A természeti környezet antropogén terhelése. Az atmoszféra szennyezői Az emberi tevékenység hatása a biogeokémiai körfolyamatokra Antropogén szennyezőanyagok a környezetben A hulladékok globális mennyisége 1980-ban Hulladékok kezelése 1. Hulladékmentes technológiák kifejlesztése 2. Hulladékok újrafelhasználása 3. Hulladékelhelyezés Fejlett gazdaságokban: a keletkezett hulladékok nagy részét másodnyersanyagként hasznosítják zárt anyagkörfolyamat A természeti környezet antropogén terhelése Környezetszennyezés: a környezet antropogén terhelése, a természetes ökológiai rendszerek kváziegyensúlyának (irreverzibilis vagy reverzibilis) megzavarása A terhelő anyagokat az élő szervezetekre gyakorolt hatásuk alapján kategorizáljuk: Toxikus (mérgező) Teratogén (magzatkárosító) Mutagén (genetikai állományt módosító) Karcinogén (rákkeltő) Az atmoszféra antropogén terhelése A természetes öntisztító képességet meghaladó mértékű, emberi tevékenység miatt bekövetkező szennyezőanyag áramlás a levegőbe Emisszió: a szennyező anyagok kilépése az atmoszférába pont (pl. gyárkémény), vonal (pl. út) vagy felület (pl. szántó) forrásból Immisszió: a szennyező anyag egy ökológiai rendszerbe belép, annak abiotikus és biotikus komponenseire hatást fejt ki 1
A legtipikusabb atmoszféra terhelők: Porok: finom eloszlású, szilárd anyagok, amelyeket a légmozgások szállítanak, tovább diszpergálnak. Ülepedési sebességük méretfüggő; ennek megfelelően frakcionálódnak Aeroszolok: a levegőben lebegő kolloidális méretű (1-500 nm közötti átmérőjű) metastabilis képződmények, nagyon nehezen ülepszenek, kondenzációs magot képeznek (pl. felhő és csapadékképződés), füst és köd Képződésük szerint: Élő (baktériumok, gombák, spórák) Élettelen (por, korom, tengeri só) Eredetük szerint: Elsődleges részecskék (közvetlenül képződik) Másodlagos részecskék (gázhalmazállapotú anyagokból képződik) Mélyen behatolnak a légzőrendszerbe Bizonyos részecskék fokozzák a gázhalmazállapotú légszennyezők toxicitását (SO 2, NO 2 ) A részecskék növelik az atmoszféra zavarosságát csökkentve a láthatóságot és korlátozzák a napsugárzás melegítő hatását A gázhalmazállapotú anyagokból gyakran képződhetnek szilárd részecskék (NH 3, SO 2 ) Távozás az atmoszférából: Száraz kiülepedés:10 μm-nél lényegesen nagyobb részecskék esetén, 20% Nedves kicsapódás: 80% Kimosódás:0,1 μm-nél nagyobb részecskék Kihullás: 0,1 μm-nél kisebb részecskék Az atmoszféra por- és aeroszoltartalmának részecskenagyság szerinti osztályozása Részecskék mérettartománya 2
Korom képződése Széntartalomban dús (55-80 %) 10-80 nm-es részecskék agglomerátumai, amelyek mérete 10μm-nél is nagyobb lehet. A szénen kívül a felületükre kondenzálódott, adszorbeálódott szénhidrogéneket (pl. rákkeltő policiklusos aromás szénhidrogének), kén és nitrogén tartalmú vegyületeket, nyomelemeket tartalmaznak. Hamu Szén- és biomassza tüzelés Széntüzelés: savas jellegő hamualkotók a szilíciumdioxid és alumínium-oxid, bázikus jellegő alkotók a kalcium-oxid, vas-oxid, magnézium-oxid Biomassza tüzelés: kálium-oxid és a szilícium-dioxid környezeti hatásai Albedo növekedik: napsugárzás csökkenés (0,4%), ködképződés Mechanikus károsító hatás Talaj ph-jának megváltozása Toxikus anyagok felhalmozódása a növényeken Emberek: Szilikózis: 0,1-7 μm oxigénfelvételi nehézségek Azbesztózis: + rákos megbetegedések Az atmoszférába jutó gázok és hatásuk Az energiatermelés jellegzetes szennyező anyagai (kg TJ 1 ) A troposzféra hőmérsékletének változása a magassággal hőmérséklet-inverzió esetén Az antropogén források mintegy kétharmada a földfelület mindössze 5%-án működik. 3
Szén-monoxid Nitrogén-oxidok Légszennyező anyagként az atmoszférában a legnagyobb mennyiségben található Általában reverzibilis károkat okoz Természetes háttér értéke: 0,1-0,5 ppm, városokban: 4-50 ppm Antropogén (10-50%) és természetes eredet Forrásai: közlekedés, mg égetés, ipar, (fosszilis tüzelőanyagok égetése 1%) Egészségkárosító hatás: gátolja az oxigén felvételét Az atmoszférában hét különbözı nitrogén-oxid létezhet (NO, NO2, NO3, N2O, N2O3,N2O4, N2O5), gyakorlatilag ezek közül csak három található meg (NO, NO2, N2O) folyamatosan. Forrásai: fosszilis tüzelőanyagok égetése, közlekedés, szerves és szervetlen trágyázás, vegyipar A nitogén-monoxid átalakulása a gépkocsik katalizátorán Kén-oxidok Kén-dioxid és kén-trioxid (rövid életű) Kén-dioxid természetes háttér koncentrációja 1 ppb körüli, míg városi levegőben mértek már 1,5-2 ppm értéket is A legtöbb környezeti kár a kén-oxidok jelenlétének tulajdonítható Forrásai: fosszilis tüzelőanyagok, színesfém kohászat szulfidos ércek pörkölése Szénhidrogének Csoportosíthatók halmazállapotuk, szerkezetük és telítettségük alapján A környezetvédelemben a szénhidrogének megjelölésére a (CH)x megjelölést, továbbá a VOC rövidítést (volatile organic hydrocarbons) használjuk Policiklusos aromás szénhidrogének: (polycyclic aromatic hydrocarbons) PAH Szénhidrogének forrásai: kőolajipar és felhasználás (közlekedés, ipar, festékek, gumigyártás) PAH: kőolaj- és kőszénipari termékek előállításakor, felhasználásakor képződnek, (fa és biomassza égetés) 500-800 C között képződik Halogénezett szénhidrogének Halogénezett szénhidrogének A halogéntartalmú szénhidrogének: troposzférában lebomlók (pl. metil-klorid, metil-bromid stb.) csak a sztratoszférában lebomlók (hidrogén atomot, kettős kötést nem tartalmaznak), pl. a klór-fluór-karbon vegyületek - CFC-11 (CFCl3) és CFC-12 (CF2Cl2) Felhasználás: zsírtalanítás, vegytisztítás, vegyipar, gyógyszeripar, CFC-k habosító, hajtógáz, hűtőgáz, brómozott szénhidrogének tűzoltás Atmoszférába jutás: párolgás vagy égetés Dioxinok Az egyik legtoxikusabb környezetszennyező anyagok csoportja poliklórozott-dibenzo-dioxinok (PCDD) Poliklórozott-dibenzo-furánok (PCDF) Forrásai: hulladékégetés, termikus fémkohászati eljárások, fosszilis tüzelőanyagok égetése, bizonyos kémiai technológiák A lakossági szennyvíziszap talajerő visszapótlásként való felhasználását korlátozhatja az iszap dioxin tartalma: toalett papír 4
Globális felmelegedés Légköri komponensek hozzájárulása az üvegházhatáshoz és a globális felmelegedéshez Globális felmelegedés Globális felmelegedés A sztratoszféra ózonkoncentrációjának csökkenése Savas eső Füstköd (szmog) képződés Szétterjedés normális körülmények között Szétterjedés inverziós időjárási körülmények között 5
Füstköd (szmog) képződés Füstköd: Redukáló: alacsony hőmérsékleten, por és koromszemcsékkel szennyezett levegőben alakulhat ki, magas SO2 és CO koncentráció, álktalában hajnalban alaul ki, akár 4-5 napig is eltarthat (1952 London) Oxidáló: ciklikus fotokémiai folyamatok következménye, amelyet a hőmérséklet inverzió miatti mozdulatlan levegőrétegekben figyelhetünk meg. Megnövekedett koncentrációban: ózon, nitrogén-oxidok és szénhidrogének A fotokémiai füstköd komponensei koncentrációjának időbeli változása 6