DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR

Átírás

1 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR

2 TELEPÜLÉSI KÖRNYEZETVÉDELEM

3 Települési környezetvédelem Tárgya: városi területek jellegzetes környezeti, közegészségügyi problémáiról és azok műszaki megoldásaira, elsősorban a vízhez, talajhoz, Talajvízhez, levegőhöz és a zajhoz kötődő területeken. Tárgyalja a város szerepét a környezeti problémák kialakulásában, az okokat és következményeket, és a települési környezetvédelmi program jellemzőit. A levegőszennyezés területén a közlekedés szerepét és a csatornahálózatok okozta bűzképződést részletezi és bemutatja a csapadék savasodásához vezető okokat, valamint ennek következményeit a belterületi felszíni lefolyás szennyeződésének alakulásában.

4 A települési környezetvédelmi program tartalma a) a települési környezet tisztasága, b) a csapadékvíz-elvezetés, c) a kommunális szennyvízkezelés, -gyűjtés, -elvezetés, -tisztítás, d) kommunális hulladékkezelés, e) a lakossági és közszolgáltatási (vendéglátás, település- üzemeltetés, kiskereskedelem) eredetű zaj-, rezgés- és légszennyezés elleni védelem, f) a helyi közlekedésszervezés, g) az ivóvízellátás, h) az energiagazdálkodás, i) a zöldterület-gazdálkodás, j) a feltételezhető rendkívüli környezetveszélyeztetés elhárításának és a környezet-károsodás csökkentésének, településre vonatkozó feladatait és előírásait.

5 Jelentősége Az anyagcsere egyik összetevője Az ipar és a mezőgazdaság egyik legfontosabb nyersanyaga A repülés közege

6 A légkör keletkezése A Föld keletkezésekor: Őslégkör: Hidrogén + hélium Csekély gravitáció gázok elszöktek a Föld légkör nélkül maradt Második őslégkör: Felszín hűlése Feltörő gázok Földkéreg megszilárdulása Összetétele: 80% vízgőz, 17% CO 2, NH3, CH x

7 A légkör keletkezése 4-4,5 milliárd évvel ezelőtt a felszín hőmérséklete 100 o C alá hűlt Vízgőz kondenzálódott Óceánok tengerek kialakultak H 2 O fotodisszociáció: O 2 UV hatására: O 3 élet kialakulhat a tengerekben 3,2-3,5 milliárd éve megjelent a földi élet Élet a tengerekben fotoszintézis: O 2 -t termel Növények kivonják a légkörből a CO 2 -ot és O 2 -t bocsájtanak ki. Oxidáló hatású légkör kb. 300 millió éve a maihoz hasonló O 2 szint CO 2 szint: csökken a földtörténet során

8 Összetétele Alkotók Nitrogén (N 2 ) Oxigén (O 2 ) Argon (Ar) CO 2 CH 4 SO 2 NO x NH 3 Arány 78 (V/V)% 21 (V/V)% 0,9 (V/V)% 0,1 (V/V)% Állandó alkotók Változó alkotók Erősen változó alkotók

9 A légkör szerkezete Troposzféra (10 km-ig) Sztratoszféra (10-50 km) Mezoszféra (50-80 km) Termoszféra vagy ionoszféra (500 km) Exoszféra vagy magnetoszféra (500 km felett)

10 A légkör szerkezete Troposzféra (10 km-ig) légkör anyagának 80%-a, vízgőz majdnem 100%-a, időjárási folyamatok, szennyezések dinamikai színtere, hőmérséklet csökken a felső határáig Sztratoszféra (10-50 km) vízszintes légmozgások, hőmérséklet csökkenés, majd emelkedés Ózonréteg

11 HOMOSZFÉRA HETEROSZFÉRA Exoszféra (magnetoszféra) A légkör szerkezete Mezoszféra (50-80 km) -120 C -ig csökken a hőmérséklet, sűrűség nagyon kicsi Termoszféra (ionoszféra) Termoszféra vagy ionoszféra (500 km) : UV sugárzás nagy részét elnyeli (ionizációs folyamatok) nő a hőmérséklet (1200 C-ig) rövid- és hosszúhullámú rádióadásokat rétegei visszaverik ózonréteg Mezoszféra Exoszféra vagy magnetoszféra (500 km felett) számos elektromágneses jelenség színtere fokozatosan megy át a bolygóközi térbe Hőmérséklet Sztratoszféra Tropopausa Troposzféra

12 Globális háttérszennyezés Óceánokból diszpergálódással cseppfolyós és szilárd aeroszol részecskék 1 cm db Radioaktív anyagok közül : 222 Rn, 283 U, Ra

13 Légszennyező források pontszerű források pl. kémény, kürtő, szellőző diffúz források vonalas légszennyező források pl. közút, vasút, légifolyosó, vízi út Területileg megoszló pl. iparterület

14 Légszennyező anyagok Antropogén eredetű Elsődleges szennyezők CO 2, CO NO x, NO, NO 2 SO 2 Szerves illékony (illékony szénhidrogének) Nehézfémek: Hg, Cd, Cu, Zn Por, korom Azbeszt

15 Légszennyező anyagok Antropogén eredetű Másodlagos szennyezők Ózon Peroxi-acetilnitrát Aldehidek formaldehid, acetaldehid Biológiai természetes eredetű szennyezők Pollenek N 2 O (dinitrogén-oxid) NH 3 (ammónia) CH 4 (metán) Atka ürülék Radon (belső terekben)

16 Emisszió forrásai Időtartalma szerint: Folyamatos Időszakos Mennyisége: Állandó mennyiségű Változó mennyiségű

17 A légszennyezők koncentrációja A légszennyező anyagok mennyisége A befogadó levegő térfogata A légszennyező anyagok kikerülése a levegőből

18 A szennyezés folyamata Emisszió: elsődleges légszennyezők Transzmisszió: másodlagos légszennyezők Keveredés Hígulás Fizikai kémiai átalakulás Immisszió: a szennyezés koncentrációja a természeti elemekben KILÉPÉS TERJEDÉS SZENNYEZETTSÉG

19 Öntisztulás folyamata Öntisztulás: olyan természetes folyamat, melynek során a szennyezők a továbbító közegben átalakulnak, belőle kiválnak, vagy elnyelődnek. Ülepedés, szedimentáció Impakció, precipitáció Termoprecipitáció Elektroprecipitáció Ad- és abszorpció Kondenzáció, kimosódás

20 A levegő öntisztulása A) a szennyező anyag eltávozik a légtérből (és egy másik szférát szennyez!) pl. ülepedés, kimosódás, kondenzáció, adszorpció, abszorpció B) a szennyező anyagok kevéssé ártalmas anyagokká alakulnak át C) a szennyező anyagok koncentrációja csökken, felhígul

21 A levegő fizikai állapothatározói Léghőmérséklet (vertikális rétegződés) Légnyomás Nedvességtartalom Szélsebesség (8-10 m/s) Inverziós réteg: az a légréteg, amely melegebb az alatta fekvő légrétegeknél

22 Hőmérsékleti inverzió Leggyakrabban a hegyekkel körbevett területeken alakulhat ki hideg, felhős időjárás során; légszennyező anyagok csapdába ejtése. hőmérsékleti inverzió kialakulhat napos éghajlattal rendelkező területeken is, (gyenge szelek, három oldalon levő hegyek és egy a másikon levő óceán).

23 Füstköd (szmog) Londoni típusú (téli) Szén- és olajtüzelés következménye SO 2, CO 2, korom Los Angeles-i típusú (nyári) Gépjárműforgalom erős besugárzás hatására, magas nedvességtartalomnál NO x, szénhidrogének O 3, peroxiacil-származékok The Great London Smog (1952)

24 Füstköd (szmog)

25 Los Angeles típusú szmog Szmogot alkotó főbb komponensek időbeli alakulása A fotokémiai folyamatokban a napsugárzás jelentős szerepe miatt a nyálkahártya irritáló vegyületek (ózon, PAN, aldehidek) koncentrációja a déli órákban éri el a maximumát és napnyugtával jelentősen csökken. A fotokémiai szmog erősödésével a levegő vöröses-barna árnyalatú lesz, mivel a napsugárzás kék komponensét a NO 2 elnyeli.

26 Aeroszolok Diszperziós szilárd, vagy folyékony anyagok aprítása ill. porlasztása révén Kondenzációs aeroszolok gőzők kondenzációja, gázok kémiai reakciója révén Por szilárd részecskéket tartalmazó aeroszol Füst folyékony és diszperz fázist tartalmazó aeroszol Köd csak folyékony részecskéket tartalmazó aeroszol

27 Aeroszolok Természetes eredetű: Hullámveréssel NaCl, KCl, Gáz halmazállapotú Széllel felkavart homok SiO 2 Ásványok pora CaCO 3, CaSO 4, MgCO 3, Al 2 O 3, Fe 2 O 3. Növények és állatok bomlástermékei NH 3, H 2 S

28 Légszennyezést okozó emberi tevékenység Égéstermékek: Szén-monoxid, szén-dioxid, kén-dioxid Közlekedés: OTTO, és dízelmotorok Szikragyújtás, kompressziós gyújtás Ipar: Cementgyárak: por Műtrágyagyártás: HF, fluorapatit Mezőgazdaság: Por, biológiailag aktív anyagok

29 Káros hatás Befolyásoló tényező: Koncentráció Expozíció Szén- monoxid Karboxi-hemoglobin Egészségkárosító hatás: Munkaképtelenség, öntudat tompulása, reakcióképesség csökkenése

30 Egészségkárosító hatás Kén-dioxid: Szem és a felső légutak nyálkahártyáját izgatja Fehérje anyagcsere zavarása Nitrogén-dioxid: Tüdőben vízzel savat képez Vérerek erős tágulása Szénhidrogének Karcinogén (rákkeltő) Klór: oxidáló, roncsoló

31 Egészségkárosító hatás Hidrogén-fluorid: Égéshez hasonló sebeket okoz Ammónia: Könnyezés, szemfájdalom Légzési, keringési zavarok Korom, por, pernye: 0,25 µm szilikózis, portűdő 10 µm - kisebb veszély

32 Gazdasági károk Madarak elvándorlása Méhek pusztulása Állatvilág:

33 Gazdasági károk Madarak elvándorlása Méhek pusztulása Porszennyezés: Kolloid méretű porok Állatvilág: Növényvilág: Kén- dioxid: klorofillt károsítja, szivacsos parenchimát pusztítja Indikátor fajok

34 A közlekedés légszennyezése Komponens Benzinmotorok Dízelmotorok Hatás nitrogén tf% tf% nem mérgező oxigén 0,1-3 tf% 2-14 tf% vízgőz 3-6 tf% 0,5-6 tf% CO tf% 1-6 tf% CO 0,5-10 tf% ppm mérgező NOx ppm ppm szénhidrogének ppm ppm aldehidek ppm 0-50 ppm korom 0-2 mg/m mg/m 3 benzpirén μg/m μg/m 3 rákkeltő

35 A közlekedés légszennyezése a két motortípus különbsége különböző égésfolyamatok, más üzemanyag NO x emisszió döntően a közlekedésből származik a kipufogógáz emisszió csökkentésének lehetőségei: gondos karbantartás benzin ólomtartalmának csökkentése, ólommentes benzin (Mo.-on megvalósult) gázolajak kéntartalmának csökkentése

36 Az energiatermelés légszennyezése A települések SO 2 és szilárd részecske emissziója elsősorban a kommunális fűtés és az ipari hőenergia termelés üzemanyagaitól és berendezéseitől függ Levegőtisztaság szempontjából legkedvezőbb a gáz és legkedvezőtlenebb a szén (a hagyományos, nem megújuló energiaforrásokat használó fűtési módok közül)

37 Ipari légszennyező források szénbányák: szén-, meddőpor cementgyárak: porszennyezés kohászat: CO, CH 4, vaspor acélgyártás: vas-oxid foszforműtrágya-gyártás: HF timföldgyártás: HF szerves vegyipar, NaCl elektrolizáló üzemek: Cl 2 ércek klórozó pörkölése,klórtartalmú hulladékok égetése: HCl kénsavgyártás, cellulózipar: SO 2 nitrogénműtrágya-, salétromsavgyártás: NO x

38 A mezőgazdasági tevékenységből származó légszennyezések szántóterületekről: porszennyezés Mo.: 70%-a mg-i művelés alatt, ennek kb. fele szántott hónapokig fedetlen műtrágyák pora Biológiailag aktív anyagok, növényvédő szerek (peszticidek): különösen, ha repülőről szórják őket pl. klórozott szénhidrogének, szerves foszfátészterek természet biológiai egyensúlyát veszélyeztetik

39 Kén-dioxid (SO 2 ) emberi tevékenység: 88 Mt/év (Földön) legfőbb ok: tüzelési folyamatok káros hatásai: légzési nehézségek klorofil bontása épületek károsítása vízben jól oldódik: H 2 O + SO 2 H 2 SO 3 fajlagos kibocsátás: olajtüzelés: 1000 mg/mj, szén: 600 mg/mj, földgáz: 10 mg/mj

40 Szén-monoxid (CO) emisszió: 3400 Mt/év források: 80%-ban természetes források tüzelőberendezés, közlekedés tökéletlen égési folyamatok eredménye rendkívül mérgező (CO-hemoglobin)

41 Szén-dioxid (CO 2 ) üvegházhatású gáz légköri koncentráció változásai jelenleg 370 ppm forrásai: fosszilis tüzelőanyagok elégetése erdőégetés erdőhiány miatti lekötés csökkenés mészkőfelhasználás

42 Freonok és halonok freonok: pl. CFCl 2, CFCl 3 hűtőközeg, vivőanyag halonok: C + F + Cl + Br atomokból állnak tűzoltás 1986 Monterali egyezmény: felhasználásuk csökken, Magyarországon megszűnt stabilak feljutnak a sztratoszférába fotokémiai folyamatok klóratomok ózont lebontják

43 Metán (CH 4 ) üvegházhatású gáz elmúlt 200 év alatt duplázódott, kb. 2 ppm természetes forrásai: bomlás, fermentáció antropogén forrásai: rizstermelés, hulladékok bomlása, bányászat, energia-ipar, biomassza tüzelés, kérődzők

44 Illékony szerves vegyületek VOC: Votile Organize Compounds NO x -kal reakció fotokémiai füstköd antropogén források: tüzelőanyagok, üzemanyagok, oldószerek párolgása Magyarország: közlekedés (38%), ipari tüzelés és technológia (23%), oldószerek használata (19%), kommunális fűtés (14%)

45 Felszínközeli ózon (O 3 ) fotokémiai szmog fő alkotója közlekedési eredetű légszennyező anyagokból napfény hatására keletkezik NO 2 NO + O O + O 2 O 3 sejteket elpusztítja ember: tüdőszövetek roncsolása, tüdőödéma

46 Szilárd levegőszennyezők por forrásai: természetes, antropogén ipari üzemekben technológiai folyamatok során, pl.: ásvány- és ércőrlés cementgyártás szilárd energiahordozók (szén) elégetésekor fafeldolgozás keletkezés helyén nagyon nagy koncentráció is lehet káros hatás nem rögtön, tüdőelváltozások

47 korom tökéletlen égési folyamatok eredménye nagy fajlagos felületű (6*102 6*105 m 2 /g) grafit kristály részecskék (0,01-0,02 μm) gázalakú légszennyezőket adszorbeál

48 Nemzetközi egyezmények 1979 Genf Országhatáron átterjedő levegőszennyezésről 1985 Helsinki kénkibocsátás csökkentése (1993-ig 30%-os csökkenés 1980-hoz képest) 1988 Szófia Nitrogén-oxid kibocsátás csökkentése 1991 Genf illékony szerves vegyületek (VOC) kibocsátásának szabályozása 1994 Oslo kénkibocsátás további csökkentése (hazánk 2010-ig 60%-os csökkentés 1980-hoz képest) 1998 Aarhus nehézfémek légköri kibocsátásának csökkenéséről 1999 Göteborg a savasodás, az eutrofizáció és a felszínközeli ózon csökkentéséről 2002 aug. Kiotó hazánk 6%-os CO 2 csökkenést vállalt ig az es időszakhoz képest

49 Szagproblémák

50 Szagproblémák Bűz: kellemetlen szagú légszennyező anyag vagy anyagok keveréke, amely összetevőivel egyértelműen nem jellemezhető (21/2001. (II.14.) Korm. Rendelet 3. ) A kellemetlen szagok is légszennyezők Nem okoznak maradandó károsodást Pszichikai érzeten alapuló befolyás

51 Szagproblémák Szaganyag koncentráció ppm, ppb, mg/nm3 Szagküszöb szaganyagnak az a legkisebb koncentrációja, amely szaghatás keltésére elegendő ingert vált ki a megfigyelő receptoraiban Szagegység (SZE, német: GE, angol: OU) Az adott szag azon hígítása amit a vizsgálatban résztvevők 50%-a még érez, 50%-a már nem Mérése: olfaktometria révén Szagintenzitás Szagerősség meghatározására, melyet tetszőleges skálán mérnek Újabban: ismert szaghatású vegyülethez, a normál oktanolhoz viszonyítva 0-8) adják meg Szaganyag koncentrációjának logaritmusával nő

52 Szagok keletkezése Szennyvízzel kapcsolatba hozható szaganyagok: Csatornahálózat Szennyvíztisztító telep Szaghatást okozó folyamatok Illékony anyagok emissziói Biológiai lebontódás Adszorpció csökkenése a szilárd anyagok felszínén Transzportálódás Anyagok keletkezése az oxidáció, redukció és fertőtlenítés hatására vagy a prekurzor vegyületek lebontódása oxidációs melléktermékekkel Kétféle bűzanyag (anyagi tulajdonság szerint) Szerves és szervetlen

53 Szagok keletkezése Legjellemzőbb szaghatást a szervetlen gázok okozzák Hidrogénszulfid Ammónia Szerves gázok: Merkaptán legnagyobb szaghatással bíró, szennyvíztisztító telepekre jellemzőbb Indol, szkatol fekália szagú

54 Csatornahálózati szagemisszió 3 állapot: Aerob oldott oxigén (O 2 ) jelenléte Anoxikus O 2 nincs, oxigénforrás pl. NO 2- NO 3- Anaerob - se O 2, se oxigénforrás nincs

55 Csatornahálózati szagemisszió Tartózkodási idő Túl hosszú ideig tartózkodik a hálózatban Átemelők, fogadóaknák környezetében van lehetőség az átszellőzésre bűzanyagok kilevegőzése Kémiai-biológiai folyamatok a csatornában Mikroorganizmusok, biofilm tevékenysége következtében az oldott oxigénszint gyorsan csökkenhet anaerob folyamatok indulnak be - bűzképződés

56 Csatornahálózati szagemisszió Oldott oxigén szerepe Szennyvízcsatorna egyik feladata az aerob állapot fenntartása Nyers szennyvíz oldott oxigéntartalma: 0-5 mg/l Szennyvízcsatornában fizikai-kémiai-biológiai reakciók játszódnak le. Egyfajta reaktornak tekinthető a csatornahálózat

57 Some Important Indoor Air Pollutants

58 INDOOR AIR POLLUTION Indoor air pollution usually is a greater threat to human health than outdoor air pollution. According to the EPA, the four most dangerous indoor air pollutants in developed countries are: Tobacco smoke. Formaldehyde. Radioactive radon-222 gas. Very small fine and ultrafine particles.

59 Air Pollution is a Big Killer Each year, air pollution prematurely kills about 3 million people, mostly from indoor air pollution in developing countries. In the U.S., the EPA estimates that annual deaths related to indoor and outdoor air pollution range from 150,000 to 350,000. According to the EPA, each year more than 125,000 Americans get cancer from breathing diesel fumes.