Aplinkos inžinerija

BRONIUS KRIŠČIŪNAS AUDRIUS DĖDELĖ

APLINKOS INŽINERIJA

UDK 504(075.8) Kr277

Prof. dr. Gintaras Denafas (Kauno technologijos universitetas) Dr. Juozas Savickas (Lietuvos energetikos institutas)

Mokomoji knyga apsvarstyta ir rekomenduota išleisti Vytauto Didžiojo universiteto Gamtos mokslų fakulteto Aplinkotyros katedros posėdyje 2013 m. vasario 21 d. (protokolo Nr. 2013/02/21, išrašo Nr. 1) ir Gamtos mokslų fakulteto tarybos posėdyje 2013 m. vasario 21 d. (protokolo Nr. 2013/01, išrašo Nr. 02).

ISBN 978-609-467-019-0 (internete) ISBN 978-9955-34-469-8 (internete) ISBN 978-609-467-020-6 (spausdintas) ISBN 978-9955-34-470-4 (spausdintas) © Bronius Kriščiūnas, 2014 © Audrius Dėdelė, 2014 © Vytauto Didžiojo universitetas, 2014 © „Versus aureus“ leidykla, 2014

BRONIUS KRIŠČIŪNAS, AUDRIUS DĖDELĖ

A P L I N K O S INŽINERIJA Mokomoji knyga

VYTAUTO DIDŽIOJO

UNIVERSITETAS V E R S US AU R EUS 2014

TURINYS

Įvadas...................................................................... 7

3.4. Vandens vartojimo normos..................................40

1. Aplinkos inžinerija, jos naudojimo tikslas ir prioritetai..................................................... 8

3.5. Geriamojo vandens kokybės reikalavimai............................44

2. Aplinkos oro taršos problemos.11 2.1. Aplinkos oro teršalų pobūdis ir ribinės vertės....... 12 2.2. Mobiliaisiais šaltiniais išmetamų į aplinkos orą teršalų kenksmingumo šalinimo technologijos.......................................... 18 2.2.1. Prevencinių metodų taikymas mažinant degimo procesų nulemiamą atmosferos taršą......23 2.3. Stacionariaisiais šaltiniais išmetamų į aplinkos orą teršalų kenksmingumo šalinimo technologijos..........................................23 2.3.1. Oro taršos mažinimo būdai ir jų efektyvumas................ 24 2.3.1.1. Drėgnieji dalelių sulaikymo būdai ...................... 26

3.5.1. Geriamojo vandens fiziologinis vaidmuo žmogaus organizmui..................... 53 3.6. Vandens tinklo eksploatacija...........54 3.7. Šulinių ir gręžinių įrengimas ir eksploatacija................... 56 4. Vandenvala................................................ 59 4.1. Nuotekų susidarymo šaltiniai........... 59 4.2. Nuotekų šalinimo sistemos schema....................................60 4.3. Nuotekų kiekis ir jų užterštumo normos..................... 62 4.4. Nuotakyno eksploatacija...................66 4.5. Siurbliai ir siurblinės............................68 4.6. Parengtinis nuotekų valymas...........68

2.3.1.2. Elektrostatiniai filtrai....... 28

4.7. Lengvų neištirpusių teršalų atskyrimas.................................. 69

2.3.1.3. Audekliniai filtrai............... 29

4.8. Biologinis nuotekų valymas............. 71

2.3.1.4. Rankoviniai filtrai.............. 29

4.8.1. Azoto ir fosforo šalinimas iš nuotekų...................... 72

2.3.1.5. Kondensacinis ekonomaizeris........................... 31 2.4. Oro taršos modeliavimas................... 32

4.9. Nuotekų valyklose susidariusio dumblo apdorojimas ir panaudojimas........... 73

3. Vandentieka............................................... 36

4.10. Miesto nuotekų valyklos pavyzdžiai............................... 74

3.1. Vandens išteklių vartojimas ir apsauga........................... 36

4.10.1. Kauno miesto nuotekų valykla............................... 74

3.2. Vandens šaltiniai vandentiekiams...................................... 39

4.10.2. Šiaulių miesto nuotekų valykla .............................. 79

3.3. Vandens tiekimo sistemos schemos.................................40

4.10.2.1. Mechaninis nuotekų valymas...................... 81

4.10.2.2. Biologinis nuotekų valymas...................... 83

7. Transportas............................................126

4.10.2.3. Dumblo tvarkymas....... 83

7.1. Transporto vystymosi aplinkosauginiai aspektai pasaulyje ir Lietuvoje.........................126

4.11. Mažosios nuotekų valyklos individualiems gyvenamiesiems namams..................84 5. Atliekos......................................................... 87 5.1. Atliekos ir jų tvarkymas....................... 87 5.2. Nepavojingosios atliekos................... 91 5.3. Pavojingosios atliekos......................... 91

7.2. Automobiliai.........................................128 7.2.1. Automobilių dujų išmetimo ir triukšmo mažinimo galimybės..........................130 7.3.1. Geležinkeliai................................ 131 7.3.2. Metropolitenai...........................133 7.3.3. Tramvajai.....................................134

5.4.1. Atliekų perdirbimo problemos......................................... 93

7.3.4. Bėgių transporto aplinkos taršos ir triukšmo mažinimo galimybės...................135

5.5. Sąvartynai (atliekų deponija) ........... 97 5.6. Atliekų deginimas.................................98 5.6.1. Išmetamųjų dujų iš atliekų deginimo gamyklų valymas.............................................100 5.7. Atliekų monitoringas.........................101 6. Energijos gavyba ir tiekimas.......101 6.1. Energijos ir galios vienetai...............101 6.2. Energetikos vystymas pasaulyje ir Lietuvoje.........................102 6.2.1. Atsinaujinantys ir neatsinaujinantys energijos šaltiniai pasaulyje......104 6.2.2. Atsinaujinantys ir neatsinaujinantys energijos šaltiniai Lietuvoje..........................105

2.

7.3. Bėgių transportas............................... 131

5.4. Atliekų surinkimo būdai Lietuvoje....................................... 92

5.4.2. Atliekų apskaita........................... 97

1.

7.4. Oro transportas.

Oro transporto triukšmo ir išmetimo mažinimo galimybės...136 7.5. Troleibusai.............................................138

3.

4.

7.6. Bevariklis transportas.

Dviratis.....................................................139 7.7. Vandens transportas..........................142 7.7.1. Jūrų transportas.........................142 7.7.2. Upių transportas.......................144

5.

LITERATŪRA........................................................147

6.

6.3. Centralizuotas ir vietinis šilumos energijos tiekimas ..................................................124

7.

6

APLINKOS INŽINERIJA

Autoriai nuoširdžiai dėkoja parėmusiems knygos „Aplinkos inžinerija“ išleidimą:

Lietuvos vandens tiekėjų asociacijos prezidentui Broniui Miežutavičiui UAB „Kauno vandenys“ generaliniam direktoriui Viliui Burokui Alytaus miesto UAB „Dzūkijos vandenys“ direktoriui Rolandui Žakui Šiaulių miesto UAB „Šiaulių vandenys“ generaliniam direktoriui Jonui Matkevičiui Marijampolės miesto UAB „Sūduvos vandenys“ direktoriui Algiui Kadišiui Jonavos miesto UAB „Jonavos vandenys“ direktoriui Vytautui Kudokui Kauno rajono UAB „Giraitės vandenys“ direktoriui Gičiui Urbeliui AB „Traidenis“ generaliniam direktoriui Sigitui Leonavičiui AB „Evikta“ direktoriui Vidmantui Rutkauskui AB „Rosma“ direktoriui Romualdui Raliui

Įvadas

Įvadas Visais mūsų valstybės raidos etapais buvo stengiamasi išsaugoti unikalų kraštovaizdį, upes, upelius, ežerus, kalvas ir miškus. Tai buvo nuolatinė kova su besaike miestų, gyvenviečių industrializacija, chemizacija, melioracija. Ta kova ne visada buvo sėkminga, ypač tai buvo matoma žvelgiant į sudarkytus upių slėnius, ištiesintas, užžėlusias ir uždumblėjusias vagas, šiukšlių krūvas prie miestų, miestelių, gyvenviečių.

Atgavus nepriklausomybę, didžiausias dėmesys buvo skirtas vandenų, oro, žemės apsaugai, o didžiausia dalis investicijų – miestų aplinkos oro kokybei gerinti, vandenų apsaugai, atliekoms tvarkyti, transporto ir energetikos sistemoms modernizuoti. Dėl didelių eksploatacinių išlaidų ir pasikeitus ekonominei sanklodai Lietuvoje, daugelį aplinkos inžinerinių sistemų reikia modernizuoti pagal griežtesnius aplinkosaugos reikalavimus.

Trečiame tūkstantmetyje daugiau žmonių gyvens miestuose, todėl šioje studijų programoje nagrinėjami žmogaus ir aplinkos, kurioje mes gyvename, santykiai ir būdai, kaip juos pagerinti.

Lietuvoje aplinkos inžinerinių sistemų kiekybiniai parametrai yra palyginti aukšti, tačiau jų teikiamų paslaugų kokybė ne visada atitinka šių dienų reikalavimus. Pradėta kurti gausybė programų, apimančių aplinkos oro, vandens, atliekų, triukšmo, dirvožemio, klimato, biologinių sistemų adaptacijos ir kitų sričių tyrimus.

Socialiniai, ekonominiai, technologiniai ir biologiniai procesai aplinkoje šiandien taip glaudžiai susiję, kad į gamybą būtina žiūrėti kaip į sudėtingą ekologinę-ekonominę sistemą, kuri susieja visuomeninę materialinę gamybą ir gamtą. Žmogus gamina ir sandėliuoja planetos paviršiuje didžiulį kiekį atliekų, kurių gamta jau nepajėgia perdirbti.

Pasaulyje kasmet pagaminama 400 mln. tonų chemikalų, rinkoje kasmet atsiranda 200–300 naujų cheminių medžiagų. Kiekvienais metais pasaulyje į atmosferą išmetama apie 1 mlrd. nuodingų medžiagų, į hidro­ sferą – apie 15 mlrd. tonų teršalų, kasmet susidaro 85 mlrd. tonų įvairių atliekų.

Aplinkos inžinerijos kurse siekiama suteikti žinių apie naujausias technines priemones, mažinančias poveikį aplinkai. Šioje mokymo knygoje studentai supažindinami su aplinkos oro, vandens ir dirvožemio apsaugos nuo teršimo inžinerinėmis sistemomis, nepavojingųjų ir pavojingųjų atliekų, vandens gerinimo, nuotekų, oro teršalų kenksmingumo šalinimo technologijomis ir jų poveikiu aplinkai. Studentai sužinos, kokios techninės-inžinerinės priemonės naudojamos siekiant spręsti aplinkos apsaugos problemas, gebės analizuoti oro, vandens ir dirvožemio ekologinę situaciją, parinkti technines priemones, padedančias

7

8

APLINKOS INŽINERIJA

mažinti poveikį aplinkai, ir vertinti šių priemonių efektyvumą. Studentai supažindinami su šiluminės energijos gavybos, tiekimo ir transporto sistemomis, pasirenkant valymo technologijas senų valyklų renovacijai ar naujų statybai, siekiant didžiausio valymo efekto mažiausiomis sąnaudomis.

1. Aplinkos inžinerija, jos naudojimo tikslas ir prioritetai Aplinkos inžinerijos kurso tikslas yra išmokti analizuoti aplinkos būklę ir parinkti technines priemones, padedančias mažinti poveikį aplinkai.

Tai sritis, kurioje svarbiausias dėmesys skiriamas aplinkai, darniam gamtos išteklių valdymui ir taršos mažinimui, siekiant užtikrinti švarų vandenį, orą ir žemę žmonių ir kitų gamtos komponentų raidai.

Svarbiausi aplinkos inžinerijos aspektai: • šiuolaikiškos programinės įrangos antropogeniniams aplinkos ir atskirų jos komponentų pokyčiams vertinti taikymas; • pagrindinių aplinkos problemų ir techninių jų sprendimo metodų apibendrinimas; • pagrindinių techninių poveikio aplinkai mažinimo priemonių charakterizavimas ir jų parinkimas pagal pateiktas sąlygas; • poveikio aplinkai mažinimo techninių priemonių efektyvumo vertinimas.

Aplinkosaugos reikalavimai nusako esamas ir projektuojamas aplinkos inžinerijos sistemas (žmogus ir aplinkosauga). Žmogaus sveikatą ir ilgaamžiškumą apibrėžia šie pagrindiniai veiksniai: • paveldas; • socialinė, politinė šalies padėtis; • asmeninis gyvenimas; • atsitiktinumai; • maisto kokybė; • geriamojo vandens kokybė ir nuotekos; • buitinės sąlygos ir energijos aprūpinimas; • aplinkos oro kokybė; • triukšmo lygis; • atliekos. Įvairiose pasaulio šalyse tam tikrais metais vieni ar kiti anksčiau išvardyti veiksniai turėjo ypatingą reikšmę. Visose buvusiose pokomunistinėse šalyse pertvarkos metais (pereinamaisiais 1990–2000 m.) ir dabar žmonių gyvenimo amžius sutrumpėjo 6–10 m. (ypač Rusijoje). Daugiau-

1. Aplinkos inžinerija, jos naudojimo tikslas ir prioritetai

sia tai lėmė politinė, kriminogeninė netvarka, dėl to pablogėjo šalių socia­liniai, buitiniai, kultūriniai, aplinkosauginiai rodikliai.

Lietuvoje pagrindinis tikslas buvo ir yra renovuoti aplinkos inžinerines sistemas, naudoti švarios gamybos būdus, sustiprinti visų sričių teisinius klausimus, taip pat ir aplinkosaugos.

Vakarų Europos ir kitose išsivysčiusiose pasaulio šalyse siekiama (skiriant lėšų ir panaudojant mokslo laimėjimus) kuo geriau apsaugoti gamtinius vandenis, orą, dirvožemį nuo teršimo ir blogos ekologinės įtakos iš Rytų, o trečiosiose šalyse – apsisaugoti nuo bado ir epidemijos.

Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos ekologinei padėčiai Lietuvoje, yra šie: • aplinkos oro tarša iš mobiliųjų ir stacionariųjų šaltinių; • teritorijų užteršimas visų rūšių atliekomis; • transporto sistemų tobulinimas; • vandens gavyba, tiekimas, vandens kokybės reikalavimai, nuotekų surinkimas, valymas; • energijos gavyba ir tiekimas.

Paskaitų konspektas parengtas pagal Europos Sąjungos (ES) normatyvinius, teisės aktus, aplinkosaugos reikalavimus Lietuvos Respublikai tapus ES ir NATO nare.

1996 m. parengta Lietuvos aplinkos apsaugos programa apėmė svarbiausias to meto aplinkosaugos problemas, numatė jų sprendimo būdus ir eiliškumą. Dauguma programoje numatytų priemonių buvo kryptingai realizuojamos, kai kurios jų tęsiamos ir šiuo metu. Svarbios ir neatskiriamos yra valstybės ekonominės politikos, ūkio restruktūrizavimo ir aplinkos apsaugos problemos, kurių sprendimo būdus ir priemones numato valstybės parengtos programos ir strategijos, taip pat būtina tobulinti ir plėsti miestų bei gyvenviečių inžinerinę ir transporto infrastruktūrą.

Miestų aplinkos inžinerinės sistemos – tai centralizuoto vandentiekio ir nuotekų, lietaus vandens nuvedimo, valymo, šiluminės energijos tiekimo sistemos ir inžineriniai įrenginiai, gatvės ir jų įrenginiai, bendro naudojimo želdiniai, miestų automobilių transporto ir elektrinio keleivinio transporto susisiekimo sistemos, fontanai, nepavojingųjų ir pavojingųjų atliekų surinkimo, rūšiavimo, panaudojimo ir kenksmingumo šalinimo sistemos bei jas valdančių, naudojančių ir prižiūrinčių valstybės, savivaldybės įmonių ir akcinių bendrovių kompleksas. Lietuvoje aplinkos inžinerinių sistemų kiekybiniai parametrai apskritai yra palyginti aukšti, tačiau jų teikiamų paslaugų kokybė neatitinka šių dienų aplinkosaugos reikalavimų. Pasenusios technologijos lemia dideles energetines sąnaudas, aukštą paslaugų savikainą bei lėšų stygių inžinerinėms sistemoms

9

10

APLINKOS INŽINERIJA

modernizuoti ir drauge pagerinti aplinkosaugos būklę miestuose, miesteliuose, gyvenvietėse.

Dėl sudėtingos vietos institucijų biudžeto būklės savivaldybės nepajėgios skirti reikalingų asignavimų, kad galėtų užtikrinti tinkamą esamų aplinkos inžinerinių sistemų priežiūrą miestuose, miesteliuose, gyvenvietėse. Šių negerovių veikiamos aplinkos inžinerinių sistemų blogos ekonominės, techninės ir finansinės padėties pagrindinė priežastis – buvusi miestų ūkio centralizuota valdymo politika. Visose Rytų ir Vidurio Europos šalyse, kuriančiose rinkos ekonomiką, vykdomos miestų ūkio reformos. Vienas svarbiausių šios reformos bruožų yra aplinkos valdymo inžinerijos sistemų decentralizavimas. Lietuvoje decentralizuoti vandentvarkos, energijos tiekimo, miesto tvarkymo ūkiai. Decentralizavus šalies vandentvarkos ūkį pagerėjo tiekiamo vandens kokybė, akivaizdžiai padidėjo valomų nuotekų kiekis.

1990 m. Lietuvos Respublikoje iš 28 % viso gyventojams tiekiamo vandens buvo išvalyta geležis ir manganas, 2004 m. – iš 50 % tokio vandens. Pastatyti vandens gerinimo įrenginiai Anykščiuose, Joniškyje, Kretingoje, Kėdainiuose, Šiauliuose, Vilniuje. Įgyvendinus vandens apskaitą butuose, gerokai sumažėjo vandens suvartojimas gyventojams, racionaliau naudojami žemės turtai (vanduo), mažiau teršiami atvirieji vandens šaltiniai. Rekonstruoti Vilniaus, Panevėžio, Raseinių, Alytaus, Marijampolės, Utenos nuotekų valymo įrenginiai, panaudojant naujas vandens valymo technologijas pastatyti nauji Kaune, Klaipėdoje, Šiauliuose.

Lietuvoje iki 2015 m. nuotekos turi būti valomos visuose miestuose, miesteliuose pagal ES reikalavimus, o visos upės ir kiti atvirieji vandens telkiniai turi būti švarūs.

Savivaldybės sudarė kontraktus su atskiromis Europos ir kitų šalių firmomis, gavo ilgalaikių paskolų aplinkos inžinerijos sistemoms modernizuoti.

Kyla natūralus klausimas: kaip turi būti valdomos ir prižiūrimos miestų, miestelių, gyvenviečių aplinkos inžinerinės sistemos, laikant jas svarbiu buitiniu patogumu? Ar tai prekė, kuriai galioja rinkos dėsniai ir kurios gamyba yra tvarkoma komerciniais pagrindais, t. y. tikslingai siekiant pelno, ar tai produktas, kurį vartotojas turi gauti už savikainą. Privačios kompanijos, užsiimančios nepelninga veikla, paprastai negali egzistuoti labai ilgai. Todėl peršasi išvada, kad miestų ir gyvenviečių aplinkos inžinerinės sistemos turi būti visuomenės kontroliuojama veiklos sritis.

Tačiau yra viena svarbi sąlyga: vartotojas turi gauti kuo geresnės kokybės patarnavimus kuo mažesne kaina. Ar ši sąlyga bus patenkinta, tiesiogiai priklauso nuo to, kaip efektyviai tvarkomas visas ūkis. Žinant, kad privatus ūkis daugeliu atvejų tvarkomas efektyviau nei visuomeninis, galima pastebėti akivaizdų poreikį derinti du pagrindinius aspektus:

2. Aplinkos oro taršos problemos

nuosavybės formą ir veiklos efektyvumą. Taip pat reikia pažymėti, kad galutinį nuosavybės formos pasirinkimą lemiantis veiksnys yra ne tik kaina. Svarbu yra rasti teisingą tokių komponentų derinį: • kainos; • kokybės; • patikimumo; • aplinkosauginių aspektų.

Decentralizavus miestų, gyvenviečių aplinkos inžinerines sistemas, žiniasklaida ir Seimo nariai kelia didelius reikalavimus savivaldos vadovams gerinti miestų ekologinę būklę: optimizuoti automobilių transportą, vandentvarkos, šiluminės energijos sistemas, buitinių ir pramoninių atliekų tvarkymo sistemas, miestų socialinių objektų priežiūrą. Aplinkos inžinerijos sistemų statybos finansavimu ir šios veiklos plėtra rūpinasi miestų (rajonų) savivaldybės ir atitinkamos įmonės. Statyboms finansuoti gali būti naudojamos įmonių, savivaldybių biudžeto, privačių investuotojų, valstybės fondų lėšos. Lietuvos Respublikos ir užsienio finansų institucijų paskolos, negrąžintina finansinė parama, taip pat valstybės kapitalo investicijoms skirti biudžeto asignavimai, numatyti valstybės investicijų programoje. Projektavimo ir statybos rangovas parenkamas Viešųjų pirkimų įstatymo nustatyta tvarka, o rangos sutarties sąlygos nustatomos Aplinkos ministerijos patvirtintais statybos rangos sutarties nuostatais.

Savivaldybės įtakos sferai priklausančių įmonių prekių bei paslaugų kainų ir tarifų, taip pat gyventojams teikiamų paslaugų bei paslaugų, finansuojamų iš savivaldybės biudžeto, tarifų reguliavimo tvarką atitinkamai nustato savivaldybės (jeigu įstatymų nenustatyta kitokia tvarka).

Paslaugų tarifai nustatomi įvertinus ekonomiškai pagrįstas paslaugų teikimo sąnaudas ir jų kokybę. Taip siekiama užtikrinti stabilų paslaugas teikiančių įmonių darbą ir plėtrą.

2. Aplinkos oro taršos problemos Didžiųjų miestų orą teršia: • transportas; • pramonės įmonės; • šiluminės energetikos įmonės (katilinės, elektrinės) ir individualių namų šildymo sistemos.

Daugumos Lietuvos miestų gyventojams šiluma tiekiama centralizuotai, todėl apsirūpinimo šiluma indėlis į oro taršą santykinai nedidelis.

Daugiausia orą teršia transportas, sudarantis iki 70 %. bendro miesto oro užterštumo.

11

12

APLINKOS INŽINERIJA

Pastaraisiais dešimtmečiais Lietuvoje atmosferos teršimas iš stacionariųjų taršos šaltinių iš esmės sumažėjo, tačiau problemos, su kuriomis susiduria daugelis Europos valstybių, būdingos ir Lietuvai. Aplinkos oro kokybė Lietuvos miestuose, taip pat ir Kaune, priklauso nuo mobiliųjų taršos šaltinių (transporto) emisijų ir nuo meteorologinių atmosferos sąlygų, tačiau šaltuoju metų laiku (šildymo sezonu) prie aplinkos oro taršos reikšmingai prisideda individualūs namų ūkiai.

2.1. Aplinkos oro teršalų pobūdis ir ribinės vertės Viena aktualiausių šiandienos aplinkosaugos problemų yra aplinkos oro užterštumas. Miestų užterštumo problema įgyja vis didesnį mastą ir svarbą, nes kaip tik miestuose susitelkę daugiausia šalies gyventojų, kurie yra veikiami oro teršalų. Augant urbanizacijos lygiui, spartėja automobilizacijos tempas, kartu didėja ir atmosferos užterštumas kenksmingomis mobiliųjų šaltinių išmetamosiomis medžiagomis. Lietuvos nacionalinėje darnaus vystymosi strategijoje sakoma, kad ilgalaikis aplinkos kokybės oro sektoriaus tikslas – siekti, kad į atmosferą išmetamų teršalų ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis didėtų dukart lėčiau, negu auga gamyba ir paslaugos.

Aplinkos oro užterštumas priklauso nuo meteorologinių sąlygų, transporto srauto suintensyvėjimo, netinkamai prižiūrimų gatvių.

Transporto priemonės daugiausia teršia Lietuvos miestų aplinką.

Miestų teritorijos teršiamos automobilių transporto išmetamosiomis dujomis, kurios įsiskverbia į visas miestų teritorijas – gyvenamuosius ir pramonės rajonus, miestų centro, ligoninių ir sanatorijų, poilsio zonas.

Transporto išmetamosiose dujose yra apie 200 įvairių cheminių junginių.

Gyvenimo kokybė mieste daugiausia priklauso nuo transporto sistemos funkcionavimo. Tai ne tik galimybė žmonėms gyventi visavertį gyvenimą, bet taip pat vietinės ekonomikos klestėjimo garantija. Didėjant gyventojų skaičiui ir tankumui mieste, didėja ir eismo intensyvumas, kuris daro neigiamą poveikį aplinkai, gyventojų sveikatai, blogina bendrą gyvenimo kokybę. Transporto priemonių sukeliama oro tarša ir jos poveikis miestų gyventojų sveikatai yra viena pagrindinių aplinkosaugos problemų, kuriai spręsti ir kontroliuoti turi būti sudaryta veiksminga oro taršos valdymo sistema ir numatytos atitinkamos sprendimo priemonės.

Aplinkos oro tarša – sudėtinga ir didėjanti tiek vietinio pobūdžio, tiek ir tarpvalstybinė problema. Ją sukelia iš įvairių taršos šaltinių išmetami teršalai, kurie vieni arba dėl cheminės reakcijos neigiamai veikia aplinką ir sveikatą.

Nors oro taršos poveikis aplinkai įvairialypis ir kompleksinis, daugiausia susirūpinimo kelia jos daroma žala sveikatai. Oro tarša žmogų vei-

2. Aplinkos oro taršos problemos

kia įvairiai: gali sukelti vėžį, apsigimimus, akių ligas, kvėpavimo organų sutrikimus, padidėja jautrumas virusiniams negalavimams, dažniau sergama širdies ligomis. Užterštas miesto oras gali sukelti didelių sveikatos sutrikimų. Nuodingos medžiagos į organizmą gali patekti per virškinimo traktą, įkvepiant per plaučius, odą, tiesiogiai į kraujotaką pro žaizdas.

Beveik visiems žmogaus organams kenkia vieni ar kiti teršalai, ar kompleksinis teršalų poveikis. Svarbu tai, kad kelių toksinių medžiagų bendras, arba sinerginis, poveikis gali būti didesnis arba kitoks nei kiekvienos iš medžiagų atskirai.

Teršalai skirstomi į pirminius ir antrinius. Pirminiai teršalai patenka į atmosferą tiesiogiai iš taršos šaltinių. Tai sieros ir azoto oksidai, anglies monoksidas ir dioksidas, kietosios dalelės ir kt. Antriniai teršalai susidaro iš pirminių teršalų, šiems reaguojant su kitais pirminiais teršalais ar gamtinėmis medžiagomis. Tipiškas antrinis teršalas yra pažemio ozonas, kuris iš ozono pirmtakų susidaro gana sudėtingų fotocheminių reakcijų metu.

Kai kurie teršalai gali būti ir pirminiai, ir antriniai. Pavyzdžiui, sieros ir azoto rūgštys kaip antrinis teršalas susidaro ore iš sieros ir azoto oksidų.

Nors į orą patenka daugybė įvairiausių teršiančių medžiagų, pagrindinę jų dalį sudaro anglies, sieros ir azoto oksidai, kietosios dalelės ir įvairūs angliavandeniliai. Šiuo metu teršalų aplinkos ore normas Lietuvoje reglamentuoja Europos Parlamento ir Tarybos direktyva 2008/50/EB dėl aplinkos oro kokybės ir švaresnio oro Europoje bei Lietuvos Respublikos aplinkos ministro ir Lietuvos Respublikos sveikatos apsaugos ministro 2001 m. gruodžio 11 d. įsakymas Nr. 591/640 „Dėl Aplinkos oro užterštumo normų nustatymo“ pakeitimo (Žin., 2010, Nr. 82-4364), aplinkos ministro ir sveikatos apsaugos ministro 2010 m. liepos 7 d. įsakymas Nr. D1-585/V-611 „Dėl Aplinkos oro užterštumo sieros dioksidu, azoto dioksidu, azoto oksidais, benzenu, anglies monoksidu, švinu, kietosiomis dalelėmis ir ozonu normų patvirtinimo“ ir Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2010 m. balandžio 6 d. įsakymas Nr. D1-279 „Dėl Aplinkos oro kokybės vertinimo“ bei išdėstytas nauja redakcija D1-329/V-469 Lietuvos Respublikos aplinkos ministro ir Lietuvos Respublikos sveikatos apsaugos ministro 2000 m. spalio 30 d. įsakymas Nr. 471/582 „Dėl Teršalų, kurių kiekis aplinkos ore vertinamas pagal Europos Sąjungos kriterijus, sąrašo patvirtinimo ir ribinių aplinkos oro užterštumo verčių nustatymo“ pakeitimo (Žin., 2007, Nr. 67-2627).

Oro užterštumo ribinės vertės pateiktos 2.1 lentelėje.

Anglies monoksidas (CO) susidaro degant bet kurioms organinio kuro rūšims. Pagrindinis CO šaltinis aplinkos ore yra motorinis transportas. Daugiausia šio teršalo išmeta benzinu varomos transporto priemonės. Dėl CO poveikio suaktyvėja širdies ir kraujotakos sistemos ligos, pablogėja judesių koordinacija ir laiko suvokimas. Manoma, kad CO

13

14

APLINKOS INŽINERIJA

2.1 lentelė. Oro užterštumo ribinės vertės Teršalas

Vidurkinimo laikas

Ribinė vertė

Sieros dioksidas

1 valanda

350 μg/m³

Leistinas viršijimų skaičius (kartai, dienos) per metus 24 kartai

SO2

24 valanda

150 μg/m³

3 kartai

1 metai (ekosist.)

20 μg/m³

–

Pavojaus slenkstis*

500 μg/m³

–

1 valanda

200 μg/m³

18 kartų

1 metai

40 μg/m³

–

Pavojaus slenkstis*

400 μg/m³

–

1 metai (ekosist.)

30 μg/m³

–

24 valanda

50 μg/m³

35 kartai

1 metai

40 μg/m³

–

Azoto dioksidas NO2

Azoto dioksidas NO2 Kietosios dalelės KD10 Anglies monoksidas CO

8 valandos

10 mg/m³

–

Ozonas O3

8 valandos

120 μg/m³

25 dienos

Informavimo slenkstis (1 val.)

180 μg/m³

–

Pavojaus slenkstis*

240 μg/m³

– * – matuojant iš eilės tris valandas

aplinkos ore padidina širdies smūgio tikimybę, neigiamai veikia vaisiaus vystymąsi.

Sieros dioksidas (SO2) yra atmosferoje randamas teršalas, susidarantis degimo proceso metu (dažniausiai deginant iškastinį kurą, kuriame yra sieros junginių), taip pat naftos produktų perdirbimo, sieros rūgšties gamybos metu. SO2 (sieros dioksidas) ir SO3 (sieros trioksidas) – bespalvės, turinčios specifinį kvapą dujos. Sieros oksidų poveikis sveikatai priklauso nuo jų koncentracijos ore, kai sieros dioksidų koncentracija ore pasiekia 0,03–0,05 mg/m3, jos dirgina kvėpavimo takus ir akis. Sieros oksidai sukelia refleksinį kosulį, kvėpavimo takų gleivinių paburkimą, dirgina akių gleivinę.

Azoto oksidais vadinami junginiai, sudaryti iš azoto ir deguonies.

Vykstant aukštos temperatūros degimo procesams, molekulinis azotas jungiasi su atmosferos deguonimi. Azoto monoksidas (NO) ir azoto dioksidas (NO2) yra pagrindiniai azoto oksidai. NO2 dalyvauja fotocheminio smogo susidarymo reakcijose. Beveik visas ore esantis NO2 atsiranda dėl antropogeninės oro taršos. Pagrindiniai šaltiniai – automobilių transportas ir kuro deginimas. Azoto monoksidas (NO) – bespalvės, bekvapės dujos. NO2 – rausvai rudos spalvos, nemalonaus kvapo dujos. Azoto oksidai veikia centrinę nervų sistemą, dirgina viršutinius kvėpavimo takus, sukelia kosulį, ašarojimą, didesnė jų koncentracija veikia plaučius ir gali sukelti mirtį.

15

2. Aplinkos oro taršos problemos

Angliavandeniliai – labai didelė lakiųjų organinių junginių (LOJ) grupė, jie išsiskiria su automobilių išmetamosiomis dujomis nevisiškai sudegus kurui. Angliavandeniliai, esant didesnei jų koncentracijai, per plaučius patenka į kraują ir neigiamai veikia centrinę nervų sistemą, kraujotaką, taip pat gali sukelti ašarojimą, dirginti gleivinę. Policikliniai aromatiniai angliavandeniliai gali sukelti vėžį.

Ne visi teršalai aplinkos ore yra dujinio pavidalo. Mažos kietosios dalelės (KD) ar skysčio lašeliai taip pat gali sudaryti dulkes ar aerozolius, kurie, esant didelei jų koncentracijai, yra pavojingi. Kietosios dalelės pagal jų maksimalų skersmenį mikronais skirstomos į KD10 (aerodinaminis skersmuo ne didesnis kaip 10 mikronų) ir KD2,5 (aerodinaminis skersmuo ne didesnis kaip 2,5 mikrono). Kietosios dalelės gali sukelti kvėpavimo takų ligas (astmą, bronchitą, emfizemą), dėl jų poveikio gali sutrikti širdies veikla (prasidėti širdies priepuolis) ir išsivystyti plaučių vėžys. Kietųjų dalelių koncentracijos padidėjimą aplinkos ore lemia transporto sukeliama tarša, statybos, gatvių tiesimo ir remonto darbai, patalpų kūrenimas kietuoju kuru, nepalankios teršalams sklaidytis meteorologinės sąlygos (silpnas vėjas arba štilis, rūkas, dulksna).

Europos Sąjungos (ES) statistikos agentūros ,,Eurostat“ duomenys apie pagrindinių oro teršalų emisijas ES ir Lietuvoje 2002–2011 m. pateikti 2.1–2.10 paveiksluose. Pagrindinių oro teršalų emisija ES 2002–2011 m. mažėjo. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) emisijos įvertinamos pagal jų visuotinio atšilimo potencialą, o rezultatai išreiškiami CO2 ekvivalentais. Bendras ŠESD kiekis kito nuo 5098 mln. t CO2 ekv. 2002-aisiais iki 4578 mln. t CO2 ekv. 2011 m. ES valstybėse (2.1 pav.). Lietuvoje iki 2007 m. buvo matomas ŠESD emisijos didėjimas (2.2 pav.). 2002 m. CO2 ekvivalento emisija buvo 21 mln. t ir iki 2007 m. buvo stebima šių dujų didėjimo tendencija (2007 m. – 26 mln. t). Nuo 2007 m. CO2 ekvivalento emisijos mažėjo ir 2011 m. buvo 21 mln. tonų.

NOx emisijos Europos Sąjungoje sumažėjo nuo 14 161 tūkst. t 2002 m. iki 11 214 tūkst. t 2011 m. (2.3 pav.). Lietuvoje per analizuojamą laikotarpį azoto oksidų emisijos į orą padidėjo nuo 50 iki 58 tūkst. t (2.4 pav.).

5250

30

5000

24 18

2.2 pav. CO2 ekvivalento emisijos Lietuvoje 2002–2011 m.

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

0

2004

6 2003

2011

12

2002

CO2 ekv. mln. t

2.1 pav. CO2 ekvivalento emisijos Europos Sąjungos valstybėse 2002–2011 m.

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

4250

2003

4500

2002

CO2 ekv. mln. t

4750

16

APLINKOS INŽINERIJA

16000

100

12000

80 60

8000

2010

2011 2011

2007

2006

2005

2007

2006

2005

2004

0

2003

2011

2010

2009

0

10 2002

2500 2008

2010

20

2007

2009

5000

2006

2009

30

2005

2008

7500

2004

2008

40

SO× tūkst. t

10000

2003

2004

2.4 pav. NOx emisijos Lietuvoje 2002–2011 m.

50

2.5 pav. SOx emisijos Europos Sąjungos valstybėse 2002–2011 m.

2003

0

12500

2002

SO× tūkst. t

2.3 pav. NOx emisijos Europos Sąjungos valstybėse 2002–2011 m.

20 2002

NO× tūkst. t 2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

0 2002

NO× tūkst. t

40 4000

2.6 pav. SOx emisijos Lietuvoje 2002–2011 m.

SOx kiekis kito nuo 10 479 tūkst. t 2002 m. iki 6016 tūkst. t 2011 m.

(2.5 pav.), Lietuvoje 2002–2011 m. didžiausios SOx emisijos buvo 2005 m. ir 2006 m., o nuo 2007 m. pradėjo mažėti ir 2009 m. SOx emisija į orą buvo mažiausia per nagrinėjamą laikotarpį 29 tūkst. t (2.6 pav.). Nuo 2010 m. akivaizdus SOx emisijų padidėjimas, 2011 m. siekęs 40 tūkst. t.

Kietųjų dalelių (KD10) kiekio pokyčiai ES valstybėse ir Lietuvoje pateikti 2.7 ir 2.8 paveiksluose. Per tiriamą laikotarpį KD10 emisijos į orą ES sumažėjo (2.7 pav.). Lietuvoje KD10 emisijos nuo 2005 iki 2008 m. didėjo. Sumažėjimas matomas 2009 m., tačiau 2010 ir 2011 m. kietųjų dalelių išmetimas į orą didėjo ir 2011 m. buvo 14 tūkst. t (2.8 pav.).

Nemetaninių lakiųjų organinių junginių (NMLOJ) kiekis ES valstybėse kito nuo 9666 tūkst. t 2002 m. iki 7010 tūkst. t 2011 m. (2.9 pav.), Lietuvoje per šį laikotarpį NMLOJ kiekis išliko panašus, nors 2003 ir 2005 m. buvo matomas emisijų padidėjimas (2.10 pav.).

Didėjantis automobilių skaičius turi didžiausios įtakos didėjančiam oro užterštumui Lietuvos miestuose. Transporto priemonių spūstys neišvengiamai verčia ieškoti būdų, kaip mažinti aplinkos oro užterštumą.

Neigiamą transporto priemonių išmetamųjų dujų poveikį ir užterštumo lygį galima įvertinti dviem būdais – oro taršos stebėsenos arba teršalų sklaidos modeliavimo būdu. Automobilių išmetamųjų teršalų matema-