Aprecierea Cantitatii de Substante Poluante din Atmosfera Orasului Oradea

Cuprins

PROIECT DE DIPLOMĂ

STUDIU PRIVIND EVOLUȚIA CONCENTRAȚIILOR UNOR POLUANȚI ATMOSFERICI ÎN MUNICIPIUL ORADEA

[NUME_REDACTAT]

Dezechilibrul gazelor atmosferice determinat de factorii poluanți, produși în special de activitatea omului, afectează întregul mediu înconjurător și calitatea vieții populației. Dezvoltarea industrială intensă din ultimii ani a dus la introducerea în aer a unor substanțe străine sau la creșterea concentrației unor constituenți deja existenți, care în cantități mari pot afecta grav sănătatea omului și deteriorează mediul ambiant.

De aceea problema poluării atmosferei a trezit interesul tot mai multor organizații naționale și internaționale, care prin monitorizarea continuă a calității aerului încearcă să găsească soluții cât mai eficiente pentru combaterea și diminuarea acestui fenomen.

Am ales această temă deoarece am dorit să fac o analiză a gradului de poluare al aerului pe care îl respirăm zilnic în orașul nostru, iar prin elaborarea acestei lucrări am reușit să îmi aprofundez cunoștințele legate de degradarea calității aerului și factorii implicați în acest proces.

Acest proiect este structurat în două părți.

Partea I-a este compusă din cinci capitole și prezintă noțiuni despre poluarea atmosferei, surse de poluare, natura anumitor poluanți, factori care determină gradul de poluare și metode de supraveghere și determinare a substanțelor nocive.

În partea a II-a este elaborat un studiu privind analiza concentrațiilor de dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie (totale), pe baza înregistrărilor efectuate pe o perioadă de 3 ani (2009 – 2011) de către Agenția de [NUME_REDACTAT] din Bihor, în municipiul Oradea.

PARTEA I-a

STUDIU BIBLIOGRAFIC

Capitolul 1

Atmosfera și surse de poluare a atmosferei

[NUME_REDACTAT] (athmos = aer și spherein = sferă, înveliș) este denumirea dată învelișului de aer al Pământului. Este compusă aproape integral din gaze, dar conține și urme de substanțe solide, prezente în stare fin divizată. Compoziția atmosferei s-a schimbat de-a lungul celor aproximativ 2,5 – 2,8 miliarde de ani de când a luat naștere, de la o atmosferă primitivă la cea actuală, trecând prin mai multe faze intermediare, în decursul cărora și-a schimbat nu numai compoziția chimică, dar și alte caracteristici precum ar fi densitate, grosime, transparență.

Atmosfera de astăzi a Pământului conține azot (N2) în proporție de aproape 4/5 (78,2 %), oxigen O2 (20,5 %), argon Ar ( 0,92 %), doxid de carbon (CO2), ozon (O3) , apă (H2O) și alte gaze (praf, fum, particule în suspensie) în proporție de 0,3%.

Atmosfera este numită în vorbirea curentă aer, are o masă de 4,9 · 1018 kg și este alcătuită în funcție de temperatură în mai multe straturi:

Troposfera – între 0 – 7 km în zona polară, și 17 km în zona tropicelor;

Stratosfera – între 7 și 17 km până la 50 km;

Mezosfera – între 50 și 80 km;

Termosfera – între 80 și 640 km;

Exosfera – între 500 și 1000 km până la aproximativ 100.000 km, cu o trecere la spațiul interplanetar.

După procese fizico-radiologice, atmosfera poate fi subîmpărțită în următoarele substrate:

Ionosfera;

Magnetosfera;

Ozonosfera;

Hemosfera.

După gradul de amestec al gazelor putem împărți atmosfera în:

Homosferă (0 – 100 km);

Homopauză (100 – 200 km);

Heterosferă (>120 km).

Până la altitudinea de aproximativ 85 km compoziția atmosferei este uniformă. În acest strat numit homosferă, constituenții gazoși care sunt aproximativ aceeași se găsesc în proporții diferite. Acești constituenți gazoși pot fi împărțiți după timpul lor de viață în trei categorii:

constituenți cvasiconstanți, al căror timp de viață este de ordinul miilor de ani (N2, O2, Ar, He, Xe, Kr);

constituenți care variază lent, al căror timp de viață este de la câteva luni până la câțiva ani (CH4, O3, N2O, CO2, CO, H2);

constituenți care variază rapid, al căror timp de viață este de câteva zile sau mai puțin (SO2, H2S, NO, NO2, NH3).

Gazele care pot fi considerate permanente sunt gazele nobile: Ne, Ar, Kr, Xe, deoarece ele au pierderi neglijabile în atmosferă.

Poluarea aerului atmosferic

Poluarea atmosferei a fost definită, în diverse documente ale organismelor Europene de protecție a mediului înconjurător astfel: „introducerea în aer de către om, direct sau indirect, de substanțe sau energie cu acțiune nocivă, de natură să pună în pericol sănătatea omului, să dăuneze resurselor biologice și ecosistemelor, să deterioreze bunurile materiale și să aducă atingere sau să păgubească valori de agrement și alte utilizări legitime ale mediului înconjurător”.

[NUME_REDACTAT] de Normalizare (AFNOR) definește ca „poluant al aerului – orice corp solid, lichid sau gazos existent în atmosferă, care nu face parte din compoziția normală a acestuia sau care este prezent în cantități anormale”. [22]

Activitatea omului amenință echilibrul natural menținut de milioane de ani al gazelor atmosferice, industrializarea globală dereglând raportul de gaze necesar pentru menținerea acestui echilibru. Problemele globale ale poluării mediului inconjurător cu care se confruntă omenirea în ultimii ani, au dus la creșterea interesului factorilor politici și al cercurilor politice din toate țările lumii pentru studierea și soluționarea lor.

Surse de poluare

Sursele de poluare a atmosferei reprezintă locul de producere și de evacuare în mediul înconjurător a poluanților. Poluanții atmosferici pot fi particule solide sau lichide, gaze sau vapori și pot fi sistematizați în categorii după mai multe criterii.

Putem afirma că unul din cele mai importante criterii de clasificare este originea poluantului care poate fi naturală sau antropică.

1.3.1. Surse de poluare naturale

Sursele naturale de poluare a aerului nu provoacă decât în mod excepțional poluări importante ale atmosferei, ele fiind reprezentate de diverse procese care se petrec în mod natural.

Sursele naturale produc o poluare accidentală, care de cele mai multe ori poate fi asimilată, în timp, de ciclul biologic al biosferei.

Din sursele naturale de poluare a atmosferei fac parte:

omul și animalele care prin procese fiziologice și prin descompunerea materiile organice animale eliberează CO2, viruși, metan, hidrogen sulfurat, amoniac;

plantele care din descompunerea materiilor organice vegetale evacuează în atmosferă hidrogen sulfurat;

solul cu pulberile rezultate din eroziune pot forma furtuni de praf și de nisip, iar aceste suspensii purtate în atmosferă se depun chiar și la distanțe mari de locul ridicării lor;

apa marină și izvoarele termale și minerale care furnizează aerosoli și diferite gaze;

aerosoli încărcați cu săruri (sulfați și cloruri);

incendiile care degajă cenușă, oxizi de sulf, oxizi de azot, carbon;

fenomenele fizice și chimice din atmosferă;

fenomene meteorologice (ceața);

radioactivitatea terestră și radiațiile cosmice.

1.3.2. Surse de poluare antropice

Sursele artificiale de poluare a aerului sunt mult mai importante și dăunătoare decât cele naturale, înmulțirea acestora constituind cauza pentru care protecția aerului reprezintă o problemă vitală a lumii contemporane. Aceste surse rezultă din activitatea omului, progresului societății, în primul rând procesului de industrializare si urbanizare. În urma acestor procese în atmosferă se eliberează substanțe care pot fi găsite sau nu în compoziția naturală a atmosferei.

Sursele antropice pot fi clasificate după diferite criterii: formă, înălțimea față de sol, după mobilitate, regimul de funcționare, după tipul de activitate, compoziție chimică, etc.

După formă sursele de poluare antropice pot fi:

surse punctuale – gazele sunt eliminate în atmosferă printr-un sistem (conductă, coș) a cărui gură de evacuare are dimensiuni mici în comparație cu aria poluată;

surse liniare – dimensiunea în plan este suficient de mare pentru a afecta suprafețe relativ mari (autostrăzi intens utilizate);

surse de suprafață – dimensiunile ariilor surselor sunt destul de importante pentru aerul poluat (mari aglomerări urbane, platforme industriale);

surse de volum – aceste emisii sunt caracterizate prin emisii în cele trei dimensiuni (punctuală, liniară și de suprafață).

După înălțimea de la nivelul solului, la care au loc emisiile de poluanți avem:

surse la sol;

surse joase cu înălțimea mai mică de 50 m;

surse medii, care au o înălțime cuprinsă între 50 – 150 m;

surse inalte, care au înălțimi peste 150 m;

Clasificarea tipului de activitate care poluează aerul înconjurător este foarte importantă pentru a putea cunoaște caracteristicile emisiilor de poluanți, pe care aceste activități le eliberează. Această clasificare ia în considerație tipul de activitate umană care este implicată în procesul de poluare și oferă posibilitatea unei evidențieri a caracteristicilor modului în care fiecare tip de poluant afectează organismul uman sau elemente ale mediului, direct sau indirect.

În cele mai multe cazuri aceste emisii nu pot fi măsurate, iar determinarea nivelului de poluanți emiși se face prin bilanțuri tehnologice.

Din acest punct de vedere, principalele tipuri de activități umane cu potențial toxic sunt:

combustiile industriale care au la bază arderea combustibililor fosili (cărbunii, produsele petroliere și gazele naturale) care eliberează în atmosferă pulberi, cenușă și gaze provenite de la arderile incomplete conținând substanțe ca CO2, CO, SOx, NOx și diverși compuși organici volatili (COV);

traficul, funcționarea motoarelor cu ardere internă determină poluarea cu CO, NOx, Pb, SOx, N2O, pulberi, substanțe organice volatile;

industria petrochimică și a produselor clorosodice este o sursă de poluare cu SOx, NOx, substanțe organice volatile, diverse hidrocarburi, cloruri și compuși ai clorului;

industria materialelor de construcții (industria cimentului și a sticlei) poluează atmosfera cu pulberi fine, fluor, CO2, CO, SOx, NOx;

metalurgia primară feroasă și neferoasă care pe lângă poluarea datorată arderilor combustibilor fosili elimină și pulberi cu conținut de fier (Fe, SOx, NOx, COV), și pulberi cu conținut de metale grele (Pb, Cd, As, Zn, SOx, NOx);

industria petrolieră (extracția, prelucrarea, transportul și distribuția petrolului, produselor petroliere și ale gazelor naturale) este cea mai importantă sursă de poluare cu hidrocarburi;

industrii miniere care implică extracția metalor pot polua atmosfera cu substanțe de tipul cianurilor;

obținerea și utilizarea diferitelor substanțe cu efect reducător asupra concentrației ozonului atmosferic, cum ar fi: tetraclorura de carbon, metilcloroformul, haloni și diverse clorofluorocarburi;

agricultura: pesticide, NOx, CH4, NH3;

După mobilitate sursele de poluare pot fi clasificate:

surse staționare sau fixe bazate pe procesele industriale, cum sunt cele energetice, chimice, siderurgice, metalurgice, ale materialelor de construcții, și pe arderile combustibililor din activitățile casnice;

surse mobile: toate vehiculele propulsate de motoare cu ardere internă. Poluarea datorată acestora provine din arderea combustibililor fosili utilizați.

După regimul de funcționare, sursele de poluare pot fi:

continue: emisia poluantă este constantă și continuă perioade lungi sau medii de timp (luni, sezoane, ani);

intermitente: au întreruperi ale emisiei poluante semnificative ca durată (ore, zile, luni), iar atunci când funcționează au emisii constante sau variabile;

instantanee: emisia poluantă are loc într-un interval scurt de timp (de obicei de ordinul minutelor), după care emisiile de poluanți încetează (este cazul accidentelor industriale și a avariilor). [9]

Capitolul 2

Poluanții aerului

Poluantul este definit ca orice substanță solidă, lichidă sau gazoasă, străină în compoziția normală a aerului, care are o acțiune nocivă asupra sănătății omului, generează disconfort și deteriorează mediul înconjurător.

Poluarea aerului poate rezulta din modificări calitative ale compoziției atmosferei, prin introducerea prin diferite căi a unor substanțe străine precum substanțele organice de sinteză, prin modificari cantitative ale concentrației unor constituenți existenți în atmosferă (dioxidul de carbon, oxizii de azot, ozonul) sau prin combinarea modificărilor calitative cu cele cantitative.

Intensitatea poluării atmosferei este greu de apreciat, deoarece concentrația poluanților variază în funcție de factorii meteorologici, de zona în care se produce poluarea și datorită faptului că anumite substanțe poluante, care inițial au o toxicitate redusă, se pot transforma prin combinarea între ele în substanțe cu grad mare de toxicitate.

Substanțele principale care care poluează aerul pot fi împărțite în două mari grupe:

poluanți gazoși, care reprezintă 90% din masa totală a emisiilor din atmosferă;

particulele solide sau lichide, denumite și aerosoli.

În cea mai mare proporție poluanții atmosferici rezultă din utilizarea combustibililor fosili pentru producția de energie, dar și din arderile din industria chimică, metalurgică și din industria cimentului.

2.1. Compuși ai sulfului

Principalii derivați sulfuroși prezenți ca poluanți ai atmosferei sunt oxizii de sulf (SO2, SO3), hidrogenul sulfurat (H2S), acidul sulfuros (H2SO3) și acidul sulfuric (H2SO4).

Oxizii de sulf sunt poluanți care ajung în atmosferă în urma proceselor de combustie din centralele electrice, a activităților industriale (industria metalurgică, rafinăriile de petrol, fabrici de acid sulfuric, etc.), din combustia casnică din mediul rural și urban, din emisiile de la surse mobile și din surse naturale.

Poluarea naturală cu oxizi de sulf este răspândită destul de uniform, în schimb emisiile produse din activitățile umane sunt concentrate în zone urbane, relativ restrânse.

Dioxidul de sulf este un compus anorganic cu miros pătrunzător, incolor, solubil în apă și neimflamabil.

Principalele surse de poluare cu dioxid de sulf o constituie procesele de ardere a combustibililor bogați în sulf (cărbune, țiței) în scopuri energetice și transporturile.

Sursele naturale a emisiilor de dioxid de sulf sunt erupțiile vulcanice, bacteriile, plantele, oxidarea gazului rezultat din descompunerea biomasei.

Gradul de poluare cu dioxid de sulf depinde de mai mulți factori : vegetație, relief, climă, tipul și cantitatea de emisie.

În reacție cu apa din aer dioxidul de sulf contribuie la apariția ploilor acide.

Valorile cele mai mari de emisii de dioxid de sulf se produc în lunile reci când centralele termoelectrice, precum și sursele casnice de încălzire își intensifică activitatea, și în lunile calde când traficul rutier este intens.

Efectele dioxidului de sulf asupra organismului se manifestă prin iritarea sistemului respirator, provocând faringite, laringite, bronșite sau traheite care se pot croniciza. O dată intrat în organism prin căile respiratorii, ajunge în sânge și produce tulburări în procesele enzimatice și în metabolismul glucidelor.

Trioxidul de sulf (SO3) se obține prin oxidarea catalitică a dioxidului de sulf cu oxigenul din aer. Existența trioxidului de sulf în stare de gaz este posibilă numai dacă concentrația vaporilor de apă este foarte scăzută.

Emisiile de trioxid de sulf (SO3) provin în principal de la centralele termoelectrice pe cărbuni.

Inhalat trioxidul de sulf produce efecte iritante mai puternice decât dioxidul de sulf și determină apariția spasmului bronșic.

Acidul sulfuros (H2SO3) se obține când există emisii de dioxid de sulf într-o atmosferă cu umiditate ridicată.

Combinarea trioxidului de sulf cu vaporii de apă din atmosferă duce la formarea acidului sulfuric (H2SO4).

Aciditatea aerului poluat cu oxizi de sulf afectează atât organismele vii, cât și produse materiale (țesături, piele, suprafețe metalice, materiale de construcții, etc.). [29]

2.2. Compuși ai azotului

Oxizii de azot sunt gaze foarte reactive, care conțin azot și hidrogen în cantități variabile. Principalii derivați ai azotului prezenți ca poluanți ai atmosferei sunt monoxidul de azot (NO) și dioxidul de azot (NO2). În afară de monoxid de azot si dioxid de azot în atmosferă ajung și alți oxizi cu caracter poluant : oxidul nitros (N2O), tetraoxidul de azot (N2O4), amoniac (NH3), acid cianhidric (HCN), etc. [9]

Oxizii de azot se produc în urma proceselor de combustie la temperaturi foarte mari care au loc în motoarele cu ardere internă, din activitățile diverselor surse industriale (fabricarea acidului azotic și a îngrășămintelor chimice azotoase) și din arderea combustibililor fosili, mai ales a gazului metan.

Monoxidul de azot este un gaz incolor și inodor, care primește un miros specific în contact cu aerul, când se tranformă în NO2. Este un gaz oxidabil, reducător și nu se găsește în stare pură.

Dioxidul de azot este un gaz de culoare brun – roșcată, rezultat din oxidarea monoxidului de azot cu aerul, și împreună cu hidrocarburile și radiațiile ultraviolete formează smogul fotochimic.

Concentrația oxizilor de azot din atmosferă depinde de mai mulți factori climatici, și anume: lipsa precipitațiilor, inversiunea termică, calmul atmosferic. În lunile reci se întâlnesc cele mai mari concentrații de oxizi de azot , iar vara , când temperaturile sunt mai ridicate se produc cele mai mici valori.

Inhalarea oxizilor de azot produce disfuncții pulmonare, afecțiuni respiratorii acute, iritarea mucoaselor, etc.

Fig.1. Exemplu de smog fotochimic [40]

2.3. Pulberi în suspensie

Particulele reprezintă amestecul de substanțe organice și anorganice care sunt prezente în atmosferă în formă lichidă sau solidă și provin din gazele emanate în urma procesului de combustie, a proceselor industriale, a activităților agricole. Ele pot proveni și din surse naturale cum ar fi furtunile de nisip, praful.

Principalele surse care emit pulberi sunt centralele termice pe combustibili solizi, industria metalurgică, industria siderurgică, fabricile de ciment, transporturile rutiere, etc.

Particulele dispersate pot fi sub formă de: fum, funinge, praf, pesticide, azbest, nitrați, etc.

Pulberile dispersate în aer pot fi clasificate după mărimea lor în pulberi cu diametrul mare (sedimentabile) cu un diametru mai mare de 50 µ, și pulberi în suspensie cu un diametru cuprins între 0,1 – 0,5 µ.

Concentrațiile de pulberi sunt influențate de volumul de precipitații și de mișcările maselor de aer, astfel cele mai multe emisii de pulberi sunt în anotimpurile în care cantitatea de precipitații are cea mai mică valoare.

Poluarea cu pulberi reduce vizibilitatea în ariile industrializate și în mediile urbane, iar prin inhalare afectează sistemul respirator.

Natura pulberilor este diversificată, ele conținând oxizi de fier, metale grele sau alte noxe, în funcție de sursa din care provin.

Cel mai mare grad de toxicitate îl au pulberile care provin de la motoarele cu aprindere prin scânteie, care conțin plumb, iar prin asimilare pot afecta creierul. [8]

Metale grele

Metalele ajung în aer sub formă de pulberi care rezultă din arderea combustibililor, a unor minereuri, din fumul cuptoarelor de topire la producerea oțelului și a aliajelor metalice.

În urma activităților antropice ajung în atmosferă poluanți ca și cadmiu, mercur, staniu, crom, arsen, beriliu, titan.

Dintre toate metalele, plumbul este cel mai are cea mai mare preponderență în atmosferă. Principala sursă de emisie este arderea benzinei cu adaos de plumb ( în special a tetraetilului de plumb, care este adaosul de antidetonant al benzinei).

Intoxicarea cu plumb provoacă insomnii, stări de extenuare, depresii, dereglează sistemul nervos și atacă creierul.

Un pericol serios îl reprezintă și poluarea atmosferei cu cadmiu. Sursele principale de poluare în acest caz sunt: metalurgia feroasă, arderea petrolului, arderea cărbunelui, etc.

Concentrațiile mici de cadmiu pot duce la îmbolnăvirea țesutului osos și a sistemului nervos, dereglarea schimbului enzimatic, dereglarea funcționării rinichilor. [5, 24]

Hidrocarburile și produșii lor de oxidare.

Hidrocarburile (benzen, toluen, benzină, metan, xilen) au în compoziția lor atomi de carbon și hidrogen, iar derivații lor (alcool etilic, fenol, aldehide, formaldehide, tricloretilenă) mai au în compoziție și atomi de sulf, azot, fosfor, fier, zinc, sodiu, magneziu, etc.

Principala sursă de poluare cu substanțe organice o reprezintă traficul rutier, eliminând în atmosferă până la 50% din cantitatea de hidrocarburi. O altă sursă de emisii de hidrocarburi este evaporarea solvenților organici din interprinderile chimice, la stațiile de aprovizionare cu combustibil și arderea deșeurilor.

Cantitatea de emisii de compuși organici eliminați cu gazele de eșapament depinde de mai mulți factori: tipul motorului, regimul lui de lucru, compoziția combustibilului. Motoarele ce consumă benzină elimină mai multe hidrocarburi nearse și produși de oxidare incompletă, iar motoarele ce funcționează pe motorină elimină mai mult fum.

Majoritatea compușilor organici contribuie la formarea poluanților secundari și la reducerea stratului de ozon stratosferic.

Compușii organici volatili au efecte iritante asupra ochilor, nasului și gâtului, provoacă dureri de cap, greață, afecțiuni ale ficatului, rinichilor și asupra sistemului nervos central. Anumiți compuși cauzează cancer și alterări ale funcției de reproducere.

[NUME_REDACTAT] este un constituent natural al atmosferei, fiind prezent între 15 și 40 km și realizând un înveliș protector pentru planetă.

Activitățile antropice au modificat echilibrul chimic al formării și menținerii stratului protector de ozon stratosferic și a generat creșterea ozonului la nivelul troposferic, unde datorită existenței altor poluanți devine generator de smog, și produce o serie de efecte negative asupra sistemului climatic și a sănătății umane.

Zonele urbane sunt cele mai afectate de poluarea cu ozon troposferic, întrucât precursorii ozonului (oxizi de sulf, oxizi de azot și compuși organici volatili) sunt generați de activitățile industriale și de traficul rutier.

Creșterea concentrațiilor de ozon are loc în perioada de primăvară- vară, când intervalul de iluminare diurnă este mai mare și reacțiile fotochimice sunt accelerate.

Principalii poluanți primari care, prin procese fotochimice, ajută la formarea ozonului și a altor oxidanți în atmosfera joasă sunt: oxizii de sulf, oxizii de azot, metanul, oxidul de carbon și compușii organici volatili.

Cele mai importante surse de eliberare a precursorilor ozonului sunt: arderea combustibililor fosili, extracția și prelucrarea produselor petroliere, extracția și distribuția gazelor naturale, utilizarea solvenților organici.

Expunerea prelungită la acest poluant produce iritații ale mucoaselor, insuficiențe respiratorii, tuse, dureri de cap , etc.

Compuși ai carbonului

Principalii compuși ai carbonului sunt: monoxidul de carbon (CO), dioxidul de carbon (CO2) și compușii volatili organici (COV).

Monoxidul de carbon este cel mai comun și mai răspândit poluant al atmosferei. Este un gaz asfixiant, inflamabil, toxic, inodor, incolor și insipid care ia naștere printr-o ardere incompletă a subtanțelor care conțin carbon.

Principalele surse de emisii de monoxid de carbon sunt centralele termoelectrice care folosesc cărbune, petrol și gaze naturale, motoarele cu ardere internă (traficul intens rutier fiind principala sursă, generând 90% din totalul emisiilor de gaze), instalațiile industriale petrochimice, metalurgice, de producere a hârtiei și celulozei. Se produc cantități mari de monoxid de carbon și prin arderea deșeurilor în incineratoare și din incendiile din păduri.

Deoarece are o densitate mică se difuzează ușor în aer, concentrația lui fiind variabilă, în funcție de zonă.

Cele mai mari concentrații de monoxid de carbon se produc iarna, când se intensifică activitatea centralelor termice, umiditatea aerului este mai mare și raportul dintre oxigen și monoxid de carbon nu poate fi echilibrat de prezența vegetației. În timpul verii emisiile crescute de monoxid de carbon se înregistrează datorită inexistenței spațiilor verzi, care pot echilibra raportul dintre monoxid de carbon și oxigen.

Valorile cele mai ridicate ale emisiilor de monoxid de carbon se produc pe arterele rutiere principale unde traficul este intens. Astfel , dimineața și după amiaza, în orele de vârf a circulației pe străzile importante se produc concentrațiile maxime, iar în timpul nopții se înregistrează valori reduse de dioxid de carbon.

Expunerea la monoxid de carbon duce la afectarea sistemului nervos central,a sistemului cardiovascular (dureri pericardice, aritmii), reduce acuitatea vizuală și capacitatea fizică, provoacă tulburări de memorie și personalitate , greață, migrene, confuzie, etc.

Dioxidul de carbon (CO2) se produce prin oxidarea monoxidului de carbon. Se găsește liber în atmosferă, principalele surse de emisie fiind respirația viețuitoarelor, descompunerea materiilor organice și diferitele procese de combustie. Dioxidul de carbon este un gaz incolor, inodor, cu un gust acrișor, nu întreține arderea și spre deosebire de monoxidul de carbon are o densitate mai mare decât a aerului.

Principalele surse generatoare de dioxid de carbon sunt procesele de combustie din centralele termoelectrice și interprinderile siderurgice.

În natură este un echilibru relativ constant între cantitățile de dioxid de carbon produse și consumate de organisme, dar datorită creșterii explozive a populației, a reducerii suprafețelor împădurite și a poluarii industriale accelerate s-a produs un dezechilibru care duce la creșterea continuă a concentrației de dioxid de carbon din atmosferă.

Compușii organici volatili conțin carbon și se evaporă rapid la temperaturi relativ scăzute. Sunt compuși chimici cu o presiune a vaporilor crescută, de unde rezultă și o volatilitate ridicată a acestora. În concentrații ridicate afectează sistemul nervos central, la inhalare provoacă iritări grave ale membranelor mucoase și la expuneri prelungite pot favoriza apariția cancerului.

Derivați halogenați

Dintre derivații halogenați cei mai importanți poluanți ai atmosferei sunt fluorurile, solvenții clorurați și clorurfluorcarbonații.

Fluorurile sunt emanate în atmosferă din tehnologia de obținere a aluminiului prin electroliză. Dintre solvenții clorurați pot să apară în atmosferă dicloretanul, clorura de etilen, etc.

O altă sursă de poluare a atmosferei cu derivați halogenați o constituie clorurfluorcarbonii (CFC) sau freonii, folosiți ca lichid de răcire pentru frigidere, gaze propulsoare pentru diferite parfumuri, agenți de spumare și poliuretani.

CFC – urile nu sunt toxice pentru oameni, nu sunt inflamabile, sunt stabile chimic și ușor solubile.

Clorurfluorcarbonii eliminați în atmosferă nu se distrug la nivelul troposferei, fiind substanțe foarte stabile și inerte chimic, ajung în stratosferă, unde radiațiile ultraviolete cu lungimi de undă mai scurtă le descompun, eliberând atomii de clor. Aceștia, fiind foarte agresivi chimic, sunt responsabili de desfacerea moleculelor de ozon.

Arderea materialelor plastice în incineratoarele de gunoaie reprezintă o altă sursă de poluare a atmosferei cu derivați halogenați. Policlorura de vinil degajă prin ardere cantități importante de acid clorhidric. Prin arderea incompletă a materialelor plastice rezultă și agenți plastifianți, substanțe cu proprietăți fizico-chimice și toxicologice asemănătoare insecticidelor. [36]

Capitolul 3

Factori care influențează emisia, transportul și dispersia poluanților atmosferici

Poluanții emiși în atmosferă sunt supuși unor procese naturale, de diluare, de tranformare chimică și de depunere, care intervin în îndepărtarea acestora din atmosferă (autopurificarea aerului) sau pot contribui la creșterea nivelului de poluare.

Prin procesele de diluare și depunere se obține mereu scăderea cantității de poluant, dar cel de transformare chimică poate duce uneori la apariția unor substanțe mult mai toxice decât cele inițiale.

Unele reacții chimice din atmosferă sunt benefice ducând la formarea unor substanțe mai puțin agresive, de exemplu reacția dintre clor și amoniac cu formarea clorurii de amoniu, compus mai puțin agresiv și cu stabilitate mai mică în atmosferă.

Mult mai importante sunt procesele de diluție și sediementare, care sunt condiționate de proprietățile poluanților și de condițiile atmosferice.

Din punct de vedere al naturii poluanților, stabilitatea suspensiilor în atmosferă este mult mai mică decât a gazelor, difuzia lor în aer este mai redusă, așadar au o capacitate mică de diluție în aer, dar se sedimentează mult mai ușor.

Gazele au capacitate mare de difuzie, capacitate care este invers proporțională cu densitatea lor. Cu cât au densitatea mai mare, cu atât mai ușor se pot acumula la sol (ex: vapori de mercur, clor), iar cele cu densitate mică se pot ridica mult mai repede în straturile superioare ale atmosferei (ex: oxidul de carbon). [9]

Factorii care condiționează poluare și autoeupurificarea aerului sunt:

caracteristicile emisiilor;

factorii geografici;

factorii urbanistici.

3.1. Caracteristicile emisiilor

Emisiile influențează gradul de poluare și procesul de autopurificare prin starea lor de agregare, concentrație și debitul lor masic. Eliminările de poluant pot fi de la surse continue sau discontinue, în ultimul caz existând concentrații variabile ale emisiilor.

Emisiile masive de poluanți îngreunează capacitatea de difuzie și duce la creșterea concentrației lor în atmosferă.

Temperatura și viteze emisiilor influențează gradul lor de dispersie în atmosferă. Dacă temperatura poluantului la emisie este apropiată sau egală cu temperatura aerului ambiant, acesta va stagna și se va acumula în jurul sursei, în schimb dacă temperatura poluantului la emisie este mai mare decât a mediului înconjurător, viteza ascensională a acestuia va crește.

Cu cât raportul dintre viteza de ieșire a poluanților și viteza vântului este mai mare, cu atât emisiile de poluanți vor urca mai mult în atmosferă.

În cazul surselor staționare, modul de eliminare organizat (guri de ventilație, coșuri) duce la localizarea punctelor de emisie și a zonei maxime de poluare.

Înălțimea la care are loc eliminarea substanțelor poluante înfluențează procesul de autopurificare. Emisiile făcute la înălțimi mari sunt mai ușor diluate în aer, iar concentrația maximă de substanțe la nivelul solului se obține la atinge la distanțe mai mari față de sursa emitentă și este mai redusă decât în cazul eliminărilor la înălțimi reduse. [6]

În schimb sursele mobile produc emisii neorganizate, distribuite pe suprafețe mari și înălțimi mici față de sol, capacitatea procesului de diluție fiind redusă.

3.2. Factorii geografici

Cei mai importanți factori geografici care influențează modul de dispersie al agenților poluanți în aer sunt factorii meteorologici, vegetația și relieful.

3.2.1. Factorii meteorologici

Factorii meteorologici care influențează gradul de poluare al aerului pot fi împărțiți în două grupe:

factori meteorologici care inluențează stagnarea emisiilor poluante;

factori meteorologici care influențează dispersia poluanților.

3.2.1.1. Factori meteorologici care influențează stagnarea emisiilor poluante

Fenomenele meteorologice care ajută la menținerea gradului ridicat de impurificare al atmosferei prin stagnarea emisiilor în jurul sursei de eliminare sunt: inversiunile de temperatură, calmul atmosferic, umiditatea aerului, stratificația termică stabilă a atmosferei și stratificația termică indiferentă.

În distribuția verticală a temperaturii aerului pot apărea anomalii în sensul creșterii și nu a descreșterii temperaturii conform gradientului termic vertical. Aceste anomalii reprezintă inversiunile de temperatură, și anume temperatura aerului crește odată cu altitudinea . Este reversul situației termice normale din troposferă, unde de obicei temperatura descrește pe măsură ce altitudinea este mai mare.

Acest fenomen este frecvent în perioadele de vreme instabilă (toamna, iarna, început de primăvară), în văi și depresiuni unde plafonul de inversie este mai jos și mai stabil, împiedicând mișcarea ascensională a aerului de dedesubt.

În aceste condiții umiditatea aerului este mai crescută și se favorizează producerea reacțiilor chimice a unor compuși gazoși în prezența vaporilor de apă, precum și stagnarea emisiilor de poluanți. [9, 33]

Umiditatea aerului reprezintă un factor important de microclimat, prin care se înțelege cantitatea de vapori de apă pe care îi conține atmosfera la un moment dat.

Umiditatea agravează gradul de poluare al aerului opunându-se difuziei agenților poluanți și respectiv micșorării concentrației lor, prin reducerea vitezei de deplasare a particulelor.

În timpul zilelor calde de vară, în condițiile unei umezeli foarte reduse, pe fondul încărcării atmosferei cu emisii poluante, sub acțiunea intensității radiației solare au loc o serie de procese care duc la formarea smogului fotochimic.

În sezonul rece, când aerul este suprasaturat de vapori și este prezent și fumul, în atmosfera urbană se formează smogul umed.

Condițiile de umiditate crescută duc la formarea ceței, care ocupă straturile inferioare ale atmosferei și provoacă creșterea concentrației poluanților, prin reducerea capacității de difuzie, favorizând formarea reacțiilor chimice din atmosferă.

Valoarea ridicată a umidității și frecvența mare a ceții, mai ales în perioadele reci constituie un factor defavorabil pentru sănătatea populației.

Stratificația termică stabilă se realizează atunci când gradientul termic vertical are o valoare mai mică decât gradientul adiabatic uscat, adică sub 1○C.

Un volum de aer care se află în mișcare adiabatică se încălzește sau se răcește mai mult decât atmosfera înconjurătoare, astfel că în volumul de aer respectiv apar forțe care se opun mișcării ascendente sau descendente a aerului, acesta aflându-se într-un echiibru stabil. [31]

Stratificația termică indiferentă se realizează în situația în care gradientul termic vertical este egal cu gradientul adiabatic uscat.

Volumul de aer nesaturat care se află în mișcare ascendentă sau descendentă are la orice nivel aceeași temperatură cu cea a aerului înconjurător, astfel că între mediul atmosferic în mișcare și cel în repaus nu sunt diferențe, atmosfera aflându-se în echilibru indiferent.

Calmul atmosferic se înregistrează în momentul în care viteza vântului este nulă și nu există diferențe de presiune, temperatură și umezeală în sens orizontal în atmosferă.

Calmul atmosferic este o condiție meteorologică nefavorabilă pentru poluarea aerului, deoarece poluanții acumulați în vecinătatea surselor de emisie nu mai pot fi dispersați iar concentrația lor crește progresiv.

3.2.1.2. Factori meteorologici care influențează dispersia emisiilor poluante

Principalii factori care contribuie la autopurificarea atmosferei sunt: precipitațiile atmosferice, vântul și stratificația instabilă a aerului.

Precipitațiile atmosferice sunt produse finale ale condensării și sublimării vaporilor de apă, constituind totalitatea particule de apă lichidă sau solidă care cad din nori și ating suprafața terestră. Ele pot influența atât pozitiv, cât și negativ gradul de poluare al aerului.

Rolul pozitiv al precipitațiilor atmosferice este dat de faptul că filtrează aerul prin antrenare poluanților eliminați. Rolul purificator depinde de intensitatea și durata precipitațiilor, aerul fiind mult mai curat după ploile de lungă durată. În cazul precipitațiilor solide depoluarea atmosferei este mai redusă.

Consecințele negative ale precipitațiilor sunt reprezentate de ploile acide care se formează în zonele intens poluate de compuși ai clorului și sulfului.

Vântul este mișcarea orizontală a aerului cauzată de diferențele de presiune și se caracterizează prin direcția și viteza deplasării.

Acest element meteorologic este considerat cel mai important factor ce contribuie la împrăștierea impurităților pe distanțe mari.

Capacitatea procesului de difuzie este invers proporțională cu viteza vântului, așadar un vânt moderat va favoriza dispersia și transportul poluanților, pe când un vânt cu viteză mare va reține emisiile poluante la nivelul solului.

Direcția vântului reprezintă direcția de mișcare a poluanților, de aceea sursele industriale de emitere trebuie amplasate în sensul opus direcției predominante a vântului.

Stratificația instabilă a aerului se produce când gradientul termic vertical este mai mare decât gradientul adiabatic uscat, mișcările verticale care se produc se propagă de la un nivel la altul (curenții ascendenți își continuă mișcarea impulsionați de o accelerație nouă).

Astfel are loc scăderea obișnuită a temperaturii pe măsură ce altitudinea crește, un fenomen care favorizează dispersia emisiilor și atingerea unor concentrații mai mici de agenți poluatori.

3.2.2. [NUME_REDACTAT] influențează gradul de poluare și procesul de autopurificare a aerului prin aportul pe care îl are în formarea condițiilor meteorologice și a ventilației zonei poluate.

Astfel, în zonele de câmpie, relieful plat permite circulația aerului, este favorizată dispersia substanțelor poluante și autopurificarea atmosferică.

În zonele de vale sau depresiuni, datorită spațiului restrâns cu ventilație redusă, au loc inversiuni termice datorită scurgerilor de aer rece de pe versanți, care determină un grad mai mare de poluare.

Prezența suprafețelor de apă contribuie la reducerea poluării prin posibilitatea de a fixa suspensiile în aer și de a dilua anumiți poluanți gazoși.

3.2.3. [NUME_REDACTAT] constituie un element purificator important al atmosferei, prin fixarea dioxidului de carbon și degajare de oxigen, diluarea unor poluanți gazoși, dar mai ales prin filtrarea pulberilor în suspensie.

Rolul principal în filtrarea pulberilor îl au pădurile, considerându-se că 1 hectar de pădure de fag poate fixa 68 tone de pulberi până la epuizarea capacității de reținere, un lucru care nu se întâmplă datorită precipitațiilor atmosferice, care ajută la refacerea vegetației și restabilirea pragului inițial de filtrare.

3.3. Factorii urbanistici

Principalele elemente care afectează climatul unui oraș și de care depinde persistența poluanților în aer sunt: caracteristicile regiunii în care este situat orașul, densitatea și înălțimea clădirilor, lărgimea străzilor, orientarea lor față de curenții dominanți și suprafața spațiilor verzi intravilane.

Aceste principale elemente, corelate cu numărul și potențialul surselor industriale de poluare, cu numărul autovehiculelor și intensitatea circulației și cu modalitatea de incălzire a orașului, pot da o imagine asupra nivelului de poluare.

Temperatura aerului în zonele urbane este mai ridicată decât a zonelor inconjurătoare. Această situație favorizează crearea unor curenți ascendenți care antrenează poluanții. De asemenea, străzile largi și clădirile înalte permit crearea curenților de aer care dispersează poluanții atmosferici din zona respectivă.

Capitolul 4

Monitorizarea calității aerului

4.1. Calitatea aerului și tipuri de poluări

Monitorizarea calității aerului atmosferic are în vedere determinarea influențelor pe care le au sursele naturale și antropice de poluare asupra compoziției normale a aerului.

Prin controlul calității aerului ambiental se înțelege totalul proceselor de monitorizare a concentrației anumitor constituenți din aer. Aceste procese presupun observarea lor și măsurarea calitativă, cantitativă și repetitivă. Prin obținerea acestor date se permite identificarea zonelor poluate și luarea de măsuri pentru controlarea și prevenirea accentuării poluării.

Poluarea de fond reprezintă impurificarea aerului în zonele în care nu se manifestă direct influența surselor de poluare antropice. Monitorizarea poluării de fond este importantă pentru a putea aprecia efectele amestecului agenților poluanți cu aerul curat al atmosferei. Aerul curat reprezintă aerul de la altitudini mari sau cel de la nivelul solului, situat la o distanță foarte mare de centrele urbane sau industriale, astfel încât calitatea lui să nu fie influențată de acestea.

Aerul determină transportul emisiilor naturale la distanțe de ordinul sutelor sau miilor de kilometri, afectând zonele adiacente punctelor de emisie. Aceste procese fac ca poluarea să capete dimensiuni regionale. Monitorizarea poluării regionale corespunde supravegherii aerului situat relativ departe de centrele de emisie.

Poluarea de impact reprezintă poluarea produsă în zonele de impact direct și în zonele apropiate surselor de poluare antropice. Monitorizarea poluării de impact trebuie să fie continuă deoarece ea afectează direct și imediat sănătatea umană și mediul înconjurător.

4.2. Obiectivele și proiectarea rețelelor de monitorizare a calității aerului

Sistemul de monitorizare a calității aerului este un subsistem al sistemului genereal de monitorizare a mediului.

Proiectarea rețelelor de monitorizare presupune toate activitățile necesare pentru amplasarea punctelor și urmărirea calității aerului. Se are în vedere stabilirea poziției și numărului punctelor de amplasare, programul de măsurare, aparatura și instrumentele, personalul necesar, fluxurile de colectare a datelor și căile de avertizare. Pozițiile punctelor de prelevare sunt stabilite în urma utilizării unui model de dispersie.

Primul pas în proiectarea unui sistem de monitorizare a calității aerului este stabilirea obiectivelor.

Principalele obiective ale unui sistem de monitorizare sunt:

supravegherea calității aerului în raport cu standardele și normele prestabilite și declanșarea alarmei în cazul depășirii normelor;

identificarea surselor de poluare;

stabilirea poluării de fond și a tendințelor de poluare;

predicțiile pe termen scurt pentru prevenirea poluărilor cu efecte catastrofale;

evaluarea impactului de mediu a diferiților poluanți;

evaluarea schimbării climatului sub influența poluării;

validarea modelelor analitice și empirice ale dispersiei poluanților în aer.

În urma stabilirii obiectivelor de monitorizare, în funcție de nivelul rețelei de supraveghere, proiectarea parcuge mai multe etape:

stabilirea zonei de monitorizare

selectarea variabilelor (componentelor) care vor fi măsurate;

stabilirea numărului de puncte de măsurare, a tipului acestor puncte (fix sau mobil) precum și localizarea punctelor de măsurare;

alegerea și instalarea instrumentației (senzori, aparate) necesare;

determinarea frecvenței de măsurare;

stabilirea metodelor de analiză a probelor de aer;

dezvoltarea subsistemelor de achiziție, memorare, retransmitere și de introducere/stocare a datelor;

stabilirea unui sistem de analiză, prelucrare;

raportare a datelor.

Pentru a se putea implementa corect aceste etape, se necesită o serie de informații referitoare la arealul de monitorizare și condițiile de funcționare a sistemului:

localizarea geografică a zonei și reliefului;

precizarea condițiilor meteorologice ale zonei (vânt, umiditate, regimul precipitațiilor, etc.);

numărul și tipul surselor de poluare cunoscute din zonă;

resursele umane și financiare pentru implementarea sistemului.

În mod teoretic o rețea trebuie proeictată în așa fel încât datele obținute să reproducă cât mai exact și mai complet totalitatea valorile concentrațiilor din zona respectivă. Pentru a se determina reprezentativitatea acestor puncte de măsurare se recomandă utilizarea valorilor momentane rezultate din măsurare și a valorilor medii anuale. O asemenea rețea spațial reprezentativă trebuie să răspundă mai multor condiții :

evaluarea tendințelor de evoluție a calității mediului;

evaluarea eficienței măsurilor de combatere a poluării atmosferei;

validarea corectitudinii modelelor de dispersie;

dezvoltarea urbanistică. [34]

4.3. Metodele dezvoltării sistemelor de monitorizare

Sistemele de monitorizare pot fi dezvoltate folosind mai multe metode, în funcție de obiectivele monitorizării, de resurse și de integrarea într-un sistem global.

4.3.1. Metoda împărțirii pe zone

Aria supusă monitorizării este împărțită în zone relativ omogene (din punct de vedere al topografiei, densității populației, al emisiilor poluante), în aceste zone măsurându-se variabilele specifice și se evaluează impactul global pe baza unui model de dispersie.

Pentru a se implementa această metodă stațiile de măsurare sunt necesare lângă rutele cu trafic intens, în apropierea zonelor industriale și în zonele urbane apropiate.

4.3.2. Metoda statistică

La această metodă se analizează datele înregistrate în spațiu și timp de un număr minim de stații de măsurare deja existente, care furnizează date precise.

4.3.3. Metoda grilei

Pentru această metodă se implementează un număr mare de puncte de monitorizare, care sunt repartizate uniform în zona supusă supravegherii.

4.3.4. Metoda analitică

Stațiile de măsurare se amplasează în funcție de localizarea punctelor de intensitate maximă a poluării. Punctele de intensitate maximă a poluării sunt furnizate în urma unui model matematic al dispersiei poluanților în arealul supus monitorizării.

Această metodă se poate aplica în apropierea surselor de poluare, deoarece în acele zone modelul are un grad mai mare de exactitate.

4.3.5. Metoda empirică

Această metodă se bazează pe măsuratorile efectuate pe un anumit traseu, care este stabilit în funcție de zonele de trafic auto intens.

4.4. Metode de determinare folosite în activitatea de supraveghere a calității aerului

În activitatea de supraveghere a calității aerului se folosesc trei metode de determinare:

metode automate, reprezentate de dispozitive care înregistrează în mod automat concentrațiile poluanților găsiți, fiind necesare doar schimbarea reactivilor și reglarea periodică a aparatelor;

metode manuale, se face recoltarea probelor prin metode clasice, analizele făcându-se în laborator;

metode semiautomate, care sunt variante ale metodei manuale, fiind automatizată doar schimbarea probelor. [25]

Capitolul 5

Proceduri manuale de determinare a poluanților gazoși și a pulberilor în suspensie

5.1. Metode de recoltare a probelor de aer

Modalitatea de recoltare a probelor de aer depinde de natura poluanților, concentrația lor în aer și de scopul determinărilor.

Pentru determinarea gazelor și a pulberilor în suspensie din aer se folosesc 2 metode:

prelevarea în flacoane închise;

prelevarea prin aspirație;

5.1.1. Prelevarea în flacoane închise

Fig. 2. Recipient de colectare pentru prelevarea în flacoane închise [34]

Această metodă se utilizează pentru determinarea substanțelor care sunt în concentrație mare în aer și se obțin doar probe de scurtă durată. Recipienții de colectare sunt de sticlă sau de material plastic, cu un volum de 1-5 l, și se închid ermetic cu dopuri de cauciuc, sau tonometre (pipete de gaze, de 250 ml, care se închid la ambele capete cu robinete sau tuburi de cauciuc cu cleme).

Prelevarea efectivă a aerului cu această metodă se poate realiza în trei moduri:

prin golirea recipientului: recipientul este umplut cu apă distilată și transportat la locul de recoltare, unde apa din recipient este golită și înlocuită cu aerul ce trebuie analizat. Acest procedeu nu poate fi utilizat pentru determinarea substanțelor solubile în apă, deoarece pereții vasului vor rămâne uzi;

prin înlocuirea aerului: flaconul spălat și uscat este atașat la pompa de aspirație iar după ce aerul din el este înlocuit se închide ermetic;

prin vidarea recipientului: cu ajutorul unei pompe de vid se scoate aerul din recipient,după care este închis și transportat la locul de recoltare, unde se deschide robinetul de umplere. Flaconul se umple cu aer, se închide și se duce la analizat. [13]

5.1.2. Prelevarea prin aspirație

Fig. 3. Prelevator de gaz [34]

Prin această metodă se determină substanțele care au concentrații mici și foarte mici în aer și care prin aspirație sunt concentrate. Metoda prelevării prin aspirație oferă avantajul efectuării prelevărilor medii de lungă durată.

Prelevarea probelor de aer se face cu ajutorul unor aparate numite prelevatoare de gaze. Ele sunt alcătuite din trei elemente: un motor electric pentru acționare, pompă cu menbrană pentru aspirarea curentului de aer și instalația de reținere a gazelor sau a particulelor solide. Volumul total de aer aspirat este măsurat printr-un contor volumetric, iar fixarea particulelor se face în mod diferit în funcție de substanțele urmărite.

Materialul reținut în filtru, în afară de pulberi în suspensie, poate fi analizat chimic pentru a se indica prezența diferiților poluanți.

Poluanții gazoși se prelevă prin barbotarea aerului aspirat în soluțiile fixatoare care se află în dispozitive de reținere specifice.

Dispozitivele de reținere folosite sunt:

microabsorbitorul, care este un tub de sticlă în formă de „U”, iar cele două brațe sunt legate printr-un capilar;

macroimpingerul, reprezentat de un recipient din sticlă, care are în interior un tub central.

Cantitatea de poluanți reținută este determinată prin analize chimice de laborator, iar calculul concentrației se face prin raportarea la volumul total de aer barbotat în recipient.

Soluțiile fixatoare sunt specifice pentru fiecare poluant.

În funcție de natura probei prelevările pot fi momentane (aspirația având durata de 30 de minute) sau zilnice (durata de aspirație fiind de 24 de ore).

5.2. Determinarea cantitativă a dioxidului de sulf din aer

Dioxidul de sulf este reținut într-o soluție absorbantă de tetracloromercuriat de sodiu. Ionul de diclorosulfitomercurat obținut va reacționa cu formol, formând o combinație bisulfidică iar apoi cu fuxină (incoloră în mediu acid), formând un compus cu duble legături conjugate de colorație violetă, a cărui absorbanță poate fi citită la spectrofotometru, concomitent cu o scară de etaloane.

În urma acestei metode se calculează cantitatea de dioxid de sulf conținută în aerul barbotat, care s-a reținut în soluția absorbantă. [16]

5.3. Determinarea cantitativă a dioxidului de azot din aer

Concentrațiile de dioxid de azot se determină spectrofotometric, prin reacția substanțelor din soluția absorbantă cu sulfanilamiă și naftiletilendiamină.

Acidul azotos diazotează acidul sulfanilic, formând sare de diazoniu care se cuplează cu naftiletilendiamina, dând un azoderivat roșu-violaceu, colorimetrabil.

5.4. Determinarea cantitativă a pulberilor în suspensie din aer

Pulberile în suspensie se determină prin aspirarea unui volum de aer pe filtre de membrană și cântărirea particulelor depuse pe filtru.

Membrana filtrantă se cântărește înainte și după aspirație, iar din diferența celor două mase se determină cantitatea de suspensii reținută. Prin citirea înregistrării volumului total de aer aspirat de la contorul volumetric se determină concentrația medie de suspensii în perioada de aspirație. [3]

PARTEA A II-a

CERCETĂRI PROPRII

Capitolul 6

6.1. Scopul lucrării

În zilele noastre poluarea aerului a devenit o problemă de interes major în toată lumea. Activitatea omului și dezvoltarea intensă a industriei a dus la perturbarea echilibrului menținut de milioane de ani al gazelor atmosferice, afectând calitatea vieții și având urmări grave asupra mediului înconjurător și a sănătății omului.

De aceea sunt necesare informațiile furnizate și studiul continuu al poluanților prin observarea și măsurarea lor calitativă, cantitativă și repetitivă. Prin datele obținute în urma acestor procese se pot identifica zonele poluate și se pot lua măsuri pentru prevenirea și combaterea poluării.

Scopul acestei lucrări este de a prezenta modificările cantitative a trei indicatori (dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie totale) ai poluării aerului, bazată pe înregistrările efectuate de Agenția de [NUME_REDACTAT] Oradea, județul Bihor.

6.2. Material și metodă

[NUME_REDACTAT] are un sistem propriu de monitorizare a calității aerului ambiental asigurat de Agenția de [NUME_REDACTAT], și anume stațiile semiautomate fixe cu frecvență zilnică, amplasate în zone protejate, la sediul Agenției de [NUME_REDACTAT] (A.P.M.) din Bihor, de pe B-dul Dacia și la Spitalul de Copii de pe strada [NUME_REDACTAT].

În aceste locații se fac determinări, în urma prelevărilor manuale, pentru poluanții dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie.

Analiza calității aerului se face comparând valorile elementelor nocive din aer cu concentrațiile maxime admise stabilite prin STAS 12574/1987 „Aer din zone protejate – condiții de calitate”.

Pentru monitorizarea calității aerului ambiental, în Oradea, se fac măsurători ale poluanților atmosferici pe 24 ore (de lungă durată).

Tabelul 1.

Valorile concentrațiilor maxime admise ale poluanților monitorizați

Următorul studiu prezintă evoluția concentrațiilor indicatorilor monitorizați în municipiul Oradea (dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie totale), pe baza înregistrărilor zilnice, făcute pe o perioada de 3 ani (2009 – 2011) la cele două puncte fixe de măsurare a calității aerului, sediul A.P.M și Spitalul de Copii.

Dioxidul de sulf (SO2) este un gaz amărui, incolor, neimflamabil care are un miros pătrunzător cu efect iritant asupra ochilor și căilor respiratorii. În atmosferă, dioxidul de sulf contribuie la acidifierea precipitațiilor care au efecte toxice asupra solului și plantelor și accelerează eroziunea materialelor.

Dioxidul de azot (NO2) este un gaz cu un miros înecăcios, de culoare brun-roșcat, iar în combinație cu hidrocarburile și radiațiile ultraviolete formează oxidanți fotochimici. Expunerea la dioxid de azot duce la afectarea căilor respiratorii și la disfuncții ale plămânilor.

Pulberile în suspensie reprezintă un amestec complex de substanțe organice și anorganice prezente în atmosferă în formă lichidă sau solidă. Poluarea cu pulberi reduce vizibilitatea în ariile industrializate și în mediile urbane, iar prin inhalare afectează sistemul respirator.

Cei trei poluanți sunt monitorizați la statțiile semiautomate, cu frecvență zilnică situate la sediul A.P.M. Bihor și la Spitalul de Copii.

Metoda de determinare a dioxidului de sulf este cea a fluorescenței în ultraviolet, care se bazează pe proprietatea radiațiilor ultraviolete de a excita molecula de dioxid de sulf.

Dioxidul de azot se determină prin metoda chemiluminiscenței. Principiul chemiluminiscenței constă în activarea, în urma unor reacții chimice speciale a moleculelor de dioxid de azot, până la generarea unui fenomen luminos.

Pulberile în suspensie se determină prin metodă gravimetrică. Filtrul pe care s-au depus particulele este cântărit înainte și după prelevare, iar din diferența celor două mase se determină cantitatea de suspensii reținută.

Fig. 4. Stația de monitorizare de la sediul A.P.M. Bihor [39]

În anul 2009 la cele două stații fixe de monitorizare a calității aerului s-au făcut măsurări pentru toți cei trei indicatori: dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie (totale).

În anul 2010 pentru poluanții gazoși dioxid de sulf și dioxid de azot nu s-au făcut înregistrări la sediul A.P.M. în lunile august, septembrie, noiembrie și decembrie, iar la Spitalul de Copii între lunile august și decembrie datorită defectării pompelor de prelevare.

Pentru anul 2011 s-au făcut măsurători doar pentru indicatorul pulberi în suspensie (totale) la sediul A.P.M. Bihor.

6.3. Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale) în anul 2009

În anul 2009 s-au făcut prelevări și măsurători pentru poluanții dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie (totale) la ambele puncte fixe de monitorizare zilnică, respectiv la sediul A.P.M., de pe B-dul Dacia și la stația amplasată la Spitalul de Copii de pe strada [NUME_REDACTAT].

Deoarece pompele de prelevare au fost defecte, la sediul A.P.M. s-au făcut înregistrări pentru pulberi în suspensie doar până în luna octombrie a anului 2009.

Tabelul 2.

Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie în anul 2009

Fig. 5. Evoluția concentrațiilor de SO2 în anul 2009

Cea mai ridicată valoare a dioxidului de sulf în anul 2009 s-a înregistrat la sediul A.P.M. în luna iunie, respectiv 0,00252 mg/m3, urmată de concentrația din luna mai de 0,00237 mg/m3 și de cea din septembrie, de 0,00233 mg/m3, valori înregistrate în același punct de monitorizare (sediul A.P.M.).

Concentrația maximă înregistrată la Spitalul de Copii a fost de 0,00178 mg/m3, în luna martie, iar în luna iunie s-a atins o concentrație de 0,00176 mg/m3.

Concentrația medie lunară minimă a fost măsurată în luna martie la sediul A.P.M., având valoarea de 0,00061 mg/m3, iar la Spitalul de Copii valoarea cea mai mică de dioxid de sulf ( 0,00068 mg/m3), a fost înregistrată în luna noiembrie.

În urma analizei înregistrărilor pentru indicatorul dioxid de sulf, concentrația medie anuală înregistrată la sediul A.P.M. a fost de 0,00163 mg/m3, iar la Spitalul de Copii a fost măsurată valoarea de 0,00129 mg/m3.

Conform analizei concentrațiilor lunare, in anul 2009 nu a fost depășită concentrația maximă admisă pentru dioxid de sulf.

Fig. 6. Reprezentare grafică a evoluției concentrațiilor de NO2 în anul 2009

Pe baza analizei evoluției lunare a concentrației de dioxid de azot în ambele puncte de monitorizare, se observă că valoarea cea mai mare este înregistrată în luna octombrie la sediul A.P.M., respectiv 0,0432 mg/m3, iar în luna noiembrie se atinge valoarea de 0,0304 mg/m3.

[NUME_REDACTAT] de Copii concentrația cea mai ridicată a fost înregistrată în luna ianuarie (0,0175 mg/m3), urmată de valoarea din luna decembrie de 0,0174 mg/m3.

Cea mai mică valoare a dioxidului de azot în anul 2009 s-a înregistrat la Spitalul de Copii (0,0104 mg/m3) în luna iunie, iar la sediul A.P.M. în luna februarie (0,0107 mg/m3).

La sediul A.P.M. Bihor valoarea medie pe anul 2009 a emisiilor de dioxid de azot este de 0,0205 mg/m3, iar la Spitalul de Copii concentrația medie anuală este de 0,0138 mg/m3.

În urma înregistrărilor efectuate în acest an se constată că nu s-a depășit concentrația maximă admisă a emisiilor de dioxid de azot.

Fig. 7. Evoluția concentrațiilor de pulberi în suspensie (totale) în anul 2009

Analizând graficul din fig. 7. constatăm că în anul 2009 concentrația maximă de pulberi în suspensie a fost înregistrată în luna ianuarie la sediul A.P.M. (0,0616 mg/m3), urmată de valorile din lunile mai și martie de 0,0390 mg/m3, respectiv 0,0375 mg/m3.

[NUME_REDACTAT] de Copii concentrația cea mai ridicată este înregistrată în luna noiembrie (0,0432 mg/m3). Au mai fost măsurate valori ridicate ale emisiilor de pulberi în suspensie (totale) în luna ianuarie (0,0427 mg/m3) și în lunile decembrie și februarie, când a fost măsurată valoarea de 0,0383 mg/m3.

Valoarea cea mai scăzută a pulberilor în suspensie este înregistrată în luna septembrie la sediul A.P.M. – 0,0166 mg/m3, iar la Spitalul de Copii în luna iulie este înregistrată concentrația de 0,0221 mg/m3.

Pe baza analizei evoluției lunare a valorilor medii, concentrația medie anuală a pulberilor în suspensie prezintă valori foarte apropiate la cele două stații, la Sediul A.P.M. a fost de 0,0323 mg/m3, iar la Spitalul de Copii s-a măsurat valoarea de 0,0332 mg/m3.

După cum se poate observa concentrația maximă admisă pentru pulberi în suspensie (totale) nu a fost depășită în anul 2009.

6.4. Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale) în anul 2010

În anul 2010 s-au făcut prelevări și măsurători pentru poluanții dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie (totale) la ambele puncte fixe de monitorizare zilnică, respectiv la sediul A.P.M., de pe B-dul Dacia și la stația amplasată la Spitalul de Copii de pe strada [NUME_REDACTAT].

Pentru poluanții gazoși dioxid de azot și dioxid de sulf nu s-au făcut prelevări și măsurători în lunile august, septembrie, noiembrie și decembrie la sediul A.P.M., iar la Spitalul de Copii între lunile august și decembrie, deoarece pompele de prelevare a probelor au fost defecte.

La sediul A.P.M. prelevarea de probe de pulberi în suspensie nu s-a putut realiza între lunile ianuarie și mai, iar la Spitalul de Copii, pentru același poluant nu s-au făcut înregistrări din septembrie până in decembrie, datorită defecțiunii pompelor de prelevare.

Tabelul 3.

Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale) în 2010

Fig. 8. Reprezentare grafică a evoluției concentrațiilor de SO2 în anul 2010

În urma analizei evoluțiilor lunare a concentrațiilor de dioxid de sulf se observă că cea mai mare valoare s-a înregistrat în luna octombrie (0,0033 mg/m3), urmată de concentrațiile din lunile februarie și iunie (0,00162 mg/m3) măsurate la aceeași sursă, sediul A.P.M..

[NUME_REDACTAT] de Copii, concentrația maximă de dioxid de sulf a fost înregistrată în luna iunie (0,00219 mg/m3), următoarea valoare ridicată, din lunile în care s-au făcut măsurători, fiind înregistrată în martie, și anume 0,00212 mg/m3.

Cele mai mici concentrații de dioxid de sulf au fost atinse în lunile de tranziție, la Spitalul de Copii valoarea minimă fiind înregistrată în mai (0,0006 mg/m3).

Tot în luna mai s-a măsurat și valoarea cea mai scăzută a poluantului dioxid de sulf, de la sediul Agenție de [NUME_REDACTAT] (0,0009 mg/m3).

Valoarea medie anuală a concentrațiilor de dioxid de sulf la punctul de monitorizare de la sediul A.P.M. pentru anul 2010 a fost de 0,00143 mg/m3, o valoare apropiată de cea înregistrată la Spitalul de Copii (0,00139 mg/m3).

Conform analizei evoluției lunare, concentrația maximă admisă pentru dioxid de sulf nu a fost depășită în anul 2010.

Fig. 9. Reprezentare grafică a evoluției concentrațiilor de NO2 în anul 2010

Analizând evoluția concentrațiilor medii lunare a dioxidului de azot din fig. 9., se poate observa că cea mai mare concentrație s-a înregistrat în luna iunie (0,0188 mg/m3), la Spitalul de Copii, de pe [NUME_REDACTAT]. A doua valoare ridicată din acest punct de monitorizare, în perioada în care au fost făcute înregistrări, s-a atins în luna februarie, respectiv 0,0155 mg/m3.

La sediul A.P.M. concentrația maximă este măsurată în luna ianuarie, și anume 0,0166 mg/m3, urmată de valoarea de 0,0163 mg/m3 înregistrată în luna martie.

Cea mai scăzută valoare măsurată la Spitalul de Copii a fost de 0,0094 mg/m3, în luna iunie, iar la sediul A.P.M. concentrația minimă de dioxid de azot a fost înregistrată în luna iulie ( 0,0101 mg/m3).

În anul 2010 la sediul A.P.M. s-a măsurat o concentrație medie anuală a dioxidului de sulf de 0,0130 mg/m3, iar la Spitalul de Copii concentrația medie anuală înregistrată a fost de 0,0140 mg/m3.

În urma analizei concentrațiilor medii lunare, putem observa că în anul 2010 nu s-au constatat depășiri a concentrației maxime admise pentru dioxid de azot.

Fig. 10. Evoluția concentrațiilor de pulberi în suspensie (totale) în anul 2010

.

În anul 2010 prelevarea de probe pentru pulberi în suspensie la sediul A.P.M. s-au făcut măsurători începând cu luna mai. În acest interval cea mai ridicată concentrație de pulberi în suspensie a fost înregistrată în noiembrie (0,0310 mg/m3), iar valoarea cea mai mică de 0,0112 mg/m3 în luna august.

[NUME_REDACTAT] de Copii înregistrările au fost făcute până în luna august, inclusiv.

Valoarea cea mai ridicată la Spitalul de Copii, în această perioadă, a fost înregistrată în luna martie a anului 2010 (0,0501 mg/m3), urmată de valoarea din luna februarie, respectiv 0,0478 mg/m3. Concentrația minimă de pulberi în suspensie (totale) s-a înregistrat în luna iulie, valoarea de poluant măsurată fiind de 0,0185 mg/m3.

Concentrația medie anuală pentru punctul de monitorizare de la sediul A.P.M de pe B-dul. Dacia a fost de 0,0239 mg/m3.

[NUME_REDACTAT] de Copii valoarea medie a evoluțiilor lunare a fost de 0,0272 mg/m3.

După cum se poate observa, în anul 2010 nu au avut loc depășiri ale concentrației maxime admise pentru pulberi în suspensie (totale).

6.5. Evoluția concentrațiilor de pulberi în suspensie (totale) în anul 2011

În anul 2011 s-au făcut măsurători doar pentru pulberi în suspensie (totale) la punctul de monitozare situate la sediul Agenției de [NUME_REDACTAT] Bihor.

Pentru cei trei indici măsurați la Spitalul de Copii, în cursul anului 2010, nu a fost posibilă monitorizarea, deoarece pompele de prelevare au fost defecte.

Tot datorită defecțiunii pompelor de prelevare, poluanții gazoși dioxid de sulf și dioxid de azot nu au putut fi măsurați nici la sediul Agenției de [NUME_REDACTAT].

Tabelul 4.

Evoluția concentrațiilor de pulberi în suspensie (totale) în anul 2011

Fig. 11. Evoluția concetrațiilor de pulberi în suspensie (totale) în anul 2011

Cea mai mare concentrație de pulberi în suspensie (totale) din anul 2011 se produce în luna noiembrie, atunci când gradul de poluare cu pulberi atinge un prag alarmant, și anume 0,1087 mg/m3. Următorile valori ridicate se înregistrează în lunile martie și aprilie când se măsoară concentrația de 0,0765 mg/m3 și 0,0602 mg/m3.

Valoarea minimă a concentrației de pulberi în suspensie se înregistrează în luna iunie a anului 2011 (0,0206 mg/m3).

Pe baza analizei evoluției lunare a concentrațiilor de pulberi în suspensie, valoarea medie anuală pentru poluantul pulberi în suspensie a fost de 0,0502 mg/m3.

Conform analizei evoluțiilor concentrațiilor de pulberi în suspensie (totale) din fig. 11., putem constata că nu s-au produs depășiri ale concentrației maxime admise.

6.6. Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie în funcție de anotimpuri în perioada 2009 – 2011

Tabelul 5.

Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale)

pe anotimpuri, în perioada 2009 – 2011

Concentrațiile de dioxid de sulf în perioada analizată sunt cele mai ridicate vara, datorită traficului intens și a temperaturilor ridicate care îngreunează dispersia dioxidului, și toamna, când temperaturile scad și își încep activitatea centralele termoelectrice.

Indicatorul dioxid de azot are cele mai mari valori în lunile de toamnă și iarnă, atunci când valorile termice încep să scadă și se intensifică producția de energie termoelectrică.

Traficul rutier este o altă sursă de poluare cu dioxid de azot, de aceea datorită circulației intense a autovehiculelor din timpul verii, se produc și în lunile calde concentrații ridicate.

[NUME_REDACTAT] Cornelia spune în „Clima și poluarea aerului în bazinul hidrografic [NUME_REDACTAT]”, că precipitațiile atmosferice influențează răspândirea pulberilor în suspensie, având un rol purificator, de aceea cele mai mici concentrații de pulberi în suspensie se înregistrează vara, când cantitatea de precipitații are cea mai mare valoare, iar cea mai mare concentrație de pulberi în suspensie se înregistrează iarna, când cantitatea de precipitații are cea mai mică valoare din an.

Cele mai mari cantități de pulberi în suspensie, în perioada analizată se găsesc toamna și iarna, când cantitatea de precipitații este mai scăzută.

În anotimpul cald, când precipitațiile au o valoarea mai ridicată, se înregistrează cel mai mic grad de poluare cu pulberi în suspensie.

6.7. Evoluția concentrațiilor de SO, NO și pulberi în suspensie (totale) în intervalul

2009 – 2011

Tabelul 6.

Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale) în intervalul

2009 – 2011

Comparând cei trei ani putem observa că valoarea cea mai mare a concentrației de pulberi în suspensie (totale) s-a înregistrat în 2011, când față de valorile înregistrate pe anul 2010 constatăm o creștere de 0,0219 mg/m3.

Dioxidul de azot s-a monitorizat doar în primii doi ani ai perioadei studiate. În anul 2009 valorile înregistrate sunt mai mari față de 2010, când concentrația măsurată este de 0,0135 mg/m3.

Indicatorul dioxid de sulf s-a monitorizat doar în 2009 și 2010. În urma analizei concentrațiilor înregistrate constatăm că valorile medii anuale sunt mai ridicate în anul 2009 (0,00146 mg/m3), față de cele din 2010.

Fig. 12. Evoluția concentrațiilor de SO2, NO2 și pulberi în suspensie (totale) în perioada

2009-2011

[NUME_REDACTAT] urma analizei efectuate în acest studiu, se pot concluziona următoarele:

În perioada 2009-2010, cel mai mare grad de poluare cu dioxid de sulf, dioxid de azot și pulberi în suspensie (totale) a fost atins în anul 2009, cu observația că pentru anul 2011 au fost înregistrate doar concentrațiile de pulberi în suspensie (totale);

Concentrațiile cele mai mari pentru dioxid de sulf, în intervalul analizat, se înregistrează vara și toamna;

Gradul cel mai mare de poluare cu dioxid de azot este atins toamna și iarna datorită activităților centralelor termoelectrice, iar vara se înregistrează concentrații ridicate datorită traficului rutier intens;

Pulberile în suspensie sunt influențate de regimul de precipitații, de aceea cele mai mari valori sunt măsurate în anotimpurile cu precipitații atmosferice scăzute, respectiv iarna și toamna;

În municipiul Oradea nu au fost înregistrate depășiri ale concentrației maxime admise în perioada analizată și de aceea putem afirma că în orașul nostru, gradul de poluare al aerului cu indicatorii monitorizați este scăzut.

[NUME_REDACTAT] M., 2000 – Ecologie generală și [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] București.

Berca M., 1998 – Strategii pentru protectia mediului si gestiunea resurselor, [NUME_REDACTAT] Bucuresti.

Borota D., [NUME_REDACTAT], 2000 – Poluarea aerului, EdituraUniversității din Oradea.

[NUME_REDACTAT], 2005 – Chimie generală și chimia mediului : analize chimice în monitorizarea mediului, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT].

[NUME_REDACTAT], 2007 – Surse de poluare și agenți de poluare a mediului, [NUME_REDACTAT] Craiova.

Hâncu S., [NUME_REDACTAT], 2008 – Transportul și dispersia poluanților, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT].

[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], 2003 – Analize și evaluări toxicologice, [NUME_REDACTAT] Universitară “[NUME_REDACTAT]” Cluj-Napoca.

[NUME_REDACTAT] Maria, 2005 – Poluarea aerului cu particule, [NUME_REDACTAT] București.

[NUME_REDACTAT] Cornelia, 2009 – Clima și poluarea aerului în bazinul hidrografic [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Munteanu C., [NUME_REDACTAT], Iliuță R. A., 2011 – Ecologie și protecția mediului, [NUME_REDACTAT] București.

Pârvu C., 2001 – Ecologie generală, [NUME_REDACTAT] București.

[NUME_REDACTAT] Gabriela, 2008 – Poluarea aerului, [NUME_REDACTAT] Craiova.

[NUME_REDACTAT] Gabriela, C. Racocean, Șchiopu E. C., 2008 – Tehnici de monitorizare și depoluare a aerului, [NUME_REDACTAT] Craiova.

Vișan S., A. Angelescu, C. Aplopi, 2000 – Mediul înconjurător – poluare și protecție, [NUME_REDACTAT] București.

Zamfir G., 1975 – Poluarea mediului ambiental, [NUME_REDACTAT] Iași.

http://www.scribd.com/doc/48297024/22/Calitatea-aerului-ambiental.

http://www.scritube.com/geografie/ecologie/Poluarea-aerului41145.php.

http://www.agir.ro/buletine/356.pdf.

http://www.mediu.ro/index.php?pagina=masurarea_calitatii_aerului2.

http://www.mmediu.ro/legislatie/acte_normative/controlul_poluarii/ima/Ghid_monitorizare.pdf.

http://www.hailazbor.ro/manuale/meteorologie.pdf.

http://www.crispedia.ro/Inversiune_de_temperatura.

http://www.scribd.com/doc/27759504/Curs-Protectia-Mediului.

www.calitateaer.ro.

www.apmbh.anpm.ro.

http://cdn.ecologiae.com/wp-content/uploads/2008/03/smog1.jpg.