Encyklopedia Klimatologiczna ESPERE. Skrót od angielskich słów:
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
ENCYKLOPEDIA ESPERE - menu główne (rozwiń)
Dział: Klimat Miasta. Poziom zaawansowany.
dział KLIMAT MIASTA: ZAAWANSOWANE - menu (rozwiń)

Co możemy zrobić aby przeciwdziałać kwaśnym deszczom?

Każdy z nas może coś zrobić aby ograniczyć powstawanie kwaśnych deszczy albo pomóc neutralizować ich skutki. Działania te obejmują zarówno porozumienia międzynarodowe, jak też wapnowanie gleb i wód, a także np. oczyszczanie spalin samochodowych. 

Dwa kierunki

Wszystkie działania podejmowane aby przeciwdziałać kwaśnym deszczom można podzielić na dwie główne grupy:

  • ograniczanie przyczyn,
  • neutralizowanie skutków.

Ograniczanie przyczyn

Rycina po lewej stronie pokazuje cały łańcuch zjawisk i procesów prowadzących do powstawania kwaśnych deszczy. Na każdym etapie możemy coś zrobić aby temu przeciwdziałać. Tekst poniżej opisuje takie działania.

Każdy z nas może pomóc!

Każdy z nas może tak zmienić swoje codzienne czynności aby zmniejszyć emisje SO2 i NOx. Przede wszystkim oszczędzanie energii pozwala ograniczyć spalanie paliw kopalnych, dzięki czemu emisje są niższe. Możemy także oczyszczać spaliny samochodowe i w ten sposób obniżyć emisje nadal spalając tę samą ilość paliwa. Ponadto wykorzystanie czystych, odnawialnych źródeł energii pozwala na zmniejszenie spalania paliw kopalnych.

1. Przyczyny kwaśnych deszczy i co możemy zrobić aby im przeciwdziałać.
Autor: Anita Bokwa

Lepsza technologia

Jest wiele metod redukcji emisji zanieczyszczeń używanych w przemyśle. Można je stosować przed, w czasie albo po dokonaniu spalenia paliw kopalnych.
Przykładem technik redukcji emisji siarki przed spalaniem paliw (co polega na usuwaniu siarki z paliwa) jest  wzbogacanie węgla (np. w hydrocyklonach) i odsiarczanie ropy naftowej. Jednym ze sposobów ograniczania emisji siarki po spaleniu paliw kopalnych jest odsiarczanie gazów spalinowych. Ten proces jest jednak bardzo kosztowny, usunięcie 1 kg siarki kosztuje około  3-6 USD. Spójrz na ryc. 2 aby zobaczyć jak działa urządzenie do odsiarczania.

2. Proces odsiarczania suchych gazów spalinowych opiera się na dużej aktywności chemicznej wapna, używanego jako podstawowy składnik aktywny. Konieczne jest zainstalowanie urządzeń zbierających utworzone drobiny poniżej absorbera rozpyłowego.
Objaśnienia: bin - pojemnik, grits - pył, screens - sita, lime slaker - gaszenie wapna, slaking water - woda do gaszenia wapna, lime unloading - wyładunek wapna, lime slurry tank - zbiornik z mieszaniną wapna i wody, pump - pompa, flooded loop - obieg zamknięty, SO2monitor - czujnik stężenia SO2,  flue gas from incinerator - spaliny z pieca, spray absorber - absorber rozpyłowy, baghouse or electrostatic precipitator - filtr workowy lub elektrofiltr, temperature monitor - czujnik temperatury, ash silo - zbiornik na pył, landfill - składowisko odpadów, dilution water - woda do roztworu, fan - nawiew, stack - komin.
Źródło: Hamon Research-Cottrell, Inc.
https://www.hamon-researchcottrell.com/Prod_FlueGasDry.asp

Samochody, które są wyposażone w katalizatory spalin emitują mniej tlenków azotu. Jest to bardzo ważne, gdyż tlenki te ulegają utlenieniu w atmosferze i uczestniczą w powstawaniu kwaśnych deszczy. Ryc. 3 i 4 wyjaśniają zasadę działania katalizatora.

3. Umiejscowienie katalizatora (ang. catalityc converter) w samochodzie. Katalizator oczyszcza spaliny zanim wydostaną się z samochodu i zatrzymuje wiele zanieczyszczeń. Większość nowoczesnych samochodów jest wyposażona w trzyczęściowe katalizatory. Więcej szczegółów na kolejnej rycinie!
Źródło: HowStuffWorks
https://www.howstuffworks.com/catalytic-converter.htm

4. Trzyczęściowy katalizator. Określenie "trzyczęściowy" odnosi się do emisji trzech związków, które podlegają redukcji: CO, lotne związki organiczne i NOx. W katalizatorze znajdują się dwa różne rodzaje elementów katalitycznych: redukujący i utleniający. Oba składają się z części ceramicznej lub metalowej pokrytej katalizatorem metalicznym, zwykle platyną, rodem i/lub paladem. Chodzi o to żeby stworzyć strukturę, która zapewni jak największą powierzchnię katalityczną wystawioną na kontakt ze spalinami przy jak najmniejszym zużyciu substancji katalitycznych (które są bardzo drogie).  W katalizatorach wykorzystuje się dwa rodzaje struktur: tzw. plaster miodu i ceramiczne kuleczki. Większość samochodów ma obecnie katalizatory zawierające strukturę tzw. plastra miodu.  
Objaśnienia: A - element redukujący, B - element utleniający, C - struktura tzw. plastra miodu.
Źródło: HowStuffWorks
https://www.howstuffworks.com/catalytic-converter.htm


W przeciwieństwie do siarki, azotu nie można wyeliminować z paliwa przed jego spaleniem, gdyż występuje w związkach organicznych. Zamiast tego można wyeliminować tlenki azotu w czasie spalania. Nowoczesne kotły pozwalają na redukcję emisji NOx nawet o 30%. Mogą być instalowane tak w już istniejących, jak też w nowych elektrowniach.

Emisja NOx, podobnie jak SO2, może być obniżona poprzez oczyszczanie gazów wylotowych. Jedna z metod polega na mieszaniu gazów z amoniakiem, który przekształca NOx w azot i wodę. Ten proces można wykorzystać w już działających elektrowniach i zakładach przemysłowych, a także w nowych zakładów. Pozwala on na redukcję emisji nawet o 80-90%.

Współpraca międzynarodowa

Pod koniec lat 70. XX w. podjęto pierwsze międzynarodowe działania w celu określenia przyczyn i skutków przemieszczania się zanieczyszczeń powietrza na duże odległości.W latach 80. XX w. zrealizowano wiele projektów badawczych dotyczących tego zagadnienia w Europie i Ameryce Pn. Międzynarodowe porozumienia zawarte w latach 80. i 90. XX w. przyczyniły się do obniżenia emisji SO2 w wielu krajach, ale emisje NOx ograniczono w znacznie mniejszym stopniu.

5. Umowy międzynarodowe dotyczące przemieszczania się zanieczyszczeń na duże odległości i emisji substancji zakwaszających środowisko. Objaśnienia w tekście.
Autor: Anita Bokwa

W 1979 r. Komisja Ekonomiczna ONZ dla europy (United Nations Economic Commission for Europe, UNECE) wprowadziła Konwencję w sprawie transgranicznego zanieczyszczenia powietrza na dalekie odległości (tzw. Konwencja Genewska). W 1985 r. w Helsinkach większość członków UNECE przyjęła do realizacji Protokół dotyczący redukcji emisji siarki, w którym postanowiono zredukować emisje SO2 o 30% (względem emisji z 1980 r.) do roku 1993. Nazwano to Klubem 30%. Wszystkie kraje, które podpisały Protokół osiągnęły zamierzoną redukcję emisji, a także wiele krajów, które go nie podpisały. 

Protokół Sofijski dotyczył ograniczenia emisji NOx i został podpisany w roku 1988. Postanowiono nie zwiększać emisji w porównaniu z rokiem 1987. Jednakże wiele krajów prawdopodobnie nie sprosta tym wymaganiom z powodu znacznego wzrostu ruchu drogowego. Nie pomoże w tym prawdopodobnie nawet prawodawstwo Unii Europejskiej, nakazujące aby każdy samochód wyprodukowany po 1993 r. był wyposażony w katalizator spalin.

W czerwcu 1994 r. wiele krajów europejskich podpisało Drugi Protokół Siarkowy. Jego głównym celem było ograniczenie emisji związków zakwaszających środowisko do poziomów, przy których nie jest przekroczony ładunek krytyczny, czyli ograniczenie emisji siarki o 70-80% do roku 2000 (wzgledem emisji z 1980 r.). Kraje wschodnioeuropejskie w większości muszą ograniczyć emisje jedynie o 40-50% (w porównaniu z rokiem 1980).

Najnowszy protokół do Konwencji Genewskiej został podpisany przez 27 krajów w grudniu 1999 r. Protokół Goteborski dotyczy przeciwdziałania zakwaszeniu, eutrofizacji i tworzeniu się ozonu troposferycznego poprzez ograniczenie emisji czterech zanieczyszczeń: SO2, NOx, lotnych związków organicznych i NH3, czemu ma służyć ustanowienie dla każdego kraju nieprzekraczalnego progu emisji do roku 2010.

Neutralizowanie skutków

6. Skutki oddziaływania kwaśnych deszczy na środowisko przyrodnicze i co możemy zrobić aby im przeciwdziałać.
Autor: Anita Bokwa

Gdy już dojdzie do powstania kwaśnego deszczu to wszystko co możemy zrobić to jedynie neutralizować jego skutki. Jednakże jak widać na ryc. 6 nasze działania mogą być efektywne jedynie zaraz po wystąpieniu tego zjawiska. Kiedy zakwaszenie środowiska doprowadzi do kolejnych zmian w ekosystemach to znacznie trudniej radzić sobie z niekorzystnymi skutkami. Najpopularniejszą metodą jest wapnowanie, opisane poniżej.

Naturalne i sztuczne bufory

Zakwaszenie wód powierzchniowych na terenach objętych kwaśnymi deszczami zależy w znacznym stopniu od zawartości wapna w podłożu. Koryta rzek i misy jeziorne utworzone w skałach wapiennych są źródłem wapna w wodzie, która je rozpuszcza. Dzięki temu kwaśne deszcze mogą być neutralizowane. Obecnie główną metodą stosowaną do zmniejszenia zakwaszenia wód jest wapnowanie tak samego zbiornika wodnego jak też jego otoczenia, czyli dodawanie ługu (NaOH(aq), sodium hydroxide) albo gaszonego wapna (Ca(OH)2(aq)). Jednakże powoduje to wytrącanie się z wody aluminium i innych metali, które opadają na dno, dzięki czemu polepsza się jakość wody i warunki życia ryb, ale wzrasta toksyczność dna rzeki lub jeziora, co zagraża organizmom dennym. W Szwecji udało się dzięki wapnowaniu odkwasić wiele jezior w krótkim czasie. Ta sama metoda jest wykorzystywana w USA i Kanadzie. Niestety, wapnowanie na dużą skalę jest bardzo kosztowne. 

Wapnowanie to rozwiązanie jedynie tymczasowe. Znacznie lepiej rozwiązywać problem u jego źródeł poprzez ograniczenie emisji substancji zakwaszających środowisko, czyli SO2 i NOx.

Zajrzyj na inne strony Encyklopedii ESPERE:

Powstawanie kwaśnego deszczu i podwójna rola amoniaku:
Klimat miasta - więcej - część 3 - Powstawanie

O tej stronie:

Autor: Anita Bokwa - Uniwersytet Jagielloński - Kraków
Recenzent: Tony Dore - Edinburgh Research Station - Midlothian / Wielka Brytania - 2004-08-16; Prof. Irena Wilkosz - Politechnika Śląska, Gliwice - 2007-01-08 
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - University of Duisburg - Duisburg / Niemcy 
ostatnia aktualizacja: 2007-01-15

Ostatnia modyfikacja: środa, 14 marzec 2018, 10:33