A levegőtisztaság-védelem fejlődése 1.

• 1810, Franciaország

• világháborúk

• II. világháború utáni újjáépítés

Londoni szmog (1952)

• passzív eljárások (end of pipe)

• nemzetközi egyezmények (1970-es évektől)

A levegőtisztaság-védelem fejlődése 2.

• gépjárművek kipufogógázának katalitikus tisztítása -

első generáció (1976)

• aktív eljárások (prevenció) tisztább termelés (cleaner

production)

• fenntartható fejlődés

• elérhető legjobb technika (best available technique,

BAT)

A tiszta levegő definíciója

• Biológiai megközelítés• - koncentráció egészségügyi határérték

• Fizikai - kémiai megközelítés• - a levegő összetétele

Az atmoszféra állandó összetevői

Komponens Vegyjel, képlet Koncentráció Tartózkodási időtf % ppmv

Nitrogén N2 78,08 6 millió év

Oxigén O2 20,95 4500 év

Argon Ar 0,93 9.300 ~106 év

Hidrogén H2 0,5 ~106 év

Nemesgázok 24,7 ~106 év

Az atmoszféra változó összetevői

Komponens Vegyjel, Koncentráció, Tartózkodási idő

képlet ppmv

Szén-dioxid CO2 360 4 év

Metán CH4 1,7 7 év

Dinitrogén-oxid N2O 0,3 200 év

Szén-monoxid CO 0,2 70 nap

A N2O kibocsátás megoszlása a világon

Az atmoszféra erősen változó összetevői

Komponens Vegyjel, Koncentráció, Tartózkodási idő

képlet ppmv

Vízgőz H2O 0,1 – 30.000 10 nap

Ózon O3 0,04 5 nap

Ammónia NH3 0,004 3 nap

Nitrogén-dioxid NO2 0,001 3 nap

Kén-dioxid SO2 0,001 2 nap

Nitrogén-monoxid NO 0,0005 1 nap

Relatív páratartalom

ahol:- - a relatív páratartalom (%),- pH2O- a vízgőz parciális nyomása (kPa),

- p*H2O- a vízgőz egyensúlyi gőznyomása (kPa).

100*O2H

O2H

p

p

Légszennyező források

• Természetes mesterséges

• Helyhez kötött helyhez nem kötött

• Helyhez kötött források:

• - pontforrás,

• - épületforrás,

• - felületi forrás.

Emisszió 1.

• Adott légszennyező forrásból időegység alatt kijutó szennyezőanyag mennyisége (kg/h)

• Pontforrásra:

• - E - emisszió (kg/h),

• - R - a pontforrás (kémény) sugara (m),

• - c - a szennyezőanyag koncentrációja (kg/Nm3),

• - v - a füstgáz áramlási sebessége (m/h).

πcvRE 2

Transzmisszió

• Terjedés• - áramlásos,• - vezetéses.• Befolyásoló tényezők• - beépítettség,• - talajon való adszorpció,• - időjárás,• - hőmérsékleti viszonyok

Immisszió• A légszennyező anyag koncentrációja (mg/Nm3)• A 3 tényező kapcsolata:

aIEtI

Gauss-összefüggés

ahol: - c - immisszió (g/m3),- Q - emisszió (g/s),- y, z - y és z irányú szóródási együttható (m),

- H - effektív kéménymagasság (m)

,H+z21-expH-z

21expy

21exp

u2Q=zy,x,c

2

z

2

z

2

yzy

Lokális levegőszennyeződés

• Füstköd (szmog)

• - London típusú • - - redukáló; SO2, CO, korom, pernye

• - Los Angeles típusú• - - oxidáló; NOx, O3, ‘CH’

A kétféle füstköd jellemzői

Jellemző London-típusú Los Angeles típusú

Jelentkezési időpont reggel délben

Hőmérséklet, °C 0-5 24-32

Relatív páratartalom magas, köd alacsony, tiszta égbolt

Kémiai jelleg redukáló oxidáló

Hatás Légzőrendszert

károsítja

Szemet irritálja,

légzőrendszert károsítja

Oka Kén-dioxid, szén-monoxid Nitrogén-oxidok, ózon

A NO - NO2 - O3 ciklus

N2 + O2 2 NO NO + 1/2 O2 NO2

NO2 NO + [O] [O] + O2 O3

NO + O3 NO2 + O2

A fotokémiai füstköd kialakulása

2R C O O O

NO

Gépjárművek kipufogógázának katalitikus tisztítása

CxHy + (x+y/4) O2 x CO2 + y/2 H2O

CO + 1/2 O2 CO2

(2x+y/2) NO + CxHy x CO2+ y/2 H2O+ (x+y/4) N2

NO + CO 1/2 N2 + CO2

Katalizátor: Pt, Pd, Rh / Al2O3

Savas ülepedés

Száraz nedves ülepedés

pH = - lg [H+]

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 H+ + HCO3- HCO3

- H+ + CO32-

pH = 5,7

Csapadék pH értékek Magyarországon

Savas ülepedés kialakításában résztvevő komponensek

Prekurzorok SO2, NOx, H2S, CxHy

Savak H2SO4, HNO3, HCl,

HCOOH, CH3COOH

Egyéb komponensek O3, [OH], [HO2]

Széntüzelésű erőmű folyamatábrája

Emisszió csökkentése

• Passzív eljárások • - véggáztisztítás• - - száraz és nedves eljárások

• Aktív eljárások • - tisztább termelés

Globális felmelegedés

Az atmoszféra hőmérsékletének változása az utóbbi 150 évben

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Év

Hőm

érsé

klet

vál

tozá

s, °C

A Föld energiamérlege

Üvegházhatású gázok

Üvegházhatás

Üvegházgáz

Tartózkodási

idő Időhorizont (év)

(év) 20 100 500

CO2 4 1 1 1

CF4 50.000 4.100 6.300 9.800

C2F6 10.000 8.200 12.500 19.100

CH4 7 62 25 7,5

N2O 200 290 320 180

Ózon keletkezése és bomlása a sztratoszférában

• KeletkezésO2 — 2 [O]

O2 + [O] — O3

• BomlásO3 — O2 + [O]

O3 + [O] — 2 O2

• Ózonfogyasztó mechanizmusok

NO + O3 — NO2 + O2

CCl2F2 — CClF2 + [Cl]

[Cl] + O3 — [ClO] + O2

[ClO] + [O] — [Cl] + O2

A sztratoszférikus ózon koncentrációja 1978 és 1990 között

285

290

295

300

305

310

315

320

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992

Év

Ózo

nkon

cent

ráci

ó, D

U

A sztratoszférikus ózonkoncentráció alakulásaa Déli-sark felett

150

170

190

210

230

250

270

290

310

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990

Év

Ózo

n ko

ncen

trác

ió (D

U)

Az antarktiszi “ózonlyuk”

• [ClO] + NO2 ClNO3

• [Cl] + CH4 HCl + [CH3]

• HCl + 2 O3 + NO2

• HCl + ClNO3

HNO3 + Cl2

• Cl2 — 2 [Cl]

HNO3 + 2 O2 + [ClO]