Studiu privind influența factorilor meteorologici asupra poluării aerului în municipiul Ploiești [310756]

UNIVERSITATEA ‘’VALAHIA’’ DIN TÂRGOVIȘTE

FACULTATEA DE INGINERIA MEDIULUI ȘI ȘTIINȚA ALIMENTELOR

STUDII UNIVERSITARE DE MASTERAT

DOMENIUL: INGINERIA MEDIULUI

PROGRAMUL DE STUDII: SISTEME DE CONTROL ȘI EVALUARE A CALITĂȚII MEDIULUI

LUCRARE

DE

DISERTAȚIE

COORDONATORI ȘTIINȚIFICI:

CONF. DR. ING. DUNEA DANIEL

PROF. DR. ING. IORDACHE ȘTEFANIA

ABSOLVENT: [anonimizat]. COSTACHE C. GEORGE FLORIN

TÂRGOVIȘTE

-2016-

UNIVERSITATEA ‘’VALAHIA’’ DIN TÂRGOVIȘTE

FACULTATEA DE INGINERIA MEDIULUI ȘI ȘTIINȚA ALIMENTELOR

STUDII UNIVERSITARE DE MASTERAT

DOMENIUL: INGINERIA MEDIULUI

PROGRAMUL DE STUDII: SISTEME DE CONTROL ȘI EVALUARE A CALITĂȚII MEDIULUI

Studiu privind influența factorilor meteorologici asupra poluării aerului în municipiul Ploiești

COORDONATORI ȘTIINȚIFICI:

CONF. DR. ING. DUNEA DANIEL

PROF. DR. ING. IORDACHE ȘTEFANIA

ABSOLVENT: [anonimizat]. COSTACHE C. GEORGE FLORIN

TÂRGOVIȘTE

-2016-

Cuprins

I. Introducere

Problema de mediu: Poluarea atmosferică cu diverși compuși generează modificarea echilibrelor din cadrul unui unui ecosistem prin acțiunea sinergică a poluanților.

[anonimizat].

Poluanții principali ai aerului sunt următorii: [anonimizat], [anonimizat].

Activitățile principale care emit poluanți în atmosferă și care afectează mediul urban sunt:

Fig. 1 [anonimizat], China, principalii poluanți în ultimul timp sunt particulele în suspensie pentru care depășirile sunt semnificative.

Surse de poluare cu particule în suspensie:

Principala cauză a poluării aerului în China o reprezintă arderea cărbunelui în centralele electrice și arderea uleiului in vehicule.

China suferă cea mai grea poluare cu PM2,5 din lume.

Alte orașe în care care nivelurile de PM2,5 care depășesc concentrația Organizației Mondiale a [anonimizat] , Xi'an și Guangzhou.

[anonimizat].

[anonimizat],

Monitorizarea factorilor meteorologici s-a [anonimizat] 1961 și 2013 folosindu-se valori medii zilnice extrase cu ajutorul sistemului ROKIDAIR.

[anonimizat] s-a [anonimizat], [anonimizat] 20 SEE/30.06.2014 (www.rokidair.ro).

Metodologie

s-a analizat evoluția parametrilor meteorologici din zona Ploieștiului în intervalul 1961-2013

efectuarea studiul statistic al factorilor meteorologici s-a [anonimizat].rokidair.ro ;

s-[anonimizat].

Obiective specifice

utilizarea modelului HYSPLIT NOOA pentru estimarea traiectoriei poluanților de la sursele industriale din Ploiești

stabilirea tendinței factorilor meteorologici în ultimele 5 decenii.

II. Analiza stadiului actual al cercetării, în domeniul temei de disertație

2.1 Descrierea generală a modelelor de estimare a poluării aerului

1. Modelele deterministe sunt în principal legate de diferite tipuri de aproximări numerice în soluția derivatelor parțiale ce reprezintă un proces fizic relevant de dispersie atmosferică. Pentru acest proces, trebuie sa fie disponibil un inventar al emisiilor și trebuie să se cunoască îndeosebi variabilele meteorologice. Modelul determinist este cel mai adecvat pentru decizii planificate pe termen lung.

În contrast cu modelul determinist, cel statistic calculează concentrațiile de poluanți ai aerului din mediu, utilizând relația statistică stabilită între parametrii meteorologici și ceilalți parametri. Doar concluziile semi-cantitative pot fi trasate pe baza unor aspecte privind calitatea aerului. Modelul statistic este foarte util pentru evaluarea pe termen scurt a concentrațiilor de poluanți atmosferici. Avantajul acestor modele constă în eforturile mici, care estimează concentrația într-un punct sau câmpul de concentrații global. Nu este necesar nici un inventar de emisii. Dezavantajele sunt legate de necesitatea măsurării continue a concentrației.

Pentru modelele fizice, este simulat un proces real la scară mai mică în laborator, prin experimente fizice, care modelează trăsăturile importante ale procesului inițial care este studiat. In cazul unei situații complexe de poluare a aerului, atunci când modelele deterministe si/ sau măsurătorile câmpului experimental devin foarte costisitoare, simularea din laborator, care utilizează modele la scară mai mică în tuneluri eoliene sau canale acvatice este adeseori abordarea preferată.

Cel mai important avantaj al modelelor fizice este acela că geometria modelului scalar, cât și viteza fluxului, precum și celelalte procese esențiale pot fi ușor modificate și controlate. In general, modelarea fizică trebuie utilizată ca instrument de cercetare în procesele atmosferice specifice. La scara de descreștere a situației atmosferice prototip, acuratețea simulării modelului fizic crește.

Modelul determinist:

Majoritatea modelelor deterministe folosesc sau sunt identice cu soluțiile de utilizare ale ecuației de difuzie. Această ecuație de difuzie se încrede pe principiul conservării masei. Coeficientul de difuzie reprezintă fluxurile turbulente ale materialului care sunt redate prin relația gradientului. Aceasta este exprimată prin fluxul turbulent, proporțional cu gradientul concentrației și „constanța” proporționalității.

Granița de la suprafața solului trebuie să fie stabilită și este formată din materialul de difuzare ( gaze ), acestea nu sunt acaparate de sol, adică materialul este „ reflectat ” în atmosferă. Un caz extrem este acela când tot materialul care ajunge la nivelul solului este acapart, ceea ce nu este benefic, cel puțin nu pentru gaze. În cel mai posibil caz, reflectarea parțială a materialului în sol este implicit declarația celuilalt parametru care este denumit de obicei velocitate depusă.

De cele mai multe ori este stabilită condiția graniței pentru stabilirea limitei superioare a volumului de difuzie, în deosebi în cazul inversiunii. Atunci se folosește presupunerea reflectării totale în limita superioară. Acest model calculează concentrația într-un punct al receptorului de la o sursă. Dacă se expune mai mult de o sursă, contribuțiile de la fiecare sursă la punctul receptorului sunt exacte.

Modele de Stare

Pentru a îndeplini condiția de stare fixă implică faptul că toate variabilele și parametrii sunt constanți in timp, incluzând concentrația. În concluzie, soluțiile pentru starea fixă se obține adesea cu ajutorul ecuației dependente de timp însă cu toți parametrii meteorologici și ceilalți parametrii sunt menținuți constanți. Calculul se face în timp, până când este atinsă starea fixă pentru concentrație. Acest model de stare fixă se poate calcula doar pentru distanțe scurte (10 km) și pentru un timp de parcurgere scurt (2 ore), astfel modele prezentate mai jos pot fi utilizate pentru modelarea starii fixe.

Modelul Gaussian

Ecuația dispersiei Gaussian se realizează pentru o sursă ce are un punct mai ridicat și se obține prin presupunerea profilurilor de concentrație a agenților poluanți aflați în orice poziție joasă a vântului ( X ), care are forma de distribuire normală și constantă.

Se consideră umplerea unei singure cuve a unui furnal, și se fac următoarele presupuneri:

profilurile de concentrație pentru umplere sunt de tip Gaussian, atât în direcția Y cât și Z;

constanta înseamnă viteza vântului ( U) și direcția, și rata de emisie a agentului poluant fix continuu (Q);

dispersia în direcția x este neglijabil comparată cu transportul unui grup prin intermediul vântului;

agentul poluant este gazul stabil sau aerosolul, care nu reacționează chimic sau aerosolul, care nu reacționează chimic sau este rezultat;

starea fixă și condiția de transport omogen și topografia nu este complexă unde h este înălțimea care eliberează agentul poluant.

Expresia este valabilă din cuva furnalului, la distanță mică a vântului, la care sistemul de umplere se intersecteazaă cu solul.

Concluzie

În cazul în care se iau în considerare aplicațiile de regularitate, abordarea Gaussian pare a fi cea potrivită. Gifford (1975), este o autoritate conducătoare în domeniul dispersiei atmosferice a specificat: modelul Gaussian este utilizat în mod corespunzător, este lipsit de strălucire ca instrument practic de modelare a difuziei. Este o metodă simplă din punct de vedere matematic și este în acord cu teoria.

Derivarea ecuației de dispersie Gaussian necesită presupunerea condițiilor constante pentru întregul parcurs de umplere din punctul sursei de emisie până la receptorul de la nivelul solului cu intensitatea vântului scăzută. Cu toate acestea, nu putem spune cu siguranță că viteza vântului la înălțimea liniei centrale de umplere și clasa de stabilitate atmosferică sunt cunoscute concret sau că ele sunt constante pentru întreaga distanța a parcursului de umplere.

Indiferent dacă această omogenitate apare, este o problemă neprevăzută în deosebi pentru distanțe mari. De asemenea, determinarea vitezei văntului și a clasei de stabilitate atmosferică la înălțimea liniei centrale de umplere necesită:

creșterea predicției de umplere;

relația exactă dintre viteza vântului si altitudine;

nici una dintre ele nu se poate atinge.

În consecință, modelul Gaussian presupune o stare fixă, ideală a condițiilor meteorologice constant pentru distațe mari, o geometrie de umplere ideală, teren uniform, conservarea completă a masei și distribuției. Aceste condiții ideale apar rareori.

Sursele de poluare a atmosferei

Există mai multe clasificări ale surselor de proveniență a poluanților atmosferici, care țin cont în principal de rolul factorului antropic. În figura de mai jos se face o sinteză a principalelor clasificări ale surselor de poluare a atmosferei.

Figura 1. Principalele clasificări ale surselor de poluare a atmosferei

Poluarea poate fi:

Chiar dacă sistemele de control sunt axate pe poluarea aerului datorită activitații antropice, este esențial că și fenomenele naturale au rolul lor la poluarea atmosferică. Efectele fenomenelor naturale sunt importante atunci când sunt devastatoare ( ex. erupții vulcanice, incendii de pădure și furtunile de praf).

Sursele antropice – sunt în cea mai mare parte reprezentate de procesele de combustie cum ar fi procesele industriale, încălzirea încăperilor sau pentru obținerea lucrului mecanic necesar deplasărilor.

Figura 2. Ilustrarea surselor și a tipurilor de poluanți atmosferici

Poluanții aerului

Se clasifică în două categorii:

poluanți atmosferici primari – aceștia sunt următorii: monoxidul de carbon, oxizii de azot, dioxidul de sulf, compuși organic volatili (COV) și particule fine;

poluanți atmosferici secundari – aceștia rezultă în urma reacțiilor chimice care se produc între poluanții primari în atmosferă și implică componenți naturali ai mediului – apa și oxigenul. Între poluanții atmosferici primari și cei secundari există o continuă inter – corelare. Poluanții secundari sunt oxizii de azot, ozonul și pariculele fine.

Din totalitatea poluanților ai aerului, o atenție importantă se acordă celor care poartă denumirea de “ six criteria polluatants ”, numele lor fiind dat de United States Environmental Protection Agency (EPA): monoxide de carbon (CO), Plumb (Pb), dioxid de sulf (SO2), pulberile în suspensie (PM10 și PM2.5), oxizii de azot NOx (NO / NO2) și ozonul (O3) datorită riscului mare pe care îl reprezintă asupra sănătății omului și influența asupra mediului ambiant.

Efectele poluării aerului asupra mediului

Întotdeauna au existat poluanți ai aerului care au efecte nocive atât asupra mediului cât și asupra sănătății umane. Poluanții gazoși ai aerului care prezintă un posibil efect nociv sunt: oxizii de azot, metalele grele, dioxidul de sulf și metalele grele. Atunci când condițiile atmosferice favorizante și prezența radiațiilor solare reprezintă un mediu de reacție natural favorizeaza producerea de întregi serii de transformări chimice, ceea ce coduce la intensificarea poluarii aerului. Sunt cunoscute mecanisme care stau la baza producerii de ozon, anhidrelor sulfurice, a peroxiacetilnitraților.

Sursele mobile împrăștie poluanții pe distanțe lungi. Aici intră mijloacele de transport. Unii autori consideră vântul, apa și animalele ( peștii, insectele și animalele) tot surse de poluare, iar de alții doar niște vectori de propagare a poluării. Dispersia sau împraștierea poluanților este influențată de mișcarea de rotație a Pământului, temperatură și mișcarea aerului. Pentru poluanții proveniți din surse fixe căt și surse mobile dispersia poluanților în plan orizontal este diferită (Figura 3).

Figură 3. Dispersia poluanților în plan orizontal

În funcție de dimensiunea și starea de agregare, dispersia poluanților se clasifică în următoarele:

În cazul în care se constată mai multe surse de poluare, zona dintre aceste surse suferă impurificarea cu poluanți proveniți de la toate sursele, rezultând o poluare intensificată. Intensificarea poluării nu se realizează doar prin multitudinea de surse de poluare ci și din cauza reliefului sau a altor obiecte care stopează dispersarea, așa cum fenomenele meteo sunt favorabile poluării ( ceața, lipsa curenților de aer, inversia termică)

Efectul sinergic, este un alt efect, mult mai periculos al prezenței simultane a mai multor poluanți. Chiar dacă este sub limitele admise, efectul sinergic face ca unii poluanți să realizeze în prezența altor poluanți efecte nocive mari, echivalente cu efectele produse de concentrații peste limitele admise. Exemplu:

SOX și NOX prezintă efect sinergic în prezența hidrocarburilor;

NO2 în prezența pulberilor în suspensie;

HCL în prezența aerosolilor de acid azotic și acid sulfuric;

SO2 în prezența pulberilor în suspensie sau a fluorurilor;

Poluanții aerului determină efecte directe sau imediate și efecte indirecte sau pe termen lung. În continuare sunt prezentate câteva din cele mai importante probleme datorate poluanților aerului.

Influenta factorilor climatici asupra dispersiei si transportului poluantilor

O problema suparatoare a omenirii o reprezinta, mai acut in acest secol al tehnologiei, legile naturii, adica influenta naturii asupra fenomenului de poluare.Se stie, ca natura este caracterizata printre altele si de factorii sai climatici, factori ce pot influenta fenomenul de poluare prin caracterul lor dispersiv sau transportoriu asupra poluantilor.

Inainte de a prezenta informatii despre influenta factorilor climatici asupra dispersiei si transportului poluantilor, trebuie sa se cunoasca fenomenul ce este schimbat, marcat de actiunea acestora si anume poluarea. Fenomenul reprezinta impurificarea atmosferei cu particule de gaze sau vapori produse artificial sau a apelor naturale de suprafata sau subterane cu ape uzate menajere si industriale. Poluarea este rezultatul oricarei modificari a mediului ambiant, care determina un dezechilibru ecologic natural. Orice  adaos  de  substanta  sau  forme de energie (caldura, sunet)  pe  care mediul nu le mai poate dispersa, descompune sau recicla, conduce la aparitia poluarii.

Desi societate umana se afla intr-o continua dezvoltare se pare ca natura, ca de obicei  imprevizibila, ne poate surprinde, mai ales prin intermediul factorilor sai climatici.

Acestia sunt: variatiile de temperature din atmosfera, vantul, turbulenta aerului, umiditatea, precipitatiile si norii, fenomenele macrometeorologice. Factorii climatici pot fi analizati  atat la scara sinoptica (o zona orizontala de cca. 100 km lungime, de mica grosime, sub forma unei calote plate ), cat si la scara aerologica (o zona de cateva zeci sau sute de metrii deasupra solului, unde curentii ascendenti termici si de turbulenta, datorita solului  si a reliefului sau , au o mare influenta asupra dispersiei).

Influenta variatiilor de temperatura asupra dispersiei si transportului poluantilor

Deoarece temperatura scade odata cu altitudinea, atunci cand un strat de aer rece se absoarbe sub un strat de aer cald ,are loc o inversiune termica, poluantii se acumuleaza la suprafata pamantului fiind mult mai daunatori pentru sanatatea omului. Odata cu acest fenomen are loc si o distrugere a stratului de ozon aflat la aprozimativ 24 km de pamant. Acest strat are rolul de a filtra radiatiile daunatoare ale Soarelui, radiatiile ultraviolete. Cand aceste nu sunt oprite are loc efectul de sera, ce determina cresterea temperaturii medii a planetei, iar ca principal resposabil in formare acestui efect este dioxidul de carbon. Tot legat de inversiunea termica, important este ca stratul de inversiune termica actioneaza ca un capac impiedicand dispersia si transportul poluantilor. Mai mult aceste straturi sunt propice formarii cetei, ca urmare a condensarii vaporilor de apa si a existentei poluarii sub forma de pulberi, deci uneori si a smogului. Temperature poate determina mai multe tipuri de atmosfera, in functie de gradientul adiabatic uscat si anume: atmosfera indiferenta, atmosfera instabila si atmosfera stabila.

Gradientul adiabatic uscat reprezinta masura cantitativa a racirii unei particule cand se ridica, adiabatic,in atmosfera uscata. Atmosfera indiferenta esta atunci cand gradientul de descrestere a temperaturii atmosferei este egal cu gradientul adiabatic uscat. Asadar intr-o astfel de atmosfera concentratia de poluantii este aceeasi in toate directiile, oricare ar fi pozitia particulei in masa atmosferei are temperature egala cu atmosfera, deci dispersia si transportul  poluantilor nu sunt influentate, ci depind doar de parametrii cinetici ai jetului de poluant. Atmosfera instabila se formeaza atunci cand conditiile de temperatura sunt supraadiabatice, adica descresterea temperaturii este superioara gradientului adiabatic uscat.pentru un nivel dat, orice particular aflata intr-o miscare de coborare va ramane mai rece decat atmosfera, va ave densitatea mai mare si va continua miscare in jos. Invers, daca particula va fi la orice nivel mai calda decat mediul ambient, deci mai  usoara, va continua sa se ridice.

Atmosfera instabila este favorabila dispersiei si transportului poluantilor, mai putin situatia in care masa de aer incarcata cu poluanti este obligata sa coboare. Atmosfera stabila se intalneste atunci cand descresterea verticala de temperature este inferioara gradientului adiabatic uscat. Daca particular de aer este supusa la o miscare ascendenta ea este mai rece decat mediul ambient, are densitate mai mare si tendinta de a cobora. Daca particula de aer a primit un impuls vertical dirijat in jos, ea este maicalda decat mediul si are tendinta sa urce. Ambele deplasari u ca rezultat revenirea la nivelul initial. In conditiile unei astfel de atmosfere difuzia si transportul poluantilor nu sunt favorizate.

Vantul

Vantul reprezinta deplasarea orizontala a maselor de aer atmosferic datorita, in principal, diferentelor de presiune dintre zonele de pe suprafata solului,cre se resimte pana la cca. 1 km altitudine. Acesta se caracterizeaza prin directie si viteza. Se considera, conventional, vant daca viteza curentilor de aer este mai mare de 0,5 m/s. Pentu viteze mai mici se considera calm atmosferic, perioada in care vantul nu influenteaza dispersia si transportul poluantilor.

Directia vantului reprezinta directia de miscare a poluantilor, de aceea un vant moderat va favoriza dispersia si transportul poluantilor mult mai bine decat unul cu viteza mare, care are tendinta de a retine poluantii la nivelul solului.

Turbulenta aerului

Turbulenta reprezinta starea de miscare a aerului in care se formeaza vartejuri, produse de curentii verticali de convectie, in opozitie cu vantul, la care miscarea este orizontala. Este proportionala cu miscare vantului si dependenta de constructiile de pe sol, forme de relief  si de capacitatea de inmagazinare a caldurii. Dupa cauzele care o provoaca, turbulenta se clasifica in termica, datorata diferentelor de temperatura ale aerului din apropierea solului si dinamica, datorata frecarii dintre masele de aer si elementele orografice de la sol. Acest factor climatic favorizeaza dispersia si transportul poluantilor. In opozitie cu miscarea turbulenta este miscarea laminara caracteristica momentelor de acalmie, cand dispersia si transportul poluantilor are loc, dar prin difuzie moleculara si procesul de sedimentare.

Umiditatea atmosferica, precipitatiile si norii

Umiditatea atmosferica este un factor climatic ce are un aspect nu foarte favorabil asupra dispersiei si transportului poluantilor, ci din potriva ajuta uneori la  formarea unor efecte foarte daunatoare vietii, precum ceata si chiar smogul.Precipitatiile  in opozitie cu ceata,contribuie la dispersia si transportul poluantilor la nivelul atmosferei, insa influenteaza negativ solul si apele, deoarece toti poluantii ajung la nivelul  acestor componenti, unde se infiltreaza schimband proprietatile lor, deci are loc un fenomen de poluare. Solul poate fi poluat :

-direct, prin deversari de deseuri pe terenuri  urbane sau rurale, sau din îngrasaminte si pesticide aruncate pe terenurile agricole ;

-indirect, prin depunerea agentilor poluanti ejectati initial în atmosfera, apa ploilor contaminate cu agenti poluanti "spalati" din atmosfera contaminata, transportul agentilor poluanti de catre vânt de pe un loc pe altul, infiltrarea prin sol a apelor contaminate.

În ceea ce priveste poluarea prin intermediul agentilor poluanti din atmosfera, se observa anumite particularitati. Spre exemplu, ca regula generala, solurile cele mai contaminate se vor afla in preajma surselor de poluare. Pe masura, însa, ce înaltimea cosurilor de evacuare a gazelor contaminate creste, contaminarea terenului din imediata apropiere a sursei de poluare va scadea ca nivel de contaminare dar regiunea contaminata se va extinde în suprafata.

Nivelul contaminarii solului depinde si de regimul ploilor.Acestea spala în general atmosfera de agentii poluanti si îi depun pe sol, dar în acelasi timp spala si solul, ajutând la vehicularea agentilor poluanti spre emisari. Trebuie totusi amintit ca ploile favorizeaza si contaminarea în adâncime a solului. Într-o oarecare masura poluarea solului depinde si de vegetatia care îl acopera, precum si de natura însasi a solului. Poluarea apei se produce atunci cand, in urma introducerii unor substante determinate – solide, lichide, gazoase, radioactive – apele sufera modificari fizice, chimice sau biologice, susceptibile de a le face improprii sau periculoase pentru sanatatea publica, pentru viata acvatica, pentru pescuitul industrial, pentru industrie si turism.

Norii, ca plafon compact, static si de joasa altitudine creeaza un spatiu inchis, in care dispersia si transportul poluantilor nu sunt favorizate, insa atunci cand creeaza un plafon discontinuu si in continua miscare favorizeaza fenomenele de dispersie si transport al poluantilor.

Fenomenele macrometeorologice

Un rol deosebit de nefavorabil asupra procesului de dispersie si de transport al poluantilor il au masele anticiclonice (cu presiune atmosferica mare in raport cu imprejurarile). Exista zone pe glob unde frecventa si durata maselor anticiclonice este mare, existenta acestora favorizand inversiunea termica, ceata si calmul atmosferic, fenomene ce le-am caracterizat mai sus. Masele anticiclonice au o durat mai mare toamna si iarna, fata de primavara si vara. Datorita acestor motive, cresterea nivelului de poluare in aceste zone a produs primele accidente de masa, zone a caror poluare este sub control legislativ sever.

Dupa cum se constata factorii climatici au o influenta mare asupra dispersiei si transportului poluantilor. Importanta lor este cu atat mai mare incat au puterea de a transforma un mediu prielnic vietii in unul total neprielnic si invers. Deci natura ne poate fi atat prieten cat si dusman, de aceea e bine sa o putem intelege si sa traim in perfecta armonie cu regulile ei si aceasta pentru binele societatii umane, intrucat nedreptatea o producem noi si nu aceasta.

III. Contribuții aplicative și teoretice la soluționarea temei

3.1 Material și metode

3.1.1 Infrastructura de monitorizare și sistemul de analiză a datelor

Monitorizarea calității aerului în aglomerarea urbană a Municipiului Ploiești a fost posibilă cu ajutorul unui sistem automat format din senzori și analizoare de gaze respectiv particule în suspensie.

Acest sistem este format din 6 stații de monitorizare a calității aerului din Aglomerarea Ploiesti care au urmatoarele caracteristici:

PH-1 (APM sediu);

PH-5 (B-dul București);

monitorizează impactul traficului asupra mediului.

Poluanți monitorizați CO, NO, NO2, NOx,SO2, metale (din PM10), PM10, Etilbenzen, Benzen, Toluen, O-xilen, p – xilen, m, care provin din activitățile de transport.

PH-2 (Piața Victoriei);

Tip fond urban,

Este amplasată într-o zonă rezidențială, la distanță față de sursele de emisii cu impact local.

Poluanți monitorizați: CO, O3, NO, NO2, NOx, SO2, PM10, metale (din PM10), Etilbenzen, Benzen, Toluen, O-xilen, p – xilen, m.

PH-3 (Primăria Blejoi)

Tip fond suburban,

Permite stabilirea influenței aglomerărilor urbane și localităților asupra calității aerului. Poluanți monitorizați: CO, O3, NO, NO2, NOx, SO2, PM10, metale (din PM10), Benzen, Etilbenzen,Toluen, p – xilen, O-xilen, m.

PH- 4 (Primăria localității Brazi);

PH – 6 (Mihai Bravu);

Pun în evidență influența emisiilor industriale asupra nivelului de poluare;

Poluanți monitorizați sunt CO, O3, NO, NO2, NOx, SO2, PM10, Etilbenzen, Benzen, Toluen, O-xilen, p – xilen (PH-4), m, respectiv CO, O3, NO, NO2, NOx, SO2, metale (din PM10), PM10 (PH-6).

Structura de date

Monitorizarea factorilor meteorologici s-a efectuat pe termen lung, corespunzător perioadei cuprinse între anii 1961 și 2013 folosindu-se valori medii zilnice extrase cu ajutorul sistemului ROKIDAIR.

Poluanții au fost măsurați de stațiile automate din Ploiești, iar prelucrarea s-a realizat cu sistemul geoinformațional ROKIDAIR, dezvoltat de Universitatea Valahia din Târgoviște în parteneriat cu NILU Norvegia, Universitatea Politehnica București și Universitatea Petrol-Gaze Ploiești în cadrul proiectului de cercetare EEA Grants 20 SEE/30.06.2014 (www.rokidair.ro).

Fig. 3.1 Poziția stației meteorologice din Ploiești și a stațiilor automate RNMCA în aglomerarea urbană Ploiești vizualizate în sistemul geoinformațional ROKIDAIR (www.rokidair.ro)

Pentru fiecare parametru s-au utilizat valorile disponibile zilnice existente în baza de date.

3.1.2 Analiza datelor

Prelucrarea datelor s-a prin utilizarea funcțiilor de analiză statistică descriptivă:

Average pentru calcularea mediei;

STDEV pentru calcularea abaterii mediei;

Mode pentru calcularea modulului;

Median pentru calcularea medianei;

Min pentru aflarea valorii minime;

Max pentru aflarea valorii maxime;

Count pentru aflarea numărului de valori colectate;

Countif pentru a afla câte valori sunt mai mari decât 0;

Count – Countif pentru aflarea valorilor de 0.

Numărul total de valori utilizate în analiză pentru fiecare interval de 10 ani este prezentat în fiecare tabel după cum urmează.

Fig. 3.2 Poziția stației meteorologice Ploiești

Fig. 3.3 Instrumentația de măsurare la stația meteorologică Ploiești

Ferestrele cu parametri meteorologici furnizate de către sistemul geoinformațional ROKIDAIR în urma analizei bazei de date din zona Ploiești:

a) perioada 1960-1970

b) perioada 1971-1980

c) perioada 1981-1990

d) perioada 1991- 2000

e) perioada 2001-2010

3.2 Analiza statistică a temperaturilor și precipitațiilor înregistrate în perioada 1961-2010

Tabel 3.1 Tabel centralizator al datelor reprezentând variația parametrilor meteorologici în Ploiești în perioada 1960-1970

Temperatura

Precipitații

Tabel 3.2 Tabel centralizator al datelor reprezentând variația parametrilor meteorologici în Ploiești în perioada 1971-1980

Temperatura

Precipitații

Tabel 3.3 Tabel centralizator al datelor reprezentând variația parametrilor meteorologici în Ploiești în perioada 1981-1990

Temperatura

Precipitații

Tabel 3.4 Tabel centralizator al datelor reprezentând variația parametrilor meteorologici în Ploiești în perioada 1991-2000

Temperatura

Precipitații

Tabel 3.5 Tabel centralizator al datelor reprezentând variația parametrilor meteorologici în Ploiești în perioada 2001-2010

Temperatura

Precipitații

Tabel 3.6 Centralizarea variației temperaturii (C) în Ploiești în perioada 1961-2010

Fig. 3.4 Evoluția temperaturilor în perioada 1961-2010 în municipiul Ploiești

Tabel 3.7 Centralizarea variației cantității de precipitații (mm) în Ploiești în perioada 1961-2010

Fig. 3.5 Evoluția precipitațiilor în perioada 1961-2010 în municipiul Ploiești

3.3 Utilizarea modelului NOAA HYSPLIT pentru estimarea traiectoriei emisiilor industriale din aglomerarea urbană

Pentru estimarea emisiilor industriale potențiale din municipiul Ploiești caracterizat de procese industriale importante în domeniul rafinării petrolului s-a utilizat modelul NOAA HYSPLIT.

Fig. 3.6 Interfața de setare a tipului de traiectorie în modelul NOAA HYSPLIT

Fig. 3.7 Stabilirea coordonatelor sursei de emise în modelul NOAA HYSPLIT

Fig. 3.8 Selectarea bazei de date meteorologice în modelul NOAA HYSPLIT și stabilirea prognozei pe 12 ore începând cu 8 iulie 2016

Fig. 3.9 Stabilirea condițiilor de rulare a modelului HYSPLIT

Fig. 3.10 Rezultatele modelării utilizând modelul HYSPLIT care a generat traiectorii tip forward începând cu ziua de 8 iulie 2016 pentru următoarele 180 ore după eliberarea emisiei în atmosferă în zona municipiului Ploiești

IV. Concluzii

Analizând baza de date, pentru factorii meteorologici importanți specifici aglomerării urbane Ploiești, respectiv temperatura aerului și precipitații în decursul a 5 decenii as-au observat următoarele:

Parametrul temperatură – s-a constatat o creștere a mediei temperaturilor zilnice în perioada 2000-2010 comparativ cu perioada 1961-1970 de 0,8 C; Comparativ cu media multianuală a celor 4 decenii anterioare ultimului deceniu, diferența este tot de 0,8 C, ceea ce sugerează că tendința de încălzire în zona Ploiești s-a produs între 2000 și 2010 în concordanță cu studiile științifice globale care au evidențiat tendința de încălzire globală datorată în principal de creșterea emisiilor de poluanți atmosferici rezultate din intensificarea proceselor industriale.

Parametrul precipitații – s-a observat o tendință relativ constantă a distribuțiilor precipitațiilor înregistrate zilnic, media intervalului 1961-1970 fiind foarte apropiată de 2000-2010; Valoarea maximă a mediei a fost înregistrată însă în deceniul 1971-1980. Totuși, valoarea maximă zilnică a fost înregistrată în deceniul 2000-2010 (96.58 mm). În acest context, măsurătorile au arătat că la nivelul zonei Ploiești se manifestă schimbări climatice.

Modelul HYSPLIT – poate furniza traiectorii probabile ale emisiilor din sursele industriale existente în municipiul Ploiești.

V. Bibliografie

Dunea D., 2015. Controlul și prevenirea poluării atmosferice – Note de curs

Dunea D., 2013. Monitorizarea factorilor de mediu – Note de curs

Dunea D., Oprea M., Lungu E., 2008. Comparing statistical and neural network approaches for urban air pollution time series analysis, Proceedings of the 27th IASTED International conference on “Modelling, Identification and Control” (ed. L. Bruzzone), Acta Press, 93-98

Dunea D., Iordache Ș., Alexandrescu D.C., Dincă N., Screening the Weekdays/Weekend patterns of air pollutant concentrations recorded in southeastern Romania, Environmental Engineering and Management Journal, 14(12), pp. 3105-3115, 2014.

Dunea D., Iordache S., Radulescu C., Pohoata A., Dulama I.D., A Multidimensional Approach to the Influence of Wind on the Variations of Particulate Matter and Associated Heavy Metals in Ploiesti City, Romania, Romanian Journal of Physics, http://www.nipne.ro/rjp/accpaps/054-Dunea__53BCA0.pdf , 2016.

Iordache Ș., Dunea D. (Editori), 2014, Metode de evaluare a efectelor poluării aerului cu particule în suspensie asupra sănătății copiilor, Ed. Matrix Rom, București, ISBN 978-606-25-0121-1, 476 pag.

Iordache Ș., Dunea D., 2012. Sisteme avansate de monitorizare a mediului – Târgoviște: Valahia University Press, ISBN 978-606-603-032-8.

Iordache Ș., Dunea D., 2011. Exploring air quality data from an automated monitoring system in an urban-industrial area, Annals Food Science and Technology, 12, Issue 1, 84-91

Oprea M., Nichita C., Dunea D., 2008. Aplicații ale inteligenței artificiale în protecția mediului, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, ISBN 978-973-719-236-3, 127 pagini.

Oprea M., Dunea D., 2010. SBC-MEDIU: a multi-expert system for environmental diagnosis, Environmental Engineering and Management Journal, February 2010, Vol.9, No.2, 205-213

Agenția Națională de Protecția Mediului Prahova: www.anpmph.ro

Airbase: www.airbase.ro

European Environment Agency: www.eea.com

United States Environmental Protection Agency (EPA): www.epa.gov

World Health Organization (WHO): www.who.org

Rețeaua Națională de Monitorizare a Calității : www.calitateaer.ro

Sistemul geoinformațional ROKIDAIR – www.rokidair.ro