Ochrana ovzdušia (časť skrípt)
Ovzdušie
1. Základné charakteristiky ovzdušia: teplota, tlak, chemické zloženie, vlhkosť, slnečné žiarenie.
Tvorí plynný obal Zeme. Je základnou zložkou biosféry, bez ktorého by nebola možná existencia súčasných foriem života na Zemi. Má isté osobitosti, ktorými sa líši od iných prírodných látok:
je všadeprítomný t.j. jeho výskyt nie je viazaný na určité miesta,
netreba ho dopravovať
jeho používanie nie je obmedzené štátnymi hranicami.
Čistý vzduch neobsahujúci žiadny prach ani plynné znečisťujúce látky je ideálnym pojmom a v prírode sa nevyskytuje.
Teplota
Teplo dostáva vzdušný obal Zeme od Slnka vo forme IČ žiarenia. Na základe zmeny teploty s výškou hovoríme, že atmosféra je stratifikovaná a rozoznávame 5 základných vrstiev:
1. Troposféra (0 – 15 km) – teplota s rastúcou výškou klesá približne 6 0C na 1 km. Na hornej hranici dosahuje 215 – 220 K. Nad troposférou je niekoľko kilometrov hrubá vrstva vzduchu stálej teploty – tropopauza. Vzduch sa v troposfére zohrieva vplyvom tepla vyžarovaného povrchom Zeme. Ohriaty vzduch nižšej hustoty vytvára stúpajúce konvektívne prúdy vynášajúce vodnú paru , ktoré vo výške kondenzuje na prachových časticiach a vytvára oblačnosť. Konvekciou do vyšších vrstiev troposféry sa dostávajú aj škodlivé exhaláty, ktoré sa vplyvom horizontálneho prúdenia rozptyľujú. Za určitých meteorologických podmienok vznikajú inverzné stavy, t.j. teplota s výškou neklesá pravidelne, ale je izotermické resp. stúpa
2. Stratosféra – teplota sa zvyšuje až po hornú hranicu stratosféry (do 50 km) na hodnotu 0 0C t.j. 273 K. Stratosféra je teda oblasť so stálou inverziou teploty. Pre svoju nepohyblivosť je teda tou oblasťou ovzdušia, ktorá je veľmi citlivá voči znečisteniu. Vzrast teploty v stratosfére sa vysvetľuje tým, že v tejto oblasti je ozón relatívne vysokokoncentrovaný, maximálne koncentrácia sa dosahuje v oblastiach 25 – 35 km a nazýva sa ozonosféra. Ozonosféra absorbuje UV žiarenie s vlnovými dĺžkami kratšími ako 300 nm, ktoré je schopné usmrcovať mikroorganizmy a poškodzovať bunky v živočíšnom a rastlinnom tkanive. Veľkým nebezpečenstvom pre ozónovú vrstvu je rozvoj nadzvukového letectva, spaľovanie fosílnych palív, používame dusíkatých hnojív, freónov a halónov, jadrové výbuchy apod. .
3. Nad stratosférou sa v úzkej oblasti nepresahujúcej 5 km rozprestiera startopauza s nulovým teplotným gradientom. Oblasť nad stratopauzou (do výšky približne 80 km) – mezosféra.
Tu sa teplota opäť znižuje a končí mezopauzou.
4. Nad ňou sa nachádza termosféra siahajúca do výšky 800 km (vzrast teploty s výškou). V tejto oblasti je zvýšená koncentrácia elektrónov. Elektróny spolu s pozitívne nabitými iónmi tvoria elektricky neutrálnu vodivú plazmu. Zdrojom energie pre ionizáciu je ultrafialové a röntgenové žiarenie Slnka s vlnovou dĺžkou niže 102,7 nm. Hranicu medzi termosférou a najvyššie sa nachádzajúcou exosférou tvorí termopauza.
5. V exosfére sa voľná dráha molekúl ovzdušia zväčšuje, že môžu unikať do kozmu.
Termosféra a exosféra = oblasť s vysokým stupňom ionizácie molekúl, preto sa rozdeľujú na chemosféru a ionosféru. Kým chemosféra sa prejavuje chemickými vlastnosťami atómov, molekúl a voľných radikálov, ionosféra sa prejavuje typickými vlastnosťami ionizovaného plynu (napr. elektrickou vodivosťou, schopnosťou odrážať rádiové vlny apod.)
Pre život suchozemských organizmov je rozhodujúca prízemná vrstva – troposféra s dostatkom tepla pre existenciu organizmov.
Chemické zloženie vzduchu:
je výsledkom dlhých geologických a biologických procesov za ustavičného intenzívneho pôsobenia slnečného žiarenia. Je to zmes plynov, ktoré si zachovávajú do značných výšok približne stály pomer.
78 % obj. dusíka
21 % obj. kyslíka
0,093 % obj. argónu
0,03 % obj. oxidu uhličitého a nepatrných množstiev iných vzácnych plynov, ako sú hélium, neón kryptón. V spodných vrstvách atmosféry sa vyskytuje a si 1 % vodnej pary, ktorá však nie je nad zemským povrchom rovnomerne rozdelená a podlieha časovým zmenám. Podobne je premenlivý aj obsah oxidu uhličitého, pretože vzniká pri dýchaní a spaľovaní uhlíka a spotrebúva sa pri fotosyntéze zelených rastlín. V stratosfére bola zaregistrovaná premenlivá vrstva aerosólov, obsahujúca sírany, kyselinu dusičnú, chloridy, bromidy a kremičitany. Vo vysokých vrstvách atmosféry sa vyskytuje molekulový a atómový vodík. Medzi zložky, ktoré majú premenlivú priestorovú distribúciu patrí ozón.
Z hľadiska chemického zloženia atmosféry sa odlišujú dve rozličné oblasti:
homosféra – do 100 km (zloženie atmosféry, pokiaľ ide o hlavné zložky dusík a kyslík je približne konštantné, výraznú sú iba zmeny koncentrácie vodnej pary a ozónu),
heterosféra – nad 100 km (zloženie ovzdušia sa podstatne mení).
Atmosféra ako celok je v dynamickej rovnováhe so svojím okolím, so zemským povrchom, hydrosférou, biosférou i s kozmickým priestorom. Všetky zložky atmosféry sa vymieňajú väčšou alebo menšou rýchlosťou s okolitým prostredím.
Vzdušný kyslík je nevyhnutný pre väčšinu živých organizmov a oxid uhličitý pre rast rastlín.
Hustota a tlak
Na povrchu Zeme je hustota vzduchu 1,258 kg,m-3. Tlak atmosféry v stredných zemepisných šírkach má hodnotu približne 105Pa a s nadmorskou výškou postupne klesá.
Zmeny atmosférického tlaku v rozsahu 80 mb, ktoré vznikaj pri normálnych poveternostných situáciách sú ekologicky málo významné. Živočíchy sa im ľahko prispôsobujú. Podstatne väčší ekologický význam má znižovanie tlaku vzduchu s nadmorskou výškou. Vo výške okolo 6000 m n.m. je atmosférický tlak zhruba polovica normálneho tlaku meraného pri morskej hladine. Takéto zmeny tlaku spôsobujú niektorým živočíchom už väčšie ťažkosti. So znižovaním tlaku klesá tiež obsah kyslíka vo vzduchu. So stúpajúcou nadmorskou výškou vznikajú prvé ťažkosti s dýchaním. U človeka sa obmedzuje biologická oxidácia predovšetkým v mozgovom tkanive.
Hustota vzduchu v porovnaní s vodou je nepatrná. Vzduchové masy sú preto málo nosní a neumožňujú väčším organizmom v nich trvalo žiť. Napriek tomu drobné organizmy sa vo vzduchu neprestajne vznášajú a tvoria súčasť tzv. aeroplanktónu. Z rastlín sú to najmä mikroorganizmy, cyanobaktérie, riasy, ďalej spóry, výtrusy a peľové zrná, zo živočíchov predovšetkým prvoky, pavúky, roztoče a rôzny hmyz. Vzduchové vrstvy majú prvoradý význam pre lietanie živočíchov.
Žiarenie
Zem zachycuje len nepatrný zlomok žiarenia, ktoré Slnko nepretržite vysiela do všetkých strán svetového priestoru. Mimozemské žiarenie predstavuje 99,98 % všetkej energie dopadajúcej na zemský povrch. Žiarenie je široké spektrum elektromagnetického vlnenie, pričom najdôležitejšie je:
- rádioaktívne žiarenie (menej než 3 nm), ktoré na organizmy pôsobí somaticky (zastavuje mitózu a brzdí rast rýchle množiacich sa tkanív) a geneticky (narúša väzby medzi DNK a bielkovinami, atak je príčinou hynutia buniek, je pravdepodobne aj príčinou mutácií),
- ultrafialové žiarenie (3 – 400 nm) je biologicky rôzne účinné, zatiaľ čo rozsah vyše 260 nm má malú biologickú účinnosť, vo vlnovom rozsahu vyše 260 má letálne účinky a spôsobuje hynutie rastlín a živočíchov,
- viditeľné žiarenie (360 – 760 nm) je vnímané ľudským okom, prenáša svetlo a teplo a predstavuje asi 48 % slnečného žiarenia,
- infračervené žiarenie (760 nm - 400 m) u živočíchov a človeka sa prejavuje svojimi tepelnými účinkami a ovplyvňuje ich termoregulačné mechanizmy.
Toto žiarenie vlnovej dĺžky vyše 30 m neprechádza sklom (skleníkový efekt),
- kozmické žiarenie (do 500 fm) pozostáva z vysokoenergetických protónov, z malého množstva héliových jadier a zo stopových množstiev atómových jadier iných prvkov. V biosfére intenzita kozmického žiarenia je malá, ale má veľký vplyv pre pobyt človeka vo vesmíre a pri jeho preletoch vo veľkých výškach okolo Zeme. V organizmoch vyvoláva somatické zmeny (krvné choroby, zhubné nádory apod.) a genetické mutácie.
Vlhkosť
Vo vzduchu sa voda vyskytuje vo forme plynnej (vlhkosť), kvapalnej (dážď) a tuhej (sneh, ľadovec a pod).Vlhkosť je veľmi dôležitý faktor, lebo ovplyvňuje vodnú bilanciu všetkých suchozemských živočíchov. Množstvo vodných pár vo vzduchu závisí od zmien teplota a preto veľmi kolíše v čase a priestore, Vlhkosť vzduchu je výsledkom mnohých činiteľov, ako je ustavičné vyparovanie zo všetkých povrchov neživej a živej hmoty (evapotranspirácia), kondenzácia vody z ovzdušia, cirkulácia vzduchom rozdelenie zemského povrchu na kontinenty a vodné plochy atď.
2. Znečisťovanie a znečistenie ovzdušia, monitorovanie škodlivín.
V súčasnosti najohrozenejšou zložkou prírodného prostredia je ovzdušie a jeho znečistenie neustále narastá. Spôsobuje to hlavne prudký nárast výroby, energie, ťažba surovín, priemyselná činnosť doprava atď. Človek denne vdýchne asi 15 kg vzduchu, t.j. aj pomerne malé mužstvá škodlivín ovplyvňujú ľudský organizmus a jeho zdravotný stav.
Znečisťovanie ovzdušia znamená vypúšťanie (vnášanie, emisiu) znečisťujúcich látok do atmosféry. Tieto látky alebo priamo alebo po chemických zmenách (chemokonverzii), prípadne pri spolupôsobení inej látky (synergicky) nepriaznivo ovplyvňujú životné prostredie.
Znečistenie ovzdušia označuje prítomnosť (obsah, imisiu) znečisťujúcich látok v ovzduší. Čiže znečisťovanie označuje činnosť alebo dej, kým znečistenie určitý stav, ktorý je dôsledkom pôvodného deja.
Z hľadiska vzniku rozlišujeme primárne znečisťovanie, ktorým rozumieme úlet škodlivín zo zdrojov (emisia) a sekundárne znečisťovanie , ktorým rozumieme chemické zmeny niektorých látok, prebiehajúce pre šírení exhalátov (transmisia v atmosfére).
Mierou znečistenia ovzdušia (vyjadrená okamžitou alebo priemernou koncentráciou škodlivín na danom m mieste) závisí od emisie škodlivín a od procesov, ktorým sú tieto emisie v ovzduší podrobené. Túto mieru charakterizujú zistené imisie škodlivín.
Znečistené ovzdušie:
- ohrozuje alebo poškodzuje organizmus človeka,
- poškodzuje prostredie alebo niektoré jeho zložky, t.j.
prírodné, obytné alebo pracovné prostredie, čím vznikajú škody pre spoločnosť,
- obťažuje okolie zhoršením pohody prostredia (zápachom, zníženou viditeľnosťou a pod).
Zdroje znečisťovania ovzdušia možno rozdeliť na:
- Prírodné (nezávislé na ľudskej činnosti)
- Umelé (vytvárané a ovplyvňované tendenčnou ľudskou činnosťou). Lokálne znečistenie ovzdušia
sa vzťahuje na územie s plochou rádovo km2 až desiatky km2 (znečistenie ovzdušia miest a priemyselných oblastí). Úroveň koncentrácie je vysoká, prejavujú sa výrazné denné a sezónne zmeny. Tieto zmeny sú vyvolané zmenami miestnych emisných a meteorologických podmienok.
Hlavnými zdrojmi lokálneho znečistenia ovzdušia sú exhaláty z miestneho priemyslu, stavebníctva, energetiky, automobilovej dopravy, domáceho vykurovania a likvidácie odpadov.
Hlavnými zložkami znečistenia sú produkty spaľovania, exhaláty z priemyselných technológií a zložky výfukových plynov. Typické škodliviny sú : CO, SO2, NO, NO2, uhľovodíky a tuhé častice. V lokálnom meradle sa výrazne prejavujú sekundárne formy znečistenia ovzdušia (zvýšenie koncentrácie ozónu a oxidantov).
Hlavným kritériom pri posudzovaní úrovne lokálneho znečistenia ja porovnanie nameraných koncentrácií s hygienickými limitmi - najjvyššie prípustnými koncentráciami (NPK).
Krátkodobou koncentráciou sa rozumie stredná hodnota koncentrácie na určenom mieste v časovom úseku 30 minút. Priemernou dennou koncentráciou sa rozumie stredná hodnota koncentrácie sa stanovenom mieste v časovom úseku 24 hodín. za priemernú dennú koncentráciu možno považovať i strednú hodnotu rovnomerne rozložených krátkodobých koncentrácií v časovom úseku 24 hodín.
Regionálne znečistenie ovzdušia
Znečistenie spodnej troposféry celých územných celkov až častí kontinentov sa označuje ako regionálne znečistenie. Negatívne následky regionálneho znečistenia možno pozorovať až do vzdialenosti vyše 1000 km od zdroja znečistenia. Hlavné exhaláty sú oxidy síry a dusíka. Sledujú sa tiež oxidanty, uhľovodíky a ťažké kovy. Pri vyhodnotení regionálneho znečistenia ovzdušia treba analyzovať dlhodobý vplyv a jeho následky na vodu, pôdu a citlivé ekosystémy.
Globálne znečistenie ovzdušia
označujeme znečistenie voľnej atmosféry t.j. zmeny zloženia atmosféry ako celku. Z globálneho hľadiska sa dnes považujú za najzávažnejšie znečisťujúce látky oxid uhličitý a drobné čiastočky tuhých a kvapalných látok.
Monitoring znečisťovania ovzdušia
Spoľahlivé informácie o znečisťovaní ovzdušia = racionálne a efektívne opatrenia v ochrane čistoty ovzdušia.
Pojem monitoring sa používa na označenie sústavy opakovaných pozorovaní jednej alebo viacerých zložiek prírodného prostredia v priestore a v čase s určenými cieľmi vykonávaných v súlade s vopred pripraveným programom. Komplexným podsystémom monitoringu biosféry je tzv.
ekologický monitoring, ktorý zahŕňa antropogénne zmeny abiotických zložiek biosféry, ako aj reakcie ekologických systémov na tieto zmeny a antropogénne zmeny v ekologických systémoch. Osobitne dôležitou časťou ekologického monitoringu je monitoring antropogénneho znečisťovania prostredia.
Monitoring zahŕňa tieto základné smery:
pozorovanie faktorov, ktoré pôsobia na prírodné prostredie a pozorovanie stavu prostredia,
hodnotenie skutočného stavu prírodného prostredia,
predpovedanie budúceho stavu prírodného prostredia a hodnotenie tohto stavu.
Z hľadiska zložiek rozoznávame monitoring vody, ovzdušia apod.
Z hľadiska úrovne znečistenia rozlišujeme:
základný (globálny) – určuje pozadie zneistenia v meradle celej zemegule,
regionálny – usilujeme sa poznať pozadie znečistenia charakteristické pre veľké územné celky, presahujúce spravidla územie jedného štátu,
impaktný monitoring – rozumieme monitoring v takých častiach územia, ktoré sú pomerne silne zasiahnuté antropogénnym znečistením
Pre monitoring ovzdušia bolo stanovené toto poradie dôležitosti škodlivín (Medzinárodná porada expertov, Nairobi 1974):
2. oxid siričitý a poletujúci prach vo všetkých programoch merania (impaktné, regionálne, globálne),
3. ozón v impaktnom a globálnom meradle (pri globálnom ide o stratosferický ozón),
4. oxidy dusíka v impaktnom programe,
5. olovo v impaktnom programe a oxid uhličitý v globálnom programe,
6. oxid uhoľnatý v impaktnom programe,
7. v šiestom poradí priorít nie je žiadna škodlivina v ovzduší,
8. azbest v impaktnom programe,
9. reaktívne uhľovodíky v impaktnom programe
Úlohou globálnej monitorovacej siete v rámci programu OSN.– ktorá je súčasťou programu GEMS (Global Environment Monitoring Systém) je sledovať globálne zmeny našej planéty. Na lokalizáciu globálnej meracej stanice sú predpísané mimoriadne prísne kritériá, ktoré dovoľujú chod globálnej stanice v strednej Európe len vo vysokohorských polohách, a to iba za predpokladu, že je vylúčený regionálny vplyv. V rámci systému GEMS sa v ovzduší sledujú SO2, CO, CO2, NOx, sírany, ozón, fotochemické oxidanty, reaktívne uhľovodíky, azbest a nesedimentujúce prachy. Ovzdušie
Ovzdušie je jednou zo zložiek životného prostredia. Pod životným prostredím chápeme všetko, čo vytvára prirodzené podmienky existencie organizmov včítane človeka a je predpokladom jeho ďalšieho vývoja. (§ 2 zákona č. 17/1991 Zb. O životnom prostredí – „zákon o životnom prostredí“).
V zmysle § 8 tohoto zákona je pod znečisťovaním životného prostredia chápané vnášanie takých fyzikálnych, chemických alebo biologických činiteľov do ŽP v dôsledku ľudskej činnosti, ktoré sú svojou podstatou alebo množstvom cudzorodé pre dané prostredie.
Znečisťovanie ovzdušia je v zmysle uvedeného zákona znečisťovaním jednej jeho zložky (ďalšie zložky sú voda, pôda, hornina, organizmy, ekosystémy a energia). V užšom slova zmysle potom pod znečisťovaním ovzdušia rozumieme vnášanie akýchkoľvek znečisťujúcich látok do ovzdušia ľudskou (antropogénnou) cestou.
Základným zákonom, ktorý upravuje povinnosti právnických a fyzických osôb pri ochrane vonkajšieho ovzdušia pred vnášaním znečisťujúcich látok je zákon č. 309/1991 Zb., v znení zákona č. 218/1992 Zb. A v znení zákona NRSR č,148/1994 Z.z. (zákon o ovzduší).
Podľa § 2 tohoto zákona sú znečisťujúcimi látkami tuhé, kvapalné a plynné látky, ktoré priamo alebo po chemickej alebo fyzikálnej zmene v ovzduší alebo po spolupôsobení s inou látkou nepriaznivo ovplyvňujú ovzdušie a tým ohrozujú a poškodzujú zdravie ľudí alebo ostatných organizmov, zhoršujú ich životné prostredie, nadmerne ho obťažujú alebo poškodzujú majetok.
Prípustnú úroveň znečisťovania ovzdušia určujú emisné, imisné alebo depozičné limity pre jednotlivé znečisťujúce látky (§ 14 zákona o ovzduší). V prípade nových zdrojov znečisťovania musia uvedené limity a podmienky zodpovedať najlepšie dostupným technológiám s prihliadnutím na primeranosť výdavkov na ich obstaranie a prevádzku – všeobecne súčasnému stavu techniky (§ 6 ods. 5 zákona ovzduší).
Zdrojmi znečisťovania môžu byť:
1. Technologické celky, sklady a skládky palív, surovín a produktov, skládky odpadov, lomy a iné plochy s možnosťou zaparenia, horenia alebo úletu znečisťujúcich látok a iné stavby, objekty, zariadenia alebo činnosti, ktoré výrazne znečisťujú alebo môžu znečisťovať ovzdušie. Zdroj znečisťovania je vymedzený ako súhrn všetkých zariadení a činností v rámci funkčného a priestorového celku = stacionárne zdroje znečisťovania. 2.
Pohyblivé zariadenia so spaľovacími alebo inými hnacími motormi, ktoré znečisťujú ovzdušie, najmä cestné motorové vozidlá, železničné koľajové vozidlá, plavidlá a lietadlá = mobilné zdroje znečisťovania.
Limity znečisťovania sú definované v § 5 zákona o ovzduší:
Emisný limit = najvyššia prípustná miera vypúšťania znečisťujúcej látky do ovzdušia zo zdroja znečisťovania, zariadenia alebo inej súčasti zdroja znečisťovania vyjadrená ako hmotnostná koncentrácia znečisťujúcej látky v odpadových plynoch, alebo hmotnostný tok znečisťujúcej látky, alebo hmotnostné množstvo znečisťujúcej látky vztiahnuté na jednotku produkcie alebo výkonu, alebo emisný stupeň, alebo stupeň znečisťovania ovzdušia spôsobovaný týmto zdrojom (tmavosť dymu).
Imisný limit = najvyššia prípustná koncentrácia znečisťujúcej látky obsiahnutá v ovzduší.
Depozičný limit = najvyššie prípustné množstvo znečisťujúcej látky usadenej po dopade na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku času.
Všeobecnou podmienkou odlučovania: je všeobecné kritérium ustanovujúce parametre technologickej úrovne zdroja znečisťovania – zabezpečenie najlepšie dostupnej technológie s prihliadnutím na primeranosť výdavkov na jej obstaranie a =prevádzku (štandardný stav techniky) v prípadoch, ak emisnými limitmi nie je možné vôbec, alebo nie v postačujúcej miere vymedziť všetky podmienky a požiadavky pre riešenie ochrany ovzdušia.
Emisné limity
Opatrením federálneho výboru pre ŽP z 1.10.1991 k zákonu č. 309 z 6. júla 1991 o ochrane ovzdušia pred znečisťujúcimi látkami bol vyhlásený:
zoznam znečisťujúcich látok,
kategorizácia zdrojov znečisťovania,
emisné limity pre vybrané znečisťujúce látky pri vybraných technológiách a zariadeniach a všeobecné platné emisné limity pre základné znečisťujúce látky,
imisné limity pre vybrané znečisťujúce látky,
odporúčané osobitné imisné limity pre vyhlasovanie regulačných stupňov.
Vyhláškou Slovenskej komisie pre životné prostredie č. 407/1992 Zb., ktorou sa upravil zoznam kategorizácie zdrojov znečisťovania a zoznam znečisťujúcich látok a ich limity sa ustanovujú podrobnosti pri určovaní emisných limitov pre jestvujúce zdroje znečisťovania ovzdušia boli:
- ustanovené všeobecne platné emisné limity pre:
1. skupinu – znečisťujúce látky s karcinogénnym účinkom, emisné limity
2. skupinu – tuhé znečisťujúce anorganické látky, emisné limity
3. skupinu – plynné znečisťujúce anorganické látky, emisné limity
4. skupinu – organické plyny a pary,
- rozšírená kategorizácia zdrojov, zoznam znečisťujúcich látok a sprísnené niektoré emisné limity ustanovené FVŽP,
- ustanovené emisné limity pre ďalšie znečisťujúce látky pri ďalších vybraných technológiách a zariadeniach, vrátane emisného limitu pre tmavosť dymu,
- ustanovené veličiny, jednotky a prepočtové vzťahy,
- uvedené ďalšie náležitosti žiadosti o určenie emisného limitu pre jestvujúce zdroje. Podľa zoznamu znečisťujúcich látok sú tieto zadelené do piatich skupín:
0. základné znečisťujúce látky (TZL, oxid siričitý, oxidy dusíky, oxid uhoľnatý, ozón a pachové látky)
1. znečisťujúce látky s karcinogénnym účinkom (napr. benz(o)pyrén, Cd, As, benzén, vinylchlorid),
2. tuhé znečisťujúce anorganické látky (napr, Hg, Tl, Se, Se, fluoridy, kyanidy, Pb),
3. Plynné znečisťujúce láítky (napr. arzenovodík, chlór, HCl. Sulfán, azán)
4. Organické plyny a pary (napr. fenol, formaldehyd, tetrachlóretán, chlórbenzén, toluén, acetón).
5. Všeobecne platné emisné limity ustanovené opatrením FVŽP a vyhláškou SKŽP č. 407/1992 Zb. pre stredné a veľké zdroje znečisťovania, s výnimkou zdrojov a znečisťujúcich látok, pre ktoré sú určené emisné limity pre vybrané znečisťujúce látky pri vybraných technológiách a zariadeniach.
Tab. Emisné limitypre vybrané znečisťujúce látky a niektoré technológie podľa opatrenia FVŽP a vyhlášky SKŽP č.
407/1992 Zb.
Technológia Znečisťujúce
látky Emisný limit
[mg.m-3 ] Hmotnostný tok
Emisný faktor poznámky
Spaľovanie plynných palív TZL
SO2
NOx
CO 10
35
200
100 Stredné zdroje so súhhrnným tepelným výkonom 0,2-50MW
3% referenčný O2
Spaľovanie komunálneho odpadu TZL
CO
COU
HCl 50
100
20
30 do 1 [ t.h-1] 17% referenčný O2
Spaľovanie komunálneho odpadu TZL
CO
COU
HCl
HF
SO2
NOx
Hg+Tl+Cd
As+Ni+Cr+Co
Pb+Cu+Mn 30
100
20
30
2
300
350
0,2
2
5 nad 1 [ t.h-1] 11% referenčný O2
Spaľovanie zvláštneho odpadu (ZO) TZL
CO
COU
SO2
NOx
HCl
HF
Hg+Tl+Cd
As+Ni+Cr+Co
Pb+Cu+Mn 30
100
20
300
500
30
2
0,2
2
5 11% referenčný O2
Spaľovanie KO + ZO (sprísnenie limitu) TZL
SO2
HCl
HF 20
100
15
1 nad 3 [ t.h-1] 11% referenčný O2
Spracovanie dreva
Brúsenie
Výroba celulózy sulfátovým spôsobom TZL
TZL
TZL
SO2
NOx
H2S 50
10
100
400
300
20 11% referenčný O2
TZL – tuhé znečisťujúce látky
NOx oxidy dusíka v prepočte na NO2
HCl koncentrácia chlóru vyjadrená ako HCl
HF,F koncentrácia fluóru vyjadrená ako HF
COU celkový organický uhlík
Vyjadrovanie koncentrácií znečisťujúcich látok v odpadových plynoch a pre prepočtové vzťahy
1. Hmotnostný tok je hmotnosť znečisťujúcej látky vypúšťanej zo zdroja vztiahnutá na jednotku času [ t.rok-1, kg.h-1, g.s-1].
2. Hmotnostná koncentrácia je hmotnosť vypúšťanej látky zo zdroja vztiahnutá na jednotku objemu nosného plynu [ mg.m-3]. Hodnoty emisií sa najčastejšie udávajú ako koncentrácie vo vlhkom plyne (tj. v plyne, ktorého vlhkosť je daná technologickým procesom) po prepočítaní na normálne podmienky (tlak 101,325 kPa, teplota 273,15 K).
3. Emisný faktor je pomer hmotnosti znečisťujúcej látky vypúšťanej zo zdroja k jednotke hmotnosti výrobku (alebo inak vyjadrenej produkcie, ).
4. Tmavosť dymu je optická vlastnosť dymu, vyvolaná pohltením svetla v dymovej vlečke, vystupujúcej z komína. Vyjadruje sa v stupňoch podľa Ringelmanna (stupne 0 až 5) alebo opacitou v percentách (pri použití optických prístrojov). Ak sa kontroluje obsah sadzí meraním tmavosti škvrny na filtri z odstatej vzorky podľa Bacharacha, vyjadruje sa v stupňoch 0 –9.
5. Emisný stupeň je pomer hmotnosti znečisťujúcej látky vypúšťanej zo zdroja, jeho časti alebo zariadenia na obmedzenie emisií ku hmotnosti tejto látky privedenej do procesu v percentách.
Prepočtové vzťahy
Koncentrácia znečisťujúcich látok v odpadových plynoch sa najčastejšie vyjadrujú v jednotkách hmotnosti znečisťujúcej látky na objem odpadného plynu ako mg,m-3alebo ako ppm (parts per million).
Pre normálne podmienky ( zo stavovej rovnice ideálneho plynu) platí:
V prípade, že sú koncentrácie znečistením stanovené za iných než normálnych stavových podmienok, musia sa prepočítať na stavové podmienky alebo referenčný obsak kyslíka v spalinách:
1. prepočet na normálne podmienky suchého vzduchu
2. prepočet na normálne podmienky vlhkého vzduchu
3. prepočet na normálne podmienky suchého plynu a referenčný obsah kyslíka v spalinách
cnv – koncentrácia pri normálnych podmienkach vo vlhkom plyne
cns - koncentrácia pri normálnych podmienkach v suchom plyne
cnr - koncentrácia pri normálnych podmienkach v suchom plyne a danom obsahu kyslíka
cp – koncentrácia pri prevádzkových podmienkach
t – teplota nosného plynu [0C]
p – tlak za prevádzkových podmienok
W – obsah vody s spalinách [objemové %]
O2r – referenčný obsah kyslíka v spalinách [obj. %]
O2 – obsah kyslíka v spalinách zodpovedajúci prevádzkovým podmienkam [obj. %].
4.
EMISIE TVORNÉ ZLÚČENINYMI UHLÍKA, ICH VÝSKYT A ŠKODLIVOŤ V ATMOSFÉRE
Väčšinu plynných zlúčenín uhlíka sa dostáva do ovzdušia z prírodných zdrojov, ako dôsledok prírodných procesov napr. lesných požiarov apod. K antropogénnym zdrojom emisií zlúčenín uhlíka významne prispieva priemysel a doprava. Koncentrujú sa predovšetkým v ovzduší mestských aglomerácií.
CO – oxid uhoľnatý
Hlavná časť vzniká v ovzduší:
pri oxidácii metánu,
pri rozklade chlorofylu
pri oxidácii terpénov,
z vulkanickej činnosti,
pri lesných požiaroch,
z bakteriálnej činnosti v oceánoch,
hlavným zdrojom CO je spaľovanie fosílnych palív,
CO je obsiahnutý vo výfukových plynoch automobilov, parníkov, lietadiel,
vzniká pri spaľovaní odpadov a pri rôznych priemyselných procesoch.
Najvýznamnejšie sa na jeho prírastku podieľa doprava. Čas zotrvania v atmosfére je 0,1 – 0,3 roka. Závisí od rýchlosti odstraňovania oxidu uhoľnatého z atmosféry.
CO2 – oxid uhličitý
Je v poradí štvrtá stabilná zložka v atmosfére (350 ppm). Denná koncentrácia kolíše – maximum dosahuje v noci. Mení sa aj počas roka. Stredný čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na 2 – 4 roky. Antropogénne zdroje sú predovšetkým spaľovacie procesy, celkový obsah CO2 vzrastá, za posledných 100 rokov sa atmosférická koncentrácia CO2 zvýšila približne o 10 %.
Vzrast obsahu CO2 v atmosfére zodpovedá za zväčšovanie sa skleníkového efektu.
Uhľovodíky
Najväčší podiel má metán pochádzajúci z prírodných zdrojov. Odhady času zotrvania v atmosfére sú 0,9 – 1,5 roka. Druhú najväčšiu skupinu predstavujú terpény z prírodných zdrojov. Z ľudskej činnosti pochádza menej ako 5 % z celkového množstva, z toho spaľovanie prispieva 38,5 %, odparovanie rozpúšťadiel 11,3 %, odparovanie ropy a straty pri doprave 8,8 %, odpady z rafinérií 7,1 %.
Z aspektu znečistenia ovzdušia má najväčší význam spaľovanie uhľovodíkov. Keď sa uhľovodíky dostávajú do ovzdušia (napr. ako produkty spaľovacích procesov), reagujú s ďalšími zložkami znečistenej atmosféry alebo podliehajú fotooxidácii resp. fotolýze. K najzávažnejším patria tie, ktoré tvoria fotoxidačný smog.
Značné nebezpečenstvo vzhľadom na narúšanie ozónovej vrstvy Zeme predstavujú freóny a halóny.
Značné nebezpečenstvo vzhľadom k svojej toxicite predstavuje DDT. Je značne rezistentný, doba zotrvania v atmosfére sa odhaduje desiatky rokov, z atmosféry ho odstraňuje iba dážď (odtiaľ do oceánov).
5. Emisie tvorené zlúčeninami dusíka, ich výskyt a škodlivosť v atmosfére
Hlavné emisie: N2O, NO, NO2, NH3, NH4+, NO3-.
Prírodné zdroje značne presahujú zdroje z antropogénnej činnosti, napr.
produkcia No je približne 15 x väčšia ako emisie z priemyselných zdrojov.
N2O
Patrí k stabilným atmosferickým zložkám. Prakticky jediným zdrojom oxidu dusného sú prírodné procesy. V prepočte na dusík reprezentuje 97 % všetkých dusíkatých zlúčenín prítomných v atmosfére. Čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na štyri roky. Jeho väčšia časť sa vracia na zemský povrch, len asi 6 % difunduje do stratosféry, kde zaniká pri fotodisociácii. Z celkového množstva zreagovaného N2O sa v atmosfére na N2 zmení 98 %, 2% na NO.
NO
Väčšia časť pochádza z prírodných zdrojov. Z ľudskej činnosti prispievajú najväčšou mierou k emisiám NO spaľovacie procesy (emisie z energetiky, komunálnych zdrojov a dopravy). Čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na 4 dni. NO vzniká pri spaľovacích procesoch za dostatočne vysokých teplôt. Reakcie tvorby NO prebiehajú predovšetkým v zmesi bohatej na vzduch, pretože atómový kyslík reaguje ľahšie s N2 ako napr., s uhľovodíkmi.
Za rovnovážnych podmienok v prítomnosti kyslíka väčšina NO oxiduje na NO2, pričom sa mení bezfarebný oxid dusnatý na farebný oxid dusičitý. V mezosfére a termosfére prebieha fotodisociácia oxidu dusnatého, ktorá prezentuje spôsob zániku NO vo vyšších vrstvách atmosféry. Značný význam pre znečistené ovzdušie mestských aglomerácií môže mať fotochemická konverzii NO na NO2.
NO2
Väčšina oxidu dusičitého vzniká priamo v znečistenej atmosfére oxidáciou NO. Podstatne menšie množstvo sa do ovzdušia dostáva z antropogénnych zdrojov, pri ktorých sa uvažuje suma NO + NO2 označovaná ako NOx. Obsah NOx v spalinách domácich kúrenísk sa odhaduje 1,5 – 2,0.10-3 obj. %, v dymových vlečkách z priemyselných procesoch asi 0,05 obj. % a vo výfukových plynoch automobilov 0,005 – 0,3 obj. %-. Lokálne koncentrácie NOx môžu kolísať.
Odstraňovanie NO2 z atmosféry prebieha počnúc jeho oxidáciou a hydratáciou až po kyselinu dusičnú. Kyselina dusičná v znečistenej atmosfére môže ďalej reagovať za tvorby nitrátov, ktoré sa v konečnej fáze vymývajú dažďom.
Z hľadiska znečistenia ovzdušia má najväčší význam fotolýza NO2, ktorá môže iniciovať vznik fotochemického smogu. Celý cyklus tvorby fotochemického smogu pozostáva zo 4 fotolytických procesov, zahŕňajúcich fotodisociáciu NO2 a O3, fotolýzu aldehydov a ketónov, fotolýzu HNO2 a fotolýzu dusitanov, dusičnanov a peroxidov. Vznik a čas trvania fotochemického smogu závisí od chemického zloženia znečistenej atmosféry, od intenzity a spektra slnečného žiarenia.
Často vzniká za teplých slnečných dní v čase dopravnej špičky.
Amoniak NH3
Najväčšie množstvá amoniaku sa dostávajú do ovzdušia pri biologickom rozklade organickej hmoty a pri redukcii dusitanov resp. dusičnanov. Antropogénne zdroje sú o niekoľko rádov nižšie a patrí k nim chemický priemysel najmä výroba priemyselných hnojív a močoviny. Ďalším zdrojom sú priemyselné odpady. Plynný amoniak reaguje v atmosfére s kyselinou sírovou resp. dusičnou za vzniku síranov alebo dusičnanov. Samočistiace procesy prebiehajúce v atmosfére (sedimentácia, vymývanie dažďovými kvapkami) umožňujú odstrániť vzniknuté soli z ovzdušia. Čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje približne na sedem dní.
6.Emisie tvorené zlúčeninami síry, ich výskyt a škodlivosť v atmosfére
Zaraďujeme sem emisie: oxid siričitý, sírový, kyselina sírová, sulfán, sírouhlík a rôzne organické zlúčeniny. Hlavým prírodným prispievateľom obsahu v atmosfére je sulfán. V prepočte na síru prispieva 46,1 %, zatiaľ čo oxid siričitý iba 33,2 % a siričitany spolu so síranmi 20,7 %.Z antropogénnych zdrojov je najväčší, prispievateľom k emisiám SO2 spaľovanie uhlia. Obdobne ako SO2 aj emisie H2S sú oveľa väčšie na severnej pologuli.
Prítomnosť oxidov síry v ovzduší má vplyv na zvýšenú koróziu kovových materiálov, zapríčiňuje znehodnocovanie a narúšanie štruktúry budov, poškodzovanie umeleckých diel a kultúrnych pamiatok.
Oxid siričitý
Patrí k typickým a najčastejším zložkám emisií. Najväčšie množstvá vznikajú pri spaľovaní fosílnych palív. Obsah síry sa mení v závislosti od pôvodu a kolíše v rozsahu 0,3 – 6 % , vo vykurovacích olejoch je okolo 2,5 %S. Prírodné zdroje sa podieľajú v menšej miere na celkových emisiách SO2 (emisie z vulkanickej činnosti).
Koncentrácia SO2 v čistej atmosfére nepresahuje hodnotu 0,5 g.m-3. Pre znečistenú atmosféru je to 500 – 2600 g.m-3. Stredný čas zotrvania v atmosfére 2-6 dní. V tomto časovom rozpätí sa môže premiestniť až na vzdialenosť 1000 km. Väčšina však okamžite potom, čo sa dostáva, začína reagovať s prítomnými komponentami. Atmosférické reakcie možno v podstate rozdeliť do troch typov:
fytolýza SO2
reakcie voľných radikálov s SO2
reakcie na povrchu tuhých častíc alebo rozpúšťanie SO2 v kvapkách vody a nasledujúca reakcia vo vodnej fáze.
V prítomnosti kyslíka vedie fotolýza SO2 k tvorbe SO3. Ak sú prítomné aj vodné pary, vytvára sa okamžite aerosól kyseliny sírovej. Okrem fotooxidácie SO2 môže prebiehať aj opačná reakcia. Reakcie SO2 s OH radikálom môže mať význam pri tvorbe aerosólu kyseliny sírovej. SO2 sa rozpúšťa vo vodnom roztoku, kde môže prebiehať aj oxidácia na SO3 resp. H2SO4.
Proces katalytickej oxidácie môže prebiehať jednak na povrchu tuhých častíc, jednak v kvapalnej fáze.
Konverzia SO2 a SO3 alebo absorpcia už vzniknutého SO3 v dažďových kvapkách zapríčiňuje spolu s HNO3 zvýšenú aciditu zrážok. V súčasnosti kyslosť dažďa nad rozsiahlymi časťami sveta (východná časť USA, Kanada, stredná a západná Európa) je 10 – 30 krát vyššia ako v neznečistených územiach.
Základný mechanizmus odstraňovanie SO2 z atmosféry prebieha cez jeho oxidáciu na oxid sírový. V priebehu dňa za nízkej relatívnej vlhkosti prevláda oxidácia SO2 v prítomnosti oxidov dusíka a prípade medziproduktov fotooxidácie uhľovodíkov. Za vlhkého počasia a v noci sa SO2 absorbuje vo vodných kvapkách a oxidácia prebehne v kvapalnej fáze. Pri oxidácii v plynnej fáze vznikajúci SO3 – reaguje s vodnou parou za vzniku aerosólu H2SO4., častice aerosólu narastajú a sú vymývané dažďovými alebo snehovými zrážkami.
Oxid sírový
Je súčasťou pri spaľovaní fosílnych palív, jeho obsah je podstatne nižší. Malé množstvá sa dostávajú ovzdušia pri výrobe kyseliny sírovej, fosforečných hnojív, pri galvanickom pokovovaní apod. V ovzduší SO3 okamžite reaguje s H2O za vzniku kyseliny sírovej. Obsah kyseliny sírovej rastie so stúpajúcou koncentráciou SO2až do určitej kritickej hodnoty, od ktorej s ďalším vzrastom SO2 začína klesať.
Sulfán H2S
Hlavným globálnym zdrojom emisií sulfánu sú prírodné procesy – vulkanická činnosť, biologické procesy rozkladu látok apod. Ľudská činnosť prispieva k týmto zdrojom len niekoľkými percentami: H2S vzniká pri procesoch spracovania ropy, uhlia, celulózy a pri výrobe papiera. V ovzduší sa sulfán postupne mení vďaka oxidačným účinkom vzdušného kyslíka za prispievania slnečného žiarenia a vďaka hydrolytickým reakciám s atmosferickou vlhkosťou za vzniku kyseliny sírovej. V prípade, že sa spolu so sulfánom dostávajú do ovzdušia aj ďalšie škodliviny, rozširuje sa počet možných reakcií o kombinácie s primárnymi a sekundárnymi vzniknutými znečisteninami.
6. Emisie tvorené zlúčeninami halogénov, ich výskyt a škodlivosť v atmosfére
Z hľadiska množstva a toxicity najväčší význam má chlór, chlorovodík, fluorovodík a fluorid kremičitý.
Zlúčeniny fluóru sú do atmosféry emitované v rôznych skupenstvách z niektorých priemyselných výrob, pri spaľovaní uhlia, časť sa dostáva do ovzdušia z prírodných zdrojov (vulkanická činnosť). Z priemyselných zdrojov k najväčším prispievateľom patria:
hlinikárne,
výroba fosforečných hnojív,
výroba extrakčnej kyseliny fosforečnej,
silikátový priemysel,
výroba ocele
výroba fluórozlúčenín.
Vo väčšine prípadov exhaláty obsahujú plynnú HF a SiF4.
K množstvám plynných emisií zlúčenín fluóru môže prispievať aj priemysel spracovania ropy. Časť zlúčení fluóru sa dostáva do ovzdušia vo forme tuhých častíc napr. kryolit, flórapatit, fluorid hlinitý, fluorid sodný apod.
.
Chlór
A jeho zlúčeniny sa dostávajú do ovzdušia z prírodných a antropogénnych zdrojov. K množstvám plynných emisií chlóru zväčša prispievajú sopečné plyny. Antropogénny chlór a jeho zlúčeniny pochádzajú z chloračných a bieliacich procesov, z chlórovania vody a zo spaľovania plastov na báze chlórovaných uhľovodíkov. Najvýznamnejšie z tejto skupiny sú Cl2 a HCl.
Bróm
Zo zlúčenín brómu k zložkám, ktoré znečisťujú ovzdušie miest patrí etylénbromid. Pridáva sa do benzínov obsahujúcich tetraetylolovo a dostáva sa do atmosféry spolu s výfukovými plynmi.
Halogénderiváty
Z aspektu znečistenia ovzdušia osobitné postavenie zaujímajú halogénderiváty. Dominantná je skupina chlórovaných uhľovodíkov, pochádzajúca z antropogénnych zdrojov, ku ktorej patria prostriedky na ochranu rastlín, priemyselné rozpúšťadlá, čistiace prostriedky a hasiace látky. Z prírodných zdrojov prispievajú k emisiám chlórovaných uhľovodíkov lesné požiare,
Halogénuhľovodíky používané ako organické rozpúšťadlá sa vyznačujú veľkou prchavosťou, chemickou stálosťou a malou rozpustnosťou vo vode, Hlavným rezervoárom ich emisií je atmosféra, do ktorej sa dostávajú pri vyparovaní. Skupina zahŕňa chlórované deriváty metánu (CH2Cl2 a CCl4), ďalej etylénu C2H2Cl2, C2HCl3, C2Cl. K chlórovaným derivátom patrí aj chloroform, ktorý sa do atmosféry dostáva len z antropogénnych zdrojov. Zo skupiny derivátov etylénu sa začala zvýšená pozornosť venovať vinychloridu potom, ako sa objavili jeho karcinogénne účinky.
Veľké rozšírenia a značná spotreba chlórovaných uhľovodíkov pri ochrane rastlín zapríčinila kontamináciu celého ŽP. Značné nebezpečenstvo vzhľadom na toxické účinky na všetky živé organizmy predstavuje DDT. Je značne rezistentný, čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na desiatky rokov. Z atmosféry ho prakticky odstraňuje iba dážď, ktorého značná časť sa dostáva do oceánov. Keďže je v morskej vode takmer nerozpustný, rozpúšťa sa v tukoch, zhromažďuje sa v organickej hmote (rybách, cicavcoch a pod). Akumuluje sa aj v pôde, kde sa stredný čas zotrvania odhaduje na 5,3 roka.
Zo skupiny chlórovaných uhľovodíkov najväčšia pozornosť sa v uplynulom desaťročí venovala fluórochlórmetánom, ktoré sa začali používať ako chladivá. Tieto látky sú málo reaktívne, majú nízku rozpustnosť vo vode a nie sú známe ani biologické procesy, ktoré by boli schopné odstrániť ich z atmosféry.
Z toho dôvodu čas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na minimálne 20 – 30 rokov (niektoré aj vyše sto rokov). Ukázalo sa, že sa spolupodieľajú na skleníkovom efekte a narúšaní ozónovej stratosferickej vrstvy.
8.Emisie tvorené prachovými časticami a podmienky rozptylu v atmosfére
Pod pojmom prach rozumieme v ochrane ovzdušia všetky častice, ktoré sa nachádzajú vo vzduchu a pritom nie sú plynmi. Prachové častice nachádzajúce sa v nečistenom ovzduší majú rôzny tvar a veľkosť. Rozdeľujeme ich do troch skupín:
A/ hrubý prach (častice väčšie ako 40 – 45 m),
B/ stredný prach (častice veľkosti 1 – 40 m),
C/ jemný prach (častice veľkosti menšej ako1 m).
Prach sa tiež niekedy klasifikuje podľa rýchlosti sedimentácie, ktoré je okrem iných vlastností závislá aj od veľkosti častice. Podľa rýchlosti sedimentácie rozoznávame:
A/ rýchlu sedimentáciu – častice s veľkosťou vyše 75 m,
B/ pomalú sedimentáciu – častice s veľkosťou 75 - 5 m,
C/ dýchateľnú vzduchovú suspenziu - častice s veľkosťou menšou ako5 m.
Forma častice a jej veľkosť patrí medzi významné fyzikálne vlastnosti prachu. Dôležitou vlastnosťou prachu je aj jeho granulometrické zloženie. Medzi ďalšie vlastnosti tuhých častíc patri aj elektrické a magnetické vlastnosti, rýchlosť koagulácie, schopnosť rozptyľovať alebo pohlcovať svetlo, zmáčateľnosť, rozpustnosť, lepivosť, abrazívnosť, explozívnosť (horľavosť), sypná hmotnosť, chemické zloženie apod.
Z hľadiska škodlivosti na ľudský organizmus sú dôležité všetky prachové častice menších rozmerov ako 1 mikrometer, pretože sa môžu dýchacími cestami dostať do pľúc odtiaľ do krvného obehu a rôznych častí organizmu. Osobitnú pozornosť si zasluhuje prach obsahujúci SiO2 a toxické kovy, najmä olovo a nikel, vo forme prachu alebo solí. Vdychovanie jemných častíc tetraetylolova a tetrametylolova z výfukových plynov má tiež nepriaznivé dôsledky na obyvateľov veľkomiest a diaľnic. Čoraz väčšmi sa vplyvom rozvoja automobilizmu dostávajú do ovzdušia častice azbestu z brzdového obloženia. Nezanedbateľný vplyv na čistotu ovzdušia majú častice rôznych pesticídov a herbicídov, ktoré sa cez potravinový reťazec dostávajú priamo do organizmu. Nemálo starostí mávajú ľudia citlivý na peľ, spôsobujúci ochorenie – sennú nádchu.
9,10 Globálne problémy životného prostredia
Hlavnou otázkou 21. storočia sa stáva: či globalizácia pomôže stabilnému rozvoju v oblasti environmentalistiky a zníži tlak medzi krajinami.
Oblasti, v ktorých environmentálne ekonomické politiky ovplyvnia obchodné správanie, budú mať dôležitý vplyv na environmentálne stratégie adaptované v obchode ako napr. čistá výroba, minimálne odpady, stredno alebo dlhodobé environmentálne ciele v podnikoch.
Medzinárodné podniky zohrávajú významnú úlohu v globalizácii. Sú tvorcami nových technológii a majú vplyv na životné prostredie. Spotrebúvajú najviac surovín a sú najväčšími znečisťovateľmi životného prostredia, často presúvajú svoje dcérske spoločnosti do krajín s výhodnejšími ochranárskymi limitmi a slabším zákonodarstvom. Hlavne priame zahraničné investície do chudobných krajín má významný vplyv na životné ich prostredie.
Úloha štátu sa väčšou globalizáciou stále zväčšuje. Ochrana životného prostredia a zabezpečenie vhodného životného prostredia sa dostáva čoraz viac do popredia. Financovanie rôznych projektov a vytváranie rôznych inštitúcií ako dozor nad dodržiavaním noriem a limitov sa stáva základným cieľom, ktorý sa stále viac detailizuje. Tieto snahy sú prirodzené, nakoľko ľudská civilizácia svojou rozpínavosťou a agresivitou ovplyvňuje ovzdušie, klímu, pôdu, vodu, kolobehy látok, ostatné živé organizmy a dokonca i samého seba. Na povrchu našej planéty len s ťažkosťou nájdeme miesto, ktoré by nebolo zasiahnuté ľudskou činnosťou. I v hĺbkach oceánoch, v kozmickom priestore okolo planéty i v nedostupných polárnych oblastiach možno nájsť stopy cudzorodých látok, ktoré by sa bez pričinenia človeka na tieto miesta nikdy nedostali. Problémy poškodenia prostredia sa vďaka ľudskej činnosti postupne stále viac „globalizujú". Za globálne problémy, ktoré dnes najviac pútajú pozornosť ľudstva, sú pokladané:
globálne otepľovanie (globálne klimatická zmena),
zoslabovanie ozónovej vrstvy v stratosfére,
kyslá atmosférická depozícia (kyslé zrážky),
ohrozenie biologickej diverzity.
Hoci nejde o typicky globálne problémy, vzhľadom k ich závažnosti sa ako problémy a ďalekosiahlymi dôsledkami označujú aj:
degradácia pôdy,
kontaminácia vôd (oceány, rieky, podzemné zásoby vody),
produkcia odpadov (kvantita, toxicita, rádioaktivita).
Najzávažnejším globálnym problémom, z ktorého vyššia uvedené sa priamo alebo nepriamo odvodzujú sú:
rast ľudskej populácie,
rast materiálnej spotreby.
Naša planéta prešla v procese svojho vývoja rôznymi zmenami, obdobiami chladu a oteplenia, obdobiami intenzívnej sopečnej činnosti a následným „znečistením" atmosféry, prežila dopady meteoritov a aj objavenie kyslíka v atmosfére (čo znamenalo katastrofu pre anaeróbne baktérie).
Kým doteraz sme tieto zmeny dávali do súvislosti so živelnými, prírodnými procesmi, dnes sa k nim svojím deštruktívnym pôsobením pripojil aj sám človek a to mierou porovnateľnou s deštruktívnymi efektmi prírodných síl. Nadmernou spotrebou na jednej strane a rastúcou populáciou na strane druhej ohrozuje človek integritu ekosystémov na miestnej, národnej i globálnej úrovni. Požiadavky na prírodné zdroje sa stávajú neudržateľnými, pretože prírodné zdroje sa vyčerpávajú resp. znehodnocujú. Možné riešenie sa dávajú do súvislosti so zmenou vzorcov spotreby, so znížením demografických tlakov.
.
1.4.1 Globálne otepľovanie
Významnou hrozbou strategického charakteru je zosilňovanie skleníkového efektu, ktorý sa prejavuje globálnym otepľovaním.
Princíp prirodzeného skleníkového efektu
Zemský povrch a atmosféra sú ohrievané slnečným širokospektrálnym žiarením. Zároveň Zem vyžaruje do kozmického priestoru najmä dlhovlnné tepelné žiarenie. Výsledkom toho je stála radiačná a teplotná rovnováha a tomu zodpovedajúca priemerná ročná teplota zemskej atmosféry. Túto rovnováhu môžeme prirovnať k pomerom v skleníku s jedným sklom, ktoré umožňuje prienik širokospektrálneho žiarenia do skleníka a vyžarovanie najmä dlhovlnného tepelného žiarenia zo skleníka.
Dôležitú úlohu v uvedenej bilancii príjmu žiarenia zemským povrchom a vyžarovania, teda udržiavania teploty zemského povrchu a atmosféry, majú vodná para, oxid uhličitý, oxid dusný, metán, ozón a freóny. Vďaka týmto skleníkovým plynom, ktoré sú prítomné v prirodzenej zemskej atmosfére, sa udržiava priemerná teploty zemského povrchu na 15 0C. Bez uvedených skleníkových plynov by bola priemerná teplota zemského povrchu približne - 18 0C.
"Umelý skleníkový efekt"
Vplyvom zvyšovania obsahu oxidu uhličitého v atmosfére sa so Zemou stáva to isté, ako keď na skleníku s jedným sklom zdvojíme sklá. "Druhé sklo" v zemskej atmosfére je tvorené hlavne oxidom uhličitým zo spaľovania fosílnych palív, metánom a chlórovanými uhľovodíkmi. Širokospektrálne slnečné žiarenie preniká do skleníka so zdvojenými sklami rovnako, ale vyžarovanie dlhovlnného tepelného žiarenia zo skleníka je znížené. Teplota v skleníku narastá tak dlho, kým sa dosiahne rovnováha medzi prijímaným slnečným žiarením a vyžarovaným tepelným žiarením zo skleníka.
Od začiatku industrializácie obsah oxidu uhličitého v atmosfére stúpa, z pôvodného množstva 280 ppmv na 360 ppmv, v roku 1995 teda vzrástol za 200 rokov o 25 % (1 ppmv čiže part per milion volume je jedna objemová milióntina látky v jednotkovom objeme inej látky). V súčasnosti stúpa o 1 až 2 ppmv za rok.
Zvýšenie obsahu oxidu uhličitého však znamená zosilnenie skleníkového efektu a ďalšie otepľovanie atmosféry.
Ak hovoríme o globálnom probléme otepľovania je potrebné zdôrazniť z tohto javu vyplývajúce:
Zvýšenie teploty zemskej atmosféry priemerne o 1 až 3 0C.
Zvýšenie morskej hladiny od 15 do 95 cm.
Zvyšovanie intenzity extrémnych atmosférických javov, napríklad silných búrok, cyklónov, intenzívnych dažďov so záplavami, alebo nedostatok dažďov a suchá.
Posun snehovej prikrývky smerom nahor o vyše 300 m.
Drastický úbytok alpských ľadovcov.
Znižovanie ochrannej funkcie lesov (lavíny, erózia, zosuv pôdy).
Zmeny biotopov, sťahovanie zvierat, vymieranie mnohých druhov rastlín a zvierat.
Nepriaznivý vplyv klimatických stresov spôsobených extrémnymi výkyvmi počasia na ľudské zdravie.
Emigrácie ľudí z území postihnutých nepriaznivými klimatickými vplyvmi.
V roku 1988 bol založený významný medzivládny orgán k hodnoteniu problému globálneho otepľovania - Medzivládny panel pre zmenu klímy (Intergovernmental Panel of Climate Change, ďalej IPCC alebo Panel) so sídlom v Ženeve. Prvou akciou Panelu na schôdzi v Ženeve bolo získať dôkladné, odborné údaje o doposiaľ známych faktoch globálneho otepľovania, z ktorých by sa mali odvíjať požiadavky na konkrétnu činnosť. Prvá vedecká správa Panelu bola uverejnená koncom mája 1990. Od jej zverejnenia vzrástol záujem mnohých politikov, čo dokázala ich prítomnosť na nasledujúcich dvoch svetových konferenciách, ktoré sa zaoberali celosvetovým otepľovaním. Bola to Druhá svetová konferencia o klíme (Second World Climate Conference) v Ženeve v roku 1990 a Konferencia OSN o životnom prostredí a rozvoji (United Conference on Environment and Development, UNCED) v Riu de Janeiro v roku 1992, kde bolo prijatých 5 rámcových dohovorov OSN medzi nimi aj Rámcový dohovor o klimatickej zmene (United Nations Framework Convention on Climate Change - FCCC) t.j o zmene klímy vplyvom antropogénneho podmieneného rastu skleníkového efektu atmosféry. Dohovor o klimatickej zmene vstúpil do platnosti v našej republike 23.11.1994 a bol ratifikovaný NR SR v auguste 1995. SR akceptovala všetky záväzky Dohovoru, vrátane zníženia emisií skleníkových plynov do r. 2000 na úroveň roku 1990. Na konferencii členských štátov Dohovoru (Conference of Parties - COP) v Kjóto v decembri 1997 bol prijatý tzv. Kjótsky protokol, z ktorého vyplývajú ďalšie požiadavky na znižovanie skleníkových plynov - Slovensko a väčšina Európskych krajín by mala do r. 2008 - 2012 znížiť celkové emisie o 8 % oproti základnému roku (1990). Slovenská republika podpísala Kjótsky protokol 26. februára 1999. 1.4.2 Narúšanie ozónovej vrstvy
Ozónovou vrstvou je označovaná vrstva v stratosfére vo výške 15 – 25 km. Táto je narúšaná freónmi a halónmi, ktoré vo svojej molekule majú kovalentnú väzbu C-Cl alebo C-Br. Táto väzba má malú disociačnú energiu, preto slnečné žiarenie v oblasti 200 - 360 nm spôsobuje jej rozpad za vzniku radikálov, ktoré reagujú s ozónom. Freóny a halóny spĺňajú aj ďalšiu podmienku - sú schopné preniknúť z povrchu Zeme do výšok 15 - 25 km, pretože sú vo vode nerozpustné a vzhľadom na strednú dobu životnosti v atmosfére (desiatky až stovky rokov) sú schopné difúziou dostať sa do stratosféry. Stenčovaním ozónovej vrstvy sa vytvárajú ozónové diery, znamenajúce zvýšenie intenzity ultrafialového žiarenia do miery škodlivej nielen pre človeka, ale aj pre zvieratá a rastliny.
U človeka ultrafialové žiarenie vyvoláva rakovinu kože a šedý zákal, v prírode stále častejšie sa stretávame so slepotou králikov, oviec či dokonca lososov, u mnohých druhov rastlín, ktoré sú vystavené zvýšenému ultrafialovému žiareniu zisťujeme spomalenie fotosyntézy, v oceánoch narušuje potravinový reťazec. Najviac postihnutými sú oblasti na južnej pologuli – Austrálie, Nový Zéland, Južná Afrika, Patagónia. Problém narúšania ozónovej vrstvy sa dnes považuje za globálny a akútny. Dôkazom toho sú medzinárodné zmluvy a dohody, predovšetkým Montrealský protokol zo septembra 1987 o látkach narúšajúcich ozónovú vrstvu a dodatky k protokolu (Londýn 1990 a Kodaň 1992). Z dokumentov vyplýva, že kritická úroveň chlóru v stratosfére bola prekročená už začiatkom 70-tych rokov. Aj po splnení prísnych požiadaviek vo vzťahu k výrobe a používaniu látok narúšajúcich ozónovú vrstvu, zastavenie poklesu ozónu sa neuskutoční ihneď, ale tento stav bude zotrvávať ďalších niekoľko rokov, vzhľadom k dlhej dobe zotrvania halónov a freónov. Dovtedy sa ale intenzita škodlivého ultrafialového žiarenia zvýši na 15 – 20 %.
V roku 1998 bol prijatý zákon č.76/1998 Z.z. O ochrane ozónovej vrstve Zeme. Verejné oznamovacie prostriedky pravidelne informujú verejnosť o stave ozónovej vrstvy Zeme a o hodnotách ultrafialového žiarenie dopadajúceho ne územie SR. 1.3.3 Kyslá atmosférická depozícia (kyslé zrážky)
Pri spaľovaní fosílnych palív, hlavne uhlia a ropy, vzniká oxidáciou síry obsiahnutej v týchto palivách oxid siričitý. Pri všetkých spoločných spaľovacích procesoch vzniká oxidáciou vzdušného dusíka vzdušným kyslíkom, za normálnych teplôt plynov medzi sebou nereagujúcich, celý rad oxidov dusíka. Oxidy síry a oxidy dusíka v plynnej podobe i po reakcii s vodou v atmosfére pôsobia na prostredie (rastliny, horniny, vodu, stavebné materiály) ako kyseliny. Vzhľadom k tomu, že splodiny spaľovania vznikajú všade, kde človek žije – po celom povrchu pevniny, prípadne môžu byť pri atmosferickej cirkulácii roznesené na veľké vzdialenosti, je hrozba okyslenia prostredia celoplanetárnym problémom. Okyslenie "zníženie pH", má za následok zmenu prostredia sladkých tečúcich a stojatých vôd, ktoré potom nie sú vhodné pre život mnohých organizmov. Kyslými zrážkami ovplyvnené pôdy negatívne pôsobia na životaschopnosť stromov v lese a znižujú vitalitu pôdnych organizmov. Spolu so zvýšenou koncentráciou prízemného ozónu boli a sú kyslé zrážky veľkým nebezpečenstvom pre ihličnaté lesy mierneho pásma.
Územia Slovenskej republiky je stredne ekologicky citlivé na depozíciu síry. Hodnota kritickej depozície síry (kritická záťaž síry, korigovaná na neutralizačný vplyv bázických katiónov) na území Slovenskej republiky predstavuje 1 – 2 g S.m-2.r-1 alebo 10 – 20 kg S.ha-1.r-1.
Skutočná depozícia síry však prestavuje v ostatnom desaťročí výrazné prekročenie týchto hodnôt. Aj napriek poklesu európskych emisií SO2 o 30 %, hodnoty celkovej depozície síry sú vyššie ako kritická záťaž. 11.Exhaláty zo spaľovacích motorov a problematika palív
Jednou z oblastí, ktorá popri priemysle a energetike veľmi vážne ovplyvňuje kvalitu ovzdušia plynnými znečisťujúcimi látkami patrí doprav a o cestná, železničná, letecká a vodná.
V železničnej doprave sa s prechodom na dieselovú a najmä na elektrickú trakciu výrazne zmenšuje množstvo škodlivých exhalátov. Z hľadiska ochrany ovzdušia najvýhodnejšie sú elektrické lokomotívy. Železničná doprava je aj pri svojich obrovských prepravných kapacitách dopravou najmenej znečisťujúcou ovzdušie.
Vodná doprava – používa vznetové motory s veľkými výkonmi. Nepriaznivý vplyv sa prejavuje najmä v bezprostrednej blízkosti riek a kanálov. Do ovzdušia sa dostávajú najmä oxid uhoľnatý, oxidy síry, dusíka, aldehydy, nespálené uhľovodíky.
Letecká doprava sa tiež v posledných rokoch stáva veľkým znečisťovateľom ovzdušia. Výfukovými plynmi ovplyvňuje zdravie ľudí v blízkosti letísk. Medzi závažné škodliviny patria CO, oxidy dusíka, nespálené uhľovodíky, produkty nedokonalej oxidácie, aldehydy, sadze atď. V okolí veľkých letísk sa zistili tri typy znečisťovania ovzdušia:
- dymová vlečka obsahujúca škodlivé znečisťujúce látky (znečisťujúce plynné zložky, sadze a tuhé častice) pri štarte a pristávaní lietadiel,
- zápach kerozínu, sprevádzajúci štartovacie a pristávacie dráhy leteckej doprav na veľké vzdialenosti,
- hmla, znižujúca viditeľnosť a tým aj manévrovaciu schopnosť pri pilotovaní lietadiel.
V prípade leteckej dopravy sa vyskytujú obavy aj z možného narušenia prírodnej rovnováhy vo vyšších vrstvách atmosféry- značná spotreba kyslíka a produkcia škodlivých látok. Pri jednom prelete lietadla cez Atlantický oceán s spotrebuje 35 t kyslíka. Splodiny reaktívnych motorov nadzvukových lietadiel reagujú vo vysokých vrstvách atmosféry s ozónom, čím sa zmenšuje hrúbka vrstvy tohto ochranného plynu. podiel leteckej dopravy na znečisťovaní ovzdušia je však doteraz pomerne malý.
Automobilová doprava v súčasnosti ohrozuje životné prostredie najviac. V priemyselne vyspelých krajinách sa podieľajú na znečisťovaní ovzdušia spaľovacie motory 50-70 %- podľa súčasného odhadu je na Zemi vyše 1/4 mld. áut. jedno auto vyprodukuje približne 1 t škodlivých plynov, z toho 800 kg oxidu uhoľnatého, 100 kg uhľovodíkov, 70 kg oxidov dusíka, 10 kg tuhých častíc a neurčité množstvo ďalších vysokotoxických látok (napr.
bez(o)pyrén, olovo).
Zloženie výfukových plynov spaľovacích motorov
Ak neberieme do úvahy prítomnosť oxidov dusíka, sírnych látok a zlúčenín olova, pri činnosti spaľovacích motorov prebieha reakcia:
.
kde n je podiel uhlíka v palive zoxidovaného iba na CO. Stechiometrické množstvo vzduchu potrebné na dokonalé spálenie 1 kg benzínu je 14,5 -15 kg (podľa zloženia paliva). Okrem produktov dokonalého spaľovania, t.j. oxidu uhličitého a vody., je prevádzka spaľovacích motorov ďalším zdrojom exhalátov, ak oxidu uhoľnatého, NOx, SO2 aldehydov, ketónov, nespálených uhľovodíkov, polycyklických aromátov, olova, sadzí apod. Všetky tieto látky zahŕňame do pojmu výfukové plyny, ktorých zloženie závisí:. od druhu spaľovacieho motora (zážihový (benzínový), vznetový (naftový)),
- druhu použitého paliva,
- - konštrukcie motora a jeho príslušenstvo,
- - presnosti výroby a nastavenia spaľovacieho motora,
- - prevádzkových podmienok (voľnobeh, spomaľovanie, zrýchľovanie vozidiel atď.).
Hraničné hodnota obsahu hlavných zložiek výfukových plynov pre zážihový a vznetový motor sú uvedené v tabuľke.
Z tabuľky vidieť, že vo výfukových plynoch vznetových motorov sa nachádza podstatne menej oxidu uhoľnatého a uhľovodíkov ako vo výfukových plynoch zážihových motorov, pričom plyny obsahujú približne rovnaké množstvá dusíka.
Zážihové motory pracujú zväčša v oblasti nedostatku vzduchu (podstechiometrické spaľovanie v oblasti 0,78 – 0,9), iba pri čiastočnom zaťažení s prebytkom 1,1. Vo vznetových motoroch sa vyžaduje veľký nadbytok vzduchu (1,2 – 5ň, pri ktorom je horenie dokonalejšie. Za vysokých teplôt (500 – 700 0C) a nadbytku vzduchu sa utvárajú oxidy dusíka.
Tabuľka : Zloženie výfukových plynov
Zložka Motor
zážihový vznetový
dusík 74 - 77 76-78
kyslík 0,3-8,0 2,18
voda 3,0-5,5 0,5-4,0
oxid uhličitý 5,5-12 1,0-10
oxid uhoľnatý 0,0-12 0,0-10,0
nekarcinogénne uhľovodíky 0,2-3,0 0,01-0,5
oxidy dusíka 0,0-0,8 0,002-0,5
aldehydy 0,0-0,2 0,001-0,01
sadze (g.m-3) 0,0-0,4 0,01-1,1
PAU (g.m-3) 100-400 0-100
Pretože nafta na rozdiel od benzínu obsahuje viac síry, vzniká aj väčšie množstvo oxidu siričitého. Sprievodnými javmi pi spaľovaní nafty pri relatívne vysokej teplote sú zložitejšie krakovacie reakcie, vznik aromatických látok, aldehydov (predovšetkým akroleínu), vznik sadzí, čoho dôsledkom je vznik modrastého až tmavého dymu. Za najškodlivejšiu zložku výfukových plynov sa považuje CO, ktorého hlavým zdrojom sú zážihové motory pracujúce s bohatou zmesou.
Počet uhľovodíkov vo výfukových plynoch s odhaduje na 200. Nespálené uhľovodíky znepríjemňujú okolie zápachom a znamenajú veľké nebezpečenstvo predovšetkým v oblastiach, kde môže vzniknúť oxidačný fotochemický smog. Z polyaromatických uhľovodíkov niektoré sú karcinogénne.
Ich prototypom je benz(o)pyrén, ktorého najviac vzniká počas chodu nezaťaženého motora pri menších otáčkach. Z naoxidovaných uhľovodíkov sú najzávažnejšie aldehydy (formaldehyd, acetaldehyd, akroleín atď).
Množstvo olova, ktoré sa dostáva do ovzdušia výfukovými plynmi, závisí predovšetkým od zloženia paliva, rýchlosti vozidla, režimu práce motora apod. Z celkového množstva olova v benzíne sa dostáva do ovzdušia emisiami 8-80%. V meste strednej veľkosti sa dostáva do ovzdušia ročne 10 t olova len výfukovými plynmi z motorových vozidiel.
Sadze sú základnou súčasťou škodlivín vo výfukových plynoch vznetových aj dvojtaktných zážihových motorov. Vznikajú nedokonalým spaľovaním bohatých zmesí. Základom sadzí je uhlík, ďalšie škodliviny najmä karcinogénne PAU. Niektoré z uvedených látok podporujú vznik druhotných škodlivín: ozónu, peracylnitrátov, singletového kyslíka a tuhého aerosólu v ovzduší, ktoré sú zložkami tzv. fotochemického smogu (bieleho, oxidačného) kaliformského typu. Oxid siričitý sa v ovzduší čiastočne oxiduje ma oxid sírový a kyselinu sírovú. Tieto látky sú spolu so sadzami zložkou tzv. čierneho (redukčného) smogu londýnskeho typu. Výfukové plyny motorových vozidiel majú nielen toxické účinky, ale komplexne nepriaznivo ovplyvňujú životné prostredie človeka – znižujú viditeľnosť, spôsobujú prach, podporujú vznik hmly, poškodzujú vegetáciu apod.
Testovanie automobilov z hľadiska emisie škodlivín
Pri všetkých testovacích postupoch sa vozidlá skúmajú podľa cyklov, ktoré napodobňujú spôsob jazdy., typický pre určitú krajinu, oblasť alebo pomery. Tak vznikli v USA kaliformský test a test ACID. V Európe bol na základe nemeckých a francúzskych podkladov vypracovaný test EHK (Európska hospodárska komisia pri OSN), u nás ho uskutočňuje Ústav pre výskum motorových vozidiel. V Japonsku vyvinuli osobitný testovací postup. Pri týchto testoch treba dodržať množstvo skúšobných podmienok, ako je postup radenia rýchlosti s časom, ovládanie sýtiča, vypínanie spojky, odber vzoriek apod.
Test EHK trvá 13 minút, prejdená dráh je 4,052 km, priemerná rýchlosť 19 km.h-1 maximálna rýchlosť 50 km.h-1a pozostáva zo štyroch cyklov. Výfukové plyny sa zachytávajú do špeciálnych vriec a po skončení skúšky sa stanoví koncentrácia jednotlivých zložiek exhalátov a meria sa objem výfukových plynov odsávaním cez plynomer. Zo zistenej koncentrácie škodlivín a objemu výfukových plynov sa stanoví hmotnosť škodlivín emitovaných počas celého cyklu resp. prepočíta sa na 1 km jazdy.
Na základe týchto meraní sú vydané limity, ktoré neslobodno prekročiť a nijaké nové sériové vozidlo nesmie byť prepustené do sériovej výroby a do prevádzky, ak nevyhovuje týmto podmienkam.
Možnosti znižovania škodlivých exhalátov vo výfukových plynoch spaľovacích motorov
Hlavné smery konštrukčných úprav smerujú z hľadiska zníženia množstva škodlivín :
- k úpravám zloženia pohonných látok (propán-bután, metanol. etanol, vodík a i.),
- spaľovanie chudobných zmesí v benzínových motoroch,
- vstrekovanie ľahkoodpariteľných palív,
- riadenie výmeny náplne,
- programovaný spaľovací proces,
- dodatočné spaľovanie CO a uhľovodíkov a zneškodňovanie oxidov dusíka vo výfukových plynoch (zavedenie vzduchu do výfukového kanálu, použitie termálnych katalytických reaktorov).
Najväčším konkurentom klasických benzínových motorov pre pohon osobných áut je naftový motor. Hodnotu znečisťovania ovzdušia exhalátmi spaľovacích motorov môžu znížiť aj samotní motoristi, najmä udržiavaním vozidla v dobrom technickom stave, správnym spôsobom jazdy pri zohrievaní motora a predovšetkým správnym nastavením karburátora. Veľké množstvá toxického CO sa vylučuje pri nesprávnom nastavení voľnobehu.
12. PRINCÍPY ODLUČOVANIA OBMEDZUJÚCE EMISIE UHÝCH A KVAPALNÝCH ZNEČISŤUJÚCICH LÁTOK
Obmedzenie emisií do ovzdušia a zníženie ich účinku na ŽP môžeme dosiahnuť zhruba tromi spôsobmi:
1 Zabránením vzniku škodlivín priamo v ich zdroji..
2 Zachytávaním škodlivín pri čistení vypúšťaných emisií..
3 Vhodným spôsobom vypúšťania a umiestnenia zdrojov emisií k zabezpečeniu čo najlepšieho rozptylu škodlivín (tento spôsob je už prekonaný, naráža na obmedzenia v súvislosti s medzinárodnými dohovormi o ochrane ovzdušia).
Odlučovanie (odstraňovanie) látok znečisťujúcich ovzdušie – tuhých, kvapalných a plynných prebieha v odlučovacích zariadeniach. Vo väčšine technologických procesov ide o ovzdušie znečistené prachom a plynmi, ale v určitých prípadoch prevahu môže nadobudnúť buď prach alebo plyny, preto čistiace zariadenia delíme:
A/ zariadenia zachytávajúce tuhé disperzné látky (odprašovače a odlučovače),
B/ zariadenia na zachytávanie kvapiek tekutín (pár),
C/ zariadenia redukujúce plynné emisie,
D/ kombinované zariadenia redukujúce tuhé a plynné látky súčasne.
Pri zachytávaní sa používajú rôzne fyzikálne, fyzikálnochemické princípy, sily a javy jednak podľa vlastností odlučovaných látok a jednak podľa ich skupenstva.
Princípy, sily a javy používané pri odlučovaní
Odlučovanie tuhých a kvapalných prímesí z plynov prebieha v odlučovacích zariadeniach v niekoľkých fázach. Najskôr je potrebné odviesť tuhé alebo kvapalné častice z prúdiaceho plynu ku stenám odlučovača do zberného priestoru alebo na zberacie alebo usadzovacie plochy vo vnútornom priestore odlučovača. V tejto fáze na odvedenie prímesí z nosného plynu sa využívajú rôzne princípy a sily.
Ide o sily gravitačné, zotrvačné, intercepčné, difúzne, elektrostatické alebo iné. Okrem nich pre odvod prachu z prúdiacej vzdušniny sa využívajú aj ďalšie javy ako koagulácia, termoforéza, difúzioforéza, piezoforéza, zmáčavosť niekedy i ultrazvukové alebo (napr. pri triedičoch) elektromagnetické polia.
V druhej fáze procesu odlučovania je potrebné škodlivinu privedenú k odlučovanej ploche odviesť do zberného priestoru. Toto sa realizuje rôznymi spôsobmi. Pri suchých odlučovačoch sa najčastejšie využíva prúd nosného plynu tak, že prach je v bezprostrednej blízkosti odlučovanej steny v medznej vrstve prúdu plynu odvádzaný do zberného priestoru a mechanicky odstraňovaný, u mokrých odlučovačov býva zvyčajne do zberného priestoru odlučovača splachovaný vodou, u elektrostatických odlučovačov a látkových filtrov sa prach najskôr zachytáva na odlučovacej ploche a v rôznych intervaloch (napr. oklepávaním) odvádzaný do zberného priestoru. Podľa použitého spôsobu sa táto fáza skladá z jednej alebo viacerých častí a využívajú sa opäť rôzne princípy a javy ako unášavé sily prúdenia, zotrvačnosť, zmáčavosť, zemská tiaž, vibrácia ďalšie.
V záverečnej fáze odlučovacieho procesu, ktorá takisto môže mať viacero častí, sa prach zachytený v zberači odvádza do odlučovača. Tento proces môže byť kontinuálny, diskontinuálny alebo jednorazový, odsun môže buď manuálny alebo automatický. Automatický odsun sa vykonáva mechanicky, pneumaticky a lebo hydraulicky.
Väčšinou pri odlučovaní sa využíva kombinácia niekoľkých princípov a spoločného pôsobenia rôznych síl. Navyše niektoré rušivé javy ako turbulentnosť prúdenia, vlastnosti medznej vrstvy, adhezívne vlastnosti prachu a stien odlučovača spolupôsobia ako výsledný odlučovací proces tak, že prakticky žiadny proces odlučovania nie je možné jednoznačne analyticky vystihnúť. Preto sa väčšina odlučovačov navrhuje na základ experimentálnych, poloprevádzkových a prevádzkových skúseností.
Mechanické princípy
A/Využitie gravitácie
Pri vodorovnom prúdení zmesi plynu s prachom sú častice vystavené účinkom dvoch síl – unášavej sile prúdu a zemskej tiaži.
Výsledný pohyb môžeme pri zanedbaní difúznych účinkov prúdiaceho plynu určiť zo vzťahu:
vv – je rýchlosť prúdu plynu,
vp – pádová rýchlosť častíc.
U malých tuhých častíc, u ktorých sa prejavuje difúzia v dôsledku turbulencie prúdiaceho prostredia, ako aj v dôsledku tepelného pohybu molekúl (tzv, Brownovho pohybu) nie je možné tieto difúzne účinky zanedbať, nakoľko nimi pôsobiace na častice prímesí ovplyvňujú ich pohyb natoľko, že zemskú tiaž nie je možné pre odlučovanie týchto častíc z prúdu plynu využiť.
B/ Využitie zotrvačnosti častíc
Podľa Newtonových zákonov, ak na teleso pôsobí vonkajšia sila, teleso zotrváva v pôvodnom dynamickom stave ( v kľude alebo pohybe). Pôsobením vonkajšej sily sa pohyb hmoty zmení (zrýchli alebo spomalí) v smere pôsobenia sily. To sa využíva pri odlučovaní tuhých a kvapalných prímesí z prúdu plynu.
Najčastejší spôsob je zakrivenie dráhy častice pevnou stenou. Ďalej sa v praxi využíva zakrivenie dráhy častice pohyblivou stenou. Využitie zotrvačnosti hmotných častíc pri kmitaní plynného prostredia (napr. v akustickom poli) sa v praxi uplatňuje len ojedinele.
Rozdielne zakrivenie dráhy častice a plynu pevnou stenou (väčšinou zakrivenou) sa využíva pri odlučovaní rôznych suchých mechanických odlučovačov (napr. prašníky, žalúziové odlučovače, cyklóny). Zakrivenie dráhy pevnou stenou sa uplatňuje v rotačných odlučovačoch.
Pri využití zotrvačnosti tuhých častíc sa väčšinou neprihliada k difúzii prúdiaceho plynu, ktorá určuje prirodzenú medzu použiteľnosti ako zemskej tiaže, tak aj zotrvačne sily na odlučovanie. Pretože zotrvačné sily sú podstatne väčšie ako zemská tiaž, difúzny pohyb sa prejavuje u podstatne menších častíc. Pri využití zotrvačnosti častíc je možné spoľahlivo odlúčiť menšie častice ako pri využití zemskej tiaže.
|
