Atmosférické znečištění

1. Atmosférické znečištění • Vážný problém od počátku průmyslové revoluce (19. století) – spalování uhlí. • Zdroje znečištění jsou přírodní i antropogenní, dnes je většinou způsobeno člověkem.

2. Přírodní zdroje atmosférického znečištění Zdroj Produkuje Sopky SO2, pevné částice Lesní požáry CO a CO2, NOx, pevné částice Rostliny uhlovodíky, pyly Odumírající rostliny CH4, H2S Půda prach a viry Oceán slané aerosoly, pevné částice

3. Antropogenní atmosférické znečištění • Oxid uhelnatý (CO) • Fotochemický / los Angelský smog (oxidační) • Průmyslový / londýnský smog (redukční) • Těkavé organické látky (VOC) • Pevné částice (PM) Na jejich šíření mají vliv zejména • Vítr • Krajinný reliéf • Teplotní inverze

4. Teplotní inverze

5. Emise, imise a transmise • Emise– vypouštění znečišťujících látek do ovzduší • Imise – přítomnost nebo obsah látek v ovzduší a jejich účinek na biosféru, tedy důsledek emisí • Transmise – přenos látek v atmosféře

6. Zdroje antropogenních emisí

7. Oxid uhelnatý • Vyskytuje se především v troposféře, oxiduje na oxid uhličitý. • CO vzniká nedokonalým spalováním materiálů s obsahem uhlíku, obvykle fosilních paliv. • CO se nevratně váže naFev hemoglobinu, vzniká karboxyhemoglobin. Vazba CO na hemoglobin je 210x silnější než vazba kyslíku. • CO je tudíž extrémně nebezpečný při expozici.

8. Oxid siřičitý V atmosféře nejrozšířenější sloučenina síry. VLIV NA ROSTLINY: • zpomalení tvorby chlorofylu - odbarvování listů a jehličí a následné opadávání • snížení úrody • odumírání buněk a celých rostlin VLIV NA ČLOVĚKA: • dráždivý účinek na horní cesty dýchací (kašel, ztížení dechu), poškození očí • při velmi vysokých koncentracích tvorba tekutiny v plicích (edém), prudké otravy

9. Zdroje, transformace a likvidace SO2 • Spalování fosilních paliv a zpracování sulfidických rud jsou největším zdrojem síry v atmosféře. • SO2je oxidován na SO3reakcí s O2nebo O3a následně s vodou – vzniká kyselina sírová, jedna ze složek kyselých dešťů: • SO3(g) + H2O(l)  H2SO4(aq) • Odstraňovat síru z uhlí a ropy je příliš nákladné, proto se odstraňuje až SO2z emisí po spalování • SO2se z kouřových plynů odstraňuje obvykle sorpčními procesy, např. suchou cestou s CaO nebo mokrou cestou s Ca(OH)2

10. Jedna z technologií odstraňování SO2 z kouřových plynů Další oxidací vzniká CaSO4·2H2O – tzv. energetická sádra

11. Biogeochemický cyklus síry

12. Vývoj emisí SO2 v ČR v 90. letech

13. Rozložení emisí SO2 v ČR

14. Oxidy dusíku, NOx • Hlavním atropogenním zdrojem je • energetika a automobilová doprava • NO2 (oxid dusičitý) je žlutohnědý plyn, • dráždivý, toxický, je součástí • fotochemického smogu. • NO (oxid dusnatý) je bezbarvý plyn, rovněž je součástí fotochemického smogu, působí zejména na centrální nervovou soustavu • N2O (oxid dusný) je poměrně málo reaktivní, má dlouhou dobu setrvání v troposféře a proniká i do stratosféry, kde může mít vliv na koncentraci ozonu. • Oxidy dusíku jsou prekurzorem fotochemického smogu.

15. Biogeochemický cyklus dusíku

16. Souvislost emisí NOx se silniční dopravou a energetikou

17. Vývoj emisí NOx v ČR v 90. letech

18. Rozložení emisí NO2 v ČR

19. Těkavé organické látky - VOC • Patří mezi ně především organické sloučeniny s vysokým tlakem nasycených par a nízkou teplotou varu: aldehydy, ketony, uhlovodíky a jejich deriváty (např. formaldehyd, aceton, toluen, tetrachloroetylen…) • V převážné míře antropogenního původu, některé vznikají i přirozenou cestou. • Zčásti kancerogenní, většina má dráždivé účinky a způsobují chronická onemocnění. • Ve vzduchu poměrně rychle degradují na oxidační produkty.

20. Tuhé částice – PM (Particulate Matter) a aerosoly Prachové částice z oxidů kovů nebo solí (zvláště síran amonný), saze. Sorbují na sebe další atmosférické znečištění, např. polykondenzované aromatické uhlovodíky. Velikost do 10 m. Pozitivní role • kondenzační jádra oblačnosti • „plynulá“ kondenzace vody • optické jevy Negativní role • zastínění povrchu Země • poškozování povrchů přírodnin i lidských produktů • distribuce škodlivin – zvláště nebezpečné při respiraci

21. Rozložení emisí PM10 v ČR

22. Redukční smog • (průmyslový, londýnský smog) – vzniká interakcí městského a průmyslového kouře s mlhou, vyskytující se zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty. Hlavní složkou je SO2, PM a kyseliny (sírová, dusičná, chlorovodíková). • ztěžuje dýchání, dráždí sliznice, dušení • v roce 1952 zemřelo v Londýně během 3 dnů 4000 lidí

23. Oxidační smog • (fotochemický, los Angelský smog) – vytváří se v městských oblastech vlivem dopravy a slunečního záření, hlavní složkou je fotochemicky vzniklý ozón, reakce je katalyzovaná NOx • poškozuje sliznici, ztěžuje dýchání, způsobuje alergická onemocnění

24. Vznik fotochemického smogu • Při spalování, např. v motorech, vzniká NO: • N2(g) + O2(g) 2NO(g) • Ve vzduchu se NO rychle oxiduje: • 2NO + O2(g) 2NO2(g) • Slunečním zářením se NO2rozkládá: • NO2(g) + h NO(g) + O(g) • Radikál kyslíkuvzniklý fotodisociací NO2může reagovat s O2na O3, klíčovou složku smogu: • O(g) + O2(g) + M(g)  O3(g) + M*(g) • V troposféře je ozón nežádoucí, protože O3je toxický a reaktivní. • Ozónu se nedostává ve stratosféře, ale v troposféře, kde vytváří smog, je ho příliš mnoho…

25. Schéma vzniku fotochemického smogu

26. Důsledky působení imisí - souhrn ohrožení života lidí -dráždí oční sliznici, poškozování horních cest dýchacích, alergická onemocnění okyselení půdy a vodních toků - projevuje se hlavně tam kde je nedostatek vápníku, který by kyseliny neutralizoval. Škody na rybách se projevují pod hodnoty 6,5 pH, pod 5 pH je voda „mrtvá“ škody na lesních porostech – od pol. 70 let rozsah škod daleko nad přirozenou úroveň – hlavně střední Evropa, Sev. Amerika. V současné době je ve střední Evropě poškozena více než ½ lesních porostů – příčiny jsou různé, často se vzájemně(synergicky) posilují. škody na majetku a uměleckých dílech – zejména oxid siřičitý rozrušuje strukturu staveb a uměleckých památek, způsobuje korozi skla, kovů

27. Poškozování lesů imisemi a)zachytávání škodlivin na listech a jehličí – vede k poškozování chlorofylu a xantofylu (zelené a žluté barvivo), porušování buněčných membrán, odumírání buněk a tkání, k poruchám dýchání, u živočichů leptá sliznici b) klimatické příčiny – v některých případech jsou stromy ne zcela zničeny, ale pouze oslabeny a potom jsou velmi náchylné ke klimatickým podmínkám – zejména suchá léta, mrazivé zimy a silný vítr (normálně se les zotaví, pokud není oslaben imisemi) c)nákazy a hmyz – např. kůrovec. Působí podobně jako klimatické škody synergicky s poškozením imisemi a nevhodným hospodařením v lesích d) odumírání symbiotických hub

28. Poškozování lesů imisemi e)okyselení půdy – při nízkém pH dochází k vyplavování minerálních živin z půdy (Ca, Mg, Na, K) – jsou uvolněny a vyplaveny a místo nich nastupují toxické ionty, zejména Al3+ – dochází k postupné otravě f) disproporce ve výživě stromu – kyselé deště jsou dobrým hnojivem, protože obsahují množství NOx – v půdě se však nedostává hořčíku, který je nezbytnou součástí chlorofylu – strom rychle dorůstá, ale do nových jehlic si musí půjčovat živiny ze starších – ty žloutnou a opadávají. Přírůstky dřeva jsou proto mnohdy vysoké, dřevo je však řidší, méně pevné a náchylné ke zlomům