Automobil Mediu 1 [621668]

1. STADIUL ACTUAL AL INFLUENȚEI TRANSPORTULUI ASUPR A
MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR

1.1. ASPECTE INTRODUCTIVE PRIVIND POLUAREA MEDIULUI

Poluare mediului înconjurător reprezintă un complex de fenomene care au
schimbat sau tind să schimbe mediul ambiant în detr imentul echilibrului ecologic
natural, cu efecte negative asupra sănătății oameni lor.
Există mai multe tipuri de poluare, și anume: polua rea prin contaminare cu
substanțe chimice (chimică), termică, radioactivă, electromagnetică, acustică.
Un alt criteriu de clasificare a poluării îl reprez intă mediile naturale care sunt
afectate. Astfel, se disting: poluarea atmosferei, poluarea apei și poluarea solului
[Negrea].
Factorii care contribuie la poluarea mediului încon jurător se numesc poluanți.
Aceștia se împart în două categorii:
– poluanți biodegradabili, adică substanțele transf ormabile care se descompun și se
elimină rapid în mod natural.
– poluanți nondegradabili, reprezentând substanțele care nu au proprietatea de a se
descompune sau cele care se caracterizează prin vit eză foarte redusă de
descompunere. Eliminarea acestor poluanți din mediu l ambiant contaminat este foarte
dificilă sau chiar imposibilă.
Emisiile reprezintă o varietate de agenți proveniți de la surse punctiforme ori
difuze (substanțe chimice, vibrații, zgomot, radiaț ii), evacuați direct sau indirect în
mediul ambiant. În funcție de modul în care acestea sunt generate, se disting două
categorii de emisii: primare (CO, HC, SO 2, CO 2, NOx), produse direct de la surse
identificate sau identificabile, și secundare, care sunt produse în aer ca urmare a
interacțiunii dintre emisiile primare sau ca rezult at al unor reacții cu constituenții naturali
ai aerului (smogul fotochimic).
Prin imisie se înțelege cantitatea totală de noxe c urprinsă într-un volum de aer,
exprimată în mg/m 3 (poluanții transferați în atmosferă către un recep tor (omul și factorii
sistemului sau ecologic, bunuri materiale etc.).
Sursele de poluare sunt numeroase, incluzând print re altele și transportul rutier.
Contribuția la poluarea amosferică a emisiilor pol uante conținute în gazele de
ardere ale motoarelor cu ardere internă poate fi gl obală sau locală, directă sau
indirectă și se datorează reacțiilor chmice care au loc în atmosferă. Raportate la starea
de sănătate a populației, efectele modificării comp oziției locale a atmosferei sunt
nocive. La scară globală, emisiile poluante, în can titate ridicată, determină apariția
efectului de seră cu implicații imprevizibile asupr a ecosistemelor.
Efectul de seră reprezintă procesul de încălzire al planetei ca urmare a
reflectării, pe stratul de dioxid de carbon, a radi ațiilor infraroșii emise de la sol, în urma
încălzirii sale de la Soare.

Soarele transmite energia solară către pamânt sub f ormă de raze ultraviolete.
O parte din această energie este absorbită de Pamân t, iar o parte este reflectată înapoi
de suprafața Pământului și chiar de către atmosferă .
Majoritatea radiatiei infrarosii, emisa in atmosfer a de suprafata pamantului, este
absorbita de catre vaporii de apa, de bioxidul de c arbon si de alte “gaze de sera”
care se gasesc in natura. Acestea impiedica trecere a directa in spatiul cosmic a
energiei de la suprafata pamantului.
Fenomenul este cunoscut sub numele de efect de sera . Unele gaze din
atmosfera (vaporii de apa, dioxidul de carbon, ozon ul, metanul, dioxidul de azot si
unele tipuri de clorofluorocarburi) impiedica disip area caldurii produsa de Pamant in
spatiu. Caldura este radiata din nou spre suprafata Pamantului care este incalzita
suplimentar. In conditii naturale vaporii de apa su nt cei mai eficienti in producerea
efectului de sera.
Efectul de sera poate fi stopat prin reducerea emis iilor de bioxid de carbon si
prin reimpaduriri, plantele absorbind dioxidul de c arbon si transformandu-l in lemn.

emisie = poluanți solizi, lichizi sau gazoși elimin ați în atmosferă de către surse
punctiforme sau de suprafața

imisie = poluanții transferați în atmosfera către u n receptor (omul și factorii
sistemului sau ecologic, bunuri materiale etc.);
noxa – agent sau factor cu acțiune dăunătoare asupr a organismului care se
răspândește în atmosferă mai ales în timpul diferit elor procese tehnologice

1.2. EMISIILE PRODUSE DE MOTOARELE CU ARDERE INTERN Ă CARE
ECHIPEAZĂ AUTOMOBILELE

1.2.1.GENERALITĂȚI

Automobilele echipate cu motoare cu ardere internă, contribuie semnificativ,
împreună cu alte tipuri de vehicule destinate trans portului rutier, la poluarea mediului
înconjurător prin concentrația de emisii din gazele eșapate, rezultate în urma
procesului de ardere. Evacuarea acestor emisii are o influență negativă asupra tuturor
ecosistemelor.
Cele mai importante efecte ale poluării aerului asu pra ecosistemelor europene
sunt de eutrofizare, acidifiere și distrugere a veg etației cauzate de expunerea la O 3.
Contribuția procentuală a transporturilor rutiere l a poluarea mediului este de
24% față de 76% alte sectoare, și are ca efecte:
– schimbările cimatice determinate de producerea efe ctului de seră
(17%) și reducerea stratului de ozon (2%);

Chiar probleme minore de epuizare a stratului de oz on pot avea efecte majore.
De fiecare dată, când chiar și o cantitate mică de stratului de ozon este redusă,
lumina ultravioletă de la soare poate ajunge în can titate mai mare pe Pămant.
Pentru fiecare 1% epuizare a stratului de ozon, 2% mai multe UV-B sunt
capabile să ajungă la suprafața planetei. Creșterea UV-B reprezintă una dintre
consecințele cele mai nocive ale epuizării stratulu i de ozon, putând provoca cancer de
piele și cataractă.

EPA (Agenția pentru protecția mediului USA) estimea ză că 60 de milioane de
americani născuți până în anul 2075 vor face cancer de piele din cauza epuizării
stratului de ozon, iar aproximativ un milion dintre aceștia vor muri.
În plus față de cancer, va crește rata de malarie și alte boli infecțioase,
estimându-se According to the EPA, cu 17 milioane m ai multe cazuri de cataractă.

Ciclurile de viață ale plantelor se vor schimba, pe rturbând lanțul alimentar, iar
Efectele asupra animalelor vor fi, de asemenea, sev ere, și foarte greu de anticipat.

Oceanele vor fi lovite greu, deoarece organismele m icroscopice cele mai de
bază, cum ar fi plancton, nu pot fi capabile să sup raviețuiască. Aceasta ar însemna că
toate celelalte animale care sunt superioare planct onului în lanțul alimentar ar muri.
Alte ecosisteme, cum ar fi pădurile și deserturi vo r fi, de asemenea, afectate.

– acidificare (25%) – procesul prin care suprafața pământului este "sărăcită" în
baze și suferă continuu o creștere a acidității; ac est proces duce la degradarea solului
și a apelor, precum și la deteriorarea ecosistemelo r aferente. (emisiile de dioxid de
sulf, oxizi de azot și amoniac)

– eutroficare cu azot (5%), cu fosfor (2%); – îmbog ățirea excesivă în elemente
nutritive solide, nitrați și fosfor a apelor subter ane și stătătoare;
– producerea zgomotului (90%);
– apariția mirosurilor (30%).
Emisiile poluante rezultate în urma arderii combus tibililor în motoarele cu
ardere internă ale automobileler sunt:

Hidrocarburile.

Hidrocarburile sunt compuși chimici care contin doa r atomi de carbon si
hidrogen. Acestea sunt prezente în gazele de ardere , în formă gazosă (metan) sau
solidă (particulele din fum) și sunt rezultatul ard erii incomplete a combustibilului.
Gazele evacuate de catre motoarele diesel au un con ținut ridicat de particule
Gazele de evacuare conțin hidrocarburi alifatice sa turate (alcanii) și nesaturate
(aldehidele – acetilena), hidrocarburi aromatice (b enzen) și policiclice (HAP), compuși
compușii azotați, sulfați și organometalici.
Hidrocarburi saturate – Alcani (http://georgianasii ulia.wordpress.com/about/)

Butan (C 4H10 ) etan (C 2H6) heptan (C 7H16 )

Hexan (C 6H14 metan (CH 4) Hidrocarburi nesaturate –
acetilena (C 2H2)

Hidrocarburi aromatice – benzen (C 6H6) toluen

Concentrația cea mai mare in gazele de evacuare o a u: benzenul, toluenul și
hidrocarburile policiclice (HAP – grup de peste 100 de substanțe rezultate ca urmare
a arderii combustibilului).
Benzenul este incolor, inflamabil și volatil. Inhal area unor doze reduse a acestui
compus provoacă amețeli și cefalee, iar a unor cant ități mari poate conduce la deces
(pe termen lung -leucemie).
Efectele toluenului asupra organismului uman sunt e xtrem de nocive, în special
în ceea ce privește sistemul nervos. Comparativ cu benzenul, se caracterizează prin
toxicitate mai redusă, nefiind cancerigen dar provo când efecte halucinogene.
HAP sunt substanțe extrem de nocive. Expunerea pe t imp îndelungat conduce
la apariția stărilor de greață și amețeală, diferit elor afecțiuni ale pielii, ficatului, rinichilor,
chiar și la apariția cancerului și a mutațiilor gen etice.

Compușii organici volatili (VOC) cuprind o gamă lar gă de substanțe:
– hidrocarburi (alcani, alchene, compuși aromatici ) ;
– halocarburi (tricloretilena );
– compuși oxigenați ( alcooli, aldehide, cetone ).
Toți aceștia sunt compuși organici carbonați sufici ent de volatili pentru a exista
sub formă de vapori în atmosferă.
Majoritate măsurătorilor de VOC se efectuează în fu ncție de conținutul lor de
carbon, fără analiza componentelor individuale.
Efectele produse de aceste substanțe asupra sănătăț ii nu pot fi generalizate,
unele voc fiind toxice și chiar cancerigene.
Multe dintre acestea contribuie la formarea secunda ră a poluanților și la
reducerea stratului de ozon stratosferic.

Oxizii de azot (NOx).

Oxizii de azot se formează, prin reacția oxigenului atmosferic cu azotul, la
temperaturi și presiuni mari, specifice camerei de ardere.
Oxidul de azot se combină cu oxigenul molecular, p ur sau din aer, în reacție
rapidă, rezultând dioxidul de azot
2+ ⇔2 

Reacția este reversibilă. Dioxidul de azot (NO 2) cu care se asimilează totalitatea
oxizilor de azot (NO X) posedă o masă moleculară de 44 kg/kmol și o masă volumică
de 2.044 kg/m 3N.
Conținutul de NO X se exprimă:

• în mg/m 3 N (volum măsurat în metri cubi în condiții normale de temperatură și de
presiune, respectiv 0 0 C și 1 atm.) – cantitatea de gaz cuprinsa în volum ulde 1 m3 în
conditii normale fizice;
• în p.p.m. (părți în milioane în volum) – pentru e xprimarea cantitatății de substanță
chimică sau de contaminant aflată într-o cantitate de apă;un miligram = 10-3 g = 10-6
kg = 1/1.000.000 kg. Un miligram reprezintă 1 milio n din masa unui kilogram.

Dioxidul de azot este un gaz reactiv, fără culoare și miros care se formează în
principal prin oxidarea monoxidului de azot.
Termenul de oxid de azot este utilizat pentru a des crie suma dintre monoxidul
de azot și dioxidul de azot, NO reprezentând majori tatea emisiilor de azot. Cu excepția

automobilelor echipate cu motoare diesel, doar o mi că parte este emisă sub formă de
NO 2 (5-10%). Emisia de NO 2 a înregistrat o majorare importantă odată cu creșt erea
numărului de vehicule echipate cu mac, acestea putâ nd emite până la 50% din oxizii
de azot sub formă de NO 2 (Grice et al., 2009).
În cazul în care oxizii de azot sunt supuși radiați ei ultraviolete, are loc separarea
unui atom de oxigen de moleculă, combinarea acestei a cu o moleculă de oxigen duce
la formarea ozonului.

 +ℎ→+

+→

Expunerea pe termen scurt la NO 2 conduce la apariția emfizemului, bronșitei,
astmului și a tulburărilor cardiace.
Tabel Standardele privind calitatea aerului – NOx ș i NO2

Obiectiv Perioada medie Valoare
limită Număr de depășiri
permise
Sănătate umană O oră 200µg/m 3 18 h/an
Sănătate umană An calendaristic 40µg/m 3
Alertă O oră 400µg/m 3
Vegetație An calendaristic 30µg/m 3

Smogul fotochimic

Concentrațiile de NO 2 și hidrocarburi în atmosferă determină apariția sm ogului
fotochimic. Condițiile care stau la baza formării s mogului fotochimic sunt: umiditate
redusă, temperatură mai mare de 20 °C și lumină sol ară.
Acesta este o ceață toxică produsă prin interacțiun ea chimică între emisiile
poluante și radiațiile solare. În timpul orelor de vârf, în zonele urbane, concentrația
atmosferică de oxizi de azot și hidrocarburi crește rapid pe măsură ce aceste substanțe
sunt emise de automobile sau de alte vehicule. În a celași timp cantitatea de dioxid de
azot din atmosferă scade datorită faptului că lumin a solară cauzează descompunerea
acestuia în oxid de azot și atomi de oxigen.
Atomii de oxigen combinați cu oxigenul molecular fo rmează ozonul.
Hidrocarburile se oxidează prin reacția cu O 2, și reacționează cu oxidul de azot pentru
a produce dioxidul de azot. Pe măsură ce se apropie mijlocul zilei, concentrația de
ozon devine maximă, cuplată cu un minimum de oxid d e azot. Această combinație
produce un nor toxic de culoare galbuie cunoscut dr ept smog fotochimic. Smogul
apare adesea în zonele orașelor de coastă și este o adevarată problemă a poluării
aerului în mari orașe precum Atena, Los Angeles, To kyo.
Efectele smogului fotochimic asupra corpului uman s unt nocive datorită faptului
că provoacă iritația căilor respiratorii și a ochil or.

Smog în Bejing

Monoxidul de carbon CO

Este poluantul cel mai prezent în atmosferă. Rezult ă în urma arderii incomplete
a combustibililor fosili și a biocombustibililor, f ermentațiilor anaerobe, incendiilor,
descărcărilor electrice.
Transportul rutier contribuie semnificativ la forma rea emisiile de CO,
concentrațiile acestora variind în funcție de model ul de trafic. Astfel, valorile cele mai
ridicate concentrații de CO se înregistrează în ore le de vârf, în zonele urbane cu trafic
aglomerat.
În urma inhalării de CO, acesta se combină cu hemog lobina din sânge, reducând
capacitatea de oxigenare a sângelui și în consecinț ă transportul oxigenului spre
organe și țesuturi. Expunerea la concentrații ridic ate de CO are ca efect instalarea în
organism a bolilor cardiovasculare (cardiopatie isc hemică, angină), scăderea acuității
vizuale și a capacității fizice, iar în cantități e xtrem de mari decesul.

Particulele

Amestecul de particule de aerosoli, în stare lichid ă sau solidă este cunoscut sub
denumirea de pulberi în suspensie (PM).
Sursele de apariție a particulelor pot fi naturale (de exemplu, sare de mare, praf
natural suspendat, polen, cenusa vulcanica) sau ant ropice (arderea combustibililor).
Particulele se caracterizează compoziție chimică și dimensiuni diferite. Astfel
particulele mari sunt cele cu diametre mai mari de 2,5µm, iar cele mici se caraterizează
prin diametre mai mici de 2,5µm. În cazul motoarelo r diesel concentrația de particule
este mult mai mare în comparație cu motoarele cu ap rindere prin scânteie, chiar și
atunci când acestea utilizează benzine etilate.
Inhalarea pulberilor în suspensie de dimensiuni mic i este foarte periculoasă
deoarece acestea ajung în plamâni, determinând irit ații și chiar distrugeri ale țesuturilor
pulmonare, precum și boli cardiovasculare. Expunere a la particule este foarte ridicată
în zonele urbane foarte aglomerate
Efectele pulberilor în suspensie (PM2.5) asupra săn ătății sunt ca urmare a
inhalării și pătrunderii lor în plămâni. Atât inter acțiunile chimice cât și cele fizice cu
tesuturile pulmonare pot induce iritatii sau distru geri. Cu cât particulele sunt mai mici,
cu atât penetrează mai adânc în plamâni. Efectele d e mortalitate ale PM sunt în mod
clar asociate cu fracțiune PM2.5, care în Europa re prezintă 40-80% din concentrația

PM10 în aerul înconjurător. Poluarea cu pulberi în suspensie determină schimbări
climatice și modificarea ecosistemelor, având și ef ecte corozive asupra clădirilor.
Mortalitatea asociata cu poluarea aerului este de a proximativ 15-20% ori mai
mare în orașele cu un nivel ridicat de poluare, com parativ cu orașele relativ curate. În
Uniunea Europeană, speranța medie de viață este de 8-6 luni mai mică ca urmare a
expunerii la PM2.5 care rezultă din activitățile um ane (OMS, 2008).

Tabel 2.1 Valorile limită și țintele privind PM10 ș i PM2,5, conform Directivelor privind
calitatea aerului
Dimensiunea
fracțiunii Perioada medie Valoare Observații
PM10, valoare limită O zi 50µg/m3 Nu este permis să
depășească mai
mult de 35 de zile
pe an
1 ianuarie 2005
PM 10 , valoare limită An calendaristic 40µg/m3 1 ianuari e 2005
PM 2,5 , valoare țintă An calendaristic 25µg/m3 1 ianuarie 2010
PM 2,5 , valoare limită An calendaristic 25µg/m3 1 ianuari e 2015
PM 2,5 , valoare limită (*) An calendaristic 20µg/m3 1 ian uarie 2020
PM 2,5 , concentrația
obligatorie de expunere 20µg/m3 2015
PM 2,5 , ținta de reducere

Ozonul

Ozonul este un gaz prezent atât în atmosfera superi oară a Pământului cât și la
nivelul solului. Ozonul este extrem de folositor în stratosferă – pătura de ozon ce
protejează Pământul prin absorbția razelor ultravio lete – dar foarte nociv când apare
aproape de nivelul solului. În mod natural, ozonul este produs în stratosferă.

Este forma triatomică a oxigenului molecular, fiind unul dintre agenții oxidanți
cei mai puternici, fapt care îl face puternic react iv.
Se formeaza prin arderea oricărui material ce conți ne sulf, de la sistemele de
încălzire, emisii ale motoarelor diesel, etc.

Datorită caracterului puternic oxidant, ozonul poat e genera efecte extrem de toxice,
situație în care acesta a fost numit ozon rău. Ozon ul în exces, în aer, are efecte
negative asupra sănătății oamenilor și a mediului î nconjurător. Are aceeași compoziție,
O3 și se formează în atmosfera terestră joasă, în urm a reacțiilor chimice care au loc în
prezența luminii solare, din diferite substanțe pol uante rezultate de la automobile,
uzine, etc. În stare naturală, ozonul se formează d atorită razelor solare și a
descarcarilor, iar în stare artificială este rezult atul reactiilor unor substante nocive
provenite din sursele de natură terestră.
Ozonul contribuie semnificativ la formarea smogului și a ploilor acide.
Efectele concentrațiilor ridicate de ozon, în speci al în perioada de vară, sunt:
reducerea funcției pulmonare, inflamația plămânilor , declanșarea astmului bronșic,
iritarea ochilor, etc.
Prin „rupturile“ în stratul de mare altitudine de o zon, care din nefericire sunt tot
mai extinse, radiația ultravioletă nu mai este filt rată, fapt care conduce, în ultimul timp,
la creșterea incidenței cancerului de piele.

Dioxidul de sulf

SO 2 rezultă ca urmare a arderii combustibililor care a u în compoziția lor sulf.
Când combustibilul este ars, majoritatea sulfului s e transformă în bioxid de sulf, iar o
cantitate mică (2%) este oxidată până la trioxid de sulf, care se combină cu apă și cu
alți compuși ai gazelor de evacuare, formând acidul sulfuric și sulfații, ce contribuie la
emisia totală de particule.
Petrolul nerafinat conține o fracțiune de compuși c u sulf. Deoarece sunt
concentrați în fracțiunile grele, aceștia există în cantități mai mari în motorină
comparativ cu benzina. Cantitatea de sulf din motor ină depinde de țițeiul din care este
extrasă motorina și de măsura în care aceasta este tratată pentru reducerea sulfului.
Transporturile rutiere reprezintă un contribuant mi nor la emisia totală de sulf, iar
presiunea de a reduce conținutul de sulf din motori nă izvorăște mai mult din
necesitatea de a limita particulele decât din neces itatea de a limita dioxidul de sulf.

Smogul umed
Spre deosebire de smogul fotochimic, smogul umed se formează în atmosferă
cu umiditate ridicată, la temperaturi relativ mici (4°C), datorită reacțiilor chimice dintre
particule, oxizi de carbon și oxizi de sulf. Are ac țiune sufocantă asupra organismului
uman.
Prima situație catastrofală s-a înregistrat la Lond ra în 1952, când au decedat
3500 de persoane, pericol de producere a smogului u med înregistrându-se și în
bazinul Ruhr din Germania.
Marele smog din Londra a durat intre 5 decembrie si 9 decembrie 1952. Aceasta
catastrofa a cauzat sau a dus la moartea mii de oam eni si a creat o puternica miscare
pentru protectia mediului. Incalzirea locuintelor i n Londra era pe baza de carbuni. In 5
decembrie o ceata rece s-a lasat asupra Londrei. Da torita frigului, tot mai multe
locuinte un fost incalzite prin arderea carbunilor.
A aparut un fenomen de inversiune meteo, astfel in loc sa scada temperatura cu
inaltimea s-a ajuns in situatia ca la sol sa fie ma i rece.Gazele rezultate din arderea
carbunilor au format impreuna cu ceata un start de smog deasupra solului.

Concentratia poluantilor a crescut foarte mult. Smo gul a devenit extrem de toxic si de
opac, impiedicand vizibilitatea la cativa metri. Nu s-a dat mare importanta intrucat
oamenii erau obisnuiti cu ceata londoneza. In zilel e ce au urmat insa au intervenit
decese in masa, peste 4000 , in special cei cu afec tiuni respiratorii, batranii, copiii. In
total, in saptamanile si lunile ce au urmat, peste 12000 (Wikipedia) oameni au murit ca
urmare a hipoxiei (reducerea nivelului oxigenului s ub limite normale in tesuturi)-
dictionar med., a bronhopneumoniilor.

Londra

Tabel Standardele privind calitatea aerului – SO2

Obiectiv Perioada medie Valoare
limită Număr de depășiri
permise
Sănătate umană O oră 350µg/m 3 24h/an
Sănătate umană O zi 125µg/m 3 3zile/an
Alertă O oră 500µg/m 3
Vegetație An calendaristic 20µg/m 3
Vegetație Iarna (1Oct-31Mar) 20µg/m 3

Dioxidul de carbon (CO 2).

CO 2 nu este un gaz toxic, fiind prezent în atmosferă î n concentrația de circa
0,04% concentrație strict necesară pentru păstrarea echilibrului biosferei.
Acesta nu are un rol semnificativ în producerea ozo nului dar contribuie în
proporție de 50 % la producerea efectului de seră, deoarece absoarbe energia radiată
de suprafața terestră.
CO 2 nu este o noxă. Totusi, dioxidul de carbon este co nsiderat cel mai periculos
poluant al planetei. Acest lucru se datorează contr ibuției importante la schimbările
climatice și topirea ghețarilor, prin efectul de se ră pe care îl produce.
S-a calculat că, automobilele introduc în atmosferă circa 4 tone CO 2 pe an și
km 2. Respiratia umana-30t/an/100loc (300kg/loc)
În limitele valorilor acceptate, automobilul produc e o emisie de dioxid de carbon
de 12%, fapt care, în prezent, nu poate fi consider at o calamitate, dar poate deveni, în
contextul tendințelor tot mai accentuate de motoriz are.
Una dintre măsurile de reducere a concentrației de CO 2 o reprezintă
promovarea vehiculelor cu combustibili alternativi.