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!