Vplivi na okolje pri pretvarjanju in oskrbi z energijo · plini (Rusije) postane obvezen, sprejme ga tudi Slovenija. #5 Mednarodne obveznosti SLO –kako smo uspešni ? 8-odstotno

1

Vsebina

Kako s pretvarjanjem energij vplivamo na okoljske sfere(atmosfera, hidrosfera),

Procesi v okoljskih sferah, ki so (predvsem) posledica emisij pri pretvarjanju in rabi energije:

spreminjanje toplogrednega učinka, “ozonska luknja”, zimski in poletni smog, toplotno onesnaževanje in učinek na reareacijovodotokov, radioaktivni odpadki in ravnanje z njimi.

Predavanje # 5

Vplivi na okolje pri pretvarjanju in oskrbi z energijo

Energija in okolje

Ponovimo:

spodnji sloj ali troposfera sega 10 do 12 km visokotemperatura se znižuje 5 do 7 K na km višinezelo turbulentna z močnimi navpičnimi tokovi, zato se snovi enakomerno porazdelijo“vreme se dogaja “ v troposferi

sloj suhega zraka nad troposfero imenujemo stratosferatemperatura v stratosferi narašča zato je sloj tudi zelo stabilen

Škodljive snovi se v ozračju zadržujejo različno dolgo – zelo dolgotrajno če preidejo v stratosfero

# 5 Toplogredni učinek ozračja

2

R

G=1372 W / m2

površina Rπ2

površina 4 Rπ2

Zemlja kot optièno

èrno telo

R

# 5 Energijska bilanca Zemlje

Kratkovalovno sončno sevanje (0,3 – 3 µm)

Odbito kratkovalovno sončno sevanje, proporcionalno odbojnosti ali albedu (0,3 – 3 µm)

Temperatura vesolja ~

1,5 K

Dolgovalovno sevanje Zemlje v Vesolje (3 –100+ µm proporc. T4

PlanetSolarna

konstanta(W/m2), �III.2.1.

Albedo

(1)

Ekvivalentnatemperatura

(K)

Resničnatemperatura

(K)Zemlja 1372 0.3 255 288Mars 589 0.15 217 220

Venera 2613 0.75 232 700

CO , H O, CH , N O, CFC, O2 2 4 2 3

Zemlja

Atmosfera

Vesolje

atmosfera na Marsu je izredno redka (tlak 30 Pa)atmosfera na Veneri je 100 gostejša kot na Zemlji, predvsem CO2

# 5 Toplogredni učinek ozračja – toplogredni plini

PlanetSolarna

konstanta(W/m2), �III.2.1.

Albedo

(1)

Ekvivalentnatemperatura

(K)

Resničnatemperatura

(K)Zemlja 1372 0.3 255 288Mars 589 0.15 217 220

Venera 2613 0.75 232 700

3

#5 Spremembe toplogrednega učinka ozračja

Vzroki za povišanje temperature ob površju v zadnjih 100 letih niso samo naravni, npr. spreminjanje aktivnosti Sonca, izbruhi vulkanov, temveč predvsem emisije škodljivih snovi, ki so posledica aktivnosti ljudi.

#5 Spremembe toplogrednega učinka ozračja

Pretvarjanje fosilnih goriv v toploto in električno energijo ter intenzivno kmetijstvo po začetku industrijske revolucije sredini devetnajstega stoletja je povzročilo eksponentno naraščanje vsebnosti glavnih toplogrednih plinov v troposferi.

4

#5 Podnebje in vreme

Podnebje posameznega področja na Zemlji definira dolgoletno povprečje vrednosti meteoroloških parametrov, ki vplivajo na floro in favno. Človek se je prilagodil bivanju v večini podnebij.

Prva predvidevanja o podnebnih spremembah zaradi človeških aktivnosti segajo v leto 1896, ko je švedski kemik Svante Arrhenius napovedal, da se bo zaradi industrijske revolucije sprostilo v atmosfero sprostilo več ogljikovega dioksida.

#5 Možne posledice spreminjanja toplogrednega učinka

Med najbolj izpostavljenimi možnimi posledicami so: Zaustavitev atlantskega oceanskega toka zaradi vdora hladne (težje, površinske) sladke vode iz raztopljenega ledu na Arktiki. Posledica –zamrznitev EU do 40°vzporednika.

Naraščanje višine morij predvsem kot posledica toplotnega raztezanja vode v oceanih

Zmanjševanje albeda in večja absorbcijasončnega obsevanja (1979 levo, 2003 desno)

Spremenjena količina padavin (modro več, rdeče manj), predvsem pa več vremenskih ekstremov !

5

pasatni vetrovi in morski tok potiska vodo proti zahodu - Aziji

hladna voda Humboldovega toka se dviga na površje –bogata je s hranili za prehrano rib in ptic

pasatni vetrovi se obrnejo, toplo vodo žene od vzhoda proti Južni Ameriki –nalivi , v Avstraliji suša

topla voda preprečuje dviganje hladne – zaradi pomanjkanja hranil se živali izginejo

El Ninjo (deček), povezava s časom nastanka (okoli Božiča), posledica delovanja oceanov in ozračja

#5 Dokazi o spreminjanju podnebja – El Ninjo in LA Ninja

pasatni vetrovi in morski tok potiska vodo proti zahodu - Aziji

hladna voda Humboldovega toka se dviga na površje –bogata je s hranili za prehrano rib in ptic

pasatni vetrovi se močno okrepijo, tako, da nastaja ob Avstraliji žep zelo tople vode, zato tam obilo dežja.

La Ninja (deklica)

Humboldov toka se okrepi, voda se ohladi na 4oC

#5 Dokazi o spreminjanju podnebja – El Ninjo in La Ninja

6

Letne srednje, maksimalne in minimalne temperature z njihovimi linearnimi trendi v obdobju od 1951 do 2000 in za Ljubljano še v zadnji dekadi. Levo spreminjanje velikosti ledenika pod Triglavom.

#5 Dokazi o spreminjanju podnebja – tudi v Sloveniji

#5 Toplogredni plini in CO2 ekvivalent

Ogljikov dioksid ni edini toplogredni plin (TGP). Po mednarodnem dogovoru navajamo emisije naslednjim plinov ali skupin plinov:

ogljikov dioksidmetan didušikov oksidfluorirani ogljikovodikiperfluorirani ogljikovodikižveplov heksafluorid

Vsak od naštetih plinov ima lasten toplogredni potencial (angl. GWP -globalwarming potential). Določen je relativno glede na učinek CO2 na razliko med prejetim kratkovalovnim sončnim sevanjem in dolgovalovnim sevanjem Zemlje v določenem časovnem obdobju. Zato mora biti za GWP navedeno tudi časovno obdobje.

Nastanek in delež TGP

∫

∫=

t

COCO

t

gg

dttxa

dttxa

tGWP

0

0

)(

)(

)(

22

x razgradnja plina v ozračju [kg/s]

a koeficient zadrževanja dolgovalovnega sevanja [W/m2kg]

indeks g vrednosti za računani plin

indeks CO2…referenčna vrednost

7

#5 Toplogredni plini in CO2 ekvivalent

CO2 ekvivalent toplogrednih plinov je seštevek z GWP uteženih emisij posameznega TGP. Je osnovni kazalnik s katerim ocenjujemo prispevek posamezne države z globalnemu segrevanju ozračja. Na diagramih so označena področja na katera lahko vplivajo “energetsko-procesni strojniki”!

GWP Plin

»življenjska doba« (leta) 20 let 100 let 500 let

metan 12 62 23 7 didušikov oksid 114 275 296 156 HFC-134a (perfluorirani ogljikovodiki) 13,8 3300 1300 400 HFC-23 (perfluorirani ogljikovodiki) 260 9400 12000 10000 žveplov heksafluorid 3200 15100 22200 32400 ogljikov dioksid 1 1 1

1988 – ustanovljen Medvladni forum o spreminjanju podnebja(Intergovenmental Panel on Climate Change – IPCC)

Formalni začetek delovanja za preprečitev oz. zmanjšanje podnebnih sprememb – svetovni vrh v Rio de Janeiru 1992 okoljska konvencija

COP1 1995 Berlin – prva Konferenca pogodbenic Okvirne konvencije ZN o spremembi podnebja (Conference of the Pertners) v dveh letih naj bi pripravili protokol o obvezi industrijskih držav o zmanjšanju svojih emisij toplogrednih plinov;

COP3 1997 Kyoto – Kyotski protokoltabela s številkami z % za posamezne industrijske države do obdobja 2008 –2012; za Slovenijo (-8% glede na izhodiščno leto 1986, Al Gore napove, da bodo ZDA zmanjšale emisije za 7%;

#5 Mednarodne obveznosti SLO

COP6 2000 Haag – sprejeli naj bi pravila za izvajanje Kyotskegaprotokola, toda,....nadaljevanje zasedanja 2001 v Bonnu med tem G. Bush pove, da se ZDA umikajo iz Kyotskega sporazuma (ZDA 25% emisij toplogrednih plinov);

8

COP7 2001 Marakeš – doseženo soglasje o pravilih za izvajanje Kyotskegaprotokola; najvažnejši sklopi: mehanizmi za izvajanje Kyotskega sporazuma – med drugim trgovanje z emisijami

uporaba zemljišč in gozdarstvo – del obveznosti lahko države izpolnijo z ponori CO2 v gozdovih

S podpisom 50 države, ki se uvršča med največje onesnaževalce s toplogrednimi plini (Rusije) postane obvezen, sprejme ga tudi Slovenija.

#5 Mednarodne obveznosti SLO – kako smo uspešni ?

8-odstotno zmanjšanje izpustov toplogrednih plinov v obdobju 2008–2012, dve skupini aktivnosti:

Uvajanje OVE12 % delež obnovljivih virov energije v primarni energetski bilanci do leta 2010;25 % delež obnovljivih virov energije pri oskrbi s toploto do leta 2010;33,6 % delež električne energije iz obnovljivih virov do leta 2010;7,5 % delež biogoriv v prometu do leta 2015.

Učinkovita raba energije10% povečanje učinkovitosti rabe energije v industriji in storitvenem sektorju do leta 2010 glede na leto 2004;10 % povečanje učinkovitosti rabe energije v stavbah do leta 2010 glede na leto2004;15 % povečanje učinkovitosti rabe energije v javnem sektorju do leta 2010 glede na leto 2004;10 % povečanje učinkovitosti rabe energije v prometu do leta 2010 glede naleto 2004;podvojitev deleža električne energije iz soproizvodnje z 800 GWh v letu 2000 na1.600 GWh v letu 2010.

#5 Mednarodne obveznosti SLO – kako smo uspešni ?

9

c

#5 Stratosferski ozon

Zemlja sprejema sončno sevanje (kratkovalovno)

Zemlja oddaja (dolgovalovno sevanje)

se absorbira

preide

valovne dolžine (µm)

nevarno UV sevanje

potrebno pri fotosintezi

Ponovimo:

V atmosferi se zadrži skoraj vse kratkovalovno UV sevanje. Zakaj ?

Spek

tral

no s

evan

je (W

/m

m)

2µ

Rel

ativ

na b

iolo

ška

obèu

tljiv

ost D

NA

valovna dolžina sonènega sevanja ( m)λ µ

0.360.30 0.400.28 0.380.340.32

N a robu atmosfere

N a zemeljskem površju

UV-B UV-AUV-C

10-6 10-6

10-4 10-4

10-2 10-2

10-0 10-0Kako so naše celice občutljive na različna UV sevanja ?

Katero od UV sevanje prihaja do površja ?

Zakaj naše celice niso odporne na UV-C sevanje ?

Ozon je fotokemijski oksidant, ki nastaja v stratosferi ko sončno sevanje z zadosti veliko energijo (UV-A)razgradi molekulo kisika

+ O = 2 O2

O + O = O2 3

+ O = O + O3 2 O + O = O

2 3

Molekule ozona delno absorbirajo nevarno UV-B sevanje !

Posledica je oblikovanje sloja ozona in segrevanje stratosfere. Nastane toplotna inverzija, zato je stratosfera tako stabilna.Ozonski plašč sta odkrila leta 1913 Francosta fizika Fabry in Buisson.

Relativna vsebnost ozona

Višina (km)

#5 Stratosferski ozon

10

Sončno sevanje osvobodi iz halonov (C,F,Cl)klorov atom, ki poškoduje 10000 molekul ozona,preden se vrne v troposfero!

Zaradi meteoroloških razmer je spreminjanje vsebnosti ozona še posebej razvidno nad Antarktiko

O2

ClOO3

CFC

Cl

CFc

Vsebnost ozona v stratosferi merimo z Dobsonovimi enotami (DU). Navaja debelino sloja zgoščenih molekul ozona. Ena DU predstavlja 0.1 mm debel sloj zgoščenih molekul ozona. Običajne vrednosti DU znašajo med 300 in 400; zgoščena plast molekul ozona iz 40 kilometrov debele stratosfere le 3 cm.

#5 Tanjšanje sloja ozona v stratosferi ali “ozonska luknja”

#5 Možne posledice tanjšanje sloja ozona v stratosferi

biološko aktivno UV sevanje naj bi se povečevalo za 5% na dekado v zmernih zemljepisnih širinah, 10% v polarnem pasu; pri 10% povečanju naj bi se število rakastih obolenj povečalo za 26%;

1% zmanjšanje molekul O3 naj bi povzročilo slepoto 100.000 do 150.000 ljudi;

fitoplankton v oceanih proizvede toliko biomase, kot rastline, večja količina UV_B sevanja je v področju Antarktike povzročila 6-12% manjšo proizvodnjo fitoplanktona ; 6 do 9% zmanjšanje števila rib;

razbarvanje, zmanjšanje mehanske odpornosti snovi.

Jakost UV sevanja navajamo z UV indeksom.

Ta je določen z meritvami jakosti pri l 290, 350 in 400 nm, upoštevana je nadmorska višina kraja (vsak km se vsebnost poveča za 6%) in oblačnost (popolnoma oblačno nebo prepušča le 31% UV sevanja.

http://www.fmi.fi/weather/warning_4.html

potrebujemo zaščito !

11

Leta 1987 se je 73 držav (do danes 191) z Montrealskim sporazumom zavezalo, da bodo do leta 1995 za 50% zmanjšale proizvodnjo in uporabo snovi, ki povzročajo razgradnjo stratosferskega ozona (ODC ozonedepletion chemicals). Gre predvsem za klorfluorogljikovodike CFC (komercialno ima Freoni DuPont), snovi, ki vsebujejo halogene elemente fluor, klor, brom. Skupni učinek vrednotimo z ekvivalentom razgradnje stratosferskega ozona (ODP – ozon depletion potencial).

Kasneje je bilo sprejetih več še strožjih dopolnil – londonski (1990), kopenhagenski (1993). In do leta 2000 smo povsem opustili uporabo CFC. Problem ostaja razgradnja starih naprav.


Problematična elementa sta klor in brom, če dodamo vodik HCFC razpadajo že v troposferi, če odstranimo Cl, ne uničujejo ozon. Se pa poveča toplogredni učinek GWP.

čas zadrževanja

(let)

ODP GWP

CFC-11 (CCl3F) 55 1 4000 CFC-13 (C2F3Cl3) 110 0,8 6000

CCl4 26 1,1 1800 C2H3Cl 5 0,11 140

HCFC-124 (C2HF4Cl) 5,8 0,02 500 HCF - 0 12500


Montrealski sporazum se pogosto navaja kot dokument, ki je dokazal, da je mogoče na osnovi znanstvenih spoznanj in politične volje preobrniti negativne procese v okolju. Po letu 1997 je naravno obnavljanje ozona v stratosferi večje od razgradnje z antropogenimi vir.

12

#5 Zimski in poletni smog

Zimski smog

Žveplov dioksid skupaj z aerosoli in trdnimi delci v megli tvori zimski smog.

Najizraziteje so posledice zaznali v Londonu decembra leta 1952. Območje Londona je bilo prekrito z meglo več dni, zaradi toplotne inverzije, pa dimni plini, ki so bili posledica zgorevanja fosilnih goriv niso prehajali v višje plasti ozračja.

Skovanka besed smoke in fog izvira iz tega obdobja.


Poletni ali fotokemični smog

Sončno sevanje sproži med onesanževali v troposferi fotokemijske reakcije. Pri katerih nastanejo številni t.i. sekundarni onesnaževalci, ki jim pravimo fotokemični oksidanti.

Eden od najpomembnejših oksidantov je ozon (O3). Ozon je eden najpomembnejših tvorcev poletnega smoga. Imenujemo ga troposferski(prizemni) ozon in je zaradi škodljivega vpliva v okolju nezaželjen. Smog zaznamo kot meglico, ki lebdi nad mesti in zmanjšuje vidljivost.

Onesnaževala, ki sodelujejo pri nastajanju prizemnega ozona imenujemo predhodniki ozona. Med predhodnike ozona prištevamo: dušikove okside(NOx), ogljikov monoksid (CO), metan (CH4) in nemetanske hlapne ogljikovodike (NMVOC).

Med seboj jih primerjamo z utežnimi faktorji, ki so določene na podlagi ocenesposobnosti posamezne snovi, da se iz nje tvori prizemni ozon (»TOFP –Tropospheric Ozone Forming Potential«). V Eu uporabljamo: NOx – 1,22; NMVOC – 1,0; CO – 0,11; CH4 – 0,014.

13

+ ⋅ ν → + + →2 2 3NO h NO O O O O

V prvi fazi nastajanja smoga (ozona) zaradi sončnega sevanja razpade molekula dušikovega dioksida na dušikov oksid in atom kisika. Ta se z molekulo kisika veže v ozon:

hν predstavlja zmnožek Plankove konstante in frekvence sončnega sevanja = sončno energijo

Proces poteka tudi v obratni smeri:

+ → +3 2 2NO O NO O

A

B


N O

NO

Vse

bnos

ti N

O, N

O in

O(p

pb)

2 3

ura v dnevu20840 241612

40

0

80

120

160

O 3

2


Los Angeles, 60 leta prejšnjega stoletja

Ljubljana, 2002

14

povzroča in pospešuje razvoj bolezni dihalnih organov, še posebej bronhitisa. Ugotovljeno je bilo, da v okoljih s fotokemičnim smogom naraste število alergij, vnetja sluznic.

škodljivo vpliva na rastline, saj povzročajo zakisljevanje padavin in zmanjšuje rast rastlin in pridelek kmetijskih rastlin.

(omejitve hitrosti na avtocestah, omejene imisije v dobi vegetacije)

škodljivo vpliva na gradbene snovi, saj razgrajuje gradbene materiale kot so plastične mase, guma, PVC,…


Število dni v letu, ko so bile presežene 8h koncentracije ozona,

mejna vrednost 25 dni/leto !

#5 Zakislevanje padavin

Zakisljevanje padavin je proces spreminjanja pH vrednosti padavin. Je naravni proces, ki ga povzroči prehajanje nekaterih plinov v vodne kapljice zaradi toploti plinov v vodi. Med povzročitelje zakisljevanja uvrščamo SO2, dušikove okside NOx in amoniak NH3. Pretvarjanje energijskih virov prispeva 70 % emisij teh snovi.

Ponovimo:

En mol idealnega plina pri normnih pogojih (0oC, tlak 1,013 105 Pa) ima pro-stornino 22,4 litra in maso, ki je enaka molski masi plina (npr. voda 18 g/mol).

Ko pridejo plini v zraku v stik z vodnimi kapljicami del plina preide v vodo, pravimo da je v vodi topen. Količina plina v vodi je odvisna od snovnih lastnosti in delnega tlaka plina v zraku. Snovne lastnosti popisuje Henrijeva konstanta.

Voda počasi razpada v vodikove ione (kationi, delci s pozitivnim električnim nabojem, H+) in hidroksidne ione anione (OH-), vse dokler ni doseženo kemijsko ravnotežje med ioni in molekulami vode:

H2O <----->H+ + OH-

15


V čisti vodi je v ravnotežju vsebnost kationov [H+] in anionov [OH- ] enaka in enaka 10-7 mol/liter.

Število vodikovih ionov [H+] določa kislost vode. Merimo jo s pH vrednostjo, ki je negativni logaritem števila vodikovih ionov:

pH = -log [H+] = - log (10-7) = 7

Kisle kapljevine so tiste v katerih je [H+] večje od [OH-], torej bo njihov pH < 7. Bazične raztopine so tiste v katerih bo število anionov [OH-] večje kot kationov [H+], torej bo njihov pH > 7.

Zakaj je po dogovoru mejna pH vrednost kislih padavin 5,6 (in ne7) ?

Prehod nekaterih plinov iz ozračja v vodo sproži nastanek vodikovih ionov. Izmed teh plinov je v ozračju vedno vsaj CO2. Njegova povprečna količina v troposferi je sedaj okoli 350 ppm oziroma je molski delež CO2 v vodni kapljici 1,363 . 10-5

mol/liter (20°C) . Pri tem molskem deležu se kemijsko ravnotežje vzpostavi, ko je število vodikovih ionov 2,489.10-6 mol/liter oziroma je pH vrednost vodne kapljice:

pH = -log 2,489.10-6 = 5.60 !


Zakisljevanje okolja ni nujno povezano s padavinami, saj se onesnaževala lahko s trdnimi delci iz ozračja odložijo na rastlinah, tleh,..

Zakislevanje padavin in vod v okolju vpliva na:vodne ekosisteme, nekatere vrste živali so zelo občutljive na pH vrednost vodotokov in ne preživijo če je pH nižji od 6;

rastline, še posebej visokogorske gozdove;

zdravje ljudi; kisle padavine povzročajo obolenja dihaj,

kisle padavine povzročajo razgradnjo gradbenih snovi in veliko gospodarsko škodo - apnenec CaCO3 reagira z žvepleno kislino in se spremeni v mavec CaSO4, ki ga voda izpere iz fasad, spomenikov,…

pH 6.5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0

postrvi ostriž žabe jastog polži

CaCO3 + H2SO4 -> CaSO4 + CO2 + H2O

16


Primer: Kislost padavin v okolici TE Šoštanj

najnižji pH 95' 96' 97' 98' 99'

Šoštanj 5,66 5,48 5,78 4,69 5,23 Topolščica 5,10 4,74 4,25 4,71 4,59 Zavodnje 4,58 4,50 4,29 4,36 4,61 Graška Gora 4,49 5,06 4,22 4,76 5,78 Velenje 5,64 4,88 4,54 5,14 5,12 Veliki vrh 4,09 4,05 4,38 4,02 4,45 Deponija pesje - - 4,86 4,96 6,04

Sprememba mase testnega vzorca v okoljih z različno vsebnostjo SO2 v ozračju

Mesta stalnega monitoringa v bližini TE Šoštanj

#5 Zakislevanje padavin in mednarodne obveznosti SLO

Snovi, ki povzročajo nastanek vodikovih ionov v vodnih kapljicah in vodotokih so SO2, NOx, NH3. Ker je njihov učinek na enoto emisij različen ga ovrednotimo s kislinskim ekvivalentom (“Acid eqiuvalent”): SO2 – 1/32 acid eq na g emisij, NOx1/46 acid eq/g; NH3 1/17 acid eq/g.

Danes je delež vseh treh glavnih zakisljževalcev padavin ~ 1/3 ; zmanjšanje SO2

zaradi čistilnih naprav v TE, uporabe goriv z manjšo vsebnostjo S (kurilno olje -> zemeljski plin; NH3 zaradi manjšega števila živali, NOx

zaradi katalizatorjev v motornih vozilih (nekoliko se povečajo emisije NH3).

cilj 20

10

17

alfa delci, (sesatvljata jih dva protona in dva nevtrona) imajo pozitivnielektrični naboj, zato jih privlačijo negativno naelektreni elektroni, ki jih a delci predajo energijo; ti se zato lahko ločijo od atoma; ta, za celice nevaren proces, imenujemo ionizacija. Naša koža je zadosten “naravni ščit”, toda če preidejo v telo z vdihavanjem so zelo nevarni.

nekateri naravno nestabilni atomi pri razpadu oddajo v elektron. Imenujemoga beta delec; potujejo globje, do nekaj cm v tkivo; zaustavimo jih v nekaj cm debeli Al plošči;

gama sevanje je elektromagnetno valovanje z veliko energijo; Γ sevanjenjezaustavi nekaj centimetrov debela svinčena plošča.

Pri razpadu atoma urana nasatjajo a delci in gama sevanje. Vse vrste radioaktivnih delcev in G sevanja so nevarni, povzročajo somatske (poškodujejo celice) in genske spremembe (zmotijo biološke procese).

Jedrske reakcije, torej sprememb, ki se dogajajo v jedrih atomov so lahko naravne ali umetne. Naravno razpadajo težki kemijski elementi, ki imajo v jedru več kot 83 protonov. Pri tem oddajajo radioaktivno sevanje, ki ga delimo na α,β in Γ sevanje. Pri umetnih reakcijah je število razpadov večje zaradi večje koncentracije teh elementov in povzročeno z zunanjimi delci (α).

#5 Nastanek in ravnanje z radioaktivnimi odpadki

Curie (Ci) je veličina, ki navaja število razpadov jedr atomov v sekundi; izhodišče je število razpadov atomov 1g radia v sekundi = 3,7 1010 razpadov.Iz Ci izhaja tudi Becquerel (Bq), ki navaja število delcev, ki nastanejo po enem razpadu atoma v m3 zraka.

povprečna koncentracija radona (oz. α delcev, ki ih oddaja pri razpadu) v naravnem okolju v SLO je 74 Bq/m3 (Taborska jama 6000 Bq/m3); v stavbah naj ne bi presegla 100 Bq/m3 , vendar so bile v slabo prezračevanih stavbah (Rn) izmerjene vrednosti 1000 – 2000 Bq/m3

Sievert (Sv) je fiziološka enota s katero ocenjujemo (poenotimo) seštevek učinka različnih oblik radioaktivnega sevanja na telo oz. organizme v življenjskem obdobju.

Radioaktivno sevanje in vplive na okolje merimo in ocenjujemo z različnimi fizikalnimi in fiziološkimi veličinami:

#5 Vpliv radioaktivnega sevanja v okolju

Fiziološke veličine vključujejo tudi vpliv na živa bitja. Fiziološke enote so na primer dB(A) enota jakosti zvoka, ki vključuje frekvenčno (A) občutljivost sluha, lx enota za osvetljenost, ki vključuje spektralno občutljivost naših očes, ..

18

#5 Vpliv radioaktivnega sevanja v okolju

ICPR (International Commission on Radiation Protection - Mednarodna komisija za radiološko zaščito) navaja, da obstaja pri ljudeh 7.3% verjetnost oboljenja z rakom če telo sprejme kumulativno 1 Sv.

Priporočila o sprejemnljivih količinah absorbiranega radioaktivnegaobsevanja navajajo, da naj kumulativna vrednost ne bi bila več kot 70 mSv, z dovoljenim letnim maksimumom 5 mSv.

Tabela navaja radioaktivno sevanje v naravnem okolju v SLO (~ 720 µSi/a)

1988 1989 1990 1991 1992 1993

skupna doza sevana (µSv/a) 1080 1131 994 966 975 904prispevek Črnobila (µSv/a) 360 280 220 190 190 180

Ob NEK se izvaja redni radiološki nadzor v področju, ki obsega 12 km pas. Ocenjene obremenitve ljudi so enake 0,5% letne doze sevanja, ki jo prejmejo v naravnem okolju.

Pogoj : zanesljivo obratovanje in skladiščenje radioaktivnih odpadkov.

srednje radioaktivni odpadki (SRO) nastanejo v opremi in se nabirajo v filtrih, …. Tudi te odpadke stisnemo in shranjujemo v kovinskih sodih.


nizko radioaktivni odpadki (NRO)nastanejo pri vzdrževalnih delih in v medicini; to so predvsem zaščitna oblačila, oprema in orodje, ki jih

uporabljajo v radio-loško onesnaženih prostorih. Odpadke stisnemo v kovinske sode. V manjšem obsegu nastajajo tudi plinasti radioaktivni

odpadki, ki se prenesejo v atmosfero.

NRO in SRO nastane v JE Krško letno okoli 180 m3 . Koviske sodeshranjujejo v začasnem odlagališču v elektrarni. S tehniko dodatnega

stiskanja (na Švedskem) so kapaciteto odlagališča povečali in podaljšali dobo delovanja JE. Trajno bodo nizko in srednje RO

shranjeni v odlagališču, ki ga SLO mora zgraditi (verjetno v okviru JE Krško).

Med

naro

dna

obve

za S

love

nije

je, d

a ur

edi

odla

gališče

N in

S r

adio

aktiv

nih

odpa

dkov

.

visoko radioaktivni odpadki (VRO) so ostanki jedrskega goriva. Vsako letonastane v JE KRŠKO 24 ton ali okoli 7m3 visoko radioaktivnih odpadkov.

Ostajajo nevarni več tisočletij. Iz njih se sprošča tudi “zaostala” toplota, zatojih skladiščimo v bazenu z vodo. Po nekaj desetletjih bi se “zaostala” toplotatako zmanjšala, da bi izrabljeno gorivo lahko odložili. V svetovnem merilu še

ni dokončne rešitve kam in kako z (VRO), SLO jih bo izvozila.

19

Uveljavili sta se dve različici odlagališč NRO in SRO:

površinska in globinska.

Pri nas stroka ni enotna pri globinskem se izpostavlja mogoče onesnaženje podtalnice in cena.


Toplotno onesnaževanje vodotokov je najpogosteje posledica:odvajanja toplote iz toplotnih strojev, ki le tako lahko opravljajo krožne procese;izpustov ohlajene geotermalne vode v vodotoke.

Omejitve v prvem primeru so dovoljene temperature (30°C) in dovoljeno povišanje temperature vodotoka (3K), v drugem primeru pa še dodatno tudi vsebnost soli.

Vpliv toplotnega onesnaževanja si oglejmo na primeru kako vpliva na količino v vodotoku raztopljenega kisika (DO), ki je, kot že vemo eno od osnovnih meril kakovosti vodotokov, ki jih onesnažujemo z organskimi odpadki.

#5 Toplotno onesnaževanje vodotokov

razdalja od mesta točkovnega toplotnega onesnaževanja vodotoka, nadomestimo jo s časom (in hitrostjo toka).

Količina raztopljenega kisika na mestu točkovnega onesnaževanja je Lo. Organske snovi vzdolž toka vodotoka razgrajujejo mikroorganizmi. Zato se količina DO zmanjšuje z zakonitostmi sistema prvega reda, kar pomeni, da je sprememba na nekem mestu odvisna od vrednosti DO.

količ

ina

DO

(m

g/l)

20

#5 Toplotno onesnaževanje vodotokov

razdalja od mesta točkovnega toplotnega onesnaževanja vodotoka, nadomestimo jo s časom (in hitrostjo toka).

količ

ina

DO

(m

g/l)= − ⋅t

tdL

k Ldt

Rešitev diferencialne enačbe je:− ⋅= ⋅ k t

t oL L e

Konstanto k v zgornjih enačbah imenujemo reakcijska konstanta. Merimo jo v enoti čas-1.

Tipične vrednosti konstante k so za vodotoke v katere odvajamo očiščene komunalne vode med 0,1 in 0,25 dan-1. Večja vrednost k pomeni, da bo hitrost porabljanja raztopljenega kisika večja, čeprav bo celotna potrebna količina porabljenega kisika za razgradnjo organskih snovi vedno enaka. Zato bo čas za reareacijo (obnavljanje kisika) krajši in verjetnost, da bo presežena najnižja količina DO, ki še omogoča preživetje, večja. Konstanta k se povečuje z naraščanjem temperature vodotoka:

minimalna vrednost DO za preživetje vodnih živali (npr 5 mg/l)

količina DO v vodotoku na mestu točkovnega onesnaževanja z organskimi snovmi

−

== ⋅ Θ(T 20)

o(T 20 C)k k

Θ je temperaturni koeficient, ponavadi privzamemo 1.04714,47,5630

9,109,1020

4,5712,775

3,6314,620

k(dan-1)

največja količinaDO (mg/l)

T (°C)

Kaj je toplogredni učinek ozračja ?

Kaj je toplogredni potencial plinov in ekvivalent CO2 ?

Opišite pomen ozona v stratosferi, kako navajamo vsebnost ozona v stratosferi !

Opišite vzroke za nastanek zimskega in poletnega smoga !

Kako postanejo padavine “kisle” in kako to vpliva na naravno in grajeno okolje?

Razložite kako klasificiramo jedrske odpadke in kako z njimi ravnamo !

Navedite kakšne okoljske pritiske povzroča odvajanjem toplote iz energetskih procesov v površinske vodotoke !

#5 Možna izpitna vprašanja

Documents

Vplivi na okolje pri pretvarjanju in oskrbi z energijo · plini (Rusije) postane obvezen, sprejme ga tudi Slovenija. #5 Mednarodne obveznosti SLO –kako smo uspešni ? 8-odstotno