A légkör környezeti problémái A levegő környezetünk egyik legfontosabb eleme, a földi élet fontos része, Anyagcserénk egyik legfőbb összetevője, mely elengedhetetlenül szükséges az élet fenntartásához, Az ipar és a mezőgazdaság legfontosabb nyers- és üzemanyaga, A repülés közege

A légkör szerkezete, összetétele Troposzféra Sztratoszféra Mezoszféra Termoszféra Exoszféra Homoszféra - 85 km vastag réteg – a gázok relatív összetétele viszonylag állandó Hőmérsékletértékekben, nyomásnagyságban, összetételben, részecskekoncentrációban különböznek egymástól. Heteroszféra – a közepes molekulatömeg a magassággal csökken

Troposzféra A légkör alsó rétege, vastagsága 11 km, a Föld különböző részein 8-14 km, A bioszféra részét alkotja, az életfolyamatok itt zajlanak, Jellemző rá az aktív időjárási jelenségek, a hőenergiáját a Föld felszínétől kapja, Hőmérséklete a felszíntől távolodva fokozatosan csökken (6,5 °C/km – hőmérsékleti gradiens) A hőmérséklet csökkenésnek környezetvédelmi szempontból nagy jelentősége van, ez biztosítja a felszálló légáramlást, az erőteljes függőleges légmozgásokat. A légáramlás annak a következménye, hogy a meleg levegő relatíve kisebb sűrűségű, ezért felfelé száll. Ennek a légköri szennyeződések hígulásában és a csapadékképződésben is nagy szerepe van.

Sztratoszféra Magassága 50-55 km-ig tart, Ebben a rétegben a hőmérséklet növekszik, értéke megközelíti a földfelszíni értéket, A tartomány alsó részén, 15-20 km magasságban képződik a sztratoszferikus ózon (nagyrészt fotokémiai reakciók útján), fontos szerepe van a földi élet védelmében – a napsugárzás rövid hullámhosszú, nagy energiájú UV sugárzás káros részét elnyeli

Mezoszféra 80-85 km magasságig Termoszféra 500 km magasságig Exoszféra 500 km magasságtól Ezen rétegeknek nincs különösebb hatása a bioszférára

A légkör kémiai összetétele Különféle halmazállapotú (gáz, szilárd és cseppfolyós) összetevőkből áll: nitrogén - 78 térfogat %, oxigén - 21 térfogat %, argon – 0,9 térfogat %, egyéb nemesgázok (He, Kr, Xe) 24,5 ppm (parts per million – egymillió részecske közül mennyi a kérdéses összetevő) és vízgőz (szennyező gázok oldószere) Állandó komponensek Változó komponensek: CO2 – 0,035 térfogat % (350 ppm), CH4, N2O, troposzférikus ózon (O3), NO2, SO2, aeroszolok – levegőben hosszú ideig lebegő, finom eloszlású szilárd (füst) vagy cseppfolyós részecskék (köd)

Üvegházhatás CO2 - nak rendkívül nagy szerepe van a Föld sugárzási egyensúlyának megtartásában, Rövid hullámhosszú napsugárzást elnyelés nélkül átengedi, de a felmelegített földfelszínről visszavert hosszú hullámú hősugárzást jelentős mértékben elnyeli A földi élet szempontjából igen fontos, e nélkül a bolygó átlaghőmérséklete csak -18 °C volna, szemben a tényleges +15 °C-kal, Ha a CO2 aránya nő felmelegedés!!! Az egyik legfontosabb üvegházhatású gáz (2004 - es adatok: CO2 konc. 375 ppm-re nőtt!!!)

A légkör fizikai állapotjelzői A levegő egy meghatározott helyen mért pillanatnyi fizikai állapotjelzői összességét időjárásnak nevezzük. Az éghajlat (klíma) az időjárások összességét jelenti a földfelszín valamely nagyobb kiterjedésű területén. Az időjárás + éghajlat jellemzése fizikai állapotjellemzőkkel történik: a levegő hőmérséklete, légnyomás, nedvességtartam, a felhőzet mennyisége és a látótávolság, szélsebesség, szélirány.

A légszennyezés folyamatai Emisszió (kibocsátás) : a különböző típusú forrásokból időegység alatt a levegőbe bocsátott szennyező anyagok mennyisége, A kibocsátó forrás típusa szerint Pontszerű: a légszennyező anyagok környezetbe kerülése egy adott területen nagyarányú pl: egy ipari üzem kibocsátása egy erőmű kéményénél Diffúz vagy szórt: a kisebb mennyiségű szennyezőanyagokat kibocsátó felület nagysága ugyan meghatározható, de a levegőbe került sza. mennyisége már nehezen mérhető pl: gépjárművek – a kibocsátott szennyeződés lényegesen nehezebben határozható meg. Transzmisszió: a levegőbe került szennyező anyagok hígulása, ülepedése, elkeveredése. Immisszió: a kibocsátott sza. környezetben kialakult koncentrációja

A légszennyező anyagok csoportosítása A levegőben a légszennyező anyagok koncentrációja függ: Mennyi légszennyező anyag kerül a levegőbe, Milyen levegőrétegződési viszonyok uralkodnak, Mennyi légszennyező anyag távozik el a levegőből, Milyen a befogadó már meglévő szennyezettsége.

A légszennyező anyagok csoportosítása Eredetük szerint Természetes (biológiai) eredetűek: vulkáni tevékenység (SO2), bozót – erdőtüzek, légköri élőlények életfolyamatai során, Mesterséges (antropogén) eredetűek (emberi tevékenység) : közlekedés (CO2, CO, NOx, korom), ipar (SO2, CO2, CO, CFC, por), mezőgazdaság (CH4, N2O, CO2, NOx), háztartások (SO2, CO2, CO) Halmazállapotuk szerint: mindhárom halmazállapotban megtalálhatók.

A légszennyező anyagok csoportosítása Hatásuk kifejtésének módja szerint Elsődleges (primer) légszennyezők az emissziót követően ugyanabban az állapotban fejtik ki hatásukat pl: CO2, CH4, CFC Másodlagos (szekunder) légszennyezők a primer légszennyezők + a levegőt alkotó összetevők fizikai és kémiai reakciói során jönnek létre pl: troposzférikus ózon, savas eső Hatásuk időtartama szerint Long term szennyezők: hosszabb időn keresztül fejtik ki károsító hatásuk (CO2, CH4, CFC, N2O) Short term szennyezők: rövid távon, helyi szinten okoznak problémát (SO2, NOx, CO, NH3, trop. O3)

A levegő öntisztulása A szennyező anyag eltávozik a légkörből (ülepedés - szedimentáció) szilárd és folyékony szennyeződések durva részecskéinek távozása + a levegőben lévő párában történő feloldódás (pl. kén és nitrogén-oxidok) savas eső formájában kimosódás A szennyező anyag közömbös anyaggá alakul át: szennyező anyagok egymáshoz ütközését, egymáshoz tapadását jelenti és ily módon távoznak A szennyező anyag koncentrációja jelentősen csökken, felhígul a légtérben: vízszintes és függőleges légmozgások a legfontosabbak

A levegő szennyeződései Globális légszennyezések A levegő szennyezését elsősorban okozzák Égési folyamatok, oxidációk – hőerőművekben, háztartásokban, gépjárművekben lezajló folyamatokra vezethető vissza Fosszilis tüzelőanyagok (kőszén, kőolaj, földgáz) füstgáz magas CO2 tartalmú + pernye, korom, koksz Szénbányák (szén, meddőpor kibocsátása) Cementgyárak Kohászat füstgázai Timföldgyártás Elektrolízis és vegyi eljárások

Globális környezeti problémák alakulnak ki, ha A levegő egyes változó komponenseinek mennyisége tartósan növekszik az emberi tevékenység hatására, akkor ez a bioszféra normális folyamatainak felborulásához vezet. A légkör CO2 tartalmának növekedési miatt bekövetkező légkör felmelegedés az átlag hőmérséklet emelkedéséhez vezet Sztratoszferikus ózon fogyása: visszatartja a Nap káros UV sugarait, de mennyiségének fogyása miatt az UV-B már megtalálható a troposzférában bőrrákot, terméshozamok csökkenését okozza, továbbá az immunrendszer károsodik, a bőr öregedése felgyorsul, szemgyulladás, vakság alakulhat ki. Jelentős szerepük van az aeroszoloknak is – befolyásolják a sugárzási viszonyokat, az optikai körülményeket, felhőrendszerek kialakulását és a csapadékeloszlást

Üvegházhatást okozók

Az üvegházhatású gázok "üvegházgázok": szén-dioxid; metán; nitrogén- dioxid, hidrofluorokarbonok; perfluorokarbonok; kén- dioxid az atmoszféra felsőbb rétegeiben felgyűlve megakadályozzák, hogy a napsugárzás következtében felmelegedő felszín által kisugárzott hő elhagyja elhagyja az atmoszférát.

Üvegházhatást okozók széndioxid (CO2) főleg szerves üzemanyagok égéséből származik, metán (CH4) tehenek, birkák és más kérődzők bocsátják ki, valamint rizsmezők, szemétlerakók, és olajrétegek halogénezett szénhidrogéneket (CFC-k) hűtőrendszerekben, mint hűtőközeg, valamint habokban és tisztítóanyagként alkalmazzák. troposzférikus ózon (O3) főleg az iparból és a közlekedésből származik dinitrogén oxid (N2O) a talajokban folyó mikrobiológiai tevékenység során képződik. A kibocsátás növekszik, ha a talajt trágyázzák.

CO2 kibocsátás Az emberi eredetű kibocsátás 1950-ben 4 milliárd tonna/év alatt volt, Ez jelenleg meghaladja a 22 milliárd tonna/év értéket, a növekedési ráta több mint ötszörös. Az emberiség lélekszáma 1950-ben 2milliárd fő volt, ma több mint 6,5 milliárd fő háromszoros létszámnövekedést az öt-hatszoros kibocsátás-növekedési ráta meghaladja Röviden: jó közelítéssel állítható, hogy a világ CO2-kibocsátása és gazdasági növekedése között igen szoros korreláció áll fenn.

Felmelegedés Az antarktiszi vastag jégréteg legrégebbi rétegeiből vett légbuborékok elemzése szerint a széndioxid mai légköri koncentrációja magasabb, mint 420 ezer éve bármikor Planktonkövületek vizsgálatából arra következtetnek, hogy az előző 20 millió évben sem volt ilyen magas a légköri CO2 mennyisége A 420 ezer évre visszanyúló vizsgálat adatai szoros kapcsolatot mutatnak a légköri CO2- tartalom és a hőmérséklet között.

Klímaváltozás átlag hőmérséklet emelkedése 1,5°C tengerszint emelkedése évszakok eltolódása szélsőségek : növekvő aszály heves hosszú esőzések árvizek a változás várható hatása: 2100-re 2o°C átlagos hőmérséklet emelkedés a tengerszint átlagosan: 50cm-el (15-95 cm-es) emelkedik

Az éghajlatváltozás kevéssé ismert következményei Környezeti menekültek : 2050-re kb. 150 millió környezeti menekült várható 25 millió környezeti menekült van árvizek, szárazságok, tengerszint-emelkedés miatt. 10 év alatt számuk várhatóan megduplázódik érintetlen, természeti értékekben (biodiverzitás) gazdag területek veszélyeztetése járványok (malária) etnikai konfliktusok stb.

Halogénezett szénhidrogének ózon károsító hatásai 70 – es évek elején került látótérbe Az atmoszféra felső rétegeibe hatolva intenzív napsugárzás hatására felbomlanak aktív klóratomok válnak szabaddá Láncreakcióban bontják fel az ózont, helyette pedig 2 atomos oxigén molekula jön létre Cselekvés: Számos fejlett ipari országban betiltották vagy korlátozták használatukat Probléma! Hosszú a tartózkodási idejük 150-200 év

Nemzetközi összefogás Megoldás Nemzetközi összefogás 1985. Bécs – az ózonkárosító anyagok önkéntes csökkentésében állapodtak meg 1987 Montreali jegyzőkönyv – konkrét csökkentést határozott meg Cél Olyan vegyületek, technológiák alkalmazása, amelyek nem okoznak semmilyen környezeti problémát: izo-bután (R600a)

Helyi légszennyező anyagok hatásai Egészségkárosító hatás CO: oxigén szállítást akadályozza – fulladásos halál SO2: erős nyálkahártya izgató, szúrós szagú, zavarja a fehérje-anyagcserét NO2: roncsolja a tüdőszöveteket, szem, légutak nyálkahártyáját izgatja CH: kipufogógázokból – rákkeltő hatásúak Klór, ammónia, hidrogén-fluorid – mérgező, roncsoló hatású Por, korom, pernye – szilikózis Szálló por – növényzet, állatvilág károsodása Gazdasági károkozó hatás Mezőgazdasági károk – növény és állatvilág pusztulása Termőtalajok elsavanyodása (Nyugat Európában fenyőerdők kipusztulása, hazánkban kocsánytalan tölgyek pusztulása) Anyagi javak károsodása – korrózió, műanyagok öregedési folyamatainak felgyorsulása, gumi töredezése, épületek vakolata porlad, állaguk romlik, szabadban lévő művészeti alkotások pusztulásának felgyorsulása

Regionális légszennyezési problémák Szűk körben éreztetik hatásukat, a szennyezőanyagok időszakos feldúsulásával Legszélsőségesebb formája: füstköd vagy szmog, kialakulását inverzió okozza Hőmérsékleti inverziónál a troposzféra légterében egy olyan inverziós réteg alakul ki, amelynek hőmérséklete magasabb az alatta fekvő légrétegnél. Ha ez az inverziós réteg 700 m alatt helyezkedik el, akkor hatása veszélyes, 300 m alatt kritikus! (a szennyezőanyagok kedvezőtlen meteorológiai viszonyok között egyes területeken nagyon feldúsulhatnak szmog, füstköd alakulhat ki) Inverzió esetén a transzmisszió lelassul, az immisszió megnövekszik

Szmog los-angelesi (oxidáló) típusú londoni (redukáló) típusú Oka: erős napsugárzás + nagy gépjárműforgalom, NOx, CH okozza napfény katalizáló hatása mellett új vegyületekké (pl: troposzférikus O3) alakulnak át, A kialakult vegyületek erősen mérgező, fojtó hatásúak, nyálkahártya izgatóak, tartós ködöt képeznek, Elsősorban nyáron, a déli órákban napfényes időben alakul ki londoni (redukáló) típusú Téli időszakban, szén – olajtüzelés esetén, magas relatív nedvességtartalom mellett jön létre, Kén-dioxid, CO, és korom okozza, Akár 4-5 napig is tarthat, katasztrófához vezet – 1952 december Londoni katasztrófa

A légszennyezettség hazai helyzete A gazdasági átalakulás (nehézipari termelés visszaesése) eredményeképpen a „piszkos 12”- ként emlegetett térségekben javult a levegő minősége, Kedvező hatásokat az energiahordozók struktúraváltásával lehetne elérni, Környvéd. szempontból csökkenteni kellene a fosszilis energiahordozók arányát, Gratis effekt (ajándék hatás): az ipari termelés jelentős visszaesése automatikusan, ingyen a levegő minőségének javulását is eredményezi, Környezetbarát technológiák alkalmazása, Személygépkocsi állomány jelentős átalakítása

Monitoring 1970 –es évek végétől országos emisszió-immisszió mérőhálózat működik, Jelenleg közel 100 településen, 360 ponton mérik a levegő SO2, NOx konc., korom, ülepedő por mennyiségét, Korszerű on-line mérőrendszer Bp-en működik (Baross tér, Erzsébet tér, Kosztolányi tér, Dezső tér, Laborc utca, Széna tér, Déli pu, Gergely utca, Ilosvai-Selymes Péter tér), Mérik: SO2, CO, NOx konc., por, léghőmérséklet, légnedvesség, szélirány, szélsebesség, Szmogriadó elrendelésére már volt szükség, Európai összehasonlításban SO2, NO2 esetén Bp közepesen szennyezett városok közé tartozik, Szálló por tekintetében 22 nagyváros közül a 8. helyen állunk!!

A levegőszennyezés elleni védekezés A hazai szabályozás célja: az emberi egészség és a környezet megóvása érdekében a káros légszennyezés megelőzésére, csökkentésére, megszüntetésére vonatkozó szabályok megállapítása. A levegő minőségének romlását az immisszió jellemzi – hazai rendeletek az egyes anyagokra max. megengedhető koncentrációkat - levegőminőségi normákat – állapítanak meg. De! rendeletek szabályozzák egy adott területre vonatkozó max. kibocsátási értékeket is – emissziós normák. Azt a max. légszennyezőanyag-kibocsátási értékeket tartalmazzák, amelyeknél többet egy adott szennyező forrás nem bocsáthat ki a légtérbe.

A légszennyezés csökkentésének lehetőségei Energiahordozók struktúrájának megváltoztatása, Füstgázok tisztítása, Magas kémények építése, Zárt, korszerű környezetbarát technológiák telepítése, Üzemek kitelepítése olyan területekre, ahol az immisszió alacsonyabb, A gépkocsi közlekedés erőteljes szabályozása

Levegőtisztasági módszerek csoportosítása Aktív (megelőző) módszerek : lényege az emissziócsökkentés Passzív (utólagos) módszerek, amelyeket az jellemez, hogy a kibocsátott szennyeződés koncentrációját az immissziós normák szintje alatt tartják.

Aktív módszerek Cél a szennyező anyagok keletkezésének megakadályozása: Proaktív módszer: környezetbarát technológiák (zárt rendszerű eljárások, ahol nem kerül szennyező anyag a légtérbe, a technológia hulladékmentesnek tekinthető pl: széntüzelésről gázra áttérés) Reaktív módszerek: a már keletkezett szennyezőanyagot nem engedjük a légkörbe jutni. („csővégi technológiák”) Meglévő technológia mellé telepítettek, költségesek. Szennyező anyagok lekötésére, visszanyerésére fizikai/kémiai eljárások alkalmazása: száraz porleválasztás, nedves gáztisztítás, adszorpció, abszorpció, kéntelenítés stb.

Tisztítási eljárás jellege szerint A szennyező komponensek a környezetre kevésbé ártalmas anyagokká alakulnak át (pl: CH elégetése CO2+ vízzé), A szennyező anyagokat megkötjük, és hasznosítható anyaggá alakítjuk át (hidrogén-fluorid visszanyerés kriolit alakban), A tisztítás során a szennyező komponensek feldúsulnak, nem kerülnek a levegőbe, és a keletkező szennyvíz, szilárd hulladék, iszap, elhasznált adszorbens vagy mosófolyadék további kezeléséről vagy elhelyezéséről gondoskodni kell.

Passzív módszerek Jellemzőjük: a keletkezett szennyeződések légkörbe jutását nem akadályozzák meg, a cél az, hogy a kibocsátott szennyező anyag koncentrációját az immissziós normák szintje alatt tartsák. Passzív védelem pl: magasabb kéményen keresztül történik a kibocsátás, így a sza. A felső légtérben jelentősen felhígulnak – korszerűtlen, költséges, a globális szennyeződést nem csökkenti, Zöldsávok telepítése, Bírságolások