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Consumo mondiale
1° paese produttore di:Gas naturale: Russia con 197 Gm³;Petrolio: Arabia Saudita 10% dei consumi mondiali;Carbone: Cina.
1° paese consumatore di :Petrolio sono gli USA con il 24,6% Gas naturale sono gli USA e la Russia con il 36%
Combustibili fossili e l’ambiente
Inquinamento dell’aria
Effetto serra
Modificazione degli equilibri
Inquinamento dell’aria
Ossidi di azoto
Ozono
PTS o PM10
Monossido di carbonio
Benzene
Ossidi di zolfo
Stiamo modificando gli
equilibri
animali
fotosintesi
sole
Produzione di energia
interramento
Carbonio fossilePetrolio, carbone e gas
AtmosferaAnidride carbonica
combustione
respirazione
piante
Microrganismi
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
150 anni
25 milioni di anni
Effetto serra
Prodotti di combustione
• Il calore generato innalza la temperatura a valori tali per cui i partecipanti alla reazione emettono radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda comprese nel campo del visibile.
• Le zone di reazione ci appaiono allora luminose e si parla di fiamme
Prodotti di combustione
Nelle combustioni in aria si ha la formazione di acqua liquida o vaporizzata e di anidride carbonica dovuta alla presenza di carbonio e idrogeno nei combustibili
Ma non solo !!!
Prodotti di combustione
• Se l'aria non è sufficiente ad ossidare completamente il carbonio si ha presenza, più o meno elevata, di ossido di carbonio, prodotto tipico delle combustioni in atmosfera povera di ossigeno
Gas di combustione
I gas di combustione sono quei prodotti della combustione che rimangono allo stato gassoso anche quando raggiungono, raffreddandosi, la temperatura ambiente di riferimento (15°C)
Ossido di carbonio L’esposizione in ambienti contenenti l’1,3% di monossido di carbonio produce incoscienza quasi istantaneamente e la morte dopo pochi minuti. La percentuale dello 0,15% per 1 ora o dello 0,05% per 3 ore può risultare mortale. La percentuale dello 0,4% è fatale in meno di 1 ora.
Gas di combustione
Prodotti di combustione
Altri prodotti di reazione sono derivati:
• dello zolfo presente in quasi tutti i combustibili • di gas inerti come l'azoto • di gas derivanti dalla decomposizione termica di
eventuali sostanze organiche
Sostanza Prodotti tossici Prodotti maggiormente tossici
PVC CO-CO2-HCl-Benzene-Toluene
HCl-CO
Poliammidi CO-CO2-HCN HCN-CO
Poliesteri CO-CO2- HCN –HCl(per i materiali clorurati)
HCN-CO
Resine fenoliche CO-CO2-Fenolo e derivati CO-Fenolo
Poliacrilici CO-CO2-Metacrilato di metile
CO-Metacrilato di metile
Polistirene CO-CO2-Toluene-Stirene-Benzene-Idrocarburi aromatici
CO -Idrocarburi aromatici
Legno e derivati CO-CO2 CO
Lana CO-CO2-HCN CO-HCN
Prodotti di combustione
Prodotti di combustione
e infine vi sono incombusti e residui minerali che vanno a formare i fumi
Inquinanti atmosfericicaratteristiche fisiche
•Gas
•Liquidi
•Solidi
•Aerosols: polveri (fini < 10),esalazioni (0,001-1), fumo (< 0,5), mist (0,1-50), nebbia (> 1), smog, nuclei di condensazione (<0,1 )
Inquinanti atmosfericicaratteristiche chimiche
Classe Inquinanti primari Inquinanti secondari
Composti contenenti zolfo SO2, H2S SO3, H2SO4, MeSO4
Composti contenenti azoto NO, NH3 NO2, HNO3, MeNO3
Ossidi di carbonio CO, (CO2 **) -
Composti organici C1-C5, aromatici, policiclici aldeidi, chetoni, acidi
Alogeni HCl, HF -
** Normalmente non è considerato inquinante
•Coefficiente di Henry o tensione di vapore (volatilità)
•Solubilità
CombustioniC + O2 CO2
CxHy + (x + 1/4 y) O2 x CO2 + ½y H2O
- combustioni incomplete o “fredde” ( CO, Particelle e Idrocarburi incombusti, intermedi di ossidazione)
- impurezze o additivi dei combustibili ( SO2 , SO3 , piombo tetraetile, BTX, ceneri)
-a T elevata (>850°C) ossidazione dell’N atmosferico ad NO:
N2 + O2 2 NO(a T ambiente la [NO] di equilibrio è di soli 1,1•10-11 ppm)
- a T elevata (Inceneritori), produzione di PCDD e PCDF da clorurati
Fattori che condizionano la dispersione, il trasporto e la deposizione di
inquinanti
Dispersione
• turbolenza termica (convettiva): movimenti verticali turbolenza meccanica (asperità): movimenti orizzontali (venti)
•stabilità atmosferica (profilo termico, inversioni)
Inventario delle emissioni per Inventario delle emissioni per sorgenti %sorgenti %(CORINAIR 1990)(CORINAIR 1990)
Inventario delle emissioni per Inventario delle emissioni per sorgenti %sorgenti %(CORINAIR 1990)(CORINAIR 1990)
FONTE: Europe’s Environment Statistical Compendium
EUR 12(except new German Lnder)
SO2 NOx NMVOC CH4 CO CO2 N2O NH3
Public power etc. 52 18 26 4
Combustion commercial,residential etc.
6 4 3 1 10 18 2
Industrial combustion 25 11 6 22 2
Production processes 4 2 6 5 5 24 3
Extraction anddistribution of fossil fuels
1 6 5 5 24 3
Solvent use 25
Road transport 4 51 34 1 65 18 2
Other mobile sourcesand machinery
3 12 3 4 3
Waste treatment anddisposal
1 1 1 24 6 1 1 1
Agriculture 4 34 1 1 33 95
Nature 5 17 24 3 6 32 2
Emissioni totali della Regione Emissioni totali della Regione LombardiaLombardia
(Risultati INEMAR del 15 Maggio 2000) (Risultati INEMAR del 15 Maggio 2000)
Emissioni totali della Regione Emissioni totali della Regione LombardiaLombardia
(Risultati INEMAR del 15 Maggio 2000) (Risultati INEMAR del 15 Maggio 2000)
* emissioni da traffico lineare stimate tramite estrapolazione dei dati Corinair 1990
Regione SO X NO X NMCOV CH 4 CO CO 2 N2 O NH 3
ton/anno ton/anno ton/anno ton/anno ton/annokton/annoton/anno ton/anno
1produzione di elettricità, impianti di cogenerazione e riscald.41,486 23,574 579 595 1,898 13,513 1,667 2
2combustioni commerciali, istituzionali e residenziali 5,979 15,760 9,952 7,342 119,546 16,622 1,644
3combustioni industriali e processi con combustioni 21,152 47,176 2,681 730 36,407 13,053 1,097 7
4processi diversi dalla combustione 14,978 7,163 57,431 48 53,529 251 24 875
5estrazione e distribuzioni combustibili 12,362 52,850
6uso dei solventi 132 175,559 37 0
7trasporti stradali (traffico diffuso + traffico lineare *)3,924 130,844 72,676 2,139 320,309 14,282 1,494 1,328
8altre modalità di trasporto 1,772 16,791 2,489 48 6,988 899 370 2
9trattamento rifiuti e acque reflue 294 979 58 133,380 399 598
10agricoltura 1,123 161 212,880 5,922 101,788
11 natura 443 1,947 29,963 55,976 62 443
Totale 90,029 245,489 363,911 410,013 595,090 59,218 12,279 104,445
L’andamento delle concentrazioni degli inquinanti
Fonte : Rapporto 2001 sulla qualità dell’aria di Milano
Concentrazioni medie annuali a Milano
0
50
100
150
200
250
Anni
SO
2 N
O 2 N
O P
TS
(µ
g/m3 )
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
C6H
6 O
3 (µ
g/m
3 )
CO
(m
g/m3 )
SO2 NO2 PTS NO CO C6H6 O3
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Soglia di attenzione
Soglia di allarme
Biossido di azoto(NO2)
200 g/m3
Conc. media orariaDPR 203/88
400 g/m3
Misurati su 3 ore cons.DM 60/02
Monossido di carbonio
(CO)
10 mg/m3
Conc. media su 8 oreDPCM 28/3/83
_
Biossido di zolfo(SO2)
130 g/m3
Conc. media su 24 oreDPR 203/88
500 g/m3
Conc. media su tre ore cons.
DM 60/02
Ozono(O3)
180 g/m3
Conc. media orariaDM 25/11/94
360 g/m3
Conc. media orariaDM 25/11/94
PM10 50 g/m3
Conc. media su 24 oreDM 60/02
_
VALORI DI SOGLIA – NORMATIVA IN VIGORE
Inquinante Valore limite per la protezione della salute umana
Data alla quale il valore limite deve essere raggiunto
Biossido di azoto (NO2) su base oraria: 200 g/m3 (da non superare più di 18 volte all’anno)su base annuale: 40 g/m3
1° gennaio 2010
Monossido di carbonio (CO) Media massima giornaliera delle medie sulle 8 ore: 10 mg/m3
1° gennaio 2005
Polveri fini (PM10)FASE 1: su base giornaliera: 50 g/m3 da non superare più di 35 volte all’annosu base annuale: 40 g/m3
1° gennaio 2005
Polveri fini (PM10) FASE 2:su base giornaliera: 50 g/m3 da non superare più di 7 volte all’annosu base annuale: 20 g/m3
1° gennaio 2010
Benzene (C6H6)su base annuale : 5 g/m3
Valore limite attuale su base annuale: 10 g/m3
1° gennaio 2010
Valori limite – normativa in vigore e in fieri
SummarySummary
sulfur dioxide: no problem
lead: no problem
carbon monoxide no problem
benzene diminishing problem
nitrogen dioxidenitrogen dioxide serious serious problemproblem
PM10 severe problem severe problem (to be tackled on local and European level)
ozoneozone serious problem, serious problem, (to be tackled mainly on European level)