schimbari climatice si protectia atmosferei times new roman

5/15/2018 Schimbari Climatice Si Protectia Atmosferei Times New Roman - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/schimbari-climatice-si-protectia-atmosferei-times-new-roman

Schimbări Climatice şi Protecţia Atmosferei Curs

PORCAR DUMITRU-DAN

SCHIMBĂRI CLIMATICE ŞI

PROTECŢIA ATMOSFEREI

2009

1




Editura U.T.PRESS

Recenzori: Prof dr.ing. Rusu TiberiuConf.dr.ing.Dan Viorel

ISBN……………

2




PREFAŢĂ Această carte se adresează studenţilor de la învăţământul academic

postuniversitar de tip Masterat în domeniul Ingineriei Mediului laspecializarea Dezvoltare Durabilă şi Protecţia Mediului.

Lucrarea prezintă un bogat material teoretic ce poate constitui o bază de informaţie valoroasă în abordarea problemelor specifice din acestinteresant domeniu al protecţiei mediului. Pe parcursul acestei căr ţi au fost prezentate principalele probleme legate de aspectele care viitorii specialişti

trebuie să le aibă în vedere la studierea problemelor legate de schimbărileclimatice şi protecţia atmosferei. Interdependenţa dintre cele două aspectestudiate pe parcursul acestei lucr ări au necesitat elaborarea unui material desinteză care să urmărească o prezentare unitar ă a acestor importante domeniilegate de protecţia mediului.

Structural materialul este împăr ţit în două păr ţi mari. Prima partecuprinde noţiunile de bază legate de aerul atmosferic, impurificarea acestuiaşi efectele poluării. Sunt studiate efectele schimbărilor climatice generate de poluare şi acţiunile întreprinse pentru reducerea influenţelor negative ale

activităţilor umane asupra mediului şi in special al atmosferei. În partea adoua a lucr ării sunt prezentate principalele echipamente care stau ladispoziţia oamenilor pentru reducerea poluării atmosferice. Pentru o mai bună înţelegere a echipamentelor in prima parte a fiecărui capitol s-au studiataspectele teoretice care stau la baza funcţionării acestora.

Multitudinea problemelor studiate şi interconectarea ideilor au stat la baza apariţiei acestui volum. Problema interdependenţei dintre cauzeledegradării şi poluării aerului atmosferic şi efectele care acestea le produc aufost relevate prin prezentarea unui material grafic sugestiv.

În prima parte sunt indicate câteva noţiuni legate de aerul curat şiimpurităţile care se regăsesc în urma emisiilor provenite de la diverse sursede poluare. În continuare sunt detaliate, efectele pe care poluarea o are înmod directa asupra atmosferei şi în mod indirect asupra oamenilor. Suntstudiate problemele legate de efectul de ser ă, smogul fotochimic şi ploileacide. S-a f ăcut conexiunea dintre aceste efecte ale poluării şi schimbărileclimatice apărute în ultima perioadă pe pământ. Efectele grave datorate poluării li s-au interpus acţiunea energică a oamenilor în vederea diminuării pe cât posibil a acelor poluanţi cu efecte majore asupra vieţii de pe pământ.

In acest context sunt prezentate măsurile luate la nivel mondial, european şinaţional menite să reducă deversările de poluanţi în mediul înconjur ător.

3




În a doua parte a lucr ării sunt prezentate tehnologiile şiechipamentele destinate captării la sursă şi prin aceasta să se contribuie lareducerea emisiilor de poluanţi în atmosfer ă. Este prezentată schema defuncţionare a instalaţiilor de tratare şi epurare, apoi s-a f ăcut o clasificare a

instalaţiilor de epurare a aerului sau gazelor, după care s-au prezentat în moddetaliat tehnologiile de epurare.Oportunitatea apariţiei acestui volum constă prin faptul că ea se

încadrează în tendinţele şi dezideratele pentru o viaţă mai bună pentru toţilocuitorii planetei noastre. De asemenea trebuie să nu se uite că dacă generaţia noastr ă a primit de la înaintaşii noştri o planetă confortabilă şilocuibilă, la rândul nostru trebuie să o lăsăm cel puţin tot aşa, sau poate maicurată urmaşilor noştri.

Mulţumesc recenzorilor pentru citirea atentă a materialului şi pentru

observaţiile formulateAutorul

4




CUPRINSCAPITOLUL 1 Introducere. Scurt Istoric 7

CAPITOLUL 2 Noţiuni legate de aerul curat şi de impurităţileprezente în atmosferă 10

2.1 Aerul curat 102.2 Impurităţile 152.3 Surse de poluare atmosferică 16

2.4 Influenţa impurităţilor asupra aerului atmosferic 21CAPITOLUL 3 Schimbările climatice generate de prezenţaimpurităţilor din aer. Alţi factori ce determină schimbarea climei 23

3.1 Analiza principalilor factori ce determină schimbărileclimatice 23

CAPITOLUL 4 Alte efecte ale poluanţilor asupra mediului 354.1 Smogul fotochimic 35

4.2 Ploaia acidă 41CAPITOLUL 5 Noţiuni de bază de meteorologie 53

CAPITOLUL 6 Determinarea concentraţiilor de poluanţi în jurul unei surse de poluare 60

CAPITOLUL 7 Legislaţia europeană şi naţională asupraprotecţiei atmosferice şi a schimbărilor climatice 64

7.1 Protocolul de la Kyoto 647.2 Legislaţia naţională din domeniul protecţiei atmosferei şi aschimbărilor climatice. Implementarea acquis-ului comunitar demediu în legislaţia naţională 687.3Controlul surselor de poluare. Impuneri şi restricţii 71

CAPITOLUL 8 Tratarea poluanţilor la sursa de poluare 74

CAPITOLUL 9 Echipamente pentru tratarea aerului şi a

gazelor evacuate în atmosferă. Clasificarea echipamentelor 789.1 Clasificarea metodelor 789.2 Sisteme complexe de tratare şi epurare 81

5




CAPITOLUL 10 Instalaţii care folosesc principiul de epurare

prin detentă 8210.1 Teoria epur ării în câmp gravitaţional 82

10.2 Instalaţii reprezentative 83CAPITOLUL 11 Instalaţii şi aparate care folosesc principiile deimpact, şoc şi inerţie 88

11.1 Teoria epur ării 8811.2 Instalaţii reprezentative 90

CAPITOLUL 12 Instalaţii care funcţionează pe principiul de

epurare centrifugal 95

12.1 Teoria epur ării centrifugale 9512.2 Echipamente funcţionând pe principiul de epurare centrifugal 100

CAPITOLUL 13 Instalaţii funcţionând pe principiul de epurare prinfiltrare 104

13.1 Teoria epur ării prin filtrare 10413.2 Instalaţii reprezentative 111

CAPITOLUL 14 Instalaţii funcţionând pe principiul de epurare

electrostatic 11414.1 Teoria epur ării electrostatice 11414.2 Epuratoare electrostatice 119

CAPITOLUL15 Instalaţii care funcţionează pe principiul umed

de epurare 12615.1Probleme generale ale mecanismelor epur ării pe cale umedă 12615.2 Pulverizarea lichidelor 12715.3 Instalaţii reprezentative 137

CAPITOLUL 16 Instalaţii funcţionând pe principii complexe de

epurare 147

BIBLIOGRAFIE 151

6




CAPITOLUL 1 Introducere. Scurt Istoric

Impurificarea aerului reprezintă o importantă problemă socio-economică contemporană, care a luat propor ţii îngrijor ătoare în unele ţări puternic industrializate, îşi are începuturile în vremuri îndepărtate, fiind produsă mai întâi independent de activitatea umană.

Dislocarea pulberilor solului de către vânturi, r ăspândirea de gaze

rezultate din procesele biologice de pe sol şi emanaţiile din teritoriilevulcanice au constituit primele procese de impurificare a aerului.

Ulterior a apărut impurificarea aerului pe cale artificială, o dată cudescoperirea focului şi prelucrarea minereurilor. Combustia, procesul deorigine al principalelor surse de impurificare a ridicat cele mai frecvente şiimportante probleme de impurificare a aerului. Impurificarea aerului prin procesele de ardere a fost redusă atâta vreme cât folosirea acestora eraluminată, iar combustibilul utilizat a fost lemnul, din care rezultă o propor ţieredusă de impurităţi sub formă de fum.

Prin utilizarea ca mijloc de încălzire şi îndeosebi la prelucrareaminereurilor a cărbunelui de pământ, combustibil mult mai concentrate încarbon, care conţine totodată o mare propor ţie de impurităţi, între carecompuşi de sulf, impurificarea aerului ridică probleme sociale, consemnateîn istorie încă din secolul al XIII-lea. Din 1273 se cunoaşte prima dispoziţie prin care era prohibită arderea cărbunelui în Londra pe durata sesiunii parlamentului, iar din 1306, prima relatare despre executarea unuimeşteşugar care a călcat dispoziţia parlamentului. În 1398 regele Carol alVI-lea dă un edict prin care se interzice emiterea de fumuri r ău mirositoare;

un alt caz este cel din 1510 de la Rouen când s-au luat măsuri contra fumului provenit din arderea cărbunilor [1].

În 1661 a apărut cea dintâi scriere despre consecinţele nocive şimăsurile de combatere a impurificării cu fum prin lucrarea “Fumifugium sauinconvenienţa aerului şi fumului r ăspândit la Londra, împreună cu uneleremedii propuse umil” de J.Evelyn.

În urma descoperirii for ţei aburului (sec. XVIII) şi a altor invenţii s-atrecut la producţia industrială lărgită, ceea ce a determinat extindereaimpurificării aerului, datorită măririi capacităţilor de producţie ale

întreprinderilor, favorizată de mecanizarea unor procese. Revoluţiaindustrială din secolul al XIX-lea, care a adus omenirii însemnate foloase

7




economico-sociale, a pus în evidenţă şi unele pericole pentru sănătate, prinapariţia de mari şi numeroase surse de impurificare, reprezentate în special prin procesele de combustie şi prin topirea metalelor feroase şi neferoase. Deaceea a devenit necesar ă aplicarea de metode de prevenire şi combatere a

impurificării aerului. De mai multe ori în decursul secolului al XIX-lea, înAnglia s-au înfiinţat comitete, ligi şi societăţi pentru combaterea fumului.La Londra, în 1873, a avut loc, după toate probabilităţile, prima

intoxicaţie în masă în urma unei perioade de vreme nefavorabilă, care a f ăcut posibilă acumularea de impurităţi în atmosfer ă.

La sfâr şitul secolului al XIX-lea a apărut pericolul impurificării cusubstanţe toxice, evacuate din industria chimică. Legea privindîntreprinderile chimice (Alkali & Works Regulation Act) din 1883 şi 1887 prevedea şi măsuri de protecţie împotriva impurificării aerului.

În secolele XIX-XX, ca urmare a sesizării pericolelor toxice pentrumuncitori în interiorul încă perilor industriale, s-au luat măsuri de evacuare anoxelor cu mijloace de ventilaţie prin exhaustare, marcând prin aceasta onouă etapă în creşterea impurificării aerului exterior.

Ulterior, prin introducerea motorului cu combustie internă întransporturi, are loc o dezvoltare a acestora, ceea ce creează o nouă categoriede surse de impurificare a aerului.

Prin însumarea acestor categorii de surse impurificarea aerului creşteconsiderabil.

Dacă în etapele premergătoare revoluţiei industriale impurificareaaerului avea un caracter redus, limitat, fiind prezentă doar în încă perile delocuit, sau în împrejurimile imediate ale atelierelor meşteşugăreşti odată cuindustrializarea societăţii, acţiunea nocivă a poluanţilor rezultaţi din surseleindustriale se extinde asupra întregului mediu cu efecte grave asupraacestuia. Astfel în această perioadă populaţia se aglomerează în oraşe şi caurmare a activităţilor industriale cantitatea de poluanţi creşte şi se diversifică devenind un factor de disconfort şi pericol asupra celor expuşi. În literaturade specialitate sunt prezentate consecinţele dezvoltării neplanificate a

industriei şi a urbanizării datele fiind ilustrative în acest sens [2].Încă din primele decenii ale secolului al XX-lea au început să apar ă oraşe în care impurificarea aerului a devenit intolerabilă: Pittsburgh,Cincinati, St. Louis (S.U.A.), Manchester, Glasgow, Edinburgh, Cardiff (Marea Britanie), oraşele din Valea Meusei (Belgia), oraşele din Ruhr (Germania). În unele ţări se înregistrează o nouă etapă: de la treapta locală,de interes limitat la unele oraşe, impurificarea aerului s-a extins la regiuniîntregi, cum ar fi în S.U.A., R.F. a Germaniei, Japonia, Anglia etc..

Caracterul par ţial şi local al măsurilor aplicate nu a putut împiedica

în mod eficace intensitatea impurificării aerului şi astfel s-au produsintoxicaţii în masă, denumite catastrofe ale impurificării aerului. Acestea auavut loc în ţări dezvoltate industrial: Belgia (1930), S.U.A. (1948) şi Anglia

8




(1952). Prin intoxicaţia şi moartea a mii de oameni ca şi prin faptul ca auînceput să se succeadă la intervale de timp din ce în ce mai scurte (la Londraşi New-York s-a înregistrat şi ulterior aproape în fiecare an creştereamortalităţii prin astfel de intoxicaţii) aceste accidente au constituit semnale

de alarmă pentru întreaga lume. Ele au avut ca urmare extinderea cercetărilor pentru cunoaşterea aprofundată a problemelor referitoare la impurificareaaerului şi aplicarea largă a metodelor de prevenire şi combatere.

Cu privire la cunoaşterea gradului de impurificare s-a precizat celemai importante categorii de surse de impurificare. La început s-a acordatimportanţă aproape exclusive surselor industriale, fiind cele mai puternice:centralele termoenergetice, turnătoriile şi rafinăriile de metale,întreprinderile chimice, fabricile de ciment etc.

În ultimul timp a început să se acorde un interes deosebit mijloacelor

de transport auto, ca urmare a creşterii numărului acestora.În prezent în toată lumea se fac eforturi pentru a se preciza gradulimpurificării cu variate substanţe din diverse surse şi ariile cele maiimpurificate din fiecare ţar ă. Publicaţiile referitoare la această latur ă a problemei însumează cel mai mare număr de lucr ări din literatura despecialitate. În toate cazurile studiile asupra fenomenelor de poluare pornescde la conţinutul chimic al aerului considerat pur sau curat.

9




CAPITOLUL 2 No ţ iuni legate de aerul curat şi de impurit ăţ ile prezente în atmosfer ă

2.1 Aerul curat

„Aerul curat” este definit prin următoarea compoziţie chimică

conform tabelului 2.1:Tabelul 2.1. Compoziţia aerului curatCompoziţie Fracţia

volumică Fracţiamasică

Greutatemoleculara

Azot 0,7809 0,7552 28,016Oxigen 0,2095 0,2315 32,000Argon 0,0093 0,0128 39,964CO2, Ne, H2, He, Kr, O3 0,0003 0,0004 44,010

Se observă astfel că prin aer curat se înţelege aer f ăr ă impurităţi şivapori de apă.

Caracteristicile fizico-chimice ale aerului curat

Masa molecular ă:

– conform analizei volumetrice rezultă masa molecular ă aparentă:

∑

∑

=

=

⋅

= n

i

n

i

aer

Frvi

Gmi Frvi

Mv

1

1

(2.1)

mol g

Mvaer

/966,281

010,440003,0964,390093,0322095,0016,287809,0=

⋅+⋅+⋅+⋅=

- conform analizei gravimetrice rezultă masa molecular ă reală:

10




∑

∑

=

=

⋅=

n

i

n

iaer

Frmi

Gmi Frmi

Mm

1

1 (2.2)

mol g

Mmaer

/936,281

010,440004,0964,390128,0322315,0016,287552,0=⋅+⋅+⋅+⋅=

Volumul molar V= 22,414 [ l/mol ] şi

Volumul normal [ m3 N ]

Temperatura t [°C ]Pentru temperatura în grade Kelvin se foloseşte relaţia:T=273,15 t [K] (2.3) Presiunea barometrică – atmosfera standard po = 101367 N/m2 (760 torr)la to =15 [ °C ] şi densitate relativă ρo= 0,125 Kg/m3 sau greutate specifică γo= 1,2255 Kg/m3

Densitatea aerului ( până la 10 km de la nivelul mării ) sau masa specifică aaerului:

V Mvaer

o = ρ (2.4)

293,1414,22

966,28==o ρ kg/m3 N

h

o 9,0⋅= ρ ρ (2.5)

Unde: h este înălţimea în km.

Vâscozitatea aerului : – cinematică : ν - Stocks

- dinamică :µ - Poise

Entalpia – i( h ) [ j/kg ]

Aerul curat se considera gaz ideal . Astfel el satisface următoarele legi alegazelor ideale :

a.) Ecua ţ ia de starea gazelor (Boyle-Mariotte şi Gay-Lussac)T RV p ⋅=⋅ (pentru 1 Kg gaz ) (2.6)

p = presiunea gazului [ kg/mS ] sau [ N/m2 ]V = volumul gazului [ m3 ]

11




T = temperatura [ K ] sau T = 273,15 + tR = constanta gazelor perfecte [ j/mol*K ]‚

Pentru un kmol de gaz ecuaţia de stare a gazelor devine:T R M V p ⋅⋅=⋅ (pentru 1 kmol) gaz (2.6.1)

Unde: M este masa molar ă a gazului.

b) Legea lui Avogadro

T M

V p R

⋅⋅

= (2.7)

M M R

8318

15,273

414,22101367=

⋅⋅

= [j/mol*k]

Pentru aer curat cu masa molecular ă Mvaer =28,966 rezultă R=287,2[j/mol*k], iar pentru vapori de apă Mvapa=18,2 rezultă R=457 [j/mol*k].

c) Legea lui Dalton (sau legea amestecului de gaze).Conform acestei legi daca mai multe gaze se găsesc in acelaşi spaţiu,

fiecare dintre ele se repartizează in întreg volumul , având o anumita presiune, iar presiunea totala este data de suma presiunilor fiecărui gaz in parte.

T R p

nn

p

T Rn

p

T RnV va

v

v

a

at ⋅⋅

+=

⋅⋅=

⋅⋅=

)((2.8)

Unde: Vt – volumul amestecului [m3]

pa – presiunea par ţiala a aerului curat [ N / m2

] pv – presiunea par ţiala a vaporilor de apa [ N / m2 ]na – numărul de molecule gram a aerului curatnv – numărul de molecule gram a vaporilor de apan numărul total de molecule gram de gaze.

va nnn += (2.9)

şi p – presiunea totală [ N / m2 ]

∑ +== va j p p p p (2.10)

Aerul definit anterior nu conţine vapori de apă. Se cunoaşte că vaporiide apă sunt prezenţi în mod natural în mediu. În continuare sunt prezentatecâteva noţiuni legate de prezenţa vaporilor de apă în aerul curat.

Caracteristicile aerului umed

a.) Con ţ inutul în vapori de apa

aer a

apav

Mvn

Mvnw

⋅

⋅= (2.11)

12




v

v

a

v

a

v

a

v

p p

p

p

p

n

n

n

nw

−⋅=⋅=⋅=

⋅

⋅= 622,0622,0622,0

966,28

016,18

Pentru aer saturat în vapori de apă w=ws .

b.) Umiditatea relativă a aerului

sw

w=τ (2.12)

c.) Gradul de higrometrie a aerului

( ) p

p p

p

nn

n

nn

n

vsvs

v

vsva

vs

va

v

τ

τ ϕ

−−

==

+

+=

11

(2.13)

Pentru φ = τ = 0 rezultă aer curat f ăr ă vapori de apă;şi pentru φ = τ = 1 rezulta aer umed saturat.

d.) Greutatea specifica a aerului umed

T

p p

T

pG va

a ⋅

−=

⋅=

27,2927,29(2.14)

T

p

G

v

v ⋅= 11,47 (2.15)

)379,0(27,29

1vvavs p p

T GGG ⋅−⋅

⋅=+= (2.16)

Sau

)622,0

379,01(27,29 +

⋅−⋅⋅

=w

w

T

pGvs (2.17)

Ga = pa / 29,27 T pentru aer curatGv = pv / 47,11 T pentru vapori de apă

Alte caracteristici ale aerului curat

În continuare vom prezenta alte câteva caracteristici ale aeruluiatmosferic, respectiv variaţia acestora în litosfer ă. Aceste variaţii sunt naturaleşi nu se datorează activităţilor umane.

Varia ţ ia caracteristicilor aerului în func ţ ie de altitudine Dacă notăm cu h altitudinea variaţia dinte altitudine si variaţia de

presiune pentru cele două altitudini va fi data de relaţia:

13




( )2

112 lg067,04,18

p

pt hh m ⋅⋅−=− (18)

Conform normelor americane AIR 0600 sau a raportului NASA 1235Washington DC [1] s-au măsurat următoarele valori ale caracteristicilor

aerului indicate în tabelul 2.2

Tabelul 2.2.h [km] t [°C] Presiunea

atmosfericarelativa

o

r p

p p =

Densitatearelativa

o

r ρ

ρ ρ =

Vâscozitateadinamică [cPoise]

Vâscozitateacinematică [cStokes]

0 15 1 1 1,782 14,51 8,5 0,887 0,9075 1,755 15,82 2 0,7845 0,8216 1,72 17,13 -4,5 0,6919 0,7421 1,686 18,54 -11 0,6082 0,6686 1,65 20,15 -17,5 0,533 0,6008 1,616 226 -24 0,4655 0,5384 1,583 247 -30,5 0,4051 0,4811 1,548 26,28 -37 0,3512 0,4286 1,518 28,99 -43,5 0,3032 0,3805 1,48 31,8

10 -50 0,2607 0,3368 1,445 35

Varia ţ ia entalpiei aerului curat cu temperatura

va hwhh ⋅+= (19)

Unde: ha-entalpia aerului curat [ J / kg ]hv- entalpia aerului umed [ J / kg ]

t ha ⋅= 2375,0 (20)

t hv ⋅+= 477,07,594 (21)

Arbitrar la t = 0 [ °C ] ha = 0 pentru aerul curat. Entalpia se poate determina şidin tabele termodinamice.

Deplasări ale aerului in urma mişcării de rotaţie a pământului

Vântul natural este o mişcare turbulenta a aerului de-a lungulsuprafeţei pământului , stratul pus in mişcare putând avea grosimi de ordinulkm . Mişcarea are loc neregulat având creşteri periodice. In Europa vântuldepăşeşte rar 20 m/s. In emisfera nordica direcţia vanturilor este dirijata

înconjurând spre stânga regiunile de joasa presiune barometrica (ciclon) si

14




spre dreapta regiunile de înaltă presiune barometrica ( anticiclon ).fenomenuleste invers in emisfera sudica , datorita fenomenului de rotaţie a pământului .

In mijlocul unei regiuni de joasa presiune aerul se ridica , iar inregiunea de înaltă presiune coboar ă . Aceşti curenţi ascendenţi şi descendenţi

(verticali) sunt însoţiţi de furtuni considerabile (mai rar întâlnite in Europa) .

2.2 Impurit ăţ ile

Impurităţile sunt constituite din particule solide sau lichide şi moleculede gaze sau vapori, ele depinzând în special de mediul ambiant . Particuleleîntâlnite în atmosfera au dimensiuni pana la 100 µm , iar moleculeledimensiuni sub nm ( nanometri. Suspendarea particulelor în aerul atmosfericse datorează proprietăţilor legate de marea lor de raportul dintre suprafaţa şi

volumul, sau de proprietăţile acestora cum ar fi :- adsorbţia, aglomerarea, încărcarea electrostatica, evaporare, difuzia,absorbţia radiaţiilor din spectrul solar şi proprietăţile calorice etc.- forma şi componenţa impurităţilor în aer este foarte neregulata şieterogenă. În tabelul 2.3 este prezentată o clasificare şi sunt date câtevaexemple de poluanţi.

Tabelul 2.3OrigineaTip polua Exemplu Dimensiunea

particulelor [µm Naturală

Industrială

Transport AlteleCărbune nears 100-10 x x xCenuşă 100-1 x x xCiment 100-1 x xPulberi de praf 100-1 x x x xPraf metalurgic 100-1 xColoranţi 10-0,1 xFumuri metalice 1-0,01 xFum de cărbune 0,2-0,1 xSpori vegetali 30-10 xPolen 100-10 x

Bacterii 10-1 xViruşi 0,1-0,01 xOxizi (Zn, Pb, etc) 0,3-0,03 x

Aerosolisolizi

Fum de tutun 0,15-0,01 xAcid sulfuric 10-1 x xMercur 10-1 x

Aerosolilichizi

Acid fluorhidric 10-1 xCompuşi de sulf x x

NOx, NO, NO2 x xHidrocarburi, COV x x x

Gazevapori

CO, CO2 x x x x

15




Astfel impurităţile sunt datorate unor surse extrem de vaste degenerare a acestora. Caracterul toxic sau steril a acestor impurităţi este dat desubstanţele ce intr ă în componenţa acestora, indiferent de sursa de la care provin ele. Astfel o impuritate provenită de la o sursă naturală poate avea un

caracter mai toxic decât o impuritate provenită de la o sursă artificială. Totuşimajoritatea impurificătorilor proveniţi de la sursele artificiale au efectedeosebit de grave asupra mediului. Majoritatea acestora au un caracter activ, persistent şi influenţează rezistenţa mecanică şi chimică a tuturor materialelor cu care intr ă în contact. Astfel din acest punct de vedere impurificătorii potavea caracter toxic - activ sau netoxic - pasiv asupra factorilor de mediu

O altă clasificare care se poate da acestor impurificători se poate faceîn funcţie de acţiunea în timp pe care o au asupra mediului cu care intr ă încontact. Astfel unii poluanţi au acţiune persistentă de lungă durată asupra

mediului, alţii au o acţiune de scurtă durată asupra acestuia.

2.3 Surse de poluare atmosferică

Sursa de impurificare reprezintă locul de producere şi evacuare înatmosfer ă a impurităţilor. Ele se clasifică după anumite criterii cum ar fi:a) După locul de producere a acestora ele pot fi:

- naturale;- artificiale.

b) După modul de evacuare în atmosfera sursele pot fi:- mod organizat;- mod neorganizat.

c) După categoriile de materiale impurificătoare:- particule solide- gaze şi vapori- radiaţiiSursele naturale de poluare sunt greu de controlat şi nu pot fi

influenţate semnificativ de către om. Ele sunt constituite în general de

vulcani, emanaţii de gaze de sub scoar ţa pământului (bioxid de sulf,hidrocarburi, etc ) sau prin procese naturale (fermentaţie, respiraţie, etc )şi/sau eroziunea solului .

Sursele artificiale de poluare sunt acele surse asupra cărora se punetot mai mult accentul pentru diminuarea influenţei acestora asupra mediului,datorită faptului ca ele sunt în general datorate unor activităţi umane. Elesunt rezultatul unor procese termice , chimice, fizice, mecanice sau alte procese de prelucrare. Cele mai importante sunt insa procesele de combustie(circa 75 % din totalul emisiilor) .

16




Sursele de poluare în mod organizat, evacuează în mod continuu înconcentraţii şi debite ce pot fi determinate practic saula care pot fi calculatecantităţile de impurificători emişi în atmosfer ă.

Sursele de poluare discontinua emit în atmosfera periodic, dar în

mod şi cantităţi necunoscute diverse categorii de impurificători.Sursele de poluare cu particule solide sunt datorate în general:- proceselor industriale principale;- arderii combustibililor (in general solizi );- erodării solului;- alte surse;

Sursele de poluare cu gaze si vapori sunt datorate in general tuturor tipurilor de surse existente pe pământ.

Sursele de poluare atmosferica cu radiaţii sunt datorate:

- activităţilor industriale (radiaţii de joase frecvenţă , Hz – GHz );- activităţilor energetice (radiaţii de înaltă frecvenţă , radiaţii X , gamaetc ) ;- unor activităţi specifice umane (militare, accidentale - la diferite sursede radiaţii etc );- naturale.

Principalele industrii şi activităţi umane poluatoare ale atmosferei

a) Industria termoenergetică Aceasta este principala sursă de poluare industrială. Ea estecaracterizată prin emiterea de impurificători din întreaga gama de poluanţi(particule solide, gaze şi vapor , radiaţii diverse). Procesele de ardere acombustibililor reprezintă principala cauza a poluării generate de aceastaactivitate. Procesele de ardere a combustibililor poate fi complete sauincomplete. În cazul proceselor de ardere incompletă poluanţii au uncaracter toxic deosebit.

Principalele produse de oxidare eliminate în atmosfer ă sunt:

- gaze (CO2, CO, NO x etc ) vapori şi substanţe volatile ;- particule solide - cenuşă (oxizi, săruri, K 2CO3, SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 etc );- fum (particule solide sub 0,075 µm si care se menţine in suspensie ingazele evacuate in atmosfera );- praf de cărbune (funingine, gudroane ) ;- zgur ă .Exemplu :

O termocentrala cu o putere instalată de 800 MWh ce funcţionează

cu lignit cu o putere calorifica inferioar ă P~ 10000 kJ / kg .Pentru producerea unui kWh se admite un consum de 0,350 Kgcc(pentru un combustibil convenţional de 28500 kJ / kg ).

17




Astfel pentru obţinerea unui kWh se va consuma :M = 28500 * 0,350 / 10000 ~ 1 kg lignit .

Conform statisticilor existente la producerea unui kWh se elimină înatmosfer ă 2 g impurificători / kWh.

Astfel pentru producerea celor 800 MWh va elimin :M imp = 800 * 1000 * 0,002 = 1600 kg.În cazul unui conţinut de sulf de 1 % la un consum normal se

elimină:M sulf = 800 * 1000 * 1 *1/100 = 8000 kg/h sulf .

Practic consumul este mai redus 5,9 g SO2 / kWh .M SO2 = 800 * 1000 * 5,9 * 0,001 = 4720 kg / h.

În cazul arderii păcurei cantitatea de praf eliminata este redusă, dar cantitatea de SO2 este mai mare. În cazul arderii necorespunzătoare rezulta

funingine (mult mai periculoasă decât praful). În tabelul 2.4 sunt prezentateemisiile în atmosfer ă pentru cele două centrale termoenergetice.

Tabelul 2.4 Emisiile de noxe pentru două centrale termoenergetice de 800MWhTipcombustibil

Praf [t/zi]

SO2 [t/zi]

Total,[t/zi]

Praf [t/an]

SO2 [t/an]

Total[t/an]

lignit 38,4 105,6 144 14016 38544 52560 pacur ă - 201,6 201,6 - 73584 73584

Pentru reducerea emisiilor de noxe datorate acestui sector industrialse pune problema înlocuirii energiei rezultate din procesele de ardere acombustibililor fosili cu cele produse prin alte surselor alternative deenergie ( energia solara , mareelor , eoliana , nuclear ă etc ).

b) Industria metalurgică şi siderurgică Aceasta este a doua sursă de poluare cu particule solide şi gaze.

Principalii poluanţi emişi sunt:- prafuri cu compoziţii chimice variabile şi cu granulaţie cuprinsă între 10 şi100µm ;- particule fine ale oxizilor metalelor elaborate ( oxizii de Fe, Mn, Al, Pb,Zn, etc) sub formă de fumuri ;- gaze şi vapori ;

În funcţie de sistemele de elaborare conţinutul de poluanţi degajaţi la producerea fontei şi oţelului vom avea următoarele emisii:- 16 – 30 g /m3 pentru furnalele înalte ;- 1 - 6 g / m3 pentru aglomerarea feroaliajelor;- 0,3 - 1,5 g / m3 pentru cuptoarele Siemens-Martin f ăr ă insuflare de oxigen;- 0,3 – 6 g / m3 pentru cuptoarele Siemens-Martin cu insuflare de oxigen ;- 0,3 – 13 g / m3 pentru cuptoarele electrice cu arc ;

18




- 2 – 20 g /m3 pentru convertizoare Bessemer ;- 10 – 20 g / m3 pentru cuptoare bazice cu insuflare de oxigen ;- 0,1g /m3 la obţinerea cocsului metalurgic.

În afara sistemelor de elaborare importante cantităţi de poluanţi se

degajă la :- manipularea şi depozitarea materiilor prime ;- prepararea minereurilor ;- topirea aglomeratelor ;- cocsificare ;- turnătorii ;

În cazul cocseriilor în afar ă de cărbune, în atmosfer ă se mai degaja şiimportante cantităţi de gaze provenite din evaporarea substanţelor volatile,sau ca urmare a proceselor de ardere cantităţi de până la 2 – 5 % CO şi/sau

cantităţi variabile de SO2 .La elaborarea oţelului se degajă un praf roşu. Acesta este constituitdin gaze amestecate cu granule de var, oxid de fier şi mangan. Conţinutulacestui praf brut este:- 70-72 % oxid de fier Fe3O4;- 6-8 % Fe2O3;- 7 % Fe;- 10 % CaO- 2,5 % P2O5, SiO2,S .

Granulaţia acestui praf este cuprinsă între 0,008 µm şi 1,8 µm , având omedie între 0,08 şi 0,12 µm.Metalurgia neferoasă cuprinde doua grupe mari grupe (cea a

metalelor grele cu densitate cuprinsă între 7,1 şi 21,4 kg/dm3 – cupru, zinc, plumb, staniu, nichel, mercur şi cea a metalelor uşoare cu densitateacuprinsă între 0,5 şi 3,6 kg/dm3 - litiu, aluminiu, magneziu, titan, bariu etc).

În timpul elabor ării metalelor neferoase grele se degajă importantecantităţi de aerosoli. Conţinutul aproximativ al acestora este:- 15 % Cu, 50-60 % FeO şi alţi 4 % compuşi în cazul elabor ării cuprului şi

aliajelor sale ;- 14 % Pb la elaborarea plumbului ;- 25-50 % Pb la elaborarea zincului, concentraţia în gaze şi aerosoliajungând la concentraţii între 5 şi 8 g/m3

- Sn, Bi, St, Ag, Zn, la elaborarea Sn etc .În general în cazul industrie materialelor metalurgice neferoase

cantităţile de particule eliberate în atmosfera au concentraţii cuprinse între0,3 – 15 g/m3 în funcţie de diferitele procedee de elaborare .

În cazul elabor ării metalelor neferoase uşoare se degajă importante

cantităţi de oxizi de aluminiu (alumina Al2O3 ), fluor şi acid fluorhidric întimpul proceselor de afinare şi rafinare, beriliu metalic, oxizi de beriliu,magneziu şi oxizi de magneziu, oxizi de titan, oxizi de bariu, etc.

19




În majoritatea cazurilor normele de protecţie a muncii la locurile demunca respective se prevede utilizarea de despr ăfuitoare diverse specificesectorului de activitate respectiv.

c) Industria materialelor de construcţii

Principalele surse de poluare din industria materialelor de construcţiisunt ;- industria cimentului nisipului, a varului, a ghipsului, etc;- industria de obţinere de anrocamente: nisip, pietriş, etc .Cimentul poate fi produs prin două procedee principale:- procedeul umed;- procedeul uscat

Procedeul umed este mai puţin poluant la producător decât procedeul uscat dar este mai puternic energointensiv (ceea ce implică în

mod indirect, o emisie de noxe în atmosfer ă mai mare la producătorul deenergie) decât procedeul uscat.Principale procese unde se degajă poluanţii sunt:- morile 1-30 % din cantitatea prelucrata;- sisteme de transport;- uscătoarele;- cuptoarele de calcinare , etc .d.) Industria petrochimică

Este caracterizată printr-o diversitate ridicată de substanţe chimice şi

impurităţi cu caracter complex evacuaţi în atmosfer ă.Majoritatea impurificătorilor o constituie gaze cum ar fi:- compuşi ai sulfului ( oxizi, H2S, CS )- compuşi ai azotului ( oxizi, NO, NO2, amoniac )- compuşi ai clorului- solvenţi organici (hidrocarburi saturate sau nesaturate, esteri, eteri, cetone,fenoli),sau aerosoli solizi precum:- fibre celulozice sau materiale fibroase;

- cloropren, neopren;- monomeri şi polimeri saturaţi şi nesaturaţi;- grafit, sticlă, oxizi, coloranţi etcrezultaţi la obţinerea materialelor din cauciuc sau mase plastice.e.) Transporturile

Transporturile constituie unul din domeniile de activitate cele mai poluatoare la ora actuală. Acest domeniu de activitate se caracterizează prinemisii puternice de praf, alţi aerosoli, gaze şi vapori şi vibraţii rezultate înurma unor procese ca:

- arderea combustibililor;- mişcarea subansamblurilor componente şi a mijloacelor de transport- fenomenelor de aderenţă cu solul (sau impact ) a roţilor autovehiculelor.

20




Din punct de vedere principial mijloacele de transport se clasifică în funcţiede calea pe care acestea se deplasează. Avem astfel principale căi detransport (aerian, naval şi cel de uscat cu cele două căi rutier şi pe căiferate). Fiecare sistem este caracterizat prin emisii specifice de poluanţi în

mediul înconjur ător. De asemenea şi impactul pe care îl au aceste mijloacede transport este diferit. În timp ce mijloacele de transport aerian şi naval auo influenţă major ă asupra atmosferei sau mărilor şi oceanelor şi mai puţinasupra habitatelor umane, mijloacele de transport de pe uscat le afectează major pe acestea. Dacă prin electrificare influenţa poluanţilor produşi demijloacele de transport de pe căile feroviare poate fi redusă, în cazulmijloacelor de transport rutiere posibilităţile de reducere a emisiilor de poluanţi sunt mai reduse. Printre procedeele de emisie a acestora se remarcă arderea completă şi arderea catalitică a carburanţilor şi/sau compuşilor

organici volatili şi a compuşilor toxici (CO, NOx) rezultaţi în urma proceselor de detonaţie.Soluţia reducerii acestor emisii constă în trecerea la transportul cumijloacele propulsate electric .f.) Alte domenii industriale şi de activitate poluatoare aleatmosferei

Alte industrii sau activităţi umane cu important efect poluator asupraatmosferei sunt următoarele:- industria de medicamente sau farmaceutică

- industria alimentar ă - industria textilă - industria de celuloză şi hârtie- industriile de reciclare şi crematoriile .- consumul casnic si fumatul

Acestea sunt caracterizate printr-o gamă diversă, complexă şispecifică de poluanţi. Efectele acestora asupra omului sunt mari datorită faptului că sursele de poluare sunt amplasate în zone urbane intens locuite.Influenţa negativă a emisiilor de poluaţi poate fi remediată prin reţinerea

poluanţilor la sursele de emisie, sau în imediata apropiere a acestora.

2.4 Influen ţ a impurit ăţ ilor asupra aerului atmosferic

Principala influenţă pe care o au impurităţile asupra aeruluiatmosferic constă în modificarea compoziţiei chimice a acestuia şi implicit prin modificarea caracteristicilor fizico-chimice ale acestuia.

O parte din substanţele chimice sufer ă procese de descompunere şideci implicit de autoepurare, în timp ce altele sufer ă procese de

recompunere şi transformare în substanţe toxice cu efecte grave asupramediului. Printre substanţele care sufer ă procese de descompunere putem

21




aminti acidul cianhidric, dioxina, etc care sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete se descompun în compuşi mai simpli cu efecte mai puţin nociveasupra mediului. Printre substanţele cu efecte grave asupra mediuluiamintim dioxidul de sulf care în atmosfer ă sufer ă sub acţiunea radiaţiilor

ultraviolete procese de recombinare până la obţinerea acidului sulfuric.Acidul sulfuric are un efect major asupra mediului datorită faptului că elconstituie principala substanţă ce confer ă caracter acid ploilor ce cad apoi pe sol.

Un alt efect în afara celui chimic îl constituie şi efectul fizic alacestor impurificători asupra mediului. Astfel la creşterea cantităţii de bioxid de carbon în atmosfer ă se constată o creştere a absorbţiei energieiradiaţiei electromagnetice provenite din razele de lumină, în timp cecreşterea cantităţii de praf sau a dioxidului de sulf conduce la creşterea

factorului de reflexie a razelor de lumină la intrarea acestora în contact cuatmosfera terestr ă.Unul din efectele principale generate de prezenţa acestor impurităţi

în atmosfer ă este efectul schimbărilor climatice. Acest efect este prezentatsub forma unui concept filozofic ce poate fi susţinut prin argumenteştiinţifice. Conceptul are atât persoane care îl susţin cât şi persoane care îlcontestă în funcţie de opţiunea în care datele ştiinţifice sunt văzute decercetători. În continuare vom prezenta câteva probleme ridicate de acestconcept

22




CAPITOLUL 3 Schimbările climatice generate de prezen ţ aimpurit ăţ ilor din aer. Al ţ i factori ce determină

schimbarea climei

Acest concept se refer ă la variaţiile aşteptate ca urmare aschimbărilor climatice generate de modificarea conţinutului de gaze şi

aerosoli din atmosfera terestr ă.Factorii determinanţi ai schimbărilor climatice sunt [3]:

1. Glaciaţiunile;2. Variaţia nivelului mării şi al oceanelor;3. Histerezisul diferiţilor parametrii ai atmosferei asupra schimbărilor

climatice;4. Efectul bioxidului de carbon asupra climatului terestru;5. Influenţa mişcărilor tectonice asupra schimbărilor climatice;6. Influenţa variaţiei intensităţii emisiilor solare;

7. Influenţa schimbării mişcării orbitale a pământului asupra climeiterestre;

8. Influenţa vulcanilor asupra climei;9. Influenţa activităţilor umane asupra climei.

3.1 Analiza principalilor factori ce determină schimbările

climatice

Influenţa modificării conţinutului de gaze cu efect de seră asupraatmosferei

Un parametru important urmărit de cercetători pentru a evidenţiaschimbările climatice a fost temperatura. Astfel prin diferite metode deanaliză s-a reuşit să se ridice o diagramă a temperaturilor în funcţie deconţinutul de gaze şi praf din atmosfer ă [4]. În figura 3.1 este prezentagraficul variaţiei temperaturilor, a conţinutului de praf şi al conţinutului de bioxid de carbon din ultimii 450 000 de ani.

În figura 3.2 este prezentată variaţia temperaturii şi a conţinutului de bioxid de carbon prin suprapunere pe o perioadă de 800 000 de ani. Seobservă o relativă suprapunere a temperaturii faţă de conţinutul de bioxid de

23




carbon. Din analiza figurilor 1 şi 2 rezultă o corelaţie dintre variaţia nivelulde bioxid de carbon şi variaţia de temperatur ă în timp. Prin analogie cuaceastă variaţie se poate generaliza faptul că indiferent care sunt cauzelecreşterii conţinutului de bioxid de carbon se constată o creştere similar ă a

temperaturii la nivelul solului şi al mării. De asemenea se observă o anumită ciclicitate a variaţiei acestor parametri.

V a r i a ţ i a d e t e m p e r a t u r ă

i a

t e m

e r a t u r i i

V a r i a

P r a f

Timpul în mii de ani

Figura 3.1 Variaţia temperaturii, a conţinutului de praf şi aconţinutului de CO2 în timp [4]

24




C

o n ţ i n u t u l d e b i o x i d d e c a r b o n [ p p m ]

V a r i a ţ i a t e m p e r a t u r i i [ ° C ]

Timpul [mii de ani]Figura 3.2 Variaţia temperaturii, şi a conţinutului de CO2 în timp [5]

V a r i a ţ i a d e t e m p e r a t u r ă (

° C )

Timpul (ani)

Figura 3.3 Variaţia temperaturii în ultimii 120 de ani [6]

25




În figura 3.3 este prezentată variaţia temperaturii în ultima perioadă de timp. Se observă că din anii 1975 se constată o perioadă de timp în caretemperatura este într-o creştere accelerată.

În figura 3.4 este prezentată diagrama variaţiei bioxid de carbon dinanul 1960 într-un punct f ăr ă activitate industrială. Analizând critic seobservă în figurile 3.3 şi 3.4 că între perioada anilor 1940 şi 1975 apare oanumită scădere a temperaturii în contradicţie cu creşterea cantităţii de bioxid de carbon măsurată. Această neconcordanţă a dat argumente unor cercetătorilor să infirme teoria şi conceptul încălzirii globale ca urmare aactivităţilor umane.

Pentru a realiza o corelaţie între diferiţilor factori care pot conducela modificarea temperaturii respectiv a climatului pe pământ s-au f ăcutmodele matematice cu ajutorul cărora să se explice creşterea de temperatur ă înregistrată în ultima perioadă de timp. În figura 3.5 este prezentat un astfelde model matematic

Timpul (ani)

C o n c e n t r a ţ i a d e C O 2 ( p

p m v )

Figura 3.4 Variaţia conţinutului de bioxid de carbon din 1960 şi până astăzi [7]

26




S c h i m b a r e a d e t e m p e r a t u r ă (

° C )

S c h i m b a r e a d e t e m p e r a t u r ă

r e z u l t a t ă î

n u r m a m o d e l ă r i i

m a t e m a t i c e a p r o c e s u l u i ( ° C )

Figura 3.5. Schimbarea de temperatur ă rezultată în urmamodelării matematice sub influenţa gazelor cu efect de ser ă, a

activităţii solare, a modificării stratului de ozon şi a emisiilor de

bioxid de sulf [8]

Din acest grafic rezultă că principala influenţă asupra creşteriitemperaturii o au gazele cu efect de ser ă. Influenţa acestora este de circa 0,7°C la nivelul anului 1995. O altă influenţă o are şi activitatea solar ă şi stratulde ozon. Astfel activitatea solar ă în urma modelării matematice a procesuluiare o influenţă de circa 0,2 °C iar reducerea stratului de ozon o influenţă decirca 0,1 °C. O influenţă negativă o au activităţile vulcanice ca urmare a

emisiilor de praf şi bioxid de sulf şi emisia de bioxid de sulf datorată activităţilor umane. Totodată se observă o bună corelaţie între variaţia detemperatur ă observată şi cea rezultată în urma modelării matematice aschimbărilor de temperatur ă. Tot în această figur ă se mai poate observa şiexplica contradicţia constatată şi prezentată grafic în figurile 3.3 şi 3.4. Deasemenea tendinţa de scădere a temperaturii atmosferice constatată între anii1940 şi 1975 se poate observa şi prin măsur ătorile efectuate asupratemperaturii oceanelor planetare. În figura 3.6 se prezintă variaţiatemperaturii oceanelor în ultimii 120 de ani măsurată la nivelul solului şi a

apelor oceanelor.

27




V a r i a ţ i a d e t e m p e r a t u r ă ( º C

)

Figura 3.6. Variaţia temperaturii medii măsurate cu ajutorul staţiilor

meteorologice şi la nivelul solului şi a oceanelor - Raport NASAGoddard Institute for Space Studies [5]

Se observă aceiaşi scădere a temperaturii între anii 1940 şi 1975. Explicaţia

ar putea consta probabil în creşterea cantităţii de praf şi oxid de sulf dinatmosfer ă.

Din cele prezentate în figura 3.5 rezultă că efectul de ser ă este celmai important proces care a condus la creşterea temperaturii la nivel planetar în ultimii 30 de ani. Cel mai important gaz cu efect de ser ă este bineînţeles bioxidul de carbon. În tabelul 3.1 sunt prezentate câtevacaracteristici ale bioxidului de carbon.

Tabelul 3.1. Caracteristicile fizico-chimice ale bioxidului de carbon.

Formula molecular ă CO2

Masa atomică 44,0095 g/mol Culoarea incolor şi transparent Densitatea 1,6 kg/dm3 în faza solidă şi 1,98 g/dm3

în faza gazoasă Temperatura de solidificare -56,60C Punct de sublimare -78,50C Solubilitatea în apă 1,45 g/dm3 la 250C şi 100 kPa Aciditatea 5,6 pH în raport cu apa distilată

Vâscozitatea 0,07cP la -78

0

C Radiaţia absorbită Infraroşu şi aproape de infraroşu

28




Se observă că bioxidul de carbon absoarbe energia undelor dinspectrul infraroşu sau apropiat de acesta. În acest spectru conversia energieiundelor este importantă fapt care conduce la creşterea temperaturiiamestecului de gaze din atmosfer ă.

În tabelul 3.2 sunt prezentate gazele cu efect de ser ă şi influenţaacestora asupra variaţiei temperaturii.

Tabelul 3.2 Gaze cu efect de ser ă Gazul cu efect de ser ă Influenţa gazului asupra variaţiei

temperaturiiVaporii de apă 36-70%Bioxidul de carbon 9-26%Metanul 4-9%Ozon 3-7%Cloroflorcarbon (CFC) -Oxizii de azot (NOx) -Hexaflorur ă de sulf (HFCS şi PFCS -Triflorur ă de azot (NF3) -Tetraflorur ă de metan, etc. -

Se observă că vaporii de apă au şi ei o importanţă deosebită lacreşterea temperaturii. Astfel un climat mai cald implică amplificareavaporizării apei de suprafaţă. O vaporizare mai intensă determină

amplificarea efectului de ser ă. Totodată vaporii de apă sub formă de noriîmpiedică prin bariera ce o formează încălzirea suprafeţei terestredeterminând reducerea temperaturii acesteia.

Datele din tabelul 3.2 arată că celelalte gaze (cu excepţia CO2, CH4 şi O3) au în ansamblu efecte reduse asupra modificării climei. Totuşiinfluenţa lor nu poate fi neglijată.

În figura 3.7 este prezentată variaţia conţinutului vaporilor de apă şia temperaturii în ultimii 24 de ani în localitatea Boulder (Colorado-SUA).

29




C o n ţ i n u t u l d e v a p o r i d e a p ă d i n

a t m o s f e r ă (

p p m v )

A

l t i t u d i n e a ( k m )

Trendul = 0,004±0,01ppmv

Figura 3.7. Variaţia conţinutului de gaze în ultimii 24 de ani înlocalitatea Boulder (Colorado-SUA) [9]

a.) trendul (tendinţa) conţinutului de vapori în timp la 20-22km altitudine

b.) trendul (tendinţa) variaţiei umidităţii medii relative pealtitudine

Se observă o tendinţă de creştere în timp a conţinutului de vapori de

apă în atmosfer ă ca urmare a fenomenului de încălzire a climatului înaceastă localitate.În tabelul 3.3 sunt prezentate sectoarele de activitate şi emisiile de

gaze cu efect de ser ă ale acestora.

Tabelul 3.3 Sursele de generare şi repartiţia gazelor cu efect de ser ă Gaze cu efect de ser ă Sursele de producere a gazelor cu

efect de ser ă Total CO2 CH4 NOx

Generarea energiei 21,3% 29,5% - 1,1%Procese industriale 16,8% 20,6% - 5,9%Mijloace de transport 14% 19,2% - -Agricultur ă 12,5% - 40% 62%Industria petrochimică 11,3% 8,4% 29,6% -Consum casnic 10,3% 12,9% 4,8% 1,5%Descompunerea biomasei 10% 9,1% 6,6% 2,6%Tratarea deşeurilor 3,4% - 18,1% 2,3%

În figur ă 3.8 este prezentat graficul emisiilor totale de bioxid decarbon rezultate în urma arderii unor combustibili fosili sau din alte surse de

emisie de tip industrial.

30




E m i s i i t o t a l e ( e c h i v a l e n

t m i l i o a n e

t o n e c a r b o n / a n )

Figura 3.8. Emisii totale de bioxid de carbon rezultaţi în urma proceselor de ardere [10]

Se observă o creştere importantă a emisiilor totale după anul 1900,apoi o relativă stabilizare până în anul 1940 şi o creştere foarte accelerată după 1940 şi până în zilele noastre. Cea mai importantă creştere a fostsesizată pentru consumul de produse petroliere (în special datorită creşterii parcului de mijloace de transport auto), cărbuni (datorită proceselor deardere din centralele termoenergetice) şi gaze naturale (datorită dezvoltării

sectoarelor industriale şi a consumului casnic). Creşterea emisiilor a condusşi la creşterea concentraţiei de bioxid de carbon în atmosfer ă (conformgraficului indicat în figura 3).

Analiza influenţei ozonului asupra schimbărilor climatice

Din figura 3.3 rezultă că ozonul are o influentă semnificativă asupraschimbărilor de temperatur ă ce se întâmplă la nivelul pământului.Reducerea grosimii stratului de ozon constată în ultima perioadă constituie

o altă cauză a modificării temperaturii terestre. În figura 3.9 este prezentată zona afectată de reducerea stratului de ozon de deasupra Antarcticii.

31




Figura 3.9. Zona afectată de reducerea stratului de ozon dedeasupra Antarcticii [11]

Deşi această zonă afectată nu este poluată specialiştii consider ă că eaa apărut ca urmare a proceselor de poluare şi a transferului acestora înstratosfer ă şi ionosfer ă. Conform datelor cunoscute startul de ozonconstituie o barier ă ce reduce intensitatea radiaţiei solare, constituind astfelun scut de protecţie al atmosferei terestre.

Din tabelul 3.3 rezultă că ozonul are un efect important asupraschimbărilor climatice, acest gaz influenţând cu 3-7% temperatura la nivelulscoar ţei terestre. De asemenea se va prezenta în continuare şi câteva efectesecundare pe care acest gaz le are asupra fenomenelor de poluare.

Analiza influenţa factorilor fizici asupra schimbărilor climatice

Cei mai importanţi factori fizici care conduc la schimbările climeisunt:

- variaţia intensităţii emisiilor solare;- schimbarea poziţiei mişcării pământului în jurul soarelui;- erupţiile vulcanice.

Pentru studierea efectelor schimbărilor climatice generate demodificarea intensităţii emisiilor solare se pot folosi doar măsur ătoriledirecte efectuate în ultima perioadă de timp. În figura 3.10 este prezentată valoarea intensităţii radiaţiei solare măsurată cu ajutorul satelitului ERBSîntre anii 1994 şi 2004

32




I n t e n

s i t a t e a r a d i a ţ i e i s o l a r e ( W / m

2 )

V

a l o a r e a d e v i a ţ i e i ( W / m 2 )

Figura 3.10. Intensitatea radiaţiei solare măsurată cu ajutorulsatelitului ERBS [12]

Se observă o anumită ciclicitate a valorii intensităţii radiaţiei solare.Ciclul de variaţie este de circa 11 ani. Acest ciclu este considerat ca un ciclu

de scurtă durată. Mai există şi un ciclu de mai lungă durată, aproximativ 41ani.Schimbarea poziţiei mişcării pământului în jurul soarelui a fost

studiată de inginerul sârb Milutin Milankovics care a ar ătat că planetanoastr ă se roteşte în jurul axei proprii pe o traiectorie şi cu o inclinaţie carese repetă cu o anumită ciclicitate. În figura 3.11 este prezentată grafic perioada de ciclicitate a înclinaţiei axei pământului şi a excentricităţiiacesteia în timp, precum şi variaţia de temperatur ă pe care acesta a calculat-o.

33




V a r i a ţ i a

t e m p e r a t u r i i ( o C )

U n g h i u l d e i n c l i n a ţ i e a l a x e i d e r o t a ţ i e a p ă m â n t u l u i ( g r a d e )

V a

r i a ţ i a e x c e n t r i c i t ă ţ i i

Figura 3.11.Variaţia excentricităţii, a înclinaţiei şi a temperaturii întimp [13]

Se observă o anumită periodicitate a variaţiei acestor parametri. De

asemenea se mai poate constata că cu cât excentricitatea este mai mare cuatât variaţia de temperatur ă este mai pronunţată. Scara timpului indică cusemnul minus perioada anterioar ă de timp şi cu semn pozitiv prognoza pentru perioada următoare de timp. Ciclicitatea faţă de cazurile anterioareeste caracterizată printr-o perioadă de timp mai mare de ordinul 25.000 deani pentru înclinarea axei de rotaţie a pământului şi circa 100.000 de ani pentru variaţia excentricităţii.

Faţă de cazurile ciclice prezentate anterior erupţiile vulcaniceinfluenţează în mod accidental schimbările climatice de pe pământ.

Influenţa lor este mult mai pronunţată decât a celorlalţi factori prezentaţianterior.În continuare vom detalia câteva efecte chimice şi biologice ale

poluanţilor asupra aerului atmosferic.

34




CAPITOLUL 4 Alte efecte ale poluan ţ ilor asupra mediului

4.1 Smogul fotochimic

Smogul reprezintă un amestec de gaze nocive, aerosoli solizi şilichizi prezenţi în aerul atmosferic la un moment dat. Prin combinareaacestora nocivitatea poluanţilor creşte. Pornind de la diferite gaze toxice (înspecial a SO2 şi NO2) aflate chiar în concentraţii sub limita maximă admisă datorită unor procese cu activarea fotochimică vor rezulta în urma proceselor de reacţie din atmosfer ă compuşi cum ar fi aldehide, nitriţi, nitraţi, peroxizi,etc. Cele mai cunoscute localităţi unde are loc formarea smogului suntmetropolele: Los Angeles, Londra, New York, New Orleans, Tokio şiMinneapolis unde s-au semnalat şi cel mai grave cazuri de intoxicare dincauza smogului.

Mecanismul de producere a smogului fotochimic

Produşii cei mai importanţi identificaţi în smog care contribuie lacrearea noilor substanţe nocive sunt oxidanţii puternici din atmosfer ă ca:ozonul, peroxizii organici (peroxid de acetil), nitriţi şi nitroperoxizi (nitrit şinitrat de peroxiacetit), peroxizi anorganici (peroxid de hidrogen), radicaliliberi etc. Cercetările efectuate pentru stabilirea proprietăţilor smoguluioxidant au ar ătat o creştere a concentraţiei agenţilor oxidanţi spre amiază datorită faptului că radiaţiile solare sunt în această parte a zilei mai puterniceşi scăderea concentraţiei după apusul soarelui când emisiile încetează.

Formarea smogului mai este favorizată şi de prezenţa de hidrocarburişi oxizi de azot din atmosfer ă, intensitatea radiaţiilor de unde scurte,stabilitatea termică a aerului (invers iunile termice), viteza redusă a vântuluietc. Creşterea intensităţii traficului rutier determină de asemenea şi o creşterea emisiilor care favorizează apariţia smogului. Astfel în perioada verii, înSUA, s-a constatat o concentraţie de fond a ozonului până la valori de 0,04

ppm. Creşterea valorii concentraţiei ozonului provine în principal din patrusurse:- schimbul de gaze cu aerul stratosferic bogat în ozon;

- producerii în situ a ozonului în prezenţa hidrocarburilor;

35




- creşterea emisiei de compuşi organici volatili din fotooxidarea naturală avegetaţiei;- transportul pe zone întinse a ozonului format din fotooxidarea compuşilor organici antropogenici şi a emisiilor de oxizi de azot.

Mecanismele de transport a aerului bogat în ozon din stratosfera înzonele de joasă înălţime ale troposferei sunt datorate curenţilor de aer ascendenţi sau descendenţi. Deplasarea se face prin curenţi turbionaridatorită diferenţelor de temperatur ă şi presiune dintre zonele înalte şi cele joase ale atmosferei. Mecanismul nu este continuu, el este intermitent astfelîncât contribuţia ozonului stratosferic la creşterea concentraţiei ozonului desuprafaţă va avea importante variaţii temporale. În cazuri extreme acestmecanism a condus la valori ale concentraţieide fond a ozonului caredepăşesc valoarea de 0,12 ppm.

În figura 4.1 este prezentată schema de formare a smoguluifotochimic pornind de la reacţiile fotochimice dintr-o atmosfer ă cu conţinutde oxizi de azot, hidrocarburi reactive şi oxigen.

Gaze toxice din atmosfer ă NO2

UV

Absorbţia energiei de către NO2 şidescompunerea acestuia conform reacţiei;

În continuare se vor prezenta câteva reacţii ale procesului de creare asmogului fotochimic.

1. Reacţia fotochimică primar ă de obţinere a atomilor de oxigen: NO2 → NO+ + O-

Reacţia dintre hidrocarburile reactiveşi oxigen şi obţinerea de radicali liberi

NO2↔NO+

+O-

Hidrocarburi reactive

NO+O- O3

NO+

reacţionează din noucu O2 şi rezultă NO2

Reacţia de recombinare aO

- şi obţinerea moleculei O2

NO2

Radicalii liberi şi hidrocarburile reactivereac ionează ob inându-se al i com u i toxici

Surse de emisie dehidrocarburi reactive

NO+

O2 O2

NO2

Radicali liberi

Figura 4.1. Mecanismul de formare a smogului fotochimic

36




2. Monoxidul de azot format reacţionează cu o moleculă de ozon formată prin reacţia:O- + O2 + M → O3 + M

NO

+

+ O3 → NO2 + O2 Unde:- M reprezintă orice moleculă a unei a treia componente (în principal N2 şiO2 din atmosfer ă) care r ămâne nemodificată în timpul reacţiei şi care are rolde catalizator al acestei reacţii. Procesul conduce la obţinerea de ozon înregim staţionar. Concentraţia ozonului obţinut prin acest mecanism dereacţie depinde de anumiţi factori cum ar fi: concentraţia iniţială a oxizilor de azot, intensitatea radiaţiei solare şi de temperatura din mediul ambiant.Aceste reacţii sunt extrem de importante în atmosfer ă deoarece ozonul

produs prin acest mecanism are o concentraţie mult mai mică faţă deconcentraţiile observate de obicei chiar într-o atmosfer ă nepoluată.

3. Reacţia de producere a radicalilor organici liberi din hidrocarburi reactiveRH:O- + RH →R - + alţi compuşiO3 + RH →R - + alţi compuşiUnde:

R- reprezintă un radical liber care conţine sau nu un atom de oxigen.

4. Reacţia de obţinere a compuşilor toxici: NO+ + ROO- → NO2 + alţi produşi NO2 + R* → produşi de reacţie.Lanţul de reacţii se poate încheia şi prin reacţia radicalilor liberi cu NO+ sau prin reacţia între doi radicali liberi. Cel din urmă mecanism de închidere alanţului de reacţii nu este probabil deoarece concentraţia radicalilor liberieste mai mică faţă de concentraţia speciilor moleculare.

Un alt mecanism de închidere a lanţului îl reprezintă sorbţia la

suprafaţa particulelor, proces ce contribuie la creşterea particulelor deaerosoli.În mecanismul de formare a smogului este implicat un număr

important de reacţii specificeîn care un rol primar il are oxigenul atomic.Formarea acestuia prin reacţia fotochimică primar ă conduce la un număr mare de reacţii ce implică oxigenul şi oxizii de azot cum ar fi:O- + O2 + M → O3 + MO- + NO+ + M → NO2 + MO- + NO2 → NO+ + O2

O3 + NO

+

→ NO2 + O2 O- + NO2 + M → NO3- + M

O3 + NO2 → NO3- + O2

37




În cazul sistemelor cu reacţii dintre substanţe anorganice pure,calculele cinetice şi măsur ătorile experimentale nu pot explica transformarearapidă a monoxidului de azot în dioxid de azot care se produce în atmosfer ă.De asemenea nu se poate determina intensitatea reacţiilor şi concentraţia de

dioxidului de azot. În prezenţa hidrocarburilor reactive se constată totuşiacumularea foarte rapidă a unor cantităţi mari de dioxid de azot printr-o seriede reacţii care încep cu foto-disocierea sa. În concluzie se poate ar ăta că, prezenţa unor compuşi organici favorizează apariţia unor specii carereacţionează mai rapid cu monoxidul de azot decât cu dioxidul de azot şideci apariţia unor noi compuşi toxici.

Astfel, hidrocarburile alifatice reacţionează cu oxigenul atomic, cuozonul sau cu radicalul hidroxil conform reacţiilor:RH + O- + O2 → ROO- + HO-

RH + HO

-

+ O2 → ROO

-

+ H2O,Obţinându-se radicali organici oxigenaţi reactivi, de tipul ROO-

Alchenele sunt mult mai reactive participând la reacţiile cu radicalulhidroxil după cum urmează:R 2C=CR 2 + HO-

→R 2(OH)C-CR 2 -> produşi de oxidareUnde:- R poate fi atomul de H sau grupări alchil.

În prezenţa atomului de oxigen sau a grupării hidroxil alchenelereacţionează obţinându-se compuşi complexi. În figura 4.2 este prezentată

reacţia dintre o alchenă şi oxigen, respectiv reacţia cu ozonul.Şi hidrocarburile aromatice, Ar-H pot de asemenea reacţiona cu O- şigruparea hidroxil HO-. Sunt favorizate în special reacţiile de adiţie a acestoracu gruparea hidroxil HO-, iar produsul de reacţie fiind fenolul conformreacţiei (figura 4.3):

Figura 4.2. Reacţia alchenelor cu oxigenul şi ozonul

38




Figura 4.3. Reacţia hidrocarburilor aromatice cu gruparea hidroxil şiobţinerea fenolului

În cazul hidrocarburilor aromatice alchilate, cum ar fi de exemplutoluenul, are loc lanţul de reacţii este similar cu cel prezentat în figura 4.2.Mecanismele de obţinere a ozonului prezentate mai sus au fost observate şiîn mod practic. Procesul de combinaţie cu reacţiile fotochimice care au locdupă r ăsăritul soarelui produc o creştere a concentraţiei ozonului de lasuprafaţa pământului (figura 4.4). După apusul soarelui, când intensitatealuminoasă scade, procesul de activare fotochimic a reacţiilor de oxidare estemult mai redus. Scăderea este bruscă dar nu totală. Se constată un punct demaxim în jurul orei 15 când energia de activare este maximă şi un punct deminim în jurul orei 7 când energia de activare este minimă. În zonele înaltecurba de activare este diferită, având un punct de minim în jurul orei 9 şi unmaxim la miezul nopţii. Aceste puncte de maxim şi minim sunt dependentede anotimp sau de starea meteorologică.

C o n c e n t r a

ţ i a d e o z o n p p m

Figura 4.4. Concentraţiile ozonului în perioada 1-17 august 1973 în

câteva zone din statul New York

39




De asemenea se mai poate observa că scăderea concentraţiei ozonuluide pest

s concluzia că smogul fotochimiceste un

tmosfer ă, sau a altor

produş

fectele smogului fotochimic

Efecte ale smogului fotochimic sunt complexe. El influenţează atât

ediul

.acute constau în: uscăciune a mucoaselor gurii, nasului,

modific

e noapte este mai mică în zonele rurale decât în cele urbane. Aceastase datorează unui nivel scăzut al concentraţiei monoxidului de azot de pestenoapte din zonele urbane. Chiar în absenţa monoxidului de azot sau a altor

compuşi care determină descompunerea ozonului (olefinele, de exemplu),concentraţia ozonului va fi încă mică noaptea în apropierea pământului faţă de cea din straturile superioare datorită descompunerii ozonului de cătreorice suprafaţă (de exemplu: pământul, clădirile, copacii). în zonelemuntoase (Whiteface şi Utsayantha figura 4.4) nu există o scădere aconcentraţiei ozonului din timpul nopţii.

Prin măsur ători, cercetătorii au traamestec complex de poluanţi primari secundari şi implică un număr

foarte mare de reacţii care sunt caracteristice poluanţilor, cu variaţii mari ale

concentraţiei acestora în timp. Prezenţa acestuia a fost observată atât înzonele urbane cât şi în cele rurale. Zonele în care viteza vântului are ointensitate mai mare, zonele urabane, sau zonele cu o altitudine mai înaltă

prezintă cele mai mari concentraţii ale ozonului. Prezenţa acestuia seînregistrează şi Ia distanţe de 10 -100 km de emisiile urbane chiar dacă aeruleste complet stagnant. Acest fapt, în asociaţie cu timpul de staţionare mare alozonului absenţa unor concentraţii mari de monoxid de azot, conduce laconcluzia că ozonul reprezintă o problemă regională.

Prezenţa amestecului complex de COV din a

ilor reacţie influenţează în mod direct concentraţia de ozon dinatmosfer ă. Uni dintre cei mai importanţi compuşi produşi în procesul deapariţie a smogului sunt: H2O2 (apa oxigenată), nitratul de peroxiacetilPAN), aldehidele (în special formaldehida), HNO3 şi particule solide. H2O2 se formează se dizolvă în picăturile de ceaţă.

E

m antropic cât şi cel biotic. În mod direct acţiunea se manifestă numaiasupra aerului atmosferic, dar apoi ca urmare a interacţiunii dintre acesta şicelelalte medii efectele sale se transfer ă şi asupra celorlalţi factori de mediu,apa şi solul. În continuare vom prezenta pe scurt numai câteva problemelegate de influenţa acestuia asupra mediului. Astfel efectele principale alesmogului fotochimic asupra organismului uman sunt:- efecte acute;- efecte cronice

Efectele

ări ale acuităţii vizuale, cefalee până la congestie pulmonar ă, edem şimoarte. La concentraţii de 0,02 - 0,05 ppm ozonul este sesizat olfactiv, Ia 0,1

40




- 1 ppm creează tulbur ări de vedere, modificări ale funcţiilor pulmonare, iar la 0,8 - 1,7 ppm apar congestiile pulmonare.

Efectele cronice constau în: leziuni cronice pulmonare (bronşită, pneumonii), apariţia şi dezvoltarea tumorilor pulmonare.

Asupra faunei efectele smogului fotochimic sunt similare celor prezentate anterior.Ozonul prezintă influenţe negative asupra materialelor organice.

Astfel asupra cauciucului natural şi a altor materiale, similare prin oxidareaşi ruperea legăturilor duble din polimer acestea sufer ă fenomene deîmbîtrânire şi distrugere prematur ă. Prin sciziunea oxidativă au loc ruperi delegături şi în final deteriorarea polimerului. Particulele de aerosoli care reducvizibilitatea se formează prin polimerizarea moleculelor mici produse înreacţiile de formare a smogului. Deoarece aceste reacţii implică oxidarea

hidrocarburilor nu este surprinzător faptul că speciile organice ce conţinatomi de oxigen determină aglomerarea particulelor produse în smog.Efectele negative ale smogului asupra plantelor sunt numeroase şi se

datorează oxidanţilor. Astfel, PAN prezintă toxicitate faţă de plante atacândfrunzele tinere şi cauzând arsuri şi înnegriri ale acestora. Oxizii de azot chiar la concentraţii mari au toxicitate scăzută faţă de plante.

Metodele de reducere a efectului smogului fotochimic

Efectele smogul fotochimic pot fi controlate numai prin reducereaemisiilor de gaze care îl generează. Un control riguros al substanţelor de bază ale formarii smogului contribuie la buna protejare a mediului. Pentruaceasta s-a realizat construcţia de autovehicule cu motoare ale căror emisiinocive (NOX, CO, CnHm) sunt extrem de reduse. În privinţa emisiilor rezultate din sursele staţionare mari, cum ar fi de exemplu cele provenite dela fabricile chimice, rafinării de petrol, controlul este mai uşor. Mai dificileste insă controlul surselor staţionare mici unde procesul este de multe oriintermitent, sezonier şi independent.

4.2 Ploaia acid ă

Ploaia acidă este o altă formă de poluare datorată impurităţilor emise înatmosfer ă. Ploaia acidă constă în impurificarea atât a aerului cât şi a apei cuacizii din aer, rezultaţi în urma unor procese naturale sau de producţie.Aceştia cad pe Pământ în diferite regiuni afectând întregul mediu terestru.Acţiunea corozivă a ploii acide provoacă pagube incomensurabile mediuluiinconjur ător. Problema începe cu producerea dioxidului de sulf şi a oxizilor

de azot produşi prin arderea combustibilului fosil (cărbune, gaz natural şi petrol). Dioxidul de sulf şi oxizii de azot reacţionează cu apa, şi alte

41




substanţe chimice din aer, pentru a forma acidul sulfuric, acidul azotic şi alţi poluanţi. Aceşti acizi poluanţi ajung până în atmosfer ă, unde călătoresc sutede kilometri, şi, în cele din urmă, se întorc pe pământ sub formă de ploaie,ză padă sau ceaţă.

Urmările ploii acide pot fi observate mai ales în estul Americii de Nord, în Europa, în Japonia, China şi Sud-Estul Asiei. Ploaia acidă îndepărtează substanţele nutritive din pământ, încetineşte dezvoltareacopacilor şi transformă lacurile într-un mediu care nu poate întreţine viaţa. Înoraşe, acizii poluanţii corodează aproape tot ce intr ă în contact cu ei,accelerând acest proces asupra structurilor cum ar fi blocuri şi alte elementede infrastructur ă. Acizii în combinaţie cu alte substanţe chimice formează praful de fum urban care atacă plămânii, cauzând boli şi decedări premature.

Aciditatea este măsurată folosind scara pH-ului. Numărul 7 de pe

această scală este considerat ca punctul neutru. În consecinţă, o substanţă cuvaloarea pH-ului mai mică decât 7 este considerată ca o substanţă acidă, întimp ce una cu o valoare mai mare decât 7 este consider ătă ca o substanţă cucaracter bazic. Scara pH-ului este o scar ă logaritmică, adică o substanţă cu pH-ul 6 este de zece ori mai acidă decât alta cu pH-ul 7. În general, valoarea pH-ul de 5,6 a fost folosit ca punct de plecare în identificarea ploii acide,deşi au fost multe dezbateri asupra acestei valori. Destul de interesant este că pH-ul de 5,6 este valoarea pH-ului dioxidului de carbon în echilibru cu apadistilată. Din acest motiv, ploaia acidă este definită ca orice ploaie care are

nivelul acidităţii peste cel al ploii nepoluate.În esenţă, orice precipitaţie care are valoarea pH-ului mai mică decât 5,6 esteconsiderată ca fiind precipitaţie acidă.

Printre efectele deosebite constatate ca urmare a unei ploi acide s-aconstatat în timpul unor furtuni din New England o valoare a pH de 2,4 -similar ă acidului acetic. O astfel de valoare conduce la efecte grave asupratuturor factorilor de mediu cu care o astfel de ploaie intr ă în contact.

Mecanismele de formare a ploii acide

Procesul care duce la formarea ploii acide începe cu ardereacombustibililor fosili. Arderea o constituie reacţia chimică în care oxigenuldin aer se combină cu carbon, azot, sulf şi alte elemente din substanţa care seoxidează. Noii compuşi formaţi sunt formaţi din gaze şi cuprind oxizi aiacestor elemente. Când sulful şi azotul sunt prezenţi în combustibil, dinreacţia lor cu oxigenul rezultă dioxid de sulf şi diferiţi compuşi de oxid deazot. Oxizii de azot pot fi generaţi în atmosfer ă de la mai multe surse. Acestesurse pot fi staţionare sau pot fi mobile. Sursele de generare a oxizilor de sulf

şi azot au fost prezentate în capitolele anterioare. Indiferent însă de sursa de provenienţă a acestora cele două gaze sunt principalele surse care generează ploile acide.

42




În figura 4.5 este prezentat schematic modul de formare şi circulaţia ploii acide în mediul înconjur ător.

Acizii poluanţi se formează ca aerosoli sau gaze şi pot cădea pe solf ăr ă ajutorul apei. Când aceşti acizi „uscaţi” sunt spălaţi de ploaie,combinându-se cu aceasta, formează o soluţie alcalină cu o acţiune mult maicorozivă decât în cazul căderii sub formă de ploaie. Combinaţia dintre ploaieacidă şi acizi uscaţi este cunoscută sub numele de depunere de acid.

Principala cauză a ploii acide este dioxidul de sulf. Sursele naturalecare emit acest gaz sunt vulcanii, picăturile fine din apa mărilor şi aoceanelor, descompunerea resturilor vegetale. Se consider ă că, arderea

combustibililor fosili, precum cărbunele şi petrolul reprezintă aproximativ jumătate dintre emisiile acestui tip de gaz din atmosfer ă.

Când dioxidul de sulf ajunge în atmosfer ă se oxidează obţinându-seionul sulfat. Acesta se combină cu vaporii de apă din atmosfer ă obţinându-seîn final acidul sulfuric. După aglomerarea moleculelor de acid cu altemolecule de apă se formează picături care apoi vor cădea pe pământ.

Fenomenul de oxidare se produce în mare parte în nori şi în special înaerul foarte poluat, unde alţi componenţi, precum amoniacul şi ozonul ajută la catalizarea reacţiei, (conform celor prezentate la formarea smogului

fotochimic) ceea ce favorizează oxidarea dioxidului de sulf în ionul SO3-2.Oricum, nu tată cantitatea de dioxid de sulf se transformă în acest ion. De

Sol Apă

Sursă de poluare

Reacţii chimice înatmosfer ă

H2O

SO2 NOX

Nori de ploaie acidă

UV

Ploaie acidă

Depunerepe sol

Depunere în apă

Figura 4.5. Formarea şi depunerea ploii acide

43




fapt, o cantitate substanţială poate pluti în atmosfer ă, mutându-se pe altă suprafaţă şi întorcându-se pe pământ netransformat.

În continuare se prezintă ecuaţiile stoichiometrice pentru formareaacidului sulfuric:

S(în cărbuni)+ O2 = SO22SO2 +O2 =2SO3-2

SO3-2 + H2O =H2SO4

Monoxidul de azot şi dioxidul de azot sunt de asemenea componenţiai ploii acide. Aceşti poluanţi sunt produşi în urma proceselor de ardere latemperaturi ridicate în centralele termoelectrice şi în urma proceselor dedetonaţie a combustibililor în motoarele cu ardere prin compresie sauscânteie. La fel ca şi la dioxidul de sulf, aceşti oxizi ai azotului se ridică înatmosfer ă unde se oxidează în urma proceselor fotochimice din atmosfer ă iar

în nori reacţionează cu vaporii de apă rezultând apoi acidul azotic. Acestereacţii sunt de asemenea catalizate în norii de anumite elemente sausubstanţe chimice cum ar fi fierul, manganul, amoniacul şi peroxidul deoxigen etc. În figura 15 este prezentată perioadele de timp din cadrul uneizile când procesul de oxidare este favorizat de fenomenele fotochimice. Încazul în care altitudinea este mai mare procesul de oxidare este favorizat.Aceasta înseamnă că în cazul în care curenţii ascendenţi sunt mai puternicifenomenele de apariţie a ploii acide sunt mai accentuate. De asemenea laaltitudine ridicată şi perioada de timp în care are loc procesul de oxidare este

extins la întreaga zi, chiar şi în lipsa elementelor sau substanţelor catalizatoare ale reacţiei.În figura 4.6 este prezentat graficul nivelului pH-ului precipitaţiilor

depuse în perioada 1965-1985 în provinciile Nova Scoţia şi Newfoundlanddin Canada. Împreună cu acesta, sunt grafice ale emisiilor de oxizi de azotdin Canada, în comparaţie cu cele din Statele Unite ale Americii. Se observă,chiar dacă nivelul emisiilor din Canada şi Statele Unite ale Americii s-auredus de-a lungul anilor, nivelul pH-ului măsurat a r ămas constant s-au aavut o tendinţă uşoar ă de creştere în cele două provincii.

44




Figura 4.6. Variaţia în timp a nivelului pH-ului în provinciile Nova Scoţia şiîn Newfoundland din Canada şi a emisiilor de oxizi de azot din Canada şi

SUA

Procesul de transformare a oxizilor de azot şi sulf în acizi

Aciditatea precipitaţiilor acide depinde nu numai de nivelul emisiilor,ci şi de amestecurile de chimicale cu care interacţionează SO2 şi NOx înatmosfer ă. Formarea acidului sulfuric şi azotic este un proces complex,constând în câteva reacţii chimice. Este important să se analizeze fazele încare oxizii acestor elemente se transformă în acizi .Aceste faze de conversiesunt: faza de gaz şi faza de soluţie.

Analiza formării acidului sulfuric

45




Faza de gaz

Sunt câteva posibile reacţii care pot contribui la oxidarea dioxiduluide sulf din atmosfer ă, fiecare cu un succes variat. O posibilitate estefotooxidarea dioxidului de sulf cu lumină ultravioletă. Lumina din această

zonă a spectrului electromagnetic are potenţialul de a excita moleculele şi dea conduce la oxidarea ulterioar ă cu O2. Această reacţie are o contribuţienesemnificativă la formarea acidului sulfuric. O a doua posibilitate estereacţia dioxidului de sulf cu oxigenul din atmosfer ă, prin reacţiile următoare:1) 2SO2+ O2=2SO3 2) SO3+H2O=H2SO4 A doua reacţie se produce rapid, de aceea formarea trioxidului de sulf înatmosfera umedă conduce la formarea acidului sulfuric. Oricum, primareacţie este foarte înceată în absenţa unui catalizator, deşi acesta nu are o

contribuţie semnificativă. Mai sunt şi alte câteva potenţiale reacţii, dar carese dovedesc nesemnificative din punctul de vedere al importanţei acestora.Deşi fiecare dintre aceste reacţii pot aduce o contribuţie minor ă la oxidareadioxidului de sulf, există o singur ă reacţie considerată semnificativă. Reacţiase produce astfel:HO-+SO2(+M)=HOSO2(+M)Această reacţie se produce la o rată apreciabilă şi se crede că este singuracare contribuie la oxidarea O2 din atmosfer ă. Radicalul hidroxil este produsde fotodescompunerea ozonului şi este considerat ca fiind foarte reactiv cu

multe substanţe chimice.Faza de solu ţ ie

În faza de soluţie, dioxidul de sulf există ca trei specii:[S(IV)]=[SO2(sol)]+[HSO3 ]+[SO3 ]Această disociere apare prin două procese:

1) SO2(sol)=H+ +HSO3 2) HSO3 (sol)=H+ +SO3

Stabilitatea echilibrului chimic al celor două reacţii depinde de factori

precum pH-ul, mărimea picăturii, etc.Oxidarea soluţiei de dioxid de sulf cu oxigen molecular se bazează pe un metal catalizator precum Fe sau Mn sau o combinaţie a acestora.Oxidarea prin ozon este un proces mai apreciabil, deoarece nu necesită uncatalizator şi este mai abundent în atmosfer ă decât oxigenul molecular.Procesul de oxidare dominant este cel cu peroxid de hidrogen (format în fazade gaz din radicali liberi). Reacţia implică formarea unui intermediar (A ), posibil un ion acid peroximonosulfuros (HOSO3

-)şi se petrece astfel:1) HSO3 +H2O2=A +H2O

2) A +H

+

=H2SO4 Formarea acidului azotic

46




Faza de gaz

Ca şi la reacţia de obţinere a acidului sulfuric, substanţa carecontribuie cel mai mult la formarea acidului azotic o reprezintă radicalul

hidroxil. Acest radical este foarte reactiv şi abundent în atmosfer ă. Reacţia se produce în felul următor:HO+NO2(+M)=HONO2(+M)

Mai există alte câteva posibilităţi, precum oxidarea cu oxigenatmosferic, oricum nici una nu se produce într-o rată substanţială înatmosfer ă, pentru a contribui semnificativ la formarea acidului azotic.

Faza de solu ţ ieExistă trei ecuaţii considerate în oxidarea soluţiei de NOx:

1)2NO2(g)+H2O(l)=2H +NO3 +NO22)NO(g)+NO2(g)+H2O(l)=2H +2NO2

3)3NO2(g)+H2O(l)=2H +2NO3 +NO(g)Aceste reacţii sunt limitate de dependenţa lor de presiunea par ţială a NOx, prezent în atmosfer ă şi de legea solubilităţii NOx.

Efectele ploii acide

Ploaia acidă a devenit o îngrijorare ecologică major ă de câteva decenii

încoace. Până de curând se cunoştea puţin despre ploaia acidă. Au fost f ăcutemulte studii pentru a se determina partea chimică a acestei problemeecologice. Oamenii de ştiinţă au sugerat nişte teorii pentru a explica acestfenomen.Efectele sale devastatoare au fost realizate abia recent.

Acizii din ploaia acidă reacţionează chimic cu orice obiect cu care intr ă în contact. Acizii sunt substanţe chimice corozive ce reacţionează prin punere în comun de atomi de hidrogen. Aciditatea unei substanţe provine dinabundenţa de atomi de hidrogen liberi în momentul în care substanţa este

dizolvată în apă. Aciditatea este măsurată pe scara pH cu valori de la 0 la 14.Substanţele acidice au numere pH de la 1 la 6 – cu cât este mai mic numărulcu atât substanţa este mai puternică şi mai corozivă.

Acizii ajung în marea lor majoritate pe sol prin depunere sau cădere înurma ploilor. Un efect deosebit de puternic al substanţelor acide apare atuncicând datorită condiţiilor meteorologice stratul de nori bogat în substanţeacide coboar ă la nivelul solului şi afectează prin procesele de respiraţie toateorganismele sau componentele faunei şi florei, precum şi celelaltecomponente ale mediului.

Efectul asupra atmosferei

47




Unii dintre constituenţii poluării acide sunt sulfaţii, nitraţii,hidrocarburi şi ozonul. Aceştia există ca particule în aer şi contribuie laformarea ceţii, afectând vizibilitatea. Aceasta face deplasarea dificilă, înspecial pentru piloţi. Ceaţa acidă împiedică de asemenea cursul luminii

solare de la soare la pământ şi înapoi. În zona arctică, aceasta afectează creşterea lichenilor, care la rândul ei, afectează animale care se hr ănesc cuaceştia.

Efectul asupra materialelor şi asupra arhitecturii şi a structurilor

construite de om

Ploaia acidă afectează materialele precum ţesăturile. Spre exemplu,steagurile arborate sunt “mâncate” de chimicalele acide din precipitaţii.Căr ţile şi obiectele de artă, vechi de sute de ani, sunt de asemenea afectate.

Sistemele de ventilaţie ale libr ăriilor şi muzeelor, în care sunt ţinute acestea,nu previn intrarea particulelor acide în clădiri şi astfel ele intr ă, circulă şideteriorează materialele.

Particulele acide sunt de asemenea depuse pe clădiri şi statui,cauzând coroziunea. Astfel, clădirea “Capitoliului din Ottawa” a fostdezintegrată din cauza excesului de dioxid de sulf din atmosfer ă. Piatra devar şi marmura se transformă în ghips (substanţă foarte sf ărâmicioasă ţifriabilă), după contactul cu acidul, lucru care explică coroziunea clădirilor şia statuilor. Podurile se corodează mai repede, şi infrastructura rutier ă, ca şi

cea aeriană, trebuie să investească mulţi bani pentru repararea pagubelor produse de ploile acide. Nu numai că este o problemă economică, cauzată de ploaia acidă, dar este şi un risc pentru siguranţa publică. Un alt exemplu estecel din 1967 când podul de peste râul Ohio din SUA s-a pr ă buşit, omorând46 de persoane datorită procesului de coroziunea produs de ploile acide.

Ploaia acidă se mai manifestă şi prin depoziţia de acid „uscat”.Acesta distruge clădirile, statuile şi alte structuri obţinute din piatr ă şi metalsau orice alt material expus pentru o perioadă îndelungată de timp lacapriciile vremii. Pagubele produse de fenomenele de coroziune sunt foarte

ridicate, iar în oraşele cu clădiri istorice, acţiunea acestora este iremediabilă.Spre exemplu “Parthenon-ul din Atena”, (Grecia), cât şi ”Taj Mahal-ul dinAgra”, (India) se deteriorează datorită ploii acide. În figura 4.7 este prezentatun astfel de fenomen.

48




Figura 4.7. Efectul ploilor acide asupra unei construcţii

În afara efectului distructiv ploile au totuşi şi efecte pozitive prindistrugerea unor materiale produse de om şi aruncate în natur ă, ceea ce

contribuie la procesul de autoepurare pe cale naturală a acestor deşeuri.Totuşi efectele pozitive sau negative a ploilor acide asupra materialelor şiconstrucţiilor sunt greu de măsurat, ele putând fi doar apreciate.

Efectele asupra oamenilor

Unele dintre cele mai serioase efecte ale ploii acide asupra oamenilor sunt problemele respiratorii. Emisiile de dioxid de sulf şi dioxid de azot daunaştere unor probleme medicale precum tusea, astmul, dureri de cap, iritaţiiale ochilor, nasului şi gâtului. Un efect indirect al ploii acide este că metalele

toxice dizolvate în apă sunt absorbite de fructe, legume şi în ţesuturileanimalelor. Deşi aceste metale toxice nu afectează uneori în mod direct plantele sau animalele, ele au efecte serioase asupra oamenilor, atunci cândsunt consumate. De exemplu, mercurul, care se acumulează în organele şiţesuturile animalelor, este legat de disfuncţiile creierului la copii, precum bolile pe sistem nervos, leziuni ale creierului, şi poate produce chiar moartea.La fel, un alt metal, aluminiul, prezent în organele animalelor, a fost asociatcu problemele la rinichi şi recent a fost suspectat ca fiind legat de boalaAlzheimer. Astfel în urma unui accident de la o fabrică de lângă Sudbury,

Ontario din august 1987, peste 100 de persoane au fost tratate pentru iritaţiiale ochilor, gâtului şi gurii, când 2 tone de dioxid de sulf gaz, foarte toxic, s-a scurs în atmosfer ă. Chiar f ăr ă accidente, dioxidul de sulf, emis regulat de

49




această fabrică, a cauzat creşterea numărului de îmbolnăviri de bronşită cronică la angajaţii fabrici.

Efectul asupra faunei şi solului

nţelor nutritive din sol, ploaia acidă

ste cel

eţurile severe pot agrava această situaţie. Cu dioxidul de sulf,

Prin îndepărtarea substaîncetineşte creşterea plantelor, dar mai ales a copacilor. De asemenea, aciziiatacă copacii intr-un mod mai aparte prin producerea unor găuri îndepozitele de amidon ale frunzelor, rezultând pete moarte, maronii. Dacă seformează mai multe astfel de pete, un copac îşi pierde abilitatea de a producehrană prin fotosinteză. De asemenea, organismele şi microorganismele potataca şi infecta copacul prin frunzele r ănite mult mai uşor decât în cazulneafectării acestuia de atacul substanţelor acide. Odată slă biţi, copacii suntmai vulnerabili la alţi posibili factori cum sunt infestarea cu insecte,

temperaturi scăzute sau secetă. Acizii afectează nu numai prin ploile care sedepun pe sol. În cazul unei ceţi acide efectele sunt şi mai distructive. Înfigura 4.8 este prezentat efectul unei astfel de ceţi asupra unei păduri.

Unul dintre cele mai serioase efecte ale precipitaţiilor acide easupra pădurilor şi solurilor. Pagube majore se produc atunci când acidulsulfuric cade pe pământ sub formă de ploaie. Substanţele nutritive aflate însoluri sunt îndepărtate. Aluminiul, de asemenea prezent în sol este eliberat şiacest element toxic poate fi absorbit de r ădăcinile copacilor. Astfel, copaciisunt sortiţi mor ţii, fiind privaţi de nutritivii vitali, precum calciul şi

magneziul. Aceştia sunt înlocuiţi de atomi de hidrogen inutili, care încetinescfotosinteza.În plus, înghamoniacul şi ozonul prezenţi în aer, rezistenţa copacilor la îngheţ esteredusă. Amoniacul oxidează cu dioxidul de sulf, pentru a forma sulfura deamoniu. Aceasta se formează la suprafaţa copacilor. Când sulfura de amoniuajunge în sol, ea reacţionează pentru a forma acid sulfuric şi acid azotic.Asemenea condiţii stimulează de asemenea creşterea ciupercilor şi apariţiadăunătorilor. Monoxidul de azot şi dioxidul de azot, componenţi de

asemenea ai ploii acide, pot for ţa copacii să crească, chiar dacă nu ausubstanţele nutritive necesare. Copacii sunt adesea for ţaţi să crească multtoamna târziu, când ar trebui să se pregătească pentru îngheţurile severe diniarnă.

50




Figura 4.8. Efectul substanţelor acide asupra unei păduri

Efectul asupra lacurilor şi a ecosistemelor acvatice

Ploaia acidă se depune, de asemenea, şi în râuri, lacuri şi mlaştini.

Acolo unde este ză padă iarna, primăvara odată cu dezgheţul nivelul apelor locale creşte, iar substanţele acide depuse în timpul iernii trec relativ brusc înaceste ape. Marea majoritate a apelor naturale sunt aproape de neutre din punct de vedere chimic, nici acide, nici alcaline: pH-ul lor este undeva între6 şi 8. Există însă şi excepţii. În Munţii Adirondack din SUA, o pătrime dinlacuri şi iazuri sunt acide, şi multe dintre ele şi-au pierdut deja flora şi faunaacvatică. De asemenea râurile majore ale Norvegiei au fost afectate de ploileacide, ceea ce a condus la reducând populaţiei de somon şi păstr ăv.

Există câteva căi prin care substanţele chimice acide pot pătrunde în

lacuri. Unele substanţe există sub formă de gaze în aer, în timp ce altele pătrund în ape ca particule de aerosoli lichizi sau solizi, precum ploaia,ză pada, lapoviţa, ceaţa. În plus, lacurile pot fi considerate ca nişte “depozite”ale pământului, unde este condusă apa ploilor ce cad pe pământ. Ploaiaacidă, care cade pe pământ, spală substanţele nutritive din sol şi poartă metalele toxice eliberate din sol spre aceste lacuri.

În cazul în care acizii ajung în lacuri ca urmare a topirii ză pezilor primăvara, aceste substanţe chimice pătrund în lacurile de suprafaţă, fiind purtate de torente, pâraie şi râuri. Aceasta cauzează o schimbare drastică a

pH-ului lacurilor. Ecosistemul acvatic nu are timp să ajusteze această schimbare. bruscă În plus, primăvara este un anotimp vulnerabil pentrumulte specii, fiind perioada de reproducere pentru amfibieni, peşti şi insecte.

51




Multe dintre aceste specii îşi depun ouăle în apă, iar schimbarea bruscă a pH-ului este periculoasă, deoarece aceşti acizi pot provoca puilor malformaţiisau pot chiar anihila întreaga specie. În tabelul 4.1 sunt prezentatecomparativ în funcţie de nivelul pH-ului câteva efecte pe care substanţele

acide le au asupra ecosistemele acvatice.Tabelul 4.1 Tabel comparativ al influenţei pH asupra ecosistemelor acvatice[5]

Nivelul pH Efecte<6 Formele de mâncare primare mor; ex.

muştele de mai sunt surse importante deviaţă pentru peşti. Ele nu pot supravieţuila acest nivel al pH-ului.

<5,5 Puii nu pot tr ăi.

*Din cauza lipsei de hrană apar mulţiadulţi cu malformaţii.*Peştii mor prin sufocare.

<5 Toţi peştii dispar <4 Dispar şi celelalte forme de viaţă, dacă

mai există.

Din tabel se observă că primele forme afectate de efectele scăderii pH-ului sunt cele care contribuie la susţinerea biotopului acvatic, respectiv

formele primare de viaţă. Dacă poluare este de scurtă durată formele de viaţă superioare acestora pot supravieţui. Dacă însă efectul este pe termen lungnici formele de viaţă mai superioare nu pot rezista, apărând astfel fenomenulde extincţie a acestor specii. În cazul în care poluarea este pe termen scurtdar nivelul pH este mai mic numărul indivizilor speciilor de formă de viaţă superioar ă scade datorită reducerii capacităţilor de reproducţie ale speciei. Încazuri reducerii sub un anumit număr de indivizi specia intr ă în faza deexticţie. La un nivel redus al pH-ului toate formele de viaţă intr ă în faza dedispariţie. Odată cu revenirea pH-ului apar fenomene de migraţie a

populaţiilor ceea ce poate readuce la un nivel de relativă normalitate flora şifauna din aceste zone afectate. Un alt efect al poluării acestor ape îlconstituie faptul că peştii, fiind în unele cazuri membrii primari ai lanţuluitrofic, reprezintă hrană pentru multe specii de animale, printre care senumăr ă şi omul. Din cauza materialelor toxice, precum mercurul, depozitateîn peşti ca rezultat al ploilor acide, este periculos pentru oameni să consume peşte.Amfibienii sunt de asemenea afectaţi, la fel ca peştii, ei neputându-sereproduce într-un mediu acid.

52




CAPITOLUL 5 No ţ iuni de baz ă de meteorologie

Elementele poluante nu r ămân în general în zona surselor deimpurificare. Pe măsura îndepărtării de la sursele de poluare poluanţii seîmpr ăştie datorită unor fenomene fizice sau chimice în anumite zone şi cadsau se depun pe pământ. O parte din impurificători se autodescompunrealizându-se astfel procesul de autopurificare atmosferică. Autopurificarea

nu este întotdeauna posibilă datorită unor cauze naturale, fapt ce conduce laaglomerarea şi concentrarea poluanţilor în anumite zone creând adevăratecalamităţi.

Astfel pentru particulele cu diametrul echivalent sub 2 µmeficacitatea precipitaţiilor atmosferice (ploi, ză pada etc) au o influenţă redusă. De asemenea viteza de cădere sub acţiunea propriei greutăţi estemult redusă.

Astăzi încă nu exista metode generale de determinare a zonelor de poluare legate de înălţimea şi distanţa de la sursa de poluare. Metodele

studiate de cercetători au fost puse la punct în condiţii locale sau delaborator.Astfel există trei mari zone ale atmosferei:- troposfera;- stratosfera;- ionosfera.

Studiile referitoare la r ăspândirea poluanţilor în atmosfer ă se fac înmod practic numai pentru troposfera (14-16 km la ecuator şi de 6-8 km la poli).

Procesele ce acţionează asupra poluanţilor în atmosfera se potîncadra în doua mari categorii: fizice şi chimice .

Procesele de natura chimică sunt greu de studiat, fiind specificefiecărui impurificător în parte. Din aceasta cauza aceste procese sunt mai puţin studiate în mod practic la scara normală, încercându-se simularea proceselor în condiţii de laborator. Experimentările şi cercetările suntspecifice neexistând posibilitatea transpunerii unor rezultate altor impurificători. O parte din procesele de natur ă chimică au fost prezentate încapitolele anterioare.

Procesele de natura fizică sunt mai uşor de studiat, iar rezultateleobţinute se pot transpune unor categorii mult mai vaste de poluanţi.

53




Astfel principalii factori care contribuie la micşorarea poluanţilor din atmosfera în mod natural sunt cei meteorologici. Aceştia sunt:- temperatura;- densitatea şi presiunea atmosferică;

- umiditatea;- vântul;- turbulenta;- alte fenomene macrometeorologice.

Temperatura

Temperatura aerului nu este o mărime constantă, ea prezentând douafeluri de variaţii:- periodice: – diurne

- anuale- accidentale.Meteorologic, temperatura semăsoar ă la 2 m înălţime de lasol şi la umbr ă. Variaţiile periodice sunt influenţate delatitudinea geografică,anotimp, nebulozitate, naturasuprafeţei terestre, altitudine şi

forma reliefului. În troposferatemperatura aerului scade înmedie cu 0,6°C /100 m. Practicvariaţia se situează între 0,4 şi0,9°C/100m .Mărimea variaţiei detemperatura cu înălţimea estedenumită gradient vertical de

temperatura H

T

δ

δ , În figura 5.1

este prezentată variaţiatemperaturii t ( temperatura

absolută a aerului [°C ]) şi H ( înălţimea [km]).

[km]

H

Vara

Iarna

t [°C}

Figura 5.1 Variaţia

temperaturii cu înălţimea

În figura 5.2 şi 5.3 sunt prezentate modul de variaţie a gradientuluide temperatur ă în atmosfer ă.[1]

Instabilitatea este caracterizată prin scăderea temperaturii cuînălţimea mai mare decât media gradientului vertical de temperatura. Apare

în zilele senine de var ă datorită încălzirii mai rapide a straturilor de aer delângă suprafaţa terestr ă sau marină. Masa de aer se ridică, se r ăceşte, dar îşi

54




continuă ascensiunea având densitate mai mică decât atmosferaînconjur ătoare. Fenomenul de instabilitate favorizează dispersia poluanţilor.

4

3

2

1 H ,

[ k m ]

Strat de inversiune

Limita inferioar ă

Limita superioar ă

H ,

[ k m ]

Figura 5.2. Apariţia uneiinversiuni termice

t, [°C]

Figura 5.3. Variaţiitermice1. inversiune termică 2. regim stabil3. regim adiabatic

4. regim instabil

t, [°C]

Stabilitatea este caracterizată prin scăderea temperaturii mai mică decât media gradientului vertical. Masa de aer în ascensiune se r ăceşte mailent decât atmosfera înconjur ătoare, ceea ce conduce la frânarea mişcăriiascensionale. În acest caz fenomenul de difuzie al impurităţilor lipseşte saueste mult redus.

Stările termice deosebite sunt constituite din izotermiile sauinversiunile termice. În cazul straturilor de inversiune curenţii sunt

descedenţi, iar gradientul vertical de temperatura este negativ. (Exemplunoaptea). Inversiunile acţionează ca un ecran nepermiţând difuzia poluanţilor. Din punct de vedere termic , regimul adiabatic reprezintă unregim neutru. Din cauza regimurilor termice, pe verticala pot apărea curenţiverticali cu viteze apreciabile (peste 1m/s).

Densitatea şi presiunea atmosferică

Acestea variază odată cu înălţimea, zona geografică, naturasuprafeţei terestre etc.

Variaţiile pot sa fie : - periodice (diurne si anuale)- accidentale sau neperiodice.

55




Meteorologic pentru studierea influentei acestora se fac hăr ţi periodice pe care se tratează izobarele zonele de maxim si de minim baric.

Deplasările de aer datorate acestor variaţii de presiune contribuie lao difuzie mai accentuată a poluanţilor în atmosfera înconjur ătoare.

Umiditatea

Umiditatea variază la fel ca şi temperatura şi presiunea pe verticală.Acţiunea creşterii umidităţii determină împiedicarea deplasării particulelor.Acest lucru conduce la creşterea a concentraţiei de impurificători. În multecazuri impurităţile prin r ăcire vor constitui germeni de condensare (nuclee)în cazul scăderii tensiuni de vapor sub punctul de rouă.

Vântul

Constituie principalul factor care contribuie la difuzia poluanţilor înatmosfer ă. Pentru studierea influentei acestuia pe zone se indica cu ajutorulunor diagrame (numite roza vânturilor) direcţiile principale pe care acesteaapar în funcţie de numărul de zile calendaristice anuale. Datorită aceloraşicriterii poluanţii se vor deplasa cu o frecvenţă corespunzătoare acestei roze,sensul cel mai frecvent fiind pe direcţia dominantă. S-a trasat astfel roza poluanţilor care au braţele cele mai mari pe direcţia opusă celei a rozevântului. Practic cu cat vântul are o viteză mai mare cu atât înălţimea deridicare a poluanţilor în atmosfera este mai mică şi aceştia ajung la sol mai

rapid. Tot vântul contribuie în continuare la transportarea acestora rapid penoi teritorii. Calmul atmosferic este cea mai nefavorabilă situaţiemeteorologică datorită concentr ării poluanţilor în vecinătatea surselor.Vântul are o viteză variabilă pe înălţime conform relaţiei lui D.L.Laihtman[1].

n

n

on

n

n

n

on

n

o

H H

H H vv

−−

−−

−

−⋅=

221

22

[m/s] (5.1)

Unde:Hi - rugozitatea suprafeţei în metriin-exponent numit indice de turbulenţă Ho-înălţimea neregularităţilor la sol (m)v-viteza vântului la o înălţime medie Hmed de la solvo-viteza vântului la o înălţime Hmed de la solIndicele de turbulenţă n ia valori normale între 0 şi 0.5.Principial fracţia din relaţia 22 reprezintă coeficient φv.

n

n

on

n

n

n

on

n

v

H H

H H

−−

−−

−

−=

221

22

ϕ (5.2)

56




În tabelul 5.1 sunt prezentate valorile coeficientului φv în funcţie deînălţime şi de indicele de turbulenţă şi valoarea coeficientului n în funcţie deneregularităţile solului.

Tabelul 5.1 Valorile coeficienţilor n şi φv în funcţie de înălţimea Hφv Natura suprafeţei Înălţimea deasuprasolului

Valoarealui n

H [m]

n = 0 n= 0,2 Pantă regulată Până la 2 m 0,02710 1,00 1,0020 1,15 1,1940 1,30 1,39

Pantă uşor accidentată cuvegetaţie anuală

Până la 2 m 0,0832

60 1,40 1,5780 1,46 1,63

Pantă cu construcţii La nivelulacoperişurilor

0,2

100 1,50 1,71

120 1,54 1,79

Pantă cu construcţii La limita până la 3 m

înălţime de la clădire

0,1 – 0,12

140 1,57 1,85160 1,60 1,89

Alte regiuni decâtcele muntoase

Peste 100m 0,05

180 1,63 1,92200 1,65 1,95

Alte regiuni decâtcele muntoase

La suprafaţa solului 0,012

Dacă solul este regulat influenta solului asupra vitezei vântului se simplifică obţinându-se relaţia lui O.G. Sutton:

n

n

o H H vv

−

⎟⎟ ⎠ ⎞⎜⎜

⎝ ⎛ ⋅=

2

1

(5.3)

Valorile factorului n în funcţie de condiţiile atmosferice sunt:- n=0,2 instabilitate;- n=0,25 starea atmosferei neutr ă;- n=0,33 stare de inversiune moderată;- n=0,5 inversiune termică puternică.În termeni meteorologici există mai multe noţiuni de bază legate de vânt.Acestea sunt:VÂNTUL DOMINANT reprezintă direcţia în care vântul apare cel maifrecvent în timpul perioadei respective f ăr ă a se da informaţii asuprafrecvenţei relative pe celelalte direcţii comparativ cu direcţia dominantă .CALMUL SAU ALCAMIA se defineşte prin absenţa mişcărilor orizontalesau o valoare a vântului sub 0,5 km/h.VITEZA CRITICA A VANTULUI reprezintă acea caracteristică a vântuluila care la sol concentraţia de emisii poluante atinge valorile maxime . Acestfenomen impune amplasarea zonelor industriale astfel încât zonelerezidenţiale să se găsească în afara direcţiei dominante sau în poziţii criticeîn anumite perioade de timp.

57




VANTURILE LOCALE reprezintă curenţi de aer orizontali existenţi lascar ă mică şi care apar sub influenţa unor condiţii fizico-geograficespecifice (ex. briza marină , vânturile de munte sau vale etc).

Turbulen ţ a Prin turbulenţă se înţelege un fenomen complex, care rezultă subinfluenţa diferenţelor de temperatur ă, presiune barometrică şi care constă înmişcarea şi frecarea dintre straturile în mişcare, a unor por ţiuni mici de aer.

Turbulenţa maximă are loc în straturile de aer apropiate de sol.Astfel turbulenţa provenită în urma încălzirii inegale a aerului se numeşteturbulenta termică, iar cea datorată in urma frecării aerului de obstacole dela sol se numeşte turbulenţa dinamică. Turbulenţa este un factor carefavorizează difuzia şi amestecarea impurităţilor în masa de aer curat.

Criteriile care conduc la turbulenţa sunt :- criteriul dinamic determinat de numărul lui Reynolds

ν

Lv ⋅=Re (5.4)

Unde:v – este viteza medie a vântului, [m/s];L – este lungimea scăldată de vâna de aer asupra obstacolelor, [m];

ν – este vâscozitatea cinematica, [Stokes]- criteriul termic determinat de numărul Richardson:

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ∂∂

⋅

+∂∂

⋅=

H

vT

H

T g

Ri

γ

(5.5)

Unde:g – este acceleraţia gravitaţionala, [m/s2]T – este temperatura aerului [°C]γ – este gradientul adiabaticH – este altitudinea [m]

În cazul mişcării laminare difuzia este provocată numai de agitaţiamolecular ă (ceea ce reduce gradul de dispersie a poluanţilor în aer caurmare a lipsei curenţilor transversali).

Din relaţia criteriului (numărului) Reynolds 25 rezultă că turbulenţa

mecanică este dependentă de L (sau lungimea scăldata de curentul de aer .Aceasta lungime L depinde de rugozitatea solului , obstacolele întâlnite sau

58




orice alte operaţii care determină schimbarea direcţiei de curgere). O altavaloare care influenţează turbulenta este viteza vântului v.

Turbulenţa termică ia naştere datorită gradienţilor verticali de

temperatura H

T

δ

δ si a gradienţilor adiabatici γ. Ambele tipuri de turbulenţe

sunt prezente şi influenţează fenomenele de dispersie şi de difuzie a poluanţilor în natur ă.

59




CAPITOLUL 6 Determinarea concentra ţ iilor de poluan ţ i în jurul

unei surse de poluare

Primul care a elaborat o teorie referitoare la concentraţiile de poluanţiîn jurul unei surse a fost O. G. Sutton. Relaţiile sale au fost ulterior modificate şi completate de către alţi cercetători. Pentru tratarea matematică

a acestei probleme se foloseşte teoria clasică a difuziunii în atmosfera joasă alui G. T. Taylor corelat cu celelalte teorii privind difuzia. Se stabileşte caorigine a sistemului de coordonate sursa de poluare, iar direcţia vântului caabscisă (OX). Ordonata (OY) este perpendicular ă pe direcţia vântului şi OZ perpendicular pe planul celor două. În toate cazurile sursa se consider ă punctiformă. Concentraţia într-un punct se determină conform relaţiei luiSutton [1]:

n z

n y xC

z

xC

y

n

z y

z y x e xC C v

QC

−− ⋅−

⋅−

− ⋅⋅⋅⋅⋅

⋅=

2

2

2

2

20

),,(

1000

π (6.1)

Unde:Q- este cantitatea de poluanţi emişi în atmosfer ă de către sursă [g/s];v0- este viteza medie a vântului [m/s];c- este concentraţia poluanţilor în jet [mg/m³];x- este coordonate pe axa direcţiei vântului [m];Cy- este coeficient de difuziune turbionar pe orizontală;Cz- este coeficient de difuziune turbionar pe verticală;n- este parametru de turbulenţă în funcţie de atmosfer ă.

Cazuri particulare:1. Sursa se găseşte în atmosfer ă în aer liber la înălţimea H de la nivelulsolului. Într-un punct oarecare concentraţia se va determina cu relaţia:

( )( ) ( )

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡+⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

−−−⋅

+−

⋅

−−

⋅−

−

n z

n z

n y xC

H z

xC

H z

xC

y

n

z yo

eee xC C v

Q z y xC

22

2

22

2

2

2

2

1000,,

π (6.2)

2. Sursa se găseşte deasupra solului la înălţimea H. La nivelul soluluiconcentraţia va fi:

( )nn

xCz

H

xCy

y

n e xCzCyv

Q z y xC −−

⋅

−

⋅− ⋅⋅⋅⋅⋅=22

2

22

2

20

1000,, π (6.3)

60




3. Sursa şi punctul de măsurare se găsesc pe sau pe axa vântului (y=0).Concentraţia la nivelul solului se va determina cu relaţia:

n xCz

H

ne

xCyCzv

QC

−⋅− ⋅

⋅⋅=

22

2

2

0

0

1000

π (6.4)

Punctul în care avem la nivelul solului concentraţia maximă s-a notatcu xmax . Acest punct va fi definit prin egalarea cu zero a derivatei din relaţia30:

n

Cz

H x

−

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =2

2

max' (6.5)

Sutton a determinat coeficienţii de difuziune cu relaţiile:

( )( )

n

mn

n

v

v

vnnCy

−

⎟⎟ ⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛

⋅−−=

1

12

12

0

2

21

4'

ν

(6.6)

( )( )

n

m

n

n

v

w

vnnCz

−

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

−−=

112

0

2

21

4ν (6.7)

Unde:v’ – este viteza orizontală a vântului [m/s]w’ – este viteza ascensională a vântului [m/s]ν - este vâscozitatea cinematică [Poise]

v0 –este viteza medie a vântului [m/s]n – este parametrul de turbulenţă Conform relaţiilor coeficienţii de difuziune într-o stare izotropă

v’=w’Cy=Cz

În aceste condiţii Sutton a determinat aceşti coeficienţi de turbulenţă.Valorile lor sunt prezentate în tabelului 6.1.

Tabelul 6.1 Valoarea coeficienţilor de turbulenţă

H, Înălţimea în [m]Stareaatmosferei n25 50 75 100

Instabilitate 0,2 0,21 0,17 0,16 0,12Atmosfer ă neutr ă

0,25 0,12 0,10 0,09 0,07

Inversiunemoderată

0,35 0,08 0,06 0,05 0,04

Inversiunemoderată

0,5 0,06 0,05 0,04 0,03

La nivelul solului z=0 componenta verticală a turbulenţei Cy şi Cz au

61




fost determinate de Sutton ca având valorile:Cy=0,25, şiCz=0,10

În figura 6.1 este prezentată schema grafică de dispersie a poluanţilor

proveniţi de la o sursă de poluare concentrată.

Figura.6.1 Schema de dispersie a poluanţilor în atmosfer ă

În general poluanţii sunt în ascensiune. Pentru aceasta în cazul unor coşuri de fum, H, înălţimea efectivă a unei surse se determină cu o relaţieempirică determinată de Andreev.H=h+∆h (6.8)Unde:h – este înălţimea geometrică a sursei [m];∆h – este ascensiunea jetului deasupra sursei şi care se determină cu relaţia.

vv

u Dh

ϕ ⋅⋅⋅

=∆0

9,1(6.9)

Unde:D – este diametrul coşului [m];

H

C/Cmax

h

∆h

D p1>D p2>D p3

D p3D p2D p1

V0

vc

v

X1

X2

X3

62




u - este viteza gazelor la ieşirea din coş( m/s)ϕv - coeficient de corecţie.vo – este viteza medie a vântului (m/s)

În practică s-a constatat că mişcarea turbionar ă influenţează viteza de

depunere a particulelor prin apariţia unei componente verticale w care seadaugă sau se scade din viteza de depunere a impurităţilor în funcţie deamplitudinea mişcării browniene. Amplitudinea mişcării browniene se poatedetermina cu relaţiei lui Einstein. Dacă notăm cu A distanţa parcursă de particula de impuritate de diametrul d într-un timp t aceasta se poatedetermina cu relaţia:

d N

t T R A

⋅⋅⋅⋅⋅

=η π 3

(6.10)

Unde:A – este amplitudinea mişcării browniene [m],d - este diametrul particulei [m];t – este timpul în care are loc mişcarea [s];R – este constanta gazelor perfecte;T – este temperatura absolută (K);η - este vâscozitatea aerului (Poise).

Întrucât particulele de dimensiuni mici sunt mai puternic influenţatede această mişcare, conul de dispersie al acestor particule va avea un unghimai mare decât în cazul particulelor de dimensiuni mai mari.

63




CAPITOLUL 7 Legisla ţ ia europeană şi na ţ ional ă asupra

protec ţ iei atmosferice şi a schimbărilor climatice

Legislaţia europeană şi naţională asupra protecţiei atmosferei şi aschimbărilor climatice a fost puternic influenţată de modificările majore deoptică asupra problemelor de mediu apărute în perioada contemporană.

Istoric vorbind ca urmare a adoptării în anii 1950 a primelor acte normativeîn SUA referitoare la protecţia mediului în jurul anilor 1970 ca urmare acreşterii alarmante a nivelului de poluare din ţările dezvoltate economic seadoptă legi în vederea protecţiei mediului înconjur ător. În statele europeneapar mişcări ecologiste sau unele partide includ în platformele lor politice prevederi îndreptate în vederea protecţiei mediului. Ca urmare a agravăriicondiţiilor de mediu, aceste tendinţe privite iniţial numai în interiorul ţărilor europene şi datorită faptului că poluarea nu poate fi oprită prin trasareaadministrativă a unor graniţe s-a impus crearea unor forme de consultare

între factorii de r ăspundere din aceste state care să poată influenţa oadoptare mai unitar ă a problemelor legate de protecţia mediului. Astfelfactorii de decizie se întrunesc periodic şi dezbat aceste probleme de mediu.În urma acestor dezbateri se iau anumite hotărâri de principiu care au fosttranspuse în legislaţia fiecărui stat participant la aceste întruniri. Unele statecum ar fi SUA au refuzat să semneze insă aceste protocoale cu toate că legislaţia lor respectă în mod fundamental deciziile adoptate. Un astfel de protocol semnat de statele participante şi care se refer ă în special la problemele de schimbări climatice şi de protecţia atmosferei este

“protocolul de la Kyoto”. În continuare vom prezenta câteva problemereferitoare la acest protocol.

7.1 Protocolul de la Kyoto

Protocolul de la Kyoto este un acord ce a fost negociat în decembrie1997, între liderii politici ai 160 de ţări având ca scop reducerea emisiilor degaze cu efect de ser ă şi care prevede ca ţările industrializate să-şi reducă emisiile acestora cu 5,2% în perioada 2008-2012, faţă de nivelul pe care îl

aveau în anul 1990.[14, 15]

64




Ţările bogate nu s-au înghesuit să ratifice acest tratat. În 2001, 41 deţări au ratificat documentul, iar trei ani mai târziu numărul acestora ajunsesedeja la 127, între care China, India, Rusia, România şi toţi ceilalţi membriactuali ai Uniunii Europene. În noiembrie 2007, 175 de ţări au aprobat

implementarea protocolului. Unui număr de 36 de poluatori – între careUniunea Europeană în ansamblul ei – li se cere să reducă emisiile la nivelurilestipulate, în tratat, pentru fiecare parte. Alte 137 de ţări în curs de dezvoltare(între care Brazilia, India şi China), care au ratificat Protocolul, la cerereaacestora, nu au obligaţia reducerii emisiilor – ele trebuie numai să lemonitorizeze şi să le raporteze.

Obiectivele Protocolului de la Kyoto au fost de la bun începutconsiderate deosebit de ambiţioase – reducerea emisiilor de CO2 şi a altor gaze cu efect de ser ă sau angajarea ţărilor semnatare la comer ţul cu aceste

emisii. Obiectivele au fost însă mult prea ambiţioase, astfel încât “au dus la blocarea, pentru aproape un deceniu, a aplicării acordului”. Abia în 2004condiţia primordială prin care se putea pune în aplicare protocolul – ratificarea de către 55 de state care produc 55% din emisiile globale de CO2 – a fost îndeplinită.

În 2004, Rusia a fost cea de-a 141-a ţar ă care a aprobat Protocolul dela Kyoto. Din nou Rusia a luat-o înaintea Statelor Unite, care, deşi sunt celemai mari poluatoare din lume, au tot ezitat să ratifice Protocolul.

Deşi este ratificat de o majoritate covâr şitoare şi a intrat în vigoare la

16 februarie 2005, protocolul nu poate funcţiona pentru că unele ţări aurefuzat să-l aprobe (SUA şi Australia, care sunt responsabile pentruaproximativ un sfert din emisiile de gaze cu efect de ser ă de pe Planetă) saunu pot ţine pur şi simplu pasul cu obligaţiile asumate (China şi India, care aucreşteri economice continue şi rapide). Chiar dacă aceste state au anunţat că vor lua măsuri unilaterale pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de ser ă,criticile şi presiunile venite din partea grupărilor ecologiste din întreaga lumecontinuă să fie numeroase.

În ceea ce priveşte SUA, refuzul Washingtonului de a ratifica

Protocolul de la Kyoto este justificat prin pierderi economice. Autorităţileamericane au invocat în repetate rânduri studiile exper ţilor care susţininutilitatea măsurilor impuse la Kyoto, în cadrul acordului semnat subauspiciile Convenţiei ONU pentru Schimbări Climatice.

În ceea ce priveşte Uniunea Europeană cuprinzând la data protocolului15 state membre şi care emiteau atunci 22% din cantitatea de gaze cu efect deser ă, aceste state şi-au luat angajamentul să reducă emisiile de CO2 şi altegaze cu efect de ser ă până în 2008-2012 cu 8% şi până în 2020 cu 20% faţă deanul de referinţă 1990. În decembrie 2002 în cadrul UE s-a creat sistemul de

vânzare dintre statele membre a emisiilor de gaze cu efect de ser ă. Domeniileindustriale vizate pentru reducerea sau negocierea între state a acestor emisiiau fost:

65




- energia;- producţia de oţel;- producţia de ciment;- producţia de sticlă;

- producţia de căr ămizi şi alte materiale de construcţii;- producţia de celuloză şi hârtie.Preţurile care se negociau pentru neachitarea obligaţiilor asumate sau

pentru comercializare între state au fost cuprinse între 40 şi 100 Euro/tona deemisii gaze.

O altă măsur ă a fost şi cumpărarea drepturilor de emisie a noilor statecare au fost ulterior primite în cadrul UE, sau introducerea de tehnologii caresă reducă aceste emisii în alte state decât în cele de origine. Astfel dacă o ţar ă dezvoltată înlocuia într-o ţar ă în curs de dezvoltare o tehnologie de producţie

cu o altă tehnologie mai performantă cu emisii de bioxid de carbon sau gazecu efect de ser ă mai reduse reducerile măsurate erau acordate nu ţării unde sef ăcea înlocuirea ci tării de origine de unde provenea tehnologia mai performantă. Simultan se încuraja astfel şi transferul de tehnologii performante în ţările în curs de dezvoltare.

Un alt domeniu vizat de UE la pentru reducerea emisiilor cu efect deser ă este cel al transporturilor. La acest capitol emisiile de CO2 se cifrau lavaloarea de 21% în 1990 din totalul emisiilor la nivel UE. În 2004 însă ponderea acestui domeniu a crescut până la nivelul de 28%.

Dintre ţările europene semnatare ale acestui tratat se remarcă Germania care s-a angajat la o reducere voluntar ă de - 21% în condiţiile încare UE şi-a asumat o reducere a emisiilor de numai 8%. Danemarca o altă ţar ă din UE care şi-a asumat un rol de lider în mişcarea de combatere aemisiilor cu efect de ser ă şi-a propus cele mai mari reduceri ale emisiilor de bioxid de carbon. Valorile propuse de această ţar ă depăşesc valoarea de 20%.Franţa care împreună cu Germania sunt liderii politici ai UE şi-a asumat să închidă toate minele de cărbune şi să producă cât mai mult din necesarul deenergie pe cale electrică (80%). Marea Britanie şi-a asumat şi ea reducerea

emisiilor prin închiderea instalaţiilor intens poluatoare cu bioxid de carbon.În tabelul 7.1 se prezintă evoluţia emisiilor de gaze cu efect de ser ă pentru câteva state.

66




Tabelul 7.1. Nivelul evoluţiei emisiilor de gaze cu efect de ser ă pentru câtevastate.Ţara Variaţia

emisiilor în perioada 1990-2004 far ăagricultur ă şisilvicultur ă

Variaţiaemisiilor în

perioada 1990-2004 cuagricultura şisilvicultura

Obiectiveasumate lanivelul UE

până în 2012

Obligaţiiasumate printratat până în2008-2012

Danemarca -19% -22,2% -20% -11%Germania -17% -18,2% -21% -8%Canada +27% +26,6% n/a -6%Australia +25% +5,5% n/a +8%Spania +49% +50,4% +15% -8%

Norvegia +10% -18,7% n/a +1%

Noua Zeelandă +21% +17,9% n/a 0%Franţa -0,8% -6,1% 0% -8%Grecia +27% +25,3% +25% -8%Irlanda +23% +22,7% +13% -8%Japonia +6,5% +5,2% n/a -6%Marea Britanie -14% -58,8% -12,5% -8%Portugalia +41% +28,9% +27% -8%Total UE -cele15 tări

-0,8% -2,6% n/a -8%

Analizând datele din tabel se observă că cu excepţia Danemarcei,Germaniei, Marii Britanii şi par ţial a Norvegiei majoritatea statelor membreUE nu şi-au atins obiectivele propuse.

În tabelul 7.2 sunt prezentate emisiile cu efect de ser ă pentru celelaltestate importante participante la această reuniune.

Tabelul 7.2. Variaţia emisiilor cu efect de ser ă Ţara Variaţia emisiilor în perioada 1992-2007India +103%China +150%SUA +20%Rusia -20%Japonia +11%Total la nivel mondial +38%

Analizând datele oferite pentru principalele ţări se remarcă din contr ă creşteri importante atât la nivel mondial cât şi la nivelul principalelor ţări încurs de dezvoltare. Se remarcă în special China cu creşteri de circa 150% faţade nivelul emisiilor din 1992 şi India cu 103%. Creşterea puternică a emisiilor

pentru aceste ţări este datorată încercărilor de dezvoltare economică datorită înapoierii lor economice şi dorinţei lor de dezvoltare.

67




Invocând diferite motive SUA, a reuşit de fiecare dată să se sustragă criticilor internaţionale. SUA a f ăcut o serie de presiuni pe lângă conducătoriicelor mai industrializate ţări pentru a ajunge la un acord privind reducereagazelor cu efect de ser ă. Un astfel de document a fost semnat la finele lui

2007, la puţin timp după ce ONU a anunţat, într-un raport laborios, că fenomenul schimbărilor climatice este cât se poate de real. Grupul G8 a celor mai industrializate ţări a semnat un acord de principiu, la care au aderat nudoar membrii grupului ţărilor industrializate, dar şi câteva ţări în curs dedezvoltare, între care China, India şi Brazilia. La sfâr şitul anului 2007, o nouă conferinţă internaţională – organizată în Indonezia – a cerut ca SUA să sealăture celorlalţi ţări care s-au angajat să-şi reducă emisiile de gaze cu efect deser ă. Liderii lumii au încheiat în Insulele Bali “o foaie de parcurs” pentrunegocierile asupra unui nou acord care să înlocuiască Protocolul de la Kyoto.

În Foaie se arată că este nevoie de cel puţin doi ani de negocieri pentru a sestabili textul documentului care va lua locul acordului de la Kyoto. Seaminteşte totodată de nevoia imperativă de reduceri majore ale emisiilor, dar nu sunt oferite obiective concrete pe care ţările să fie obligate să leîndeplinească.

După Bali în decembrie 2008 a avut loc la Poznan în Polonia ultimaconsf ătuire legată de implementarea politicilor de reducere a emisiilor prindespăduriri şi degradarea solului. Danemarca cu rolul ei de pionier îndomeniul politicilor de protecţie în domeniul schimbărilor climatice şi-a

propus în decembrie 2009 să organizeze o reuniune la nivel înalt pentrucontinuarea politicilor de protecţie a mediului împotriva schimbărilor climatice datorate gazelor cu efect de ser ă.

7.2 Legisla ţ ia na ţ ional ă din domeniul protec ţ iei atmosferei şi a

schimbărilor climatice. Implementarea acquis-ului comunitar de

mediu în legisla ţ ia na ţ ional ă

România a încercat prin deciziile şi hotărârile care le-a luat să se

integreze in climatul şi tendinţele existente în domeniul protecţiei mediului lanivel mondial. Astfel odată cu apariţia în societatea occidentală a tendinţelor de îmbunătăţire condiţiilor de viaţă şi eliminare a poluării, ţara noastr ă aîncercat să se integreze şi a adoptat măsuri uneori cu caracter mult mairestrictiv decât însăşi comunitatea europeană sau mondială. În continuare vom prezenta câţiva paşi legislativi prin care România i-a adoptat în epocacontemporană, în acest domeniu. Aceştia sunt:- Legea Nr.9/ din 20 iunie 1973, privind protecţia mediului înconjur ător, pune bazele moderne pentru crearea căilor şi instrumentelor prin care se poate

realiza prevenirea şi combaterea poluării;

68




- în februarie 1973 s-a înfiinţat „Consiliul Naţional pentru Protecţia MediuluiÎnconjur ător” iar pe plan local se înfiinţează Comisii judeţene pentru ProtecţiaMediului;- în 1990 înfiinţarea Agenţiei Naţionale de Stat pentru Protecţia Mediului

având filiale in majoritatea reşedinţelor de judeţe din ţar ă;- aliniere la legislaţiei de la nivelul Uniunii Europene. Apariţia Legii nr.137/ 1995 şi apar noile norme de poluare;

Tabelul 7.3. Structura Legii protecţiei mediului, în forma amendată şimodificată de OUG nr. 91/2002 şi Legea nr. 294/2003CAPITOLUL I Principii şi dispoziţii generaleCAPITOLUL II Evaluarea de mediu pentru anumite planuri şi programeCAPITOLUL II 1 Reglementarea activităţilor economice şi sociale cu impact asupra

mediului Secţiunea 1– Procedura de autorizare

Secţiunea a 2 a– Regimul substanţelor şi preparatelor chimice periculoase Secţiunea a 21a– Regimul deşeurilor şi al deşeurilor periculoase Secţiunea a 3 a– Regimul îngr ăşămintelor chimice şial produselor de uz fitosanitar Secţiunea a 4 a– Regimulactivităţilor nucleare

CAPITOLUL III Protecţia resurselor naturale şi conservarea biodiversităţiiSecţiunea 1 – Protecţia apelor şi a ecosistemelor acvaticeSecţiunea a 2 a– Protecţia atmosfereiSecţiunea a 3 a– Protecţia solului, a subsolului şi aecosistemelor terestreSec

ţiunea a 5 a– Protec

ţia a

şezărilor umane

CAPITOLUL IV Atribuţii şi r ăspunderi Secţiunea 1 – Atribuţii şi r ăspunderi aleautorităţilor pentru protecţia mediului Secţiunea a 2 a– Atribuţii şir ăspunderi ale altor autorităţi centrale şi localeSecţiunea a 3 a– Obligaţiile persoanelor fizice şi juridice

CAPITOLUL V SancţiuniCAPITOLUL VI Dispoziţii finale

- Ordonanţei de Urgenţă a Guvernului nr 91/2002, care cuprinde Legea nr.137/1995, cu amendamentele şi modificările aduse ulterior conform

documentului de poziţie al României cuprinse în Capitolul 22 aldocumentului de aderare. Ordonanţa a fost adoptată prin Legea nr. 294/2003.În tabelul 7.3 este prezentată structur ă de bază a acestui act legislativ.- OUG nr. 195/2005 şi Legea nr. 265/2006 privind modificările la legea protecţiei mediului- Legea nr. 655/2001 privind protecţia atmosferei în România prin care seadoptă OUG nr. 243/2000. Acest act normative este structurat integralconform legislaţiei europene;- Legea nr. 24

- Legea nr. 3/2001 privind adoptarea de către România a Protocolului de laKyoto.

69




- Legea nr. 84/2006 privind aprobarea OUG nr.152/2005 privind prevenireaşi controlul integrat al poluării.

În afara acestor acte legislative la nivel ministerial s-au adoptat şialte acte cum ar fi:

- HG n.r 731/2004 privind Strategia naţională privind protecţia atmosferei- HG nr. 738/2004 privind Planul naţional de acţiune în domeniul protecţieiatmosferei.- Hotărârea nr. 645/2005 privind Strategia naţională privind schimbărileclimatice- Hotărârea nr. 1877/2005 privind Planul naţional de acţiune privindschimbările climatice- HG nr. 541/2003 privind stabilirea unor măsuri pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanţi proveniţi de la instalaţiile mari de ardere

- Legea nr. 92/2006 pentru aprobarea OUG nr. 152/2005 privind Prevenireaşi Controlul integrat al poluării.Ca urmare a adoptării deciziei de aderare a României la Uniunea

Europeană, ţara noastr ă şi-a asumat anumite angajamente în ceea ce priveştetranspunerea, implementarea şi controlul aplicării acquis-ului comunitar demediu. În cadrul acquis-ul comunitar la Capitolul 22 – Mediu din tratatul deaderarea s-au indicat direcţiile de acţiune pe care România a trebuit să le parcurgă în vederea îndeplinirii condiţiilor de aderare [16, 17, 18]. Ocaracteristică specifică UE este faptul că în cadrul parlamentului european

nu se stabilesc legi ci numai directive ce urmează apoi să fie transpuse princodecizie sau comitologie în forme adecvate legislaţiei din fiecare ţar ă membr ă a acesteia. Astfel principalele directive adoptate în domeniul protecţiei atmosferei şi a schimbărilor climatice sunt:1. Directiva Consiliului nr 96/62/EEC privind evaluarea şimanagementul calităţii aerului;2. Directiva Consiliului nr. 99/30/EC privind valorile limita pentrudioxid de sulf, dioxid de azot si oxizi de azot, particule în suspensie şi plumbîn aerul atmosferic;

3. Directiva Consiliului nr. 92/72/EEC privind poluarea aerului cuozon;4. Directiva Consiliului nr. 2000/69/EC privind valorile limită pentru benzen şi monoxid de carbon în aerul înconjur ător;5. Decizia Consiliului nr. 93/389/EEC (amendata prin Directivanr.99/296/EEC) privind mecanismul de monitorizare comunitar pentru CO2 si alte gaze cu efect de ser ă;6. Directiva Consiliului nr. 93/12/EEC privind reducerea conţinutuluide sulf în combustibilii lichizi amendată prin Directiva nr.99/32/EC;

7. Directiva Consiliului nr. 97/68/EC privind armonizarea legislaţieiStatelor Membre referitoare la măsurile luate împotriva emisiilor de gaze si

70




particule poluante, provenite de la motoarele cu combustie internă instalate pe echipamente nerutiere;8. Directiva Consiliului nr. 94/63/EC privind controlul emisiilor decompuşi organici volatili (COV) rezultaţi din depozitarea benzinei şi

distribuţia sa de la terminale la staţiile service;9. Directiva Consiliului nr. 98/70/EC privind calitatea benzinei şimotorinei;10. Directiva nr. 99/94/EC privind furnizarea către comparatorii deautoturisme noi a informaţiilor legate de economia de combustibil şi emisiilede CO2 , etc.Acquis-ul comunitar de mediu prevede peste 200 de directive, regulamenteşi decizii care constituie legislaţia orizontală şi legislaţia sectorială din acestdomeniu. Legislaţia orizontală cuprinde acele reglementari ce au în vedere

transparenţa şi circulaţia informaţiei, facilitarea procesului de luare adeciziei, dezvoltarea activităţii şi implicării societăţii civile în protecţiamediului. Spre deosebire de aceasta, legislaţia sectorială se refer ă lasectoarele care fac obiectul politicii de mediu (calitatea aerului, schimbăriclimatice, gestiunea deşeurilor, calitatea apei, protecţia naturii, controlul poluării industriale, substanţe chimice, organisme modificate genetic,zgomot, protecţia civilă).

7.3 Controlul surselor de poluare Impuneri şi restric ţ ii

Pentru prevenirea şi controlul surselor de poluare au fost adoptatemai multe acte normative [19] printre care şi cele prezentate anterior.Acestea sunt:- HG nr. 731/2004 privind Strategia naţională privind protecţia atmosferei- HG nr. 738/2004 privind Planul naţional de acţiune în domeniul protecţieiatmosferei.- Hotărârea nr. 645/2005 privind Strategia naţională privind schimbărileclimatice

- Hotărârea nr. 1877/2005 privind Planul naţional de acţiune privindschimbările climatice- HG nr. 541/2003 privind stabilirea unor măsuri pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanţi proveniţi de la instalaţiile mari de ardere- Legea nr. 92/2006 pentru aprobarea OUG nr. 152/2005 privind Prevenireaşi Controlul integrat al poluării.

Transpunerea acestor acte legislative se face şi prin crearea unor structuri instituţionale care să permită controlul emisiilor de poluanţi.Întrucât actuala împăr ţire administrativ teritorială este foarte f ărâmiţată la

nivel naţional s-au creat mai multe agenţii regionale cu rol de control şi prevenire a încălcării emisiilor de poluanţi în atmosfer ă. Agenţiile Regionale

71




de Protecţia Mediului sunt la rândul lor împăr ţite în teritoriu pe judeţe, undes-au creat Agenţiile Locale de Protecţia Mediului.

Instrumentele de control şi urmărire a emisiilor sunt interconectate lanivel naţional în vederea urmăririi şi monitorizării în permanenţă a emisiilor

de poluanţi la nivel naţional. S-a creat astfel Reţeaua Naţională deMonitorizare a calităţii aerului (RNMCA) care are 117 de staţii pe toată suprafaţa României.

Pentru determinarea condiţiilor de mediu s-au stabilit principalii poluanţi ce urmează a fi monitorizaţi. Aceştia sunt:

1. dioxidul de sulf (SO2)2. dioxidul de azot (NO2)3. ozonul (O3)4. monoxidul de carbon (CO)

5. pulberi în suspensii (PM10).Pentru urmărirea acestor emisii şi cuantificarea lor s-a stabilit o scală de măsurare care ia valori de la 1 la 6. Valoarea mică corespunde unui nivelde poluare redus şi cea mare unui nivel de poluare mai mare. Unitatea demăsur ă a fost stabilită sub denumirea de Indice specific de poluare. Pentrutoţi poluanţii monitorizaţi unitatea de măsur ă poartă denumirea de indiceglobal de poluare. În tabelul 7.4 este prezentată valoarea concentraţiei şiindicele de măsur ă pentru fiecare poluant monitorizat.

Bineînţeles aceşti indici nu reprezintă nivelul maxim de poluare pe

care un generator de poluanţi poate să îl emită. Pentru stabilirea nivelelor maxime de poluare există acte normative ce prevăd nivelul acestor emisii.Totuşi chiar dacă emisiile de poluanţi au valori sub limita maximă admisibilă pe o perioadă scurtă de deversare pentru perioade de timp mai mari valorilemedii ale concentraţiilor sunt mul mai reduse. Nivelul emisiilor este urmăritîn funcţie de poluatori. Poluatorii majori sunt urmăriţi în permanenţă în timpce poluatorii minori nu sunt monitorizaţi. Pentru încadrarea în normele de

poluare impuse de UE s-au f ăcut planuri pe termen mediu şi lung cu poluatorii majori. Aceste planuri permit ca prin metode graduale aceştia să

îşi reducă emisiile până la încadrarea în normativele aflate în vigoare. (Înunele cazuri România are normative mai stricte decât UE). Planurile poartă denumirea de planuri de conformare şi au perioade bine delimitate. Ele nusunt stabilite pe domenii de poluanţi ci pe poluatori. În urma adoptării poluatorul se obligă să îndeplinească criteriile de emisie, altfel el riscândînchiderea şi nu amenda contravenţională.

72




Tabelul 7.4. Indicele specific şi domeniul de concentraţii pe poluanţiiatmosferici monitorizaţi prin sistemul RNMCA [17, 18]Indicelespecific

Domeniudeconcentratii

pentrudioxid desulf (ug/m3)


pentrudioxid deazot(ug/m3)


pentru ozon(ug/m3)


pentrumonoxid decarbon(mg/m3)

Domeniudeconcentraţii

pentru pulberi insuspensie(ug/m3)

1 0-49,(9) 0-49,(9) 0-39,(9) 0-2,(9) 0-19,(9)2 50-74,(9) 50-99,(9) 40-79,(9) 3-4,(9) 20-29,(9)3 75-124,(9) 100-139,(9) 80-119,(9) 5-6,(9) 30-49,(9)4 125-349,(9) 140-199,(9) 120-179,(9) 7-9,(9) 50-79,(9)5 350-499,(9) 200-399,(9) 180-239,(9) 10-14,(9) 80-99,(9)

6 >500 >400 >240 >15 >100

73




CAPITOLUL 8 Metode de reducere a efectelor negative ale

impurit ăţ ilor asupra aerului atmosferic şi a

schimbărilor climatice. Tratarea poluan ţ ilor la

sursa de poluare

Pentru reducerea emisiilor de poluanţi în atmosfer ă şi implicit pentruscăderea concentraţiilor de poluanţi cu efect de ser ă este în primul rândnecesar să fie stabilită sursa de poluare, poluantul deversat şi nivelulemisiilor acesteia. Dacă nivelul emisiilor este redus poluatorul nu trebuie să ia măsuri deosebite pentru controlul emisiilor. Dacă însă nivelul emisiilor şitoxicitatea acestora este mare este necesar ă controlarea şi reducerea niveluluiemisiei. În cazul în care poluatorul este de tip industrial sau asupra emisieiomul poate să intervină în mod activ in vederea reducerii acesteia, se impuneaplicarea unor măsuri specifice pentru reducerea nivelului de poluare. Spre

exemplu în cazul în care poluatorul este o firmă de procesare se impuneluarea de măsuri în vederea reducerii consumurilor energetice, reduceriiemisiilor de poluatori prin schimbarea tehnologiilor sau modernizareaacestora. În cazul unor poluatori mobili cum ar fi mijloacele de transport seimpune modernizarea sistemelor de conversie a energiei, îmbunătăţireaindicilor de conversie sau schimbarea sistemul de generare a for ţei motoare(de la combustibili clasici la energie electrică sau alte energii regenerabile).Din exemplele prezentate rezultă că nu există metode prestabilite pentrureducerea emisiilor de poluaţi în atmosfer ă. Unele metode însă pot fi

generalizate şi altele numai particularizate. Metodele generalizate pot fiaplicate la o scar ă mai largă şi pot face obiectul unor studii mai ample învederea creşterii eficienţei acestora în timp ce metodele particularizate suntmetode locale. De asemenea şi costurile pentru introducerea metodelor suntdiferite în funcţie de condiţiile specifice poluatorului.

În continuare se vor prezenta numai metodele de reducere a emisiilor de noxe proveniţi de la sursele poluatoare majore cum ar fi cele de tipindustrial, şi care pot fi obiectul intervenţiei unui factor de decizie uman.

Pentru încadrarea în normele de emisii impuse de legislaţia în vigoare

poluatorii de tip industrial trebuie să urmărească următoarele procese:- tehnologia de conversie a energiei din timpul procesului detransformare;

74




- tehnologia de conversie a materiilor prime în materiale finite;- nivelul emisiilor de materiale secundare ce rezultă în urma procesului

de conversie;- nivelul consumurilor energetice pentru realizarea conversiei

materialelor;- reţinerea şi recuperarea materialelor secundare rezultate în urma procesului de conversie;

- reciclarea şi reutilizarea materialelor secundare rezultate în urma procesului de conversie;

- tratarea, stocarea şi depozitarea materialelor secundare care nu pot şireutilizate sau reciclate;

- controlul deversărilor de poluanţi în mediu a materialelor secundare cenu pot fi reţinute la sursa de poluare,

- perioadele de timp în care au loc procesele de deversare a materialelor secundareÎn cazul în care există deversări de materiale secundare (poluanţi) în

mediu se pune problema reţinerii, reducerii şi tratării emisiilor pentruîncadrarea în normele legale aflate în vigoare. În cazul în care tratarea poluanţilor nu este posibilă (din cauze tehnice sau economice) ei suntreţinuţi, stocaţi şi trataţi la firme specializate. Acest caz este deseori întâlnitîn cazul firmelor mici, sau în cazul unor emisii de poluanţi cu toxicitateridicată (substanţe radioactive, substanţe chimice foarte toxice, substanţe

organice şi microorganisme biologice periculoase).În cazul în care costurile şi tehnologiile o permit tratarea la sursă anoxelor este cea mai bună metodă de reducere a emisiilor de poluanţi înmediu.

În cazul gazelor cu efect de ser ă cea mai bună metodă de reducere aemisiilor este analiza tehnologiilor de conversie, înlocuirea metodei cu altamai puţin poluantă sau schimbarea sistemului de conversie a energiei. Dinaacest motiv problemele legate de emisiile de gaze cu efect de ser ă suntstudiate în mod complementar cu cele energetice.

Nu întâmplător un obiectiv important în planul de guvernare pe perioada 2009-2012 îl constituie susţinerea producerii de energie ieftină nepoluantă din surse regenerabile. Un alt obiectiv legat tot de gazele cu efectde ser ă este cel de identificare şi implementare a unor măsuri fezabile destocare geologică a bioxidului de carbon, sau susţinerea Programuluinaţional de împădurire destinat zonelor defrişate.

Din cele prezentate anterior a rezultat că unul din gazele cu efectegrave asupra mediului este dioxidul de azot. În afara surselor industriale omare parte din acesta provine din parcul auto. Pentru înlocuirea parcului auto

intens poluator în planul de guvernare s-au prevăzut introducerea deinstrumente fiscale pentru stimularea înnoirii parcului auto naţional.

75




Datorită sistemelor de tratare diferită la sursă poluanţii nu pot fitrataţi decât pe tipuri de poluanţi. În marea majoritate a metodelor de trataresuprapunerea sistemelor nu este posibilă. În figura 8.1 este prezentată schema unei instalaţii de captare, transport, tratare şi exhaustare a poluanţilor

din aerul atmosferic pentru două tipuri de poluanţi.

Coş deexhaustare 2

Hala industrială

Sursă degenerare a

poluanţilor 1 Elemente detransport

instalaţia 1

Echipament detratare apoluanţilor detip 1

Ventilator deantrenare a

gazelor 1

Coş de

exhaustar e 1

Sursă degenerare apoluanţilor 2

Ventilator deantrenare agazelor 2

Echipament detratare apoluanţilor detip 2

Elemente detransportinstalaţia 2

Sursă de generarea poluanţilor de tip2

Figura 8.1. Schema unei instalaţii de captare, transport, tratare şiexhaustare pentru două categorii de poluanţi

În unele cazuri când poluanţii nu interferează între ei sau procesul detratare nu sufer ă fenomene de incompatibilitate tratarea se poate face încascadă. Se face întâi epurarea grosier ă, fizico-mecanică, urmată de epurarea

secundar ă sau ter ţiar ă după caz. Epurarea secundar ă sau ter ţiar ă depinde de poluanţi şi de gradul de poluare ce se urmăreşte să se obţină.În cazul în care locurile de muncă necesită nu exhaustarea noxelor ci

introducerea de aer proaspăt schema de introducere este prezentată în figura8.2.

76




Figura 8.2. Sistem de introducere a aerului proaspăt pe două căi dedistribuţie

În cazul introducerii de aer proaspăt climatizarea aerului introdusreprezintă tot un fenomen de tratare a aerului în vederea asigur ării unor condiţii de mediu corespunzătoare pentru operatorii din birouri sau de pe

liniile de procesare.În continuare se vor prezenta echipamentele pentru realizarea tratăriişi/sau epur ării gazelor.

77




CAPITOLUL 9 Echipamente pentru tratarea aerului şi a gazelor

evacuate în atmosfer ă

9.1 Clasificarea metodelor Datorită diversităţii şi complexităţii poluanţilor s-a constatat că este

imposibilă generalizarea sau folosirea unor echipamente universale pentru

tratarea acestora. Astfel se recomandă ca instalaţiile de epurare ale acestorasă fie tratate în special pe tipuri de noxe sau pe principiile pe care acesteinstalaţii funcţionează.

Astfel după modul de funcţionare a acestor echipamente vom aveadouă tipuri d instalaţii:- instalaţii care lucrează pe principii fizice de epurare:

- uscate- umede- combinate (umede şi uscate)

- instalaţii care lucrează pe principii chimice de epurare:- spălare- reducere- separare- adsorbţie- absorbţieDupă modul de întreţinere a acestor echipamente ele se pot clasifica:

- instalaţii şi echipamente pentru purificarea directă a noxelor - instalaţii şi aparate care necesită un tratament al poluanţilor înainte de

epurareInstalaţiile care necesită un tratament în prealabil înainte de epurare suntde tipul:

- dezintegratoare sau instalaţii cu tuburi Venturi- aparate acusticeDin punct de vedere al mediului de lucru pe care aceste instalaţii

funcţionează el se pot clasifica:- instalaţii care lucrează în mediu uscat de epurare- instalaţii care lucrează în mediu umed de epurare

Instalaţiile care lucrează în mediu uscat de epurare se pot clasifica larândul lor în :

78




- instalaţii care funcţionează pe principiul detentei- instalaţii care funcţionează pe principii de impact şoc sau iner ţie- instalaţii care funcţionează pe principiul centrifugal- instalaţii care funcţionează prin reţinerea noxelor pe/în medii filtrante

- instalaţii care folosesc principii electrostatice de epurareInstalaţiile care lucrează în medii umede de epurare se pot la rândul lor clasifica în:- Instalaţii statice de epurare: - spălătoare

- epuratoare cu spumă - Instalaţii dinamice sau separatoare dinamice

Din punctul de vedere al poluantului tratat instalaţiile se pot clasifica în:- echipamente pentru tratarea aerosolilor

- echipamente pentru tratarea gazelor si vaporilor

Pentru tratarea aerosolilor se folosesc toate echipamentele prezentatemai sus.Pentru tratare gazelor sau vaporilor se folosesc echipamentele care

funcţionează pe principii umede de separare dar şi alte echipamente cum ar ficele de schimbare a stării de agregare a vaporilor sau gazelor şiechipamentele care funcţionează pe baze chimice de adsorbţie sau absorbţie.De asemenea fiecare categorie de echipamente prezentată cuprinde maimulte tipuri de echipamente de epurare după cum urmează:

Instalaţiile care funcţionează pe principiul detentei sunt:- camerele de depunere simple- camerele de depunere cu deflectoare- camerele de depunere cu plăci

Instalaţiile care funcţionează pe principiile de impact şoc şi iner ţie seclasifică în:

- camere de depunere cu şicane- camerele de depunere tubulare

- pulvocaptoareleInstalaţiile care funcţionează pe principiile de epurare centrifugale se

clasifică în:- epuratoare centrifugale axiale- epuratoare cu vârtej bidimensional- cicloane- multicicloane- cicloane sau multicicloane speciale

Instalaţiile care funcţionează pe principiile filtr ării sunt:- filtre plane sau cu plăci

79




- filtre cu mâneci sau cu saci- instalaţii de filtrare speciale- instalaţii de filtrare cu pat de cărbune activ

Echipamentele care funcţionează pe principiile electrostatice deepurare se clasifică în:- epuratoare electrostatice tubulare- epuratoare electrostatice cu plăci:

- cu intrare verticală - cu intrare şi ieşire orizontală

- epuratoare electrostatice cu ionizare prealabilă Aceste epuratoare pot lucra atât uscat cât şi umed ceea ce le permite

o largă utilizare în practica epur ării aerosolilor şi gazelor.

Echipamentele care lucrează pe principii umede statice se clasifică în:

- spălătoare: - epuratoare umede cu coloană de umplutur ă - scrubere

- epuratoare cu spumă: - cu o treaptă de epurarecu mai multe trepte de epurare

Epuratoarele care lucrează in mediii umede funcţionând pe principii

dinamice sunt:- dezintegratoarele- rotocicloanele- hidrocloanele- epuratoarele tip Keller - epuratoarele tip Oelde- epuratoarele cu guler divergent-convergente

Epuratoarele care funcţionează pe principiile schimbării fazelor de

agregare sunt:- epuratoare cu contact direct între agentul poluant şi fluidul de r ăcire- cu fluid de r ăcire f ăr ă schimbarea stării de agregare întimpul procesului de schimb termic- cu fluid de r ăcire cu schimbarea stării de agregare în timpul

procesului de schimb termic- epuratoare f ăr ă contact între agentul poluant şi fluidul de r ăcire

- prin cristalizare- prin schimbătoare de căldur ă:

- tubulare- cu aripioare- prin recircularea fluidului de r ăcire

80




- f ăr ă recircularea fluidului de r ăcire-etc.

9.2 Sisteme complexe de tratare şi epurare

Datorită multitudinii şi complexităţii impurificătorilor din aer saugaze sistemele de tratare a noxelor nu pot să reţină toţi poluanţii prezenţi laun moment dat într-un singur echipament de epurare. In acest caz serecomandă utilizarea a două sau mai multe echipamente de epurare aşezateîn serie sau cascadă. Echipamentele de epurare pot fi de acelaşi tip dar cufineţe diferită când se tratează aerosoli solizi sau pot fi diferite când setratează poluanţi de natur ă diferită sau complexă. În figura 9.1 este prezentată o schemă bloc a unui astfel de sistem.

Figura 9.1. Schema bloc a unui sistem complex de epurare pentru unsingur tip de poluant

Sistemul de epurare prezentat permite reţinerea poluanţilor de tip

aerosoli solizi în două trepte de epurare. Se observă că pe primul epurator seface o epurare grosier ă, iar pe al doilea epurator o epurare mai fină.În cazul în care debitul de gaze care se epurează pe un echipament nu

este suficient pentru a satisface cerinţele tehnologice se montează mai multeepuratoare în paralel.

81




CAPITOLUL 10 Instala ţ ii care folosesc principiul de epurare prin

detent ă

10.1 Teoria epur ării în câmp gravita ţ ional

Acestea sunt cele mai simple aparate de epurare a aerului sunt cele

care folosesc for ţa gravitaţională pentru separarea particulelor antrenate deun fluid purtător. Pentru aceasta este necesar ca fluidul purtător să circulesub forma unui curent laminar cu o viteză cât mai mică. De aici pornesctoate caracteristicile tehnico-funcţionale ale aparatelor care folosesc acest principiu de separare şi epurare. Tot din această cauză aceste aparate poartă numele şi de camere de depunere. Aceste camere de depunere pot fi simplesau cu deflectoare.

În aceste aparate viteza limită de cădere a unei particule sub acţiuneafor ţelor gravitaţionale va fi obţinută din relaţia:

( )m

pl

a p

p

k

d u g d ⋅⋅⋅=−⋅⋅⋅ µ π ρ ρ π 36

3

(10.1)

Unde:d p – este diametrul particulei [m]g – este acceleraţia gravitaţională [m/s²]ρ p – este densitatea materialului particulei [kg/m³]ρa – este densitatea aerului sau a fluidului purtător µ – este vâscozitatea dinamică a fluidului purtător [Poise]

k m – este factor de propor ţionalitateul – este viteza limită de cădereViteza de depunere a particulei cu diametrul d p va fi dată de relaţia:

µ

ρ ρ

182 a p

pml d g k u−

⋅⋅⋅= (10.2)

Pentru particule cu diametre sub 10µm se aplică modificărileintroduse de Cunningham (legea Stokes- Cunningham) la coeficientul de propor ţionalitate. Sub 0,1µm mişcarea browniană conduce la imposibilitateareţinerii prin această metodă a particulelor având aceste dimensiuni. În

tabelul 10.1 este prezentat factorul de corecţie Cunningham în funcţie dediametrul particulei.

82




Tabelul 10.1 Factorul de corecţie Cunningham în funcţie de diametul particuleikm 1,01 1,16 2,93 22,6d p [µm] 10 1 0.1 0,01

Dacă se neglijează ρa (ρa<<ρ p) dacă ρ p = 1000kg/m³ la 20°C vitezade depunere în funcţie de diametrul particulelor va fi prezentată în tabelul10.2Tabelul 10.2. Viteza de depunere în funcţie de diametrul particuleid p [µm]

5000 1000 500 100 50 10 5 0,5 0,1

ul[m/s]

8.9 4,02 2,82 0,3 75,2x10-3

3x10-3

0,75x10-3

35,8x10-6

10,2x10-6

10.2 Instala ţ ii reprezentative

Camerele de depunere simple Camerele de depunere simple sunt cele mai simple aparate de epurare

a atmosferei. În figura 10.1 este prezentată schema unei astfel de instalaţii.Dimensionarea camerei de depunere porneşte de la relaţiile:

Q

h Ll

u

h

v

Lt

l o

⋅⋅=== (10.3)

egalând expresiile se obţine:

l LQul ⋅

= ,şil h

Qvo ⋅= (10.4)

Din practică a rezultat o viteză de curgere optimă v0 = 0,3 m/s. Pentrudistribuirea cât mai uniformă a aerului impurificat care intr ă în camera de

depunere se impune alegerea unui raporth

l k =1 supraunitar. Pentru epurarea

particulelor de dimensiuni mari raportul k 1 poate să fie însă şi subunitar.

În tabelul 10.3 sunt prezentate dependenţa dintre raportul k 2,

L

hk =2 şi

diametrul particulei epurate.Tabel 10.3 Cu raportul k 2 optim în funcţie de d p pentru ρ p=2,65⋅10³ kg/m³ şiv0=0,3 m/sDp (mm) 100 87 50 25 10 1

L

hk =2

1,33 1,00 0,33 0,085 0,013 0,13⋅10¯³

Valorile au fost obţinute în urma unor experimentări.

83




l

Intrare aer

cu noxeL

v0ul

Exemplu: o camer ă de depunere simplă Q = 20000 m³/h , ρ p = 3000 kg/m³, dp = 15 µmConstructiv lăţimea este de maxim 5m (l = 5m)

( ) 26

2622

1033,21085,118

1015300001,1

1818

−−

−

⋅≅⋅⋅⋅

⋅=⇒⋅

⋅=⋅

⋅= l

p p

m

p p

ml ud

k

g

d k u

υ

ρ

µ

ρ m/s

k m = 1,01 ; υl = 1,85 ⋅10-6 m/s; v0 = 0,3 m/s; v0 = Q/h⋅l

m Ll L

Qul 5550233,0360020000 ≅⋅⋅=⇒⋅=

hv Ieşire aer epurat

Evacuarepraf

Evacuarepraf

Figura. 10.1 Schema de principiu a unei camere de depuneresimplă

Legendă:t = timpul de reţinere al particulelor h = înălţimea camerei de depunerevg = viteza reală de cădere a particuleiul = viteza de cădere raportată la axa verticală v0 = viteza axială a fluidului purtător şi a particulei în epurator L = lungimea camerei de depunereL = lăţimea camerei de depunereQ = debitul de aer despr ăfuit

84




mhh

v 6,353600

200003,00 =⇒

⋅⋅==

16,3

51 >==

h

l k , şi, 65,0

55

6,32 ===

L

hk

Se observă dimensiunile foarte mari a unei asemenea camere. Dinaceastă cauză aceste tipuri de epuratoare se folosesc numai pentru particulemari cu diametre în general peste 100µm.

Camere de depunere cu deflectoare

Figura 10.2. Diferite variante de camere de depunere cudeflectoare

Pentru evitarea inconvenientelor legate de dimensiunile agabariticeale camerelor de depunere simple ar ătate s-au adus la aceste echipamente s-au adus îmbunătăţiri în scopul realizării unei mişcări laminare teoretice prin

introducerea unor deflectoare de diferite forme şi variante. În figura 10.2

85




sunt prezentate 3 variante reprezentative de camere de depunere cudeflectoare.

Camerele de depunere cu deflectoare reduc spaţiul de cădere pentrudepunerea particulelor, practic prin reducerea înălţimii h.

Camere de depunere cu pl ăci

Camerele de depunere cu plăci orizontale tip Howard (sau înclinate) suntfixate de suportul interior faţă de care permit o mişcare numai de rotaţie întimp ce raportul exterior permite o mişcare mai complexă (rotaţie + translaţie)în vederea cur ăţirii. În figura 10.3 este prezentată o camer ă de depunere cu plăci tip Howard.

Figura 10.3. Epurator tip Howard

La aceste camere de depunere pentru obţinerea unei mişcări laminareîntre plăci se impune ca coeficientul Re să aibă o anumită valoare Re<=1400

υ

echive

d v R

⋅= 0 (10.5)

v0 – viteza orizontală de înaintare între plăci m/sdechiv – diametrul echivalent de curgere între plăci mυ – vâscozitatea cinematică Stokesdacă b>>h rezultă:

86




( )2

1

22 2

≅+

≈+⋅

=nh

nh

bn

bhd echiv (10.6)

n – numărul de plăci din coloană lungimea plăcii pe direcţia curentului va fi:

l u

vhl 0= (10.7)

u1 – se determină similar cu cazul instalaţiilor cu camer ă de depunere simplă.Exemplu: Q = 12000 m³/h – camer ă de depunere tip Howard

ρ p = 2500 kg/m³d p = 15 µm b = 3m – constructivL = 1m - constructiv

hp – determinat constructiv = 0,02m (dictanţa dintre plăci)înălţimea de cădere a prafului va fi hp = h = 0,02mse adoptă o viteză de circulaţie de 0,4m/s va = 0,4 m/slungimea plăcii va fi:

mu

vhl

l

47,0017,0

4,002,00 ===

( ) sm

N

d k u

p p

ml /017,01085,118

10155,205,1

18 6

262

=⋅⋅

⋅=

⋅= −

− ρ

înălţimea totală a camerei:

mvb

Qht 77,2

4,033600

1200

3600 0

=⋅⋅

=⋅⋅

=

numărul de plăci:

placih

hn t 138

02,0

77,2===

la ht se adaugă dimensiunea de cur ăţire şi a roţii melcate

87




CAPITOLUL 11 Instala ţ ii şi aparate care folosesc principiile de

impact, şoc şi iner ţ ie

11.1 Teoria epur ării

Utilizarea acestor instalaţii este o metodă ieftină, rapidă şi exactă de

epurare a particulelor de aerosoli. Principiul metodei se bazează peaccelerarea aerosolului şi a particulelor într-un ajutaj, după care particulelese izbesc de un obstacol aşezat în faţa acestuia. Astfel for ţele de reţinere a particulelor dintr-un astfel de aparat vor fi propor ţionale cu viteza din ajutajşi masa particulei din aerosol (respectiv diametrul particulei).

În general se folosesc impactori în cascadă, camere cu şicane în careaerosolul curge într-o ordine succesivă a unor ajutaje astfel încât viteza dinajutaj să fie mai mare decât din ajutajul precedent.

Particulele cu masă mai mare vor fi reţinute în primele trepte, iar cele

mai uşoare în următoarele. Numărul de particule separate pe fiecare treaptă poate fi determinat prin mai multe moduri: - numărare- analiză chimică - analiză microscopică - teoretic

Metoda teoretică se bazează pe relaţiile semiempirice ale lui Ranz şi Wong.Astfel gradul de separare prin şoc η va lua valori pentru fiecare treaptă cuprinse între η = 0 pentru particulele mici şi η = 1 pentru particulele mari.În figura 11.1 este prezentată diagrama gradului de epurare în funcţie de raza

particulei.În figur ă s-a notat cu ηk gradul de separare pe o treaptă şi cu r k particulele cudimensiunea indice k reţinute pe treapta respectivă.În mod real se introduce o funcţie de eficacitate a treptei Fk

( ) 1Pk k k 1F −η−η=

P – numărul de trepte identice de separare legate în serieÎn figura 11.2 este prezentată gradul de epurare şi funcţia de

eficacitate pentru o treaptă de reţinere.

Pentru determinarea valorii maxime a eficacităţii se consider ă ηk=f(r) şi se

( ) p

1 p

k p

1 pF

p

10'F

−−=⇒=η⇒=( ) ( )k

1Pk k p11''F η−η−η= −

88




derivează F în funcţie de r

Figura 11.1. Gradul de epurare în funcţie de dimensiunile particulelor

Cazuri particulare: p=2 ηk=1/2 F=1/4 p=3 ηk=1/3 F=4/27Problema care se ridică este determinarea funcţiilor ηk = f(r). Există

mai multe metode de calcul. Unul din aceste modele a fost dat de Simpson(legea lui Simpson). Acesta la rândul său a experimentat şi a indicat toţicoeficienţii şi parametrii ce apar în relaţiile din teoria Ranz şi Wong.

În afara gradului de separare prin şoc ei au mai determinat şi funcţiilede frecvenţă pe fiecare treaptă cu ajutorul cărora s-au determinat repartiţia particulelor reţinute după dimensiuni în funcţie de parametrii ajutajului.

G r a d u l d e e p u r a r e

Raza particulei

ηk ηk


r k

r k Raza r 2r 1 r 3 r 4Gradul de reţinere pe o treaptă

Gradul de reţinere pe mai multe trepte


F u n c ţ i a

d e e f i c a c i t a t e

Raza particulei r k

k , F

k

Fk

Fig.11.2 Gradul de epurare şi funcţia de eficacitate pentru otreaptă de epurare

89





Camere de depunere cu şicane

Aceste camere au un randament ridicat datorită utilizării regimului turbulent

dirijat.În figura 11.3 este prezentată schema de principiu a unei camere de depunerecu şicane.

Figura 11.3 Schema de funcţionare a unei camere de depunere cu şicane

Pentru determinarea randamentului acestui tip de epurator se porneşte de larelaţia lui Stokes pentru regimul turbulent.

ρa<<ρ p , ρa se neglijează, ρa ≅0

Ieşire aer epurat

AADBi/2

Intrare aer cupraf

D B

( )

µ

ρ ρ η

⋅

−=

Bi

a p p p

i

D

vd

18

2

1≤η

90




ηi - randamentul despr ăfuirii

]

i [m]

rinse între 0÷100 µm se pot atingendamente de epurare de 85÷96%. Pierderile de presiune sunt de asemenea

mici.

ste echipamente aerul bogat în impurităţi circulă printre cele două

rs prin tubul interior şi colectat în camera

elor critice cu relaţia:

la care η≅1µ – vâscozitatea dinamică a gazului Poise

ul tubului exterior r ţie mai apar şi for ţe centrifugale

ă reţinerile nu sunt de

d p – diametrul particulelor [m]v p – viteza particulelor [m/s²]ρ p – densitatea particulei [kg/m³

DBi – dimensiunea obstacoluluµ – vâscozitate cinematică [Poise]

pAstfel pentru particule cura

Camere de depunere tubulare

aceÎn

tuburi, iar aerul epurat este întosuperioar ă a echipamentului. În figura 11.4 este prezentată schema defuncţionare a unei instalaţii funcţionând pe acest principiu

Randamentul se determină cu relaţii similare celor de la camerele dedepunere cu şicane.

B Dµ η

9 p p vd n ρ π

2 ⋅⋅⋅=

iar diametrul particul

vnd

p

B pcritic ⋅ρ⋅π

=D9µ

DB ≅ diametr În cazul în care faţă de for ţele de ine

ractică s-a constatat ceficienta reţinerii va creşte. În p100%. S-a introdus d p50 – diametrul particulei la care eficienţa este de 50%

91




Fig. 11.4 Schema de funcţionare a unei camere de depunere

tubulare

calculat cu relaţia lui De Paola [20].

Ef

vn2

D9d

p

B50 p ρπ

µ=

icienţa facţională va fi pe etapa “i”

⎥⎥⎦

⎤⎡⎞⎛

2

50dp⎢⎢⎣

⎟⎟ ⎠⎜⎜⎝ ++= 11 dpiη

În figura 11.5 este prezentat graficul randamentului de epurare pentru particu

ulvocaptoarele

arate sunt construite dintr-un mare număr de inele conicecare îş

restul, cel mai bogat în praf intr ă într-un epurator centrifugal sau filtru.

la cu 50% reţinere

P

Aceste api micşorează treptat diametrul în direcţia de mişcare a gazului ce

urmează a fi epurat. Acestea sunt aşezate unul lângă altul la intervale mici,

lăsându-se între ele spaţii inelare. Prin aceste spaţii trece 95- 97% din gaz iar

92




ηi

dp

η=100

d 5

În figura 11.6 este prezentată schema unui pulvocaptor

Unghiul la vârf al conului inelelor este de ≈18°, ceea ce obligă aerulă-şi schimbe direcţia cu circa 150°. Din această cauză particulele îşihimb

ssc ă direcţia mai greu datorită for ţelor iner ţiale, ele fiind obligate să intreîntr-un alt tip de epurator.

Se pot folosi nu numai epuratoare conice ci şi cu fante

dreptunghiulare.În funcţie de viteza de intrare randamentele de epurare (pentru praf de sablaj–2700mg/m³) pot fi:

η=50

Fig.11.6 Schema de funcţionare a pulvocaptorului

Fig.11.5 Graficul stabilitde De Paola pentru

determinarearandamentului pentruparticula dp50

93




m/s

celaşi etrul particulelor

p [µm] 5 10 15 20 25 30 40 50

η=80% la v=15 m/sη=86% la v=20η=92% la v=29 m/sÎn funcţie de dimensiunile particulelor gradul de epurare pentru

a praf este prezentat în tabelul 17

Tabelul 11.1 Gradul de epurare în funcţie de diamDη [%] 25 47 63 76 86.5 91.3 94.8 96.3

Pier le d esiu e p eter cu i ce ulaţia generală:

÷30 mmcolH2O

tot p

deri e pr ne s ot d mina relaţi empiri sau cre

entar limsup _ epurator pulvocato p p ∆+∆∆

Empiric:

=

pulvocator epurator

2a p

p p2

v∆≅∆⇒

⋅ρ⋅ pulvector 75.1 p =∆

Ex: pentru un pulvocator cu D=0,6m Q=2500m³/h ∆ p=25

94




CAPITOLUL 12 Instala ţ ii care func ţ ioneaz ă pe principiul de

epurare centrifugal

12.1 Teoria epur ării centrifugale

Pentru studierea epur ării pe principiul de separare centrifugal se

consider ă o celulă de filtrare conform figurii 12.1.

Figura 12.1. Schema de deplasare a unei particule M într-o celulă

centrifugală axială

Relaţiile de calcul ale componentelor vitezei sunt:222 vuw += (12.1)

u

vtg =θ (12.2)

2

2

2sin v

w R

Rr ⋅==

θ (12.3)

Unde:

95




θ este unghiul format dintre componenta totală a vitezei w şi componentaaxială a acesteiafor ţa de iner ţie a particulei M se poate determina cu relaţia:

R

vV

w

v

R

wV

r

wV F

a p pa p p

a p p

i

2

2

222

)()()(

ρ ρ ρ ρ ρ ρ

−⋅=⋅⋅−⋅=⋅−⋅

= (12.4)

Unde:V p este volumul particulei de praf;ρ p este densitatea materialului particulei de praf ρa este densitatea fluidului purtător

For ţa de frecare legată de vâscozitatea fluidului purtător este:

2

21u

S C F a xv ⋅⋅⋅= ρ (12.5)

Unde:Cx este coeficientul aerodinamic al particulei;S este suprafaţa transversală pe liniile fluxului fluidului purtător;u1 este valoarea vitezei relative a particulei în raport cu mişcarea fluidului purtător

Dacă notăm u1 cudt

dR şi prin egalarea relaţiilor 4 şi 5 se obţine

relaţia mde mişcare a particulei în câmp centrifugal

( )S

V

C R

v

dt

dR

a

pa p

x ⋅

⋅−

⋅⋅= ρ

ρ ρ 2

(12.6)

Pentru curgerea laminar ă

pa

a x

d u

k k C

⋅⋅⋅

==1Re ρ

µ (12.7)

Dacă notămT

u

R

v 12

= , unde T este parametrul de portanţă al

particulei cu diametrul d p , pentru o particulă sferică valoarea acestuia va fi:

( )a

pa p d T µ ρ ρ

2

181 ⋅−⋅= (12.8)

În cazul consider ării masei particulei m p şi a neglijării ρa, ρ p>> ρa parametrul de antrenare pentru particula sferică va fi:

pa

p

d

m

C T

⋅⋅=µ

1(12.9)

Unde:C este un coeficient.

În figura 12.2 este prezentată valoarea coeficientului C în funcţie de forma particulei.

96




Figura 12.2. Valoarea coeficientului C în funcţie forma şi aşezarea pedirecţia de direcţia de deplasare a particulei în raport cu liniile fluxului

de curent a fluidului purtător

Legea de variaţie a vitezei tangenţiale

Particula de praf în timpul mişcării în câmpul centrifugal v-a executa maimulte mişcări, după cum urmează:

1. Mişcarea rotaţională;2. Mişcarea nerotaţională;3. Mişcarea reală.

1. Mişcarea rotaţională este caracterizată prin următoarea ecuaţie a mişcării particulei:

t cons Rv tan=⋅ (12.10)2. Mişcarea nerotaţională este caracterizată prin următoarea ecuaţie amişcării particulei:

t cons R

vtan= (12.11)

3. Iar pentru mişcarea reală se poate da următoarea relaţie de mişcare:t cons Rv tan=⋅ α (12.12)Unde:α este un coeficient numeric subunitar.

În figura 12.3 sunt prezentate legile mişcării particulei conform celor indicate mai sus.

97




Figura 12.3. Variaţia vitezei tangenţiale la mişcarea particulei încâmp centrifugal

Utilizând expresii adimensionale se poate scrie:

( ) x R R

vv ϕ ϕ =⎟⎟

⎠ ⎞⎜⎜

⎝ ⎛ =

00,

0 R R x = (12.13)

Dacă notăm punctul de întoarcere I în raporturile adimensionale cu indicelen se poate scrie:

1. ;0 n x << ( )1+=

α ϕ

n

x x (12.14)

2. ;1<< xn ( )α

ϕ x

x1

= (12.15)

De la aceste ecuaţii se poate determina condiţia de eliminare a unei particulela epurarea centrifugală.

Condiţia de eliminare a unei particule

Pentru determinarea condiţiei de eliminare a unei particule se porneşte de laschema de funcţionare a unui celule axiale a despr ăfuitor. În figura 12.4 este prezentată schema de epurare a unei celule axiale. Pornind de la relaţia

T

u

R

v 12

= şi înlocuinddt

dRu =1 , se obţine prin integrare relaţia timpului de

epurare.

∫⋅=0

'2

1R

R

dRv

R

T t (12.16)

Transformând relaţia 16 în relaţii adimensionale0

''

R

R x = conform celor

ar ătate la relaţia 54 se obţine

( )[ ] dx x

x

vT

Rt

xo⋅⋅⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅= ∫

1

'22

20

ϕ (12.17)

98




Considerând viteza axială u0 constantă:

0

00

u

Lt = (12.18)

Şi considerând condiţia de eliminare a particulei t<t0 rezultă:

( )[ ] 0

01

'22

20

u

Ldx

x

x

vT

R

xo

<⋅⋅⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅ ∫ϕ

, sau (12.19)

( )[ ] 0

0

0

0

0

01

'2 R

T v

u

v

R

Ldx

x

x

x

⋅⋅⋅<⋅∫

ϕ (12.20)

Înlocuind parametrul de antrenare T conform relaţiei 8 se obţine:

( )[ ] aa

a p p

x

Lv

R

d

u

vdx

x

x

ν ρ

ρ ρ

ϕ

00

0

2

0

01

'2

18

1 ⋅−⋅⋅⋅<⋅

∫(12.21)

Figura 12.4. Schema unei celule de despr ăfuire axială Legenda:L0 lungimea zonei de centrifugareR 0 raza epuratorului centrifugalR’ raza de intrare a particulei în ajutajul fix

Aer epurat

L0

R 0

A uta fixAer cu praf

R Traiectoria

Tub separator

Evacuare praf

99




Pentru rezolvarea inecuaţiei 21 se porneşte de la explicitarea relaţiilor 14 şi 15

1.( )[ ]

( ) ( )∫ ∫ ++ == xn x

dxndx

x

xlog1212

2α α

ϕ (12.22)

2.( )[ ]

( ) ( )

( )∫ ∫ +==

++

12

12122 α ϕ

α α x

x

dxndx

x

x(12.23)

Întrucât poziţia punctului I de întoarcere nu este cunoscută putem avea 2cazuri:

A. dacă I se găseşte în intervalul (n,1) atunci:

( )[ ] ( )

( )

( )12

'

12

1 121

'2 +

−+

=⋅+

∫ α α ϕ

α xdx

x

x

x

(12.24)

B. dacă I se găseşte în intervalul (0,n)

( )[ ] ( )

( )

( )( ) ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++

−+

=⋅ ++

∫ 'log

12

'

12

1 12121

'2 x

nn

xdx

x

x

x

α α

α α ϕ (12.25)

De obicei pentru simplificare se notează β=α+1Randamentul de despr ăfuire va fi dat de relaţia:

2'1 x−=η (12.26)dar,

( )[ ]

β

ϕ β

11

'2

2

21' ⎟⎟ ⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛

−= ∫ x dx x

x x (12.27)

Înlocuind pentru o particulă sferică se obţine:

β

ν ρ

ρ ρ β η

1

00

2

091

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ ⋅⋅

−⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅−=

aa

a p p

o

o Lv

R

d

u

v(12.28)

Dacă particulele de anumite dimensiuni sunt reţinute integral, decirandamentul este unitar, dimensiunea particulelor reţinute integral se

determină cu relaţia:

000

00

9

Lvu

v Rd a

a p

a pcritic ⋅

⋅−

⋅⋅⋅=ν

ρ ρ

ρ

β (12.29)

12.2 Echipamente func ţ ionând pe principiul de epurare

centrifugal.

Despr ă fuitoare centrifugale axiale

Aceste despr ăfuitoare sunt cele mai simple aparate care folosesc principiul de epurare centrifugal şi au cele mai mici pierderi de presiune

100




datorită modificărilor foarte reduse a schimbării direcţiei de curgere afluidului purtător comparativ cu celelalte sisteme de epurare. În figura 12.4este prezentat un astfel de epurator. Funcţionarea acestuia este următoarea:Aerul intr ă pe ajutaj având o mişcare numai axială unde i se imprimă

suplimentar şi o mişcare tangenţială. Acest lucru va impune particulelor deimpurităţi cu o densitate mai mare să se deplaseze spre peretele exterior alepuratorului de unde vor fi evacuate pe la ieşirea de praf. Aerul curat se va prelinge tangenţial şi va fi evacuat prin tubul interior.

Aparate cu vârtej bidimensional

Prima direcţie de separare este cea orizontală unde separarea se faceîn separatorul axial orizontal. Acesta se compune dintr-un ajutaj în careaerul intr ă axial şi primeşte o mişcare spirală atât axială cât şi tangenţială.

Particulele din aerul pr ăfuit având o densitate mai mare vor ieşi şi vor aveatendinţa să se deplaseze

datorită diferenţei de densitate spre peretele exterior al separatorului axialorizontal, aerul mai sărac în particule se va orienta spre partea interioar ă a

spiralei. Aerul bogat în impurităţi va fi captat şi separat de aerul curat prin peretele separator într-un ciclon unde se va face a doua treaptă de separare.Pierderile de presiune din ciclon sunt mai mari decât pe un tronson dreptfiind obligatorie introducerea unui ventilator , acesta compensând pierderilede presiune. În figura 12.5 este prezentat o instalaţie cu vârtej bidimensional.

Figura 12.5.Instalaţie cu vârtej bidimensional

CiclononulCicloanele pot fi cu intrare axială sau tangenţială a fluidului purtător.

În figura 12.6 sunt prezentate cele două variante de cicloane.

101




Figura 12.6. Tipuri de cicloane

Procesul de epurare începe o dată cu intrarea fluidului pe spirele cucurent descendent şi încetează în momentul întoarcerii pe curentulascendent. Acest lucru se datorează vitezei tangenţiale v , a raportului

densităţilor prafului şi aerului care vor asigura o mişcare relativă între particulele de impurităţi şi fluidul purtător. Acest lucru va conduce ladeplasarea particulelor de impurităţi spre peretele exterior al epuratorului,

unde datorită frecării dintre particule şi peretele exterior se reduce viteza particulelor. Datorită scăderii vitezei particulelor acestea se vor depunegravitaţional conform legilor lui Stokes-Cunningham. Tot datorită acesteimişcări a particulelor pe peretele exterior al ciclonului apare o puternică eroziune a acestuia ceea ce în timp conduce la distrugerea ciclonului.Cicloane sunt cele mai folosite aparate pentru despr ăfuirea grosier ă folositeîn practică.

0

Multicicloane

Multicicloanele se pot clasifica după:- modul de racordare a cicloanelor (interioar ă şi exterioar ă)- modul de aşezare (vertical sau oblic)În figura 12.7 sunt prezentate două tipuri de multicicloane

102




Multiciclon cu racordare interioar ă şiaşezare oblică

Multiciclon cu racordare exterioar ă şi aşezare verticală

Figura 12.7. Diferite variante de multicicloane

Cicloane speciale

Pentru mărirea rezistenţei cicloanelor la gaze aflate la temperaturiridicate, gaze corozive sau care conţin aerosoli corozivi se utilizează cicloane (multicicloane) de construcţie specială. Astfel la temperaturiridicate acestea vor fi confecţionate din materiale refractare până la 1000 Csau vor fi placate în interior cu materiale refractare şi termoizolante. Încazul gazelor folosite materialele din care se confecţionează cicloanele va fioţel inoxidabil sau r ăşini pe suport de fibr ă sticlă.

o

Cicloanele care trebuie să reziste la temperaturi înalte, placate cumanta refractar ă se numesc cicloane de tip Ambuco. În unele cazuri pentrucreşterea rezistenţei mantalei exterioare a ciclonului aceasta va fi r ăcită înmod for ţat cu apă sau aer.

103




CAPITOLUL 13 Instala ţ ii func ţ ionând pe principiul de epurare

prin filtrare

13.1 Teoria epur ării prin filtrare

Depunerea prafului pe materialul filtrant se face în modul următor: -

direct pe fibr ă n’ - peste particulele depuse iniţial n’’

Numărul de particule reţinute variază în timp conform relaţiei:

unde a şi b sunt parametrii filtrului

( ) ( ) Nnn badt

dunn

dt

du u''' ++=+

pw d d La += wE

Ew –gradul de separare al fibrei 4

d b

2zπ

γ=

u – viteza de intrare în filtru (m/s)L – lungimea fibrei în volumul filtrului în µmdw – diametrul fibrei în µmd p – diametrul particulei de praf în µm N – numărul de particule introduse în procesul filtr ăriiγ – parametrul ce depinde de tipul particulelor de impurităţi pare a ficonstant el depinde de încărcarea filtrului, scăzând odată cu îmbâcsirea

acestuia.Creşterea de presiune prin încărcarea filtrelor a fost descrisă prin

∆ p = ∆ po + KVp sau ∆ p –

relaţii empirice de tipul:

pierderea de presiune reală [N/m²]

pK e po V p ⋅∆=∆

∆ po – pierderea de presiune pe filtrul nou neîmbâcsitK – parametru determinat pe cale experimentală Vp – volumul prafului depus pe filtru [m³]

104




Figura 13.1. Depunerea prafului pe o fibra a unuimaterial filtrantLegenda:

rw – raza fibreir’ – raza geometrica a fibreir – raza echivalenta a fibrei cu paf

În figura 13.1 este prezentată depunerea prafului pe fibrela dematerial filtrant.

Dacă notăm cu Vf volumul filtrului se poate determina densitateafibrei filtrului neîmbâcsit cu relaţia:

Vf

rw L 2

0

⋅⋅=

π β

şi lungimea fibrei

20

rw

Vf L

π

β ⋅=

Volumul prafului depus pe fibre este dat de relaţia:

( ) ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛ −=−⋅=−= 1

2

2'

0202'

2022'

www

w

r

r f

r

f r

r

f r r LVp υ β

π

υ β π

π

υ β π π

Unde , ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ += 1

0

2'

f

Vpr r w

υ β

Pentru perioada iniţială densitatea relativă a fibrei se poate scrie sub

forma:

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +

υββ=β 1

f

Vp

00

Relaţia de calcul a pierderii de presiune pe un material filtrant nou

u – vi

este:

teza de intrare a aerului înainte de intrarea în filtru [m/s]

te

fibrei filtrului neîmbâcsit

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −β−

βµ=∆

Cln2

1r

bu4 po

02

w

0

b – grosimea filtrului mµ – coeficient de vâscozita

c – constantă βo – densitatea

105




După un timp pierderea de presiune pe filtru va fi:

acă se utilizează în loc de volumul de praf Vp masa de praf reţinută se intro

β

ţinute∆β se obţine ∆β optim pentru ∆β’=0

csire optimă. Relaţia

cteristicile filtrului şi a particulei

uidul purtător

Dduce noţiunea de porozitate a prafului depus ε

de unde se obţine:

alţi cercetători au îmbunătăţit relaţia lui

n – numărul de particule reegalând derivata funcţiei

Ceea ce implică determinarea gradului de îmbâeste valabilă pentru:C=0,57 ; 2<n<5 ; A= 1,1÷1,3 ; ε=0,8÷0,9

Variaţia eficacităţii filtrului în funcţie de viteză O particulă la trecerea printr-un filtru este solicitată de două for ţe

principale f(igura 13.2):- for ţa de reţinere depinzând de cara

(r)F- for ţa aerodinamică (de antrenare ) dată de fl

⎟

⎠

⎞⎜

⎝

⎛ −β−

βµ=∆

Cln

2

1r

p2

bu4

( )C2lnA po p

20

+β

C2ln +β∆=∆

( ) p1

mVp

Vp p

m1

δε−=⇒

⋅δ−=ε

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ δε−

β

+β∆=∆

C2ln po p

0

C2 p1

mlnA 0

2

0C2

β−⎟ ⎠

⎞⎛ − C2

nn

1

0 e⎜⎝ ⋅β=β∆

1n

n

nC2

111

C2

e

1

−⋅

⎞⎛ −=⎤⎡ 1nn optim1o1e' −⎟ ⎠⎜⎝ β∆⇒−β⋅⋅⎥⎢=β∆

n⎥⎥⎦⎢

⎢⎣

106




Fig. 13.2 Schema for ţelor ce acţionează asupra unei particule la trecerea printr-un material filtrant

Odată cu îmbâcsirea filtrului se reduce suprafaţa de trecere a fluidului purtător şi creşte vitezei fluidului prin materialul filtrant. Odată cu creştereavitezei rezultă şi creşterea for ţelor aerodinamice ceea ce conduce laantrenarea unor particule şi deci la scăderea eficacităţii filtrelor.

Viteza influenţează astfel două caracteristici principale ale mediilor filtrante:a.) caracteristica cinetică b.) caracteristica de difuziea.) Pentru mediile la care filtrarea se face în special prin apariţia unor for ţe cum ar fi cele iner ţiale, de adeziune, sau cele electrostatice efectulvitezei este foarte important.

Fig.13.3 Randamentul deepurare pentru mai multeîncercări în funcţie de vitezafluidului purtător înmaterialul filtrant

În figura 13.3 este prezenta variaţia randamentului în funcţie de viteza dedeplasare a fluidului purtător. Sunt prezentate următoarele cazuri:1 – Încercarea Delbag cu praf de cuar ţ 1 – 5µm concentraţie maximă

10mg/m³2 - Încercarea Delbag cu praf de cenuşă 1 –5 µm concentraţie maximă

10mg/m³3 – Încercarea SFI- Bonn cu praf de cuar ţ dpmax 1µm concentraţie maximă

1 – 3mg/m³Se constată astfel că pentru particule foarte fine randamentul de epurare

poate creşte în anumite condiţii.

107




b.) Caracteristica de difuzie în cazul în care reţinerea se face în specialdatorită efectului de difuzie este la rândul ei foarte mult afectată de vitezafluidului purtător.S-a constatat astfel:

- la o viteză redusă a fluidului creşte eficacitatea filtrului- saturaţia filtrului conduce la creşterea vitezei şi deci la reducereaeficacităţii

- creşterea vitezei reduce eficacitatea până la un moment dat după careenergia cinetică a particulelor creşte conducând la modul de separare prinimpact dar acest lucru conduce la pierderi de presiune şi reducerea factorilor de exploatare a filtrelor conform formulei lui Friedländer

2/3

2/12

2/12/13/2 df

vdpB

vdf dp

1A +=η

efect de difuzie efect cineticUnde:dp – diametrul particulei [µm]df – diametrul fibrei [µm]v – viteza fluidului (m/s)A, B – parametrii dependenţi de vâscozitatea fluidului purtător, temperatur ă Primul termen conduce la pierderi de presiune

∆ p≅1mm colH2OAl doilea termen conduce la pierderi de presiune

∆ p>200mm col H2O

Figura 13.4 Variaţia permeabilităţii în funcţie de raza şi viteza particulei

108




În figura 13.4 este prezentată variaţia permeabilităţii în funcţie deraza particulei de impuritate şi de viteza fluidului purtător. Se remarcă faptulcă permeabilitatea creşte până la o valoare critică după care aceasta scade înambele cazuri.

Mărimile caracteristice ale unui mediu filtrant

Mărimile caracteristice ale unui mediu filtrant se clasifică după următoarelecriterii:a. mărimi caracteristice funcţionale b. mărimi caracteristice specifice eficacităţii mediului filtranta.) Mărimile caracteristice funcţionale

1. Pierderea de presiune iniţială ∆ pi2. Pierderea de presiune finală (la îmbâcsirea sau saturaţie ) ∆ pf

3. Capacitatea de înmagazinare (până la înfundare ) npFig. Variaţia pierderii de presiune în funcţie de cantitatea de praf înmagazinată b.) Mărimile specifice eficacităţii

1. Gradul de separare η şi permanenţa Pη [%] indică procentajul particulelor reţinute în filtruP=1-η [%] – permanenţa indică procentajul particulelor ce trec prin filtru

2. Coeficientul de epurareC= 1/P , indică comparativ eficienţa relativă a filtrelor

3. Eficacitatea de selecţie granulometrică

Figura 13.5Variaţia pierderii de presiune înfuncţie decantitatea de

praf înmagazinată

4. PermeabilitateaPer = Q/A [m3/m2 h]

În figura 13.5 este prezentat graficul variaţiei pierderii de presiuneodată cu îmbâcsirea materialului filtrant. Se observă că odată cu creşterea

cantităţii de praf înmagazinată creşte şi pierderea de presiune pe materialulfiltrant.

109




La epurarea prin filtrare sunt prezente următoarele mecanisme dereţinere:a. Efectul de cernerePrin care particulele cu dp > porii filtrului nu pot traversa filtrul şi se depun

pe suprafaţa de intrare în filtru. Îmbâcsirea se face rapid, dar şi cur ăţirea esteuşoar ă şi rapidă. În multe cazuri este preferat acest efect.b. Efectul de sedimentare şi impact Prin care apare datorită faptului că particulele au traiectorii diferite faţă defluidul purtător intrând în contact cu fibrele care astfel au posibilitatea opririiacestora. Conduce la îmbâcsire mare la suprafaţa de intrare şi scade spresuprafaţa de ieşire.c. Efectul de intercep ţ ie este similar efectului de impact şi apare în cazul unor medii filtrante cu fibre

aşezate neregulat în masa filtrelor.d. Efectul de difuziuneapare la particulele cu dp sub 1µm aflate în suspensie în fluidul purtător şicare în urma contactului cu mediul filtrant sunt reţinute.e. Efectul electrostaticapare la încărcarea electrostatică a particulelor în urma frecării cu fluidul purtător şi încărcarea electrostatică de sens opus a mediului filtrant datorită trecerii aerului prin acesta. Exemplu utilizarea de medii filtrante din produsefibroase sintetice (poliacrilice, poliesterice, poliamide, polipropilenă) Cele

mai utilizate produse din materiale filtre sunt:- sită (ţesătur ă metalică) – mediu grosier - granulare (pulberi sinterizate sau paturi de materiale granulare)- fibre – naturale (celulozice), vată minerală, vată de sticlă, etc.

- artificiale (fibre sintetice)- osmotice – biologice (nu sunt utilizate prea frecvent)utilizarea mediilor filtrante se poate face pe aspiraţie sau refulare

În tabelul 13. 1 sunt prezentate câteva materiale filtrante.

Tabelul 13.1 Cele mai utilizate materiale pentru filtreFamilia poliacrilonitrililor

Familia poliuretanilor

Familia poliamidelor

Familia polipropilenilor

denumirea ţara denumirea ţara denumirea ţara denumirea ţara

Crylon Franţa Tergal Franţa NylonFranţaSUA

Menaklon Italia

Dralon Germania Dacron SUA Perlon Germania

Orlon SUATerylenDiolen

AngliaGermania

Euhalon Nomex

OlandaSUA

În tabelul 13.2 sunt prezentate caracteristicile fizico-chimice a materialelor filtrante.

110




Tabelul 13.2 Caracteristicile unor materiale folosite la filtrele tubulare:

Rezistenţă fizică Rezistenţă chimică

MaterialTemp

max.ºC

G a z e u s c

a t e

G a z e u m

e d e

A b r a z

i u n

i

V i b r a ţ i i

F l e x

i u n i

A c

i z i

m i n e r a l i

A c

i z i

o r g a n

i c i

A l c o

l i i

O x

i d a n ţ i

S o

l v e n ţ i

Bumbac 75-85 B B S B B NS B S S FBLână 80-90 S S B S B S S NS NS S

Nylon 1 115 B B FB FB FB NS S B S FBPolipropilenă 2

110 B S FB FB B FB FB FB B B

Crylon 3 125-135 B B B B FB B B S B FB

Tergal 4 125-135 B B B FB FB NS B S S FB Nomex5 220 FB FB FB FB FB NS FB B B FBTeflon 260 FB FB NS B B FB FB FB FB FBFibre desticlă 6

300-320 FB FB NS NS S FB FB B FB FB

Rhovyl 40-50 B B B B B B B B B B1 – Solubil la compoziţii fenolice. Absoarbe umiditatea.2 – Solubil în solvenţi coloraţi la temperatur ă înaltă 3 – comportament aparte pentru produse condensabile. Nu se folosesc pentru punst de rouă.4 – dizolvă în acid sulfuric. Face hidroliză în apă.

5 – sensibil la oxizi. Se utilizează peste punctul de rouă.6 – ţesătura este siliconată, grafitată sau teflonată pentru creşterea rezistenţei mecanice şichimice.


Filtrul cu saci

Aceste echipamente mai poartă denumirea şi de filtre cu mâneci.Sunt cele mai folosite echipamente pentru reţinerea impurităţilor formate din

aerosoli solizi. Cantitatea de particule reţinute pe materialul filtrant creştemereu ceea ce impune scuturarea regulată a tuburilor pentru cur ăţire.Datorită cercetărilor efectuate pentru ameliorarea materialelor filtrelor,fibrele materialelor filtrante din fibre şi ţesături au ajuns la dimensiuni deordinul 0,1 ÷ 0,25 µm pe supor ţi de fibre groase şi de 5 ÷ 12 µm pentrumateriale din carbon amorf şi grafit [21]. În figura 13.6 este prezentată schema de funcţionare a unui filtru cu saci

111




Fig.13.6 Schema defuncţionare a unui filtrucu saci

Cele mai utilizate metode de cur ăţire sunt:

- prin scuturarea cu sisteme mecanice- prin admisie de aer în contracurent- cu jet de aer de mare viteză pulsat

1 32

Fig.13.7 Metode de cur ăţire a filtrelor cu saci

Legenda:1. metoda jet de aer de mare viteză 2. metoda prin scuturarea materialului filtrant3. metoda cu insuflare de aer în contracurent

În figura 13.7 sunt prezentate principalele metode de cur ăţire afiltrelor cu saci.

Alegerea filtrelor tubulare se face în funcţie de:- natura agenţilor poluaţi- caracteristicile fizico chimice a agenţilor poluanţi- concentraţiile de praf la intrare în filtru

112




- sistemul de cur ăţire

Filtrul cu placi

Funcţionare şi întreţinere similar ă

filtrelor cu plăci este similar ă cucea a filtrelor tubulare. În loc detuburi sau mâneci se utilizează panouri plane. Acestea audimensiuni mai mari ceea cemodifică metodele de fixare şinumărul de elemente active.Cur ăţirea este mai complicată. Înfigura 13.8 este prezentată schema

de funcţionare a unui filtru cu placiUtilizarea lor este foarte

întâlnită în secţiile unde apar poluanţi la temperaturi scăzute.

Pentru utilizarea la temperaturi ridicate se face o r ăcire în prealabil afluidului purtător în schimbătoare de căldur ă. Vitezele recomandate suntcuprinse între 1,5 ÷ 50 cm/s pentru utilizare. În tabelul 13.3 sunt prezentateavantajele şi dezavantajele utilizării acestor epuratoare

Fig.13.8 Schema de funcţionare aunui filtru plan

Tabelul 13.3 Avantajele şi dezavantajele folosirii filtrelor cu ţesături:Avantaje:

- grad de separare ridicat- randament de exploatare ridicat- randament de epurare relativ

constant în timp pentru debitevariabile şi concentraţii diferite

- construcţie simplă - consum redus de energie- colectarea se face uscat

Dezavantaje:

- se evită gaze cu umiditate ridicată - natura ţesăturii depinde de natura

fizico-chimică a gazului şi particulelor filtrate

- se captează numai particule solide- cheltuieli ridicate cu înlocuirea

ţesăturilor filtrelor - instalaţie voluminoasă

113




CAPITOLUL 14 Instala ţ ii func ţ ionând pe principiul de epurare

electrostatic

14.1 Teoria epur ării electrostatice

Procesul de separare electrostatică cuprinde trei etape elementare:

1- particulele în suspensie sunt încărcate electric de către ionii fluidului purtător 2- for ţa electrică este aplicată particulelor de praf conducându-le pe o

suprafaţă de colectare3- particulele reţinute pe suprafaţa de colectare sunt separate de pe

acestea printr-un sistem de smulgere sau spălare.În figura 14.1 este prezentată schema de funcţionare a unui epurator

electrostatic.Încărcarea electrică a

ionilor fluidului purtător seface prin creşterea tensiuniiunei surse de curentcontinuu S până la oanumită valoare ce poate fiindicată cu ajutorul unuivoltmetru V la careampermetrul A indică trecerea unui curent electric

între plăcile unuicondensator C prin fluidul purtător care curge între plăcile acestuia. Procesulde ionizare a fluiduluiconstă în desfacereamoleculelor acestora în

particule încărcate electric, particule încărcate cu sarcini pozitive şi particuleîncărcate cu sarcini electrice negative. .Acest proces de ionizare poate fi

f ăcut şi prin acţiunea unor radiaţii rezultate de la substanţe radioactive sauraze X, γ, Roentgen, etc. După încetarea acţiunii ionizatorului are loc

A

V

C

S

Figura 14.1 Schema electrică a unuiepurator electrostatic

114




procesul de refacere a legăturilor din interiorul moleculelor în sensulechilibr ării for ţelor electrice prin unirea ionilor de sens opus.

Există pericolul ca în cazul ionizării în câmpul electric să apar ă încazul depăşirii unor anumite valori str ă pungeri ale stratului de fluid purtător,

fluid care poate fi considerat ca un mediu dielectric. Str ă pungerea esteînsoţită de creşterea bruscă a intensităţii curentului electric ce trece prininstalaţie, creştere sesizată cu ajutorul ampermetrului A. Tot în perioada destr ă pungere se constată apariţia de scântei între electrozii condensatorului şiapariţia unor unde sonice specifice fenomenelor de descărcare electrică. Unalt fenomen este acela al dependenţei între viteza de curgere a fluidului purtător ce se ionizează şi tensiunea electrică de ionizare. Astfel la vitezemari de curgere a fluidului tensiunea de ionizare a acestuia creşte.

Înaintea apariţiei fenomenului de descărcare impurităţile prezente în

fluidul purtător se ionizează puternic. Ionizarea se observă şi vizual. Procesulde ionizare începe să se observe e la electrozii care generează procesul deionizare şi care transmit apoi sarcinile electrice particulelor care seionizează. În jurul electrozilor apare astfel o aur ă luminiscentă. Această emisie poartă numele de efect Corona. Electrodul care produce acestfenomen se numeşte electrodul care produce efectul Corona. Electrodul care produce efectul corona poate fi încărcat cu sarcini electrice pozitive sau cusarcini electrice negative. Pentru epurarea gazelor se foloseşte efectulCorona Negativ care permite o stabilitate şi o diferenţă de potenţial între

electrozi mai ridicată.Astfel dacă vom considera condensatorul ca un tub cu raza R iar electrodul interior va avea raza r între acestea tensiunea critică la care vaapărea efectul Corona va putea fi exprimată cu relaţia:

[ ]̀,ln kV r

Rr EoVo ⋅⋅= (14.1)

Unde:Eo va fi tensiunea specifică critică a câmpului electric la care apare efectulCorona.

[ cmkV r

ba Eo /,+= ] (14.2)

Unde a şi b sunt două constante ce se determină experimental.Spre exemplu pentru efectul corona negativ în aer a=31 şi

b=9,54 δ , iar pentru efectul corona pozitiv a=33,7 şi b= 8,13 δ .Unde δ este un factor ce ţine cont de temperatura şi presiunea fluidului purtător:

t

p

+

=

273

392,0δ (14.3)

Unde:

115




p este presiunea [mmcol Hg], [torr],t este temperatura în [°C].

Pe cale matematică s+a stabilit c pentru ca ionizarea să se facă f ăr ă

apariţia fenomenului de scurtcircuit este necesar ca 72,2≥r

R. Relaţia s-a

constatat că este valabilă şi în urma efectuării unor experimentări.Tensiunea la care efectul corona negativ în acest condensator se

poate determina cu relaţia:

[kV r

Rr

r Vo ,ln308,0131 ⋅⋅⎟

⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

δ ] (14.4)

Relaţia este aplicabilă şi în cazul plăcilor, înlocuindu-se R cu distanţadintre plăci x..

În practică se foloseşte o tensiune de lucru Vo*=2-3Vo, f ăr ă însă a sedepăşi Eo=8[kV/cm].Cei mai importanţi parametrii de funcţionare ai epuratoarelor

electrostatice sunt:1- Sarcina particulei ionizate

0

2

2

121

e

r Ec

k

k n

p⋅⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +−

⋅+= (14.5)

Unde:n este numărul de particule ionizate;k este constanta dielectrică a fluidului purtător;Ec este tensiunea câmpului electric, exprimată în sistemul CGSr p este raza particulei ionizate [cm]e0 este sarcina elementar ă a unei particule, e0=4,8x10-10

În mod practic s-a stabilit că pentru a avea loc procesul de ionizarenumărul de particule care trebuie să apar ă pe o unitate de volum trebuie să fie n=108-1010 [ioni/cm3] (figura 14.2)2- Intensitatea curentului şi tensiunea de lucru

Pentru îmbunătăţirea performanţelor epuratorului electrodul care produce efectul corona va fi alimentat de la borna cu tensiune negativă, iar electrodul pe care are loc procesul de depunere va fi alimentat de laelectrodul cu tensiune pozitivă.

Intensitatea curentului electric între electrodul care produce efectulcorona numit şi electrod de emisie şi electrodul pe care are loc procesul dedepunere numit electrod de depunere, va fi direct propor ţională cu razaelectrodului de emisie. În mod practic diametrul electrodului de emisie vaavea valori cuprinse între r=2-4 mm. Intensitatea specifică de curent înepuratorul electrostatic tubular va fi:I=0,3-0,5 A/m,Iar pentru epuratorul cu plăci

116




I=0,1-0,35A/m.Tensiunea câmpului electric va fi:Ec=4,8 kV/cm la epurarea la temperatur ă normală şiEc=4kV/cm la temperatur ă ridicată.

3 – Viteza de depunere Pentru determinarea vitezei de depunere se porneşte de la for ţanecesar ă separ ării particulelor din fluidul purtător.

Ecen F ⋅⋅= 0 (14.6)

Unde valoarea constantei dielectrice k definite conform relaţiei 5 va fiindicată în tabelul 14.1

Tabelul 14.1 Valoarea constantei dielectrice pentru diferite materialegaz aer Compuşi de

sulf

oxizi metale

k 1 4 12-18 ∞

100%Figura 14.2 Vitezade încărcare a

particulelor întimpul fenomenuluide ionizare

n=1010ioni/cm3

Î n c ă r c a r e a s a r c i n i l o r

n=109ioni/cm3

n=108ioni/cm3

Timpul [s]

Relaţia portanţei într-un mediu gazos va fi:

03 wd T pa ⋅⋅⋅= µ π (14.7)

Prin egalarea celor două relaţii se obţine relaţia vitezei de migrare saude depunere:

a pd

Ecenw

µ π ⋅⋅⋅⋅

=3

00 ,[cm/s] (14.8)

Relaţia este aplicabilă particulelor cu dimensiuni mai mari de dp>20 µmPentru particule sub de 20 µm, relaţia se va corecta astfel:

10-5 10-310-4 10-2 10-1

117




⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +=∗

pd Aww

λ 100 (14.9)

Unde:

λ este drumul liber mediu al unei particule

A este o constantă, A=14-204 – Timpul d depunere

Pentru determinarea timpului de depunere se porneşte de la relaţia:

τ d

dxw =0 (14.10)

0w

dxd =τ (14.11)

∫ ∫−

===

τ

τ τ 0 00

R

r w

r R

w

dxd (14.12)

În practică s-a constatat că timpul de depunere este legat de lungimeacâmpului de ionizare şi de viteza gazului purtător. Astfel la lungimi aleepuratoarelor tubulare de 3-4 m şi viteze uzuale de maxim 0,8-1,5 m/s şi pentru epuratoare cu plăci la care viteza este de 0,5-1 m/s timpul de depunereeste redus.5 – Randamentul de epurare

Randamentul de epurare se determină cu relaţia:

0wQS

e⋅−

=η (14.13)Unde:S este suprafaţa de colectare [cm2]

Q este debitul fluidului purtător [cm3/s]6 – Consumul de energie Relaţia pentru determinarea consumului de energie se determină cu relaţia:

η ⋅

⋅⋅⋅=

6

102

2 n I Vo N (14.14)

7 Influen ţ a dimensiunilor particulelor Din relaţia 8 se observă că viteza de depunere este invers propor ţională cudimensiunea particulelor epurate.8 – Influen ţ a altor parametri de lucru ai epuratoarelor În figura 14.3 sunt prezentate variaţia randamentului de epurare în funcţieraportul dintre aria suprafeţei de depunere şi debitul de fluid purtător şi apoiîn funcţie de viteza fluidului purtător din epuratorul electrostatic.

118




Figura 14.3. Variaţia randamentului de epurare

a –în funcţie de raportul S/Q b –în funcţie de viteza fluidului purtător în epurator

14.2 Epuratoare electrostatice

Clasificarea epuratoarelor electrostatice se face după mai multe criterii.Principalele criterii după care s-a f ăcut clasificarea acestora sunt forma lor constructivă şi mediul în care lucrează.

După forma lor constructivă epuratoarele electrostatice pot fi :- tubulare- cu plăci: - cu intrare verticală

- cu intrare orizontală După mediul în care aceste epuratoare lucrează epuratoarele pot fi:

- epuratoare care lucrează în mediu uscat de epurare- epuratoare care lucrează în mediu umed de epurare.-

Epuratorul electrostatic tubular În figura 14.4 este prezentă schema de funcţionare a unui epurator

electrostatic tubular.

119




Schema de principiu Schema unui epurator electrostatic tubular Figura 14.4. Epuratorul electrostatic tubular

Un epurator electrostatic tubular se compune din:- tub exterior – tub cu diametrul cuprins între 150-300 mm;- electrod de tip corona ( 2-4mm);- tub lung (2000-4000mm); recomandat 3000-4000 mm.

În cazul în care se cur ăţă fluide uscate aceste echipamente seconfecţionează din oţel. Dintre epuratoarele electrostatice tubulare acesteasunt cele mai utilizate în industrie. Aceste epuratoare au aplicabilitatespecifică în uzinele de acid sulfuric, şi mai nou şi în uzinele de sinterizare aoţelurilor şi fontelor. Aceste epuratoare sunt folosite şi pentru unele aplicaţiicare necesită mai multe tuburi operând în paralel pentru a face faţă unor debite epurate mai mari. Tuburile pot avea mai multe forme: circular ă, pătrată, hexagonală. În cazul în care fluidul este bogat în umiditate sau când pe pereţii tubului avem apă de spălare, tuburile din oţel sunt placate cu Pb.

Intrarea aerului se face de jos în sus şi din motive constructive şi deîntreţinere întrucât în partea superioar ă avem izolatori electrici pentrucorectarea electrozilor pe care în cazul în care vom avea depuneri de praf ar apărea descărcări electrice între electrozi şi cadrul pe care sunt fixaţi aceştia.Electrodul de tensiune înaltă lucrează la aceiaşi tensiune pe întreaga lungimea tubului şi curentul variază de-a lungul lungimii pe măsur ă ce particulele seaşează pe electrozii de depunere.

Aceste epuratoare se folosesc şi pentru particulele umede şilipicioase.

În afara cur ăţirii mecanice cu perii în varianta uscată se mai poateaplica varianta de cur ăţire prin vibrare, cu ultrasunete sau cu un jet de aer încontra curent. De asemenea acestea se mai pot cur ăţa şi cu apă.

120




Epuratoarele electrostatice cu pl ăci

Epuratoarele electrostatice cu plăci au o schemă de funcţionaresimilare cu cele tubulare, dar lungimea plăcilor este mai mare fiind cuprinsă

între 2000-4000 mm.Diferenţa între cele două constă în modul de aşezare a electrozilor dedepunere şi a modului de suspendare a electrozilor.

Electrozii de depunere sunt confecţionaţi din oţel pentru variantauscată, şi din plăci cu Pb pentru varianta umedă. Electrozii de depunere auforme constructive diverse care variază în funcţie de producător. Un număr considerabil de epuratoare mici (100000-200000 acfm) folosesc plăci netedeîn locul spirelor pentru electrozii de înaltă tensiune. Plăcile netede (patent alUnited McGill Corp.)cresc media valorii câmpului electric care poate fi

folosit la colectarea particulelor şi ofer ă o suprafaţă mai mare de colectare a particulelor. Fenomenul de “perete electric” nu poate fi generat pe plăcilenetede din interiorul sistemului, aşa că electrozii generatori sunt plasaţideasupra şi uneori în spatele plăcii netede colectoare.

Epuratorul cu placă netedă sau cel tubular funcţionează la fel de binela polaritate negativă. Polaritatea negativă permite o mai bună stabilitate înfuncţionarea instalaţiei şi permite totodată reducea emisiilor de ozon.Clasificarea electrozilor de depunere se face după forma sau persoana care a

patentat modelul acestora. În continuare sunt prezentate câteva modele de

electrozi. Aceştia pot fi:a) electrozi confecţionaţi din tablă ondulată b) cu tuburi din oţel cu muflă deschisă c) electrozi din tablă perforată d) electrozi din tablă de tip şicană e) electrozi tip buzunaref) electrozi din tablă fasonată ( Butner)g) electrozi din tablă fasonată ( Rothenuhle)h) electrozi din tablă fasonată de tip Lurgi

i) electrozi tip colivie, din oţel laminat j) electrozi tip colivie cu buzunarek) casete găurite Elex- RothemuhleÎn figura 14.5 este indicată şi forma constructivă a acestora.

121




În figura 14.6 este prezentat epuratorul electrostatic cu plăci cuintrare verticală

În figura 14.7 este prezentat epuratorul electrostatic cu plăci cuintrare orizontală Comparând cele trei epuratoare prezentate se observă o simplitateconstructivă a epuratorului electrostatic cu plăci fată de cel tubular.

Pentru evitarea deformării electrozilor la circulaţia fluidului purtător printre aceştia, la epuratoarele electrostatice cu intrare orizontală serecomandă mărirea dimensiunilor electrozilor de emisie de la 4 la 8 mm.

a) electrozi confecţionaţi din tablă ondulată

b) cu tuburi din oţel cu muflă deschisă

c) electrozi din tablă perforată d) electrozi din tablă de tip şicană e) electrozi tip buzunaref) electrozi din tablă fasonată (

Butner)g) electrozi din tablă fasonată (

Rothenuhle)h) electrozi din tablă fasonată de tip

Lurgii) electrozi tip colivie, din oţel

laminat j) electrozi tip colivie cu buzunarek) casete găurite Elex- Rothemuhle

Figura 14.5 Forma electrozilor de depunere la epuratoareleelectrostatice cu plăci

122




Figura 14.6 Epuratorul electrostatic cu plăci cu intrareverticală

Figura 14.7 Epuratorul electrostatic cu plăci cu intrare şi ieşireorizontală

Pentru reducerea dimensiunilor acestor instalaţii se pot confecţionamai multe epuratoare electrostatice, care sa funcţioneze pe celule de lucru

123




conform figurii 4. Avantajul lucrului în celule constă în dificultăţile deizolare electrică a surselor de mari dimensiuni şi a conductorilor de lucru aiacestor instalaţii. Celule mai mici înseamnă surse de tensiune mai mici. Întabelul 14.2 este f ăcută o comparaţie pentru utilizarea fiecăruia dintre

epuratoarele electrostatice.Tabelul 14.2 Comparaţie între epuratoarele electrostatice tubulare şi cele cu

plăciAvantaje DezavantajeRepartiţia fluidului este mai

bună şi mai uniformă Dificultăţi de montaj

Purificarea este mai bună Dificultăţi de cur ăţire aelectrozilor

Viteza de circulaţie a

fluidului purtător este maimare

Posibilitatea deplasăriişi descentr ării aelectrozilor de emisie

Epuratoareleelectrostatice tubulare

Consum mare deenergie

Avantaje DezavantajeMontaj mai uşor Viteze mai mici de

circulaţie a fluidului purtător

Cur ăţirea mai uşoar ă a

electrozilor

Creşterea dimensiunilor

electrozilor de emisie,ceea ce determină creşterea tensiunilor delucru

Mărirea randamentului princreşterea complexităţiielectrozilor

Epuratoareleelectrostatice cu plăci

Consum mai mic de energie

Datorită simplităţii constructive a păr ţilor componente cele mai

folosite epuratoare în practica industrială sunt epuratoarele electrostatice cu plăci .

Epuratoarele electrostatice umede sunt spălate de lichidul de cur ăţire.Pentru creşterea rezistenţei la coroziune aceste epuratoare se confecţionează sau se plachează cu plumb. Datorită mediului umed în care lucrează temperatura de funcţionare este redusă sub punctul de volatilizare alichidului de spălare.

Epuratoarele electrostatice cu ionizare prealabil ă

În figura 14.8 este prezentat un astfel de epurator.

124




Figura 14.8 Schema unui epurator electrostatic cu ionizare prealabilă

Ionizarea se face în afara zonei de depunere. Datorită faptului că ionizarea se poate face pe toate tipurile de particule, indiferent că eleionizează negativ sau pozitiv se reuşeşte astfel creşterea gradului deselectivitate şi epurare a echipamentului. Tensiunile de lucru la acesteinstalaţii sunt mai mici decât la epuratoarele clasice cu plăci, in special înzonele de depunere. La toate epuratoarele electrostatice regimul de curgere afluidului purtător este cel laminar. Din această cauză pierderile de presiune pe aceste echipamente sunt reduse

125




CAPITOLUL 15 Instala ţ ii care func ţ ioneaz ă pe principiul umed de

epurare

15.1 Probleme generale ale mecanismului epur ării pe cale

umed ă

Cu unele mici excepţii despr ăfuirea pe cale umedă are la bază aceleaşi legi fizice ca metodele uscate de despr ăfuire a aerului. Acestea sunt:

1. Fenomenele de impact ale particulelor de lichid cu cele de praf.Efectul este prezent şi la particulele submicronice, ceea ce conduce laaccelerarea fenomenelor de conglomerare şi concentrare a particulelor respectiv depunerea lor sub influenţa diferitelor câmpuride for ţă.

2. Teoria difuziunii sau efectul mişcării browniene se aplică la particulele cu dimensiuni sub 100nm.

3. Acţiunea sarcinilor electrostatice a particulelor de praf şi a picăturilor de lichid constituie unul din elementele care contribuie la realizareaunei epur ări mai bune a gazelor.

4. În anumite condiţii efectele schimbărilor de fază conduc la creştereaeficacităţii sistemelor de epurare ce funcţionează pe acest principiu.În afara acestor mecanisme generale mai apar şi alte mecanisme

specifice cum ar fi:1. Fenomenele de solubilitate la înmuiere.2. Aderenţa picăturilor de apă la particulele solide.

3. Absorbţia umidităţii şi mărirea picăturilor de apă la particulele desolide.4. Reacţii chimice diverse.

În practică s-a constatat că pentru buna funcţionare a echipamentelor care lucrează pe principiile umede de epurare, ele au nevoie de anumitecondiţii standard (temperatur ă, umiditate, presiune, pH, etc). Epurarea esteastfel puternic influenţată de fenomene cum ar fi:

1. Gerul (frigul) ceea ce obligă utilizatorii la asigurarea unor temperaturi optime de lucru.

2. Coroziunea, care obligă utilizatorii la asigurarea unor straturi de protecţie fie prin vopsirea anticorosivă fie prin că ptuşirea cu

126




materiale cu caracter neutru faţă de compoziţia gazelor ce seepurează.

3. Evacuarea impurităţilor sub formă de noroaie. La îndepărtareanoroaielor se urmăreşte:

a. pentru concentraţii mici cu purjări periodice prevederea unor bazine cu fund plat. b. pentru concentraţii medii prevederea de bazine sau rezervoare

de decantare.c. pentru concentraţii ridicate prevederea de dispozitive de

evacuare continuă cu melc sau cu racleţi.Alte aspecte importante care se urmăresc pentru o bună funcţionare a

echipamentelor de epurare pe cale umedă sunt:- producerea unor picături cât mai fine sub forma unor perdele de ceaţă

- posibilitatea de separare şi evacuare a impurificătorilor din mediullichid – prin flotare sau decantare

15.2 Pulverizarea lichidelor

Cele mai multe echipamente care funcţionează pe cale umedă utilizează pentru operare perdelele de ceaţă lichidă. Aceste perdele se produc prin pulverizarea unui lichid într-o formă pseodogazoasă, care prin dispersieasigur ă reţinerea prin conglomerare sau absorbţie reţinerea impurificătorilor

dintr-un gaz. În anumite cazuri în loc de pulverizare a lichidului se introducsubstanţe sau soluţii aflate în stare gazoasă, dar care sufer ă fenomene deschimbare de fază (condensare). Efectele sunt similare pulverizăriilichidelor.Pentru obţinerea picăturilor este necesar ă divizarea lichidului prin trecerea prin anumite stadii:

1. curentul de lichid este transformat într-o pânză continuă plană sauconică în dispozitivul de pulverizare

2. pânza este ruptă în filamente fine sub influenţa frecări cu dispozitivul

de pulverizare. Dacă dispozitivul de pulverizare produce de laînceput filamente fine în loc de pânză continuă faza 1 lipseşte3. sub influenţa fenomenelor de frecare dintre filamentele lichide cu

mediul ambiant şi a tensiunii superficiale filamentele devin inegale îngrosime

4. filamentele se rup în particule fine care datorită for ţelor date detensiunea superficială şi îşi schimbă forma sub formă de picături.

5. picăturile se dispersează datorită fenomenelor de difuziune sub formaunor conuri de dispersie formând ceaţa lichidă.

În figura 15.1 este prezentat mecanismul de realizare a picăturilor.

127




pulverizator

picături

filamente lichid

Fig.15.1 Mecanismul de formare a picăturilor la pulverizarea lichidelor

Calitatea pulverizării şi efectele ei depind de următorii factori:1. mărimea picăturilor 2. uniformitatea mărimii picăturilor 3. distribuţia spaţială a picăturilor 4. starea picăturilor 5. debitul de lichid pulverizat6. suprafaţa picăturilor

Mărimea picăturilor depinde de grosimea pânzei de lichid, de

tensiunea superficială, de viteza de ieşire din pulverizator, de presiunea laieşirea din duza pulverizatorului, de vâscozitatea fluidului pulverizat, detemperatura la care are loc procesul de pulverizare, de densitatea fluidului,de presiunea mediului ambiant şi de gradul de turbulenţă la ieşirea fluiduluidin duză.

Uniformitatea mărimii picăturilor depinde în principal de principiulde funcţionare al sistemului, de debitul de lichid pulverizat şi de construcţia pulverizatorului. S-a constatat că duzele de dimensiuni mici carefuncţionează la presiuni mai mari dau o uniformitate mai mare din punct de

vedere dimensional, iar picăturile sunt mai mici.Distribuţia spaţială a picăturilor depinde în special de tipul

constructiv al pulverizatorului şi de principiul pe care acesta lucrează.Starea picăturilor este legată în special de criteriul de turbulenţă al luiReynolds la ieşirea lichidului din duza pulverizatoare.

Debitul de lichid pulverizat depinde de forma constructivă şi dedimensiunile orificiului de pulverizare.

Suprafaţa picăturilor este un parametru care va conduce odată cucreşterea acesteia la îmbunătăţirea randamentului procesului de epurare.

Obţinerea de picături cu dimensiuni cât mai mici sau goale la interior conduce la reducerea cantităţii de lichid pulverizat şi la creşterea

128




randamentului la epurare. De asemenea şi posibilitatea de separare aimpurificătorilor de lichid este mai bună prin reducerea fenomenelor deînmuiere, respectiv de reţinere în particula lichidă a unei cantităţi reduse delichid.

În tabelul 15.1 sunt prezentate câteva date sintetice legate dediametrul picturilor la pulverizare ai unor duze în funcţie de diametrul şi presiunea de pulverizare.

În tabelul 15.2 este indicată repartiţia procentuală a diametrului picăturilor pe o duză de 0,2 mm în funcţie de presiunea de pulverizare.

Tabelul 15.1 Diametrul picăturilor în funcţie de presiunea de pulverizare şidiametru duzei pulverizatorului

Diametrul duzei [mm]

1,6 2,2 3,25Presiunea de lucru [MPa]0,35 0,7 1,4 0,7 1,4 1,4

Diametrul

picăturii[µm]

Numărul de picături>17,5 375 800 1700 100 300 10017,5-37,5 200 280 570 60 150 5037,5-75 160 180 260 41 100 4775-125 50 60 70 26 34 27125-175 27 31 35 14 18 15

175-250 19 23 27 9 12 11250-350 8 9 11 5 8 6350-450 2 4 4 4 7 3450-550 1 1 - 2 1 2>550 1 - - 1 - -

Repartizarea mărimii picăturilor se determină cu ecuaţia:nbd e Fd −= (15.1)

Unde: b este o constantă ce depinde de natura lichidului pulverizatd este diametrul picăturilor n este o constantă determinată pe cale experimentală Fd este fracţiunea de lichid cu picături cu diametrul mai mare decât dAceastă ecuaţie ofer ă puţine date despre procesul de pulverizare.

Pentru determinarea parametrilor regimul de pulverizare şi rezultateleobţinute se folosesc următoarele relaţii:

129




Tabelul 15.2 Repartiţia dimensiunilor picăturilor în funcţie de presiunea de pulverizare

Repartiţia % în funcţie de presiunea [MPa]Diametrul picăturii

[µm]

2 4 5

0-12,5 2 3 512,5-25 18 22 2725-50 30 32,5 3650-75 25 20,5 19,575-100 13 14,5 8,5100-125 6 4,5 3125-150 3 2 1>150 3 1 1

Pentru diametrul picăturilor la pulverizarea lichidelor sub presiune:

2

8

w

g k d

a ⋅⋅⋅

⋅=γ

σ (15.2)

Unde:k este un coeficient ce depinde de natura lichidului care se pulverizează σ este tensiunea superficială [daN/m]g este acceleraţia gravitaţională γa este greutatea specifică a gazului sub presiune [daN/m3]w este viteza de ieşire din duză

Coeficientul K poate să ia următoarele valori conform celor indicateîn tabelul 15.3.

Tabelul 15.3 Valorile coeficientului K în funcţie de lichidul care se pulverizează

lichid k σ, [daN/m]apă 2,5 0,00745

alcool 3,5 0,0023glicerină 5 0,0065

Pentru pulverizatoarele rotative diametrul picăturilor se determină cu relaţia:

Rnd

l ⋅⋅=

γ

σ 5,98(15.3)

Unde:n este turaţia discului [rot/min]R este raza discului [m]γl este greutatea specifică a lichidului care se pulverizează, [daN/m3]

130




Pentru pulverizatoarele sub presiune cu gaz diametrul mediu al picăturilor se determină cu următoarea relaţie:

5,145,0

10005975,58

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛ ⋅⋅

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

⋅

⋅+⋅=

a

l

l l

med Q

Q

vd

ρ σ

µ

ρ

σ ,[µm] (15.4)

Unde:Ql este debitul de lichid pulverizat [m3/s]Qa este debitul de aer necesar pentru pulverizare [m3/s]v este viteza relativă a gazului faţă de cea a lichidului la pulverizare [m/s]µ este vâscozitatea lichidului [Poise]ρl este densitatea lichidului care se pulverizează, [kg/m3]σ este tensiunea superficială.

Clasificarea pulverizatoarelor

Pulverizatoarele utilizate la epuratoarele de despr ăfuire a prafului sauepurarea prin pulverizare a gazelor se clasifică în trei mari grupe:

1. pulverizatoare cu duze sub presiune:2. pulverizatoare cu duze cu insuflare pneumatică a lichidului3. pulverizatoare rotative

Pulverizatoarele cu duză sub presiune cuprind următoarele tipuri de duze:a. duze de presiune

b. duze de presiune cu con gol şi cu unghi mare de împr ăştierec. duze de presiune cu con plin şi cu unghi mare de împr ăştiered. duze de presiune cu unghi mic de împr ăştieree. duze cu împr ăştiere plană

Pulverizatoarele cu duză cu insuflare pneumatică pot fi:a. pulverizatoare cu gaz b. pulverizatoare prin lovire

Pulverizatoarele rotative pot fi:a. pulverizatoare cu disc sau cupe

b. pulverizatoare tangenţiale

Pulverizatoarele cu duze sub presiune

La pulverizatoarele cu duză sub presiune lichidul este introdus lacâteva atmosfere în aparat după care este silit să treacă prin duză. Picăturilese formează fie prin instabilitatea procesului de curgere, fie prin interpunereaunui obstacol

131




La duzele cu con gol lichiduleste adus prin introducerea tangenţială în camera duzei anterioare orificiuluide pulverizare sau cu ajutorul uneispirale montate în conul duzei.Lichidul iese din duză în formă de pânză conică goală la interior, care la oanumită distanţă se rupe în filamente şiapoi în picături fine.

Diametrul orificiului de pulverizare este cuprins între 0,5 – 50mm, debitul de lichid pulverizat este0,04 – 800 l/min, presiunea de lucru până la 20 atmosfere iar unghiulconului poate fi între 15 – 135 grade.În figura 15.2 sunt prezentate câtevatipuri constructive de pulverizatoare cucon gol

Duză cu con gol cualimentare tangenţială

Duză cu con gol cualimentare spirală

Duză cu con gol cualimentare tangenţială

Figura 15.2 Variante de pulverizatoare cu duză sub presiune cu con

gol

Figura 15.3 Pulverizator cuduză cu con plin

132




Aceste tipuri de duze se folosesc în special la pulverizarea apei.Totuşi la dimensiuni mici duzele cu con gol cu alimentare tangenţială se mai pot folosi şi la pulverizarea substanţelor organice. Duzele cu con gol cualimentare în spirală şi alimentare tangenţială realizează un con de

împr ăştiere mare. Împr ăştierea se face prin rotirea sistemelor de împr ăştieredin interiorul conului. O rotaţie mare asigur ă o pulverizare mai uniformă şi ofineţe mărită aerosolilor pulverizaţi.

La pulverizatoarele cu duză cu con plin construcţia este relativsimilar ă cu duzele cu con gol cu alimentare tangenţială şi spirală. Diferenţeleconstau în introducerea sub presiune în zona conului a unui jet de lichid cuscopul ruperii filamentelor formate în urma mişcării spirale.

De asemenea datorită creşterii nivelului de turbulenţi în urma acestuifenomen de impact a celor două jeturi de lichid ruperea filamentelor este mai

pronunţată. În concluzie şi dimensiunile picăturilor, uniformitatea şidispersia lor va fi mai bună decât la cele cu con gol cu intrare tangenţială sauspirală. În figura 15.3 este prezentat un astfel de duză de pulverizare cu con plin.

Pulverizatoarele cu duzele cu împr ăştiere plană sunt caracterizatempr ăştiere şi modificarea acestuia pe odimensiune până la aducerea acestuiaaproximativ într-un plan. Pentru aceasta

orificiul circular de ieşire a lichidului sealungeşte, iar în interior se vor prevedeacanale de ghidare a jetului la ieşirea dinduză. Un efect similar se poate obţine şi prin realizarea a două duze înclinate unafaţă de cealaltă şi ciocnirea celor două filamente. Acest sistem cu duze inclinareva conduce însă la o repartizareneuniformă a lichidului pulverizat. La

duzele mici acest sistem de pulverizaredetermină neuniformităţi mai accentuatedecât la duzele mari. De asemenea şicreşterea unghiului de impact vadetermina creşterea gradului deneregularitate al pulverizării. În figura15.4 este prezentat un dispozitiv de pulverizare cu împr ăştiere plană.

În toate cazurile dacă jetul

prin transformarea conului de î

de lichid pulverizat întâlneşte un obstacol

dispers

Figura 15.4 Pulverizator cuduză plană

ia sa va fi mai pronunţată. Dacă obstacolul întâlnit va avea o poziţiestaţionar ă atunci fenomenele de coagulare şi conglomerare vor fi mai pronunţate. Acest lucru nu prea este de dorit. În cazul în care obstacolul va fi

133




mobil, cum ar fi nişte palete ale unui sistem de împr ăştiere fenomenele deuniformizare şi de dispersie a picăturilor vor fi mai pronunţate ceea ce vaconduce la creşterea randamentului de epurare. În cazul în care fenomenul delovire va fi determinat de impactul cu un jet de aer dispersia picăturilor va fi

mai mare, iar uniformitatea ceţii este posibil sa crească. De asemenea şiruperea filamentelor de lichid se va accentua.

Pulverizatoarele cu duză cu insuflare pneumatică de pulverizatoare sunt

de pulverizare

gcare determină fenomenul de pulverizar

Aceste tipuritot mai des întâlnite datorită avantajelor pe care acestea le au faţă de celelalte tipuri de pulverizatoare prezentate anterior. Principal

acestea nu difer ă foarte mult devariantele prezentate anterior. Elechiar se aseamănă cu pulverizatoarele cu duză cu con plin, cu deosebirea că în locul jetului tangenţial sau spiral seintroduce în pulverizator aer sau unalt gaz cu caracter neutru di punctde vedere chimic faţă de lichidul

pulverizat. În figura 15.5 este prezentat un astfel de dispozitiv de pulverizare.Dispozitivul prezentat în această figur ă are oeficienţă mai redusă comparativ cuaze datorită faptului că jetul de gazee nu poate fi în întregime controlat.

În cazul în care jetul de gaze se introduce prin canale cu direcţionare precisă

a acestuia pulverizarea poate fi mai bine controlată. Pentru aceasta se prevădîn interiorul duzei canale similare celor prezentate la pulverizatorul cu duză plană. Sistemul permite direcţionarea controlată a jetului de lichid şi o mai bună uniformitate dimensională şi creşterea difuzivităţii şi a împr ăştierii picăturilor. În figura 15.6 este prezentat un astfel de dispozitiv de pulverizarecontrolată cu jet de gaze sub presiune. Creşterea presiunii gazelor conduce laaccentuare fenomenelor de rupere a filamentelor de lichid, şi implicit lacreşterea suprafeţei de contact dintre lichidul pulverizat şi gazele ce urmează a fi epurate.

Figura 15. 5. Pulverizator cuinsuflare de gaz

celelalte dispozitive de pulverizare cu

134



CursSchimbări Climatice şi Protecţia Atmosferei

135

Figura 15.6 Dispozitiv de pulverizare cu insuflare gazesub presiune cu eficienţă ridicată

Aceste dispozitive de pulverizare se folosesc pentru debite variabilede lichid, de la valori foarte mici la valori medii şi mari în funcţie despecificul echipamentelor folosite.

Avantajul dispozitivului prezentat în figura 15.6 constă în posibilitatea reglării debitului de lichid pulverizat în funcţie de necesităţile procesului la care este folosit pulverizatorul.

Presiunea gazelor este redusă având valori sub 10 atmosfere. Deasemenea şi consumul de gaze pentru realizarea procesului de pulverizareeste redus.

Fiabilitatea echipamentelor este mai mare decât la echipamentele cuduză sub presiune

Pulverizatoarele rotative

În cazul acestor dispozitive se foloseşte efectul centrifugal de rupere pentru întreruperea filamentelor de lichid în timpul procesului de pulverizare.




Principial pulverizatoarele suntformate dintr-uncorp aflat într-o

mişcare de rotaţieavând forma uneicupe sau a unui disc.Mişcarea de rotaţiese obţine de la unsistem mecanic sauelectric. Lichiduleste depus pe corpulaflat în mişcare prin

cădere liber ă după care el se prelinge înurma for ţelor defrecare şi iner ţialespre periferiadiscului. Odată cudeplasarea spreexterior filmul de

lichid se subţiază. Cu cât subţierea acestui film este mai mare cu atât

picăturile care se vor obţine la desprinderea de pe corpul aflat în mişcarea derotaţie cu atât picăturile vor fi mai fine. Subţierea nu poate fi însă nelimitată în special datorită for ţelor generate de tensiunea superficială din lichid.Desprinderea lichidului de pe corpul aflat în mişcare de rotaţie conduce laîntreruperea fenomenului de subţiere a filmului de lichid. Aceste tipuri dedispozitive se folosesc în special la debite mari şi foarte mari de lichide pulverizate. Fineţea de pulverizare este în schimb mai redusă, comparativ cucelelalte grupe de sisteme de pulverizare. În figura 15.7 sunt prezentate 3variante de pulverizatoare rotative.

Figura 15.7. Dispozitive de pulverizarerotativă

Alegerea sistemului de pulverizare

La alegerea sistemului de pulverizare se urmăresc următoarele aspecte:1. Pentru realizarea de picături mici se folosesc duze cu diametrulorificiului de pulverizare mic.2. La creşterea presiunii de pulverizare se obţin picături mai mici.3. La pulverizatoarele cu insuflare pneumatică fineţea picăturilor depinde de raportul dintre volumul de gaz insuflat şi volumul de lichid

pulverizat. Creşterea raportului contribuie la scăderea dimensiunilor picăturilor pulverizate

136




4. La pulverizatoarele rotative creşterea turaţiei conduce la reducereadimensiunilor picăturilor 5. La sistemele cu insuflare pneumatică se obţin cea mai bună calitate a

pulverizării

6. Pulverizatoarele rotative sunt cel mai mult folosite pentru debite maride lichid pulverizat.7. Pulverizatoarele rotative permit pulverizarea lichidelor cu viscozitatemare8. Suprafaţa de contact dintre lichidul pulverizat şi noxeleimpurificătoare este cu atât mai bună cu cât picăturile sunt mai fine şiuniformitatea lor este mai mare.


Clasificarea epuratoarelor care lucrează pe principiul med de epurare1. Statice2. Dinamice3. Aparate cu suprafeţe udate4. Aparate cu spumă

Instala ţ ii de epurare umede ce func ţ ioneaz ă pe principiul static de epurare

Cele mai r ăspândite aparate care lucrează pe acest principiu sunt:

a. cu coloană de umplutur ă b. scruberePrincipial aceste echipamente în totalitatea lor se confecţionează din

materiale rezistente la acţiunea corozivă combinată a gazelor şi lichidelor cecirculă prin acestea.Cele mai utilizate materiale rezistente la coroziune sunt:- Oţelul inoxidabil- Oţelul plumbuit- Materialele ceramice

- Materialele plastice

Instala ţ iile umede statice cu coloană de umplutur ă

În figura 15.8 este prezentată o instalaţie umedă care funcţionează pe principiul static de epurare cu coloană de umplutur ă.

137




Ieşiregaze Pulverizare

absorbitori

Coloană deumplutur ă

Schimbător decăldur ă

Gr ătar suport

coloană Intraregaze

Bazin colectarelichid absorbitor

Pompă derecirculare

Evacuareşlam

Figura 15.8 Schema de funcţionare a unei instalaţii de epurare

umedă funcţionând pe principiul static de epurare cu coloană deum plutur ă

Materialele de umplutur ă trebuie ă îndeplinească anumite condiţii defuncţionare. Acestea sunt:

- trebuie să aibă o suprafaţă de udare cât mai mare;- să aibă o rezistenţă cât mai mică la trecerea curentului fluidului

purtător;- să nu permită acumularea impurificătorilor în anumite zone ale

umpluturii;- să fie rezistente la acţiunea combinată a gazului şi a lichidului

absorbitor;- să aibă o greutate specifică cât mai mică;- costul umpluturii să fie cât mai mic.În figura 15.9 sunt prezentate forma mai multor materiale ce formează

coloanele de umplutur ă.

138




Figura 15.9 Cele mai utilizate forme ale unor materiale utilizate lacoloanele de umplutur ă

Legendaa. Inele Rasching b. Inele Pall c. inele în stead. Inele cu pereţi despăr ţitori e. Inele cu spiralef. Inele cu şea compactă g. Inele cu şa perforată h. Inele tip elicei. Inele tip bilă j. Inele tip sector circular

În tabelul 15.4 sunt prezentate mai multe date legate de coloanele deumplutur ă.Tabelul 15.4 Date despre materialele coloanelor de umplutur ă Felul şi formaumpluturii

Dimensiunileelementelor umpluturii[mm]

Suprafaţaspecifică [m2/m3]

Volumulliber [m3/m3]

Densitatearelativă [kg/m3]

15x5x2 330 0,7 69022x25x3 200 0,74 53035x35x4 140 0,78 505

Inele ceramice

50x50x5 90 0.785 5308x8x0,3 630 0,9 75010x10x0,5 500 0,88 96015x15x0,5 350 0,92 66025x25x0,8 220 0,92 640

Inele de oţel

50x50x1 110 0,95 43025 150 0,53 60040 85 0,55 590

Cocs

75 42 0,58 55025 120 0,37 160040 85 0,43 1450

Cuar ţ

75 42 0,46 1380

139




50x50x5 110 0,735 65080x80x8 80 0,72 670

Inele ceramice

100x100x10 60 0,72 67010x100Pasul de 10

100 0,55 210

10x100Pasul de 20

65 0,68 145

10x100

Gr ătare delemn

Pasul de 3048 0,77 110

Figura 15.10. Diferite forme constructive de scrubere centrifugea. Ciclon cu scurgere gravitaţională a apei

b. Ciclon cu pulverizare axială a apei

c. Ciclon cu pulverizare în zona laterală a apei

Scruberele

Scruberele sunt instalaţii umede funcţionând pe principii statice deepurare. Ele se clasifică din punct de vedere constructiv în:

- Ciclonul cu pulverizare de apă - Scruberele centrifuge

În figura 15.10 sunt prezentate câteva forme de scrubere.

140




Instala ţ iile de epurare umede care func ţ ioneaz ă pe principii dinamice de

epurare Acestea se clasifică în:- dezintegratoare: - rotocicloane tip W

- rotocicloane tip N – hidrocloane- epuratoare cu vârtej tip ASCO- epuratoare Keller - epuratoare Oelde- epuratoare cu guler convergent divergent.

Caracteristic acestor tipuri de epuratoare o constituie crearea uneisuprapresiuni care va deforma lichidul absorbitor la trecerea fluidului purtător prin zona de reţinere sau zona activă de lucru. În acesta zonă fluidulîşi va schimba direcţia de curgere iar impurificătorii vor intra iner ţial în

contact cu lichidul absorbitor. Pe baza fenomenelor de umectare şi a for ţeitensiunilor superficiale impurificătorii vor fi reţinuţi şi înglobaţi înabsorbitor. După înglobare separarea se va face prin decantare in bazinul cuabsorbitor după deplasare impurificătorilor din zona activa de lucru în zonelestaţionare.

În figurile 15.11 -15.16 sunt prezentate aceste epuratoare.

Figura 15.11 Rotociclontip W

141




Figura 15.12 Rotociclon tip Nsau hidroclon

Figura 15.13 Epurator tipASCO

Figura 15.14. Epurator tip Keller Legenda:1- intrare gaze2- motor de antrenare3- ventilator 4- evacuare gaze epurate5- zona activă de separare a lichidului deabsorbţie

6- zona de activare gaze pentru mişcareacentrifugală 7- sifon8- rezervor

142




Figura 15.15 Epurator Oelde

Figura 15.16 Epurator cu guler convergent divergent

Legenda:1- intrare gaz2- intrare lichid absorbitor 3- spirala de amestec - zonaconvergentă 4- canal spiral – zona divergentă

5- ieşire de gaz epurat6- scurgere lichid absorbitor cuimpurificători7- admisie lichid in instalaţie8- zona bazinului cu lichidabsorbant9- evacuare lichid

Instala ţ ii de epurare umed ă cu suprafe ţ e udate

Comparativ cu echipamentele prezentate anterior la aceste instalaţiisuprafaţa de contact se realizează prin udarea zonei de reţinere aimpurificătorilor cu o peliculă de lichid absorbitor. La aceste echipamenterandamentul de reţinere este mai mic decât la celelalte instalaţii datorită reducerii turbulenţei fluidului purtător si deci a posibilităţilor de intrare incontact intim a impurificătorilor cu lichidul absorbant. Randamentele sunt decirca 85-90% pentru particulele de 5-10 µm si de 95-98% pentru cele de

peste 10 µm.

143




Principialele instalaţii care lucrează pe aceste principii sunt:

5.18 sunt prezentate schemele principiale de

funcţio

nstala ţ iile de epurare umed ă cu spumă

aspecte: pat continuu de spumă;

sporite rezultate prin introducerea in lichidul absorbitor carespumează a unor substanţe tensioactive;

1- cicloanele cu peliculă de apă 2- scruberele centrifuge

În figurile 15.17 şi 1

nare ale celor două tipuri de instalaţii.

Figura 15.17 Ciclon cu peliculă deapă

Figura 15.18 Scruber centrifug

I

Specific acestor instalaţii sunt următoarele- trecerea gazelor impurificate se face printr-un- reţinerea impurificătorilor se face pe baza tensiunilor superficiale

144




- suprafaţa de contact este foarte mare ceea ce măreşte randamentul dereţinere a noxelor;în afara substanţelor pr ăfoase se reţin foarte- bine şi substanţe chimice

- oncentraţiei de impurificători bulele de gaze care

usă;

spumă. evacuează constant de pe

gr ă se va o

r e

toxice sub formă de gaze, vapori sau aerosoli lichizi;

odată cu creşterea cformează spuma îşi vor reduce dimensiunile ca urmare a îngreunăriisuprafeţelor peliculare ale bulelor;

- reducerea cantităţii de spumă şi a numărului de bule de lichidabsorbitor impune evacuarea continuă a şlamului şi a spumei cucalităţi şi randamente de reţinere red

- tratarea ulterioar ă prin procedee diverse a şlamului cu impurificători.În figura 15.19 este prezentat un astfel de echipament funcţionând cuSe observă ca materialul spumant se

tarul de trecere. În urma procesului de evacuare a spumei în zona de ieşire bţine un randament de epurare mai redus datorat deprecierii spumeiabsorbitoare. Menţinerea unui randament ridicat impune asigurarea uneicalităţi corespunzătoare a întregului pat de spumă. Acest lucru se poateobţine numai în condiţiile unei evacuări înainte de epuizare a calităţilor absorbante a întregului pat de spumă prin mărirea vitezei de introducere şirespectiv evacuare a acestuia. Dezavantajul evacuării prea rapide constă încreşterea cantităţii de lichid spumat, ceea ce implicit conduce la creştereacosturilor procesului de epurare.

O modalitate des întâlnită pentru folosirea în întregime a calităţiloabsorbante ale spumantului este trecerea prin mai multe trepte succesive alacestuia conform celor indicate în figura 15.20.

Figura 15.19 Instalaţie deepurare cu un singur nivel de

trecere prin patul spumant

145




Figura 15.20 Instalaţie de

epurare cu mai multe nivele detrecere a patului de lichid

spumant cu sifon

Gr ătarele se realizează din tablă perforată cu grosimi de 4-6 mm, iar secţiunea de trecere a gazului va fi de 8-30% din secţiunea instalaţiei.Orificiile au dimensiuni uzuale d 2-8 mm. Vitezele de curgere a gazului prininstalaţie sau patul de spumant sunt de 0,5-0,7 m/s. La trecerea prin orificiilegr ătarului viteza gazului a fi de 7-13 m/s.

146




CAPITOLUL 16 Instala ţ ii func ţ ionând pe principii complexe de

epurare

Instala ţ ii cu aglomerarea aerosolilor de tip Venturi

Aceste instalaţii reprezintă o combinaţie de echipamente umede şi unelecomponente ale unor instalaţii de epurare cu echipamente uscate. Totuşi,

datorită faptului ca umectarea impurificătorilor se realizează înainte deintrarea in instalaţia de separare propriu zisă aceste echipamente s-ar puteaîncadra in categoria cu umectare prealabilă a impurificătorilor. Procesul deumectare şi conglomerare conduce la creşterea greutăţii particulelor şi deciimplicit la reţinerea mai uşoar ă a acestora în epuratorul propriu zis. Datorită proceselor de umectare şi conglomerare în aceste instalaţii se pot reţine şi particulele submicronice. Principiile de epurare combinate prin acest procedeu sunt:

- aglomerarea particulelor prin fenomene de difuziune, absorbţie,

conglomerare şi impact- centrifugarea particulelor - fenomene de condensare şi schimbare de fază ca urmare a difuziei şi

absorbţiei.Procedeul este foarte des întâlnit la recuperarea unor materiale utile sau cucaracter deosebit de toxic. Randamentul ridicat constituie un avantaj major alacestor echipamente. Principial în figura 14 este prezentată o instalaţie cuaglomerarea de aerosoli cu tuburi Venturi.

147




Figura 16.1 Instalaţie de epurarecu aglomerarea cu tub Venturi

Instala ţ ie cu aglomerare sonică a impurificătorilor

Un sistem derivat de aglomerare fată de cel prezentat anterior este cel la careîn afara fenomenelor de turbulenţă se adaugă şi cel al aglomer ării ca urmarea unor introducerii unor vibraţii mecanice în timpul procesului de pulverizaresau in zona de epurare. Aceste vibraţii se pot introduce cu ajutorul unor dispozitive mecanice sau electronice cu transductori de vibraţii mecanice.În figura 16.2 sunt prezentate câteva scheme de instalaţii cu sonde sonice.

148




Fig.16.2. Instalaţii cu aglomerarea sonică a,c recuperare umedă b, recuperare uscată

Legendă:1- sonda sonică 2- placă de rezonanţă 3- evacuare uscată a impurificătorilor 4- sisteme de separare umedă sau uscată

În figura 16.3 este prezentată o altă variantă de instalaţie de aglomerareasonică uscată.

149




Figura 16.3 Dispozitiv de aglomeraresonică

150




BIBLIOGRAFIE1. Ursu P., Frosin D., Tatu I., Popa D,. Frosin D., Protejarea aerului atmosferic,Indrumător practic, Bucureşti, Editura Tehnică,19782. Brown L., Probleme globale ale omenirii, Editura Tehnică, Bucureşti 19883. http://en.wikipedia.org/wiki/Global_warmingT4. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Vostok-ice-core-petit.png5. Wilmoth Lerner B.,Lerner L., Climate Change,Gale Change Learning, vol. 1&2,2008 ISBN14144361496. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Instrumental_Temperature_Record.png

7. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mauna_Loa_Carbon_Dioxide.png8. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Climate_Change_Attribution.png9.http://en.wikipedia.org/wiki/File:BAMS_climate_assess_boulder_water_vapor_2002.png10.http://en.wikipedia.org/wiki/File:Global_Carbon_Emission_by_Type_to_Y2004.

png11. http://en.wikipedia.org/wiki/File:160658main2_OZONE_large_350.png12. http://asd-www.larc.nasa.gov/erbe/erbs.html13. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Orbital_variation.svg14. http://en.wikipedia.org/wiki/European_Climate_Change_Programme

15. http://en.wikipedia.org/wiki/Kyoto_Protocol16. http://www.calitateaer.ro/index.php17. http://www.mediu.ro/acte_normative.html18. http://www.mediu.ro/proiecte_europene_directive.html19. Dumescu F., Legi şi acte normative privind protecţia mediului înconjur ător,Editura Servo-Sat Arad, 1999, ISBN 973-9429-06-820. *** Air pollution engeneering manual, Van Nostrand Reinhold, NewYork,1992, ISBN 0-442-00843-021. Voicu V., Combaterea noxelor în industrie, Editura Tehnică, Bucureşti 2002,ISBN 973-31-2130-4

schimbari climatice si protectia atmosferei times new roman

Documents