POLUAREA AERULUI

Spatiul planetei noastre In care este posibila In permanenta viata se numeste biosfera. In componenta acesteia intra urmatoarele: litosfera - Invelisul solid al Pamantului; hidrosfera - mediul lichid al Pamantului, sau Oceanul Planetar; atmosfera - zona gazoasa omogena a Pamantului, situata deasupra primelor doua.Raportata la dimensiunile Pamantului, biosfera reprezinta o pelicula subtire, a carei grosime este de cativa zeci de kilometri. Compozitia actuala a biosferei a fost determinata, In principal, de activitatea organismelor vii autotrofe, cele care realizeaza fenomenul de fotosinteza. In acest fel a avut loc saracirea atmosferei In dioxid de carbon si cresterea concomitenta a concentratiei de oxigen.Mediul de viata al unui organism viu din biosfera se mai numeste si ecosistem. Acesta, ca ansamblu/ complex natural, este constituit din doua componente: biotop si biocenoza (fig.1) Fig.1. Structura si relatiile dintre componentele unui ecosistem.E1, E2 = organisme (elemente ale biocenozei); A = actiuni; C = coactiuni; R = reactiuni.

Aerul normal are urmatoarea compozitie aproximativa (In volume): 78% azot, 21% oxigen si 1% alte gaze. In compozitia aerului perfect uscat, componentele si concentratiile acestora sunt urmatoarele:

Component% volumeComponent% volume

N278,0880H25.10-5

O220,9490Xe8.10-6

Ar0,9300O31.10-6

CO20,0300Rd6.10-8

Ne0,0018CH422.10-6

He0,0005N2O5.10-6

Kr0,0001NO22.10-6

NH316.10-6

Prin respiratie, componentele principale ale aerului Isi modifica concentratia astfel:ComponentInspiratExpirat

Azot78-79%78-79%

Oxigen20-21%16-17%

Dioxid de carbon0,03-0,04%3-4%

Aerul este un element indispensabil vietii, omul avand nevoie de 1415m3 aer/24 ore. Aerul real contine azot, oxigen, dioxid de carbon, ozon, alte gaze, vapori de apa, pulberi, bacterii etc.Aerul reprezinta componenta de baza a atmosferei, Invelis gazos ce Inconjoara Pamantul pana la altitudinea medie de 3.000 km.

Fig.2. Evolutia temperaturii atmosferei Pamantului In functie de altitudine si nivelul de patrundere a radiatiei solare:

In functie de variatia temperaturii cu altitudinea (fig.2), atmosfera cuprinde: troposfera: 0-11 km; stratosfera: 11-45 km; mezosfera: 4580km; termosfera: 80-400 km; exosfera: 400-3000 km.In functie de variatia compozitiei aerului cu altitudinea, atmosfera are doua straturi: homosfera (compozitie relativ constanta pana la 100 km); heterosfera (compozitia variaza puternic cu altitudinea la peste 100km);In functie de Incarcarea electrica a componentelor aerului, atmosfera cuprinde: ionosfera: 80-300 km - particule Incarcate electric sau ioni, formate datorita actiunii radiatiei solare asupra moleculelor si atomilor din aer; prezinta o conductibilitate termica deosebita; magnetosfera: peste 500 km; particulele Incarcate electric se deplaseaza dupa liniile campului magnetic terestru.

1. Poluantii aerului

Poluantii aerului pot fi substante solide, lichide sau gazoase, naturale sau artificiale care pot fi aeropurtate.Clasificarea poluantilor aerului se poate face dupa urmatoarele criterii:a.starea de agregare;b.provenienta;c.actiunea specifica asupra organismului.a. Dupa starea de agregare (tabelul 1.1) exista poluanti solizi, lichizi si gazosi, iar in amestec cu aerul devin suspensii, aerosoli, nori.

Tabelul 1.1. Starea de agregare a poluantilor aerului.Stare de agregare poluantiDiametru mediu, mPoluant + aer

Solizi> 100,1-10< 0,1praf = suspensiinor = aerosolifum = aerosoli

Lichizi-nor = aerosoli

Gazosi-nor

Poluantii solizi (praf, pulberi) provin din eroziunea rocilor naturale, industrie, si mai rar din alte activitati umane. Dupa natura pot fi: anorganici - oxizi metalici (de Zn, Pb, Mn, Fe, Cu), minerale (SiO2, azbest, silicati), ciment, soda, coloranti anorganici, sticlaetc.; organici - de origine animala (lana, par, fulgi, puf), vegetala (bumbac, faina, in), sintetica (pesticide, coloranti organici) etc. Suspensiile (particule cu diametrul peste 10 m = praf), se caracterizeaza prin: stabilitate mica: difuzie redusa in aer; se depun destul de repede (se mai numesc si pulberi sedimentabile); nu patrund in alveolele pulmonare: nu sunt periculoase pentru om; diminueaza luminozitatea: influenteaza negativ fotosinteza plantelor; obtureaza ostiolele (impiedica schimbul de gaze cu atmosfera); modifica pH-ul solului (de ex. pulberea de ciment).Pulberile 0,1-10 m au stabilitate mai mare; se depun in timp mai indelungat, la distante mari: 2-10 km (cenusa, negru de fum). Avand putere de difuzie mare, ajung in alveolele pulmonare, fiind toxice pentru organisme. Cele mai periculoase sunt cele cu dimensiunile cuprinse in intervalul 0,2-2 m (se separa foarte greu din aer).Pulberile < 0,1 m - se depun foarte greu si difuzeaza foarte usor in aer. Depunerea se face ca urmare a ciocnirii si aglomerarii lor.Alte proprietati fizice importante ale particulelor: suprafata specifica mare (1 cm3 cuart, macinat la diametrul de 1m, are suprafata specifica de 6 m2); pot exploda (Zn, S, faina, dextrina), sau autoaprinde (carbune, Al); adsorb gaze toxice sau vapori; absorb radiatii calorice si iradiaza dupa incetarea incalzirii; formeaza ceata (sunt centri de condensare); particulele ascutite traumatizeaza caile respiratorii; cele moi se depun ca o pasta - traheite si bronsite; se incarca electrostatic, prin frecare, sau prin adsorbtie de ioni (pulberile metalice se incarca pozitiv, cele nemetalice negativ - creste stabilitatea lor).

Substantele lichide - majoritatea provin din industrie (gudroane de cocserie, solventi lacuri-vopsele, furfurol, insecticide lichide etc). Principalele caracteristici sunt: volatilitatea; in contact cu aerul pot forma aerosoli; vaporii se raspandesc pe distante de sute de metri; afecteaza aparatul respirator, derma, ochii; se depun pe plante, deregland respiratia acestora; afecteaza constructiile etc.Aerosolii - amestec aer cu particule solide < 10m, sau/si substante lichide. Se caracterizeaza prin: stabilitate mare; putere mare de difuzie; condensarea este favorizata de scaderea temperaturii (particulele se transforma in cristale), umiditate (solubilizeaza particulele, sau le umezeste, marindu-le masa); radiatiile UV provoaca transformari chimice.

Poluantii gazosi difuzeaza usor in aer (sunt purtati la mari distante de locul unde au fost eliminati in atmosfera); oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric etc).

b. Dupa provenienta, poluantii aerului sunt:a. primari - provin direct din surse de poluare identificate sau identificabile; b. secundari - sunt produsi in mediu, datorita interactiunii poluantilor primari sau reactiilor chimice cu constituentii aerului.

c. Dupa actiunea specifica asupra organismului, poluantii sunt: iritanti - cei mai raspanditi: oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric), pulberi cu solubilitate scazuta; asfixianti (impiedica oxigenarea tesuturilor organice) - oxidul de carbon (formeaza cu hemoglobina un compus stabil, carboxihemoglobina), hidrogenul sulfurat (produce pierderea mirosului paralizia centrilor respiratorii decesul), vapori de acid cianhidric; toxici sistemici (peste anumite concentratii provoaca leziuni ale organelor interne, sau sistemelor): plumbul: acumulare in tesutul osos, afecteaza sistemul nervos, biosinteza hemoglobinei. Intoxicatia apare pentru concentratii de 0,10,2mgPb/dm3; cadmiul: la concentratii peste 5 g/dm3 apa induce tulburari renale, fracturi osoase (datorita eliminarii calciului). In 1970, in Japonia aparut maladia Itai-Itai ca urmare a intoxicatiei cu Cd; mercurul: pentru concentratii mai mari de 10 g/dm3 apa se acumuleaza in rinichi, creier, globule rosii, par. Determina leziuni la nivelul sistemului osos, ochilor, aparatului renal si digestiv; fluorul: se acumuleaza in tesutul osos, provocand leziuni osoase si tulburari metabolice. Duritatea dintilor scade pentru concentratii peste 1,5mg F/dm3 apa consumata. La concentratii mai mari de 5mgF/dm3apa, se produc anchiloze articulare, luxatii, fracturi, curbarea oaselor lungi etc.; arsenul: cand concentratie depaseste 0,5 g/dm3 apa, acesta induce afectiuni ale pielii, cancer cutanat, tulburari digestive; cianurile: la concentratii peste 0,01 mg/dm3 apa, are loc blocarea oxidarii la nivel celular (asfixia interna), tulburari nervoase, deces; pesticidele - afecteaza ficatul, sistemul nervos, glandele endocrine sexuale, enzimele etc. Au actiune cancerigena si chiar cocancerigene asupra descendentilor. fibrozanti (produc modificari fibroase la nivelul aparatului respirator) - suspensii de ciment, pulberi cu bioxid de siliciu, oxizi de fier, compusi de Ca, Ba, Be; sunt specifice mediului industrial; alergenici (actioneaza asupra cailor respiratorii, producand alergii): origine naturala (origine minerala: cuart; origine vegetala: polen, in, canepa, tutun, cafea, cacao, ricin, soia; origine animala: insecte, fungi, puf, pene); origine industriala (produse chimice, farmaceutice, insecticide); cancerigeni: organici - hidrocarburi policiclice aromate (benzopiren, benzoantracen, benzfluoranten etc.), pulbere de lemn; substante organice clorurate (pesticide), epoxizi, nitrozamine, naftilamina de la fabricile de coloranti; anorganici: crom cancer nazal; arseniu cancer hepatic; cadmiu cancer prostata; nichel cancer cai respiratorii), substante radioactive cancer tiroidian; azbest cancer pulmonar; mutageni si teratogeni (mutageni = produc anomalii genetice ereditare; teratogeni = produc malformatii ale fetusului): compusi organoclorurati, fosforici, mercurici, fluoruri, oxizi de azot, pulberi de lemn, particule de emisii Diesel, azbest, benzen etc.

2. Surse de poluare ale aerului

Sursele de poluare ale aerului: surse naturale si surse artificiale.a. Sursele naturale sunt: Solul datorita factorilor fizici (temperatura), mecanici (ploi, curenti de aer, impact meteoriti, cutremure), biologici, solul raspandeste in aer agenti poluanti: particule solide (anorganice, organice); gaze: CO2, H2S, NH3; substante odorante complexe. Plantele si animalele polueaza mediul cu polen, spori de mucegaiuri/ levuri, par, pene, fulgi. Eruptiile vulcanice emit gaze (CO, CO2, H2, H2S, NH3), vapori de apa, materiale solide de diferite dimensiuni, care pot ajunge pana in stratosfera (3050km). Praful cosmic - dezintegrarea meteoritilor in atmosfera (circa 1000 t/an ajung pe Pamant). Incendiile dioxid de carbon si fum (distrug ecosistemele).

b. Sursele artificiale - activitati ale omului din care rezulta produse solide, lichide si gazoase, care pot ajunge in atmosfera. Aceste surse sunt fixe si mobile. Surse fixe - produc o poluare limitata (in apropierea sursei): procese industriale: chimice, siderurgice, metalurgice, materiale de constructieetc.; procese de combustie - producere de energie electrica/ termica, incalzire locuinte; cantitatea si tipul poluantilor depinde de calitatea combustibilului si felul arderii; servicii - statii de benzina, instalatii de vopsit, curatatorii chimice (in uscat)etc. Surse mobile - mijloace de transport rutier, feroviar, naval si aerian. Autovehiculele, datorita gazelor de esapament si combustibilului folosit, polueaza cu oxid de carbon, oxizi de azot, plumb, aldehide, etilena, hidrocarburi aromatice, dioxid de carbon, pulberi.

3. Dispersia poluantilor in atmosfera

Acest fenomen este influentat de urmatoarele: factori meteorologici: vant, turbulenta aerului, umiditate, temperatura; modul de evacuare in atmosfera a poluantilor.Vantul - factor important pentru dispersarea agentilor poluanti in atmosfera. Gradul de raspandire al poluantilor este direct proportional cu viteza vantului: deplasarea maselor de aer cu viteza mica: acest fapt conduce la acumularea poluantilor (creste concentratia de poluant); cresterea vitezei vantului: se mareste volumul de aer in care se disperseaza poluantul (scade concentratia, de dorit sub valoarea limita admisibila). Vantul are un dublu rol: pozitiv - creste gradul de dispersie al poluantului; negativ - caraus al poluantilor.

Turbulenta aerului - fenomen generat de diferentele de temperatura si de frecarea straturilor de aer in miscare. favorizeaza dispersarea transversala a poluantilor fata de directia vantului; este strans legata de regimul vanturilor (ca directie si viteza). Turbulenta aerului, dupa modul de formare, poate fi: mecanica - apare datorita frecarii maselor de aer de scoarta terestra (depinde, in principal de rugozitatea terenului, relief, viteza vantului); predomina in noptile cu temperaturi moderate si fluctuatii ale vantului de ordinul secundelor; termica sau convectiva - este generata de diferenta de temperatura dintre suprafata terenului si patura de aer din imediata apropiere; predomina in zilele cu soare si vant slab (fluctuatii ale vantului de ordinul minutelor).

Umiditatea aerului Cresterea umiditatii are efecte: pozitive - impiedifca difuzia poluantilor (se inregistreaza concentratii mici in aer); negative - formeaza ceata (vaporii de apa condenseaza pe particulele din aer), fenomen care determina concentrarea poluantilor.Poluare indusa de cresterea umiditatii aerului, este diminuata (pana la anulare) de precipitatii (ploaia - indeparteaza gazele; zapada - curata atmosfera de pulberi).

Temperatura atmosferei depinde de: anotimp, altitudine, relief, latitudine geografica. Variatiile de temperatura favorizeaza dispersia poluantilor, datorita deplasarii maselor de aer.

Evacuarea in atmosfera a poluantilor industriali se face prin intermediul cosurilor industriale (elemente de constructie care asigura cresterea nivelului de dispersie al poluantilor). Proiectarea si amplasarea cosurilor se face dupa anumite reguli: inaltimea cosului (Hc): > 2,5 inaltime cladiri/ forme de relief din apropiere (se evita turbulenta la partea superioara a cosului); viteza de iesire a gazelor din cos: >20 m/s (jetul de gaze scapa din zona de turbulenta a cosului); concentratia maxima la sol a gazelor evacuate apare la o distanta de 5-10 Hc; gazele evacuate prin cosuri cu diametrul < 2 m si Hc