CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

C A P I T O L U L V I I

P O L U A R E A I N D U S T R I A LĂ

CUPRINS 7.1. Poluanţi şi poluare 7.2. Caracteristicile poluanţilor 7.3. Influenţa poluanţilor asupra organismelor vii 7.4. Activitatea industrială şi poluarea mediului

7.1. Poluanţi şi poluare Pentru a trăi în condiţii cât mai bune, omul a utilizat permanent resursele

naturale: animale, plante, arbori, minereuri, cărbuni, sare, petrol, gaze, apă. Din utilizările acestor resurse naturale (primare) au rezultat şi produse neutilizabile, cum sunt: gaze, prafuri, produse lichide, solide, ce au fost permanent evacuate în natură. Unele dintre aceste produse au putut să se integreze în ciclurile naturale ale unor elemente, altele însă se tot acumulează, producând perturbaţii ecologice.

Activităţile antropice au provocat schimbări topografice şi de climă, ce au avut puternice repercusiuni asupra mediului, unele pozitive (împăduririle, îndiguirile), dar altele negative (defrişările, asanările etc.).

Fenomenul de apariţie a unor factori perturbatori ai mediului şi de producere a dezechilibrelor ecologice a fost denumit poluare (de la verbul latin polluo-ere = a murdări, a degrada).

Poluant este socotit orice factor natural sau produs de om, care provoacă disconfort, sau are acţiune toxică asupra organismelor şi/sau degradează componentele abiotice ale mediului, producând dezechilibre ecologice. În prezent, poluarea este o problemă internaţională a omenirii, deoarece poluanţii au atins valori mari, perturbaţiile sunt puternice şi transfrontiere.

Cauzele apariţiei poluării pot fi sintetizate astfel: - utilizarea haotică a rezervelor naturale; - acumulări în mediu de substanţe neutilizabile;

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

- apariţia de substanţe noi, la care ritmul de consum şi reciclare de către organisme este mult inferior ritmului de apariţie;

- creşterea demografică vertiginoasă, în special în ultimile două secole; - dezvoltarea intensă a industriei, transporturilor şi agriculturii; - apariţia centrelor urbane suprapopulate.

Populaţia, organismul sau resursele care suferă acţiunea poluantă se denumesc ţinte, sau receptori. Cantitatea de agent poluant care ajunge la ţintă reprezintă expunerea. Din expunere rezultă un risc, deci apariţia cu o mare probabilitate a efectelor nedorite.

Emisia maximă acceptabilă a unui poluant reprezintă cantitatea de poluant degajată în mediu, la care nu se produc modificări importante. Se exprimă prin nivelul (sau pragul) unui poluant, care este dat de concentraţia maximă peste care trebuie luate contramăsuri, cum sunt: închiderea surselor de poluare, reţinerea, distrugerea poluanţilor, evacuarea populaţiei etc. Nivelele sunt stabilite în standardele de produs şi în cele de calitate ale mediilor, stabilite la nivel naţional, sau în recomandări ale unor foruri internaţionale, cum sunt standardele internaţionale ISO 14000, stabilite de Organizaţia Internaţională de Standardizare, standardele Uniunii Europene EN şi normele stabilite de unele organizaţii profesionale internaţionale.

Adaptarea omului şi a vieţuitoarelor la poluare se numeşte aclimatizare şi este limitată de capacitatea de autoapărare. Aşa se explică modificările genetice şi funcţionale, sau dispariţia speciilor.

Poluarea afectează toate mediile: aerul, apa, solul, manifestându-se în diferite moduri (tipuri). Astfel:

1. După provenienţă, poluarea poate fi: naturală şi antropică. Poluarea naturală este biologică, fizică şi chimică. Poluare antropică este: industrială, din transporturi, agricultură, din activităţi menajere.

2. După natura poluanţilor se disting: • poluare fizică: termică, fonică (sonoră), radioactivă şi electromagnetică. • poluare chimică, produsă de: carbon şi derivaţii lui; compuşi de sulf, azot

etc.; compuşi de metale grele; compuşi de fluor; materiale plastice; pesticide; materii organice fermentabile etc.;

• poluare biologică, produsă prin: contaminarea mediilor inhalate şi ingerate; prin modificări ale biocenozelor şi invazii de specii animale şi vegetale (exemplu insecte nedorite, buruieni etc.);

• poluare estetică: degradarea peisajelor datorită urbanizării, sistematizării eronat concepute, industriei etc.

3. După starea fizică a poluantului, există: poluare cu gaze şi pulberi în suspensie; poluare cu lichide; poluare cu substanţe solide.

Diversitatea agenţilor poluanţi este foarte mare, după procesul din care rezultă (industrie, transport, agricultură, activităţi menajere, sau din natură), după numărul şi complexitatea substanţelor participante. Câteva exemple vin să susţină aceste afirmaţii. Astfel deşeurile solide din marile oraşe pot conţine: apă 30%, hârtie 55% (substanţă uscată), metale neferoase 1,5%, metale feroase 7,5% (total metale 9%), deşeuri alimentare 14%, textile 5%, lemnoase 4%, sticlă 9%, mase plastice 1%, diverse 3%

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

(total 100% substanţă uscată). Un oraş cu 1 milion de locuitori are nevoie de 625.000 t apă/zi şi peste 9.500 t

combustibil/zi, din care se produc 950 t gaze reziduale şi 500.000 t ape reziduale. Apele menajere uzate pot prezenta următoarele caracteristici (în mg/dm3):

substanţe solide în suspensie = 363; azot total = 69; azot amoniacal = 53; fosfat total = 47; grăsimi = 95; pH = 7-8.

În atmosferă se întâlnesc diferite substanţe poluante, prezentate în tabelul 7.1.

Tabelul 7.1. Agenţi poluanţi ai atmosferei

Substanţa Aer nepoluat Prag de poluare (ppm) CO NO NO2 oxidanţi hidrocarburi SO2 fluoruri H2S Pb

10-15 0-0,5 0-0,1 0-0,15 0-2 0-0,12 0-0,04 0-0,005 0-10

25 0,5 0,1 0,15 2 0,2 0,08 0,9 30 µg/m3

În marile oraşe, autoturismele constituie totuşi sursa principală de poluare a

aerului. Poluanţii emişi în gazele de eşapament sunt: CO, NOx, SO2, hidrocarburi nearse, aldehide, oxizi de plumb în cazul arderii benzinei reformate cu plumb tetraetil. Substanţele rezultate din arderea unui kilogram de carburant (benzină, sau motorină) sunt prezentate în tabelul 7.2.

Tabelul 7.2. Substanţele poluante rezultate prin arderea 1 kg de carburant.

Poluant Emisia din benzină (g) Emisia din motorină (g) CO NOx

RH nearse SO2

aldehide

465 23 16 0,8 0,9

21 27 13 7,8 0,8

La acestea se mai adaugă cantităţi de fum la arderea motorinei, PbO din arderea

benzinei etilate cu plumb. Motoarele cu scânteie emit: gaze de evacuare (65%); gaze din carter (20%);

benzină evacuată din carburator (9%); benzină evacuată din rezervor (6%). Din arderea cărbunilor se elimină în aer cantităţi foarte mari de praf, cu conţinut

de Al, Si, Mg, Na, S, K, Ca, Fe, Pb, As, Cu, Zn, elemente ce se regăsesc apoi şi în sol (tabelul 7.3).

Dintr-o serie de procese industriale, sau din eroziunea solului, rezultă pulberi ce pot fi:

a. de natură anorganică, conţinând compuşi metalici de Zn, Pb, Mn, Fe, Cu,

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

minerale (SiO2, azbest, silicaţi etc.), substanţe rezultate din procese de sinteză (ciment, sodă, sticlă, coloranţi anorganici etc.);

b. de natură organică, care conţin: vegetale (lemn, in, bumbac, făină etc.), animale (lână, păr, os etc.), sintetice (coloranţi organici, pesticide etc.).

După dimensiuni, pulberile se denumesc (conform lui Gibbs) ca: praf (φ >10 µm), nor (φ = 0,1-10 µm şi fum (φ < 0,1 µm). Pot avea diverse acţiuni fizice, chimice, biologice şi rază mare de acţiune. Rază foarte mare o au gazele. De exemplu, SO2 şi CO2 s-au regăsit şi la peste 1.000 km distanţă de locul de producere.

Tabelul 7.3. Concentraţia de poluanţi în aer şi sol (la punctul de cădere) emişi de

o centrală de 1.280 MW, dintr-o tonă de cărbune ars.

Poluant Praf în aer (mg/tona cărbune)

Concentraţie în sol (mg/m3)

Al Si

Mg Na S K Ca Fe Pb As Cu Zn

241.000-373.000 155.000-409.000 15.300-116.700

2.869-9.565 1.999-22.870 1.043-24.133 1.655-15.821 4.677-87.568

77-2.975 19-488 19-1.674 48-1.124

308-476,60 198-523,12 12,56-149,12 3,66-12,12 2,56-29,22 1,34-30,84 2,12-20,22

5,98-111,90 0,10-3,80 0,02-0,62 0,02-2,14 0,06-1,44

Substanţele radioactive pot afecta de asemenea aerul, apa, solul, vieţuitoarele.

Substanţele radioactive provin din: radiaţia cosmică ionizantă, radiaţia pământului (în special în minele de uraniu şi thoriu), din experienţe nucleare, centrale nuclearo-electrice, centre medicale, sau de cercetare.

Contaminarea cu microorganisme (viruşi, microbi etc.) prin aer, sau din apă, de pe suprafaţa solului, poate provoca îmbolnăviri chiar în masă.

Poluanţii emişi în mediu pot fi transportaţi pe următoarele căi: prin curenţii de aer, de apă, particule de sol, organisme vii, om, mijloacele de transport. Împrăştierea depinde de:

- natura poluantului (solid, lichid, miscibil cu apă sau nemiscibil, gazos, degradabil, nedegradabil etc.);

- existenţa mai multor poluanţi în zonă, ce pot interacţiona sau nu; - viteza factorului de transport (aer, apă, sol, organisme); - climă; - relief; - existenţa unor obstacole naturale în cale, sau create de om (baraje,

clădiri etc.).

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

7.2. Caracteristicile poluanţilor Agenţii poluanţi se pot caracteriza prin: a) Limita de concentraţie, pentru care o substanţă poate prezenta un efect

poluant. Se mai numeşte şi concentraţie maxim admisă. Limitele de concentraţii sunt diferite, în funcţie de natura poluantului, de natura producătorului şi de ţara de emisie. De exemplu, SO2 are limitele: 0,25 mg/m3 în aerul din România, 0,3 mg/m3 în Canada, 0,35 mg/m3 în Polonia, 0,365 mg/m3 în SUA, 0,50 mg/m3 în Elveţia.

Limitele sunt prezentate în standarde şi au caracter obligatoriu, astfel încât depăşirea lor de către întreprinderile poluante atrage după sine plata unor penalităţi.

Acetona are limita de concentraţie de 2 g/m3 în 24 ore, NOx: 0,1 mg/m3, compuşii cu fluor: 0,005 mg/m3, fenolul: 0,03 mg/m3, funinginea: 0,05 mg/m3, benzenul: 0,8 mg/m3.

Concentraţiile maxime admise pot fi exprimate şi în alte unităţi: g/l, %, ppm, ppb, ppt, Cm (Curie), dB (decibeli).

Unii poluanţi pot prezenta toxicitate pentru organisme, deci producerea de efecte acute, manifestate la timp scurt după contactul organism-agent poluant, sau de efecte cronice, manifestate pe o durată mare de timp, de la expunere. In afară de concentraţia maxim admisă, aceşti poluanţi se caracterizează prin: doză letală, concentraţie letală şi timp letal.

Doza letală este dată de cantitatea maximă de substanţă ce poate omorî 50% din animalele experimentate, după 14 zile. Se notează cu DL50, şi se exprimă în mg/kg corp. Poate fi orală sau dermală, după modul în care se ajunge în contact cu poluantul.

Concentraţia letală reprezintă concentraţia substanţei în soluţie apoasă ce provoacă moartea a 50% dintr-o populaţie acvatică, după o expunere de 24-96 ore. Se notează CL50/24-96 ore şi se exprimă în mg/l.

Timpul letal este durata (în ore) în care toxicul de o concentraţie dată este letal pentru 50% dintr-o populaţie imersată.

b) Gradul de persistenţă în mediu diferă de la poluant la poluant şi poate fi

influenţat de condiţiile meteo (de exemplu starea de calm şi ceaţa împiedică dispersarea). Timpul de staţionare (sau de persistenţă) în mediu poate fi scurt (NH3 persistă 2 zile, SO2: 4 zile, NOx: 5 zile) sau lung, de câţiva ani. De exemplu: CO persistă 2- 3 ani în atmosferă, CO2: 4 ani, hidrocarburile RH: 16 ani, freonii: 100 ani, fierul aproximativ 100 ani, Al aproximativ 500 ani, masele plastice 250 ani, sticla 4-5000 ani etc. În acest timp, poluanţii se concentrează, se amestecă, interacţionează între ei şi cu mediul, atrăgând efecte deosebite asupra biocenozelor.

c) Influenţele reciproce dintre poluanţi pot fi multiple şi analiza lor se

efectuează la lansarea de noi produse, la amplasarea de noi unităţi economice, la stabilirea măsurilor de protecţie a mediului. Se pot observa următoarele efecte, în cazul prezenţei mai multor poluanţi într-o zonă:

- efecte sinergetice, deci o amplificare a efectelor poluante, mai mare decât

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

simpla însumare a efectelor individuale ale poluanţilor (de exemplu, ploile acide, provenite din emisii de SOx sau NOx şi apă, produc la plante, vieţuitoare, om şi construcţii, efecte nocive mai puternice decât gazele uscate, sau apa, luate separat);

- efecte antagonice, respectiv anihilarea reciprocă a efectelor poluante între agenţii poluanţi (de exemplu, situaţia în care un agent economic elimină apă acidă, altul apă bazică în acelaşi râu);

- anergism, respectiv lipsa unor influenţe reciproce între acţiunile poluanţilor (în mediu există aruncate mase plastice, lemn, metale, care nu se influenţează);

- eutrofizare - intensificarea poluării secundare. În ape cu circuit ridicat de azot şi fosfor şi sub influenţa căldurii proliferează vegetaţia, producând scăderea conţinutului de O2 din apă, reducerea faunei. Iarna, plantele putrezesc, elimină gaze (H2S, CH4, CO2 etc.). În cazul apelor staţionare (bălţi, iazuri, lacuri), condiţiile de viaţă acvatică se diminuează până la zero.

7.3. Influenţa poluanţilor asupra organismelor vii Agenţii poluanţi acţionează diferenţiat asupra organismelor vii. Natura

poluanţilor, prezenţa lor în amestec, concentraţia lor, influenţele lor reciproce şi durata de acţiune, constituie o primă grupă de influenţe. Condiţiile în care are loc poluarea, deci temperatura, umiditatea, relieful, viteza de deplasare a poluanţilor etc. produc asupra organismelor efecte diferenţiate. O a treia grupă de influenţe este legată de componentele biocenozei şi de caracteristicile lor ca: natura şi numărul speciilor, vârsta indivizilor, starea lor de sănătate, particularităţile lor, rezistenţa la factorii de mediu etc.

Unii poluanţi nu sunt metabolizaţi într-un lanţ trofic şi nici eliminaţi din organism, deci se pot acumula în organismele consumatorilor, producând fenomenul de amplificare biologică. Poluantul poate ajunge la valori care produc îmbolnăviri sau chiar decese. Exemplele sunt numeroase, cum ar fi:

seminţe cu metil-mercur →→→→ animal ierbivor →→→→ corpul uman

(8 ppm) (40-50 ppm) (>280 ppm) (în muşchi)

Concentraţia de 280 ppm, provoacă moartea în 1-2 luni. La Agano, din apa cu 0,1 ppc mercur s-a înregistrat o concentrare de 40.000 ori

în peşti, astfel: apă →→→→ fitoplancton →→→→ peşti

(0,1 ppb Hg) (10 ppb) (40 ppm) În golful Minamoto (Japonia), s-a ajuns prin consumarea peştelui la o concentrare

de 500.000 ori la om, iar legarea lui în organism de proteinele solubile, a provocat decesul a 41 persoane în 1956-1965.

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

Insecticidul DDT administrat pentru distrugerea ţânţarilor din lacul Clear (California) a ajuns în apă şi de aici s-a concentrat în plancton, peşti, lişiţe, astfel:

apă → plancton → peşti → lişiţe

(0,015 mg/l) (5 ori) (1000 ori) (25.000 ori) Diluarea biologică se produce în cazul în care poluantul se repartizează uniform

într-o plantă. Aplicat la seminţe (ca în cazul Furadanului) timp de două luni, planta mică devine toxică pentru animalele care o consumă. Apoi, prin creşterea fitomasei, concentraţia în plantă scade sub limitele letale.

In privinţa acţiunii poluanţilor asupra sănătăţii oamenilor, aceştia produc încărcarea corporală cu substanţe toxice, ce modifică aparatul respirator, glandular. Dacă acţiunea poluantă persistă apar tulburări ca: reflexe anormale, scăderea capacităţii de muncă, a bunei dispoziţii, somnul este afectat, se agravează starea de boală. Tulburările sunt mai puternice la persoane alergice, cu probleme nervoase sau digestive. Aceste tulburări se denumesc ca modificări de prag.

Starea următoare o constituie îmbolnăvirile cronice (bronşită, emfizem, obstrucţie pulmonară) şi acute (boli virotice respiratorii, otite etc.). Poluanţii reduc funcţiile de producere a anticorpilor. La concentraţii mari de poluanţi şi în condiţii meteo speciale ce împiedică împrăştirea, se pot produce chiar intoxicaţii în masă. S-au întâlnit astfel de situaţii la Londra (1873 şi 1952), Glasgow (1904), Pittsburg (1913), Liege (1930) etc.

Efectele asupra sănătăţii populaţiei pot fi: - directe (poluanţii influenţând nemijlocit starea de sănătate); - indirecte, prin intermediul condiţiilor de mediu afectate de poluanţi.

La rândul lor, efectele directe pot apare imediat, sau după un timp mai îndelungat de contact cu poluantul.

1. Efectele imediate ale acţiunii poluanţilor se manifestă prin iritaţii oculare, ale aparatului respirator şi uneori prin creşterea mortalităţii, în caz de poluare excesivă, în timp scurt. De exemplu, crescând conţinutul de SO2 în aer peste 600 mg/m3, sau fumul peste 300 mg/m3, s-au înregistrat agravări de bronşită. Peste 1500 µg/m3 SO2 pe zi şi fum peste 2000 µg/m3 şi zi, a crescut mortalitatea cu 20%, situaţii create pe Valea Meusei în 1930, datorită SO2 şi fluorului, Donora (1948), Londra (1952). Detergenţii din ape reziduale provoacă moartea peştilor, prin spuma formată, care întrerupe contactul cu oxigenul dizolvat în apă la nivelul bronhiilor. Au acţiuni şi asupra vegetaţiei acvatice.

2. Efectele de lungă durată se produc prin contact cu poluanţii cu agresivitate

medie, un timp îndelungat, ce favorizează acumulări în organism, producătoare de fenomene patologice. După efectele provocate, poluanţii se clasifică în:

a) Poluanţi iritanţi pentru mucoasa oculară şi aparatul respirator. Aceştia produc bronşită cronică, emfizem pulmonar, astm bronşic, conjunctivite. Din această categorie fac parte: pulberile netoxice, SO2, NO2, O3, Cl2, NH3 etc. Numai

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

SO2 (peste 200 µg/m3) sau fumul (peste 150 µg/m3) favorizează dezvoltarea cancerului pulmonar, prin reducerea capacităţii de apărare a aparatului respirator.

b) Poluanţi fibrozanţi ce produc modificări fibroase la aparatul respirator. De exemplu: SiO2, oxizi de fier, compuşi de Ca, Ba, ce apar în mediu industrial în special.

c) Poluanţi axfisianţi ce împiedică oxigenarea ţesuturilor organice. Astfel acţionează CO, formând carboxihemoglobina stabilă. Peste 60% hemoglobină blocată se produce moartea. H2S produce mai întâi pierderea mirosului, apoi paralizia centrilor respiratorii şi decesul.

d) Poluanţi sistemici ce pot provoca leziuni la organe, sau sisteme. Aşa acţionează: Pb, care se acumulează în ţesutul osos, afectează sistemul nervos, biosinteza hemoglobinei. Intoxicaţia apare peste 0,1-0,2 mg Pb/dm3, putând produce arieraţie mintală la copiii de 7-12 ani. Fluorul se acumulează în ţesutul osos, provocând leziuni osoase şi tulburări metabolice. Micşorează duritatea dinţilor la concentraţii de peste 1,5 mg F/dm3 de apă consumată. Peste 5 mg/dm3, apar anchiloze articulare, luxaţii, fracturi, curbarea oaselor lungi etc.

Cadmiul, peste 5 µg/dm3 apă, produce tulburări ale rinichilor şi fracturi osoase (prin eliminare Ca). În 1970, în Japonia s-a semnalat maladia Itai-Itai datorită intoxicaţiei cu Cd.

Mercurul, peste 10 µg/dm3 în apă, se acumulează în rinichi, creier, globule roşii, păr. Produce leziuni în sistemul osos, analizorul vizual, aparatul renal şi digestiv.

Arsenul, peste 0,5 µg/dm3 în apă, provoacă afecţiuni ale pielii, cancer cutanat, tulburări digestive.

Cianurile, peste 0,01 mg/dm3 apă, provoacă blocarea oxidării la nivel celular, deci axfisia internă, tulburări nervoase şi deces.

Pesticidele acţionează asupra ficatului, sistemului nervos, glandelor endocrine sexuale, enzimelor etc. Au acţiuni cancerigene şi chiar cocancerigene asupra descendenţilor.

Azotaţii ingeraţi din apa potabilă, cu conţinut mai mare de 40-60 mg/dm3 (limită stabilită de OMS) blochează hemoglobina, formând cum s-a mai arătat, methemoglobina. La o blocare a hemoglobinei de 10-25%, apare boala methemoglobunemia uşoară, la 25-40% apare starea medie de boală şi peste 50% blocaj, apare starea gravă, mortală. e) Poluanţii alergenici acţionează asupra căilor respiratorii, producând alergii.

Pot fi de origine naturală (cum sunt polenul, unele insecte, fungi, praful), sau industrială (diferite produse chimice, farmaceutice, insecticide). Chiar deşeurile solide industriale depuse în halde pot fi transportate sub formă de vânt şi produc alergii în masă, cum s-a întâmplat la New Orleans, în 1958.

f) Poluanţii cancerigeni. Hidrocarburile, în special cele policiclice aromate, ca benzopiren, benzoantracen, benzfluoranten etc., rezultate din procese de ardere se volatilizează şi se condensează apoi pe particule în suspensie, ce

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

pătrund cu aerul în aparatul respirator, producând cancer pulmonar. Asbestul, Cr, Be, Ni, Se provenite din industrie acţionează asupra plămânilor. Epoxizii, nitrozaminele α şi β naftilamina de la fabricile de coloranţi, produc cancer de vezică urinară.

g) Poluanţi cu efecte mutagene şi teratogene. Compuşii organocloruraţi, fosforici, mercurici, fluorurile, NOx au astfel de efecte manifestate asupra urmaşilor, cu riscul apariţiei de malformaţii, sau întârzieri mintale.

2. Efectele indirecte manifestate de unii poluanţi se concretizează în:

- alterarea florei/faunei, reducerea radiaţiei solare (diminuarea luminozităţii), favorizarea apariţiei ceţii;

- degradarea construcţiilor, vopselelor, ţesăturilor etc.; - miros neplăcut, creând stare de disconfort olfactiv.

4. Efectele iradierii pot fi: somatice sau genetice. Efectele somatice se manifestă:

- imediat, prin convulsii, lipsă de coordonare sau chiar deces; - cronic, sub formă de înnegrirea pielii, cataracte, sterilitate la bărbaţi; - întârziat, prin scăderea duratei de viaţă şi cancer epiteliar (la medicii

radiologi), sau pulmonar (pentru minori). Efectele genetice apar datorită perturbării codului genetic la nivelul genelor, sau

al cromozomilor (distrugere, alterare de funcţii, rearanjare de gene etc.). Se produc mutaţii la generaţia imediat următoare, sau la alte generaţii.

7.4. Activitatea industrială şi poluarea mediului Industria poluează absolut toate mediile (aer, apă, sol), provocând prejudicii

sănătăţii oamenilor, vieţuitoarelor, agriculturii, transporturilor, construcţiilor, culturii şi chiar ei însăşi.

S-au efectuat şi se efectuează numeroase studii referitoare la agenţii poluanţi emişi din diferite domenii industriale, la efectele imediate şi pe termen îndelungat ale poluării, la efectele măsurilor de diminuare a emisiilor poluante. Studiile se realizează la nivel naţional, dar şi prin cooperări internaţionale. Tabelul 7.4. prezintă câteva substanţe emise de ramurile industriale, la nivelul anului 1990, pe glob. Cantităţile emise în aer sunt considerabile, uneori de zeci de milioane de tone, ceea ce impune stricta reducere a lor pentru a asigura dezvoltarea durabilă a omenirii.

In afara emisiilor prezentate în tabelul 7.4, fiecare domeniu industrial înregistrează şi alte forme de poluare.

Industria poluează prin emisii în atmosferă, în efluenţi, prin depozitare de materiale nocive pe sol, în subsol, contaminări biologice, radioactive, riscuri atât în exploatare, cât şi prin posibilitatea producerii unor accidente. De exemplu, în 1976, în Italia s-a eliminat dioxină, substanţă foarte periculoasă, în urma unei explozii la o fabrică de produse chimice; în 1984, explozie foarte puternică datorită gazului metan în Mexic; eliminări de substanţe chimice în mediu în 1984, în India, la o fabrică

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

chimică; în 1995, la Kosice o explozie foarte puternică, datorită scăpărilor de gaz metan etc. Toate aceste evenimente au provocat în zonă serioase modificări, pe timp destul de mare.

Tabelul 7.4. Emisii de agenţi poluanţi industriali (mil.tone).

Domeniul industrial Pulberi SO2 CO NOx Hidrocarburi Energetică Extracţie ţiţei Prelucrare ţiţei şi petrochimie Extracţie cărbune Metalurgie: -feroasă -neferoasă Industrie chimică Construcţii de maşini Materiale construcţii Alte domenii

23,9 0,1 0,4 4,1 14,9 7,0 1,4 2,8 28,7 16,7

52,8 0,1 2,0 3,7 9,7 16,5 1,2 1,0 2,6 10,4

4,0 0,2 8,2 10,4 41,7 3,6 3,0 6,8 11,2 11,5

70,1 0,1 0,5 2,0 13,7

- 1,9 1,1 3,2 7,4

- 62,1 31,1 4,0 0,3 - 1,3 - - 1,2

a) Industria extractivă poluează mediul atât în faza de extracţie, cât şi în fazele de

preparare, respectiv la mărunţire, clasare, concentrare, preparare termică ş.a. Pe durata extracţiilor în subteran sau la suprafaţă se elimină praf cu conţinut de

silicaţi, cărbune etc., vegetaţia este distrusă pe mari suprafeţe, pot apărea surpări, alunecări de teren. La încheierea excavaţiilor se fac uneori rambleieri, iar la suprafaţă se recopertează în ordinea inversă decopertării, astfel încât stratul de sol să ajungă la deasupra (în cazul unei excavaţii de scurtă durată). Uneori se aduce sol din alte zone, deci cheltuielile vor fi mari pentru fertilizarea zonei.

Din operaţiile de preparare rezultă halde de steril, ape poluate, praf. Haldele scot teren din circuitul agricol, îl contaminează cu metale grele, praf de cărbune, îi schimbă pH-ul, alcătuiesc elemente inestetice în decor. Ele constituie un pericol şi prin revărsarea lor peste terenuri, locuinţe, datorită infiltrării apelor de precipitaţii şi tendinţei de mărirea ariei bazei. Apele poluate deversate în cele naturale produc creşterea conţinutului în metale grele, praf de cărbune, diferite substanţe chimice anorganice şi organice şi trebuie tratate pentru reducerea agenţilor poluanţi sub limitele admise de lege. Prafurile se îndepărtează din hale prin ventilaţie, sunt eliminate în atmosferă, de unde poluează apa şi solul, sau sunt captate cu utilaje adecvate.

b) Industria de extracţie şi prelucrare a ţiţeiului afectează mediul prin hidrocarburile gazoase şi lichide "pierdute" în timpul extracţiei, transportului şi depozitării ţiţeiului şi produselor petroliere. Din procesele de prelucrare în rafinării rezultă carburanţi, combustibil, lubrifianţi şi materii prime petrochimice. Toate produsele sunt inflamabile, au grade diferite de toxicitate, unele sunt explozive, sau cancerigene, deci necesită condiţii speciale, sigure la prelucrare, transport şi depozitare.

De exemplu, rezervoarele de mare capacitate de benzină se răcesc vara cu apă, se înconjoară cu valuri de pământ, sau cu un zid de beton pentru a micşora împrăştierea în

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

caz de explozie, conducta de aducţiune pătrunde până la fundul rezervorului, pentru a nu se produce o încărcare electrostatică în timpul umplerii, prin frecarea dintre straturile de lichid etc.

In petrochimie se utilizează produse petroliere inflamabile, uneori explozive, gaze la presiuni mari şi foarte mari (2.000 atm pentru polimerizarea etenei la polietilenă), deci riscurile sunt mari. Instalaţiile se construiesc din materiale rezistente la coroziune, au grosimea pereţilor proiectată să reziste la presiune, sunt automatizate şi uneori întreg procesul este condus de calculator.

c) Industria energetică poluează termic, fonic, electromagnetic, chimic şi estetic mediul. Astăzi energia electrică se obţine din sursele convenţionale astfel: 40% prin arderea ţiţeiului, 27% din cărbuni, 23% din gaze naturale, 7% din procese nucleare şi 3% din apă. Procesele de combustie au aşadar o mare pondere, atât pentru obţinerea energiei electrice, cât şi a celei termice.

Termocentralele elimină cenuşă, pulberi, gaze, aer cald şi abur. Cenuşa poate reprezenta 40-50% la lignit, cărbune brun, turbă, sau chiar peste 80% în cazul arderii şisturilor bituminoase.

Din ardere rezultă gaze care conţin CO2, SO2, SO3 (1-3% din cantitatea de SO2), oxizi de azot, compuşi cu arsen, fluor. Energetica contribuie cu 57% la efectul de seră, deoarece emite 55% din totalul CO2, 15% din CH4, 6% din N2O, 7% din CFC. Deţine primul loc la emisiile de oxizi de sulf şi de azot şi locul al doilea, după materialele de construcţii, la emisiile de pulberi. Numai termocentralele emit 60% din SO2 total şi 30% din NOx total. Pulberile se regăsesc aruncate la 10-20 km distanţă, iar oxizii de sulf şi de carbon la peste 1.000 km, faţă de locul emisiei.

Termocentralele emit cele mai mari cantităţi de dioxid de carbon pentru obţinerea unei unităţi de energie electrică, iar dintre acestea, emisiile cele mai mari le au cele pe cărbune. In tabelul 7.5 sunt prezentate emisiile unor poluanţi din diverşi combustibili.

Tabelul 7.5. Poluanţi emişi din diferiţi combustibili la 0 °C, în mg/m3.

Combustibil SO2 NOx Pulberi Cărbuni (lignit) 1.300-2.600 (13.300) 100-600 300-6.000 Păcură: S < 4% < 3% < 1%

5.300 4.000 1.300

800 < 440

400-800

300 200

50-100 Lampant 400 160 16 Gaz metan 0,80 100-700 1,3-6,7

Numai o centrală de 2000 MW elimină anual 1,3 mil t cenuşă la sol şi în aer:

42.000 t CO2, 600 t SO2 şi 10 t praf de cenuşă. La acestea se adaugă şi aburul evacuat prin turnul de răcire, care modifică umiditatea şi temperatura atmosferică în zonă.

Hidrocentralele modifică peisajul, ecosistemele, varietatea şi numărul de specii (reduc numărul peştilor), calitatea apei (prin concentrarea în săruri), apa nemaiputând fi utilizată pentru băut. Afectează agricultura prin infiltraţiile de apă, producând băltiri şi apoi, după evaporarea apei, sărăturarea solului.

Alteori, prin asanarea zonelor mlăştinoase, sau izolarea luncilor de fluvii prin

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

îndiguiri s-a produs scăderea nivelului pânzei freatice, curgerea fluviilor mai rapidă şi creşterea puterii distructive a inundaţiilor. La hidrocentralele mari, lacurile de acumulare preiau volumul mare de apă în caz de viituri, evitând astfel producerea inundaţiilor.

Construcţia unei hidrocentrale necesită eliberarea unei suprafeţe mari de teren, defrişări masive, deplasarea populaţiei spre alte zone. In zonă, datorită excesului de umiditate atmosferică se produc perturbaţii climatice: scăderea temperaturii medii, ceaţă. Lacul de acumulare crează presiuni mari în straturi, generatoare de cutremure.

Barajele sunt bariere în calea migraţiei peştilor, cei mai afectaţi fiind somonii şi păstrăvii. De asemenea sunt bariere pentru circuitul natural al sedimentelor, acestea depunându-se în amonte de baraj, colmatând în timp lacul de acumulare.

In lac creşte temperatura apei, deci pot dispărea unele specii de scoici, peşti. Dacă o specie dispare, întreg echilibrul ecologic este afectat, prin lanţul trofic. Scăderea producţiei piscicole este şi o consecinţă a creşterii concentraţiei în săruri a apei, iar în unele situaţii, a dispariţiei unor zone inundabile de-a lungul cursului apei, ca urmare a lucrărilor de asanare şi îndiguire. In aceste zone inundate, unele specii de peşti îşi depuneau icrele.

Alt efect al construcţiilor hidrotehnice pe fluvii este posibilitatea scufundării (retragerii) unor delte, situaţie semnalată pe Nil şi Mississippi.

Apa acumulată în lacuri şi legată prin canale de irigaţii a fost uneori cauza răspândirii unor boli, datorită dezvoltării unor paraziţi. Astfel, hidrocentrala de la Assuan, de pe Nil a favorizat dezvoltarea unor viermi paraziţi, care au migrat prin sistemul de irigaţii şi au pătruns în organismele vii, producând boala denumită "hematurie de Egipt", ce afectează aparatul urinar. Tot în Africa, hidrocentrala de la Kariba, prin apă a contribuit la dezvoltarea unei muşte, ce a produs daune agriculturii în zonele învecinate.

Astăzi, pe glob există peste 3800 baraje mari şi alte numeroase stăvilare mai mici, dintre care peste jumătate sunt în China.

Pentru reducerea impactului asupra mediului, hidrocentralele şi alte construcţii de hidroameliorare prezentând totuşi foarte multe avantaje, acestea trebuie: întreţinute permanent, supravegheată calitatea apei, refăcute ecosistemele prin repopulări cu specii de peşti, acolo unde este posibil refăcute sistemele de lunci inundabile şi să se administreze bazinele fluviale ca un ecosistem. Efectele se vor materializa în special prin scăderea frecvenţei inundaţiilor catastrofale, restaurare viaţii acvatice şi creşterea producţiei piscicole.

Centralele nuclearo-electrice poluează mediul prin debitul mare de apă necesar în sistemul de răcire şi prin conţinutul în radionuclizi al gazelor, lichidelor şi materialelor solide evacuate.

Apa caldă provenită din sistemul de răcire poate provoca poluarea termică în zona de evacuare, deci o înmulţire a algelor, dispariţia unor specii. Reintrodusă în circuit, apa va necesita un sistem mai eficient de îndepărtarea plantelor. La CNE Cernavodă s-a calculat debitul apei de răcire din circuitul secundar, astfel încât apa să se încălzească numai cu 3 grade, evitând poluarea termică în zonă.

Deşeurile gazoase radioactive sunt alcătuite din aerul evacuat din incinta clădirii

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

reactorului şi din eventualele gaze pierdute din sistemul primar de răcire, la reactoarele răcite cu gaze (CO2, He).

Deşeurile lichide radioactive conţin apa din circuitul primar şi ape reziduale. Deşeurile solide radioactive sunt alcătuite atât din întreaga instalaţie (reactor

nuclear, pompe, rezervoare, schimbătoare de căldură, conducte etc.), dar şi din reziduurile procesului de fisiune nucleară, îmbrăcămintea de protecţie, hârtia utilizată etc.

Toate aceste deşeuri se tratează înainte de evacuarea în mediu şi se depozitează în condiţii de strictă siguranţă, cu supraveghere permanentă.

Centralele eoliene ocupă o mare suprafaţă de teren şi prin zgomotul turbinelor produc poluare fonică.

Centralele solare blochează o suprafaţă mare de teren pentru captatoare, în special.

Centralele geotermale aduc la suprafaţă H2S, NH3 (gaze neplăcute, iar la concentraţii mai mari chiar toxice), apă salinizată. Construcţia lor trebuie să nu producă în zonă tasări de teren, iar în cazul utilizării căldurii acumulate în roci, să nu producă erupţii vulcanice, sau cutremure.

d) Industria siderurgică elimină pulberi metalice (oxizi de fier), cancerigene,

precum şi pulberi nemetalice de SiO2, calcar, cărbune, cu alte efecte asupra aparatului respirator, ochilor, pielii.

Uzinele cocsochimice elimină compuşi toxici cu fluor, arsen, hidrocarburi policiclice condensate, cu efecte cancerigene, fenoli caustici, gaze cu SO2, CO, H2S, cu efecte acide şi axfisiante.

Emisiile în atmosferă (pulberi şi gaze)se regăsesc la distanţe de câţiva kilometri de combinatele siderurgice. In tabelul 7.6 sunt prezentate emisii de praf înregistrate în siderurgie şi în metalurgia neferoasă, procesul de obţinere a aluminiului înregistrând valorile cele mai mari.

Tabelul 7.6. Emisii de pulberi în metalurgie.

Produs Pulberi emise (kg/t produs)

Oţel Fontă Aluminiu Bronz şi alamă

10 8

450 12

e) Metalurgia neferoasă elimină o serie de produşi toxici, ca de exemplu: As, Cd,

Cr, Pb, Hg, Ni, V, Mn, Ba, F, SO2 etc. Efectele negative ale acestor produşi asupra organismului uman sunt prezentate în tabelul 7.7.

Dioxidul de sulf emis din procesul de fabricaţie al cuprului poate fi şi de 8 t SO2/tona Cu. Prin caracterul lui acid distruge clorofila, afectează construcţiile, căile respiratorii ale vieţuitoarelor ş.a.

Pulberile astupă ostiolele plantelor, împiedicând respiraţia şi transpiraţia, deci însuşi procesul de fotosinteză. Aerosolii pot fi transportaţi la 5-10 km distanţă, iar cei

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

de metale neferoase se pot atrage electric, aglomerându-se şi depunându-se astfel în timp mai scurt.

Tabelul 7.7. Efectele provocate de poluanţi din metalurgia neferoasă asupra

sănătăţii oamenilor

Poluant Efecte Arsen Beriliu Cadmiu Crom Fluor Plumb Mercur Nichel Mangan Vanadiu

Dermatite ulceroase, anemie, cancer. Intoxicaţii la concentraţii foarte mici. Boli acute şi cronice ale căilor respiratorii; disfuncţii renale. Dermatite, cancer gastrointestinal. Efecte toxice ca la plumb. Efecte neurologice, îmbolnăviri ale ficatului, rinichilor, anemii. Tulburări de scurtă durată ale memoriei, efecte asupra dinţilor, părului. Cancerul căilor respiratorii. Tulburări de metabolism. Iritarea căilor respiratorii, schimbări în formula sângelui.

Praful poate produce îmbolnăviri profesionale. Asupra pieselor în mişcare, praful

provoacă uzura lor accelerată, iar între contactele electrice are fie efect izolator, fie scurtcircuitează, producând în primul caz întreruperea alimentării cu curent electric, iar în al doilea caz, electrocutări, scoaterea din uz a unor aparate, maşini, topirea unor rezistenţe etc.

f) Industria chimică emite o multitudine de substanţe, cu diferite toxicităţi pentru

oameni şi mediu. Se elimină în atmosferă compuşi cu sulf, ca: dioxid şi trioxid de sulf din industria acidului sulfuric, mercaptani din rafinării şi petrochimie, hidrogen sulfurat, sulfură de carbon.

Compuşii cu azot, ca oxizi şi amoniac se elimină din industria acidului azotic şi a fertilizanţilor cu azot. Din producţia de clorosodice se elimină clor, acid clorhidric în atmosferă, clorură de calciu în ape etc. Din diferite procese de sinteză se elimină compuşi cu fluor, clor, pesticide, produşi intermediari de sinteză, negru de fum. Din procesele de valorificare a ţiţeiului şi a gazului metan se elimină fenoli, alcooli, cetone, eteri, diferite hidrocarburi. Produsele reziduale se elimină ca atare în aer, apă, sau pe sol, se ambalează şi depozitează, sau se ard, fiecare variantă prezentând forme specifice de poluare a mediului. In tabelul 7.8 sunt prezentate efectele unor substanţe chimice organice asupra sănătăţii oamenilor.

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

Tabelul 7.8. Efecte produse asupra sănătăţii oamenilor de unii compuşi organici.

Poluant Efecte Benzen Sulfură de carbon Dicloretan Formaldehida Tetracloretilena Negru de fum

Anemie, aberaţii cromozoidale. Tulburări neurologice, psihiatrice şi gastro-intestinale. Imbolnăvirea ficatului, rinichilor. Tulburări cardiace, efecte asupra sistemului nervos central. Aberaţii cromozoidale, iritarea ochilor, dermatite, infecţii respiratorii la copii. Cancer la rinichi, de piele, genital, disfuncţii hepatice, tulburări ale sistemului nervos central. Dermatite, cancer al pielii, iritaţii ale ochilor, tulburări ale sistemului respirator.

Efectele substanţelor chimice asupra mediului biotic şi abiotic sunt multiple. Ele

acţionează prin aciditatea sau bazicitatea lor, prin hidroliza cu umiditatea atmosferică, producând ceaţă (oxizii de sulf, clorura de aluminiu), sau compuşi toxici (clorul, oxizii de sulf, azot), prin potenţialul inflamabil chiar la temperaturi relativ scăzute al unor compuşi (benzinele uşoare), prin potenţialul exploziv al altora (azotatul de amoniu), prin toxicitatea lor chiar la concentraţii extrem de scăzute în aer, sau apă (dioxina). Efectele sunt multiple, amplificate de cele mai multe ori de prezenţa în mediu a unui amestec de poluanţi. Se observă uscarea plantelor, deci scăderea producţiei agricole, uscarea pădurilor, coroziunea metalelor, degradarea materialelor de construcţii, îmbolnăviri ale oamenilor şi animalelor, uneori chiar decese. In industria chimică se lucrează la temperaturi şi presiuni ridicate uneori, deci pericolul unor accidente există permanent. Instalaţiile trebuie corect proiectate, realizate pentru a rezista condiţiilor de exploatare şi conduse de personal competent, dublat de sisteme corespunzătoare de automatizare.

g) Industria materialelor de construcţii poluează mediul în special prin cantităţile

mari de pulberi, ce pot ajunge şi la 200 g/m2·24 ore. Aceste pulberi afectează respiraţia plantelor şi modifică pH-ul mediului pe câţiva kilometri, diminuând masa vegetală, deci producţia de cereale, iarbă pentru fân, fructe. Anual se elimină mii de tone pe kilometru pătrat, deoarece procesele tehnologice au pierderi de 0,3-0,5% din producţie sub formă de praf. Prafurile conţin oxizi de calciu, de magneziu, de siliciu, azbest etc., producând îmbolnăviri profesionale (pneumoconioze); azbestul are proprietăţi cancerigene şi radioactive.

h) Industria celulozei şi hârtiei utilizează compuşi cu sulf (sulfură de carbon,

dioxid de sulf), iar din procesele tehnologice rezultă H2S, mercaptani, împreună cu produşii volatili utilizaţi în proces. Albirea celulozei se poate face şi cu clor, în care caz rezultă combinaţii organoclorurate deosebit de toxice, printre care şi dioxină. Din proces rezultă şi ape reziduale cu conţinut ridicat de reactivi şi fibre celulozice putrescibile, ce produc pe lângă disconfort şi iritaţii, îmbolnăviri ale ochilor, aparatului respirator etc.

T E H N O L O G I I I N D U S T R I A L E

i) Industria alimentară poluează aerul, apa, solul cu resturile vegetale şi animale rezultate din procesele tehnologice, cu detergenţii utilizaţi la spălări, sau cu alte materiale şi produse reziduale. Freonii utilizaţi ca agenţi frigorifici, eliberaţi în atmosferă, contribuie la distrugerea stratului de ozon.

Sursele industriale de poluare sunt diverse, complexe şi contribuie cu ponderea cea mai mare la poluarea globală a Terrei. Reducerea emisiilor de poluanţi industriali are efecte imediate, dar şi pe termen lung, prin reducerea efectului de seră, refacerea ozonului, diminuarea ploilor acide etc.

Rezumat

Fenomenul de apariţie a unor factori perturbatori ai mediului înconjurător şi de producere a dezechilibrelor ecologice este denumit poluare. Polunt este socotit orice factor natural, sau produs de om, care provoacă disconfort, sau are acţiune toxică asupra organismelor şi/sau degradează componentele abiotice ale mediului, producând dezechilibre ecologice. Poluanţii se caracterizează prin limită de concentraţie, doză letală, concentraţie letală, timp letal, grad de persistenţă în mediu. Poluanţii prezintă influenţe diferite asupra mediului abiotic şi asupra organismelor vii. Efectele se manifestă imediat, sau pe termen lung. Activitatea industrială influenţează puternic mediul prin emisii gazoase, lichide, solide, efecte termice, radioactive, vibraţii etc. Sunt exemplificate efectele unor domenii industriale asupra mediului.

Cuvinte cheie

poluare poluant poluare antropică limita de concentraţie doza letală grad de persistenţă efecte sinergetice efecte antagonice anergism eutrofizare poluanţi sistemici efecte mutagene efecte teratogene efecte somatice

CAPITOLUL VII – Poluarea industrială

Bibliografie suplimentară 1. Vişan S., Angelescu A., Alpopi C., „Mediul înconjurător-poluare şi protecţie”, Ed.Economică, Bucureşti, 2000; 2. Angelescu A., Ponoran I., Ciobotaru V.,”Mediul ambiant şi dezvoltarea durabilă”, Ed.ASE, Bucureşti,1999; 3. *** „Dezvoltarea economică şi protecţia mediului înconjurător”, INID, Bucureşti, 1990; 4. ***”Environmental Science and Technology”, 1995 – 2000.

Întrebări recapitulative

1. Ce se înţelege prin poluare? 2. Cum se defineşte limita de concentraţie? 3. Ce influenţe reciproce pot prezenta poluanţii? 4. Ce poluanţi prezintă efecte sistemice? 5. Ce poluanţi prezintă efecte cancerigene? 6. Care sunt efectele iradierii organismelor vii? 7. Ce efecte poluante prezintă industria extractivă? 8. Ce efecte poluante prezintă industria energetică?