Σωματίδια και αέρια ρύπανση

Μιχάλης ΤσαμπάςΔιδάκτωρ Χημικής Μηχανικής ΠΠ

Μεταπτυχιακό στις Φυσικές, Χημικές και Βιοχημικές Διεργασίες ΠΠ

Πτυχίο Φυσικής ΠΠ

«Περιβάλλον - Αειφορία: Από την αυλή μας στην πόλη μας»

Γενικό Λύκειο Πελοπίου - Δήμος Αρχαίας Ολυμπίας5 Απριλίου 2013

Τι είναι η αέρια ρύπανση?

Ρύπανση του αέρα από επιβλαβή αέρια και σωματίδια σε συγκεντρώσεις που θέτουν σε κίνδυνο την υγεία.

Από τι αποτελείται το «νέφος»?

• Σωματίδια μικρών διαστάσεων

• Οξείδια του αζώτου• Μονοξείδιο του

άνθρακα• Καθώς και άλλα

τοξικά χημικά

Πόσο μικρά είναι τα

νανοσωματίδια?100 μm= 100 000 nm

1mm

10 μm=10 000 nm

1 μm=1000 nm

100 nm

10 nm

1 nm

Το μέγεθος ενός νανοσωματιδίου είναι τόσες φορές μικρότερο από μια μπάλα ποδοσφαίρου, όσο μικρότερη είναι μια αυτή σε σχέση με τη Γη!!!

Ανθρώπινη τρίχα(διάμετρος ~ 60μm).

Μέγεθος εκπεμπόμενων σωματιδιακών ρύπων

Σχετικό μέγεθος των σωματιδίων PM10 (10μm), PM2.5 (2,5μm) και εξαιρετικά μικρού εξαιρετικά μικρού μεγέθους σωματίδια ~ μεγέθους σωματίδια ~ 100100nmnm..

Αέρια ρύπανσηΑέρια ρύπανση Ρύπανση των υδάτων

Ρύπανση του εδάφους

Επιδράσεις στην υγεία

1. Εισπνοή σωματιδιακών

ρύπων.

3. Τα σωματίδια εγκαθίστανται στους αεροφόρους σάκους

(κυψελίδες) των πνευμόνων .

2. Τα σωματίδια (λόγω διαστάσεων) αποφεύγουν την φυσική άμυνα του ανθρώπινου

σώματος.

4. Με αποτέλεσμα την βαθμιαία

καταστροφή των πνευμόνων .

Επιπτώσεις της αέριας ρύπανσης

Θάνατος

Εντατική νοσοκομειακή

περίθαλψη

Περιοδικές επισκέψεις σε νοσοκομεία

Συμπτώματα, μείωση της λειτουργίας του αναπνευστικού,

φαρμακευτική αγωγή

Κανένα σύμπτωμα, υποκλινικές επιδράσεις

Επίπ

εδα α

έριω

ν ρύ

πω

ν

Πληθυσμός εκτεθειμένος σε αέριους ρύπους

Επιπτώσεις της αέριας ρύπανσης

Πρόβλεψη

Επίπεδα των σωματιδιακών ρύπων PM10 (10μm) σε παγκόσμια κλίμακα

Πηγές σωματιδιακών ρύπων

Φυσικές Ανθρωπογενείς

Επίπεδα των σωματιδιακών ρύπων PM10 (10μm) στην Ελλάδα (2010).

Οι ετήσιες εκπομπές καυσαερίων των οδικών μεταφορών σε εθνικό και

επαρχιακό οδικό δίκτυο της Ελλάδας.

Ανθρωπογενείς εκπομπές PM10 σωματιδιακών ρύπων.

Βιομηχανία

Ενέργεια Κεντρική θέρμανσ

η

Οδικές μεταφορές

ΟλικέςΆλλες κινητές και στατικές

πηγές

Μηνιαία επίπεδα των σωματιδιακών ρύπων PM10 (10μm)

στην Ελλάδα (2010).

Μεταφορά σωματιδίων μέσω των αέριων μαζών (πυρκαγιές 2007,

Ελλάδα).

Οι σωματιδιακοί ρύποι, που δημιουργήθηκαν λόγω των

πυρκαγιών, λόγω των ισχυρών ανέμων μεταφέρθηκαν κυρίως

στην Αφρική.

Χρωματική απεικόνιση των επιπέδων των σωματιδιακών

ρύπων.

Εκπομπές μικρών σωματιδίων από συσκευές θέρμανσης

Τζάκια, ξυλόσομπες και αντίστοιχες μονάδες θέρμανσης παράγουν πολύ περισσότερα σωματίδια από καλά «ρυθμισμένες» συσκευές πετρελαίου ή φυσικού αερίου ανά μονάδα θερμότητας.

Στατικές πηγές

Οχήματα εντός οδικών

δικτύων

Άλλες κινητές πηγές

Άλλες πηγές καύσης

Εκπομπές εξαιρετικά μικρών σωματιδιακών ρύπων.

Έρευνα εστιάζεται στην μείωση των

σωματιδιακών ρύπων ή στην παγίδευσή τους.

Η κύρια πηγή

σωματιδιακών

ρύπων εξαιρετικά

μικρών διαστάσεων

(~100 nm) οφείλεται

στα οχήματα.

Ενδεικτικά τα

αυτοκίνητα στις

χώρες της ΕΕ έχουν

διπλασιαστεί από το

1970 μέχρι το 1994. Ανάπτυξη συστημάτων παγίδευσης και καταστροφής

σωματιδιακών ρύπων για τη συμμόρφωση στα Ευρωπαϊκά

όρια - Euro1-5 (1992-2008).

Εκπομπές οχημάτων-Ευρωπαϊκά όρια.

Καταλυτικοί μετατροπείς και παγίδευση σωματιδίων

• Καταλυτικοί

μετατροπείς

χρησιμοποιούνται για να

μειώνουν τις εκπομπές

αέριων ρύπων στα

αυτοκίνητα προωθώντας

τις παρακάτω

αντιδράσεις

• Για τη μείωση των

εκπομπών σωματιδιακών

ρύπων χρησιμοποιούνται

κατάλληλα

διαμορφωμένα φίλτρα,

τα οποία παγιδεύουν τα

σωματίδια.

CO+HC+NOx H2O+N2+CO2

Καταλυτικοί μετατροπείς

Η παρουσία του καταλύτη επιταχύνει τις χημικές

αντιδράσεις των καυσαερίων, που

αποτελούνται κυρίως από CO, NΟx και HCs, προς

H2O, CO2 και N2.

Ένας καταλυτικός μετατροπέας τοποθετείται

στην εξάτμιση ενός αυτοκινήτου (1) για να

μειώσει τους ρύπους που παράγονται από τη

διαδικασία κάυσης της μηχανής (2). Αποτελείται από έναν

κεραμικό μονόλιθο (3), στον οποίο τοποθετείται ο καταλύτης (Pt,Rh,Pd) (4).

NO

HCs

CO H2O

CO2

N2

1 2

3

4

Παγίδες σωματιδίων

Αέριο ρεύμα το οποίο περιέχει τους

σωματιδιακούς ρύπους

Σωματίδια

Φιλτραρισμένο αέριο

ρεύμα

Παγίδα σωματιδίων

Αισθητήρας πίεσης

Έρευνα στη Lyon

Εικόνα TEM

Εικόνα SEM

Συμπεράσματα

Ευχαριστώ για την προσοχή Ευχαριστώ για την προσοχή σαςσας

• Οι σωματιδιακοί ρύποι αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για την υγεία.

• Η έρευνα εστιάζεται στην εύρεση λύσεων για τον περιορισμό τους καθώς επίσης και στην καταστροφή τους.

• Οι ευρωπαϊκοί και διεθνείς κανονισμοί γίνονται ολοένα

και αυστηρότεροι.