A légkör környezeti problémái

1. A légkör környezeti problémái • A levegő környezetünk egyik legfontosabb eleme, a földi élet fontos része, • Anyagcserénk egyik legfőbb összetevője, mely elengedhetetlenül szükséges az élet fenntartásához, • Az ipar és a mezőgazdaság legfontosabb nyers- és üzemanyaga, • A repülés közege

2. A légkör szerkezete, összetétele • Troposzféra • Sztratoszféra • Mezoszféra • Termoszféra • Exoszféra Homoszféra - 85 km vastag réteg – a gázok relatív összetétele viszonylag állandó Hőmérsékletértékekben, nyomásnagyságban, összetételben, részecskekoncentrációban különböznek egymástól. Heteroszféra – a közepes molekulatömeg a magassággal csökken

3. Troposzféra • A légkör alsó rétege, vastagsága 11 km, a Föld különböző részein 8-14 km, • A bioszféra részét alkotja, az életfolyamatok itt zajlanak, • Jellemző rá az aktív időjárási jelenségek, a hőenergiáját a Föld felszínétől kapja, • Hőmérséklete a felszíntől távolodva fokozatosan csökken (6,5 °C/km – hőmérsékleti gradiens) • A hőmérséklet csökkenésnek környezetvédelmi szempontból nagy jelentősége van, ez biztosítja a felszálló légáramlást, az erőteljes függőleges légmozgásokat. A légáramlás annak a következménye, hogy a meleg levegő relatíve kisebb sűrűségű, ezért felfelé száll. Ennek a légköri szennyeződések hígulásában és a csapadékképződésben is nagy szerepe van.

4. Sztratoszféra • Magassága 50-55 km-ig tart, • Ebben a rétegben a hőmérséklet növekszik, értéke megközelíti a földfelszíni értéket, • A tartomány alsó részén, 15-20 km magasságban képződik a sztratoszferikus ózon (nagyrészt fotokémiai reakciók útján), fontos szerepe van a földi élet védelmében – a napsugárzás rövid hullámhosszú, nagy energiájú UV sugárzás káros részét elnyeli

5. Mezoszféra 80-85 km magasságig Termoszféra 500 km magasságig Exoszféra 500 km magasságtól Ezen rétegeknek nincs különösebb hatása a bioszférára

6. A légkör kémiai összetétele • Különféle halmazállapotú (gáz, szilárd és cseppfolyós) összetevőkből áll: nitrogén - 78 térfogat %, oxigén - 21 térfogat %, argon – 0,9 térfogat %, egyéb nemesgázok (He, Kr, Xe) 24,5 ppm (parts per million – egymillió részecske közül mennyi a kérdéses összetevő) és vízgőz (szennyező gázok oldószere) Állandó komponensek • Változó komponensek: CO2 – 0,035 térfogat % (350 ppm), CH4, N2O, troposzférikus ózon (O3), NO2, SO2, aeroszolok – levegőben hosszú ideig lebegő, finom eloszlású szilárd (füst) vagy cseppfolyós részecskék (köd)

7. Üvegházhatás • CO2 - nak rendkívül nagy szerepe van a Föld sugárzási egyensúlyának megtartásában, • Rövid hullámhosszú napsugárzást elnyelés nélkül átengedi, de a felmelegített földfelszínről visszavert hosszú hullámú hősugárzást jelentős mértékben elnyeli • A földi élet szempontjából igen fontos, e nélkül a bolygó átlaghőmérséklete csak -18 °C volna, szemben a tényleges +15 °C-kal, • Ha a CO2 aránya nő felmelegedés!!! Az egyik legfontosabb üvegházhatású gáz (2004 - es adatok: CO2 konc. 375 ppm-re nőtt!!!)

8. A légkör fizikai állapotjelzői • A levegő egy meghatározott helyen mért pillanatnyi fizikai állapotjelzői összességét időjárásnak nevezzük. • Az éghajlat (klíma) az időjárások összességét jelenti a földfelszín valamely nagyobb kiterjedésű területén. • Az időjárás + éghajlat jellemzése fizikai állapotjellemzőkkel történik: a levegő hőmérséklete, légnyomás, nedvességtartam, a felhőzet mennyisége és a látótávolság, szélsebesség, szélirány.

9. A légszennyezés folyamatai • Emisszió (kibocsátás) : a különböző típusú forrásokból időegység alatt a levegőbe bocsátott szennyező anyagok mennyisége, • A kibocsátó forrás típusa szerint • Pontszerű: a légszennyező anyagok környezetbe kerülése egy adott területen nagyarányú pl: egy ipari üzem kibocsátása egy erőmű kéményénél • Diffúz vagy szórt: a kisebb mennyiségű szennyezőanyagokat kibocsátó felület nagysága ugyan meghatározható, de a levegőbe került sza. mennyisége már nehezen mérhető pl: gépjárművek – a kibocsátott szennyeződés lényegesen nehezebben határozható meg. • Transzmisszió: a levegőbe került szennyező anyagok hígulása, ülepedése, elkeveredése. • Immisszió: a kibocsátott sza. környezetben kialakult koncentrációja

10. A légszennyező anyagok csoportosítása • A levegőben a légszennyező anyagok koncentrációja függ: • Mennyi légszennyező anyag kerül a levegőbe, • Milyen levegőrétegződési viszonyok uralkodnak, • Mennyi légszennyező anyag távozik el a levegőből, • Milyen a befogadó már meglévő szennyezettsége.

11. A légszennyező anyagok csoportosítása • Eredetük szerint • Természetes (biológiai) eredetűek: vulkáni tevékenység (SO2), bozót – erdőtüzek, légköri élőlények életfolyamatai során, • Mesterséges (antropogén) eredetűek (emberi tevékenység) : közlekedés (CO2, CO, NOx, korom), ipar (SO2, CO2, CO, CFC, por), mezőgazdaság (CH4, N2O, CO2, NOx), háztartások (SO2, CO2, CO) • Halmazállapotuk szerint: mindhárom halmazállapotban megtalálhatók.

12. A légszennyező anyagok csoportosítása • Hatásuk kifejtésének módja szerint • Elsődleges (primer) légszennyezők az emissziót követően ugyanabban az állapotban fejtik ki hatásukat pl: CO2, CH4, CFC • Másodlagos (szekunder) légszennyezők a primer légszennyezők + a levegőt alkotó összetevők fizikai és kémiai reakciói során jönnek létre pl: troposzférikus ózon, savas eső • Hatásuk időtartama szerint • Long term szennyezők: hosszabb időn keresztül fejtik ki károsító hatásuk (CO2, CH4, CFC, N2O) • Short term szennyezők: rövid távon, helyi szinten okoznak problémát (SO2, NOx, CO, NH3, trop. O3)

13. A levegő öntisztulása • A szennyező anyag eltávozik a légkörből (ülepedés - szedimentáció) szilárd és folyékony szennyeződések durva részecskéinek távozása + a levegőben lévő párában történő feloldódás (pl. kén és nitrogén-oxidok) savas eső formájában kimosódás • A szennyező anyag közömbös anyaggá alakul át: szennyező anyagok egymáshoz ütközését, egymáshoz tapadását jelenti és ily módon távoznak • A szennyező anyag koncentrációja jelentősen csökken, felhígul a légtérben: vízszintes és függőleges légmozgások a legfontosabbak

14. A levegő szennyezését elsősorban okozzák • Égési folyamatok, oxidációk – hőerőművekben, háztartásokban, gépjárművekben lezajló folyamatokra vezethető vissza • Fosszilis tüzelőanyagok (kőszén, kőolaj, földgáz) füstgáz magas CO2 tartalmú + pernye, korom, koksz • Szénbányák (szén, meddőpor kibocsátása) • Cementgyárak • Kohászat füstgázai • Timföldgyártás • Elektrolízis és vegyi eljárások A levegő szennyeződései Globális légszennyezések

15. Globális környezeti problémák alakulnak ki, ha A levegő egyes változó komponenseinek mennyisége tartósan növekszik az emberi tevékenység hatására, akkor ez a bioszféra normális folyamatainak felborulásához vezet. • A légkör CO2 tartalmának növekedési miatt bekövetkező légkör felmelegedés az átlag hőmérséklet emelkedéséhez vezet • Sztratoszferikus ózon fogyása: visszatartja a Nap káros UV sugarait, de mennyiségének fogyása miatt az UV-B már megtalálható a troposzférában bőrrákot, terméshozamok csökkenését okozza, továbbá az immunrendszer károsodik, a bőr öregedése felgyorsul, szemgyulladás, vakság alakulhat ki. • Jelentős szerepük van az aeroszoloknak is – befolyásolják a sugárzási viszonyokat, az optikai körülményeket, felhőrendszerek kialakulását és a csapadékeloszlást

16. Üvegházhatást okozók

17. Az üvegházhatású gázok "üvegházgázok": szén-dioxid; metán; nitrogén- dioxid, hidrofluorokarbonok; perfluorokarbonok; kén- dioxid az atmoszféra felsőbb rétegeiben felgyűlve megakadályozzák, hogy a napsugárzás következtében felmelegedő felszín által kisugárzott hő elhagyja elhagyja az atmoszférát.

18. Üvegházhatást okozók • széndioxid (CO2) főleg szerves üzemanyagok égéséből származik, • metán (CH4) tehenek, birkák és más kérődzők bocsátják ki, valamint rizsmezők, szemétlerakók, és olajrétegek • halogénezett szénhidrogéneket (CFC-k) hűtőrendszerekben, mint hűtőközeg, valamint habokban és tisztítóanyagként alkalmazzák. • troposzférikus ózon (O3) főleg az iparból és a közlekedésből származik • dinitrogén oxid (N2O) a talajokban folyó mikrobiológiai tevékenység során képződik. A kibocsátás növekszik, ha a talajt trágyázzák.

19. CO2 kibocsátás • Az emberi eredetű kibocsátás 1950-ben 4 milliárd tonna/év alatt volt, • Ez jelenleg meghaladja a 22 milliárd tonna/év értéket, a növekedési ráta több mint ötszörös. • Az emberiség lélekszáma 1950-ben 2milliárd fő volt, ma több mint 6,5 milliárd fő • háromszoros létszámnövekedést az öt-hatszoros kibocsátás-növekedési ráta meghaladja • Röviden: jó közelítéssel állítható, hogy a világ CO2-kibocsátása és gazdasági növekedése között igen szoros korreláció áll fenn.

20. Felmelegedés • Az antarktiszi vastag jégréteg legrégebbi rétegeiből vett légbuborékok elemzése szerint a széndioxid mai légköri koncentrációja magasabb, mint 420 ezer éve bármikor • Planktonkövületek vizsgálatából arra következtetnek, hogy az előző 20 millió évben sem volt ilyen magas a légköri CO2 mennyisége • A 420 ezer évre visszanyúló vizsgálat adatai szoros kapcsolatot mutatnak a légköri CO2- tartalom és a hőmérséklet között.

21. Klímaváltozás • átlag hőmérséklet emelkedése 1,5°C • tengerszint emelkedése • évszakok eltolódása • szélsőségek : növekvő aszály • heves hosszú esőzések árvizek • a változás várható hatása: 2100-re 2o°C átlagos hőmérséklet emelkedés • a tengerszint átlagosan: 50cm-el (15-95 cm-es) emelkedik

22. Az éghajlatváltozás kevéssé ismertkövetkezményei • Környezeti menekültek : 2050-re kb. 150 millió környezeti menekült várható • 25 millió környezeti menekült van árvizek, szárazságok, tengerszint-emelkedés miatt. • 10 év alatt számuk várhatóan megduplázódik • érintetlen, természeti értékekben (biodiverzitás) gazdag területek veszélyeztetése • járványok (malária) • etnikai konfliktusok stb.

23. Halogénezett szénhidrogének ózon károsító hatásai • 70 – es évek elején került látótérbe • Az atmoszféra felső rétegeibe hatolva intenzív napsugárzás hatására felbomlanak aktív klóratomok válnak szabaddá • Láncreakcióban bontják fel az ózont, helyette pedig 2 atomos oxigén molekula jön létre Cselekvés: Számos fejlett ipari országban betiltották vagy korlátozták használatukat Probléma! Hosszú a tartózkodási idejük 150-200 év

24. Megoldás Nemzetközi összefogás • 1985. Bécs – az ózonkárosító anyagok önkéntes csökkentésében állapodtak meg • 1987 Montreali jegyzőkönyv – konkrét csökkentést határozott meg Cél Olyan vegyületek, technológiák alkalmazása, amelyek nem okoznak semmilyen környezeti problémát: izo-bután (R600a)

25. Egészségkárosító hatás CO: oxigén szállítást akadályozza – fulladásos halál SO2: erős nyálkahártya izgató, szúrós szagú, zavarja a fehérje-anyagcserét NO2: roncsolja a tüdőszöveteket, szem, légutak nyálkahártyáját izgatja CH: kipufogógázokból – rákkeltő hatásúak Klór, ammónia, hidrogén-fluorid – mérgező, roncsoló hatású Por, korom, pernye – szilikózis Szálló por – növényzet, állatvilág károsodása Gazdasági károkozó hatás Mezőgazdasági károk – növény és állatvilág pusztulása Termőtalajok elsavanyodása (Nyugat Európában fenyőerdők kipusztulása, hazánkban kocsánytalan tölgyek pusztulása) Anyagi javak károsodása – korrózió, műanyagok öregedési folyamatainak felgyorsulása, gumi töredezése, épületek vakolata porlad, állaguk romlik, szabadban lévő művészeti alkotások pusztulásának felgyorsulása Helyi légszennyező anyagok hatásai

26. Regionális légszennyezési problémák • Szűk körben éreztetik hatásukat, a szennyezőanyagok időszakos feldúsulásával • Legszélsőségesebb formája: füstköd vagy szmog, kialakulását inverzió okozza • Hőmérsékleti inverziónál a troposzféra légterében egy olyan inverziós réteg alakul ki, amelynek hőmérséklete magasabb az alatta fekvő légrétegnél. Ha ez az inverziós réteg 700 m alatt helyezkedik el, akkor hatása veszélyes, 300 m alatt kritikus! (a szennyezőanyagok kedvezőtlen meteorológiai viszonyok között egyes területeken nagyon feldúsulhatnak szmog, füstköd alakulhat ki) • Inverzió esetén a transzmisszió lelassul, az immisszió megnövekszik

27. londoni (redukáló) típusú Téli időszakban, szén – olajtüzelés esetén, magas relatív nedvességtartalom mellett jön létre, Kén-dioxid, CO, és korom okozza, Akár 4-5 napig is tarthat, katasztrófához vezet – 1952 december Londoni katasztrófa los-angelesi (oxidáló) típusú Oka: erős napsugárzás + nagy gépjárműforgalom, NOx, CH okozza napfény katalizáló hatása mellett új vegyületekké (pl: troposzférikus O3) alakulnak át, A kialakult vegyületek erősen mérgező, fojtó hatásúak, nyálkahártya izgatóak, tartós ködöt képeznek, Elsősorban nyáron, a déli órákban napfényes időben alakul ki Szmog

28. A légszennyezettség hazai helyzete • A gazdasági átalakulás (nehézipari termelés visszaesése) eredményeképpen a „piszkos 12”- ként emlegetett térségekben javult a levegő minősége, • Kedvező hatásokat az energiahordozók struktúraváltásával lehetne elérni, • Környvéd. szempontból csökkenteni kellene a fosszilis energiahordozók arányát, • Gratis effekt (ajándék hatás): az ipari termelés jelentős visszaesése automatikusan, ingyen a levegő minőségének javulását is eredményezi, • Környezetbarát technológiák alkalmazása, • Személygépkocsi állomány jelentős átalakítása

29. Monitoring • 1970 –es évek végétől országos emisszió-immisszió mérőhálózat működik, • Jelenleg közel 100 településen, 360 ponton mérik a levegő SO2, NOx konc., korom, ülepedő por mennyiségét, • Korszerű on-line mérőrendszer Bp-en működik (Baross tér, Erzsébet tér, Kosztolányi tér, Dezső tér, Laborc utca, Széna tér, Déli pu, Gergely utca, Ilosvai-Selymes Péter tér), • Mérik: SO2, CO, NOx konc., por, léghőmérséklet, légnedvesség, szélirány, szélsebesség, • Szmogriadó elrendelésére már volt szükség, • Európai összehasonlításban SO2, NO2 esetén Bp közepesen szennyezett városok közé tartozik, • Szálló por tekintetében 22 nagyváros közül a 8. helyen állunk!!

30. A levegőszennyezés elleni védekezés A hazai szabályozás célja: az emberi egészség és a környezet megóvása érdekében a káros légszennyezés megelőzésére, csökkentésére, megszüntetésére vonatkozó szabályok megállapítása. A levegő minőségének romlását az immisszió jellemzi – hazai rendeletek az egyes anyagokra max. megengedhető koncentrációkat - levegőminőségi normákat – állapítanak meg. De! rendeletek szabályozzák egy adott területre vonatkozó max. kibocsátási értékeket is – emissziós normák. Azt a max. légszennyezőanyag-kibocsátási értékeket tartalmazzák, amelyeknél többet egy adott szennyező forrás nem bocsáthat ki a légtérbe.

31. A légszennyezés csökkentésének lehetőségei • Energiahordozók struktúrájának megváltoztatása, • Füstgázok tisztítása, • Magas kémények építése, • Zárt, korszerű környezetbarát technológiák telepítése, • Üzemek kitelepítése olyan területekre, ahol az immisszió alacsonyabb, • A gépkocsi közlekedés erőteljes szabályozása

32. Levegőtisztasági módszerek csoportosítása • Aktív (megelőző) módszerek : lényege az emissziócsökkentés • Passzív (utólagos) módszerek, amelyeket az jellemez, hogy a kibocsátott szennyeződés koncentrációját az immissziós normák szintje alatt tartják.

33. Aktív módszerek Cél a szennyező anyagok keletkezésének megakadályozása: • Proaktív módszer: környezetbarát technológiák (zárt rendszerű eljárások, ahol nem kerül szennyező anyag a légtérbe, a technológia hulladékmentesnek tekinthető pl: széntüzelésről gázra áttérés) • Reaktív módszerek: a már keletkezett szennyezőanyagot nem engedjük a légkörbe jutni. („csővégi technológiák”) Meglévő technológia mellé telepítettek, költségesek. • Szennyező anyagok lekötésére, visszanyerésére fizikai/kémiai eljárások alkalmazása: száraz porleválasztás, nedves gáztisztítás, adszorpció, abszorpció, kéntelenítés stb.

34. Tisztítási eljárás jellege szerint • A szennyező komponensek a környezetre kevésbé ártalmas anyagokká alakulnak át (pl: CH elégetése CO2+ vízzé), • A szennyező anyagokat megkötjük, és hasznosítható anyaggá alakítjuk át (hidrogén-fluorid visszanyerés kriolit alakban), • A tisztítás során a szennyező komponensek feldúsulnak, nem kerülnek a levegőbe, és a keletkező szennyvíz, szilárd hulladék, iszap, elhasznált adszorbens vagy mosófolyadék további kezeléséről vagy elhelyezéséről gondoskodni kell.

35. Passzív módszerek Jellemzőjük: a keletkezett szennyeződések légkörbe jutását nem akadályozzák meg, a cél az, hogy a kibocsátott szennyező anyag koncentrációját az immissziós normák szintje alatt tartsák. Passzív védelem pl: magasabb kéményen keresztül történik a kibocsátás, így a sza. A felső légtérben jelentősen felhígulnak – korszerűtlen, költséges, a globális szennyeződést nem csökkenti, Zöldsávok telepítése, Bírságolások