KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: III. modul: A levegő és védelme

9. lecke Lokális, település léptékű légszennyezés

|  | Cél: A lecke célja, hogy a hallgató megismerje légszennyezés legjelentősebb forrásait, a szmog fogalmát, kialakulásának folyamatát és hatásait, továbbá betekintést nyerjen a légszennyezés elleni védekezés módszereibe és megismerjen néhány tisztító berendezést.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| felsorolni a légszennyező források típusait, mindegyikre legalább két példát megnevezni illetve konkrét légszennyező forrásokat besorolni, saját szavaival definiálni a szmog (füstköd) fogalmát, megnevezni a szmog két alaptípusát, és táblázatos formában összehasonlítani azokat, megnevezni legalább 5 műszaki megoldást, amely csökkenti a levegőszennyezés kibocsátását, csoportosítani a légszennyező anyagok leválasztásának módszereit, megnevezni legalább 3 levegőtisztításban használt berendezést.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 30 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| vonalas források London-típusú szmog Los Angeles-típusú szmog száraz leválasztás nedves leválasztás szűrő berendezés ciklon multiciklon mosótorony
| 1. Légszennyező források
| Jegyezze meg a légszennyező források két fő csoportját! Hová soroljuk a járművek okozta légszennyezést?
| A légszennyező forrásokat a kibocsátás területi kiterjedése alapján két fő csoportba sorolják. A pontszerű források vagy pontforrások elkülönült, meghatározható helyű szennyezőforrások, mint például a kémények vagy szellőzőrendszerek kivezetése. A diffúz források esetén a kibocsátás nem lokalizálható egy pontra, kiterjedése lehet vonalas, területi vagy térfogati. Például diffúz forrásnak tekinthető egy falu, amely házaiban fűtenek; vagy egy hulladéklerakó; egy meddőhányó stb. A vonalas források (pl. utak, vasutak, légi utak) mobil forrásokból (járművek) tevődnek össze.
| Az egyes források emissziója hozzájárul környező területek légszennyezettségi (immissziós) értékéhez. Amint azt az egyes légszennyező anyagok bemutatásánál láttuk, az egyes anyagok kibocsátásához különböző mértékben járulnak hozzá az egyes ágazatok. A településeken kialakuló légszennyezés legfontosabb forrása a közlekedés (kb. 50%), ehhez járul hozzá a fűtés, tüzelés (kb. 25%) és az ipar (kb. 25%).
| 2. Lokális, település léptékű légszennyeződés
| Jegyezze meg a füstköd vagy más néven szmog definícióját! Készítsen táblázatot a London-típusú és Los Angeles típusú szmog összehasonlítására!
| Füstködnek vagy szmognak nevezzük az egyes légszennyező anyagok huzamosabb ideig fennálló jogszabályokban meghatározott légszennyezettségi határértéket túllépő koncentrációját.
| A szmog kialakulásában a kibocsátott légszennyező anyagok mennyiségén kívül a meteorológiai, domborzati és térgeometriai körülmények (beépítettség, házak nagysága, elhelyezkedése) is fontos szerepet játszik. A szmognak két alapvető típusa a redukáló, azaz London-típusú szmog és az oxidáló, azaz Los Angeles típusú szmog.
| A redukáló füstköd a középkorban fellendült szénfelhasználás következtében jelen volt a brit fővárosban, majd az ipari forradalom idején számos európai iparváros jellemzője lett. Kialakulásának alapja a kén-dioxid, szén-monoxid és a korom kibocsátás. A párás, hűvös (0-5 °C) levegőben a koromrészecskéken kondenzálódott vízgőz a kén-dioxiddal reagálva kénessavat és kénsavat hoz létre. Különösen reggeli órákban jellemző. Hatása az emberi szervezetben elsősorban a légzőszervek elégtelen működésében jelentkezik, tüdőödéma alakulhat ki, halálhoz is vezethet. Leghírhedtebb előfordulása Londonban 1952 decemberének elején 5000 halálesetet okozott.
Füst és kén-dioxid koncentráció és a halálozások száma az 1952-es londoni szmog idején
1. ábra
| Az oxidáló füstködöt Los Angelesben észlelték először. Fő kiváltó oka a közlekedés, illetve az annak során felszabaduló nitrogén-oxidok és szénhidrogének. Ezek a légszennyező anyagok és a belőlük napsugárzás hatására kialakuló ózon és más reaktív vegyületek (nitrátok, peroxi-gyökök) feldúsulásával jön létre a szmog, emiatt fotokémiai szmognak is nevezzük. Jellemzően meleg időben (július-szeptember, 24-32 °C), felhőtlen napsütésben alakul ki. Az oxidáló szmog rövid távon is észlelhető hatása a szemirritáció.
Az oxidáló (Los Angeles típusú) szmog jellegzetes reakciói
2. ábra
A fotokémiai szmog komponensei koncentrációjának időbeli változása
3. ábra
| Míg Nyugat-Európában és Észak-Amerikában a levegőminőségi szabályozások (pl. ipari kibocsátás jelentős csökkentése, szmogriadó) következtében jelentősen javult a levegőminőség, a szmogok továbbra is gondot okoznak. Súlyosabb a helyzet a jelenleg iparosodó országok megalopoliszaiban (pl. Peking, Calcutta, Mexico City).
| 2. Levegőszennyezés elleni védekezés
| Gondolja végig, hogy a légszennyezésben jelentős ágazatokban hogyan csökkenthető a légszennyezés! Gyűjtse össze a kibocsátás-csökkentés műszaki lehetőségeit!
| A levegőszennyezés csökkentése a kibocsátás csökkentésével valósítható meg. Az energia-szektorból származó légszennyezés jelentősen csökkenthető (lenne) az energiahordozók struktúrájának megváltoztatásával (lásd 8. modul). A háztartások és az ipari termelés kibocsátását jelentősen csökkenti a tüzelőanyagok vagy a füstgázok kéntelenítése, porleválasztás, zárt technológiák alkalmazása, gáztisztítás, az üzemek áttelepítése. A kibocsátott szennyezés felhígulását, diffúzióját segítik elő a magas kémények. A közlekedés emissziójának visszafogásában a gépkocsik emisszió-szabályozása, katalizátorok alkalmazása terjedt el.
| A gázok kibocsátás előtti tisztítása hatékonyságának növelése ugyanakkor legtöbbször a költségek exponenciális növekedésével jár. Jogi eszközök (jogszabályokba foglalt előírások, kibocsátási határértékek) biztosítják.
| A tisztítás során a ritkább esetben lehetséges a szennyező anyagokat természetes anyagokká (például szén-dioxiddá és vízzé) alakítani, a legtöbb esetben a szennyezés csupán átkerül egy másik (vizes vagy szilárd) fázisba, amiben további kezelést igényel.
| 2.1. Légszennyező anyagok leválasztása
| Az egyes technológiák során keletkező szilárd, gáz és cseppfolyós halmazállapotú szennyezők légkörbe való kijutását különböző módszerekkel lehet csökkenteni vagy megakadályozni. Az eljárásokat a szilárd és gázhalmazállapotú szennyezők esetén az 1. táblázat foglalja össze.
| Tanulmányozza az 1. táblázatot, és jegyezze meg a légszennyező anyagok leválasztásának módszereit!
| A száraz tisztítóberendezések a levegőben lévő szennyező anyagokat azok különböző fizikai tulajdonságai és fizikai módszerek alapján választják le. Ha a szennyező anyag értékes, a száraz leválasztás után minden további művelet nélkül újra hasznosítható. A száraz eljárás feltétele, hogy a levegőből gőzök ne kondenzálódjanak. A nedves eljárások előnye, hogy gázok és porok együttesen is eltávolíthatóak, és a kezelendő gáz magas hőmérséklete sem korlátozó tényező. Hátrányuk a nagyobb energiaigény, korrózióveszély és a keletkező mosófolyadék további kezelésének szükségessége.
Szennyező anyagok leválasztási eljárásai levegőből
1. táblázat
| Párosítsa az alábbiakban bemutatott berendezéseket az 1. táblázatban felsorolt eljárásokkal! Jegyezze meg három berendezés nevét!
| A levegő szilárd halmazállapotú szennyezői a porok, így a szilárd anyagok leválasztása porleválasztást jelent. A gravitáción alapuló porleválasztók azt a fizikai jelenséget használják ki, hogy megfelelő sebeséggel áramló gázból a nagyobb tömegű szilárd részecskék aláhullanak. Az áramlás irányának változtatásával a leválasztás hatékonysága növelhető (4. ábra).
Irányváltásos porleválasztók
4. ábra
| Széles körben használják a szűréssel történő porleválasztást. A szűrő berendezésekben a szennyezett levegőt porózus szűrőrétegen keresztül vezetik. A szűrőréteget szövetek, rostos és szemcsés anyagok képezhetik. A szűrőn megtapadó porréteg növeli a szűrési hatékonyságot, azonban csökkenti az áteresztőképességet, ezért időközönként el kell távolítani.
| A leggyakrabban használt porleválasztó berendezés a ciklon (5. ábra), amely centrifugális erőt kihasználva választja le a hengerében keringetett gázból a szilárd szennyezőket. Több kisméretű ciklonból összekapcsolt berendezés a multiciklon (6. ábra).
A ciklon felépítése és a benne áramló gáz útja
5. ábra
Multiciklon
6. ábra
| Nedves leválasztókat régebb óta használnak a légszennyezés csökkentésére, mint száraz porleválasztókat. A nedves leválasztás berendezései például a mosótornyok, amelyek lehetnek permetező mosótornyok (7. ábra) vagy töltetes mosótornyok (8. ábra); az örvényes mosók és a Venturi-mosók.
Permetező mosótorony (Moser-Pálmai 1992)
7. ábra
Töltetes tornyok (Moser-Pálmai 1992)
8. ábra
| A Venturi-mosó három szakaszból áll (9. ábra): az első, összeszűkülő szakaszban a gáz áramlása felgyorsul, a második, torok szakaszban nagy sebességgel összekeveredik a mosófolyadékkal, a harmadik, táguló szakaszban, miközben az áramlás lelassul, elválik a szennyeződés.
Venturi-mosó (https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_scrubber nyomán)
9. ábra

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Sorolja fel a légszennyező források fajtáit (kiterjedésük szerint)!
| 2. Soroljon fel két példát pontszerű légszennyező forrásra!
| 3. A közlekedési szennyezés melyik csoportba sorolható?
| vonalas forrás
| pontforrás
| térfogati forrás
| 3. Definiálja a szmog fogalmát!
| 4. Pótolja a táblázat hiányzó mezőit!
Tulajdonságok | ......... -típusú szmog | ......... -típusú szmog
Előfordulási időszak |  |
Jellemző napszak |  |
Kialakuláskor jellemző hőmérséklet |  |
Relatív páratartalom |  |
Kémiai jelleg |  |
Jellemző légszennyező anyagok |  |
Elsődleges élettani hatás |  |
| 4. Melyek a szilárd anyagok leválasztásának típusai?
| 5. Soroljon fel 5 műszaki megoldást, amely csökkenti a levegőszennyezés kibocsátását!
| 6. Hogyan lehet megakadályozni a gáz halmazállapotú szennyezők légkörbe jutását?
| 7. Nevezzen meg három olyan berendezést, amit a légszennyezés csökkentésében használnak!