0

1

REZERVELE ENERGETICE I ECHILIBRUL ECOLOGIC

Rezervele de combustibili fosili sunt structurate conform datelor din

tabelul 1. Se constat c prepondereni sunt crbunii, astfel nct, dac ei s-ar

utiliza intensiv, actualele rezerve totale (12000 milioane t.c.c.), cu actuala rat de cretere a consumului, ar ajunge pentru nc 1500 ani.

O contribuie mare o au i isturile i nisipurile bituminoase. isturile i nisipurile bituminoase sunt produse ale oxidrii ncete de

mas vegetal fixate pe gresii, respectiv pe argile. Puterea lor calorific este mic (2500 - 6000 kJ/kg), kerogena, care este substana combustibil, reprezentnd sub 10 % din masa istului, ceea ce face ca volumul de combustibil vehiculat i volumul noxelor s fie foarte mare.

Tabelul 1

Dei, ca rezerve, crbunii sunt suficieni pentru viitorul apropiat,

acetia sunt cei mai poluani, lucrndu-se asiduu, dup anul 1985, pentru diversificarea constructiv-funcional a instalaiilor energetice pe crbune i pentru reducerea noxelor, att la genez, ct i prin tratarea compuilor de ardere.

Dac se are n vedere ansa punerii n funciune a centralelor nucleare cu reactori reproductori, precum i utilizarea unor noi tehnologii de extracie, mai ales pentru iei i gaze, care s nu impun limit de costuri, combustibilii convenionali, n t.c.c., s-ar ridica, ca rezerve, de la 12 miliarde t.c.c. la sute de miliarde tone, astfel nct, cel puin din punct de vedere al

2

rezervelor, riscul epuizrii nu exist, existnd ns riscul destrmrii" echilibrului ecologic.

Dublarea randamentelor mainilor termice s-ar manifesta indirect printr-o dublare a rezervelor, omenirea punndu-i o mare speran n hidrogen, acest element inepuizabil, care d prin ardere vapori de ap, dar care produce i oxizi de azot, probleme fiind i cu costul producerii i cu manevrarea acestui combustibil, cunoscndu-se capacitatea sa de a produce explozii.

Petrolul i gazele naturale constituie, n etapa actual, nc, principala surs energetic. Pe plan mondial, combustibilii pe baz de petrol i hidrocarburi gazoase acoper n prezent, peste 55 % din consumul total de energie, n tabelul 2 fiind dat situaia evolutiv n timp, dup, a necesarului de energie pe plan mondial n gigatone echivalent petrol (Gtep) i n %.

Tabelul 2

Conform ultimelor aprecieri, rezervele identificate de petrol sunt estimate la 1053 miliarde barili (tabelul 3), din care 40 45 % localizate n zcminte marine.

Se apreciaz c, la nivelul actual de exploatare, rezervele de petrol pot acoperi necesarul mondial pentru o perioad de 44 ani.

Alte estimri pornesc de la faptul c, n anul 1990, cererea de petrol brut a fost aceeai ca i n anul 1982, apreciindu-se c, n continuare, consumul pe plan mondial se va menine la nivelul anilor '80. Aceast tendin, nsoit de punerea n valoare a unor noi zcminte de petrol i gaze naturale, precum i de creterea indicelui de recuperare, a deplasat momentul epuizrii resurselor petroliere ctre anii 2100 - 2150.

Tabelul 3

3

Rezervele de combustibili fosili ale Romniei devin tot mai limitate,

fapt reflectat i de evoluia produciei de petrol, gaze naturale i crbune (tabelul 4).

Specialitii din cadrul Departamentului de Previziune i Orientare Economic apreciaz c, la nivelul actual de exploatare, rezervele certe de petrol ale rii noastre (estimate la 4,7 miliarde barili) se vor epuiza n circa 23 ani. Zcmintele de petrol de pe platforma continental a Mrii Negre nu ofer mari sperane; dup unii specialiti, producia acestora nu va putea depi un milion de tone pe an.

Tabelul 4

Ca urmare a scderii produciei interne de energie i a reducerii

importurilor, resursele de energie primar puse la dispoziia economiei romneti au fost cu 36,2 % mai mici n anul 1991, comparativ cu aceeai

4

perioad a anului 1989. Se estimeaz c declinul resurselor de energie se va manifesta i n urmtorii ani.

Deocamdat avem nc un grad relativ ridicat de independen energetic, i anume 75 %, importurile reprezentnd 34 % i exporturile 9 %.

Avnd n vedere cele meninate anterior, Asociaia pentru Politici Energetice din Romnia (APER), nfiinat recent cu sprijinul Consiliului Europei, are n preocupri promovarea msurilor de sporire a eficienei energetice n ara noastr.

n Romnia, consumul de energie pe cap de locuitor este peste media pe plan mondial i reprezint 2/3 din consumul mediu n rile Comunitare, fiind aproximativ egal cu cel din Europa Central i de Est.

Din totalul importurilor, 44 % l reprezint ieiul i 41 % gazele naturale. Combustibilii i carburanii consumai constutuie 44 %, energia electric 30 %, iar cea termic 26 %. !

Din totalul energiei, 64 % este consumat de industrie (din care cel mai mult consum: industria chimic i a fibrelor sintetice 21 %, metalurgia 21 %, iar pentru producerea de energie electric, pentru cldur tehnologic i construcii de maini se utilizeaz 26 %). Consumurile energetice ale populaiei sunt de 19,3 %.

n raport cu situaia din Romnia, rile din Europa de Vest consum n industrie 1/3 pn la 1/2 din totalul energiei folosite, ceea ce spune foarte mult despre necesitatea retehnologizrii, a creterii productivitii i a aplicrii unor programe de ncurajare a eficientizrii energetice.

n tabelul 5 este prezentat necesarul energetic n kg echivalent petrol (kgep) pentru 100 $ produs intern brut (PIB), constatndu-se c n Romnia acest indice este la nivelul anului 1992 de aproape patru ori mai mare fa de Germania fapt care arat energofagia industriei noastre i structurarea acesteia pe produse care ncorporeaz consistente consumuri energetice i mai puin soluii tehnice de mare rafinament i complexitate.

Liberalizarea preurilor la energie ar putea face ca produsele romneti s devin necompetitive i din cauza costului mare al energiei inclus n pre.

Prin raionalizarea consumurilor energetice, mai ales prin msurile ce vizeaz industria, necesarul de resurse s-ar putea reduce cu 8 pn la 18 %, ceea ce nseamn 3,3 milioane tone echivalent petrol (tep), adic peste 40 % din importul de iei al anului 1995.

Pentru reducerea risipei de energie n industrie, investiiile ar fi de 1,09 miliarde $ pe termen scurt i 2,062 miliarde $ pe termen lung, ceea ce echivaleaz cu economisirea a 1,4 nu'lioane tep i respectiv 3,4 milioane tep.

5

n cazul consumurilor populaiei investiiile ar fi de 1,18 miliarde $ pe termen scurt i 3,21 miliarde $ pe termen lung ceea ce va conduce la economii de 2 pn la 3,5 milioane tep.

Implicit, reducerea consumurilor energetice pe unitatea PIB va nsemna i diminuarea polurii.

Dac legm de problema surselor de energie i mijlo*acele de transport echipate n principal cu motoare cu ardere intern, ultimele trei decenii au nsemnat reducerea noxelor, pe de o parte i a consumurilor de combustibil, pe de alt parte.

Continua scdere a rezervelor de combustibili petrolieri, precum i creterea necesarului de astfel de combustibili, creterea costului acestora, caracterul neregenerabil i repartizarea neuniform a resurselor de petrol pe glob, au impulsionat cercatrile n vederea obinerii i utilizrii unor noi surse de combustibili, care s permit substituirea, cel puin parial, a combustibililor clasici.

Tabelul 8

6

Preocuprile existente pe plan mondial au avut n vedere urmtoarele ci: -obinerea de combustibili pe baz de hidrocarburi rezultate din prelucrarea isturilor bituminoase i nisipurilor asfaltice; - utilizarea gazelor naturale i a celor petroliere drept combustibili; - obinerea benzinelor sintetice prin chimizarea gazelor naturale, a crbunilor i a biomaselor; '" - fabricarea de benzine i motorine din compui organici oxigenai; - utilizarea hidrogenului drept combustibil pentru motoarele cu ardere intern; -utilizarea compuilor organici oxigenai (alcooli, eteri organici, uleiuri vegetale) drept combustibili auto.

Se estimeaz c principalele surse de energie pentru alimentarea autovehiculelor (care totalizeaz aproximativ 10,7-1014 kJ) tind spre distribuia din figura 1.4.

innd cont de posibilitile de producie, stocare i distribuie precum i de necesitatea corelrii cu cerinele motorului, se apreciaz c, dintre toi combustibilii, compuii organici oxigenai au cele mai largi perspective de utilizare.

Astfel, potrivit calculelor specialitilor, compuii organici oxigenai vor putea asigura, n viitorul apropiat, cel puin 5% din cantitatea de combustibil necesari rilor din Comunitatea European, n vederea stimulrii produciei de biocarburani, organul legislativ al Comunitii Europene a propus reducerea cu 90% a impozitelor indirecte percepute de la productorii de biocarburani.

Figura 1. Distribuia principalelor surse de energie

7

Serviciile mari aduse de automobil n primul rnd, msurile tot mai sofisticate de control al noxelor, investiiile materiale de pn acum i gradul mare de angajare al forei de munc, ne fac s afirmm c cel puin n urmtoarele 1 - 3 decenii, motorul se va conserva n structura cunoscut, n anul 1972, O.N.U., constatnd gravitatea problemelor legate de meninerea echilibrului ecologic, nfiineaz Consiliul de Administrare al Programului Naiunilor Unite pentru Mediul nconjurtor (UNEP), de care depinde i Sistemul Mondial de Supraveghere Continu a Mediului nconjurtor i care ntocmete rapoarte anuale selective, pe domenii, relative la starea ecosistemului Pmnt. Problemele de protecia mediului trebuie rezolvate de ctre ntreaga omenire prin tehnologii noi, nepoluante de transformare i valorificare a energiei, deoarece omul nu produce nici materie nici energie. Transformarea i utilizarea energiei trebuie realizate cu randamente maxime i noxe minime.

POLUANII PRODUI DE MOTOARELE CU

ARDERE INTERN UTILIZATE N TRANSPORTURILE RUTIERE

CONSIDERAII GENERALE

Lund n considerare punctul de vedere ecologist un om curat ntr-o

lume curat", exist nemulumiri privind impactul m.a.i. asupra ambianei terestre pe care o polueaz prin emisii de gaze nocive i zgomot, n principal, dar i prin alte inconveniente, aparent de o mai mic nsemntate, cum ar fi scurgeri de uleiuri i combustibili, deeuri din procesul de fabricaie sau de reciclare al vehiculelor, perturbaii electromagnetice.

Atenia deosebit acordat sectorului de transporturi rutiere cu un grad ridicat de motorizare este justificat prin aceea c n 1990 acesta consuma circa 17% din producia de petrol extras anual, folosind 20-25% din energia mondial. n 1993, statisticile British Petroleum stabilesc consumul de hidrocarburi pentru toate aplicaiile cu motoare cu ardere intern la 34%.

Efectul poluant cel mai important al m.a.i se datoreaz emisiilor de gaze nocive existente n gazele de evacuare, emisii care apar datorit arderii defectuoase, incomplete, a combustibilului n m.a.i.

Arderea ideal a combustibililor se realizeaz prin evidenierea compuilor prezeni n schema din figura 2.

8

Figura 2. Schema arderii reale

n camera de ardere a unui m.a.i., arderea are un caracter real datorit timpului foarte redus de reacie, dificultilor de formare a amestecului, pierderilor de cldur i altele.

n tabelul 9 este redat structura gravific a noxelor nregistrate la arderea unui kilogram de combustibil. Din tabel se constat c arderea defavorabil a benzinei n m.a.i. determin o cretere mare a CO eapat, iar pentru motorin mai periculos este coninutul de S02 din gazele arse.

n raport cu noxele, pierderile anuale pentru un automobil care ar parcurge 30 000 km/an, cu un consum de 7,5 1/100 km, s-ar repartiza astfel, n condiiile n care motorul nu a fost depoluat":

- hidrocarburi prin evaporare, 901; - hidrocarburi prin gaze de carter, 251; - hidrocarburi prin gaze de evacuare, 601; - oxid de carbon din gaze de eapament (valoare echivalent) 275 l,

totalul fiind de 4501 din 22501 necesari. Primele dou categorii de pierderi se datoreaz etanrii

necorespunztoare a rezervorului, carburatorului i mecanismului motor, iar celelalte dou imperfeciunii procesului de amestec i ardere a hidrocarburilor, domeniu n care se cere nc a se aciona asiduu.

Din cele aproximativ 1000 de substane distincte existente n gazele de evacuare, din cauza efectului nociv dovedit, s-au limitat prin reglementri legislative urmtoarele:

9

Tabelul 9

- hidrocarburile -HC; - monoxidul de carbon -CO; - oxizii de azot NOx (NO + NO2); - particulele - PT (doar pentru motoarele cu aprindere prin

comprimare - m.a.c.); - fumul - msur a efectului vizibil produs de gazele arse. Efecte nocive incontestabile produc i alte substane, pentru care sunt

n discuie unele propuneri de limitri: - dioxidul de carbon -CO2, considerat pn de curnd un produs

curat" al arderii, este acuzat n prezent de producerea efectului de ser, cu consecine nefaste asupra mediului nconjurtor; singura metod de a limita acest poluant fiind reducerea consumului specific de combustibil. Din pcate, jumtate din dioxidul de carbon ajuns n atmosfer ntre 1900 - 1970 se gsete nc aici, neputnd fi prelucrat de ctre clorofila plantelor;

- oxizii de sulf -SOx (SO2 + SO3), mpreun cu NOx cauzeaz ploile acide, care distrug vegetaia; metoda de limitare a acestor poluani const n reducerea coninutului de sulf din combustibil;

- plumbul i compuii si; este cunoscut pentru nocivitatea sa foarte mare; se impune evitarea folosirii tetraeilului de plumb ca aditiv antidetonant i gsirea unor nlocuitori nepoluani;

- benzo(a)pirena i alte substane chimice din grupa HC au efecte cancerigene sau mutagene dovedite.

10

EVALUAREA POLURII PRODUSE IN TRANSPORTURILE RUTIERE

Transporturile rutiere realizate cu autovehicule echipate cu motoare cu ardere intern au o contribuie nsemnat asupra polurii mediului nconjurtor, afectnd practic toate ecosistemele. Principalele efecte sunt prezentate n tabelul 10.

Tabelul 10

ntruct s-a dovedit c un procent important din populaie este afectat

de maladii cauzate de poluarea mediului ambiant, se impune ntrebarea: care este rolul transporturilor cu motoare cu ardere intern la declanarea unor asemenea situaii dramatice, care este contribuia acestuia n raport cu alte surse poluante.

Contribuia procentual a transporturilor rutiere la degradarea mediului este, conform ultimelor aprecieri:

- schimbri de clim: - prin producerea efectului de ser, 17 %; - prin reducerea stratului de ozon, 2 %;

- acidificare, 25 %; - eutroficare cu azot (5 %), cu fosfor (2 %); - zgomot, 90 %; - miros, 38 %.

11

n continuare, se prezint dou repartiii considerate ca fiind reprezentative pentru studiul polurii produse de transporturile rutiere.

n tabelul 11 sunt expuse sursele principale de emisii n care transportul rutier apare ca surs distinct, chiar distribuit funcie de tipul motorului (m.a.s. - motoare cu aprindere prin scnteie care funcioneaz cu benzin, m.a.c. - motoare cu aprindere prin comprimare, care funcioneaz cu motorin).

Tabelul 11

Dup studii efectuate n Germania, prin analiza msurtorilor asupra

polurii aerului efectuate i raportate att la surse (tabelul 12), ct i la parcul de autovehicule (tabelul 13), se pot face o serie de aprecieri.

Tabelul 12

12

Se constat c mijloacele de transport (de la motociclete la avioane)

produc 74 % CO, 61 % NOx i 21 % CO2; contribuia lor la emisia de SOx i particule este relativ mic. Dac se consider numai poluarea produs de transporturi (tabelul 13), se observ c emisia de CO i HC se datoreaz, n special, motoarelor cu benzin (m.a.s.). Emisia de SOx i particule este produs, aproape n ntregime, de motoarele diesel (m.a.c.), n timp ce emisia de ansamblu pentru NOx se mparte relativ egal ntre m.a.s. i m.a.c.

Tabelul 13

NATURA I EFECTELE EMISIILOR PRODUSE DE

MOTOARELE CU ARDERE INTERN

Aa cum s-a menionat, efectele cele mai periculoase ale polurii produse de m.a.i. se manifest la nivelul atmosferei prin emisiile de gaze nocive; n cele ce urmeaz se vor face referiri mai ales asupra polurii chimice a aerului.

Compuii care se formeaz n gazele de evacuare contribuie la poluarea aerului, att global ct i local, direct sau indirect, prin reacii clu'mice n atmosfer. Schimbarea compoziiei locale a atmosferei poate produce efecte asupra strii de sntate a populaiei, cum ar fi cele produse de emisia de CO, particule i ozon. La nivelul ntregii planete, creterea concentraiei de gaze care produc efectul de ser va conduce la nclzirea global, cu consecine imprevizibile asupra mediului i a vieii.

Caracterizarea principalelor grupe de substane duntoare, bazat pe efectele pe care acestea le produc asupra sntii oamenilor, asupra vegetaiei i asupra mediului nconjurtor, este prezentat n cele ce urmeaz.

13

Hidrocarburile. n aceast categorie intr produsele gazoase ale arderii incomplete i componentele din combustibil care se pot vaporiza. S-au identificat circa 400 de compui individuali n gazele de evacuare, care reprezint majoritatea claselor de compui organici, incluznd hidrocarburi alifatice saturate i nesaturate, hidrocarburi aromatice i compui policiclici, compui oxigenai cum sunt aldehidele, cetonele, alcoolii, eterii, acizii i esterii, precum i compui azotai, sulfai i organometalici.

Compuii emii includ muli dintre compuii existeni n combustibil i care au trecut neschimbai prin motor. Exist diferene n compoziia hidrocarburilor din gazele de evacuare ale m.a.s. i m.a.c.; n general, m.a.c. conin o proporie mai mare de hidrocarburi cu mas molecular mare.

S-a observat c prin combustia unui singur compus - izooctanul - au rezultat 11 hidrocarburi distincte, demonstrnd complexitatea produilor organici ai arderii amestecurilor de combustibili cum sunt motorinele.

ntruct metanul contribuie foarte puin la formarea rapid a ozonului, legislatorii americani au introdus categoria hidrocarburilor fr metan (NMHC), pentru ca restul componentelor s aib relevan sporit n aprecierea tendinei de formare rapid a ozonului. Aceast categorie nu include compuii oxigenai, cum ar fi aldehidele, alcoolii, eterii i cetonele. Categoria gazelor organice fr metan (NMOG) include ns aceti compui, avnd o contribuie mai mare dect NMHC la formarea ozonului.

Hidrocarburile, privite ca un ansamblu numeros de compui dumici, considerate ca i substane primare care rezult din procesul nemijlocit de schimb de gaze i de ardere n m.a.i., au nocivitate foarte divers, cuprinznd componeni netoxici, cum ar fi metanul, dar i componeni foarte toxici, cum ar fi 4-hidroxibifenilul. Unele sunt iritante i au efecte sistemice reduse, n timp ce altele pot avea consecine toxicologice grave, cum ar fi disfuncionalitatea sistemului nervos central i a cilor respiratorii, efecte cancerigene .a.

Ca substane poluante secundare care rezult prin interaciunea dintre substanele primare sau dintre acestea i aer n anumite condiii de umiditate, temperatur i radiaia solar [3], HC sunt un factor important n formarea smogului fotochimic.

Smogul fotochimic, specific unor zone cu circulaie vertical redus a aerului i insolaie puternic (Tokio, California), se produce n urma a circa 13 reacii, la care particip peste 200 compui. Mecanismul acestor reacii nu se cunoate, ceea ce nu a permis reproducerea sa n laborator. Smogul uscat sau fotochimic se instaleaz brusc, reducnd vizibilitatea la zero i este duntor mai ales pentru persoanele cu suferine cardio-respiratorii.

14

Cercetrile biologice ale nocivitii hidrocarburilor,n special i a altor substane poluante, n general, se desfoar n dou categorii de studii biologice:

a) studiul in vitro pe lame de laborator, care se bazeaz, pe corelaia dintre efectul cancerigen i mutaiile genetice provocate de bacterii; cel mai cunoscut este testul Ames (1975), care comport tratarea cu substanele considerate cancerigene a unui mamifer, care metabolizeaz substana, pentru ca, apoi, pe anumite componente ale ficatului s se aplice culturi de bacterii (Salmonella), care evideniaz mutaiile genetice; acest test este foarte rspndit, iar rezultatele sale sunt considerate relevante.

b) studii in vivo, care urmresc capacitatea substanelor considerate cancerigene, introduse prin piele subcutanat sau prin sistemul respirator al animalelor de studiu, de a provoca tumori canceroase.

Transferarea acestor rezultate asupra oamenilor prezint un grad variabil de incertitudine; totui, exist studii epidemiologice care arat o frecven mai nalt a cancerului pulmonar la categoriile profesionale expuse inhalrii gazelor de evacuare.

Compuii organici volatili (VOC). Compuii organici volatili (VOC) cuprind o gam larg de substane: - hidrocarburi (alcani, alchene, compui aromatici); - halocarburi (tricloretilena); - compui oxigenai (alcooli, aldehide, cetone). Toi acetia sunt compui organici carbonai suficient de volatili

pentru a exista sub form de vapori n atmosfer. Majoritatea msurrilor de VOC se fac funcie de coninutul lor de

carbon, fr analiza componentelor individuale. Nu se pot face genetalizri ale efectelor asupra sntii produse de

aceste substane; unele sunt toxice i chiar suspectate de a fi cancerigene. Multe dintre VOC contribuie la formarea secundar a poluanilor i la

reducerea stratului de ozon stratosferic. Aldehidele Aldehidele reprezint substanele cu contribuia cea mai mare la

formarea ozonului, n special formaldehida i acetaldehida sunt prezente n gazele de evacuare; ele sunt toxice i posibil cancerigene.

Olefinele Sunt compui nesaturai foarte reactivi, cu muli atomi de carbon n

molecul i care pot accepta atomi de hidrogen sau de clor; ei au tendina de a forma ozon i sunt foarte toxici. Una dintre olefinele cele mai periculoase este 1,3-butadiena.

15

Compuii aromatici Sunt compui ai carbonului, n care atomii de carbon formeaz inele

ciclice hexagonale; compuii cu dou sau mai multe inele, hidrocarburile aromatice policiclice (PAH) se formeaz ca rezultat al pirolizei, n timpul arderii.

Unii compui aromatici formeaz ozon i sunt toxici. Benzenul este substana cu efect cancerigen dovedit asupra oamenilor, conform aprecierii fcute de IARC (Agenia Internaional de Cercetare a Cancerului), ncadrndu-se n grupul l (conform tabelului 14).

Tabelul 14

Pe baza testelor in vivo" s-a dovedit c benzo(a)pirenul i

dibenz(a,h)antracenul sunt cei mai cancerigeni compui aromatici care se gsesc frecvent n aer.

Oxizii de azot (NOx). Oxizii de azot se formeaz prin reacia oxigenului atmosferic cu azotul la temperaturi i presiuni mari, specifice camerei de ardere. Pe msur ce crete temperatura, crete i ponderea NOx n gazele de evacuare.

Dintre diverii oxizi, NO este constituentul principal. n gazele de evacuare este prezent i o anumit cantitate de dioxid de azot, NO2. cantitate ce sporete la ieirea NO n atmosfer, prin oxidarea lui suplimentar.

NO2 este considerat n general ca cel mai important pentru sntatea omului, astfel c statisticile asupra riscurilor de mbolnvire i asupra

16

concentraiilor ambiante, precum i normele i standardele, sunt exprimate adesea cu referin direct la N02 i nu la categoria mai general a NOx.

Dioxidul de azot este astfel considerat duntor, avnd efecte toxice moderate prin inhalarea de ctre om, producnd disfuncii pulmonare, afeciuni respiratorii acute, iritarea ochilor i n general a mucoaselor, ca substan primar; ca substan secundar, efectele duntoare asupra mediului pe care le produc NO2 i restul NOx includ ploile acide, cu consecine nefaste asupra vegetaiei. NOx sunt eseniali n formarea ozonului. Cnd NO2 este supus radiaiei ultraviolete solare, un atom de oxigen se separ de molecul, iar dac el se combin cu o molecul de oxigen (O2), se formeaz ozonul (O3).

Emisiile de NOx constituie al doilea component ca pondere, care contribuie la producerea efectului de ser, dup CO2 i, de asemenea, au o contribuie important la formarea smoguluifbtochimic.

Monoxidul de carbon Monoxidul de carbon este un gaz incolor, inodor i insipid, care este

mai puin dens dect aerul; este un compus relativ stabil i particip n mic msur la reaciile chimice atmosferice. CO este un produs intermediar prin care trec toi compuii carbonului cnd sunt oxidai. n prezena unei cantiti suficiente de O2, CO produs n timpul arderii este imediat oxidat, obinndu-se CO2, dar acest lucru nu se ntmpl n cazul funcionrii motorului n regim de mers n gol sau de decelerare. n condiii obinuite de funcionare, motoarele diesel produc cantiti mici de CO, comparativ cu motoarele cu benzin.

Afinitatea CO de a se combina cu hemoglobina este de 220 de ori mai mare dect pentru O2, rezultnd carboxihemoglobina, ceea ce produce, chiar i pentru doze mici, afeciuni ale sistemului nervos, respirator i cardiovascular. Reacia este reversibil i expunerea intoxicailor timp de cteva ore la aer curat duce la eliminarea gazului din corp. Regula lui Henderson i Haggard arat c exist o corelaie strns ntre concentraia gazului i timpul de expunere. Produsul dintre pri CO/10 000 i timpul de expunere, n ore, d o cifr orientativ cu privire la toxicitatea gazului.

CO particip, ca substan secundar, la o serie de reacii atmosferice incluznd i formarea ozonului, n mod indirect, prin reacia cu radicalii hidroxili (OH) pe care i consum i care ar fi contribuit la neutralizarea unor gaze cu potenial mai mare de producere a efectului de ser, cum ar fi metanul.

Intoxicaia cu CO conduce la dureri de cap, oboseal, ameeli, tulburri de vedere, irascibilitate, palpitaii, vom, lein, com, moarte.

17

Particulele Particulele reprezint un amestec de substane organice i anorganice

prezente n atmosfer att n form lichid, ct i solid i care provin din gazele arse; definirea particulelor se face implicit prin procedeul de msurare a acestora, fiind n cazul m.a.c. materia colectat pe un filtru special la trecerea gazelor arse emise de un motor cu aprindere prin comprimare, gaze diluate cu aer curat pn la obinerea temperaturii acestora de maximum 52C".

Dup mrime, se consider particule mari acele particule care au un diametru mai mare de 2,5 m, iar particule mici cele sub 2,5 m diametru. Emisia de particule a nia.c. este mult mai mare dect a m.a.s., chiar utiliznd benzine etilate. Raportul acestor emisii variaz ntre 6 i 22 (4 - 7 g /1 pentru autovehicule grele, fa de 0,65 g /1 pentru motoarele cu benzin), iar dac raportarea se face n g / km, valoarea emisiei de particule m.a.c./ m.a.s. este 500:1.

Exist o ngrijorare crescnd asupra efectelor pe care le produc particulele asupra sntii. S-au fcut cercetri asupra fraciunii de carbon din particule; carbonul nu este toxic, dar proprietile sale fizice pot afecta funcia celular a plmnilor. Particulele de carbon emise de motoarele diesel sunt foarte mici i penetreaz adnc n plmni, unde se acumuleaz, n timp, acumularea carbonului poate ntrzia mecanismul de curare pulmonar.

Ozonul i peroxiacetil-nitratul (PAN). Ozonul este forma triatomic a oxigenului molecular; este unul dintre agenii oxidani cei mai puternici, fapt care l face puternic reactiv. PAN este un agent de oxidare format de reacia compuilor organici cu radicalul OH i apoi cu O2 i NO2. Ozonul i ceilali oxidani produc o serie de efecte cum ar fi iritaii ale mucoaselor, insuficiene respiratorii, tuse, dureri de cap ete.

Prin ,.rupturile" n stratul de mare altitudine de ozon ce din pcate se extind, nu mai este filtrat radiaia ultraviolet, ceea ce conduce la creterea incidenei cancerului de piele n ultimul timp.

Compuii cu sulf Petrolul nerafinat conine o fraciune de compui cu sulf; deoarece

acetia sunt concentrai n fraciunile grele, exist n cantiti mai mari n motorin dect n benzin. Cantitatea de sulf din motorin depinde de ieiul din care este extras motorina i de msura n care aceasta este tratat pentru reducerea sulfului. Cnd combustibilul este ars, majoritatea sulfului se transform n bioxid de sulf, iar o cantitate mic (2 %) este oxidat pn la trioxid de sulf, care se combin cu ap i cu ali compui ai gazelor de

18

evacuare, formnd acidul sulfuric i sulfaii, ce contribuie la emisia total de paraoile.

Transporturile rutiere reprezint un contribuant minor la emisia de compui de sulf, iar presiunea de a reduce coninutul de sulf din motorin izvorte mai mult din attea de a limita particulele dect din necesitatea de a limita bioxidul de sulf.

Deoarece limitele emisiei de particule sunt din ce n ce mai mici, productorii de pot utiliza aplicarea unor sisteme de post-tratare a gazelor arse, n scopul icspectrii reglementrilor. O tehnic eficient de reducere a particulelor i a VOC este faiosirea catalizatorilor de oxidare. Cnd acetia sunt utilizai, ei favorizeaz oxidarea oxidnlui de sulf n trioxid de sulf, care este emis sub form de particule. Dac coninutul e sulf este, de exemplu, n jur de 0,3 %, atunci emisia total de particule poate crete de 3 ori cnd se folosesc catalizatori, dei se obine o reducere important a fraciunii alctuite din hidrocarburi.

Ca substane secundare, oxizii de sulf sunt importani pentru formarea smogului maed. Smogul umed se formeaz n atmosfera cu vapori de ap, oxizi de sulf i oxid de carbon la 4C, el fiind sufocant, reducnd vizibilitatea pn la zero. Prima situaie catastrofal s-a nregistrat la Londra n 1954, cnd au decedat 3500 de persoane, pericol de producere a smogului umed nregistrndu-se i n bazinul Rulir din Germania.

Dioxidul de carbon (CO2). CO2 nu joac un rol semnificativ n producerea ozonului i nu este toxic; el contribuie la producerea efectului de ser, n proporie de 50 %, cci absoarbe energia radiat de suprafaa terestr.

Cu toate c nu este o nox, dioxidul de carbon, CO2 este considerat, de curnd, ca poluantul cel mai periculos al planetei noastre, perturbnd clima, topind gheurile eterne i icebergurile, prin efectul de ser pe care l produce.

S-a calculat c automobilele introduc n atmosfer circa 4 tone CO2 pe an i km2. Fr a se ine seama de rolul dioxidului de carbon n procesul de fotosintez i de aciunea clorofilei plantelor, se poate arta c numai respiraia uman introduce anual 300 kg CO2 pe locuitor, ceea ce pentru o densitate de 100 locuitori pe km2 duce la 30 t pe an. Aceasta nseamn c, n limitele valorilor acceptate, automobilul produce o emisiune de dioxid de carbon de 12 %, ceea ce nu poate fi considerat actualmente ca o calamitate, dar poate deveni, date fiind tendinele tot mai accentuate de motorizare.

Efectul de ser murdar", determinat de particulele cu dimensiuni microscopice, ce pot ajunge n stratosfera, se manifest prin absorbia unei

19

cote pri relativ mici de energie solar, cu estomparea efectului de ser propriu-zis.

POLUAREA AERULUI I PRAGURI NOCIVE Termenul de poluare a aerului presupune un anumit tip de noxe

atmosferice de la care poate fi observat o variaie a calitii acestuia. Orice mprejurare prin care, adugnd compui chimici la constituenii obinuii ai aerului, alterarea proprietilor fizice i chimice ale acestuia este suficient de pregnant pentru a fi detectat, se numete poluare.

Se consider poluani nuinai substanele care, aprute n concentraie suficient, pot produce un efect msurabil asupra omului, animalelor i materialelor.

Poluant poate fi orice substan ce poate fi aeropurtat, indiferent de starea de agregare, ea devenind extrem de periculoas dac depete anumite limite!

Noxele din atmosfer sunt periculoase doar cnd depesc un nivel maxim admis al concentraiilor (numit prag nociv). Stabilirea pragurilor nocive este foarte grea, deoarece se poate face numai cu ocazia unor accidente, pragurile stabilite pentru alte mamifere neputnd fi reproductibile la om.

Pentru CO sunt admise 70 - 80 p.p.m. la o expunere de circa 8 ore. n habitaclul unui autoturism se msoar frecvent 75 p.p.m. CO. Informativ, la inhalarea unui fum de igar se inspir de la 42000 - 45000 p.p.m. CO.

Pragul nociv al hidrocarburilor este mult mai mic (5 p.p.m. aldehid, timp de 8 ore, produce o iritare puternic a ochilor, concentraii de cteva ori mai mici fiind suficiente pentru producerea smogului fotochimic).

Pragul nociv al NOX este de 5 p.p.m. pentru 8 ore, concentraii de 10-20 ori mai mici putnd conduce la smogul fotochimic. Fumul de igar conine 250 p.p.m. NQx.

Pentru SOx limita este 0,5 - 1,5 p.p.m., peste care aerul devine sufocant. Deoarece combustibilii m.a.i. conin puin sulf, dei contribuia motoarelor este de circa 50 % din totalul polurii aerului, din punct de vedere al toxicitii, ele contribuie cu 8 - 22 %.

20

NOIUNI DE CALITATE A AERULUI I TOXICOLOGIE CLINIC

Normele de puritate a aerului se stabilesc pe baza unor criterii ale Organizaiei Mondiale a Sntii. Indicii de puritate a aerului sunt valori de concentraie i durat de expunere, corespunznd unor efecte specifice pe care diferite grade de poluare atmosferic pot s le aib asupra omului i mediului.

Indicii de puritate au patru nivele: 1. Concentraia i durata de expunere sunt egale sau inferioare

valorilor la care nu pot fi observate nici un efect direct sau indirect, nici o modificare a reflexelor sau reacii de protecie.

2. Concentraia i durata de expunere sunt mai mari sau egale cu valorile la care se va observa probabil o iritare a organelor de sim, efecte nocive asupra vegetaiei, reducerea vizibilitii sau alte efecte defavorabile asupra mediului.

3. Concentraia i durata de expunere sunt mai mari sau egale cu valorile corespunztoare la care vor avea loc probabil fie o atingere a funciilor fiziologic normale, fie alterri care risc s produc boli cronice sau moarte prematur.

4. Concentraia i durata de expunere sunt mai mari dect valorile la care va avea loc probabil o boal acut, cronic sau moartea prematur la grupele vulnerabile de populaie.

Categoriile de concentraii definite n toxicologie, raportate la expunerea inhalatorie sunt:

CMA - concentraia maxim admis - reflect gradul maxim de contaminare cu un anumit toxic, peste care nu se admite efectuarea de activiti fizice n respectiv; acest parametru semnific nivelul pn la care expunerea uman nu are medicale.

CmA - concentraia medie admisibil obinut prin medierea temporal a toxice emanate n diferite momente ale zilei; acest parametru reflect gradul la toxic raportat la timpul de lucru (produsul - timp).

Respectarea CMA i CmA este obligatorie, cci depirea CMA produce acute importante, iar depirea CmA reflect o cretere prelungit a expunerii cu efecte majore n special la toxicele cu caracter cumulativ.

Pornindu-se de la aceste date prin care nu se apreciaz nivelurile la care trebuie stabilite concentraiile maxime admisibile, n diferite ri valorile difer, uneori foarte mult.

21

n Romnia, valorile concentraiilor maxime admisibile sunt cuprinse n STAS 12574 - 87 Aer din zonele protejate - condiii de calitate"; acest standard se refer la aerul atmosferic i stabilete concentraiile maxime admise ale unor substane poluante n aerul zonelor protejate, n tabelul 15 sunt extrase concentraiile maxime admisibile pentru cteva din substanele existente n gazele de evacuare.

Tabelul 15

Prin concentraia medie lunar (CML) sau anual (CMa) se nelege

media irsmetic a concentraiilor medii zilnice obinute n perioada respectiv. Pentru CML sunt necesare minimum 15 valori medii zilnice, iar pentru CMa sunt necesare minimum 100 valori medii zilnice, uniform repartizate pe perioada respectiv de timp.

Problema normelor de calitate a aerului este legat i de limitele de noxe admise rectru diferitele categorii de vehicule, limite care vor fi ulterior tratate.

22

Dac ne referim la normele de calitate a aerului conform STAS 1257 / 87, n iftur cu substanele poluante specifice centralelor termoelectrice, acestea sunt redate n tabelul 16.

Tabelul 16

n cazul n care n aer exist mai muli poluani, fiecare avnd

propriile CMA, concentraia maxim admis pentru substanele cu aciune sinergic prezente simultan n aer se calculeaz cu formula:

,1...2

2

1

1 +++i

i

CMA

C

CMA

C

CMA

C

n care:

- Ci este concentraia substanei i; - CMAi - concentraia maxim admis pentru substana i n aer. Normarea substanelor cancerigene este mai dificil [10] cci, pentru

substanele :ancerigene nu exist nc un consens n ceea ce privete oportunitatea, necesitatea i metodologia normrii. Dup opinia toxicologilor sunt necesare norme, adic baza juridic a aciunilor de reducere sau eliminare a substanelor cancerigene.

Dup opinia oncologilor, pentru substanele cancerigene nu poate fi vorba de norme, respectiv de CMA, datorit complexitii carcinogenezei. Refuzul de a admite existena unei doze prag este justificat prin faptul c ceea ce particularizeaz substanele cancerigene este caracterul cumulativ al efectelor lor asupra organismului. Din acest punct de vedere substanele toxice (necancerigene), a cror aciune este reversibil, s-ar deosebi n mod radical de substanele cancerigene.

Dac la substanele necancerigene se pot fixa doze sub care nu ar exista practic nocivitate pentru organism, pentru cele cancerigene nu se pot stabili doze nenocive certe.

23

Substanele cumulative sunt de dou feluri : unele se acumuleaz n organism (acumulare material de substan) sau acumulare funcional (de efecte) pn cnd ating cuantumul necesar declanrii manifestrilor morbide, iar altele au capacitatea de a atinge concentraii crescute (din ce n ce mai mari) n lanul alimentar. Din prima categorie fac parte hidrocarburile aromatice policiclice (HAP).

Formula cuantumului necesar declanrii manifestrilor morbide (k) funcie de doza de toxic (D) i de timpul de expunere (t) este:

( ).1, >nktD n =

Efectele aditive i ireversibile ale acestor substane fac s nu existe nici o garanie de protecie a organismului, chiar cnd concentraiile lor medii sunt mult sub valoarea prag admis.

Experienele efectuate cu benzoapirenul au confirmat modelul matematic al relaiei doz-efect:

,1011

+=

X

XnY n

n carc:

- Y este procentul de animale cu tumori; Xn - doza de substan cancerigen (mg ); X - doza maxim inactiv (mg). Cu ajutorul acestui model se poate stabili riscul de apariie a unei

tumori la o doz dat (de exemplu, pentru 0,02 mg de benzoapiren riscul este de 0,023 - 3 %).

n stabilirea CMA, pentru substane cancerigene i pentru toxicele obinuite apar unele similitudini: la ambele exist dependena efectului toxic de doz i, respectiv, de durata de expunere (sau frecvena i ritmul de administrare).

Specialitii germani de la Institutul de Toxicologie din Hanovra s-au preocupat de ncadrarea gazelor de evacuare emise de motoarele diesel n categoriile de substane stabilite de IARC. Concluziile acestora au artat c gazele arse sunt substane, probabil cancerigene".

Testele toxicologice efectuate pe obolani au dovedit c gazele arse produc cancerul drept efect al depunerii particulelor ca pulbere fin n plmn (efect epigenetic) i nu prin efectul chimic al HAP existente n particulele de funingine.

24

n figura 3 este ilustrat incidena tumorilor canceroase datorit expunerii la gazele de evacuare diesel, conform determinrilor fcute de diferii specialiti.

Indicele de expunere [mg/m3 x h/sptmn]

Figura 3. Corelaia dintre doz i efect indicat de studiile consacrate

asupra inhalrii gazelor de evacuare ale m.a.c.

Dei dreptele de dependen nu au aceeai pant datorit condiiilor diferite n care s-au desfurat testele de laborator, ele arat periculozitatea inhalrii gazelor arse prin faptul c este mult depit incidena spontan a tumorilor.

n prezent, sunt stabilite valori limit admise n legislaia antipoluare pentru CO, HC, NOx i PT (particule), pe baza studiilor de toxicitate; stabilirea unui prag de nocivitate este foarte dificil datorit metodelor incerte de apreciere a riscului de mbolnvire, aa cum s-a mai menionat.

n viitorul apropiat se vor introduce norme mai severe de limitare a poluanilor, funcie de gradul de toxicitate dovedit (experimente in vivo i in vitro pentru determinarea efectului mutagen i cancerigen) sau de potenialul distructiv estimat asupra mediului nconjurtor.

25

INVENTARUL EMISIILOR

Problema msurrii emisiilor nu este simpl, fiind necesar

dezvoltarea unor metodologii de inventariere a emisiilor, n general, indiferent de tipul emisiei sau de mediul afectat, inventarul trebuie s includ urmtoarele informaii:

- metoda de msur a emisiilor; - factorii care influeneaz emisiile; - surse de emisii (poziii, activitate, procese, cote); - statistica activitii care genereaz emisia (folosirea energiei,

producia, populaia implicat); - referine ale surselor de date folosite; - comentarii asupra ipotezelor fcute la prelucrarea datelor. Inventarul cuprinde distribuia emisiilor raportate la tehnologiile

relevante i la sectoarele socio-economice, distribuia spaial a emisiilor ca i tendinele de variaie a emisiilor n timp. Sursele mari de poluare (termocentrale, rafinrii, fabrici) sunt adesea incluse separat n inventar ca surse punctuale, n schimb, sursele mai mici, dar mai difuze, (nclzitul caselor, autovehiculele, agricultura) sunt tratate ca surse de suprafa, fiind raportate la suprafaa unui ora sau a unei zone industriale, n unele inventare, autovehiculele pot fi tratate ca surse liniare, avnd forma drumurilor.

Agenia european de protecie a mediului a elaborat un studiu asupra gradului de poluare a aerului n principalele orae mari europene, avnd ca referin indicaiile cuprinse n documentul Ghid asupra calitii aerului" (AQG) emis de Organizaia Mondial a Sntii. Principalii poluani atmosferici i efectele expunerii la acetia sunt prezentate n tabelul 17.

Tabelul 17

26

Metodologia prin care se apreciaz gradul de poluare a oraelor a fost elaborat de Institutul Olandez de Sntate Public i Protecie a Mediului n 1994 i a cuprins urmtorii indici de calitate, care se regsesc n tabelul 18:

-presiunea asupra mediului nconjurtor {1} (combinaie ntre numrul populaiei i densitatea ei);

- emisii (smogul de var {2} - msurat prin producia de O3, ca rezultat al emisiilor de compui organici volatili (VOC) iNOx - i smogul de iarn {3} - msurat prin emisia de SO2 i PM);

- impactul climatic (dispersia medie {4}, funcie de viteza vntului, potenialul de formare a smogului, funcie de frecvena condiiilor adverse dispersiei, n timpul verii {5} i n timpul iernii{6});

- depiri (concentraia maxim raportat la valorile AQG), la O3 {7} i la SO2+PM {8};

- expunere (procentul din populaie expus la concentraiile peste AQG); pentru S02+PM ]n {9}.

Aceste mrimi au fost prezentate pentru a ghida interpretarea i compararea datelor din tabel. Tabelul 18 cuprinde rezultatele comparative ale indicilor de calitate a aerului, indici msurai n marile orae europene.

Tabelul 18

Valorile din tabel variaz ntre l i 5; pentru intervalele dintre cea mai

mic valoare i cea mai mare s-au ales pe baza deviaiei standard a

27

populaiei i a mediei densitii populaiei; pentru impactul climatic caracterizat de {4},{5} i {6}, partiia s-a fcut pe baza deviaiei standard a dispersiei medii (viteza vntului ) i a condiiilor de dispersie pentru smogul de iarn i cel de var. Notnd cu a media i cu s dispersia, alocarea cifrelor s-a fcut astfel:

1 pentru valori < (a - 1,5s); 2 pentru valori n intervalul (a - l,5s)...(a - 0,5s); 3 pentru valori n intervalul (a - 0,5s)...(a + 0,5s); 4 pentru valori n intervalul (a + 0,5s)...(a + l,5s; 5 pentru valori > (a + 1,5 5). Pentru indicii {2}, {3}, {7} i {8} alocarea cifrelor s-a fcut pe baza

deviaiilor standard a mediilor: 0,5 pentru media < 0,5 din valoarea prescris de AQC (tabelul 17); 1 pentru media cuprins n intervalul (0,5...1)AQG; 2 pentru media cuprins n (l...2) AQG; 3 pentru media cuprins n intervalul (2...3) AQG; 4 pentru media cuprins n intervalul (3...4 )AQG; 5 pentru media cuprins n intervalul (4...5 )AQG. Pentru expunere, la {9}, alocarea este urmtoarea: 1 pentru 0...5% din populaie; 2 pentru 5....33% din populaie; 3 pentru 33...66% din populaie; 4 peste 66% din populaie. Se observ c emisiile existente n aerul Bucuretilor au un potenial

mare de formare a smogului, iar gradul de expunere al populaiei este foarte mare.

COMPARAREA EMISIILOR M.A.S. I M.A.C.

Transporturile rutiere, cea mai frecvent aplicaie a m.a.i., folosesc

dou tipuri de motoare cu ardere intern, motoarele cu aprindere prin scnteie (raa.s.) i motoarele cu aprindere prin comprimare (m.a.c). M.a.s. sunt folosite cu predilecie la motociclete, autoturisme i autoutilitare mici i mijlocii, iar m.a.c. la autoturisme, autoutilitare, autocamioane i autobuze.

M.a.s. au fost folosite mai ales la autoturisme, unde este necesar o putere specific mare. Ele sunt mai ieftin de executat i ofer performane mai bune de accelerare dect m.a.c. echivalente. Pentru vehiculele mai mari, cum ar fi camioanele i autobuzele, m.a.c. sunt folosite aproape n exclusivitate datorit economicitii i a durabilitii crescute.

28

n ultimii ani, s-au dezvoltat m.a.c. de capacitate mic i s-a redus diferena de pre, observndu-se treptat trecerea la folosirea lor, mai ales la autoturisme i autoutilitare. Multe din aceste vehicule uoare au fost dotate cu m.a.c. supraalimentate, pentru creterea puterii specifice.

n ultimul deceniu, vehiculele echipate cu motoare diesel au devenit din ce n ce mai rspndite, reducndu-se astfel decalajul fa de vehiculele echipate cu motoare cu benzin, n ceea ce privete performanele, zgomotul i preul de cost.

Pentru o apreciere global comparativ ntre concentraiile de monoxid de carbon, oxizi de azot i hidrocarburi eapate de ctre m.a.s. i m.a.c., n raport cu unul dintre cei mai importani factori de influen, coeficientul excesului de aer , n figura 4 este reprezentat aceast interdependen, constatndu-se c, cel puin n raport cu noxele la care ne-am referit, m.a.c. este mai puin poluant dect m.a.s.

Figura 4. Alura curbelor de concentraie ale principalelor emisii

m.a.s./m.a.c.

Substanele nocive reprezint n cazul m.a.s. circa 1% din total gaze

eapaie conform schemei din figura 5. n cazul m.a.c. substanele nocive reprezint circa 0,3% din total gaze

eapate figura 6. Din punct de vedere al emisiilor poluante, exist preri divergente n

ceea ce privete aprecierea gradului de toxicitate al m.a.c. i m.a.s.

29

Figura 5. Compoziia gazelor de ardere la m.a.s.

Figura 6. Compoziia gazelor de ardere la m.a.c.

Pn nu demult, motoarele diesel erau considerate numai dup

caracteristicile exterioare (fumul negru i mirosul neplcut al gazelor) ca fiind principalul pericol asupra mediului, motorul cu aprindere prin scnteie, datorit emisiilor sale invizibile, prnd a fi motorul curat" al viitorului.

Msurrile efectuate de firma italian VM asupra acestor dou tipuri de motoare au artat c, n ciuda rumului i a mirosului, gazele emise de m.a.c. sunt mai puin toxice dect HC i CO emise de m.a.s.; testele efectuate asupra autoturismelor dotate cu m.a.c. i m.a.s. au scos n eviden faptul c m.a.s. emite de 10 ori mai mult CO, de 12 - 14 ori mai mult HC,

30

aproximativ de 2 ori mai mult NOx. M.a.c. are emisii mult mai mari de particule (de circa 3 ori) i de SOx (de circa 4 ori) fa de nivelurile m.a.s.

n cele ce urmeaz se detaliaz nivelul de emisii absolut pentru cele dou tipuri de motoare; sunt prezentate comparativ, ca valoare, nivelul emisiilor pentru m.a.s. convenional (fr. catalizator trivalent), m.a.s. cu catalizator i m.a.c.

Referitor la emisiile legiferate, tabelul 19 ilustreaz comparativ valorile medii ale emisiilor produse de un motor nclzit n funcionare urban, n cazul utilizrii acestuia la autoturisme. M.a.c. nregistreaz emisii mai reduse de CO, HC, NOx dect m.a.s. standard (fr catalizatorul trivalent); totui, pentru PT, emisiile m.a.c. sunt mult mai mari dect cele ale m.a.s.. Comparaia ntre m.a.c. i m.a.s. cu catalizator arat c emisiile gazoase legiferate sunt apropiate.

Tabelul 19

Referitor la emisiile nelegiferate, s-a constatat c, n general, m.a.c.

emit mai puine hidrocarburi uoare dect m.a.s. cu catalizator, cu cteva excepii notabile: etilena, propilena i 1-butena care sunt cunoscute ca avnd un rol important n formarea ozonului.

Compuii aromatici, pe lng efectul fotochimic important, au o semnificaie aparte datorat efectului cancerigen potenial. De exemplu, emisia de benzen este de trei ori mai mare la m.a.s. cu catalizator dect la m.a.c.. Pentru toluen, diferena este de un ordin de mrime, dar 1,3- butadiena este prezent n gazele emise de m.a.c. n concentraii mai mari dect la m.a.s. cu catalizator.

S-a constatat c emisiile autovehiculelor sunt mai mari n cazul funcionrii cu motorul rece. Pe vreme cald, un vehicul cu ma.s. va trebui s fie condus circa 10 km n ora pentru a se nclzi i a funciona eficient n condiii similare, vehiculul cu m.a.c. necesit numai 5 km. Tabelul 20 prezint creterea de emisii datorat pornirii la rece n funcionare urban. Creterea pentru m.a.c. i m.a.s. standard este similar .dar pentru m.a.s. cu

31

catalizator se observ o cretere cu un ordin de mrime la CO i HC, datorit faptului c n catalizator nu s-au atins temperaturile de regim.

Tabelul 20

Asupra emisiilor poluante, traficul intens are urmtoarea influen: s-

au comparat emisiile n dou teste urbane, unul fiind cel european urban, iar cellalt fiind un ciclu de trafic urban intens. Rezultatele au artat c efectul congestionrii este mai mare dect cel al funcionrii la rece, pentru acelai traseu simulat.

Emisiile de CO i HC, att pentru m.a.s. standard ct i cu catalizator, cresc cu intensitatea traficului, n timp ce emisiile m.a.c. rmn foarte sczute.

n trafic aglomerat, emisia de NOx a m.a.c. este similar celei a m.a.s. standard i mult mai mare dect aceea a m.a.s. cu catalizator.

Vehiculele care nu sunt ntreinute corespunztor consum mai mult combustibil i emit mai mult CO i HC dect vehiculele revizuite periodic. Este mai probabil ca emisiile m.a.c. s varieze n mai mic msur raportat la durata de via a vehiculului dect cele ale m.a.s., datorit reglajelor specifice, care necesit mai multe lucrri de ntreinere, a echipamentelor antipoluare adugate i a degradrii catalizatorilor.

Trecerea de la vehicule m.a.s. standard la vehicule m.a.c. ar conduce la reducerea tuturor poluanilor, cu excepia particulelor. Din acest motiv, alegerea se va face, n special, n domeniul autoturismelor, ntre m.a.c. i m.a.s. cu catalizator. De aceea, trebuie comparate emisiile specifice acestor dou categorii de vehicule,emisii cuprinse n tabelul 21.

n concluzie, n ultimii ani au fost multe discuii privind efectele asupra mediului pe care le au m.a.s. i m.a.c., discuii care urmreau promovarea m.a.c. la autoturisme; cntrirea diferitelor avantaje i dezavantaje nu este simpl, iar rspunsul este nc echivoc.

n timp ce autoturismele diesel sunt considerate a avea emisii mai mici comparativ cu m.a.s. convenionale, n comparaie cu m.a.s. cu

32

catalizator avantajele devin mult mai puin marcante, iar unele dezavantaje devin mai evidente.

Tabelul 21

Adesea se pune ntrebarea, de ctre cei neavizai n domeniu: sunt

autoturismele diesel mai poluante dect autoturismele cu benzin! Rspunsul nu este simplu, cci ntre ele exist dou diferene majore. Mai nti, este greu s se tie exact ce tipuri anume de vehicule se compar, astfel nct s fie compatibile m.a.s. i m.a.c. dup criterii cum ar fi capacitatea cilindric, puterea motorului, turaia maxim sau ali parametri. Ignornd dificultile de comparare fiecare cu fiecare, se ridic, n al doilea rnd, problema: care poluant este mai periculos! n general, autoturismele diesel comparate cu autoturismele m. a. s. cu catalizatori au emisii mai reduse de CO i C02, dar mai crescute de NO, i PT, chiar dac n general numai cota de NO2 este mai redus.

Care din aceste emisii sunt mai importante? Rspunsul este greu de gsit. Mai ales c este greu de spus care criteriu este mai important.

Dac criteriul sntatea oamenilor" este considerat a fi criteriul dominant, atunci, din nou, nu se poate spune care dintre m.a.s. sau m.a.c. este mai duntor, datorit lipsei unei legturi plauzibile din punct de vedere biologic dintre cauz i efect, lips care persist, n ciuda numrului mare de studii efectuate, n ipoteza c acest criteriu este cel mai important, s-au fcut

33

o serie de considerente de ierarhizare a poluanilor funcie de efectul lor duntor asupra oamenilor i asupra mediului nconjurtor.

Dac criteriul dominant este, de exemplu, depunerea de carbon de pe cldiri, atunci se poate spune cu certitudine c m.a.c. este sursa cea mai mare de emisii de fum negru n orae.

Trstura pozitiv a motoarelor diesel este randamentul termodinamic mai ridicat dect al m.a.s. i deci emisiile mai mici de C02 pe kilometru. Ele emit, de asemenea, mai puine gaze care produc efect de ser, metan i N02, contribuind ntr-o msur mai mic la efectul global de nclzire.

Principalele avantaje ale m.a.c. comparativ cu m.a.s. cu catalizator sunt urmtoarele:

- produc mai puin CO i HC; - emisiile evaporative sunt reduse; - randament termodinamic mai mare; - emisie mai mic de C02, NO2 i CH4. Principalele dezavantaje ale m.a.c. sunt emisiile mari de NO, i PT,

mai ales pentru motoarele cu injecie direct (DI - Direct Injectiori). ASPECTE ALE POLURII GLOBALE Dintre toate sursele de poluare existente, s-a estimat c o surs

important o reprezint transporturile, iar n cadnil acestora, datorit numrului foarte mare de autovehicule n circulaie, apreciat n prezent la 700 de milioane, o pondere nsemnat o are poluarea produs de transpprturile rutiere.

n cadrul transporturilor rutiere exist dou tipuri de neunifonniti la nivel global:

a) Neuniformitatea rspndirii autovehiculelor pe glob Parcul auto mondial este dominat n prezent de zonele puternic

industrializate din America de Nord i Europa de Vest. Se presupune c saturarea cu autovehicule, congestia crescnd a circulaiei rutiere i politica interveniilor guvernamentale vor restrnge creterile viitoare, n special n zonele puternic industrializate.

Se prognozeaz c, n viitor, numrul de autovehicule pe cap de locuitor va crete n medie n toate zonele lumii, iar unele zone cu dezvoltare rapid (Asia, Europa de Est, America Latin i rile dezvoltate de pe coasta Pacificului) vor avea peste 40 de ani tot attea autovehicule ct America de Nord i Europa de Vest la un loc.

34

b) Neuniformitatea repartizrii autovehiculelor pe tipuri Un exemplu gritor n acest sens este categoria autocamioanelor grele,

care reprezint mai puin de 10 % din parcul total, dar parcurg 20 % din numrul total de kilometri i emit 25 % din cantitatea de CO2 atribuit transportului rutier.

O analiz a tendinelor globale ale emisiilor de CO, HC, NOX i C02 funcie de tipul autovehiculului arat c autoturismele rmn sursa dominant de CO i HC; la emisia de HC contribuie semnificativ motocicletele, majoritatea n 2 timpi (20 - 30 % din HC).

Pentru NOX situaia de relativ egalitate ntre cantitile emise de autoturisme i autocamioane grele va evolua n urmtorii 40 de ani ctre o mrire a ponderii (70 - 80 %) autocamioanelor grele.

La aceste tendine prezentate se poate ridica obiecia c dimensiunea unei surse nu trebuie evaluat numai dup ponderea global pe care o deine.Unele substane sunt mai nocive dect altele, de aceea poziia unei surse trebuie apreciat dup efectul nociv al emisiilor asupra omului i mediului nconjurtor.

Dezvoltarea economic neuniform a rilor lumii a condus la o poziie diferit fa de problema protejrii mediului nconjurtor. rile dezvoltate au luat msuri de reducere a emisiilor poluante la niveluri acceptabile, n timp ce rile mai puin dezvoltate nu au aplicat mijloace de control.

Se apreciaz, totui, c paii fcui de statele dezvoltate vor fi refcui i de rile mai puin dezvoltate, cu un decalaj de 10 ani, iar problemele polurii aerului trebuie tratate la nivel global i nu regional sau local ca n prezent.

POLUAREA PRIN ZGOMOT

Zgomotul este considerat a fi un poluant cu efecte nocive asupra strii

de sntate a populaiei; zgomotul produs de trafic afecteaz un procent mare din populaie, iar creterea numrului de vehicule cu m.a.c. duce la creterea intensitii sonore. Se apreciaz c, la fiecare cretere cu 25% a numrului de vehicule, nivelul de zgomot crete cu IdB.

Datorit compunerii logaritmice a nivelelor intensitii sonore, reducerea zgomotului produs de un m.a.i., respectiv vehicul, impune reducerea semnificativ a nivelurilor cele mai mari ale intensitii sonore ale componentelor acestora. De aceea, zgomotul emis de motor trebuie privit ca

35

un component al zgomotului vehiculului, n general, limitrile legislative care se impun se refer la vehicul i nu la motor direct.

LEGISLAIA ANTIPOLUARE ISTORICUL I EVOLUIA LEGISLAIEI

Omenirea s-a preocupat de mult timp de calitatea aerului pe care l

respir. Prima lege mpotriva polurii a fost promulgat n anul 1273 de ctre regele Edward I al Angliei i era ndreptat mpotriva fumului i oxizilor de sulf care rezultau n urma arderii crbunelui.

ntre legislaiile moderne are prioritate tot o lege britanic, adoptat n 1956, care limita emisiile surselor industriale i casnice.

Primele msuri mpotriva emisiilor poluante ale automobilelor au fost adoptate n S.U.A, n statul California, ncepnd cu 1959. Statul California, datorit condiiilor geografice neprielnice, o depresiune puin aerat i temperaturi relativ nalte, precum i datorit numrului mare de autovehicule care ducea la producerea smogului, mai ales pe strzile oraului Los Angeles, a fost iniiatorul unor legislaii foarte aspre care, n decursul timpului, au prescris valori ale emisiilor sub cele coninute n legislaia federal a S.U.A. Apoi, din 1960, s-au ntocmit legislaii la nivel federal, cuprinznd, n principal, limitarea emisiilor evaporative din carburator i rezervor, n 1963 s-au limitat gazele de carter, n 1965 NOx, iar n 1968 toate autoturismele au devenit obiectul legislaiei pentru controlul emisiilor poluante, limitndu-se CO i HC.

Efectul global al msurilor adoptate n S.U.A. a fost evaluat n 1970 ca fiind remarcabil, totui insuficient, de aceea s-a adoptat o alt orientare a evalurii emisiilor, pornind de la observaia c poluarea aerului depinde de masa absolut de noxe deversate n atmosfer. Se renuna astfel la criteriul coninutului relativ de substane poluante din gazele arse (exprimat n procente sau ppm) i se adopt criteriul absolut: exprimarea n grame/mil (care dezavantajeaz autovehiculele cu cilindree mare).

n 1975 (California) i 1976 (celelalte state federale din S.U.A.) limitele emisiilor au atins nivelul care, de regul, necesita folosirea unui convertor catalitic (m.a.s.). Urmtoarele reduceri din 1977 - 1982 n California, urmate, n 1983, de restul S.U.A., au condus la introducerea obligatorie a catalizatorilor trivaleni, cu control electronic. Din 1987 s-a introdus controlul asupra emisiilor de particule la motoarele diesel, n

36

perioada 1986-1988, legislaia a impus respectarea nivelului emisiilor i dup 80 000 km parcuri de vehicul, ceea ce necesita realizarea unor ncercri suplimentare care verificau gradul de siguran al dispozitivelor de control a emisiilor.

Europa a reacionat cu mare ntrziere fa de S.U.A., naintea ei lund msuri antipoluante Japonia i Canada. Cronologic, controlul emisiilor poluante a nceput n Europa n 1970 prin limitarea CO i HC la m.a.s., continund cu limitarea fumului n 1972 la m.a.c.. A urmat reducerea emisiei de CO la mersul n gol i scderea pragului CO i HC n 1974, iar n 1977 s-a introdus limitarea NOx.

n anii '80 regulamentele au modificat numai valorile limit admise pentru raa.s, iar la m.a.c. s-a prevzut controlul particulelor ncepnd cu anii '90.

Dup un decalaj important de circa un deceniu, Europa nsprete legislaia, astfel c la nivelul anului 1992 aceasta ajunge comparabil cu cea american din 1983 -1987, urmnd ca, pn la sfritul mileniului, cele dou niveluri de emisii admisibile s se egalizeze.

n concluzie, se poate aprecia c prima perioad n care s-a declanat lupta mpotriva emisiilor a fost caracterizat de creterea consumului de combustibil, dovedindu-se c politica legislativ a emisiilor a fost foarte costisitoare, n 1975, o dat cu declanarea crizei petroliere, s-au dezvoltat mijloacele de control a emisiilor fr creterea consumului de combustibil.

n perioada 1975 -1990 eforturile scderii consumului de combustibil s-au corelat cu cele fcute pentru scderea emisiilor. Problema scderii consumului de combustibil a devenit acut, nu numai din punct de vedere economic ct mai ales datorit emisiei de COj.

Politica antipoluare a generat planuri, prognoze i strategii de reducere a emisiilor autovehiculelor, care sunt n plin desfurare. rile puternic industrializate au luat o serie de msuri stimulative pentru constructorii de vehicule nepoluante (sau mai puin poluante), cum ar fi reducerea impozitelor i aplicarea de sanciuni (taxe suplimentare ecologice sau chiar interzicerea circulaiei) pentru vehiculele cu emisii poluante mari, peste norme. S-au definit o serie de categorii de vehicule, din punct de vedere al nivelului de poluare, planificndu-se ca producia de autovehicule a anilor 2000 s respecte anumite procente din aceste categorii:

- TLEV (Transitional Low Emission Vehicle)- vehicul cu emisii relativ sczute;

- LEV (Low Emission Vehicle) - vehicul cu emisii sczute; - ULEV (Ulira Low Emission Vehicle) - vehicul cu emisii foarte

sczute;

37

- ZEV (Zero Emission Vehicle) - vehicul cu emisii (practic) nule. S.U.A. (mai ales statul California) au cuprins n planificrile

referitoare la producia de autovehicule noi procente mari de ZEV, obinute fie prin mbuntirea motoarelor clasice cunoscute, fie prin folosirea unor motoare cu combustibili mai puin poluani (gaze naturale, alcooli, energie electric) sau total nepoluani (hidrogenul).

n prezent se observ tendina de apropiere a valorilor limit impuse poluanilor din gazele arse cuprinse n normele specifice internaionale; dei regulamentele difer substanial, ele au totui un punct comun, prin folosirea acelorai metode de msur a poluanilor legiferai.

Alt trstur a acestor documente este repetata lor actualizare, prin care sunt micorate drastic limitele admise, sunt fcute modificri ale ciclurilor de ncercare i completri permisive ale procedeelor de msur. De exemplu, normele referitoare la emisiile motoarelor pentru autovehicule grele corespunztoare anilor 1998-2000 cuprind valori foarte mici comparativ cu valorile iniiale din 1982 (referina de 100%) i care indic scderi de 85 % pentru CO, de 83 % pentru HC, de 72% pentru NOx i de 72 83 % pentru particule.

La ora actual exist n lume trei mari centre de dezvoltare economic, productoare de autovehicule, care i-au impus proceduri, legislaii, strategii proprii n ceea ce privete emisiile poluante ale autovehiculelor: Europa, S.U.A. i Japonia.

Astfel, nu se poate vorbi de un singur regulament internaional de msurare i limitare a emisiilor, n prezent coexist cele trei seturi de legislaii, la care au subscris multe alte ri. Exist i ri cu legislaii antipoluare proprii.

Strategiile fa de limitarea emisiilor poluante s-au dovedit divergente: S.U.A. pun accent pe reducerea nivelului de particule, acceptnd valori mari ale CO, Japonia impune scderea NO,, fr a limita (pn n 1993 - 1994) particulele, iar Europa se situeaz undeva la mijloc, cutnd calea compromisului.

Procedurile de testare sunt diferite, bazate pe o serie de regimuri de funcionare cu ponderi diferite. De exemplu, pentru a se compara testele executate n regimuri stabilizate pentru autovehicule grele (testul european i cel japonez) cu cel american, executat n regim tranzitoriu, acesta din urm a fost echivalat cu un test cu 8 trepte staionare sau cu testul european existent, variindu-se ponderile acordate fiecrei trepte de ncercare.

ncercrile comparative ale aceluiai motor dup cele 3 proceduri au demonstrat c se obin rezultate diferite ale poluanilor, ceea ce poate duce la concluzii contradictorii asupra caracteristicilor aceluiai motor. Comparaia

38

este i mai greu de fcut dac se ine seam c se folosesc uniti de msur diferite: g/kWh, g/km, g/test, ppm.

Legislaiile i lrgesc treptat cadrul, tinznd s limiteze toate formele de poluare, pornind de la poluanii din gazele de evacuare, continund cu gazele carter i vaporii de combustibil scpai din instalaiile motorului sau la staiile de alimentare.

Legislaiile cuprind prescripii referitoare la ncercrile de tip i de serie, precum i la verificarea respectrii valorilor impuse n timpul funcionrii, n acest sens, funcie de durata de via util a vehiculului, se fac msurri ale emisiilor dup un anumit numr de ore de funcionare, acceptndu-se coeficieni de corecie i se verific durabilitatea dispozitivelor antipoluante (convertor catalitic, filtru de particule etc.).

Regulamentele referitoare la emisiile poluante ale autovehiculelor difer i n ceea ce privete condiiile de ncadrare a vehiculelor funcie de masa total i de utilizare.

n cele ce urmeaz se vor face referiri numai la legislaia autovehiculelor rutiere i se vor prezenta pe scurt principalele regulamente europene, americane i japoneze.

REGULAMENTE EUROPENE

Documente cu putere de lege emit dou organisme europene:

Comunitatea Economic European i Comisia Economic European (organism al Organizaiei Naiunilor Unite). Directivele primului organism sunt similare regulamentelor celui de-al doilea i tind n timp s devin identice.

ntruct Romnia s-a aliniat documentelor emise de CEE-ONU, acestea vor fi descrise n cele ce urmeaz.

REGULAMENTUL NR. 83 CEE - ONU [3]

n cele ce urmeaz se fac referiri la mai multe categorii de vehicule,

care sunt conform standardului referitor la frnarea vehiculelor, STAS 11960, notate prescurtat, conform explicaiei din tabelul 22.

Prevederile acestui regulament se aplic:

39

- emisiilor din gazele de eapament i emisiilor de gaze carter ale tuturor vehiculelor din categoria M1 i N1 cu motoare cu aprindere prin scnteie, funcionnd cu benzin cu plumb;

- emisiilor din gazele de eapament, din gazele de carter i emisiilor evaporative; durabilitii dispozitivelor antipoluante ale vehiculelor din categoria MI, Ni cu motoare cu aprindere prin scnteie, funcionnd cu benzin fr plumb;

- emisiilor din gazele de eapament i durabilitii dispozitivelor antipoluante ale tuturor vehiculelor din categoria M1, N1, cu motoare cu aprindere prin comprimare, avnd cel puin 4 roi.

Tabelul 22

Categoriile M1 i N1 cuprind vehicule pentru transportul de marf i

de persoane, cu masa total sub 3,5 t (n principal autoturisme i autoutilitare).

Exist 5 tipuri de ncercri de omologare care se aplic difereniat fiecrei categorii de vehicul, conform tabelului 23.

Tabelul 23

ncercarea de tip I urmrete controlul emisiilor din gazele de eapament cu vehiculul montat pe un banc cu rulouri, care simuleaz rezistena la naintare i ineria. Se efectueaz un ciclu format dintr-un ciclu

40

urban, ce se repet de 4 ori i dintr-un ciclu care simuleaz funcionarea n afara oraului (extraurban) (figura 7).

Figura 7. Ciclul de conducere corespunztor testului de msurare a

emisiilor poluante CEE ONU nr. 83.0

41

Iniial, aceast ncercare cuprindea numai ciclul urban. Acest ciclu

solicita puin motorul (viteza maxim 50km/h) i de aceea nu este reprezentativ pentru toate regimurile de funcionare, n special emisiile de NOx fiind foarte mici, fr relevan. Dup multe discuii s-a adugat i ciclul extraurban, n care viteza maxim este de 120 km/h.

n timpul ncercrii gazele de evacuare sunt diluate i colectate n saci. Pentru vehiculele cu m.a.s. se msoar CO, HC, NOx iar pentru m.a.c. se msoar n plus particulele. Metodele de msurare folosite sunt cele descrise anterior, iar valorile limit sunt date funcie de tipul vehiculului (tabelul 24).

Tabelul 24

Tabelul 25

*Pentru categoria de vehicule Ni sunt valabile datele din tabelul 24.

Tabelul 26

*Pentru categoria de vehicule Ni sunt valabile datele din tabelul 24.

42

Limitele prognozate de legislatorii europeni, n ceea ce privete

emisiile poluante produse de m.a.s., sunt sintetizate n tabelul 27.

Tabelul 27

ncercarea tip II se refer la controlul CO la mersul n gol, imediat

dup al patrulea ciclu din ncercarea I. Valorile CO nu trebuie s depeasc 3.5 %, pentru reglajul specific ncercrii de tip I sau nu trebuie s depeasc 4,5 % CO, pentru plaja de reglaje specificate n acest regulament.

ncercarea tip III verific emisiile din gazele carter la mers n gol i la 50 km/h, folosind standul cu role. Presiunea msurat n carter nu trebuie s depeasc valoarea presiunii atmosferice din momentul msurrii. Dac acest lucru nu se respect, se impune o ncercare complementar prin care se colecteaz gazele carter ntr-un sac fixat la orificiul jojei de ulei. Vehiculul este considerat satisfctor dac nu se produce o umflare vizibil a sacului.

ncercarea tip IV determin emisiile de hidrocarburi evaporate prin metoda SHED (Sealed Housing for Evaporative Determinations). Aceasta metod const n captarea emisiilor ntr-o incint nchis care conine vehiculul. Cunoscndu-se volumul incintei i concentraia substanelor poluante, se determin emisiile totale.

Emisiile evaporabile se mpart n: - pierderi diurne - apar cnd vehiculul este staionat, cu motorul oprit,

datorit evaporrii combustibilului din rezervor, provocat de variaia temperaturii care apare n 24 de ore;

- pierderi datorit nclzirii - apar cnd vehiculul nclzit este lsat s staioneze i cldura motorului este transferat rezervorului i/sau carburantului;

- pierderi n funcionare - apar cnd vehiculul este condus n condiii normale de funcionare.

Metoda SHED are msurtori similare i n S.U.A., determinndu-se cele 3 tipuri de emisii amintite. Suma acestora nu trebuie s depeasc 2g/test.

ncercarea tip V urmrete verificarea durabilitii dispozitivelor antipoluante care echipeaz m.a.s. sau m.a.c. n cursul ncercrii de

43

anduran de 80 000 km. Este definit un program de funcionare, alctuit din 11 cicluri de 6 km lungime, care se repet pn la 80 000 km. Se msoar emisiile din 10 000 km n 10 000 km i, pe baza lor, se calculeaz factorul de deteriorare al emisiilor din gazele de eapament, ca raport al emisiei de poluani, n g/km la 6 400 km i la 80 000 km.

REGULAMENTUL CEE - ONU NR. 49

Acest regulament se aplic emisiilor gazoase i de particule ale

motoarelor cu aprindere prin comprimare, care antreneaz autovehicule avnd viteza nominal superioar valorii de 25 km/h i aparinnd categoriilor Ml de masa total peste 3,5 t. M2, M3, N1; N2, N3. Mai scurt spus, se aplic autovehiculelor grele (autocamioane i autobuze) cu m.a.c. Pentru ncercare, motorul (i nu vehiculul) este montat pe un banc de ncercare, este cuplat la un dinamometru i este supus unui ciclu de ncercri alctuit din 13 trepte de funcionare staionar, definite de sarcin i turaie (tabelul 28).

Tabelul 28

Dup prima treapt de mers n gol, motorul este ncrcat treptat n sarcini cresctoare, la 10, 25, 50, 75 i 100 % din sarcina maxim, la turaie intermediar. Turaia intermediara este definit ca turaia de cuplu maxim, dac aceasta se ncadreaz ntre 60 i 75 % din turaia nominal, iar dac

44

aceast condiie nu este ndeplinit, se consider egal cu 60 % din turaia nominal, n treapta a aptea a ciclului, motorul funcioneaz n gol, dup care urmeaz treptele de funcionare la turaie nominal, n sarcin descresctoare: 100, 75, 50, 25 i 10 % din sarcina maxim. Ultima treapt cuprinde din nou mersul n gol.

n fiecare treapt se msoar, prin nregistrri grafice, emisiile gazoase care se mediaz pe ntreg intervalul de msurare; apoi media fiecrei trepte intr n calculul mediei ponderate finale cu un anumit coeficient (tabelul 28). Msurrile de debit de gaze arse, cuplu i turaie duc la stabilirea puterii specifice fiecrei trepte necesare la determinarea puterii echivalente a ntregului ciclu. Emisiile gazoase msurate de analizoare se raporteaz masic la puterea echivalent a ciclului i se exprim n g/kWh.

Pentru determinarea particulelor se folosete metoda gravimetric: gazele arse, diluate cu aer curat, trec printr-o pereche de filtre din teflon de o anumit porozitate, colectnd depunerile solide i lichide existente n gazele arse. Filtrele sunt cntrite nainte i dup acelai ciclu, iar debitul masic de particule este raportat la puterea motorului.

Valorile admise ale celor patru poluani considerai sunt date n tabelul 29.

Tabelul 29

Valorile EURO III i IV din tabel sunt la ora actual n stadiul de

propuneri, existnd varianta ca s se modifice ciclul de ncercare. Limitele EURO III sunt cu 30% mai mici ca EURO II i, dei se prevedea intrarea lor n vigoare n 1999, acest termen s-a amnat pn la l octombrie 2000. Noile valori ale emisiilor, conform ciclurilor de ncercare propuse, denumite dup numele organizaiilor care le-au emis, sunt cuprinse n tabelul 30.

45

Tabelul 30

*Pentru motoare cu o cilindree unitar mai mic de 0,7 dm3 i o turaie nominal mai mare de 3 000 rot/min.

n ceea ce privete EURO IV, valoarea din tabelul 14.8 rmne o

propunere, fiind de ateptat ca reducerea fa de EURO HI s fie de circa 40%. Se preconizeaz ca pn la sfritul lui 1999 Comisia European s fac propuneri pentru EURO IV, care s in seama de dezvoltrile referitoare la controlul emisiilor incluznd i dependena de natura combustibilului, ca i de rezultatele programelor de mbuntire a calitii combustibililor.

O alt propunere pentru valorile emisiilor categoriei de motoare definite de legislatorii europeni i care este considerat cea mai optimist este ilustrat n tabelele 31 i 32, acestea cuprinznd valorile limit ale emisiilor poluante produse de motoarele diesel (motoare convenionale catalizatori de oxidare, n ciclul european OICA) i respectiv valorile limit ale emisiilor poluante emise de motoarele diesel i a motoarelor cu gaze naturale (motoare diesel cu post-tratare avansat a gazelor arse incluznd filtre de particule i catalizatori DENO,,n ciclul european tranzitoriu FIGE).

Tabelul 31

46

Tabelul 32

REGULAMENTUL CEE - ONU NR. 24

Acest regulament cuprinde prescripii referitoare la omologarea

motoarelor cu aprindere prin comprimare, n ceea ce privete emisiile poluante vizibile (fumul). Emisiile poluante se msoar n cursul a dou ncercri: n regim stabilizat de funcionare n sarcin total (a) i n regim de accelerare liber (b).

a - ncercarea se execut fie pe motor, fie pe autovehicul, msurndu-se opacitatea gazului de eapament. Se execut un numr suficient de msurri, repartizate ntre turaia nominal maxim i cea minim. Pentru fiecare din turaiile la care s-au fcut msurri ale coeficientului de absorbie se calculeaz debitul nominal de gaz:

G= V n/120,

n care:

- G este debitul nominal de gaz (l/s); - F-cilindreea motorului (1); - n - turaia motorului (rot/min). Coeficientul de absorbie a luminii, msurat cu opacimetrul, trebuie s

fie mai mic dect valorile limit impuse acestui coeficient n regulament, funcie de debitul de gaz.

b - ncercarea se execut asupra motorului instalat pe bancul de ncercare sau pe vehicul. Emisiile poluante vizibile n acceleraie liber trebuie msurate cnd motorul funcioneaz la regim nominal i la puterea sa maxim. Motorul, funcionnd la regimul de mers n gol, este accelerat rapid, dar fr brutalitate, pentru a se obine debitul maxim al pompei de injecie. Aceast poziie se menine pn se atinge regimul maxim al

47

motorului, apoi se dece-lereaz pn cnd motorul ajunge din nou la regimul de mers n gol, la turaie minim i opacimetrul revine la condiiile iniiale. Se repet operaia de cel puin 6 ori, notndu-se valorile maxime ale opacitii, obinute n ncercri succesive, pn cnd se obin valori stabilizate ntr-o plaj de 0,25 m-1. Valoarea coeficientului de absorbie este media aritmetic a 4 valori consecutive ale opacitii, care respect condiia anterioar.

Referitor la modalitatea de a se efectua accelerarea prin apsarea complet, rapid, dar nu violent a pedalei de acceleraie, exist opinia c aceast indicaie este prea vag, lsat la aprecierea fiecrui executant. Pentru a elimina arbitrarul, unele standarde (ISO/TR 9310) stabilesc intervalul valorilor gradientului de turaie de la 15 la 50 s-2.

Aa cum s-a putut consta n subcapitolul anterior, exist tendina ca prevederile acestui regulament s fie cuprinse unitar n regulamentul dedicat emisiilor poluante ale m.a.c..

n afara acestor regulamente specifice autovehiculelor rutiere, exist o serie de norme ale emisiilor produse de aplicaii nerutiere din domeniul, feroviar, naval, agricol, al construciilor sau a generatoarelor electrice, n Europa, documentul cel mai des menionat este ISO 8178, care indic procedura de ncercare specific i valorile admisibile fiecrei utilizri n parte.

REGULAMENTE ALE S.U.A.

CICLURI I LIMITE PENTRU AUTOVEHICULE

UOARE Din 1972, ciclul de msurare al emisiilor s-a bazat pe ciclul tranzitoriu

obinut din regimurile reprezentative de funcionare ale motoarelor corespunztoare conducerii unui vehicul n Los Angeles. Procedura original, denumit FTP-72 (Federal Test Procedare - Procedura de ncercare federal), este un test alctuit din dou faze care acoper un parcurs de 7,5 mile n 23 de minute. Din 1975, procedura s-a modificat, devenind FTP-75 i aceasta are aceeai componen ca FTP-72, la care s-a mai adugat prima faz dup o pauz de 10 minute. Intenia acestui ciclu modificat este de a cupritide i influena emisiilor produse de motorul pornit cald. Vehiculul este mai nti condiionat 12 ore la temperatura ambiant, apoi se efectueaz ciclul de funcionare la rece, gazele fiind colectate n

48

primul sac. Pe durata funcionrii stabilizate gazele sunt direcionale ctre sacul al doilea. Urmeaz o ntrerupere de 10 minute, dup care se reia prima faz, dar n condiiile n care motorul este nclzit, n acest ultim caz gazele se adun n cel de-al treilea sac.

Emisiile celor trei faze se pondereaz n modul urmtor:

EC = 0,43 TPr + SP + 0,57 TPc, n care:

- EC sunt emisiile totale de poluant pe ciclu; - TPr - emisiile de poluant din perioada de funcionare rece; - SP - emisiile de poluant din perioada de funcionare staionar; - TPc - emisiile de poluant din perioada de funcionare cald. Suma ponderat a emisiilor din cei trei saci este evaluat funcie de

distana parcurs i este exprimat n gram/mil. Figura 8 prezint ciclul FTP-75 i ciclul de funcionare pe autostrad, acesta din urm msurnd consumul de combustibil i emisia de NCv

Spre deosebire de Europa, S.U.A. nu au difereniat legislaia antipoluare funcie de tipul motorului care echipeaz vehiculul. Motoarele diesel trebuie s respecte aceleai valori ale emisiilor n g/mil. Totui, din cauza emisiei mari de particule, statul California a inclus limite ale particulelor n propunerea legislativ recent numit LEVII (tabelul 33).

Tabelul 33

* Numai pentru m.a.c.

ncepnd cu 2004, 25% din vehiculele sub 6000 de livre trebuie s

respecte limita NOx 0,07 g/mil, urmnd adugri de 25 % la fiecare 3 ani. Celelalte 75 % trebuie s ndeplineasc regulamentul LEV federal (0,3 g/mil NOx n medie, cu maximum 0,6 g/mil NOx iar particulele sub 0,02 g/mil).

49

Figura 8. FTP 75 Ciclul SUA pentru ora - Ciclul SUA pentru

autostard

50

ncepnd cu 2004, 25 % din vehiculele peste 6000 de livre trebuie s respecte limita NO, 0,2 g/mil, urmnd adugri de 25 % la fiecare 3 ani; particulele sunt admise la limita de 0,06 g/mil. Celelalte 75% trebuie s ndeplineasc condiiile de 0,6 g/mil NOx iar particulele sub 0,06 g/mil; din 2008, 50 % din aceste vehicule trebuie s aib emisia de NOx de 0,07 g/mil, urmnd ca restul de 50 % s fie acceptate n 2009.

CICLUL PENTRU AUTOVEHICULE GRELE

n 1985 s-a alctuit un ciclu tranzitoriu, format n urma analizei

regimurilor de funcionare ale motoarelor n condiiile pornirii la rece i la cald n mediu urban aglomerat, n mediu urban neaglomerat i pe autostrad. Msurrile au fost fcute n New York i Los Angeles, iar ciclul rezultat supune motorul unei funcionri ntr-o gama larg de sarcini i turaii. Ciclul este parcurs de dou ori, prima oar dup o pornire rece, iar a doua oar dup o pauza de 20 de minute. Emisiile obinute n cele dou secvene sunt ponderate, 1/7 pentru ciclul rece i 6/7 pentru ciclul cald. Ceea ce este interesant este faptul c acest ciclu cuprinde i 178 s n care motorul este mpins, adic antrenat de dinamometru, faz n care se urmrete comportarea motorului cnd acesta nu este alimentat cu combustibil, dei motorul se rotete.

REGULAMENTE JAPONEZE

Regulamentele japoneze privitoare la emisii sunt complexe, datorit numrului mare de proceduri de testare, categorii de vehicule i date de intrare n vigoare. n 1990 erau n vigoare urmtoarele tipuri de cicluri de ncercri:

a. Ciclul cu 10 trepte - ciclu urban cu pornire la cald, cu accelerri de pn la 40 km/h, folosit pentru autoturisme i autoutilitare uoare cu m.a.s. sau motoare cu gaze petroliere lichefiate (LPG) i m.a.c. (sub 1700 kg mas total).

b. Ciclul cu 11 trepte - ciclu cu pornire la rece i viteze pn la 60km/h, completeaz ciclul cu 10 trepte.

c. Ciclul cu 6 trepte - ciclu bazat pe ponderarea emisiilor msurate n 6 trepte de funcionare staionar, folosit pentru vehicule peste 2500 kg sau vehicule cu m.a.c. peste 1700 kg.

51

d. Testul emisiilor evaporative - se bazeaz pe captarea vaporilor de hidrocarburi n containere cu crbune poros (procedur diferit de SHED).

Dup 1991, aceste proceduri s-au modificat astfel nct s includ cicluri cu viteze mai mari i msurrile s se fac n g/km sau g/kWh n loc de ppm.

Noile cicluri sunt: a. Ciclul 10.15 trepte, care se aplic din 1991 autoturismelor i

autoutilitarelor cu m.a.s. sau LPG sau m.a.c. nlocuiete ciclul cu 10 trepte. b. Ciclul cu 13 trepte pentru m.a.s./LPG, care schimb unitatea de

msur ppm n g/kWh. Se aplic din 1992 autovehiculelor comerciale. c. Ciclul cu 13 trepte pentru m.a.c., care schimb unitatea de msur ppm n g/kWh i se aplic din 1993 autovehiculelor comerciale cu m.a.c.

Figura 9 cuprinde schematic caracteristicile acestor cicluri. Ciclul cu 13 trepte nu este identic cu cel european (Reg. CEE - ONU nr. 49), de aceea nu se poate face o comparaie valabil.

Tabelele 34 i 35 cuprind valorile emisiilor din gazele de evacuare admisibile pentru autoturisme din standardul japonez, nia.s., respectiv m.a.c..

Figura 9. Componena ciclurilor japoneze

52

Tabelul 34

Tabelul 35

LEGISLAIA ROMNEASC Legislaia romneasc tinde s se alinieze la legislaia europeay

antipoluant prin recunoaterea prevederilor unor regulamente (CEE - ONU nr. 24, 49 i 83) i prin emiterea unor documente legislative proprii care s armonizeze cu documentele similare ale ISO (Organizaia Internaional de Standardizare).

n domeniul polurii chimice sunt n vigoare mai multe norme (STAS), dintre care mai importante sunt:

- STAS 10474 Autovehicule. Determinarea opacitii gazelor de evacuare ale motoarelor cu aprindere prin comprimare;

53

- STAS 11040 Autovehicule. Dispozitive pentru msurarea opacitii gazelor de evacuare la motoarele Diesel (metoda prezentat este identic cu prevederile Reg.CEE-ONU nr.24);

- STAS 11369 Vehicule rutiere. Determinare emisiilor poluante. Limite admise i metode de ncercare pentru vehicule cu masa pn la 3500 kg (metoda este identic cu varianta anterioar a Reg.CEE-ONUnr.83).

Exist o serie de documente denumite ISO SR (standard romn conform ISO) din domeniul emisiilor poluante care sunt pe cale de a fi finalizate de ctre organismele romne abilitate.

n afara documentelor de standardizare, exist un organism abilitat de Ministerul Transporturilor de a se ocupa de certificarea i omologarea vehiculelor aflate n circulaie pe drumurile publice din Romnia, Registrul Auto Romn (R.A.R).

Documentele emise de RA.R. cuprind prevederi clare referitoare la relaia dintre motor i mediul nconjurtor, de aceea n cele ce urmeaz sunt extrase punctele mai importante:

1. Autovehiculele echipate cu m.a.s. sau m.a.c., cu cel puin patru roi, din categoriile Mj i NI i cu o vitez maxim prin construcie de cel puin 50 km/h, trebuie construite i echipate astfel nct:

- pentru omologarea de tip limitele maxime ale emisiilor poluante nu trebuie s depeasc prevederile din Regulamentul 83 ECE-ONU, seria de amendamente 03, sau Directiva 70/220/CEE, modificat prin Directiva 96/44/UE;

- pentru omologarea individual, limitele maxime ale emisiilor poluante provenite din gazele evacuate nu trebuie s depeasc prevederile din Regulamentul 83 ECE-ONU, seria de amendamente 03, sau Directiva 70/220/CEE, modificat prin Directiva 96/44/UE.

n condiiile indicate de aceste reglementri, pentru autoveliiculele echipate cu m.a.c., se admite i aplicarea prevederilor reglementrilor indicate la punctul 4.

2. ncepnd cu 1.01.2001, pentru omologarea de tip a autoturismelor i a autoutilitarelor uoare, cu masa total maxim autorizat de pn la 3,5 tone, emisiile poluante nu trebuie s depeasc limitele prevzute n Directiva 70/220/CEE, modificat prin Directiva 98/69/CE, iar specificaiile carburantului de referin utilizat la ncercarea autovehiculului este cea din anexa IX a acestei directive, n conformitate cu Directiva 93/12/CEE, modificat prin Directiva 98/70/CEE.

3. ncepnd cu 1.01.2002, pentru omologarea individual, la prima nmatriculare a autoturismelor i a autoutilitarelor uoare cu masa total maxim autorizat de pn la 3.5 tone, emisiile poluante nu trebuie s

54

depeasc limitele prevzute n Directiva 70/220/CEE, modificat prin Directiva 98/69/CE

4. Autovehiculele pentru transport de persoane sau de mrfuri cu masa total maxim autorizat de peste 3,5 tone i o vitez maxim prin construcie de cel puin 50 km/h, echipate cu mac., trebuie construite i echipate astfel nc:

- pentru omologarea de tip, limitele maxime ale emisiilor poluante nu trebuie s depeasc limitele prevzute n Regulamentul 49 ECE-ONU, seria de amendamente 02B, sau Directiva 88/77/CEE, modificarea 91/542/CEEII, iar opacitatea gazelor de evacuare trebuie s corespund prevederile Regulamentului nr. 24 ECE-ONU, seria de amendamente 03 sau Directivei 72/306/CEE, modificarea 97/20/CE;

- pentru omologarea individual, limitele maxime ale emisiilor poluante provenite din gazele evacuate nu trebuie s depeasc prevederile din Regulamentul 49 ECE-ONU, seria de amendamente 02B, sau Directiva 88/77/CEE, modificarea 91/542/CEE II, iar opacitatea gazelor de evacuare trebuie s corespund prevederilor Regulamentului nr. 24 ECE-ONU, seria de amendamente 03 sau Directivei 72/306/CEE, modificarea 97/20/CE.

5. n cazul echipamentului utilizat pentru ncadrarea autovehiculelor n prevederile articolelor 1,2,3,4, dispozitivele de depoluare trebuie s fie certificate/ omologate conform reglementrilor n vigoare.

6. Tractoarele trebuie construite i eclu'pate astfel nct opacitatea gazelor evacuate s corespund prevederilor tehnice ale Directivei 77/537/CEE, ultima modificare 82/890/CEE.

7. Emisiile poluante ale motoarelor de tractor, precum i ale motoarelor utilizate pentru mainile autopropulsate pentru lucrri, cu o putere net mai mare de 37 kW, trebuie s satisfac limite prevzute de Regulamentul 96 ECE-ONU, ncepnd cu anul 1999, la omologarea de tip pentru circulaia pe drumurile publice i cu anul 2000 pentru prima nmatriculare a tractoarelor i mainilor autopropulsate pentru lucrri, echipate cu motoare de tractor sau pentru prima vnzare a mainilor care nu se nmatriculeaz.

8. Motocicletele cu dou sau trei roi trebuie construite i echipate astfel nct emisiile poluante provenite din gazele evacuate s corespund prevederilor tehnice ale Regulamentului 40 ECE-ONU, seria de amendamente 01 sau a Directivei 93/92/CEE.

9. Mopedele cu dou sau trei roi trebuie construite i echipate astfel nct emisiile poluante provenite din gazele evacuate sa corespund prevederilor tehnice ale Regulamentului 47 ECE-ONU, sau ale Directivei 93