Az ózonréteg sérülése

Átírás

1 Az üvegházhatás Már a 19. században felismerték hogy a légköri CO2 üvegházhatást okoz. Üvegházhatás nélkül a felszínen 2 m-es magasságban 14 oc-os hmérséklet helyett kb. 2 oc lenne. Az üvegházhatás mértéke alapveten meghatározhatja a légkör felmelegedését, ezért az üvegházhatást okozó gázok légköri koncentrációja meghatározó fontosságú a klímát illeten. A jövbeni éghajlat elrejelzéséhez 3 alapvet kérdést kell megválaszolni: mennyi üvegházhatású gáz szabadul fel, mennyivel növekszik meg ennek következtében ezen gázok részaránya a légkörben, milyen éghajlati hatásai lehetnek a növekedésnek a természetes és az emberi ersít és gyengít jelleg tényezk figyelembe-vételével?

2

3 Az ózonréteg sérülése

4 Az ózon a magas légkörben az ultraibolya sugárzás hatására keletkezik, és fontos szerepe van abban hogy a Nap káros ultraibolya sugárzásának az élvilágra veszélyes tartománya nem jut le a Föld felszínére. A légkör fels részébe feljutó halogénezett szénhidrogénekbl az ultraibolya sugárzás hatására atomos klór hasad le, ez az ózonnal reagálva klórmonoxidot képez, ez pedig oxigénatommal ütközve O 2 -molekulát ad és újratermeli a klóratomot. Az N 2 O képes a klórt megkötni, amely ebben az állapotban nem lesz reakcióképes. Az NO is kedvez hatású, mert elvonja a klórmonoxid oxigénjét, majd a látható fényt elnyelve és oxigén atomot ad le, amely oxigén molekulával ismét ózont adhat. A károsító hatás idben elnyújtott, mert a halogénezett szénhidrogének hosszú ideig tartózkodnak a fels légkörben. A savas es A légköri folyamatok az ipar és a jármvek által kibocsátott SO 2 és NO x -ból. A folyamat kulcs-szereplje az OH-gyök az ózon bomlásából származó oxigén atom és vízgz reakciójából képzdik. Ez az NO 2 -vel salétromsavat képez, oxidálhatja a kéndioxidot. A hidroxilgyök a vízgz és az NO reakciójából újratermeldik. A savak pedig az esvízzel és egyéb csapadékkal együtt a földre hullanak. A csapadék növekv savasságára a hatvanas években tereldött a figyelem. Az élvilágra kifejtett káros hatáson túl, további környezeti károsodás a talajvizek elszennyezdése, az építmények korróziója és a partmenti vizek minségromlása. Ilyen folyamatok lejátszódnak pl. vulkáni tevékenységhez kapcsolódóan is, de az emberi tevékenység felersíti ezeket a folyamatokat.

5 A vízgyjt területen lejátszódó folyamatok Elfordulhat hogy a savas es a szennyez-forrástól több száz km-re hullik. Fizikai, kémiai változások sora éri, melyek következtében savassága csökkenhet, kémiai tulajdonságai megváltozhatnak. A lúgos talajok azonnal semlegesítik a savat, az enyhén savas talajok (örökzöldek erdterületei) növényzete megkötheti a szulfát, nitrát ionokat, illetve kation-csere révén csökken a savasság. A lefolyó esvíz és a talaj ionvissza-tartása, ill. a kation-csere a geológiai tulajdonságoktól, növény-zettl, vízáramlási viszonyoktól függ. A mély talajréteg vízgyjt területeken (nagymennyiség szulfátot és nitrátot képesek visszatartani), és ott ahol sok a kicserélhet kation, a savak tavakba folyókba való bejutása megelzhet, - amíg a pufferkapacítás lehetvé teszi. Vizekbe jutva, az ott lév karbonát, hidrokarbonát ionok semlegesíthetik a savat, ahol nincs meg ez a puffer, azonnal elsavasodhatnak.

6 A savas es és az ózon Erdpusztulás (pusztítás) és talajerózió Mholdfelvételek tanúsága szerint felgyorsult a trópusi erdk károsodása. A spontán folyamatok mellett jelents az erdírtás is! A két folyamat gyakran nagymértékben károsítja a talajt, az esvíz elhordja illetve tápanyagait kilúgozza, ez klimatikus változásokhoz vezethet. A nagymérték erdírtás fékezi a víz körforgását, csökken a csapadékmennyiség, emelkedik a talajhmérséklet. Ghanában a szavannaerdk pusztulása miatt a talajerózió a hektáronkénti évi 1 tonnáról 100 tonna/év-re emelkedett, az ebbl adódó tápanyagveszteség 40 %-al haladja meg a mtrágyázással pótolt tápanyagmennyiséget. Levegtisztaság-védelem A leveg környezetünk egyik alapvet eleme, melynek szükséges mennyiségben és minségben való hozzáférhetségét feltétlenül biztosítani kell, mert biológiai szempontból anyagcserénk egyik legfbb összetevje, termelési szempontból az ipar és mezgazdaság egyik legfontosabb nyersanyag, a közlekedés területén a repülés közege, továbbá nyers-, és üzemanyag. Minden ország levegvagyona arányos a területével, szennyezettsége általában olyan ahogy azt az adott ország szennyezi, ill. védi. Magyarországon a nemzetközi áthatások aránya jelentéktelen a nagyvárosaink és ipari gócpontjaink körzeteiben észlelhet helyi

7 szennyezdésekhez képest. Ezekben a körzetekben egyre jelentsebb minségi eltérés tapasztalható az ország egyéb területeire jellemz légköri szennyezési viszonyokhoz képest. A leveg összetétele A légkör egyik alapvet sajátossága hogy az állandó kever mozgások következtében, - bár srsége felfelé haladva csökken, a relatív összetétele kb. 80 km-ig nem változik. Ezt a réteget homoszférának nevezzük. A hmérséklet vertikális változásának megfelelen ezt további rétegekre oszthatjuk. Ezek közül a legalsó a troposzféra (felhöv), itt a hmérséklet felfelé haladva 100 méterenként 0,65 o C-al csökken. A troposzféra a pólusokon kb. 8 km, az Egyenlít fölött kb. 18 km vastag. A következ réteg a sztratoszféra, melyben a hmérséklet emelkedik a magassággal. Kb. 50 km magasságig tart, hmérséklete átlagosan 0 o C. A homoszféra 3. rétege a mezoszféra, ahol a hmérséklet ismét csökken a magassággal. A légköri leveg a gázok mellett szilárd és cseppfolyós részecskéket is tartalmaz. A gázfázis komponenseit alapgázoknak nevezzük. Az alapgázok aránya a száraz levegben: Az alapgázokon kívül a levegben elforduló vendéganyagok jelenlétének oka a bioszférával való állandó kölcsönhatás. A legfontosabb vendéganyag a vízgz, melynek koncentrációja az Egyenlítnél 3-4 %, a mérsékelt övben kb. 1 %. Ez szilárd vagy cseppfolyós részecskéken kicsapódva felhket, illetve ködöt képez. A víz légköri körforgása miatt a szennyezdések kimosódnak a légkörbl, ez a légkör öntisztulása. A vízgz mellett a légkör az emberi tevékenységtl függetlenül is számos gázt (CH4, H2S, SO2, N2O, NH3, NOx) tartalmaz kis mennyiségben. Az ózon a fels légkörben keletkezik, a földközelben keletkez ózon fleg akkor káros ha a közlekedésbl származó gázokkal reagálva toxikus anyagok képzdését teszi lehetvé. A nitrogénvegyületek közül az N2O található a legnagyobb mennyiségben, majd az ammónia és az NO2 következik. Kénvegyületek közül az SO2 és a H2S a legjelentsebb. A teljes kénkibocsátás évente kb. 108 tonnára tehet, melynek fele származik emberi tevékenységbl. A cseppfolyós és szilárd aeroszol részecskék ( mm) egy része diszpergálódással kerül a levegbe, emellett vulkáni tevékenységbl is származik egy része. A háttérleveg 1 cm3-ében átlagosan db. aeroszol részecske van. A leveg radioaktivitása (222Rn) néhány Bq/m3. A fenti anyagok okozzák a leveg ún. globális háttérszennyezettségét.

8 A légszennyez anyagok koncentrációja attól függ hogy: mennyi légszennyez anyag (elsdleges légszennyez) kerül a levegbe, mekkora levegtérfogatba kerül, és mennyi légszennyez hagyja el a légkört. Az elsdleges légszennyezk egy része a légkörben klf. folyamatok révén továbbalakul (másodlagos légszennyezvé). Az (ön)tisztulási folyamatok három csoportba sorolhatók: a szennyez anyag a légkörbl eltávozik, a szennyez anyag más (esetleg közömbös) anyaggá alakul, a szennyez anyag koncentrációja csökken (felhígul). Az ülepedés (szedimentáció) az els csoportba tartozó egyik lehetség. Radioaktivitásvizsgálatnál ez a kihullás. Az impakció és precipitáció során felülethez ütközik és tapad a szennyez anyag és emiatt távozik. Az adszorpció és abszorpció gáznem szennyezéseknél jelents. Ebbl a szempontból a tengerek nagy felülete fontos, de a talaj és az élvilág gázmegköt képessége is tekintélyes. Jelents a felhképzdést kiváltó kondenzáció és a csapadék kihullása során jelents légtömegeket mos át, ez a wash out. A második csoportba tartozó folyamatok során a szennyezdés közömbös, vagy kevésbé ártalmas anyaggá alakul át. A harmadik csoportba tartozó hígulási lehetségek közül a diffúzió, valamint a szelek és turbulens légmozgások hatása érdemel említést. A hígulás csak a szkebb környezet szempontjából kedvez, nagyobb területre, illetve az atmoszférára nézve közömbös, mert a légkörben lév légszennyez anyag abszolút mennyisége nem változik, csak a koncentrációja csökken. A légszennyez anyagok koncentrációjának csökkenését fleg a 8 10 m/s-nál nagyobb sebesség szelek segítik el, mert ezek turbulenciája már jelents. A kis sebesség szelek lamináris áramlásúak, nem segítik el a szennyezk hígulását, legfeljebb elszállítják azokat. A szélcsend és az inverzió kedveztlen a légszennyez anyagok terjedése, hígulása szempontjából. Inverziós rétegnek nevezzük azt a légréteget, mely melegebb az alatta lévnél, ez megakadályozza a természetes légcirkulációt. Ha 700 m alatt helyezkedik el, hatása veszélyes, 300 m alatt pedig kritikus helyzetet teremthet. A domborzat és a beépítettség általában csökkenti a szélsebességet, ugyanakkor káros helyi turbulens hatásokat válthat ki. A felhzet leárnyékolja a talajfelszínt, akadályozva a felmelegedést, mintegy záró-rétegként viselkedik, hatása így kedveztlen. A leveg (elssorban relatív) nedvességtartalma a légszennyez anyagokkal való kölcsönhatása miatt is fontos.

9 Az abszolút nedvességtartalom az 1 m 3 levegben lév vízpára grammokban kifejezett mennyisége. A relatív nedvességtartalom a tényleges páratartalmat a telítési érték %-ában adja meg. Mérsékelt övi szárazföldi klíma esetén a relatív páratartalom nyáron %, télen %, ködös idben ~ 100 %. Ha a vízgz az aeroszol részecskékre kondenzálódik, köd jön létre. A max. 10 µm átmérj ködszemcsék felhket alkotva lebegnek. Ha ennél nagyobb cseppekbe tömörülnek, csapadék formájában lehullanak. Normális körülmények,között a szilárd légszennyez anyagok nagyobb méret szemcséi ülepednek, a kisebbek pedig ütközések során nagyobb részecskékké egyesülnek és így az üleped porok tartományába jutnak. A hidrofil porok agglomerációját a leveg nedvességtartalma akadályozza, így ezek hosszú ideig szennyezik a levegt. Különböz gáz alakú légszennyezk jelenlétében a hidrofób porok is hidrofillé válhatnak, így a légnedvesség stabilizáló hatása ezekre is érvényesül. A gáz és szilárd légszennyezk együttes jelenléte szinergetikus hatásokhoz vezethet. A finom eloszlású, ezért igen nagy fajlagos felület szilárd szennyezk felületén a toxikus gázok feldúsulhatnak, károsító hatásuk fokozódik. A légszennyez anyagok ilyen együttes hatása és kedveztlen meteorológiai körülmények találkozása vezet a füstköd (szmog) kialakulásához. A füstköd egyik formája a szén és olajtüzelés eredményeként fleg téli idszakban, magas relatív páratartalom mellett szokott jelentkezni. (SO 2, CO, korom). Hajnalban alakul ki amikor rendszerint inverziós állapot lép fel. Ha nem oszlik el a déli órákra, és a körülmények kedveztlenek, a szmog 4 5 napig is eltarthat, légszennyezdési katasztrófát okozva. (Londoni típusú szmog) Veszélyességét jól szemlélteti a következ ábra, mely az 1952 decemberének kritikus napjaiban az SO 2 - és füstkoncentráció mellett a Londonban elhunytak számát is feltünteti. A füstköd másik formája fleg nagy gépjármforgalom következménye lehet ers napsugárzás és a leveg magas abszolút nedvességtartalma mellett. A légszennyezk a nitrogén-oxidok, kéndioxid és szénhidrogének. A napfény hatására új vegyületek, többek ózon, peroxiacil-, és más szerves vegyületek keletkeznek, melyek erélyes oxidálószerek,

10 mérgezek, fojtó hatásúak, a szem és az orr nyálkahártyáját ersen izgatják, a nedvességgel sr, tartós ködöt képeznek. Ez a füstköd nyáron a déli órákban lép fel a leggyakrabban. (Los Angeles-i szmog). A levegtisztaság-védelmi szabályozás szempontjából tehát a levegszennyezés a légszennyez források szennyezanyag-kibocsátásaitól és a meteorológiai körülményektl függen kialakuló környezetkárosító jelenség. A szabályozás során a légszennyez források kibocsátásait kell korlátozni, de figyelembe kell venni hogy a légszennyez koncentrációja a topográfiai és a meteorológiai körülményektl is függ. A levegszennyezés forrásai és fajtái Légszennyeznek kell minsíteni származásuktól és állapotuktól függetlenül azokat az anyagokat, melyek olyan mértékben jutnak be a levegbe, hogy azzal az embert, és környezetét kedveztlenül befolyásolják, vagy anyagi kárt okoznak. Bár a természetes szennyez források összkibocsátása a mesterséges szennyezforrásokét jelentsen meghaladja, a bioszféra szempontjából káros koncentrációk kialakulásához nem vezet. A mesterséges szennyez források f jellegzetessége hogy koncentráltan, - nagy városokban, ipartelepeken, - helyezkednek el. Légszennyez forrás minden berendezés, épület, járm, vagy szabadban elhelyezett anyag, mely légszennyezést okoz. A légszennyez források f típusai: Pontszer források (ún. koncentrált paraméter források) azok, melyeknél a légszennyez anyagok koncentrációja és a hordozó gázok térfogatárama egyértelmen meghatározható (pl. kémény, kürt, szellz). Felületi (ún. szórt paraméter vagy diffúz) forrásoknál a szennyez anyagokat kibocsátó felület meghatározható, de a hordozó gáz térfogata és sebessége nem, így a környezetbe kerül anyagok mennyiségére csak közvetett mérések és számítások alapján lehet következtetni. Jelents hatásuk van a meteorológiai viszonyoknak! A diffúz források fontos alcsoportját képezik az ún. vonalas légszennyez források. Pl. közutak, vasútvonalak, viziutak és légifolyosók. A légszennyezés folyamatának szakaszai: Emisszió: a különböz típusú forrásokból idegység alatt a környezeti levegbe bocsátott szennyez anyag mennyisége. A kibocsátás koncentrációja (emissziókoncentráció, g/nm 3 ) a légszennyez anyagoknak a hordozó gáz normál térfogatára vonatkoztatott mennyisége. A transzmisszió során a levegbe került szennyez anyagok hígulnak, ülepednek, fizikai és kémiai változásokon mennek át. (légkörfizikai jelenségek mérése és számítása!) Immisszió (vagy légszennyezettség): a kibocsátott szennyez anyagoknak a talajközeli levegben kialakult koncentrációja. Halmazállapotuk szerint vannak szilárd, cseppfolyós és gáz-halmazállapotú szennyez anyagok.