1

Poluarea atmosferei si schimbarea climatica

CURS 1 – 5.04.2013

1. Introducere

Latinescul poluere=a murdari

Poluarea este un termen legat de societatea omeneasca.

Definitie data de UE: Se considera poluare, introducerea in mediu a unor substante

straine acestuia ca si unor energii sau modificarea proportiei acestora in mediu, actiuni care

sunt de natura ca in lumina cunostintelor actuale, dauneaza in orice fel societatii omenesti.

- Introducerea unor substante naturale sau artificiale, pe cand modificarea proportiilor

este pentru substante naturale (CO2 este un component natural al atmosferei, fara el circuitul

carbonului in natura nu este posibil, prezenta vietii fara CO2 este imposibila, dar modificarea

proportiei va dezechilibra alte componente care vor dauna vietii). Aura mediocritas = linia

medie este de aur – calea de mijloc este cea mai buna. Viata este specializata si adaptata in

sute de mii de ani pentru niste conditii stabile care exista asa cum sunt ele. Orice schimbare

are consecinte directe si indirecte nebanuite. Omul insa trebuie sa progreseze sa traiasca mai

bine, sa exploateze mediul in folosul sau, sa modifice mediul producand conditii care sa ii fie

favorabile lui, dar, pentru ca aceasta exploatare si aceste modificari sa poata avea loc in

continuare si posibilitatile mediului de a raspunde la cerintele noastre sa ramana, trebuie ca

actiunile majore asupra mediului sa fie facute cu discernamant pentru a asigura o dezvoltare

durabila. Dorinta individului este sa prospere.

- Rezulta si un fel de „poluare” la introducerea substantelor naturale, numita poluare

naturala. Daca un vulcan erupe este un fenomen natural, dar daca el schimba fundamental

situatia (Krakatao – a produs o iarna pe glob). Este posibil ca poluarea naturala sa bage

substante in mediu ca si poluarea artificiala.

- Energiile: poluarea sonora, radioactivitatea (Marie Curie – a descoperit

radioactivitatea)

Urbanizarea – cand au aparut primele orase (Roma primul oras care a avut forta de

a-si produce mancarea). Un oras a produs, produce si va produce poluare in primul rand din

propria functionare: praf, scame, mirosuri, bacterii, poluare biologica (mercaptan, hidrogen

2

sulfurat), detergenti, gaze de esapament. Prima poluare moderna este cea din Anglia-Londra

(1050 Anglia a fost ultima data cucerita; 1100 englezii exploatau carbunele. Ceata si

hidrogenul sulfurat produc picaturi de acid sulfuric; SMOGUL). Dupa Anglia, Franta a fost

urmatoarea tara poluatoare.

Industrializarea: Anglia – motorul cu abur, a aparut prima cale ferata (1829),

manufacturi mecanizate puse in miscare de forta aburului. Revolutia burgheza – clasa micilor

proprietari, care a dat nastere capitalismului. Mecanizarea a dus la o productie mult mai mare

de carbune.

Problemele poluarii in lumea moderna

.

Lumea capitalista a progresat si datorita principiului consumist care este inca

dominant.

1972 Stockolm prima intrunire europeana cu privire la mediu. Era perioada unei

suprematii URSS. Vestul si estul Europei au cazut de acord, adica pagubele produse de

poluare sunt mai mari decat castigurile acumulate prin renuntarea la masuri impotriva

poluarii. Prima data s-a pus problema de catre tarile nordice a poluarii transfrontiere, Anglia

vs Danemarca, Suedia, Norvegia, apoi Beneluxul. A urmat o conferinta la Genva privind

poluarea la mare distanta si Romania a semnat dar nu a ratificat (tactica cosurilor de fum care

azvarl gazele cat mai sus si sunt transportate spre emisfera nordica). Clubul de la Roma, o

fundatie care aduna oamenii si ideile cu privire la viitor.

Marile probleme globale: poluarea mediului, ploile acide, disparitia padurilor.

Arderile – principala sursa de poluare, de unde rezulta SO2. CLU- combustibil lichid

usor care nu contine sulf. Oxizii de azot (5 la numar), din care doi NO si NO2 sunt toxici iar

ceilalti doi intra in circuitul azotului in atmosfera si nu sunt periculosi. Azotul este „fara

viata” dar la temperaturi foarte mari arde, cand oxideaza. Industria energetica are nevoie de

temperaturi cat mai mari pentru eficienta, iar azotul oxideaza in NO si NO2. Acidul azotos

care se oxideaza da acid azotic. Ploile acide sunt foarte agresive deoarece contin acid sulfuric

si azotic, dar si acid clorhidric dar foarte putin, acid carbonic.

3

Razboiul impotriva CO2 este fara a se vrea razboi si impotriva NO2 si SO2. 1990 –

Rio de Janeiro, CO2, an de referinta pentru faptul ca schimbarile s-au produs, caderea

industriei energofage.

CURS 2. 6.04.2013

Politica actuala serveste edificarii unei societati durabile. De peste 60-70 de ani s-a

impus principiul „poluatorul plateste”. Ai voie sa evacuezi poluanti dar platesti foarte mult,

unitatile isi creeaza statii de epurare. In Olanda, taxele pentru ape poluate au facut sa se

creasca cu 70% in 3 ani. Suedia – 1989 – taxa pe SO2 a crescut cu 40% in 3 ani. Norvegia,

taxa pe CO2 in 1991 a tinut pe loc emisiile pana azi. 1991, inaintea situatiei mondiale, SUA a

rezolvat problema freonilor. In UE, reglementarile din tarile nordice sunt aplicate in restul

tarilor abia azi; se aplica taxe mari pe motoare mari, electricitate, pesticide, depozitarea

deseurilor, pe solventi, pe compusii clorului, baterii, vanzarea de energie etc.

Reinventarea reglementarii trebuie facuta prin taxe moderate dar strict urmarite.

Sfidarile globale trebuie contracarate prin cooperare globala. Daca uscatul s-a impartit de

atata timp, inca sunt dispute. S-a reinventat ideea suveranitatii globale.

In Romania: 1987, 1988, 1989 este perioada etalon, comunismul era in deriva, cadere

lenta. 1989, parametrii ploilor acide erau depasiti precum si pulberile in suspensie si

sedimentabile (lucru valabil si astazi). 5.5% din paduri sunt afectate de poluare precum si 1

milion de ha de sol. Exista 6000 surse majore de poluare din care doar 4800 aveau statii de

epurare din care 47% functionau corect. 20% din populatia tarii si 35% din cea urbana sunt

sub indicenta poluarii. Durata de viata era cu 2 ani mai scazuta decat astazi. Investitiile in

programul de preaderare: 25 mil. euro pentru mediu.

Poluantii:

Naturali

Artificiali

Solizi

Lichizi

Mix

Poluare cu: gaze, pulberi, radiatii, energii, vibratii, sonor

4

Poluarea cu gaze: majoritatea sunt acide si provin de la surse fixe (punctuale) si

mobile, liniare, difuze. Conteaza si inaltimea emisiei, daca este inalta, concentratia este mica,

iar la cos, emisiile se caracterizeaza prin: debit, temperatura, viteza, cantitatea de gaze,

temperatura gazelor in comparatie cu cea a aerului.

Odata iesiti in atmosfera, poluantii sunt transportati, difuzati, reactioneaza cu gaze din

atmosfera sau apa din atmosfera, sau noxele intre ele, transformandu-se in final,

neutralizandu-se dupa depunerea pe sol pentru ca noxele sunt in general acide, iar solul in

general bazic. Perioada de existenta anoxelor in atmosfera se numeste perioada de rezidenta.

Reactii chimice, procese fizice si timp de rezidenta

Daca nu luam in considerare CO2, volumetric, peste 2/3 din poluantii atmosferei

terestre sunt compusi ai N si S. Azotul si sulful sunt prezenti mai ales sub forma de oxizi, asta

va duce la o atmosfera acida. Odata oxidate, confera o capacitate acida potentiala (anhidridele

acizilor).

O prima reactie capteaza o prima tura de azot din care rezulta acizi slabi („os”)-acid

azotos, sulfuros. Prin aditionarea a inca unui atom de azot, creste aciditatea („ic”)- acid

azotic, clorhidric. Acidul carbonic este un acid slab. Acizii din atmosfera confera caracter

acid lumii vii, apelor, dar solul avand Ca, Mg, Na, K, este bazic (alcalin), el formand alt fel

de legaturi de O, H, cu elemente, respectiv radicalul OH, avand loc neutralizarea.

SO2: este emis prin arderea S sau provine din reactia SO3. H2SO4 si acidul azotic dau

continutul principal al ploilor acide, cu solul si elementele terigene formand sulfatii. In

prezenta catalizatorilor, reactiile sunt rapide. Pe timp senin, reactiile sunt rapide, UV fiind

cauza (radiatii chimice).

NOx: cuprinde doar NO si NO2 ca substante toxice. Se masoara si exprima impreuna,

echivalent NO2. Acidul azotos ca si cel azotic, dupa reactia cu substante terigene, pot da

saruri solubile nutritive.

Amoniacul: se degaja de la arderi, putrefactie, industria chimica. In arii cu poluare de

azot, in reactie cu acesta neutralizeaza, dar astazi NOx raman o problema. Au comportament,

reactii si legaturi foarte complexe, majoritatea reversibile, influentate de radiatia UV, dar si

de cea luminoasa. Este creatorul smogului uscat, intalnit de la 8-14 in zona subtropicala-

ecuatoriala, in climat arid.

5

Problema azotului si a masinilor a ajuns periculoasa in SUA prin anii 1970-1975. Un

program revolutionar si tenace din’75-85, a redus la jumatate poluarea auto. Au urmat alte

reduceri datorate crizei mondiale, petrolului si expansiunii exportului de masini asiatice. Ne

asteapta o poluate de la autovehicule mare deoarece numarul acestora este in crestere. Vor

intra in joc China, India, Bangladesh, Pakistan, Brazilia, Venezuela. Peste jumatate din

populatie va achizitiona o masina.

1. Reactii ale azotului:

Reactiile din atmosfera ale azotului (NO):

a. NO+O3=NO2SO3

b. 2NO2+o3=N2O5+02 (REACTIE INTALNITA DE 500 MAI RAR CA

PRIMA)

c. NO2+H2O=>HNO2+NO

d. 2NO2+H2O=>HN2O+HNO2

e. 3HNO2=>H+H2O+2NO

f. HNO2=H+NO2+H2O+2NO

Daca gasesc amoniac, acesti compusi reactioneaza la nitrati. 2NH3+H2SO4->

(NH4)2SO4, mai rar rezulta prin reactii cu compusii azotului, azotatul de amoniu, formandu-

se la exces de umiditate.

2. Clorul: provine din eruptii, erderi, detergenti, descompunerea unor cloruri dar si

din industria chimica.

4Cl+H2O=4HCl+O2

2HCl+O3-> O2+H2O+Cl

- Acestea doua fiind reactii reversibile

3. Acidul sulfuric: este in scadere dar participa si el la consumul de oxigen.

2SO3->2SO2+O2

SO3+H2O=H2SO4

Hidrogenul sulfurat: specific societatii, din putrefactie -> oxideaza usor, devenind

SO2. Societatea moderna a scos in atmosfera foarte mult dioxid de sulf, aproape de 3 ori

decat era natural, oxid de azot aproape de 100 de ori, otate sunt complicate din cauza

ozonului, care este deasemenea produs in proportie de 90% de om.

H2S+O3 -> H2O+SO2

6

4. Ionii sulfat: exista in cantitati mari, sunt aerosoli care plutesc, sau particule

dizolvate in picaturile de apa; participa la formarea ploilor, avand rol de nuclee de

condensare; au diametre mari de peste 0.3 microni si sunt spalati de ploi.

5. Dioxidul de azot: reactioneaza atat cu O2 cat si cu O3 („regulator al

ozonului”); are un ciclu fotolitic rezultand o poluare fotochimica.

NO+O3=NO2+O2, este cea mai rapida reactie din miile care se produc in

atmosfera. Dioxidul de azot are un ciclu fotolitic, producand poluare fotochimica.

Padurea care este in stare naturala (Antarctica) . Din acest 0,1 0,04 este dioxidul

de carbon despre care vom vorbi, restul sunt gaze inerte care nu au importanta, si

apoi poluantii, cuantificati in ppm (parti per milion) sau in mg/m3 de aer. Masa

moleculara a aerului la presiunea normala este 28g/mol. Mizam pe o schimbare a

compozitiei atmosferei in urmatori 10-20 ani. Exista semne ca asemenea

schimbari se vor produce.

Influenta factorilor climatici in propagarea si dispersia noxelor prin: energii solare,

lumina, caldura, apa (lichida, solida), diferiti poluanti. Atmosfera va reactiona cu poluantii.

Procese fizice: depuneri gravitationale, coagulari, aglutinari, deplasari pe orizontala si

verticala.

Reactiile chimice si timpul de rezidenta

In atmosfera sunt importante componentele naturale, cat si cele artificiale.

SO2 este foarte solubil si reactiv, ca multe procese, are nevoie de catalizatori

(caracteristici fizico-chimice care declanseaza sau intensifica o reactie chimica), in cazul de

fata: UV, lumina, caldura, umezeala, ozonul si alte noxe. Ziua, distrugerea SO2 se produce

mai repede. Se dizolva usor, in ceata si nori, este un component important al smogului.

Analizele facute in pene de fum deasupra cosurilor, au aratat oxidari rapide, de la 0.1 pana la

2%/min. Timpul mediu de rezidenta a SO2 in atmosfera este de 4 zile. Ploile dizolva usor

SO2, curatand atmosfera.

Amoniacul (NH3) provenind in special din arderi care sunt comune si umezeala

trecuta, accelereaza procesul. Oxidarea directa cu O2 este mai dificila. In prezenta NOx si a

hidrocarburilor, reactiile sunt rapide. Reactiile de zi si cele de noapte sunt diferite. Ziua

catalizatorul este factorul fotochimic, iar noaptea umezeala mult crescuta.

7

Hidrogenul sulfurat, este oxidat de toate formele oxigenului. Daca exista cantitati

mari de O3, timpul mediu de rezidenta este de 2 ore. In conditii normale, rezista 2 zile.

Ionii sulfat, exista in atmosfera care contine sau a continut oxizi de sulf. Sunt prezenti

ca aerosoli. Particulele mari se misca totusi brownian si trebuie ca ele sa aditioneze pentru a

de se depune.

Precipitatiile spala de regula particulele mai mari de 0.5 microni. In ceea ce priveste

particulele solide aflate in atmosfera, aceste procese fizice au determinat si normativul. Este

PM<2.5 μ si pulberi PM<10 μ.

Amoniacul este higroscopic, capteaza umezeala transformand-o in apa. In final se

transforma in sulfati sau azotati de amoniu. Hidroliza este o forma de neutralizare. 25% din

amoniac reactioneaza in atmosfera, restul este adus la sol, absorbit de ape, sol si plante.

Timpul mediu de rezidenta al amoniacului in atmosfera este de 7 zile.

Oxidantii fotochimici. Intrucat functioneaza ca ozonul, in analize si in exprimarea

rezultatelor si raportarea la normative (CMA- Concentratia Maxima Admisibila) se exprima

in ozon. Dupa cum s-a amintit, sunt foarte reactivi cu oxizii de azot. NO desfacand cu

usurinta ozonul, rezultand NO2 si O2. Sunt reactii rapide, in conditii de soare puternic, timpul

de rezidenta a oxidantilor fotochimici este de 2-3 ore.

Influenta factorilor meteorologici in procesele de poluare

Dupa iesirea pe cos, nu se mai poate face nimic, doar caracteristicile fizice si chimice

ale atmosferei vor produce diluarea si neutralizarea.

Temperatura aerului este importanta pentru viteza de reactie, o crestere a temperaturii

cu 10° va produce o dublare a vitezei de reactie. Temperaturile scazute favorizeaza

persistenta O3. Tot ele produc condensarea in strate superioare si in strate inferioare ale

troposferei, norii si ceata avand influenta asupra poluarii. Temperatura ridicata accentueaza

efectele negative ale poluantilor asupra mediului si omului.

Presiunea la valori mari, scade tirajul. Provoaca poluarea locala la locul de munca sau

la sursa dar este caracteristica unui aer curat. La valori scazute, aerul din sol iese la suprafata

aducand hidrogen sulfurat (H2S), NH3, SO2, dar mai ales vapori de apa si CO2 =>solul

8

respira, absorbind aer la presiuni crescute si expirandu-l la presiuni scazute. La presiuni

scazute, viteza panach-ului de fum creste.

Vantul este „vectorul poluarii”, fiind cel mai important element meteorologic de

actiune. Actioneaza prin toate caracteristicile sale. Directia este cel mai important parametru;

cel mai simplu mod de a analiza calitatea mediului atmosferic, este roza poluarii. Viteza

vantului este analizata si ca viteza pe fiecare directie si ca viteza medie. Din punctul de

vedere al poluarii sunt bune viteze moderate, 2-3-4 m/s. Ele transporta linistit poluantii la

distanta. Calmul atmosferic, 0 m/s tine poluantii in jurul sursei si la locul de munca, fiind cele

mai grave episoade de poluare. Cercul din mijlocul rozei vanturilor, poate fi construit

proportional ca suprafata r2 cu frecventa calmului atmosferic, relevand periculozitatea

calmului atmosferic in situarii de poluare in anumite zone. Vitezele de 1 m/s largesc aria de

poluare in jurul sursei, dar la concentratii mai mici. Vantul puternic culca la pamant panach-

ul de fum, apare un nucleu curat la sursa, iar pe directia contrara vantului, o arie puternic

poluata de la 100 m la 2-3 km, in functie de puterea sursei. Scurgerea fluidului in aer in cazul

vantului, este intotdeauna turbulenta, dezorganizata, dar deasupra stratului de frecare al

planetei, la 3-4 km inaltime, moleculele incep sa se miste aproape paralel, este curgerea

laminara – este posibila in conducte, deasupra marilor campii si mai ales deasupra marilor si

oceanelor si marilor lacuri. In curgerea laminara, poluantii se pastreaza la inaltimea la care au

fost emisi vreme indelungata, uneori, chiar 2-3 ore, adica pana la distante de 20-30 km. La

scurgerea turbulenta, poluantul se disperseaza rapid pe verticala, infestand la concentratii mai

mici intreaga masa de aer. Vantului turbulent ii sunt caracteristice rafalele. In meteorologie,

pe langa viteza vantului care constituie si in cazurile punctuale tot o medie pentru 100 sec. si

valoarea rafalei maxime. In fond, vantul este o suma de rafale.

Umezeala exprima prezenta in aer a vaporilor de apa. In troposfera, oriunde pe glob,

aerul contine vapori, mai multi sau mai putini, maxim 4% din volum. Apa actioneaza cu

majoritatea noxelor prin reactii de hidroliza, existenta acizilor este imposibila fara apa. Apa

sub forma de ploaie capteaza particulele mai mari de 0.5 μ, spaland atmosfera. Actiunea

umezelii se poate determina utilizand parametrul cel mai intalnit, umezeala relativa, dar, mai

precise sunt analizele in care se utilizeaza umezeala absoluta g/m3 sau cea specifica g/kg aer.

Analizand ultimii doi parametri, ne facem o opinie asupra capacitatii de reactie a apei din

atmosfera.

Condensarea se produce in trei moduri:

9

- in troposfera la inaltime – norii.

- in partea inferioara si langa sol – ceata,

- pe suprafata solului.

Norii reflecta 60% din radiatia solara, se face frig, norii opresc lumina radiatiei

directe, majoritatea UV, in situatii de cer acoperit sau innorat smogul fotochimic este

imposibil. Norii se formeaza prin condensare. Ca sa se produca este nevoie de vapori de apa

si frig. Cel mai adesea, se produc amandoua. Norii, de regula au un plafon superior. Acesta

este dat de un strat de inversiune, vaporii au greutatea de 0.62 din greutatea aerului amestecat.

Deasupra plafonului superior al norilor, nu mai urca nici noxele. Daca norii sunt josi, daca nu

au mare dezvoltare verticala, inseamna ca si plafonul este jos, avem un capac deasupra, cu cat

acesta este mai jos, cu atat spatiul in care se pot dispersa noxele este mai mic, deci

concentratia la sol este mai mare.

Precipitatiile. Parametrii precipitațiilor sunt: forma(lichida, mixta, solida), tipul (

mazariche, burniță, etc.), caracterul ( constant sau aversă), cantitatea, durata, intensitatea, în

cazul precipitațiilor lichide: ploile torențiale, etc.

S-a constatat că cele mai eficiente spălări le produc ploile de durată cu picături

mărunte.

Poluarea atmosferei este o problemă globală, la poluanții gazoși analizați se adaugă în

stare lichidp acizii și o mare varietate de pulberi- fum, funingine, zgură, prafuri minerale,

hidrocarburi nearse, praf de pe sol încărcat toxic, spori, bacterii și virusuri, toae împreună

participând la coloidul care este troposfera. Spunem asta întricât deasupra troposferei

dispersia poluanților nu este posibilă.La Po atmosfera are în medie înalțimea 9 km de iar la

Ecuator de 18 km.

În România grosimea medie a troposferei este 12 km, 14 km vara și 10 km iarna, 13

ziua- 11 noaptea. Deasupra atmosferei, c grosimea de 2-3 km este tropopauza. În troposferă

caracteristica principală este scădeea temperaturii odată cu înălțimii. Depărtându-se de sursă,

noxele se răcesc dar atmosfera se răcește deasemenea, așa că ele rămân mut timp calde

urmăndu-și drumul ascensional. Cu timpul capătă temperatura mediului și se dispersează. În

mod dispersat între molecule de O și N, ascensiunea continuă greu, noxele gazoase fac deja

parte din amestecul numit aer. Greutatea lor moleculară nu prea mai contează datorită

mișcărilor brauniene din întreaga masă de aer. Pentru noxele emise cu debit mare, cu viteză

mare la temperaturii ridicate, conținând și vapori care fac amestecul și mai ușor, ar exista

posibilitatea ca noxele să se ridice foarte sus, acest caz este posibil și atunci când mase de aer

10

cald și/sau umed de lângă sol capătă mișcare ascensională. Ele vor urca odată cu noxele pe

care le conțin. Stratul tropopauză are temperaturi constante, este izotrmie, se păstrează

constantă temperatura de la limita superioară a troposferei (-70 -80 C). În acest strat nu mai

sunt posibile ascensiunile. Deasupra în Stratosferă unde aerul începe să se încălzească, nici

atât. Rezultă că pentru poluanțe din zonele reci

Tipuri principale de surse de poluare a aerului:

Termocentralele sunt principala sursă de poluare pe Glob și în România. Suntem în

anii în care acest prim loc este cedat spre automobile. În România, în 23 de ani,

termocentralele funcționale s-au redus la jumătate, iar număru de autovehicule a crescut de 4-

5 ori. Termocentralele funcționează cu cărbune, păcură sau gaz metan. Sunt coneventional

curate cele cu haz metan CH4 +2O2 = CO2+ 2H2O.

La cărbune conținutul de poluanți este mare, compușii sulfului au până la 3% din

compoziție, prin ardere rezultă SO2, SO3, NOx, CO2, CO, sulfați, acizi organici. Cărbunele

are putere kilocalorică de 2000-6000 kcal/kg.

Zgura rezultată ocupă halde de km2. Termocentralele de păcură generează aceeași

compuși la care se adaugă multă funigine și gudroane, este un fum mai negru. Randamentul

poate fi verificat și la carbune și la păcură prin culoarea fumului, Fumul deschis arată

randament bun și poluare scăzută.

Principalul poluant la cărbune și păcură este SO2. Cca 6g/kwh la cărbune inferior și

10 h/kwh la păcură. Cărbunii românești au cantități mari de steril rezultând zgură eliminată

pe coș sau colectată din vatră: antracit 19%, huila 9-30%, lignit 17-44 %, cărbunele brun 25-

35%, turba .45%

Industria siderurgică- industria care produce produși ai fierului. Fierul a avut o

dezvoltare în peninsula Balcanică, în Catalonia a aparut primul furnal. Rezultă în general praf

de carbuni, cenușa , zgură și poluanți gazoși. Prafurile sunt sedimentabile și au putere de

acoperire foarte bună. Compușii sulfului SO2, SO3, SO4-2, Cox.

Un combinat evacuează 4 mil.t. de CO2 și 25 mil. t. SO2.

Turnătorii- se topește fonta și se toarnă : Scot SO2 și CO, prafuri foarte fine, grele, 1g

poate acoperi 50 000 m2.

Metalurgia neferoasă (cel mai greu metal este Hg= 16 g densitate,) Cu, Zn, pb, Ni,

Cositor, Aur, Ag. Metale ușoare- bariu, magneziu, titanul.

Coacerea , rezultă cantități mari de SO2 și pulberi, urmează rafinarea unde se emit

pulberi metalice.

11

Metalurgia neferoasa ușoară : Al- folosim o proporție extrem de mică. Este difici de

scos.

Bauxita ( l”Bove) element înlocuitor. Bauxita trece printr-o fază numita alumina Al2O3, se

face pulbere, se dizolvă și prin electroliză se scoate aluminiul. Procedeul este energofag,

degaja fluor, acid Fluorhidric și fluouri (este mai agresiv decât Cl).

Industria materialelor de construcții:

Cimentul ( se folosește calcar și roci calcaroase, marne și argile) se macină , se ard și

rezultă clicheri. Concasare- deshidratare- Macinare-Ardere- Macinare- Incarcare.

În procedeul umed: Concasare-Macinare Umeda-Ardere- Încarcare ( Mori de

clincheri).

Barajul de la Bicaz ( proiectul Leonida) , combinatul de ciment a produs majoritar

ciment pentru barajul de la Bicaz.

La fabricile de ciment rezulta pulberi de la cuptoare, mori de crincher, manipulare și

încărcare pentru transport. La 2,8 t roci rezultă o tomă de ciment. La procedeul uscat 25% din

producție este potențial poluant și la procedeul umed 10%.

În jurul unei fabrici de ciment, în funcție de procedeul de epurare, pe o rază de 3 km

se depun între 50-2000 t /km2/an. Gipsul este sulfatul de calciu, se arde apoi se macină,

rezultă un sulfat de calciu anhidru, prin pulberi se pierde 25% din producție.

Azbest, fire minerale care inhalate sunt canerigene.

Industria chimică

Da probleme prin marea varietate de noxe, există fabrici cu producție mono sau a

câtorva produse și unele combinate complexe, mai toate elimină Nox, CO2 și CO. la fabricile

de vâscoză sulfură de calciu și H2S, la mătasea artificială acetonă, form-aldehida în industria

maselor plastice, rașinilor sintetice, textilelor, pielăriei, sapun- șampon, tratare semințe, la

cauciuc sintetic (cloroplenă), la uleiuri sintetice (dicloretan), la unele benzine (tetraetil de

plumb), oxizii de azot, ulei, amoniac, la fabricile de îngrășaminte chimice azotoase (fosforul-

la îngrășaminte fosfatice), SO2, Nox, NH3 la fibrele sintetice; NO2 si NO la fabricarea

acidului azotic.

Istoria recentă a României a oferit schimbări mari în cantitățile de poluanți emiși. Gh

Dej a declanșat un proces care avea sa țină 30 de ani.

Situația noastră s-a înrăutățit după 80-81 când țara s-a trezit în fața restituirii

împrumuturilor. În 87, producția a început să scadă, doar între 80-89 crescut cu , s-a ajuns la

5,6kg/cap de locuitor. După 89 schimbarea a fost abruptă, producția de carbune de la 69 mil t.

12

în 1991 sa fie 1034 t, la acea data carbunii cu conținut mare de sulf au inceput sa fie evitati,

carbunele constituia 36% din balanta energetica a tarii.

Curs: 18.04.2013

Situatia poluarii atmosferice in Romania in ultimele decenii

Dupa 1989, industria siderurgica si-a redus productia la o treime. Combinatul Galati

functioneaza la jumatate din capacitate, platforma siderurgica Calarasi nu s-a mai dat in

functiune.

- Otelaria Targoviste inchisa

- Resita functioneaza doar pe un sfert

- Hunedoara, Vlahita, Calan, s-au inchis

Industria siderurgica era responsabila in 1989 de 80% din emisiile de SO2, 40% NOx,

40% CO, 56% CO2 12% pulberi,

- in milioane tone CO2 – 132 mil. tone, 1990 – 130 mil. tone, 1991 – 106 mil. tone,

- 1989: SO2 - 1.6 mil. tone; NOx: 0.7 mil. tone; Pulberile: 0.7 mil. tone

Romania si poluarea transfrontiera

Toate arderile emit inevitabil oxizi de azot, cu atat mai mult cu cat sunt mai eficiente.

- 1991: SO2 se redusese cu 25% (1.2 mil. tone), dar NOx au ramas 0.7 mil. tone.

Poluarea cu NOx este prezenta peste tot, asa incat ne intereseaza in special SO2

- 1972: a fost initiat primul program la nivel european pentru monitorizarea SO2, a

ionilor sulfat, si a ploilor acide

- 1977: s-a initiat programul transportului la lunga distanta a poluantilor in Europa

(EMEP: seturi de date si harti)

- 1986: la Viena s-a initat si urmarirea la distanta a radio-nuclizilor (poluarea

radioactiva)

Pentru emisia de poluanti se utilizeaza modele statistice de evaluare, care au in vedere

energia consumata, cantitatea de caldura, continutul in S si cantitatea de combustibil,

cantitatea de cenusa si zgura si continutul de S din ea, eficienta retinerii sulfului de catre

13

filtre, emisia totala de S avand separat cea din procese industriale, tipul de combustibil,

sectorul economic, tehnologia de fabricatie si timpul, se face un bilant de masa, putandu-se

determina aproximativ, anual, emisia totala de SO2, emis de o tara. Se ajunge la cunoasterea

emisiilor pe plan continental.

Pentru transportul la distanta exista modele matematice de evaluare. La distante mai

mari de 100 km, determinarile sunt mai dificile, intrucat pe drum se pot intalni conditii meteo

diferite sau ele se schimba in timpul transportului poluantilor. Intervine si ciclul diurn. Pana

de poluant sufera si un amestec pe verticala. Fronturile atmosferice amesteca si disturba totul.

Sunt analizate teritorii asemanatoare cu cele din analizele meteo.

Spatiul european nord-atlantic. Aceasta este utila intrucat curentii de aer

predominanti sunt cei din V si V-NV. Emisia de S, calculata aproximativ la scara europeana,

ofera un tablou ce da o imagine a industriei mai ales a celei energetice. Anglia, Belgia,

Luxemburg, N Italiei, S Poloniei, N Ungariei, S Romaniei, Bazinul Donetk (Donbass), se

remarca prin cele mai mari cantitati de SO2, emis la km2 suprafata. In concluzie, poluarea din

Romania cu SO2 este rezultatul poluarii proprii cat si a aportului european mai ales din V, ca

si a poluarii de fond a zonei temperate din emisfera nordica.

Depunerea de S in diferite forme, atinge un maxim de 100 mg/m3 in SE Romaniei.

Din ceea ce se emite anual in Romania, cca. 1/3 se depune aici. Exista 5 directii principale

prin care noi primim aport de SO2:

- Dinspre NE: Belgia, Olanda, Luxemburg, N Austriei, N Ungariei.

- Ruta nordica: S Finlandei, tarile baltice, Polonia (Silezia), V Ucrainei

- NE: Moscova,

- E-NE: zona Donetk

Transportul din Romania inspre vecini: transmitem aproximativ jumatate din cat

primim. Mai ales termocentralele si mai ales cele apropiate de granita: Oradea spre Ungaria

desi este in contra directiei dominante a vantului, Banatul spre spatiul ex-Iugoslav, Oltenia

spre Bulgaria, Iasi spre E (a saptea parte ce vine dinspre Basarabia reprezinta ce se duce spre

Basarabia). Spre E: Marea Neagra, Crimeea.

Nici ceea ce primim si nici ceea ce trimitem nu constituie conflicte grave.

14

Protectia atmosferei, prioritate nationala si globala

Rezolvarea:

- O administratie care sa inteleaga impactul de lunga durata a poluarii si necesitatea

interventiei actuale ca si o cooperare si responsabilizare pe plan international si mai ales

europeana

Procesele in ordine:

- poluarea locala in jurul intreprinderii sau orasului,

- poluare regionala: pana la distante la care conform timpului de rezidenta, noxele sunt

neutralizate sau depuse (Iasi polueaza pana la o distanta proportionala cu natura noxei, timpul

ei de rezidenta, frecventa si viteza pe directii a vantului; punem frecventa V 18% deci spre est

vor pleca 18% din poluantii termocentralei). Calculul separat pentru timpul de rezidenta a

principalelor noxe, NO2 si SO2: la o viteza medie de cca 2 m/s (3.6 km/h). Poluarea de fond

se scade din concentratia masurata in aceste cazuri. Poluarea de fond se masoara in zone

montane inalte: Rarau, Muntele Mic, Omu, departe de industrie si transporturi, in mijlocul

unor zone impadurite. Viteza de depunere, marimea si greutatea pulberilor, releva ca pe o

distanta de 20-25 km, poluarea scade aproape de 0.

Principalele acorduri: Stockolm 1972, Viena 1975, ............................ozon Montreal

1987, schimbari climatice Rio de Janeiro 1992 ratificat 1994.

Poluarea transfrontiera in 1991, Protocolul de la Kyoto semnat de 180 de state in 1997

– reducerea CO2 cu 5.2% pana in 2010 pentru a ajunge la valoarea globala din 1990; ONU-

schimbarile climatice, Haga 2000, Copenhaga, Berlin, Durban (poluarea atmosferica si

schimbarea climatica).

In Romania exista: Ministerul mediului, al Apelor, Agentii judetene de protectie a

mediului, Garda judeteana si nationala de mediu, SOROPA, CSA (Centre Sanitare ),

Organisme pe langa administratie si ale Societatii Civile.

Legislatia europeana prevaleaza. Principala lege este Legislatia cadru privind calitatea

aerului din 1996, Legislatia privind conditiile de functionare a instalatiilor, Calitatea

15

combustibililor, Calitatea aerului, Emisii la surse stationare si mobile, Standarde de calitate

privind in special SO2, pulberi, Pb, NOx, Prevederi privind substantele ce distrug ozonul,

Manipularea substantelor periculoase: azbestul, Pb din benzina, S din compustibili lichizi,

emisiile de CO2.

S-a stabilit o strategie nationala referitoare la definirea cerintelor UE, identificarea

necesitatii de schimbari legislative, evaluarea nivelului de conformare la legi, identificarea

zonelor problema, stabilirea scenariilor de actiune, elaborarea devizelor de cost, toate acestea

fiind stabilite din 1999. Pentru conformarea la programele de mediu, Romania a primit un

interval si post-aderare: o parte din probleme pana in 2012, altele pana in 2014.

La nivel international sunt bine reglementate emisia de clorofluorocarburi, emisia de

CO2, dezvoltarea surselor nepoluante hidro si nucleare si a celor alternative: eolian, solar,

geotermal, biocombustibili. Strategia biodiesel este in dezvoltare.

Pe plan mondial, ca emisii, din 133 de state care conteaza, Romania este pe locul 43

ca poluator. In Europa, suntem printre primele locuri ca puritate a aerului. Pentru unele

obiectivele strategice, termenul a fost chiar de 11 ani dupa aderare. Pentru Romania s-au

prevazut 30 mld. Euro.

Evolutia poluantilor in Europa

Sulfuri acide – o crestere lenta pana in anul 1989, dupa care o scadere generata de

caderea industriala a estului Europei, care reprezenta cca 40% din productia industriala a

Europei. Din depunerile maxime in 1989 de 800 ktone/an, cca 300 ktone s-au depus in afara

frontierelor nationale iar 500 ktone au fost depunerile in Europa, Europa fiind un poluator

mai ales pentru Siberia apuseana si Asia Centrala. Depunerile sunt maxime in aria Polonia-

Slovacia-Ungaria-Serbia-Bosnia Hertegovina-Romania-Bulgaria. In Bosnia Hertegovina,

Serbia, Romania si Bulgaria, poluantii vin si dinspre Italia, mai ales din N Italiei.

Pentru ionii sulfati, distributia este asemanatoare. Nuclee izolate ca si pentru SO2,

centrul Angliei, Galicia, Catalunia, Marsillia, Benelux, Rhur, Cehia si Sicilia (aici vulcanii

Stromboli si Etna avand un rol). In spatiul ex-sovietic, Peninsula Kola, Bazinul Donetk

insular in Urali.

Depunerile de oxizi de sulf, care sunt acizi, anhidride: Anglia, Benelux, Germania de

V, nordul Cehiei, Polonia, Slovacia, Ungaria, spatiul ex-iugoslav, S Italiei, Albania, Grecia,

16

Bulgaria, Romania, izolat: zona Parisului, Marsillia, Catalunia, Tara bascilor, N Spaniei, S

Portugaliei, Peninsula Kola.

Depunerile oxizilor de sulf in Romania, provin cca 60% din surse proprii. Pe locul II,

cca 25% din arii aflate la distanta mare (centrul si V Europei, Rusia Centrala). Urmeaza

Bulgaria, Ungaria, Ucraina, Polonia. Exportul de noxeUngaria, Bulgaria avand capacitati

comerciale mari.

In Romania, depunerea de oxizi de sulf este maxima in aria Hunedoara, Resita, Valea

Jiului, Gorj, Craiova si mare in Crisana, Banat, Oltenia, vestul Munteniei si Carpatii Orientali

(constituie o bariera in calea poluarii din vest).

Oxizii de azot sunt mai legati de sursa; vor fi poluate ariile industriale: Anglia

Centrala si de S, Benelux, Rhur, Padania. Insular: Moscova, Bucuresti. Depunerile oxizilor de

azot in Romania, sunt mai mari decat exportul, provin ca si SO2 in majoritate din arii

indepartate (Rusia centrala, Europa de Vest si Centrala, N Poloniei, S Ungariei, Italia, spatiul

ex-iugoslav si Bulgaria) care depasesc depunerile proprii. Poluam arii la distanta (Bulgaria,

Rusia, Ucraina), dar in principal propriul teritoriu. Depunerile de NOx: Anglia centrala si de

S, Benelux, N Frantei si Paris, N Italiei, Centrul Cehiei, S Poloniei. Depunerile sunt mari in

toata UE, mai putin Romania, Bulgaria, Spania. Situatia in Romania: oxizii de azot au

depuneri mari in Bucuresti si aria metropolitana, Prahova, Ilfov, Dolj. Cele mai mici

concentratii in Dobrogea si N Moldovei.

Amoniacul (NH3): Anglia centrala si de S, V si N Frantei, Benelux, Danemarca,

Germania, N Italiei, Slovenia, Polonia, Cehia, Slovcia, Ungaria, Serbia, Romania, Ucraina,

Belarus, izolat Galicia, Portugalia centrala, Catalunia si Sicilia.

Depunerea de amoniu nu este considerata foarte toxica, decat in centrul si sudul

Angliei, Paris, N Frantei, Benelux, Germania, N Italiei, S Poloniei. Insular: Barcelona,

Bucuresti, Moscova.

17

Consideratii generale asupra ploilor acide

Din respiratia plantelor, putrefactie, vulcani, arderi accidentale (aprinse de fulger), a

existat de sute de mii de ani o concentratie aproape constanta 0,025 mg/m3 CO2. Dizolvarea

in picaturile de apa a format nori sau ceata si precipitatii usor acide (continand un acid usor,

acidul carbonic – reactioneaza pe sol cu elemente terigene, alcaline si se neutralizeaza

imediat: se formeaza carbonatii, mai ales de Ca, care se depun in oceane). Particulele emise

din transport si industrie, duc la pulberi in suspensie, pulberi incarcate cu poluanti.

Incepand de prin anii 1970, tarile industrializate au recurs la filtrarea pulberilor,

acestea ramanand constante la nivelul anilor 70, in Asia si mai ales in America latina,

ccantitatea creste substantial. In Asia, cresterea este cu 1 milion tone anual si in Romania sunt

depasite normativele la pulberi in suspensie si sedimentabile.

Ploile acide sunt socotite cele cu pH-ul mai mic de 5,6. Ploile acide contin majoritar

NOx si apoi de S, cei doi constituind peste 75% din aciditatea ploilor (aciditate remanenta, in

plus fata de cea carbonica).

Situatia ploilor acide in Romania: la inaltime: exista doua tipuri de incarcare a apei cu

acizi:

- la nivelul norilor (rain out)

- dizolvarea de catre picaturi in cadere a poluantilor locali: (wash out)

In rain out intervine in mare masura poluarea transfrontiera, dar aceasta are si un rol

mai scazut in wash out. Procesul formarii ploilor acide este foarte complex, depinde de noxe,

starea ei de agregare, natura particulelor de apa, temperatura, insolatie etc. Precipitatiile sunt

foarte eficiente in spalarea noxelor acide dar precipitatiile solide purifica atmosfera doar de

pulberi.

Efectele ploilor acide

18

Se numesc ploi acide, deoarece majoritatea ploilor cu incarcatura ionica, au caracter

acid, dar sunt si ploi alcaline. Efectele sunt vizibile inca din timpul revolutiei industriale (sec.

XVII). Actioneaza asupra mediului natural si asupra omului, direct si indirect. Asupra

omului, accelereaza bolile cardio-respiratorii, cancer. Depunerea pe suprafata apei modifica

aciditatea, conductivitatea electrica (numarul de electroni trecuti printr-o sectiune a materiei

respective intr-o unitate de timp, se masoara in μsiemens-marime ce exprima incarcarea

chimica a apei cu orice substanta). Apele se incarca cu sulfati si nitrati, se disociaza oxizii

metalici, se deterioreaza echilibrul ecologic, dezvoltandu-se doar specii rezistente la aciditate.

Se modifica procesele bio-geo-chimice, se pierd elemente biologic active: Hg, Cu, Zn, se

acidifieaza solul, se elimina nutrientii din apa, se elibereaza ioni metalici si creste mobilitatea

lor. Plantele sunt cele mai sensibile, alterandu-se in primul rand frunza, oxidarile duc la

uscare, influenta se manifesta si asupra radacinilor, asupra constructiilor si materialului,

pierderi de masa, creste porozitatea, se decoloreaza si se fragilizeaza, devenind casante,

metalele sunt oxidate producandu-se coroziune, culturile agricole sunt afectate mai ales fructe

si legume.

In Romania, reteaua de monitorizare se face prin colectare la statiile meteorologice,

unele statii hidrologice sau posturi pluviometrice si sedii APM. Se analizeaza obligatoriu pH-

ul, conductivitatea, aciditatea-alcalinitatea. Pentru unele posturi, analize de amanunt a peste

10 parametri. Datele se compara cu cele obtinute in statii pentru poluarea de fond: Semenic,

Fundata, Stana de Vale. Se coreleaza rezultatele cu forma (lichida-solida) a precipitatiilor,

tipul (ploaie, aversa de ploaie, lapovita, burnita etc), cantitate, durata, intensitate. Zonele cu

precipitatii puternic acide au un continut ionic total scazut.

Ariile puternic acide sunt mai ales in jurul termocentralelor, a intreprinderilor,

metalurgia neferoasa, mari orase cu trafic auto, se remarca: ariile oraselor de peste 100 000

locuitori, muntii Apuseni, N Olteniei, Subcarpatii Munteniei, Judetul Prahova, aria miniera

din Bucovina. In rest, caracterul neutru este majoritar.

Modul de analiza si sinteza a rezultatelor nu permite insa intotdeauna cu usurinta

intelegerea situatiei reale. Frecventa depasirilor CMA, valoarea medie care sa poata fi

comparata cu un CMA si apoi valorile maxime.

Acidifierea apelor de suprafata: Suedia si Norvegia au fost pana de curand tari

conventional curate, uscarea padurilor si acidifierea apelor de suprafata si subterane, a

constituit primul mare semnal de alarma in Europa, desi problema ploilor acide a fost in

19

studiu in Europa de prin 1850. Ploile acide se pot produce datorita transportului noxelor la

altitudine oriunde in Europa. S-a observat o stationare a pH-ului in ultimii 10 ani dar inca nu

s-a ajuns la scaderea valorilor. Emisiile de CO2 inca nu s-au asezat la cote acceptabile

SCHIMBAREA CLIMATICA

Svante arrhenius

- Capacitatea CO2 de a retine caldura

- Carbonul retine lumina, caldura, deoarece este inchis la culoare

- CO2 este vital pentru ciclul carbonului in natura, necesar regenerarii

In Romania, prima data la Iasi Lerch 1774, 1882-statie. Dupa 1900, reteaua

meteorologica s-a exstins in toata lumea

- lumea ultimilor anilor: limitele zonelor climatice s-au mutat

- Golful Mexic: cazanul cu apa calda

- Golful Hudson: cazanul cu apa rece

- Intre efectele negative este distrugerea coralilor: apele trebuie sa aiba temperatura

medie pana la 26°C

- Ciclonii tropicali: in zona ecuatoriala – zona de calm ecuatorial

- Alizeele din emisfera sudica, trec peste ecuator si imping ciclonii spre nord.

- In America: Hurricane, in India si peninsula Indochica: cicloni, in Atlanticul de S au

aparut 3 cicloni

Apa: cresterea pretului in ultimii 20 de ani de vreo 5 ori la apa potabila

- Arabia Saudita, Libia, Algeria, Maroc, tarile sud-africane: nu dispun de apa

- Rusia, Canada, Brazilia

Corpurile de apa subterana existenta: zona temperata si subpolara au inca apa

exploatabila.

Tipurile de radiatii transmise de atmosfera: radiatia UV si IR. Gazul metan e de 10 ori

mai agresiv ca CO2.

Din punctul de vedere al biomasei, zona temperata sta bine la acest capitol.w

Emisiile de CO2: tarile dezvoltate ca SUA si Canada, emis aproape 1/3 , apoi Europa

de V:, Asia Comunista au o crestere foarte mare in ultimii ani, apoi urmeaza Europa de E si

fostele state sovietice.

20

Ciclul carbonului: solul este principalul emitent, cand presiunea este mica in

atmosfera iese aerul murdar din pamant si invers. Mauna Loa: observatii corecte ale CO2.

Stratul de aer ajunge pana la inaltimea de 100 km este aer, unde este Omosfera: 78.08% N2,

20.95% O2, 0-4$ H2O, Ar 0.93%, CO2 0.0360%.

*Despaduriri in Gran Chaco-Paraguay

*Eficienta economica a utilizarii combustibililor fosili: Brazilia pe primul loc, apoi:

Franta, Italia, Anglia, Spania, Japonia, Germania, India, Indonezia, Mexic, Taiwan, Turcia,

Tailanda, China, Coreea de S, SUA, Canada, Australia, Iran, Rusia

*Folosirea combustibililor pe cap de locuitor: SUA, Rusia, Germania, Japonia, Franta,

Iran, Mexic, Tailanda, Turcia, China, Egipt, Brazilia, Indonezia, India, Filipine, Vietnam,

Pakistan, Nigeria, Bangladesh, Etiopia.

*Global anthropogenic GHG emission

Fara efect de sera nu ar fi viata pe pamant deoarece toata caldura va pleca inapoi de

pe planeta. Problema este intensificarea efectului de sera.

Curs 25.04.2013

Istoricul conferintelor pentru poluare si schimbarea sclimatica: 1951-2009

- 1995: Conventia Cadru a natiunilor unite cu privire la Schimbarile Climatice de la Rio

de Janeiro, cu scopul de” a prevedea, preveni sau a atenua cauzele schimbarilor climatice si

limitarea efectelor negative.

Sursa: World Ressources Institute, 09/2005

Tari si Grupari de tari Procentul de responsabilitate in emisiile globale de gaze cu efect de sera

G8, cele mai importante tari din punct de vedere

economic

61.98

Statele Unite 29.95%

Uniunea Europeana 25.49%

Fosta URSS 8.53%

China 7.57%

Germania 7.18%

Regatul Unit 5.46%

Orientul Mijlociu si Africa de Nord 2.92%

Franta 2.77%

America de Sud 2.28%

Canada 2.20%

India 2.09%

Africa sub-sahariana 1.59%

America Centrala si Caraibe 1.33%

Oceania 1.22%

21

Alianta Micilor State Insulare 0.37%

Global Mixing Ratios of Anthropogenic Halocarbons

Carbonul: Viata de pe pamant, solul, schimbarea utilizarii terenului, din apa marii

Impactul schimbarilor climatice

Spectrul Radiatiei Solare, 1.98 cal/cm2/min-constanta radiatiei solare

- Eruptii solar: plasma