1 / 58

LÉGKÖRT ÉRŐ HATÁSOK

LÉGKÖRT ÉRŐ HATÁSOK. 80. M. A. 50. SZ. 11-12. T r. C º. +30. -50. ATMOSZFÉRA. - gázelegy, kis koncentrációk, koncentráció és sűrűség  csökken. - Nap energiája  fotokémiai reakciók. - oxigén jelenléte  oxidáció.

nasim-randolph
Download Presentation

LÉGKÖRT ÉRŐ HATÁSOK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. LÉGKÖRT ÉRŐ HATÁSOK

  2. 80 M A 50 SZ 11-12 Tr Cº +30 -50 ATMOSZFÉRA - gázelegy, kis koncentrációk, koncentráció és sűrűség  csökken - Nap energiája  fotokémiai reakciók - oxigén jelenléte  oxidáció - troposzféra (felhőöv), 11-12 km (pólusoknál 8 km, Egyenlítőnél 18 km) a hőmérséklet (T) 100 m-ként 1 ºC-kal (0.65 ºC ) csökken, a hőenergiát a Földtől kapja (+30 → -50 °C), vízgőz, légmozgások, időjárási folyamatok - sztratoszféra, T nő, kb. 50 km, nincsenek függőleges légmozgások, a Nap ártalmas UV sugárzását az ózonréteg részben elnyeli (+50 °C) Te - mezoszféra, 50-80 km magasságig, a T kezdetben nő, majd csökken (minimum: -80 °C) - termoszféra, 80-500 km, a T nő 1200 °C-ig, napenergia hatása, ionizációs folyamatok (UV felhasználás)

  3. LÉGKÖR ÖSSZETÉTELE (~20 km-ig) Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (1) Állandó UV N2 78 % 108 év O2 21 % 5000 év UV, V Nemesgázok ≈ 0.95 % (2) Változó CO2 320 ppm 10 év üvegház UV, IR üvegház IR CH4 1 ppm 5 év UV H2 0.5 ppm 7 év ózonlyuk N2O 0.3 ppm 8 év erdőpusztulás, fotokémiai szmog UV, V, IR O3 (tr./sztr.) 10 ppb/1 ppm 2 év

  4. Koncentráció Tartózkodási idő Hatás Elnyelés (3) Nagyon változó mérgező UV,V,IR CO 0.1 ppm 0.3 év savasodás, szmog NOx 1 ppb 10 nap savasodás, szmog SO2 1 ppb 3 nap vízgőz (0.4-400)102 ppm 10 nap UV,V,IR üvegház Freon (halogénezett szénhidrogén pl. CF2Cl2) 100 év ózonlyuk

  5. KIS TÖRTÉNELEM • II. Edward (13 sz. vége): széntüzelés korlátozása a Parlament • munkája miatt • III. Richard (14-15 sz.): füstadó • 17 sz. London: ipar kitelepítése, zöld övezet (javaslat) • 1847-48 tv. az angol parlamentben a füstszennyezés korlátozására • 1859 Monarchia: ipartv-ben korlátozzák a ipari szennyezést • 1872 első feljegyzés savas esőről (angol kémikus) • 1948 Donora (14 000 lakos), acélmű (Pennsylvania)  súlyos szennyezés (20 halott, több 100 megbetegedés) • 1952 London szmog • 1962 Los Angeles: fotokémiai szmog

  6. Mitől lesz szennyező egy anyag? • WHO: a levegőben olyan mértékben van jelen az adott anyag, amely az emberekre, élőlényekre, tárgyi tulajdonra káros lehet, vagy a jó közérzetet vagy a birtoklás gyakorlását akadályozza • Természetes szennyezők: virágporok, tűlevelűek terpénjei, vulkánok por- és gázfelhői • Antropogén szennyezők: a természetes összetételt károsan megváltoztató, emberi tevékenységből származó légnemű (gázok, gőzök), folyékony vagy szilárd (aeroszolok) anyagok • Emisszió: időegység alatt kibocsátott anyagmennyiség (tömeg/idő) • Immisszió: a kibocsátástól távolabb mérhető koncentráció • Anyagok terjedése a kibocsátási ponttól: transzmisszió (légköri folyamatok)

  7. TURBULENS KIÜLEPEDÉS GRAVITÁCIÓS KIÜLEPEDÉS MI AZ AEROSZOL? • partikulált (alakos) szennyezők • cseppfolyós/szilárd részecskék • 0.01-100 µm, finom eloszlás • por (1-100 µm, szilárd, anyagalakítás) • füst (0.01-1 µm, szilárd, égetés) • köd (1-100 µm, folyékony, gázból) • pára (0.01-1 µm, folyékony, gázból) • kis tartózkodási idő • kondenzáció (csapadék) • fényelnyelés (szmog) • hővisszaverés (üvegház) • adszorpció (szennyezők) ÜLEPEDÉSI SEBESSÉG A RÉSZECSKE MÉRET FÜGGVÉNYÉBEN

  8. - KONCENTRÁCIÓK MÉRŐSZÁMAI - szilárd, cseppfolyós és gáz halmazállapotú szennyezők - térfogat/térfogat, tömeg/tömeg, tömeg/térfogat  µg/m3, ez függ a T és p-től állandó - átszámítás V [cm3/mmol] ideális gáz moláris térfogat (1 atm  101.3 kPa  22.4 l, 20 °C) M [mg/mmol] moláris tömeg

  9. Szennyező anyagok és egészségkárosító hatásaik • szén-monoxid (CO) FEJFÁJÁS, HÁNYINGER, FULLADÁS (OXIHEMOGLOBIN  KARBOXIHEMOGLOBIN) • szén-dioxid (CO2) FULLADÁS (ZÁRT TÉRBEN) • kén-dioxid (SO2) NYÁLKAHÁRTYÁK (ORR, GARAT, SZEM), KÖHÖGÉS, TÜDŐÖDÉMA, BRONHITISZ • nitrogén-oxidok (NOx) TÜDŐ, SZEM, LÉGUTAK (A TÜDŐBEN KELETKEZIK SAV) NO: IDEGRENDSZER + METAMOGLOBÉNIA • ózon (O3) FOJTÓ,RONCSOLÓ HATÁSÚ (TÜDŐ, NYÁLKAHÁRTYÁK) • klór (Cl), fluoridok NYÁLKAHÁRTZÁK, LÉGUTAK, BŐR, KÖHÖGÉS • nehézfémek (Cd, Pb, As, Zn) IDEGRENDSZER, KARCINOGÉN, AKKUMULÁCIÓ • szilárd részecskék SZILIKÓZIS • pollen ALLERGIA • rostok (pl. azbeszt) TÜDŐRÁK • illékony szerves vegyületek (VOC) FEJFÁJÁS, KARCINOGÉN HATÁS

  10. NÖVÉNYEK SZILÁRD ASSZIMILÁCIÓS FELÜLET CSÖKKEN LÉGCSERENYÍLÁS (LEFEDÉS) GÁZOK - pl. KÉNSAV: RONCSOLÁS, KLOROFILL SÉRÜLÉSE  SZÍNVÁLTOZÁS, FOTOSZINTÉZIS GÁTLÁSA + FOKOZOTT PÁROLOGATÁS - pl. ÓZON: GÁZCSERENYÍLÁSOK ZÁRÓDÁSA, SEJTMEMBRÁN SÉRÜLÉSE + VÍZZEL REAGÁLVA  KLOROFILL RONCSOLÁSA TALAJ SAVANYODÁSA ALUMÍNIUM ÉS NEHÉZFÉMEK KIOLDÓDÁSA, GYÖKÉRZET KÁROSODÁSA + KÁROS MIKROORGANIZMUSOK – ERDŐK PUSZTULÁSA INDIKÁTOROK (pl. ZUZMÓ, nagyon érzékeny a légszennyezésre) ÉPÜLETEK ÉS ARCHEOLÓGIAI ÉRTÉKEK (pl.SO2: MÉSZKŐBŐL GIPSZ, AMI VÍZZEL ÉRINTKEZVE DUZZAD  REPEDÉSEK, FELÜLETI LEVÁLÁSOK + FESTETT ÜVEGEK FAKULÁSA + KORRÓZIÓ)

  11. Források  pontforrás (ipartelep kéménye)  felületi forrás (település-lakossági fűtés, mezőgazdaság)  vonal menti forrás (utak, autópálya) Ipar CO2 : égési folyamatok (energiaipar, kohászat) fosszilis tüzelőanyag (barnaszén, olaj, gáz), kénsavgyártás, papíripar SO2 : CO : tökéletlen égés (energiaipar, kohászat) NO2 : magas hőfokú égés (energiaipar, elektromos kisülés) Fluor: alumíniumkohászat, zománcgyártás, foszforműtrágyagyártás, tégla- és cserépipar szilárd részecskék: minden égés során (kohászat, energiaipar)

  12. Mezőgazdaság: biomassza égetés CO, CxHy: CH4 : rizstermelés, kérődző állatok NH3 : állatok vizelete N2O : talajban lévő baktériumok (denitrifikáció) szilárd részecskék: növényvédőszerek permetezése Erdőirtás: égetés, megkötő kapacitás csökkenése CO2 : Település (infrastruktúra): hulladéklerakók CH4, CO2 : CO, CO2, SO2 : fűtés CO2, CO, SO2, NO, NO2: közlekedés szilárd részecskék: közlekedés (kátrány, ólom), fűtés

  13. Gázkibocsátás [Tg/év]

  14. Szennyező-csoport Szilárd+aerosol Gáz+gőz A felhasznált anyagból a szennyezőanyag %-a Fosszilis tüzelőanyag elégetése por, füst, pernye SO2 NOx, CO, CO2 0,05-40 Járműmotorok füst (olajfüst) NOx ,CO, savgőzök 4-7 szénhidrogénre Petrolkémia köd, füst SOx, H2 S, NH3 szénhidrogének merkaptánok 0,25-1,5 Vegyipar pára, köd, füst, szervetlen és szerves sók SOx, CO, NH3 szerves és szervetlen savak Kohászat, fémipar por, füst, ércpor, homok SO2, CO fluoridok, szervesanyagok 0,5-2 Ásványipar, őrlők por, korom, pernye, szilikátok SO2, CO Szénbányászat, szénipar por, korom, pernye fluoridok, kátrány, fenol, SO2, H2S szénhidrogének Mezőgazd. és élelmiszerip. por, köd szervesanyagok, NH3, CH4, bűzös anyagok 0,25-1 Levegőszennyezések - a levegőbe kerülő ártalmas anyagok és forrásaik

  15. MI BEFOLYÁSOLJA A LÉGSZENNYEZŐ ANYAGOK TERJEDÉSÉT? • Horizontális szóródás: a Föld forgása miatt változó szélmezők szerint alakul + lokális hatások (tengerpart, völgy, nagyváros) • Vertikális szóródás: függőleges hőmérsékleti viszonyok szerint • SZÁLLÍTÓ KÖZEG (LÉGKÖR) JELLEMŐI: • SZÉLSEBESSÉG • (URALKODÓ) SZÉLIRÁNY • TURBULENS ÁRAMLÁS! • LÉGKÖR STABILITÁSA: LABILIS, STABIL, INVERZIÓ • FÜGG A HŐMÉRSÉKLETI GRADIENSTŐL, • A HŐMÉRSÉKLET NAPSZAKOS VÁLTOZÁSÁTÓL • SZENNYEZŐANYAG VISELKEDÉSE (NEM KONZERVATÍV): • KIÜLEPEDÉS (SZÁRAZ VAGY NEDVES) • ADSZORPCIÓ (SZILÁRD ANYAGOKHOZ TAPADÁS) • FOTOKÉMIAI REAKCIÓK • SAVKÉPZŐDÉS • KÉMIAI, BIOKÉMIAI ÁTALAKULÁSOK HÍGULÁS ÁTALAKULÁS

  16. ELKEVEREDÉS • Meteorológia (szélsebesség, stabilitás) • Csóva (konvekció és diszperzió) • Anyagmérleg (emisszió, reakciók stb.)

  17. ÁLLAPOTVÁLTOZÁS ÉS INVERZIÓ • Hőmérsékleti gradiens alakulása (hőmérséklet változása a magassággal) • Adiabatikus: 1 ºC /100 m • Szuperadiabatikus: > 1 ºC /100 m • Szubadiabatikus: < 1 ºC /100 m • Inverzió: fordított gradiens, hőmérséklet felfelé növekszik

  18. Szuperadiabatikus eset Labilis Szubadiabatikus eset Stabil

  19. STABIL INVERZIÓ: (nagy tömegű meleg levegő ülepedik a város fölé, pl. hideg levegő beáramlása a meleg légrétegek alá, hideg levegő megülése völgyekben) → GÁTOLJA A SZENNYEZŐANYAGOK ELKEVEREDÉSÉT, A HÍGULÁST

  20. HŐMÉRSÉKLETI GRADIENS NAPSZAKOS VÁLTOZÁSA SUGÁRZÁSI INVERZIÓ KAILAKULÁSA

  21. A CSÓVA ALAKJA SZUPERADIABATIKUS ADIABATIKUS INVERZIÓ 1. INVERZIÓ 2.

  22. Grafikus módszer a csóva alakjának meghatározására Példa: 100 m kémény, 20 °C

  23. CSÓVA SZÁMÍTÁSA : GAUSS ELOSZLÁS Koncentráció számítása (3 dimenzió, konzervatív anyag):

  24. Koncentráció számítása (3 dimenzió, konzervatív anyag): • : Távolságtól függő szórás, függ a légkör stabilitásától • Meghatározása: - diagramm segítségével (stabilitási nomogramok) • - számítással (légköri jellemzőkből) Kéményméretezés: Emisszió (M), szélsebesség (v) ismert feladat: x, y, z pontban adott határérték kémény milyen H magas legyen?

  25. Légszennyezési problémák • szmog • SZMOG • savasodás • éghajlatváltozás • ózoncsökkenés

  26. 1952 London – téli szmog - sűrű köd, magas páratartalom - hőmérsékleti inverzió, -3 - +5 °C - SO2, füst, ipari és háztartási szennyezők (CO) - Oxigénnel reagálva SO3, majd vízzel egyesülve kénsav keletkezik - maximum 2 mg/m3 0.75 ppm - asztma, halálos tüdőödéma, bronhitisz - szinergikus hatások - 4 000 halott

  27. 10’ 500 µg/m3 0.18 ppm 1 óra 350 µg/m3 0.125 ppm Hosszútáv 50 µg/m3 0.018 ppm 1952 London – téli szmog WHO határérték: A kitettség ideje (szennyezés tartóssága) fontos → Az egészségügyi határértékeket a tartósság függvényében adják meg (szinergia?, állatkísérletekből arányosítás?)

  28. SZÉN-MONOXID BELÉGZÉS HATÁSA A KONCENTRÁCIÓ ÉS A KITETTSÉGI IDŐ FÜGGVÉNYÉBEN

  29. 1962 Los Angeles: nyári v. fotokémiai szmog - gépjárműforgalom, napfény, alacsony nedvességtartalom, 25-35 °C - nitrogénoxidok, szénhidrogének felhalmozódása (reggeli csúcs) - hőmérsékleti inverzió (hideg tengeri levegő áramlik a meleg alá) • napfény katalizáló hatása: fotokémiai reakció: NO2  NO + O • ózonszintézis: O2 + O  O3 • ózonbomlás: O3 (UV)  O2+ O, O3 + NO  NO2 + O2 • - O + CxHy  szénhidrogének bomlása, reaktív szerves gyökök • - szerves gyökök + NO2 / NO / O2  aldehidek, peroxi-acetil-nitrát (PAN) Ózon, PAN, aldehidek (mérgező, fojtó, köd, szem, orr, nyálkahártya)

  30. 1962 Los Angeles: nyári v. fotokémiai szmog - elsődleges és másodlagos szennyezők (később keletkeznek) - napszakosság (dinamikus)

  31. Légállapot a Los Angeles-i szmog során

  32. SZMOGOK KIALAKULÁSÁNAK CSÖKKENTÉSI LEGETŐSÉGEI • EMISSZIÓK SZABÁLYOZÁSA • KÖZLEKEDÉSI EREDETŰ: KATALIZÁTOROK, FORGALOMSZERVEZÉS • IPAR: PORLEVÁLASZTÓK, SZŰRÉS, KÉMÉNY INVERZIÓS RÉTEG FÖLÉ EMELÉSE • LAKOSSÁGI: KÖZPONTI FŰTÉS • ÁTSZELLŐZÉS ELŐSEGÍTÉSE • VENTILLÁCIÓS FOLYOSÓK BIZTOSÍTÁSA (BEÉPÍTETTSÉG, UTAK SZÉLESSÉGE ÉS IRÁNYULTSÁGA, MAGAS ÉPÜLETEK ELHELYEZKEDÉSE, ZÖLDSÁVOK) SZMOGRIADÓ TERVEK → KÖZLEKEDÉS, FŰTÉS KORLÁTOZÁSA

  33. Légszennyezési problémák • szmog • SZMOG • savasodás • éghajlatváltozás • ózoncsökkenés

  34. E NEDVES ÜLEPEDÉS SZÁRAZ ÜLEPEDÉS FOLYAMATOK: SO2 + H20: Kénes sav, kénsav NOx: + H2O: salétromos sav, salétromsav • EMISSZIÓK: - NOx 50-60 % közlekedés 50-60 % erőművek - SO2, partikulált anyag - CO2 Erőművek, közlekedés, fűtés - CH4 Mezőgazdaság, közlekedés - HCl PVC-hulladék égetése

  35. SO2 emisszió alakulása Magyarországon - 1930 0.3 Mt/év - 1965 1.7 Mt/év - 1992 0.9 Mt/év - okok : recesszió széntüzelés csökkenése hatékonyság (?) SO2 egyezményben vállaltakat teljesítettük!

  36. KÉN KIÜLEPEDÉS EURÓPÁBAN (gS/m2 év, 1985, EMEP mérési hálózat)

  37. CSAPADÉK pH ÉRTÉKEK AZ USA-ban (1980-1984) ÉS ÉRZÉKENY TERÜLETEK

  38. A SAVASODÁS HATÁSAI

  39. Tavakra gyakorolt hatás: eső pH: 5.5 (szénsav) savas eső: 2-4 (erős savak) pH 5 körül: halikrák nagy része elpusztul pH 5 alatt: a legtöbb élőlényre végzetes Természetes védelem: pufferkapacitás - hidrogénkarbonát HCO3- + OH- = CO32- + H2O HCO3- + H3O+ = H2CO3 + H2O

  40. SZABÁLYOZÁS • AKTÍV • EMISSZIÓ CSÖKKENTÉS: • KÉN, NITROGÉN LEVÁLASZTÁS (PONTFORRÁSOK) • ALACSONY KÉNTARTALMÚ TÜZELŐANYAG • KÖZLEKEDÉS: KATALIZÁTOROK • NEMZETKÖZI EGYEZMÉNYEK • 1983 HELSINKI: SO2 (országonként eltérő csökkentés, Magyaro.: - 30%) • 1985 SZÓFIA: NOX (nem növekedhet tovább) • PASSZÍV • VIZEK: PUFFERKAPACITÁS NÖVELÉSE (MESZEZÉS) • ÉPÜLETEK: DURVA MÉSZKŐ (porózus)  ÉDESVÍZI MÉSZKŐ VÉDŐBEVONAT (tömör)

  41. Légszennyezési problémák • szmog • SZMOG • savasodás • éghajlatváltozás • ózoncsökkenés

  42. ELEKTROMÁGNESES SPEKTRUM 0.2 0.38 0.74 4.0 100 µm ultraibolya (UV) látható (V) közeli infra (IR1) távoli infra (IR2) rövidhullám hosszúhullám FÖLD NAP röntgen mikrohullám Üvegház gázok: CO2, CH4, N2O, vízgőz, Freon Hosszúhullámú sugárzás elnyelése

  43. TERMÉSZETES ÜVEGHÁZHATÁS • BEÉRKEZŐ RÖVIDHULLÁMÚ SUGÁRZÁS: 1367 W/m2 • 10 % UV, 45 % LÁTHATÓ, 45 % HOSSZÚHULLÁMÚ • LÁTHATÓ FÉNY 50 %-A VISSZAVERŐDIK (ALBEDO), ILL. ELNYELŐDIK A LÉGKÖRBEN (FELHŐK, VÍZGŐZ, AEROSZOLOK, NYOMGÁZOK), 50 % JUT A FELSZÍNRE • A BEÉRKEZŐ LÁTHATÓ FÉNY EGYHARMADA KÖZVETLENÜL, HOSSZÚHULLÁMÚ HŐSUGÁRZÁS FORMÁJÁBAN VISSZAVERŐDIK, KÉTHARMADA KÖZVETETTEN ADÓDIK ÁT (párolgás és hő) • A VISSZAVERT HOSSZÚHULLÁMÚ SUGÁRZÁS 90%-A ÚJRA ELNYELŐDIK A LÉGKÖRBEN, MAJD ENNEK MINTEGY FELE VISSZASUGÁRZÓDIK A FELSZÍNRE • A SUGÁRZÁSI EGYENSÚLY CSAK ÉVES ÁTLAGBAN ÉS A BOLYGÓ EGÉSZÉRE ÉRVÉNYES! (PL EGYENLÍTŐ: BEÉRKEZŐ> KISUGÁRZOTT HŐ) • AZ ÜVEGHÁZHATÁS A FÖLDI ÉLET ALAPVETŐ FELTÉTELE! (+15 ºC → -17 ºC)

  44. ÜVEGHÁZHATÁS NYOMGÁZOK SZEREPE A FELMELEGEDÉSBEN: Természetes: Antropogén: • - Vízgőz: 62 % • CO2: 22 % • Ózon: 7 % • N2O: 4 % • Metán: 2 % • Hal. CxHy: 2 % • - Vízgőz: 2 % • CO2: 50 % • Ózon: 1 % • N2O: 4 % • Metán: 19 % • Hal. CxHy: 17 % EMBERI TEVÉKENYSÉG HATÁSAI - CO2: 270 ppm  350 ppm (ipari forradalom óta, égetés, erdőirtás) - CH4 : 0.8  1.72 ppm (rizstermesztés, állattartás (anaerob)) - N2O : 288  310 ppb (tüzelés, műtrágya (denitrifikáció)) • A globális felmelegedés már megkezdődött. A megfigyelések szerint a globális átlaghőmérséklet az utóbbi 100 évben 0.6 oC-kal nőtt. • 2030: + 350 ppm (duplázódás): 2-3 (1-14) °C növekedés

  45. A széndioxid koncentrációjának változása az atmoszférában

  46. Az átlaghőmérséklet alakulása

  47. GLOBÁLIS CO2 MÉRLEG

  48. FEJENKÉNTI ÜVEGHATÁSÚ GÁZ EMISSZIÓ (VILÁG ÁTLAG  1)

  49. HAZAI CO2 EMISSZIÓK VÁLTOZÁSA

More Related