Influenţa poluării aerului atmosferic asupra acidităţii factorilor de mediu

I. Atmosfera – componenta esentiala a mediului inconjurator

Aerul este mediul necesar dezvoltarii numeroaselor organisme vii, care-si gasesc

energia necesara metabolismului bazat pe oxigen. Totusi, unele vietuitoare pot obtine altfel

energia lor, si sa traiasca intr-un mediu anaerob (fara oxigen).

Compozitia aerului poate fi modificata sun actiunea fenomenelor naturale datorita

activitatii umane. Aceasta modificare este susceptibila de a avea repercursiuni asupra vietii

organismelor aerobe si asupra sanatatii umane.

Trebuie mentionat ca, poluarea atmosferica se poate intinde pe distante foarte mari,

contaminand mai multe medii, deoarece miscarile atmosferice nu sunt orientate dupa o axa

unidirectionala, ci in toate campurile spatiului.

1. Importanta aerului in structurarea mediului

Aerul s-a conturat ca masa atmosferica printr-un proces de segregare din nebuloasa

primara si prin degazeificarea mantalei, cruste si rocilor. La imbogatirea atmosferei au

contribuit procesele si activitatea organismelor.

Transformarile in timp in invelisul geografic s-au reflectat in evolutia atmosferei cu

trecere de la atmosfera initiala fizica la atmobiosfera, si in final, la atmosfera geografica

actuala.

Componenta atmosferica participa la alcatuirea mediului inconjurator prin masa,

compozitie, proprietati fizico-chimice, dinamica si mod de manifestare si organizare: vreme si

clima.

Circulatia atmosferica are un rol majos de interferenta cu celelalte geosfere, si de a

contribui la echilibrul geoplanetar. Regulatorul- atmosfera- contribuie la distributia luminii,

caldurii, umiditatii, presiunii, si in corelatie cu ceilalti factori, asigura constituirea unitatilor

climatice: zone, regiuni, arii, locuri si diferentierea pe macroclima, microclima si topoclima.

Atmosfera, prin toate calitatile sale, reprezinta un mediu specific al Terrei, in care

traiesc diverse organisme, si isi desfasoara activitatea o parte din activitatea omului. Fara aer

nu exista viata, si nici dezvoltare environmentala.

2. Compozitia aerului

Este relativ simpla: un amestec de gaze ( permanente, variabile in timp si spatiu),

particule in suspensie (lichide solide), si apa (vapori, nori incarcati electric).

Compozitia gazoaza a aerului in troposfera este deosebit de omogena, (de unde si

termenul de homosfera), si cuprinde: azot (78,084%), argon (0,934%), dioxid de carbon

(0,0033%) si alte gaze cu participare foarte redusa (neon, heliu, kripton, hidrogen si oxid

de azot).

In atmosfera se gasesc circa 1015tone oxigen, fiind un element foarte activ care are un

rol foarte important: in prezenta lui are loc respiratia, oxidarea, arderea etc, aproape tot

oxigenul din atmosfera fiind rezultatul descompunerii apei in procesul de fotosinteza in urma

activitatii plantelor verzi.

Azotul, aflat in cantitate de 4·1015tone, serveste drept mediu neutru si „diluant” al

oxigenului.

Dioxidul de carbon este mult mai variabil, si provine din emanatiile vulcanice, din

izvoarele minerale, din sol datorita respiratiei organismelor, de la unele intreprinderi ale

industriei chimice, de aceea deasupra oraselor nivelul de CO2 poate creste cu pana la 0,04%.

Acest gaz are un rol deosebil, deoarece el serveste ca material de baza pentru

producerea substantelor organice de catre plante (cele cu clorofila). CO2 are un mare rol in

actiunea termoregulatoare a suprafetei pamantului. Cresterea concentratiei de CO2 ( de la

0,0368% in prezent la 0,4% in mileniul urmator) ca urmare a activitatilor umane

(termoenergetice, de circulatie) va avea drept efect incalzirea generala a climatului (0,3-0,70C

in ultimele decenii), insotita de modificari in sistemele geografice (desertificare, salinizare,

topirea ghetarilor etc.).

Ozonul din atmosfera (circa 3 miliarde de tone) are rolul de filtru pentru radiatia

solara. Afectarea acestui component datorita activitatilor antropice generatoare de

clorofluorocarburi (C.F.C.), hidrofluorocarburi (H.C.F.). metan, va avea drept consecinta

schimbari climatice nedorite, in special accentuarea procesului de incalzire.

Aerosolii sunt particule lichide si solide aflate in stare de suspensie in aer, cu

proveniente diferite (fum, cenusa vulcanica, praf, polen, bacterii, cristale de saruri), care

modifica propagarea radiatiei solare, slabesc vizibilitatea, si constituie nuclee de condensare,

contribuind la poluarea aerului.

II. Poluanti si poluare

Pentru a-si asigura conditiile de trai, omul utilizeaza permanent resursele naturale ale

mediului inconjurator: animale, plante, resurse ale solului si subsolului (minereuri, carbune,

petrol, sare), gaze, apa, etc. In urma utilizarii si procesarii resurselor primare rezulta si

produse secundare neutralizabile cum sunt: gaze, praf, produse lichide, produse solide care

sunt evactuate in mod permanent in natura. O parte din aceste produse evacuate reusesc sa se

reintegreze in ciclurile naturale ale mediului, pentru refacerea unor elemente, iar altele se

acumuleaza, provocand dezechilibre ecologice, adica polueaza.

Unele activiati antropice au provocat adevarate modificari topografice si climatice, cu

repercusiuni asupra mediului, dintre care unele cu efect pozitiv (impaduriri, indiguiri, asanari,

schimburi ale cursurilor si acumularilor de apa), insa altele au un efect negativ, cum ar fi

defrisarile, urmate de eroziunea solului, s.a.m.d.

Cauzele aparitiei poluarii pot fi grupate astfel:

Utilizarea haotica si necontrolata a rezervelor naturale

Acumulari de substante neutilizabile

Aparitia unor substante noi la care ritmul de consum sau descompunere de catre

organisme este inferior ritmului de aparitie

Cresterea demografica vertiginoasa

Dezvoltarea intensa a activitatilor economice: industrie, agricultura, transport

Aparitia centrelor urbane suprapopulate.

Emisia maxima a unui poluant este data de cantitatea de poluant degajata in mediu, la

care nu se produc modificari importante. Se exprima prin nivelul (pragul) unui poluant, care

este dat de concentratia maxima admisa, pentru care se impun masuri ca: inchiderea sau

eliminarea surselor de poluare, retinerea, distrugerea poluantilor, etc. Nivelele maxime sunt

stabilite in norme de produs, sau standarde nationale si internationale (ISO).

1. Surse de poluare

Pot fi clasificate in doua mari categorii, si anume:

Naturale :

Solul: din sol se imprastie in apa si aer urmatoarele impuritati:

- particule solide rezultate din eroziune (praf, nisip, etc)

- particule organice-provenite din descompunerea sau datorita

animalelor si vegetatiei

- gaze : CO2, H2S, NH3

- substante ordonate complexe

Plantele – polueaza mediul cu polen, spori, mucegai, produse de descompunere a

plantelor moarte, etc

Vulcanii emit:

- gaze: CO, CO2, H2

- vapori de apa contaminati cu substante nocive

- materiale solide (praf, lava)

Cutremurele: distrug solul si polueaza aerul cu particule solide si gaze.

Praful cosmic: poate atinge 1000 t/an, avand un caracter radioactiv. Meteoritii

determina formarea craterelor si dezechilibre in zonele in care cad (10-20 tone zilnic).

Incendiile („artificiale”-provocate de om, „naturale”-provocate de temperaturi foarte

ridicate) produc prin ardere cantitati mari de CO2 si fum, punand in pericol viata

oamenilor si a animalelor, distrug paduri, si bunuri materiale.

Astfel, se poate aprecia ca efectele poluarii naturale sunt totusi mult mai reduse decat

efectele poluarii provocate de om.

Antropice

Poluarea antropica provine din diverse activitati umane, desfasurate in industrie, agricultura,

transporturi si activitati menajere.

Poluarea in industrie: afecteaza toate mediile: apa, aer, sol. Cantitatile de poluanti

emise in aer sun de zeci de milioane de tone. Principalele emisii poluante in industrie sunt:

pulberile metalice si nemetalice, praful, dioxidul de sulf (SO2), monoxidul de carbon (CO),

dioxidul de carbon (CO2), oxidul de azot (NO), dioxidul de azot (NO2), protoxidul de azot

(N2O), gazul metan (CH4), hidrocarburile (CmHn), si eliminarile de substante chimice

organice.

- Industria extractiva polueaza mediul prin eliminarea prafului cu

continut de silicati, carbuni, etc. din subteran, ori din haldele de steril de la suprafata. Acestea

constituie un pericol si prin acumularea lor la suprafata terenurilor agricole, locuintelor, prin

infiltrarea in sol prin intermediul precipitatiilor. Apele poluate deversate in cele naturale

produc cresterea continutului de metale grele, praf de carbune, silicati, diferite substante

chimice anorganice si organice.

Extractia si prelucrarea titeiului afecteaza mediul prin hidrocarburile gazoase si lichide

diverse, „pierdute” in spatiu in timpul extractiei, procesarii, transportului si depozitarii

produselor petroliere.

Exploziile accidentale ale produselor petroliere sau instalatiilor petroliere reprezinta

importante surse de poluare.

- Industria energetica reprezinta o sursa de poluare termica,

fonica, electromagnetica si chimica.

Hidrocentralele modifica peisajul, varietatea si numarul de specii, calitatea apei

(concentratia sarurilor).

Centralele nuclearo-electrice, polueaza mediul prin emisiile radioactive sub forma de

gaze, lichide (apa de racire), pulberi radioactive.

Deseurile gazoase radioactive contin substante din aerul evacuat din incinta

reactorului.

Deseurile lichide radioactive contin apa din circuitul de racire si ape reziduale

contaminate.

Deseurile solide radioactive provin din instalatiile existente (reactor, pompe,

rezervoare, schimbatoare de caldura, conducte), si din reziduurile procesului de fisiune

nucleara, imbracamintea de protectie, hartia, etc.

- Industria siderurgica si metalurgica elimina praf, pulberi

metalice, oxizi metalici si nemetalici (dioxid de sulf (SiO2), calcar, carbune).

Uzinele cocsochimice elimina compusi toxici de luor, arsen, hidrocarburi, fenoli, gaze

cu dioxid de sulf (SO2), monoxid de carbon (CO), hidrogen sulfurat (H2S).

- Metalurgia neferoasa elimina produsi toxici ca de exemplu:

As, Cd, Cr, Pb, Hg, Ni, V, Mn, Ba, F, SO2 etc.

- Industria chimica emite o serie de substante toxice pentru

oameni si mediu. Se elimina in atmosfera, apa si in sol compusi cu sulf ca: SO2, SO3

(industria acidului sulfuric), mercaptani din rafinarii si petrochimie, hidrogen sulfurat (H2S),

sulfura de carbon. Industria acidului azotic elimina compusi de azot (oxizi si amoniac).

Industria produselor cloro-sodice elimina clor, acid clorhidric, clorura de calciu etc.

Din diverse procese de sinteza se elimina compusi de fluor, clor, pesticide, negru de

fum etc.

In procesele petrochimice se pot elimina: fenoli, cetone, hidrocarburi.

- Industria materialelor de constructii polueaza mediul in

special prin cantitati mari de pulberi de praf. Acestea contin nisip, oxizi de calciu, magneziu,

azbest.

- Industria celulozei si a hartiei elimina in mediu hidrogen

sulfurat, mercaptani, produsi volatili, dioxone (deosebit de toxice), ape reziduale, fibre

celulozice.

- Industria alimentara polueaza aerul, apa si solul cu resturi

vegetale si animale, rezultate prin procesele tehnologice cu detergenti de la spalari, materiale

si produse reziduale. Freonii utilizati ca agenti frigorifici, eliminati in atmosfera, contribuie la

distrugerea stratului de ozon.

- Transporturile auto, navale, feroviare si aeriene emit o serie

de poluanti reziduali, in special din procesele de combustie, respectiv din arderea

combustibililor (benzina, motorina etc), respectiv monoxid de carbon (CO), oxizi de azot

(NOx), hidrocarburi nearse, dioxid de sulf (SO2), aldehide, oxizi de plumb, fum, dioxid de

carbon (CO2) etc.

- Agricultura afecteaza mediul prin:

- lucrarile de imbunatatiri funciare (irigatii, indiguiri,

orezarii, desecari)

- aplicarea unor substante tehnologice (pesticide-

erbicide, insecticide, fungicide-, si fertilizanti) in exces.

- sectorul zootehnic, prin dejectiile animale, soda,

detergenti, etc

- industrializarea produselor agricole.

- Activitatile menajere reprezinta surse de poluare fizica,

chimica, biologica, fonica, estetica, in urma proceselor de ardere a combustibililor, a

fumatului, a incinerarii deseuriloe urbane, a deversarilor apelor uzate, arderii biomasei.

La incinerarea deseurilor urbane si industriale se elimina compusi chimici foarte toxici

ca de exemplu: clor-fenoli (diclorodioxina, clorodibenzofurani etc.), acid clorhidric.

Fumul de tigara este o alta sursa de poluare care nu poate fi neglijata, deoarece din

fumul de tigara rezulta gudroane, metale grele toxice pentru om: Pb, Cd, Hg, si alte substante.

Sursele antropice de poluare sunt complexe si contribuie cu cea mai mare pondere

asupra formelor poluante ale mediului inconjurator.

2. Clasificarea poluantilor

In functie de starea de agregare fizica, poluantii pot fi grupati astfel:

Poluanti solizi: bulgari (pamant), granule (nisip), pulberi (metale), praf;

Poluanti lichizi: hidrocarburi, uleiuri, solventi organici (vapori, ceata), solutii de saruri

(cianuri), de acizi (ape acide), baze.

Poluanti gazosi dioxid de carbon, sulfuri, oxizi de sulf, oxizi de azot, hidrocarburi.

Poluanti sonori

Poluanti radioactivi

In functie de natura chimica:

Poluanti organici

Poluanti anorganici

Poluanti de natura biologica (bacterii, virusi, paraziti)

In starea lor naturala, fluidele (de exemplu apa), contin numeroase substante poluante

care pot fi solubile sau insolubile:

Substante solubile:

- unii compusi organici: solventi organici

- compusi anorganici: carbonati, bicarbonati, cloruri, azotati, azotiti,

sulfati, etc.

Acesti poluanti sunt dizolvati in fluide in diverse proportii, si nu sunt vizibili cu ochiul

lober. Din acest motiv fluidele care contin astfel de substante (in cantitati mici) sunt in

general limpezi.

Substante insolubile:

- nisip, pamant, rugina

- precipitatele cristaline sau coloidale ale sarurilor insolubile

- reziduuri organice etc., care se afla in fluide sun stare de suspensii,

sau sub forma de particule de diferite marimi, conferind fluidului un aspect mai mult sau

mai putin opalescent (tulbure).

Particulele insolubile se pot clasifica in functie de dimensiunile lor astfel:

- particule sedimentabile: au dimensiuni si densitati care asigura separarea lor

prin sedimentare in timp relativ scurt

- particule in suspensie care poseda dimensiuni reduse, si au o densitate

apropiata de a apei, de aceea nu sedimenteaza natural decat in perioade mari de timp

- particule dispersate (coloidale): sunt particule foarte mici care nu

sedimenteaza nici dupa perioada mari de timp.

3. Generarea poluantilor imisi in mediul atmosferic

Avand in vedere numarul si cantitatea poluantilor imisi in aerul inconjurator,

atmosfera poluanta devine in ultimii ani un factor de mediu cu impactul de mediu cel mai

important asupra calitatii mediului si a vietii.

Conferinta de la Geneva din 1979 a definit poluarea atmosferei ca fiind „eliberarea in

aer, de catre oameni, mijlocit sau nemijlocit, de substante sau energie cu efecte nocive,

precum si periclitarea sanatatii, daune comorilor vii si ecosistemelor sau altor bunuri, precum

si o limitare a binefacerilor mediului sau a altor drepturi de folosire de drept a mediului.

3.1 Caracterizarea atmosferei ca suprot de interactiune cu poluantii tehnologici

a.) Enumerarea poluantilor

Agentii poluanti majori ai atmosferei sunt: gazele, pulberile solide, vaporii de apa, care la

dimensiuni de picaturi impreuna cu pulberile pot genera aerosoli si incalzirea (masurata prin

temperatura) care pot determina poluarea termica.

b.) Surse de poluare

- Poluarea naturala a aerului se produce in urma eruptiilor vulcanice (sunt mai

mult de 500 de vulcani pe pamant), dar si in urma furtunilor de praf, mai ales in zonele de

stepa

- Cel mai mare pericol de poluare antropica a atmosferei este astazi reprezentat

de folosirea pe scara larga a capitalului natural pentru necesitatile energetice, metalurgice si

ale industriei chimice

- Datele cercetarilor aerocosmice demonstreaza ca, la directii stabile ale

vanturilor (maxiapana) unica se atenueaza particularitatile surselor individuale artificiale

- Desi in proportii globale admisia in atmosfera a multor substante provenind

de la surse antropogene este mai mica decat cea de la surse naturale, sursele antropogene

exercita o influenta mai mare asupra aerului atmosferic al oraselor si al teritoriilor invecinate

cu ele

- In afara de O2, N2 si gaze inerte, troposfera mai contine:

- CO2 :320 ppm (0,03%)

- CO: 0,5-50 ppm (pe magistralele urbane)

- CH4: 1-2 ppm

- NO: 0,01-0,2 ppm (din reactii fotochimice)

- O3: 0,01-0,5 % ppm (din transporturi aeriene)

- SO2: 0,01-2 ppm (in atmosfera urbana poluata).

- In atmosfera mai ajung o multime de substante organice, precum si substante

ce contin azot si sulf, de provenienta naturala sau antropogena.

c.) Caracteristici ale atmosferei necesare in analizele ecologice

- Atmosfera este cea mai nobila parte a biosferei, de aceea actiunile negative

ale multiplelor surse de poluare se insumeaza, capatand deseori un caracter global

- Atmosfera este invelisul gazos al Pamantului cu o masa de 5,15 · 1013t

- Limita superioara, unde are loc dispersarea gazelor in spatiul interplanerar, se

afla la o inaltime de aproximativ 1000 km deasupra nivelului marii

- In stratul cu o grosime de 5,5 km de deasupra Pamantului este concentrata

jumatate din masa atmosferei

- In stratul cu grosimea de 40 km se concentreaza aproximativ 99% din masa

atmosferei

- Pe masura ce inaltimea creste, presiunea scade accentuat si la o altitudine de

50km este de numai 1mmHg

- Troposfera este caracterizata de un gradient termic vertical mediu egal cu

60C/km

- In stratosfera temperatura ramane aproape constanta pana la inaltimea de 25

km, apoi creste treptat pana la 265-270 K la limita de jos a stratosferei

- Mezosfera este caracterizata de o noua scadere a temperaturii de la 190K

pana la 130K la o inaltime de 80 km

- In termosfera temperatura creste uniform odata cu inaltimea pana la 1000-

1500K

- Atmosfera pamantului este alcatuita din azot si oxigen (99%) cu un mic

continut de gaze inerte, in special argon (0,93%) si CO2 (0,03%), continutul altor gaze fiind

foarte mic

- Regiunea situata mai jos de 90km este caracterizata de o agitatie intensa si

are o componenta gazoasa destul de constanta

- La inaltimi pana la 90 km masa moleculara a atmosferei este de 28,96 iar la

inaltimi mai mari de 90 km ea scade brusc

- La inaltimea de 500 – 1000 km componentul principal al atmosferei ramane

heliul

- In atmosfera sunt putini vapori de apa (circa 2·10-6%); aerul din stratosfera se

incalzeste in urma absorbtiei de catre ozon a radiatiei ultraviolete a soarelui

- In mezosfera concentratiile ozonului si vaporilor de apa sunt foarte mici,

motiv pentru care temperatura este mai joasa decat in troposfera si stratosfera

- Cresterea temperaturii in termosfera este legata de absorbtia razelor UV

solare de catre moleculele si atomii oxigenului si azotului

- Partea principala a energiei trece prin straturile superioare ale atmosferei si

este absorbita partial in troposfera de catre vaporii de apa, oxidul de carbon, oxigen, aerosoli

si particule de praf

- Cea mai mare parte a energiei trece prin straturile superioara ale atmosferei si

este absorbita de suprafata terestra

- Energia absorbita de suprafata terestre se intoarce in atmosfera sub forma de

radiatii infrarosii cu lungimi de unda cuprinse intre 16,7-7,6 µm, cu un maxim larg de 12 µm,

sau este folosita la evaporarea apei si la formarea curentilor turbulenti de aer

- O mica parte din energia termica emisa de suprafata terestra trece prin

atmosfera si se reflecta in cosmos

- Cea mai mare parte din ea este absorbita de moleculele de apa si de dioxid de

carbon, ce determina incalzirea suplimentara a aerului

- Energia absorbita de atmosfera este dirijata din nou spre suprafata terestra

- In afara de curentii de aer majori, in straturile inferioare ale atmosferei apar o

multime de circulatii locale, legate de particularitatile incalzirii atmosferice in diferite zone

- Datorita curentilor de aer, in atmosfera are loc amestecarea compusilor

chimici degajati de diferite surse de pe suprafata pamantului

- Raspandirea maselor de aer si a impuritatilor poate fi influentata de

producerea inversiunilor termice care implica miscarea pe verticala a aerului

- Inversii termice cu grosimi de cateva sute de metri se pot produce in noptile

fara vant prin racirea puternica a suprafetei terestre si a aerului invecinat.

4. Particularitatile poluarii aerului

Atmosfera este invelisul gazos al Pamantului, si se imparte pe inaltime in mai multe

nivele, si anume: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera, cele mai

importante din punctul de vedere al poluarii mediului inconjurator fiind doar troposfera si

stratosfera.

Aceste doua straturi atmosferice se diferentiaza intre ele prin profilul termic vertical, si

anume, in timp ce in troposfera temperatura scade cu inaltimea, in stratosfera este izotermie.

Separarea intre ele se face printr-un strat intermediar – tropopauza- a carui inaltime depinde

de latitudinea locului si de anotimp, fiind de aproximativ 16 km la ecuador, si de 8 km la poli,

iar temperatura este de -850C la ecuador si de -500C la poli.

4.1 Dinamica maselor de aer din atmosfera

Masele de aer din stratosfera au o dinamica proprie, a carei cunoastere este foarte importanta

pentru a afla modul de raspandire a agentilor poluanti la acel nivel. Practic s-a stabilit

existenta curentilor stratosferici – asa numitii curenti fulger- cu viteze de pana la 500km/h,

care se deplaseaza de la vest la est.

Perioada de retentie a aerosolilor in stratosfera este mai mare ca in troposfera, prin

urmare o explozie nucleara poate alimenta mult timp caderile radioactive pe sol.

Cel mai bine studiata este troposfera, datorita gradientului de temperatura, nori si vant.

In troposfera temperatura si presiunea scad cu inaltimea, iar valoarea particulara a

gradietului se poate exprima prin formula: (de cautat pe net) care determina gradientul de

autoconvectie, in functie de care se pot determina doua situatii de scadere a temperaturii:

- temperatura scade mai repede cu inaltimea decat valoarea

gradientului; straturile de aer superioara fiind mai dense, se pot deplasa pe verticala sper cele

inferioara, aparand o instabilitate pe verticala. In aceasta situatie, daca sursa de poluare este in

straturile inferioara ale atmosferei, agentii poluanti se vor raspandi mai repede in atmosfera,

reducandu-se in timp scurs concentratiile locale din apropierea sursei

- temperatura scade mai putin cu inaltimea decat valoarea gradientului

de autoconvectie, astfel aparand o stabilitate pe verticala, iar impreastierea agentilor poluanti

va fi incetinita. Un caz particular este atunci cand temperatura creste cu inaltimea in loc sa

scada – inversiune -, si cand straturile de aer devin foarte stabile fata de perturbarile verticale,

ceea ce face posibila acumularea si concentrarea agentilor poluanti in apropierea sursei

terestre, in stratul inferior al atmosferei.

Gradientul de temperatura poate varia la diferite inaltimi in atmosfera, pentru acelasi

loc geografic, aceasta variatie reprezentand profilul termic al atmosferei.

Tinand cont de multimea situatiilor privind stabilitatea atmosferica pe verticala, care

practic pot aparea, s-a incercat o simplificare privind gruparea lor in cateva categorii. Pasquill

(1962) a propus gruparea lor in sase categorii pe baza carora se fac calculele privind

dispersarea agentilor poluanti, si anume:

- A - extrem de stabila

- B – instabila

- C – usor instabila

- D – indiferenta

- E – usor stabila

- F – stabila.

Se observa ca pericolul de concentrare al agentului poluant in apropierea sursei de

generare se mareste de la categoria A la F, cel din urma fiind cel mai periculos.

In afara de deplasarile pe verticala, aerul poate avea si deplasari pe orizontala-

vanturile- care contribuie si ele la dispersarea agentilor poluanti.

Cu cat viteza este mai mare, cu atat volumul de aer in care se disperseaza agentul

poluant este mai mare, iar concentratia poluantului se micsoreaza; asadar, vantul contribuie la

decontaminarea atmosferica.

4.2 Raspandirea agentilor poluanti in atmosfera

Agentii poluanti emanati in atmosfera difuzeaza, astfel incat, datorita acestei capacitati

diferite de difuzie si a greutatilor moleculare variate, agentii poluanti din atmosfera au o

tendinta de segregare, care poate fi accentuala de absorbtia sau adsorbtia unor din ei pe

aerosolii din atmosfera. Aerosolii din atmosfera se datoresc mai multor cauze:

- poluarea industriala

- pulverizarea naturala a argilelor din sol, si antrenarea lor de vant

- condensarea umiditatii atmosferice

- evaporarea picaturilor de apa sarata din mare, care lasa un reziduu

microscopic, solid.

Cel mai repede vor sedimenta particulele cu dimensiuni mai mari, in timp ce

particulele fine, cu dimensiuni coloidale, vor persista mai mult in troposfera si mai ales in

stratosfera.

Poluarea atmosferica depinde si de caracteristicile sursei: punctuala, liniara sau de

suprafara, precum si de modul in care se face emisia poluantilor: instantaneu si continuu; in

functie de acestea, sursele de poluare pot fi:

- surse punctuale instantanee – cand datorita unei defectiuni sau manevre

gresite a unei vane se emana in atmosfera o parte din incarcatura toxica dintr-un recipient

industrial

- surse liniare instantanee – cand sursa are mai multe puncte de evacuare

insirate de-a lungul unei linii de emanatie

- surse punctuale continue – cosurile de la fabrici, s.a.

Studiul surselor punctuale continue are o mare importanta practica, intruct toate

cosurile de fum si de ventilatie industriale reprezinta acest tip de surse; daca in timpul emisiei

bate si vantul, gazele evacuate iau forma arhicunoscuta a panasului sau a egretei (de cautat

schema), concentratia emisiei fiind maxima in axul egretei; din punctul de vedere al poluarii

este mai importanta concentratia la sol, unde poluantii vin in contact cu zonele de activitate

umana. Bosanquet si Pearson (1936) au stabilit ca aceasta concentratie la sol este

proportionala cu sursa de emisie, si invers proportionala cu patratul inaltimii efective a

cosului, inaltime care este formata din inaltimea sa structurala, la care se adauga inaltimea

pana unde ajunge jetul de gaze emis.

In proiectarea cosurilor este importanta cunoasterea diferentei dintre inaltimea efectiva

a cosului si inaltimea sa structurala, Brink si Croker (vezi tabelul de mai jos) urmatoarele

recomandari empirice:

- cosul trebuie sa fie de doua ori si jumatate mai inalt decat cladirile din jur sau

decat formele de relief din apropiere, astfel ca ele sa nu introduca o turbulenta apreciabila la

cos

- vitezele de iesire a gazelor la cos sa fie mai mari de 20m/s, astfel ca jetul de

gaz sa scape de zona proprie de turbulenta a cosului. Vitezele optime de iesire a gazelor sunt

de 30-33m/s. Trebuie mentionat ca pentru fiecare viteza de iesire a gazelor pe cos exista o

viteza critica a vantului, pentru care vantul „rupe” coloana de gaz, imediat la iesirea din cos si

atunci concentratiile la sol si distantele calculate nu dau rezultate verificabile.

- gazele care ies din cosuri cu diametre sub 2 metri si inaltimi mai mici de 60

metri vor izbi pamantul, o parte tin timp, mai aproape de distanta maximului calculat, iar

atunci concentratiile la sol pot sa devina excesive, adica in aceste conditii proiectarea cosului

nu este sigura

- concentratia maxima la sol a gazelor emise din cosuri, supuse difuziei

atmosferice, apare la o distanta egala cu aproximativ 5-10 inaltimi ale cosului

- cand gazele emise pe cos sunt supuse numai difuziei atmosferice si turbulenta

cauzata de cladirile inconjuratoare nu este importanta, se pot atinge concentratii la sol de

ordinul 0,001-1% din concentratia gazului la iesirea din cos, daca cosul este bine proiectat

- concentratiile la sol pot fi reduse prin ridicarea inaltimii cosului (variatie

invers proportionala cu inaltimea la patrat).

Tabel 1. Stationarea unor agenti poluanti in troposfera (Brink si Croker)

Agentul poluant Durata de stationare

Bioxid de sulf, SO2 1-6 zile

Oxizi de azot, NOx 1-3 zile

Oxidul de carbon, CO 3-7 zile

Hidrocarburi 1-2 zile

Praf 3-7 zile

Din cele mentionate rezulta ca atmosfera are o anumita capacitate de autoepurare

datorita dinamicii tuturor substantelor pe care le contine, avand astfel loc o reciclare periodica

a acestora.

Astfel, desi umiditatea atmosferica este permanenta, moleculele de apa circula mereu

din umiditarea atmosferica, in picaturile de ploaie, apa raurilor, apa marilor si oceanelor, si

din nou in atmosfera, prin evaporare. Este important din punct de vedere ecologic ca in

aceasta miscare se introduce si un ciclu biochimic, prin radioliza apei in plante prin

fotosinteza, si apoi reconstituirea apei prin respiratie. In mod similar au lor cicluri

caracteristice penrtu oxigen, azot si bioxid de carbon; in toate aceste cicluri ale unor substante

anorganice intervin microorganismele.

Trebuie mentionat faptul ca pentru reciclarea bioxidului de carbon, adica revenirea

moleculelor de bioxid de carbon in ciclul biologic, este necesara o durata de aproximativ 300

de ani, pentru oxigen 2000 de ani, iar pentru apa aproximativ 2milioane de ani.

4.3 Poluarea termica a atmosferei

Emisia de gaze in atmosfera este insotita de obicei de caldura, astfel ca cea mai mare

parte din energia obtinuta artificial de om in cuptoare industriale, centrale de forta, motoare cu

ardere interna etc, ajunge in final in atmosfera, contribuind la poluarea termina a acesteia.

Utilizarea pe scara tot mai larga a turnurilor de racire de la termocentral, in locul racirii

directe cu apa, contribuie suplimentar la marirea fluxului caloric spre atmosfera.

Pentru a observa care este marimea diferitelor feluri de energie care intervin in diverse

evenimente atmosferice, Hanna si Swisher stabilesc urmatoarea clasificare:

Tabel 2. Tipuri de energie degajata in atmosfera

Evenimentul Energia, ergi

Energia totala interna si cinetica a atmosferei 1031

Energia solara absorbita zilnic de atmosfera 1028

Energia cineitca a atmosferei la un vant mediu de 12m/s 1028

Caldura latenta de vaporizare eliberata de musonii din Asia de Sud 1028

Energia cinetica a unui ciclon 1026

Energia cinetica a unei furtuni 1021

Energia cinetica a unei tornade 1018

Se mentioneaza, pentru comparatie, ca energia totala generata de om este de peste

5x1024 ergi/zi, aceasta energie nefiind repartizata uniform pe suprafata terestra, fiind

concentrata in special in orase si centre industriale.

4.4 Activitatea chimica in atmosfera

In afara de actiunea sa mecanica ce duce la difuzia si raspandirea agentilor poluanti,

aerul mai are si o actiune chimica complexa asupra lor, la care contribuie:

- oxigenul liber, care are un caracter oxidant

- iradierea solara, care permite efectuarea reactiilor fotochimice

- umiditarea atmosferica, care faciliteaza desfasurarea reactiilor chimice prin

hidroliza

- regimul termic variabil al atmosferei, care permite accelerarea unor reactii

chimice in perioadele cu temperaturi ridicate

- contactul continuu al atmosferei cu suprafata apelor si a solului, unde se pot

produce interactiuni chimice suplimentare.

In urma acestei actiuni chimice a aerului, toxicitatea unor agenti poluanti se poate

mari. Astfel, in gazele de esapament ale motoarelor cu ardere interna exista unele combinatii

organice arse incomplet: cetone, aldehide etc, iar prin reactii fotochimice din acetona se pot

obtine doi radicali: acetil si metil care pot reactiona mai departe reultand bioxid de carbon,

metan, etan, etc, iar din aldehide, prin reactii fotochimice se obtine radicalul formil, care poate

reactiona in continuare, rezultand compusi mai toxici si mai iritanti decat aldehidele initiale.

In prezenta oxizilor de azot din gasele de esapament, aldehidele pot reactiona cu

acestia rezultand nitrati care sunt toxici.

Cu toate ca prin mijloacele de ardere catalitica moderne a gazelor de esapament

cantitatea de hidrocarburi nearse se reduce, are loc in schimb o crestere a cantitatii de aldehide

evacuate.

Un alt factor care poate influenta dinamica agentilor poluanti este umiditatea

atmosferica, a carui actiune este manifestata fie prin adsorbtia ei la suprafata unor compusi

aflati in atmosfera sub forma de pulberi, fie prin reactii de hidroliza sau de aditie a apei.

Prin adsorbtia umiditatii atmosferica la particulele din pulberi, se mareste greutatea

acestora, si se grabeste precipitarea lor sub forma de ploi.

Prin reactii de aditie se obtine acid sulfuros din bioxid de sulf si apa, iar daca se

continua cu oxidarea acidului sulfuros se obtine acidul sulfuric, care este puternic oxidant

pentru piere si vegetatie. Tot asa, oxizii de azot pot fi transformati in acid azotos sau acid

azotic.

Aerul poate fi curatat de aceste gaze acide prin contactul direct cu apa, fie sub forma

de ploi, fie direct cu suprafata oceanului planetar, rezultand saruri: sulfati, azotati sau

carbonati. Bioxidul de carbon mai este inlaturat din atmosfera si de catre vegetatie prin

fotosinteza, astfel durata de mentinere a agentilor poluanti in atmosfera este limitata.

5. Poluantii atmosferici

5.1 Surse ale poluantilor atmosferici

Sursele de poluare a atmosferei pot avea origine naturala sau artificiala (produse de

activitati umane), si pot fi fixe (vulcani, cuptoare urbane, centre industriale) sau mobile

(automobile, avioane).

Tabel 3. Diferite surse de poluare a atmosferei

Categoria Sursa Procese determinate ale poluarii Agenti poluanti

Surse

naturale

Sol

Descompunerea de reziduuri animale si

vegetale

- particole organice de natura vegetala,

animala

- CO2, H2S, NH3, substante ordonate complexe

Transport particole de sol, de roci de catre

vant

- particole minerale de argila

- oxizi metalici din coroziune

Plante

Emisia si productia de particule

- granule de polen

- spori

- bacterii

- virusi

VulcaniEruptii

particule, gaze, vapori de apa, CO2, NH3, H2S

Uzine

termoenergeticeTransport, depozitare, preparare combustibil

-gudroane, pulberi de carbon, cenusa, fumuri,

impuritati solide, CO2, CO, NOx, H2S, acizi

organici, hidrocarburi aromatice policiclice

-combustie praf de minereu

Surse

artificiale

Combinate

siderurgice

- elaborarea fontei

- topirea metalelor

- cocsificare carbuni

pudre de fier

oxizi de Fe si alte metale si alemente, SO2,

CO2, fenoli, fumuri diverse

Uzine

metalurgice

neferoase

- prepararea

- concentrarea mineralelor de metale

neferoase

-prajirea

- fabricarea aliajelor

- topirea

- racirea

pulberi, oxizi de Pb, Zn, Cu, Bi, Sn, Cd, Hg,

gaze sulfuroase

Fabrici de

ciment

- transport

- depozitare de materii prime

- calcinare in cuptoare clincher

pulberi de materie prima, de ciment

Uzine chimice

anorganice

productie de acizi: HCl, H2SO4, HnO3,

Cl2, ingrasaminte, alcalii, celofibre

evacuare de gaze: SOx, NOx, H2SO4, fum,

cenusa, praf CS2

Uzine chimice

organice

- rafinare petrol, produse petroliere

(depozitare, transport)

- coloranti

-produse chimico-farmaceutice

- pesticide

- detergenti

- mase plastice

- negru de fum

-cauciuc

vapori, gaze, particule de hidrocarburi,

solventi (derivati clorurati), alcooli,

mercaptani, cianuri etc

Uzine de

celuloza si hartie

- transport

-calcinare

-producere de paste

- albire

pudre, SO2, Cl2, mercaptani, CS2, etc

Industria

alimentara

- transport

- depozitare

-prelucrare materii primeparticule, substante odorante

Incineratoare de

reziduuri,

crematorii de

cartier, orase,

blocuri

- transport

depozitare combustibilparticule, fum, substante odorante

Transporturi -evaporari cisterne CO, NOx, CO2, hidrocarburi, Pb, fum,

Vehicule auto- devaporari din carburatoare

-emisii din esapamentaldehide, hidrocarburi aromatice policiclice

Locomotive- arderi de combustibili inferiori

- combustie incompletafum, cenusa, SO2, H2S, CO, CO2, hidrocarburi

Nave combustie incompleta fum, cenusa, SO2, H2S, CO, CO2, hidrocarburi

Avioane combustia de benzina, petrol (kerosen) vapori de apa, hidrocarburi, NOx, aldehide etc.

5. 2 Clasificarea poluantilor atmosferici

Poluantii atmosferici pot fi clasificati in functie de:

a.) Origine:

- primari: sunt poluantii direct emisi in atmosfera, si se gasesc sub forma in

care au fost emisi (SOx, NOx, hidrocarburi etc)

- secundari: se formeaza in atmosfera in urma unor reactii fotochimice, sau

prin reactii chimice, precum cele de oxidare sau de hidroliza (ozon, PAN)

b.) Compozitia chimica: atat poluantii primari cat si cei secundari pot fi clasificati in functie

de compozitia lor chimica in:

- anorganici: CO, CO2, carbonati, SOx, NOx, O3, HF, HCl, H2SO4 etc.

- organici: elemente organogene, carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor, sulf,

reunite in clase de compusi precum: hidrocarburi, aldehide si cetone, acizi carboxilici,

alcooli, eteri, esteri, amine, compusi organici cu sulf etc.

c.) Starea de agregare:

- particule: particule solide fin divizate sau particule lichide, inclusiv fum,

smog (amestec de fum si ceata), cenusi zburatoare (funingine), particule lichide pulverizate

- componenti gazosi: sunt compusi chimici care se difuzeaza in intreg spatiul in

care sunt eliminati (SOx, NOx, Co, hidrocarburi usoare, compusi organici oxigenati).

5.3 Poluarea atmosferei cu particule

5.3.1. Aerosolii – sunt supensii in aer, particule solide sau lichide, de dimensiuni

microscopice, care se formeaza prin:

- condensarea nucleelor moleculare

- reactia compusilor gazosi (oxizi ai azotului, hidrocarburilor) in prezenta

anhidridei sulfuroase sau sub influenta razelor ultraviolete

- dispersia particulelor solide in aer, care vor actiona in directia micsorarii

vizibilitatii, dar acest efect depinde de nivelul umiditatii.

Exista aerosoli naturali si aerosoli creati de activitatea umana, putand fi formati

datorita unor surse fixe sau mobile.

Tipuri de aerosoli:

- solide:

- pulberi, particule de dimensiuni superioare (peste 1 µm), de origine

extraterestra (pe Pamant ajung in jur de 100tone/zi), de natura terestra (incendii de paduri,

vulcani, praf antrenat de vant, polen) si care provin din activitati umane, industriale

(siderurgie, metalurgie, topitorii, etc), sau domestice ( automobile, incinerarea deseurilor

menajere etc).

- fumurile, particule de dimensiuni inferioare (sub 1 µm), care absorb si

difuzeaza lumina producand tente si intensitati variabile, depinzand de natura lor si de

incidenta razelor solare.

- lichide

- ceturile, picaturi de lichide in suspensie in aer, cu diametre superioare peste

(10 µm)

- brumele, picaturi de lichide in suspensie in aer a caror diametru inferior (sub

10 µm)

5.3.2 Pulberile si fumurile negre – corespund particulelor solide in suspensie in aer,

si provin:

- in principal din combustii proaste, incomplete sau din unele procedee industriale

(fabrici de ciment, de ingrasaminte etc)

- in zone urbane datorita circulatiei autovehiculelor.

Daca sunt inhalate in concentratii ridicate, pot fi raspunzatoare pentru doua tipuri de

manifestari patologice: manifestari generate de fibroze si canceroase.

Concentratiile acestor tipuri de poluanti in mediu sunt relativ joase, dar poate exista un

efect de antrenarea prin absorbtia altor poluanti organici sau anorganici pe particulele in

suspensie.

Fumul negru provenit de la motoarele Diesel poate contine cantitati ridicate de

particule, deoarece aceste motoare necontrolate emit cam 30-70% mai multa materie sub

forma de particule in suspensie decat vehiculele dotate cu convertoare catalitice si care

folosesc drept carburant benzina fara plumb.

Particule cu continut ridicat de plumb apar in emisiile gazelor de esapament ale

autovechiculelor care folosesc benzina aditivata cu compusi organo-plumbici.

5.3.3 Plumbul

- Efecte

Desi pana in prezent nu s-a ajuns la un consens asupra concentratiei maxime

admisibile de plumb in sange, pe masura ce au fost disponibile informatii privind efectele

sale, s-a micsorat cantitatea de plumb considerata ca provoaca intoxicatia cu plumb. In

prezent, Organizatia Mondiala a Snatatii (OMS) sugereaza ca 20 µg/decilitru de sange ar fi

concentratia maxima acceptabila. Alte studii considera ca efectele vatamatoare ale expunerii

la plumb apar la concentratii cuprinse intre 10-15 µg/decilitru de sange. Nu este totusi necesar

sa fi fost expus la doze mari de plumb pentru a suferi intoxicatia cu plumb, deoarece

organismul tinde sa acumuleze plumb pe tot parcursul vietii, iar eliminarea are loc lent. De

aceea, chiar si explunerea la concentratii mici de plumb pe o perioada indelungata poate

provoca vatamari. Caile principale de expunere la plumb sunt inhalarea si ingestia, in urma

carora plumbul anorganic nu sufera transformari biologice, spre deosebire de plumbul organic

care patrunde in corp prin inhalare sau contact direct cu pielea si este apoi metabolizat de

catre ficat. Principala sursa a formei organice o constituie aditivii cu tetra-alchil-plumb din

benzine. Indiferent de modul de expunere, consecintele biologice sunt: perturbarea

functionarii anormale a celulei si a altor procese fiziologice, iar cele mai afectate sunt sistemul

nervos central si periferic, celulele sangvine si metabolismul vitaminei D si a calciului.

6. Alte efecte ale poluantilor atmosferici asupra mediului

6.1 Dioxidul de carbon si efectul de sera

Cresterea in atmosfera a cantitatilor de CO2, N2O, CH4, O3 si a clorofluorocarbonatilor

(CFC) a condus la incalzirea planetei. Aceste gaze absorb radiatia infrarosie a pamantului

actionand de fapt ca un strat izolant, care impiedica scurgerea caldurii din atmosfera

pamantului, provocand un „efect de sera”.

Cam 50% din incalzirea globala este atribuita dioxidului de carbon, CFC contribuid cu

circa 20%, metanul cu circa 14%, iar ozonul de la nivelul solului cu aproximatic 8%, iar oxizii

de azot (oxidul azotos) participa la restul de 6%. CFC, CH4, O3 si NO2 absorb radiatia

infrarosie mai eficient decat CO2, si capacitatea lor insumata de a capta caldura o poate egala

pe cea a CO2.

Acum un secol concentratia de CO2 din atmosfera era sub 300.000 ppb (300 ppm),

concentratia actuala fiind de 354.000 ppb (354 ppm), si este asteptat sa se dubleze pana la

inceputul XXII. Dat fiind ritmul actual de crestere a nivelului concentratiei (0,4% pe an), CO 2

ar putea avea un impact negativ semnificativ asupra climei planetare. Aceste efecte pot consta

in deplasari ale zonelor climatice, schimbari in profilul ploilor, conditii de vreme mai extreme

si o crestere a nivelului marilor.

Tabel 4. Gaze cu efect de seră

Tabel 5. Surse de producere a gazelor cu efect de sera

Daca incalzirea globara creste, calotele polare se pot micsora, provocand o crestere a nivelului

oceanelor cu 5-6m. Schimbarile de acest fel vor avea in mod serios viata din multe tari,

afectand majoritatea oraselor de coasta din lume. Se sustine de asemenea ca, concentratiile tot

mai mari de CO2 vor avea un efect direct asupra agriculturii si silviculturii chiar si fara o

crestere a temperaturilor la nivel global. Plantele vor creste cu o viteza marita, dar calitatea lor

va fi mai slaba. Organismele vegetale vor contine mai putini nutrienti, iar plantele vor

adaposti un numar sporit de insecte, care vor consuma mai multe frunze, si deci plantele se

vor ofili.

Gazul cu efect de serăInfluenţa gazului asupra variaţiei

temperaturiiVaporii de apă 36-70%

Bioxidul de carbon 9-26%Metanul 4-9%

Ozon 3-7%Cloroflorcarbon (CFC) -Oxizii de azot (NOx) -

Hexaflorură de sulf (HFCS şi PFCS -Triflorură de azot (NF3) -

Tetraflorură de metan, etc. -

Tabel 6. Cresterea gazelor cu efect de sera

Gazul

Surse

antropogene

majore

Emisii

antropogene

anuale totale

(mii tone)

Remanenta

medie (ani)

Concentratia in atmosfera (ppm)

acum

100 ani

media acutuala

(aproximativ)

Prevazut

2030

CO2

Contributia

combustibililor

fosili, despaduriri

5500/5500 100 290.000 350.000400.000-

500.00

CH4

Fumuri de orez,

vite, gropi de

gunoaie, ardere

combustibili fosili

300 la 400/500 10 900 17002200-

2500

N2O

Ingrasaminte cu

azot, despaduriri,

arderea biomasei

6/25 170 285 310 330-350

CFC

Spray-uri de

aerosoli, agenti de

racire, spume

-1/1 60/100 0Cam 3

(atomi de clor)

2,4-6,0

(atomi de clor)

6.2 Smogul fotochimic

Smogul reprezinta un amestec de gaze nocive, aerosoli solizi si lichizi prezenti in aerul

atmosferic la un moment dat. Prin combinarea acestora nocivitatea poluantilor creste.

Pornind de la diferite gaze toxice (in special SO2 si NO2) aflate chiar in concentratii sub

limita maxima admisa datorita unor procese cu activarea fotochimica vor rezulta in urma

proceselor de reactie din atmosfera compusi cum ar fi aldehide, nitriti, nitrati, peroxizi, etc.

Cele mai cunoscute localitati unde are loc formarea smugului sunt metropolele: Los

Angeles, Londra, New York, New Orleans, Tokio si Minneapolis, unde s-au semnalat si

cele mai grave cazuri de intoxicare din cauza smogului.

Mecanismul de producere a smogului fotochimic

Produsii cei mai importanti identificati in smog, care contribuie la crearea noilor

substante nocive sunt oxidantii puternici din atmosfera, cum ar fi: ozonul, peroxizii organici

(peroxid de acetil), nitriti si nitroperoxizi (nitrit si nitrat de peroxiacetit), peroxizi anorganici

(peroxid de hidrogen), radicali liberi, etc. Cercetarile efectuate pentru stabilirea proprietatilor

smogului oxidant au aratat o crestere a concentratiei agentilor oxodanti spre amiaza datorita

faptului ca radiatiile solare sunt in aceasta parte a zilei mai putrenice si scaderea concentratiei

spre apusul soarelui cand emisiile inceteaza.

Formarea smogului mai este favorizata si de prezenta de hidrocarburi si oxizi de azot

de atmosfera, intensitatea radiatiilor de unde scurte, stabilitatea termica a aerului, viteza

redusa a vantului etc. Cresterea intensitatii traficului rutier determina de asemenea si o

crestere a emisiilor care favorizeaza aparitia smogului. Sper exemplu, in perioada verii in

America s-a constatat o concentratie de fond a ozonului pana la valori de 0,04ppm. Cresterea

valorii concentratiei ozonului provine in principal din patru surse:

- schimbul de gaze cu aerul stratosferic bogat in ozon;

- producerii in situ a ozonului in prezenta hidrocarburilor;

- cresterea emisiei de compusi organici volatili din fotooxidarea naturala a

vegetatiei;

- transportul pe zone intinse a ozonului format din fotooxidarea compusilor

organici antropogenici si a emisiilor de oxizi de azot.

Mecanismele de transport a aerului bogat in ozon din stratosfera in zonlele de joasa

inaltime ale troposferei sunt datorate curentilor de aer ascendenti sau descendenti. Deplasarea

se face prin curenti turbionari datorita diferentelor de temperatura si presiune dintre zonele

inainte si cele joase ale atmosferei. Mecanismul nu este continuu, el este intermitent astfel

incat contributia ozonului stratosferic la cresterea concentratiei ozonului de suprafata va avea

importante variatii temporale. In cazuri extreme acest mecanism a condus la valori ale

concentratiei de fond a ozonului care depasesc valoarea de 0,12ppm.

Reacţia dintre hidrocarburile reactive şi oxigen şi obţinerea de radicali liberi

Gaze toxice din atmosferă NO2

Absorbţia energiei de către NO2 şi descompunerea acestuia conform reacţiei;

NO2↔NO++O-

Hidrocarburi reactive

UV

NO+ reacţionează din nou cu O2 şi rezultă NO2

NO+O3

Reacţia de recombinare a O- şi obţinerea moleculei O2

NO2

Radicalii liberi şi hidrocarburile reactive reacţionează obţinându-se alţi compuşi toxici

Surse de emisie de hidrocarburi reactiveNO+

NO2

Radicali liberi

O2O2

O-

Fig. 1 Mecanismul de formare a smogului fotochimic

Efectele smogului fotochimic

Efecte ale smogului fotochimic sunt complexe. El influenţează atât mediul antropic cât

şi cel biotic. În mod direct acţiunea se manifestă numai asupra aerului atmosferic, dar apoi

ca urmare a interacţiunii dintre acesta şi celelalte medii efectele sale se transferă şi asupra

celorlalţi factori de mediu, apa şi solul. În continuare vom prezenta pe scurt numai câteva

probleme legate de influenţa acestuia asupra mediului. Astfel efectele principale ale

smogului fotochimic asupra organismului uman sunt:

- efecte acute;

- efecte cronice.

Efectele acute constau în: uscăciune a mucoaselor gurii, nasului, modificări ale

acuităţii vizuale, cefalee până la congestie pulmonară, edem şi moarte. La concentraţii de

0,02 - 0,05 ppm ozonul este sesizat olfactiv, Ia 0,1 - 1 ppm creează tulburări de vedere,

modificări ale funcţiilor pulmonare, iar la 0,8 - 1,7 ppm apar congestiile pulmonare.

Efectele cronice constau în: leziuni cronice pulmonare (bronşită, pneumonii), apariţia

şi dezvoltarea tumorilor pulmonare.

Ozonul prezintă influenţe negative asupra materialelor organice. Astfel asupra

cauciucului natural şi a altor materiale, similare prin oxidarea şi ruperea legăturilor duble

din polimer acestea suferă fenomene de îmbîtrânire şi distrugere prematură. Prin sciziunea

oxidativă au loc ruperi de legături şi în final deteriorarea polimerului. Particulele de

aerosoli care reduc vizibilitatea se formează prin polimerizarea moleculelor mici produse

în reacţiile de formare a smogului.

Efectele negative ale smogului asupra plantelor sunt numeroase şi se datorează

oxidanţilor. Astfel, PAN prezintă toxicitate faţă de plante atacând frunzele tinere şi

cauzând arsuri şi înnegriri ale acestora. Oxizii de azot chiar la concentraţii mari au

toxicitate scăzută faţă de plante.

6.3 Ploaia acida

Acest termen generic cuprinde ploile, zapezile, cetile si brumele acide cu pH < 5.

Pentru a diminua si chiar a evita in viitor fenomenul ploilor acide trebuie avut in vedere

factorii de risc, dar si compozitia lo raportata la compozitia apei pluviale normale. Picatura de

ploaie acida (pH=4,3) contine alaturi de anionii si cationii prezenti in mod normal (clorura,

nitrat, sulfat, respectiv protoni, ioni ai metalelor alcaline, si alcalino-pamantoase, ionul de

amoniu), acizi tari (HCl, HNO3, H2SO4) si baze (MgCO3, CaCO3 si NH3), precum si pulberi

(aerosoli), formati in mare parte din silicati si aluminosilicati, cloruri alcaline si suflat de

calciu.

Mecanismul de formare a celor trei acizi tari depinde de natura si specificul activitatii

antropice, care genereaza in atmosfera precursori ai acizilor tari.

Spre exemplu, transformarea dioxidului de sulf poate avea loc in faza gazoasa

omogena, sau chiar in faza apoasa, deci in prezenta vaporilor de apa.

In absenta norilor sau a ploii, oxidarea SO2 este initiata de catre radicalii hidroxil

prezenti intotdeauna in troposfera.

In conditiile unei umiditati scazute, cea mai mare parte a dioxidului de sulf revine ca

atare in straturile atmosferice apropiate solului.

Dioxidul de sulf se dizolva in particulele de aerosoli, unde exista conditii prielnice de

transformare in faza apoasa. Oxidarea SO2 in prezenta aerosolilor poate avea loc pe mai multe

cai in functie de pH-ul local, de temperatura si de concentratia sa in aerosoli. Formarea

acidului sulfuros, H2SO3 implica disocierea sa cu formarea ionului HSO-3. Proportia relativa

de acid disociat si nedisociat depinde invers proportional de concentratia ionulor de hidrogen.

In troposfera exista oxidanti puternici, de exemplu apa oxigenata si ozonul, care

determina formarea acidului sulfuric. Efectul unuia sau altuia dintre oxidanti depinde de pH,

astfel ca la pH<5 agentul principal de oxidare este apa oxigenata, iar la pH>5, oxigenarea se

face in principal prin O3.

Mecanismele de formare a ploii acide Procesul care duce la formarea ploii acide începe cu arderea combustibililor fosili. Arderea o

constituie reacţia chimică în care oxigenul din aer se combină cu carbon, azot, sulf şi alte

elemente din substanţa care se oxidează. Noii compuşi formaţi sunt formaţi din gaze şi cuprind

oxizi ai acestor elemente. Când sulful şi azotul sunt prezenţi în combustibil, din reacţia lor cu

oxigenul rezultă dioxid de sulf şi diferiţi compuşi de oxid de azot. Oxizii de azot pot fi generaţi

în atmosferă de la mai multe surse. Aceste surse pot fi staţionare sau pot fi mobile. Sursele de

generare a oxizilor de sulf şi azot au fost prezentate în capitolele anterioare. Indiferent însă de

sursa de provenienţă a acestora cele două gaze sunt principalele surse care generează ploile

acide.

Figura 2. Formarea şi depunerea ploii acide

Acizii poluanţi se formează ca aerosoli sau gaze şi pot cădea pe sol fără ajutorul apei.

Când aceşti acizi „uscaţi” sunt spălaţi de ploaie, combinându-se cu aceasta, formează o

soluţie alcalină cu o acţiune mult mai corozivă decât în cazul căderii sub formă de ploaie.

Combinaţia dintre ploaie acidă şi acizi uscaţi este cunoscută sub numele de depunere de

acid.

Principala cauză a ploii acide este dioxidul de sulf. Sursele naturale care emit acest gaz

sunt vulcanii, picăturile fine din apa mărilor şi a oceanelor, descompunerea resturilor

vegetale. Se consideră că, arderea combustibililor fosili, precum cărbunele şi petrolul

reprezintă aproximativ jumătate dintre emisiile acestui tip de gaz din atmosferă.

Când dioxidul de sulf ajunge în atmosferă se oxidează obţinându-se ionul sulfat.

Acesta se combină cu vaporii de apă din atmosferă obţinându-se în final acidul sulfuric.

După aglomerarea moleculelor de acid cu alte molecule de apă se formează picături

care apoi vor cădea pe pământ.

Fenomenul de oxidare se produce în mare parte în nori şi în special în aerul foarte

poluat, unde alţi componenţi, precum amoniacul şi ozonul ajută la catalizarea reacţiei,

(conform celor prezentate la formarea smogului fotochimic) ceea ce favorizează oxidarea

dioxidului de sulf în ionul SO3-2. Oricum, nu tată cantitatea de dioxid de sulf se transformă

în acest ion. De fapt, o cantitate substanţială poate pluti în atmosferă, mutându-se pe altă

suprafaţă şi întorcându-se pe pământ netransformat.

Monoxidul de azot şi dioxidul de azot sunt de asemenea componenţi ai ploii acide.

Aceşti poluanţi sunt produşi în urma proceselor de ardere la temperaturi ridicate în

centralele termoelectrice şi în urma proceselor de detonaţie a combustibililor în motoarele

cu ardere prin compresie sau scânteie. La fel ca şi la dioxidul de sulf, aceşti oxizi ai

azotului se ridică în atmosferă unde se oxidează în urma proceselor fotochimice din

atmosferă iar în nori reacţionează cu vaporii de apă rezultând apoi acidul azotic. Aceste

reacţii sunt de asemenea catalizate în norii de anumite elemente sau substanţe chimice cum

ar fi fierul, manganul, amoniacul şi peroxidul de oxigen etc.

În cazul în care altitudinea este mai mare procesul de oxidare este favorizat. Aceasta

înseamnă că în cazul în care curenţii ascendenţi sunt mai puternici fenomenele de apariţie a

ploii acide sunt mai accentuate. De asemenea la altitudine ridicată şi perioada de timp în

care are loc procesul de oxidare este extins la întreaga zi, chiar şi în lipsa elementelor sau

substanţelor catalizatoare ale reacţiei.

Efectele ploii acide

Ploaia acidă a devenit o îngrijorare ecologică majoră de câteva decenii încoace. Până

de curând se cunoştea puţin despre ploaia acidă. Au fost făcute multe studii pentru a se

determina partea chimică a acestei probleme ecologice. Oamenii de ştiinţă au sugerat nişte

teorii pentru a explica acest fenomen.

Efectele sale devastatoare au fost realizate abia recent.

Acizii din ploaia acidă reacţionează chimic cu orice obiect cu care intră în contact.

Acizii sunt substanţe chimice corozive ce reacţionează prin punere în comun de atomi de

hidrogen. Aciditatea unei substanţe provine din abundenţa de atomi de hidrogen liberi în

momentul în care substanţa este dizolvată în apă. Aciditatea este măsurată pe scara pH cu

valori de la 0 la 14. Substanţele acidice au numere pH de la 1 la 6 – cu cât este mai mic

numărul cu atât substanţa este mai puternică şi mai corozivă.

Acizii ajung în marea lor majoritate pe sol prin depunere sau cădere în urma ploilor.

Un efect deosebit de puternic al substanţelor acide apare atunci când datorită condiţiilor

meteorologice stratul de nori bogat în substanţe acide coboară la nivelul solului şi

afectează prin procesele de respiraţie toate organismele sau componentele faunei şi florei,

precum şi celelalte componente ale mediului.

Efectul asupra atmosferei

Unii dintre constituenţii poluării acide sunt sulfaţii, nitraţii, hidrocarburi şi ozonul.

Aceştia există ca particule în aer şi contribuie la formarea ceţii, afectând vizibilitatea.

Aceasta face deplasarea dificilă, în special pentru piloţi. Ceaţa acidă împiedică de

asemenea cursul luminii solare de la soare la pământ şi înapoi. În zona arctică, aceasta

afectează creşterea lichenilor, care la rândul ei, afectează animale care se hrănesc cu

aceştia.

Efectul asupra materialelor şi asupra arhitecturii şi a structurilor construite de om

Ploaia acidă afectează materialele precum ţesăturile. Spre exemplu, steagurile arborate

sunt “mâncate” de chimicalele acide din precipitaţii. Cărţile şi obiectele de artă, vechi de

sute de ani, sunt de asemenea afectate. Sistemele de ventilaţie ale librăriilor şi muzeelor, în

care sunt ţinute acestea, nu previn intrarea particulelor acide în clădiri şi astfel ele intră,

circulă şi deteriorează materialele.

Particulele acide sunt de asemenea depuse pe clădiri şi statui, cauzând coroziunea.

Astfel, clădirea “Capitoliului din Ottawa” a fost dezintegrată din cauza excesului de dioxid

de sulf din atmosferă. Piatra de var şi marmura se transformă în ghips (substanţă foarte

sfărâmicioasă ţi friabilă), după contactul cu acidul, lucru care explică coroziunea clădirilor

şi a statuilor. Podurile se corodează mai repede, şi infrastructura rutieră, ca şi cea aeriană,

trebuie să investească mulţi bani pentru repararea pagubelor produse de ploile acide. Nu

numai că este o problemă economică, cauzată de ploaia acidă, dar este şi un risc pentru

siguranţa publică. Un alt exemplu este cel din 1967 când podul de peste râul Ohio din SUA

s-a prăbuşit, omorând 46 de persoane datorită procesului de coroziunea produs de ploile

acide.

Ploaia acidă se mai manifestă şi prin depoziţia de acid „uscat”. Acesta distruge

clădirile, statuile şi alte structuri obţinute din piatră şi metal sau orice alt material expus

pentru o perioadă îndelungată de timp la capriciile vremii. Pagubele produse de

fenomenele de coroziune sunt foarte ridicate, iar în oraşele cu clădiri istorice, acţiunea

acestora este iremediabilă. Spre exemplu “Parthenon-ul din Atena”, (Grecia), cât şi ”Taj

Mahal-ul din Agra”, (India) se deteriorează datorită ploii acide.

În afara efectului distructiv ploile au totuşi şi efecte pozitive prin distrugerea unor

materiale produse de om şi aruncate în natură, ceea ce contribuie la procesul de

autoepurare pe cale naturală a acestor deşeuri. Totuşi efectele pozitive sau negative a

ploilor acide asupra materialelor şi construcţiilor sunt greu de măsurat, ele putând fi doar

apreciate.

6.4. Deteriorarea stratului de ozon din atmosfera

Ozonul se formeaza in stratosfera prin actiunea radiatiilor ultraviolete solare asupra

moleculelor de oxigen, conform reactiei fotochimice:

3O2 + hν → 2O3

In functie de lungimea lor de unda radiatiile ultraviolete se comporta diferit in prezenta

oxigenului si ozonului.

Astfel, radiatiile sub 242,2 nm sunt practic absorbite de oxigen, producand disocierea

moleculei sale. Ozonul absoarbe radiatii ultraviolete cu lungimi mai mari, pana la 290 nm,

iar cele cu lungime intre 290-320 nm sunt bartial absorbite, functie de concentratia sa care

variaza dupa anotimp si latitudine si partial patrund in atmosfera. S-a constatat ca in timpul

verii, radiatiile ultraviolete sunt absorbite in mai mare masura in zona temperata decat in

cea ecuatoriala.

Asadar, rolul de protectie contra radiatiilor ultraviolete a vietuitoarelor de pe Terra

realizat de stratul de ozon, este de o importanta vitala pentru acestea, iar distrugerea lui

poate avea repercursiuni catastrofale. Cresterea fluxului de radiatii ultraviolete de la soare

care ajung la sol poate duce la aparitia poluarii radiante, deosebit de periculoasa. Radiatia

ultravioleta fiind sterilizata pentru formele inferioare de organisme, poate determina

intreruperea lanturilor trofice ce stau la baza vietii.

In mod natural, difuzia ozonului din ozonosfera, unde are un rol pozitiv, spre

troposfera, unde ar putea avea efecte negative este impiedicata pe de o parte prin

distrugerea sa de catre radiatia solara, conform ecuatiei:

O3 + hν → O + O2,

iar pe de alta parte, prin reactia sa cu umiditatea din troposfera care de asemenea are ca

rezultat distrugerea sa in straturile de are in contact cu biosfera:

O3 + O → 2 O2

Acest echilibru dinamic natural. Estential pentru existenta vietii pe Terra, poate fi

intens perturbat de activiatea umana.

Astfel, zborurile la mare inaltime vor mari umiditatea din stratosfera, prin aportul de

vapori de apa rezultati din arferea combustibililor, creandu-se conditiile pentru distrugerea

ozonului chiar in zona sa de maxima concentratie. Totodata, in compozitia gazelor de

ardere ale motoarelor de aviatie exista si oxizi de azot, care de asemenea provoaca

distrugerea ozonului, conform reactiilor:

N2O + O → 2NO

NO + O3 → NO2 + O2

NO2 + O → NO + O2

S-a estimat ca prin dublarea umiditatii atmosferice, concentratia ozonului scade cu 1%,

ceea ce duce la crestea permeabilitatii prin atmosfera a radiatiilor ultraviolete cu 2%,

dublarea concentratiei oxizilor de azot are ca rezultat reducerea concentratiei ozonului cu

18%.

In afara de vaporii de apa si oxizii de azot din gazele arse ale reactoarelor avioanelor,

mai contribuie la distrugerea ozonului si unele substante chimice produse in industrie in

stare gazoase si care eliminate in atmosfera difuzeaza spre straturile inalte ale acesteia.

Astfel de substante sunt unele combinatii ale carbonului cu fluorul, fluorocarburi FC, cum

sunt freonii utilizati ca agenti frigorifici sau ca pulverizatori in industria cosmeticelor si

medicamentelor, intrucat sunt chimic inerte, aceste substante se patreaza mult timp in

atmosfera, intre 40-150 ani, timp in care difuzeaza in stratosfera, unde sunt distruse prin

interactiunea cu radiatia ultravioleta si cu ozonul, rezultand descompunerea ozonului in

oxigen, conform reactiilor:

CF2Cl2 + hν →CF2Cl2+ Cl

CFCl3 + hν →CFCl2+ Cl

Cl + O3 →ClO+ O2

ClO + O →Cl+ O2

Distrugerea stratului de ozon ar avea drept consecinte cresterea fluxului de radiatii

ultraviolete solare care pe langa periclitarea florei si faunei de pe uscat, ar afecta

fitoplanctonul si zooplanctonul din mari si oceane, care joaca un rol determinant in

reciclarea carbonului si oxigenului.

III. Influenta poluarii aerului atmosferic asupra factorilor de mediu

1. Fenoneme atmosferice extreme

1.1 Extreme meteorologice ale sezonului rece

Viscolul este cea mai periculoasa combinatie de vant, zapada si temperatura scazuta. El presupune o viteza a vantului de cel putin 48km/h. Vantul poarta in zig-zag cristale de gheata, astfel ca aerul devine supraincarcat de zapada.

CARACTERISTICI: - se produce fie in

timpul unei ninsori, fie dupa aceasta, cand vantul bate in rafale de mare intensitate

- poate ridica zapada deja depusa, transportand-o pe distante foarte mari.

- viscolul poate inalta zapada pana la 9 metri. In timp ce deasupra furtunii este cer senin.

- poate fi atat de dens incat aerul devine irespirabil, iar activitatea unui oras poate fi paralizata.

- vanturile pe timp de iarna genereaza asa-numitul factor de racire, care cauzeaza scaderea temperaturii corpului foarte rapid.

CAUZE:Odata cu intensificarea fenomenului de incalzire globala, calotele polare se topesc in timpul verii fara a reingheta complet iarna, ceea ce inseamna ca dimensiunile lor scad in fiecare an. Oarecum paradoxal, incalzirea globala va genera tot mai multe viscole cu magnitudine din ce in ce mai mare.

Extremele meteorologice vor caracteriza in curand multe tipuri de manifestari climatice: vant, precipitatii, seceta etc. Vanturile si viscolele vor fi mai puternice ca oricand, si vor continua sa treaca dincoace de cercul polar, afectand orasele si paralizand economia.

1.2 Procese de miscare in masa

Schimbarile climatice abrupte din ultima perioada au atras atentia specialistilor si in ceea ce priveste intensificarea si cresterea numarului de avalanse.

O data cu expansiunea umana spre noi teritorii mai putin prietenoase, avalansele devin tot mai amenintatoare, numarul avalanselor crescand ingrijorator de la cateva sute de mii, la cateva milioane pe an.

Precipitatiile care apar, ca efect al schimbarilor climatice, depun tot mai multa zapada pe crestele muntilor si in localitatile situate la altitudini mai ridicate,