Co se dostává do ovzduší při spalování uhlí: složení a dopady

Globální oteplování je realita, viník je znám a nyní je třeba se s ním vypořádat bezemisním průmyslem včetně energetiky, dopravou, zemědělstvím a tak dále. Na první pohled to vypadá jednoduše. Bohužel, jen na papíře. Realita je jiná. I když v Evropě v roce 2050 budeme mít „zelené“ všechny výše uvedené segmenty ekonomiky, globální oteplování bude pokračovat, navíc celosvětově poroste i množství emisí v ovzduší.

Složení ovzduší a role uhlíku

Zelená rostlina čerpá z ovzduší nejdůležitější část své potravy - uhlík, který se účastní stavby všech složek jejího těla. Přijímání uhlíku ze vzduchu děje se pouze za spolupůsobení světla a tepla slunečního. Rostlina jemnými otvory v listech (průduchy) vdechuje kysličník uhličitý ze vzduchu, za pomoci zeleně listové a paprsků slunečních jej rozkládá na uhlík a kyslík. Uhlík si podržuje a kyslík vydechuje zpět do ovzduší. Z uhlíku staví rostlina za přibrání solí z půdy a vody svoje tělo. Bez přijímání uhlíku nemůže nastati přijímání jiných živin a stavba těla a je tedy toto vnímání uhlíku (asimilace) základní podmínkou celé produkce rostlinné. A jelikož celý tento zjev je působen a podmíněn zářením a teplem slunečním, je celý život rostliny hromaděním sluneční energie v zásobních látkách jejího těla.

Jak již bylo řečeno, při asimilaci váže se uhlík a uvolněný kyslík se vrací do ovzduší. Tím zelená rostlina zbavuje vzduch kysličníku uhličitého a sytí jej kyslíkem, který je nutný k dýchání živočichů i rostlin.

Suchý vzduch obsahuje 78 objemových procent dusíku, 21 % kyslíku a téměř 1 % argonu. Obsah vodních par kolísá v mezích od 0 do 4 %.

Znečištění ovzduší spalováním uhlí

Abnormální složení má vzduch v blízkosti továrních středisek, hutí a velkých měst pro obsah kouře a různých odpadních plynů, vznikajících spalováním uhlí neb různými výrobními procesy. Rozbory bylo dokázáno, že i ve vzdálenosti 4 km od kouřového zdroje jsou ve vzduchu lesů škodlivé plyny, v prvé řadě kysličník siřičitý. Obsahuje-li vzduch asi 0,01 % kysličníku siřičitého, poškozuje akutně vegetaci lesních dřevin, kdežto již při obsahu 0,001 % - 0,0001 % byly pozorovány chronické škody. Jestliže vzduchu obsahuje 0,0001 %, projde ročně listím, resp. jehličím dřevin na 1 ha asi 48 kg kysličníku siřičitého. Nastává porucha asimilace rozrušením chlorofylu, poruchy dýchání a transpirace (vypařování vody).

Čtěte také: Znečištění ovzduší z uhelných elektráren

Poškozují se nejen starší porosty, ale i kultury a znehodnocuje se půda odvápněním, zkyselením a ochuzením o živiny. Zvlášť citlivé je mlází jedle. Kouřovými plyny trpí též produkce semen, zvláště u jedle a smrku, a znesnadňuje se přirozené zmlazování porostů. Nezřídka škodí lesním porostům též fluor, kyselina solná aj. součástky továrních exhalací.

Tepelné elektrárny, teplárny a kotelny produkují tuhé odpady, které přímo souvisejí s procesem spalování nebo čištění kouřových plynů.

Toxické prvky v popílku

Jedním ze základních problémů výše citovaných problémů jsou obsahy toxických prvků. Toxické prvky v popílku jsou zastoupeny v různých hmotnostních podílech, koncentrace se pohybují od méně než 1 mg.kg−1 až do 3500 mg.kg−1. Lze nalézt téměř všechny prvky, významněji např.: Mn, Zn, As, Ba, Be, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Hg, Cr. Výskyt jednotlivých stopových prvků v různých produktech spalování závisí na charakteru vazby v uhelné hmotě, velikosti částic a geochemickém chování prvků. Nejvýznamnějšími faktory ovlivňujícími těkání stopových prvků jsou teplota spalování a tlak par stopových prvků. Po spalování se většina stopových prvků nachází ve formě oxidů.

Arzen je prokázaný karcinogen, který je v uhlí přítomen zpravidla v podobě arzenopyritu (FeAsS), realgaru(As2S2) a auripigmentu (As2S3). V oblasti pH 7 je vyluhovatelnost As relativně nízká. Jeho přítomnost se projevuje ekotoxickou.

Pro výpočet zdravotního rizika bylo zvoleno 20 prvků (Sb, As, Ba, Be, B, Al, Cr, Cd, Co, Mn, Cu, Mo, Ni, Pb, Hg, Se, Ag, Tl, V a Zn) obsažených ve ZPSU. Nekarcinogenní riziko při dermální expozici bylo prokázáno pouze pro arsen a vanad. Riziko vzniku nádorových onemocnění bylo vypočteno pro všechny hodnocené expoziční cesty i skupiny populace. U orální expozice podzemní vodou byla hodnota tohoto rizika překročena o více než tři řády u As i Be a to při průměrných i maximálních koncentracích As a Be ve ZPSU.

Čtěte také: Odkud pochází SF6?

Více než 50 % testovaných odebraných vzorků zbytků po spalování uhlí nevyhovovalo limitům pro ekotoxicitu, které jsou určeny pro ukládání odpadů na povrch terénu.

Tabulka: Průměrné koncentrace vybraných prvků v popílcích

Oxid uhličitý a jeho vliv

Při nádechu se nám do plic dostane s každým milionem molekul vzdušných plynů také 380 molekul oxidu uhličitého. Automobily produkují oxid uhličitý a přibližný výpočet tohoto vědce aplikovaný na americké poměry ukazuje, že průměrný automobil, který ročně urazí deset tisíc mil, tedy asi 16 000 kilometrů, uvolní za tuto dobu do ovzduší kolem tří tun oxidu uhličitého. Přibližně čtvrtinu veškerého produkovaného oxidu uhličitého mají na svědomí tepelné elektrárny. Moderní tisícimegawattová elektrárna ho ročně uvolní asi šest milionů tun. Podle odborníků by se roční světová produkce uvedeného plynu, dnes odpovídající asi tisícovce takových elektráren, měla v následujícím desetiletí zdvojnásobit.

Oxid uhličitý je bezbarvý plyn bez zápachu. Při nadýchání ve větším množství působí štiplavě na sliznicích a vytváří kyselou chuť. Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře je však velice nízká a nepředstavuje proto pro zdraví přímé riziko.

V vyšších koncentracích (například v nedostatečně větraných prostorách) však toxické působení vykazovat může. Krátkodobá expozice oxidu uhličitému může ihned nebo jen s krátkou časovou prodlevou způsobit bolest hlavy, závratě, dýchací potíže, třes, zmatenost a zvonění v uších. Vyšší expozice pak může způsobit křeče, kóma a smrt.

Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

Oxid uhličitý je hlavním plynem přispívajícím k intenzifikaci skleníkového efektu a následně k oteplování planety. Nelze ho sice považovat za přímo nebezpečnou jedovatou látku (vyjma přímého nadýchání), avšak jeho dopady na globální klima jsou skrze skleníkový efekt velmi závažné.

Keelingova metoda měření koncentrací CO2 spočívá v extrémně přesném měření absorpce specifických vlnových délek infračerveného záření ve vzorku vzduchu.

Spalování spotřebovává kyslík a uvolňuje oxid uhličitý. Důkaz, že je nárůst koncentrace CO2 v atmosféře skutečně způsobený spalováním, přinesl Keelingův syn Ralph. Ten v roce 1988 objevil způsob, jak velmi přesně měřit koncentraci kyslíku. Jeho měření ukazují na dlouhodobý nepřirozený pokles koncentrace kyslíku v atmosféře.

Lidstvo ročně spálí asi 8 miliard tun uhlí, 5 miliard tun ropy a asi 3 miliardy tun zemního plynu. Nárůst koncentrací CO2 v atmosféře odpovídá těmto množstvím (po započtení pohlcení části CO2 v oceánech).

Z bilančního výpočtu plyne, že úplným spálením 1 kg methanu (přibližně 2 m3 za tlaku 101,325 kPa a teploty 20°C), resp. 1 kg koksu vznikne 2,74 kg, resp. 3,66 kg oxidu uhličitého.

Současný problém spočívá v tom, že např. spalování fosilních paliv člověkem emituje do atmosféry ohromné množství oxidu uhličitého, množství větší, než jsou schopny přirozené pochody zpětně odstranit. Proto koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře od průmyslové revoluce neustále stoupá.

Opatření a minimalizace rizik

ZPSU představují důležitý zdroj nepřírodních surovin, které mohou po více, či méně komplikovaném procesu zpracování vstoupit jako plnohodnotné stavební materiály na trh. Pokud však nebudou stanovena bezpečná ekologická a zdravotní kritéria pro jejich používání, mohou ZPSU představovat rizika pro znečištění životního prostředí.

Základním cílem při využívání ZPSU je stanovení bezpečných postupů tak, aby mohly být ZPSU hmotnostně významným zdrojem možné náhrady primárních přírodních zdrojů. Současně musí být stanovena taková opatření, aby se minimalizovaly negativní vlivy na zdraví lidí a životní prostředí.

Uvádí se, že energetickým využíváním 1 tuny odpadů se zamezí emisi zhruba 1 tuny ekvivalentu CO2.

Existují návrhy projektů, které berou uvedené skutečnosti vážně v úvahu a navrhují například systém, ve kterém cílené probublávání speciálních nádrží spalinami (tzn. oxidem uhličitým) podporuje intenzivní růst řas (tím je odstraňován oxid uhličitý), ze kterých by byla následně vyráběna bionafta. Spalování paliv biologického původu, zejména biomasy a bionafty, by potom z hlediska emisí oxidu uhličitého bylo vyváženo tím, že k jejich vzniku by byl nejprve oxid uhličitý z atmosféry spotřebován a fotosyntézou přeměněn na spalovanou biomasu, což v podstatě kopíruje uzavřený přírodní cyklus.

tags: #co #se #dostava #do #ovzdusi #pri

Oblíbené příspěvky:

• Focení holek venku: Průvodce
• Zdroje Dat v Environmentální Geografii
• Tipy pro čistou koupelnu
• Vincent 25 l
• Tipy na výlet Opava