Ugrás a tartalomhoz

Környezettechnika

dr. Barótfi István

Mezőgazda Kiadó

3. fejezet - 2. A levegőszennyeződés csökkentése

3. fejezet - 2. A levegőszennyeződés csökkentése

Tartalom

2.1. A levegőszennyezettség hatásai
2.1.1. Egészségkárosító hatások
2.1.2. A levegőszennyezettség hatása a növény- és állatvilágra
2.1.3. A környezet savasodása
2.1.4. A levegőszennyezettség hatása a művi környezetre
2.1.5. Gazdasági vonatkozások
2.2. A szennyeződés forrásai, szennyező anyagok
2.2.1. A szennyeződés forrásai
2.2.2. A leggyakoribb szennyező anyagok és jellemzőik
2.2.3. A levegőszennyező anyagok terjedése a légkörben
2.2.4. Tisztulási folyamatok
2.3. A levegő szennyezésének szabályozása
2.3.1. A levegőminőségi határértékek
2.3.2. A légszennyező anyagok kibocsátásnak szabályozása
2.4. A légszennyező anyagok leválasztása
2.4.1. Szilárd anyagok leválasztása
2.4.2. Gázhalmazállapotú szennyezőanyagok leválasztása
2.5. Belső égésű motorok levegőszennyező hatása és csökkentésének lehetősége
2.6. Szag és csökkentése
2.6.1. Szaganyagok
2.6.2. A keletkező szaganyagok hatásai
2.6.3. A szagkibocsátás meghatározása
2.6.4. A szagkibocsátás csökkentésének lehetőségei
2.7. A levegőminőség mérése
2.7.1. Az immisszió mérés alapjai
2.7.2. Mintavétel
2.7.3. Analitikai eljárások
2.7.4. Passzív monitorok
2.7.5. Biológiai vizsgálatok
2.7.6. Folyamatos, „realtime” üzemű analizátorok (air monitorok)
2.7.7. Terjedési modellek alkalmazása a levegőminőség meghatározására
2.8. Az emisszió meghatározása
2.8.1. A gázemisszió mérése
2.8.2. Műszaki előírások, szabványok alkalmazása
2.8.3. Mérési eljárások, elvek
2.8.4. A gázemisszió gyakorlati meghatározása
2.8.5. Emisszió mérőrendszerek kalibrálása
2.8.6. Az emisszió mérés műszerei
2.8.7. A gyakorlatban használt egyéb mérési elvek
2.8.8. Emisszió meghatározása műszaki számításokkal
2.9 A levegőminőséggel kapcsolatos hazai szabványok jegyzéke

2.1. A levegőszennyezettség hatásai

2.1.1. Egészségkárosító hatások

A levegő tisztaságának nagy jelentősége van az ember egészsége megóvása szempontjából. A szervezet a levegőszennyeződés elhárítására energiát fordít, mely felesleges megterhelést jelent, csökken a szervezet ellenálló képessége. A szennyezett levegő gyengíti a szervezetet, betegségeket idézhet elő, a meglévőket súlyosbíthatja, késlelteti a gyógyulást. A hirtelen fellépő, de általában rövid ideig tartó magas koncentrációjú szennyeződések akut megbetegedéseket okoznak. Ez a fajta szennyezettség „szelektál”: az érzékenyebb, vagy beteg lakosságot támadja. A krónikus levegőszennyeződés

  • az ember egész életén át,

  • a népesség minden tagjára,

  • a generációkon át fejti ki hatását.

Ez a huzamos hatás megváltoztathatja az élettani folyamatokat, krónikus betegségeket hozhat létre, sőt genetikai károsodásokat is okozhat. A szennyezett levegő egészségkárosító hatását statisztikai-epidemiológiai vizsgálatokkal igazolták. Az exponált lakosság körében a légúti és keringési szervek megbetegedései jóval gyakoribbak.

A városi légszennyeződés és a dohányzás növeli a krónikus bronchitis és a tüdőrák okozta mortalitást. Ha a városi levegőszennyeződést és a dohányzást megszüntethetnénk; akkor a tüdőrák okozta halálozást egytizedére, a krónikus bronchitis okozta halálozást mintegy felére tudnánk csökkenteni. A légúti daganatos megbetegedések száma a szennyezett levegőjű területeken magasabb az átlagosnál. Az égéstermékek közt ugyanis jelentős mennyiségben vannak jelen a különféle policiklusos-aromás szénhidrogének, melyek rákkeltő hatásúak. Ugyanezek az anyagok a dohányfüstben is megtalálhatók, velük kísérleti állatokon rákot lehet előidézni. A legjellemzőbb rákkeltő anyag a 3,4–benzpirén.

A szennyező anyagok hatása a tüdőn keresztül öt területen jelentkezik:

  1. a légutaknál, melyek bronchoconstrictioval, a köhögési reflex megindulásával válaszolnak,

  2. a bronchusok véredényeinél, melyek csökkenteni igyekeznek a bronchusok nyálkahártyáján át történő károsító anyag abszorpciót,

  3. a tüdő véredényeinél, melyek az alveoláris kapillárisokból való abszorpció csökkentésével válaszolnak,

  4. a szívnél és a nagy véredényeknél, melyek a toxikus anyagok transzportjában vesznek részt,

  5. a szervekbe, szövetekbe, sejtekbe eljutva, ahol mérgező hatásukat, az anyagcserébe kapcsolódva kifejtik.

Nagyobb mennyiségű szennyeződés belégzése a csillók mozgását csökkenti vagy bénítja. A felszíni hámréteg leválhat, hiperplasia vagy metaplasia léphet fel. A nyálkahártya normális működésének zavara kedvez a pathogén és fakultatív patogén mikroorganizmusok megtelepedésének. A nyálkahártya duzzadás, a bronchiolusok, alveolusok izomzatának görcse folytán a légutak megszűkülnek, ez kihat a szívre és a keringési szervekre is. Ha a belélegzett porrészecskék az alveolusokba jutnak, az alveolusok szöveteiben jelenlévő makrofágok száma megnövekszik. A belélegzett ártalmas anyag a tüdő szöveteit közvetlenül is károsíthatja. A levegőszennyeződés hatására gyakran kialakuló krónikus bronchitis hajlamosít a rákra, elősegíti a karcinogén szén-hidrogének behatását a légzőszervekre. A statisztikai-epidemiológiai értékelést nagyon megnehezíti az egyidejűleg közrejátszó számos faktor elfedő hatása.

A levegőszennyeződés élettani hatásai külső és belső tényezőktől függenek. Külső tényezők: az adott szennyező anyag koncentrációja, az anyag toxicitása, más szennyező anyagok szinergista vagy antagonista hatása, az expozíció időtartama és periódusai, valamint környezeti tényezők, mint páratartalom, hőmérséklet stb. Belső tényezők: az exponált szervezet általános állapota és érzékenysége az illető anyaggal vagy anyagokkal szemben. Ennek eredője képen a következő hatások jöhetnek létre az egyén esetében: halál, akut megbetegedés, krónikus betegség, fontos élettani folyamatok megváltozásai (pl. tüdőventilláció, oxigéntranszport) káros hatások (pl. szemirritáció) és kellemetlen hatások (pl. bűz). Lehetségesek generatív, genetikai és populá-ció-genetikai hatások is, de ezek humán vonatkozásban nincsenek bizonyítva. Lényeges megkülönböztetnünk a rövid időn belül bekövetkező (short-term) hatásokat és a huzamos expozíció során, illetve hosszabb idő után bekövetkező (long-term) hatásokat. A short-term hatásokra vonatkozóan meglehetősen sok adattal rendelkezünk. A long-term hatások jórészt felderítetlenek, s valószínűleg sokoldalúbbak, mint amennyit jelenlegi ismereteink alapján bizonyítani tudunk.

2.1.2. A levegőszennyezettség hatása a növény- és állatvilágra

A levegő elszennyeződésének története évtizedeinkben új szakaszába lépett. A szennyezett levegő most már nemcsak ipari és lakóterületeket, hanem mezőgazdasági és természeti területeket is érint, az emberre gyakorolt hatás mellett egyre inkább jelentkeznek a növényekre és állatokra gyakorolt káros hatások. A növények sokszor jóval érzékenyebbek a szennyeződéssel szemben, mint az állatok vagy az ember. A növényeket, köztük a zuzmókat, ezért indikátorként is felhasználják.

Szilárd halmazállapotú szennyeződések főleg azzal fejtenek ki káros hatást a növényekre, hogy a levélre ülepedve csökkentik a növény hasznos felületét és ezzel az asszimilációt. A kolloidális porok, pl. cementpor eltömítik a növény légcsere nyílásait. Toxikus porok az anyagcsere-folyamatokba kapcsolódva fejtik ki káros hatásukat. A szennyező gázok a levél légcsere nyílásain át bejutnak a sejt közötti térbe. A sejtek felületén megkötődhetnek, reagálhatnak a vízzel vagy beléphetnek az anyagcserébe. A kén-dioxid például a vízzel kénessavvá, kénsavvá alakul, és így roncsoló hatást fejt ki. Másrészt közvetlenül a klorofillal is reakcióba léphet, és bénítja a fotoszintézist. Nagyobb mérvű károsodás szemmel látható elváltozásokkal jár. A levél szövete helyenként összezsugorodik, ráncosodik, elfonnyad. A klorofill és a színanyagok pusztulása következtében színváltozás, klorózis észlelhető: sárga, barna, vörös foltok jelennek meg a levélen. Hasonlók figyelhetők meg a virágszirmokon is. Igen jellegzetes a marginális nekrózis, a levelek, szirmok szélének elhalása. Hasonló jelenségek természetesen más okokból is előfordulhatnak: szárazság, rovarkár, bakteriális fertőzés következtében. Mégis, az egyes károsodás-típusok jellemzőek bizonyos szennyező anyagokra. A kén-dioxid főleg a szivacsos parenchimát támadja. A levéllemezek közepén, az erezet közt száraz, áttetsző vagy világos színű foltok jelentkeznek. Az ózon az oszlopos sejtekre fejti ki hatását, a levél szórtan pettyes. A fluor kártétele jól körülhatárolt, marginális nekrózisokban nyilvánul meg. A fluorral kapcsolatban megjegyzendő, hogy a növények a levegőből felvett fluort nem adják át a talajnak, ezért jó indikátorai a fluor-szennyeződésnek.

Természetesen nem marad hatástalan a növényekre a füstköd, az ún. szmog sem. A szmogok két típusa, az oxidáló és a redukáló, jellegzetes nyomokat hagy a növényen. Nem közömbös, hogy milyen életszakaszában éri a növényt a károsító hatás. Fiatal, osztódó szövetek, bár érzékenyebbek, de jól regenerálódnak, ha a hatás nem hosszantartó. Az idős szövetekben bekövetkezett károsodás maradandó. A különböző növényfajok nem egyformán érzékenyek a szennyeződéssel szemben. Kén-dioxidra nézve pl. a lóhere, árpa, gyapot, búza és alma sorrendben a legérzékenyebbek. Más fajok viszont rezisztensek lehetnek. Ilyenek kén-dioxid esetében a burgonya, hagyma, zab.

Főleg a termesztett növények tulajdonságait vizsgálják ebben a viszonylatban, tekintettel a gazdasági kihatásokra. A természetes növényzetről még igen kevés adattal rendelkezünk. Tudjuk azonban, hogy pl. a zuzmók, melyeket a legigénytelenebb növényeknek tartanak, igen érzékenyen reagálnak. Szennyezett levegőjű városok környékén zuzmómentes övezetek húzódnak. Hosszan tartó vagy rendszeresen ismétlődő behatás eredményeképpen a növényzet visszamarad fejlődésében, kevesebb és kisebb levele nő. Kisebb lesz a termete, kevesebb a virága és termése. A különböző porok a felhasználandó termés vagy levél felületére tapadnak, csökkentik értéküket. Vegyi gyárak bűzös termékei adszorbeálódva élvezhetetlenné tehetik a termést. A kárt szenvedett növények életképessége és szaporodó képessége csökken. Krónikus behatás esetén a természetes populációban megcsappan az egyed-és fajszám. A rezisztens, többnyire értéktelenebb fajok elszaporodnak, megváltozik a populáció és a cönózis összetétele.

A növényzet ugyanakkor visszahat a levegőszennyeződés alakulására: szűri, tisztítja a levegőt. Ismeretes és bizonyított a védőerdősávok, erdők kedvező hatása a levegőszennyeződés terjedésének meggátlásában.

Az állatvilágban a levegőszennyező anyagok egynémely állatfajra gyakorolt hatását már igen jól ismerjük, mivel ezeket ilyen irányú kísérletek céljaira használják. Tengerimalac, patkány, nyúl, kutya használatosak leggyakrabban laboratóriumi állatok gyanánt.

Levegőszennyező anyagok elsősorban a légutakon át jutnak a szervezetbe, és fejtik ki hatásukat. Súlyosbító körülmény hogy amíg az állatok az ivóvíz és táplálék minőségét bizonyos mértékig megválogathatják, a levegő megválogatására nincs lehetőségük, mert azt csak igen rövid ideig tudják nélkülözni. A szennyezett levegőnek a természetben élő állatvilágra gyakorolt hatásáról keveset tudunk. Ismeretes, hogy a szennyezett levegőjű városból számos madárfaj elvándorol. A mezőgazdaság kemizálása során egyre nagyobb mennyiségben felhasznált rovarirtó szerek, szerves fosz-fát-észterek, klórozott szénhidrogének szintén jelentkezhetnek levegőszennyező anyagként. Túlzott mértékű vagy szabálytalan, szakszerűtlen használatuk ugyanolyan méretű katasztrófákat okozott levegőn keresztül is, mint a közismert halpusztulások egyes tavak, folyók elszennyeződése során. A kártékony rovarok helyett gyakran esnek áldozatul nagy tömegekben erdők-mezők ízeltlábúi, melynek következménye a biológiai egyensúly felborulása lehet. Előfordult madarak és kisebb emlősök tömeges pusztulása is. Az ember ízeltlábú háziállatainak, a méheknek sorait is megtizedelhetik a mezőgazdaságban használt vegyszerek.

A különféle levegőszennyező anyagok komoly károkat okozhatnak a mezőgazdaságban. Hazánkban is előfordult, hogy szőlőtermő vidékek bora vált élvezhetetlenné vegyipari bűzös kibocsátások következtében vagy gyümölcsösök mentek tönkre ce-ment-és kén-dioxid szennyezés miatt. Az ilyen drámai hatások mellett jelentős, bár kevésbé feltűnő az a folyamatosan jelentkező kártétel, amely terméscsökkenésben jelentkezik. Irodalmi adatok szerint 50%-os terméscsökkenést is megfigyeltek.

Gondolnunk kell azonban olyan károkra is, melyek pénzben aligha fejezhetők ki. Egyre szűkebbek azok a területek, amelyek országaink, földrészünk eredeti szépségeit, természeti tájait, állat-és növényvilágát őrzik. Ezeket a területeket rendeletekkel és kerítésekkel meg lehet védeni a romboló hatások egy részétől, de nem lehet megóvni a levegőszennyeződéstől.

2.1.3. A környezet savasodása

Az utóbbi évtizedekben vált ismertté az a jelenség melyet a környezet fokozódó elsavasodásának, népszerűen savas esőnek nevezünk. A jelenség az északi féltekén kontinentális méreteket öltött. Egyes égéstermékek (SO2,NOx,) a légköri nedvességgel savakat alkotnak, és csapadék formájában, vagy száraz kihullás formájában a földfelszínre jutnak. A száraz és nedves ülepedés mennyisége hasonló nagyságrendű. Tavak, termőtalajok, a talajvíz vonatkozásában jól mérhető egyes területeken a környezet savasodásának mértéke. A talajok különböző fajtái különböző mértékben közömbösítik a savas kihullást. A pH-változás általában nem közvetlenül károsítja a növényzetet, hanem a talajban oldott anyagok (fémek) oldhatóságának növelésével, melyek így a növénybe jutva felszívódhatnak és mérgezést okozhatnak. Másrészt a talaj mikroorganizmusainak pusztulása a következmény. Ennek egyik hatása egyes fafajok pusztulása erdeinkben.

2.1.4. A levegőszennyezettség hatása a művi környezetre

Nem marad hatástalan a levegőszennyeződés az anyagi javakra sem. A műszaki károk elsősorban a fémek fokozott korróziójából, építőanyagok meggyorsuló mállásából erednek. A savképző szennyeződések (SO2,CO2, nitrátok, nitritek, szerves anyagok) a légkör víztartalmával kapcsolódva savas kémhatású oldatokat alkotnak és ezek a fémek felületén elektrokémiai folyamatokat indítanak meg. A folyadék cseppekben lokális elemek alakulnak ki, amelyekben az anód-folyamat a fém oldódása, rozsdásodása lesz. Az acél korróziója a szennyezett városi, ipari levegőben ötször gyorsabb, mint tiszta helyeken. Vas esetében ez a szám 40-szeres is lehet. Savas bevonatok az építőanyag kalcium-karbonátjával reakcióba lépnek, oldják azt. Legfeltűnőbbek a kőszobrokon jelentkező károk. Sok évszázadot jó állapotban átvészelt művészeti alkotások napjainkban néhány év alatt a felismerhetetlenség határáig tönkremennek szennyezett levegőjű területeken. Műszaki károk keletkeznek: gépekben, berendezésekben gépjárművekben, szerszámokban; ipari épületekben, építményekben; lakóépületekben, középületekben és azok felszereléseiben; ún. vonalas létesítményekben, mint utak és tartozékaik, hidak, távvezetékek.

Egyéb műszaki károk még a vezetékek átégése, a világítási többletfogyasztás, fokozott tisztítási szükséglet a műanyagok és gumi fokozott romlása, a technológiai akadályok (pl. ha tiszta levegő a technológiához, szellőzéshez csak szűréssel nyerhető). A felsoroltakat nevezzük közvetlen károknak. A közvetett károk: az iparnak a levegőbe jutó veszteségei (pl. cementpor), melyek egyúttal a szennyeződés okozói is, de visszanyerésük esetén felhasználhatók lennének. A veszteség elérheti a felhasznált nyersanyag 0,5–6,0%-át, és az ebből eredő kár esetenként nagyobb is lehet, mint a közvetlen kártétel. A levegőszennyeződéssel kapcsolatos ellenőrzés, mérés, kutatás költségei is ide sorolhatók.

2.1.5. Gazdasági vonatkozások

Mind az államigazgatás, mind pedig a vállalati vezetés számára fontos a környezeti károk mértékének ismerete. Ma már világszerte törekszenek arra, hogy minél megbízhatóbban állapíthassák meg a már bekövetkezett, illetve a várható és még elkerülhető károk gazdasági konzekvenciáit. Az adatok általában becslésként értékelhetők, bár a beruházásokhoz készített költség-haszon elemzések környezetvédelmi részeinek módszertana ma már igen jól kidolgozott és eredményeik jól használhatóak. Megfelelő számítási-becslési módszerek állnak rendelkezésre a korróziós károk, mező-és erdőgazdasági károk, természeti károk és egészségben okozott károk felmérésére, ill. prognosztizálására.

Fejlett európai országokban, a levegő szennyezettsége által, az anyagi javakban okozott korróziós kár a bruttó hazai termék (GDP) 0,05–0,21% között van. A vegetációban okozott károk 0,03–0,45% közöttiek. Az egészségromlás okozta kártétel Svájcban például a GDP 0,03%-a, Németországban 0,59%-a. A külföldi irodalom a levegő szennyezettsége által okozott összes károkat általában a nemzeti jövedelem 1–3%-ára teszi, iparosodott országokban.

Hazai viszonylatban a levegőszennyezettség által okozott egészségi, korróziós, me-ző-és erdőgazdasági, valamint természetvédelmi károk összegét a GDP 1,6%-ára becsülik. A levegőszennyezettség által okozott egészségügyi kár (ápolás, táppénz, gyógyszer, rokkantság, termelés kiesés, ) a GDP 0,52–0,59%-ára tehető évente.