ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ
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.
ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Απορρόφηση από τα συστατικά της ατμόσφαιρα της ηλιακής ακτινοβολίας και της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης 3
Υψόμετρο, km -100-80 -60-40 -20 0 100 80 60 40 20 Θερμοκρασία, o C log P h = Mgh x 105 2.303 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) 0-6 -5-4 -3-2 -1 0 log P h 4
ppm CO2 345 340 1985 350 345 340 335 330 325 320 315 1990 1960 1970 1980 1990 έτος χρονική μεταβολή της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα 5
Διείσδυση ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας 6
Παγίδευση ρύπων στην ατμόσφαιρα θερμότερος αέρας ψυχρότερος αέρας 7
Χρονική εξέλιξη αερίων θερμοκηπίου Αέριο Συγκέντρωση (ppm) 1750-1800 1 1991 Ετήσιος ρυθμός αύξησης % Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα έτη Δυναμικό Πλανητικής Θέρμανσης (GWP) GWP mol GWPk g CO 2 280 355 0.50 120 1 1 CH 4 0.8 1.74 0.75 10 21 58 N 2 O 0.288 0.311 0.25 150 206 206 O 3 0.005-0.015 0.030-0.050 0.50 2 0.1 2000 1800 CFC11 0 2.8 x 10-4 4.4 60 12400 3.970 CFC12 0 4.8 x 10-4 4.4 120 15800 5750 1 Αρχή πρώτης βιομηχανικής επανάστασης 2 Ο ετήσιος ρυθμός αύξησης του τροποσφαιρικού όζοντος στο Βόρειο Ημισφαίριο ανέρχεται σε 1.5% 8
θερμοκρασία o C CO 2 ppm 4 2 CO 2 ppm θερμοκρασία 300 280 0-2 -4-6 -8-10 260 240 220 200 180 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 έτος (σε χιλιάδες χρόνια) 9
350 350 340 340 330 330 CO 2 ppm 320 310 300 320 310 300 CO 2 ppm 290 290 280 280 270 1700 1700 1800 1850 1900 1950 2000 270 έτος μ.χ. 10
CH 4 ppm 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 έτος 11
320 Ν 2 Ο ppb 300 280 260 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 έτος μ.χ. 12
Ο κύκλος του άνθρακα στον πλανήτη Ατμόσφαιρα 720 90 5 60 60 120 193 Βιόμαζα 550 Εδαφος 1300-1400 Ωκεανοί 38000 Ιζήματα και ορυκτά καύσιμα 5000-10000 13
Μεταβολή CO2 κατά την διάρκεια του έτους Απόκλιση συγκέντρωσης CO από τη μέση τιμή 2 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4 I Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ I Φ ΜL Μ Α BH SP Μ Ι Ι Mήνας 14
NO 6% CFC 14% Αλλα 13% CO 2 49% Συμμετοχή αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου CH 4 18% 15
ΑΕΡΙΟ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ CO 2 ανά mol ανά kg CO 2 1 1 CH 4 25 70 N 2 O 200 200? O 3 2.000 1.800 CFC CFC-11:16.000 CFC-12:20.000 5.000 7.000 16
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 & 10-100 ppb 0,1 ppm: parts per million, μέρη στο εκατομμύριο ppb: parts per billion, μέρη στο δισεκατομμύριο ppt: parts per trillion, μέρη στο τρισεκατομμύριο 165 120 150 17
ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ 18
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 2+ 2-3 Ca + CO CaCO3 κατακρατείται δεσμευμένο οξυγόνο στα ιζήματα Ανταλλαγή Οξυγόνου μεταξύ ατμόσφαιρας λιθόσφαιρας υδρόσφαιρας - βιόσφαιρας 19
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ UV Σχετική απορρόφηση Απορρόφηση υπεριώδους ακτινοβολίας από τα μόρια του όζοντος της στρατόσφαιρας 250 300 Μήκος κύματος nm 20
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
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
420 CFC's pptv 380 340 300 260 200 CFC-12 CFC-11 160 1978 79 80 81 82 83 84 85 86 1987 έτος 23
1.0 όζον 2.50 1.25 όζον μονοξείδιο του χλωρίου 0.5 μονοξείδιο του χλωρίου 0.25 63 S Γεωγραφικό πλάτος 0.0 72 S 24
ΟΞΙΝΗ ΒΡΟΧΗ 25
26
27
28
ΟΞΙΝΗ ΒΡΟΧΗ 29
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.