KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS LEVEGŐSZENNYEZÉS, A SZTRATOSZFÉRIKUS ÓZONRÉTEG ELVÉKONYODÁSA, GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS

Átírás

1 KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS LEVEGŐSZENNYEZÉS, A SZTRATOSZFÉRIKUS ÓZONRÉTEG ELVÉKONYODÁSA, GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS

2 LEVEGŐSZENNYEZÉSI ALAPFOGALMAK Szennyezett levegő - a természetes alkotóktól minőségileg eltérő komponenseket tartalmaz vagy a természetes alkotók a szokásostól eltérő mennyiségben szerepelnek, és ezek az ember testi, szellemi, társadalmi vagy biológiai környezetét és tevékenységét kedvezőtlenül, illetve károsan befolyásolják. Tiszta levegő - egy olyan meghatározott elegy, amiben nincs por, füst, mikroorganizmus, illetve olyan gáz, amely nem tartozik a légköri levegő alkotórészei közé.

3 A FÖLDI LÉGKÖR FŐ ÖSSZETEVŐI nitrogén (N 2 ), oxigént (O 2 ), argon (Ar), szén-dioxid (CO 2 ) 99,998%-ban megadják a levegőelegy összetételét. ppm: parts per million, egymilliomod rész (= 0,0001%)

4 A LÉGKÖR SZERKEZETE

5 A LÉGKÖRBE KERÜLŐ KOMPONENSEK Eredetük szerint: - természetes: vulkántevékenység homokviharok különféle szerves anyagok bomlástermékei természetes módon lejátszódó kémiai átalakulások természetes okokra visszavezethető (pl.: villámcsapás) erdőtüzek felszíni mállási folyamatok szélerózió tengervíz hullámzása különféle növényi pollenek. A Szent-Helen vulkán kitörése, mesterséges forrásokból (az emberi tevékenységek különböző formáit jelentik): ipar bányászat mezőgazdaság, Közlekedés Háztartások fűtési folyamatok energiafogyasztás. Ipari kibocsátás, Ijmuiden, Hollandia

6 A LEVEGŐSZENNYEZÉS FOLYAMATA ÉS BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐI

7 FŐBB LÉGSZENNYEZŐ ANYAGOK A legtöbb komponens esetén a légkörbe kerülő, mesterséges forrásokból származó anyagmennyiség általában jóval kisebb, mint a természetes forrásokból származó. Ennek ellenére a környezet szempontjából a kisebb bekerülő mennyiségre fordítunk nagyobb figyelmet. Miért? A hangsúly eltolódásának oka, hogy míg a természetes forrásokhoz társulva nyelőfolyamatok is rendelkezésre állnak és ezek biztosítják a légkörbe be- és kikerülési folyamatok hosszú távú egyensúlyát, addig a mesterséges forrásokhoz az egyre gyorsuló ütemű emberi tevékenység miatt nem állnak rendelkezésre a megfelelő nyelőfolyamatok. kén-dioxid (SO 2 ), nitrogén-oxidok (NOx), ammónia (NH 3 ), szén-monoxid (CO), por (PM10, PM2.5), illékony szerves vegyületek (VOC), benzol (C 6 H 6 ), ólom (Pb), ózon (O 3 ) antropogén forrásokat egészségügyi és egyéb környezeti hatások kibocsátási tendenciák

8 KÉN-DIOXID SO 2 Színtelen, szúrós szagú gáz. Vízben jól oldódik, a vízzel kénessavat (H2SO3), illetve kénsavat képez (H2SO4), s ezzel savas kémhatást eredményez. Természetes források: legjelentősebb a bioszféra által kibocsátott különböző redukált kénvegyületek (pl.: dimetil-szulfid, CH 3 SCH 3 ; kénhidrogén, H 2 S; szén-diszulfid, CS 2 ; karbonil-szulfid, COS) oxidációja, illetve a vulkáni tevékenység. Mesterséges források (antropogén forrásokból jóval több kén-dioxid): a légköri kén-dioxid mintegy 80%-a, a fosszilis tüzelőanyagok égetéséből ered, azok kéntartalma miatt. széntüzelés (55%), kőolaj elégetése (25%) kőolaj-feldolgozás dízelmotorok acélgyártás alumíniumipar műtrágyagyártás

9 A GLOBÁLIS ÉS EURÓPAI KÉN-DIOXID- KIBOCSÁTÁS ALAKULÁSA az európai országok kén-dioxid emissziójából: 70%-os arányban az energiatermelés 13%-ban az ipari energiafelhasználás 8%-ban a lakossági és kereskedelmi szektor 5%-ban az ipari folyamatok 4%-bana szállítás részesül.

10 LÉGKÖRBŐL VALÓ KIKERÜLÉS Főként száraz és nedves ülepedéssel (koncentrációtól függően) történik. A szennyező források közelében (a felszíni és felszín alatti vizek, a talaj) savasodását inkább a száraz ülepedés okozza, a forrásoktól távolabb a nedves ülepedés a domináns.

11 NEDVES ÉS SÁZRAZ ÜLEPEDÉS A környezet (talaj, víz) savasodását okozza SO 2, NO, NO 2 (SO x, NO x ) forrásai: természetes és/vagy mesterséges. Nedves ülepedés - tiszta esővíz ph-ja 5,6 (CO 2 miatt H 2 CO 3 ) Savas eső: ph: (2,25 3) 4 5,5 0,1-1µm közti aeroszol részecskéket kiülepíti Száraz ülepedés porszemcsékre adszorbeált aeroszol és gázok ülepedése csapadék nélkül. Durva részecskék (d>10µm) gyors ülepedés. Ha d<0,1 µm, nem ülepszik, transzmisszió.

12 SO 2 FIZIOLÓGIAI HATÁSAI Belélegezve ártalmas, a nedves légúti nyálkahártyán történő adszorpció révén kialakuló savas kémhatás izgató hatású. A véráramba bekerülve gátolja az oxigénfelvételt. Irritálja az orr- és a torok nyálkahártyáját, a tüdőt - köhögést, váladékképződést és asztmás rohamokat válthat ki. Bőrirritációt, hörghurutot (bronchitist) okozhat.

13 A SAVAS ÜLEPEDÉS HATÁSAI A savas ülepedés hatásainak súlyosságát több tényező befolyásolja: az ülepedő anyag mennyisége, a fogadó felület fajtája (talaj, víz, beépített terület) és savközömbösítő képessége, adott terület élőlényeinek tűrőés alkalmazkodóképessége. A vizes élőhelyeken - teljes sterilizáció is lehet (plankton pusztulás) kék színű, tisztának látszó "halott tavak. Elsőként a nyitvatermők - egész évben - megsérül a falevelek védőrétege, érzékenyebb lesz a kórokozók és kártevők támadásaival szemben. Csökken a talaj ph-értéke, a kötött formában lévő nyomelemek stabilizálódnak - alumíniummérgezés, elpusztítja a fák gyökereinél szimbiózisban élő mikorrhiza gombákat. A zuzmófélék bio-indikátorként mutatják a SO 2 jelenlétét, mert a jelenlétében nem fejlődnek.

14 A SAVAS ÜLEPEDÉS Nitrogén, kén és széndioxid emisszió savanyító hatása. Mesterséges környezet is károsodik, a fémek nagy részét korrodálja. A mészkőből és homokkőből készült épületeket és szobrokat rongálja, a kénsav reakcióba lép a kálcium-karbonáttal és gipszet alkot. Savas erő hatására károsodott erdő Kőszobor egy 1702-ben épült Ruhr-vidéki kastély bejáratánál: 1908-ban és 1968-ban

15 NO X NITROGÉN-OXIDOK nitrogén-monoxidot (NO) színtelen. nitrogén-dioxidot (NO 2 ) vörösesbarna, szúrós szagú gáz. A légkörben megjelenő nitrogén-monoxid viszonylag gyorsan nitrogén-dioxiddá oxidálódik. Erősen reaktív anyagok, légköri tartózkodási idejük csupán 1 2 nap. A NO vízben rosszul oldódik, a NO 2 viszont víz hatására salétromossavvá (HNO 2 ) és salétromsavvá (HNO 3 ) alakul:

16 AZ ANTROPOGÉN EREDETŰ NO X EURÓPAI KIBOCSÁTÁSI TRENDJE, Napjainkban a teljes kibocsátásból 46%-ért felelős a közlekedés és szállítás, 21%-ért az energiatermelés, 14%-ért az ipari energiafelhasználás, 15%-ért a lakosság és a szolgáltató ágazatok, valamint 2-2%-ért az ipari folyamatok és a mezőgazdaság.

17 NO X EMISSZIÓJA-IMISSZIÓJA Természetes légköri emissziója: vulkáni tevékenység villámlások talajbaktériumok denitrifikációs folyamatai A nitrogén-dioxid (NO 2 ) általában nem közvetlenül jut a levegőbe - a nitrogén-monoxid (NO) légköri reakciói során alakul ki. Antropogén emisszió: a fosszilis tüzelőanyagok elégetése különösen a járművekben használt üzemanyag (a városokban kibocsátott NOx átlagosan mintegy 80%-át a közlekedés okozza) a földgáz tüzeléséből (a téli időszakban) ipari források - salétromsav-gyártás hegesztés kőolaj-finomítás fémek gyártási folyamatai robbanóanyagok használata élelmiszeripar Összességében az antropogén források a légkörbe kerülő nitrogénoxidok kb. 70%-át adják.

18 NO X KÖRNYEZETI HATÁSAI A környezet savasodásához vezetnek Fontos növényi tápanyagokat képeznek (pl. fehérjék) forrása a légkör N2 csak néhány mikroorganizmus számára felvehető (pl. Azotobacter, Clostridium, Rhizobium-baktériumok, kék- és zöldalgák stb.) Közvetlen légköri felvétel: a növények (pillangósvirágúak) és szimbionta baktériumok N 2 megkötő baktériumok által termelt ammónia, amminia-són keresztül légköri oxidáció villámlás (hő keletkezése), biomassza égetés (NO NO 3- ) Nitrogén visszatérése a légkörbe denitrifikáció (talajbaktériumok Pseudomonas, Micrococcus)

19 NO X KÖRNYEZETI HATÁSAI, EMBERI BEAVATKOZÁS Pillangósvirágúak (pl. lucerna, bab, borsó, egyéb hüvelyesek) széles körű termeszése N2 megkötés fokozása Közvetlen ammónium és nitrát bevitel a talajba műtrágyázás (forrása a légkör) denitrifikáció intenzitásának növelése A nitrogén-oxidok fontos szerepet játszanak: fotokémiai szmog kialakulásában savas ülepedés, savas esők kialakulásában légzőszervi megbetegedéseket okoz légutak nyálkahártyájának és a szem kötőhártyájának gyulladását eredményezi súlyosbítja az asztmás betegségeket 200 mg/m 3 fölött roncsolja a tüdő szöveteit

20 FÜSTKÖD szmog (smog = smoke + fog) különleges levegő-szennyezettségi helyzet: erősen szennyezett levegő bizonyos meteorológiai körülmények térben lokális vagy regionális skála (városrész agglomeráció) időben korlátozott tartam (több óra néhány hét) kifejezetten káros egészségügyi és környezeti hatás

21 A FÜSTKÖD TÍPUSAI reduktív (London-típusú) SO 2 és korom aeroszol + köd (nagy relatív páratartalom és viszonylag alacsony hőmérséklet) + hőmérsékleti inverzió H 2 SO 4, szulfát és korom aeroszol kombinált hatása vegyületek forrása: szilárd tüzelőanyagok égetése a leghírhedtebb: London, december, 5 nap alatt (3x-os többlet), +1 év többlet más városokban is USA, 20. század végétől már ritkábban fordul elő gazdaságilag fejlettebb országokban, manapság Kína és India nagyvárosai oxidatív (Los Angeles-típusú)

22 FOTOKÉMIAI SZMOG elővegyületek: NO 2 és/vagy NO, VOC, HC, CO + erős napsugárzás (λ 290 nm!) + hőmérsékleti inverzió A skóciai Lochcarronban egy hideg januári éjszakát követően a kéményből felszálló füst az inverzió hatására megreked néhány tíz méteres magasságban.

23 NH 3 AMMÓNIA Az egyetlen számottevő mennyiségű redukált nitrogén-vegyület a légkörben. Normál légköri körülmények között színtelen, jellegzetes szúrós szagú gáz, maró hatása miatt könnyezésre ingerel. Vízben jól oldódik, így nedves ülepedése gyors lefolyású. A talajban található mikroorganizmusok közvetlenül is felveszik az ammóniát, mely a száraz ülepedéssel kerül a légkörből a felszínre. Az ammónia salétromsavval és kénsavval reagálva ammóniumnitrátot (NH 4 NO 3 ), illetve ammónium-szulfátot ((NH 4 ) 2 SO 4 ) hoz létre, melyek légkörből való kikerülése száraz és nedves ülepedés során egyaránt megtörténhet.

24 AZ ANTROPOGÉN EREDETŰ AMMÓNIAEMISSZIÓ EURÓPAI TENDENCIÁJA, Természetes forrása: a nitrogéntartalmú szerves anyagok anaerob bomlása, az ammonifikáció. Antropogén források: mezőgazdasági tevékenység, Európában 95%-ban (műtrágya-felhasználás, állattenyésztés). Globálisan a természetes forrásokból (a humusz ammonifikációjából, az óceánok nitrogéntartalmú szerves anyagainak anaerob bomlásából, a vadállatok vizeletének bomlásából) kb. évente MtN kerül a légkörbe, az antropogén forrásokból ennek háromszorosa, 45 MtN.

25 NH 3 AMMÓNIA KÖRNYEZETI HATÁSAI Az ammónia a szervesanyag-termeléshez fontos tápanyagforrásként szolgál, ezért a feldúsulása az állóvizek és környezetének eutrofizációjához vezet.

26