ATMOSZFÉRA - kis koncentráció, koncentráció és sűrűség csökken - Nap energiája fotokémiai reakciók - oxigén jelenléte oxidáció - troposzféra (felhőöv), 11-12 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 80 M H - mezoszféra, T csökken 50 SZT 80 % 11-12 T Kº
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 101.3 kPa 22.4 l, 20 °C) M [mg/mmol] moláris tömeg
ÖSSZETÉTEL Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (1) Állandó N2 78 % 108 év üvegház UV O2 20 % 5000 év UV, V A 0.93 % Nemes gázok ppm (2) Változó CO2 320 ppm 10 év üvegház UV, IR üvegház IR CH4 1 ppm 5 év H2 0.5 ppm 7 év UV N2O 0.3 ppm 8 év O3 (tr./sztr.) 10 ppb/1 ppm 2 év UV,V,IR
Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (3) Nagyon változó CO 0.1 ppm 0.3 év mérgező UV,V,IR NO2 1 ppb 10 nap savasodás SO2 1 ppb 3 nap savasodás vízgőz (0.4-400)102 ppm 10 nap UV,V,IR Freon (halogénezett szénhidrogén pl. CF2Cl2) 100 év ózonlyuk
KIS TÖRTÉNELEM II. Edward (13 sz. vége): széntüzelés korlátozása a Parlament munkája miatt III. Richard (14-15 sz.): füstadó 17 sz. London: ipar kitelepítése, zöld övezet (javaslat) 1847-48 tv. az angol parlamentben a füstszennyezés korlátozására 1859 Monarchia: ipartv-ben korlátozzák a ipari szennyezést 1948 Donora (14 000 lakos), acélmű (Pennsylvania) súlyos szennyezés 1872 első feljegyzés savas esőről (angol kémikus) 1952 London szmog 1962 Los Angeles: fotokémiai szmog
Szennyező anyagok szén-monoxid (CO) szén-dioxid (CO2) kén-dioxid (SO2) nitrogén-oxidok (NOx) ózon (O3) nehézfémek (Cd, Pb, As, Zn) szilárd részecskék pollen rostok illékony szerves vegyületek (VOC)
Források Ipar pontforrás felületi forrás SO2 : tüzelőanyag, érc CO : tökéletlen égés (közlekedés, cigaretta) NO2 : magas hőfokú égés (közlekedés, erőmű, gáztűzhely) szilárd részecskék: minden égés során
Mezőgazdaság: Erdőírtás: Hulladéklerakók: CO, CxHy: biomassza égetés CH4 : rizstermelés, kérődző állatok NH3 : állatok vizelete Erdőírtás: CO2 : tároló kapacitás csökkenése Hulladéklerakók: CH4, CO2 : fő összetevők (0-80%)
Gázkibocsátás [Tg/év] Antropogén Természetes Antropogén % CO2-C 7 000 100 000 7 CO-C 505 75 87 CH4-C 270 120 69 SO2-S 70 35 67 NO-N 20 10 N2O-N 1 9 NH3-N 50 VOC 750 Freonok 100 Gázkibocsátás [Tg/év]
(befolyásoló tényezők, figyelembe veendő dolgok) LÉGSZENNYEZÉS (befolyásoló tényezők, figyelembe veendő dolgok) Hőmérséklet napszakos változása Inverzió Csóva (konvekció és diffúzió) Lamináris és turbulens áramlás Anyagmérleg (emisszió, reakció stb.)
ÁLLAPOTVÁLTOZÁS ÉS INVERZIÓ
Szuperadiabatikus eset Labilis Szubadiabatikus eset Stabil
INVERZIÓ (napos idő, tiszta ég)
A CSÓVA ALAKJA SZUPERADIABATIKUS ADIABATIKUS INVERZIÓ 1. INVERZIÓ 2.
Inverzió
Példa: 100 m kémény, 20 °C
Porbúra kialakulása
Szélsebesség mérés
Légszennyezési problémák szmog SZMOG üvegházhatás ózon savasodás
- SO2 (bronchitis) füst, szmog 1952 London – téli szmog - SO2 (bronchitis) füst, szmog - maximum 2 mg/m3 0.75 ppm - szinergikus hatások - inverzió - 4 000 halott WHO határérték: 0.18 ppm 500 µg/m3 10’ 1 óra 0.125 ppm 350 µg/m3 Hosszútáv 50 µg/m3 0.018 ppm
1962 Los Angeles: nyári v. fotokémiai szmog - gépjárműforgalom, napfény, magas nedvességtartalom - nitrogénoxidok, szénhidrogének - napfény katalizáló hatása új vegyületek pl. ózon (mérgező, fojtó, köd, szem, orr, nyálkahártya) - elsődleges és másodlagos szennyezés - napszakosság
légállapot a los angelesi szmog során
Légszennyezési problémák szmog ÜVEGHÁZHATÁS ózon savasodás
ELEKTROMÁGNESES SPEKTRUM távoli infra (IR2) ultraibolya (UV) látható (V) közeli infra (IR1) rövidhullám hosszúhullám 0.2 0.38 0.76 4.0 100 µm NAP FÖLD mikrohullám röntgen
Üvegház gázok - CO2: 270 ppm 350 ppm (ipari forradalom óta) - CH4 : rizstermesztés, állattartás (anaerob) - N2O : tüzelés, műtrágya (denitrifikáció) Hosszuhullámú sugárzás elnyelése
A széndioxid koncentrációjának változása az atmoszférában
Az átlaghőmérséklet alakulása
Légszennyezési problémák szmog üvegházhatás ÓZON savasodás
- 10 %, 1 %/év (nő) - csökkenő trend - ózonlyuk - anyagok TROPOSZFÉRA SZTRATOSZFÉRA - csökkenő trend - ózonlyuk CHAPMAN MODELL (1930) O + O2 O3 UV sugárzás (energia) O + O3 2 O2 katalizátor - NO, Cl, H - anyagok NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 CCl2F2 + UV CClF2 + Cl2 Cl2 + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2
Ózon
Az ózonréteg vékonyodásának következményei: bőrrák immunrendszer gyenglés napozás közben gyakoribb leégés gyorsabban öregszik a bőr növények károsodása műanyagok gyorsabban mennek tönkre
Légszennyezési problémák szmog üvegházhatás ózon SAVASODÁS
E SO2 MODELL NEDVES ÜLEPEDÉS SZÁRAZ ÜLEPEDÉS talaj EMISSZIÓK - NOx 50-60 % közlekedés - SO2, partikulált anyag 50-60 % erőművek - CO2 erőművek - CH4 autó, égetés, állattartó telepek
Tavakra gyakorolt hatás: eső pH: 5.5 savas eső: 2-3 pH 5 körül halikrák nagy része elpusztul pH 5 alatt: a legtöbb élőlény végzetes védelem: pufferkapacitás - hidrogénkarbonát HCO3- + OH- = CO32- + H2O HCO3- + H3O+ = H2CO3 + H2O
- 1930 - 1965 - 1992 - okok : SO2 emisszió (Magyarország) 0.3 Mt/év recesszió széntüzelés csökkenése hatékonyság
KÉN KIÜLEPEDÉS EURÓPÁBAN (gS/m2 év, 1985, EMEP mérési hálózat)
CSAPADÉK pH ÉRTÉKEK AZ USA-ban (1980-1984) ÉS ÉRZÉKENY TERÜLETEK
KÉMÉNYMÉRETEZÉS : GAUSS ELOSZTÁS ÉS MÓDSZER
értéke: - diagramm segítségével : x-től függő szórás értéke: - diagramm segítségével - számítással Kéményméretezés: Q, u ismert feladat: x, y, z pontban adott határérték kémény milyen H magas legyen?
Szennyezőanyagok hatásai 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 SZENNYEZŐK: SZILIKÓZIS
PAH (diesel) …. BENZOPIRENE - FEJFÁJÁS, KÖHÖGÉS, SZEM ÓLOM: 80 % BENZIN - IDEGRENDSZER, VÉRNYOMÁS KOMBINÁLT HATÁSOK TÜDŐRÁK, ASZTMA: VÁROSOK EGYÉB HATÁSOK GYÓGYSZERFOGYASZTÁS, ÁPOLÁS, TERMELÉS ÉS MUNKABÉRKIESÉS ÁLLATOK KICSI KÖZVETLEN HATÁS
ÉPÜLETEK ÉS ARCHEOLÓGIAI ÉRTÉKEK NÖVÉNY SZILÁRD ASSZIMILÁCIÓS FELÜLET CSÖKKEN - TAKARMÁNY LÉGCSERENYÍLÁS GÁZOK LÉGZŐNYÍLÁS SEJTEK FELÜLETE + VÍZ pl. KÉNSAV RONCSOLÁS + FOTOSZINTÉZIS GÁTLÁSA SZÍNVÁLTOZÁS SAVASODÁS Al, MIKROORGANIZMUSOK - ERDŐK VIZEK EMBER INDIKÁTOROK (ZUZMÓ) ÉPÜLETEK ÉS ARCHEOLÓGIAI ÉRTÉKEK
SZÉN-MONOXID BELÉGZÉS HATÁSA A KONCENTRÁCIÓ ÉS A KITETTSÉGI IDŐ FÜGGVÉNYÉBEN