RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz Ivan Holoubek Chemie životního prostředí II Chemie technosféry a atmosféry (II_07) Technosféra – Difuzní zdroje znečištění prostředí Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Prašnost Exhalace z dopravy Otevřené spalování 3Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Technicky většinou dobře řešitelné Emise tuhých částic:  opracování kamene  zpracování zeminy  metalurgie  energetika Záchyt tuhých příměsí 4Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Nežádoucí:  Spalovny – ekologicky  Chemický průmysl - technologicky Důležité vlastnosti:  velikost – 0,01 – 1000 mm  částice jedné velikosti – mono-disperzní systém – výjimečně  částice – různé – polydisperzní systém Záchyt tuhých příměsí 5Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Princip třídění Postupné vynášení částic ze základního souboru plynem nebo kapalinou o postupně zvyšované rychlosti Prach Koncentrace, měrná hmotnost, lepivost, abrasivost Odlučovače Tvar částic, měrný povrch, permitivita, elektrický náboj a odpor, smáčivost, explozivnost... Záchyt tuhých příměsí 6Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Zařízení:  Odlučovače mechanické – suché, mokré  Odlučovače elektrické – suché, mokré  Filtry Účinnost odlučovačů: Celková odlučivost – váhová % odloučeného prachu + celkové množství prachu Frakční odlučivost – odloučení určité frakce o určité velikosti Mez odlučivosti – rozměr částice, P 50, kdy je frakční odlučivost rovná 50% Záchyt tuhých příměsí 7Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Domácí topeniště – náhrada tuhých paliv plynnými, elektrickými a centrálním zásobováním Ostatní exhalace 8Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Exhalace z průmyslových podniků Velká variabilita zdrojů  Typ a koncentrace produkované škodliviny  Emisní podmínky - množství odplynů - jejich teplota, tlak, složení - obsah tuhých příměsí - obsah agresivních látek 9Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  mokré – absorpce  suché – adsorpce - termická likvidace - katalytická likvidace  biologické Metody likvidace škodlivin v odpadních plynech 10Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Exhalace v dopravě 11Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Automobilová doprava – dominantní 70 % Největší znečišťovatel ~ 3 mld automobilů 1 vozidlo ~ 12 t škodlivin ročně ~ 700 kg CO 100 kg HCs 35 kg NOx PAHs, Pb, RCHO Exhalace v dopravě 12Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Zážehové motory – směs paliva a vzduchu je nejprve ve válci stlačena a pak zapálena elektrickou jiskrou:  karburační – směs se připravuje při plnění válce  vstřikovací – palivo se vstřikuje do komprimovaného vzduchu ve válci na začátku komprese 14,5 – 15 kg na 1 kg paliva Nedokonalé spalování RH, CO Oxidace  RCHO, NOx Vysoká T, p  PAHs Exhalace v dopravě 13Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vznětové motory - nemají karburátor ani elektrickou iniciaci – zapálení paliva – vstřikování do stlačeného vzduchu, jehož teplota kompresí dosáhla meze zápalnosti. Nutný vysoký přebytek vzduchu: ~ 20% - tvorba sazí ~ 60% - dokonalejší spalování – více NOx Exhalace v dopravě 14Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vliv konstrukce motoru na obsah škodlivin ve výfukových plynech Zážehové motory:  úprava motoru  snížení obsahu škodlivin ve výfukových plynech - lze kombinovat  opatření týkající se změn ve složení paliva Úprava motoru: 1. úpravy vedoucí ke zlepšení přípravy palivové směsi 2. zdokonalení zapalování 3. recirkulace výfukových plynů 4. snížení tolerancí ve spalovací části motoru 5. přechod na chudé směsi Exhalace v dopravě 15Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vznětové motory Emise škodlivin = funkce (konstrukce spalovací komory)  osobní - motory s tlakovou předkomůrkou  nákladní – přímý vstřik paliva do válce  nižší spotřeba, vyšší emise, hlučnost Turbomotory – přeplňovaný vznětový motor Spalovací vzduch je vháněn pod tlakem pomocí turbodmýchadla hnaného energií výfukových plynů Příznivější spotřeba snížení emisí Exhalace v dopravě 16Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Emise ze spalování vegetace 17Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Přírodní zdroje znečištění ovzduší 18Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Přírodní zdroje znečištění ovzduší 19Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Přírodní zdroje znečištění ovzduší 20Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Atmosféra – znečištění ze spalování odpadů 21Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Controlled Experiment Prange et al. EST 2003 Soil Litter Ash Online gas monitor Litter Gas Meter Vaccum pump XAD2/PUF Trap Filter 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 TCDD PnCDD HxCDD HpCDD OCDD TCDF PnCDF HxCDF HpCDF OCDF %contributionoftotal dioxinconcentration open chamber experiment real' forest fire Field and Open chamber Expt – Very similar profiles If soil included much higher emission (re-emission?) EF < 0.1 ng TEQ/kg dw Dioxin emission (ng kg-1) Dioxin emission (ng TEQ kg-1) 0 5 10 15 20 25 30 35 Dioxinemission (ngkg-1 combusted) Forest litter Forest litter + soil 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Dioxinemission (ngTEQkg-1 combusted) Dioxin emission (ng kg-1) Dioxin emission (ng TEQ kg-1) 0 5 10 15 20 25 30 35 Dioxinemission (ngkg-1 combusted) Forest litter Forest litter + soil 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Dioxinemission (ngTEQkg-1 combusted) 22Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz US-EPA studies – with different results  Much higher emission than Joelle’s study  Furans dominate… Clearly suggested formation happens & key source 23Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Sampler from the NDP 2004 XAD/PUFF cartridge Quartz Filter Data logger annubar 24Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Trailer or truck mounted Sampling of fires was carried out in the dense smoke plume with a 4 m snorkel 25Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz The 2006 sampler (next generation) Crane truck mounted Thermocouples in hood and plenum before quartz filter Fresh air inlet 26Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Laboratory sampling 0 200 400 600 800 1000 0 5 10 15 20 25 Time (min) Temperature( o C) 27Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Additional work to clarify (from 05) 15 more fires from 8 Sites Next generation sampler • Crane truck mounted • Thermocouples in hood and plenum before quartz filter Fresh air inlet