KÖZLEKEDÉS
földi | vizi | légi

A Közlekedés okozta légszennyezés

Az 1960-as évek végéig az ipari termelés volt a légszennyezés legjelentősebb forrása a városokban. Napjainkban viszont az ipari és fűtési technológiák korszerűsítése valamint a nagyüzemek városokból történő kitelepítése következtében a közúti gépjárművek okozta légszennyezés a döntő. A hatvanas évektől kezdtek a környezetvédelmi előírások a gépjárműmotorok fejlesztésében is szemponttá válni. Kaliforniában azonosították először a légkörben a fotokémiai füstködöt (szmogot), melynek létrejöttében a gépjárművek kipufogógáz-alkotói játsszák a meghatározó szerepet. A további vizsgálatok feltárták a kipufogógáz emberi szervezetre káros alkotóit; ezek sorában olyanokat is találtak, melyekről addig tudomásunk sem volt. Ez késztette arra a környezetvédelmi törvényalkotókat, hogy a belsőégésű motorokkal szemben támasztott követelményrendszer első elemévé tegyék a környezetvédelmi előírásokat.

A közúti gépjárművek alapvetően két csoportba sorolhatók a felhasznált tüzelőanyag szerint: benzinnel és dízelolajjal üzemeltetett járművek. A benzin és a levegő keverékének tökéletes égésekor széndioxid (CO2) és víz keletkezik. Az üzemanyag tökéletes égéséhez szükséges optimális levegő-üzemanyag tömegarány 14,5. Az ettől való eltérés tökéletlen égést eredményez, amely levegőszennyező gázok: szénmonoxid (CO), szénhidrogének (CH), nitrogénoxidok (NOx), poliaromás szénhidrogének (PAH-ok), illékony szerves vegyületek (VOC-k), valamint és aeroszolok (szálló por) kibocsátását eredményezi.



A városi levegőben az antropogén NOx 47%-át, a CO 65-80%-át, a szénhidrogének 50%-át emitálják a gépjárművek. Ezen túl egy átlagos gépjármű több, mint 1,000 egyéb szennyezőt, közöttük kormot, Zn-t, Ni-t, Cr-t, benzolt és aldehideket bocsát ki. A levegő-üzemanyag arányon kívül a szennyező anyagok mennyiségét befolyásolja még a motor felépítése, műszaki állapota, továbbá meghatározó, hogy a jármű gyorsul, egyenletes halad, fékez, vagy éppen üresjáratban van. A benzinhez különféle céllal adalékanyagokat adnak. Az egyik legfontosabb adalékanyag az ólom (volt), melyet kopogásgátlóként és kenőanyagként alkalmaztak. Az ólom égéstérből történő eltávozásának elősegítése céljából az üzemanyaghoz brómot adagoltak. A levegőbe került ólom káros és jól dokumentált egészségügyi hatása miatt az ólmozott benzint világszerte fokozatosan vonják ki a forgalomból. Magyarországon 1999. április 1.-n történt meg az ólmozott benzin kereskedelmi forgalomból való teljes kivonása, ami jelentősen javította nagyvárosaink levegőminőségét. Budapest belvárosában például az ólom és a bróm légköri koncentrációja a harmadára-negyedére csökkent, míg a Várhegyi alagútban e koncentrációcsökkenés egy nagyságrend volt már néhány hónap után.

A dízelüzemű gépjárművek nagyon híg keverékkel üzemelnek, ami miatt a CO emisszió kismértékű. A részecske-kibocsátásuk, melynek legnagyobb része korom, jelentős, egy nagyságrenddel meghaladja a benzin-motorokét. A koromrészecskék jelentős felületük révén hordozóanyagként viselkednek, megkötik az el nem égett szénhidrogéneket. További jelentős szennyező az aeroszol formátumú szulfát, melyért a gázolaj kéntartalma a felelős.

(Összefoglalva: A benzinüzemű motorokból elsősorban gáznemű légszennyezők, míg a dízelüzemű motorokból főképpen szilárd részecskék (aeroszol) és NOx-ek kerülnek a levegőbe.)

FÖLDI KÖZLEKEDÉS

A katalizátor sem megoldás?

A gépjárművek által okozott levegőszennyezési problémákat a katalizátorok is csak részben tudják megoldani. Egyre növekszik az üvegházhatást okozó szén-dioxid kibocsátása, valamint az autók és az utak kopása következtében a levegőbe kerülő súlyosan egészségkárosító anyagok mennyisége. Az újabb kutatások pedig arra irányítják a figyelmet, hogy a katalizátorokból olyan anyagok kerülhetnek a környezetbe, amelyek feltehetően komolyan károsíthatják mindannyiunk egészségét.

Az iparilag fejlett országok környezetvédelmi programjaiban az elsők között szerepel a gépjármű-közlekedés okozta levegőszennyezettség csökkentése. Ezért is van szükség a kipufogógázok utókezelésére: a keletkezett levegőszennyezők nem szennyező (vagy legalább is az emberek egészségét közvetlenül nem károsító) vegyületekké való átalakítására. A leginkább elterjedt és legkorszerűbb emissziócsökkentő módszernek a katalitikus konverter és az elektronikus üzemanyag-befecskendezés közös bevezetése bizonyult. 1992 óta az Európai Unióban minden új, Ottó-típusú motorral felszerelt gépjárművet katalizátorral kell felszerelni. A kipufogógáz katalizátora a szén-monoxidot (CO) és a szénhidrogéneket (CH) platina (Pt) és palládium (Pd) segítségével széndioxiddá (CO2) és vízzé oxidálja, míg a nitrogénoxidok (NOx) nitrogénné való redukcióját a ródium (Rh) katalizálja. A katalízis hatásfoka a 80-90%-ot is elérheti. A katalizátor hordozója általában korderit (2MgO.2Al2O3.5SiO2), mely egy térhálós kerámia. Ennek a felületére viszik fel a katalizátoranyagokat. A katalizátorok platinatartalma 0,9–2,5 gramm között van, a nemesfémek aránya megközelítőleg a következő: Pt/Pd/Rh = 1:14:1-1:28:1.




A katalizátorok bevezetésével egyidejűleg az ólmozott benzin használatát is kerülni kell, mert az ólom katalizátorméregként hat, azaz csökkenti a katalizátor hatásfokát, vagy akár teljesen tönkre is teheti azt.
A katalizátorok bevezetése és az ólmozott benzin forgalmazásának megszüntetése nagyságrendekkel csökkentette a gépjárművek eddig ismert szennyezőanyag-kibocsátását. A sikerek ellenére azonban egy újabb probléma merült fel: a katalizátorral felszerelt gépjárművek platinát, palládiumot és ródiumot tartalmazó kipufogógázt bocsátanak ki. A katalizátor felületéről a fizikai és kémiai elhasználódás, a kopás hatására kerülnek a környezetbe a Pt-csoport elemei (platina group elements, PGE). Ezen erősen mérgező fémek koncentrációja növekszik a környezetünkben, amit valószínűsíthetően a gépjárművek kibocsátása okoz. Tekintettel arra, hogy ezen anyagok természetes légköri koncentrációja rendkívül kicsi (10-12 g/m3 nagyságrendű), a kibocsátott mennyiség viszonylag nagy változást okoz. Ezen fémek légköri viselkedésére vonatkozó ismereteink szinte teljesen hiányoznak Magyarországon. A platina és más platinafémek citotoxikus (sejtméreg) és allergizáló hatása viszont egyre ismertebb.
Az Egyesült Államokban és néhány nyugat-európai országban megindult a környezetbe került platinafémek tudományos vizsgálata. Az autópályák és forgalmas városi utak körüli porban kimutatták a koncentráció növekedését, és az is kiderült, hogy a légőrbe került platinának 30%-a vízoldható formában van, tehát az utakat övező növényzetben is kimutatható. A platinafémek koncentrációjának meghatározása a különböző országokban igen eltérő eredményeket hozott. Platinából például az utak mentén vizsgált pormintákban 12-től 72 mikrogrammig találtak kilónként.
Nemrégiben az Európai Unió is elindított egy ilyen irányú kutatási programot. Magyarországon az ELTE Kémiai Technológiai és Környezetkémiai Tanszékén tanulmányozzák nemzetközi együttműködés keretében a légköri platinafémek viselkedését, koncentrációját, és egy átfogó aeroszol kutatás részeként valamint vizsgálják az emberi szervezetbe való beépülésüket is.

Simon Gergely

A cikket Szeredi Ágnes az ELTE Kémiai Technológiai és Környezetkémiai Tanszékén készülőben lévő szakdolgozatának felhasználásával állítottuk össze. Témavezető: Dr. Salma Imre

VÍZI KÖZLEKEDÉS

Kérjük szíves türelmüket, a tiszta.levego.hu ezen fejezete hamarosan elkészül!

LÉGI KÖZLEKEDÉS

A légi közlekedés hatása a légszennyezésre

A közúti közlekedés környezetre gyakorolt hatásait kémiai szempontból már több cikkben boncolgattam. A pogányi repülőtér tervezett bővítése kapcsán azt vizsgáltam, hogy egy repülőtér bővítése és az ezzel együtt járó megnövekedett légi és utas forgalom miként hathat a környezetre.

A légi közlekedés környezet terhelését 3 részre szokták osztana. Beszélünk egyrészt arról a jelentős zajterhelésről, amivel a repülés jár, másrészt azokról a káros anyagokról, melyek a repülőgépek hajtóműveiből áramlanak ki. Ezen kívül nem szabad megfeledkezni a repülőterekhez és a gépekhez kapcsolódó infrastruktúra környezetpusztításáról sem.

Zajszennyezés

A zajhatás több tényezőből adódik. Ezek közül a kiemelném a hajtómű és egyéb készülékek, motorok működéséből adódó zajokat, a repülőgép levegővel való érintkezéséből adódó hanghatást, illetve a repülőgép eleminek terheléséből keletkező zajok. A zajszennyezés mindig több forrásból, különböző frekvenciákból, intenzitásokból összetevődő zajok összessége. A zaj mértéke több tényezőtől is erősen függ, ilyen lehet az időjárás, de például nem mindegy, hogy a repülőgép fel vagy le száll. Természetesen a modernebb repülőgépek zajterhelése már lényegesen alacsonyabb, mint az elavultabbaké, de ennek ellenére manapság is nagyon zavarhatja a repülőtér és a légi közlekedés zaja, a repülőtér közelében lakókat, sőt hosszú távú, nagymértékű zajterhelés idegrendszeri zavarokat is okozhat.

Légszennyezés

A zajterhelés mellett kézelfoghatóbb probléma a repülőgép hajtóművek légszennyező anyag kibocsátása. A repülőgép, is mint minden fosszilis tüzelőanyagot felhasználó gép a természetes CO2 és víz mellett egyéb káros melléktermékeket bocsát ki. Ez a kibocsátás különösen repülőterek környezetében lesz jelentős, ugyanis ott koncentráltan jelenik meg. Tény, hogy miközben a légi közlekedés utas számban az összes közlekedés csupán 1%-t teszi ki, addig az összes közlekedésre fordított üzemanyag 10-15%-t használja fel. Magyarán a légi közlekedés energiafelhasználása igen pazarló.
Ha gázonkét vizsgáljuk 1 kg-ra vetítve a káros anyag emissziót, megállapíthatjuk, hogy hasonló más közlekedési eszközöknél. A SO2 kibocsátás alacsonyabb, viszont a motor magas égési hőmérséklete miatt a NOx kibocsátás jelentő, ugyanis magas hőmérsékleten a levegő nitrogénje és oxigénje egyesül (Lásd: 1. Ábra). A repülőgépekre jellemző még az illékony, el nem égett szénhidrogének kibocsátása, a szilárd részecskék kibocsátása illetve enyhe CO emisszió.

A NOx-ekről tudnunk kell, hogy belélegezve izgatják a légutak nyálkahártyáját, gátolják azok felszínén lévő csillósejtek működését ezzel a légutak öntisztulását. Rongálják az immunrendszert, növelik az esélyét, elősegítik akut gyulladás, tüdővizenyő kialakulását. Gyerekkorban légzőszervi károsodást, asztmát, krónikus hörghurutot okozhatnak. Dohányosok különösen veszélyeztetett helyzetben vannak. Ezen kívül a levegőbe került NOx-ek a légkör víztartalmával salétromossavat, salétromsavat képeznek, így akár közvetlenül, akár savas esők formájában fejthetik ki káros hatásukat.

A tüzelőanyag tökéletlen égésekor keletkező CO belélegezve gátolja a hemoglobin oxigénszállítását, ugyanis a CO erősebben tapad hozzá, mint az oxigén. Az illékony szénhidrogének nincsen általános jellemzője sokféleségük miatt, az irritáló hatáson túl, vannak köztük, melyek karcinogének, azaz rákkeltők, vannak melyek a májat mérgezik, károsíthatják a vérképzést, a központi idegrendszerre hathatnak. Szilárd szennyezők esetén lényeges azok mérete, ugyanis, ha túl nagy a méretük, akkor nem jutnak be a légzőszervekbe, míg, ha túl kicsik, akkor meg ahogy belélegezzük, úgy ki is fújjuk őket. Káros egészségügyi hatásuk igen változatos, az összetételüktől függ.

Összességében a repülőtér környéki légszennyezés egy forgalmas útéhoz lehet hasonlítani, hisz a szennyezők anyaga azonos, csak itt koncentráltan egy pontból jön a szennyezés, nem egy vonal mellett van.
A szennyezőanyag kibocsátás mértéke persze sok egyéb tényezőtől is függ. Ilyen tényező a környezeti levegő hőmérséklete, páratartalma, nyomása, a felhasznált kerozin minősége, a repülőgép állapota, és természetesen lényeges, hogy a repülő milyen tevékenységet végez, azaz felszáll, emelkedik, siklik, leszáll, vagy csak taxizik, azaz gurul. A 2. Ábrán megfigyelhető, hogy a NOx kibocsátás igazán siklás közben nő meg illetve felszálláskor nagyobb, míg leszálláskor és taxizáskor minimális, míg a szénhidrogén (CH) és a CO kibocsátás, pont taxizáskor igen magas, és ez a kibocsátás érintheti közvetlenül a lakosságot is.

A különböző szennyező anyagok terjedése a levegőben igen sok szemponttól, elsősorban az időjárási viszonyoktól, és a szennyező milyenségétől függ. Általánosságban azért érvényes, hogy annál magasabb a koncentráció, minél közelebb vagyunk a forráshoz.

A repülőgépek a lokális szennyezésen túl a globális környezetszennyezésből is kiveszik természetesen a részüket. A globális felmelegedést egyrészről a magas CO2 kibocsátásukkal segítik, másrészt 1 kg kerozin elégésekor 1.25 kg víz keletkezik, ami a magas légkörben, 9000 m felett, ahol a levegő már nem keveredik a földfelszínivel, megfagy és a kifagyott jégréteg, mint egy üvegház viselkedik. Ebben a magasságban a repülőgépek éves szinten mintegy 100-150 millió tonna vizet bocsátanak ki. Ennek az úgynevezett ciruszfelhőzetnek az 1%-os növekedése számítások szerint 0,2 oC-al növeli a Föld hőmérsékletét.
Az ózonlyuk növekedését, azáltal segítik, a repülőgépek, hogy az ózonpajzs magasságához közel haladva, évente mintegy 1 millió tonna NOx-et bocsátanak ki, ami különböző reakciók révén bontja az ózont.

A repülőterek és infrastruktúrájuk környezetszennyezése

A repülőtér, mint már említettem megnöveli a környezete zajterhelését, ezen kívül az üzemanyagokból és az olajokból elkerülhetetlenül is kerül a talajba, szennyezve ezáltal környezete talajvizét, közvetve mezőgazdasági és ivóvizét. Hulladék illetve nagy mennyiségű szennyezőanyag keletkezik a karbantartási, javítási munkálatokból is. Mindezen túl egy új repülőtér magával vonzza a csatlakozó közlekedési rendszert, ami olyan nagy levegő és zajszennyezést eredményez, hogy kiteheti akár repülőtéri környezetterhelés 65-80%-t is. További probléma, a nagyszámú utas ellátása, ami üzemek létrehozását követeli, és hatalmas mennyiségű szemetet eredményez. A szemét összetételét a 3. ábrán láthatják. Végezetül meg kell említeni, hogy a leszállópályák mentén folyamatosan kaszálni kell a füvet a megfelelő vízelvezetés érdekében, illetve ki kell irtani a gyomokat. A gyomirtó szerek rendszeres alkalmazása is talajvíz károsodásához vezet.

Összefoglalásul elmondhatjuk, hogy a légi közlekedés a közlekedés egy igen szennyező formája, bár kétségkívül még mindig kevésbé káros egy tömött repülőgépen ülni, mint egyedül ülni egy kocsiban, és úgy közlekedni, de ha már 4-en, 5-en ülünk a kocsiban, kevésbé pusztítjuk a környezetet. Természetesen a vonatközlekedés káros anyag kibocsátása elhanyagolható a légi közlekedés mellett.
Felhasználva: Dr. Rohács József: A légi közlekedés hatása a környezetre, OMIKK, 1994/20, Budapest

1. ábra: NOx kibocsátás különböző közlekedési eszközöknél

2. ábra: A kibocsátások változása a le és felszállási ciklus üzemmódok függvényében

3. Ábra: A repülőtéri szemét összetétele átlagosan