Colegiul Tehnic „COSTIN D. NENIŢESCU”

Bucureşti – sector 3

Examenul pentru obţinerea certificatului de calificare profesională nivel 3

Tema: Purificarea apelor uzate

Elev:

Gutu Clasa: a XII aB

Îndrumator:

prof.ing. Lungu Daniela

Profil: Resurse naturale şi protecţia mediului

Calificarea: Tehnician chimist de laborator

2011

1

2

Capitolul 1. Argument

Sub termenul de "ploi acide" sau "precipitatii acide" se includ toate tipurile de precipitatii - ploaie, zapada, lapovita, ceata, ale caror pH e mai mic decat pH-ul apei naturale, care este egal cu 5,6. Ploaia acida se formeaza in rezultatul reactiilor din atmosfera cu substante, ce contin sulf si azot, sau altfel spus, eliminandu-se in urma activitatii umane SO2 si NOx se transforma in atmosfera in particule acide. Aceste particule intra in reactie cu vaporii de apa, transformandu-le in amestecuri acide, ce scad pH-ul apei de ploaie. Formarea in cantitati mari a oxizilor se formeaza in urma arderii petrolului si carbunelui. Cea mai mare cantitate de oxizi se intalneste in orase. Ploile acide duc la distrugerea suprafetelor date cu lac si vopsea, pierderea lumii vii a bazinelor acvatice, la coroziunea podurilor si monumentelor arhitecturale, determina toxicitatea apei potabile in urma dizolvarii in apa a Pb din conducte si scade transparenta apei, duce la scaderea fertilitatii solului.

Ploaia acida este o forma de poluare atât a aerului cât si a apei în care acizii din aer, produsi de uzine de producere a energiei electrice si alte surse, cad pe Pamânt în diferite regiuni. Actiunea corosiva a ploii acide provoaca pagube incomensurabile mediului inconjurator. Problema începe cu producerea dioxidului de sulf si a oxizilor de azot produsi prin arderea combustibilului fosil (carbune, gaz natural si petrol). Dioxidul de sulf si oxizii de azot reactioneaza cu apa, si alte substante chimice din aer, pentru a forma acidul sulfuric, acidul azotat si alti poluanti. Acesti acizi poluanti ajung pâna în atmosfera, unde calatoresc sute de kilometri, si, în cele din urma, se întorc pe pamânt sub forma de ploaie, zapada sau ceata.

      Urmari ale ploii acide pot fi observate mai ales în estul Americii de Nord, în Europa, în Japonia, China si Sud-Estul Asiei. Ploaia acida îndeparteaza substantele nutritive din

3

pamânt, încetineste dezvoltarea copacilor si transforma lacurile într-un mediu care nu poate întretine viata. În orase, acizii poluantii corodeaza aproape tot ce intra în contact cu ei, accelerând acest proces asupra structurilor cum ar fi blocuri si statui. Acizii în combinatie cu alte substante chimice formeaza praful de fum urban care ataca plamânii, cauzând boli si decedari premature.

Pentru prima data termenul a fost introdus de Angus Smith.pH-ul slab acid al apei de ploaie se datoreste faptului ca substantele naturale din atmosfera, asa cum e CO2, participa in reactie cu apa de ploaie: CO2+H2O H2CO3. pH-ul ideal al apei de ploaie e 5,6-5,7, iar pH-ul real e variabil de la o regiune la alta. Aceasta depinde de compozitia gazului.Intrand in reactie cu vaporii de apa, SO2 si NOx se transforma in acizii H2SO4, HNO3, HNO2 si H2SO3. Apoi, impreuna cu ploaia sau zapada, cad la pamant.Cele mai dese ploi acide au loc in SUA, Germania, Cehia, Slovacia, tarile fostei Iugoslavii, Niderlanda, Elvetia, Australia, alte tari ale lumii.Ploaia acida are o actiune negativa asupra bazinelor acvatice: duce la marirea aciditatii pana la asa nivel, incat este nimicita flora si fauna. Plantele acvatice cresc foarte bine in apa cu pH de 7-9,2. La pH de 6 mor crevetele; la pH de 5,5 mor bacteriile bentonice. Moartea lor duce la acumularea reziduurilor organice la fundul bazinelor acvatice. Apoi, dispare planctonul. La pH de 4,5 mor pestii, amfibiile, insectele. Din substantele organice depuse la fundul bazinului acvatic are loc eliberarea metalelor toxice. Aciditatea mare a apei duce la descompunerea Al, Cd, Hg, Pb. "Ploile acide" au fost depistate pentru prima data in R.F.Germana catre sf. anilor 70 (mai mult de o treime din cele 7,5 milioane hectare de padure ale tarii au fost distruse). Infestarea mediului inconjurator datorita CO2 furnizat de industrie si de parcul auto se afla la originea pierderilor ireparabile cauzate padurii de "ploile acide". In Germania de Vest s-a trecut la utilizarea benzinei cu continut redus de plumb si la limitarea emisiunilor nocive ale tuturor vehiculelor.Sivicultorii incearca sa reintroduca ulmul in Europa Occidentala, importandu-l din China si Japonia. Se construiesc mari rezervoare de apa pentru stingerea incendiilor, se modernizeaza parcul tehnic aerian. In Moldova a inceput sa repartizeze loturi pentru vile si nu oriunde, ci pe mica mosie a codrilor, in inima padurii. Pe intreg cuprinsul URSS impartirea parcelelor nu se face pe terenurile arabile si irigabile, iar omul isi construieste o coliba, unde ar putea sa stea la dos pe timp de ploaie sau sa pastreze o sapa. La noi in Moldova, ca la nelumea: in locurile distribuite se inalta peste noapte palate cu 2-3 etaje si un buncar. Aproape langa fiecare sat din Moldova creste imediat, astfel ca, intr-o buna zi - daca nu chiar maine - ne vom pomeni ca intreaga republica va deveni un oras gigant. Odata cu castelele de peste noapte sunt construite drumuri pavate, este instalata lumina electrica, se trage gaz natural. Si toate acestea au loc ziua in amiaza mare, in timp ce bietul taran umbla ani intregi pe drumuri dupa o scandura sau o caldare de mortar.E lucru stiut ca Moldova are cel mai mare jos nivel de impadurire: la un locuitor revine 0,07 fata de 3,3 ha media pe tara (in Canada sau Finlanda - 20 ha).In URSS avem deja 8 rezervatii biosferice: Berezeni (Bielorusia), Repetec (Asia Centrala), Baikal , delta Niprului … Si nici una in Moldova.

4

Cand se ard combustibili fosili, cum sunt carbunele, benzina sau petrolul, se emit oxizi de sulf, carbon si azot in atmosfera. Acesti oxizi se combina cu umezeala din aer si formeaza acid sulfuric, acid carbonic si acid azotic. Cand ploua sau ninge, acesti acizi ajung pe pamant sub forma a ceea ce numim ploaie acida.

In secolul XX, aciditatea aerului si ploaia acida au ajuns sa fie recunoscute ca o amenintare capitala la adresa calitatiii mediului. Cea mai mare parte a acestei aciditati este produsa in tarile industrializate din emisfera nordica: SUA, Canada, Japonia si majoritatea tarilor din Europa de Est si de Vest.Efectele ploii acide pot fi devastatoare pentru multe forme de viata, inclusiv pentru oameni. Aceste efecte sunt insa mai vizibile in lacuri, rauri si pariuri si la nivelul vegetatiei. Aciditatea apei omoara practic orice forma de viata. La inceputul anilor '90, zeci de mii de lacuri erau deja distruse de ploaia acida. Cele mai grave probleme au existat in Norvegia, Suedia si Canada.Amenintarea reprezentata de ploaia acida nu e limitata de granitele geografice, caci vanturile transporta substantele poluante pe tot globul. De exemplu, cercetarile confirmau faptul ca poluarea provenita de la centarlele electrice care functioneaza cu carbuni in centrul si vestul SUA erau cauza principala a marilor probleme legate de ploaia acida in estul Canadei si nord-estul SUA. Efectele distructive ale ploii acide nu se limiteaza la mediul natural. Structuri de piatra , metal sau ciment au fost si ele afectate sau chiar distruse.

Unele dintre marile monumente ale lumii, catedralele Europei sau Colisseum-ul din Roma, prezinta semne de deteriorare datorata ploii acide.Oamenii de stiinta folosesc ceea ce se cheama factorul pH pentru a masura aciditatea sau alcalinitatea solutiilor lichide. Pe o scara de la 0 la 14, 0 reprezinta cel mai ridicat nivel de aciditate, iar 14 cel mai ridicat nivel de bazicitate sau alcalinitate. O solutie de apa distilata care nu contine nici aizi nici baze, are pH 7 sau neutru. Daca nivelul pH-ului in apa de ploaie scade sub 5.5, ploaia este considerata acida. Ploile din estul SUA si din Europa au adesea un pH intre 4.5 si 4.0Desi costurile echipamentelor antipoluante ca arzatoare, filtre sau instalatii de spalare sunt mari, costurile stricaciunilor cauzate mediului si vietii omenesti se estimeaza a fi si mai mari, pentru ca ele pot fi ireversibile. Chiar daca in prezent se iau masuri de prevenire, pina la 500.000 de lacuri din America de Nord si peste 118 milioane metrii cubi de copaci din Europa se vor distruge probabil, inainte de sfarsitul secolului XX din cauza ploii acide.

5

6

  Capitolul 2. Formarea ploii acide

Gazele se amesteca cu umezeala din aer si precipitatiile devin acide, facandu-le asemanatoare citronadei. Ploaia acida distruge plantele si animalele. Ele

spala nutrientii de pe sol, frunze si ace, iar acestea se ingalbenesc si mor. Aluminiul eliberat de ploi slabeste radacinile copacilor, favorizand distrugerea lor. Paduri intregi au disparut din aceasta cauza.

Este si mai rau daca ploaia acida ajunge in rauri sau lacuri, pentru ca acestea transporta otrava la distanta, omorand si cele mai mici organisme. Pestii sunt determinati de aluminiu sa produca o mucoasa lipicioasa care le infunda branhiile si ii “sufoca”, in cele din urma. Apele acide distrug si icrele.

Dupa oamenii de stiinta, pana in anul 2000 doar in Statele Unite si Canada vor fi 50 000 de lacuri moarte biologic. Dereglarea echilibrului natural al atmosferei nu poate decat sa dauneze Pamantului. Din cauza incalzirii globale va creste nivelul marilor, regiunile situate mai jos fiind inghitite de apa. Este de asteptat ca apa sa acopere orase ca Londra sau New York. Poluarea resurselor de apa poate atrage dupa sine izbucnirea unor epidemii, aparitia unor boli grave si moartea. Sunt modificate si

7

raporturile repartizarii precipitatiilor: regiuni imense pot fi secate complet, ducand la foamete si pierderea multor vieti omenesti.

EXPLOZIA DIN 1883

Cand insula Krakatoa din stramtoarea dintre Sumatra si Java a fost aruncata in aer in 1883, in urma eruptiei vulcanice, sunetul marii explozii s-a auzit pana la 1500 de mile la nord de Borneo si 2000 de mile la S-E in Australia. Norul de praf si cenusa a produs un intuneric total pentru 24 de ore intr-un spatiu de 100 de mile spre vest de vulcan! Un mare nor de praf a fost observat pe tot globul in jurul ecuatorului timp de 2 saptamani! Trecerea lui in zonele temperate a produs rasarituri si apusuri de soare stralucitor colorate timp de 2 ani.Ploi cu noroi au cazut pana la 50 de mile fata de locul eruptiei si insule plutitoare de piatra poroasa (tuf vulcanic) au circulat pana la Oceanul Indian. Poluarea atmosferei de catre Krakatoa a avut un caracter global, dar dupa 3 ani de la cea mai violenta catastrofa din istoria civilizatiei umane procesele naturale au restituit aerului atmosferic puritatea sa naturala

      Procesul care duce la formarea ploii acide începe cu arderea combustibililor fosili. Arderea este o reactie chimica în care oxigenul din aer se combina cu carbon, azot, sulf si alte elemente chimice din substanta care este arsa. Noii compusi formati sunt gaze numite oxizi. Când sulful si azotul sunt prezenti în combustibil, din reactia lor cu oxigenul rezulta dioxid de sulf si diferiti compusi de oxid de azot. Oxizii de azot ajung în atmosfera de la mai multe surse, primul loc fiind detinut de motoarele vehiculelor.

      Uneori acizii poluanti apar ca particule uscate si ca gase care pot atinge solul fara ajutorul apei. Când acesti acizi "uscati" sunt spalati de ploaie, combinându-se cu aceasta, formeaza o solutie cu actiune mult mai coroziva. Combinatia dintre ploaie acida si acizi uscati este cunoscuta sub numele de depunere de acid.

8

Capitolul 3. Efecte ale ploii acidePloaia 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.

Efectele sale devastatoare au fost realizate abia recent.

EFECTUL ASUPRA ATMOSFEREI

Unii dintre constituenţii poluării acide sunt sulfaţii, nitraţii, hidrocarbonii 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 deasemenea cursul luminii solare de la soare la pământ şi înapoi. În zona arctică, aceasta afectează creşterea lichenilor, care la rândul ei, afectează renii şi alte animale care se hrănesc cu licheni.     Acizii din ploaia acida reactioneaza chimic cu orice obiect cu care intra în contact. Acizii sunt substante chimice corozive ce reactioneaza prin punere în comun de atomi de hidrogen. Aciditatea unei substante provine din abundenta de atomi de hidrogen liberi în momentul în care substanta este dizolvata în apa. Aciditatea este masurata pe scara pH cu valori de la 0 la 14. Substantele acidice au numere pH de la 1 la 6 - cu cât este mai mic numarul cu atât substanta este mai puternica si mai coroziva.

   

  

9

a) Asupra copacilor

      Prin îndepartarea substantelor nutritive din sol, ploaia acida încetineste cresterea plantelor, dar mai ales a copacilor. De asemenea, ataca copacii intr-un mod mai aparte prin producerea unor gauri în depozitele de amidon ale frunzelor, rezultând pete moarte, maronii. Daca se formeaza mai multe astfel de pete, un copac îsi pierde abilitatea de a produce hrana prin fotosinteza. De asemenea, organismele pot infecta copacul prin frunzele ranite. Odata slabiti, copacii sunt mai vulnerabili la alti posibili factori cum sunt infestarea cu insecte, temperaturi scazute sau seceta.

     b) Asupra suprafetelor de apa

      Ploaia acida cade, de asemenea, si în râuri, lacuri si mlastini. Acolo unde este zapada iarna, apele locale cresc dintr-o data mai acidice în momentul în care zapada se topeste primavara.. Marea majoritate a apelor naturale sunt aproape de neutrul chimic, nici acidice, nici alkaline: pH-ul lor este undeva între 6 si 8. În Muntii Adirondack din SUA, o patrime din lacuri si iazuri sunt acidice, si multe dintre ele si-au pierdut deja pestii. Toate râurile majore ale Norvegiei au fost scuturate de ploaia acida, reducând drastic populatia de somon si pastrav.

   

10

  c) Asupra structurilor construite de om

      Ploaia acida si depozitia de acid "uscat" strica cladiri, statui, automobile si alte structuri obtinute din piatra, metal sau orice alt material expus pentru o perioada îndelungata de timp la capriciile vremii. Paguba coroziva poate fi foarte scumpa, iar în orasele cu cladiri istorice, tragica. Atât Parthenon-ul din Atena, Grecia, cât si Taj Mahal-ul din Agra, India se deterioreaza datorita ploii acide.

    

11

Capitolul 4. Eforturile de a controla ploaia acida

      Cea mai buna metoda împotriva ploii acide este prin reducerea cantitatii de dioxid de sulf si a oxizilor de azot emanati de centrale, de autovehiculele motorizate si de fabrici. Cea mai simpla metoda de a reduce din aceste emanatii este folosirea în cantitati mai mici a energiei provenita din combustibilii fosili. Fiecare, personal, poate ajuta. De fiecare data când un consumator cumpara un dispozitiv de micsorare a energiei, adauga izolare la casa sau ia autobuzul pâna la serviciu, automat el/ea conserva energie si ca urmare lupta împotriva ploii acide.

Practic, ploaia acida ataca tot ce intalneste si afecteaza toate formele de viata, calitatea solului si a materialelor. Modificarea calitatii apei in lacuri si rauri produc efecte indirecte asupra celorlalte componente ale mediului.

asupra sanatatii umane- boli respiratorii (astm,bronsite,emfizem), oculare si dermatologice , iar indirect,prin consumul de alimente afectate-boli digestive si ale sistemului nervos;

asupra sanatatii animale- vietatile din lacuri si rauri sunt distruse de ploaia acida. Vedeti un iaz de decantare de la o uzina chimica si va veti lamuri daca poate trai ceva acolo. Distrugerea bazinelor acvatice (la pH de 4,5 dispare viata din bazinele piscicole);

asupra vegetatiei-distrugerea directa a clorofilei in masa vegetala, degradarea padurilor, a pasunilor si a culturilor agricole;

eroziunea solului- efectele asupra vegetatiei si a apelor de suprafata duc la eroziunea solului. Fata de toate acestea ,ploile acide ataca roca, dizolva sarurile de calciu si magneziu  si reduce calitatea solului dizolvand metalele si distrugand viata la nivelul microorganismelor din sol;

coroziunea materialelor- efecte marcante privind corodarea structurilor de metal de la poduri si cladiri. Monumente ale civilizatiei antice sau medievale, care sute de ani n-au fost afectate decat de vanturi si ploi normale sunt acum corodate de ploile acide.

  Informatiile cele mai multe provin din tarile cele mai dezvoltate : SUA, Japonia, Canada, Europa nu pentru ca doar acolo ar fi poluarea si ploile acide ci pentru ca au sisteme de monitorizare si control al acestora. 

Pentru stoparea efectelor generate de cauzele naturale nu sunt solutii, doar referitor la incendiile de padure, prevenirea si interventiile de localizare si stingere..Pentru cauzele artificiale,solutiile apartin autoritatii de stat si autoritatilor locale:

12

Inaltarea si suprainaltarea cosurilor industriale –aceasta a dus practic la marirea zonei poluate, un cos de 50m polueaza 500m in jurul lui iar unul de 100m polueaza 2-3000m dar intr-un procent mai redus. Vantul duce insa aceste emisii la sute si mii de km si provoaca efectele ploii acide in alta zona.

Introducerea de filtre recuperatoare si de reducere a emisiilor in atmosfera precum si a altor echipamente antipoluante

Tehnologii noi cu consumuri reduse energetic  Reducerea emisiilor poluante la motoare , trecerea la combustibili cu continut

redus de plumb Tehnologii alternative energetice nepoluante (hidro, nucleare, eoliene) Legislatie privind protectia mediului

Ploile acide sunt un atentat la calitatea mediului.Conflictul major este intre necesitatea protectiei mediului si activitatile economice. Solutiile politice privind dezvoltarea economica tin cont declarativ de protectia mediului si mai putin in fapt de aceasta.Distrugerea de azi o vor plati cei de maine.Legile de Protectia Mediului au aparut ca o necesitate de a preveni si mai putin de a repara. Ce puteti face ?

Sesizati autoritatea de control (garda de mediu) cand apar ploile acide sau daca aveti suspiciuni asupra caracterului unei ploi,

Educati copiii in spiritul protectiei mediului, Protestati impotriva poluarii date de industrie si transporturi, Promovati solutii de economisire a energiei. Solidarizati-va cu cei ce duc campanii deschise impotriva poluarii mediului ; Cereti daune foarte mari celor care polueaza mediul, astfel incat sa se obtina pe

cale judecatoreasca inchiderea acestor poluatori majori. Fotografiati si filmati daca aveti ocazia rezultatele unei ploi acide, recoltati probe

de apa de ploaie, publicati analizele de calitate a apei, informati media si autoritatea locala.

Bibliografie: www.britannica.com www.utexas.edu www.nature.nps.gov/natnet/ard/

www.soton.ac.uk www.epa.gov

13