ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ. Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ

Transcript

1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Απορρόφηση από τα συστατικά της ατμόσφαιρα της ηλιακής ακτινοβολίας και της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης 3

4 Υψόμετρο, km Θερμοκρασία, o C log P h = Mgh x RT P h = ατμοσφαιρική πίεση, atm M = μέση μοριακή μάζα του αέρα (28.97 g/mole) g = επιτάγχυνση βαρύτητας (981 cm/s 2 ) h = υψόμετρο, cm R = σταθερά αερίων (8.314 x 10 7 erg/mole/deg) o T = θερμοκρασία, ( Κ) log P h 4

5 ppm CO έτος χρονική μεταβολή της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα 5

6 Διείσδυση ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας 6

7 Παγίδευση ρύπων στην ατμόσφαιρα θερμότερος αέρας ψυχρότερος αέρας 7

8 Χρονική εξέλιξη αερίων θερμοκηπίου Αέριο Συγκέντρωση (ppm) Ετήσιος ρυθμός αύξησης % Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα έτη Δυναμικό Πλανητικής Θέρμανσης (GWP) GWP mol GWPk g CO CH N 2 O O CFC x CFC x Αρχή πρώτης βιομηχανικής επανάστασης 2 Ο ετήσιος ρυθμός αύξησης του τροποσφαιρικού όζοντος στο Βόρειο Ημισφαίριο ανέρχεται σε 1.5% 8

9 θερμοκρασία o C CO 2 ppm 4 2 CO 2 ppm θερμοκρασία έτος (σε χιλιάδες χρόνια) 9

10 CO 2 ppm CO 2 ppm έτος μ.χ. 10

11 CH 4 ppm έτος 11

12 320 Ν 2 Ο ppb έτος μ.χ. 12

13 Ο κύκλος του άνθρακα στον πλανήτη Ατμόσφαιρα Βιόμαζα 550 Εδαφος Ωκεανοί Ιζήματα και ορυκτά καύσιμα

14 Μεταβολή CO2 κατά την διάρκεια του έτους Απόκλιση συγκέντρωσης CO από τη μέση τιμή I Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ I Φ ΜL Μ Α BH SP Μ Ι Ι Mήνας 14

15 NO 6% CFC 14% Αλλα 13% CO 2 49% Συμμετοχή αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου CH 4 18% 15

16 ΑΕΡΙΟ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ CO 2 ανά mol ανά kg CO CH N 2 O ? O CFC CFC-11: CFC-12:

17 ΑΕΡΙΟ ΚΥΡΙΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΥΘΜΟΣ ΕΤΗΣΙΑΣ ΑΥΞΗΣΗΣ (%/ΕΤΟΣ) & ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ (1986) CO 2 - Καύσεις (77%) CH 4 CFC N 2 O - αποψίλωση δασών (23%) - Φυτείες ρυζιού - εντερικές ζυμώσεις - διαρροή φυσικού αερίου - χωματερές Ψυκτικά προωθητικά αέρια, διαλύτες Καύση βιομάζας, λιπάσματα, καύση υγρών καυσίμων ΧΡΟΝΟΣ ΠΑΡΑΜΟΝΗΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ (ΕΤΗ) 0,4% & 353 ppm 40% 5 60% 150 1,0 & 1,72 ppm 10 CFC-11: 5,5 & 280 ppt CFC-12:484 ppt 0,8 ή 0,2 & 310 ppb O 3 Φωτοχημική ρύπανση 0,5 & ppb 0,1 ppm: parts per million, μέρη στο εκατομμύριο ppb: parts per billion, μέρη στο δισεκατομμύριο ppt: parts per trillion, μέρη στο τρισεκατομμύριο

18 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ 18

19 hν Ο 3 + hν O + O 2 Ο + Ο 2+ Μ O + hν Ο + Ο 2 Ο + Μ προστατευτικό στρώμα όζοντος 3 απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία από 220 nm έως 330 nm 2 CO + O 2 CO2 οξυγόνο καταναλωνεται από τα αέρια που παράγονται από τα ηφαίστεια CO 2 CO 2 O 2 O 2 O 2 {CH 2 O}+O 2 CO 2+H 2 O αναπνοή ζώων O 2 CO 2 CO 2 C + O 2 CO2 κατανάλωση οξυγόνου από την καύση ορυκτών καυσίμων Ο 2+ 4 FeO 2 Fe 2O 3 οξείδ ωση αναγωγικών μεταλλικών ενώσεων CO 2+H 2 O + hν {CH 2 O} + O2 φωτοσύνθεση Ca + CO CaCO3 κατακρατείται δεσμευμένο οξυγόνο στα ιζήματα Ανταλλαγή Οξυγόνου μεταξύ ατμόσφαιρας λιθόσφαιρας υδρόσφαιρας - βιόσφαιρας 19

20 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ UV Σχετική απορρόφηση Απορρόφηση υπεριώδους ακτινοβολίας από τα μόρια του όζοντος της στρατόσφαιρας Μήκος κύματος nm 20

21 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΧΛΩΡΟ-ΦΘΟΡΟ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ Το 1974 για πρώτη φορά παρουσιάστηκε η θεωρία σύμφωνα με την οποία τα αλογονωμένα παράγωγα των υδρογονανθράκων θα μπορούσαν να διασπαστούν από το ηλιακό φως στη στρατόσφαιρα, όπως για παράδειγμα το ψυκτικό CFCl 3 : CFCl 3 CFCl 2 + Cl Το χλώριο που προκύπτει δρα ως καταλύτης στην αντίδραση διάσπασης του όζοντος: Ο 3 + Cl ClO + O 2 Η καταστροφή του στρώματος του όζοντος, που δρα ως φίλτρο στην υπεριώδη ακτινοβολία, θα είχε σοβαρές συνέπειες πάνω στη Γη. Τα αποτελέσματα επιστημονικών ερευνών που έγιναν τα χρόνια που ακολούθησαν, επιβεβαίωσαν τη θεωρία αυτή. 21

22 Συμβολισμοί των κυριότερων ψυκτικών και συγγενών ενώσεων Σύμβολο Ψυκτικό Σύμβολο Ψυκτικό R11 Τριχλωροφθορομεθάνιο R170 Αιθάνιο R12 Διχλωροδιφθορομεθάνιο R216 Διχλωροεξαφθοροπροπάνιο R13 Χλωροτριφθορομεθάνιο R290 Προπάνιο R13B1 Βρωμοτριφθορομεθάνιο RC318 Οκταφθοροκυκλοβουτάνιο R14 Τετραφθοράνθρακας R500 Αζεότροπο των R12 και R152a R21 Διχλωροφθορομεθάνιο R502 Αζεότροπο των R12 και R115 R22 Χλωροδιφθορομεθάνιο R503 Αζεότροπο των R23 και R13 R23 Τριφθορομεθάνιο R504 Αζεότροπο των R32 και R115 R40 Μεθυλοχλωρίδιο R600 n-βουτάνιο R50 Μεθάνιο R600a Ισοβουτάνιο R113 Τριχλωροτριφθοροαιθάνιο R717 Αμμωνία R114 Διχλωροτετραφθοροαιθάνιο R744 Διοξείδιο του άνθρακα R115 Χλωροπενταφθοροαιθάνιο R1150 Αιθυλένιο R142b Χλωροδιφθοροαιθάνιο R1270 Προπυλένιο R152a Διφθοροαιθάνιο 22

23 420 CFC's pptv CFC-12 CFC έτος 23

24 1.0 όζον όζον μονοξείδιο του χλωρίου 0.5 μονοξείδιο του χλωρίου S Γεωγραφικό πλάτος S 24

25 ΟΞΙΝΗ ΒΡΟΧΗ 25

26 26

27 27

28 28

29 ΟΞΙΝΗ ΒΡΟΧΗ 29

30 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.