efecte nocive ale principalilor poluantii. metode de...
TRANSCRIPT
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
CONTROLUL POLUARII AERULUI
Partea a II-a
Efecte nocive ale principalilor poluantii.
Metode de masurare.
Control emisii de gaze cu efect de sera.
Suport Curs “Controlul poluarii aerului”, partea a II-a
an IV-ISBE + IV-IPMI
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Bibliografie
“Air Quality”, Edited by Ashok Kumar, ISBN 978-953-307-131-2, Hard cover, 382 pages, Publisher:
Sciyo, Published: August 18, 2010 under CC BY-NC-SA 3.0 license, DOI: 10.5772/259
Capitolele:
Anthropogenic Air Pollution Sources, by Francisc Popescu and Ioana Ionel Open access: http://www.intechopen.com/books/air-quality/anthropogenic-air-pollution-sources
Download: http://cdn.intechopen.com/pdfs/11378/InTech-Anthropogenic_air_pollution_sources.pdf
Methods for Online Monitoring of Air Pollution Concentration, by Ioana Ionel
and Francisc Popescu Open access: http://www.intechopen.com/books/air-quality/methods-for-online-monitoring-of-air-pollution-concentration
Download: http://cdn.intechopen.com/pdfs/11382/InTech-Methods_for_online_monitoring_of_air_pollution_concentration.pdf
“Măsurarea calităţii aerului. Teme experimentale”, I. Ionel (coord.), F. Popescu, D. Bisorca,
ş.a., Ed. Politehnica, ISBN 973-625-187-X, 2004
disponibil la biblioteca UPT
“Tehnici de determinare a calităţii aerului”, I. Ionel, F. Popescu, T. Apostol, Ed. Academiei
Oamenilor de Ştiinţă din România, ISBN 978-606-8371-12-2, 2011
disponibil la biblioteca UPT
Suport curs: http://franciscpopescu.weebly.com/index.html
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale CO
a – limita efectelor perceptibile;
b – zona de efecte perceptibileasupra reacţiilor individului;
c – zona de producere a cefaleei şi agreţei;
d – zona periculoasă;
e – limita efectului letal.
ICD-10 T58
ICD-9 986
DiseasesDB 2020
MedlinePlus 002804
eMedicine emerg/817
MeSH C21.613.455.245
http://www.engineeringtoolbox.com/carbon-monoxide-d_893.html
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Ajuns in organismformeazacarboxihemoglobina;
Afiniateahemoglobinei pentruCO este de circa 200de ori mai mare decâtpentru oxigen
pentru circa 0.1%CO în sânge seproduce blocarea subformă decarboxihemoglobină ajumătate dinhemoglobinaexistentă în sânge
Manifestari: cefalee,oboseală, ameţeală,tulburări de vedere,vomă, astenie , coma,moarte.
http://en.ria.ru/images/15717/56/157175670.jpg
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale SO2Dioxidul de sulf se formează pe durata arderii
combustibililor minerali ce conţin sulf sau
compuşi ai sulfului. La formarea
combustibililor minerali – cărbune, petrol, gaz
natural – compuşi ai azotului şi sulfului au
găsit o cale de a pătrunde în compoziţia
acestora prin intermediul aminoacizilor,
compuşi fundamentali ai proteinelor vegetale
În cazul cărbunelui, conţinutul de
compuşi ai sulfului depinde atât de
poziţia zăcământului cât şi de vârsta
acestuia. Cu cât cărbunele este mai
bătrân cu atât mai mulţi compuşi
organici au fost mineralizaţi. În
zăcămintele foarte vechi compuşii
sulfului pot fi găsiţi, în majoritatea
cazurilor, sub formă anorganică cum
ar fi sulfaţi şi sulfuri. Cu cât
conţinutul de materii volatile este
mai ridicat cu atât este mai ridicat şi
conţinutul de compuşi organici ai
sulfului.
În cazul petrolului, unde carbonul
apare exclusiv sub formă de
hidrocarburi, compuşii sulfului apar
sub formă organică, cum ar fi
mercaptanul. Conţinutul de sulf al
petrolului depinde de originea
acestuia
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Din oxidarea sulfului combustibil, cea mai mare parte (peste 95 %) se transformă înSO2, restul în SO3. Conversia SO2 în SO3 are loc în flacără, în cazul unuiexces mare de oxigen, dar şi pe traseul gazelor, în prezenţa oxizilor de vanadiuşi chiar de fier, care joacă rol de catalizator, mai ales la temperaturi de peste800 °C (1073 K).
Evacuat în atmosferă, dioxidul de sulf (SO2) reacţionează în proporţie de(12)°/°°/h cu oxigenul, sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete solare (ruv), dândnaştere anhidridei sulfuroase (SO3), conform relaţiei:
2 SO2 + O2 + ruv = 2 SO3
Aceasta, la rândul ei, se combină cu vaporii de apă din atmosferă şi formeazaacidul sulfuric. In perioadele de ceaţă şi în zilele foarte umede se atinge un gradde transformare de până la 15,7 %.
SO3 + H2O H2SO4
Dioxidul de sulf reprezintă o substanţă toxică, care atrage atenţia prin mirosul şiacţiunea iritantă asupra mucoaselor, provocând spasm şi contracţia muşchilorcăilor respiratorii superioare. In concentraţii ridicate,, SO2 provoacă iritaţie şisenzaţie de arsură asupra mucoaselor respiratorii şi conjunctivale, tuse,tulburări ale respiraţiei, spasm glotic, senzaţie de sufocare, etc.
Ozixii de sulf, respectiv acizii sulfuros şi sulfuric, care rezultă prin hidratareaacestora, determină fenomene de coroziune, decolorarea materialelor colorate,reducerea elasticităţii şi rezistenţei pentru unii compuşi organici (amine,polimeri, textile, etc.), unele materiale de construcţie şi unele tipuri de cablurielectrice.
Efectele nocive ale SO2
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale SO2Efectele nocive ale anhidridei sulfuroase (SO3) în aer, la diferite concentraţii.
Concentraţia
[ppm]
Efecte fiziologice Observaţii
0,3 1,0 Se face simţită prin miros. Concentraţii tolerabile în ateliere şi zone de
lucru.
1,0 10 Este posibilă iritarea nasului
şi ochilor.
Posibilităţi de suportare, scăzând până la o oră
cu creşterea concentraţiei.
10 100 Iritarea accentuată la aceleaşi
organe, ca sus.
Idem, ca sus.
150 650 Atac al aparatului respirator. O jumătate de oră până la o oră de expunere
poate pune viaţa în pericol, funcţie de individ.
10 000 sau 1 % Paralizie respiratorie
progresivă.
Concentraţie rapid mortală. O iritare vie a
părţilor umede ale pielii, ce apare după câteva
minute, este un indiciu.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale NOx
CAS number 10102-44-0 Yes
PubChem 3032552
ChemSpider 2297499 Yes
EC number 233-272-6
UN number 1067
ChEBI CHEBI: 33101 Yes
RTECS number QW9800000
Gmelin Reference 976
Properties
Molecular formula NO2
Molar mass 46.0055 g mol−1
Appearance Vivid orange gas
Density 2.62 g dm−3
Boiling point 21.2 °C, 294 K, 70 °F
Solubility in water Hydrolyses
Solubility soluble in CCl4 and nitric acid
Vapor pressure 98.80 kPa (at 20 °C)
Refractive index (nD) 1.449 (at 20 °C)
Hazards
MSDS ICSC 0930
GHS pictograms
GHS signal word Danger
GHS hazard statements H270, H314, H330
GHS precautionary statementsP220, P260, P280, P284,
P305+351+338, P310
EU Index 007-002-00-0
EU classification T+
R-phrases R26, R34, R8
S-phrases(S1/2), S9, S26, S28,
S36/37/39, S45
Main hazards Poison, oxidizer
NFPA 704
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale NOxDin cantitatea totală de NOx, peste 95 % este sub formă de monoxid de azot
(NO) şi doar restul sub formă de dioxid de azot (NO2). Eliminat în atmosferă,
NO, în prezenţa oxigenului din aer şi sub acţiunea razelor ultraviolete (ruv), se
transformă, destul de repede, în NO2. In anumite condiţii, NO2 împreună cu
H2O formează acidul azotic, conform reacţiei:
NO2 + H2O H2NO3
Prin agresivitatea şi toxicitatea lor, oxizii de azot şi acidul azotic sunt extrem de
periculoşi pentru mecanismul biologic uman. Ei atacă căile respiratorii,
mucoasele, transformă oxihemoglobina în metahemoglobină, ceea ce poate
duce la paralizii. O expunere mai îndelungată la acţiunea oxizilor de azot, chiar
şi la concentraţii foarte mici de numai 0,5 ppm, slăbeşte organismul uman,
sensibilizându-l foarte mult faţă de infecţiile bacteriene . Această influenţă este
mai evidentă asupra sănătăţii copiilor.
Toxicitatea oxizilor de azot creşte foarte mult prin sinergism cu alte substanţe
toxice.
Acidul azotic, format din reacţia NO2 cu H2O, determină apariţia mai multor
tipuri de coroziune. Acidul azotic atacă construcţiile metalice, provocând
distrugerea lor. Acidul azotic formează azotaţi cu diferiţi cationi, prezenţi în
atmosferă. Aceştia au o acţiune corozivă asupra cuprului, alamei, aluminiului,
nichelului, etc., distrugând reţele electrice, telefonice, etc. Astfel de procese pot
avea loc chiar la concentraţii foarte mici ale ozixilor de azot în atmosferă (0,08
ppm).
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale NOx
http://www.eoearth.org/view/article/149814/
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Caracterul puternic oxidant şi nitrurant al oxizilor de azot şi acidului azotic este principala
cauză a distrugerii de către aceştia a maselor plastice, lacurilor, vopselelor, utilizate ca
materiale de protecţie la instalaţii şi construcţii industriale.
Este dovedită acţiunea NOx asupra unor materiale speciale de construcţie din grupa
carbonaţilor, ca de exemplu marmura. Oxizii de azot pătrund prin microfisurile din aceste
materiale, formează acolo nitraţi, care, prin cristalizare, măresc fisurile, provocând
distrugerea construcţiei.
Recent se acordă deosebită atenţie şi compusului N2O (protoxidul de azot). Deşi se cunosc
efectele sale nocive, nu s-a promulgat încă, în nici o ţară, o legislaţie privind limitarea
emisiilor de N2O, pentru protejarea mediului ambiant. N2O este un gaz stabil care se
descompune de abia la 600 °C în elementele N2 şi O2. In troposferă, se comportă ca şi un
gaz inert.
Experimental s-a dovedit însă că măsurile primare şi secundare, aplicate industrial pentru
scăderea concentraţiei de NOx în gazele de ardere, sunt totdeuna însoţite de o producţie de
emisii secundare, nedorite ca CO, N2O, NH3. Acest fenomen este un semnal de alarmă şi îşi
aduce o contribuţie de până la 10 % la creşterea anuală a concentraţiei de N2O în troposferă
(circa 0,2 %). Alte surse generatoare de N2O sunt: fenomenele naturale din pădurile tropicale
şi apele oceanelor, procesele de nitrificare-deninitrificare determinate de îngrăşămintele
chimice, industria chimică şi vehiculele rutiere.
Efectul nociv al N2O este dublu. Intâi se aminteşte contribuţia N2O la efectul de seră. N2O
absoarbe spectre caracteristice în domeniul razelor ultraviolete (ruv) emise de pamânt.
Spectrul în domeniul 1618 µm se suprapune peste spectrul de absorbţie al CO2. In general,
contribuţia noxei N2O la încălzirea atmosferei terestre este de circa 4 %.
Efectele nocive ale NOx
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efectele nocive ale NOx
Al doilea, şi de fapt cel mai nociv efect al N2O, este contribuţia sa la distrugerea păturii
protectoare de ozon din stratosferă deoarece N2O face parte din categoria gazelor inerte în
troposferă, dar nocive în stratosferă, datorită efectului său catalitic în cadrul unor reacţii
fotochimice, ce dezvoltă radicali activi care atacă pătura de ozon. Fenomenul este puternic
accentuat de faptul că durata de viaţă a N2O este deosebit de mare (pâna la 180 ani). In
stratosferă se absorb ruv cu lungimea de undă între 200 nm şi 242 nm de către moleculele
de O2. Rezultă disocierea acestora şi producerea de ozon O3.
ruv + O2 O + O
O + O2 + M O3 + M
ruv + 3 O2 2 O3
unde M este un partener de activare. Ozonul astfel format absoarbe ruv în domeniul
200340 nm şi se descompune în oxigen molecular şi atomic, în cadrul fotolizelor. Dacă însă
lungimile de undă sunt mai mici decât 310 nm, se formează oxigenul singular, în stare
activată (O*):
ruv + O3 O* + O2
O* atacă apoi N2O, rezultând protoxidul de azot activat (NO*):
N2O + O* NO* + NO*
Urmează reacţia catalitică în care protoxidul de azot activat NO* atacă ozonul, în prezenţa
dioxidului de azot:
NO* + 2 O3 + NO2 + 2 O 2 NO2 + 3 O2
Acesta este ciclul JohnstonCrutzen de distrugere a stratului de ozon. Ozonul este atacat şi
de alţi radicali ca de exemplu hidrocarburi pe bază de flor şi/sau clor. Cel mai important
catalizator, ce contribuie cu aproximativ 25 % la distrugerea stratului de ozon rămâne însă
radicalul NO*, produs din descompunerea protoxidului de azot (N2O).
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Pentru supravecherea emisiilor la instalaţii cu puteri mari sunt necesare aparate care să poată măsura în gazele de ardere:
• debitul, in t/h
• Temp gaze de ardere, in grd.C
• emisia de praf, în mg/m3N
• emisia de SO2, în mg/m3N
• emisia de Nox, în mg/m3N
• emisia de CO, în mg/m3N
• emisia de hidrocarburi nearse CnHm, în mg/m3N
• concentraţia de CO2, în %
• concentraţia de O2, în %
Supravegherea si calculul emisiilor
Tip focar OB [%]
Focar cu grătar 7
Focar cu strat fluidizat 7
Focar cu praf de cărbune şi evacuarea cenuşii în stare
solidă
6
Focar cu evacuarea cenuşii în stare lichidă 5
Focar pentru combustibil lichid 3
Focar pentru incinerarea biomasei 11
Focar pentru combustibil gazos 3
Camere de ardere a turbinelor cu gaze 15
Pentru supravegherea emisiilor se impune
raportarea lor la concentraţii volumice de
bază ale oxigenului în gazele de ardere,
OB
Relaţia de recurenţă:
M
M
BB C
O
OC
21
21
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Supravegherea si calculul emisiilor
Concentraţie masică Cm [mg/m3N]
Concentraţie volumică Cv [ppm]
1 ppm = 1 cm3/m3 rezulta:
]3/[41383,22
NmmgM
CC Gvm
în care MG – masa moleculară a noxei, in kg/kmol
- 22,41383 este volumul molar în condiţii normale, in m3/kmol (0°C,
1013 mbar)
Emisiile de noxe pot fi exprimate şi ca raport dintre masa noxei şi puterea
calorifică inferioară a combustibilului şi depinde de concentraţia masică a noxei
în cauză.
]/[)(
10 6 GJkgH
VCK
i
gtm
Emisia masică absolută se stabileşte cu relaţia:
]/[ snoxakgHBKm ief
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
IDENTIFICARE (PROBLEME)
Identificare surse, inventare,
monitorizare, impact
CONTROL
Limite la emisie, impunere,
legi/reguli, utilizare, monitorizare
POLITICI
Modelare, evaluare scenarii,
analize cost/beneficii, etc.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
METODE DE MASURARE A EMISIILOR
In domeniul protectiei aerului se folosesc
curent notiunile:
- Emisie (fenomenul evacuarii unor
impuritati in atmosfera libera de catre un
emitor)
-Transmisie (distributia spatiala a
impuritatilor in atmosfera libera)
- Imisie (receptarea de catre un acceptor a
impuritatior din atmosfera)
Surse de emisie: naturale si antropice
Concentratiile emisiilor si imisiilor au, in general, valori mici. Se masoara prin
participari volumice in parti pe milion (1ppm = 10-4%) si parti per bilion (1ppb = 10-7%)
respectiv prin participari masice in mg/m3N sau μg/m3
N. Pentru speciile care apar in
concentratii mari se foloseste participarea volumica in % volumice (O2, CO2).
In cazul emisiilor sunt importante si debitele masice emise.
Indiferente de metoda de masura aleasa, masurarea trebuie facuta on-line, pentru
ca esantionul analizat sa nu sufere modificari.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Originea şi formarea poluanţilor
Produse ale
arderii
complete:
CO2
H2O
Produse ale
arderii
incomplete:
CO
particule de
cocs si
funingine
HC
Produse
secundare
ale arderii
complete:
NOx
Produse
datorate
impurităţilor
din
combustibil:
SO2, SO3;
NOx;
cenuşă
zburătoare
Reducere
prin:
Controlul arderii:
constructiv;
operaţional
Alegerea combustibilului şi
epurarea gazelor de
ardere
Poluanţi
emişi
Tipul instalaţiei:
sobe;
centrale individuale;
centrale de bloc;
focare industriale;
CET-uri
Combustibili:
lemn;
cărbune;
păcură;
GPL;
gaz natural
Combustibil + aer
- procese de ardere
-
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
PRINCIPII DE MASURARE A NOXELOR GAZOASE
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
FOTOMETRIA
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Cantitativ, absorbţia este exprimată de legea Beer-Lambert:
în care:
I0 – intensitatea iniţială emisă de sursa de radiaţie, în cd;
I – intensitatea după ce lumina a trecut prin proba de grosime L, în cd;
–coeficientul de extincţie, în l/(molm);
L– lungimea parcursă (grosime), în m;
c– concentraţia, în mol/l.
Coeficientul de extincţie este o proprietate caracteristică fiecărei specii şi se determină
experimental, în laborator.
Se numeşte densitate optică sau absorbţie a unui strat dintr-o specie dată, mărimea D definită
astfel:
Legea Beer-Lambert este valabilă pentru amestecuri diluate de aer-gaz, cu menţiunea că dacă
valoarea concentraţiei este mică, coeficientul de extinţie este independent de valoarea
concentraţiei. Pentru concentraţii ridicate, este în funcţie de coeficientul de extracţie al
amestecului.
IR 1000 … 10000 nm
VIS 400 … 800 nm
UV cca 200 … 400 nm
DcLI
I
0
log
][0 cdeIIcL
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
FLUORESCENTA in UV
Schema de principiu a ansamblului celulă de reacţie -
fotomultiplicator:
1 proba de analiză, 2 celulă cilindrică teflon, 3 – sistem de
reţinere a hidrocarburilor, 4 – filtru, 5 – filtru activ cu cărbune, 6 –
aer din cameră, 7- tub fotodetector de referinţă, 8 –
fotomultiplicator (PMT), 9 – modulator mecanic (chopper), 10 –
filtru UV, 11 – separator, 12 – lampă UV, 13 – regulator de debit,
14 – celula de reacţie, 15 – duze. [5]
Fluorescenţa este un fenomen de
fotoluminiscenţă care presupune generarea
unui fenomen de absorbţie iniţial.
Moleculele luminiscente excitate de
anumite stări cuantice (în acest caz de
iradierea în domeniul ultraviolet), rămân în
această stare cel puţin 10-9 sec, după care
revin la starea fundamentală, prin emisie
luminiscenţă. Această emisie secundară
este proporţională cu moleculele de bioxid
de sulf SO2 din probă şi captată,
transformată şi transmisă ca semnal
electric de către tubul fotomultiplicator
(PMT) al aparatului
190 … 320 nm
activare
320 … 340 nm
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
CHEMILUMINISCENTAPrincipiul chemiluminiscenţei constă în activarea până la
generarea unui fenomen luminos în urma unor reacţii chimice
speciale a moleculelor de oxid de azot. Este un procedeu
fizico-chimic de investigare. Determinarea concentraţiei
oxizilor de azot prin detecţia chemiluminiscenţei este una din
cele mai precise tehnici de analiză directă.
Metoda se aplică la măsurarea concentraţiilor de NO, atât în
imisie cât şi în emisie. Pentru determinarea concentraţiilor de
NOx (NO + NO2) este necesară reducerea iniţială a NO2 la
NO, pe suport catalitic de molibden.
Drept gaz auxiliar se foloseşte ozonul (extras din aerul uscat
în prealabil), în aparat având loc următoarele reacţii în camera
de reacţie[59]:
NO + O3 NO2* + O2 (4.4)
NO + O3 NO2 + O2 (4.5)
NO2* NO2 + hv (4.6)
NO2* + M NO2 + M (4.7)
unde hv este energia unei radiaţii luminoase cu lungimea de
undă cuprinsă între 500 - 3 000 nm, iar M un partener inert de
ciocnire, ce preia o parte din energie, dar nu se implică în alt
mod la reacţie.
Moleculele de NO reacţionează cu ozonul formând în principal
specii activate NO2* conform relaţiei (4.4). Când specia
activată NO2* revine la un nivel energetic scăzut, va emite
energie luminoasă în bandă largă între 500-3000 nm cu o
intensitate maximă la aproximativ 1200 nm (relaţia 4.6). O
parte din din NO2* va ceda energia partenerului inert M,
revenind la starea neactivată (relaţia 4.7). Această cedare de
energie, neînsoţită de emitere de radiaţie se numeşte
quencing.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Energia de ionizare a
moleculelor (in special
cele organice) poate fi
furnizata in doua moduri:
-termic (in flacara)
-cu radiatii de energie mare
(substante radioactive)
Flacara de hidrogen arde
intr-o duza metalica ce
constituie si electrodul
negativ al camerei de
ionizare. Anodul este
amplasat deasupra
flacarii, iar intre cei doi
catozi se aplica o tensiune
continua. Debitul de ioni
generat in flacara va
genera o cadere de
tensiune, ce poate fi
masurata cu precizie.
FID – Ionizarea flacarii
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
AMPEROMETRIA
La baza metodei sta modificarea intensitatii curentului galvanic generat de o pila
galvanica a carei electrolit isi modifica proprietatile, in urma reactiei sale cu
componenta gazoasa de determinat
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Un senzor electrochimic tipic contine un
electrod de detectie (sensing electrode) si un
electrod numarator (counter electrode)
separati de un film subtire electrolitic.
Gazul intra in senzor printr-un orificiu capilar si
trece printr-o bariera hidrofobica, si difuzeaza
in electrolit. Se creaza astfel o recatie chimica
selectiva (functie de gaz) fie de oxidare fie de
reducere, reactie catalizata de electrodul de
detectie. Curentul electric generat este direct
proportional cu concentratia volumica a gazului
tinta.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Determinarea gravimetrica a continutului de praf
Schema de montaj
1-canal gaze, 2-duză calibrată, 3-carcasa cartuşului filtrant, 4-racord, 5-manşon de
încălzire electrică, 6-termoelement, 7-teu, 8-rezervor de condensat, 9-turn de uscare
cu silicagel, 10-debitmetru (rotometru), 11-manometru, 12-termometru, 13-contor
pompa de vid, 15-tub Pitot-Prandtl, 16-micromanometru electronic, 17-sondă, 18-
gazoanalizor, R1-R4-robinete
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Ansamblu duză calibrată corp
cartuş filtrant
1. Duza calibrată, 2,10,11-
Piesă de legătură, 3,7-Piuliţă
strângere, 4-8-Garnituri, 5-
Corpul cartuşului filtrant, 6-
Filtru cu vată, 9-Filru plat, 12-
Racord
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Emisii naturale
Emisii antropogenice
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
TEOM
Element activ instrument TEOM
principiu: masurarea frecventei de
oscilatie a elementului activ, in urma
actiunii particulelor asupra acestuia
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
CROMATOGRAFIA
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
COMPUSII ORGANICI
VOLATILI
definitii, surse, efecte
nociveCompusii Organici Volatili(denumiti în continuare COV)sunt compusi chimici care au opresiune a vaporilor crescutã,de unde rezultã volatilitatearidicatã a acestora. Suntreprezentati de orice compusorganic care are un punct defierbere initial mai mic sau egalcu 250oC, mãsurat la opresiune standard de 101,3kPa. Existã aproximativ 250compusi cu aceastã proprietate,predominând hidrocarburile cu4-12 atomi de carbon (parafine,oleine, aromatice).
În prezenta luminii, COVreactioneazã cu alti poluanti(NOx), fiind precursorii primariai formãrii ozonului troposfericsi particulelor în suspensie
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Surse ale Compusilor Organici Volatili
Surse antropice
•folosirea solventilor (curãtarea diverselor suprafete, activitãti de
tipãrire, industria pielãriei si încãltãmintei, laminarea lemnului si a
materialului plastic, conversia cauciucului);
•industria petrolierã si manipularea produselor petroliere;
•industria chimicã (ex. Fabricarea vopselelor, lacurilor, cernelurilor si
adezivilor);
•surse de ardere la scarã micã (ex. încãlzirea locuintelor si boilere
industriale mici);
•industria alimentarã;
•industria metalurgicã;
•industria farmaceuticã;
•gestionarea si tratarea deseurilor;
•agricultura
Surse naturale
Sursele naturale de producere a COV sunt reprezentate de
vegetatie (copacii sunt importante surse biologice de izopren si
terpen), precum si termitele, rumegãtoarele si culturile
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efecte asupra mediului si sãnãtãtii
Emisiile de COV au impact asupra aerului, solului si pânzei freatice.
Anumiti COV reactioneazã în atmosferã cu oxizii de azot, în prezenta razelorsolare, si formeazã ozonul troposferic.
Ozonul stratosferic este însã benefic pentru cã absoarbe razele ultraviolete siprotejeazã astfel oamenii, plantele si animalele de expunerea la radiatiilesolare periculoase. Ozonul devine o amenintare pentru sãnãtate când seacumuleazã în troposferã, cauzând probleme respiratorii. În plus,concentratii crescute ale ozonului troposferic pot avea impact asupraculturilor si clãdirilor.
Efecte asupra sãnãtãtii
Compusii Organici Volatili au efecte iritante asupra ochilor, nasului si gâtului,
provocând dureri de cap, pierderea coordonãrii miscãrilor, greatã, prejudicii ale
ficatului, rinichilor si sistemului nervos central. Anumiti COV cauzeazã cancer si
alterãri ale functiei de reproducere la animale si om.
Semnele cheie si simptomele asociate cu expu-nerea la COV includ
conjunctivite, discomfort nazal si faringian, dureri de cap, reactii alergice
cutanate, respiratie îngreunatã, scãderea nivelului colinesterazei serice (enzimã
sintetizatã de ficat, a cãrei concentratie în sânge scade în caz de insuficientã
hepaticã cronicã), greatã, vãrsãturi, epistaxis, obosealã, ameteli
În prezent, nu se cunoaste exact ce efecte asupra sãnãtãtii umane au nivelele
compusilor organici care se gãsesc în mod obisnuit în încãperi. Existã însã
studii care atestã existenta unor concentratii de poluanti organici de 2-5 ori mai
mari în interiorul caselor, decât în exterior.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Formula chimicã: CH4
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Formula chimicã: CH2O
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Formula chimicã: C2H4O
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Formula chimicã: C6H6
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Formula chimicã: C7H8
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Mãsuri de reducere a COV-urilor
Mãsurile pentru reducerea emisiilor de COV se focalizeazã pe
modificarea produselor si/sau proceselor (inclusiv controlul operational
si întretinerea) generatoare de COV si pe reprofilarea instalatiilor
existente.
1. Substitutia COV, de exemplu la folosirea produselor de curãtare,
vopselelor, cernelurilor, adezivilor cu un continut scãzut sau care
nu contin COV;
2. Reducerea COV, prin utilizarea celor mai bune practice de
management (programe de întretinere preventive)
3. Reciclarea si/sau recuperarea COV-urilor colectate în mod eficient
prin tehnici de control precum adsorbtia, absorbtia, condensarea
si procesele ce utilizeazã membranele;
4. Distrugerea COV-urilor colectate în mod eficient prin tehnici de
control precum incinerarea cataliticã sau tratamentul biologic.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
OzonulPrin poluarea cu ozon se intelege cresterea concentratie de ozon in apropierea
scoartei terestre. Deoarece razele solare (UV) au un rol decisiv in formarea
acestuia, pouarea cu ozon de suprafata apare doar ziua si in special vara, in
zilele calduroase si fara vant.
Ozonul de suprafata este un poluant derivat in urma reactiilor dintre NOx si/sau
COV cu oxigenul, in prezenta radiatiilor ultraviolete. Evident, sursele de poluare
cu Ozon de suprafata sunt aceleasi cu sursele de poluare a atmosferei cu COV
si NOx.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Efecte nocive:
-Reducerea capacitatii pulmonare
-Agravarea astmei la persoanele sensibile
-Inflamarea si distrucerea selulelor plamanilor
-Slabirea imunitatii, in special in cazul bolilor respiratorii
(plamani)
Curiozitate:
Exista o zicala (inca din 1900) care spune ca mirosul specific
al oceanelor este dat de ozon si ca de aceea briza marina are
efecte benefice asupra aparatului respirator … nu este
adevarat … mirosul caracteristic al oceanelor este dat de
prezenta dimetil-sulfidului, generat de fitoplancton. Interesant
este faptul ca si dimetil-sulfidul, ca si ozonul, in concentratii
mari este toxic …
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Deoarece cererea globala de energie este in continua crestere, emisiile deCO2 (inclusiv N2O + CH4) generate de tarile cu o puternica dezvoltare se vordubla pana in 2030 si vor creste cu pana la 250% pana in 20150. Momentantarile OECD (inclusiv Europa) sunt “campioane” la emisiile de gaze cu efectde sera.
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
Captare si sechestrare CO2
Suport curs “CONTROLUL POLUĂRII AERULUI”, partea a II-a, ani IV-SBE şi IV-IPMI, săpt. 6 – 10, sem. II. Şl.dr.ing. Francisc Popescu
H2