Imię i nazwisko autora: Dawid Malec Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

„Zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego jest wprowadzenie do powietrza substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach, które mogą ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę lub spowodować inne szkody w środowisku” Taką definicję podano w Ustawie z dnia r „O ochronie i kształtowaniu środowiska” (Dz.U.Nr 3, poz. 6). Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego można podzielić ze względu na sposób w jaki dane zanieczyszczenie znalazło się w atmosferze: - zanieczyszczenie pierwotne, - zanieczyszczenie wtórne. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego można podzielić ze względu na ich stan skupienia: aerozole, pyły, zanieczyszczenia gazowe. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

Jest pięć zasadniczych zanieczyszczeń, które stanowią nieco więcej niż 90% zanieczyszczeń środowiska atmosferycznego : 1. Cząstki stałe w postaci dymów i pyłów 2. Tlenki azotu 3. Tlenki siarki 4. Tlenki węgla 5. Węglowodory Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

Cząstki stałe wchodzące w skład dymów i pyłów. od 0,01 do 100 mikrometrów określa się dymy (aerozol atmosferyczny) powyżej 100 mikrometrów określa się jako cząstki pyłów. Najbardziej groźne dla życia ludzi i zwierząt o wymiarach rzędu 1,5 do 5 mikrometrów. Węglowodory kancerogenne osadzają się na jednym gramie pyłu w ilości od 15 do 25 mikrogramów. Pyły absorbują i rozpraszają promieniowanie słoneczne, szczególnie w paśmie UV Ze względu na oddziaływanie na środowisko pyły dzieli się na trzy grupy: 1. Toksyczne - metale ciężkie (w tym kadm, ołów, miedź, cynk i inne) 2. Szkodliwe - pyły krzemowe i glinokrzemowe 3. Neutralne - związki wapnia, magnezu, węgla WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Ditlenek siarki Ditlenek siarki jest przyczyną powstawania „smogu kwaśnego” SO 2 + 1/2O 2  SO 3 SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Tlenki azotu N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 0 4, N 2 O 5, NO 3, N 2 O ó. dolne warstwy atmosfery - tzw. utleniający smog fotochemiczny. Reakcje NO 2 z węglowodorami znajdującymi się w atmosferze powodują powstawanie azotanu nadtlenku acetylu oraz ozonu NO 2 +hv (A <415nm)  NO+O O + O 2  O 3 NO 2 + LZO + O 2  CH 3 COONO 2 + inne produkty WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Tlenki azotu górne warstwy atmosfery -tlenki azotu reagują z ozonem NO + O 3  NO 2 + O 2 NO 2 + O 3  N 2 O 5 + O 2 Zanika warstwa ozonu, która zatrzymuje bardzo niebezpieczne dla życia promieniowanie nadfioletowe – „ dziura ozonowa” WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

„kwaśne deszcze” 180 lat temu wartość pH opadów wynosiła 6-7,6. Za granicę kwaśnych opadów przyjmuje się wartość pH 5,7 W krajach uprzemysłowionych pH opadów zawiera się w granicach 3- 5, a nawet poniżej 3. W Szkocji w roku 1974 w jednej miejscowości pH wynosiło 2,4. W Stanach Zjednoczonych takim regionem była Wirginia, pH wynosiło 1,5. pH chmur nad Nowym Jorkiem ustala się w zakresie 3-3,5. pH kwaśnych opadów w Polsce to jest rząd wielkości 4,2-4,6. WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

- materiał do budowy substancji organicznej w roślinach zawierających chlorofil. - tworzy naturalną warstwę izolacji termicznej wokół kuli ziemskiej. - powyżej stężenia 300 cm 3 /m 3 staje się on zanieczyszczeniem - tzw. efekt cieplarniany. Średnia roczna temperatura ziemi w ciągu ubiegłego stulecia wzrosła o 0,5 o C modele komputerowe przewidują przy podwojeniu obecnego poziomu CO 2 wzrost temperatury o 3 o C. Dwutlenek węgla WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Legenda Gazy cieplarniane Udział w powstawaniu efektu cieplarnianego: dwutlenek węgla 50%. metan 18%. tlenki azotu 6% ozon 12% freony 4%

OZON Ozon w stężeniach do 80 μg/m 3 jest składnikiem czystego powietrza atmosferycznego. 10% ozonu - w niższej warstwie atmosfery - troposferze – niebezpieczny dla ludzi 90% ozonu – w górnej warstwie atmosfery - stratosferze - tworzy warstwę ochronną dla życia tzw. „dziura ozonowa” – powód zmian klimatu WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

OZON Rodnik wodorotlenowy (HO ) - udział w niszczeniu ozonu oceniany na 30 – 50%. Tlenki azotu (NO x ) - niszczenie ozonu w niecałych 20%. Chlor, fluor i brom (Cl, F i Br) - niszczenie ozonu w 20 – 25%. CH 2 F + hv  CH 2 * + F* F* + O 3  FO* + O 2 FO* + O 3  2O 2 + F* WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Węglowodory Do szkodliwych związków organicznych zaliczamy węglowodory nasycone, nienasycone, aromatyczne, zawierające grupy funkcyjne. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – powodują choroby nowotworowe. Międzynarodowa Agencja do Badań nad Rakiem (IARC) w 1983 uznała za rakotwórcze w stosunku do ludzi i zwierząt 30 WWA, między innymi benzo[a]piren i benzo[a]antracen. Wykazują silną tendencję do adsorpcji na powierzchni cząstek pyłowych WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Węglowodory Dioksyny to grupa związków w skład której wchodzą polichloro- i polibromopochodne dibenzo-p-dioksyny i dibenzofuranu. Dioksyny działają silnie mutagennie, naruszając właściwą strukturę kodu genetycznego rozmnażających się komórek żywych organizmów Działają również teratogennie czyli uszkadzają płód. WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

Skutki zanieczyszczenia atmosfery: a) efekty globalne: - zmiany klimatyczne, efekt cieplarniany - destrukcja warstwy ozonowej b) efekty transgraniczne: - kwaśne deszcze - eutrofizacja, defoliacja, zakwaszenie gleb, jezior, rzek - perturbacje klimatyczne i meteorologiczne c) efekty lokalne: - choroby zwierząt i roślin, zdrowie ludzi i zwierząt - korozja, destrukcja powierzchni budowlanych - smogi miejskie WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ ATMOSFERY NA ŚRODOWISKO

ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego mogą być emitowane do atmosfery z różnych źródeł: naturalnych czyli biogennych oraz sztucznych, związanych z działalnością człowieka czyli antropogennych.

Pyły i dymy – źródła antropogenne · w procesach spalania paliw, głównie stałych - energetyka przemysłowa - elektrownie i elektrociepłownie · procesach metalurgicznych (wielkie piece), · w koksowniach, · przy produkcji materiałów budowlanych (w cementowniach), · przemysł chemiczny, w szczególności przy produkcji sody, · źródła grzewcze lokalne, w tym także domki jednorodzinne. Źródła naturalne – burze piaskowe, korozja skał, wybuchy wulkanów ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

Dwutlenek siarki, który występuje w powietrzu atmosferycznym ma swoje pochodzenie z dwóch źródeł: 60% SO 2 w powietrzu atmosferycznym jest pochodzenia naturalnego - głownie powstającego w wyniku utleniania siarkowodoru do SO 2. 40% SO 2 pochodzi ze źródeł sztucznych: spalanie paliw stałych przez źródła stacjonarne jest powodem emisji ok. 75% całkowitej emisji SO 2. (elektrownie przemysłowe, zawodowe, elektrociepłownie, które używają węgla jako paliwa), przemysł kwasu siarkowego – emisja tlenków siarki nie przekracza 1%. Tlenki siarki emitowane są do powietrza atmosferycznego głównie pod postacią SO 2, towarzyszą im stosunkowo małe ilości SO 3, to jest rząd wielkości do 3,5%. ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

W sposób naturalny tlenki azotu powstają wskutek wyładowań elektrycznych w atmosferze, działalności wulkanicznej oraz utleniania amoniaku pochodzącego z rozkładu białek i pożarów lasów. Główne sztuczne źródła emisji tlenków azotu: Transport – do 50%, Spalanie paliw - 40 – 50%, Fabryki zwiąków azotowych (kwasu azotowego, amoniaku), instalacje wytwarzające kwas siarkowy metodą nitrozową - 0,4-0,5%, Przy spalaniu paliw w płomieniu tlenki azotu mogą tworzyć się: 1) przez utlenianie azotu atmosferycznego, 2) przez utlenianie związków azotu, zawartych w paliwie, ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

Emisje CO 2 w roku 2001 wg kontynentów i regionów Źródła emisji tlenków węgla (CO 2, CO) Sztuczne - procesy spalania: elektrownie węglowe, elektrociepłownie, huty, paleniska domowe i transport. Naturalne - wybuchy wulkanów, pożary lasów, procesy gnilne. ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

Emisja par związków organicznych może pochodzić ze: · źródeł naturalnych - np. procesy gnilne, · przemysłowych - procesy technologiczne, z których wydzielają się pary różnych związków organicznych, a w szczególności rozpuszczalników · wtórnych - spaliny samochodowe oraz pary uchodzące w trakcie magazynowana, transportowania i dystrybucji paliw ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

Źródła wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) : elektrociepłownie i gospodarstwa domowe (ogrzewanie i gotowanie) (51%), spalanie na wolnym powietrzu (28%) przemysł (np. huty aluminium) (20%) transport samochodowy (0.9%). Źródłem dioksyn jest produkcja niektórych herbicydów i fungicydów (np.2,4,5-T i pentachlorofenolu) pożary i eksplozje dużych transformatorów elektrycznych, spalanie różnych odpadków organicznych, zwłaszcza śmieci z wysypisk komunalnych. ŹRÓDŁA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH

METODY ZAPOBIEGANIA ZANIECZYSZCZANIU ATMOSFERY  ograniczenie emisji zanieczyszczeń gazowych do atmosfery w trakcie projektowania procesu technologicznego ( w tym także procesu spalania paliw)- metody pierwotne - odpowiedni dobór surowców, - ich wstępne oczyszczanie, - hermetyzacja i automatyzacja procesów przemysłowych.  oczyszczanie gazów odlotowych - gdy nie jest możliwe całkowite zredukowanie emisji zanieczyszczeń w trakcie procesu technologicznego lub spalania paliw – metody wtórne.

OGRANICZENIE EMISJI DITLENKU SIARKI DO ATMOSFERY Ograniczenie emisji ditlenku siarki z procesów spalania paliw realizuje się głownie na etapie 1. oczyszczania paliw 2. zapobiegania wydzielania się SO 2 z procesów spalania. Odsiarczanie paliw - paliwa płynne lub gazowe, katalityczne uwodornienie związków siarki do H 2 S, - z węgla usuwanie pirytu metodami: flotacyjnymi, przez separacje elektryczną lub magnetyczną - usuwa tylko 40-65% pirytu i powoduje duże straty węgla, - badania nad metodami odsiarczania węgla za pomocą bakterii.

Usuwanie siarki podczas spalania węgla - Proces spalania w złożu fluidalnym z dodatkiem wapienia OGRANICZENIE EMISJI DITLENKU SIARKI DO ATMOSFERY

OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY Metody ograniczenia emisji NO x z procesów spalania. Tę grupę metod określa się jako pierwotne lub czyste Są trzy dominujące mechanizmy powstawania tlenków azotu podczas spalania: Reaguje azot z powietrza ‹ termiczny ‹ szybki Reaguje azot zawarty w paliwie ‹ paliwowy

OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY Termiczne tlenki azotu mechanizm termicznej reakcji. Temp. powyżej 1500C O 2  2O * O * + N 2  NO + N * N * + O 2  NO + O * N * + OH  NO + H * Szybkie tlenki azotu CH x + N 2  (HCN, CN, N, NH) + O 2  NO x + CO 2 + H 2 O CH + N 2  HCN + N Paliwowe tlenki azotu C x H y N  xHCN

OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY Ograniczenie emisji tlenków azotu z procesów spalania paliw: właściwy dobór parametrów prowadzenia procesu spalania dodawanie do komory spalania substancji reagujących z powstającymi NO X.

OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY Parametry procesu spalania: 1) temperatura strefy spalania – poniżej 1000 o C. w wysokich temperaturach stężenie NOx wzrasta. W temp o C powstaje 100ppm NO x, w temp o C K – 1000ppm, 2) stosunek ilości powietrza do paliwa w strefie spalania - optymalny jest stechiometryczny, 3) dobre wymieszanie paliwa, powietrza i produktów spalania; recyrkulacja spalin, 4) duża szybkość odbierania ciepła – dodatek wody 5) spalanie dwustrefowe.

Dodawanie do komory spalania substancji alkalicznych: 1. Selektywna termiczna redukcja NO x ( selektywna niekatalityczna redukcja): Iniekcja amoniaku do komory spalania. W obecności tlenu zachodzą następujące reakcje: NO + NH 3 + 1/4O 2  N 2 + 3/2H 2 O Powyżej 1370 K :NH 3 + 5/4O 2  NO + 3/2H 2 O Proces redukcji NO z największą wydajnością przebiega w stosunkowo wąskim zakresie temp ± 50 K. OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY

2. Stosowany jest także proces oparty na iniekcji sproszkowanego wapna i mocznika do górnej strefy spalania paliwa w zakres temp C. Z badań wynika, że jednoczesne usuwanie SO 2 i NO x w 65% uzyskuje się przy stosunkach: Ca/S = 3,0 i mocznik/O 2 = 1,5. OGRANICZENIE EMISJI TLENKÓW AZOTU DO ATMOSFERY

PROCESY STOSOWANE DO OCZYSZCZANIA GAZÓW ODLOTOWYCH Ze względu na stan skupienia zanieczyszczeń gazów odlotowych, urządzenia do oczyszczania dzielimy na: 1 urządzenia do oddzielania z gazu rozdrobnionych zanieczyszczeń stałych (pyłu) zwane odpylaczami, 2. urządzenia do oddzielania kropelek cieczy (mgieł), 3. urządzenia do redukcji zanieczyszczeń gazowych. Usuwanie pyłów i mgieł Odpylacze mogą być suche i mokre. Odpylacze dzielimy według wykorzystania w nich zjawisk: siły ciążenia, sił bezwładności, siły odśrodkowej, zjawisk elektrostatycznych zjawisk filtracji

Komory osadcze - wykorzystane jest tutaj zjawisko opadania ziaren pyłu w polu ciężkości. URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE Komora osadnicza. 1- komora osadnicza; 2 – zasobnik pyłu; 3 – tory ziaren o dużych średnicach; 4- tory ziaren o małych średnicach; 5 – wlot gazów; 6 – wylot gazów. Zalety komór osadczych: 1.Niskie koszty wykonania. 2.Małe opory przepływu ( w zakresie Pa). 3.Zapotrzebowanie mocy w zakresie 0,05-0,3. 4.Możliwość zastosowania do odpylania gazów gorących bez ich uprzedniego ochładzania

Odpylacze odśrodkowe – cyklony URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE Schemat budowy i działania cyklonu. a – przekrój pionowy; b – przekrój poprzeczny na wysokości wlotu gazów 1 – wlot gazów zapylonych; 2 – wylot gazów oczyszczonych; wir zewnętrzny wir wewnętrzny tor ruchu ziarna

Odpylacze odśrodkowe – cyklony Zalety: 1.Prosta budowa. 2.Niewielkie gabaryty. 3.Niskie koszty inwestycyjne. Wady: 1.Znaczne opory przepływu ( Pa), 2.Stosunkowo szybkie zużywanie się w wyniku erozji, 3. Niska skuteczność w zakresie ziaren poniżej mikrometrów. URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE

Odpylacze elektrostatyczne (Elektrofiltry) URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE Schemat procesu odpylania w elektrofiltrze.

Odpylacze elektrostatyczne (Elektrofiltry) URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE Schemat elektrofiltru rurowego 1 – elektroda emisyjna (katoda) 2 – elektroda zbiorcza (anoda) 3 – przewód wysokiego napięcia 4 – układ zasilania

Ilość pyłu odbierana w czasie godziny ton (7 wagonów towarowych). Zalety: Wysoka skuteczność, nawet dla pyłów o rozdrobnieniu koloidalnym. Możliwość odpylania gazów gorących (nawet do 450 o C). Niewielkie opory przepływu oraz niskie zapotrzebowanie energii. Wady: Wysokie koszty inwestycyjne. Duże gabaryty. Wrażliwe na zmiany charakterystyki oczyszczanego gazu i pyłu (temperatura, wilgotność gazu, oporność właściwa pyłu, natężenia przepływu). Niebezpieczeństwo wybuchu pyłów palnych. Odpylacze elektrostatyczne (Elektrofiltry) URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE

Odpylacze filtracyjne - zakładają przepuszczanie strumienia zapylonego gazu przez filtry tkaninowe, papierowe, ceramiczne lub bibuły, gdzie ziarna pyłu są wychwytywane. Ich skuteczność jest duża (99%). URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE Schemat filtra workowego: 1 – wlot powietrza zapylonego; 2 – wylot powietrza oczyszczonego; 3 – worki filtracyjne; 4 – zasobnik pyłu; 5 – nadmuch powietrza sprężonego; 6 – zasobnik sprężonego powietrza. Sprawmość – 99.9% Wady: bardzo wysoki koszt, duże opory przepływu.

Odpylacze mokre (skrubery lub płuczki) Płuczka bez wypełnieniaKolumna z wypełnieniem nieruchomym Odpylacze mokre są bardzo skuteczne – SPRAWNOŚĆ 90% URZĄDZENIA ODPYLAJĄCE

 Nazwisko nauczyciela/opiekuna: Przemysław Ziemiński  Nazwa i adres szkoły: Akademickie Liceum Mistrzostwa Sportowego, ul. Projektowa 4, Lublin, Polska  Bibliografia: Dawid Malec, Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, informacje i niektóre obrazki zostały wykorzystane ze źródeł o danej tematyce oraz Google grafika. Koniec.