POLUAREA AERULUI

Poluarea aerului - procesul de modificare a caracteristicilor naturale ale atmosferei ca urmare a

acţiunii unor agenţi de natură chimică, fizică sau biologică care manifestă efect nociv asupra

mediului.

În funcţie de concentraţie şi durata acţiunii poluarea aerului poate provoca:

• tulburări ale sănătăţii omului;

• disconfort pentru populaţia dintr-o anumită zonă;

• alterarea mediului de viaţă;

• repercusiuni asupra ecosistemului.

Poluarea poate fi de natură:

• fizică - poluarea termică - deversare abur, apă caldă, apă fierbinte; poluare sonoră;

• chimică - deversare substanţe poluante (peste 20.000);

• biologică - agenţi patogeni din dejecţii animaliere şi din reziduuri din industria alimentară;

• radioactivă - izotopi radioactivi - Cs-137, Cs-144, Sr-90, Ba-140, I-131, U-238, Zr-95 etc.).

Poluarea poate fi :

• simplă, cauzată de un singur poluant ;

• complexă, întâlnită în zonele industriale şi în cele urbane cu circulaţie intensă de autovehicule.

Sursele de poluare a aerului pot fi clasificate în funcţie de origine în:

a) surse naturale

b) surse artificiale

a1) Sursele naturale de poluare - provoacă poluări importante ale atmosferei numai în cazuri excepţionale.

a.1.1) Erupţiile vulcanice determină eliminarea în atmosferă a unor produşi toxici în stare g, l sau s cu

efecte negative asupra mediului.

Cenuşile vulcanice, vaporii de apă şi gazele emanate, sub formă de compuşi cu S, oxizi de N şi de C, formează în

atmosferă nori groşi care, purtaţi de curenţii de aer se pot deplasa la distanţe mari de locul în care a avut loc

erupţia.

Erupţia vulcanului Eyjafjallajökull, Finlanda, 18 aprilie 2010

Remanenţa acestor suspensii în

atmosferă este mare, influenţând

dispersia energiei radiate de Pământ

şi contribuind la accentuarea

fenomenului denumit „efect de

seră”.

Efect de seră - procesul de încălzire al unei planete datorat reflectării spre suprafaţa acesteia a radiaţiei

emise, din cauza prezenţei în atmosferă a unor gaze cu efect de seră (vapori de apă, dioxid de carbon,

metan). În ultima jumătate de secol cantităţile mari de gaze cu efect de seră emise în atmosferă au

diminuat permeabilitatea atmosferei pentru radiaţiile calorice reflectate de Pământ spre spaţiul

interplanetar conducând la aşa-numitul fenomen de încălzire globală.

a.1.2) Furtunile de praf şi de nisip - important factor în poluareaaerului.

În perioade lipsite de precipitaţii solul pierde partea aeriană a vegetaţiei

rămânând expus acţiunii vântului. De pe sol se ridică o parte din

particulele componente care se transformă în suspensii aeriene reţinute

în atmosferă perioade lungi de timp.

Depunerea suspensiilor prin sedimentare sau ca urmare a efectului de spălare realizat de ploi se poate

produce la distanţe mari în raport cu locul în care au fost produse. Cercetările efectuate în această

privinţă au arătat că deşertul Sahara înaintează în fiecare an cu 1,5 - 10 Km.

La noi în ţară furtunile de praf sunt caracteristice lunii aprilie care este o lună vântoasă (23 aprilie 1960, 18

aprilie 1965 şi 24 aprilie 1973 când, primele două au purtat un praf galben din loessuri asiatice iar ultima

praf şi nisip de culoare roşie de origine nord-africană).

a.1.3.) Incendiile naturale se produc, în general, în anii deosebit de secetoşi când umiditatea scade

natural sub pragul critic.

Incendiile maselor vegetale prin cantităţile mari de fum şi cenuşă pe care le eliberează, prin oxizii de S, N,

C rezultaţi şi prin distrugerea vegetaţiei determină:

inhibarea dezvoltării plantelor;

reducerea vizibilităţii;

apariţia de probleme ale aparatului respirator

apariţia de alunecări de teren

a.1.4.) Alte sursele naturale de poluare:

• omul şi animalele - prin procesele fiziologice evacuează în mediu dioxid de carbon, viruşi

etc.;

• plantele - eliberează în mediu fungi, polen, substanţe organice şi anorganice;

• solul - eliberează în mediu viruşi, pulberi ca urmare a fenomenului de eroziune;

• apa - prin aerosoli încărcaţi cu săruri cum ar fi sulfaţi sau cloruri;

• descompunerea substanţelor organice - eliberează CH4, H2S, NH3 etc.;

• radioactivitatea terestră implicată prin radionuclizi emişi de roci, precum şi radioactivitatea

cosmică;

• descărcările electrice - produc ozon în troposferă.

a.2) Surse artificiale (antropice)

• arderea combustibililor fosili – eliminare CO2, CO, SO2, NO2, N2O, compuşi organici volatili etc.;

• traficul - eliberarea în atmosferă a CO, NO2, N2O, pulberi, Pb, SO2;

• industria petrochimică - eliberează CO, NO2, SO2;

• metalurgia feroasă primară - eliberează pulberi cu conţinut de Fe, NO2, SO2

• metalurgia neferoasă – eliberează pulberi de metale grele cum ar fi Pb, Cd, As, Zn, NO2, SO2;

• industria materialelor de construcţii - elimină în atmosferă pulberi, CO2, CO, SO2, NO2, F2;

• agricultura este responsabilă de eliberarea de NH3, NO2, CH4, pesticide;

• industriile producătoare şi utilizatoare de substanţe care reduc stratul de ozon cum sunt

hidrocarburile fluoroclorurate şi/sau bromurate

• accidente tehnologice declanşate de om.

Speciile moleculare de interes existente în atmosferă se clasifică în:

• oxizi anorganici (CO, CO2, NO2, SO2)

• substanţe cu caracter oxidant (O3, H2O2, HO·,HOO·, ROO·, NO3)

• substanţe cu caracter reducător (CO, SO2, H2S)

• substanţe organice

• particule lichide sau solide

În atmosferă, sub influenţa luminii apar o serie de specii chimice numite radicali

liberi sau simplu radicali. Radicalii liberi sunt fragmente neutre din molecule ce

au electroni neîmperecheaţi. Aceast lucru le conferă o reactivitate chimică mare şi

deci o viaţă scurtă.

Radicalii liberi se notează cu un punct (.) lângă sau deasupra radicalului propriu-zis .

Cel mai important radical liber din atmosferă este radicalul hidroxil.

Alte exemple de radicali liberi: - H. - radicalul hidrogen; - .CH3 – radicalul metil; - HOO . -

radicalul hidroperoxil; - CH3OO. - radicalul peroximetil.

Ionul hidroxil (sarcină negativă) Radicalul hidroxil (neutru)

Electron neîmperecheat

(radicalul hidroxil din chimia organică sau din biochimie)

Un poluant al aerului se defineşte ca fiind o substanţă ce este prezentă în

atmosferă la o concentraţie suficient de mare pentru a afecta oamenii, animalele,

vegetaţia sau materialele.

Poluanţii primari ai aerului sunt:

- monoxidul de C – CO

- dioxidul de sulf - SO2

- oxizii de N - Nox

- compuşii organici volatili (volatile

organic compounds – VOC), în

special hidrocarburi (HC)

- particulele în suspensie

Poluanţii secundari sunt compuşii ce apar prin reacţiile poluanţilor primari cu alţi

constituenţi ai atmosferei.

Poluanţii secundari ai aerului sunt:

- acidul sulfuric H2SO

4şi sulfaţii (SO

42-)

- acidul azotic HNO3

şi azotaţii (NO3

-)

- ozonul O3

şi alţii oxidanţi

Poluanţii aerului

Dioxidul de carbon - cel mai comun oxid, concentraţia sa fiind de 0,038%.

Sursa principală – combustia benzinei (amestec complex de hidrocarburi) în prezenţa unei cantităţisuficiente de oxigen:

Fenomenele toxice legate de CO2 apar când presiunea sa parţială creşte atât de mult încât este împiedicatăeliminarea prin aerul expirat. Tulburări respiratorii şi circulatorii însoţite de fenomene legate dedezechilibrul acido - bazic apar la concentrații mai mari de 3%. Până la 20% probabilitatea desupravieţuire este limitată, la concentrații mai mari de 20% survine moartea fulgerătoare prin inhibareacentrului respirator.

Creşteri ale concentraţiei CO2 pot avea loc în încăperi în care se produc fermentaţii, în mine, în puţuri în careau loc procese naturale de fermentaţie etc. Conținutul de CO2 are valoare de indicator al calitățiiaerului din încăperi. În ultimii ani se constată o tendinţă de creştere a concentraţiei CO2 în atmosferă,în medie 1ppm/an.

Monoxidul de carbon - gaz incolor şi inodor, densitate apropiată de cea a aerului, foartedifuzabil în atmosferă. Rezultă din arderea incompletă a benzinei (un amestec dehidrocarburi HC notat prin tipul predominant - octan-ul C8H18) sau din alte surseantropogene:

Sursele naturale eliberează aprox. de zece ori mai mult CO în atmosferă comparativ cu surseleantropogene. Principala sursă naturală este gazul metan eliberat în timpul descompuneriianaerobe a materialelor de origine vegetală.

CO este un gaz toxic datorită proprietăţii sale de a reacţiona rapid cu oxihemoglobinaformând carboxihemoglobină:

Hb are o afinitate față de CO de 200 ori mai mare comparativ cu cea față de O2. Drept urmare, oparte din hemoglobină este blocată și nu mai poate fixa - O2 scade în sânge, situaţie caredetermină diminuarea oxigenării celulelor şi ţesuturilor. Reacţia este reversibilă,descompunerea carboxihemoglobinei fiind dependentă de cantitatea de oxigen din aerulinspirat.

CO are şi toxicitate celulară, inferioară faţă de cea datorată reacţiei cu hemoglobina, deoareceprezenţa sa blochează hemul unor hemoproteine (mioglobina, citocromul c, citocromul a3,citocromul P450, catalazele, peroxidazele etc.).

Dioxidul de sulf (anhidrida sulfuroasă SO2) este un produs rezultat din arderea combustibililorcu un conţinut mare de sulf, din erupţiile vulcanice sau din H2S rezultat prin descompunereaanaerobă a materialelor organice cu sulf:

După absorbţie difuzează în ţesuturi unde se comportă ca un toxic celular provocândtulburări în metabolismul proteinelor, hidraţilor de carbon, vitaminelor etc.

Rezultă din arderea combustibililor fosili sau din surse industriale. Este o cauză principalăa ploilor acide.

Oxizii de azot (NOx) sunt:

protoxidul de azot (N2O);

oxidul de azot (NO);

dioxidul de azot (NO2);

trioxidul de azot (N2O3;

pentaoxidul de azot (N2O5).

Dintre aceştia în principal oxidul şi dioxidul de azot sunt toxici. În condiții atmosferice normale N şi O,componenţi principali ai aerului nu reacţionează unul cu celălalt. La temperaturile mari ce apar înmotoarele cu ardere internă şi în furnale, cele 2 gaze se combină pentru a forma oxidul de N dupăreacţia:

N2 + O2 -> 2 NO.

Oxidul de azot este produs de combustie şi reprezintă principalul component al gazelor eliberate dinprocesele industriale.

Este un gaz incolor care se oxidează uşor în prezenţa O2 atmosferic la NO2 şi participă la formarea ozonuluila nivelul solului.

De asemenea, NO se combină cu apa şi formează HNO3 ce contribuie la formarea ploilor acide.

2 NO. + O2 -> 2 NO2

Dioxidul de azot, cel mai toxic constituent al gazelor industriale, este în echilibru cu dimerul săutetraoxidul de azot (N2O4) şi are culoare brun-roşcată fiind mai greu decât aerul. Acest oxid este îndepărtatdin atmosferă ca acid azotic şi azotaţi:

NO2 produce iritarea ochilor, inflamaţii ale ţesutului pulmonar şi emfizem.

Oxizii azotului pun probleme reale de sănătate din cauza rolului pe care aceștia îl au în formarea poluanţilorsecundari asociaţi cu smogul fotochimic.

Efectele NO2 asupra sănătăţii umane:

Principalele metode de reducere a

emisiilor de NOx:

- reducerea temperaturilor de

funcţionare a furnalelor – duce la

reducerea emisiilor de NO, dar şi la o

reducere drastică a eficienţei

procesului tehnologic

- echiparea cu convertori catalitici a

vehiculeor cu motoare cu ardere

internă

NO un gaz incolor iar NO2 are culoare brun-roşcată şi este mai greu decât aerul. NO2

este cel mai toxic constituent al gazelor industriale, provocând iritaţia ochilor şi

inflamaţia ţesutului pulmonar. Chiar și în zonele intens poluate, concentraţia de NO2

rar atinge nivele care să producă aceste efecte.

Hidrocarburile şi alţi compuşi organici eliminaţi prin gazele de eşapament ale maşinilor şi din diverse

industrii se oxidează în atmosferă sub acţiunea radiaţiilor UV conducând la obţinerea unor produşi cu

putere mare de oxidare. Din această cauză ele exercită o acţiune iritantă puternică asupra conjunctivei şi

căilor respiratorii.

Anumite particule care se găsesc în atmosferă, în special cele cu diametrul mai mic de 1μ creează probleme

serioase de sănătate.

Particulele ale căror dimensiuni sunt cuprinse între 1nm şi 1 μm formează aerosoli - sistem dispers

heterogen în care mediul de dispersie este aerul sau un gaz oarecare iar faza dispersă o substanţă lichidă

sau solidă. În primul caz aerosolii se numesc aeroemulsii (ceţuri) iar în al doilea aerosuspensii (fumuri).

Aerosolii pot fi:

● de dispersie - formaţi prin măcinarea materiei;

● de condensare - rezultaţi din reacţii chimice în fază gazoasă.

Vaporii de apă conţinuţi în atmosferă reprezintă umiditatea. Umiditate relativă - conţinutul de apă al

aerului raportat la nivelul maxim de apă ce poate fi reţinută în aer. Nivelul maxim de apă ce poate fi

reţinută în atmosferă este determinat de temperatură şi creşte odată cu creşterea acesteia.

Particulele din atmosferă sunt esenţiale drept nuclee de condensare la formarea ploii.