Levegőtisztaság-védelem

Az előadások a következő témára: "Levegőtisztaság-védelem"— Előadás másolata:

1 Levegőtisztaság-védelem
A közlekedés levegőtisztaság-védelmi vonatkozásai.

2 Levegőszennyezés - levegőterhelés
Légszennyezés: légszennyező anyag kibocsátási határértéket meghaladó mértékű levegőbe juttatása. Valamely légszennyező anyag vagy energia levegőbe juttatását levegőterhelésnek nevezzük. 2013. december 3.

3 Légszennyező anyagok A levegőben lévő és az emberi egészségre vagy a környezet egészére valószínűsíthetően káros hatást gyakorló anyag. (A levegő természetes minőségét hátrányosan befolyásoló olyan anyag, amely természetes forrásból vagy az emberi tevékenység közvetlen vagy közvetett eredményeként kerül a levegőbe, és amely káros vagy káros lehet az emberi egészségre, a környezetre, illetve károsítja vagy károsíthatja az anyagi javakat. Mindazon szilárd, cseppfolyós, gáz vagy gőz halmazállapotú anyagok, amelyek a levegő minőségét hátrányosan befolyásolják.) 2013. december 3.

4 Természetes eredetű légszennyezők
Független az emberi tevékenységtől vulkáni tevékenység (por, hamu, H2S, SO2, HCl, CO) katabolikus folyamatok (föld- és vízfelszínről) (CO2, CH4, H2S, NH3, aminok, merkaptánok) mikroorganizmusok tevékenysége (NOx) hidroszféra mozgása (aeroszol, Na+, K+, Cl-, SO4-) litoszféra mozgása (SiO2, CaCO3, CaSO4, MgSO4, AlO3, Fe2O3) bozót-, erdőtüzek (CO, CO2, korom, CxHy) villámlások (NOx, O3) 2013. december 3.

5 Antropogén eredetű légszennyezők
Olyan levegőterhelés, amelyek az emberi tevékenység következtében jön létre (pl. ipari folyamatok vagy azokkal összefüggő kisegítő folyamatok során). Légszennyező forrás minden berendezés, épület, jármű, vagy szabadban elhelyezkedő anyag (meddőhányó, széntároló, szemétlerakó hely), amely levegőterhelést okoz. A légszennyező források fő típusai: pontforrások (ún. koncentrált paraméterű források) – olyan levegőterhelést okozó források, amelynél a légszennyező anyag kibocsátási jellemzői (koncentráció, térfogatáram) méréssel vagy műszaki számítással egyértelműen meghatározhatók. 2013. december 3.

6 Antropogén eredetű légszennyezők
felületi (ún. szórt paraméterű vagy diffúz) forrás olyan levegőterhelést okozó tevékenység vagy kibocsátó felület, amelynél a légszennyező anyag kibocsátási jellemzői méréssel vagy műszaki számításnál egyértelműen nem határozhatók meg. a diffúz források lényeges alcsoportját képezik az ún. vonalas légszennyező források (vonalforrások). A nyomvonalas közlekedési létesítmény (közút, vasút) vagy annak vizsgált szakasza, amelynél az elhaladó járművek jellemzői határozzák meg az egységnyi szakaszból származó légszennyező anyag kibocsátott mennyiségét. 2013. december 3.

7 Légszennyező anyagok osztályozása
Eredetük szerint megkülönböztetünk elsődleges és másodlagos légszennyező anyagokat. Elsődleges (primer) légszennyező anyagoknak nevezzük a technikai berendezésekből vagy természetes eljárások során a környezeti levegőbe bocsátott anyagokat, másodlagosnak (szekunder) nevezzük, a légkörben a primer légszennyező anyagokból keletkezett anyagokat vagy azokat az anyagokat, amelyek leválasztás után ismét a környezeti levegőbe kerülnek. 2013. december 3.

8 Légszennyező anyagok osztályozása
Halmazállapotuk szerint lehetnek gáznemű légszennyező anyagok, illetve részecskék. A 10 m-nél kisebb részecskék terjedési mechanizmusa szinte megegyezik a gázokéval, viszont az ennél nagyobb részecskék terjedésének vizsgálatára célszerű külön figyelembe venni a gravitációs ülepedést. 2013. december 3.

9 Légszennyező anyagok csoportosítása
2013. december 3.

10 Emitált légszennyező anyagok
90 %-a gáznemű, 10 %-a szilárd anyag; kb. fele a közlekedésből; kb. egynegyed része az ipari folyamatokból (beleértve az oldószer elpárolgást); kb. egynegyed része a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből ered. 2013. december 3.

11 Szén-monoxid (CO) (2) Források: erőművek, kohók, gépjárművek.
Színtelen, szagtalan, vízben kevésbé oldódó szobahőmérsékleten nehezen oxidáló gáz. A levegőnél kissé könnyebb, relatív gázsűrűsége: 0,97 (levegő = 1). Tökéletlen égés terméke. Jellegzetes és régóta ismert károsító hatást gyakorol az emberi szervezetre. A koncentrációtól és expozíciós időtől függően a vér oxihemoglobinjából az oxigént karboxi-hemoglobin képződése mellett kiszorítja, ezáltal csökkenti a testszövetekhez szállított oxigén mennyiséget. Végső soron fulladást okoz. Veszélyességét fokozza, hogy szagtalan. Nagyvárosok közlekedési csomópontjaiban (Pécsett elsősorban a Rákóczi úton) a szén-monoxid a károsító szintet általában eléri, ami az öntudat tompulásában, a reakcióképesség csökkenésében nyilvánul meg. Források: erőművek, kohók, gépjárművek. Természetes kibocsátás: 50 Mt/év. Antropogén kibocsátás: 380 Mt/év. 2013. december 3.

12 Nitrogén oxidok (NOx) (3)
A környezetbe kibocsátott nitrogén-oxidok (NOx) és a belőlük keletkező káros anyagok sokáig képesek a légkörben tartózkodni, így nagy távolságokra és magasságokba eljutva globális környezeti kárt okoznak. A nitrogén-oxidok által okozott legfőbb globális hatás az üvegházhatás erősítése és a földet védő ózonréteg pusztítása. A kibocsátó forrás közelében úgynevezett regionális hatás érvényesül, ami legfőképp a fotokémiai szmog és a földfelszín elsavasodását jelenti. A nitrózus gázok belélegezve rendkívül mérgezőek. Már kis mennyiség belélegzése esetén is komolyan fenyeget a tüdőödéma veszélye, amely kezdeti, szinte panaszmentes időszak után 1-2 nap késéssel is bekövetkezhet. 2013. december 3.

13 Nitrogén-oxidok A szem és a légutak nyálkahártyáin, ill. a tüdőben lévő nedvesség hatására maró salétromsav, továbbá salétromossav keletkezik, s a tüdő szövetének elroncsolásán kívül a vérerek erős tágulását is előidézi. Növényvilágra és épített környezetre gyakorolt hatása nagyban megegyezik az előbb részletezett kén-dioxid okozta hatásokkal. Nitrogén-oxid a légkörbe több úton kerülhet. Természetes módon jelentős mennyiségű NOx keletkezik a talaj és felszíni vizek mikro-organizmusainak tevékenysége folytán, valamint az atmoszférában villámlások során vagy szerves- és műtrágyák révén. A legnagyobb mértékű és egyre növekvő NOx emisszió azonban emberi tevékenységekhez kötődik. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése közlekedési eszközökben és erőművekben, valamint nagy kiterjedésű erdők felégetése a legjelentősebb forrásai a légköri NOx-nek. 2013. december 3.

14 Nitrogén-oxidok A szervesen kötött nitrogénből és magas hőmérsékletnél a levegő nitrogénjéből származnak. Itt az oxigén segíti a reakciót. A nitrogén-oxidok képződése nem egyszerű folyamat, a keletkezésére az elmúlt évtizedekben születtek az elméletek. A „termikus NOx” magas hőmérsékletnél jön létre; a „gyors NOx” a tüzelőanyag atomi eredetű oxigéndús környezetében képződik és a szénhidrogénen keresztül katalizálják. A „tüzelőanyag NOx” kötött a tüzelőanyagban, és onnan már közepes hőmérsékletnél felszabadul. Azok a faktorok, amelyek az NOx keletkezését, és mennyiségét befolyásolják, a következők: légfelesleg, tüzelőanyag nitrogéntartalma, üzemmód (alapterhelés, indulás, terhelési sorozat), szennyezés foka, más tüzelőanyagok része, egyéb emissziók lehetséges katalitikus effektusokkal. Természetes kibocsátás: 600 Mt NO2/év. Antropogén kibocsátás: 80 Mt NO2/év. 2013. december 3.

15 Nitrogén-monoxid (NO)
Színtelen, szagtalan, vízben kevésbé oldódó gáz. A levegőnél valamivel nehezebb, relatív gázsűrűsége: 1,04 (levegő = 1). A légkörben az NO a levegő oxigénjével reagál, ennek során nitrogén-dioxid és nitrogén-tetroxid keletkezik: 2NO + O2  2NO2 2NO2  N2O4. Erélyes oxidálószer, vízzel és a levegő oxigénjével érintkezve reakcióba lép, ennek során salétromsav és salétromossav keletkezik. Szénhidrogénekkel reagálva az NO organikus peroxi gyököt hoz létre, amely a fotokémiai szmog okozója. RO2 + NO → RO + NO2 2013. december 3.

16 Nitrogén-dioxid (NO2) Sárgásvörös-vörösesbarna színű, szúrós, savakhoz hasonló szagú, maró, vízben rosszul oldódó gáz. A levegőnél nehezebb, relatív gőzsűrűsége: 3,2 (levegő = 1). A nitrogén-monoxidhoz hasonlóan nagyon reakcióképes, erélyes oxidálószer. A nitrogén-dioxid alacsonyabb hőmérsékleten nitrogén-tetroxiddá alakul: már szobahőmérsékleten is jelentős a nitrogén-tetroxid aránya. Az NO2 visszaalakulása NO-vá hozzájárul a fotokémiai szmog kialakulásához. A fotolízis folyamán NO és szabad oxigén gyök keletkezik. Az oxigén gyök ezután gyorsan reagál molekuláris oxigénnel ózont alkotva. Az ózonképződést fokozzák a városi levegőben jelen lévő reaktív szénhidrogének. Az ilyen módon termelődött troposzférikus ózon fotokémiai szmogot és üvegházhatást okoz. Az ózon szintén toxikus az emberi szervezetre magasabb koncentráció esetén. 2013. december 3.

17 Nitrogén-dioxid NO2→NO + O O + O2 → O3
A savas esőkhöz és a talaj elsavasodásához hozzájárul, hogy a nitrogén dioxid hidroxil gyökkel reagálva salétromsavat hoz létre, ami száraz vagy nedves kirakódás útján kerül a földfelszínre. NO2 + OH → HNO3 Ha a levegőben lévő vízcseppek kimossák onnan az NO2 és NO molekulákat, akkor salétrom- és salétromossav keletkezése a következő reakciók által is a földfelszín elsavasodását erősíti. 2NO2 +H2O → HNO3 + HNO2 NO2 + NO + H2O → 2HNO2 2013. december 3.

18 Korom (99) Nagyon finom, mélyfekete, víztaszító por, amelynek szemcsealakja megközelítőleg gömb alakú, egymáshoz láncformában kapcsolódó részecskékből álló, laza aggregátumok tömege, illetve olyan széntartalmú aeroszol, amely többnyire a fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor keletkezik, a nyílt láncú szénhidrogénekből. Mivel aromás vegyületekből polikondenzált szénhidrogének (pirének), a „koksz” is keletkezik, valójában a korom ezek keveréke. Roppant nagy fajlagos felületük miatt adszorbeálják a poliklórozott szénhidrogéneket, piréneket stb., amely még inkább fokozza a karcinogén hatását. 2013. december 3.

19 Gáz halmazállapotú légszennyező anyagok emissziója
2013. december 3.

20 Légszennyezés folyamata
A légszennyezés folyamata három jól elkülöníthető szakaszból áll: emisszió; transzmisszió – szennyező anyagok terjedése, hígulása, ülepedése, fizikai ill. kémiai változása; immisszió – emitált szennyező anyagok talajközeli koncentrációja (levegőterheltségi szint vagy környezeti levegőminőség). 2013. december 3.

21 Hőmérsékleti gradiens
A hőmérsékletváltozás és a magasságváltozás hányadosa (Δt/Δz) [oC/100 m]. Értéke nagy hatással van a troposzféra alsó részében a levegő vertikális mozgására. A jó vertikális keveredés minimalizálja a talajközeli szennyezőanyag koncentrációt, a rossz keveredés kedvez a magas talajközeli koncentrációk kialakulásához. 2013. december 3.

22 Légállapoti változatok
Labilis (bizonytalan): ha a függőleges irányban elmozduló levegőelemre gyorsítóerő hat. Stabilis (biztos): ha a függőleges irányban elmozduló levegőelemre fékezőerő hat. Indifferens [semleges] (közömbös): ha a függőleges irányban elmozduló levegőelemre nem hat erő. 2013. december 3.

23 Légköri stabilitás 2013. december 3.

24 Gauss-modell Folytonos vonalforrás gázállapotú szennyező anyag kibocsátása következtében a rövid idejű (1 óra) átlagolási időtartamra vonatkozó koncentrációt (C) a felszínközeli receptorpontban (az MSZ 21459/ alapján) a következő összefüggéssel határozzuk meg: 2013. december 3.

25 Közlekedés A belső égésű motorok olyan energia-átalakító berendezések, amelyek a hajtóanyag elégetésével nyert hőenergiát mechanikai munkává alakítják át, miközben a légtérbe kipufogógázt bocsátanak. A belső égésű motor jelentős mennyiségű levegőt használ fel működése során. Az Otto-motoroknál 1 kg benzinhez megközelítőleg 15 kg (12 m3) levegő, a dízelmotornál pedig 1 kg gázolajhoz 18 – 26 kg (14 – 20 m3) levegő szükséges. A kipufogógázban mintegy négyszáz féle összetevő mutatható ki . 2013. december 3.

26 Belső égésű motorok A kipufogógáz összetételét az alábbi tényezők befolyásolják: a motor típusa (Otto-motor, dízel motor), a motor szerkezeti kialakítása, az égéstér, a motor beállítása, a levegőszűrés, a hajtóanyag összetétele, tüzelőanyag-égéslevegő keverési arány, stb. 2013. december 3.

27 Belső égésű motorok 2013. december 3.

28 Belső égésű motorok Sajátos szennyezések:
inverziós szmog (ősszel-télen) Los-Angeles típusú szmog (nyáron) 2013. december 3.

29 Fotokémiai (Los Angeles-típusú) szmog
Ez a típus is a forgalmas nagyvárosokra jellemző, de a londoni szmogtól eltérően nem télen, hanem nyáron, napsütéses időben, nagy gépkocsiforgalom esetén erőteljes. A fotokémiai szmog 25-35°C hőmérséklet, alacsony páratartalom és alacsony szélsebesség esetén jön létre. A jelenség kialakulásáért a gépkocsimotorokból származó nitrogén-oxidok, a szén-monoxid (CO) és a különböző szénhidrogének tehetők felelőssé. A napsütés hatására előbb ózon, majd a fenti vegyületekből reaktív szerves gyökök, végül peroxi-alkil-nitrátok keletkezhetnek. A fotokémiai szmog erősen izgatja a nyálkahártyát, az ózon pedig károsítja a növények leveleit. Ilyen típusú szmogot először 1985-ben észleltek Magyarországon. 2013. december 3.

30 Belső égésű motorok Szennyezőanyag csökkentési törekvések a 70-es évektől. Magyarországon 1977-től „zöld-kártya”. Jelenleg „környezetvédelmi igazoló lap”, rendszámra piros, sárga, kék vagy zöld hatszög alakú plakett. λ – légfelesleg tényező. Otto-motoroknál λ=0,8 maximális teljesítmény, λ=1 minimális emisszió. Szabályozott keverékképzés, hármas hatású katalizátor, λ-szonda. 2013. december 3.

31 Katalizátorok 2013. december 3.

32 Katalizátorok 2013. december 3.