5. VAZDUH
Zagañenje vazduha nije nov civilizacijski fenomen.
• Kralj Edvard I 1307. godine zahteva za ograničenje spaljivanja uglja
• Henry (1413-1422) formira je prvu komisiju za ispitivanje problema
zagañenja vazduha
• 1661. godine John Evelyn je štampao prvi ekološki pamflet sa ciljem
udaljavanja industrije iz centra Londona i formiranje zelenog pojasa oko
grada.
Značajnija zagañenja vazduha obeležile su:
• 1948. godine grad Doneri (Pensylvania) – čelična industrija; aero
zagañenje je odnelo 20 života
05 – Vazduh
• 1952. godine “ubistveni smog” okupirao je London u periodu jedne
sedmice (vidljivost smanjena na 10m; Sumpor dioksid i čvrste čestice su
bile uzrok smrti oko 5000 ljudi) – izvor sagorevanje uglja
• 1972. godine Los Anñelos – fotohemijski smog – izvor izduvni gasovi
motornih vozila
1
Fotohemijsko zagañenje je danas prisutno u najvećem broju urbanih
sredina (naročito u toplijem klimatskom području).
05 – Vazduh
Ovo zagañenje nastaje usled emisije oksida ugljenika, azota i različitih
isparljivih organskih komponenti koje u atmosferi u prisustvu svetlosti
stvaraju fotohemijsko zagañenje.
Dve navedene vrste aero zagañenja su i predmet zakonodavstva i praćenja
– najviše u urbanim sredinama.
2
1
2.
Čist vazduh jeteško definisati jer se sastoji iz velikog broja komponenti.
Ukoliko je čovek generator zagañenja, emitovane komponente se nazivaju
05 – Vazduh
antropogeni zagañivači za razliku od mnogih prirodnih fenomena koji
zagañuju životnu sredinu (požari, erupcije ...).
Aero zagañenje može biti u gasovitom, parnom i čvrstom agregatnom
stanju. Kakvo i koliko dejstvo zagañenja na eko sistem će zavisiti od vrste
zagañujuće komponente, njene koncetracije, dužine vremenskog trajanja,
meñusobne reakcije primarnih zagañivača.
3
Posledični vremenski efekti zagañenja na ljude mogu se definisati kao:
• Neposredni efekti (od 24 do 48 časova),
• Zakasneli efekti (nakon višemesečne izloženosti zagañenju),
• Hronični efekti (višegodišnji uticaj zagañujućih komponenti).
Toksične supstance svoje neagtivno dejstvo na žive organizme mogu
preneti kroz vazduh, putem vode u koji dospevaju zagañenja iz vazduha ili
putem korišćenja hrane sa zemljišta koje je kontaminirano aero
zagañenjem.
Gasovita zagañenja potiču negativnih, najčešće otrovnih, dejstava gasova
05 – Vazduh
na floru i faunu.
Mnogi izvori gasova i čvrstih čestica, koje zagañivači direktno emituju u
atmosferu, nazivaju se primarni zagañivači. Zagañivači koji se formiraju u
atmosferi kao posledica fizičkih ili hemijskih procesa nazivaju se
sekundarni zagañivači.
4
2
3.
Izvori primarnog zagañenja,definišu se kao procesi koji ih stvaraju.
Najveći broj primarnih zagañivača emituje se u atmosferu kao posledica
sagorevanja, ispravanja, mlevenja, čišćenja. Isparljive supstance od
goriva, boja, fluida za čišćenje, odlaze u atmosferu procesom isparavanja.
Prašina nastaje pri različitim procesima obrade zemlje, azbestne čestice
pri oštećenju ili razgradnje izolacije cevovoda ...
Procesi sagorevanja su jedan od najznačajnijih izvora zagañenja.
Neki produkti sagorevanja ne bi bili tretirani kao značajni zagañivači da
05 – Vazduh
velike akumulacije npr. CO2 u atmosferi ne stvaraju efekat staklene bašte.
Ukoliko temperatura sagorevanja nije dovoljno visoka i ukoliko nema
dovoljnu količinu kisenika iz vazduha proces oksidacije će biti nepotpun
usled čega nastaje ugljne monoksid CO.
5
5.1 Izvori nastajanja aero zagañenja
Kao što je konstatovano najveći deo zagañujućih komponenti nastaje u
procesima proizvodnje energije.
Pored energetike veliki zagañivači vazduha su hemijska industrija,
metalurgija, poljoprivreda, industrije za mehaničku preradu materijala,
transportna sredstva itd.
Izvore zagañenja, zavisno od mobilnosti zagañivača delimo:
1. nepokretni (energane, ind. objekti i sl.) i
05 – Vazduh
2. pokretni (automobili, avioni itd.).
U narednoj tabeli je dat pregled najznačajnijih gasovitih zagañivača
vazduha.
6
3
4.
05 – Vazduh
7
5.2 Izvori aero zagañenja
Najznačajniji procesi kao izvori zagañujućih komponenti u industriji
prikazani su na narednoj slici.
05 – Vazduh
8
4
5.
SUMPOR DIOKSID (SO2)
je jedan od najširih i najznačajnijih aero zagañivača. On u atmosferi reaguje
sa vodom i atmosferskim kiseonikom stvarajući sumpornu kiselinu.
SO2 nastaje pri ssagorevanju raznih vrsta ugljeva, tečnih goriva u hemijskoj
industriji, u industriji proizvodnje celuloze, metalurgiji, rafinerijama i dr.
Dva osnovna prirodna izvora SO2 su gasovita isparenja pri erupciji vulkana i
geotermalni izvori kao gejziri i mineralne tople vode.
Najveći izvor SO2 su procesi sagorevanja oko 70% i rafinerije emituju oko
19% ukupne mase.
SO2 je veoma rastvorljiv u vodi gradeći sumpornu kiselinu H2SO4. Kisele
05 – Vazduh
kiše nastaju kao posledica integralnog dejstva oksida sumpora i vodene
pare. One uništavaju vegetaciju posebno kada se formira kiseli smog i
padavine da vrlo niskom pH vrednošću. Sumporni oksidi i sulfati (SO4)
obezbojavaju ofarbane površine, korodiraju metale, razgrañuju objekte od
mermera ...
9
SUMPOR VODONIK (H2S)
Vrlo otrovan gas, najčešće nastaje u rafinerijama nafte i gasa.
Fosilna goriva sadrže odreñeni procenat sumpora. Najviše ga ima u uglju
(od 1 do 6%).
AZOT (N)
I njegovi oksidi su značajni zagañivači, a dva najprisutnija su NO i NO2.
Oksidi azota nastaju pri procesu sagorevanja a potiču od azota iz vazduha.
UGLJENIKOVI OKSIDI
Emisija ugljendioksida takoñe stalno raste, tako da je 8 miliona tona 1960.
godine, porasla na 28 miliona tona 1982. godine.
05 – Vazduh
Jedan od najvećih je ugljen monoksid koji nastaje kao posledica
nepotpunog sagorevanja ugljenika. Oko 77% emisije CO potiče iz
transportnih sredstava, pa je njegovo prisustvo u urbanim sredinama
najveće u saobraćajnim špicevima.
10
5
6.
Oksidi ugljenika CO2,CO i isparljiva organska jedinjenja predstavljaju
ozbiljne zagañivače atmosfere stvarajući tzv. Efekat “staklene bašte”
menjajući pri tome klimatske uslove na zemlji.
Povećana koncetracija ovih gasova apsorbuje infracrveno zračenje, oni
apsorbuju i deo toplote sa zemlje koji se normalno emituje u stratosferu,
povećavajući temperaturu na zemlji.
MIRISI
Nastaju najčešće pri biološkim otpadnim reakcijama zato su najprisutniji u
industriji prerade biljnih i životinjskih proizvoda.
05 – Vazduh
11
POSEBNE SUPSTANCE
Zavisno od forme čestica negasovite zagañujuće supstance su:
1. Prašina
2. Zagušljive pare (čvrste čestice nastale hemijskom reakcijom)
3. Izmaglica (nastaje kondenzacijom para – veličina čestica 0.5-3.0µm)
4. Dim (nastao nepotpunim sagorevanjem ugljeničnih materijala)
5. Sprejevi (čestice tečnosti nastale raspršivanjem tečnosti pod
pritiskom)
05 – Vazduh
Svaki industrijski proces je izvor neke od naveenih posebnih supstanci.
12
6
7.
5.3 Rasprostiranje zagañujućihkomponenti
Vazdušna kretanja koja nastaju koa posledica promene pritiska u osnovi
imaju promenu temperature. Zbog toga je promena temperature vazduha
sa visinom značajan faktor u izučavanju načina i oblika rasprostiranja
zagañujućih komponenti.
05 – Vazduh
Slika 5.2 Stabilna atmosfera
13
05 – Vazduh
Slika 5.3 Inverzija u atmosferi
14
7
8.
05 – Vazduh
Slika 5.4 Profil toka aero zagañenja
15
Koncetracija rasprostiranja zagañenja i njena evaluacija dato je Gausovom
gasnom jedanačinom pod pretpostavkom z=0.
y2 H2
− − 2
Q 2⋅δ y
2
2⋅δ z
C( x ,y ) = e
⋅e
π ⋅v ⋅δy ⋅δz
C(x,y) – koncetracija na nivou zemlje (z=0)
Q - protok
x – rastojanje duž ose vetra
05 – Vazduh
y – horizontalno rastojanje od ose toka
δy – koeficijent horizontalne disperzije
δz – koeficijent vertikalne disperzije
H – visina srednje linije toka
v – brzina
16
8
9.
5.5 Odreñivanje emisijei imisije čvrstih čestica i gasova
Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri
agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance
razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente.
Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od:
• mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.)
• od veličine čvrstih čestica i
• fizičkih osobina čestica.
Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase
05 – Vazduh
emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje.
Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se
fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode.
17
05 – Vazduh
18
9
10.
05 – Vazduh
19
GRANIČNA VREDNOST je propisom odreñen protok, ili koncetracija
štetnih i opasnih komponenti na mestu izvora zagañenja. Rezultati merenja
se mogu prikazati kao masa po jedinici zapremina gasa (npr. pri
1,013x105Pa i 00C) ili kao masa protoka u jedinici vremena (mg/h; gr/h).
STEPEN EMITOVANJA je odnos emitovane mase zagañujuće komponente
u otpadnom gasu u odnosu na masu zagañujuće komponente dovedene sa
sirovinom u proces (obično u %).
Kao ograničenja u emisiji se navode: dopuštene zapreminske ili masene
koncetracije zagañujućih komponenti u gasovima na izlazu iz procesa,
dopušteni maseni odnosi, dopušteni stepen emitovanja ...
Postupci za merenje emisije čvrstih čestica mogu se podeliti na postupke
SA i postupke BEZ izdvajanja čvrstih čestica.
05 – Vazduh
Postupci sa izdvajanjem zasnivaju se na principu: izdvanja centrifugalnom
silom, filtracijom, izdvajanje udarom, termičko izdvajanje, električno
izdvajanje.
Postupci bez izdvajanja čvrstih čestica koriste sledeće fizičke principe:
apsopciju svetlosti, difuziju svetlosti, kontakno električno opterećenje.
20
10
11.
Za odreñivanje emisiječestica primenjuju se KONTINUALNE (neprekidne –
u dužem vremenskom periodu se meri koncetracija) i DISKONTINUALNE
(nivoi koncetracije u kraćem vremenskom intervalu od nekoliko minuta do
nekoliko časova) metode.
Na slici je prikazan fotoelektrični merni ureñaj za odreñivanje koncetracije
čvrstih čestica.
05 – Vazduh
Koncetracija se odreñuje na osnovu razlike inteziteta svetlosnih zraka kroz
sloj gasa bez čvrstih čestica i sloj gasa sa čvrstim česticama.
21
Pri merenju koncetracije gasovitih zagañujućih primesa, merenje se
usložnjava u procesu emisije i imisije za višefazne i višekomponentne
sisteme čiji sastav u potpunosti nije poznat. Složenost se povećava
ukoliko su u gasu nalaze i čvrste čestice.
Za merenje emisije i imisije gasova i para koriste se sledeće metode:
direktne metode – adsorpcija, apsorpcija, kondezacione metode
indirektne metode:
• fizičko-hemijski postupci (hromatografija)
• hemijski postupci (reakcija taloženja)
05 – Vazduh
• fizičke metode (refraktroetrija, spektrometrija)
• biološke metode (merenje štetnih posledica, testovi čula – da ju
manje tačne rezultate zbog subjektivnog faktora)
22
11
12.
Merenje imisije jeod velikog značaja za utvrñivanje uticaja projektovanog
postrojenja na životnu sredinu. Ono se sprovodi u odreñenom području,
visine mesta uzorkovanja, vremenskog perioda uzorkovanja, mernih
mesta, postupka merenja i učestanosti merenja.
Za odreñivanje imisije čvrstih čestica u atmosferi najčešće se primenjuju
gravimetrijske metode koje definišu broj čestica u jedinici zapremine
odnosno nataložene čestice po jedinici površine u jedinici vremena.
Za utvrñivanje mase nataloženih čestica koriste se dve metode koje zavise
od metereoloških uslova:
folija sa vezivnim sredstvom (čestice se vezuju za premazna
05 – Vazduh
sredstva na foliji),
sabirni levak (čvrste čestice i voda skupljaju se u levak, posle
isparavanja vode meri se masa čvrstih čestica)
23
U narednoj tabeli su date maksimalno dopuštene imisije nekih zagañujućih
komponenti (JUS.Z.B.O.001).
05 – Vazduh
24
12
13.
Mere za smanjenjeemisije zagañujućih komponenti:
zagañujuć
1. smanjenjem emisije,
2. razblaženjem emisije,
3. povoljnim izborom lokacije postrojenja.
Smanjenje emisije se postiže na sledeće načine:
primenom procesa sa minimalnom otpadnom energijom i masom
otpadnih materija (primarne mere)
izdvajanjem zagañujućih primesa i prečišćavanjem izlaznih gasova
(sekundarne mere)
Primarne mere se mogu postići:
izborom ulaznih materijala koji neznatno ili uopšte ne zagañuju
05 – Vazduh
sredinu,
prethodnom obradom sirovina,
izborom pogodnih tehnologija,
izborom pogodnih ureñaja,
podešavanjem i održavanjem procesnih veličina.
25
5.6 Odreñivanje emisije i imisije čvrstih čestica i gasova
Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri
agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance
razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente.
Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od:
• mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.)
• od veličine čvrstih čestica i
• fizičkih osobina čestica.
Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase
emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje.
05 – Vazduh
Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se
fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode.
26
13
14.
5.6.1 Postupci iureñaji za izdvajanje čvrstih čestica
Prikupljanje čestica kao zagañujućih komponenti postiže se hermetičkim
zatvaranjem izvora zagañenja ili postavljanjem ureñaja za usisavanje koji
prikupljaju čestice pomoću hauba, otvora a potom ih usmeravaju ureñajim
za prečišćavanje.
Taložne komore
Ovo su mehanički ureñaji za izdvajanje krupnijih čestica gasova. Usled
smanjenja brzine gasa, u prostranim komorama na brzine oko 1 m/s, na
čestice deluje samo sila teže, koja odvaja čestice iz gasne struje. Ova vrsta
odvajača zahteva veći tehnološki radni prostor.
Cikloni
05 – Vazduh
Princip rada ciklona kao ureñaja za mehaničko izdvajanje čvrstih čestica
zasniva se u delovanju centrifugalne sile na čestice, koja u dodiru sa
spoljnim zidom ureñaja gube kinetičku energiju i pod dejstvom sile teže
kreću se prema sabirniku. Nedostatak ciklona je ne mogućnost izdvajanja
čestica finog praha.
27
05 – Vazduh
Slika 5.5 Ciklonski izdvajač čestica
28
14
15.
Filteri
Za suvo izdvajanje čestica manje granulacije koriste se filteri. Za izradu
filtera koriste se različiti materijali, Prema poreklu, materijali mogu biti:
• prirodni (pamuk i vuna – maksimalna radna temp. 800C)
• veštački (polimeri, poliestri, tefloni - maksimalna radna temp. 1600C)
• mineralni (staklena vlakna - maksimalna radna temp. 3000C)
• metalni (metalna prediva – više temperature)
Zavisno od načina strujanja gasa od spoljneg ka unutrašnjem delu ili
obrnuto, najčešće se koriste dve vrste filtera, RUKAVNI ili VREĆASTI.
Vrećasti filteri zaprljane čestice zadržavaju sa spoljne strane filtracione
05 – Vazduh
tkanine.
Ovim ureñajima se izdvajaju čestice < 0,5mm sa stepenom izdvajanja do
99,9%.
29
05 – Vazduh
30
15
16.
Prednosti ovih ureñajasu:
• visok stepen izdvajanja
• relativno jednostavna konstrukcija
• promena opterećenja u gasu neznatno utiče na stepen izdvajanja
• izdvajanje je nezavisno od gasa i praha
Nedostaci:
• nemogućnost korišćenja na visokim temperaturama
• osetljivost filterskih materijala na vlagu
05 – Vazduh
• česte promene – kratak vek trajanja
• značajni troškovi održavanja
31
Elektrofilteri
Izdvajaju čestice svih prečnika i rade na elektrostatičkom principu. Koriste
se za gasove do 4500C.
Električno prečišćavanje se bazira na jonizaciji gasa, pri čemu joni gasa
formirani oko korone (pri visokom naponu) pod uticajem električnog polja
se kreću prema taložnoj elektrodi (uzemljenoj). Čvrste čestice se talože na
taložnim elektrodama odakle se sakupljaju otresanjem ili pranjem.
Čestice gasa pri prolasku u prostor izmeñu koronarne elektrode i taložne,
naelektrišu se usled čega skreću prema elektrodama, na kojoj se talože.
Radna ili aktivna zona elektrofiltera je deo u kome se stvara električno
05 – Vazduh
polje.
Prema pravcu strujanja zaprljanog gasa elektrofilteri mogu biti horizontalni
(najčešće pločasti) i vertiklani (sa cevnim i pločastim taložnim
elektrodama).
32
16
17.
05 – Vazduh
33
Shodno načinu izdvajnja nataloženih čestica, elektrofilteri se dela na SUVE
i VLAŽNE. Kod suvih se prah otklanja otresanjem, a kod vlažnih ispiranjem
sa vodom. Vlažno izdvajanje može biti periodično i kontinulano. Periodično
se odvajaju materijali koji nisu skloni cementiranju.
Stepen izdvajnja čestica u elektrofilteru se može izračunati preko izraza
Dojča-Andersona:
ω ⋅A
-
η = 1- e Q
Gde su:
η – frakcioni stepen izdvajnja čestica [m/s]
05 – Vazduh
A – ukupna površina prijema čestica [m2]
ω – brzina skretanja čestica [m/s]
Q – zapreminski protok gasa kroz elektrostatički odvajač [m3/s]
34
17
18.
Na stepen izdvajanjau elektrofilteru utiču: brzina gasa u aktivnom
preseku, električni paramteri, koncetracija čestica, specifična električna
otpornost praha, svojstvo gasa ...
Mokri elektrofilteri imaju veći stepen izdvajanja od suvih. Nedostaci su im
naknadna prerada otpadne vode i mulja, mogućnost korozije i zagañenje
vodotokova.
Prednosti elektrofiltera su:
• pogodnost za velike zapreminske protoke
• mali pad pritiska i temperature u ureñaju
• efikasno izdvajanje čestica ispod 0,1 µm
• koristi se za širok temperaturni opseg i ulaznih koncetracija gasa
05 – Vazduh
• relativno niski troškovi radne eksploatacije
Nedostaci:
• veliki investicioni troškovi
• neprimenjivost na eksplozivne gasove i prah
• zahtevaju veliki prostor.
35
5.6.2 Vlažni postupci
Pri ovim postupcima čvrste čestice se vezuju za tečnost. Postupak
izdvajanja čvrstih čestica ali i gasovitih komponenti iz gasova može se
ostvariti na više načina:
• tečnosti se raspršuju u radnom prosotru ureñaja u obliku sitnih kapi
koje inteziviraju površinu dodira izmeñu tečnoti, gasa i praha;
• gas se vadi u obliku mehurova kroz sloj tečnosti;
• usmeravanjem struje gasa sa prahom na tanke slojeve tečnosti koji
se raspršuju vezujući gasovite ili čvrste čestice.
Ureñaji za tzv. pranje gasova mogu se tipizirati na:
05 – Vazduh
• venturi raspršivače – skruberi
• vrtložne izdvajivače
• izdvajivače sa raspršivanjem tečnosti
• izdvajivače sa podovima
36
18
19.
05 – Vazduh
37
Stepen izdvajnja čvrstih čestica po Samrou:
b
-a⋅ Wk
η = 1- e
Gde su:
η – stepen izdvajnja čestica [m/s]
Wk – energija uneta gasom i tešnošću u izdvajač, kontaktna energija gasa
koji se prečišćava [kWh/(100m3 gasa)]
05 – Vazduh
a, b – konstante koje zavise od vrste, veličine praha i tipa izdvajača
38
19
20.
05 – Vazduh
39
Prednosti vlažnih izdvajivača:
• mali troškovi održavanja
• jednostavna konstrukcija
• zahtevaju malo prostora
• visoka radna sigurnost
• pogodni su za prečišćavanje vlažnih gasova
• pogodni za izdvajanje komponenti u tečnoj, čvrstoj i gasovitoj fazi
• prečišćavaju zapaljive mešavine gasa i praha
Nedostaci:
05 – Vazduh
• visoki eksploatacioni troškovi
• zahteva dopunsko prečišćavanje voda odnosno taloga
• opasnost od korozije i smrzavanja
• mogućnost stvrdnjavanja nekih prahova u kontaktu sa vodom
40
20
21.
5.6.3 Izdvajanje gasovitihzagañujućih komponenti
Adsorpcija, apsorpcija, kondezacija i oksidacija su osnovni postupci za
izdvajanje gasovitih zagañujućih komponenti iz gasova.
Apsorpcija je proces pri kojem se komponenta gasa fizički razdvaja od
nosećeg gasnog toka i hemijski vezuje za tečnu fazu. Od rastvorljivosti
gasa u tečnosti i njenog parcijalnog pritiska u gasovitoj fazi zavisi efekat
procesa apsorcije. Apsorbcioni efekat opada sa porastom temperature.
Hemosorpcija je apsorbcioni proces pri kome gasovita komponenta gradi
hemijsko jedinjenje sa tečnom fazom. Postupci apsorbcije zavisno od
apsorpcionog fluida se dele na apsorpciju sa vodom i teže ispraljivom
tečnošću.
05 – Vazduh
Adsorpcija je proces vezivanja zagañujuće gasovite komponente za
porozne čvrste materijale. Ovaj proces se najčešće koristi za uklanjanje
mirisa. Najčešće korišćeni materijali za adsorpciju su aktivni ugalj,
aluminijum trioksid (Al2O3) ...
41
Kondezacija je proces prečišćavanja gasova gde se zagañujuća
komponenta prevodi u tečno stanje snižavanjem temperature ili
povećanjme pritiska pri istoj temperaturi.
Oksidacija je postupak pri kome se sagorljive gasovite komponente u
kontaktu sa kiseonikom pri povišenoj temperaturi transformišu u CO2 i
H2O. Zavisno od toplotne moći i vrste otpadnog gasa sagorevanje može se
dovijati sa ili bez dodatnog goriva. Razlikuju se termička i katalitička
oksidacija. Pri manjim protocima otpadnih gasova prednost se daje
termičkom sagorevanju (oksidaciji), prednost je u jednostavnoj
konstrukciji. Kod gasova sa manjom kaloričnom moći i većim protocima
katalitička oksidacija (sagorevanje) ima ekonomsku prednost.
05 – Vazduh
42
21
22.
5.7 Kvalitet vazduhau zatvorenom prostoru
Izlaganje ljudi zagañenjima u zatvorenom prostoru znatno je veće od
uobičajenih očekivanja.
Na slici je dat prikaz procentualnog udela provedenog vremena u
zatvorenom prostoru.
05 – Vazduh
43
Analiza količine emisije zagañujućih komponenti iz termoelektrana u SAD i
duvanskog dima u odnosu na njihov uticaj na ljudsko zdravlje prema
stepenu izloženosti štetnom dejstvu emitovanih zagañenja dat je na
sledećoj slici.
05 – Vazduh
44
22
23.
U ambijetalnim uslovimadomaćinstva niz aktivnosti produkuju različite
nivoe ugljen monoksida, azotdioksida, ugljovodonika itd. (grejanje
sagorevanjem, kuvanje, zagrevanje vode, hlañenje).
Dim cigarete emituje ugljen monoksid, benzen, eldehide, čestice i oko 4000
hemikalija.
Radon
To je radiokativan gas koji iz zemlje dospeva u zatvoren prostor. Radon je
jedan od najvećih zagañivača u zatvorenom životnom i radnom prostoru.
Radon je radioaktivan i kancerogen gas. Drugi je po značaju uzročnika
pojave raka pluća. Nastaje u pukotinama mineralnih stena u zemljištu i
putujući na gore dospeva kroz pod u stambene prostore.
05 – Vazduh
Radon emituju i neki prirodni grañevinski materijali, podzemne vode koje
pri aeraciji (tuširanju) oslobañaju radon.
Pri izgradnji stambenih ili poslovnih objekata obavezno se mora ispitati
nivo emitovanja radona iz zemljišta i sprovesti mere zaštite (izolacija,
ventilacija prostorija ...)
45
Duvanski dim
sa oko 4000 hemikalija koje sadrži u sebi jedan je od osnovnih uzročnika
karcinoma grla. Pored aktivnih pušača pogubnom dejstvu polutanata iz
duvanskog dima imaju i sekundarni pušači (nepušači koji borave u istoj
prostoriji).
Azbest
Nekada široko korišćen grañevinski materijal (termoizolacija – kamini,
pećnice ,fenovi ...). Posle dužeg vremenskog perioda, usled oštećenja
mikroskopska vlakna disperguju u zatvoreni prostorni ambijent. Veliki
izazivač kancera disajnih organa.
05 – Vazduh
Biološki zagañivači
Gljivice, bakterije i drugi mikrorganizmi jako su prisutni u domaćinstvu.
46
23
24.
Model kvaliteta vazduhau zatvorenom prostoru
Primena modela kutije pri analizi zakona o održanju mase može se i ovde
primeniti. Zgrade bi se tretirale, ukoliko je neophodno, kao skup boksova
od kojih bi se svaki karakterisao posebnim nivoima zagañujućih
komponenti.
Uprošćeni model posmatranja objekta dat je na slici.
05 – Vazduh
47
Veliki je broj zagañenja koji se mogu naći u zatvorenom prostoru. Pored
zagañenja koja iz spoljnjeg ambijenta dospevaju u zatvoreni prostor, njima
se dodaju i zagañenja nastala u zatvorenom prostoru. Ova zagañenja
mogu odstraniti iz zatvorenog prostora infiltracijom ili ventilacijom.
Uprošćeni model neobuhvata mehaničku filtraciju (sistem za prečišćavanje
vazduha u kome se odstranjuje načistoća i prečišćeni vazduh bi se vratio u
posmatrani prostor), tako da maseni bilans u mešovitim uslovima može da
se predstavi u sledećem obliku:
kolicina dospelog nivo zagadjenja nivo zagadjenja nivo razgradnje
vazduha u boks = dospelog u boks − koje napusta boks − u boksu
05 – Vazduh
dC
V = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V
dt
48
24
25.
dC
V = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V
dt
V – zapremina vazduha dospelog u zgradu (m3/promena vazduha)
I – promena vazduha (broj promena vazduha na čas)
S – nivo emisije (mg/h)
C – koncetracija u zatvorenom prostoru (mg/m3)
Ca – koncetracija u spoljnom ambijentu (mg/m3)
K – nivo dezintegracije reaktivnosti zagañivača (1/h)
05 – Vazduh
Jedan od jednostavnijih puteva utvrñivanja trajnog zagañenja je
pretpostavka da dC/dt=0 iz čega sledi:
49
S
V + Ca ⋅ I
C (∞ ) =
I +K
Dok opšti izraz ima sledeći oblik:
S
V + Ca ⋅ I
C (t ) = [ ]
⋅ 1 − e − (I + K )⋅t + C (0 ) ⋅ e − (I + K )⋅t
I +K
05 – Vazduh
Gde je C(0) početna koncetracija u objektu
50
25
26.
Neki od zagañivačakoje bismo želeli modelirati, kao što su CO i NO mogu
se u nekim uslovima tretirati kao konzervativni iz čega sledi da
dezintegracioni nivo u toku vremena nepostoji ili je vrlo mali iz čega sledi
da je K=0.
Izraz sa prethodne strane se može uprostiti ukoliko se u osnovnim
uslovima pretpostavi da nema zagañenja u spoljnom ambijentu (Ca=0), da
nema početnog zagañenja u objektu C(0)=0 i da je zagañivač nepromenljiv
– konzervativan (K=0). Pod navedenim uslovima:
S
C (t ) = [
⋅ 1− e
− I ⋅t
]
I ⋅V
05 – Vazduh
51
5.8 Strategija zaštite vazduha
Na lokalnom nivou štetnosti uticaja zavisi od: sposobnosti
samoprečišćavanja prirode, karakteristike sirovina (goriva), korišćene
tehnologije, lokalnih propisa i normi.
Neke od metoda za smanjenje zagañenja okruženja od sumpornih i azotnih
jedinjena su:
1. Preventivne metode:
• odsumporavanje goriva pre sagorevanja,
• odsumporavanje dodavanjem aditiva pri procesu sagorevanja,
• odsumporavanje produakta sagorevanja,
05 – Vazduh
• oplemenjivanje goriva (ugljeva),
• gasifikaciji ugljeva,
• nove metode sagorevanja.
52
26
27.
2. Mere samoprečišćavanja:
• izbor lokacije postrojenja i izbor veličina dimnjaka,
• razblaživanje gasovitih zagañivača vazduhom,
• centralizovano snabdevanje toplotom,
• korišćenje goriva sa manjim sadržajem sumpora (gasovitih) u
ugroženom području.
3. Kurativne metode:
• gajenje otpornijih biljnih kultura,
• zaštita zakiseljavanja jezera povećanjem sadržaja krečnjaka i
05 – Vazduh
gajenjem otpornijh vrsta riba
• češća i periodična zaštita materijalnih dobara.
53
Zaštita vazduha i nivo zagañenja definišu se na osnovu rezultata analize
rizika a u skladu sa Republičkim pravilnikom o analizi uticaja.
Izvore emisije zagañujuće komponente teško je svesti na nulu a
investicioni troškovi eksponencijalno rastu iznad odgovarajućeg stepena
postignute sigurnosti.
Komparativna studija rizika treba da da odgovor na ovo pitanje uzimajući u
obzir i zdravlje ljudi, elemente eko sistema, ekonomske sposobnosti
investitora i moguće tipove rizika.
Razvoj na projektu ima cilj da ispoštuje granične vrednosti emisije koje su
kompromis izmeñu zahteva za smanjenje štetnih efekata i zahteva za
obavljanje delatnosti sa što nižim troškovima.
05 – Vazduh
Na sledećoj slici da je prikaz komparativne analize u strategiji zaštite
vazduha!
54
27
28.
05 – Vazduh
55
Emisiona vrednost zagañujućih komponenti zakonski definisanih usled
novih potreba, tehnologije i radnih uslova trpe vremensake promene. Za
energetska postrojenja neki emisioni kriterijumi su:
Emisija čvrstih čestica u dimnim gasovima (pri 1,013*105 Pa i 00 C) ne sme
prekoračiti zavisno od snage energetskog postrojenja:
• 50 mg/m3 za toplotne snage ≥ 5 µW
• 150 mg/m3 za toplotne snage < 5 µW
Emisija CO ne sme prekoračiti vrednost 0,25 mg/m3 za postrojenje
toplotnog kapaciteta < 2,5 µW.
Dopuštena emisija organiskih jedinjenja < 50 mg/m3
05 – Vazduh
Emisija SO2 i SO3 ne smeju kod sagorevanja fluidiziranom sloju prekoračiti
vrednost od 0,4 mg/m3.
56
28
29.
5.9 Zakonska regulativa
Sve veći broj zakonskih konvencija imaju za cilj da smanje emisiju
zagañujućih komponenti u vazduhu s obzirom na izrazitu tendenciju
povećanja emisije zagañujućih komponenti u atmosferi.
Svaki tehnološki proces kao i energetski procesi moraju imati tehničko
tehnološke mere za smanjenje emisije zagañenja u atmosferu. Svaka
dodatna tehnička sredstva poskupljuju proizvodne cikluse koji generišu
zagañivače ali sa druge strane javlja se imperativna potreba za
smanjenjem lokalnog i regionalnog zagañenja kao i izraženih globalnih
promena kao što su “efekat staklene bašete” i “kisele kiše”.
Preporuke OECD-a iz 1985. godine u oblasti emisije zagañujućih
05 – Vazduh
komponenti sadrže: smanjenje emisje na izvoru uz korišćenje najboljih
raspoloživih ekonomičnih tehnologija, razvoj i podsticaj tehnologija za
smanjenje emisije, smanjenje zagañenosti vazduha u nacionalnim
okvirima, uključujući i prekoračenje zagañenja, smanjenje emisije iz
stacionarnih i pokretnih izvora.
57
Kvalitet vazduha i definisane norme zavise od niza faktora. Raspoloživi
tehnološki nivo, društveni sistem vrednosti u zakonodavnoj zajednici i
uslovi koji vladaju u ekosistemu (sposobnost samoprečišćavanja).
U regulisanju zaštite vazduha u EU spadaju mere zaštite koje se tiču svih
slojeva atmosfere uključujući i stratosferu, odnosno ozonski omotač.
U EU kada je reč o zaštiti vazduhu čine se napori da se ujednače
zakonodavstva država članica (npr. o izduvnim gasovima), a sa druge
strane da se zakonodavstvo EU prilagodi obavezama preuzetim na
meñunarodnom planu (npr. zaključcima Bečke konvencije o zaštiti
ozonskog omotača i Montrealskog protokola o supstancama koje oštećuju
05 – Vazduh
taj omotač).
U Srbiji su meñunarodne obaveze uključuju u nacionalno zakonodavstvo
kroz rad meterološke službe uspostavljene je mreža stanica za praćenje
zagañujućih materija putem atmosfere, koja je uključena u mrežu EU.
58
29