FINAL Protectia Mediului

202
UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA Modul I Protecţia mediului şi managementul dezvoltării durabile Lector: Prof.univ.dr. Cristiana TEODORESCU

Transcript of FINAL Protectia Mediului

Dezvoltare Durabila si Protectia Mediului

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA

Modul I

Protecia mediului i managementul dezvoltrii durabile

Lector: Prof.univ.dr. Cristiana TEODORESCU

Craiova

2010

Modul I: Curs Protecia mediului i managementul dezvoltrii durabile

Data:30.04.2010 (15.00 17.00),

07.05.2010 (15.00 17.00),

11.06.2010 (15.00 17.00),

09.07.2010 (13.00 15.00),

03. 09.2010 (15.00 17.00)

Total ore: 10 ore

Putem oare avea ncredere c vor exista suficieni oameni care s reueasc s salveze lumea modern suficient de repede? Aceast ntrebare apare frecvent, iar rspunsurile pot fi amgitoare. Un 'da' poate duce la egoism, un 'nu', la disperare. Este necesar s evitm aceste probleme i s ne apucm de treab."[Fritz Schumacher, eco-filosof i precursor al micrii ecologiste, autorul volumului aprut n 1975, "Small is Beautiful"]

CAPITOLUL 1

GENERALITI DESPRE ECOSISTEME,

FACTORI DE MEDIU, PROTECIA MEDIULUI

Spaiul planetei noastre n care este posibil n permanen viaa se numete biosfer. n componena acesteia intr urmtoarele:

litosfera - nveliul solid al Pmntului;

hidrosfera - mediul lichid al Pmntului, sau Oceanul Planetar;

atmosfera - zona gazoas omogen a Pmntului, situat deasupra primelor dou.

Raportat la dimensiunile Pmntului, biosfera reprezint o pelicul subire, a crei grosime este de civa zeci de kilometri.

Compoziia actual a biosferei a fost determinat, n principal, de activitatea organismelor vii autotrofe, cele care realizeaz fenomenul de fotosintez. n acest fel a avut loc srcirea atmosferei n dioxid de carbon i creterea concomitent a concentraiei de oxigen.

Mediul de via al unui organism viu din biosfer se mai numete i ecosistem. Acesta, ca ansamblu/ complex natural, este constituit din dou componente: biotop i biocenoz (fig.1.1)

Biotopul reprezint spaiul n care triete un organism vegetal sau animal, alturi de factorii de mediu care acioneaz asupra lui. Practic, biotopul cuprinde toate elementele abiotice ale ecosistemului.

Biocenoza este componenta vie (biotic) a ecosistemului. Aceasta cuprinde o comunitate unitar i complex de plante i fiine vii.

In funcie de nivelul impactului activitii umane, ecosistemele sunt:

a. naturale: ecosistemele n care efectele activitilor umane sunt foarte, foarte puin resimite (adncul mrilor i oceanelor, pdurile ecuatoriale, zonele polare);

b. modificate: ecosisteme n care se resimt, ntr-o oarecare msur, efectele indirecte ale activitii umane, cel mai adesea ca impact antropomorf indirect;

c. amenajate: ecosisteme care se afl n atenia omului n vederea obinerii hranei, materiilor prime vegetale i animale. Omul intervine permanent, prin selecia elementelor i reglarea populaiei biocenozei.

Dup natura biotopului, exist ecosisteme acvatice i ecosisteme terestre.

1. Ecosistemele acvatice:

a. oceanice;

b. continentale.

a. Ecosistemele acvatice oceanice (de ex.: ecosistemul estuarelor, ecosistemul mangroveloretc.) se gsesc situate n oceanele i mrile Pmntului. Popularea cu organisme vii, pe adncime, are loc astfel:

zona eufotic: adncime < 100 m; ptrunde lumina solar (are loc procesul de fotosintez); se gsesc toate organismele vii autotrofe (alge i fitoplancton);

zona disfotic: adncime >100 m; nu ptrunde lumina solar (lipsesc organismele vegetale autotrofe); se gsesc nevertebrate care se hrnesc cu substane organice din straturile superioare.

b. Ecosistemele acvatice continentale sau ecosisteme limnicole, cuprind apele terestre curgtoare, lacurile i apele stttoare.

2. Ecosistemele terestre sunt constituite din comunitile de organisme care ocup biotopurile formate pe suprafaa uscatului. Principalele caracteristici ale acestora sunt urmtoarele:

sunt alctuite din: sol (i substratul pedogenetic), faz gazoas (aerul) i una lichid (apa din substrat i cea din precipitaii).

reprezint componenta principal a mediului de via al omului;

repartiia ecosistemelor terestre este determinat, n principal, de latitudine, clim i de relaia temperatur-precipitaii.

Ecosistemele, ndeosebi cele terestre, pe baza unei structuri aproximativ identice, pot fi grupate n biomuri (biomul supralitoralului, biomul pdurilor, biomul cmpiilor aride, biomul cmpiilor umede).

n categoria ecosistemelor terestre pot fi cuprinse i ecosistemele urbane, rurale i agroecosistemele.

ntre elementele biocenozei i cele ale biotopului exist 3 categorii de legturi (reciproce) (fig.1.1):

aciuni, A - generate de factorii abiotici (geografici, mecanici, fizici, chimici) ai mediului;

reaciuni, R - rspunsurile corespunztoare ale organismelor vii din biocenoz;

coaciuni, C - relaiile dintre organismele din aceeai specie sau specii diferite.

Prin urmare, ecosistemul reprezint rezultatul interaciunii dintre elementele vii i cele anorganice sau fizice, dintr-un anumit mediu de via i teritoriu geografic.

Aciunea factorilor abiotici (de natura climatic, fizic, chimic etc.) asupra unui organism viu determin:

nivelul natalitii/mortalitii;

rspndirea teritorial i densitatea populaiilor;

favorizarea apariiei modificrilor adaptive.

Totalitatea ecosistemelor reprezint mediul nconjurtor, sintagm mult mai folosit n literatura de specialitate.

Pe de alt parte, mediul nconjurtor poate fi definit ca fiind totalitatea factorilor naturali i antropici (creai n activitile umane), care asigur meninerea echilibrului ecologic, determinnd totodat condiiile de via pentru om i cele de dezvoltare ale societii.

Echilibrul ecologic se definete prin existena unor raporturi optime ntre fiinele vii i mediul nconjurtor. tiina care studiaz aceste raporturi, fr a recomanda msuri tehnice pentru ameliorarea mediului se numete ecologie (o component a biologiei).

Factorii naturali ai mediului nconjurtor sunt: apa, aerul, solul, precum i procesele i fenomenele naturale generate de interaciunea lor.

Factorii antropici sunt generai de activitile umane: industriale, agrozootehnice, construcii, transporturi, casnice/gospogreti etc.

Continuitatea vieii pe Pmnt depinde n mare msur de asigurarea calitii factorilor (naturali) de mediu, activitate numit i protecia mediului.

Diminuarea calitii factorilor de mediu de ctre elemente sau fenomene perturbatoare se numete poluare.

Elementele/ fenomenele perturbatoare se mai numesc i (ageni) poluani, iar acetia pot fi de origine natural sau antropic. Aciunea acestora se situeaz n limitele:

minim = un simplu disconfort pentru populaia biocenozei;

maxim = grave dezechilibre ecologice (aciune toxic asupra organismelor i/sau degradarea componentelor abiotice ale mediului).

Protecia mediului urmrete, n principal:

a. studierea interdependenei dintre mediu i:

fenomenele/ procesele naturale i artificiale (de exemplu, precipitaiile, degradarea stratului de ozon, nclzirea global a Terrei, deplasarea apei subterane, degradarea solului prin eroziune etc.);

fiinele vii.

b. luarea de msuri n vederea ocrotirii i conservrii mediului.

Ocrotirea mediului nconjurtor = desfurarea de aciuni (majoritatea, legiferate) care scot din incidena omului speciile rare (pe cale de dispariie), precum i spaiile geografice cu valoare natural deosebit.

Conservarea mediului nconjurtor se poate realiza prin:

utilizarea raional i eficient a resurselor mediului;

adoptarea celor mai potrivite forme i tehnologii de prelucrare (ecotehnologii);

efectuarea de lucrri pentru limitarea i prevenirea efectelor duntoare ale unor fenomene naturale (inundaii, alunecri de teren, eroziune etc.).

O protecie eficient a mediului presupune cunoaterea urmtoarelor aspecte:

condiiile de via din cadrul fiecrui factor de mediu;

sursele de poluare (poluanii, modul de dispersie, efectele asupra mediului);

msurile de prevenire i combatere a polurii.

Cauzele principale ale apariiei fenomenelor de poluare sunt:

dezvoltarea intens a industriei, transporturilor i agriculturii;

creterea demografic vertiginoas (ndeosebi n secolele XIX i XX) i sporirea necesitilor de confort;

apariia centrelor urbane suprapopulate;

utilizarea haotic a resurselor naturale;

acumularea n mediu de substane neutilizabile;

apariia de substane/ materiale noi, pentru care ritmul de consum i reciclare de ctre organisme este mult inferior ritmului de generare.

Poluarea afecteaz toi factorii de mediu (aer, ap, sol), manifestndu-se n diferite moduri (tipuri). Clasificarea tipurilor de poluare se face dup mai multe criterii, cum ar fi:

1. proveniena poluanilor:

a. poluare natural: biologic, fizico-chimic, menajer;

b. poluare antropic: industrial, transporturi, agricol, activiti socio-culturale.

2. natura poluanilor:

a. poluare fizic: termic, fonic (sonor), radioactiv, electromagnetic;

b. poluare chimic: cu carbon i derivai; cu compui de sulf, azot; metale grele i compui; compui de fluor; materiale plastice; pesticide; materii organice fermentabile etc.;

c. poluare biologic: contaminarea mediilor inhalate i ingerate; modificri ale biocenozelor i invazii de specii animale i vegetale (insecte nedorite, buruieni); germeni patogeni etc.;

d. poluare estetic: degradarea peisajelor datorit urbanizrii, sistematizrii eronate, industriei etc.

3. starea fizic a poluanilor:

poluare cu gaze i pulberi n suspensie;

poluare cu substane lichide;

poluare cu substane solide.

CAPITOLUL 2

POLUAREA AERULUI

Aerul normal are urmtoarea compoziie aproximativ (n volume): 78% azot, 21% oxigen i 1% alte gaze.

n compoziia aerului perfect uscat, componentele i concentraiile acestora sunt urmtoarele:

Component

% volume

Component

% volume

N2

78,0880

H2

5.10-5

O2

20,9490

Xe

8.10-6

Ar

0,9300

O3

1.10-6

CO2

0,0300

Rd

6.10-8

Ne

0,0018

CH4

22.10-6

He

0,0005

N2O

5.10-6

Kr

0,0001

NO2

2.10-6

NH3

16.10-6

Aerul este un element indispensabil vieii, omul avnd nevoie de 1415m3 aer/24 ore.

Prin respiraie, componentele principale ale aerului i modific concentraia astfel:

Component

Concentraia n aer, %

Inspirat

Expirat

Azot

78-79%

78-79%

Oxigen

20-21%

16-17%

Dioxid de carbon

0,03-0,04%

3-4%

Aerul real conine azot, oxigen, dioxid de carbon, ozon, alte gaze, vapori de ap, pulberi, bacterii etc.

Aerul reprezint componenta de baz a atmosferei, nveli gazos ce nconjoar Pmntul pn la altitudinea medie de 3.000 km.

n funcie de variaia temperaturii cu altitudinea (fig.1), atmosfera cuprinde: troposfera: 0-11 km; stratosfera: 11-45 km; mezosfera: 4580km; termosfera: 80-400 km; exosfera: 400-3000 km.

n funcie de variaia compoziiei aerului cu altitudinea, atmosfera are dou straturi:

homosfera (compoziie relativ constant pn la 100 km);

heterosfera (compoziia variaz puternic cu altitudinea la peste 100km);

n funcie de ncrcarea electric a componentelor aerului, atmosfera cuprinde:

ionosfera: 80-300 km - particule ncrcate electric sau ioni, formate datorit aciunii radiaiei solare asupra moleculelor i atomilor din aer; prezint o conductibilitate termic deosebit;

magnetosfera: peste 500 km; particulele ncrcate electric se deplaseaz dup liniile cmpului magnetic terestru.

2.1 Poluanii aerului

Poluantii aerului pot fi substane solide, lichide sau gazoase, naturale sau artificiale care pot fi aeropurtate.

Clasificarea poluanilor aerului se poate face dup urmtoarele criterii:

1. starea de agregare;

2. provenien;

3. aciunea specific asupra organismului.

1. Dup starea de agregare (tabelul 1.1) exist poluani solizi, lichizi i gazoi, iar n amestec cu aerul devin suspensii, aerosoli, nori.

Tabelul 1.1. Starea de agregare a poluanilor aerului.

Stare de agregare poluani

Diametru mediu, m

Poluant + aer

Solizi

> 10

0,1-10

< 0,1

praf = suspensii

nor = aerosoli

fum = aerosoli

Lichizi

-

nor = aerosoli

Gazoi

-

nor

Poluanii solizi (praf, pulberi) provin din eroziunea rocilor naturale, industrie, i mai rar din alte activiti umane. Dup natur pot fi:

anorganici - oxizi metalici (de Zn, Pb, Mn, Fe, Cu), minerale (SiO2, azbest, silicai), ciment, sod, colorani anorganici, sticletc.;

organici - de origine animal (ln, pr, fulgi, puf), vegetal (bumbac, fain, in), sintetic (pesticide, colorani organici) etc.

Suspensiile (particule cu diametrul peste 10 m = praf), se caracterizeaz prin:

stabilitate mic: difuzie redus n aer; se depun destul de repede (se mai numesc i pulberi sedimentabile);

nu ptrund n alveolele pulmonare: nu sunt periculoase pentru om;

diminueaz luminozitatea: influeneaz negativ fotosinteza plantelor; obtureaz ostiolele (mpiedic schimbul de gaze cu atmosfera);

modific pH-ul solului (de ex. pulberea de ciment).

Pulberile 0,1-10 m au stabilitate mai mare; se depun n timp mai ndelungat, la distane mari: 2-10 km (cenu, negru de fum). Avnd putere de difuzie mare, ajung n alveolele pulmonare, fiind toxice pentru organisme. Cele mai periculoase sunt cele cu dimensiunile cuprinse n intervalul 0,2-2 m (se separ foarte greu din aer).

Pulberile < 0,1 m - se depun foarte greu i difuzeaz foarte uor n aer. Depunerea se face ca urmare a ciocnirii i aglomerrii lor.

Alte proprieti fizice importante ale particulelor:

suprafa specific mare (1 cm3 cuar, mcinat la diametrul de 1m, are suprafaa specific de 6 m2);

pot exploda (Zn, S, fain, dextrin), sau autoaprinde (crbune, Al);

adsorb gaze toxice sau vapori;

absorb radiaii calorice i iradiaz dup ncetarea nclzirii;

formeaz cea (sunt centri de condensare);

particulele ascuite traumatizeaz cile respiratorii; cele moi se depun ca o past - traheite i bronite;

se ncarc electrostatic, prin frecare, sau prin adsorbie de ioni (pulberile metalice se ncarc pozitiv, cele nemetalice negativ - crete stabilitatea lor).

Substanele lichide - majoritatea provin din industrie (gudroane de cocserie, solveni lacuri-vopsele, furfurol, insecticide lichide etc). Principalele caracteristici sunt:

volatilitatea; n contact cu aerul pot forma aerosoli;

vaporii se rspndesc pe distane de sute de metri;

afecteaz aparatul respirator, derma, ochii;

se depun pe plante, dereglnd respiraia acestora;

afecteaz construciile etc.

Aerosolii - amestec aer cu particule solide < 10m, sau/i substane lichide. Se caracterizeaz prin:

stabilitate mare;

putere mare de difuzie;

condensarea este favorizat de scderea temperaturii (particulele se transform n cristale), umiditate (solubilizeaz particulele, sau le umezete, mrindu-le masa);

radiaiile UV provoac transformri chimice.

Poluanii gazoi

difuzeaz uor n aer (sunt purtai la mari distane de locul unde au fost eliminai n atmosfer);

oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric etc).

2. Dup provenien, poluanii aerului sunt:

a. primari - provin direct din surse de poluare identificate sau identificabile;

b. secundari - sunt produi n mediu, datorit interaciunii poluanilor primari sau reaciilor chimice cu constituenii aerului.

3. Dup aciunea specific asupra organismului, poluanii sunt:

iritani - cei mai rspndii: oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric), pulberi cu solubilitate sczut;

asfixiani (mpiedic oxigenarea esuturilor organice) - oxidul de carbon (formeaz cu hemoglobina un compus stabil, carboxihemoglobina), hidrogenul sulfurat (produce pierderea mirosului ( paralizia centrilor respiratorii ( decesul), vapori de acid cianhidric;

toxici sistemici (peste anumite concentraii provoac leziuni ale organelor interne, sau sistemelor):

plumbul: acumulare n esutul osos, afecteaz sistemul nervos, biosinteza hemoglobinei. Intoxicaia apare pentru concentraii de 0,10,2mgPb/dm3;

cadmiul: la concentraii peste 5 g/dm3 ap induce tulburri renale, fracturi osoase (datorit eliminrii calciului). n 1970, n Japonia aprut maladia Itai-Itai ca urmare a intoxicaiei cu Cd;

mercurul: pentru concentraii mai mari de 10 g/dm3 ap se acumuleaz n rinichi, creier, globule roii, pr. Determin leziuni la nivelul sistemului osos, ochilor, aparatului renal i digestiv;

fluorul: se acumuleaz n esutul osos, provocnd leziuni osoase i tulburri metabolice. Duritatea dinilor scade pentru concentraii peste 1,5mg F/dm3 ap consumat. La concentraii mai mari de 5mgF/dm3ap, se produc anchiloze articulare, luxaii, fracturi, curbarea oaselor lungi etc.;

arsenul: cnd concentraie depete 0,5 g/dm3 ap, acesta induce afeciuni ale pielii, cancer cutanat, tulburri digestive;

cianurile: la concentraii peste 0,01 mg/dm3 ap, are loc blocarea oxidrii la nivel celular (asfixia intern), tulburri nervoase, deces;

pesticidele - afecteaz ficatul, sistemul nervos, glandele endocrine sexuale, enzimele etc. Au aciune cancerigen i chiar cocancerigene asupra descendenilor.

fibrozani (produc modificri fibroase la nivelul aparatului respirator) - suspensii de ciment, pulberi cu bioxid de siliciu, oxizi de fier, compui de Ca, Ba, Be; sunt specifice mediului industrial;

alergenici (acioneaz asupra cilor respiratorii, producnd alergii):

origine natural (origine mineral: cuar; origine vegetal: polen, n, cnep, tutun, cafea, cacao, ricin, soia; origine animal: insecte, fungi, puf, pene);

origine industrial (produse chimice, farmaceutice, insecticide);

cancerigeni:

organici - hidrocarburi policiclice aromate (benzopiren, benzoantracen, benzfluoranten etc.), pulbere de lemn; substane organice clorurate (pesticide), epoxizi, nitrozamine, naftilamina de la fabricile de colorani;

anorganici: crom ( cancer nazal; arseniu ( cancer hepatic; cadmiu ( cancer prostat; nichel ( cancer ci respiratorii), substane radioactive ( cancer tiroidian; azbest ( cancer pulmonar;

mutageni i teratogeni (mutageni = produc anomalii genetice ereditare; teratogeni = produc malformaii ale fetusului): compui organoclorurai, fosforici, mercurici, fluoruri, oxizi de azot, pulberi de lemn, particule de emisii Diesel, azbest, benzen etc.

2.2. Surse de poluare ale aerului

Sursele de poluare ale aerului: surse naturale i surse artificiale.

a. Sursele naturale sunt:

Solul datorit factorilor fizici (temperatur), mecanici (ploi, cureni de aer, impact meteorii, cutremure), biologici, solul rspndete n aer ageni poluani:

particule solide (anorganice, organice);

gaze: CO2, H2S, NH3;

substane odorante complexe.

Plantele i animalele polueaz mediul cu polen, spori de mucegaiuri/ levuri, pr, pene, fulgi.

Erupiile vulcanice emit gaze (CO, CO2, H2, H2S, NH3), vapori de ap, materiale solide de diferite dimensiuni, care pot ajunge pn n stratosfer (3050km).

Praful cosmic - dezintegrarea meteoriilor n atmosfer (circa 1000 t/an ajung pe Pmnt).

Incendiile ( dioxid de carbon i fum (distrug ecosistemele).

b. Sursele artificiale - activiti ale omului din care rezult produse solide, lichide i gazoase, care pot ajunge n atmosfer. Aceste surse sunt fixe i mobile.

Surse fixe - produc o poluare limitat (n apropierea sursei):

procese industriale: chimice, siderurgice, metalurgice, materiale de construcieetc.;

procese de combustie - producere de energie electric/ termic, nclzire locuine; cantitatea i tipul poluanilor depinde de calitatea combustibilului i felul arderii;

servicii - staii de benzin, instalaii de vopsit, curtorii chimice (n uscat)etc.

Surse mobile - mijloace de transport rutier, feroviar, naval i aerian. Autovehiculele, datorit gazelor de eapament i combustibilului folosit, polueaz cu oxid de carbon, oxizi de azot, plumb, aldehide, etilen, hidrocarburi aromatice, dioxid de carbon, pulberi.

2.3. Dispersia poluanilor n atmosfer

Acest fenomen este influenat de urmtoarele:

factori meteorologici: vnt, turbulena aerului, umiditate, temperatur;

modul de evacuare n atmosfer a poluanilor.

Vntul - factor important pentru dispersarea agenilor poluani n atmosfer. Gradul de rspndire al poluanilor este direct proporional cu viteza vntului:

deplasarea maselor de aer cu vitez mic: acest fapt conduce la acumularea poluanilor (crete concentraia de poluant);

creterea vitezei vntului: se mrete volumul de aer n care se disperseaz poluantul (scade concentraia, de dorit sub valoarea limit admisibil).

Vntul are un dublu rol:

pozitiv - crete gradul de dispersie al poluantului;

negativ - cru al poluanilor.

Turbulena aerului - fenomen generat de diferenele de temperatur i de frecarea straturilor de aer n micare.

favorizeaz dispersarea transversal a poluanilor fa de direcia vntului;

este strns legat de regimul vnturilor (ca direcie i vitez).

Turbulena aerului, dup modul de formare, poate fi:

mecanic - apare datorit frecrii maselor de aer de scoara terestr (depinde, n principal de rugozitatea terenului, relief, viteza vntului); predomin n nopile cu temperaturi moderate i fluctuaii ale vntului de ordinul secundelor;

termic sau convectiv - este generat de diferena de temperatur dintre suprafaa terenului i ptura de aer din imediata apropiere; predomin n zilele cu soare i vnt slab (fluctuaii ale vntului de ordinul minutelor).

Umiditatea aerului Creterea umiditii are efecte:

pozitive - mpiedifc difuzia poluanilor (se nregistreaz concentraii mici n aer);

negative - formeaz cea (vaporii de ap condenseaz pe particulele din aer), fenomen care determin concentrarea poluanilor.

Poluare indus de creterea umiditii aerului, este diminuat (pn la anulare) de precipitaii (ploaia - ndeprteaz gazele; zpada - cur atmosfera de pulberi).

Temperatura atmosferei depinde de: anotimp, altitudine, relief, latitudine geografic. Variaiile de temperatur favorizeaz dispersia poluanilor, datorit deplasrii maselor de aer.

Evacuarea n atmosfer a poluanilor industriali se face prin intermediul courilor industriale (elemente de construcie care asigur creterea nivelului de dispersie al poluanilor). Proiectarea i amplasarea courilor se face dup anumite reguli:

nlimea coului (Hc): > 2,5 nlime cldiri/ forme de relief din apropiere (se evit turbulena la partea superioar a coului);

viteza de ieire a gazelor din co: >20 m/s (jetul de gaze scap din zona de turbulen a coului);

concentraia maxim la sol a gazelor evacuate apare la o distan de 5-10 Hc;

gazele evacuate prin couri cu diametrul < 2 m i Hc