Prepoctové vztahy

Prepoctové vztahy
Koncentrácia znecistujúcich látok v odpadových plynoch sa najcastejšie vyjadrujú v jednotkách hmotnosti znecistujúcej látky na objem odpadného plynu ako mg,m-3alebo ako ppm (parts per million).






Pre normálne podmienky ( zo stavovej rovnice ideálneho plynu) platí:





V prípade, že sú koncentrácie znecistením stanovené za iných než normálnych stavových podmienok, musia sa prepocítat na stavové podmienky alebo referencný obsak kyslíka v spalinách:
1. prepocet na normálne podmienky suchého vzduchu





2. prepocet na normálne podmienky vlhkého vzduchu



3. prepocet na normálne podmienky suchého plynu a referencný obsah kyslíka v spalinách







cnv – koncentrácia pri normálnych podmienkach vo vlhkom plyne
cns - koncentrácia pri normálnych podmienkach v suchom plyne
cnr - koncentrácia pri normálnych podmienkach v suchom plyne a danom obsahu kyslíka
cp – koncentrácia pri prevádzkových podmienkach
t – teplota nosného plynu [0C]
p – tlak za prevádzkových podmienok
W – obsah vody s spalinách [objemové %]
O2r – referencný obsah kyslíka v spalinách [obj. %]
O2 – obsah kyslíka v spalinách zodpovedajúci prevádzkovým podmienkam [obj. %].

4. EMISIE TVORNÉ ZLÚCENINYMI UHLÍKA, ICH VÝSKYT A ŠKODLIVOT V ATMOSFÉRE

Väcšinu plynných zlúcenín uhlíka sa dostáva do ovzdušia z prírodných zdrojov, ako dôsledok prírodných procesov napr. lesných požiarov apod. K antropogénnym zdrojom emisií zlúcenín uhlíka významne prispieva priemysel a doprava. Koncentrujú sa predovšetkým v ovzduší mestských aglomerácií.

CO – oxid uholnatý
Hlavná cast vzniká v ovzduší:
? pri oxidácii metánu,
? pri rozklade chlorofylu
? pri oxidácii terpénov,
? z vulkanickej cinnosti,
? pri lesných požiaroch,
? z bakteriálnej cinnosti v oceánoch,
? hlavným zdrojom CO je spalovanie fosílnych palív,
? CO je obsiahnutý vo výfukových plynoch automobilov, parníkov, lietadiel,
? vzniká pri spalovaní odpadov a pri rôznych priemyselných procesoch.

Najvýznamnejšie sa na jeho prírastku podiela doprava. Cas zotrvania v atmosfére je 0,1 – 0,3 roka. Závisí od rýchlosti odstranovania oxidu uholnatého z atmosféry.

CO2 – oxid uhlicitý
Je v poradí štvrtá stabilná zložka v atmosfére (350 ppm). Denná koncentrácia kolíše – maximum dosahuje v noci. Mení sa aj pocas roka. Stredný cas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na 2 – 4 roky. Antropogénne zdroje sú predovšetkým spalovacie procesy, celkový obsah CO2 vzrastá, za posledných 100 rokov sa atmosférická koncentrácia CO2 zvýšila približne o 10 %.

Vzrast obsahu CO2 v atmosfére zodpovedá za zväcšovanie sa skleníkového efektu.

Uhlovodíky
Najväcší podiel má metán pochádzajúci z prírodných zdrojov. Odhady casu zotrvania v atmosfére sú 0,9 – 1,5 roka. Druhú najväcšiu skupinu predstavujú terpény z prírodných zdrojov. Z ludskej cinnosti pochádza menej ako 5 % z celkového množstva, z toho spalovanie prispieva 38,5 %, odparovanie rozpúštadiel 11,3 %, odparovanie ropy a straty pri doprave 8,8 %, odpady z rafinérií 7,1 %.
Z aspektu znecistenia ovzdušia má najväcší význam spalovanie uhlovodíkov. Ked sa uhlovodíky dostávajú do ovzdušia (napr. ako produkty spalovacích procesov), reagujú s dalšími zložkami znecistenej atmosféry alebo podliehajú fotooxidácii resp. fotolýze. K najzávažnejším patria tie, ktoré tvoria fotoxidacný smog.
Znacné nebezpecenstvo vzhladom na narúšanie ozónovej vrstvy Zeme predstavujú freóny a halóny.
Znacné nebezpecenstvo vzhladom k svojej toxicite predstavuje DDT. Je znacne rezistentný, doba zotrvania v atmosfére sa odhaduje desiatky rokov, z atmosféry ho odstranuje iba dážd (odtial do oceánov).



5. Emisie tvorené zlúceninami dusíka, ich výskyt a škodlivost v atmosfére
Hlavné emisie: N2O, NO, NO2, NH3, NH4+, NO3-.
Prírodné zdroje znacne presahujú zdroje z antropogénnej cinnosti, napr. produkcia No je približne 15 x väcšia ako emisie z priemyselných zdrojov.

N2O
Patrí k stabilným atmosferickým zložkám. Prakticky jediným zdrojom oxidu dusného sú prírodné procesy. V prepocte na dusík reprezentuje 97 % všetkých dusíkatých zlúcenín prítomných v atmosfére. Cas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na štyri roky. Jeho väcšia cast sa vracia na zemský povrch, len asi 6 % difunduje do stratosféry, kde zaniká pri fotodisociácii. Z celkového množstva zreagovaného N2O sa v atmosfére na N2 zmení 98 %, 2% na NO.

NO
Väcšia cast pochádza z prírodných zdrojov. Z ludskej cinnosti prispievajú najväcšou mierou k emisiám NO spalovacie procesy (emisie z energetiky, komunálnych zdrojov a dopravy). Cas zotrvania v atmosfére sa odhaduje na 4 dni. NO vzniká pri spalovacích procesoch za dostatocne vysokých teplôt. Reakcie tvorby NO prebiehajú predovšetkým v zmesi bohatej na vzduch, pretože atómový kyslík reaguje lahšie s N2 ako napr., s uhlovodíkmi.
Za rovnovážnych podmienok v prítomnosti kyslíka väcšina NO oxiduje na NO2, pricom sa mení bezfarebný oxid dusnatý na farebný oxid dusicitý. V mezosfére a termosfére prebieha fotodisociácia oxidu dusnatého, ktorá prezentuje spôsob zániku NO vo vyšších vrstvách atmosféry. Znacný význam pre znecistené ovzdušie mestských aglomerácií môže mat fotochemická konverzii NO na NO2.

NO2
Väcšina oxidu dusicitého vzniká priamo v znecistenej atmosfére oxidáciou NO. Podstatne menšie množstvo sa do ovzdušia dostáva z antropogénnych zdrojov, pri ktorých sa uvažuje suma NO + NO2 oznacovaná ako NOx. Obsah NOx v spalinách domácich kúrenísk sa odhaduje 1,5 – 2,0.10-3 obj. %, v dymových vleckách z priemyselných procesoch asi 0,05 obj. % a vo výfukových plynoch automobilov 0,005 – 0,3 obj. %-. Lokálne koncentrácie NOx môžu kolísat.
Odstranovanie NO2 z atmosféry prebieha pocnúc jeho oxidáciou a hydratáciou až po kyselinu dusicnú. Kyselina dusicná v znecistenej atmosfére môže dalej reagovat za tvorby nitrátov, ktoré sa v konecnej fáze vymývajú daždom.
Z hladiska znecistenia ovzdušia má najväcší význam fotolýza NO2, ktorá môže iniciovat vznik fotochemického smogu. Celý cyklus tvorby fotochemického smogu pozostáva zo 4 fotolytických procesov, zahrnajúcich fotodisociáciu NO2 a O3, fotolýzu aldehydov a ketónov, fotolýzu HNO2 a fotolýzu dusitanov, dusicnanov a peroxidov. Vznik a cas trvania fotochemického smogu závisí od chemického zloženia znecistenej atmosféry, od intenzity a spektra slnecného žiarenia. Casto vzniká za teplých slnecných dní v case dopravnej špicky.

Amoniak NH3
Najväcšie množstvá amoniaku sa dostávajú do ovzdušia pri biologickom rozklade organickej hmoty a pri redukcii dusitanov resp. dusicnanov. Antropogénne zdroje sú o niekolko rádov nižšie a patrí k nim chemický priemysel najmä výroba priemyselných hnojív a mocoviny. Dalším zdrojom sú priemyselné odpady. Plynný amoniak reaguje v atmosfére s kyselinou sírovou resp. dusicnou za vzniku síranov alebo dusicnanov. Samocistiace procesy prebiehajúce v atmosfére (sedimentácia, vymývanie daždovými kvapkami) umožnujú odstránit vzniknuté soli z ovzdušia. Cas zotrvania v atmosfére sa odhaduje približne na sedem dní.