Abstract Present paper has the purpose to present the effects of the air pollution onto the environmental factors. As technology improves, so does the need for more power, more heat, and more electricity, meaning that we consume more and more fuel. Consuming more fuel means we have to extract more, so we could produce more. Producing more means more jobs for people, but it can also harm the environment. Meaning that the more fuel is produced, the more gases and harmful particles are released in the air. Due to the movement of the air masses, these particles can travel for long distances, sometimes remaining in the source area, blocking the sun rays, causing lower temperatures than normal, or sometimes it can causes a growth of temperature in the arctic areas. The lower temperature can have harmful effects not only on living beings, but on the air conditions as well, meaning that the winds are colder and more powerful; the number of the avalanches will grow. This abnormal temperature growth causes the ice to melt, increasing the level of the Planetary Ocean, which can cause flooding in the shore areas, and of course, it represents the ideal environment for the El Nino phenomenon to start working, the natural fires will become a common event, event the insects could present genetical and behavioral mutations. Scopul acestei lucrari este prezentarea caracteristicilor mediului inconjurator, clasificarea tipurilor de 1
61
Embed
G.E.S.C.-Influenţa poluării aerului atmosferic asupra acidităţii factorilor de mediu
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Abstract
Present paper has the purpose to present the effects of the air pollution onto the
environmental factors.
As technology improves, so does the need for more power, more heat, and more electricity,
meaning that we consume more and more fuel. Consuming more fuel means we have to extract
more, so we could produce more. Producing more means more jobs for people, but it can also harm
the environment. Meaning that the more fuel is produced, the more gases and harmful particles are
released in the air. Due to the movement of the air masses, these particles can travel for long
distances, sometimes remaining in the source area, blocking the sun rays, causing lower
temperatures than normal, or sometimes it can causes a growth of temperature in the arctic areas.
The lower temperature can have harmful effects not only on living beings, but on the air
conditions as well, meaning that the winds are colder and more powerful; the number of the
avalanches will grow. This abnormal temperature growth causes the ice to melt, increasing the level
of the Planetary Ocean, which can cause flooding in the shore areas, and of course, it represents the
ideal environment for the El Nino phenomenon to start working, the natural fires will become a
common event, event the insects could present genetical and behavioral mutations.
Scopul acestei lucrari este prezentarea caracteristicilor mediului inconjurator,
clasificarea tipurilor de poluanti, si a efectelor acestora asupra mediului, si a
factorilor de mediul.
Obiectivul acestei lucrari este gasirea unei solutii care poate ajuta la „detoxifierea”
mediului, prin adaptarea nevoilor umane la nevoie mediului in care traim.
1
Influenţa poluării aerului atmosferic asupra acidităţii factorilor de mediu
I. Atmosfera – componenta esentiala a mediului inconjurator
Aerul este mediul necesar dezvoltarii numeroaselor organisme vii, care-si gasesc energia
necesara metabolismului bazat pe oxigen. Totusi, unele vietuitoare pot obtine altfel energia lor, si sa
traiasca intr-un mediu anaerob (fara oxigen).
Compozitia aerului poate fi modificata sub actiunea fenomenelor naturale datorita activitatii
umane. Aceasta modificare este susceptibila de a avea repercursiuni asupra vietii organismelor
aerobe si asupra sanatatii umane.
Trebuie mentionat ca, poluarea atmosferica se poate intinde pe distante foarte mari,
contaminand mai multe medii, deoarece miscarile atmosferice nu sunt orientate dupa o axa
unidirectionala, ci in toate campurile spatiului.
1. Importanta aerului in structurarea mediului
Aerul s-a conturat ca masa atmosferica printr-un proces de segregare din nebuloasa primara
si prin degazeificarea mantalei, crustei si rocilor. La imbogatirea atmosferei au contribuit procesele
si activitatea organismelor.
Transformarile in timp in invelisul geografic s-au reflectat in evolutia atmosferei cu trecere
de la atmosfera initiala fizica la atmobiosfera, si in final, la atmosfera geografica actuala.
Componenta atmosferica participa la alcatuirea mediului inconjurator prin masa,
compozitie, proprietati fizico-chimice, dinamica si mod de manifestare si organizare: vreme si
clima.
Circulatia atmosferica are un rol major de interferenta cu celelalte geosfere, si de a contribui
la echilibrul geoplanetar. Regulatorul - atmosfera- contribuie la distributia luminii, caldurii,
umiditatii, presiunii, si in corelatie cu ceilalti factori, asigura constituirea unitatilor climatice: zone,
regiuni, arii, locuri si diferentierea pe macroclima, microclima si topoclima.
Atmosfera, prin toate calitatile sale, reprezinta un mediu specific al Terrei, in care traiesc
diverse organisme, si isi desfasoara activitatea o parte din activitatea omului. Fara aer nu exista
viata, si nici dezvoltare environmentala.
2. Compozitia aerului
Este relativ simpla: un amestec de gaze ( permanente, variabile in timp si spatiu), particule
in suspensie (lichide solide), si apa (vapori, nori incarcati electric).
2
Compozitia gazoaza a aerului in troposfera este deosebit de omogena, (de unde si termenul
de homosfera), si cuprinde: azot (78,084%), argon (0,934%), dioxid de carbon (0,0033%) si alte
gaze cu participare foarte redusa (neon, heliu, kripton, hidrogen si oxid de azot).
In atmosfera se gasesc circa 1015 tone oxigen, fiind un element foarte activ care are un rol
foarte important: in prezenta lui are loc respiratia, oxidarea, arderea etc, aproape tot oxigenul din
atmosfera fiind rezultatul descompunerii apei in procesul de fotosinteza in urma activitatii plantelor
verzi.
Azotul, aflat in cantitate de 4·1015 tone, serveste drept mediu neutru si „diluant” al
oxigenului.
Dioxidul de carbon este mult mai variabil, si provine din emanatiile vulcanice, din
izvoarele minerale, din sol datorita respiratiei organismelor, de la unele intreprinderi ale industriei
chimice, de aceea deasupra oraselor nivelul de CO2 poate creste cu pana la 0,04%. Acest gaz are un
rol deosebil, deoarece el serveste ca material de baza pentru producerea substantelor organice de
catre plante (cele cu clorofila). CO2 are un mare rol in actiunea termoregulatoare a suprafetei
pamantului. Cresterea concentratiei de CO2 ( de la 0,0368% in prezent la 0,4% in mileniul urmator)
ca urmare a activitatilor umane (termoenergetice, de circulatie) va avea drept efect incalzirea
generala a climatului (0,3 - 0,70 C in ultimele decenii), insotita de modificari in sistemele
Ozonul prezintă influenţe negative asupra materialelor organice. Astfel asupra cauciucului
natural şi a altor materiale, similare prin oxidarea şi ruperea legăturilor duble din polimer acestea
suferă fenomene de îmbîtrânire şi distrugere prematură. Prin sciziunea oxidativă au loc ruperi de
legături şi în final deteriorarea polimerului. Particulele de aerosoli care reduc vizibilitatea se
formează prin polimerizarea moleculelor mici produse în reacţiile de formare a smogului.
Efectele negative ale smogului asupra plantelor sunt numeroase şi se datorează oxidanţilor.
Astfel, PAN prezintă toxicitate faţă de plante atacând frunzele tinere şi cauzând arsuri şi înnegriri
ale acestora. Oxizii de azot chiar la concentraţii mari au toxicitate scăzută faţă de plante.
5.3 Ploaia acida
Acest termen generic cuprinde ploile, zapezile, cetile si brumele acide cu pH < 5. Pentru a
diminua si chiar a evita in viitor fenomenul ploilor acide trebuie avut in vedere factorii de risc, dar
si compozitia lo raportata la compozitia apei pluviale normale. Picatura de ploaie acida (pH=4,3)
contine alaturi de anionii si cationii prezenti in mod normal (clorura, nitrat, sulfat, respectiv protoni,
ioni ai metalelor alcaline, si alcalino-pamantoase, ionul de amoniu), acizi tari (HCl, HNO3, H2SO4)
si baze (MgCO3, CaCO3 si NH3), precum si pulberi (aerosoli), formati in mare parte din silicati si
aluminosilicati, cloruri alcaline si suflat de calciu.
Mecanismul de formare a celor trei acizi tari depinde de natura si specificul activitatii
antropice, care genereaza in atmosfera precursori ai acizilor tari.
Spre exemplu, transformarea dioxidului de sulf poate avea loc in faza gazoasa omogena,
sau chiar in faza apoasa, deci in prezenta vaporilor de apa.
19
In absenta norilor sau a ploii, oxidarea SO2 este initiata de catre radicalii hidroxil prezenti
intotdeauna in troposfera.
In conditiile unei umiditati scazute, cea mai mare parte a dioxidului de sulf revine ca atare in
straturile atmosferice apropiate solului.
Dioxidul de sulf se dizolva in particulele de aerosoli, unde exista conditii prielnice de
transformare in faza apoasa. Oxidarea SO2 in prezenta aerosolilor poate avea loc pe mai multe cai in
functie de pH-ul local, de temperatura si de concentratia sa in aerosoli. Formarea acidului sulfuros,
H2SO3 implica disocierea sa cu formarea ionului HSO-3. Proportia relativa de acid disociat si
nedisociat depinde invers proportional de concentratia ionulor de hidrogen.
In troposfera exista oxidanti puternici, de exemplu apa oxigenata si ozonul, care determina
formarea acidului sulfuric. Efectul unuia sau altuia dintre oxidanti depinde de pH, astfel ca la pH<5
agentul principal de oxidare este apa oxigenata, iar la pH>5, oxigenarea se face in principal prin O3.
Mecanismele de formare a ploii acide
Procesul care duce la formarea ploii acide începe cu arderea combustibililor fosili. Arderea o
constituie reacţia chimică în care oxigenul din aer se combină cu carbon, azot, sulf şi alte elemente
din substanţa care se oxidează. Noii compuşi formaţi sunt formaţi din gaze şi cuprind oxizi ai acestor
elemente. Când sulful şi azotul sunt prezenţi în combustibil, din reacţia lor cu oxigenul rezultă dioxid
de sulf şi diferiţi compuşi de oxid de azot. Oxizii de azot pot fi generaţi în atmosferă de la mai multe
surse. Aceste surse pot fi staţionare sau pot fi mobile. Sursele de generare a oxizilor de sulf şi azot au
fost prezentate în capitolele anterioare. Indiferent însă de sursa de provenienţă a acestora cele două
gaze sunt principalele surse care generează ploile acide.
Figura 2. Formarea şi depunerea ploii acide
Acizii poluanţi se formează ca aerosoli sau gaze şi pot cădea pe sol fără ajutorul apei. Când
aceşti acizi „uscaţi” sunt spălaţi de ploaie, combinându-se cu aceasta, formează o soluţie alcalină
20
cu o acţiune mult mai corozivă decât în cazul căderii sub formă de ploaie. Combinaţia dintre
ploaie acidă şi acizi uscaţi este cunoscută sub numele de depunere de acid.
Principala cauză a ploii acide este dioxidul de sulf. Sursele naturale care emit acest gaz sunt
vulcanii, picăturile fine din apa mărilor şi a oceanelor, descompunerea resturilor vegetale. Se
consideră că, arderea combustibililor fosili, precum cărbunele şi petrolul reprezintă aproximativ
jumătate dintre emisiile acestui tip de gaz din atmosferă.
Când dioxidul de sulf ajunge în atmosferă se oxidează obţinându-se ionul sulfat. Acesta se
combină cu vaporii de apă din atmosferă obţinându-se în final acidul sulfuric. După
aglomerarea moleculelor de acid cu alte molecule de apă se formează picături care apoi vor
cădea pe pământ.
Fenomenul de oxidare se produce în mare parte în nori şi în special în aerul foarte poluat,
unde alţi componenţi, precum amoniacul şi ozonul ajută la catalizarea reacţiei, (conform celor
prezentate la formarea smogului fotochimic) ceea ce favorizează oxidarea dioxidului de sulf în
ionul SO3-2. Oricum, nu tată cantitatea de dioxid de sulf se transformă în acest ion. De fapt, o
cantitate substanţială poate pluti în atmosferă, mutându-se pe altă suprafaţă şi întorcându-se pe
pământ netransformat.
Monoxidul de azot şi dioxidul de azot sunt de asemenea componenţi ai ploii acide. Aceşti
poluanţi sunt produşi în urma proceselor de ardere la temperaturi ridicate în centralele
termoelectrice şi în urma proceselor de detonaţie a combustibililor în motoarele cu ardere prin
compresie sau scânteie. La fel ca şi la dioxidul de sulf, aceşti oxizi ai azotului se ridică în
atmosferă unde se oxidează în urma proceselor fotochimice din atmosferă iar în nori reacţionează
cu vaporii de apă rezultând apoi acidul azotic. Aceste reacţii sunt de asemenea catalizate în norii
de anumite elemente sau substanţe chimice cum ar fi fierul, manganul, amoniacul şi peroxidul de
oxigen etc.
În cazul în care altitudinea este mai mare procesul de oxidare este favorizat. Aceasta
înseamnă că în cazul în care curenţii ascendenţi sunt mai puternici fenomenele de apariţie a ploii
acide sunt mai accentuate. De asemenea la altitudine ridicată şi perioada de timp în care are loc
procesul de oxidare este extins la întreaga zi, chiar şi în lipsa elementelor sau substanţelor
catalizatoare ale reacţiei.
Efectele ploii acide
Ploaia acidă a devenit o îngrijorare ecologică majoră de câteva decenii încoace. Până de
curând se cunoştea puţin despre ploaia acidă. Au fost făcute multe studii pentru a se determina
partea chimică a acestei probleme ecologice. Oamenii de ştiinţă au sugerat nişte teorii pentru a
explica acest fenomen.
21
Efectele sale devastatoare au fost realizate abia recent.
Acizii din ploaia acidă reacţionează chimic cu orice obiect cu care intră în contact. Acizii
sunt substanţe chimice corozive ce reacţionează prin punere în comun de atomi de hidrogen.
Aciditatea unei substanţe provine din abundenţa de atomi de hidrogen liberi în momentul în
care substanţa este dizolvată în apă. Aciditatea este măsurată pe scara pH cu valori de la 0 la 14.
Substanţele acidice au numere pH de la 1 la 6 – cu cât este mai mic numărul cu atât substanţa
este mai puternică şi mai corozivă.
Acizii ajung în marea lor majoritate pe sol prin depunere sau cădere în urma ploilor. Un
efect deosebit de puternic al substanţelor acide apare atunci când datorită condiţiilor
meteorologice stratul de nori bogat în substanţe acide coboară la nivelul solului şi afectează prin
procesele de respiraţie toate organismele sau componentele faunei şi florei, precum şi celelalte
componente ale mediului.
Efectul asupra atmosferei
Unii dintre constituenţii poluării acide sunt sulfaţii, nitraţii, hidrocarburi şi ozonul. Aceştia
există ca particule în aer şi contribuie la formarea ceţii, afectând vizibilitatea. Aceasta face
deplasarea dificilă, în special pentru piloţi. Ceaţa acidă împiedică de asemenea cursul luminii
solare de la soare la pământ şi înapoi. În zona arctică, aceasta afectează creşterea lichenilor, care
la rândul ei, afectează animale care se hrănesc cu aceştia.
Efectul asupra materialelor şi asupra arhitecturii şi a structurilor construite de om
Ploaia acidă afectează materialele precum ţesăturile. Spre exemplu, steagurile arborate sunt
“mâncate” de chimicalele acide din precipitaţii. Cărţile şi obiectele de artă, vechi de sute de ani,
sunt de asemenea afectate. Sistemele de ventilaţie ale librăriilor şi muzeelor, în care sunt ţinute
acestea, nu previn intrarea particulelor acide în clădiri şi astfel ele intră, circulă şi deteriorează
materialele.
Particulele acide sunt de asemenea depuse pe clădiri şi statui, cauzând coroziunea. Astfel,
clădirea “Capitoliului din Ottawa” a fost dezintegrată din cauza excesului de dioxid de sulf din
atmosferă. Piatra de var şi marmura se transformă în ghips (substanţă foarte sfărâmicioasă ţi
friabilă), după contactul cu acidul, lucru care explică coroziunea clădirilor şi a statuilor. Podurile
se corodează mai repede, şi infrastructura rutieră, ca şi cea aeriană, trebuie să investească mulţi
bani pentru repararea pagubelor produse de ploile acide. Nu numai că este o problemă
economică, cauzată de ploaia acidă, dar este şi un risc pentru siguranţa publică. Un alt exemplu
22
este cel din 1967 când podul de peste râul Ohio din SUA s-a prăbuşit, omorând 46 de persoane
datorită procesului de coroziunea produs de ploile acide.
Ploaia acidă se mai manifestă şi prin depoziţia de acid „uscat”. Acesta distruge clădirile,
statuile şi alte structuri obţinute din piatră şi metal sau orice alt material expus pentru o perioadă
îndelungată de timp la capriciile vremii. Pagubele produse de fenomenele de coroziune sunt
foarte ridicate, iar în oraşele cu clădiri istorice, acţiunea acestora este iremediabilă. Spre exemplu
“Parthenon-ul din Atena”, (Grecia), cât şi ”Taj Mahal-ul din Agra”, (India) se deteriorează
datorită ploii acide.
În afara efectului distructiv ploile au totuşi şi
efecte pozitive prin distrugerea unor materiale produse
de om şi aruncate în natură, ceea ce contribuie la
procesul de autoepurare pe cale naturală a acestor
deşeuri. Totuşi efectele pozitive sau negative a ploilor
acide asupra materialelor şi construcţiilor sunt greu de
măsurat, ele putând fi doar apreciate.
5.4. Deteriorarea stratului de ozon din atmosfera
Ozonul se formeaza in stratosfera prin actiunea radiatiilor ultraviolete solare asupra
moleculelor de oxigen, conform reactiei fotochimice:
3O2 + hν → 2O3
In functie de lungimea lor de unda radiatiile ultraviolete se comporta diferit in prezenta
oxigenului si ozonului.
Astfel, radiatiile sub 242,2 nm sunt practic absorbite de oxigen, producand disocierea
moleculei sale. Ozonul absoarbe radiatii ultraviolete cu lungimi mai mari, pana la 290 nm, iar
cele cu lungime intre 290-320 nm sunt bartial absorbite, functie de concentratia sa care variaza
dupa anotimp si latitudine si partial patrund in atmosfera. S-a constatat ca in timpul verii,
radiatiile ultraviolete sunt absorbite in mai mare masura in zona temperata decat in cea
ecuatoriala.
Asadar, rolul de protectie contra radiatiilor ultraviolete a vietuitoarelor de pe Terra realizat
de stratul de ozon, este de o importanta vitala pentru acestea, iar distrugerea lui poate avea
repercursiuni catastrofale. Cresterea fluxului de radiatii ultraviolete de la soare care ajung la sol
poate duce la aparitia poluarii radiante, deosebit de periculoasa. Radiatia ultravioleta fiind
sterilizata pentru formele inferioare de organisme, poate determina intreruperea lanturilor trofice
ce stau la baza vietii.
In mod natural, difuzia ozonului din ozonosfera, unde are un rol pozitiv, spre troposfera,
unde ar putea avea efecte negative este impiedicata pe de o parte prin distrugerea sa de catre
23
radiatia solara, iar pe de alta parte, prin reactia sa cu umiditatea din troposfera care de asemenea
are ca rezultat distrugerea sa in straturile de are in contact cu biosfera.
Acest echilibru dinamic natural. Estential pentru existenta vietii pe Terra, poate fi intens
perturbat de activiatea umana.
Astfel, zborurile la mare inaltime vor mari umiditatea din stratosfera, prin aportul de vapori
de apa rezultati din arferea combustibililor, creandu-se conditiile pentru distrugerea ozonului
chiar in zona sa de maxima concentratie. Totodata, in compozitia gazelor de ardere ale
motoarelor de aviatie exista si oxizi de azot, care de asemenea provoaca distrugerea ozonului.
S-a estimat ca prin dublarea umiditatii atmosferice, concentratia ozonului scade cu 1%, ceea ce
duce la crestea permeabilitatii prin atmosfera a radiatiilor ultraviolete cu 2%, dublarea
concentratiei oxizilor de azot are ca rezultat reducerea concentratiei ozonului cu 18%.
In afara de vaporii de apa si oxizii de azot din gazele arse ale reactoarelor avioanelor, mai
contribuie la distrugerea ozonului si unele substante chimice produse in industrie in stare gazoase
si care eliminate in atmosfera difuzeaza spre straturile inalte ale acesteia. Astfel de substante sunt
unele combinatii ale carbonului cu fluorul, fluorocarburi FC, cum sunt freonii utilizati ca agenti
frigorifici sau ca pulverizatori in industria cosmeticelor si medicamentelor, intrucat sunt chimic
inerte, aceste substante se patreaza mult timp in atmosfera, intre 40-150 ani, timp in care
difuzeaza in stratosfera, unde sunt distruse prin interactiunea cu radiatia ultravioleta si cu ozonul,
rezultand descompunerea ozonului in oxigen.
Distrugerea stratului de ozon ar avea drept consecinte cresterea fluxului de radiatii
ultraviolete solare care pe langa periclitarea florei si faunei de pe uscat, ar afecta fitoplanctonul si
zooplanctonul din mari si oceane, care joaca un rol determinant in reciclarea carbonului si
oxigenului.
III. Influenta poluarii aerului atmosferic asupra factorilor de mediu
1. Particularitatile poluarii aerului
Atmosfera este invelisul gazos al Pamantului, si se imparte pe inaltime in mai multe nivele,
si anume: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera, cele mai importante din
punctul de vedere al poluarii mediului inconjurator fiind doar troposfera si stratosfera.
Aceste doua straturi atmosferice se diferentiaza intre ele prin profilul termic vertical, si
anume, in timp ce in troposfera temperatura scade cu inaltimea, in stratosfera este izotermie.
24
Separarea intre ele se face printr-un strat intermediar – tropopauza- a carui inaltime depinde de
latitudinea locului si de anotimp, fiind de aproximativ 16 km la ecuador, si de 8 km la poli, iar
temperatura este de -850C la ecuador si de -500C la poli.
1.1. Dinamica maselor de aer din atmosfera
Masele de aer din stratosfera au o dinamica proprie, a carei cunoastere este foarte importanta pentru
a afla modul de raspandire a agentilor poluanti la acel nivel. Practic s-a stabilit existenta curentilor
stratosferici – asa numitii curenti fulger- cu viteze de pana la 500km/h, care se deplaseaza de la vest
la est.
Perioada de retentie a aerosolilor in stratosfera este mai mare ca in troposfera, prin urmare o
explozie nucleara poate alimenta mult timp caderile radioactive pe sol.
Cel mai bine studiata este troposfera, datorita gradientului de temperatura, nori si vant.
In troposfera temperatura si presiunea scad cu inaltimea, iar valoarea particulara a
gradietului se poate exprima prin formula: (de cautat pe net) care determina gradientul de
autoconvectie, in functie de care se pot determina doua situatii de scadere a temperaturii:
- temperatura scade mai repede cu inaltimea decat valoarea gradientului;
straturile de aer superioara fiind mai dense, se pot deplasa pe verticala sper cele inferioara, aparand
o instabilitate pe verticala. In aceasta situatie, daca sursa de poluare este in straturile inferioara ale
atmosferei, agentii poluanti se vor raspandi mai repede in atmosfera, reducandu-se in timp scurs
concentratiile locale din apropierea sursei
- temperatura scade mai putin cu inaltimea decat valoarea gradientului de
autoconvectie, astfel aparand o stabilitate pe verticala, iar impreastierea agentilor poluanti va fi
incetinita. Un caz particular este atunci cand temperatura creste cu inaltimea in loc sa scada –
inversiune -, si cand straturile de aer devin foarte stabile fata de perturbarile verticale, ceea ce face
posibila acumularea si concentrarea agentilor poluanti in apropierea sursei terestre, in stratul
inferior al atmosferei.
Gradientul de temperatura poate varia la diferite inaltimi in atmosfera, pentru acelasi loc
geografic, aceasta variatie reprezentand profilul termic al atmosferei.
Tinand cont de multimea situatiilor privind stabilitatea atmosferica pe verticala, care practic
pot aparea, s-a incercat o simplificare privind gruparea lor in cateva categorii. Pasquill (1962) a
propus gruparea lor in sase categorii pe baza carora se fac calculele privind dispersarea agentilor
poluanti, si anume:
- A - extrem de stabila
- B – instabila
- C – usor instabila
25
- D – indiferenta
- E – usor stabila
- F – stabila.
Se observa ca pericolul de concentrare al agentului poluant in apropierea sursei de generare
se mareste de la categoria A la F, cel din urma fiind cel mai periculos.
In afara de deplasarile pe verticala, aerul poate avea si deplasari pe orizontala- vanturile-
care contribuie si ele la dispersarea agentilor poluanti.
Cu cat viteza este mai mare, cu atat volumul de aer in care se disperseaza agentul poluant
este mai mare, iar concentratia poluantului se micsoreaza; asadar, vantul contribuie la
decontaminarea atmosferica.
1.2 Raspandirea agentilor poluanti in atmosfera
Agentii poluanti emanati in atmosfera difuzeaza, astfel incat, datorita acestei capacitati
diferite de difuzie si a greutatilor moleculare variate, agentii poluanti din atmosfera au o tendinta de
segregare, care poate fi accentuala de absorbtia sau adsorbtia unor din ei pe aerosolii din atmosfera.
Aerosolii din atmosfera se datoresc mai multor cauze:
- poluarea industriala
- pulverizarea naturala a argilelor din sol, si antrenarea lor de vant
- condensarea umiditatii atmosferice
- evaporarea picaturilor de apa sarata din mare, care lasa un reziduu microscopic,
solid.
Cel mai repede vor sedimenta particulele cu dimensiuni mai mari, in timp ce particulele fine,
cu dimensiuni coloidale, vor persista mai mult in troposfera si mai ales in stratosfera.
Poluarea atmosferica depinde si de caracteristicile sursei: punctuala, liniara sau de suprafara,
precum si de modul in care se face emisia poluantilor: instantaneu si continuu; in functie de acestea,
sursele de poluare pot fi:
- surse punctuale instantanee – cand datorita unei defectiuni sau manevre gresite a
unei vane se emana in atmosfera o parte din incarcatura toxica dintr-un recipient industrial
- surse liniare instantanee – cand sursa are mai multe puncte de evacuare insirate de-
a lungul unei linii de emanatie
- surse punctuale continue – cosurile de la fabrici, s.a.
Studiul surselor punctuale continue are o mare importanta practica, intruct toate cosurile de
fum si de ventilatie industriale reprezinta acest tip de surse; daca in timpul emisiei bate si vantul,
gazele evacuate iau forma arhicunoscuta a panasului sau a egretei (de cautat schema), concentratia
emisiei fiind maxima in axul egretei; din punctul de vedere al poluarii este mai importanta
26
concentratia la sol, unde poluantii vin in contact cu zonele de activitate umana. Bosanquet si
Pearson (1936) au stabilit ca aceasta concentratie la sol este proportionala cu sursa de emisie, si
invers proportionala cu patratul inaltimii efective a cosului, inaltime care este formata din inaltimea
sa structurala, la care se adauga inaltimea pana unde ajunge jetul de gaze emis.
In proiectarea cosurilor este importanta cunoasterea diferentei dintre inaltimea efectiva a
cosului si inaltimea sa structurala, Brink si Croker (vezi tabelul de mai jos) urmatoarele
recomandari empirice:
- cosul trebuie sa fie de doua ori si jumatate mai inalt decat cladirile din jur sau decat
formele de relief din apropiere, astfel ca ele sa nu introduca o turbulenta apreciabila la cos
- vitezele de iesire a gazelor la cos sa fie mai mari de 20m/s, astfel ca jetul de gaz sa
scape de zona proprie de turbulenta a cosului. Vitezele optime de iesire a gazelor sunt de 30-33m/s.
Trebuie mentionat ca pentru fiecare viteza de iesire a gazelor pe cos exista o viteza critica a
vantului, pentru care vantul „rupe” coloana de gaz, imediat la iesirea din cos si atunci concentratiile
la sol si distantele calculate nu dau rezultate verificabile.
- gazele care ies din cosuri cu diametre sub 2 metri si inaltimi mai mici de 60 metri
vor izbi pamantul, o parte tin timp, mai aproape de distanta maximului calculat, iar atunci
concentratiile la sol pot sa devina excesive, adica in aceste conditii proiectarea cosului nu este
sigura
- concentratia maxima la sol a gazelor emise din cosuri, supuse difuziei atmosferice,
apare la o distanta egala cu aproximativ 5-10 inaltimi ale cosului
- cand gazele emise pe cos sunt supuse numai difuziei atmosferice si turbulenta
cauzata de cladirile inconjuratoare nu este importanta, se pot atinge concentratii la sol de ordinul
0,001-1% din concentratia gazului la iesirea din cos, daca cosul este bine proiectat
- concentratiile la sol pot fi reduse prin ridicarea inaltimii cosului (variatie invers
proportionala cu inaltimea la patrat).
Tabel 5. Stationarea unor agenti poluanti in troposfera (Brink si Croker)
Agentul poluant Durata de stationare
Bioxid de sulf, SO2 1-6 zile
Oxizi de azot, NOx 1-3 zile
Oxidul de carbon, CO 3-7 zile
Hidrocarburi 1-2 zile
Praf 3-7 zile
27
Din cele mentionate rezulta ca atmosfera are o anumita capacitate de autoepurare datorita
dinamicii tuturor substantelor pe care le contine, avand astfel loc o reciclare periodica a acestora.
Astfel, desi umiditatea atmosferica este permanenta, moleculele de apa circula mereu din
umiditarea atmosferica, in picaturile de ploaie, apa raurilor, apa marilor si oceanelor, si din nou in
atmosfera, prin evaporare. Este important din punct de vedere ecologic ca in aceasta miscare se
introduce si un ciclu biochimic, prin radioliza apei in plante prin fotosinteza, si apoi reconstituirea
apei prin respiratie. In mod similar au lor cicluri caracteristice penrtu oxigen, azot si bioxid de
carbon; in toate aceste cicluri ale unor substante anorganice intervin microorganismele.
Trebuie mentionat faptul ca pentru reciclarea bioxidului de carbon, adica revenirea
moleculelor de bioxid de carbon in ciclul biologic, este necesara o durata de aproximativ 300 de ani,
pentru oxigen 2000 de ani, iar pentru apa aproximativ 2milioane de ani.
1.3 Poluarea termica a atmosferei
Emisia de gaze in atmosfera este insotita de obicei de caldura, astfel ca cea mai mare parte
din energia obtinuta artificial de om in cuptoare industriale, centrale de forta, motoare cu ardere
interna etc, ajunge in final in atmosfera, contribuind la poluarea termina a acesteia. Utilizarea pe
scara tot mai larga a turnurilor de racire de la termocentral, in locul racirii directe cu apa, contribuie
suplimentar la marirea fluxului caloric spre atmosfera.
Pentru a observa care este marimea diferitelor feluri de energie care intervin in diverse evenimente
atmosferice, Hanna si Swisher stabilesc urmatoarea clasificare:
Tabel 6. Tipuri de energie degajata in atmosfera
Evenimentul Energia, ergi
Energia totala interna si cinetica a atmosferei 1031
Energia solara absorbita zilnic de atmosfera 1028
Energia cineitca a atmosferei la un vant mediu de 12m/s 1028
Caldura latenta de vaporizare eliberata de musonii din Asia de Sud 1028
Energia cinetica a unui ciclon 1026
Energia cinetica a unei furtuni 1021
Energia cinetica a unei tornade 1018
Se mentioneaza, pentru comparatie, ca energia totala generata de om este de peste 5x1024
ergi/zi, aceasta energie nefiind repartizata uniform pe suprafata terestra, fiind concentrata in special
in orase si centre industriale.
28
1.4 Activitatea chimica in atmosfera
In afara de actiunea sa mecanica ce duce la difuzia si raspandirea agentilor poluanti, aerul
mai are si o actiune chimica complexa asupra lor, la care contribuie:
- oxigenul liber, care are un caracter oxidant
- iradierea solara, care permite efectuarea reactiilor fotochimice
- umiditarea atmosferica, care faciliteaza desfasurarea reactiilor chimice prin
hidroliza
- regimul termic variabil al atmosferei, care permite accelerarea unor reactii chimice
in perioadele cu temperaturi ridicate
- contactul continuu al atmosferei cu suprafata apelor si a solului, unde se pot
produce interactiuni chimice suplimentare.
In urma acestei actiuni chimice a aerului, toxicitatea unor agenti poluanti se poate mari.
Astfel, in gazele de esapament ale motoarelor cu ardere interna exista unele combinatii organice
arse incomplet: cetone, aldehide etc, iar prin reactii fotochimice din acetona se pot obtine doi
radicali: acetil si metil care pot reactiona mai departe reultand bioxid de carbon, metan, etan, etc, iar
din aldehide, prin reactii fotochimice se obtine radicalul formil, care poate reactiona in continuare,
rezultand compusi mai toxici si mai iritanti decat aldehidele initiale.
In prezenta oxizilor de azot din gasele de esapament, aldehidele pot reactiona cu acestia
rezultand nitrati care sunt toxici.
Cu toate ca prin mijloacele de ardere catalitica moderne a gazelor de esapament cantitatea de
hidrocarburi nearse se reduce, are loc in schimb o crestere a cantitatii de aldehide evacuate.
Un alt factor care poate influenta dinamica agentilor poluanti este umiditatea atmosferica, a
carui actiune este manifestata fie prin adsorbtia ei la suprafata unor compusi aflati in atmosfera sub
forma de pulberi, fie prin reactii de hidroliza sau de aditie a apei.
Prin adsorbtia umiditatii atmosferica la particulele din pulberi, se mareste greutatea acestora,
si se grabeste precipitarea lor sub forma de ploi.
Prin reactii de aditie se obtine acid sulfuros din bioxid de sulf si apa, iar daca se continua cu
oxidarea acidului sulfuros se obtine acidul sulfuric, care este puternic oxidant pentru piere si
vegetatie. Tot asa, oxizii de azot pot fi transformati in acid azotos sau acid azotic.
Aerul poate fi curatat de aceste gaze acide prin contactul direct cu apa, fie sub forma de
ploi, fie direct cu suprafata oceanului planetar, rezultand saruri: sulfati, azotati sau carbonati.
Bioxidul de carbon mai este inlaturat din atmosfera si de catre vegetatie prin fotosinteza, astfel
durata de mentinere a agentilor poluanti in atmosfera este limitata.
2 . Fenoneme atmosferice extreme
29
Poluarea atmosferei poate avea efecte majore asupra fenomenelor atmosferice.
2.1 Extreme meteorologice ale sezonului rece
Viscolul este cea mai periculoasa combinatie de vant, zapada si temperatura scazuta. El
presupune o viteza a vantului de cel putin 48km/h. Vantul poarta in zig-zag cristale de gheata, astfel
ca aerul devine supraincarcat de zapada.
CARACTERISTICI:
- se produce fie in timpul unei ninsori,
fie dupa aceasta, cand vantul bate in rafale de
mare intensitate
- poate ridica zapada deja depusa,
transportand-o pe distante foarte mari.
- viscolul poate inalta zapada pana la 9
metri. In timp ce deasupra furtunii este cer senin.
- poate fi atat de dens incat aerul devine irespirabil, iar activitatea unui oras poate fi
paralizata.
- vanturile pe timp de iarna genereaza asa-numitul factor de racire, care cauzeaza scaderea
temperaturii corpului foarte rapid.
CAUZE:
Odata cu intensificarea fenomenului de incalzire globala, calotele polare se topesc in timpul verii
fara a reingheta complet iarna, ceea ce inseamna ca dimensiunile lor scad in fiecare an. Oarecum
paradoxal, incalzirea globala va genera tot mai multe viscole cu magnitudine din ce in ce mai mare.
Extremele meteorologice vor caracteriza in curand multe tipuri de manifestari climatice:
vant, precipitatii, seceta etc. Vanturile si viscolele vor fi mai puternice ca oricand, si vor continua sa
treaca dincoace de cercul polar, afectand orasele si paralizand economia.
2.2 Procese de miscare in masa
Schimbarile climatice abrupte din ultima perioada au atras atentia specialistilor si in ceea ce
priveste intensificarea si cresterea numarului de avalanse.
O data cu expansiunea umana spre noi teritorii mai putin prietenoase, avalansele devin tot
mai amenintatoare, numarul avalanselor crescand ingrijorator de la cateva sute de mii, la cateva
milioane pe an.
Precipitatiile care apar, ca efect al schimbarilor climatice, depun tot mai multa zapada pe
crestele muntilor si in localitatile situate la altitudini mai ridicate, periclitand activitatea umana.
30
In ciuda simplitatii aparente a manifestarii acestora, specialistii nu pot prognoza corect
aparitia avalanselor, deoarece acestea se produc doar daca panta muntelui are o inclinare cuprinsa
intre 300-450, si depind de inaltimea acestuia.
2.3 Inundatiile
Reprezinta una dintre cele mai distrugatoare forte ale naturii, magnitudinea exagerata a
acestor fenomene se datoreaza schimbarilor climatice abrupte din ultima perioada. Cercetatorii sunt
acum convinsi ca acestea fac parte dintr-un fenomen global in care inundatiile vor deveni din ce in
ce mai severe. Multe tari sufera pentru prima data de inundatii de magnitudini mari, deoarece, dupa
cum se stie, in ultimii 100 de ani, inundatiile au produs peste 1.000.000 victime. Musonii au inceput
sa se manifeste neregulat si cu intensitati crescande, insa acest tipar va continua, inundatiile
catastrofale devenind un fapt cotidian.
2.4 Fenomenul El Niňo
In opinia climatologului Kevin Trenberth de la Centrul National pentru Studiul Atmosferei
(ENCOR), din Colorado, schimbarile majore observate in prezent reprezinta rezultatul direct al unui
fenomen cunoscut sub numele de „El Niňo”.
Acesta creeaza schimbari majore in cele mai active sisteme climatice de pe glob, la tropice
provocand seceta, in timp ce in alte zone determina inundatii severe. Sistemul climatic mondial are
drept vehicul apa care se evapora din oceane. Norii formatii fiind transportati de vand in jurul
globului.
O zona cu apa calda din centrul Pacificului este esentiala acestui proces. Uneori, din motive
care nu sunt pe deplin elucidate, aceasta zona se deplaseaza si tulbura atmosfera de deasupra sa,
generand mari schimbari climatice pe intreg globul. Acest fenomen se numeste El Niňo.
O data la cativa ani (initial 20, apoi 10, iar mai recent 3-4 ani), El Niňo declanseaza
schimbarea blusca a sensului de deplasare al curentului termosalin din Pacific.
In cadrul laboratorului de la ENCOR, cercetatorii au simulat comportamentul lui El Niňo.
Primele efecte observate sunt reprezentate de cresterea ritmului de evaporare a apei. Umiditatea din
atmosfera este transportata mii de km pana cand ajunge sa fie angrenata intr-o furtuna tropicala,
tornada, ciclon, viscol etc. Ploaia e mai calda decat de obicei, iar acest aspect interesant a fost
observat in multe tari.
Ploile de altadata, benefice si esentiala pentru agricultura, sunt acum inlocuite de ploi
torentiale, care genereaza inundatii catastrofale. Insa influenta El Niňo se extinde dincolo de
furtunile singulare.
31
El Niňo schimba complet directia marilor sisteme climatice pe glob. Acestea intra in conflict
unele cu altele, in locuri complet neasteptate, fenerand efecte stranii si fenomene meteo bizare
localizate pe intreaga planeta.
In viitorul apropiat, se preconizeaza ca fenomenul El Niňo va avea efecte foarte grave. O
furtuna sau o inundatie, care in trecut se manifesta o data la 100 de ani, tinde sa se manifeste acum
in fiecare an. El Niňo devine tot mai violent, deoarece incalzirea globala se accelereaza.
O data cu cresterea temperaturii globale, doua dintre lucrurile care ne arata ca El Niňo este
un fenomen real sunt topirea ghetarilor si faptul ca oceanele se incalzesc mai mult in adancime, si
din aceasta cauza se dilata, contribuind la ridicarea nivelului apelor.
Oamenii de stiinta sunt convinsi ca vom avea parte de inundatii si secete deosebit de severe,
iar furtunile isi vor mari magnitudinea. Pare o perspectiva sumbra, dar trebuie acceptata si inteleasa.
Nu se poate prezice in ce zone vor cadea mai multe precipitatii, dar la modul general, se presupune
ca ele ar putea fi catastrofale.
2.5 Incendiile naturale
Fenomenul incalzirii globale se resimte cel mai bine prin cresterea ingrijoratoare a
numarului de incendii naturale mai ales in ultimii 15 ani.
Uneori amploarea acestora depaseste orice limite ale imaginatiei. Incendiile de proportii pot
avea, pe langa pagubele produse, un impact psihologic major.
Lumina soarelui descompusa de numeroasele componente ale smogului poate crea efecte
senzationale, unii oameni comparand fenomenul cu diverse semne apocaliptice.
In unele zone cerul se intuneca aproape complet in cursul zilei, in alte zone poate avea
culoarea verde, sau rosie.
In cazul in care exista diferente foarte mari intre temperatura aerului din zona si cea a
aerului cuprins de flacari pot aparea tornadele de foc, care se pot deplasa rapid, incendiiind tot ceea
ce poate fi mistuit de flacari.
In cazul in care incendiile sunt de mari proportii, pot genera gaze toxice in atmosfera,
poluand aerul.
2.6 Impactul climei asupta insectelor
Specialistii au observat ca variatiile bruste de temperatura si umiditate produc, direct sau
indirect anumite modificari in comportamentul unor specii de insecte considerate nepericuloase
pentru om. Presa locala din Romania a mentionat unele aspecte, printre care:
- aparitia unor modificari usoare la nivel molecular ale veninului insectelor
intepatoare (albine, viespi, paianjeni, furnici) care devine mai periculos pentru om;
32
- aparitia unor stari de agresivitate a insectelor si a unor mamifere, care se
considera a fi generate de stresul termohidric indus de schimbarile climatice
- inmultirea exagerata a unor specii de insecte, respectiv disparitia altora, si
producerea unor usoare mutatii ale exemplarelor mai rezistente stresului termohidric.
2.7 Schimbari violente ale oceanelor
William Curry, cercetator stiintific in geologie si geofizica, director al Institului de Studii ale
Schimbarilor de Clima din cadrul Institului oceanografic de la Woods Hole (S.U.A.), descrie in
lucrarile sale schimbarile importante ale oceanului detectate in perioada 2000-2002, si posibilele
schimbari ale oceanului si climei pe care le-ar putea experimenta planeta daca continua sa se
incalzeasca.
Pentru a intari pozitia fata de prezicerile climatie, Curry explica ce anume se poate face
pentru a lua cele mai pertinente decizii realizand cele mai bune pregatiri in acest sens:
Atmosfera si oceanul sunt inexorabil1 legate in tereminarea climei. Schimbarile
atmosferice arata doar jumatate din ceea ce se intampla in realitate.
Inregistrarile geologice demonstreaza ca istoria pe termen lung a Pamantului este
punctata de numeroase schimbari climatice produse cu o rapiditate de cativa zeci de ani, ale
caror efecte dureaza de la cateva sute de ani pana la un mileniu. Aceste schimbari nu sunt
omogene, astfel ca unele regiuni se incalzesc in timp ce altele se racesc, sau devin aride sau
umede.
Aceste schimbari rapide sunt direct proportionale cu cele ale circulatiei oceanice, in
mod particular cu cele ale curentilor subpolari nord-atlantici, care au devenit extrem de
desalinizati, in timp ce zonele tropicale ale oceanelor au devenit exagerat de sarate.
Nu se stie inca daca aceste schimbari indica sau nu o posibila schimbare a circulatiei
curentilor oceanici, deoarece modelele de simulare existente au insuficiente date.
2.8 Modificari violente ale curentilor oceanici
Expertii in schimbari climatice au detectat recent aparitia primelor semne ale incetinirii
Gulfstream-ului, curent care fereste Anglia si o mare parte din Europa de a ingheta complet.
S-a descoperit faptul ca unul dintre „motoarele” termosaline care mentin Gulfstream-ul in
activitate, cel care face sa se scufunde apa rece in Marea Groenlandei a ajuns in prezent la un sfert
din viteza initiala.
1 INEXORÁBIL, - Ă , inexorabili, - e , adj. Care nu poate fi înduplecat, neînduplecat, implacabil. - Din fr. inexorable, lat. inexorabilis. Sursa : DEX '98