Implicatiile Agentilor Poluanti Asupra Factorilor de Mediu

INTRODUCERE

IMPLICAȚIILE AGENȚILOR POLUANȚI ASUPRA

FACTORILOR DE MEDIU

Aerul, apa și solul, constituenți ai biosferei, sunt cunoscuți sub denumirea de factori de mediu.

Cunoașterea condițiilor de viață din cadrul fiecărui factor de mediu, conduce la o protecție eficientă a mediului. Pentru aceasta este necesar să se cunoască sursele de poluare, respectiv poluanții, care ar putea prejudicia dezvoltarea vieții.

Toate aceste cunoștințe conduc în final la luarea de măsuri de prevenire și combatere a poluării factorilor de mediu și creării de condiții propice vieții pe pământ.

CAPITOLUL I

Implicațiile agenților poluanți

asupra aerului

Aerul atmosferic este unul din factorii de mediu greu de controlat, deoarece poluanții, odată ajunși în atmosferă se disipează rapid și nu mai pot fi practic captați pentru a fi epurați-tratați. De aceea, este foarte important ca poluanții să fie captați și tratați la sol, bineînțeles, în afară de cazul când există posibilitatea înlocuirii cu alții mai puțin sau deloc nocivi.

Aerul atmosferic, nepoluant-natural, are în compunerea sa: azot (N2), circa 78%; oxigen (O2), circa 21%; dioxid de carbon (CO2), circa 0,03% și argon (Ar), circa 0,97%.

Activitățile cele mai poluante pentru aer sunt: agricultura, industria, transportul, producția de energie și turismul.

Sursele de poluare din industrie, pe plan mondial, sunt prezentate în tabelul 1.

În ceea ce privește sursele de poluare rezultate din producția de energie, pe plan mondial, trebuie menționat că o foarte mare parte din electricitatea generată de acestea este rezultatul arderii cărbunilor fosili: astfel din circa 11.000 TWh (1 terawatth = 1 bilion kWh) generați în 1989, circa 62% proveneau din centralele termoelectrice (alimentate cu cărbuni fosili), 20% din centralele hidroelectrice, 17% din centralele nucleare și sub 1% din resursele geotermale. Este de remarcat că centralele nucleare, de la o producție de 1,6% din total în 1970 au ajuns la 17% în 1989. Arderea combustibililor fosili și a biomasei generează numeroase emisii nocive în aer. În ceea ce privește combustibilii fosili, în medie, din totalul de emisii antropogene de pe glob, 90% sunt emisii de oxizi de sulf, 85% oxizi de azot, 30-50% monoxid de carbon, 40% particule totale în suspensie, 55% compuși organici volatili, 15-40% metan și 55-80% dioxid de carbon.

Tabelul 1 – Agenții poluanți din industrie pe plan mondial

Referitor la legislația cu privire la poluarea aerului atmosferic, chiar pe plan mondial, ea este încă insuficientă: în general, ea se elaborează prin grija UNEP/PNUE. Dintre documentele mai semnificative trebuie menționate “Convenția de la Viena – Protecția stratului de ozon”, intrată în vigoare în 1985, și “Protocolul de la Montreal – substanțe care diminuează stratul de ozon”, intrat în vigoare în 1989.

La noi în țară nu există o lege a aerului, astfel cum este pentru apă; există însă STAS 12.574-87 “Aer din zonele protejate – condiții de calitate” în care sunt stabilite concentrațiile maxime admisibile (CMA) pentru diferite substanțe poluante.

În ceea ce privește activitatea de protecție a calității aerului, în România, ea se desfășoară în Institutul Național de Meteorologie și Hidrologie (INMH).

Institutul Național de Meteorologie și Hidrologie (INMH), în mai mult de 50 zone urbane, determină calitatea aerului prin măsurarea concentrațiilor de dioxid de sulf (SO2), dioxid de azot (NO2), amoniac (NH3), hidrogen sulfurat (H2S), pulberi sedimentabile, radionuclizi etc. În zonele industriale măsurătorile INMH se completează și se compară cu cele făcute de industrie.

Este de menționat că, în patru zone din tară, cu altitudine peste 1000 m, alese după regulile internaționale, INMH realizează din 1976 un așa numit monitoring de fond, într-o primă etapă rezumându-se numai la măsurători privind calitățile fizico-chimice ale aerului (pH, aciditate/alcalinitate, conductivitate), urmând a fi completat ulterior cu măsurători privind apa, solul și biota, în vederea realizării unui monitoring global de fond, necesar unei mai bune gospodăriri a mediului și integrării datelor în rețeaua internațională.

Din măsurătorile făcute în cadrul monitoringului de fond rezultă că, în cele mai multe cazuri, precipitațiile în zonele studiate, și poate chiar și în celelalte zone, sunt acide (pH = 4-5), la aceasta contribuind și transportul de compuși acizi din Europa de Vest.

În privința monitoringului de impact, referitor la calitățile fizico-chimice ale aerului, acestea se efectuează în cele mai multe cazuri în zonele industriale cu impurificare deosebită.

1.1. SUBSTANȚE NOCIVE PREZENTE ÎN ATMOSFERĂ

Substanțele nocive, descrise în cele ce urmează, sunt substanțe cu toxicitate mare, prezente în sursele de poluare ale atmosferei.

OZONUL

Ozonul (O3) este o formă alotropică a oxigenului, cu molecula formată din trei atomi; este oxidant puternic, are miros caracteristic, este foarte toxic și are culoare albăstruie. Pe cale naturală se formează în atmosferă; în urma descărcărilor electrice și sub acțiunea razelor solare. Pe cale artificială, tot în atmosferă, rezultă în urma reacțiilor unor substanțe nocive, provenite de la surse de poluare terestre.

Ozonul în țările și orașele puternic industrializate constituie poluantul principal al atmosferei. Se precizează că este vorba de ozonul care se formează în atmosferă, în troposferă, nu de cel din straturile înalte – din stratosferă – care în ansamblul lui constituie stratul de ozon. Trebuie făcută următoarea precizare: în timp ce ozonul este dăunător vieții pe pământ, stratul de ozon are rol de protecție al acesteia.

Substanțele de bază ale formării ozonului troposferic, provenite în cea mai mare parte de la autovehicule, sunt: oxizii de azot (NOX), în principal dioxidul de azot (NO2) și compușii organici volatili (COV). Într-o măsură mult mai mică, la formarea ozonului, contribuie și oxidul de carbon (CO) și oxidul de azot (NO). Compușii organici volatili rezultă prin arderea și prelucrarea țițeiului și produselor petroliere. Oxizii de azot sunt, de asemenea, produșii de ardere ai diverșilor carburanți (lemn, reziduuri agricole etc.). În urma reacțiilor chimice care au loc între aceste substanțe, se formează ozonul. Formarea ozonului este ajutată de razele solare care favorizează desfășurarea reacțiilor chimice.

Sursele care contribuie la formarea ozonului sunt:

sursele mobile: gazele de eșapament, NOX, CO și CnHm (hidrocarburi), prezente în special în timpul orelor de vârf ale circulației autovehiculelor, când se merge încet și arderile nu se fac complet;

sursele staționare: fabricile de produse chimice, rafinăriile de petrol, manufacturile de vopsit, instalațiile de spălat în uscat, stațiile de benzină etc.

În orașele mari cu circulație intensă, în timpul orelor de vârf, evoluția și efectele, ozonului sunt foarte bine sesizate. O dată cu formarea ozonului se produce (pe cale fotochimică) și așa numitul smog (smoke=fum și fog=ceață), al cărui component principal este ozonul. Smogul are aspectul unei cete dese. STAS 9081-78 “Poluarea atmosferei – terminologie” definește smogul ca o poluare atmosferică cu aerosoli (particule fine solide sau lichide, sub l00 m, dispersate într-un gaz).

În Los Angeles, oraș foarte poluat de ozon, concentrațiile maxime admisibile (CMA), conform standardelor locale, sunt depășite de până la 3 ori în circa 160 zile/an, cu toate măsurile severe luate de circa 10 ani. Este de menționat ca aici, condițiile atmosferice, geografice etc. favorizează formarea ozonului. Astfel, datorită soarelui puternic, brizei oceanului și existenței în vecinătate a unor munți înalți, care concentrează poluanții de bază, formarea ozonului este foarte mult ajutată și, bineînțeles, a smogului.

Dintre prejudiciile produse de ozon trebuie menționate: afecțiunile asupra sistemului respirator (dificultăți respiratorii, reducerea funcțiilor, plămânilor, astm), iritarea ochilor, congestii nazale, reducerea rezistentei la infecții, degradarea prematură a plămânilor etc.

Un control riguros al substanțelor de bază ale formării ozonului contribuie la o bună protejare a mediului. Controlul, pe de altă parte, a condus la construcția de motoare (pentru autovehicule) care reduc emisiile nocive (NOX, CO, CnHm), astfel încât acestea să se încadreze în prevederile standard. Se menționează că, în Canada și SUA, pentru autoturisme, NOX trebuie să rămână sub 0,62 g/km, CO sub 2,11 g/km și CnHm sub 0,25 g/km; pentru autocamioane valorile respective sunt: 1,43; 6,21 și 0,30 g/km. În România, pentru autoturisme și camioane, volumul emisiei de CO trebuie să rămână între 2-4% din volumul total de gaze evacuate.

În privința emisiilor rezultate din sursele importante staționare, ca de exemplu cele provenite din fabricile chimice, rafinării de petrol etc., controlul acestora este mai ușor, respectiv și măsurile pentru înscrierea emisiilor în normele standard. Mai dificil este controlul surselor staționare mici, ca de exemplu la stațiile de benzină, spălătoriile în uscat, manufacturile de vopsit etc., unde procesul este, de multe ori, intermitent, sezonier și dependent de materia primă.

O deosebită atenție trebuie dată controlului surselor de poluare care emit compuși organici volatili (COV) proveniți, în principal, din industria de sinteză a substanțelor chimice organice, deoarece, după cum s-a arătat mai sus, împreună cu oxizii de azot (NOX) contribuie la formarea ozonului.

Teoretic, folosirea combustibililor alternativi în locul benzinei, ca de exemplu metanolul, etanolul, gazul natural compresat, etc., ar conduce substanțial la formarea în cantități mai mici a ozonului și a oxidului de carbon, în comparație cu benzina. Toți acești înlocuitori ai benzinei, practic, nu pot fi folosiți, în primul rând datorită costului lor ridicat. Metanolul ar putea fi mai avantajos datorită, în special, posibilității fabricării lui din cărbune, gaz natural și chiar plante. În prezent, în locul benzinei nocive (cu plumb) se folosește benzina fără plumb.

Este de remarcat și faptul că ozonul și substanțele de bază ale formării acestora sunt frecvent transportate de vânt, depășind chiar granițele unor state și uneori conducând la controverse între acestea.

STAS 12.574-87 indică pentru ozon concentrații maxime admisibile (CNA) de 0,03 mg/m3 pentru media pe 24 ore și 0,1 mg/l pentru media de 0,5 ore.

COMPUȘII ORGANICI VOLATILI (COV)

Cei mai reprezentativi compuși organici volatili sunt produsele petroliere: benzină, eter de petrol, benzen, acetonă; cloroform, esteri, fenoli, sulfură de carbon, etc.

Compușii organici volatili provin din surse de poluare mobile – autovehicule în principal – și din sursele de poluare staționare – procese industriale, în care se ard conbustibili (păcură, lemn) – de compostare a gunoaielor menajere și industriale, etc.

Impactul asupra mediului este asemănător celui descris la ozon, deoarece COV și NOX contribuie în mod hotărâtor la formarea gazului nociv, ozonul.

Măsurile de ameliorare a mediului sunt asemănătoare celor arătate la ozon. Se menționează ca în SUA, noile motoare de autovehicule vor trebui constiuite astfel încât să se realizeze reduceri ale COV și CO de 95% și a NOX de 75%, având nivel de referință anul 1975.

STAS 12.574-87 prevede concentrații maxime admisibile (CMA) pentru fenoli, benzen, etc. În SUA, COV nu sunt normați, însă nocivitatea lor este pusă în evidență prin concentrația mai mare sau mai mică a ozonului; în Germania sunt normate hidrocarburile CnHm.

OXIDUL DE CARBON (CO)

Oxidul de carbon este un gaz invizibil și fără miros, rezultat, în principal, prin arderea incompletă a diverșilor carburanți (cărbune, petrol, benzină, lemn, etc.).

Sursa principală de poluare – sursa mobilă – are ca proveniență motoarele autovehiculelor. Emisii puternice de CO apar atunci când carburantul este incomplet ars, motorul defectuos reglat, momentul când motorul se pornește, la opriri, la mersul cu viteză redusă. Un motor bine reglat, la care emisiile de CO sunt mine reglat, la care emisiile de CO sunt minime, poate fi pus practic în evidență prin culoarea gri deschis a interiorul conductei de eșapament, în zona de evacuare a gazelor în atmosferă. În afară de CO, prin conducta de eșapament se evacuează cantități mici de oxizi de azot (NOX) și în măsură și mai mică hidrocarburi (CnHm), emisii, de asemenea, nocive.

Sursele staționare ale căror emisii conțin CO, care uneori pot deveni foarte importante sunt: instalații și centrale de ardere a carburanților (petrol, cărbune, lemn, etc.), incineratoare pentru reziduuri solide, etc.

Când CO este inhalat, el înlocuiește oxigenul în circulația sângelui și poate dăuna vederii, atenției și altor capacități mentale și fizice. Inhalarea, de asemenea, poate conduce la efecte și mai grave, nervoase, cardiovasculare și pulmonare.

În privința surselor mobile, de producere a CO măsurile din ultimii ani de a folosi benzina fără Pb au redus în mod simțitor emisiile de CO și NOX. Este de menționat – și aceasta se adresează în special conducătorilor auto – ca motoarele care utilizează benzina cu plumb trebuie să nu utilizeze benzina fără plumb în lipsa unui echipament special, instalat pe conducta de eșapament. Echipamentul constă dintr-un așa numit catalizator catalitic sau mai simplu catalizator și o sonda lambda. Prin folosirea acestui echipament se poate ajunge la o reducere a nocivității gazelor de CO și NOX de până la 90%. Motoarele care sunt construite pentru utilizarea benzinei fără plumb nu au nevoie de echipamentul menționat anterior.

Catalizatorul – ca substanță chimică – se caracterizează prin posibilitatea lui de a mări sau micșora viteza de reacție; regăsindu-se nemodificat la finalul acesteia.

Drept substanță catalizatoare pot fi folosiți: oxizii metalici, hidroxizii, pulberile metalice, clorurile, etc.

Catalizatorul – ca echipament – pentru epurarea gazelor de eșapament constă dintr-un cilindru de ceramică cu multe canale, a căror suprafață este acoperită cu circa 2 g de platină, ca substanță de cataliză. Catalizatorul se instalează pe conducta de eșapament, în aval de motor.

Sonda lambda are ca scop obținerea unui amestec eficient între aer și benzină fără plumb, convenabil reacției între oxigenul din aer și gazul de eșapament.

Benzina fără plumb este condiția de bază pentru funcționarea echipamentului de epurare a gazelor și a catalizatorului–sonda lambda. Este de menționat că, în țările dezvoltate, majoritatea vehiculelor folosesc benzina fără Pb, bineînțeles, motoarele autovehiculelor fiind construite în consecință.

Pentru a putea controla cât mai eficient acțiunea nocivă a emisiilor de CO și NOX, în SUA chiar pe șosele sunt instalate stații de control, uneori mobile, dotate cu aparatură corespunzătoare pentru controlul emisiilor. Pe de altă parte, chiar din anul 1968, toate autovehiculele sunt dotate cu aparatură proprie pentru controlul emisiilor de CO și NOX pentru ca, atât conducătorul, cât și poliția să le poată verifica în orice moment. Poliția este acreditată ca, la controalele de rutină să verifice și condițiile de funcționare a aparaturii de control.

În ceea ce privește emisiile provenite de la sursele staționare producătoare de CO și NOX, acestea pot fi stopate printr-un control atent al arderii pentru a evita arderi la nivelul oxizilor de carbon și acolo unde este cazul să se introducă echipamente de depoluare.

În privința emisiilor de CO, conform STAS 12.574-87 “Aer din zonele poluate – condiții de calitate”, concentrațiile maxime admisibile (CMA) sunt: pentru media de scurtă durată (30 min.) – 6,0 mg/m3; iar pentru media pe 24 ore – 2,0 mg/m3. În SUA, conform Standardului Național pentru Calitatea Aerului Ambiant (NAAQS) este de 10 μg/m3 pentru media de 8 ore.

1.1.4. DIOXIDUL DE SULF (SO2)

Dioxidul de sulf (SO2) este un compus oxigenat al sulfului. Este un gaz incolor, cu miros înăbușitor și pătrunzător.

Dioxidul de sulf (SO2) rezultă, în principal, în urma arderii carburanților: cărbuni și petrol. Până în anii 1950 arderea cărbunilor în locomotivele de cale ferată reprezenta sursa principală de poluare cu SO2. Emisiile provenite de la sursele industriale s-au mărit considerabil între anii 1940-1970, ca rezultat al dezvoltării industriale. După 1970, aceste emisii au scăzut datorită controlului permanent, în special, asupra turnătoriilor de metale neferoase, fabricilor de H2SO4, de celuloză și hârtie, etc., în scopul îmbunătățirii combustibililor, respectiv a folosirii de combustibili cu procent de SO2 cât mai mic. Sursele de poluare sunt clasificate în:

surse staționare: centrale termoelectrice, care ard combustibili precum păcură sau cărbune; a căror emisii reprezintă circa 67% din totalul emisiilor de SO2; procese industriale ca cele folosite în rafinăriile de petrol, oțelării, turnătorii, fabrici chimice, procese care nu folosesc drept combustibili păcură sau cărbune, facilități energetice diferite, cuptoare casnice, etc., în total, emisiile de SO2 reprezintă 28-30%;

surse mobile cu emisii ce reprezintă circa 4%.

Cantități importante de SO2 conduc la amplificarea efectului bolilor respiratorii cronice. SO2 este ușor de transportat la distanțe mari, chiar la sute de km, datorită, în special, fixării lui pe particulele de praf, fum sau aerosoli, purtate ușor de vânt. Combinându-se cu vaporii de apa din atmosferă formează acid sulfuric care, la rândul lui, contribuie în mod hotărâtor la formarea ploilor acide (depunerile de acid).

În prezent evitarea efectelor negative ale emisiilor de SO2 sunt realizate printr-un control atent al acestora. Dacă procentul de sulf depășește pe cel mediu admisibil, pentru ca emisiile de SO2 să nu depășească limitele standard, o primă măsură pentru protecția mediului constă în spălarea prealabilă a sulfului din combustibili. Trebuie menționat că procentul de sulf în unii. combustibili poate atinge valori foarte mari, chiar 90-95%. Cheltuielile făcute cu instalația de spălare a sulfului, inclusiv cu manopera de spălare a sulfului, pot, într-o oarecare măsură, să fie recuperate prin obținerea, din apele de spălare, a unor produse utile, cum ar fi acidul sulfuric.

O soluție provizorie, în scopul micșorării concentrației de SO2 în vecinătatea sursei de poluare, ar fi construcția de coșuri înalte, unele depășind chiar 300 m, prin care sunt evacuate emisiile de SO2. Însă așa cum se arată și mai sus, emisiile purtate de vânt, pot produce ploi acide (depuneri de acid) pe suprafețe întinse, la distanțe mari față de sursă.

Soluția radicală, de ameliorare a calității mediului, constă în instalarea de scrubere imediat în vecinătatea punctului de colectare a emisiilor, convertindu-le în acid sulfuric.

STAS 12.574-87 “Aer din zonele protejate – condiții de calitate” indică, pentru emisiile de SO2, concentrații maxime admisibile de 0,75 mg/m3, medie pe 30 min.; 0,25 mg/m3, medie pe 24 ore; și 0,01 mg/m3, medie anuală. Standardul SUA (NAAQS), pentru emisiile de SO2 rezultate din centralele electrice și industrie, indică o medie în 24 ore de 365 μg/m3, valoare practic egală cu cea din standardul nostru.

OXIZII DE AZOT (NOX)

Oxizii de azot (NOX) sunt compuși ai azotului cu oxigenul. Dintre aceștia trebuie avuți în vedere în special: oxidul de azot (NO) – gaz incolor, care rezultă din combinarea directă a azotului cu oxigenul, la temperaturi foarte înalte – și dioxidul de azot (NO2), gaz de culoare brună, rezultat din oxidul de azot care, în contact cu aerul, trece în dioxid de azot.

Surse de poluare mobile – respectiv autovehiculele – sunt responsabile în proporție de circa 50% de poluare cu NO2; sursele staționare sunt responsabile deci de restul poluării. Printre sursele de poluare staționare se numără: utilități electrice, facilități industriale, construcțiile industriale și de locuit, etc. Poluanții principali provin de la arderea cărbunilor, păcurii, gazelor naturale, lemnului, etc. Cantități mici de NO2 (1-2%) provin de la arderea gunoaielor menajere sau industriale.

Emisiile de NOX prejudiciază sănătatea umană prin afecțiuni asupra plămânilor și a cailor respiratorii.

Reducerea emisiilor de NO2 de la autovehicule se realizează în condiții similare cu cele de CO, respectiv cu ajutorul convertizoarelor catalitice, procentul de reducere fiind același, adică circa 90%. La autovehiculele de tip nou, care folosesc benzina fără plumb, reducerea de 90% este obținută automat prin construcția de motoare corespunzătoare.

În privința surselor staționare de la care rezultă, de asemenea, cantități importante de oxizi de azot, formarea acestora este greu de evitat, atât timp cât se folosesc carburanți convenționali cunoscuți. Substanța de bază a formării oxizilor de azot – azotul din aer – după cum se știe, se găsește și el, în cantități mari la temperaturile ridicate din timpul arderii, se transformă în oxid și dioxid de azot, substanțe poluante; pe de altă parte, arderi fără producere de temperaturi ridicate nu sunt posibile. În aceste condiții, poate, numai reducerea cantității de carburanți folosiți, prin schimbarea unor procese tehnologice industriale, ar putea rezolva, în parte, micșorarea poluării cu oxizi de azot.

Standardul 12.574-87 prevede, pentru NO2, concentrații maxime admisibile de: 0,3 mg/m3, medie pe 30 min.; 0,1 mg/m3, medie pe 24 ore; și 0,01 mg/m3, medie anuală. În SUA, concentrația maximă admisibilă, la nivelul standard (NAAQS) trebuie să fie zero.

În privința surselor de poluare mobile, nivelul oxizilor de azot la eșapamentul autovehiculelor este corelat cu nivelul de calitate a aerului. Astfel, în SUA și Canada, la eșapamentul autoturismelor, NOX trebuie să fie sub 0,62 g/km, iar a autocamioanelor sub 1,43 g/km. În România nu sunt date norme în această privință.

1.1.6. HIDROGENUL SULFURAT (ACID SULFHIDRIC)

Hidrogenul sulfurat (acid sulfhidric) este un gaz incolor, cu miros caracteristic neplăcut (de ouă stricate), toxic, solubil în apă, perceptibil în cantități și concentrații foarte mici. Este un agent reducător puternic. Hidrogenul sulfurat arde în aer cu flacără albastră, rezultând dioxid de sulf (SO2) și apă. Prin introducerea hidrogenului sulfurat în soluțiile metalelor alcaline și ale amoniului, se obțin sulfuri solubile: din soluțiile sărurilor metalelor grele, tratate cu H2S sau cu sulfuri alcaline, precipită sulfuri insolubile.

Hidrogenul sulfurat ca atare este, în principal, întâlnit în industria chimică, petrochimică și de rafinare a petrolului, uneori în apele uzate provenite de la acestea. Hidrogenul sulfurat este prezent și în fabricile de: coloranți, etilenă, propilenă, celuloză, fire artificiale de vâscoză și în special în rafinăriile de petrol de tip mai nou, cu profil de combustibil, unde se folosește acid sulfuric pentru rafinare.

Hidrogenul sulfurat este un gaz toxic puternic. Respirat, în concentrație mare, el provoacă moartea, prin formarea unei combinații cu hemoglobina și prin paralizia centrului nervos care comandă respirația. În concentrație mică este mai puțin periculos, organismul uman fiind capabil de descompunerea unor cantități limitate de hidrogen sulfurat; absorbite în unitatea de timp. La concentrații de 0,0014-0,0028 mg/l are un miros puternic neplăcut, care, în același timp, avertizează prezența poluantului. Hidrogenul sulfurat ca și sulfurile consumă oxigenul dizolvat în apă, iar când este prezent în aer afectează fauna și flora.

Ameliorarea mediului poate fi făcută numai prin reținerea hidrogenului sulfurat și a sulfurilor solubile. Aceasta se poate realiza prin: mijloace chimice, de exemplu prin oxidarea cu aer, în prezența unor concentrații mici de activatori de oxidare, cu oxigen: prin oxidarea electrolitică a soluțiilor saline, urmată de coagulare și sedimentare; sau prin mijloace fizico-chimice, respectiv prin adsorbție pe cărbune activ sau prin adsorbție pe polimeri schimbători de ioni. În acest ultim procedeu, la reținerea și îndepărtarea hidrogenului sulfurat (la fel ca și a mercaptanilor și fenolilor), de exemplu, din industria petrochimică și petrolieră, se folosește frecvent striparea, numită și desorbție. Striparea este o operație unitară, prin care un compus dizolvat este îndepărtat prin acțiunea unui gaz numit “antrenant”, al cărui rol este de a produce în faza gazoasă o cădere parțială a presiunii componentului. Eficiența procesului depinde de pH-ul mediului, de temperatura de stripare și de natura compusului (solubilitatea în apă, punct de fierbere, etc.). Ca mediu de stripare se utilizează abur, gaze arse sau un amestec al acestora. Striparea se realizează în coloane de contact (de stripare) prevăzute cu talere sau cu un absorbant. Compușii îndepărtați obținuți sunt incinerați.

STAS 12574-87 indica, pentru hidrogenul sulfurat, următoarele concentrații maxime admisibile: 0,015 mg/1 pentru media de scurtă durată de 30 min.; 0,008 mg/1 pentru media de 24 h. Se menționează ca STAS 4706-88 “Ape de suprafață – categorii și condiții tehnice de calitate” admite în apă, numai pentru apele de categoria a III-a, o concentrație maximă admisibilă de 0,1 mg/lH2S.

1.1.7. AMONIACUL (NH3)

Amoniacul (NH3) este un compus hidrogenat al azotului; este un gaz incolor, cu miros puternic înecăcios. Amoniacul se dizolvă foarte ușor în apă; un litru de apă la 0°C dizolvă 1150 litri de amoniac. Soluțiile de amoniac au o densitate mai mică decât apa și reacție bazică.

Una din sursele principale de poluare cu NH3 apare chiar în timpul fabricării acestuia. Amoniacul poate fi obținut prin extragere, din apele amoniacale de la cocserii și uzinele de gaz. Un procedeu mai nou, folosit și la noi în țară, prevede obținerea amoniacului prin sinteza catalitică a elementelor constituente (N2 și H2). Din procesele de producție amintite, în special în întreprinderile mai vechi, pierderile de NH3 sunt, în principiu, în continuă creștere și uneori nu pot fi suficient controlate.

O altă sursă de poluare cu amoniac poate apare în timpul proceselor de utilizare ale acestuia, de exemplu, în scopul producerii acidului, azotic, azotatului de amoniu și ureei.

În sfârșit, o sursă de poluare cu amoniac, importantă cantitativ, provine, din agricultura, în zonele cu vegetație intensă. Astfel, în unele țări cu agricultură și vegetație intensă (bineînțeles în unele zone), ca de exemplu în Argentina, Brazilia, China, India, etc., în urma arderii savanei sau a biomasei, în general rezultate prin defrișarea pădurii (de exemplu pentru a crea noi suprafețe agricole sau pășuni), sau în urma fermentării reziduurilor provenite de la animale apar numeroase gaze în atmosferă (NH3, CO, CO2, CH4, SO3, NOX, etc.), toate afectând sănătatea umană. În agricultură, chiar fără a fi folosite substanțe fertilizante cu azot, solurile cultivate pot emite mari cantități de oxizi de azot, în special la Ecuator și Tropice. Este de menționat că emisiile de amoniac antropogen rezultate reprezintă circa 80% din totalul pe glob a acestor emisii.

Emisiile de amoniac, inhalate în cantități superioare celor prevăzute în STAS 12.547-87, au ca efect sufocarea, care dispare odată cu reducerea cantitativă a emisiei. La expuneri îndelungate sau repetate, căile respiratorii sunt grav afectate. Deoarece amoniacul se dizolvă foarte ușor în apă, antrenat de precipitații, ajunge în apele de suprafață unde are ca efect, printre altele, și eutrofizarea acestora.

Nocivitatea amoniacului care apare la fabricarea acestuia trebuie redusă, în principal, printr-un control riguros asupra procesului de producție. Dacă totuși pierderile de amoniac din procesul de fabricare–prelucrare a apelor amoniacale nu pot fi suficient controlate, ele trebuie colectate și trimise în turnuri de stripare, unde, la un pH = 10,5-11,5 amoniacul este fracționat în gaze mai puțin nocive.

La noi în țară, nocivitatea amoniacului care apare în terenurile agricole este mai puțin periculoasă, deoarece cantități mari de amoniac se dezvoltă în special la Ecuator și Tropice.

STAS 12.574-87 indică drept concentrații maxime admisibile (CMA), pentru amoniac, de: 0,3 mg/m3 pentru media de scurtă durată, 30 min. și 0,1 mg/m3 pentru media de lungă durată de 24 h.

1.1.8. SUBSTANȚE TOXICE AEROPURTATE

Substanțe toxice aeropurtate (beriliul, arsenul, benzenul, clorura de vinil, etc.) pot fi de origine organică/anorganică. Deoarece aceste substanțe sunt antrenate ușor în vânt, ele pot fi găsite, uneori, la distanțe mari de locul de emisie–pătrundere în atmosferă.

Sursele de poluare sunt provenite de la/din: procesele industriale și de manufactură, folosirea diferiților solvenți, stațiile de epurare ale apelor uzate, prelucrarea unor reziduuri, periculoase – menajere sau industriale, incineratoare și în mare măsură de la motoarele autovehiculelor.

Turnătoriile de metale, rafinăriile, sursele staționare de ardere a carburanților, ca de exemplu de la manufacturile de plastice și substanțe chimice și de la stațiile care au drept carburant gazul, emit substanțe toxice aeropurtate, în primul rând substanțe anorganice toxice ca: plumb, cadmiu, arsen, crom, mercur, beriliu, etc. Ca toxice organice trebuie menționate: clorura de vinil și benzenul, ambele provenind de la o varietate de surse, cum ar fi cele de prelucrarea plasticelor, benzinării, fabrici de produse chimice, etc.: dioxinele clorurate rezultate din o serie de procese sau de ardere a plasticelor, la temperaturi înalte, în incineratoare.

Emisiile de substanțe toxice aeropurtate ajung în atmosferă direct sau indirect prin intermediul fumului captat și evacuat prin coșurile înalte ale unor industrii. Oamenii sunt expuși direct la aceste substanțe toxice, prin inhalare, în primul rând. Expunerea indirectă poate surveni, după căderea pe sol sau în apă a particulelor aeropurtate, afectând culturile, animalele și peștii consumați de populație. Apa potabilă poate fi, de asemenea, contaminată. Pe aceste căi, la un consum prelungit, aceste substanțe se acumulează în corpul omenesc și, ca urmare a unei concentrații ridicate, sănătatea este puternic periclitată. Prejudiciile produse de substanțele aeropurtate sunt numeroase, conducând, în cazul beriliului la boli, pulmonare, ale ficatului și rinichilor, splinei, glandelor limfatice, etc.; arsenului la cancer; benzenului la leucemie; clorurii de vinil la cancerul ficatului și plămânilor; plumbului la întârzieri în dezvoltarea creierului. Numeroase alte substanțe toxice aeropurtate afectează căile respiratorii, plămânii, etc., producând dereglări nervoase. Mai multe informații privind prejudiciile provocate de substanțele toxice aeropurtate pot fi obținute prin observații directe asupra celor afectați direct și în permanență, muncitorilor din întreprinderile poluatoare. Bineînțeles, efectele sunt mult mai mari în zona în care emisiile acționează negativ, imediat în apropierea sursei, în comparație cu zonele îndepărtate de sursă.

Ținând seama de numărul mare al substanțelor toxice aeropurtate, apărute în ultimii 10-20 ani, este deosebit de necesară implementarea unui sistem bine pus la punct de monitoring. Acesta se consideră că ar putea să ajute, în urma colaborării și cu tehnologii din fabrici, la găsirea de “substanțe și tehnologii alternative”, cum se recomanda în “Convenția de la Viena – privind protecția stratului de ozon”, tehnologii care ar trebui să reducă poluarea aerului ambiant. Cercetările, în acest sens, este bine să fie realizate în comun, respectiv să participe la ele atât reprezentanții industriei, cât și cei care se ocupă de protecția mediului înconjurător.

Trebuie menționat că, pentru unele din substanțele toxice aeropurtate, s-au și luat măsuri de diminuare a nocivității acestora, ca de exemplu: în cazul plumbului; prin folosirea de benzină fără plumb; a freonilor și halonilor, substanțe care, degradează stratul de ozon, prin înlocuirea lor.

Pentru unele substanțe toxice aeropurtate amintite, concentrațiile maxime admisibile (CMA) sunt date în STAS 12.574-87. Astfel pentru plumb, arsen și benzen, CMA – mediile zilnice respective sunt: 0,007, 0,003 și 0,8 mg/l.

Datorită însă diversității și numărului mare de substanțe toxice și a condițiilor locale diferite ale emisiilor, se recomandă ca cercetarea să fie în permanență mobilizată, pentru a putea adopta procedeele cele mai eficiente pentru preîntâmpinarea poluării mediului.

1.1.9. Pulberi sedimentabile și în suspensie

Conform STAS 9081-78 “Poluarea atmosferei – Terminologie” rezultă următoarele definiții:

Pulberile sedimentabile sunt “pulberi de dimensiuni și densități care le favorizează depunerea conform legii gravitației”;

Pulberile în suspensie: “pulberi care rămân în aer timp îndelungat”;

Aerosolii reprezintă “sisteme compuse din particule fine solide sau lichide (sub 100 microni), dispersate într-un gaz”;

Fumul reprezintă “aerosoli vizibili, formați din particule fine solide, provenind din combustibili sau din diferite procese tehnologice”.

În literatura străină, pulberile sedimentabile împreună cu pulberile în suspensie sunt numite “particule”, “particule aeropurtate”, uneori și mai concret “particule totale în suspensie”.

Cele mai importante surse de poluare le constituie fabricile de ciment și azbest, laminoarele de oțel, turnătoriile de metale, centralele termoelectrice generatoare de energie electrică sau termică, care folosesc drept carburanți cărbunii, instalațiile de decorticare a bumbacului, motoarele Diesel, elevatoarele pentru manipularea grânelor, șantierele de construcții și demolări, autovehiculele care transportă diferite materiale de construcții.

Pulberile, praful, aerosolii și fumul pot în principal, pe termen scurt sau lung, să aibă efecte negative asupra mediului, respectiv asupra sănătății umane. Efectele constau în iritarea ochilor, a gâtului și reducerea rezistenței la infecții, cauza unor boli cronice ale organelor respective. Pesticidele solide, foarte fine, de tipul celor care se găsesc în fumul de țigară pot temporar sau permanent aduce prejudicii sănătății umane, când sunt inhalate adânc în plămâni. Unele particule în suspensie, ea de exemplu cele provenite din eșapamentul motoarelor Diesel, pot produce cancerul plămânului. Altele, ca de exemplu cele purtate de vânt, pot antrena substanțe toxice, ca bifenolii policlorurați și pesticide. În sfârșit, unele pulberi pot cauza coroziunea unor construcții, pot aduce prejudicii florei și reduce, uneori, destul de intens vizibilitatea.

O măsura eficace de ameliorare a mediului, ca și în cazul altor impurificatori, constă într-un control permanent și riguros al pulberilor la locul de producere a lor, cât și la distante mai mari. Pulberile rezultate din fabrici sunt controlate prin intermediul fibrelor electrostatice de diferite tipuri, cum este, de exemplu, cazul emisiilor provenite de la fabricile de ciment, prăjirea piritelor în fabricile de acid sulfuric, centralele termoelectrice etc.

Pulberile și reziduurile provenite din industrie, agricultură, creșterea animalelor etc., pot fi, de asemenea, limitate, în primul rând prin luarea de măsuri corespunzătoare la locul de producție, prin controale permanente făcute de cei îndreptățiți și în final prin amenzi.

Sunt și pulberi care practic nu pot fi controlate prin metode convenționale; este cazul, spre exemplu, al pulberilor rezultate în urma fumului, furtunilor de nisip din deșert; parțial, acestea pot fi limitate, respectiv reținute, prin barierele naturale, construite din paravane de arbori înalți (exemplu în California – SUA).

Standardul 12.574-87 “Aer din zonele protejate – condiții de calitate” stabilește pentru pulberi în suspensie concentrații maxime admisibile (CMA) de 0,5 mg/m3 (medie pe 30 min); 0,15 mg/m3 (medie pe 24 h) și 0,075 mg/m3 (medie anuală); pentru pulberile sedimentabile. CMA este de 17 g/m2/lună. În SUA, pentru particule (v. semnificația “particulelor” mai sus) în Standardul Național pentru Calitatea Aerului Ambiant (NAAQS), valoarea concentrației maxime admisibile este de 260 μg/m3 (medie pe 24h), respectiv 260/1000=0,260 mg/m3, apropiată practic de cea din România.

În SUA, deoarece inițial concentrațiile maxime admisibile fuseseră stabilite pentru ansamblul particulelor din aer (din punct de vedere al dimensiunilor), în anul 1987 s-au stabilit noi valori, bazate pe particule mai mici ca 10 μ (1μ=1/25000 inch). Aceasta, deoarece particulele de dimensiuni foarte mici, odată inhalate, sunt foarte dăunătoare plămânilor, ele rămânând în aceștia timp îndelungat. De asemenea; în SUA au fost stabilite CMA pentru particulele emise de camioane și autobuze dotate cu motoare Diesel, concentrații care devin din an în an mai severe, până în anul 1995.

1.1.10. Substanțe radioactive

Substanțele radioactive, având proveniențe și caracteristici diferite, sub forma de gaze (de exemplu – radonul), particule, pulberi sau aerosoli poluează până la mari înălțimi atmosfera.

În România sursele de poluare cu radionuclizi sunt: reactoarele de cercetare IFIN Măgurele; reactoarele de încercări de materiale ICN Pitești; Cimitirul Național de deșeuri radioactive slab activate, Băița Bihor; stația de tratare a deșeurilor radioactive București-Măgurele; haldele de steril rezultate de la prelucrarea minereului de Uraniu, Uzina “R” Feldioara; Exploatarea miniera Crucea; Exploatarea minieră Banat-Oravița; sursele de mare activitate “SIGMA” ICN Pitești; sursele de mare activitate din unitățile de iradiere medicală sau industrială; transportul minereului radioactiv și a deșeurilor radioactive etc.

În plus ar trebui menționat că la centrele de cercetări nucleare apar și reziduuri radioactive, praf de la curățirea filtrelor și o serie de gaze; toate, în principiu, ar trebui captate și tratate înainte de a ajunge în atmosferă. Tot aici trebuie menționat radonul, unul din puținii poluanți radioactivi naturali.

Radonul este rezultatul dezintegrării radiului-226, prezent în unele roci și soluri. El se ridică la suprafața solului sub formă de gaz, prin crăpăturile și fisurile rocilor, pătrunzând de multe ori în interiorul locuințelor prin crăpături sau fisuri existente în fundația sau pereții clădirilor. Radonul mai poate apare chiar și în apa potabilă sau în materialele de construcții. Radonul a fost recunoscut ca dăunător sănătății prima oara în 1960, când a fost detectat în unele locuințe din SUA – Statul Colorado, construite cu material de construcții contaminat cu reziduuri de la prelucrarea uraniului. Ulterior, radonul a fost detectat în numeroase locuințe din SUA, ceea ce a făcut ca circa 10 ani el să fie considerat ca una dintre substanțele deosebit de periculoase.

Când gazele, pulberile sau particulele radioactive sunt inhalate, acestea degajă radiații ionizante care afectează țesuturile plămânilor, conducând, în final, la cancerul pulmonar. EPA estimează că radonul poate fi responsabil de cancerul pulmonar la un număr de 5000-20000 persoane/an în SUA. De asemenea, se estimează că riscul îmbolnăvirilor cu radon este de 10 ori mai mare la fumători, în comparație cu nefumătorii. Radonul, totuși, poate fi responsabilul cancerului la plămâni, chiar și la nefumatori care, oricum, au plămânii mai rezistenți decât ai fumătorilor. Se pare că, în SUA circa 8 milioane locuitori trăiesc în zone în care nivelul concentrației radonului depășește 4 pCi/laer, nivel maxim considerat de EPA.

De o deosebită importanță pentru prevenirea poluării radioactive este captarea gazelor, pulberilor etc., în locurile unde apar sursele de poluare, deoarece o dată pătrunse în atmosferă este greu de intervenit. Dacă concentrațiile acestor gaze, pulberi etc. sunt mici, este cazul celor de la extracția de minereuri radioactive, concentrațiile sunt mari sau chiar foarte mari în cazul surselor de poluare provenite de la prepararea minereurilor, exploatarea reactoarelor și acceleratoarelor, folosirea izotopilor radioactivi la cercetările științifice în medicină sau tehnică. Deosebit de important pentru protecția mediului, și aceasta s-a dovedit în practica, este colectarea tuturor reziduurilor de substanțe radioactive, rămase după prelucrarea minereurilor respective.

În, România pentru depunerile radioactive; se indică drept limită de avertizare 370 Bq/m3zi, iar cu limita de alarmare 1850 Bq/m3zi; pentru aerosoli, limita de avertizare este de 185 Bq/m3zi; iar limita de alarmare 333 mBq/m3 (mBd = milibequerel).

1.1.11. AZBESTUL

Fibrele și particulele fine de azbest sunt responsabile de cancerul plămânilor și alte diferite boli respiratorii. Azbestul a fost folosit, în trecut, într-o mare varietate de materiale de construcții, incluzând diferite tipuri de izolații, protecții contra focului, țigle pentru acoperișuri, plăci pentru pardoseli etc. După un timp oarecare de exploatare, materialul îmbătrânește și încep să se formeze adevărați nori de praf și fibre fine de azbest care, în cele din urmă, sunt inhalate și acumulate de om, dând naștere la numeroase maladii.

1.1.12. Depuneri acide (ploi acide)

Prima denumire este preferată astăzi, deoarece a doua ia în considerare precipitarea numai în condiții umede. Depunerile acide sunt rezultatul conversiei a doi impurificatori: dioxidul de sulf (SO2) și oxizii de azot (NOx). Aceștia, odată ajunși în atmosferă, în cele mai multe cazuri sunt transportați la distanțe mari față de sursa de impurificare, unde, prin intermediul precipitațiilor, se depun pe sol sau în apă. De remarcat, de exemplu, că în Germania, jumătate din depunerile de sulf își au originea în sursele locale de impurificare, cealaltă jumătate rezultând din “importuri” venite din țările învecinate. Poluarea mediului înconjurător, în acest caz, conduce la probleme atât regionale – naționale, cât și internaționale globale. Aciditatea depunerilor, evident, este valabilă în funcție de cantitatea de gaze antrenate în proces. De exemplu, în partea de NE a SUA, în special în zona New York-Washington-Boston, aciditatea este de circa 10 ori mai mare ca în partea de NV a SUA. Pe de altă parte, în partea NE a SUA, datorită vântului, cantități importante de gaze trec frontiera de N, în Canada, depunerile acide fiind răspândite pe suprafețe foarte întinse, care, creează ambelor state neplăceri și care nu se pot rezolva decât organizat, prin ameliorarea mediului în ambele sensuri.

Poluanții principali care contribuie la formarea de depuneri acide sunt:

SO2 – dioxidul de sulf provenit de la turnătoriile de metale feroase și neferoase, arderea cărbunilor în centralele termoelectrice etc.;

NOX – oxizii de azot proveniți din arderea carburanților, pentru punerea în mișcare a autovehiculelor, arderea lemnului, păcurii etc.;

Procesul de formare a depunerilor acide începe prin antrenarea celor doi poluanți în atmosferă care, în contact cu lumina solară și vaporii de apă formează compuși acizi. În timpul precipitațiilor (ploaie, zăpadă etc.), compușii acizi se depun pe sol sau în apă (lacuri, râuri etc.). Alteori gazele pot antrena praf sau alte particule care ajung pe sol în forma uscată sau în apa de suprafață și chiar, în cea subterană. Dacă aceste emisii ajung în atmosferă prin coșuri înalte și sunt transportate de vânt distanțe mai mari sau mai mici, în condiții similare descrise mai sus, formează depuneri acide, lichide sau solide. Din cele de mai sus rezultă că depunerile acide pot fi locale, regionale sau globale (când depășește granitele).

Mecanismul – prin care substanțele poluante care contribuie la depunerile acide, în special SO2 și NOx, sunt transformate în substanțe acide, atât în fază lichidă cât și gazoasă – este foarte complex și, până în prezent, incomplet înțeles. Concentrarea și distribuția depunerilor acide, umede sau uscate, sunt determinate de o serie de procese și fenomene interconectate, ca de exemplu cele de transport și dispersie a poluanților primari, de rolul agenților de oxidare, cum ar fi derivații hidrocarbonului și ozonului, de factorii meteorologici etc. Procesele fizice și chimice de bază implicate în spălarea diferitelor feluri de gaze și aerosoli nu se limitează numai la SO2 și NOx; numeroase alte gaze pot fi, de asemenea, solubile la contactul cu precipitațiile, fapt ce conduce la concluzia că depunerile acide pot atinge valori destul de mari. Pe plan global, numeroase date privind chimia precipitațiilor sunt calculate și prelucrate, din 1961, de WMO (Organizația Mondială Meteorologică) în cadrul programului “Bakground Air Pollution Monitoring Network” (Rețeaua de Măsurare a Poluării de Fond a Aerului). Pe plan național măsurători sumare sunt făcute de INMH.

Depunerile acide prejudiciază apa de suprafață, freatică și solul. Prejudicii importante sunt aduse lacurilor și faunei piscicole, pădurii, agriculturii și animalelor. În Suedia, Norvegia, SUA etc., numeroase lacuri si-au pierdut aproape în întregime fauna piscicolă. Efectul ploilor acide nu se limitează numai la mediul natural, el poate fi pus în evidență de degradările ce apar la unele construcții, monumente etc.

Depunerile acide au impact aproape nesemnificativ asupra sănătății umane, efectele secundare sunt mult mai intense. Deși inhalarea ceței acide poate prejudicia, în oarecare măsură, sănătatea umană, aciditatea tipică a ploii acide poate fi tolerată de piele, căile respiratorii etc.

În unele țări, printre care Suedia, pentru reducerea acidității, la mai mult de 3000 lacuri, s-a recurs la alcalinizarea apei, a cărei aciditate era foarte mare, datorită depunerilor acide. S-a folosit în acest scop varul care, de altfel, a fost utilizat și la soluri poluate, de asemenea, cu depuneri acide.

Unele țări din Comunitatea Economică Europeană și-au întocmit chiar planuri de reducere a depunerilor acide cu diferite procente într-un anumit număr de ani. Aceste reduceri se bazează pe micșorarea emisiilor nocive la sursă, prin metode, în cea mai mare parte, cunoscute. Astfel, pentru reducerea emisiilor de SO2, în Canada, la centralele termoelectrice cu cărbuni se folosesc scruberele sau se practică înlocuirea cărbunilor cu conținut mai mare de sulf; uneori, prin metode cunoscute se procedează la spălarea sulfului. Pentru SO2 produs de turnătorii, așa numita tehnologie a “gazului acid” este cel mai des folosită. În cadrul acestei tehnologii se captează gazul acid care, ulterior, este convertit în acid sulfuric; tehnologia este recomandată a fi folosită și la turnătoriile de metale neferoase, unde rareori se utilizează scrubere.

În privința NOX și în special a NO2, proveniți din emisiile autovehiculelor, reducerea acestora se face prin introducerea convertizoarelor catalitice, în cazul autovehiculelor care folosesc benzină cu plumb; la cele care folosesc benzină fără plumb, nu sunt necesare convertizoare.

Concentrațiile maxime admisibile (CMA) pentru SO2 și NOX, respectiv NO2, sunt prevăzute în STAS 12.574-87 “Aer din zonele protejate – condiții de calitate”.

1.2. FENOMENE SPECIFICE AERULUI ATMOSFERIC

Dintre fenomenele considerate de o deosebită importanță pentru atmosferă se pot menționa: stratul de ozon, potențialul de încălzire globală și efectul de seră.

1.2.1. STRATUL DE OZON

Situat la o altitudine de 30-40 km față de sol, stratul de ozon este protector al sănătății umane. Importanța stratului de ozon și efectele benefice ale acestuia sunt cunoscute de abia de câteva zeci de ani. Cercetările sunt în curs și se consideră că în scurt timp, acestea vor conduce la elucidarea tuturor aspectelor legate de acest fenomen.

Energia solară provoacă în stratosfera o foto-disociere a oxigenului cu formarea de oxigen atomic, eminamente instabil, care atacă celelalte molecule, pentru a forma, în final, un compus reactiv, ozonul. Aceste molecule reprezintă cca. 90% din ozonul atmosferic și au o concentrație foarte mică (câteva părți pe milion).

Stratul de ozon are proprietăți deosebite, pozitive, în principal de a absorbi sau reflecta multe din razele solare ultraviolete emise de soare. În același timp, el constituie un filtru care absoarbe o parte din razele ultraviolete emise de soare, nocive vieții pe pământ.

Degradarea stratului de ozon a fost observată în urma cercetărilor de după 1963, când s-a constatat că iarna și primăvara se formează goluri în stratul de ozon în Arctica și Antarctica, cantitatea de ozon putând scădea uneori cu 30-40%. În același timp și eficiența la reținere a razelor ultraviolete scade simțitor. Degradarea stratului de ozon se datorează prezenței unor gaze nocive, provenite de pe pământ și ajunse în atmosferă. Aceste gaze au în conținutul lor: carbon (CO, CO2, CnHm), azot (NO2 în special și NO), clor (freoni), brom (haloni), hidrogen (H2 și H20), care au rol vital în fotochimia tropo și stratosferei. Degradarea stratului de ozon în aceste condiții este efectul unor reacții chimice, din domeniul chimiei eterogene, care au loc la mari altitudini și temperaturi scăzute (–80°C), în norii stratosferici din vortexul Arctic sau Antarctic. Reacțiile chimice se produc între gazele menționate mai sus și cristalele de gheață acoperite cu acizi, pe de o parte, iar pe de altă parte, la contactul dintre gaze cu raze ultraviolete, când, clorul, respectiv bromul din gaze, sunt eliberați și degradează moleculele de ozon, fragmentându-le în oxigen molecular (O2).

Refacerea stratului de ozon se produce vara, când temperatura crește, vortexul scade în intensitate, iar reacțiile chimice au condiții nefavorabile dezvoltării.

Impactul asupra mediului datorat degradării stratului de ozon este foarte intens. Astfel, în privința sănătății umane trebuie menționate principalele maladii ale ochilor (cataracta, degradarea retinei, fotocheratitis), pielii (cancerul pielii) și creșterea incidenței bolilor infecțioase.

În ceea ce privește dezvoltarea plantelor terestre, cercetările au evidențiat reducerea activității de fotosinteză și a eutrofizării, precum și scăderi ale producției.

Ecosistemele acvatice, sub influența razelor ultraviolete, sunt prejudiciate prin degradarea strategiilor de adaptare și a funcțiilor psihologice, precum și dezvoltare anormală a organismelor marine.

Măsurile de ameliorare a mediului, respectiv de protecție a stratului de ozon, au în vedere:

introducerea de substanțe, tehnologii și echipamente alternative, de exemplu, înlocuirea cărbunilor sau a păcurii cu alte surse energetice, înlocuirea gazelor cu conținut de clor și brom (freoni și haloni) cu hidrocarboni, reducerea oxizilor de azot, înlocuirea unor îngrășăminte agricole artificiale cu îngrășăminte naturale;

epurarea gazelor arse în vederea reținerii componentelor nocive;

valorificarea unor gaze, cu potențial crescut în diminuarea stratului de ozon, rezultate în urma proceselor tehnologice.

1.2.2. POTENȚIALUL DE ÎNCĂLZIRE GLOBALĂ ȘI

“EFECTUL DE SERĂ”

În urma cercetărilor efectuate în ultimele decenii, s-a ajuns la concluzia că în viitoarele decade de ani, climatul Terrei va fi schimbat, ca rezultat al activității umane. Se va produce, în principal, o încălzire globală a acesteia. Temperatura medie a globului pământesc, staționară practic de mai mult de 100.000 ani, va crește. Variațiile în distribuția și intensitatea ploilor și temperaturii vor influența îndeosebi agricultura, nivelul apelor mărilor și oceanelor cu tendința de creștere, iar extremele, în ceea ce privește starea vremii, vor fi mult mai frecvente.

În învelișul gazos al planetei noastre, similar unui acoperiș vitrat de seră, situat în troposferă, bogat în vapori de apă, se găsesc o serie de gaze provenite de pe Pământ, în principal dioxid de carbon (CO2), metan (CH4), dioxid de azot (NO2), ozon (O3), freoni, haloni, etc., numite gaze de seră.

Lumina solară, respectiv razele ultraviolete, calde, provenite de la Soare, străbat atmosfera și ajung pe Pământ. Acesta le radiază sub formă de raze infraroșii care, ajungând la învelișul gazos, trec în cantitate mică prin acesta, pierzându-se astfel și o parte infimă de căldură. Restul de raze infraroșii, calde, deci cea mai mare parte, ajung din nou pe Pământ încălzindu-l. Fără prezența acestor raze, calde, pe Pământ temperatura medie a atmosferei ar fi de –15°C, în loc de +15°C, cât este în prezent. Acesta este rezultatul benefic al “efectului de seră” însă efectele negative, de poluare, sunt tot atât de importante ca cele pozitive.

Pe măsura creșterii industrializării și dezvoltării agriculturii, a folosirii intense a combustibililor fosili și a păcurii, a măririi considerabile a numărului de autovehicule, cantitatea de CO2 a crescut ajungând cu cca. 25% mai mare, iar cea de CH4 și NO2 cu cca. 10%. În acest fel a crescut și cantitatea de căldură reținută sub înveliș având drept consecință încălzirea Pământului.

Un prim efect dăunător, rezultat din creșterea temperaturii pe Terra, constă în creșterea nivelului apei mărilor și oceanelor, ca urmare a topirii mai rapide a ghețarilor. Se apreciază o creștere a nivelului apei cu cca. 20 cm până în anul 2100. Creșterea nivelului apelor poate conduce la modificări importante în frecvența, intensitatea și poziția cicloanelor.

Pentru a opri creșterea temperaturii ar trebui, în primul rând, să se renunțe la folosirea carburanților nocivi (cărbuni, păcură, etc.), precum și a freonilor, halonilor, etc.

Pentru stabilizarea concentrațiilor substanțelor nocive la nivelul prezent al CO2 și a altor gaze care provoacă efectul de seră, se consideră că emisiile de CO2 ar trebui reduse cu 60%, iar CH4 cu 15-20%.

CAPITOLUL II

IMPLICAȚIILE AGENȚILOR POLUANȚI

ASUPRA APEI

Dintre cei trei factori de mediu (apă, aer, sol), apa este cea mai afectată de poluare, creând numeroase probleme pentru păstrarea și îmbunătățirea calității ei. După cum se știe, apa în natură există sub următoarele forme: apa de suprafață (râuri, fluvii, lacuri, mări și oceane) și apa subterană (straturi acvifere și izvoare).

Resursele totale de apă ale României sunt de cca. 40 miliarde m3/an, din care, în stadiul actual de amenajare a bazinelor hidrografice, cca. 13 miliarde m3/an. Resursele de apă utilizabile din râurile interioare sunt de numai 5 miliarde m3/an, în regim natural, și de aproape dublu, în regim amenajat, la care se mai adaugă 3 miliarde m3/an apă subterană și aproximativ 10 miliarde m3/an apă din Dunăre.

Poluarea apelor în măsură mai mare sau mai mică este greu de evitat. Statisticile au arătat că sursele de poluare “punctiforme” provenite de la orașe sau agenți economici și care sunt evacuate în emisari prin guri de descărcare, reprezintă numai cca. 35% din totalul surselor de poluare, în timpul în care cele “nepunctiforme”, lipsite de guri de descărcare, cca. 65%. Dacă pentru sursele de poluare punctiforme, controlate, se pot lua măsuri de epurare a lor, acest lucru nu este posibil în cazul surselor de poluare nepunctiforme.

În general, sursele de poluare și poluanții principali sunt aceiași, atât pentru apele de suprafață, cât și pentru cele subterane.

2.1. SURSE DE POLUARE A APEI

Sursele principale de poluare ale apelor de suprafață și subterane sunt următoarele:

Apele uzate orășenești, provenite din gospodării, restaurante, hoteluri și, în mică parte, din mica industrie, reprezintă una din principalele surse de poluare. Ele pot fi prezente în aproape toate tipurile de ape arătate mai sus, cu excepția apei potabile.

Apele uzate industriale, provin din apele folosite în procesul tehnologic industrial. Epurate sau nu, ele constituie o importantă sursă de poluare. O apă industrială uzată are, în principiu, caracteristici asemănătoare substanțelor chimice utilizate în procesul tehnologic. Astfel, de exemplu, apele uzate provenite de la minele de cărbuni au drept caracteristică principală conținutul în substanțe în suspensie. Apele uzate rezultate de la fabricile de zahăr conțin atât substanțe în suspensie, cât și organice, etc.

Apele uzate de la crescătoriile de animale și păsări au, în mare măsură, caracteristici oarecum asemănătoare cu apele uzate orășenești, poluanții fiind substanțe organice și suspensiile.

Apele uzate rezultate în urma irigării terenurilor agricole, sunt poluate cu fertilizatori organici, pesticide, etc., și uneori și cu substanțe nocive ce se găsesc în atmosferă.

Apele uzate de la campinguri, zone de agrement, terenuri de sport, etc., sunt practic asemănătoare apelor uzate orășenești.

Apele uzate în urma contactului precipitațiilor cu diferite substanțe nocive. Apele meteorice la origine nu sunt poluate. În contact însă cu unele substanțe nocive prezente în atmosferă, pot da naștere la așa numitele ploi acide; de asemenea, în amestec cu anumite substanțe, (reziduuri animale, pesticide, îngrășăminte chimice, etc.), pot deveni foarte nocive.

Apele uzate provenite de la navele maritime sau fluviale. Navele pot evacua impurități deosebit de nocive, prin evacuarea reziduurilor lichide sau solide provenite din activitatea personalului navigant, a pasagerilor sau animalelor transportate. O sursă importantă de poluare o reprezintă însă și pierderile de combustibil, lubrifianți și substanțe nocive transportate.

Apele uzate radioactive. Substanțele radioactive – radionuclizii, radioizotopii, izotopii radioactivi – sunt unele din cele mai periculoase substanțe toxice. În general, toate substanțele radioactive sunt obținute pe cale artificială din minereu de uraniu. Uraniul, mai ales sub formă de oxizi, se găsește în peste 150 de minereuri, dintre care, cele mai răspândite sunt pechblenda (uranit), micele uranifere, carnotit, nasturan, etc. Sunt numai câteva substanțe radioactive rezultate pe cale naturală, una dintre ele fiind radonul, gaz foarte toxic. Substanțele radioactive se găsesc în stare lichidă, solidă și gazoasă.

Atomii, cu număr diferit de masă, se găsesc în aceeași căsuță a tabelului lui Mendeleev și se numesc izotopi. Izotopii radioactivi, din cauza instabilității nucleului caută să treacă în stare de echilibru (atomi stabili), prin eliminarea particulelor nucleare. Trecerea unui element radioactiv în stare de element stabil se face prin emisie de radiații alfa, beta și gama, foarte bogate în energie.

Sursele de poluare cu radionuclizi sub formă lichidă, gazoasă sau solidă sunt provenite de la: extragerea și prelucrarea minereurilor radioactive; obținerea de combustibili nucleari; exploatarea reactoarelor și acceleratoarelor de particule; folosirea izotopilor radioactivi la cercetări științifice în medicină și în tehnică. În toate aceste surse de poluare pot să apară concentrații periculoase ale radionuclizilor naturali (uraniu, radiu, toriu, etc.).

Apele uzate cu temperaturi ridicate constituie o sursă importantă de poluare. Acestea ajunse în emisar, pot contribui uneori la ridicarea temperaturii apei emisarului peste limitele standardizate. Este cazul apelor provenite de la centralele termoelectrice.

Eutrofizarea reprezintă în ultimul timp o sursă de poluare destul de semnificativă fiind rezultatul introducerii unor cantități de fosfor și azot în apă ca urmare, în principal, a activităților umane. Eutrofizarea este prezentă în apele de suprafață cu viteză mică de curgere (în special în apele stătătoare). În ultimul timp fenomenul de eutrofizare apare și în mările închise, cum ar fi Marea Neagră. Creșterea rapidă în apă a fosforului și azotului conduce la o înmulțire rapidă a algelor și macrofitelor acvatice. Fosforul și azotul provin din apele uzate orășenești și industriale, îngrășăminte agricole, reziduurile crescătoriilor de animale, pesticidelor, substanțelor organice rezultate în urma dezintegrării plantelor sezoniere.

2.2. SUBSTANȚE POLUANTE (POLUANȚI)

Substanțele poluante sunt numeroase și se regăsesc aproape în toate sursele poluante descrise anterior.

Substanțele organice, de origine naturală sau artificială, reprezintă și pentru apă poluantul principal. Organismele vegetale și animale conțin substanțe organice care, după moartea lor, încep să se descompună, devenind nocive și periculoase.

Substanțele organice de origine naturală, mai importante, sunt: țițeiul, taninii, lignina, hidrații de carbon, terpentinele, biotoxinele marine, etc.

Țițeiul, ca de altfel și produsele petroliere (poluanți de origine organică artificială) sunt poluanți deosebit de puternici și prezenți uneori în cantități mari, atât în apele de suprafață, cât și subterane, de mare, iar rareori în apa potabilă. Poluanții proveniți de la extragerea țițeiului, cât și din rafinării ajung în emisari, în principal, prin canalele de apă uzate și datorită pierderilor rezervoarelor de depozitare. Poluanții mai pot ajunge la emisari prin intermediul pierderilor în timpul transportului țițeiului sau produselor petroliere, pe uscat sau mare, în urma unor accidente ale mijloacelor de transport, degradării rezervoarelor de înmagazinare a țițeiului sau produselor petroliere, funcționării necorespunzătoare a schelelor marine etc.

Țițeiul este un amestec complex de hidrocarburi solide (parafine, cicloparafine aromatice etc.) și gazoase în hidrocarburi lichide, alături de care se găsesc în cantități reduse, compuși cu sulf, azot și oxigen. O caracteristică deosebită a țițeiului constă în nemiscibilitatea lui cu apa. La extracția țițeiului apar ape uzate de zăcământ de la decantarea noroiului de foraj și de la purjarea instalațiilor de reciclare a apelor.

Țițeiul, nefiind miscibil cu apa, se ridică la suprafața acesteia și începe să se deplaseze. Compușii volatili se evaporă repede dacă rămân expuși în atmosferă. Țițeiul poate pierde prin evaporare până la 30% din greutate în timp de 30 ore. Dada țițeiul este adsorbit de particulele solide din apă, el continuă totuși să se miște și este practic la adăpostul unei noi descompuneri. Astfel, în sedimentele de pe fundul râurilor sau mărilor s-a găsit țiței a cărui compoziție și toxicitate nu se schimbase de luni de zile. Țițeiul rămas la suprafața mării continuă să se oxideze și ca urmare compoziția acestuia este în continuă schimbare. Țițeiul depus pe plaje se oxidează în continuare formând reziduuri gudrunoase care necesită timp îndelungat pentru oxidarea lor totală.

Poluanții organici artificiali, provin din prelucrarea diferitelor substanțe în cadrul rafinăriilor, industriei chimice organice, industriei petrochimice etc.

În rafinării, poluanții artificiali aparțin așa numitelor produse petroliere, care cuprind ca poluanți principali: benzina, motorina, uleiuri, solvenți organici, bitumuri, produse medicinale și gaze.

Poluanții organici artificiali din industria chimică organică și industria petrochimică sunt: hidrocarburile (benzen, eter de petrol, acetonă, cloroform, esteri, sulfura de carbon, benzine etc.); hidrocarburile halogenate, a căror folosire s-a răspândit foarte mult în industrie și agricultură; hidrocarburile clorurate, care stau la baza hidrocarburilor halogenate și care poartă și denumirea generică, de pesticide (insecticide pentru distrugerea insectelor, rodenticide pentru șoareci, ierbicide pentru ierburi etc.); detergenți; acizi naftenici; hidrogenul sulfurat; substanțele aromatice; vopsele de anilină; alchil-aril-sulfonați etc.

Substanțe anorganice. Aceste substanțe, în suspensie, sau dizolvate, sunt mai puțin poluante ca cele organice. Substanțele anorganice sunt frecvente în apele uzate industriale. Dintre acestea se menționează, în primul rând, metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr), clorurile, sulfatul de magneziu, fierul etc.

Substanțe în suspensie, organice și anorganice, se găsesc atât în apele uzate orășenești cât și în cele industriale, ele ajungând în măsură mai mica sau mai mare în emisari.

Substanțele toxice, de asemenea organice, sau anorganice, se găsesc în apele uzate orășenești și industriale. Unele dintre ele, ca, de exemplu pesticidele, sunt antrenate de precipitații și ajung direct în apa de suprafață, subterană sau a mării. Toxice sunt și metalele grele și mercurul.

Substanțele radioactive. Indiferent de proveniența lor, acestea pot ajunge în apă, aer și sol pe multiple căi, prejudiciind întreg mediul înconjurător. Cei mai periculoși radionuclizi sunt: Bal40, Cs144, Cs137, I131, U238 și Zr95.

Substanțele cu aciditate sau alcalinitate pronunțată sunt deosebit de nocive.

Microorganismele, prezente atât în apele receptorului cât și în apele potabile, reprezintă un pericol deosebit pentru sănătatea umană.

2.3. Impactul asupra mediului

Impactul pentru apele de suprafață (fluvii, râuri, lacuri, oceane, mari) și subterane, respectiv prejudiciile aduse mediului de către poluanții arătați mai sus, poate fi grupat în două mari categorii: sănătatea publică, afectată prin intermediul alimentării cu apă, zonelor de agrement, piscinelor etc. și unele folosințe, ca de exemplu cele industriale, piscicole, de navigație etc.

Substanțele organice. În ceea ce privește substanțele organice de origine naturală (vegetală), trebuie arătat că acestea consuma oxigenul din apă atât pentru dezvoltare cât și după moarte. Oxigenul trebuie să nu coboare sub nivelul limită, 4 mg/l, necesar dezvoltării organismelor din apă în același timp oxigenul mai este necesar și proceselor aerobe de autoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxidează substanțele organice și care, în final, conduc la autoepurare apei. În general, lipsa oxigenului din apă are ca efect oprirea proceselor aerobe, consecințe, uneori foarte grave.

Conținutul de țiței, rezultat de la extracția și prelucrarea primară, a acestuia, are un impact puternic asupra apelor epurate sau nu. Astfel, datorită nemiscibilității cu apa, cea mai mare parte din țiței se ridică la suprafață și formează o peliculă uleioasă care oprește difuzia aerului atmosferic, acționând astfel pe cale directă, mecanic, asupra florei și faunei. Acoperirea organismelor cu un film gros de țiței care împiedică respirația acestora, respectiv accesul aerului atmosferic în mediul acvatic, blochează aproape total asimilația clorofiliană și respirația organismelor.

Hidrocarburile din țiței ca și cele din produsele petroliere acționează bacteriostatic din cauza solubilității lor în apă. Multe bacterii se adaptează în prezența hidrocarburilor și le metabolizează. Asupra protozoarelor, hidrocarburile alifatice, în soluție saturată, acționează inițial prin paralizarea lor care după o oră mor.

În unele zone, apa de zăcământ aduce la suprafață, odată cu țițeiul, și au conținut mare de sare. Datorită sării și durității crescute a apei de zăcământ, la evacuarea într-un emisar cu debit mic se împiedică aproape toate posibilitățile de folosire a acestuia. Trebuie menționat că un conținut de cloruri de peste 200 mg/l face nefolosibilă apa potabilă, iar peste 400 mg/l pe cea de irigații.

Acțiunea dăunătoare a țițeiului se manifestă și mai intens în timpul apelor mari, când acesta este antrenat de pe toată suprafața schemei de extracție, iar nămolul din albie este răscolit.

Nocivitatea și prejudiciile menționate anterior au urmări grave și asupra unor instalații și construcții care folosesc apa emisarului.

Din punct de vedere al potabilității apelor de suprafață și subterane, se menționează influența deosebită de severă a amestecului acestora cu țiței sau cu produse petroliere. Astfel, chiar la diluții 1:1000000 dintre apa potabilă și cea impurificată cu țiței, apa rezultată nu este bună de băut.

Acizii naftenici, un alt poluant important din punct de vedere al nocivității are un deosebit efect toxic asupra faunei și florei. Asupra faunei acvatice acționează ca un toxic al sistemului nervos și ca iritant al tegumentelor, influențând și sistemul endocrin. Acizii naftenici sunt degradabili biologic. Conținutul maxim de acizi naftenici în apa emisarilor este conform STAS 4706-88 de maxim 0,3 mg/l.

Fenolii sunt prezenți în cantități mari în produsele petroliere din rafinăriile de petrol. Numeroase cercetări au arătat că fenolul este pentru pești un toxic al sistemului nervos. Apele uzate conținând fenoli pot fi ușor epurate biologic, dacă concentrația în fenoli nu depășește 200-250 mg/l în cazul unor, ape de suprafață care, pentru dezinfecție, au fost tratate cu clor, gustul și mirosul apei este complet degradat. De aceea, pentru receptorii de categoria întâi, limita fenolilor va rămâne sub 0,001 mg/l.

Hidrogenul sulfurat și sulfurile influențează negativ calitatea apei receptorului, respectiv fauna și flora, prin consumul oxigenului dizolvat din apa emisarului și prin toxicitatea lui specifică.

Alchil-aril-sulfonații prezenți în apa emisarilor produc spumarea apei, reducerea capacității de autoepurare și au efecte toxice asupra faunei și florei. La concentrații de 0,3-0,4 mg/l, spuma formată de alchil-aril-sulfonați este stabilă și împiedică aproape, complet transferul oxigenului în apa emisarului. În privința acțiunii toxice pentru fauna și flora, trebuie menționat că aceasta se datorează proprietăților produșilor sulfonici de a străbate membranele celulare care au structuri lipoide, provocând inhibarea proceselor respiratorii din interiorul celulei.

Detergenții, mult folosiți în prezent se plasează la suprafața apei sub formă de spumă, care împiedică autoepurarea emisarilor, și dezvoltarea normală a proceselor de epurare din stațiile de epurare.

Ceilalți poluanți: benzina, motorina, solvenții organici etc. sunt prea bine cunoscuți pentru a arăta efectele lor nocive.

Substanțele anorganice. Sărurile anorganice conduc la mărirea salinității apei emisarului, iar unele dintre ele pot provoca creșterea durității. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea și micșorându-le capacitatea de transport; în aceeași ordine de idei, depunerile de pe conductele boilerelor micșorează capacitatea de transfer a căldurii. Apele dure interferează cu vopselele din industria textilă, înrăutățind calitatea produselor în fabricile de zahăr, bere etc.

Sulfatul de magneziu, constituent principal al durității apei, are efect cataric asupra populației, iar bicarbonații și carbonații solubili produc inconveniente în procesul de producție.

Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentarea cu apă potabilă și industrială pentru irigații etc.

Fierul produce neplăceri în secțiile de albire din fabricile de hârtie și textile.

Metalele grele au acțiune toxică asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare.

Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafața apei.

Substanțele în suspensie, organice cât și anorganice, se depun pe patul emisarului, formând bancuri care pot împiedica navigația, consumă oxigenul din apă; dacă substanțele în suspensie sunt de natură organică, ele conduc la formarea de gaze rău mirositoare.

Substanțele în suspensie plutitoare, ca de exemplu țițeiul, produsele petroliere, uleiurile, spuma, datorată de cele mai multe ori detergenților, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust și miros neplăcut, împiedică absorbția oxigenului pe la suprafața apei și deci autoepurarea, se depune pe diferite instalații, obturându-le, uneori chiar blocându-le, colmatează filtrele pentru tratarea apei; sunt toxice pentru flora și fauna acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de răcire, împiedică folosirea apei pentru irigații, agrement etc.

Substanțele toxice pot distruge în cel mai scurt timp flora și fauna, chiar dacă concentrațiile substanțelor din apa receptorului nu este prea mare. Unele din acestea nu pot fi reținute în stațiile de tratare a apei și parte din acestea ajung până în sistemul digestiv uman.

Mercurul este una din substanțele toxice care, în ultimul timp, a produs numeroase prejudicii; efluenții cu mercur rezultă de la fabricarea produselor electrolitice, farmaceutice, a pesticidelor, a pigmenților, maselor plastice, a hârtiei etc. Efectul toxic al mercurului, este cunoscut; el se agravează însă, prin concentrare, ca și substanțele radioactive, în lanțurile metabolice al faunei și florei acvatice, ajungând în final la om.

Substanțele radioactive. Evacuarea apelor uzate radioactive provenite de la unitățile prezentate în capitolul 1.1. în apele de suprafață și subterane prezintă pericole deosebite, datorită acțiunii radiațiilor asupra organismelor vii. Impactul biologic al emisiilor radioactive din apă trebuie să țină seama de faptul că absorbția lor în organism se face concomitent cu descărcarea energiei radiate. În manifestarea influentei radiațiilor, deosebit de important este modul cum acestea acționează asupra organismului, din exteriorul sau din interiorul acestuia.

Sursele de radiații interne sunt mult mai periculoase pentru organism, în comparație cu cele externe. Este de remarcat că, în cazul ingerării alimentelor sau băuturilor contaminate, acțiunea radiațiilor este inversă iradiațiilor externe. Tipul radiațiilor – alfa, beta, gama – au o deosebită însemnătate; de exemplu: radiațiile beta iradiate din exterior, deși străbat în aer o distanță de câțiva metri, sunt absorbite de haine și sticle, astfel încât, cu excepția ochilor, nu mai au nici un efect asupra organelor sensibile din interior; ingerate însă, aceste radiații sunt foarte dăunătoare, descărcând o energie totală mare într-un volum de câțiva milimetri cubi. Pe lângă tipul radiației, un rol important îl au timpul de înjumătățire și proprietățile fizico-chimice ale radionuclidului încorporat. În legătură cu acest aspect, trebuie luat în considerare și timpul de înjumătățire biologic, adică timpul necesar unui organ pentru eliminarea prin procese biochimice jumătate din cantitatea radionuclidului introdus în el. Efectul biologic depinde de starea fizico-chimică a izotopului radioactiv deoarece, în momentul încorporării substanțele coloidale sau particulele, precipitate se distribuie altfel în organism, în comparație cu ionii.

Un fenomen important legat de introducerea radionuclizilor în emisari este cel al prelucrării și concentrării radioizotopilor, de către organismele acvatice. La acest fenomen iau parte toate inelele lanțului trofic, planctonul, care a acumulat diferiți radionuclizi, este consumat de pești, care, la rândul lor, concentrează și radionuclizii din apă prin sorbire pe bronhii sau metabolism în organele critice; pestele este consumat de păsările de apă sau de om și astfel, se dezvoltă un lanț în care concentrația elementelor stabile și instabile poate fi mai mare decât în mediul acvatic. Concentrarea radionuclizilor de către organismele acvatice poate fi definită prin așa numitul “factor de concentrare = μCi/g organism și μCi/ml apă”.

La noi în țară, limita de avertizare pentru poluarea cu radionuclizi este de 1,85 Bq/l, iar limita de alarmare 3,7 Bq/l; pentru apele de suprafață (râuri, fluvii, lacuri) valorile înregistrate la punctele de control sunt mult mai mici ca aceste limite.

Substanțele cu aciditate sau alcalinitate accentuată. Acestea, odată ajunse în receptor, pot avea ca efect distrugerea florei și faunei, degradarea construcțiilor hidrotehnice a ambarcațiunilor și împiedicarea folosirii apei pentru agrement, la irigații, alimentări cu apă, alimentarea cazanelor etc., toxicitatea acidului sulfuric pentru faună, de exemplu, depinde de valoarea pH-ului (peștii mor la pH = 4,5). Hidroxidul de sodiu folosit în numeroase procese industriale (tăbăcării, textile, cauciuc), care este foarte solubil în apă, mărește rapid pH-ul, respectiv alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii diferitelor folosințe al apei. Apele receptorilor care conțin peste 25 mg/l hidroxid de sodiu distrug fauna piscicolă.

Apele calde evacuate în emisar conduc la numeroase prejudicii împiedicând exploatarea construcțiilor și instalațiilor de alimentare cu apă potabilă și industrială, folosirea apei pentru răcire etc. Odată cu mărirea temperaturii concentrația în oxigen devine mai mică și viața organismelor este mai dificilă.

Microorganismele, de orice fel, ajunge în apa receptorilor, fie că se dezvoltă necorespunzător, fie că dereglează dezvoltarea altora, sau a organismelor. Microorganismele provenite de la tăbăcării, abatoare, industria de prelucrare a unor produse vegetale sunt puternic dăunătoare, conțin Bacilus antracis și produc infectarea emisarului, făcându-l de neutilizat.

În privința eutrofizării impactul cel mai grav asupra mediului constă în reducerea posibilităților de autoepurare datorită scăderii concentrației în oxigen a apei, unde fenomenul de eutrofizare este prezent. Degradarea e substanței organice din alge se face la, început aerob, iar pe parcurs, se transformă în anaerob cu degajare de H2S, care intoxică sedimentele și apa subterană.

2.4. Măsuri de ameliorare a mediului

În primul rând trebuie menționate măsurile de prevenire a poluării, măsuri prevăzute mai întotdeauna în proiecte, și în al doilea rând, de combatere a poluării în momentul când acesta s-a produs.

Măsurile principale de prevenire a poluării apelor de suprafață, constau din epurarea apelor uzate menajere și industriale care, dacă ar ajunge neepurate în emisar, ar putea degrada calitatea apei acestuia, făcând-o chiar de neutilizat.

Epurarea apelor uzate menajere se realizează prin trei procedee de epurare: mecanice, mecano-chimice și biologice. Fiecare dintre aceste procedee pot fi folosite separat sau în cadrul a diferite combinații.

Procedeele mecanice utilizează următoarele construcții: grătare, site, desnisipatoare, separatoare de grăsimi și decantoare. Grătarele și sitele rețin corpurile mai mari din apă (frunze, cârpe, vată, bucăți mici de lemn, plastice etc.); desnisipatoarele rețin nisipul, iar decantoarele, suspensiile.

Procedeele mecano-chimice adaugă, în schema procedeului, mecanic construcții și instalații de preparare și dozare a reactivilor (sulfat de aluminiu), necesare măririi eficienței de decantare.

Procedeele biologice de epurare se materializează prin filtre biologice și bazine de nămol-activ, urmate de decantoare secundare.

Epurarea apelor uzate industriale, în general folosește aceleași procedee de epurare ca și apele uzate orășenești, în special când este necesară degradarea substanțelor organice din apă sau nămol. Este cazul apelor uzate din industria de celuloză și hârtie, alimentară, textilă, pielărie etc. Pentru apele uzate provenite din industria chimică, petrochimică și metalurgică și de la extracția și industrializarea substanțelor radioactive, pe lângă procedeele de epurare mecanică și biologică se folosesc și unele metode specifice. Uneori în calculele de evacuare a apelor uzate în emisari se iau în considerare și autoepurarea respectiv posibilitățile de epurare ale emisarilor. Prin autoepurare se înțelege procesul ce se realizează, în principal, în emisari și care se bazează pe ansamblul de fenomene fizice, chimice și biologice, care au loc, în mod natural fără intervenția omului, într-o apă impurificată și în urma cărora efectele nocive ale impurității sunt înlăturate total sau parțial. Un rol important în procesul de autoepurare îl au substanțele și organismele din apa și de pe fundul emisarului, acțiunea unor agenți ca, de exemplu, lumina, și temperatura, și efectele hidrodinamice provocate de curgerea gravitațională a apei sau agitarea ei sub influența vântului. Dintre fenomenele fizice care iau parte la autoepurare se menționează: dizolvarea în apă a oxigenului, îndeosebi în zonele în care apa emisarului este agitată datorită condițiilor hidraulice și a vântului; amestecul respectiv, diluția dintre apa curată și cea impurificată; sedimentarea unor substanțe, în suspensie; aduse de apă și depuse pe fundul apei etc. Primele două fenomene au ca efect creșterea cantității de oxigen din apă, oxigen care contribuie la descompunerea substanței organice și la autoepurarea apei, respectiv la îndepărtarea unuia din principalii impurificatori. Al treilea fenomen, de sedimentare, elimină în mod natural o parte din suspensiile din apă, contribuind, de asemenea, la autoepurare.

Fenomenele chimice intervin mai puțin în cadrul autoepurării apei emisarilor, ele, în principal, rezumându-se la unele procese de coagulare a suspensiilor din apă.

Fenomenele biologice sunt cele mai active și mai eficiente pentru procesul de autoepurare. Astfel, datorită bacteriilor – aerobe și anaerobe care se dezvoltă natural în apa de suprafață, o bună, parte din substanțele organice din apă sunt degradate, apa fiind, astfel, în cea mai mare parte, autoepurată. Se menționează, că în procesul de autoepurare, în acest caz, intervin materia organică (hrana bacteriilor), bacteriile și oxigenul din apă. Atât timp cât oxigenul este în cantitate suficientă, procesul se desfășoară în condiții normale dacă însă cantitatea de substanță organică este mare, oxigenul din apă este consumat complet, iar procesul de autoepurare încetează numai după un anumit timp, sau distanța de parcurgere a apei de la secțiunea care s-a întrerupt autoepurarea, respectiv atunci când apa este reînprospătată cu suficient oxigen, procesul de autoepurare reîncepe.

Uneori pentru a ajuta procesul de autoepurare din emisar, respectiv în vederea furnizării de oxigen suplimentar necesar proceselor biologice de autoepurare, se procedează la așa numita aerare artificială a apei de suprafață, realizată prin:

trecerea apei emisarului peste o serie de trepte, praguri sau mici baraje, în timpul cărora aerarea se produce prin diseminarea bulelor de aer în apă. Factorii care condiționează acest sistem de aerare sunt: conținutul de oxigen din apă, în amonte de treaptă, adâncimea și lungimea treptei;

insuflarea de aer, prin intermediul unei rețele de conducte așezate pe fundul emisarului;

insuflarea de aer prin intermediul turbinelor hidroenergetice, imediat în amonte de turbină, pentru ca aerul să fie bine amestecat la trecerea prin turbină;

insuflarea de aer prin aeratoare mecanice cu rotor, asemănătoare celor folosite în bazinele cu nămol activ, care, în timpul rotirii lor, împrăștie apa, reaerându-se astfel puternic. Aeratoarele au avantajul că pot fi mutate în diferite puncte de pe emisar, acolo unde se simte lipsă de oxigen.

În privința eutrofizării – mare consumatoare de oxigen din apa emisarilor, prejudiciind astfel autoepurarea – măsurile de prevenire a poluării, constau în epurarea corespunzătoare a apelor uzate pentru a evita proliferarea fosforului și azotului; aplicarea îngrășămintelor agricole – în dozele prescrise; compostarea sau incinerarea reziduurilor de la crescătoriile de animale etc.

De o deosebită importanță, în vederea prevenirii poluării apelor de suprafața, ca de altfel și a apelor subterane, aerului și solului; este Sistemul Național Global de Monitoring al Mediului, Datele furnizate de acesta ajută la luarea de măsuri corespunzătoare în primul rând pentru prevenirea poluării, și în al doilea rând pentru combaterea acesteia.

În cadrul Monitoringului Național resursele naturale de apă dulce sunt grupate în trei subsisteme diferite prin natura formațiilor hidrologice componente: ape curgătoare de suprafață (râuri, fluvii); lacuri (naturale și artificiale); ape subterane freatice.

Supravegherea calității apelor curgătoare de suprafață se efectuează atât în flux informațional rapid cât și în flux informațional lent.

Activitatea în flux informațional rapid, prin care se urmărește zilnic calitatea apelor în cca. 65 secțiuni de control pe baza unei analize sumare a apei, asigură, în mod operativ, cunoașterea situației critice de poluare a apei, furnizând elementele necesare pentru elaborarea deciziilor de remedierecombatere, anihilare a poluării. În același timp, în 15 din cele 65 secțiuni de control se efectuează determinări săptămânale ale nivelului de încărcarea apei cu ioni de metale grele.

Activitatea în flux informațional lent evaluează tendințele globale ale calității apelor în decursul unui an. În cadrul acestui flux se fac determinări lunare într-un număr de 275 secțiuni de control de ordinul “întâi” (secțiuni plasate pe râuri importante și fluviul Dunărea, precum și pe unii afluenți ai acestora, în special pe cei care primesc ape uzate de la orașe și agenți economici poluanți). În afara secțiunilor de ordinul “întâi” mai sunt și secțiuni de ordinul “doi”, plasate pe afluenți de mică importanță din punct de vedere al poluării.

Conform STAS 4706-88, pentru apele de suprafață sunt stabilite trei categorii de calitate:

Categoria “întâi”, ape care pot fi folosite pentru alimentarea cu apă potabilă centralizată, industria alimentară, reproducerea și dezvoltarea salmonidelor, piscine etc.;

Categoria a “doua”, ape care pot fi folosite pentru dezvoltarea pisciculturii, cu excepția salmonidelor, agrement, industrie etc.;

Categoria a “treia”, ape care pot fi folosite pentru irigații, alimentare a hidrocentralelor, instalații de răcire a agregatelor etc.

În standard, pentru fiecare din categorii se dau condiții fizice, chimice, microbiologice și de eutrofizare care trebuie îndeplinite de apele de suprafață.

În ceea ce privește lacurile (naturale și artificiale) în cadrul Monitoringului, calitatea apei este urmărită în 55 lacuri, frecvența analizelor fiind sezonieră. Calitatea apei acestor lacuri, aproape în totalitate, se încadrează în categoria “întâi” de calitate. Sunt și excepții cum ar fi lacurile de pe Olt din zona Rm. Vâlcea care nu se încadrează nici în categoria “a treia” de calitate.

Măsurile de combatere a poluării apelor de suprafață (râuri, lacuri, fluvii), ca de altfel și în alte țări, sunt înscrise în așa numitele planuri de intervenție. La baza acestor planuri stau datele (analizele) furnizate de Monitoringul Național. De o deosebită importanță sunt datele obținute pe canalul de evacuare în emisar a apelor uzate epurate, imediat în amonte de gura de vărsare în emisar. Decretul Consiliului de Stat 414/1979 furnizează valori limită admisibile pentru principalele substanțe poluante, douăsprezece la număr, ale indicatorilor de încărcare pentru apele uzate, înainte de evacuarea acestora în emisar. Se menționează că aceste valori limită sunt stabilite în funcție de gradul de diluție care se realizează cu apa emisarului.

Descărcările “nepunctiforme” de ape uzate în emisar trebuie reduse cât mai mult, pe de o parte pentru ca sunt foarte numeroase, iar pe de altă parte pentru că nu pot fi controlate și înregistrate în Monitoringul Național.

CAPITOLUL III

implicaȚiile agenȚilor poluanți

asupra solului

Solul este un bogat, dar fragil, ecosistem; el este definit ca fiind stratul afinat, moale și friabil care se găsește la suprafața scoarței Pământului și care, împreună cu atmosfera învecinată, constituie mediul de viață al plantelor. Solul este cel de-al treilea factor de mediu ce trebuie protejat cu aceeași atenție ca și apa și aerul. Importanța protejării solului este evidentă dacă ne gândim că el este factorul principal în asigurarea hranei oamenilor, animalelor și plantelor. O supraveghere atentă a acestuia poate avea ca rezultat o bună dezvoltare a vieții pe Pământ. Un centimetru de sol, în grosime, se realizează în zeci și chiar sute de ani. Solul și humusul poate fi pierdut însă, chiar pentru totdeauna, într-un singur an prin antrenarea lui. În timpul vânturilor puternice, în urma unor precipitații de intensitate mare, a defrișării pădurii, a folosirii neraționale a unor substanțe chimice pentru agricultură etc.

Compoziția solului, în volum, este în general: 52% substanțe minerale; 25% aer; 18% apă.

3.1. Surse de poluare – poluanți

Pentru o mai bună prezentare a surselor de poluare, acestea vor fi prezentate în cadrul a doua categorii: surse de poluare – degradare interioare, a căror origine are legături directe cu natura și evoluția suprafeței în cauză și surse de poluare exterioare, a căror origine trebuie căutată în exteriorul suprafeței în cauză.

Suprafața totală (suprafața cultivată, pădure, pășuni etc.) afectată de poluare la noi în țară este de cca. 7,5 milioane hectare.

Principalele sursele de poluare – degradare interioare, sunt:

Eroziunea solului, care este o consecință a acțiunii apei, vântului, schimbărilor fizice, chimice, și biologice din sol etc.;

Dezertificarea, rezultatul eroziunii;

Sărăturarea, respectiv salinizarea și solonetizarea, proces de acumulare a sărurilor solubile în sol și a sodiului.

În ceea ce privește sursele de poluare exterioare, irigarea cu ape uzate orășenești sau industriale insuficient epurate a terenurilor agricol, reprezintă una din cele mai frecvente surse de poluare. Aceste ape sunt nocive prin conținutul lor în substanțe organice, anorganice, radioactive, toxice chimice etc. Concentrațiile maxime admisibile pentru diferite substanțe, în apa de irigat (categoria a treia de calitate), sunt date în STAS 4706-88. Este de menționat că apele uzate orășenești chiar după tratarea lor biologică nu sunt apte pentru a asigura o apă bună pentru irigat. Nămolurile, de asemenea, insuficient fermentate și uneori chiar și cele mai bine fermentate conțin microorganisme periculoase dezvoltării normale a culturilor agricole.

În cea mai mare parte, apele uzate industriale trebuie interzise la irigarea solului, în special trebuie evitate ape uzate din industria chimică, petrochimică, siderurgică, de fabricare a cimentului etc. Folosirea lor poate provoca sărăturarea respectiv salinizarea solului.

Emisiile nocive, rezultat al multor procese industriale, circulației auto, chimizării agriculturii etc., transportate de multe ori pe calea aerului la sute de km, poluează în modul cel mai grav solul. În ceea ce urmează se vor menționa poluanții principali, respectiv sursele de poluare.

Foarte nocive sunt emisiile de Pb, Cd, Cu și Zn care apar de obicei în vecinătatea unor întreprinderi ale industriei metalurgice neferoase, de extracție, chimice etc.; pentru Pb și Cd se menționează agenții economiei din Baia Mare, Copșa Mică; Zlatna și București (Acumulatorul). În vecinătatea acestor agenți s-a constatat, în sol, concentrații maxime de: 3200 ppm la Pb, 90 ppm la Cd, 1600 ppm la Zn 1400 ppm la Cu, depășind concentrațiile maxime admisibile care la Pb sunt 100 ppm, iar la Cd, Zn și Cu, respectiv 3 ppm, 300 ppm și 100 ppm.

Emisiile de fluor sunt prezente în sol, în concentrații însemnate în apropierea unor agenți chimici (Năvodari, Valea Călugărească, Tg. Mureș, Tr. Măgurele), fabrici de aluminiu (Slatina, Oradea, Tulcea). Apar uneori emisii de fluor și în jurul unor fabrici de ceramică, ciment, centrale termoelectrice (concentrații maxime 280 ppm).

Emisiile de SO2 și NO2 provin, în, general, din surse staționare: centrale termoelectrice, rafinării de petrol, întreprinderi chimice și metalurgice etc. Emisiile de NO2 provin și din surse mobile (auto) în proporție de 50%. Ploile antrenează aceste emisii și dau naștere la ploi acide (depuneri de acid), care prejudiciază în mod deosebit solul.

Pulberile sedimentabile depășesc în numeroase cazuri concentrația maximă admisibilă de 17 g/m2 luna. Pulberile sedimentabile de la centralele electrice (Turceni, Mintia, Rovinari, Ovidiu, București etc.), fabricile de lianți – azbociment, de ciment se depun pe sol, împiedicând buna dezvoltare a vegetației.

Pesticidele, cu acțiune benefică pentru culturi, pot f uneori dăunătoare solului. Astfel, reziduurile de pesticide, în special ale insecticidelor organo-clorurate, se acumulează uneori în sol astfel încât concentrațiile maxime pot să atingă chiar 7-8 ppm în stratul arabil. Solul poate transmite pesticidele mediului sau unor plante unde pot rămâne chiar mulți ani de la aplicare. Pesticidele în sol, sunt supuse la influențe biotice sau abiotice, cu consecințe finale de mineralizare. Solul adsoarbe pesticidele ajunse pe sol/subsol sub influența unor fenomene complexe, ca: transfer de sarcină, schimb ionic, legătura hidrofobă etc.; se ajunge astfel la degradarea pesticidelor. Uneori, mai ales în cazul solurilor nisipoase irigate, reziduurile de pesticide ajung chiar în apele freatice.

Reziduurile petroliere care apar în vecinătatea sondelor sau rafinăriilor de petrol, conductelor de transportat țiței sau produse petroliere etc., reprezintă o sursă de poluare importantă atât pentru sol cât și pentru apa de suprafață și subterană.

Substanțele radioactive, depășind anumite limite, ajunse pe sol pot constitui importante surse de poluare. Supravegherea radioactivității, ca și pentru apă și aer, se face prin măsurători beta-globale și gama spectrometrice. Acestea indică nivelul radioactivității în raport de limitele de avertizare și alarmare. Din măsurătorile făcute în cele 24 stații ale “Rețelei naționale de supraveghere a radioactivității mediului înconjurător”, rezultă că solul și vegetația din România nu sunt poluate radioactiv.

3.2. Măsuri de combatere a poluării solului

Datorită prezenței în sol a unui număr mare de microorganisme autotrofe, care contribuie la descompunerea deșeurilor, reziduurilor și dejecțiilor ca și la distrugerea germenilor, solul posedă o putere de autoepurare mult mai mare, în comparație cu apa și aerul. În acest sens, prezența germenilor proprii solului constituie factorul hotărâtor care, prin antagonism microbian, duce la distrugerea germenilor patogenie.

Combaterea eroziunii solului se face prin împăduriri, prin reducerea la minim a substanțelor chimice utilizate în agricultură etc.

Prevenirea ridicării conținutului de sodiu, se face prin irigații de spălare și asigurarea bunei funcționări a sistemului de desecare-drenaj.

Apariția stratului de nisip prin îndepărtarea humusului poate fi evitată prin exploatarea rațională a terenului agricol.

Emisiile de Pb, Cd, Cr, SO2 pulberi etc., care odată ajunse în sol pot degrada terenurile agricole; trebuie, tratate în prealabil, în același mod procedându-se și cu reziduurile petroliere și dejecțiile de la crescătoriile de animale și păsări.

BIBLIOGRAFIE

ROJANSCHI V. ș.a. – “Economia și Protecția Mediului”, Ed. Tribuna Economică, București, 1997;

* * * – “Simpozion. Mediul și industria”, București, 22-25 septembrie 1999;

BUTNARIUL I., CONSTANTIN N. – “Protecția Mediului Înconjurător și Microclimat”, București, 1994.