Környezetkémia-környezetfizika

1. Környezetkémia-környezetfizika KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc

2. A természeti környezet antropogén terhelése. Az atmoszféra, hidroszféra, litoszféra és pedoszféra szennyezői HEFOP 3.3.1.

3. AZ ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE • A természeti környezet antropogén terhelése • Az atmoszféra szennyezői • A hidroszféra szennyezői • A litoszféra és a pedoszféra szennyezői HEFOP 3.3.1.

4. A természeti környezetantropogén 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) HEFOP 3.3.1.

5. Az atmoszféra antropogén terhelése 1. • 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 HEFOP 3.3.1.

6. Az atmoszféra antropogén terhelése 2. • A legtipikusabb atmoszféra terhelők 1.: • 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) HEFOP 3.3.1.

7. Az atmoszféra antropogén terhelése 3. • A legtipikusabb atmoszféra terhelők 2.: • Gázok: a környezetet kedvezőtlenül befolyásoló anyagok, amelyek az adott feltételek mellett maguk is gáz halmazállapotúak (pl. CO2, CO, NOx, NH3, H2S, SO2, kis szénatomszámú szénhidrogének, mint CH4 …. C5H12;stb.) • Gőzök: a környezetet kedvezőtlenül befolyásoló anyagok, amelyek az adott feltételek mellett folyadékok, de alacsony forrpontjuk miatt nagy az illékonyságuk (pl. közepes szénatomszámú szénhidrogének, halogénezett szénvegyületek, éterek, bűz- és aromaanyagok, stb.) HEFOP 3.3.1.

8. A hidroszféra antropogén terhelése 1. • A dipólusos víz a nagy és a közepes polaritású anyagok jó oldószere, emiatt a természetes vizek is számtalan oldott anyagot tartalmaznak, de a poláros szennyező anyagok oldására is hajlamos, ezért a terhelésre különösen érzékeny közeg. • A hidroszféra tipikus terhelői: • Növényi tápanyagok: elsősorban a N és a P, kisebb mértékben a K terheli a vizeket, főleg a könnyen oldható szervetlen vegyületei (pl. műtrágyák) formájában. Veszélyes a túlzott növényi tápanyagkivitel, mert a felesleg a természetes vizekbe kerül HEFOP 3.3.1.

9. Oxigénfogyasztó szennyezők: a vízben levő valamennyi szerves anyag potenciális oxigénfogyasztó (mert a vízbe került szerves anyagok legtöbbször oxidatív úton bomlanak le) • Szénhidrogén vegyületek: alifás és cikloalifás közepes szénatomszámú szénhidrogének, BTX-frakció, oligo- és polikondenzált aromás szénhidrogének, stb.) Tipikus forrás: nyers kőolaj és feldolgozási termékei • Peszticidek (növényvédőszerek): a növényi kártevőket megsemmisítő szerek gyakran más előlényekre is veszélyforrást jelentenek A hidroszféra antropogén terhelése 2. HEFOP 3.3.1.

10. Detergensek (felületaktív anyagok, tenzidek): kettős természetű molekulák; egyik végük dipólusos, tehát vízoldható, a molekula többi része apoláris, tehát zsíroldó hatásúak, ezért tisztítószereknek használjuk; micellás kolloidok képzésére hajlamosak, csökkentik a víz felületi feszültségét, ami a vízi élőlényekre végzetes • Fémvegyületek: a hidroszférában oldott, lebegő és kiülepedett formában találhatók; különösen a toxikus fémek veszélyesek; • a Tisza katasztrófája; • kadmium-felhalmozódás: Itai-itai-kór • higanyfeldúsulás: Minamata-kór A hidroszféra antropogén terhelése 3. HEFOP 3.3.1.

11. A litoszféra és a pedoszféra antropogén terhelése 1. • Az antropogén terhelés fontosabb forrásai • Háztartási hulladék (szemét, papír, üveg, fémdobozok, műanyagok, konyhai hulladékok és ezek vegyes kombinációi • Papírhulladékok (irodák, nyomdák, raktárak, csomagolóüzemek, stb.) • Sitt (építési törmelék: tégla, kő, beton, vakolat, bitumen, aszfalt, tetőfedő anyagok, szigetelő anyagok, kerámia burkolatanyag, betonvas) • Járművek hatásai (személyautók, kvadok, motorkerékpárok, terepjárók, mezőgazdasági munkagépek, teherautók, buszok HEFOP 3.3.1.

12. A litoszféra és a pedoszféra antropogén terhelése 2. • Gumihulladékok (járművek, műszaki gumik, egészségügyi gumiáruk, gumijátékok) • Szennyvizek, szennyvíziszapok • Mezőgazdasági melléktermékek és hulladékok • Ipari hulladékok • Élelmiszer-feldolgozó ipari melléktermékek és hulladékok • Ásványolaj maradékok (használt motorolajok) • „E-hulladékok”: akkumulátorok, tartós elemek, kompakt fénycsövek, háztartási gépek, számítástechnikai és informatikai eszközök HEFOP 3.3.1.

13. A litoszféra és a pedoszféra antropogén terhelése 3. • A szilárd hulladékokkal kapcsolatos alapvető gond: • a termelés és fogyasztás „egyirányú utca” • termelés elosztás fogyasztás hulladék • Kívánatos: törekvés a minél teljesebb mértékben zárt körfolyamatokra • Ennek lehetséges útja: a hulladékok újrahasznosítása • Két előny: • A nyersanyagkészletek kímélése • A környezet hulladékterhelésének csökkentése HEFOP 3.3.1.

14. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 1. • Tárolás: nyitott szeméttelepeken legrosszabb, de legolcsóbb eljárás • Rétegekben elföldelés Mecklenburg-Vorpommern tartomány (NSZK) legmagasabb pontja: Schönberg; „szeméthegy” mi legyen: a szivárgó vízzel? a fejlődő metángázzal? Drágább, de előnyösebb, mert: • Kisebb a bűzképződés • Mérsékeltebb a fertőzésveszély • Növényzettel betelepíthető, esztétikailag is kedvezőbb HEFOP 3.3.1.

15. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 2. • Komposztkészítés Lényege: növényi és állati eredetű hulladékok, konyhai és élelmiszeripari maradékok szerves anyagának humifikálódását segítjük elő • Aprítás • Rendszeres nedvesítés • Levegő bejuttatása (pl. átforgatással, átkeveréssel) • cél: az anaerób rothadás elkerülése • az oxidatív folyamatokhoz az oxigén bevitele • Az aerób mikroorganizmusok szaporodásának támogatása (pl. oltókultúra hozzákeverésével) HEFOP 3.3.1.

16. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 3. • A lebomlás során keletkezett hő a komposztot jelentős mértékben megszabadítja a baktériumoktól, kórokozóktól • Kedvező, mert a komposzt eredeti tápanyag- tartalmának jelentős része a növények számára felvehető formába alakul át (legfontosabb közülük a komposztban a K, az N és a P) • A komposzt sok vizet tud tárolni; megvédi a kiszáradástól • A kész komposzt szagterhelő hatása minimális • Talajszerkezet javító/kondícionáló hatású HEFOP 3.3.1.

17. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 4. • Hulladék fermentálás • Cukor- és keményítő tartalmú hulladékoknál: alkoholos erjesztés (cefrézés); élesztőgombákkal • Anaerob rothasztás: metán (CH4) képződés (energetikai hasznosítás; „biogáz”) • Előnye: • megújuló E-forrás, a CO2-kvótába nem számít bele, mert „frissen kötött” szenet tartalmaz • hasznosítja az egyébként kárba vesző E-t • Hátránya: • kb. 40 % N2-gázt és még CO2-t is tartalmaz, kicsi az E-sűrűsége (kis hatásfok) • S-tartalma nagy; kénmentesíteni kell HEFOP 3.3.1.

18. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 5. • Hulladék égetése • Térfogata ¼-ed részére csökken • Mikrobiológiai szennyeződésektől mentes, steril, veszélytelen hamu marad vissza • Energetikai hasznosítás (főleg „száraz” szemétnél) • Előzetes szelekciót nem igényel (költségkímélés!) • Fontos: a füstgázok utókezelése • Nagy nedvességtartalmú hulladékoknál: rásegítés gázzal vagy fűtőolajjal (költségigény!) • Szerves anyagok megsemmisítése HEFOP 3.3.1.

19. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 6. • Pirolitikus kezelés • Anaerob hevítés 900 °C-on • Sok szerves anyagot tartalmazó szemétnél célszerű használni • „Kokszosodás”, lényegében száraz lepárlás A szemétből képződött koksz jól tüzelhető, nagy hőenergia szabadul fel • Éghető gázok keletkeznek; jól tüzelhetők, ezzel fedezhető a pirolízis E-igénye • A legdrágább hulladékfeldolgozási technológia • Beruházásigény • Előzetes szemétszelekció HEFOP 3.3.1.

20. A szilárd hulladékok kezelési lehetőségei 7. • Kinyerhető nyersanyagok újrahasznosítása • Szelektív gyűjtést igényel • Utószelekció szükséges • Környezettudatos szemétkezelés; külön gyűjtendő hulladékféleségek: • papír • üveg • műanyag • fém • gumi • parafa HEFOP 3.3.1.

21. ELŐADÁSÖSSZEFOGLALÁSA • A természeti környezet antropogén terhelése • Az atmoszféra szennyezői • A hidroszféra szennyezői • A pedoszféra szennyezői HEFOP 3.3.1.

22. ELŐADÁS ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEI • Mit értünk a természeti környezet antropogén terhelése alatt? • Ismertesse az atmoszféra szennyezőit! • Ismertesse a hidroszféra szennyezőit! • Ismertesse a litoszféra és a pedoszféra szennyezőit! • Ismertesse a szilárd hulladékok kezelésének lehetőségeit! HEFOP 3.3.1.

23. ELŐADÁS Felhasznált forrásai • Papp Sándor – Rolf Kümmel (1992): Környezeti kémia. Tankönyvkiadó, Budapest • Schulenburg, F. – Beckmann, M. – Scholz, R. (2001): Abfallbehandlung in thermischen Verfahren. Teubner-Reihe Umwelt. Verlag Teubner B.G. GmbH, München • Bliefert, Claus - Bliefert, Florian – Erdt, Frank (2002): Umweltchemie. Verlag Wiley-VCH GmbH, Weinheim • www.bajot.hu • www.chemie-und-umwelt.de HEFOP 3.3.1.

24. KÖSZÖNÖM A FIGYELMÜKETKÖVETKEZŐ ELŐADÁS CÍME:A nehézfémek környezeti kémiája. A nélkülözhetetlen és a toxikus nehézfémek. A toxikus nehézfémek környezeti hatásai, biogeokémiai ciklusaik. • Következő előadás megértéséhez ajánlott ismeretek kulcsszavai: nehézfémek, esszenciális és toxikus nehézfémek, biogeokémiai ciklus, LD50 Az előadás anyagát készítette: Dr. habil. Vágó Imre egyetemi docens HEFOP 3.3.1.