Podstawy prawne w ochronie środowiska:
1. XII-XIII wiek- podejmowano próby ochrony obszarów łowieckich;
2. 1347 rok-statut myśliwski, przez Kazimierza Wielkiego- podstawy ochrony obszarów leśnych;
3. Statut warecki- W. Jagiełło- prawo ochrony Cisa (ochrona żubra i bobra);
4. Akty prawne w Polsce dotyczace Ochrony przyrody:
· Ustawa z 16.IV.2004 r.- Ustawa o ochronie przyrody, Dz.U.nr.92, poz. 880;
· Ustawa z 3.X.2008r.- o udostepnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływań na środowisko. Dz.U.nr.199, poz. 1227.
· Ustawa z 13.IV.2007 r.- o zapobieganiu szkodom środowiska i ich naprawie. Dz.U 2008, nr.75, poz.475.
· Ustawa z dnia 27.IV.2001 r. o odpadach;
· Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16.IV.2002 w sprawie rodzajów oraz stężeń które informują,że urobek jest zanieczyszczony, Dz.U. nr.55, poz.498;
· Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22.VII.2004 w sprawie ochrony ptaków Natura 2000, Dz.U. nr. 229, poz.2313;
· Konwencja w sprawie ochrony środowiska światowego dziedzictwa naturalnego i kulturalnego z 1996 roku, Dz.U. nr. 32, poz.190. Konwencja Paryska.
· Konwencja o ochronie wędrownych gatunków dzikich zwierząt. Konwenkcja Bońska z 1996 roku. Dz.U.93, nr.2, poz.19.
Zasada przy tworzeniu ustawodastwa w ochronie środowiska- zasada zrównoważonego rozwoju- W Polsce zasada zrównoważonego rozwoju zyskała rangę konstytucyjną – została zapisana w art. 5 konstytucji RP a definicja zrównoważonego rozwoju znalazła się w ustawie Prawo Ochrony Środowiska: "taki rozwój społeczno-gospodarczy, w którym następuje proces integrowania działań politycznych, gospodarczych i społecznych, z zachowaniem równowagi przyrodniczej oraz trwałości podstawowych procesów przyrodniczych, w celu zagwarantowania możliwości zaspokajania podstawowych potrzeb poszczególnych społeczności lub obywateli zarówno współczesnego pokolenia, jak i przyszłych pokoleń."
Formy ochrony państwa- CEL: zapewnienie ochrony określonych regionow; Parki Narodowe, Rezerwaty Przyrody, Parki Krajobrazowe, Pomniki Przyrody.
11 ekologicznych zasad obowiązujących w UE:
1. Lepiej zapobiegać niż leczyc (zrownoważony rozwój);
2. Należy uwzględniać skutki oddziaływania na środowisko w możliwie najwczesniejszym stadium podejmowania decyzji;
3. Unikac eksploatowania przyrody powodującego znaczne naruszenie równowagi ekologicznej;
4. Koniecznosc podnoszenia poziomu wiedzy naukowej, by umozliwic podejmowanie wlasciwych dzialan (nowe technologie)
5. Koszty zapobiegania i usuwania szkód ekologicznych powinien ponosić sprawca zanieczyszczenia.
6. Działania w jednym państwie członkowskim nie powinny powodować pogorszenia stanu środowiska w innym (konieczna współpraca, rzeki, zakłady przemysłowe)
7. Polityka ekologiczna państw członkowskich w zakresie ochrony środowiska musi uwzględniać interesy państw rozwijających się.
8. Państwa Unii Europejskiej powinny wspierać ochronę środowiska w skali międzynarodowej i globalnej.
9. Ochrona środowiska jest obowiązkiem każdego, zatem konieczna jest edukacja w tym zakresie.
10. Środki ochrony środowiska powinny być stosowane odpowiednio do rodzaju zanieczyszczenia, potrzebnego działania oraz obszaru geograficznego, który mają chronić. Zasada ta znana jest jako zasada subsydiarności.
11. Krajowe programy dotyczące ochrony środowiska powinny być koordynowane na podstawie wspólnych długoterminowych programów, a krajowa polityka ekologiczna – harmonizowana w ramach Wspólnot Europejskich.
Zanieczyszczenia w powietrzu:
-N, O;
-zwiazki S i N- przemysl produkuje ogromne ilosci, wchodza w reakcje z parą wodną tworząc kwaśne deszcze;
-CO2 – jego ogromna produkcja w skali globalnej doprowadza do efektu cieplarnianego. Korzystanie z czystych źródeł energii- energia produkowana w elektrowniach atomowych.
RODZAJE I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA.
Do zanieczyszczen powietrza naleza:
-gazy i pary zwiazkow chemicznych (np. tlenki węgla –CO, CO2; siarki- SO i SO2; azotu; amoniak (NH3); fluor; węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne) i ich chlorowe pochodne ; fenole.
-czastki stale nieorganiczne i organiczne (pyły- np.popiół lotny, sadza, pyły z produkcji cementu, pyły metalurgiczne, zwiazki ołowiu, zwiazki miedzi, chromu, kadmu i innych metali ciezkich.
-mikroorganizmy- wirusy, bakterie, grzyby, których rodzaj i ilosc odbiega od skladu naturalnej mikroflory powietrza;
-kropelki cieczy (kwasow, zasad, rozpuszczalnikow).
Wartosc emisji zanieczyszczen to ilosc zanieczyszczen wydalana do atmosfery w jednostce czasu, wyrazona w g/s, kg/h lub t/rok.
Charakterystyka poszczególnych zwiazkow chemicznych zanieczyszczajacych atmosfere:
-zwiazki siarki: SO, SO2, SO3, H2S, H2SO4, siarczany różnych metali. SO2 –bezbarwny, silnie toksyczny gaz o duszacym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze (duzy ciezar wlasciwy 2,93 kg/m3). Powstaje miedzy innymi w wyniku spalania paliw stalych i plynnych zanieczyszczonych siarką (wegiel, ropa naftowa). Najwiekszy udzial w emisji SO2 ma przemysl paliwowo- energetyczny. Opalana węglem elektrownia o mocy 1000 MW emituje do atmosfery w ciagu roku 140 tys. ton siarki (głównie SO2). Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i może być przenoszony na duze odleglosci. SO2 utlenia się do SO3, który reagujac z woda przechodzi w kwas siarkowy (H2SO4)- jeden ze skladnikow kwaśnych deszczy.
-związki azotu: NO (tlenek azotu) –bezbarwny i bezwonny. NO2 (dwutlenek azotu)- brunatny o duszacej woni. Obydwa mogą utleniac się do pięciotlenku azotu (N2O5), który w obecnosci pary wodnej tworzy kwas azotowy (HNO3) –jeden ze skladnikow kwasnych deszczy.
-związki węgla: CO (tlenek węgla) – powstaje w wyniku niezupelnego spalania węgla lub jego zwiazkow. Glownym zrodlem CO sa: *spaliny z silnikow (glownie benzynowych) pojazdow mechanicznych; *przemysl metalurgiczny, elektromaszynowy, materialow budowlanych; *elektrociepłownie, elektrownie cieplne; *koksownie, gazownie, paleniska domowe. Tlenek wegla jest gazem silnie toksycznym, nie posiada smaku, zapachu ani barwy- zmysly ludzkie nie ostrzegają przed nim. CO2 (dwutlenek wegla) – powstaje w procesach spalania paliw stalych, cieklych i gazowych oraz w procesach oddychania organizmow zywych. CO2 w atmosferze nie stanowi bezpośredniego zagrożenia pod warunkiem ze nie nastapi naruszenie równowagi biologicznej spowodowanej jego nadmierna iloscia. Pelni funkcje naturalnej izolacji termicznej (efekt cieplarniany) oraz bierze udzial w procesie fotosyntezy.
-wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA): zwiazki zbudowane z wegla i wodoru, zawierajace w czasteczce kilka pierscieni aromatycznych. W powietrzu znajduja się w wyniku: *parowania lub spalania paliw (glownie wegla, ropy naftowej i ropopochodnych); *palenia tytoniu. Jednym z najbardziej niebezpiecznych jest 3-4-benzopiren kancerogenny.
Źródła zanieczyszczen powietrza:
1. Zrodla naturalne :
· Wulkany (ok.450 czynnych), emituja popioly i gazy (CO2, SO2, H2S i inne);
· Pożary lasów, sawann i stepów (CO2, CO i pyly);
· Bagna (CH4 –metan, CO2, H2S, NH3);
· Gleby i skały ulegajace erozji, burze piaskowe (globalnie do 700 mln ton pyłów w roku);
· Tereny zielone z których pochodza pylki roslinne;
2. Źródła antropogeniczne (powstaja w wyniku dzialalnosci czlowieka) :
· Energetyczne –spalanie paliw;
· Przemysłowe- procesy technologiczne w zakladach chemicznych, rafineriach, hutach, kopalniach, cementowniach;
· Komunikacyjne- glownie transport samochodowy, wodny, lotniczy i koleje;
· Komunalne – gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadow i sciekow (np.wysypiska);
Zalezne od zasiegu źródła zanieczyszczeń mogą być: punktowe (komin), liniowe (szlak komunikacyjny), powierzchniowe (otwarty zbiornik z lotna substancja).
Zjawiska w atmosferze zwiazane z zanieczyszczeniem powietrza:
*smog –gromadzenie się duzych ilosci zanieczyszczen w obnizeniach terenu, na niewielkiej powierzchni, przy bezwietrznej pogodzie.
* efekt cieplarniany- zatrzymywanie w atmosferze nadmiernych ilosci ciepla; wywoluja go wystepujace w atmosferze gazy (CO2, NH3, NO, freony) absorbujace promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni Ziemi;
* kwasne deszcze- wywoluja zwiazki siarki i azotu;
*dziura ozonowa- ubytki w warstwie ozonowej wywolane tlenkami azotu, freonu.
Sposoby ograniczenia emisji zanieczyszczen powietrza ze źródeł antropogenicznych:
-wzbogacanie paliw, np.odsiarczanie węgla energetycznego;
-zmiana stosowanych surowców, np.spalanie paliw o wyzszej jakosci w okresie niekorzystnych warunkow meteorologicznych;
-zmiana procesow technologicznych;
-hermetyzacja procesow technologicznych i oczyszczanie gazow odlotowych;
-oczyszczanie gazow spalinowych (odpylanie i odsiarczanie spalin);
-utylizacja odpadow przemyslowych i komunalnych, wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii (np.energia słoneczna, energia wiatru);
Jeden przelot nad Atlantykiem samolotu pasażerskiego pochlania 60 tys. litrow paliwa (wiecej niż 1 kierowca zuzyje w ciagu 50 lat). Samoloty pasażerskie niszczą atmosfere w stopniu 4 razy wiekszym niż czynia to zaklady przemysłowe.
Porosty jako biowskaźnik zanieczyszczenia powietrza. Porosty (Lichenes) = grzyb + glon. Grzyb- dostarcza z podłoża na którym rośnie wode i sole mineralne, chroni przed wyschnięciem. Glon- dzieki zdolnosci do fotosyntezy produkuje substancje organiczną będącą pokarmem dla obu organizmów. Porosty mogą pobierac substancje odzywcze prosto z atmosfery (zawarte w pyłach i gazach), a wraz z nimi substancje trujące, akumulując je w sobie. Dzieki temu porosty mogą być organizmami okreslajacymi poziom zanieczyszczenia atmosfery (bioindykatorami- biowskaźnikami). Porosty sa szczególnie wrażliwe na kwasne deszcze. W strefie umiarkowanej porosty rosną na następujących podłożach: 1. Kora drzew, krzewów, krzewinek (porosty epifityczne –epifity); 2.drewno (porosty epiksyliczne- epiksyle); 3. Ziemia (porosty naziemne); 4. Skaly (porosty naskalne – epility). Do monitoringu zanieczyszczenia powietrza wykorzystuje się głównie porosty nadrzewne (epifityczne). Monitoring zanieczyszczen powietrza z wykorzystaniem porostow nie daje informacji o skladzie chemicznym zanieczyszczen ani o wplywie poszczegolnych zwiazkow. Otrzymane wyniki sa świadectwem kompleksowego oddziaływania na porosty mieszanin szkodliwych zwiazkow zawartych w powietrzu. Substancje toksyczne w powietrzu oddziałując bezposrednio na porosty unieczynniaja aparat fotosyntetyczny glonów porostowych, w których chlorofil ulega degradacji.
Skala podstawowa monitoringu powietrza (skala Hawkswartha i Rosa):
· Strefa I – powyżej 170 mikrogramów SO2/m3, o szczególnie silnie zanieczyszczonym powietrzu (bezwzględna pustynia porostowa)- calkowity brak porostow nadrzewnych;
· Strefa II – 150-170 mikrogramów SO2/m3, o bardzo silnie zanieczyszczonym powietrzu (względna pustynia porostowa), wystepuja tylko najbardziej odporne porosty o plechach skorupiastych (np. Lecanora conizaeoides, Lepraria incana);
· Strefa III – 100-150 mikrogramów SO2/m3, o silnie zanieczyszczonym powietrzu ( wewnetrzna strefa oslabionej wegetacji);
· Strefa IV- 70-100 mikrogramów SO2/m3, o srednio zanieczyszczonym powietrzu (srodkowa strefa oslabionej wegetacji);
· Strefa V – 40-70 mikrogramów SO2/m3, o względnie malo zanieczyszczonym powietrzu, zewnetrzna strefa osłabionej wegetacji;
· Strefa VI- 10-40 mikrogramów SO2/m3, o nieznacznie zanieczyszczonym powietrzu (wewnetrzna strefa normalnej wegetacji);
· Strefa VII- poniżej 10 mikrogramów SO2/m3, o powietrzu czystym lub ze znikomą zawartościa zanieczyszczeń (typowa strefa normalnej wegetacji, w której czynnikiem ograniczającym są naturalne warunki siedliskowe);
Oczyszczanie gazow odlotowych z zanieczyszczen gazowych.
Metody oczyszczania gazow (nie tylko odlotowych): absorpcyjne, adsorpcyjne, spalanie (dopalanie), katalityczne.
Podstawowe pojecia:
· Absorpcja- proces pochlaniania gazu przez absorbent (ciecz, rzadziej cialo stale) zachodzacy w calej jego objetosci.
· Absorbat- skladnik gazowy, który usuwany jest w drodze absorpcji;
· Absorber- aparat do przeprowadzania procesu absorpcji;
· Adsorpcja- proces wiazania skladnikow (tzw. Adsorbatu) z plynu (mieszaniny gazowej lub cieklej) na powierzchni porowatego ciala stalego (adsorbenta);
· Adsorber- aparat do przeprowadzania procesu adsorpcji;
Czasteczki absorbatu lub adsorbatu mogą być wiazane silami przyciagania miedzyczasteczkowego natury fizycznej (sorpcja fizyczna) lub oddzialywaniami natury chemicznej (chemisorpcja). Absorbery sa podobne konstrukcyjnie do odpylaczy mokrych??????
Zastosowanie metod absorpcyjnych:
- odsiarczanie spalin (usuwanie tlenków siarki SOx);
-usuwanie tlenkow azotu ze spalin oraz z przemyslowych gazow odlotowych (np. z produkcji HNO3);
-jednoczesne usuwanie NOx i SOx z gazow spalinowych;
-absorpcja gazow przemyslowych (np. HF, HCl, Cl2, NH3)
-dezodoryzacja gazow odlotowych (usuwanie odorantów): metoda absorpcyjna fizykochemiczna; metoda absorpcyjna polaczona z biodegradacja (tzw. Płuczki biologiczne).
Zastosowanie metod adsorpcyjnych:
-ochrona drog oddechowych (maski przeciw gazowe);
-oczyszczanie powietrza naplywajacego z zewnatrz do wewnatrz pomieszczen, pojazdow itp.;
-odzyskiwanie skladnikow (np.rozpuszczalnikow organicznych z lakierni);
-rozdzielanie mieszanin gazowych;
-oczyszczanie gazow odlotowych (mniejsze znaczenie w porownaniu z metodami absorpcyjnymi).
Przeglad absorpcyjnych metod odsiarczania spalin: (podzial);
1. Proste odpadowe- produkt odsiarczania (mieszaninia gipsu, siarczynu wapnia i popiołów) wydalany jest w calosci na skladowiska, do wypelnien górniczych lub do morza.
2. Półodpadowe- produktem jest gips CaSO4 * 2H2O, który można wykorzystac np.w budownictwie;
3. Bezodpadowe- sorbent zostaje zregenerowany, a wydzielony SO2 wykorzystuje się do produkcji H2SO4, siarki elementarnej lub w innych gałęziach przemysłu.
Ad.1. metody odpadowe:
· wodna- metoda historyczna; zastosowana w elektrowni węglowej w Londynie w latach trzydziestych XXw. Gazy spalinowe przepłukiwano w skruberach wodą alkaliczną wprost z Tamizy, a po absorpcji produkty utleniano i wprowadzono bez oczyszczania do rzeki. Skutecznosc wysoka (95%) ale duza uciazliwosc dla srodowiska wodnego. Elektrownie zamknieto w 1975 roku.
· Wapniakowa- absorbentem jest wodna zawiesina wapienia. SO2 + CaCO3 = CaSO3 + CO2; SO3 + CaCO3 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O + CO2; CaSO3 +1/2 O2 + 2H2O= CaSO4 * 2H2O (utlenianie czesciowe).
· Wapienna- polega na myciu spalin mlekiem wapiennym: SO2 + Ca (OH)2 = CaSO3; SO3 +Ca (OH)2 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O; CaSO3 + ½ O2 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O (utlenianie czesciowe).
Ad.2. metody półodpadowe:
· Wapienna z produkcja gipsu oraz
· Wapniakowa z produkcja gipsu- reakcje podobne jak w poprzednich metodach, tylko że utlenianie przeprowadza się niemal całkowicie w dodatkowym reaktorze, przez CO otrzymuje się tylko gips CaSO4 * 2H2O. Wymagane jest dokladniejsze odpylanie gazów.
· Dwualkaliczna z produkcja gipsu- wykonuje się rozdzielenie procesow absorpcji i wytracania osadow. Absorpcja : NaOH +SO2 = NaHSO3; 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O; Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3. Utlenianie siarczynu i wytracanie gipsu (w osobnym zbiorniku- reaktorze). 2NaHSO3 +CaCO3 = Na2SO3 + CaSO3 + H2O + CO2 lub 2NaHSO3 + Ca(OH)2 -> Na2SO3 + CaSO3 + 2H2O; CaSO2 + ½ O2 + 2H2O = CaSO4 *2H2O 9calkowite utlenianie).
· Metoda z absorpcja w roztworze kwasu siarkowego- SO2 dobrze rozpuszcza się w tym roztworze reagujac z woda: SO2 + H2O = H2SO3 powstaly kwas siarkowy utlenia się do kwasu siarkowego : H2SO3 + ½ O2 + /katalizator/= H2SO4 a ten zobojętnia się do gipsu: H2SO4 + CaCO3 + H2O= CaSO4 * 2H2O + CO2;
· Metoda półsucha (ang. Dry scrubbing) – metoda nowatorska, oprta jest na wykorzystaniu tzw. suszarki rozpyłowej. Rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwór absorbenta kontaktuje się w suszarce z gorącymi gazami spalinowymi. Reakcje zachodza szybko (głównie: SO2 + Ca (OH)2 = CaSO3), a woda ulega odparowaniu . powstala sucha mieszanine poreakcyjna wraz z pylem usuwa się w odpylaczach, najlepiej tkaninowych.
Ad.3. Metody bezodpadowe (regeneracyjne):
· Wellmana-Lorda- oczyszczane gazy musza być dokladnie odpylone; sorbentem jest wodny roztwór Na2SO3 (pH= 6+-7) : Na2SO3 + SO2 + H2O= 2NaHSO3; Regeneracja polega na termicznym rozkladzie w wyparkach: 2NaHSO3 = Na2SO3 + H2O (w roztworze wodnym). Uzyskany SO2 wykorzystuje się np. do produkcji H2SO4.
· Magnezytowa- idea podobna, tylko absorbentem jest wodna zawiesina MgO: MgO + SO2 + nH2O= MgSO3 * nH2O, gdzie n=3 lub 6. Degradacja polega na prażeniu wytrąconych siarczynów: MgSO3 *nH2O= MgO + SO2 + nH2O (800-1000 st.C).
· Amoniakalna- odpylone gazy przepłukuje się woda amoniakalną, zachodza głownie reakcje: SO2+ 2NH3 + H2O= (NH4)2SO3; (NH4)2SO3 +1/2 O2 = (NH4)2SO4; CO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2CO3; powstaly siarczan amonu jest cennym nawozem azotowym. Zawiera tez ok. 3-5 % węglanu amonu.
Wtórne metody ograniczenia emisji Nox (oczyszczanie gazów odlotowych):
Metody te polegaja na:
1. Utlenianiu NO do NO2 i wiązaniu NO2 metodami absorpcyjnymi np. metoda amoniakalna odsiarczania połączona z utlenianiem NO ozonem: skruber (urzadzenie do oczyszczania) nr 1 : odsiarczanie jak w metodzie amoniakalnej); skruber nr 2: NO + O3 = NO2; 2NO2 + 2NH3 + H2O= NH4NO2 + NH4NO3; skruber nr 3: dodatkowe oczyszczanie. Produkt koncowy: siarczan amonu i saletra amonowa (nawozy).
2. ...
margerita090