GÁZOK (1850, 2000, trend)
CO2 CH4 Freon 12 N2O 280 ppm 0.8 ppm ppm 358 ppm 1.7 ppm ppb ppm 0.5 %/év 0.9 %/év %/év %/év TREND!?

38 ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS ÉS SPEKTRUM
távoli infra (IR2) ultraibolya (UV) látható (V) közeli infra (IR1) rövidhullám hosszúhullám 0.2 0.38 0.76 4.0 100 µm  NAP (O.5 µm)  FÖLD (1O µm) mikrohullám röntgen

39 - CO2: 280 ppm  358 ppm (ipari forradalom óta)
ÜVEGHÁZHATÁS HOSSZÚHULLÁMÚ SUGÁRZÁS ELNYELÉSE (FÖLD W/m2) CO µm, O3 9.6 µm, vízgőz 8 µm GÁZOK ÉS HATÁSUK EMISSZIÓ (Tg/év; CO2 - C Pg/év)  2.5 W/m2  1 %  0.75 C° - CO2: 280 ppm  ppm (ipari forradalom óta) - CH4 : rizstermesztés, állattartás (anaerob) - N2O (dinitrogén-oxid): tüzelés, műtrágya (denitrifikáció) - kilo-, mega-, giga-, tera-, peta-, hexa- (ezer….trillió) - SI rendszer - aeroszolok: szórás és elnyelés  lehülés

40 HATÁSOK SOKFÉLE …… ÉGHAJLAT TERÜLETI ELTOLÓDÁSAI ÁTLAGOK SZÉLSŐSÉGEK
NÖVÉNYZET HIDROLÓGIAI KÖRFORGÁS VIZEK SOKFÉLE ……

41 ÓZON (1840; Schönbein) NASA MÉRÉS (1987 SZEPTEMBER: ÓZON ÉS KLÓRMONOXID): „ÓZONLYUK”

42 ÓZON (1840; Schönbein) - 10 %, 1 %/év (nő) - csökkenő trend
TROPOSZFÉRA - 10 %, 1 %/év (nő) SZTRATOSZFÉRA (9o %, sok UV sugárzás az O2 elnyelési sávjában  fotolízis) - csökkenő trend - rákkeltő (bőrrák) - mezőgazdaság - óceáni plankton CHAPMAN MODELL (1930)

43 CHAPMAN MODEL (193o): két lépcső
O2 + hv → O + O O2 + O + M → O3 + M keletkezés (M – harmadik anyag, pl. N), hv – Napból érkező energia (fotonok) O3 + hv → O2 + O O3 + O → 2 O bomlás Mérések szerint ez utóbbi folyamat lassúbb, mint korábban gondolták (6o-as évek). Nyomanyagok a troposzférából? CRUTZEN (1970): talaj eredetű NO (dinitrogen-oxid fotokémiai bomlásából) NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O → NO + O2 - Emberi tevékenység! - NO nem elégséges a magyarázathoz

44 FREON CH4-ban 2H → klór, 2H → fluor: CCl2F2 CCl2 + hv → CClF2 + Cl Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O → Cl + O2 nem keletkezik ózon! ÓZONLYUK (1985): Farman földi spektrofotométer mérései vs műhold mérések → Antarktisz → 1972 és 1985 között a tavaszi hónapokban a teljes ózon kb. a felére csökkent (alsó sztratoszféra 1oo%) Laboratóriumi kísérletek: téli örvény, vízszintes keveredés nincsen, a jégkristályok elnyelik a tározó vegyületeket (Cl, N). Tavasszal ezek aktív gyökökké alakulnak vissza, pl. atomos klór. Késő tavasszal megszűnik az örvény → normális állapot.

45 FREON II FOTODISSZOCIÁCIÓJA (halogánezett szénhidrogán, H ◄ Cl, F)

46 - ártalmatlan? FREON mérése – 1970
- montreáli egyezmény (1987); a védekezés lehetőségei (fluor?)

47 SAVASODÁS ÁTLAGOS pH A CSAPADÉKBAN ÉS HÓBAN

48 A SAVASODÁS HATÁSA: “WALDSTERBEN” (VERMONT)

49 E SAVASODÁS SO2 MODELL NEDVES ÜLEPEDÉS SZÁRAZ ÜLEPEDÉS talaj EMISSZIÓK
- NOx 50-60 % közlekedés - SO2, partikulált anyag 50-60 % energia - CO2 energia - CH4 autó, égetés, állattartó telepek

50 - 1930 - 1965 - 1992 - okok : SO2 emisszió (Magyarország) 0.3 Mt/év
recesszió széntüzelés csökkenése hatékonyság SO2/GDP (1992: kb. 10x USA ) NOx/ GDP (1992: kb. 2x USA ) FORMÁK: szerves, szervetlen, oldott, partikulált EURÓPA ÉS LÉPTÉKEK

51 LÉGSZENNYEZÉS LÉPTÉKEI: SO2 (havi átlag, g/m3)
 4 GLOBÁLIS 2000 5-20 KONTINENTÁLIS 10-40 REGIONÁLIS 200 60-200 TELEPÜLÉS 20 80-360 BEFOGADÓ LOKÁLIS 2 km IMMISSZIÓ: HÁTTÉR + REGIONÁLIS + TELEPÜLÉS + LOKÁLIS IDŐBELI LÉPTÉKEK

52 LÉGSZENNYEZÉSI PROBLÉMÁK LÉPTÉKE

53 HATÁSOK SO2: SZEM, NYÁLKAHÁRTYA, LÉGUTAK, TÜDŐÖDÉMA
CO: MÉRGEZŐ, FEJFÁJÁS, HÁNYÁS (OXIHEMOGLOBIN  KARBOXIHEMOGLOBIN) NO: IDEGRENDSZER + METAMOGLOBÉNIA NO2 : TÜDŐ, SZEM, LÉGUTAK (A TÜDŐBEN KELETKEZIK SAV) NH4 : NYÁLKAHÁRTYA, SZEMFÁJÁS Cl: LÉGZŐSZERV, SZEM, KÖHÖGÉS FLUORIDOK: SZEM, BŐR, ORR, GARAT, … SZILÁRD: SZILIKÓZIS

54 ÉPÜLETEK ÉS ARCHEOLÓGIAI ÉRTÉKEK
NÖVÉNY INDIKÁTOROK (ZUZMÓ) SZILÁRD ASSZIMILÁCIÓS FELÜLET CSÖKKEN - TAKARMÁNY LÉGCSERENYÍLÁS GÁZOK LÉGZŐNYÍLÁS  SEJTEK FELÜLETE + VÍZ  Pl. KÉNSAV  RONCSOLÁS + FOTOSZINTÉZIS GÁTLÁSA  SZÍNVÁLTOZÁS SAVASODÁS Al, MIKROORGANIZMUSOK - ERDŐK VIZEK EMBER ÉPÜLETEK ÉS ARCHEOLÓGIAI ÉRTÉKEK

55 ÜLEPEDÉSI SEBESSÉG A RÉSZECSKE MÉRET FÜGGVÉNYÉBEN

56 KÉN KIÜLEPEDÉS EURÓPÁBAN (gS/m2 év, 1985, EMEP mérési hálózat)