Εισαγωγή Ατµοσφαιρική ρύπανση Επεισόδια ατµοσφαιρικής ρύπανσης. Στοιχεία πηγής Ο ατµοσφαιρικός κύκλος διασποράς Τεχνικοί παράγοντες

Transcript

1 Εισαγωγή Ατµοσφαιρική ρύπανση Επεισόδια ατµοσφαιρικής ρύπανσης Ποιότητα Αέρα - ιαχείριση Ποιότητας Αέρα Γενικές έννοιες ατµοσφαιρικής διασποράς Στοιχεία πηγής Ο ατµοσφαιρικός κύκλος διασποράς Τεχνικοί παράγοντες

2 Ατµόσφαιρα: Στρώµα αερίων που περιβάλλει τη γη και συγκρατείται λόγω της βαρυτικής έλξης Πολύπλοκο δυναµικό σύστηµα που απ αυτό εξαρτάται η ζωή στον πλανήτη Μη σαφή όρια µεταξύ ατµόσφαιρας και διαστήµατος 50% της ατµοσφαιρικής µάζας κάτω από τα 5.6 km. 90% της ατµοσφαιρικής µάζας κάτω από τα 16 km % της ατµοσφαιρικής µάζας κάτω από τα 100 km

3 Σύσταση της ατµόσφαιρας Η βασική σύσταση της ατµόσφαιρας δεν άλλαξε τις τελευταίες µερικές εκατοντάδες εκατοµµυρίων ετών αλλά Η ανθρώπινη υγεία και ευεξία, η ευστάθεια του κλίµατος, το φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον, όλα αποδεικνύονται πολύ ευαίσθητα σε αλλαγές αερίων των οποίων η συγκέντρωση στην ατµόσφαιρα δεν υπερβαίνει το 0.04%.

4 Ατµοσφαιρική Ρύπανση Κάθε ατµοσφαιρική κατάσταση στην οποία κάποιες ουσίες εµφανίζουν συγκεντρώσεις αρκετά µεγαλύτερες από τα κανονικά περιβαλλοντικά επίπεδα µε αποτέλεσµα να δηµιουργηθούν σηµαντικές αρνητικές επιπτώσεις στους ανθρώπους, στα ζώα, στη βλάστηση ή στα υλικά. Επιπτώσεις: Βραχυχρόνιες ή Μακροχρόνιες Φυσικές Ανθρωπογενείς ουσίες Αέρια Υδροσταγονίδια Στερεά Σωµατίδια Αφοµοίωση ρύπων: ιασπορά, αποικοδόµηση, ανακύκλωση ή αποθήκευση υπό αβλαβή µορφή!! Ρυθµός µεταβολής σύστασης της ατµόσφαιρας µεγαλύτερος από τον ρυθµό αφοµοίωσης

5 Η ρύπανση δεν είναι «προνόµιο» της εποχής µας Πριν το 1200 µ.χ. υσάρεστες οσµές που παρήγαγαν ζώα, φυτά κι ανθρώπινα απορρίµµατα Καύσεις, εξόρυξηχαλκού & χρυσού, ψήσιµοπηλού Σίδηρος, επεξεργασµένοδέρµα Λονδίνο: Θέρµανση του ασβεστόλιθου για την παραγωγή ενεργού ασβέστη. Ανάµειξη ασβέστη µε νερό για την παραγωγή τσιµέντου Απελευθέρωσηστηνατµόσφαιραοργανικώναερίων, σωµατιδίων, NO x και CO : Αρχή χρήσης ως πηγή καύσης στους κλιβάνους ορυκτού άνθρακα (sea-coal.) Απελευθέρωση: SO 2, NΟx, CO 2, αιθάληςκαισωµατιδίων ος αιώνας: Εφεύρεση της ατµοµηχανής Καύση κάρβουνου για την παραγωγή µηχανικής ενέργειας, Απόδοση: 1% Χρήση σε υπαίθριες δραστηριότητες: Άντληση του νερού από τα ανθρακωρυχεία και για τηνκίνησητωννερόµυλων. Μη σοβαρά προβλήµατα στην αστική ρύπανση

6 Η ρύπανση δεν είναι «προνόµιο» της εποχής µας οςαιώνας: Τροποποιήσειςστηνατµοµηχανή. Απόδοση: 5% Επέκτασηχρήσηςσεαστικέςδραστηριότητες: παραγωγήχαρτιού, σιδήρου, αλευριού, χάλυβα, στααποστακτήρια, στακανάλια, σταµηχανοστάσια ύδρευσης, καιστιςατµάµαξες. Σοβαρά προβλήµατα στην αστική ρύπανση Βιοµηχανική Επανάσταση (Μεγάλη Βρετανία, ) Αγροτική οικονοµιά, βιοτεχνία Ò Βιοµηχανία, µαζική παραγωγή από µηχανές Χρήσηάνθρακα: ατµοµηχανή, κλίβανοι, λέβητες, χηµικέςκαύσειςστα εργοστάσια Ατµοσφαιρική ρύπανση: 4 ως 7 φορές περισσότερους θανάτους από ότι παγκοσµίως Επέκταση Βιοµηχανικής Επανάστασης και σε άλλες χώρες Ανάπτυξη βιοµηχανίας µε καύσιµη ύλη τον άνθρακα : Αύξηση καύσης άνθρακα 100 φορές παγκοσµίως.

7 Η ρύπανση δεν είναι «προνόµιο» της εποχής µας «Μόλις έφυγα µακριά από τον πνιγερό αέρα της Ρώµηςκαιαπότηβρωµιάτωνκαπνοδόχωνπου κάπνιζαν, διαχέοντας ολόγυρα θανατηφόρα αέρια και αιθάλη, ένιωσα να αλλάζει η διάθεσή µου», Σενέκας, 61 µ.χ.

8 ΆποψητουΤάµεση, όπωςτονζωγράφισεομονέκατάτηδιάρκειαµιαςαπότιςεπισκέψειςτου στο Βικτοριανό Λονδίνο, στα τέλη του 19ου αιώνα. Το Λονδίνο µετά τη βιοµηχανική επανάσταση βίωνε ένα ασυνήθιστα µεγάλο αριθµό οµιχλών.

9 Χαρακτική η οποία εµφανίζει ένα χυτήριο στη βιοµηχανική περιοχή Saar της Γερµανίας (1876).

10 Νέα Υόρκη, αρχές του εικοστού αιώνα

11 20 θάνατοικαι 6,000 ασθένειεςσεσύνολοπληθυσµού 14,000 κατοίκων Donora, 29Οκτωβρίου 1948, 2 µµτ.ω.

12 Λονδίνο, εκέµβριος ,000 «πλεονάζοντες»θάνατοι Σηµαντική επίδραση Επιστήµη ηµόσια αφύπνιση Κυβερνητικές ρυθµίσεις. 1956: Πρώτος νόµος για την ποιότητα του αέρα Συγκεντρώσεις SO 2, καπνού και ηµερήσιοι θάνατοι στο Λονδίνο το πρώτο 15ήµερο του εκεµβρίου 1952

13 Ρύπανση: Τεράστιες επιπτώσεις στην υγεία Π.Ο.Υ : θάνατοι/έτος εσωτερική ρύπανση (Παγκόσµιος Οργανισµός Υγείας, 2004) Σχεδόν οι µισοί θάνατοι αφορούν παιδιά ηλικίας κάτω των 5 ετών λόγω πνευµονίας εξωτερική ρύπανση (Παγκόσµιος Οργανισµός Υγείας, 2008) ~ θάνατοι/έτος στην Ευρώπη θάνατοι/έτος στις υπό ανάπτυξη χώρες 4-8% των πρώιµων θανάτων προκαλούνται από τα αιωρούµενα σωµατίδια ~1 στους 3 θανάτους παιδιών οφείλεται στην περιβαλλοντική ρύπανση

14 Η συντόµευση της ζωής σε µήνες λόγω των αερολυµάτων ΡΜ2.5 στην Ευρώπη.

15 Disability-Adjusted Life Year (DALY) Ένα DALY µ ορεί να θεωρηθεί ως ένα χαµένο έτος «υγιούς» ζωής

16 Θάνατοι/1000 κατοίκους λόγω εξωτερικής ρύπανσης

17 Ρύ ανση: Τεράστιες οικονοµικές ε ι τώσεις Ετήσιο κόστος α ό αιωρούµενα σωµατίδια στην Ευρώ η: ~

18 Ρύπανση: Παγκόσµιο Πρόβληµα Αίτια Αύξηση του παγκόσµιου πληθυσµού Συγκέντρωση του πληθυσµού στις πόλεις Αύξηση της ενεργειακής κατανάλωσης ανά κάτοικο Πηγές ατµοσφαιρ µοσφαιρικήςικής ρύπανσης Μέσα µεταφοράς ~50% Βιοµηχανιών ~20% ιεργασίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ~15% Οικιακή θέρµανση ~10% Ανεπιθύµητες καύσεις ~5% Σηµαντικήπαράµετρος! Χρόνος παραµονής ρύπων στην ατµόσφαιρα Καθορίζει την απόσταση που θα µεταφερθούν οι ρύποι τόσο οριζόντια όσο και κατακόρυφα Συσσώρευσηρύπων

19 Βιοµηχανία: Υπεύθυνη για το 60% της ρύπανσης των επιφανειακών υδάτων 80% της εκποµπής σκόνης 85% των εκποµπών διοξειδίου του θείου (SO 2 ) 45% των εκποµπών οξειδίων του αζώτου (NO x ) 50% των στερεών αποβλήτων 25% των κατοίκων της γης ζει στις ανεπτυγµένες χώρες 40% ζει στις πόλεις και παράγει το 75% των παγκόσµιων αποβλήτων ηλ. το 10% των κατοίκων της γης παράγει το 75% των παγκόσµιων αποβλήτων

20 Ε εισόδια Ατµοσφαιρικής Ρύ ανσης Υψηλές συγκεντρώσεις ρύ ων Εκ οµ ές ρύ ων + Ύ αρξη συγκεκριµένων µετεωρολογικών καταστάσεων Ε εισόδια ατµοσφαιρικής ρύ ανσης ηµιουργία «νέφους» Γενικοίτύ οιε εισοδίωνκατάτον20 ο αιώνα: Αιθαλοµίχλη (SMOG = SMOke + fog) Φωτοχηµική Αιθαλοµίχλη (photochemical smog)

21 Αιθαλοµίχλη Τύπος του Λονδίνου: Πολύ συχνό φαινόµενο στα τέλη του 19ου αιώνα Ύπαρξη νέφους και σε άλλες πόλεις της Μεγάλης Βρετανίας Προέλευση: Στάσιµες πηγές (κυρίως βιοµηχανίες) Μηχανισµός: Καύση άνθρακα για την παραγωγή ενέργειας & άλλων ακατέργαστων υλών για την παραγωγή χηµικών προϊόντων µε την παρουσία υψηλής σχετικής υγρασίας (οµίχλης) ή/και θερµοκρασιακής αναστροφής. Ύπαρξησυνήθωςτουςχειµερινούςµήνες. Βασικά συστατικά: Οξείδια του θείου και αιωρούµενα σωµατίδια

22 Αριστερά: Ηµέρα χωρίς επεισόδιο ρύπανσης, εξιά: Ηµέρα µε αιθαλοµίχλη Πεκίνο, Αύγουστος 2005, 07:00-08:00 πµ, Photos taken by Bobak Ha'Eri

23 Φωτοχηµική αιθαλοµίχλη Απαιτείταιηλιοφάνεια, Los Angeles Προέλευση: Κυρίως εκποµπές από τροχοφόρα Μηχανισµός: Εκποµπές µονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου και υδρογονανθράκων τα οποία µε την επίδραση του ηλιακού φωτός αντιδρούν µεταξύ τους και σχηµατίζουν δευτερογενείς ρύπους. Πιο συχνή τους καλοκαιρινούς µήνες Φωτοχηµική Αιθαλοµίχλη Βασικά συστατικά: ΝΟ 2 -O 3

24

25 Ατµοσφαιρική ρύπανση Ενεργειακή Ένταση Ποιότητα του Αέρα ιαχείριση Ποιότητας Αέρα είκτες Ποιότητας Αέρα

26 Βιοµηχανική επανάσταση: Ο άνθρωπος απέκτησε τον έλεγχο τεραστίων ποσοτήτων ενέργειας 20 ος αιώνας:ενέργειακαθοριστικήγιατηνποιότηταζωήςτηςανθρώπινηςκοινωνίας Ραγδαία εξέλιξη Ενεργειακό πρόβληµα Ενεργειακή επάρκεια Κόστος ενέργειας Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Πηγή: Investment Analysis & Business Economics-Lecture notes for the course Εργαστήριο Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, ΑΠΘ

27 Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν και Κατανάλωση Ενέργειας (κατά κεφαλήν) Πηγή: Energy Information Administration,

28 Ενεργειακή Ένταση: Ενέργεια που καταναλώνεται για την παραγωγή µιας µονάδας Ακαθάριστου Εγχώριου Προϊόντος Πηγή: Investment Analysis & Business Economics-Lecture notes for the course Εργαστήριο Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, ΑΠΘ

29 Ενεργειακή Ένταση: Κατανάλωση ενέργειας/ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν Ενέργεια που καταναλώνεται για την παραγωγή µιας µονάδας ΑΕΠ Ενεργειακή ένταση για πέντε βιοµηχανικές χώρες και πρόβλεψη για τις υπό ανάπτυξη χώρες

30 Μείωση εκποµπών στην Ευρώπη και στη Βόρεια Αµερική Νοµοθέτηση & Εφαρµογή διεθνών, περιφερειακών, εθνικών και τοπικών κανονισµών για την ποιότητα του αέρα Τεχνολογική πρόοδος Μείωση στην ένταση χρήση ενέργειας, µείωση ρύπων Εκποµπές των κυριότερων ατµοσφαιρικών ρύπων στην Ευρώπη των 27 Πηγή: European Environment Agency

31 Ποσοστό του αστικού πληθυσµού στην Ευρώπη που εκτείθεται σε συγκεντρώσεις αερίων ρύπων µεγαλύτερες από τα όρια που έχουν τεθεί από Ε.Ε. και Π.Ο.Υ.

32 Παραγωγή ενέργειας Ρύπανση Ποιότητα αέρα: Η κατάσταση από άποψη σύστασης του ατµοσφαιρικού αέρα. Χαρακτηρίζεται από τις συγκεντρώσεις των ρυπογόνων ουσιών που περιέχονται στον ατµοσφαιρικό αέρα. Θέσπιση ορίων στις συγκεντρώσεις των ρύπων ώστε να εξαλειφθούν ή να περιορισθούν οι συνέπειές τους στο περιβάλλον. Οι συγκεντρώσεις των ρύπων ρυθµίζονται από τη νοµοθεσία Στρατηγική περιορισµού ατµοσφαιρικής ρύπανσης ιάγνωση περιβαλλοντικών προβληµάτων Προσδιορισµός συνεισφοράς διαφόρων πηγών Εύρεση οικονοµικά ανεκτών & βιώσιµων λύσεων ιαχείριση της ποιότητας του αέρα: Παρακολούθηση των επιπέδων ρύπανσης και έλεγχος των εκποµπών ώστε να εξαλειφθούν ή να περιορισθούν οι συνέπειές τους στο περιβάλλον.

33 Συνιστώσες Ατµοσφαιρικής Ρύπανσης Πηγές εκποµπών ατµοσφαιρικών ρύπων: Ανθρωπογενείς & Φυσικές Έλεγχος πηγής: Συστήµατα, συσκευές, διαδικασίες (αντιρρυπαντικές διατάξεις) για την αποτροπή τµήµατος των ρύπων να καταλήξει στην ατµόσφαιρα Ατµόσφαιρα: ιασπορά, απόθεση, χηµικοίµετασχηµατισµοί Ποιότητα αέρα: Συνολικό αποτέλεσµα των εκποµπών και της επίδρασης των ατµοσφαιρικών διεργασιών σε αυτές Αποδέκτης: Οτιδήποτε δέχεται τις επιπτώσεις της ποιότητας του αέρα Νοµοθετικές ρυθµίσεις: Αποτέλεσµα της αντίδρασης των αποδεκτών στη ρύπανση Αυτόµατος έλεγχος: Έλεγχος που ασκείται στις πηγές όταν υπάρχει υπέρβαση ορίων των ρύπων (δίκτυο παρακολούθησης)

34 Βασικές συνιστώσες της διαχείρισης ποιότητας αέρα σε αστικές περιοχές ΠΑ: Καθορισµός των αποδεκτών ορίων ρύπων και των επιθυµητών επιπέδων ελέγχου των πηγών Απογραφή των ρυπογόνων δραστηριοτήτων και των εκποµπών τους. Είδος, Αριθµός, Θέσηπηγών Είδος και Ποσότητα εκπεµποµένων ρύπων Παρακολούθηση της ποιότητας αέρα. Εκτίµηση επιπέδων ρύπανσης - ιασφάλιση της συµµόρφωσης µε τη νοµοθεσία - Αξιολόγηση των επιλογών ελέγχου - Παροχή στοιχείων για τα µοντέλα Μέθοδος µέτρησης: Θεώρηση αρχικών επενδυτικών δαπανών, κόστος λειτουργίας, αξιοπιστία των συστηµάτων, την ευκολία της λειτουργίας. Τοποθεσία οργάνου: Εξάρτηση από τον σκοπό παρακολούθησης

35 Βασικές συνιστώσες της διαχείρισης ποιότητας αέρα σε αστικές περιοχές Χρήση µοντέλων ποιότητας αέρα Μαθηµατική πρόβλεψη των συγκεντρώσεων Υποκατάστατο των οργάνων µέτρησης Παρακολούθηση ποιότητας αέρα σε ολόκληρη την περιοχή Πρόγνωση συνεισφοράς πιθανής πηγής Εκτίµηση συγκεντρώσεων για διάφορες επιλογές πολιτικής Λήψη και δικαιολόγηση της απόφασης Απογραφή των επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον Περιλαµβάνει την ποσοτικοποίηση των επιπτώσεων µε τις υφιστάµενες συνθήκες και των επιπτώσεων µετά τη λήψη µέτρων για βελτίωση της ποιότητας αέρα.

36 Βασικές συνιστώσες της διαχείρισης ποιότητας αέρα σε αστικές περιοχές Στρατηγικές ελέγχου ιακριτά και ειδικά µέτρα που θα πρέπει να εφαρµοστούν για τη µείωση της ρύπανσης. Τα µέτρα διαφέρουν ανάλογα µε τον τύπο των πηγώνκαιανάλογαµετορύπο. Οικονοµική ανάλυση Περιλαµβάνει το κόστος των επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον και το κόστος των συγκεκριµένων µέτρων µείωσης/ ελέγχου εκποµπών και τα οφέλη από τη λήψη µέτρων. Εγκαθίδρυση - βελτίωση κανονισµών ατµοσφαιρικής ρύπανσης Οι κανονισµοί παρέχουν συγκεκριµένες πληροφορίες για τον τρόπο επίτευξης των µέτρων µείωσης/ελέγχου Υλοποίηση κανονισµών

37 είκτες Αέριας Ποιότητας Αποτύπωση της ποιότητας του αέρα σε µια κλίµακα της οποίας οι τιµές διαβαθµίζονται µεταξύ της πολύ καλής έως την επικίνδυνη ατµόσφαιρα για το γενικό πληθυσµό Αποτίµηση ποιότητας αέρα µιας περιοχής υνατότητα σύγκρισης διαφορετικών γεωγραφικών περιοχών είκτης Αέριας Ποιότητας -ΗΠΑ

38 Common Air Quality Index (CAQI) Κοινός είκτης Αέριας Ποιότητας - Ευρώπη NO 2, O 3, SO 2 : Ωριαίεςτιµές/ µέγιστεςωριαίεςτιµέςσεµg/m 3 CO: Μέση κυλιόµενη τιµή οκταώρου/ µέγιστες ηµερήσιες κυλιόµενες τιµές οκταώρουσεµg/m 3 Τιµή δείκτη µεγαλύτερη από 100 δεν υπολογίζεται. Αναφέρεται ως «>100»

39 Ποσοστό ωρών που ένας ρύπος προσδιορίζει τον τελικό δείκτη

40 Ατµοσφαιρική ιασπορά Μηχανισµοί Ατµοσφαιρικής ιασποράς Παράµετροι Επίδρασης στη ιασπορά Στοιχεία πηγής Ατµοσφαιρικός Κύκλος ιασποράς Τεχνικοί Παράγοντες

41 Γενικές έννοιες ατµοσφαιρικής διασποράς Ατµοσφαιρική ιασπορά: Σειρά φυσικών διεργασιών που µε τη συµβολή των κινήσεων του αέρα έχουν ως αποτέλεσµα τη µεταφορά και την εξάπλωση ουσιών στην ατµόσφαιρα. Αποδέκτης: Κάθε σηµείο στο οποίο οι επιπτώσεις της διασποράς των ρύπων πρέπει να εκτιµηθούν. Μπορεί το σηµείο να είναι στο έδαφος ή ανυψωµένο Θύσανος: Αναγνωρίσιµο ρεύµα αέρα που η σύστασή του διαφέρει από την αντίστοιχη του περιβάλλοντος

42 Μηχανισµοί Ατµοσφαιρικής διασποράς Μοριακή ιάχυση Οριζόντια Μεταφορά Κατακόρυφη Μεταφορά Τυρβώδης ιάχυση

43 Μοριακή ιάχυση: Ο διασκορπισµός µιας ουσίας λόγω της µέσης κίνησης ενός µορίου ή σωµατιδίου ως αποτέλεσµα των συγκρούσεών του µε άλλα µόρια ή σωµατίδια Συµβαίνει όταν υπάρχει διαφορά στη βαθµίδα συγκέντρωσης της ουσίας (ανοµοιογενώς αναµεµειγµένη). Η µέση απόσταση που διανύει ένα µόριο περιορίζεται από τη συχνότητα των συγκρούσεων µε άλλα µόρια. Μη αποτελεσµατικός µηχανισµός µεταφοράς µορίων αέρα λόγω της µεγάλης συχνότητας συγκρούσεων στο οριακό στρώµα π.χ. σε ΚΣ πίεσης και θερµοκρασίας ο αριθµός συγκρούσεωνανέρχεταισε 10 9 /s. Σηµαντικός µηχανισµός στο ιξώδες υπόστρωµα ( ~1cm από την επιφάνεια) και στην τυρβόπαυση (ύψη>100 km ) Μοριακή διάχυση

44 Οριζόντια Μεταφορά Μεταφορά: Μεταφορά ενέργειας, αερίων και σωµατιδίων λόγω οριζόντιας µετακίνησης των µαζών από τον άνεµο. Αποµακρύνει τους ρύπους ως µια απόσταση από την πηγή Αραιώνει τους ρύπους Υπεύθυνη για τη µεγάλη κλίµακας µετακίνηση των ρύπων από τις πηγές σε περιοχές προς τη διεύθυνση του ανέµου Μεγάλες ταχύτητες ανέµου, µεγαλύτερη µείωση στις συγκεντρώσεις των ρύπων Αεροχείµαρροι ~ έως 400 km/h Άνεµοι στην επιφάνεια ~10-20 km/h

45 Κατακόρυφη Μεταφορά: Μεταφορά ενέργειας, αερίων και σωµατιδίων λόγω κατακόρυφης µετακίνησης των µαζών. Εξαναγκασµένη κατακόρυφη µεταφορά Η ανοδική ή καθοδική κίνηση του αέρα προκαλείται από µηχανικές διεργασίες Ελεύθερη κατακόρυφη µεταφορά Ανοδική κίνηση αερίων µαζών λόγω ανοµοιογενούς θέρµανσης του εδάφους από την ηλιακή ακτινοβολία.

46 Εξαναγκασµένη κατακόρυφη µεταφορά µεταφορά: Η ανοδική ή καθοδική κίνηση του αέρα προκαλείται από µηχανικές διεργασίες Παραδείγµατα i. Σύγκλιση (απόκλιση) οριζόντιων επιφανειακών ανέµων που εξαναγκάζουν το αέρα να ανεβεί (κατεβεί) Τυπική κλίµακα ~ km ii. Ορογραφική ανύψωση: Τοπογραφικά εµπόδια Τυπική κλίµακα ~150 km

47 Ελεύθερη κατακόρυφη µεταφορά: Ανοδική κίνηση αερίων µαζών λόγω ανοµοιογενούς θέρµανσης του εδάφους από την ηλιακή ακτινοβολία. Τυπικήκλίµακα ~5 km Θερµή επιφάνεια: Μεταφορά ενέργειας από το έδαφος στα παρακείµενα µόρια του αέρα Αέρας πάνω από το έδαφος: Μικρότερη πυκνότητα, ανοδική κίνηση (θερµική στήλη) Αντικατάσταση αερίων µαζών από γειτονικές που µε τη σειρά τους θερµαίνονται και κινούνται ανοδικά. Εκτόνωση και ψύξη της θερµικής στήλης Συνέχιση διαδικασίας ως το ύψος όπου η θερµοκρασία των µαζών της στήλης προσεγγίζει τη θερµοκρασία του γειτονικού αέρα

48 Κατακόρυφη Μεταφορά Αποµάκρυνση της περίσσειας θερµότητας από την επιφάνεια και τη µεταφορά της ψηλά στην ατµόσφαιρα. Χωρίς το µηχανισµό αυτό, η µέση θερµοκρασία εδάφους θα ήταν 52 C αντί 15 C ηµιουργία νεφών Ανύψωση ρύπων από την επιφάνεια µε συνέπεια να µην είναι σε άµεση επαφή µε τους ζώντες οργανισµούς. Κατά το σχηµατισµό του υετού λαµβάνει χώρα απόπλυση των υδατοδιαλυτών ρύπων. Μεταφορά κάποιων ρύπων σε υψηλά στρώµατα όπου επικρατούν ισχυροί άνεµοι, µε αποτέλεσµα τη διασπορά των ρύπων σε µεγάλες αποστάσεις.

49 Τυρβώδης ιάχυση ιάχυση: Ο διασκορπισµός µιας ουσίας υπό την επίδραση των τυρβώδων στροβίλων Τύρβη: Πολύπλοκη κίνηση που οφείλεται στην ακανόνιστη, σχεδόν τυχαία κίνηση (συνεχόµενες µεταβολές του διανύσµατος της ταχύτητας) του ανέµου που εξελίσσεται και στις τρεις διαστάσεις. Συνδυασµός στροβίλων που δρουν ταυτόχρονα Μείξη και διασκορπισµός ουσιών σε διάφορα υψόµετρα Τύρβη Στρωτή και Τυρβώδης Ροή

50 ηµιουργία τύρβης από οποιοδήποτε µηχανισµό που εισάγει κίνηση σε ένα ρευστό (ακανόνιστες κινήσεις του ανέµου στις τρεις διαστάσεις) Πηγές: Οριζόντια και κατακόρυφη µεταφορά αερίων µαζών Μηχανική τυρβώδης διάχυση Στρόβιλοι µικρής κλίµακας Θερµική τυρβώδης διάχυση Στρόβιλοι µεγάλης κλίµακας

51 Τυρβώδης ιάχυση Αναταράσσει και αναµειγνύει την ατµόσφαιρα και διασκορπίζει τους υδρατµούς, τους ρύπους και άλλες ουσίες σε όλα τα υψόµετρα Πολύ σηµαντική κοντά στην επιφάνεια της γης γιατί είναι συνδυασµός ανοδικών και καθοδικών κινήσεων µε το ανάγλυφο της επιφάνειας Ύπαρξη τυρβώδων στροβίλων µικρών διαστάσεων στη χαµηλότερη ατµόσφαιρα, ενώ στην υψηλότερη όχι Άνεµοι συνήθως σχετικά οµαλοί στα υψηλότερα στρώµατα. Κάποιες φορές η ροή των ανέµων γίνεται τυρβώδης και επιδρά στην αεροπλοΐα.

52 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΣΤΗ ΙΑΣΠΟΡΑ Στοιχεία πηγής: Χαρακτηριστικά Γεωµετρία πηγής Χρονική διάρκεια εκποµπής Τοποθεσία πηγής Ρυθµός εκποµπής Ένταση Ο ατµοσφαιρικός κύκλος διασποράς Ανύψωση θυσάνου Οριζόντια µεταφορά ρύπων από τον µέσο άνεµο Τυρβώδης διάχυση Απόθεση Χηµικοί µετασχηµατισµοί ιαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατµόσφαιρα Τεχνικοί παράγοντες Θερµοχωρητικότητα των εκπεµπόµενων αερίων Κατώρευµα λόγω της αεροδυναµικής της καµινάδας Καθίζηση λόγω βαρύτητας των µεγαλυτέρων σωµατιδίων

53 Στοιχεία πηγής Γνώση των χαρακτηριστικών των πηγών εκποµπής απαραίτητη για τις εκτιµήσεις της διασποράς -Γεωµετρία πηγής Σηµασία για αποστάσεις της ίδιας τάξης µεγέθους ή µικρότερες Σηµειακή Εµβαδική Γραµµική -Χρονική διάρκεια εκποµπής Στιγµιαία: Χρονική περίοδος εκποµπής πολύ µικρή (της τάξης των δευτερολέπτων) Συνεχής: Χρονική περίοδος εκποµπής ίση ή µεγαλύτερη από τον χρόνο που απαιτείται για µεταφορά των ρύπων στον αποδέκτη

54 -Τοποθεσία πηγής Υψόµετρο Περιοχή -Ρυθµός εκποµπής Σηµαντικότερο στοιχείο πηγών εν επιδρά στη διασπορά C=m/t ή C=V/t -Ένταση Στιγµιαία εκποµπή Σηµειακήπηγή Q ip =m ή Q ip = V Γραµµικήπηγή Q il =m/l ή Q il = V /L, L:Μήκοςπηγής Εµβαδικήπηγή Q ia =m/a ή Q ia = V /A, A: Εµβαδόπηγής Συνεχής εκποµπή Σηµειακήπηγή Q ip =C Γραµµικήπηγή Q il =C/L, L:Μήκοςπηγής Εµβαδικήπηγή Q ia =C/A, A: Εµβαδόπηγής

55 Ο ατµοσφαιρικός κύκλος διασποράς Ύψος Αναµείξεως Μεταφορά από τον οριζόντιο άνεµο ιαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατµόσφαιρα Αποµάκρυνση µέσω των νεφών ιάχυση Εκποµπή Χηµικοί µετασχηµατισµοί Ραδιενεργή εξασθένιση Ξηρή απόθεση Απόπλυση Υγρή απόθεση Υδρόσφαιρα

56 Ανύψωση θυσάνου Αέριοι ρύποι: προϊόντα καύσης Τ >Τ e T + ορµή Ανύψωση θυσάνου Ενεργό ύψος καµινάδας H: Το ύψος που ανυψώνεται ο θύσανος H>h, h: ύψοςκαµινάδας Αρχική ανύψωση του θυσάνου: h=hh Εκποµπή h h

57 Οριζόντια µεταφορά ρύπων από τον µέσο άνεµο Σηµαντικότερος µηχανισµός αποµάκρυνσης και αραίωσης των ρύπων ιεύθυνση ανέµου Περιοχή κατεύθυνσης Ταχύτητα του ανέµου Ρυθµός αραίωσης ιεύθυνση του ανέµου: Μεγάλη επίδραση στις εκποµπές από σηµειακές πηγές Μεταβολές της διεύθυνσης του ανέµου: ιασκορπισµός ρύπανσης σε µεγαλύτερη γεωγραφική περιοχή, χαµηλότερες τοπικές συγκεντρώσεις Μεταφορά από τον οριζόντιο άνεµο ιάχυση Εκποµπή

58 Τυρβώδεις στρόβιλοι Κατακόρυφη µεταφορά και διαπλάτυνση του θυσάνου Αραίωση Τυρβώδης διάχυση ως το ύψος ανάµειξης δηλ. συµβαίνει µέσα στο οριακό στρώµα Βαθµός ανατάραξης της ατµόσφαιρας Κλίµακα και ένταση της αραίωσης Συνθήκες ευστάθειας: Τυρβώδεις στρόβιλοι µικρότερης κλίµακας - Αργή κατακόρυφη διάχυση Συνθήκες µεγάλης αστάθειας: Τυρβώδεις στρόβιλοι µεγαλύτερης κλίµακας. Έντονηδιάχυση Ύψος Αναµείξεως Μεταφορά από τον οριζόντιο άνεµο ιάχυση Εκποµπή

59

60 Απόθεση: Μεταφορά των ρύπων από την ατµόσφαιρα στο έδαφος Καθίζηση: Πτώση λόγω βαρύτητας των σχετικά µεγάλων και βαρέων σωµατιδίων. Μικρές αποστάσεις από την πηγή εκποµπής τους. Ξηρή απόθεση: Κατακράτηση ρύπων από την υποκείµενη επιφάνεια όταν έρχονται σε επαφή Υγρή απόθεση: Αποτελεσµατικός µηχανισµός αποµάκρυνσης των ρύπων από την ατµόσφαιρα Χηµικοί µετασχηµατισµοί Ραδιενεργή εξασθένιση ιαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατµόσφαιρα Ξηρή απόθεση Απόπλυση Αποµάκρυνση µέσω των νεφών Υγρή απόθεση Υδρόσφαιρα Απόπλυση: Σάρωση των ατµοσφαιρικών ρύπων από την βροχή ή το χιόνι Βροχόπλυση (χιονόπλυση): Πρόσληψη των ρύπων σε ένα προηγούµενο στάδιο από τα µικρά σταγονίδια του νέφους, τα οποία αργότερα ενώνονται µεταξύ τους φτιάχνοντας σταγόνες βροχής

61 Χηµικοί µετασχηµατισµοί Αντιδράσεις ρύπων είτε µεταξύ τους είτε µε τα συστατικά της καθαρής ατµόσφαιρας. Παραγωγή καινούριων ουσιών Προϊόντα (δευτερογενείς ρύποι ή µη ρύποι) ιαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατµόσφαιρα Απουσία αναταρακτικών κινήσεων Αργοί ρυθµοί διάχυσης και κατακόρυφης µεταφοράς των ρύπων Μηχανισµοί διασποράς ρύπων: Μεγαλύτερη χωρική και χρονική κλίµακα µε αποτέλεσµα τα φαινόµενα να επηρεάζουν ευρύτερες περιοχές της γης. Χηµικοί µετασχηµατισµοί Ραδιενεργή εξασθένιση Υδρόσφαιρα ιαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατµόσφαιρα Ξηρή απόθεση

62 Τεχνικοί παράγοντες Παραδείγµατα τεχνικών παραγόντων Θερµοχωρητικότητα των εκπεµπόµενων αερίων: Επηρεάζει σε µεγάλο βαθµό την ανύψωση του θυσάνου Κατώρευµα λόγω της αεροδυναµικής της καµινάδας: Μπορεί να οδηγήσει σε κάθοδο του κεντρικού άξονα του θυσάνου Καθίζηση λόγω βαρύτητας των µεγαλυτέρων σωµατιδίων