- kis koncentráció, koncentráció és sűrűség  csökken 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 - mezoszféra, T csökken Kº 11-12 T 80 M H 50 SZT 80 %

- 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  101.3 kPa  22.4 l, 20 °C) M [mg/mmol] moláris tömeg

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 (14 000 lakos), acélmű (Pennsilvánia)  súlyos szennyezés

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 (14 000 lakos), acélmű (Pennsylvania)  súlyos szennyezés 1952 London

- SO2 (bronchitis) füst, szmog 1952 London - 4000 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

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 (14 000 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)

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

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

ÖSSZETÉTEL Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (1) Állandó N2  78 % 108 év Üvegház UV O2  20 % 5000 év UV, V A 0.93 % Nemes ppm gázok (2) Változó CO2 320 ppm 10 év Üvegház UV, IR CH4 1 ppm 5 év Üvegház IR H2 0.5 ppm 7 év UV N2O 0.3 ppm 8 év O3 (tr./sztr.) 10 ppb/1 ppm 2 év Ózon UV,V,IR

ÖSSZETÉTEL 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 Ózon

- cseppfolyós/szilárd részecskék AEROSZOL (0.01-10 µm) - cseppfolyós/szilárd részecskék - por, füst, köd - diszperziós és kondenzációs - kis tartózkodási idő - fényelnyelés

LÉGSZENNYEZÉS 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

A CSÓVA ALAKJA SZUPERADIABATIKUS ADIABATIKUS INVERZIÓ 1. INVERZIÓ 2.

A MELEG INVERZIÓS RÉTEG HATÁSA

Los Angeles

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

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

ELKEVEREDÉS - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS - MAGYARÁZAT

ELKEVEREDÉS - LAMINÁRIS ÉS TURBULENS ÁRAMLÁS - MAGYARÁZAT

DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ v KONVEKCIÓ

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

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

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

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

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

KÉMÉNYMÉRETEZÉS : GAUSS ELOSZTÁS ÉS MÓDSZER

ÜVEGHÁZHATÁS A CO2 KONCENTRÁCIÓ VÁLTOZÁSA AZ ATMOSZFÉRÁBAN (1850-1995)

CO2 EMISSZIÓ : FOSSZILIS TŰZELŐANYAGOK

A GLOBÁLIS, ÁTLAGOS HŐMÉRSÉKLET VÁLTOZÁSA (1880-1994)

FEJENKÉNTI ÜVEGHATÁSÚ GÁZ EMISSZIÓ (VILÁG ÁTLAG  1)

ÜVÉGHÁZHATÁSÚ GÁZOK (1850, 2000, trend) CO2 CH4 Freon 12 N2O 280 ppm 0.8 ppm 0 0.28 ppm 358 ppm 1.7 ppm 0.48 ppb 0.31 ppm 0.5 %/év 0.9 %/év 3.2 %/év 0.25 %/év TREND!?

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

- CO2: 280 ppm  358 ppm (ipari forradalom óta) ÜVEGHÁZHATÁS HOSSZÚHULLÁMÚ SUGÁRZÁS ELNYELÉSE (FÖLD - 243 W/m2) CO2 12-17 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  358 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

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

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

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)

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 O2 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

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.

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

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

SAVASODÁS ÁTLAGOS pH A CSAPADÉKBAN ÉS HÓBAN

A SAVASODÁS HATÁSA: “WALDSTERBEN” (VERMONT)

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

- 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

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

LÉGSZENNYEZÉSI PROBLÉMÁK LÉPTÉKE

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

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

ÜLEPEDÉSI SEBESSÉG A RÉSZECSKE MÉRET FÜGGVÉNYÉBEN

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