Agrometeorologie Curs TNR

8/3/2019 Agrometeorologie Curs TNR

1/212

CAPITOLUL I

I.ATMOSFERAIstoric

In primii 500 de milioane de ani, din cei 5 miliarde de ani ai existeneisale, din Pmnt s-au degajat gaze cum ar fi: H2, vapori de ap, metan CH4,oxizi de carbon i care au format o artmosfer dens n jurul acestuia. Probabilc n urm cu 3,5 miliarde de ani atmosfera Pmntului era format din dioxidde carbon, monoxid de carbon, ap, azot i hidrogen. Din acest tip de atmosfer

lipsete oxigenul liber, fapt pus n eviden de rocile care conin fier sau uraniuntr-o stare primitiv. Acest gen de elemente nu apare n compoziia rocilorformate n era Precambrian sau n erele mai recente. (www.mardiros.net).

I.1.Consideraii generale asupra atmosferei

Numele de atmosfer provine din combinarea cuvintelor greceti,atmos=gaz i sphira=sfer.

Atmosfera este nveliul gazos al Pmntului. Atmosfera nu are practico limit bine determinat, rarefiindu-se pe msur ce crete deprtarea dePmnt. La distane foarte mari atmosfera se confund cu nsi vidulinterplanetar. Atmosfera se menine n jurul pmntului datorit forei deatracie newtonian exercitat de masa acestuia. Moleculele gazelor ceconstituie atmosfera se afl ntr-o continu micare haotic, se ciocnesc ntreele, efectund o micare de tip brawnian. La nlimi mari, de peste 2.000 km,drumul liber mijlociu are valori de zeci de kilometri, iar vitezele moleculelordevin foarte mari, ceea ce le confer posibilitateaprsiriiatmosferei. Iniial, s-

a crezut c atmosfera se ntinde pn la 30.000 km, deprtare de Pmnt,distan la care fora centrifug devine egal cu fora de atracie gravitaional.In realitate datorit densitii neomogene a atmosferei, limita superioar aatmosferei a fost stabilit la 2.500 - 3.000 km.

Valoarea masei atmosferice, obinut prin calcul este de 5,26x1015 tone,valoare care comparativ cu masaPmntului, de 5,98x1021 tone, este de 106 orimai mic dect aceasta. Masa atmosferei este distribuit neuniform cu nlimean modul urmtor: 50% se afl ntre sol i primii 5 km; 75% ntre sol i 10 km;95% n primii 20 km, iar restul la nlimimai mari.

3
mailto:P@m$ntuluimailto:m@sur@mailto:dep@rtareamailto:dep@rtareamailto:P@m$ntmailto:%5Ens@%7Dimailto:p@m$ntuluimailto:p@m$ntuluimailto:%5En@l%5Dimimailto:p@r@siriimailto:p@r@siriimailto:densit@%5Diimailto:P@m$ntuluimailto:P@m$ntuluimailto:P@m$ntuluimailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5En@l%5Dimimailto:%5En@l%5Dimimailto:m@sur@mailto:dep@rtareamailto:P@m$ntmailto:%5Ens@%7Dimailto:p@m$ntuluimailto:%5En@l%5Dimimailto:p@r@siriimailto:densit@%5Diimailto:P@m$ntuluimailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5En@l%5Dimimailto:P@m$ntului


2/212

Datorit micrii de rotaie a Pmntului atmosfera se turtete la poli, iardatorit mareelor solare i lunare, a oscilaiilor termice proprii forma atmosfereise modific temporar.

I.2.Compoziia atmosferei

Amestecul de gaze ce constituie atmosfera poart numele de aer. Inurma numeroaselor analize s-a constatat c aerul chimic pur i perfect uscat areaceeai compoziie pn la o nlime de aproximativ 100 km. Aceast stare deomogenitate, pn la 100 km de Pmnt se datoreaz micrii sub form decureni i turbulenei atmosferice.

Din punct de vedere chimic, atmosfera se mparte n 2 pri: prima parte,

cea inferioar numit omosfer i cea de a doua parte, cea superioar numiteterosfer.In partea superioar a atmosferei, n eterosfer, compoziia aerului

ncepe s sufere unelemodificri. Intre 100-110 km, oxigenul se transform noxigen atomic (sub aciunea radiaiilor ultraviolete), masa molecular a aeruluimodificndu-se de la 28,966 pn la 24,35. Peste 400 km azotul trece n fazatomic. In ceea ce privete celelalte gaze, inclusiv hidrogenul, nu se poatepreciza dac sufer sau nu variaii. La nlimi de peste 1.000 km tranziia spregazele uoare se face pe nesimite, aprnd concentraii tot mai mari de plasm,

adic a molecule puternic ionizate.Atmosfera este alctuit din urmtoarele componente, ce au o structurdependent de nlime, conform tabelului.

Tabelul 1Componene procentual a atmosferei

Gaz Simbol % devolum

Gaz Simbol % devolum

Azot N2 78,09 Hidrogen H2 5x10-5

Oxigen O2 20,95 Xenon X 8x10-6

Argon Ar 0,93 Ozon O3 1x10-6

Bioxid decarbon

CO2 0,03 Radon Rd 6x10-8

Neon Ne 1,8x10-3 Metan CH4 2,2x10-5

Helium He 5,2x10-4 Oxid de azot N2O 5x105

Kripton Kr 1x10-4 Bioxid deazot

NO2 2x106

Amoniac NH2 1,6x10-5

4
mailto:%5En@l%5Dimemailto:modific@rimailto:modific@rimailto:%5En@l%5Dimimailto:ap@r$ndmailto:alc@tuit@mailto:%5En@l%5Dimemailto:modific@rimailto:%5En@l%5Dimimailto:ap@r$ndmailto:alc@tuit@


3/212

Pn la nlimea de 80 km azotul i oxigenul sunt gaze predominante ise gsesc n concentraii mari. Peste aceast nlime, concentraia lor scade,crescnd concentraia gazelor uoare (heliul i hidrogenul). Gazele cuconcentraie mic iau natere n urma unor anumite procese fotochimice din

atmosfer (O3, N2O), altele n urma unor procese microbiologice (H2O, NH2,CH4) iar altele reprezint emanaii din interiorul solului (CO2, CH4, NO2).Considernd, compoziia aerului uscat constant, acesta poate, fi

asimilat unui gaz unic, cu masa molecular de 28,966 i avnd o comportareasemntoareunui gaz perfect.

Componenetele variabile cele mai importante pn la nlimea de 20km sunt:

a. Vaporii de ap, cu o concentarie de 0,9% din mas i 5% dinvolum. Ei dau natere norilor i precipitaiilor, absorb o parte din

radiaiile solare termice reinnd o cantitate semnificativ de energiecaloric. La schimbarea strii de agregare a apei, din lichid nvapori, se consum energie, rezultnd rcirea atmosferei iar laschimbarea invers se degaj energie producndu-se nclzireaatmosferei.

b. Bioxidul de carbon , cu o concentraie de 0,6% din masa atmosferic,particip la procesele de fotosintez i absoarbe radiaile infraroii,nmagazinnd energia termic.

c. Substane gazoase diferite (SO2, Rd, etc.) se afl n cantiti foarte

diferite i variabile.O problem deosebit o reprezint prezena impuritilor n atmosfer,sub forma unor minuscule complexe moleculare gazoase, lichide sau solide,aflate n suspensie. Aceste impuriti constituie mpreun cu aerul un sistemcoloidal ducnd la considerarea aerului ca un aerosol. Unele particule solide,sunt foarte higroscopice, putnd determina condensarea vaporilor de ap din jurul lor, devenind astfel centre sau nuclee de condensare. Alte particulenehigroscopice, de dimensiuni de ordinul micronilor plutesc n atmosfer saucad cu o vitez foarte mic, producnd o reducere a vizibilitii. Nucleele de

condensare provin mai ales n urma proceselor de combustie i a celor deevaporare apicturilorde ap rezultate din pulverizarea valurilor marine, i aucel mai important rol, n producerea precipitaiilor. {tiina care se ocup cunumrul pulberilor i centrii de condensare este conimetria.

Aceste pulberi pot fi de natur mineral, provenind din erodareasolurilor, erupia vulcanilor i descompunerea meteoriilor, sau de origineorganic cum ar fi: polenul, particulele fine de resturi vegetale,microorganismele (spori, infuzori, bacterii), care considerate la un loc constituieaa numitulplancton atmosferic.

Pulberile minerale provoac maladii la om i animale, iar pulberileorganice provoac alergii. Epidemiile i epizootiile izbucnesc i se propag

5
mailto:%5En@l%5Dimeamailto:g@sescmailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:asem@n@toaremailto:asem@n@toaremailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5En@l%5Dimeamailto:st@riimailto:cantit@%5Dimailto:impurit@%5Dilormailto:impurit@%5Dimailto:vizibilit@%5Diimailto:pic@turilormailto:pic@turilormailto:%5En@l%5Dimeamailto:g@sescmailto:%5En@l%5Dimemailto:asem@n@toaremailto:%5En@l%5Dimeamailto:st@riimailto:cantit@%5Dimailto:impurit@%5Dilormailto:impurit@%5Dimailto:vizibilit@%5Diimailto:pic@turilor


4/212

datorit impuritilor organice, iar fenomenele numite ploi de snge, sulf saucerneal se produc datorit existenei unor alge colorate. Pe vreme uscat aerulmediului urban conine 20.000 1.000.000 particule de praf/cm3, iar aerulregiunilor montane conine 1.000 4.000 particule/cm3.

In timpul ploilor abundente, cantitatea de praf scade la aproximativ 25%din cantitatea existent iniial n aerul uscat.In aerul foarte curat al regiunilor montane se gsesc aproximativ 300

pulberi/cm3. Toate aceste pulberi, la care se adaug produsele rezultate dinarderile din centrele industriale i particulele ionizate sau ionii din atmosfeconstituie factori de poluare ai atmosferei.

Compoziia aerului din pduri difer ntr-o oarecare msur de cea aaerului din locurile descoperite, datorit modificrilor cantitative aconstituienilor legai de procesele fizico chimice i fiziologice din sol i pduri.

Dioxidul de carbon, de exemplu, se afl ntr-o concentraie de 0,06% lanivelul solului reavn i poros al pdurii, scznd cu creterea nlimii pn lavalori de 0,03-0,02% la nivelul coroanelor, datorit consumrii lui de ctrefrunze.

Vaporii de ap se afl ntr-o concentraie mai mare n interiorul pduriidect n spaiul deschis. Circulaia solar a aerului n pduri, face ca acesteconcentraii mai ridicate de CO2 i vapori de ap s fie stabile.

Din punct de vedere ecologic, frunzele arborilor pdurii cur aerul deimpuriti i impiedic rspndirea prafului.

Capacitatea de reinere a prafului depinde de specie, vrsta i poziiafrunzelor pe arbori. Ulmul de munte (Ulmus montana) datorit frunzelor salemai aspre, reine cele mai multe impuriti. Plopul tremurtor (Populustremula)ale crui frunze sunt netede i stejarul (Quercus robur) rein de 3 orirespectiv 2 ori mai puine impuriti dect ulmul.

In ceea ce privete distribuia capacitii de reinere pe acelai copac, unmetru ptrat de frunzi situat n vrful ulmului reine de aproximativ 8 ori maimult dect aceiai suprafa situat la nlimea de 1,5 m (MARCU, M., 1983).

Elocvent este exemplu dat de A.A. Molceanov, n cazul unei furtuni de

praf cu o vitez a vntului de 2m/s, ntr-o pdure cu nlimea medie de 23 m.Cantitatea de praf din pdure, comparativ cu cantitatea de praf de la margineapdurii a sczut la valoarea de 65% la o distan de 100 m n interiorul pdurii,la 25% la o distan de 1.000 m n interiorul pdurii i la 5% la o distan de3.000 m.

In atmosfera pdurilor pe lng componentele normale ale atmosferei segsesc i fitoncide, substane emanate de plante i nocive unor microorganisme.

Concluzionnd, putem afirma c atmosfera n pduri este mai bogat nCo2, vapori de ap i este pur.

Solul avnd o structur granular, conine n spaiile sale lacunare ocantitate de aer. Cu ct solul este mai uscat, cu att cantitatea de aer este mai6
mailto:impurit@%5Dilormailto:g@sescmailto:impurit@%5Dilormailto:g@sesc


5/212

mare. Pe msura creterii umiditii, apa nlocuiete aerul. Aerul din sol are ocompoziie asemntoareaerului atmosferic, fiind mai srac n O2 i mai bogatn CO2, datorit activitii rdcinilori microorganismelor din sol, precum iproceselor de descompunere i putrezire a substanelor organice din interiorul

acestuia. Aerul din sol este aproape ntotdeauna saturat i puternic ionizat.Cantitatea de CO2 este mai mare n solurile compacte dect n cele afnate.Intre aerul din sol i cel de deasupra solului exist un schimb permanent,

ce constituie procesul de aeraie al solului.

I.3.STRUCTURA ATMOSFEREII.3.1.Structura vertical a atmosferei

Atmosfera este un mediu neomogen din punct de vedere fizic. Avnd nvedere distribuia temperaturii cu nlimea, atmosfera se poate mprii n:

troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer i exosfer, conform fig. 1.

A.Troposfera denumirea de troposfer a fost dat de francezulTeisserenc de Bort, este un cuvnt de origine greac i nseamn intoarcere,

vnturare, oglindind starea de agitaie a aerului din aceast parte a atmosferei.Troposfera se ntinde ntre 0 i 16-18 km la Ecuator, 0 i 10-11 km lalatitudinile mijlocii, 0 i 6-8 km la poli. Are forma unei elipsoid mai turtit dectPmntul. Temparetura descrete cu creterea nlimii gradientul termicvertical fiind de 6,50C/km. Troposfera conine 75% din masa atmosferei i 90%din masa vaporilor de ap. Volumul troposferei reprezint 1% din volumul totalal atmosferei. Aici se formeaz norii, se produc majoritatea fenomenelormeteorologice i se ntlnesc procesele de turbulen i advecie. Inclzit princontactul cu pmntul, aerul se ridic i este nlocuit cu aer mai rece. Micrileverticale ale aerului formeaz diferene de presiune care duc la apariia forelorde gradient producnd vnturile orizontale.

7

Fig.1. Structura vertical aatmosferei
mailto:m@suramailto:umidit@%5Diimailto:asem@n@toaremailto:asem@n@toaremailto:s@racmailto:activit@%5Diimailto:activit@%5Diimailto:r@d@cinilormailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5Emp@r%5Diimailto:P@m$ntulmailto:P@m$ntulmailto:m@suramailto:umidit@%5Diimailto:asem@n@toaremailto:s@racmailto:activit@%5Diimailto:r@d@cinilormailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5Emp@r%5Diimailto:P@m$ntul


6/212

Troposfera beneficiaz de un fel de regulator automat al aerului. Soareleeste n mod evident principala pomp termic. Soarele nclzete suprafaaPmntului, care la rndul ei nclzete aerul de deasupra, care se dilat, devinemai uor i ncepe o micare ascensional. Pe msur ce se ridic, aerul se dilat

tot mai tare i sufer o transformare adiabatic, rcindu-se. (Fig.2.)

Densitatea troposferei este de 0=1,293 kg/m3.Din punct de vedere climatologic, troposfera este stratul cel mai

important, aici trind toate vieuitoarele. Troposfera se subdivide n:

a. stratul limit planetar sau stratul de perturbaii care este cuprins ntresuprafaa solului i nlimea de 1-2 km, sufer influena direct asuprafeei subiacente. In primii doi metri de la sol aerul formeaz optur special din punct de vedere climatic, formndu-se omicroclim numit clima plantelor, cuproprieti diferite de cele alepturilor de deasupra.

Temperatura aerului variaz pe vertical n primii 2 m mai mult dect norice alt strat. Apar dou tipuri de variaie:

tipul de insolaie cu temperaturi ce scad la nceput foarte puternic iar

apoi mai lent, pentru ca la o nlime de 1-1,5 m gradientul termic vertical sdevin zero i s se ntlneasc cu un strat ngust de izotermie, deasupra cruiainfluena solului nu se mai sesizeaz. Din aceast cauz temperatura adevrat aaerului se nregistreaz la o nlime de 1,8-2 m.

tipul de radiaie cu temperaturi ce cresc o dat cu nlimea, permindun fenomen de inversie termic. Acest fenomen se datoreaz radiaiei nocturnedin cursul verii i radiaiei diurne din timpul iernii.

In general temperatura aerului lng sol este mai mare ziua i mai micnoaptea fa de nlimi. Amplitudinea zilnic i cea anual sunt mai mari iar

numrul zilelor de nghe i a celor de var este mrit. Umiditatea aerului este n8

Fig.2. Transformareaadiabatic a aeruluila trecerea deasupra

unuimunte
mailto:tr@indmailto:%5En@l%5Dimeamailto:%5En@l%5Dimeamailto:p@tur@mailto:propriet@%5Dimailto:propriet@%5Dimailto:tr@indmailto:%5En@l%5Dimeamailto:p@tur@mailto:propriet@%5Di


7/212

general mai mare lng sol. Variaia pe vertical se caracterizeaz printr-oreducere regulat, att a umiditii absolute, ct i a celei relative.

Viteza vntului are valoarea minim la sol, datorit frecrilor.In acest strat se formeaz familia norilor inferiori, din care cad cele mai

importante cantiti de precipitaii, fie sub form de ploaie, fie sub form dezpad.a.stratul mijlociu sau stratul de convecie, este cuprins ntre 2-6 km

nlime, aici formndu-se majoritatea norilor. Micrile ascendente idescendente ale aerului sunt destul de puternice. Norii acestui strat aparinfamiliei norilor mijlocii. Presiunea atmosferic scade cu altitudinea foarterepede la nceput, apoi din ce n ce mai ncet, atingnd la nlimea de 5 kmjumtatea din valoarea presiunii la nivelul mrii.

b.stratul superior se ntinde de la 6 km pn la limita superioar a

troposferei, aici formndu-se nori din cristale de ghea, sau vrfuri ale norilorcu dezvoltare pe vertical. Norii sunt de tip Cirrus.In partea superioar a troposferei presiunea ajunge doar la 25% din

presiunea la nivelul mrii. Trecerea la stratul urmtor se face printr-o zon detranziie, numit tropopauz.

Tropopauza a fost considerat ca o zon continu, de la poli la ecuator.In realitate, tropopauza are o structur stratificat, cu numeroase bree n ea.Aceste bree sunt n strns legtur cu jeturile de aer, care au o strucrurtubular-elipsoidal. Jeturile de aer au viteze cuprinse ntre 250 km/h i 100

km/h, o lime de pn la 500 km i o grosime de aproximativ 7 km (fig.3).

Fig.3.a.Stratificarea nclecat a tropopauzei, b.traiectoria tipic a jeturilor deaer, c.structura unui curent jet de aer

Jeturile de aer sunt utile zborului avioanelor cu direcie est. Numruljeturilor i distribuia lor se modific de la zi la zi i de la anotimp la anotimp.

9
mailto:cantit@%5Dimailto:cantit@%5Dimailto:z@pad@mailto:z@pad@mailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:Mi%7Dc@rilemailto:cantit@%5Dimailto:z@pad@mailto:%5En@l%5Dimemailto:Mi%7Dc@rile


8/212

Cea mai mare distribuie de jeturi se gsete deasupra Japoniei, Libiei i NouaAnglie din S.U.A.

B.Stratosfera, se ntinde de la limita superioar a troposferei pn la onlimede 30-32 km. Stratosfera se caracterizeaz teoretic printr-o constan a

temperaturii de 50

0

C gradientul termic vertical fiind zero. Aceast prezumienu este ntrutotul adevrat, la latitudini mici nregistrndu-se deseoritemperaturi de 00C. Iniial s-a considerat c stratosfera este stratificat, fiindformat din straturi cu densiti bine definite suprapuse i statice. In realitate nstratosfer apar cureni foarte rapizi de aer, cu viteze de ordinul sutelor dekm/or, numii cureni rapizi.

Curenii foarte rapizi, care pot atinge 500 km/h, provoac o puternicturbulen a acestei zone.

Datorit concentraiei mai omogene de gaze temperatura prii

inferioare a stratosferei este aproape constant.In stratosfer, aerul este destul de rarefiat, la nlimea de 20 km fiind de15 ori mai puin dens dect la suprafaa Pmntului, avnd densitatea =0,087kg/m3. Volumul stratosferei este de 2% din volumul atmosferei i conine a 5-a parte din masa atmosferei. Planctomul atmosferic, spori, polen, bacterii,infuzorii i alte microorganisme se gsesc pn la nlimea de 25 km, nlimepn la care sunt protejate fa de radiaiile ultraviolete.

Nivelul de 25 km din stratosfera superioar constituie limita altitudinalsuperioar a biosferei (MARCU, M., 1983).

Zborurile stratosferice decurg n general lin, vizibilitatea este excelent,iar aerul rarefiat opune o rezisten mic. Avioanele supersonice i imprimurma pe cer, pe msur ce umiditatea care eman din motoarele lor formeaztrene de condensare (cristale foarte fine de ghea).

Vaporii de ap ptrund n stratosfer foarte rar, producnd nori deculoare sidefie, formai din cristale de ghea, fiind un strat intermediar ntrezonele nc dense i cele destul de rarefiate ale atmosferei.

Trecerea la mezosfer se face prin stratopauz.C.Mezosfera se ntinde ntre 32 i 80 km. In mezosfer apare fenomenul

de inversiune termic, temperatura crescnd i ajungnd la valoarea de +60,700C la o nlime de 50 km. Peste aceas nlime, pn la 80 km temperaturaatinge o valoare cuprins ntre 80, -1100C. Mezosfera se mparte n dou,mezosfera cald (pn la 50 km) i mezosfera rece, pn la 80 km. Mezosferacald se datoreaz reaciilor chimice de formare a ozonului sub aciunearadiaiilor ultraviolete. Aici, oxigenul molecular O2 se descompune n oxigenatomic sub aciunea radiaiilor ultraviolete cu lungime de und de 2900 A0.

O2 + uv O + OOxigenul atmosferic se mai poate combina cu o molecul de O2 formnd

ozonul: O2 + O + MN O3 + MN, MN fiind o molecul neutr.10
mailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:adev@rat@mailto:densit@%5Dimailto:p@trundmailto:p@trundmailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:adev@rat@mailto:densit@%5Dimailto:p@trundmailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dime


9/212

Molecula de ozon, la nlimea de 50 km sub aciunea radiaiilorultraviolete se transform n oxigen molecular i oxigen atomic.

O3 + UV O2 + OOxigenul atomic rezultat se poate combina cu o alt molecul de ozon,

rezultnd dou molecule de oxigen molecular O + O3 2O2 i procesul ncepeiari.Freonul i ali compui chimici cu clor eliminai n urma proceselor

economice, ajung n mezosfer, sunt descompui de radiaia ultraviolet ielibereaz clorul, care reacioneaz cu oxigenul. Compuii rezultai sunt stabilimpiedicnd astfel procesul de formare i descompunere al ozonului.

Ozonul este foarte important deoarece absoarbe radiaile ultraviolete culungimi de und sub 2900A0, nocive vieii. Stratul de ozon, localizat ntre 40-50kmnlime formeaz ozonosfera. In mezosfera rece apar i primele manifestri

ale aurorelor polare. In mezosfera rece apar i primele manifestri ale aurorelorpolare. Trecerea la termosfer se face prin mezopauz.D.Termosfera se ntinde de la limita superioar a mezosferei pn la

nlimea de 1.000 km. Termosfera este al doilea strat de inversiune termic.Temperatura crete pn la valoarea de 2.0000C la o nlime de 500 km, dupcare se menine constant. Aceast temperatur n condiiile aerului extrem derarefiat nu a fost msurat de vreun termometru, ci este cea corespunztoareenergiei cinetice a moleculelor de aer n micare. In ceea ce privete nclzireaputernic a aerului n termosfer s-au emis ipoteze conform crora creterea de

temperatur se datorete absoriei directe de ctre aer a radiaiei solare. Cea maiplauzibil explicaie este aceea c la nlimi peste 100 km, straturile de aer senclzesc datorit cldurii rezultate din interacia electronilor cu cmpulmagnetic terestru. Prezena electronilor se datoreaz fluxurilor primare emise deSoare i a fluxurilor cosmice. (MARCU, M., 1983).

In primul strat ionizat E, plasat ntre 90-130 km exist o densitate deioni 2,3*105 ioni/cm3, iar n cel de al doilea, F1, plasat ntre 180-200 km,densitatea de ioni este de 4*105 ioni/cm3, iar n densitatea de ioni a celui de altreilea strat, F2, plasat ntre 250-320 km, este de 9*105 ioni/cm3. Gradul de

ionizare crete de 10 ori, de la altitudinea de 100 km pn la cea de 300 kmreducndu-se la jumtate la altitudinea de 500 km.Intre 100350 km se ntlnesc o serie de straturi puternic ionizate, care

formeaz ionosfera.Ionosfera nu mai este perceput ca o succesiune de straturi ionizate, ci

ca un singur strat continuu, cu concentraii variabile de electroni. Concentraiamaxim de electroni se gsete la nlimea de 300 km.

In ionosfer se produc reflexia undelor radio i formarea aurolelor polare. Aurorele polare i boreale sunt rezultatul interaciei dintre razele

cosmice i particulele ionizante din atmosfera pmntului. Ele se produc la11
mailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimeamailto:m@surat@mailto:corespunz@toaremailto:corespunz@toaremailto:%5En@l%5Dimemailto:%5En@l%5Dimeamailto:m@surat@mailto:corespunz@toare


10/212

nlimi cuprinse ntre 80 i 100 km. Fenomenul este aproape acelai cudescrcarea n gaze (tubul de neon). Datorit cmpului magnetic terestru, la polise produc ionizri puternice. Aurora se produce, de obicei, la 3-4 ore dup apuslSoarelui, adic la cderea nopii, fiind precedat de o lumin ctre nord,

coloane luminoase, una la est i cealalt la vest, care urc dinspre orizont,scimbndu-i necontenit aspectul i culoarea, fiind brzdate de dungi galbene,verzi i roii pronunate. Uneori vrfurile coloanelor se unesc formnd o boltluminat i colorat feeric. Incepnd cu nlimea de 100 km, sunetul sepropag foarte slab, iar la nlimea de 170 km nu se mai aude deloc.

La limita superioar a termosferei densitatea aerului ajunge la valoareade =10-12kg/m3, iar la nlimea de 220 km presiunea P=10 -9Po. Drumul libermijlociu care la suprafaa Pmntului are valori de 10-13m, ajunge aici lavalori de 103-104m

E.Exosfera se ntinde ntre 1.000 3.000 km avnd densitatea extremde mic. Moleculele constituiente scap de fora de atracie a pmntuluipierzndu-sen spaiul interplanetar.

In cazul cnd energia cinetic Ec a moleculei este mai mare dectenergia potenial Ep a cmpului gravitaional, este posibil ca molecula sprseasc atmosfera, deplasndu-se n spaiul interplanetar. Fenomenul senumete disiparea gazelor, iar nlimea la care se produce se numete nivelcritic sau nivel de disipaie Ec > Ep (MARCU, M., 1983). Variaia energieipoteniale este dat de:

Ep=

z

mgdz , unde:

m=masa moleculei;

g=2r

Macceleraia gravitaional

=constanta gravitaieir=distana pn la centrul Pmntului

Ec=2

2

mmv

Pentru producerea disiprii trebuiete ndeplinit condiia Ec Ep, ceeace duce la relaia:

Vm vp r

M2unde vp este viteza parabolic.

Pentru producerea disipaiei, viteza termic a moleculei trebuie s fiemai mare sau egal cu aa numita vitez parabolic.

Gazele ce mai persist n aceast zon, se gsesc n partea inferioar subform de atomi, iar n cea superioar sub form de ioni i electroni. In exosferapare o puternic prezen a plasmei.

12
mailto:p@m$ntuluimailto:pierz@ndu-semailto:pierz@ndu-semailto:g@sescmailto:p@m$ntuluimailto:pierz@ndu-semailto:g@sesc


11/212

Dincolo de exosfer, mergnd pn la aproximativ 75.000 km s-audescoperit trei zone de radiaii, cu un cmp magnetic foarte puternic, constituitedin protoni, electroni i neutroni, provenii din radiaa corpuscular a Soarelui icea cosmic.

Primele dou zone sau centuri se numesc zone vaAllen iar cea de a treiazon Vernov (fig.4.)

Fig.4. Magnetosfera

Sgeile indic direciile de ieire a navelor cosmice din atmosferapmntului. Strbaterea magnetosferei este extrem de periculoas, datoritcmpului magnetic extrem de puternic. Magnetosfera constituie un ecran deprotecie extrem de eficace mpotriva radiaiilor cosmice, acrorintensitate esteaici de 1.000 mai mare ca la nivelul mrii.

13
mailto:p@n@mailto:p@n@mailto:S@ge%5Dilemailto:p@m$ntuluimailto:Str@batereamailto:c@rormailto:c@rormailto:c@rormailto:m@riimailto:p@n@mailto:S@ge%5Dilemailto:p@m$ntuluimailto:Str@batereamailto:c@rormailto:m@rii


12/212

1.3.2.Structura orizontal a atmosferei

Pe lng variaiile pe vertical, troposfera prezint variaii pe orizontal,

datorate repartiiei neuniforme a energiei solare pe suprafaa terestr i a altorfactori (altitudinea, relieful, repartiia uscatului i a apelor, etc.). Troposfera estecompus din mase de aer, adic zone ntinse relativ omogene i individualizatecare prezint structur iproprieti fizice asemntoare. Proprietile fizice alemaselor de aer sunt strns legate de caracteristicile regiunilor deasupra crora s-au format. De obicei, masele de aer se formeaz n zone cu presiuni atmosfericeridicate, deoarece acolo aerul poate stagna un timp mai ndelungat cptndnsuirile suprafeei subiacente. O mas de aer poate avea o ntindere de mii dekm2 pe orizontal, n timp ce pe vertical ea nu depete limita superioar a

troposferei. Iarna n special, masele de aer sunt foarte plate, ajungnd lagrosimea de 1-2 km.Fiecare mas de aer, avnd nsuiri omogene pe toat ntinderea,

prezint o anumit individualitate legat de originea ei geografic. Dac masade aer pornete n micare, antrenat de circulaia general a atmosferei, ipstreaz proprietile fizice cteva zile.

Dac deplasarea se face lent chiar cu opriri, proprietile fizice setransform treptat, masa de aer mprumutnd pe cele ale suprafeei subiacente.

Masele de aer se clasific innd bine cont de mai multe criterii, dup

cum urmeaz:a. dup temperatur: mase de aer cald i mase de aer reci. Pentru a putea preciza temperatura, este necesar cunoaterea deplasrii.Astfel o mas de aer creat n regiunile tropicale, este rece dac sendreapt spre ecuator, sau cald dac se deplaseaz spre poli.

b. dup locul de formare: masele de aer arctice i antarctice, care seformeaz la poli; mase de aer polare care se formeaz la cercuripolare; mase de aer tropicale care se formeaz la tropice; mase deaer ecuatoriale care se formeaz la ecuator.

c.dup natura suprafeei subiacente : mase de aer maritime saucontinentale.

- mas de aer continental artic (cA), este foarte rece i conine foartepuini vapori de ap;

- mas de aer maritim artic (mA), este foarte rece i cu umiditateconsiderabil, producnd precipitaii abundente;

- mas de aer continental polar (cP), iarna este rece i uscat, cu cersenin i geruri puternice, vara este excesiv de cald i nornal deuscat, determinnd ns timpul instabil;

14
mailto:propriet@%5Dimailto:Propriet@%5Dilemailto:c@roramailto:deplas@riimailto:deplas@riimailto:propriet@%5Dimailto:Propriet@%5Dilemailto:c@roramailto:deplas@rii


13/212

- mas de aer maritim polar (mP); iarna umed i cald, vara estercoroas i umed. In toate anotimpurile se produc precipitaiisuficiente sau abundente;

- mas de aer continental tropical (cT), se formeaz n regiunile

tropicale cu presiune atmosferic ridicat. Sunt masele de aer celemai calde i cele mai uscate care ajung la latitudinile noastre.Acestea produc vremea cu caracter secetos i cu multe zile tropicale;

- mas de aer maritim tropical (mT), se caracterizeaz prin aerul caldi umed.

d. dup stabilitate masele de aer calde sunt stabile iar cele reci suntinstabile.

O mas de aer care circul deasupra unei suprafee mai rece dect ea,este termodinamic cald i este stabil. O mas de aer care circul deasupra

unei suprafee mai cald dect ea este termodinamic rece i n general instabil.O mas de aer termodinamic cald se rcete prin contactul cu suprafaasubiacent rece. Partea inferioar, rcit, este mai grea i are tendina de armne la sol.

Cnd o mas termodinamic rece este nclzit la contactul cu suprafaasubiacent mai cald, aerul mai uor i nclzit se ridic deasupra prin aerulrece. O mas de aer rece este deci o mas de aer turbulent, cu nori cumuliformifig.5.

Fig.5. Liniile accentuate reprezint zonele de formare ale fronturilor, vara iiarna

In tabelul 2 sunt prezentate sintetic principalele caracteristici alemaselor de aer.

15


14/212

Tabel 2Cteva caracteristici ale maselor de aer reci i calde

Nr.crt

Masa de

aer

Stabilitate

Turbulen

Vizibilita-tea la

sol

Nori Precipitaii

1 rece instabil turbulent,vnturi

puternice

bun Cumu-liformi

averse ifurtun

2 cald

stabil vnturiregulate

mediocr stratiformi

burni, bur

Masele de aer nu rmn constante n deplasarea lor ci se transform nmod continuu, mai lent sau mai repede. Ele transport cu sine nsuirile fizice

caracteristice locului de origine i pot s disloce masele de aer mai puinmobile, ocupndu-le locul.La ntlnirea a dou mase de aer cu nsuiri diferite ia natere o

suprafa de separaie numit suprafa frontal. Aceast suprafa este o zonde discontinuitate din punctul de vedere al factorilor fizici. Intersecia suprafeeifrontale cu suprafaa pmntului reprezint o linie care se numete frontatmosferic. Lungimea frontului atmosferic este cuprins ntre cteva sute icteva mii de kilometri, iar limea este de 5-30 km. Grosimea frontului este deordinul sutelor de metri.

In figura 6 este reprezentat un front atmosferic aprut la intersecia adou mase de aer de presiune nalt, una cald i una rece.Sgeile indic direcia vntului, iar izobarele dau presiunea n milibari.

In figura 6 este reprezentat tridimensional acelai front. Se observ cinci detalii,valabile pentru orice front:

fronturile se formeaz la periferia zonelor de presiune ridicat; fronturile se formeaz ntre celule cu temperaturi diferite; aerul cald se ridic ntotdeauna deasupra aerului rece; frontul se observ n lungul unui talveg;

vnturile i schimb direcia n sensul acelor de ceasornic.

16

Fig.6.Frontul rece ifrontul cald; Schema

de formare


15/212

Aerul rece, avnd o densitate mai mare, ptrunde sub aerul cald subform de pan ngust, i totodat n ansamblu, sub form de calot sferic, cubaza i perimetrul pe suprafaa terestr. Aerul cald, avnd o densitate mai micalunec (de obicei de jos n sus) pe aerul rece sub form de plnie, cu vrful pesuprafaa pmntului.

Procesul de formare al formaiunilor atmosferice se numetefrontogenez, iar cel de destrmare se numetefrontoliz.

Frontogeneza se produce prin amestecul a dou mase de aer, avndviteze diferite, iar frontoliza se produce prin egalarea proprietilor fizice a

celor dou mase de aer.Numele de front rece sau cald se d ntotdeauna dup masa de aer careeste mai activ.

Cnd o mas de aer cald ajunge din urm o mas de aer rece, urcdeasupra acesteia, fiind mai puin dens. Ca urmare a acestei ascensiuni iaunatere formaiuni noroase de tip Cirrus, cirrostratus i altostratus care producprecipitaii slabe n intensitate dar lungi ca durat. Aceste formaiuni noroase seformeaz cu pn la 800 km naintea frontului cald. Deci frontul cald se poateprevedea. Cnd o mas de aer rece ajunge din urm o mas de aer cald acesta

intr ca o pan sub aerul cald, provocndu-i o ascensiune rapid formndu-seformaiuni noroase de tip altocumulus, ce produc precipitaii de scurt durat,dar foarte intense (fig 7.).

Aceste formaiuni noroase se formeaz cu aproximativ 30 km nainteafrontului rece, deci acesta nu poate fi prevenit.

17

Fig. 7 Fronturiatmo

s
mailto:propriet@%5Dilormailto:propriet@%5Dilor


16/212

[innd cont de originea maselor de aer ce vin n contact se pot distingeurmtoarele fronturi:

- frontul arctic care separ masele de aer arctic de cele polare;- frontul polarcare separ masele de aer polar de cele tropicale;

- frontul tropical care separ masele de aer tropical de celeecuatoriale.

Densitatea aerului

Plecnd de la legea lui Gay-Lussac se obin relaiile:PV=P0V0(1+ t) sau P1V1= P0V0(1+ t) dar

mV = i

0

0

mV =

Prin nlocuire n relaia PV= P0V0(1+ t) se obine:)1(

0

0 tPP

+= sau P. 0=P0 (1+ t) de undet

P

P

+=

10

0relaie

prin care se poate determina densitatea unui gaz, cunoscndu-se 0 latemperatura t=00C i presiunea p0.

Presiunea unui gaz se determin prin citirea nlimii unei coloane demercur x1 a unui barometru.

x

x

P

P 00 = Prin nlocuire n relaiea anterioar se obine:

t

x

x

+=

10

0

t

x

x

+=

110.013,1

293,1

0

5

1

kg/m3, relaie ce reprezint densitatea aerului

uscat.O problem deosebit o prezint densitatea aerului umed. Se tie c

aerul atmosferic conine o cantitate variabil de vapori de ap. Cunoscndu-se

raportul3

/622 mkguscat

vapori

=

, densitatea aerului va fi: umed= uscat + q, unde q este umiditatea absolut (kg/m3).Presiunea exercitat de vaporii de ap la un moment dat se noteaz cu

"e". Conform legii lui Dalton, presiunea total a aerului va fi:Ptot=Puscat + e, de unde Puscat=Ptot - e.

18


17/212

Folosindu-se formula general a gazelor PV=RT, se obine pentru

densitatea aerului uscatRT

ePuscat tot

= iar pentru densitatea vaporilor de ap

se obin: vapori=622RT

e

Densitatea aerului umed va fi format din densitatea aerului uscat plusdensitatea vaporilor de ap.

umed = uscat + vapori

umed =RT

ePtot )6221000( sau umed = )378

1(tot

tot

P

e

RT

P form

asemntoare cu cea a densitii aerului uscat.In tabelul 3 sunt prezentate valorile densitilor att pentru aerul uscat

ct i pentru cel umed, la diferite temperaturi.Tabel 3

Valorile densitilor aerului uscat i umed, la diferite temperaturiNr.

crt.

Presiuneaatmosferic

mbar

Temperatura aerului 0C

Densitatea aeruscat kg/m3

Densitatea aerumed kg/m3

1 1000 -20020

1,3761,2761,19

1,3751,2731,18

2 900 -20020

1,2391,1481,070

1,2391,1451,061

Repartiia densitii aerului n nlime depinde de variaia presiuniiatmosferice, de variaia temperaturii i a umiditii aerului cu nlimea.

Densitatea aerului este o mrime n continu schimbare, de la unmoment la altul, datorit micrilor maselor de aer cu origini diferite de la oregiune la alta.

Din ecuaia general a gazelor, se observ c principala dependen adensitii aerului este dat de presiune i temperatur. Dependena =f(p) esteo funcie cresctoare de gradul I, iar dependena =f(T) este o funciedescresctoare de acelai grad. Ca urmare a acestui fapt, pot aprea situaii cnddensitatea aerului rmne constant, sau chiar s creasc, o dat cu cretereanlimii.

Considernd anotimpurile opuse, pn la o nlime de 8500 m,

densitatea este mai mare iarna dect vara, iar peste 8500 m densitatea este mai19


18/212

mare vara dect iarna. Inlimea de 8500 m reprezint o zon de densitateaproape constant.

In tabelul 4 se prezint variaia densitii aerului cu nlimea, vara iiarna.

Tabel 4Dependena densitii cu nlimea i anotimpurile

Nr.crt.

Perioada Inlimea m (kg/m3)1 vara 0

850016000

1,220,5

0,1722 iarna 0

850016000

1,228

0,50,162

Atmosfera standard

Pentru a putea folosi datele meteorologice din diverse locuri geografice(aplicaie n special n aviaie) s-a introdus noiunea de atmosfer "standard"

Atmosfera standard trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: s aib o compoziie omogen cu nlimea; aerul s fie perfect uscat; temperatura la nivelul mrii trebuie s fie 150C; scderea temperaturii cu nlimea s se fac cu 6,50/km, pn laaltitudinea de 11.000 m, conform legii: Th=150-0,0065h

la altitudini mai mari de 11.000 m temperatura se considerconstant i egal cu -56,50C; presiunea atmosferic are valoarea de 1,013.105N/m2 sau 1,013mbar; acceleraia gravitaional are valoarea de 9, 8062 m/s2.

Atmosfera se caracterizeaz n orice moment printr-o serie de mrimifizice, care n totalitatea lor poart numele de elemente meteorologice.Principalele elemente meteorologice sunt: temperatura aerului, presiuneaatmosferic, umiditatea aerului, norii i nebulozitatea, precipitaiile atmosferice,

20
mailto:m@rimimailto:m@rimi


19/212

vntul, la care se adaug gradul de ionizare al aerului, gradul de transparen,turbulen, etc.

Valorile elementelor meteorologice sunt foarte diferite, de la un momentla altul i de la un loc la altul, impunnd un studiu analitic i unul sintetic al lor.

Variaia elementelor meteorologice se datoreaz n principal urmtorilor3 factori:a. radiaia solarb. starea suprafeei subiacente

c. circulaiei generale a atmosferei

I.4.ELEMENTE DE POLUARE A MEDIULUI AMBIANT

Una din cele mai importante i presante probleme ale omenirii este

poluarea mediului nconjurtor. Fenomenele de poluare nu se pot considera nmod izolat, doar referindu-ne la atmosfer, ap sau sol. Ele sunt comuneatmosferei, solului i apei, dar prezint particulariti pentru fiecare.

Totodat, strnsa legtur dintre atmosfer i suprafaa subiacent, faceca trecerea poluanilor dinspre atmosfer i nspre aceasta, s fie un procesactiv.

Chimizarea agriculturii prin utilizarea la scar mare i o perioad lungde timp a ngrmintelor chimice i a pesticidelor provoac o poluare amediului, mult mai puternic dect cea industrial sau cea produs de

activitile de transport.Indiferent de mediul n care se manifest agenii poluani, poluareapoate fi considerat din mai multe puncte de vedere; poluare de fond i poluarede impact; poluare primar i poluare secundar, poluare produs de cauzeartificiale, naturale, fizice i biologice.

Prin poluare de fond se nelege poluarea existent n zonele n care nuse manifest direct existena surselor de poluare. Poluarea de fond se manifestn atmosfer, ap i sol.

Staiile de supraveghere pentru poluarea de fond se plaseaz la distane

de cel puin 20 km de centrele populate, ci ferate, obiective industriale, etc.,dnd informaii importante pentru evaluarea polurii la nivelul regional iglobal (www.grida.ro). In poluarea de fond, factorul important suntconcentraiile de dioxid de carbon care prezint o variaie anual, cu un maximn sezonul rece (datorit proceselor de combustie casnic) i un minim n timpulverii. Poluarea de impact este poluarea produs n zonele aflate sub impactuldirect al surselor de poluare. Spre deosebire de poluarea de fond, n poluarea deimpact apar diferite noxe care nu au un caracter permanent.

Reeaua de nregistrare a polurii de impact msoar concentraiileminime i maxime n 24 de ore, frecvena de depire a concentraiei maximeadmisibile (CMA) n 24 ore i concentraiile medii anuale (www.grinda.ro).

21
mailto:urm@torilormailto:urm@torilor


20/212

I.4.1.Poluarea atmosferei

Poluarea de fond a atmosferei se produce prin produii erupiilor

vulcanilor, a prafului datorat curenilor de advecie i a rezidurilor rezultate nurma incendiilor naturale din pduri.Nu este lipsit de interes precizarea, conform creia considernd doar

Africa eroziunea datorit micrilor de advecie ale aerului atinge valori depn la 400-500 milioane tone/an, ceea ce duce la naintarea deertului Saharacu 1,5-10 km/an.

O alt cauz natural, de poluare a atmosferei o constituie incendiilecare se produc n general n momentul scderii puternice a umiditiiatmosferice.

Sunt cunoscute incendiile devastatoare din anii 1982 i 1983 din AsiaOriental, care au produs distrugerea a 3,5-5 milioane ha de pduri.Poluarea de impact a atmosferei se datoreaz tuturor cauzelor de poluare

a zonelor respective, care apar n plus fa de poluarea de fond.Cei mai importani poluatori de impact ai atmosferei sunt automobilele,

procesele economice, motoarele n general i nclzirea domestic.Poluatorii primari sunt emanai direct n atmosfer: funinginea, praful,

cenua, fumul, oxizii de carbon CxO1-x, de azot NxO1-x i cei de sulf SxO1-x.Poluanii secundari, sunt produi ai reaciilor dintre poluatorii primari.

Cei mai importani poluatori secundari sunt ozonul artificial produs deasuprazonelor puternic populate, smogul i ploile acide ca rezultate a combinrilordintre oxizii de sulf i cei de azot cu apa.

In atmosfer prezena prafului, cenuii i fumului este rezultatul unorcauze att artificiale ct i naturale. Poluanii ajuni n atmosfer, rezultai dinsurse artificiale sunt n concentraie mult mai ridicat dect cei provenii dinsurse naturale.

Fumul eliberat n atmosfer este format din gaze, vapori de ap, produiincomplet ari i alte diferite impuriti rezultate din procesul de combustie.

Culoarea fumului, d importante informaii asupra arderii:- fumul de culoare neagr este rezultatul unui proces de ardereincomplet (lips de oxigen) i dovedete prezena considerabil aparticulelor de carbon i funingini;

- fumul de culoare alb atest arderea mult mai complet, cu poluaremult redus.

Un efect deloc neglijabil l constituie i poluarea produs prin fenomenede combustie domestice, a cror intensitate crete o dat cu venirea timpuluirece.

Arderea crbunelui i a petrolului cu derivaii si produc majoritateapoluanilor atmosferici. Mai mult de 80% dintre oxizii de azot i 35% din alte

22


21/212

impuriti ajung n atmosfer n urma proceselor de combustie din activitileeconomice i cele de transport.

Pentru obinerea n siderurgie a unei tone de metal se degaj natmosfer 10 kg de praf i fum, iar pentru obinerea unei tone de aluminiu se

elimin n atmosfer aproximativ 450 kg de reziduri.Procesele industriale de prelucrare a rocilor, n industria caolinului i amaterialelor de construcii (fabrici de ciment, etc.) eman pulberi la o distande 3-4 km n jurul courilor n cantitate de 2000 tone/km2/an (www.e-scoala.ro).

Toi combustibilii folosii n ziua de azi au la baz moleculele dehidrocarburi, amestecate cu alte chimicale i impuriti.

Dac am putea folosi doar hidrocarburi sau carbon pur, la temperaturinormale de ardere, s-ar produce doar ap i dioxid de carbon. Arderea complet

se produce ns de puine ori, fie din cauza combustiei incompete, fie din cauzatemperaturilor foarte nalte de combustie, fie din cauza concentraiei mari deimpuriti din combustibili. Arderea incomplet poate produce monoxid decarbon, particule nearse de carbon i combinaii chimice ale diferitelorhidrocarburi.

Toate acestea pot avea efecte toxice, iritante asupra organismelor vii ide scdere a transparenei atmosferei.

Arderea la temperaturi nalte poate elimina compui rezultai din ardereaincomplet dar totodat produce propriul su set de poluani.

Temperaturile nalte pot s oxideze azotatul din aer transformndu-l noxizi de azot cu formula NOx, cunoscui sub numele de K noxe. Oxizii de azotsunt asociai cu pcla murdar maro a aerului poluat. Totodat ei particip laproducerea ploilor acide.

In atmosfer pot aprea trei seturi de poluani datorai diferitelor moduride ardere:

arderea complet la temperaturi normale; arderea incomplet; arderea la temperaturi nalte.

Fiecruia dintre aceste seturi i se pot ataa poluani ai impuritilor dincomponena combustibililor, cum sunt compuii azotului, care la temperaturijoase pot produce oxizi de azot, compuii sulfului care produc dioxidul de sulf(SO2), ali compui participani la ploile acide i diferii compui solizi.

Dup vaporii de ap, dioxidul de carbon este al doilea compus decombustie. Folosirea combustibililor fosili produce o cantitate de aproximativ20 miliarde de tone de carbon n atmosfer. Cantitatea total de dioxid decarbon a crescut ncet n fiecare an, ca urmare a creterii masei de combustibilifosili utilizai, defririi i arderii pdurilor tropicale. Prerile sunt unanime n

ceea ce privete corelaia dintre creterea coninutului de dioxid de carbon icreterea temperaturii medii a atmosferei, adic accentuarea efectului de ser.23


22/212

Diferene apar referitor la consecinele creterii concentraiei de dioxidde carbon:

- unii savani consider c nclzirea atmosferei va duce la cretereanivelului apelor prin topirea calotelor glaciale, aprnd modificri

climatice;- ali savani consider c prin nclzirea atmosferei se vor dezvoltaplante luxuriante, deci va fi un ctig al agriculturii;

- cea de a treia categorie, consider c o cantitate mare de vapori deap n atmosfer va produce o reflexie puternic a radiaiei solare,avnd ca rezultat rcirea atmosferei.

Toi cercettorii sunt ns de acord cu faptul c activitatea uman a atinsnivelul n care poluarea influeneaz atmosfera i orice schimbare aprut nclima Pmntului va dura un timp ndelungat. (TILLERY, B.W., 1993).

Monoxidul de carbon, este un gaz inodor, incolor i foarte ortvitor.Expunerea la o concentraie de 100 pri/milion produce simptone de nbuirei dureri de cap, iar expunerea la o concentraie de 1000 pri/milion poate filetal. Monoxidul de carbon este poluantul principal n aerul marilor orae.Fiecare motor cu combustibil fosil produce monoxid de carbon.

Chiar dac fiecare motor elimin doar ntre 0,01 i 0,1 procente demonoxid de carbon n atmosfer, n anumite condiii meteorologice, la un marenumr de motoare nivelul de poluare este foarte mare.

Sulful se gsete n atmosfer din surse naturale, cum ar fi

descompunerea materiei organice, prelucrarea metalelor, a arderii petrolului icrbunelui care conin impuriti de sulf.In atmosfer se gsesc muli componeni ai sulfului, dar cel mai

rspndit este dioxidul de sulf (SO2). Acesta produce discomfort plantelor, iardac este inhalat n cantiti mari produce tulburri ale respiraiei prin efectelede constricie pulmonar.

Dioxidul de sulf particip la formarea ploilor acide ca urmare aproceselor atmosferice. Rezultanii polurii sunt smogul, ploile acide i efectulde ser.

Prin smog se nelege formarea de ceuri solide i lichide care seamestec cu particule rezultate din procesele de combustie, ntr-o atmosfer cuumiditate mare i n lipsa micrilor de advecie. Smogul provoac opacizareaatmosferei i iritarea ochilor i a cilor respiratorii.

In cadrul smogului, smogul fotochimic apare ca un nor de culoareglbuie i este o cea toxic produs prin interacia chimic ntre emisiile poluante i radiaiile solare. Ozonul artificial este cel mai important smogfotochimic. Producerea lui se datoreaz creterii rapide a concentraieiatmosferice de oxizi de azot i hidrocarburi, nsoit de scderea cantitii dedioxid de azot prin descompunerea lui n oxid de azot i oxigen, sub aciunearazelor solare. Se creeaz astfel oxigenul atomic care se poate combina cu

24


23/212

oxigenul molecular existent n atmosfer formndu-se astfel ozonul. Pe msurce ne apropiem de amiaz crete concentraia de ozon artificial pn la ovaloare maxim, iar producerea de oxid de azot atinge valoarea minim.

Locurile unde se produce smog, sunt cu predilecie localitile urbane

aezate n special pe malul marilor ntinderi de ap. De remarcat este faptul csmogul are o ntindere limitat, doar deasupra marilor aglomerri urbane.Ploile acide, o alt form de manifestare a polurii, sunt rezultatul

reaciilor de formare a acizilor sulfurici i azotici din oxizii de sulf i oxizii deazot, n prezena vaporilor de ap din atmosfer.

Norii de acizi rezultai produc ploile acide. Spre deosebire de caracterullocal al smogului, norii acizi se pot deplasa la distane mari de locul de formare,cuprinznd areale ntinse.

De exemplu, n anul 1984 s-a constatat c aproape jumtate din masa

forestier a Pdurii Negre din Germania a fost afectat de ploi acide.(www.mirceaghebri.go.ro)Dei dispariia stratului de ozon natural, localizat n mezosfer nu este

un proces de poluare propriu-zis, el reprezint un rezultat al polurii. Poate celmai mare duman al ozonului natural, l reprezint produsele chimice numitecloro-fluoro-carburi (CFC) folosite ca refrigerente i expulztori ai spray-urilor.Aceste produse CFC au o micare ascensional n atmosfer i sunt descompusede lumina solar, descompunnd la rndul lor moleculele srabile.

Procesul ciclic i natural de formare i descompunere a ozonului i

pierde echilibrul sub aciunea poluatorilor, descompunerea crescnd ndetrimentul formrii ozonului.Efectele de descompunere a ozonului produc halocarburile bromurate i

oxizii de azot din ngrminte.Distrugerea stratului de ozon provoac creterea numrului cancerelor

de piele, a cataractelor la ochi, distrugerea anumitor culturi, a planctonului, etc.Cu ocazia "Zilei internaionale a proteciei stratului de ozon, 16

septembrie 2003" citez din comunicatul de pres:"Orice modificare a ozonului mezosferic produce dereglri n cele dou

aspecte ecologice menionate, respectiv absorbia ultravioletului letal i bilanulcaloric al Pmntului".Prima atenionare privind o posibil perturbare a concentraiei ozonului

atmosferic de ctre activitile umane a fost fcut de ctre H.S. Johnston(1971) care a artat pericolul pe care l prezint introducerea compuilor declor, brom, oxizi de azot n mezosfer prin zborurile aeronavelor. Studiile luiMoline i Rowland (1974) au completat aceste imagini prin incriminarea CFCi a halonilor.

S-a ajuns la concluzia c o serie de substane chimice introduse natmosfer prin activiti antropice produc scderea ozonului stratosferic. Ca

25


24/212

urmare Organizaia Meteorologic Mondial n colaborare cu UNEPnfiineazs n 1977 o reea mondial de staii de msurare a ozonului.

Scderea concentraiei ozonului mezosferic afecteaz sntatea imediul nconjurtor. Astfel, pentru o descretere a concentraiei ozonului de

10% se prognozeaz o cretere de 26% a incidenei cancerului de piele,creterea cazurilor de cataract cu 12-15 milioane i orbirea a 1-1,5 milioane deoameni. Se va produce o scdere a sistemului de imunitate biologic prinafectarea AND-ului.

Peste 300 de specii de plante sunt afectate de creterea radiaiei UV cuconsecine asupra recoltelor. Este afectat serios i lanul trofic marin.

Scderea concentraiei ozonului mezosferic are implicaii de ordinclimatic a cror mrime i sens depind de zon.

Aparent paradoxal, acolo unde concentraia ozonului scade i anume n

mezosfer, este dorit creterea sa, iar n zonele unde concentraia sa crete,adic n troposfer i n special n straturile joase ale acesteia, se lupt pentruscderea ei.

In troposfer creterea concentraiei de ozon are urmri nefaste asuprasntii umane (stri de discomfort, iritarea mucoasei ochilor i a aparatuluirespirator, afectarea funciei respiratorii, cefalee), asupra strii fiziologicenormale a vegetaiei, asupra fiabilitii materialelor (cauciucul natural iartificial sunt distruse rapid, coloranii organici se degradeaz, etc.). Ozonulmpreun cu oxizii de azot i cu dioxidul de sulf au efect sinergic, astfel nct

chiar la nivele reduse ale acestor trei poluani apar situaii de stres chimic.Ozonul este, de asemenea incriminat pentru participarea indirect la formareaploilor acide.

Ozonul troposferic provine n proporie de circa 20% din mezosfer, iarn proporie de 80% ca urmare a activitilor antropice. Studiile efectuate nrile occidentale remarc o cretere a concentraiei ozonului troposferic cu 1-2% pe an.

Pentru prevenirea distrugerii stratului de ozon, au fost semnateConvenia de la Viena i Protocolul de la Montreal, ratificate i de ara noastr,

prin care sunt stabilite obligaiile prilor semnatare: eliminarea produciei i consumului de substane care afecteazstratul de ozon; aplicarea celor mai bune tehnologii de mbuntirea a reinerii,recuperrii, reciclrii sau distrugerii substanelor ce afecteaz stratulde ozon; promovarea unor alternative pentru nlocuirea substanelor ceafecteaz stratul de ozon, produselor ce conin astfel de substanesau produse care au fost realizate cu ajutorul acestor substane;

26


25/212

aspectele economice implicate de aplicarea msurilor de controlasupra substanelor responsabile de afectarea stratului de ozon iasupra produselor la fabricarea crora se folosesc aceste substane; cooperarea n domeniul: tiinific, juridic, economic i

informaional."In atmosfera Pmntului se gsesc n mod natural vapori de ap,molecule de dioxid de carbon, metan i oxizi de azot, gaze care produc efectulde nclzire al atmosferei.

Radiaiile infraroii ale Soarelui asigur temperatura medie anualnormal a suprafaei Pmntului 150C.

Creterea efectului de ser prin ncrcarea atmosferei cu mari cantitide gaze a declanat o nou nclzire planetar de o amploare nemaintlnit peparcursul istoriei.

Eliminrile de dioxid de carbon de origine antropic n atmosfer acondus la creterea cu 55% a potenialului efectului de ser. In fiecare an ajungn atmosfer cteva zeci de milioane de tone de CO2 din care aproape jumtateeste absorbit de plantele terestre i fitoplanctonul oceanic. Cealalt jumtatermne n atmosfer. Ca i mod de calcul, se consider c 1 kg de carbon esteechivalent cu 3,66 kg de gaz carbonic.

Emisiile de metan CH4 produc o cretere a potenialului efectului de sercu 15%.

Metanul provine natural din descompunerea vegetal: cmpurile

inundate de orez, mlatinile, gazele de balt, aparatul digestiv al animalelor, nspecial bovinele i termitele, precum i n urma arderilor anaerobe.Artificial, metanul provine din scurgerile conductelor, din instalaiile de

tratare i stocare, de la minele de crbuni i de la materialele organice ndescompunere (produse alimentare aflate n depozite).

Ultimile cercetri emit ipoteza c o nou nclzire a climei va produceeliberarea unei pri din metanul natural aflat n cantiti mari sub gheari i ncalotele polare, provocnd astfel un efect de retroaciune.

Dioxidul de azot N2O, provenit din arderea combustibilului fosil, din

utilizarea ngrmintelor azotate, din incinerarea arborilor i a reziduurilor deplante contribuie la sporirea efectului de ser cu circa 6%.Dioxidul de carbon se mai numete i "gaz nveselitor" fiind folosit i n

calitate de anestezic.In mezosfer, ozonul natural apare ca un ecran de protecie mpotriva

radiaiilor ultraviolete. Ozonul artificial din troposfer este un produs poluant.Ozonul troposferic reacioneaz cu esuturile vegetale i animale provocndsporirea efectului de ser cu 8%.

Produii chimici de tipul clorofluorocarbonailor (CFC) descompun

ozonul, fiind totodat un gaz cu efect de ser n cretere.27


26/212

Nu este nc o opinie ferm n privina efectelor produse de CFC asupraschimbrii climatului, pentru ca aciunea lor de rarefiere a stratului de ozonpoate s duc la o nou rcire a planetei. Pentru reducerea emisiilor de CFC,fapt absolut obligatoriu se protejeaz stratul de ozon, accelernd astfel o nou

nclzire a planetei.Raportnd potenialul de cretere al efectului de ser la molecula dedioxid de carbon (CO2), aceasta este de 21 de ori mai mare pentru metan, de200 de ori mai mare pentru dioxidul de azot i de 18000 mai mare pentrumoleculele de CFC.

Poluarea fizic a atmosferei este dat de poluarea radioactiv, solar itermic. Necesitatea asigurrii de noi surse de energie a dus la utilizarea tot mailarg a centralelor atomonucleare, din a cror accidente s-au produs adevratecatastrofe ecologice.

Concomitent n atmosfer se acumuleaz tot mai multe substaneradioactive rezultate din industria militar i numeroi izotopi radioactivifolosii n scopuri medicinale.

Radioactivitatea este procesul dezintegrrii spontane a atomilor. Timpulnecesar reducerii la jumtate se numete timp de njumtire, fiind diferit de laun element la altul i avnd valori de la cteva secunde la milioane de ani.

In condiiile naturale normale exist circa 50 radioizotoi (U 235, U 238,Ra 226, 232 Th, 40 K, etc) care produc radiaii de fond, la care vieuitoareleTerrei s-au acomodat.

Valoarea perioadei de njumtire la izotopul 40 K este de 1,4 miliardede ani, fapt ce demonstreaz c aceti izotopi exist de la data formriiPmntului.

Cei mai periculoi izotopi sunt elementele cu perioad de njumtirede ordinul zilelor, lunilor sau anilor, deoarece acetia au o radiaie puternic isuficient timp de acumulare n organism. Radionuclizii elementelor cuproprieti chimice asemntoare din componena lumii vii le pot nlocui peacestea. Cei mai importani radionuclizi din acest punct de vedere, sunt dupcum urmeaz:

stroniul 90, are o perioad de njumtire de 27,7 ani i seacumuleaz n oase, substituind calciul. Ptrunde n organism fie fienemijlocit prin respiraie, fie prin hran (lapte, carne); cesiul 137 are o perioad de njumtire de 32 de ani, seaumuleaz n esutul muscular substituind potasiul. Cesiul ptrunden organism parcurgnd lanul trofic, licheni nutritivi - animale - omsau direct prin respiraie; iodul 131 cu o perioad de njumtire scurt, de ordinulzilelor, se acumuleaz n organism n glanda tiroid.

Cu ct organismul este mai complex pe scara evolutiv cu att dozaletal de radiaii scade (tabel 5).28


27/212

Tabel 5Doza letal pentru diferite organisme

Nr. crt. Organismul Doza letal (rad.)

1.2.3.

inferioare, primitiveantropodevertebrate

X x 106

X x 104

X x 102

4.5.6.7.

musca drosofilmusca domestic

scorpionom

85 x 103

1 x 104

1,5 x 105

5 x 102

De remarcat este faprul c o doz de 100 rad. produce efectecancerigene semnificative i sterilitate.

Pentru fiecare individ, cele mai sensibile sunt esuturile n curs dedivizare i fazele embrionare.Poluarea acustic se datoreaz n general zgomotelor. Zgomotul este un

sunet complex cruia nu i se poate atribui o frecven, deci o nlime. Spectrullui acustic este continuu. (fig.8).

Fig.8 Spectrul acustic al zgomotuluiFig.8.Spectrul acustic al zgomotului; a.sunet fundamental cu armonice, b.sunet

complex cruia nu i se poate atribui o frecvenComponentele zgomotului sunt att de numeroase i puin distanate

nct ntre ele nu se paote stabili o relaie de dependen. (OLIVIA POP icolab., 1987).

Ordonnd zgomotele dup nivelul lor de trie se observ efectele lor fig.

9.29


28/212

Fig.9. Nivelul de trie al zgomotelor i efectele produse.

Omul i n special vieuitoarele, percep mai tare sau mai slab efectelenocive ale zgomotelor n funcie de mai muli factori, cum ar fi: nivelul deintensitate al zgomotului, componena lui spectral, durata de expunere lazgomot n 24 de ore, durata total de expunere n cursul vieii i rezistenaorganismului (tabel 6).

Tabel 6Dependena dintre nivelul de intensitate auditiv NA i efecteleasupra organismului

Nr.crt.

NA (fon) Efect biologic i psihic

1. 30-65 Sunt resimite doar dac individul dorete n mod special oatmosfer de linite

2. 65-90 Tulburri psihice, efecte fiziologice asupra sistemului

vegetativ. La expunere lung apar boli de inim i aleorganelor endocrine.30


29/212

3. 90-120 Apar tulburrile de la nr. crt. 2 i efecte otologice cutraumatisme, producnd surditate temporal saupermanent. In cazul frecvenelor nalte surditatea apare la85 foni.

4. >120 Surditate pronunat apare dup o expunere relativ mic.

Adaptarea organismului uman la aciunea zgomotelor este foartelimitat. In timpul funcionrii diferitelor utilaje se pot genera zgomote cufrecvene joase mai mici de 20 Hz. Este periculoas apariia fenomenului derezonan ntre frecvena ritmurilor biologice i frecvena exterioar, rezultndo degradare a esutului nervos i vascular, putnd apare chiar situaii letale.

Poluarea termic, este poluarea produs prin nclzirea atmosferei, nurma cldurii degajate prin procesele industriale, i nu prin eliminarea gazelor

productoare ale efectului de ser. Poluarea termic poate produce perturbaiide microclimat local.Pe vreme uscat aerul mediului urban conine ntr-un centimetru cub

ntre 20.000-1.500.000 particule de praf, iar aerul din mediul montan coninentr-un centimetru cub ntre 1.000 - 4.000 particule.

Ploile abundente, antreneaz n micarea lor ctre pmnt particule depraf curind atmosfera n proporie de 75%.

De remarcat este faptul c n regiunile foarte nalte, coninutul departicule de praf ntr-un centimetru cub de aer este de 300.

Producerea fenomenelor de "ploi de snge, ploi de sulf sau cerneal" sedatoreaz prezenei algelor colorate n atmosfer.Poluarea biologiceste produs de pulberi de origine organic cum ar

fi: polenul, particulele fine de resturi vegetale (spori, infuzori, bacterii), careconsiderate la un loc formeaz aa numitul plancton atmosferic.

I.4.2.Poluarea apei

Pmntul posed o cantitate de ap de aproximativ 1,4x109 km3, din care

apa dulce reprezint doar 2,7% procente, adic aproximativ 30.000 km3

. Dinpcate, o parte important din acest procent este neutilizabil, fiind complectpoluat.

Prin poluarea apei, se nelege, alterarea caracteristicilor fizice, chimicei biologice, produse direct sau indirect de activitile umane i care fac ca apeles devin improprii utilizrii normale n scopurile n care aceast utilizare eraposibil nainte de alterare.

Poluarea apei poate fi: natural, artificial sau controlat, necontrolat,normal, accidental, primar sau secundar.

Poluarea este:31


30/212

natural, cnd se produce ca urmare a schimburilor dintreap i atmosfer, sau prin dizolvarea rocilor solubile i aorganismelor vii din ap; artificial, se datoreaz surselor de ap uzate, apelor

meteorice, nmolurilor, reziduurilor, navigaiei, etc. controlat, dac apele uzate sunt transportate prin reeauade canalizare i evacuate n anumite puncte prealese; necontrolat, cnd provine, n special din apele de ploaie; normal, cnd provine din surse de poluare cunoscute,colectate i transportate prin reeaua de canalizare la staia deepurare sau colector; accidental, cnd apar dereglri ale proceselor economiceindustriale i n reeaua de canalizare ajung cantiti mari de

substane nocive; primar, atunci cnd substanele n suspensie din apeleuzate se depun pe patul receptorului; secundar, cnd gazele rezultate n urma fermentriimateriilor organice din suspensii antreneaz restul desuspensii aducndu-se la suprafaa apei, de unde sunt apoitransportate de curentul de ap. (www.hydrop.pub.ro).

Principalii poluani ai apei, se mpart n trei grupe, dup natura lor: poluanii chimici provenii din industria chimic, prin deversarea apelor

uzate cu nitrai, fosfai, etc., n apele curgtoare.In apa potabil se admite o concentraie de 10 ppm azot nitric.

Ingrarea solului n exces de ngrminte cu azot i prin deversareadetergenilor menajeri acetia ajung n apa freatic.

Hidrocarburile, dintre care amintim benzina, se nfiltreaz n sol cu ovitez de 7 ori mai mare dect apa, infestnd apa freatic. Apele uzate cuconinut mare de metale grele, deversate n apele curgtoare produc catastrofeecologice.

poluanii fizici sunt materiile minerale insolubile, deversate n

ape; temperatura crescut a apelor prin deversarea apei de rcire dela termocentrale; elementele radioactive provenite att prindeversare ct i din atmosfer; poluanii biologici ai apei sunt diferitele tipuri demicroorganisme patogene i materii organice care fermenteaz iduc la o contaminare bacteriologic a apei.

Un combinat de producere a celulozei i hrtiei, produce o poluare aapelor la fel ca un ora de 500.000 locuitori.

In cazul polurii puternice a apelor, poate aprea fenomenul de moarte a

lacurilor ca urmare a sporirii fertilitii acestora prin azot de fosfai i nitrai.32


31/212

Dezvoltarea fitoplanctonului i a plantelor subacvatice, duce la colmatarealacului i treptat la ngustarea i dispariia sa. (C.I.MILICA i colab., 1982).

Poluatorul principal al apei l constituie substanele organice, de originenatural sau artificial, cum sunt: ieiul, taninul, lignina, hidranii de carbon,

biotoxinele marine, etc., i rezultani ai prelucrrii ieiului, pesticidele,detergenii, etc.Descompunerea substanelor organice are nevoie de oxigenul din ap,

care n acest mod este consumat. Srcirea cantitii de oxigen din ap subvaloarea de 4-6 mg/dm3 duce la oprirea proceselor aerobe de autoepurare i ladistrugerea fondului piscicol. Cu alte cuvinte se produce distrugerea tuturororganismelor acvatice.

Substanele anorganice cele mai frecvent ntlnite sunt metalele grele(Pb, Cu, Zn, Cr), cloruri, sulfai, etc. Ele se afl n stare de suspensie sau de

dizolvare n ap.Metalele grele acumulate n organismele acvatice au efecte toxiceasupra acestora, inhibnd simultan i procesele de autoepurare ale apei.

Prezena n general a srurilor anorganice crete salinitatea i duritateaapei.

De exemplu, clorurile n concentraie mare fac improprie consumul deap potabil, srurile de azot i fosfor produc dezvoltarea rapid a algelor lasuprafaa apelor.

Duritatea mare, produce depuneri pe conducte i micoreaz transferul

termic. Cantitatea mare de substane organice sau anorganice aflate n suspensiepot produce bancuri, pot conserva oxigenul dizolvat n ap i produc gaze rumirositoare. Substanele provenind din hidrocarburi i din spuma detergenilormpiedic oxigenarea apei i desfurarea procesului de autoepurare. Staiile detratare a apelor nu pot reine substane toxice, acestea putnd ajunge norganism uman, provocnd mbolnviri sau pot distruge flora i fauna apelor.

Efectele substanelor radioactive ajunse n ap depind de concentraiaradionuclizilor i de modul specific de aciune.

Substanele cu aciditate sau alcalinitate mare evacuate n apele uzate,produc distrugerea florei i faunei acvatice. De exemplu, un pH=4,5 al apei, oconcentraie de 25 mg/l de NaOH sau provoac moartea petilor.

Coloranii, energia caloric, microorganismele, mpiedic absoriaoxigenului i desfurarea normal a fenomenelor de autoepurare i fotosintez.

Inclzirea artificial a apei mpiedic dezvoltarea florei i faunei.

I.4.3.Poluarea solului

33


32/212

Fiind n strns legtur cu atmosfera i apa, solul sufer aceleaiprocese de poluare ca i acestea. A polua solul, nseamn a provoca dereglriale solului ca mediu de via pentru plante i animale.

Ca i n cazul polurii atmosferei i a apei, poluarea solului poate fi:

fizic, chimic, biologic sau radioactiv.Poluarea solului se face n mod direct ntre sol i elementele poluante,cu excepia substanelor radioactive, cnd poluarea se poate produce i prininfluen.

Modurile practice de poluare ale solului sunt multiple, ncepnd cuapele de irigaii i terminnd cu materialele radioactive.

Prin folosirea unor ape de irigaii de calitate necorespunztoare, se poateproduce salinizarea secundar i nmltinirea solului.

Manevrarea defectuoas sau ru voit a deeurilor menajere, a celor din

industria uoar, a apelor uzate poate provoca poluri mari ale solului.Cel mai intens proces de poluare al solului este cel provocat de folosireangrmintelor chimice. Folosirea ngrmintelor cu azot pe scar tot mailarg a determinat cretera considerabil a coninutului de nitrai n sol sau chiarn unele plante cum ar fi: elina, sfecla, ridichi, mrar, ptrunjel, spanac,morcov, etc., precum i n apele de suprafa sau cele subterane.

Superfosfaii conin impuriti (metaloizi i metale) toxice, care nu sedizolv n ap acumulndu-se an de an. (MILIC~, C.I., i colab.).

Utilizarea pesticidelor, pe lng avantajele privind creterea produciei

i reducerea cheltuielilor de ntreinere, prezint un risc de nocivitate pentruanimalele domestice, slbatice, insecte, psri i chiar om.Cele mai periculoase pesticide sunt cele organoclorurate, 45% din total

fixndu-se n carne i pete, iar 8% n lapte i derivatele sale.Prin alimentaia sa, omul ingereaz pesticide, care datorit

liposolubilitii lor se acumuleaz n organism.Poluarea produs de microorganismele patogene, prezint riscul de

mbolnviri pentru biosisteme.Contaminarea radioactiv se face att prin contact, ct i prin influen

(vezi poluarea radioactiv a atmosferei).Pdurea joac un rol aparte n ceea ce privete poluarea general i nspecial cea atmosferic.

Pdurea ndeplinete cu succes mai multe funcii antipoluare din punctde vedere mecanic, chimic i bacteriologic cum sunt:

reinerea impuritilor solide prin depunerea lor peorganele aeriene. Este semnificativ puterea de captarediferit a diferitelor specii. Foioasele rein mai multeimpuriti (68 tone/ha) dect rinoasele (32t/ha);

34


33/212

Curarea chimic a aerului de ctre pduri se face prinfixarea i metabolizarea unor produi gazoi din atmosfer,cum sunt oxizii de sulf i uni compui fluorurai; Dezinfecia bacteriologic a aerului este rezultatul

aciunii bactericide i virocide a fitoncidelor. Fitoncidele suntsubstane volatile produse de arbori, cu efect distructivasupra bacteriilor productoare de boli grave.

Bradul combate difteria, stejarul combate dizenteria, iar pinul i altespecii rinoase combat tuberculoza, febra tifoid, etc., (MARCU, M., 1983).

De un adevr incontestabil este afirmaia lui Wentzel P.K., "Nici oputere din lume nu poate opri i ameliora forele distrugtoare ale polurii pe

glob, aa cum o face vegetaia"

CAPITOLUL II

SOARELE {I RADIA[IA SOLAR~

II.1.SOARELE

Datorit luminii i cldurii sale Soarele face s existe via pe Pmnt,s creasc vegetaia, hrnind animalele i oamenii. Razele sale au ns i o

capacitate ucigtoare, putnd distruge tot ce au creat, provocnd secet ifoamete.Zeu al Binelui sau zeu al Rului?! Civilizaiile l consider n general,

un zeu bun. Oricum este mai bine s nu-l suprm cci ne poate priva delumina i cldura zilei, aruncndu-ne n noaptea etern, glaciar.

Soarele a strnint o preocupare deosebit ncepnd cu vechile civilizaii.La asteci, zeul soarelui i al rzboiului este Huitzilopochtli, a crui numenseamn "Colibri de Sud", el este fiul zeiei Pmntului, Coaticlue, mama apatru sute de fii asociai, stelele i a unei fiice Coyolxanhqui, Luna.

La mayai, Kinich Ahan (faa Soarelui), domnete ziua fiind adeseoriasociat cu Itzamna, zeul cerului de zi, cel care a introdus civilizaia n lume (adat mayailor scrierea, calendarul, etc.).

In Grecia antic, legenda vorbete despre Helios, fiul titanuluiHyperion, reprezentat sub nfiarea unui tnr brbat foarte puternic de omare frumusee; avnd capul acoperit cu un pr de aur, format din raze desoare.

La celi, Soarele este reprezentat de Lugh, Llew sau Lugos (zeul cu braelungi), sub forma unui tnr frumos, avnd toate calitile.

In Scandinavia este adorat zeia Sol, iar slavii l venerau pe Perun.35


34/212

In Egipt, soarele este Amon-Re (sau Ra) pe care Nout l nghite nfiecare sear pentru a-i da via a doua zi diminea. S nu-l uitm pe efemerulAton, discul solar, al crui cult unic a fost instaurat de faraonul Amenophis alIV-lea.

Fenicienii l adorau pe Baal (stpnul), perii pe Ahura-Mazda al cruiochi este soarele i pe Mithra, mediatorul ntre zei i oameni.Asia Micl venera pe Apollon, care cocea grnele, proteja animalele,

era zeul cntecului i al vindectorilor. Apollon se putea transforma n arcarzbuntor, datorit sgeilor sale - razele solare.

Arabii preislamici o adorau pe Dysares, o divinitate simbolizat de opiatr neagr, iar n Babilon, zeul soare este Shamash, calul su galopeaz toatnoaptea pe cealalt parte a lumii, pentru a ajunge la Est dimineaa.

Zeia japoneza Soarelui este Amaterasu-O-Mi-Kami (mare i august

zei care strlucete n cer), nscut din ochiul stng al creatorului Izanagi.Soarele reprezint cel mai nsemnat izvor de energie de care dispunePmntul. Energia radiant a Soarelui asigur dezvoltarea tuturor proceselorgeofizice i biologice din natur. Toate izvoarele de energie de pe Pmnt,crbunii, lemnul, petrolul, gazele naturale, energia eolian, etc., cu excepiaenergiei atomice se datoreaz energiei emise de Soare.

Intr-adevr existena ne-o datorm unei evoluii condiionat de prezenaradiaiei solare, aparinem unui ciclu trofic n care fotosinteza joac un rolesenial, toate lucrurile prin sau pentru care trudim au undeva la origine energia

solar. Energia solar este cea mai curat, complet nepoluant i la dimensiuniumane practic inepuizabil. Dei n fiecare secund Soarele pierde 4x106 tonedin masa sa, adic 36x1010 tone zilnic, viaa sa este estimat la 10 miliarde deani din care s-au scurs aproximativ cinci miliarde de ani. (PEYCHES, I.,1973).

Soarele are o densitate de 0,253 din densitatea Pmntului, cu undiametru de 209 mai mare ca al Pmntului, o suprafa de 11.900 mai mare caa Pmntului, un volum de 1.301.200 ori mai mare ca al Pmntului, o mas de333.432 mai mare ca a Pmntului i o acceleraie gravitaional de 28 ori mai

mare ca a Pmntului. Distana dintre Pmnt i Soare este de 146.940.000 kmn periheliu (perigeu) i de 191.950.000 km n afeliu (apogeu), valoarea mediefiind de 149.450.000 km.

Soarele este un corp incandescent i puternic ionizat, la temperaturinalte. Prin analiza spectral s-au pus n eviden 67 de elemente chimice careintr n componena Soarelui, comune cu ale Pmntului. Soarele are ostructur neomogen, find format din mai multe sfere concentrice. InteriorulSoarelui este alctuit din plasm, reprezentnd majoritatea masei solare i sedistinge prin densitile cele mai mari i temperaturile cele mai nalte.Densitatea crete de la extreme spre centru de la 10-7g/cm3 pn la 100 g/cm3,

36
mailto:P@m$ntuluimailto:P@m$ntului


35/212

iar temperatura crete de la 7.000K la 20.000.000 K. Densitatea medie este de1,41g/cm3.

In interiorul Soarelui, la temperatura de 2x107K nveliurile electroniceale atomilor se despart de nuclee, se amestec cu electronii liberi i formeaz

plasma. Nucleele atomice, n primul rnd cele de hidrogen, aflate n cantitatemare, datorit temperaturii uriae capt viteze imense i energii cinetice foartemari. Astfel se nving forele de respingere electrice dintre nuclee, devenindposibil fuziunea nuclear. Nucleele de hidrogen fuzioneaz n grupe de ctepatru i formeaz un atom mai greu, atomul de heliu. {ocul ciocnirii este att deputernic nct o parte din masa atomului este convertit n energie, conformrelaiei lui Einstein:

E = mc2; aceast relaie reprezint una din marile ctiguri alefizicii moderne: masa este energie.

Pentru un kilogram de substan iniial defectul de mas este de 7,29 gla care-i corespunde o energie de 64,8x1013 Jouli sau 200 milioane kwh.(URSU, I., 1982).

Energia astfel obinut furnizeaz cldura i lumina pe Pmnt, crendtotodat diferitele condiii climatice.

A doua sfer este fotosfera sau sfera luminoas, care constituie stratulexterior luminos. Fotosfera emite cea mai mare cantitate de radiaii accesibsileobservaiilor pe Pmnt, numindu-se i suprafaa aparent a Soarelui. Are ogrosime de cteva sute de km, temperatura variind de la 7.000 K4.000 K, din

interior spre exterior. Are o temperatur medie de 5.800 K. Partea inferioar afotosferei constituie totodat i limita vizibilitii pentru observaiile terestre.Densitatea fotosferei este foarte mic, de aproximativ 10-7g/cm3. Fotosferaprezint o luminaie discontinu, granular, ce se schimb n mod continuu.

Fotosfera este nconjurat de atmosfera solar, cu o grosime de 500 km,aceasta fiind compus din vaporii metalelor grele i alte corpuri gazoase, avndo temperatur i o densitate mai mic dect cele ale fotosferei. Deasupraatmosferei solare se afl cromosfera, sausfera de culori, groas de aproximativ14.000 km, find compus din heliu, hidrogen, calciu, etc., la temperaturi mai

joase. In cazul eclipsei totale cromosfera apare ca un strat de culoare roz.Coroana solar reprezint nveliul exterior al Soarelui, cu o form igrosime variabil (pn la 2.000.000 km), avnd o densitate mic i fiindconstituit din electroni, atomi foarte ionizai de Fe, Ni, Ca i praf interplanetar.

Temperatura coroanei ajunge pn la 1.000.000 K. In timpul eclipseitotale coroana se vede ca un nveli de culoare argintie.

Pmntul primete doar 2x10-9 din energia emis de Soare, adic ocantitate de 1,3x1024 cal./an. Aceast energie ar putea topi un strat de ghea cugrosimea de 35 m care ar acoperi ntreg Pmntul. (URSU, I., 1982).

37


36/212

Pentru a ajunge pe Pmnt, adic s strbat distana medie de 1459 x105 km, energia radiant are nevoie de doar 498 secunde. (CRIVEANU, H.,2001).

De remarcat este faptul c din valoarea constantei solare de 1,353 kw/m2

la incidena normal n afara atmosferei, numai circa 338 wai pot fi absorbiide pmnt, din cauza coexistenei permanente a zilei cu noaptea i a variaiei delatitudine, ntre 00 i 900, adic ntre Ecuator i Poli.

Energia solar, creia i este tributar ntreaga via de pe Pmntuimete i fascineaz prin abundena i constana ofertei ei. Energia totalprimit de la Soare n 20 de zile este mai mare dect toate rezervele fosile alePmntului. Admind un randament de doar 10%, energia solar de pe 120 m2

ar putea satisface toate nevoile energetice ale unui locuitor al Terrei, iar osuprafa de 360.000 km2 n aceleai condiii de randament ar putea satisface

toate nevoile de energie ale omenirii. (URSU, I., 1982).Pentru o populaie de 15 miliarde de locuitori suprafaa de 4.500 km2,adic 9% din suprafaa Pmntului ar fi suficient din punct de vedereenergetic. (URSU, I., 1982).

Intreaga vegetaie care acoper Terra este o uzin de captare a energieisolare pe care o transform n energie chimic i o depoziteaz n compui noi,sintetizai. Biomasa este energie; socotind consumul de energie pe cap delocuitor n rile dezvoltate, corespunde la producia de pe circa 0,3 hectare iarn rile nedezvoltate la mai puin de 0,025 hectare. (MALIA, M., 1982).

Vorbind de aplicaiile energiei solare, ne referim n primul rnd la o listde nevoi energetice, care n rile nedezvoltate decurg din activiti domestice;irigaii, pomparea apei menajere, operaii agricole, de uscare a produselor, derefrigerare, n industria local, transporturi i activiti social comunitare.

Statisticile arat c 80% din consumul total de energie n rilenedezvoltate este folosit pentru pregtirea alimentelor i n agricultur. Peste 3ore/zi din timpul unei persoane din aceste rii sunt consacrate n medie procurrii lemnelor de foc, prelucrrii alimentelor, aducerii apei saumcinatului cerealelor. In Africa de exemplu numai aproximativ 10% din

locuitori au acces la energia electric. Un miliard de oameni din zoneledezvoltate ale lumii consum 85% din energia mondial, dou miliarde i jumtate de oameni din Asia i America Latin consum 14% iar restulpopulaiei (mai mult de un miliard de oameni din Africa i America Latin)consum ultimul procent de energie. (MALIA, M., 1982).

Cele mai ndrznee proiecte energetice prevd posibilitatea ca n anul2025 ntreaga energie a lumii s fie acoperit din surse regenerabile dupurmtorul bilan: 36% energie solar, utilizat direct sub form de cldur; 44%combustibil lichid, solid sau gazos de origine biologic i 20% sub form deelectricitate (de natur hidro, eolian sau solar). (MALI[A, M., 1982).

38


37/212

Pentru a ilustra cu un exemplu unde duce entuziasmul solar care renviecultul Soarelui, prezent n toate mitologiile, trebuie expus proiectul suedez,conform cruia, n anul 2015, 62% din energia naional deriv din resursebiologice, 13% din nclzire solar, 11% din hidroelectricitate, 9% din pile

fotovoltaice i 5% din energia vntului. (MALI[A, M., 1982).II.2.BAZELE FIZICE ALE PROPAGRII LUMINII

II.2.1.Radiaia corpului negruOrice corp a crui temperatur este mai ridicat dect zero absolut emite

o radiaie electromagnetic datorit agitaiei termice a atomilor sau moleculelor.Un corp este caracterizat de puterea de emisie, emitana E , T, adic

fluxul energetic pe unitatea de suprafa, emis ntr-un interval d n jurul

lungimii de und . Emitana este o funcie de lungimea de und itemperatur i se exprim n wai/cm2.Cnd pe un corp cade un flux monocromatic, o parte din flux este

reflectat n mediul din care provine, o parte este absorbit i energiacorespunztoare trece n alt form de energie iar o parte este transmis printraversarea corpului.

= r+ a+ t i notnd r ,T =

r ; a ,T =

r ; t ,T =

t ;

deci: r ,T+ a ,T+ t ,T =1

Un corp negru este un corp, care absoarbe n ntregime toate radiaiile.Un astfel de corp are coeficientul de absorbie a ,T =1, indiferent de lungimeade und i temperatur.

Corpurile din natur se vd datorit reflexiei luminii pe ele, deci nnatur nu exist corpuri perfect negre.

S considerm o incint inchis, cu pereii la temperatura constant T.Fiecare poriune din perei emite spre interior radiaii i n acelai timp primeteradiaii de la celelalte poriuni n mod egal.

Astfel, n incint apare o radiaie de intensitate constant n toate

direciile, adic o radiaie de echilibru, izotrop i omogen, independent denatura, forma i dimensiunile incintei. Radiaia astfel emis prezint un spectrucontinuu i poate fi caracterizat la o anumit temperatur, fie de puterea totalde emisie Etot, fie prin puterea de emisie pentru diferitele lungimi de und E ,T.

[innd cont de considerente termodinamice, Kirchhoff, a artat, cpentru radiaia de echilibru, la o anumit temperatur raportul dintre puterea deemisie i cea de absorbie este o funcie de lungimea de und i temperatur

),( Tf

a

E

=

39


38/212

Dac un corp este perfect negru, a ,=1 i relaia anterioar devineE ,=f( ,T) ceea ce nseamn c se poate determina funcia f( ,T) studiindemisia corpului la diferite temperaturi i lungimi de und.

Considerm o incint cu pereii negrii prevzut cu o mic deschidere.

Acest dispozitiv poate fi considerat un corp negru. O raz de lumin ceptrunde prin deschidere n incint sufer un mare numr de reflexii i absorbiisuccesive astfel nct din fascicolul incident numai o foarte mic parte maipoate iei n exterior.

Inclzind incinta, deschiderea apare ca un izvor luminos cu att maiintens cu ct temperatura este mai mare. Experimental s-a determinat curba dedistribuie spectral a puterii de emisie a unui astfel de corp negru la diferitetemperaturi.

Curba prezint un maxim accentuat care se deplaseaz spre lungimi de

und mai mici, pe msur ce temperatura scade.TEFAN i BOLTZMAN, primul experimental, cel de al doilea n modteoretic, au stabilit pe baze termodinamice relaia:

Etot=4

0

.TdE =

unde T este temperatura, iar coeficientul are

unitatea de msur [] =w.m-2.grad-4Relaia pune n eviden creterea extrem de rapid a energiei cu

temperatura. Dac temperatura se dubleaz, energia crete de 16 ori.Tot pe considerente termodinamice, Wien, innd cont de presiunea de

radiaie i de efectul Doppler-Fizeau, a reuit s stabileasc o relaie ntremaximul de emisie M i temperatura T.

M.T=const.=2886Relaie cunoscut sub numele de "legea lui Wien" verific curbele

experimentale.Maximul radiaiei emise depinde de temperatur: la temperaturi mici

maximul se situeaz n infrarou, iar o dat cu creterea temperaturii trece nrou, apoi n galben iar la urm spre violet

Sub aspectul teoriei electromagnetice clasice, lucrurile se prezint nmodul urmtor: ntr-o incint izoterm, radiaia de echilibru izotrop exercitasupra pereilor o presiune egal cu densitatea de energie total.

In interiorul incintei exist o densitate spectral de energie

U d =

dEC

8unde E =C. 47

w, w fiind energia medie a unui

oscilator elementar.In aceast situaie, pereii incintei sunt considerai ca fiind alctuii

dintr-un numr mare de rezonatori (sau oscilatori) fiecare avnd o perioad bine

determinat.40


39/212

Exemplu de rezonan l constituie o particul care oscileaz n jurulpoziiei de echilibru, cu o frecven anumit. Fiecare rezonator poate absorbienergie sub forma unei radiaii de aceeai frecven care-l pune n micare saudac rezonatorul oscileaz emite o radiaie.

Lund n considerare echilibrul echipartiiei energiei oscilatorilorelementari, valoarea medie a energiei ce revine fiecrui oscilator estew=k.T, unde k este constanta lui Boltzman.Prin nlocuire n formula anterioar se obine expresia:E =8. .T -4 cunoscut sub numele de formula Rayleigh-Jeans.Aceast formul este valabil doar pentru lungimile de und mari i

pentru temperaturi ridicate.Pentru lungimi de und mici, dispare concordana cu datele

experimentale, din formul nu mai rezult un maxim pentru E ci o cretere

continu pn la infinit (catastrofa ultraviolet) pe msur ce scade.Se observ din prezentarea anterioar, c aplicarea legilor fizice clasicela problema emisiei radiaiilor electromagnetice de ctre corpurile nclziteduce la un dezacord cu experiena.

In anul 1900 Planck abandoneaz principiul echipartiiei energiei isugereaz c emisia i absoria de energie de ctre rezonatorii elementari se facediscontinuu, prin cuante de energie a cror valoare energetic depinde defrecvena radiaiei:

ch

h.

. == , h fiind o constant universal, numit constanta lui

Planck: h=6,62391.10-43j.sSe consider c incinta conine n rezonatori de frecven . Unii

rezonatori pot s aib o cantitate de energie, =h. , alii dou constante, aliitrei cuante, , iar alii nici una. Este evident c nu se mai poate vorbi deechipartiia energiei.

Trecerea unui oscilator de la o energie la alta se face prin absorbie sauemisie a unui numr natural de cuante de energie.

Distribuia de energie pe cei n oscilatori se face la ntmplare, conform

legii de distribuie a lui Boltzman. Deci din cei n oscilatori, A0 vor avea zero,A1 vor avea , A2 vor avea energia 2 , A3 vor avea energia 3 ..

Conform calcului probabilitilor vom avea:A1=A0.e

, A2= A0.e

2 , .. unde =1/KT.

Numrul total de oscilatori n va putea fi scris sub formula:

....)1(

32

+++=KTKTKT

o eeeAn

iar energia va fi:

W=0.A0+ A1+2 A2+3 A3+ = 1

..

1

+

KT

hc

KT e

chn

e

n

41


40/212

Valoarea energiei medii a unui singur oscilator va fi:

)1(

..

=

KT

h

e

chvaloare care introdus n relaia E = 4

C duce la

expresia: )

1

1()

1

1(.25

1.5

2

=

=

T

C

KT

ch

e

C

e

chE

Aceast formul are ca i cazuri particulare legea lui {tefan, legea Wieni legea Rayleigh-Jeans.

II.2.2.Ecuaiile lui MaxwellConform teoriei lui Maxwel

Agrometeorologie Curs TNR

Documents

Transcript of Agrometeorologie Curs TNR