Ecotehnologii

Curs 1 ecotehnologie

Introducere in ecotehnologie

Ecotehnologiile reprezinta totalitatea tehnologiilor din activitatea socio-economica, prin a caror utilizare se protejeaza mediul inconjurator. Conform legii mediului, protectia mediului inconjurator este ansamblul actiunilor de ocrotire si inbunatatire, de protejare si gospodarire a resurselor naturale, inclusiv aerul, apa,solul, fauna, flora si esantioanele representative de ecosystem natural. Ea este un concept intalnit in toate sectoarele de activitate: industrie, transporturi, agricultura, comert.

Protectia mediului nu trebuie confundata cu ecologia, care este o stiinta biologica de sinteza ce ** conexiunile care apar intre organismele vii si mediul lor de viata, alcatuit din factorii de mediu, precum si structura, functia si productivitatea sistemelor biologice si supraindividuale ( populatii, biocenoze ) si a ecosistemelor.

Factorii de mediu sunt : aerul, apa, solul, vegetatia, ale caror caracteristici fizice, chimice si biologice depind de altitudine, latitudine.

Ecosistemul este un fragment mai mare sau mai mic al biosferei, alcatuit dintr-o componenta vie reprezentata de plante si animale ( biocenoza ) si una nevie ( biotopul ), formand un ansamblu integrat, in permanenta interactiune. Totalitateaecosistemelor formeaza biosfera, alcatuita din atmosfera, hidrosfera, si biosfera. Legaturile dintre ecosistem, ca unitate si biosfera, ca intreg, se realizeaza prin ciclurile biogeoghimice, ce reprezinta fluxul de materie si energie in natura. Acestea sebazeaza pe procese de sinteza, corespunzatoare plantelor, transformare- animalele si descompunere- microorganismele.

Plantele consuma CO2 si H2O si produc materie organica, prin procesul de fotosinteza, desfasurat in prezenta clorofilei si luminii. Procesul de fotosinteza asigura viata si se desfasoara 41% in ocean si 59% peu scat. Degradarea mediului inconjurator provoaca dezechilibre ale acestui proces. Speciile fitofage ( erbivore ) si cele zoofage ( carnivore ) consuma materie organica sintetizata de plante si o transforma intr-un alt tip de materie organica.

Microorganismele sacrofage consuma materia organica moarta, o descompun si o transforma in materie anorganica rezultand un circuit continuu al materiei in natura. Modalitatile prin care organismele vii isi procura hrana se numesc lanturi trofice. Toti indivizii unei specii formeaza o populatie, iar biotopurile in care acestea pot trai, habitatul lor. Mai multe populatii formeaza o comunitate ecologica , a carei existenta este determinata de conditiile de mediu. Raportul stabil creat intr-o comunitate ecologica si conditiile de mediu in care traieste se numeste echilibru biologic.

Deteriorarea echilibrului ecologic datorita modificarii conditiilor de mediu sub influenta directa a factorilor naturali sau a activitatii umane se numeste dezechilibru ecologic. Uneori, modificarile produse nu mai pot fi completate de factorii naturali determinand dezechilibre ecologice ireversibile, care au ca efect disparitia a cel putin unei specii. Aceasta disparitie creaza o nisa ecologica, ce va fi ocupata de specii care se pot adapta la noile conditii de mediu.

Modificarile conditiilor de mediu reprezinta o perturbatie. Variatia in timp a numarului de indivizi ai unei specii datorita unei perturbatii este :

Capacitatea unor ecosisteme de a suporta perturbarile se numeste rezistenta a factorilor de mediu. Se calculeaza dupa relatia : rezistenta= P x Np / No ;

Organismele inferioare sunt mai rezistente decat cele superioare, iar plantele mai rezistente decat animalele. Capacitatea unui ecosistem de a regenera si reveni la starea inititala se numeste rezilienta. = P / ( tr tp ) ;

La o perturbatie, un ecosistem poate avea :1) reactie negativa, cand o anihileaza si revine la starea inititala ;2) reactie pozitiva, cand o absoarbe si apar schimbari in ecosistem, ce evolueaza

imprevizibil, stabilindu-se intr-o alta forma.

Impactul omului asupra mediului

Intre om si mediu exista o unitate de neseparat, complexa si dinamica.Nerespectarea ei duce la aparitia dezechilibrelor, cu consecinte neprevazatoare. Omul actioneaza prin : cresterea demografica, dezvoltarea industriei, dezvoltarea transportului ;

Cresterea demografica determina :a) sporirea cererii de resurse pentru procurarea hranei, energiilor, etc ;b) dezvoltarea agriculturii, deoarece necesita productii agricole mari. Aceasta se

realizeaza prin obtinerea de suprafete arabile mari, defrisari, utilizarea irigatiilor, pesticidelor, insecticidelor, care reprezinta poluatia ;

Dezvoltarea industriei conduce la :a) exploatarea intensiva a resurselor naturale care se gasesc intr-o cantitate

liniara ;b) aparitia de materiale noi, artificiale ( mase plastice, pesticide, insecticide ) ;

Dezvoltarea transporturilor determina :a) cresterea numarului de mijloace de transport si a cererii de combustibil, ca

urmare a cresterii cantitatii de substante poluante eliminate in mediu ;b) cresterea suprafetei ocupate de caile de transport rutiersi feroviar, in

detrimentul suprafetelor agricole si silvice ;

Imbinarea si corelarea aspectelor economice si de protectie a mediului cu cele sociale, culturale, traditionale si conservare a patrimoniului istoric, combinate cu dezvoltarea unor mecanisme de productie similare celor ce domina ciclurile naurale, urmate de resursele regenerabile conduc la un model de dezvoltare durabila.

Dezvoltarea durabila este dezvoltarea ce corespunde necesitatilor prezentului, fara a compromite posibilitatile generatiilor viitoare de a le satisface pe ale lor. Conceptul de dezvoltare durabila este legat de utilizarea durabila a resurselor naturale regenerabile.

Ciclurile apei si vegetatiei ce reprezinta resursele naturale regenerabile sunt permanente, pastrand cantitatea. La fel, dezvoltarea durabila incearca sa transpuna ciclurile inchise naturale in cadrul unor activitati umane, inclusiv in utilizarea durabila a resurselor naturale regenerabile.

Prin utilizare durabila se intelege folosirea resurselor naturale regenerabile intr-un mod care sa nu conduca la declinul pe termen lung a acestora, mentinand potentialul lor in acord cu necesitatile si aspiratiile generatiilor prezente si viitoare.

Surse de poluare

Poluarea este acea stare a unei parti sau a intregului mediu inconjurator, in care sunt prezente substante cu concentratii peste nivelul lor normal astfel incat pot produce un efect advers detectabil asupra organismelor vii, vegetatiei si materialelor.

Efectele adverse pot rezulta in urma unei expuneri imediate sau pe termen scurt, la concentratii mari sau a unei expuneri pe perioade mari la concentratii mici.

Orice proces sau activitate ce genereaza substante care produc poluarea, reprezinta sursa de poluare. O sursa de poluare poate sa polueze fie o parte a mediului inconjurator ( apa, aer, sol ), fie intregul mediu.Sursele de poluare sunt de o mare varietate si se clasifica dupa :

1. origine naturale si artificiale ( antropice ) ;Cele naturale- procesele fiziologice ale omului si animalelor : solul, vantul,

apa, plantele, descompunerea, cutremurele, incendiile maselor vegetale, descarcarile electrice, furtunile de praf si nisip, eruptii vulcanice ;

Cele antropice se datoreaza activitaii omului : industria, transporturile, agricultura, zootehnia, spatiile rezidentiale, institutionale, si comerciale, deseuri ;

2. forma punctuale, liniare, de suprafata si de volum ;Cele punctuale- au dimensiuni mici in raport cu topografia, cele liniare au o

dimensiune comparabila cu topografia locului, cele de suprafata au 2 dimensiuni comparabile cu topografia locului, iar cele de volum au toate cele 3 dimensiuni comparabile cu topografia locului ;

3. inaltime- la sol, joase, medii, inalte ;Cele la sol se gasesc in alcatuirea solului : orezarie, mijloace de transport,

cele joase pana la 50 m, cele medii intre 50-100 m , iar cele inalte peste 150 m ;4. mobilitate fixe si mobile ;5. regim de functionare continue, intermitente, instantanee ;

Resursele naturale din procesele fiziologice ale tuturor vietuitoarelor se elimina in mediu CO2, din procesele de digestie se emite metan ( animale rumegatoare ). In afara acestora se mai emit si substante organice. Solul polueaza prin substante minerale solide sub forma de pulbere datorita eroziunii, substante organice rezultate din descompunerea vegetatiei si animalelor moarte sau din existenta acestora, gaze emanate : CO2, H2S, NH3, CH4, substante odorante complexe, vantul alaturi de furtunile de praf si nisip participa prin eroziunea pe car eo produc asupra solului si transportul materiilor rezultate la distante mari.

Plantele polueaza mediul cu polen si spori. Apa polueaza mediul prin inundatii, provocarea alunecarilor de teren, substante. Incendiile maselor vegetale polueaza cu CO2, fum , funingine, particule solide. Descarcarile electrice produc ionizarea atmosferei.

Eruptiile vulcanice polueaza cu gaze ( CO, CO2, H2S, NH3, SO2, CH4 ), vapori de apa, lava, materiale solide , care, in functie de intensitatea eruptiei, pot sa ajunga la cativa zeci de km.

Cutremurele distrug solul si polueaza cu gaze si particule solide. Praful comic provine din dezintegrarea in atmosfera a corpurilor ceresti ( comete, meteoriti ), care pe planeta pot sa ajunga anual la sute de tone.


Surse de poluare antropice

Cele mai mari surse de poluare rezulta din activitatea socio-economica a omului.

Industria- polueaza intregul mediu prin evacuari de gaze lichide si materiale solide, depozitari materiale nocive pe solsi/sau in subsol, contaminari biologice si radioactive, producerea de accidente. Cele mai poluate ramuri industriale sunt : energetica, industria metalurgica, chimica si petrochimica, extractiva, industria materialelor de constructie , celulozei si hartiei si industria usoara.

Energetica- ramura industriala care se ocupa cu producerea energiei electrice si termice in centrale, folosind surse de energie primara , conventionale si neconventionale. Industria energetica produce o poluare de 14% din totalul poluarii si este termica , chimica, fonica, electromagnetica si estetica.

Sursele de energie primara conventionale cele mai folosite in energetica sunt combustibilii fosili ( carbuni, pacura, gaze ) si apa. Sursele de energie primara neconventionale = fisiunea nucleara, vantul, soarele, caldura geotermala, curentii marini, biomasa.

Combustibilii fosili sunt folositi in centralele termoelectrice pentru producerea prin ardere a caldurii necesare transformarii apei in vapori supraincalziti ( temperatura aburului si presiunea 300-340 atmosfere ). Energia potentiala a aburului supraincalzit se transforma in turbina in lucru mecanic, iar acesta in curent electric. Din procesul de ardere rezulta un complex de gaze ( CO2, SO2,SO3,NOx,N2O,H2S,CH4 ) si particule solide ( cenusa ). Procentul partilor depinde de felul combustibilului. In cazul carbunilor predomina cenusa, iar in cazul pacurii si gazelor **. Pentru termocentrale emit in mediu 60% din cantitatea de SO2, 55% din cantitatea de CO2, 30 % din cantitatea de NOx, 14% din cantitatea de CH4, 6% din N2O, 0,7% din clorofluorocarboni.

Cantitatea unui component depinde de felul combustibilului astfel: In cadrul SO2 din combustibilul folosit pentru obtinerea unei cantitati de energie electrica cu 1GWh rezulta in cazul carbunilor 900 tone de CO2, in cazul pacurii 750 tone CO2, iar din gaze naturale 500 tone CO2.

Gazele reultate din ardere sunt transportate de vant pe distante mari pana la 1000-1500 km, iar particulele pana la 30-40 km. Termocentralele mai emit in mediu aer cald si abur , care modifica umiditatea si temperatura aerului pe o anumita suprafata din zona respectiva. Hidrocentralele folosite ca sursa de energie primara ( caderile de apa aflate in lacul de acumulare ce se gaseste in spatele barajului ). Constructiile hidrotehnice cerute de hidrocentrale necesita eliberarea unei mari suprafete de teren ce se realizeaza prin defrisari, inundarea unor suprafete agricole, asanarea zonelor mlastinoase, izolarea lunciilor fluviilor, prin indiguiri ce determina

viteza de curgere a apei fluviilor, cresterea puterii distructive a apei ( disparitia unor pesti care isi depun icrele in zonele inundabile ). Prezenta lacului de acumulare determina cresterea umiditatii din zona , ceea ce favorizeaza formarea cetii si scaderea temperaturii, cresterea presiunii exercitate asupra rocilor, ce poate duce la generarea de cutremure, cresterea concentratiei sarurilor din apa datorita evaporarii si stationarii acesteia.

Retragerea sau scufundarea unor delte, raspandirea de boli, datorata dezvoltarii unor paraziti. Ele apar atunci candsistemul de irigatii este legat la lacul de acumulare. Barajele hidrocentralelor sunt un impediment pentru migrarea pestilor ( pastravi ) si circuitul natural al sedimentelor care se depun in lac formatand diminuarea efectelor negative ale hidrocentralei si ale altor constructii hidrotehnice asupra mediului se obtine prin : controlul permanent si intretinerea corecta a constructiilor, supravegherea, refacerea ecosistemului prin repopulari cu pesti, refacerea luncilor cu pesti, administrarea bazinelor fluviilor ca ecosistem. Ca avantaj al acestor lucrari avem : cresterea productiei piscicole, scaderea frecventei catastrofelor, refacerea vietii acvatice.

Centralele nuclearo-electrice folosesc ca sursa de energie primara , energia nucleara a unor elemente chimice radioactive, naturale : U (235,92 ), U (238, 92), U ( 233,92 ), U ( 239, 94 ) si naturale : P ( 241, 94), Cf ( 254, 98 ).

In reactorul nuclear aceste elemente sunt supuse fisiunii nucleare din care rezulta alte elemente radioactive mai usoare ( radionuclizi ), raze ( alfa, beta, gama) si o mare cantitate de caldura. Pentru aceasta o centrala nuclearo-electrica este dotata cu in mai multe circuite ( 2 sau 3 ). In primul circuit ce cuprinde reactorul circula fluide ( gaze, lichide ) care devin radioactive ( apa grea ). In ultimul circuit circula apa obisnuita . In acest circuit se produce curent electric.

Ca urmare, centralele nuclearo-electrice polueaza mediul prin : sistemul de racire aer-sol si deseurile rezultate. Sistemul de racire- apa folosita la racire, poate produce poluarea termica a receptorului in care e evacuata. Aceasta poate produce inmultirea algelor si disparitia pestilor. Pentru evitarea acestor efecte se mareste debitul apei de racire.

Aerosolurile provin de la gazele si lichidele din incinta cladirii ( reactor ). Deseurile eliminate sunt lichide si solide. Deseurile sichide sunt sub forma apei reziduale, iar cele solide sunt constituite din parti ale instalatiei reactorului nuclear : pompe, rezervoare, schimbatoare de caldura, conducte, aparate de masura, etc.

Rezidurile fisiunii nucleare, imbracamintea de protectie, cartoane, etc. Centralele eoliene folosesc pentru producerea energiei electrice, energia vantului. Ele polueaza mediul fonic. Centralele solare folosesc pentru obtinerea energiei, energia luminoasa a soarelui. Ele produc poluare chimica, datorita materiilor folosite la constructia celulelor foto-voltaice, mai ales in momentul montarii lor.

Centralele geotermale folosesc ca sursa primara de energie, energia termica din roci si ape subterane. Aducerea la suprafata solului a gazelor precum : CO2, SO2, H2S si ape salinizate. Constructia acestor centrale produce tasari de teren, unoeri eruptii vulcanice, cutremure.

Industria metalurgica- ramura industriala care se ocupa cu extragerea metalelor din mine. Cele 2 ramuri ale sale, siderurgia si neferoasele evacueaza in mediu gaze ( CO,CO2

antreneaza pulberi solide din incarcatura metalica si material ajutator. Ele reprezinta pierderi din productie.

Industria chimica si petrochimica evacueaza in mediu o mare varietate de poluanti sub forma de compusi de sulf ( SO2, SO3, H2SO3, H2SO4) , din industria acidului sulfuric ( mercaptan compusi organici ai sulfului hidrogen sulfurat, sulf de carbon din rafinarii, compusi de clor Cl, Hcl,CaCl2, etc din industria clorosodicelor, compusi de azot-NOx, N2O, HNO3, NH3 ; din industria acidului sulfuric si a fertilizantilor, compusi de clor, detergenti,pesticide, insecticide, din industria chimica de sinteza** solventi , alcool, aldehide, mase plastice, fibre si fire sintetice, cauciuc., din industria de prelucrare a titeiului si gazului metan. Unele produse secundare sunt ambalate si depozitate, iar altele arse, produsele de ardere, eliminandu-se in mediu.

Industria extractivca- ramura industriala care se ocupa cu aducerea la suprafata solului a zacamintelor aflate in scoarta terestra. Activitatea de extragere se desfasoara in subteran. Indiferent de activitate, la nivelul solului se executa lucrari de pregatire ce constau in :

1) construirea de drumuri, cai de acces pe locurile de exploatare ;2) curatarea si eliberarea terenurilor ;3) saparea santurilor si turnarea fundatiilor pentru constructii; prin aceste lucrari

se schimba destinatia unor terenuri ( defrisari, tasari, schimbari de relief ) ;4) patrunderea la zacamant se face prin lucrari de deschidere care depind de

adancimea la care se gaseste zacamantul. Cand zacamantul se afla la adancime mica, exploatarea se face la zid sau in bariere. Pentru acestea se indeparteaza stratul de roca aflat deasupra zacamantului prin excavatii. Materialul obtinut se depunde pe un alt teren. Cand zacamantul se afla la adancime mare ajungerea la el se realizeaza cu ajutorul : minelor- daca zacamanrul este solid si sondelor- daca zacamantul este fluid ;

In ambele cazuri roca dislocata este adusa la suprafata solului si depusa pe el. In functie de dimensiunea materialului respectiv, acesta poate fi transportat de vant si ape si depus pe alte terenuri, cu consecinte nedorite ( alterarea solurilor unde sunt depuse, cresterea cantitatii de mal in apele curgatoare, formatarea lacurilor, producerea de alunecari de teren). Materialul din zacamantul adus la suprafata solului este sub forma de bulgari si bolovani. In vederea utilizarii lui in instalatiile industriale, el este supus procesului de preparare ce consta in :

1) macinare- reducerea dimensiunilor bucatilor ;2) clasare- pentru impartirea materialuluimacinat dupa dimensiuni ;3) concentrare- pentru separarea substantelor utile de steril ;Din procesul de preparare se elimina in mediu o mare cantitate de praf si ape

reziduale. La extractia carbunelui se elimina in mediu o mare cantitate de praf de carbune. La extractia titeiului si a gazelor naturale se elimina in mediu o cantitate importanta de hidrocarburi ( gazoase, solide, lichide ) ,compusi organo-metalici ( saruri ).

Industria celulozei si hartiei folosita in procesele tehnologice ale compusilor de sulf ( SO2,CS2) si elimina din aceste procese H2S, mercaptan ( compusi organici ai sulfului ). Daca albirea hartiei se face cu clor, in mediu se elimina si compusi cloro-organici foarte toxici. Apele reziduale eliminate din proces, contin reactivi nocivi si fibre celulozice putrescibile.

Industria materialelor de constructie ramura industriala care se ocupa cu fabricarea liliantilor ( var, ipsos, ciment ) si a materialelor ceramice folosite in constructii. Din procesele tehnologice se elimina in mediu mari cantitati de gaze (

CO,CO2,H2x) si pulberi ce contin oxizi de siliciu, magneziu, aluminiu, fier, siligati. Pulberile eliminate din industrie reprezinta atat poluanti pentru mediu cat si pierderi de productie.

Industria alimentara elimina in mediu cantitati importante de poluanti resturi vegetale si animale, compusi organici , conservanti, freoni, detergenti si ape reziduale.

Transporturile reprezinta cea mai mare sursa de poluare a atmosferei, marilor si oceanelor, ajungand la 60% din totalul poluarii. Toate mijloacele de transport auto-navale si aeriene folosesc ca sursa de energie combustibilii fosili ( benzina, motorina, lampant ). In urma arderii in motor, se elimina in mediu o mare cantitate de gaze si aerosol gaze de esapament. Concentratia compusilor continuti depinde de :

1) felul arderii- la arderea prin scantei se elimina o mare cantitate de CO si hidrocarburi nearse ; la aprinderea prin combustie se elimina mari cantitati de oxid de azot ;

2) compozitia combustibilului- cand aditivarea benzinelor se face cu tetraetil de plumb, gazele emise in atmosfera contin oxizi de plumb, care sunt toxici.

3) Gradul de uzura- motoarele cu grad mare de uzura, elimina o mare cantitate de poluanti ;

4) Numarul orelor de functionare cu cat creste numarul lor, creste cantitatea de substante poluante ;

5) Regimul de functionare- la functionarea in gol, motoarele emit cantitati mari de CO si hidrocarburi nearse.


Agricultura

Polueaza mediul prin lucrari de inbunatatire funciara, pesticide, fertilizanti, preindustrializarea si industrializarea produselor agricole.

Lucrarile de inbunatatire funciare sunt lucrari de tehnica agricola ce urmaresc cresterea suprafetelor si capacitatea de productie a terenurilor agricole. Dupa scop sunt :

a) lucrari pentru inlaturarea deficitului de apa, din sol si irigatii ;b) lucrari pentru prevenirea si combaterea excesului de apa prin regularizarea

cursurilor de apa, indiguiri, desecari, drenaje.c) Lucrari pentru prevenirea si combaterea eroziunii solului ;d) Lucrari pentru ridicarea fertilitatii solurilor slab productive si luarea in cultura

a celor neproductive prin ameliorarea terenurilor saracacioase, amendarea celor acide, defrisarea si curatarea terenului, nivelarea si modelarea lui ;

Efectele negative ce pot aparea in urma lucrarilor sunt : ridicarai ale nivelului apei freatice, distrugerea structurii solului si baltirea apei in zonele invecinate, in cazul in care irigatiile sunt abundente, saraturarea solurilor ( asanarea baltilor ), disparitia unor specii de plante si animale, decopertarea solului, constructia asezarilor, eroziunea solului ;

Pesticidele sunt substante chimice de sinteza foarte stabile, folosite pentru : distrugerea daunatorilor, stimularea cresterii, respingerea sau ademenirea unor insecte si animale, protectia materialelor agricole stocate, combaterea agentilor de raspandire a bolilor umane si animale, mai putin medicamentelor. Toxicitatea pesticidelor depinde de compozitia chimica si se exprima prin loza letala ( DL50- se distrug 50% din daunatori). Ele pot genera productii toxice si prin unele procese metabolice. Poluarea productiei de pesticide, se rasfrange asupra intregului mediu si asupra tuturor organismelor. Din cantitatea de pesticide folosite, nu-si indeplinesc rolul decat o mica parte, restul trec in apa, aer, sol si vegetatie si de aici la om.

Persistenta pesticidelor se exprima prin timpul de injumatatire ( TD50- cand dispare 50% din cantitatea folosita sau TD90- cand dispar 90% din cantitatea folosita). Datorita actiunii reduse, persistentei mari si toxicitatii ridicate, unele pesticide au fost interzise prin conventii internationale.

Fertilizantii sunt substante chimice de sinteza ce contin cel putin 1 element nutritiv de baza pentru sol ( azot, fosfor, potasiu ) ; dupa numarul elementelor continute fertilizantii sunt :

a) simpli-contin 1 singur element ;b) complexi- contin 2 elemente ;

Se folosesc dupa analiza chimica a solului prin care se pune in evidenta carenta unor elemente si microelemente ( fier, cupru, zinc, mangan, magneziu). Utilizarea fertilizantilor in cantitati mari pot duce la acidificarea solului si impurificarea apelor de suprafata si subterane, pentru ca in decurs de cativa zeci de ani, pot ajunge la adancimea -30m. De aceea, statiile pentru tratarea, in vederea obtinerii apelor pot controla permanent cantitatea de azot, fosfor si potasiu din apa.

Zootehniile polueaza mediul prin dejectii animale, substante folosite pentru igienizare ( soda, detergenti), substante folosite pentru combaterea daunatorilor ( soda, sare ), virusuri, curee, suprapasunat- determina tasarea solului, distrugerea invelisului vegetal, distrugerea arbustilor, formarea crestelor, ceea ce determina spalarea solului, mai ales la solurile de panta, accelerarea eroziunii solului.Spatiile rezidentiale, comerciale si institutionale, polueaza mediul cu gaze provenite de la sistemele de incalzire si aparatura folosita ; compusi organici volatili, deseuri solide, lichide, provenite atat din existenta deseurilor pe sol, cat si din procesele de ardere ;

Poluarea atmosferei. Structura, compozitia si dinamica atmosferei.

Atmosfera terestra este o patura gazoasa cu grosimea de 3000 km, cum asa

totala de 5,2 x tone. Initial s-a format prin degazeificarea magmei in procesul de racire si solidificare si continea amoniac, hidrogen, apa. Prin reducerea oxizilor de fier, mangan, nichel, din magma solidificata s-a eliberat oxigen. Atmosfera primara astfel formata, avea o compozitie asemanatoare gazelor vulcanice actuale si continea 90% vapori de apa si restul de 10% compus din CO2-6,6%, CO,CH4,H2,SO2,H2S, HCl,HF,N. Unii componenti s-au combinat cu substantele minerale din scoarta terestra formata si au parasit atmosfera.

Gazele acide SO2,HCl,H2S,HF ; in timp, in atmosfera s-au acumulat gazele provenite din descarcari electrice. Pe masura ce straturile superioare ale atmosferei s-au largit, s-au creat conditii pentru formarea norilor si aparitia ploilor, care la inceput nu au ajuns pe suprafata planetei, dar au contribuit la racirea stratului inferior al atmosferei. Procesul a contribuit astfel la faptul ca ploile au ajuns la suprafata

pamantului si au determinat aparitia plantelor si formarea oxigenului prin procesul de asimilare clorofiliana.

Atmosfera terestra actuala este prezentata printr-o structura in strat in functie de caracteristicile termice. Plecand de la nivelul solului, primul strat este troposfera, unde temperatura scade cu altitudinea, pana la 1 minim aflat la limita superioara a troposferei numit tropopauza.

Grosimea troposferei depinde de latitudine. In zona ecuatoriala este de 18 km, in cea temperata de 10 km, iar la poli de 8 km. Ca urmare, temperatura in tropopauza este de -83 grade in zona ecuatorila, -53 grade in zona polara. Jumatate din masa atmosferei este cuprinsa intre nivelul marii si 5 km. Aici aerul este un amestec natural de gaze si are 3 componenti : aer uscat, apa in 3 stari de agregare si aerosoli. Aerul uscat contine in medie 78% azot, 21% oxigen si 1% alte gaze.

Urmatorul strat al atmosferei este stratosfera unde temperatura creste continuu pana la valoarea de 107 grade, la limita superioara a stratului numit stratopauza. Ea se gaseste la inaltimea 50 km. O zona deosebit de importanta e cea cuprinsa intre 20-30 km, unde se afla stratul de ozon, protector al organismelor vii si al mediului, dar si impotriva radiatiilor ultraviolete. Grosimea lui e de 1,6 - 4 mm.

Ozonul e supus unui proces continuu de formare si descompus sub actiunea radiatiei solare si a compozitiei aerului. Incepand de la stratopauza, temperatura descreste din nou pana la minim. Temperatura e mai scazuta decat in tropopauza. Aici aerul se afla la limita superioara a acestui strat, adica la 85 km.

Regiunea cuprinsa intre stratopauza si minim se numeste mezosfera, iar limita superioara ce contine minimul se numeste mezopauza. Regiunea aflata deasupra mezosferei se numeste tormosfera. Aici temperatura creste rapid si poate atinge valoarea cuprinsa intre 300-1800 grade. Compozitia atmosferica variaza cu altitudinea. In primele 3 straturi e aceasi. Uniformizarea compozitiei se datoreaza difuziei, fenomen ce acumuleaza orice gradient al concentratiei substantelor in aceasta regiune. In conditiile stationare de calm atmosferic asupra moleculelor gazelor ce compun atmosfera actioneaza 3 forte : gravitatia, presiunea si frecarea.

Datorita masei moleculare diferite a gazelor, rezultanta fortelor, difera de la gaz la gaz si rezulta separarea acestora cu altitudinea.

In straturile inferioare si joase ale atmosferei, procesul de separare e anihilat de miscarea curentilor de aer. Miscarea se efectueaza in plan orizontal, dar si in plan vertical. Impreuna cu difuzia, miscarea curentilor uniformizeaza compozitia atmosferei in primele 3 straturi. De aceea straturile, formeaza homosfera. Miscarea curentilor de aer in plan orizontal numite vant sunt considerabil influentati de relief, cladiri, regimul de inaltime. Miscarea curentilor de aer pe verticala este influentata de gradientul de vertical de temperatura si se numesc ascendenti ( jos-sus) si descendenti (sus- jos ).

La altitudinea superioara homosferei, gazele grele ( O2, ozon, CO2, N2, vapori de apa ) aproape dispar si atmosfera e formata in principal din He si H2.Regiunea se numeste heterosfera, pentru ca gazele se separa potrivit masei lor moleculare. La inaltimea cuprinsa intre 85-500 km, gazele din atmosfera sunt puternic ionizate. De aceea, regiunea se numeste ionosfera.

Ultimul strat al heterosferei situate dincolo de altitudinea de 500 km este exosfera. Pana la inaltimea de 1000 km, gazele sunt rarefiate, iar temperatura creste pana la 1200 grade. La altitudinea cuprinsa intre 1000-2500 km, gazele sunt puternic rarefiate, iar temperatura ajunge la 1800 grade. La inaltimi mai mari de 2500 km, se gaseste gaz interplanetar, format din protoni si electroni.

Radiatia termica primita de la soare e partial absorbita de pamant. Gradul de absorbtie depinde de inaltime si de albedoul suprafetei. Suprafata acoperita de apa si padure, absoarbe cea mai mare parte din radiatia solara. Suprafetele inzapezite sunt reflectante.

Radiatiile cu lungimea de unda mai mica sunt compensate de radiatiile cu lungimea de unda mare. Ele sunt emise de pamant astfel incat pamantul se considera in echilibru termic. De aceea temperatura la suprafata pamantului este de 15 grade. La altitudinea de 6 km temperatura e de -21 grade, iar in absenta atmosferei, temperaturala suprafata planetei ar fi de -18 grade. Pana la inaltimea de 6 km, ce corespunde cu inaltimea medie superioara a suprafetei ionilor atmosferei si norii realizeaza o protectie efectiva a planetei si mentine temperatura medie, fenomen numit efect de sera.

Poluantii atmosferici si efectele lor

Poluantii atmosferici sunt substante prezente in atmosfera care ii schimba calitatea, influentand negativ asupra sanatatii umane, animalelor, vegetatiei, apei si materialelor. Poluantii atmosferici sunt foarte diversi si provenienta lor diferita. Se clasifica dupa :

a) starea de agregare- gazosi, solizi, aerosoli ( amestec de gaze si picaturi fine lichide sau pulberi fine solide ) ;

b) natura- anorganica si organica ;

Compusii organici sunt :

1) Compusii oxigenati si neoxigenati ai sulfului ( SO2, SO3, H2S, H2SO3, H2SO4, sulfati, etc ) ;

2) Compusi oxigenati si neoxigenati ai azotului NO, NO2, N2O, HNO3, NH3, NH4 ;

3) Compusi oxigenati ai carbonului- CO, CO2, carbonati ;4) Compusi ai metalelor grele- Pb, mercur, cadmiu ;5) Clorul si clorurile- Cl2, HCl, Clorofluorocarbon ;6) Florul si compusii sai- F2, clorofluorocarbon ;7) Bromul si compusii sai- Br2, HBr ;

Compusii anorganici sunt : metanul, hidrocarburile, altele decat metanul, compusi organici volatili, alti compusi organici ;

c) provenienta- primari si secundari ;

1) primari- provin de la sursa ;2) secundari- rezulta in atmosfera prin reactiile dintre poluantii primari si

componentii atmosferici ; unul dintre poluanti e ozonul din troposfera ;

Actiunea poluantilor asupra mediului depinde de concentratia lor si persistenta. Concentratia unei substante in atmosfera peste care apare un efect advers se nuemste concentratie maxima admisa- CMA. Ea se determina prin experiente pe animale si studii toxicologice, epidiomologice ; ea exprima relatia intre doza si efect. Organizatia mondiala a sanatatii recomanda CMA, poluanti majori ai atmosferei

( CH4, ozon, SO2 ). Pe baza recomandarilor, fiecare stat isi stabileste propriile lor valori.

In Romania, CMA este stabilita de minimul apelor si mediului si legea protejarii mediului. Persistenta in atmosfera depinde de stabilitatea chimica. Ea poate fi de la cateva zile la miliarde de ani.


Poluantii gazosi ai atmosferei

Compusii sulfului provin din surse naturale ( activitatea vulcanica, procesele de descompunere a masei organice vegetale si animale ) si antropice (procele de ardere a combustibililor fosilici ; industria metalurgica, industria materialelor de constructie , industria chimica si petrochimica. In atmosfera se gasesc sub forma de gaze si aerosoli.

Dioxidul de sulf :a) gaz incolor si inodor la concentratii mici si cu miros puternic, sufocant , la

concentratii mari ;b) datorita marii solubilitati in apa ( 90% ) este retinut pe traectul respiratoriu,

determinand afectiuni respiratorii, iritatii, infectii si chiar moartea ;c) la plante, printr-o reactie cu apa si CO2, distruge clorofila si astfel rezulta

decolorarea frunzelor ;

Hidrogenul sulfurat : a) gaz cu miros caracteristic si toxicitate ridicata ;b) la concentratii mai mari de 35 mg/m cub de aer, sistemul olfactiv nu-l mai

inregistreaza si astfel rezulta intoxicatii, afectiuni ale sistemului nervos, iar oxigenarea sangelui nu mai are loc.

Compusii azotului : provin din surse naturale ( procesele biologice, descompunerea masei vegetale si animale, descarcari electrice ) si antropice ( arderea combustibililor fosilici, transporturi, industria chimica si petrochimica ).

Oxizii de azot ( NO si NO2 ) ;a) gaze toxice , puternic iritante;b) datorita solubilitatii lor in apa, sunt retinuti pe traectul respiratoriu; astfel apare

la om asfixia , datorita distrugerii alveolelor pulmonare;c) la plante provoaca caderea frunzelor;

Protoxidul de azot ( NO2 ) ;a) unul din gazele care participa la pocesele de incalzire, datorita accentuarii

efectului de sera ;b) provine din surse naturale ( padurea tropicala ) si antropice ( degajarea apei de

irigatii, arderea biomasei si unele procese industriale ) ;

Compusii carbonului ( CO, CO2 ) provin din surse naturale ( descompunerea masei vegetale, respiratia ) si antropice ( arderea combustibililor fosilici in termocentrale, sisteme de incalzire ) ;

CO ( monoxidul de carbon ) ;a) provine in principal, din arderea combustibililor in motoarele cu ardere

interna ;b) incolor, inodor si insipid , cu actiune foarte toxica;c) in combinatie cu hg din sange, printr-o reactie ireversibila rezulta

carboxihemoglobina, care reduce capacitatea de oxigenare a sangelui si rezulta afectiuni ale aparatelor circulator, plamanilor si creierului;

CO2- dioxidul de carbon gazul cu cea mai mare importanta asupra procesului de incalzire globala, deoarece se gaseste in cea mai mare concentratie ( numarul mare de surse ) ;

Metanul : a) este dupa CO2 cel mai important gaz care accentueaza efectul de sera ;b) provine din surse naturale ( activitatea vulcanica, mlastini, digestia animalelor

rumegatoare, scoarta terestra ) si antropice ( extractia gazelor naturale, activitatea miniera ) ;

Hidrocarburile :a) provin din surse antropice ( activitatea de extractie, a gazelor naturale, titeiului

si din gazele de esapament ;b) produc la om efecte mutagene si cancerigene ;

Clorul :a) provine din activitatile antropice ( industria clorosodicelor ) ;b) gaz cu miros caracteristic, toxic, atat asupra omului, cat si aupra celorlate

vietuitoare ;

Fluorul :a) provine din industria aluminiului si a superfosfatilor ;b) sensibilitatea vietuitoarelor la fluor este mult mai mare decat la clor ;c) fiind un gaz greu, se depune la suprafata solului si reulta scaderea fertilitatii,

deoarece distruge microorganismele ; atfel, scade productia agricola ;

Clorofluorocarbonii ( CFC, freonii ) :a) substante chimice de sinteza, cu o mare stabilitate in troposfera ;b) sunt folositi ca agenti frigorifici, agenti de presurizare a lichidelor in butelii,

agenti de expandare a maselor plastice, stingerea incendiilor, ca solventi in industrie ;

c) au efect defavorabil asupra stratului de ozon, deoarece in stratosfera, timpul lor de viata este foarte scurt ;

Poluantii lichizi :a) se gasesc intr-o mica masura in atmosfera ;b) provin din industria chimica a H2SO4, pesticide, insecticide;c) prezenta in atmosfera: aerosoli;

Poluantii solizi:a) se gasesc sub forma de pulberi de dimensiuni micronice;b) provin din surse naturale ( eroziunea solului ) si antropice ( industria

metalurgica, extractiva, materialelor de constructie, arderea carbunilor ) ;c) dupa efectele pe care le au sunt : nocivi, atunci cand produc numai tulburari

mecanice ale tesuturilor si toxici, cand produc inbolnaviri ; Nocivi : nisipul, argila, calcarul, gipsul si mai ales cimentul ;Toxici : matele grele si compusii lor : PB, Hg ;

Plumbul provine din surse antropice ( industria acumulatoarelor, industria chimica a grundurilor, vopselelor ) ; inhalat, provoaca inbolnaviri ( saternism ) ;

Mercurul provine din activitatea umana ( industria clorosodicelor, mangalurilor ); este foarte toxic;

Cadmiul: provine din utilizarile industriale;Pulberile metalurgice: provin din industria metalurgica si sunt oxizi ai Fe,

Mn, Al, Zn, P, carbonati, sulfati;Negrul de fum: compus industrial folosit la fabricarea cauciucurilor si a

cernelii tipografice;Fumul : rezulta din arderea combustibililor fosilici si a lemnului ; pulberea,

funinginea ; fumul- produce iritatii ale gatului si ochilor , scaderea rezistentei, agravarea bolilor cronice ;

Dispersia gazelor poluante in atmosfera

Gazele poluante emise de surse, ajung in atmosfera prin evacuare fortata sau degajare libera ;-evacuarea fortata se intalneste in procesele industriale si transporturi ;-in procesele industriale, gazele poluante sunt evacuate fie direct din instalatii, fie prin cosuri. La iesirea din sursa, fluxul de poluant este compact ;

Capacitatea se patreaza pe o anumita inaltime, numita inaltimea de ridicare a poluantului sau inaltimea dinamica de ridicare a poluantului. Ea este reprezentata in figura de mai jos :

Delta h dinamica este cu atat mai mare cu cat viteza gazelor este mai mare si viteza vantului mai mica ; Inaltimea efectiva de emisie a poluantului ( He ) ;He = h + delta h ; h- inaltimea fizica a sursei, m ;

La He, datorita vantului, fluxul de poluant devine orizontal si datorita dispersiei, compactitatea sa se micsoreaza, luand forma de pana. De aceea, delta h se mai numeste si suprainaltarea pantei de poluant.

In atmosfera, dispersia poluantului se produce prin difuzie si este influentata de conditiile meteorologice. Concentratia poluantilor in pana de poluant , dupa modelul lui Pasquill se calculeaza cu relatia :

- imprastierea concentratiei pe orizontala, avand directia perpendiculara pe cea a vantului ;

- imprastierea concentratiei pe verticala ;

In interiorul penei, concentratia poluantului, are o dispozitie normala ( gausiana ), cu valoarea maxima in centrul penei si minima la periferie. Sub influenta conditiilor meteo, dispersia poluantului se efectueaza la h diferite si rezulta diverse forme ale penei.

In timpul dispersiei, unii poluanti reactioneaza cu atmosfera si rezulta substante noi. Conditiile meteo includ : vantul, curentii verticali, temperatura, presiunea si umiditatea aerului ;

Vantul : a) consecinta instabilitatii fundamentala a atmosferei ;b) se datoreaza variatiilor de temperatura si presiune ;c) circula de la zonele cu inalta presiune ( anticicloni ) spre cele de joasa presiune

( depresiuni) ;d) sub actiunea vantului, dispersia se accelereaza ;e) puterea de disipare a vantului, incepe de la valori mici ale vitezei de 2 m/s cu

cat viteza creste, cu atat dispersia se mareste si concentratia poluantului scade, intrucat sunt transportati pe distante din ce in ce mai mari. Dupa distant ape care se produce transportul poluantului, fenomenele sunt :

1) De transport la scara mica ( locala ) : distanta < 10 km se produce in absenta vantului. Aici impactul poluantilor primari emisi de surse este maxim ;

2) De transport la scara medie : 10 km < distanta < 100 km. La aceasta distanta, transformarea poluantului in atmosfera trebuie luata in considerare ;

3) De transport la scara mare ( regionala ) : distanta > 100 km. Aici sunt importante conditiile meteo, depunerea poluantilor si transferul acestora in atmosfera ;

4) De transport la scara globala este afectata intreaga atmosfera ; distanta mai mare de 1000 km ;

Cand fenomenele de transport se produc la scara medie si globala, apare poluarea transfrontaliera. Poate aprea si in cazul fenomenelor de transport la scara medie, atunci cand sursele sunt in apropierea frontierelor.

Vantul si curentii verticali nu sunt omogeni, ci prezinta turbulente, creata si intretinua de : scaderea densitatii si temperatura aerului cu cresterea altitudinii,variatiile reliefului, prezenta cladirilor, comportarea diferita a apei, solului, vegetatiei, la actiunea radiatiilor solare, viteza vantului si schimbarea directiei acesteia.

Intensitatea turbulentei variaza cu topografia locului : cladiri, coline, copaci. Cladirile determina un efect aparte efectul de cladire ; pentru caracterizarea intensitatii turbulentei s-au introdus 6 clase de stabilitate atmosferica ;

1) foarte instabil ;2) instabil ;3) slab instabil ;4) neutru ;5) slab stabil ;6) stabil ;


In timpul perioadei de calm atmospheric intens, poluantii sunt emisi continuudecatre surse, concentratia la sol a acestora poate creste foarte mult. Absenta vantului se constata dupa forma penei. Fluxul de poluant urca vertical. Daca exista un vant slab la inaltime, pana de poluant de deplaseaza in directia acestora. Vantul devine factor de concentrare al poluantului atmosferic, cand sufla cu viteza mica asupra unor mari aglomeratii. Aerul aflat in miscare se incarca progresiv pe traseu cu poluanti si datorita aditiei, concentratia acestora creste foarte mult , mai mult chiar decat in absenta vantului. Datorita importantei pe care vantul o prezinta pentru poluantii atmosferici, se recomanda ca in mod deosebit, ca atunci cand se doreste construirea unei intreprinderi poluante, cum ar fi o cenrala termica, o rafinarie petroliera sau complex metalurgic, sa se faca un studiu aprofundat asupra vantului in zona respectiva. Studiul trebuie sa cuprinda un numar de ani anterior construirii si sa se determine viteza medie actuala si directia predominanta a vantului.

Asa cum s-a mentionat, curentii verticali se datoreaza variatiei de temperatura dintre stratul atmosferic si se deplaseaza de la cele calde, spre cele reci. In mod obisnuit, temperatura aerului scade cu cresterea altitudinii. Ca urmare, curentii verticali, sunt preponderent ascendenti. Deasupra oraselor, curentii verticali se datoreaza efectului de insula de caldura, reprezentat de oras cu cosurile sale si consumul de energie, in raport cu campia inconjuratoare. Acest efect favorizeaza

dispersia poluantului in atmosfera. Cand atmosfera e instabila si viteza curentilor verticali variaza cu frecventa mare, pana de poluant ia forma din figura 1.

Cand temperatura aerului de la o anumita inaltime e mai mare decat cea de la nivelul inferior, apare fenomenul numit inversiune termica. Sub influenta ei, pana de poluant, ia diverse forme :

a) forma unei platforme, cand in substraturile de inversiune termica nu exista vant ;

b) pana de poluant se deplaseaza orizontal, fara a se mari in latime atunci cand in substratul de inversiune termica exista vant slab ;

c) pana poate deveni descendenta, cand in substratul de inversiune termica, exista curent vertical descendent ;

Aici, concentratia poluantului la nivelul solului creste foarte mult.d) daca stratul de inversiune termica e la mica altitudine si daca poluantii sunt

emisi in cantitati mari, concentratia lor la nivelul solului creste periculos de mult. Ca urmare, temperatura si forta ascensionala a gazelor poluante emise din sursa trebuie sa fie mari, pentru a putea traversa stratul de inversiune termica ;Cand incalzirea este insuficienta, mai ales cand cerul e inorat, inversiunea

termica poate dura 1 sau mai multe zile consecutiv. Inversiunile de temperatura sunt insotite in general de absenta vantului. Deasupra oraselor se stabileste la altitudini mai mari decat la campie datorita efectului de insula de caldura reprezentat de oras.

Inversiunea de temperatura apare in general:a) noaptea- cer senin;b) vara- dupa ploi torentiale, pamantul se raceste rapid prin evaporare;c) la miscari de aer cald peste suprafete reci ;

d) suprafata de separare frontala dintre 2 mase de aer ( 1 calda, 1 rece ) ;Un factor meteo, pentru poluarea atmosferei este vremea. Antreneaza particule

din atmosfera spre sol, unde se depun si dizolva anumiti poluanti : SO2, NO2, a caror concentratii in atmosfera scad, dar creste aciditatea precipitatiilor ( ploaie, zapada ) ;

Anumite conditii climatice favorizeaza transferul poluantilor in atmosfera, proces ce duce la aparitia smogului. Poate fi acid si oxidant ; cel acid este produs de o cantitate de SO2, NO2, in aer, in prezenta cetei si a diverselor particule, care se comporta ca un centru de condensare absorbant si ca un catalizator.SO2 sufera transferul : SO2 ->SO3->H2SO4 ;Iar NO2 se transforma in HNO3;

Smogul acid este un adevarat aerosol de acid sulfuric sau azotic si este cauza marilor accidente de poluare. Smogul oxidant se formeaza daca exista simultan emisii mari de poluanti de la autovehicule. Un strat de inversiune termica, ce favorizeaza cresterea concentratiei acelui poluant la nivelul solului si o insolatie puternica. Aceste conditii declanseaza o serie de reactii fotochimice ce ajung sa produca o ceata, in care se gasesc specii chimice noi cu proprietati oxidante. Acest smog apare cand timpul este foarte frumos.

Cele 2 tipuri de smog reduc prin absorbtie intensitatea radiatiei solare ce ajunge la sol. Micsorarea fluxului luminos se produce mai ales cand atmosfera e incarcata de particule si cand exista o mare cantitate de NO2, care absoarbe din radiatia solara in domeniile vizibil di ultraviolet. Aceste efecte au influenta daunatoare asupra vietuitoarelor si vegetatiei, deoarece le priveaza de o cantitate din insolatie, care le conditioneaza dezvoltarea armonioasa.

In transporturi, evacuarea gazelor poluante si dispersia lor, are loc in apropierea solului, ceea ce produce la acest nivel o mare poluare, ce afecteaza intr-o mare masura mediul inconjurator. Degajarea libera a poluantilor in atmosfera, se produce in apicultura, zootehnie, depozitele de deseuri neacoperite si in mlastini.

Efectele globale ale poluarii atmosferice

Acumularea in atmosfera a poluantilor si a gazelor cu efect de sera, induce pe termen lung, modificarea la nivel planetar ce consta in : incalzirea globala, degradarea stratului de ozon si ploi acide. Incalzirea globala se datoreaza cresterii cantitatii de gaze cu efect de sera in atmosfera, ceea ce determina retinerea in apropierea planetei a unei cantitati mai mari din radiatia cu lungimea de unda emisa de planeta. Gazele care au cea mai mare influenta asupra incalzirii globale sunt : CO2, metan, clorofluorocarbonii si oxizii de azot.

Dioxidul de carbon ( CO2 ) are cea mai mare pondere in incalzirea globala ; este emis de un numar mare de surse naturale si antropice ; participa cu 67% la proces ; Metanul- al 2-lea gaz important in producerea de incalzire, la care participa cu 12%, fiind emis de surse antropice si naturale. Clorofluorocarbonii contribuie cu 11% si sunt emisi de surse antropice. Oxizii de azot contribuie cu 7% si sunt emisi de surse antropice si naturale.

Incalzirea globala a planetei poate produce :1) topirea ghetarilor, ceea ce are ca effect cresterea nivelului apei marine si

oceanice cu 1-2 cm pe an, fapt ce afecteaza teritoriile litorale, insulele, deltele;2) cresterea cantitatii de precipitatii;3) fenomene meteorologice devastatoare ( taifun , uragan);4) schimbari climatice;5) deplasari ale zonelor climatice si vegetatiei;

Pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera au avut loc intalniri internationale. In 1922 la Rio de Janeiro si in 1927 Protocolul de la Kioto. Printre masurile stabilite sunt :

a) inbunatatirea randamentului de ardere a combustibilului din instalatii ( energetica ) ;

b) cresterea ponderii surselor de energie neconventionale pana la 16% ;c) scaderea consumului specific de carburant la autovehicule ;d) evitarea circulatiei inutile a autovehiculelor ;e) limitarea despagubirilor ;f) reimpadurirea unor zone ;g) reducerea emisiilor gazelor cu efect de sera- scop al tuturor statelor in

realizarea caruia, cele dezvoltate au un rol important pentru ca trebuie sa acorde asistenta de specialitate tarilor in curs de dezvoltare, privind :

1) transporturile de tehnologii eficiente tehnologic si cele bazate pe surse in conditii avantajoase pentru tari in curs de dezvoltare ;

2) crearea de capacitati institutionale, locale, in tarile slab dezvoltate, care sa poata implementa proiecte ce urmaresc reducerea emisiilor ;

3) redirectionarea politicilor energetice si a celor privind resursele naturale ;4) degradarea stratului de ozon- in ultima jumatate a secolului trecut, stratul de

ozon, protector al vietuitoarelor si mediului inconjurator impotriva radiatiilor ultraviolete, si-a modificat grosimea in anumite regiuni geografice, mai ales la Polul Sud. Cauzele procesului sunt mai ales antropice.

Emisiile de clorofluorocarboni acest substante de sinteza au o mare stabilitate chimica in troposfera si timp de viata mare. In stratosfera, stabilitatea chimica este redusa si timpul de viteza mic. Aici sub influenta radiatiilor ultraviolete, se descompun rapid, punand in libertate, specii chimice foarte active, care distrug ozonul. O molecula poate distruge 10000-1000000 molecule ozon. Alaturi de clorofluorocarboni, la distrugerea stratului de ozon participa halonii ( compusi ai bromului ) si oxizi de N, emisii in stratosfera de avioane ;

In vederea protejarii stratului de ozon s-au desfasurat mai multe intalniri internationale. In 1985 a avut loc Conventia de la Viena, urmata in 1987 de Protocolul de la Montreal., care a fost definitivat prin alte 5 amendamente. In aceste tratate s-au interzis 92 de substante, care pot provoca distrugerea stratului de ozon. Ca masuri pentru protejarea stratului de ozon in afara interzicerii substantelor mai sunt : retehnologizarea fabricilor de cosmetice, transferul de tehnologii catre tarile slab dezvoltate pentru inlocuirea tehnologiilor pe baza de freoni.

Prin aplicarea acestor tratate, se prevede ca in 2015 sa se inregistreze primele semne de refacere ale stratului de ozon, iar la jumatatea secolului, refacerea completa a stratului de ozon.

Ploile acide- se datoreaza cantitatii mari de oxizi de sulf in atmosfera. Reactioneaza cu apa atmosferica, dand nastere acidului sulfuric si azotic. Se manifesta la distante mari fata de sursa. Efectele negative ale polilor acide sunt: distrugerea vegetatiei, mai ales coniferele, dizolvarea sarurilor de calciu si magneziu din sol, carenta acestor elemente in sol.

distrugerea stratului de ceara de pe frunzele arborilor, fiind sensibili la actiunea daunatorilor, acidificarea solului si lacurilor, mai ales a lacurilor vulcanice. Masurile de prevenire sunt :

a) utilizarea de amendamente in sol- contin Ca si Mg ;b) plantarea de pomi rezistenti la actiunea ploilor acide ;

c) micsorarea cantitatii de SO2, NO2, din atmosfera ;Pentru acestea s-au introdus premise de poluare. Astfel se controleaza emisiile

de SO2.


Prevenirea poluarii atmosferice

Prevenirea poluarii atmosferice consta in utilizarea unor procese, practice, materoale sau produse, care previn, reduc sau controleaza poluarea. Pot include: tratarea, reciclarea, modificarea proceselor, mecanisme de control, schimbarea materialelor si utilizarea eficienta a resusrselor naturale. Prevenirea poluarii atmosferice se realizaeaza in general prin:

1- epurarea gazelor industriale;2- epurarea gazelor de esapament;

1. Gazele industriale rezulta din procese tehnologice industriale si pot contine materie prima si produse rezultate din proces, in stare solida, lichida sau gazoasa. Epurarea gazelor industriale se realizeaza prn procese fizice si procese chimice. Procesele fizice sunt cele mai utilizatesi sunt : sedimentarea, filtrarea, spalarea, aglomerarea, adsorbtia si absorbtia. Procesele chimice sunt: oxidarea, reducerea si neutralizarea.

Sedimentarea: reprezinta procesul de depunere a particulelor solide si a picaturilor fine aflate in gaze. Sedimentarea in industrie se realizaeaza in camere de desprafuire si cicloane.

Camerele de desprafuire sunt constructii de zidarie sau metalice in care gazele incarcate cu particule solide se destind astfel incat forta de antrenare devine mai mica decat forta de gravitatie ceea ce favorizeaza depunerea. Particulele mai grele se depun mai aproape de peretele de intrare al camerei , iar cele usoare mai departe. Principiul constructiv al acestora e prezentat in figura 1. Pentru accelerarea ** unele camere au in constructie ecrane deflectoare . Ele micsoreaza mai mult viteza gazelor ceea ce favorizeaza depunerea. Desprafuitoarele se folosesc pentru retinerea particulelor solide cu dimensiuni cuprinse intre 100-200 microni.

Cicloanele sunt utilaje metalice de forma cilindro-troncronica in care gazelle incarcate cu particule solide sau picaturi fine patrund tangential si capata o miscare elicoidala pana la baza ciclonului. Datorita fortei centrifuge, particulele solide se depun pe peretii ciclonului, de unde periodic cad acumulandu-se la baza ciclonului. Datorita vitezei pe care o capata in ciclon , gazele il parasesc pe la partea superioara prin conducta de evacuare montata in centrul ciclonului. Principiul contructiv al acestuia e prezentat in figura 2.

Eficienta retinerii poluantului este maxima, cand raportul dintre diametrul conductei de evacuare si diametrul conductei de admisie este egal cu 1,33.

Filtrarea reprezinta procesul de separare a particulelor fine dintr-un fluid ( gazele industriale ). Cele mai folosite filtre sunt filtrele cu saci si electrofiltrele. Filtrele cu saci se folosesc pentru retinerea particulelor solide din gazele industriale .

prezinta in constructie saci din material textil, prin care trec gazele industriale si pe suprafata carora sunt retinute particulele. Acestea se selcteaza periodic prin scuturarea sacilor ( scuturarea mecanica sau scuturarea cu jet de aer ). Principiul contructiv al acestora este prezentat in figura 3.

Scuturarea mecanica se realizeaza prin fibrarea sistemului de prindere a sacilor. Scuturarea cu jet de aer se realizeaza prin trimiterea unui jet de aer in interiorul filtrului prin conducta de evacuare . Sub actiunea jetului particulele colectate in interiorul sacilor sunt indepartate si se acumuleaza la baza filtrului. In vederea scuturarii se intrerupe admisia gazelor in filtru. Materialul textil folosit pentru confectionarea sacilor poate fi :

1) fibra naturala , bumbac, lana ; temperature cuprina intre 80-100 grade;2) fibra material plastic ( poliamida, polyester ); temperature cuprinsa

intre 100-130 grade;3) fibra minerala ( sticla siliconizata ) temperature cuprinsa intre 130-250

grade;

Electrofiltrele sunt contructii metalice folosite pentru retinerea suspensiilor solide fine cu dimensiuni mai mici de 2 microni si a picaturilor fine cu dimensiuni cuprinse intre 1-10 microni din gazele industriale. Prin legarea electrofiltrelor la o sursa de curent continuu cu tensiune mare 50 KW gazele se ionizeaza, iar particulele solide se electrizeaza depunandu-se pe electrozii de semn contrar.

Electrofiltrele se folosesc in industria extractiva, industria materialelor de constructii la instalatii pentru fabricarea cimentului, in industria metalurgica la instalatii pentru obtinerea fontei, otelului, aluminiului, la coxificarea carbunilor, in industria chimica la instalatii pentru fabricarea acidului sulfuric si azotic. Avantajele electrofiltrelor sunt : eficienta mare de retinere a particulelor pana la 99%, consum de energie mic 0,1-0,4 kw/h la 1000 N/m3 de gaze industriale, iar dezavantajele sunt : costurile mari, sesibilitatea la variatia tensiunii si la viteza gazelor ;

Spalarea este procesul de retinere a particulelor solide si a picaturilor fine folosind o solutie pulberizata. Instalatiile folosite se numesc spalatoare de gaz. Cresterea eficientei retinerii particulelor in gazele industriale se realizeaza prin utilizarea mai multor utilaje care efectueaza diverse epurari.

Aglomerarea este procesul de unire a particulelor fine sub forma de suspensii si a picaturilor foarte mici din instalatii sub actiunea undelor sonore ( ultrasunete ), in vederea accelerarii depunerii acestora .Prin aglomerare suspensiile si picaturile fine se transforma in formatiuni sedimentare. Instalatiile in care au loc aglomeratiile se numesc turnuri de aglomerare. In vederea cresterii eficientei turnurile de aglomerare se asociaza cu cicloane.

Adsorbtia este procesul de retinere a fluidelor ( lichid, gazos ) pe suprafata unui solid. Procesul este favorizat de scaderea temperaturii, marirea suprafetei de contact dintre solid si substanta adsorbita , cresterea porozitatii suprafetei solide . Ca substante solide adsorbante se folosesc carbunele activ, substantele minerale-aluminiu, silicati, cauciuc , magneziu, sodiu ; silicogelul, oxidul de aluminiu, pamanturi silicioase, hartia.

Cel mai utilizat este carbunele activ. Se foloseste pentru adsorbtia gazelor si a vaporilor. Cand intre substanta adsorbita si adsorbant se formeaza o legatura chimica rezulta procesul numit chemosorbtie, mult utilizat pentru adsorbtia compusilor de sulf si azot din gazele industriale ( din ardere ).

Absorbtia reprezinta retinerea fluidelor intr-un lichid. Ca substante absorbante se pot folosi : apa , solutii apoase, uleiuri minerale, motorina. Procesul se

foloseste deasemenea pentru retinerea compusilor de sulf si azot din gazele industriale. Cele 2 procese sunt scumpe .

Mirosul neplacut din gazele industriale se elimina prin diverse procedee care depind de felul substantei mirositoare. Daca e toxica procedeele folosite sunt adsorbtia, neutralizarea, incinerarea, iradierea. Daca nu e toxica, eliminarea se face prin mascare si ventilare.

Neutralizarea reprezinta introducerea in conducta prin care circula gaze a unei substante care descompune substanta mirositoare, sau reactioneaza cu ea, formand un compus fara miros.

Incinerarea se realizeaza cu flacara directa sau catalitica. Cea cu flacara are temperatura cuprinsa intre 500-800 grade, iar cea catalitica are temperature cuprinsa intre 250-450 grade in prezenta unui catalizator din platina.

Iradierea se realizeaza dupa indepartarea din gazele industriale a particulelor solide si vaporilor. Ea se realizeaza cu ajutorul razelor ultraviolete . Ele disociaza oxigenul, transformandu-l in oxygen foarte reactiv care descompune substanta mirositoare.

Mascarea reprezinta introducerea prin pulberizare prin conducta cu gaz mirositor a unei substante care neutralizeaza mirosul neplacut.

Oxidarea reprezinta diversi compusi poluanti din gazelle industriale. Se realizeaza prin ardere cu flacara catalitica sau nu, metoda folosita pentru indepartarea compusilor de sulf din gaze.

Reducerea unor compusi poluanti din gazele industriale sunt folosite in special pentru eliminarea oxizilor de azot . Ca substante reducatoare sunt :

1) amoniacul cu sauf ara catalizator. Cel fara catalizator se desface la temperatura cuprinsa intre 900-1000 grade in prezenta aerului si aburului, iar cel cu catalizator se desface la temperaturi cuprinse intre 250-400 grade, iar randamentul e aproape de 100%.

2) Hidrogenul ;

Neutralizarea consta in folosirea unor substante care neutralizeaza poluantii din gazele industriale. Pentru eliminarea compusilor de azot si cei de sulf din gazelle rezultate din arderea combustibililor fosili in termocentrale se folosesc arzatoare modificate. Metoda e micsorarea temperaturii flacarii si se p[oate realiza:a) etajarea admisiei aerului- o parte din aer e introdus in partea primara a flacarii,

iar restul este admis in zona secundara a flacarii.b) Etajarea admisiei combustibilului- prin introducerea unei parti din combustibil

in zona primara, iar restul in zona secundara. Astfel se descompun oxizii formati, mai ales cei de azot.

2. Epurarea gazelor de esapament- provin din transporturi auto care participa cu 60% la poluarea marilor aglomeratii urbane. Poluantii emisi depind de tipul motorului , starea masinii, regimul de viteza, conditii de circulatie si calitatea combustibilului. Gazele de esapament contin in medie : CO, compusi organici ( hidrocarburi nearse ), compusi organici volatili ( benzen ), oxizi de azot, plumb.

CO provine de la transporturi ; se ridica la 70% din cantitatea totala, fiind foarte toxic prin standarde, iar concentratia in aer e mica .Micsorarea poluarii se realizeaza prin aditivarea benzinelor cu eteri in locul tetraetilului de plumb. Eterii sunt substante mai ieftine, usor de fabricat, cu caracteristici de transfer bune si

prin producerea de benzine reformulate care au un continut mic de hidrocarburi nesaturate si mai mare de hidrocarburi saturate in raport cu benzinele obisnuite , dar sunt scumpe. Folosirea lor scade poluarea cu 30%.

Purificarea catalitica a gazelor cu esapament prin folosirea cartuselor catalitice. Ele au suportul ceramic pe care s-a depus catalizatorul ce poate fi : platina, oxizi, compusi de cupru, nichel, crom, mangan. Utilizarea cartuselor conduce la reducerea poluarii cu 90%.

Dezavantaje : creste consumul de combustibil cu 10%, randamentul scade cu 8-10% datorita cresterii contrapresiunii, cresterea costului de intretinere cu 30-40%, cresterea pretului cu 10-15%, cartusele nu sunt rezistente la solicitarile dinamice.

Pentru scaderea greutatii vehiculelor la constructia lor s-au inlocuit metalele cu materiale plastice, policarbonati, fibre de carbon. Poluarea atmosferica se poate reduce si prin inbunatatirea calitatii drumurilor.

Agricultura previne poluarea atmosferica prin utilizarea de pesticide in cantitati riguros stabilite ; folosirea metodei biologice de combatere a daunatorilor si micsorarea eroziunii solului. Zonele rezidentiale, institutionale reduc poluarea atmosferei prin folosirea sistemelor centralizate de obtinere a energiei elctrice si termice prin depunerea deseurilor in locuri special amenajate si micsorarea cantitatii de combustibil inferior..

Curs 7 Ecotehnologie

Poluarea apei

Apa este cea mai importanta resursa naturala, fara de care nu sunt posibile viata si activitatile umane. Proportia de apa de pe planeta este de 72% , din care 97% apa sarata ( mari si oceane ), 2% ghetari si 1% apa dulce ; distributia apei dulci pe glob este neuniforma ;

Surse de apa. Compozitia si calitatea apei

Apa naturala are provenienta :1. meteorita, rezultata din condensarea vaporilor de apa din atmosfera ;2. terestra, aflata in surse de suprafata ( rauri, lacuri, fluvii, mari si oceane ) si

subterana ( panza freatica ) ;Compozitia apei difera de la sursa la sursa ;

Apa meteorica absoarbe, pe masura ce cade pe Pamant, substante aflate in aer : gaze ( O2, H2, N, oxizi de carbon , sulf, azot, H2S, NH4, etc ), substante anorganice, o cantitate de bacterii ; in apa de suprafata, procentul gazelor, substantele anorganice si bacteriilor difera fata de apa meteorita. O2 si CO2 se gasesc in concentratie mai mare, datorita faunei si florei acvatice ; substantele anorganice dominante sunt : bicarbonati, clorurile, si sulfati de P, K, Ca, Mg ; bacteriile sunt in concentratie mai mare. In plus, apele sin surse terestre de suprafata contin si substante organice.

Compozitia apelor terestre de suprafata, este intr-o continua schimbare. Datorita sedimentarii substantelor organice si anorganice si insolubilizarii substantelor

organice prin oxidare si mineralizare. Apa marilor si oceanelor contine o cantitate mai mare de substante anorganice, putand ajunge pana la 50g/l. Mai contine : ioni de Br, Cl, I, Fe, Ca, Mg, Mn, etc ;

Apele din sursele subterane au aproximativ aceasi compozitie ca si apa din sursele de suprafata. Deosebirile constau in : cantitatea de gaze mai mica, exceptand CO2. Celelalte gaze au un procent mai mic decat cele de suprafata. Substantele anorganice se gasesc in concentratie mai mare, datorita rocilor cu care apa vine in contact. Bacteriile si substantele organice au o concentratie redusa, uneori sunt inexistente. Substantele existente in apa reprezinta impurificatii : solide, lichide, gazoase. Se gasesc sub forma de suspensii, coloizi si dizolvate ;Suspensiile sunt substante solide, insolubile. In functie de dimensiuni sunt :

- gravimetrice sau decantabile ( dimensiuni mai mari de 100 microni ;- nedecantabile ( dimensiuni intre 1-100 microni ) ;Totalitatea substantelor minerale si organice a gazelor dizolvate, a particulelor in

suspensii si a microorganismelor vii aflate in apa determina calitatea acesteia. Ea este data in standarde de stat, datorita importantei pe care o prezinta apa pentru siguranta vietii si desfintarea activitatii umane. Calitatea apei se exprima prin indicatori de calitate.Pentru apele de suprafata se determina urmatorii indicatori.

1. indicatori organoleptici ( gust, culoare, miros ) ;2. suspensii ( determina limpezimea apei ) turbiditate ;3. ph-ul exprima bazicitatea sau aciditatea apei ;- ph < 7 ape acide ;- ph = 7 ape neutre ;- ph > 7 ape bazice ;4. duritatea cantitatea de bicarbonati, cloruri si sulfati de Ca si Mg ;5. oxigenul dizolvat arata starea apei ; cantitatea de oxizi dizolvati scade cu

cressterea temperaturii ; la 0 grade -14,65 mg/l, La 30 grade 7,44 mg/l. O apa cu 6 mg/l se considera degradata ;

6. consumul chimic de oxigen ( CCO ) arata cantitatea de substante continute in apa ; se poate oxida la rece ( substante anorganice ) sau la cald ( substante organice ) sub actiunea unor oxidanti ;

7. consumul biologic de oxigen ( CBO ) cantitatea de oxigen consumata de microorganisme pentru descompunerea biochimica a substantelor organice in apa , in conditii standard ( timpul 5 zile si temperatura 20 grade ). Se exprima capacitatea apei de a se exprima bilogic. Cand CBO= 0,6 mg/l , apa se poate epura ; 0,2 < CBO < 0,4 apa se poate epura doar prin cresterea temperaturii ; CBO < 0,2 apa nu se mai poate epura bilogic ;

8. consumul imediat de oxigen ( CIO ) in primele 24 de ore indica prezenta in apa a unor substante usor degradabile ( zaharurile ) ;

9. indicatorul bilogic de poluare ( IBP ) arata gradul de poluare a apei ;- 0 < IBP < 8 apa curata ;- 8 < IBP < 20 apa usor poluata ;- 20 < IBP < 60 apa poluata ;- 60 < IBP < 100 apa puternic poluata ;10. azotul total din apa azot dizolvat , amoniac, azotati, azotiti. Continutul de N

si P determina eutrofizarea acesteia, ce reprezinta fenomenul de inbogatire a apei cu substante nutritive ce contin N si P. Eutrofizarea duce la dezvoltarea vegetatiei acvatice , dezvoltarea excesiva a apelor plutitoare, aparitia infloririi apei, micsorarea transparentei, mirosuri neplacute de NH4, H2s, CH4,

rezultate din descompunerea vegetatiei si faunei acvatice de catre microorganismele din apa, moartea pestilor, continutul de oxigen scade pana la disparitie ; in anumite situatii se mai pot face analize biacteriologice, toxicologice, radioactive a unor metale, detergenti, pesticide, etc ;

Poluantii apei

- sunt substante prezente in apa si care ii modifica acesteia calitatea, facand-o improprie utilizarii curente.

- Provin din surse naturale ( roci, eroziunea solului, vegetatia si fauna acvatica, eruptii ) si antropice ( industria agricola, zootehnie ) ;

- se clasifica dupa :1. stare de agregare solizi, lichiz, gazosi ;

solizi sub forma de suspensii ;lichizi pot fi miscibili cu apa sau nemiscibili ( formeaza emulsii in apa ) ;

2. dupa natura- organici, anorganici, biologici, radioactivi, termici ;- organici din industria chimica, industria hartiei, petrochimica, usoara,

agricola, zootehnie, etc ; sunt : coloranti, solventi, produse petroliere, detergenti, pesticide, fertilizanti ;

- anorganici din industria chimica , industria extractiva ( prepararea minereurilor, extractia titeiului ), industria metalurgica ( hidrometalurgia ), industria usoara, agricultaru ; sunt : saruri cloruri, sulfati, azotati, fosfati ; acizi, baze, compusi metalici de Fe, Al, Cu, Zn, Pb, Hg ;

- biologici- provin din activitatea menajera, industria alimentara, abatoare, zootehnie ; sunt : resturi vegetale si animale, virusuri, bacterii, protozoare ; prezenta lor in apa determina epidemii si inbolnaviri ;

- radioactivi- din extractia minereurilor de uraniu si ptoriu, din depozitarea deseurilor radioactive, naufragii ale vapoarelor, cu incarcatura nucleara ;

- termici- din instalatiile de racire ale utilajelor industriale si energetice ;-3. dupa durata transformarii naturale- biodegradabili, nebiodegradabili ;- biodegradabili- usor degradabili- cateva zile si greu degradabili- zeci de zile ;- provin din activitati menajere, dejectii animaliere, apele uzate orasenesti ; sunt

organici si anorganici ; degradarea lor se produce sub actiunea oxigenului dizolvat in apa, prin reactii de oxidare ;

In primele zile se oxideaza compusii de C si apoi cei de N. cand oxigenul din apa este constant in intregime, fauna si flora acvatica dispar si echilibrul ecologic este distrus ireversibil. Pentru evitare, concentratia produsilor biodegradabili in apa nu trebuie sa depaseasca o limita maxima admisa pentru care acestia sunt degradati fara consecinte, deoarece apa se autoepureaza.

Capacitatea de autoepurare a apei depinde de cantitatea de O2 dizolvat in ea. Cu cat temperatura apei si debitul sau sunt mai mari, cantitatea de O2 creste. Totusi, cele mai bune rezultate sunt obtinute la temperaturi scazute.

Un loc aparte in cadrul poluantilor biodegradabili il ocupa detergentii. Ei produc spume cu efect letal asupra pestilor. Cand concentratia detergentilor creste, efectul se extinde asupra intregii faune si flore acvatice. Datorita miscarii apei, spuma se acumuleaza la mal , ceea ce face ca efectele negative sa se amplifice. In urma acestui fapt, creste cantitatea de H2S emis in atmosfera, datorita descompunerii detergentilor sub actiunea microorganismelor.

Nebiodegradabili : substante :1. organice- produse petroliere, pesticide, coloranti ;2. anorganice- saruri ale metalelor grele ;3. radioactivi;

Produsele petroliere provin din:1. extragerea titeiului pe platforme marine;2. prelucrarea titeiului in rafinarii aflate pe tarmuri ;3. din transportul naval al titeiului ; tancurile petroliere sunt aflate la sfarsitul

cursei si ceea ce rezulta se deverseaza uneori ilegal in apa marilor si oceanelor ;

4. transportul maritim de orice fel prin sistemul de racire ; racirea materiei se face in circuit deschis ; in apa de racire se pot acumula uneliuri ce contin o substanta cancerigena ( benzopiren ). Ea se acumuleaza in grasimea pestilor ;

5. accidental naufragiaza un vas petrolier ;

Substantele continute in titei si produsele petroliere sunt toxice si distrug flora si fauna prin :

- intreruperea contactului cu atmosfera ;- inpiedicarea fotosintezei ;- omorarea larvelor ;- distrugerea oualor ;- inbibarea penelor pasarilor ihtiofage cu produse petroliere = moartea ;- pierirea unor specii din fitoplanton;- cand titeiul atinge tarmurile, efectele negative se amplifica, deoarece distrug

crescatoriile de stridii si micsoreaza turismul;Pesticidele: -sunt substante de sinteza, care au in compozitia lor P, Cl, F, Br,

S. Ele au toxicitate ridicata. Distrug fondul piscicol si au efecte negative asupra restului faunei acvatice si animalelor care folosesc apa acestor surse pentru baut. Deoarece pesticidele se concentreaza in organisme, in acestea pot sa creasca concentratiile de mii de ori fata de concentratia pesticidelor in apa.

Metalele grele : ( Hg, Pb, Cd ): - provin din industrie, arderea deseurilor orasenesti, si a carbunilor. Ajunse in apa, se fixeaza in pesti si se transmit la pasari si la om. Peste anumite concentratii, aceste metale produc inbolnaviri ;

Substante radioactive : ajung in apa din diverse produse ; se concentreaza in organisme , astfel incat , pot sa atinga valori de cateva sute de ori mai mare decat in apa. Au efecte cancerigene ;

Apele subterane : - sunt poluate de apele de suprafata, care se infiltreaza in straturile inferioare ale scoartei terestre ; gradul de poluare depinde de structura geologica a rocilor si factorii hidrodinamici ai apei ( debit, viteza ) ; in timpul infiltrarii, apa de suprafata dizolva unele substante existente in roci astfel incat concentratia unor elemente in apa, precum : Na, K, Ca, Mg creste in apele subterane ; deoarce apele subterane sunt surse de apa potabila, s-au instituit zone de protectie sanitara a acestora. Ele sunt :

1. zone de protectie severa : nu este permis accesul oamenilor, animalelor, microactivitatii socio-economica, excavatii, depozitari de materiale, extractii de roci, etc. Teritoriul este imprejmuit si se iau masuri impotriva inundatiilor ;

2. zone de restrictie formate din teritorii ce inconjoara prima zona in vederea evitarii contaminarii si impurificarii chimice, limite marcate cu borne sau alte elemente vizibile.


Autoepurarea apei

Autoepurarea este ansamblul proceselor fizice, chimice si biologice prin care sunt eliminate poluanti continuti in apa, fara interventia omului. Ea este influentata de:

- natura si concentratia apei;- temperatura apei, care determina viteza reactilor chimice, biologice si

biochimice;- radiatia solara, deoarce UV au efect bactericid si bacteriostatic ;

Procesele fizice prin care se elimina apa : adsorbtia si absorbtia poluantului pe/si in alti poluanti sau la maluri ; sedimentarea particulelor solide este dependenta de dimensiunea, densitatea si forma particulelor solide si de densitatea, viteza de curgere a apei. Cu cat dimensiunea si densitatea particulelor sunt mai mari si viteza de curgere mai mica , cu atat sedimentarea se intensifica. Cantitatea de sedimente este mai mare la mal, deoarece viteza apei scade de la centrul albiei catre mal. Malurile devin adevarate depozite de poluanti si paraziti cu efecte negative asupra vegetatiilor acvatice, animalelor si perisajului.

Procesele chimice de autoepurare : oxidarea, datorita O2 dizolvat in apa, reducerea intre poluanti si precipitarea poluantului, ceea ce va face ca particulele rezultate sa intensifice turbulenta in timpul depunerii.

Procesele biologice sunt desfasurate de microorganismele aflate in apa si introduse prin poluare. Aceste procese sunt :

- aerobe- pt descompunere, microorganismele folosesc O2 din apa ;- anaerobe- pentru descompunere microorganismele nu au nevoie de O2, ele

rezulta din descompunere ;

Prin aceste procese se descompun : nitratii, sulfatii, carbonatii, iar substantele organice se degradeaza la compusi simpli : O2, H2S, NH3, etc ;

Plantele acvatice absorb CO2 si elibereaza O2. Animalele acvatice si pestii retin in corpul lor o parte din poluant, participand astfel la epurarea apei, dar devin nocivi pentru om. Autoepurarea apei are loc pana cand O2 din apa este consumat.

- are ca scop corectarea calitatii acesteia pentru indeplinirea conditiilor cerute de utilizarea ei;

- se desfasoara in statii de tratare, care produc apa potabila, apa industriala, apa pentru complexele zootehnice, apa pentru irigatii;

Obtinerea apei potabile :

- apa potabila se intrebuinteaza pentru consumul uman, in scop biologic si la prepararea alimentelor ;

- ea trebuie sa indeplineasca anumite conditii, stabilite de normele sanitare : sa nu contina agenti patogeni, fara gust, fara miros, fara culoare, sa nu fie radioactiva si sa contina saruri minerale si iod intre anumite limite.

Caracteristicile sunt inscrise in standarde.- se obtine din surse terestre de suprafata sau subterane, printr-un proces de

tratare, care se compune din urmatoarele operatii : captare, deznisipare, coagulare, decantare, degazare, filtrare si sterilizare.

Captarea depinde de felul sursei ;- apa bruta din sursele terestre se capteaza cu ajutorul brizei de apa constructii

hidrotehnice, dotate cu gratare si site pentru retinerea corpurilor mari ;- apa din sursele subterane se capteaza cu ajutorul drenurilor, galeriilor drenante

si puturilor ;- drenurile- pentru captarea apelor cu debit mic ;- 9 drenante- contructii mari, vizitabile ; pentru captarea apelor cu debit mare

=> canale orizontale ;- puturile pentru captarea apelor subterane de mare adancime canale

verticale ;

Deznisiparea apei brute are loc in instalatii denumite deznisipatoare, unde partile solide se acumuleaza in functie de densitate cele usoare la suprafata deznisipatoarelor, de unde se elimina prin instalatii mecanice ; cele grele la baza deznisipatoarelor , de unde se elimina preiodic ;

Coagularea- proces de aglomerare a particulelor fine si eoloidale in scopul transferului acesteia in suspensii grosiere , decantabile ; se desfasoara sub actiunea unor reactivi ; cei mai utilizati sunt clorura ferica , sulfati de Al si Fe, etc ;

Decantarea proces de sedimentare a suspensiilor grosiere din coagulare.Degazarea- elimina gazele dizolvate in apa ( O2, CO2, H2S, NO3 ) ; se poate

efectua fizic si chimic ;- fizic aerare, vidare si termic;1. aerarea prin injectia , prin pulverizare- contactul dintre aer si apa este mare

=> elimina gazele si anumite elemente : Fe si Mn. Se desfasoara in sprinterele ;

2. temic prin introducerea aburului ;

Filtrarea- are un rol esential in obtinerea indicatorilor de calitate a apei. Ea finiseaza tratarea. Eficienta ei depinde de cantiatea de substanta din apa, caracteristicile stratului filtrant, viteza de filtrare si presiunea la nivelul stratului filtrant. Caracteristicile stratului filtrant sunt : materialul folosit, granulatia, grosimea stratului ; cel mai adesea se foloseste nisipul cuartos ; se mai folosesc : antracitul dur, dolomita, marmura, cocs sfarmat ; filtrele folosite sunt lente si rapide ;

Sterilizarea scop : eliminarea microorganismelor si agentilor patogeni ;- se realizeaza chimic cu ajutorul Cl , hipocloritului de sodiu;- fizic cu ajutorul UV distrug bacteriile aflate in apa ;

Cel mai utilizat procedeu este cel cu Cl. Eliminarea mirosului, gustului si culorii se realizeaza prin : aerare, supraclorinare, permanganat de potasiu , cu carbunele activ-cele mai bune rezultate ( scump ) ;

Cand gradul de impurificare a apei este mare, se renunta la ea ( sursa ) si apa necesara este adusa fie din alta sursa de suprafata , aflata la sute de km, fie dintr-o sursa subterana , ce se gaseste la adancimi mai mari de 300 m- pentru a indeparta orice posibilitate de impurificare ;

Epurarea apelor uzate

Epurarea constituie ansamblul masurilor si procedeelor care reduc cantitatea de impurificari de natura minerala, chimica si bacteriologica continuta in apa pana la limita stabilita de standarde astfel incat aceste ape sa nu dauneze efluentilor in care sunt evacuate si sa nu pericliteze folosirea apelor acestora.

Apa uzata este apa eliminata dintr-un proces tehnic industrial sau menajer, in care s-au acumulat anumiti poluanti.

Epurarea apelor uzate se realizeaza in anumite utilaje montate intr-o succesiune bine determinate, formand statii de tratare amplasate in aval de intreprinderea poluanta. Cand apa epurata se reutilizeaza in intreprindere, calitatea ei trebuie sa fie identica cu cea avuta inaintea utilizarii ei.

In cazul deversarii sale pe sol, gradul sau de impurificare trebuie sa fie mai mic decat capacitatea de autoepurare a apei. Epurarea apei uzate : mecanica, chimica si biologica .

Epurare mecanica ( primara ) : - are rolul de a separa partile solide de diferite dimensiuni prin :

1) retinerea materialelor solide cu dimensiuni > 1 mm oe gratare si site ;2) deznisiparea : pentru depunerea partilor solide 0,2 mm 1 mm ;3) decantarea : pentru depunerea particulelor fine cu dimensiuni < 0,2 mm ;

decantoarele pot fi : din zidarie, beton , otel, mase plastice sau iazuri ;4) retinerea ueliurilor, grasimilor si a produselor petroliere in separatoare ;

Epurare chimica ( secundara ):- se aplica dupa epurarea mecanica;- are rolul de a extrage poluantul dizolvat in apele uzate si suspensiile coloidale.

Ea foloseste diverse substante care reactioneaza cu poluantii sau ii unesc pentru a forma suspensii decantabile. Ca substante pentru extragere se folosesc : cloruri, sulfati, cenusile termocentralelor ; cele mai folosite procedee de epurare chimica sunt : oxidarea, precipitarea, coagularea, clorurarea ;

Oxidarea se foloseste pentru epurarea apelor acide , bazice si extragerea poluantilor toxici ; se realizeaza cu O2 si cu ozon ;-oxidarea cu O2 din aer se realizeaza in 2 moduri : prin curgerea turbulenta, prin agitare ;

Oxidarea cu ozon : se foloseste pentru extragerea din apa a poluantilor toxici : pesticide, vopsele, fenoli, medicamente, antioxidantii din industria cauciucului ;-se poate efectua cu sauf ara catalizatori ; cu catalizatori- pentru extragerea poluantilor foarte toxici ;

Precipitarea se foloseste prin transformarea suspensiilor foarte fine in suspensii decantabile in prezenta unor reactivi.

Coagularea process de aglomerare a suspensiilor foarte fine; se desfasoara in prezenta unor reactivi.

Clorurarea- are drept scop eliminarea agentilor patogeni; se desfasoara sub actiunea clorului sau hipocloritului de sodiu reactioneaza cu apa si pune in libertate O2 foarte activ .

Epurarea biologica :- realizata cu ajutorul microorganismelor ( bacterii ) elimina materiile

organice din apa, utilizandu-le ca hrana;- o parte din materiile organice sunt folosite de microorganisme pentru

producerea energiei necesare miscarii si reproducerii lor;- se datoreaza reactiilor de descompunere si sinteza mijlocite de eoziune , ce

sunt catalizatori biologici generate de celulele vii;- se desfasoara prin transfer de materie intre apa si celulele vii ;

In aceste procese , substantele organice sunt oxidate si produsele rezultatesunt : gaze, apa si namol . Dupa tipul microorganismelor care asigura descompunerea materiei organice din apa , procesele de epurare biologica sunt :

1) aerobe- pentru a caror producere este necesar O2 ;2) anaerobe- se produc in absenta aerului;

Epurarea aeroba :1) naturala are loc prin evacuarea apei uzate direct pe sol; se foloseste cand

gradul de impurificare este redus si substantele continute se mineralizeaza usor 2) artificiala se desfasoara in incinte deschise , ce pot fi : filtre biologice si

bazine cu namol activ ; in interiorul acestora se efectueaza o aerare intensa ; Din epurarea aeroba rezulta o mare cantitate de gaz metan ( 70-75% ), CO2 ( 20-25%) si namol neinsemnat cantitativ ;

Epurarea anaeroba :- are loc in incinte inchise bazine de fermentatie , sunt izolate de accesul

aerului ;- se intensifica prin marirea temperaturii ; in mod obisnuit se desfasoara la 10-

20 grade celsius ;Avantajul acestei epurari este ca suprima aerarea. Ea se foloseste pentru epurarea apelor din zootehnie, idustria alimentara , industria usoara.


Tratarea namolurilor

Tratarea namolurilor rezultate din epurarea apelor uzate are drept scop pregatirea lor in vederea utilizarii. Namolurile rezultate din apele uzate sunt sisteme complexe cu compozitie eterogena care contin particule coloidale < 1 micron, particule fine 1-100 microni , aggregate in suspensie > 100 microni si polimeri. Ei provin din epurarea apelor orasenesti si industriale.

In functie de compozitie :- organice mai mult de 50% substanta organica ;- anorganice mai mult de 50% substanta anorganica ;

Principalele procedee de prelucrare : fermentarea, stabilizarea si conditionarea ;

Fermentarea : se aplica namolurilor organice care urmeaza sa fie folosite in agricultura, stocate sau depozitate temporar deoarece ele sunt un material usor putrescibil, care degaja mirosuri neplacute, dezvolta paraziti, atrag insecte, rozatoare si constituie un potential infectios.

Stabilizarea : degradarea controlata a namolurilor organice. Se poate realiza chimic, biochemic si fizic. Chimic- prin oxidare, tratare cu Cl, modificarea ph-ului in vederea evitarii degradarii biologice. Biochimic: prin fermentare anaeroba. Fizic: prin tratare termica.

Conditionarea: urmareste modificarea structurii pentru usurarea dezhidratarii;Fizic: conditionarea se realizeaza prin incalzirea namolului la 100-200 de

grade , 1-2 atmosfere, 60 de minute. Avantaje : lipsa mirosurilor neplacute, nu se folosesc substante chimice, sterilizarea namolurilor ; namolurile conditionate se pot valorifica tehnologic si agricol.

Chimic: cu ajutorul reactivilor: anorganici, organici si mixti; cei anorganici sunt cei mai folositi clorura ferica, oxid de calciu;

Tehnologic: prin recuperarea elementelor valoroase : Fe, Al, Cu, Zn, Mn, etc; obtinerea asfalturilor , inlocuitor al varului in constructii.

Agricol : folosirea ca ingrasamant ; pentru aceasta trebuie sa i se micsoreze pana la limita posibilului potentialul infectios. Namolurile provenite din apele uzate.

1) obtinerea proteinelor furajere hrana pentru pasari si om ;2) obtinerea drojdiei furajere ;3) fabricarea vitaminei B12 ;4) realizarea de brichete pentru incalzit ;

Cand apele uzate nu se pot epura suficient sau deloc prin metodele mentionate se folosesc procedee speciale. Avantajul acestora consta in :

a) posibilitatea de extragere din ape a poluantilor toxici, corozivi, radioactivi, chiar la concentratii foarte mici ;

b) recuperarea substantelor valoroase , care recupereaza o parte din cheltuieli ;c) absorbtia de carbuni activi ;d) precipitarea dirijata in trepte ;e) extractia selectiva ;f) schimbul ionic ;g) iradierea cu UV ;h) arderea totala in plasma ;

Poluarea solului

- component al biosferei, rezultat din interactiunea dintre mediul biotic si abiotic , este stratul de la suprafata planetei afanat, moale, friabil, acoperit de humus;

- impreuna cu atmosfera, el constituie mediul de viata al planetelor si organismelor ;

- solul, atmosfera, planetele si organismele se interconditioneaza si intrepatrund in sistemele ecologice complexe-> biocenoze ;

- humusul rezulta din descompunerea plantelor, animalelor si microorganismelor moarte de catre microorganismele saprofage. El contine substante celulozice, hemicelulozice, lignitice, proteinice, tamini, ceruri, grasimi, etc. Din descompunere, alaturi de humus rezulta gaze ( CO2, CH4, NH3, H2S ) si apa.

- Procesul de formare a humusului este foarte lent. In compozitia solului se gasesc : substante anorganice : oxizi de Fe, Al, Mn, Ca, Mg, Cu, Zn , carbonati, sulfati, fosfati, substante anorganice : celuloza, alcooli, aldehide, aminoacizi, alumine, etc ; microorganisme si macroorganisme unele microorganisme ( bacterii, alge verzi ) transforma compusii C in CO2 si CH4, ai N in azotati ;Alte microorganisme fixeaza azotul atmosferic, iar anumite ciuperci inlesnesc

absorbtia apei si a microelementelor in radacina plantelor. Macroorganismele aereaza si structureaza solul si ii maresc fertilitatea. Compozitia chimica a solului este in continua schimbare sub influenta factorilor pedologici, influentand asupra ecosistemelor deoarece din sol isi extrag substantele nutritive : N, P,K, microelemente, macroelemente ( Ca, Mg ) atat plantele cat si microorganismele . Solul este principalul mijloc de prodcutie agricola, sursa de elemente nutritive, participant la circuitul natural al apei si unor elemente in natura ( C, N ) si purificator al naturii prin absorbtia si neutralizarea unor

Ecotehnologii

Documents

Transcript of Ecotehnologii