Znečištění ovzduší oxidy dusíku

Kvalitu ovzduší v hl. m. Praze ovlivňují oxidy dusíku (NOx), které zahrnují především dva druhy oxidů dusíku, a to oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2). Mezi nejběžnější oxidy dusíku patří oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2). Oxidy dusíku jsou přirozenou součástí životního prostředí, vznikají především při spalovaní fosilních paliv za vysokých teplot, během bouřek, mezi producenty se řadí i mikroorganizmy. Na emisích NOx se podílejí zdroje stacionární (teplárny, elektrárny, domácí topeniště atd.) a zdroje mobilní (motory dopravních prostředků). Rozložení tvorby emisí NOx podle typů zdrojů je pro každý stát odlišné.

V zemích s vysokým rozvojem automobilismu je podíl mobilních zdrojů znečištění až 60 %, v České republice je to asi 20 %. Při spalování fosilních paliv vznikají NOx oxidací dusíku chemicky vázaného v palivu a molekulárního dusíku obsaženého ve vzduchu, který se účastní spalovacího procesu. U kotlů větších výkonů směs NOx tvoří přibližně 95 % NO a 5 % NO2.

Vliv oxidů dusíku na životní prostředí a zdraví

Oxidy dusíku se podílejí na vzniku kyselých dešťů a přízemního ozónu. NO je významným skleníkovým plynem. Dusík patří mezi biogenní prvky. Toxicita je ale relativní pojem a vždy závisí na velikosti přijaté dávky. Člověk je oxidům dusíku vystaven zejména vdechováním. Při zasažení očí a kůže dochází ke vzniku vážných popálenin. Při vdechování nízkých koncentrací se objevuje podráždění oči a sliznic horních cest dýchacích. Mezi oxidy dusíku patří sloučeniny kyslíku a dusíku, ty nejběžnější jsou oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2). Dále do této skupiny můžeme zařadit oxid dusitý (N2O3), tetraoxid dusíku (N2O4) a oxid dusičitý (N2O5).

Ze směsi tzv. oxidů dusíku je z hlediska lidského zdraví nejvýznamnější právě oxid dusičitý (NO2). Ten totiž velice snadno proniká do plic, kde je ho téměř 60 % pohlceno v krvi. Je málo rozpustný ve vodě, to znamená, že snadno proniká do dolních dýchacích cest, na rozdíl od např. dobře rozpustného oxidu siřičitého nebo formaldehydu, které působí zejména v horních cestách dýchacích. Zdraví lidé snesou bez následků krátkodobé zvýšení koncentrace až na 2 000 µg/m3, proto tyto látky představují riziko obtíží zejména pro děti a citlivé jedince nebo lidi s astmatickými potížemi.

Proto byl limit pro krátkodobou koncentraci stanoven na 200 µg/m3. Hlavním toxickým účinkem oxidu dusičitého je dráždění sliznice. Nebezpečné pro lidské zdraví jsou už velmi malé koncentrace, jestliže působí po dobu delší než 30 minut. Při otravách směsmi oxidů dusíku je velmi nebezpečná hlavně dlouhodobá latence účinku. První náznaky otrávení se projevují pálením očí, poklesem krevního tlaku, bolestmi hlavy a dýchacími potížemi až po několika hodinách. Chronické otravy mohou být příčinou častější a větší kazivosti zubů, záněty spojivek atd.

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

Koncentrace oxidů dusíku jsou zvýšené, zvláště ve městech v těsné blízkosti dopravních tepen. Emise škodlivin se dostávají do ovzduší, putují se vzdušnými masami a způsobují vznik kyselých srážek. Reakcí vody s oxidy dusíku totiž vzniká slabá kyselina dusičná. Ta následně poškozuje prostředí (rostliny, horniny, vodu, stavební materiály). Oxidy dusíku podporují působení oxidů síry. Sami se projevují především v oblastech s častým výskytem letního smogu.

Zdroje znečištění oxidy dusíku

Na emisích oxidů dusíků se kromě přírodních procesů podílí zejména člověk. Mezi hlavní zdroje patří doprava, chemický průmysl a v podstatě jakékoliv spalovací procesy. Mobilní zdroje znečišťování ovzduší (REZZO 4) zahrnují mobilní zařízení se spalovacími nebo jinými motory, která znečišťují ovzduší, zejména silniční a motorová vozidla, železniční kolejová vozidla, plavidla a letadla. Nejvýznamnějším zdrojem znečištění ovzduší na území Prahy je automobilová doprava.

Hodnoty znečištění ovzduší z mobilních zdrojů ve všech ukazatelích několikanásobně přesahují údaje ze zdrojů stacionárních. A i když u emisí REZZO 1-3 zaznamenáváme v posledních letech pokles, u emisí REZZO 4 dochází v hlavním městě ke značnému nárůstu, a to i v případě SO2 a CO, u kterých se na území celé republiky situace zlepšuje. Velký nárůst emisí tuhých látek z mobilních zdrojů je zaznamenán i v celé ČR, ovšem v Praze je nárůst větší. Při srovnání měrných emisí z dopravy vychází Praha oproti celorepublikovému průměru jako podstatně více znečištěná. To je zapříčiněno mnohonásobně vyšší koncentrací automobilové dopravy na území hlavního města, než na území celé republiky.

Zatímco emise ostatních látek klesají, celkové emise oxidů dusíku se za posledních 6 let příliš nezměnily. Naopak mírný nárůst je způsoben zvýšením emisí z dopravy. Celkové emise v roce 2003 činily 329 949 tun Na této produkci se doprava podílela 51,7 % a velké zdroje znečištění (REZZO 1) 42,9 %. Podrobnější údaje lze nalézt ve Statistické ročence životního prostředí 2004.

Metody snižování emisí NOx

V uhelných elektrárnách se uhlí před spálením semele na prášek, který se spaluje pomocí speciálních hořáků. Do hořáků, kterých je v topeništi vždy několik, se vhání směs uhelného prášku se vzduchem. Další vzduch se pak přidává pro optimální spalování. Spalovací proces je složitý fyzikálně chemický jev, který nedokážeme zcela přesně matematicky modelovat. Proto nedokážeme z pohledu co nejnižší tvorby emisí NOx spalovací proces ani zcela přesně teoreticky řídit. Přesto se postupným praktickým ověřováním podařilo vyvinout postupy, vedoucí ke snížení tvorby NOx již při spalování. Rovněž tak vznikly metody zachycující NOx vzniklé spalováním paliva. Metody snižovaní NOx dělíme do dvou základních kategorií: primární metody - potlačování vzniku NOx během spalování, sekundární metody - následné odstraňování NOx ze spalin.

Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody

Primární metody

Primární metody využívají znalostí o vzniku NOx. Z analýzy vyplývá, že během spalovacího procesu lze tvorbu NOx snížit třemi hlavními způsoby: snížením spalovací teploty, snížením koncentrace O2 v plameni a zkrácením doby pobytu reagujících látek v oblastech s příznivými podmínkami pro vznik NOx.

V praxi se zpravidla nepoužívá jen jeden způsob samostatně (snížení produkce NOx pod zákonný limit se dosáhne jen výjimečně), ale jejich kombinace. Provádí se regulace množství spalovacího vzduchu, úprava konstrukce hořáků, recirkulace spalin, chlazení plamene vzduchem, stupňování přívodu paliva apod. Při úpravách provozovaných spalovacích zařízení lze dosáhnout snížení NOx o 40 až 60 % za relativně nízkých nákladů.

Sekundární metody

Sekundární metody odstraňují již vzniklý NOx ze spalin. Metod existuje několik typů, ale nejvíce používané jsou selektivní nekatalytická redukce (SNCR) a selektivní katalytická redukce (SCR).

Selektivní nekatalytická redukce spočívá ve vytvoření redukčních podmínek, při kterých do kotle vstřikovaný čpavek nebo močovina selektivně (přednostně) snižuje oxidy dusíku za vzniku elementárního dusíku a vodní páry. Účinnost snížení NOx dosahuje 40 až 60 %. Charakteristickým znakem této metody je, že probíhá v kotli v oblasti teplot 900 až 1 050 °C. Použití čpavku jako redukčního činidla má některé nevýhody. Čpavek je zdraví nebezpečná látka, vyžadující složitější technologická zařízení pro skladování a manipulaci. Při jeho úniku je okolí obtěžováno zápachem, vzniklé sloučeniny čpavku a síry mohou vytvářet nežádoucí nánosy na strojním zařízení. Z těchto důvodů se používá místo čpavku močovina.

Selektivní katalytická redukce se zakládá na stejných chemických reakcích jako předchozí nekatalytická redukce. Díky katalyzátoru však reakce probíhají při teplotách 300 až 400 °C. Čpavek nebo močovina se vstřikují do spalin, které se následně vedou do katalyzátorového reaktoru, ve kterém se oxidy dusíku, obsažené ve spalinách, opět změní na dusík a vodní páru. Účinnost snížení NOx je vysoká - 80 až 90 %. Katalyzátory se nejčastěji vyrábějí z oxidů vanadu, molybdenu, wolframu a jejich kombinací.

Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby

DENOX v Elektrárně Počerady

Ekologizace Elektrárny Počerady představuje realizaci primárních i sekundárních opatření. V prvním případě půjde o montáž dalšího pásma dohořívacího vzduchu do kotlů, tak aby se zajistilo vykrytí průřezu topeniště právě proudy dohořívacího vzduchu i při sníženém výkonu kotle. Ve druhém se bude po úpravách spalovacích systémů do práškových kotlů na hnědé uhlí vstřikovat močovina.

Nejprve se instalují a smontují společná zařízení pro čtyři takto modernizované výrobní bloky. Vše proběhne za jejich běžného provozu. Půjde o nádrže, napouštěcí zařízení a potrubí rozvodu na jednotlivé bloky, které v budoucnu umožní vstřikování močoviny do kotlů. Pak se technologie při odstávce jednotlivých bloků dokončí. Jako první se odstaví výrobní blok 3. Poté budou na nezbytně dlouhou dobu odstaveny výrobní bloky 2, 5 a 4. Pokud půjde vše tak, jak má, práce budou trvat vždy okolo padesáti dnů.

„Další pásmo dohořívacího vzduchu zajistí spolu s řízením rozvrstvení vzduchu snížení úletu NOx ze současných 650 na 400 mg/m3. Sekundárním opatřením pak bude vstřikování močoviny do kotlů. Močovina v prášku se k nám bude dovážet cisternami a přefukovat do speciálních nádrží, v nichž se v určitém poměru smíchá s vodou. Poté se bude potrubím vstřikovat do kotlů. Voda se zákonitě odpaří a vlastní močovina pak dokáže snížit úlet NOx na méně než 200 mg/m3,“říká Jiří Kulhánek, technický ředitel Elektrárny Počerady, a. s.

Od roku 2016 bude platit směrnice Evropské unie ukládající všem zdrojům s instalovaným výkonem nad 50 MW snížení emisí oxidů dusíku na hodnotu pod 200 mg/m3. Díky své modernizaci splní Elektrárna Počerady tento nový ekologický standard již o rok dříve. Významné snížení ekologické zátěže v podobě poklesu emisí oxidů dusíku až o 60 % se projeví zejména v oblasti Lounska a Mostecka. Investiční akci modernizace Elektrárny Počerady, a. s., za 250 milionů korun zajišťuje pro Skupinu ČEZ takzvaně na klíč brněnská společnost Alstom.

tags: #znecisteni #oxidy #dusiku #media

Oblíbené příspěvky:

• Uherské Hradiště se zapojuje do Ukliďme Česko
• Výhody třídění odpadu
• Přehled ekologických katastrof
• Význam užovky stromové pro biodiverzitu
• Ekonomika pěstování sóji