SMOGUL – FENOMEN ACTUAL AL POLUARII ATMOSFERICE

CUPRINS

1

` ARGUMENT...................................................................................................4

I. GENERALITATI............................................................................................5

II. COMPOZITIA AERLUI ATMOSFERIC....................................................6

III. FENOMENE ACTUALE LEGATE DE POLUARE...................................8

IV. SMOGUL........................................................................................................14

V. SURSE ALE PRODUCERII FENOMENULUI DE SMOG......................16

VI. MASURI DE PREVENIRE A FORMARII SMOGULUI.........................18

CONCLUZII...................................................................................................23

BIBLIOGRAFIE............................................................................................24

ANEXE............................................................................................................25

ARGUMENT

2

I. GENERALITATI

Atmosfera terestra (anexa 1) este invelisul gazos al planetei noastre, care dupa unii cercetatori reprezinta consecinta proceselor in urma carora din material cosmica s-a format candva si Pamantul.Ca

3

mediu gazos,atmosfera este mentinuta ca un manson in jurul pamantului datorita gravitatiei terestre.Totusi la limita superioara a atmosferei,unele gaze scapa de sub influenta acestei forte sit rec in spatiile interplanetare. Masa atmosferei a fost evaluate la 52 · 1014 tone.jumatate din aceasta este concentrate pana la inaltimea de aproximativ 5 km,iar pana la 18-20 km inaltimea se afa aproape 9/10 din masa totala a atmosferei.Fenomenele meteorologice,in marea lor majoritate,nu au asadar o extensiune verticala prea mare.In directia orizontala aceste fenomene cuprind insa regiuni geografice destul de intinse.Pentru deplasarea maselor de aer de la o regiune geoografica la alta este nevoie de un consum enorm de energie.Schimbarile vremii apar ca rezultat al acestor deplasari.

Procesele de formare a atmosferei sunt legate de compoziția sa chimică, care la rândul său a influențat procesele climatice. În urmă cu 4,56 miliarde de ani, când a avut loc formarea globului pământesc, hidrogenul (H2) și heliul (He) erau deja prezente. Ulterior, datorită densității scăzute a acestor două gaze, ele nu vor mai putea fi atrase de planetă, disipându-se progresiv în spațiul cosmic.

Datorită procesului de răcire lentă a Terrei, respectiv a activității vulcanice, au fost aduse la suprafață diverse gaze, care rezultaseră din reacțiile chimice ale straturilor interne ale globului. Prin aceste procese a luat naștere o atmosferă cu o compoziție de circa 80 % vapori de apă (H2O), 10 % de dioxid de carbon (CO2) și 5 până la 7 % hidrogen sulfurat. Această combinație de gaze poate fi și astăzi întâlnită în emanațiile și erupțiile vulcanice.

Lipsa precipitațiilor din acea perioadă de formare este explicabilă că în ciuda prezenței apei, inclusiv în stare de vaporii de apă, suprafața fierbinte a Pământului nu permitea condensarea acestora.

Proveniența apei pe pământ este, de fapt, o temă controversată. Prin scăderea temperaturii atmosferei sub punctul de fierbere al apei, aerul saturat, adesea supra-saturat cu vapori de apă, determină condensarea apei sub forma unor ploi de scurtă durată. În această perioadă, s-au format, foarte probabil, mările și oceanele.

Radiația ultravioletă intensă a determinat o descompunere fotochimică a moleculelor de apă, metan și amoniac, prin acest proces acumulându-se dioxid de carbon și azot. Gazele mai ușoare, precum hidrogenul și heliul au urcat în straturile superioare ale atmosferei, ulterior disipându-se în spațiul cosmic pe când gazele mai grele, aidoma dioxidului de carbon, s-au dizolvat în mare parte în apa oceanelor. Azotul inert din punct de vedere chimic, în condițiile existente atunci, a rămas neschimbat în atmosferă, fiind încă înainte cu circa 3,4 miliarde de ani partea componentă cea mai importantă a atmosferei.

Oxigenul O2 care joacă un rol esențial în evoluția și existența vieții pe pământ, a apărut sub formă liberă, gazoasă, acum circa 3,5 miliarde de ani, fiind eliberat datorită activității de fotosinteză a bacteriilor care descompuseseră produsele ce conțineau grupe cianhidrice.

Oxigenul format s-a dizolvat în mare parte în apa oceanelor oxidând metalele feroase. În urmă cu circa 350 milioane de ani, o parte din oxigen a format prin ionizare în straturile superioare a atmosferei ozonul, combinație alotropică a oxigenului, ce protejează pământul de razele ultraviolete. Se consideră că, începând cu acea perioadă și pănâ astăzi, compoziția aerului atmosferic rămâne relativ stabilă.

II. COMPOZITIA AERULUI ATMOSFERIC

1. ELEMENTELE COMPONENTE ALE ATMOSFEREI

4

In paragraful precedent s-a aratat ca atmosfera este un mediu gazos.In afara de aceasta,cu totii stim ca, pe langa starea gazoasa,in aer plutesc si alte particule materiale,cu diferite ordine de marime.Unele se afla in stare lichida,altele in stare solida,dar raportate la masa atmosferei acestea reprezinta la un loc o cantitate cu totul neinsemnata.In urma analizelor chimice facute asupra probelor de aer luate din rugini geografice cat mai diferite,atat din imediata vecinatate a suprafetei Pamantului,cat si de la inaltimi destul de mari,s-a ajuns la concluzia ca atomosfera are peste tot aceeasi compozitie chimica si este alcatuita dintr-un amestec de gaze.La acest rezultat s-a ajuns excluzandu-se deferitele particule lichide sau solide aflate in suspensie in aer.Pentru analiza se iau de obicei probe de aer uscat,adica lipsit de vapori de apa. In aceste imprejurari aerul atmosferic reprezinta un amestec de mai multe gaze,dintre care cele mai importante sunt azotul,oxigenul si argonul.Pe langa acestea,in compozitia aerului mai intra in cantitati mici hidrogenul,heliu,xenonul si criptonul.De asemenea,mai trebuie amintit ca substantele radioactive din scoarta Pamantului degaja in atmosfera emanatiile lor:Randon,Thoron,Action.In straturile inferioare ale atmosferei,din apropierea suprafetei Pamantului,se afla in cantitati foarte variabile si bioxidul de carbon. In anexa 1 sunt date caracteristicile componentelor aerului uscat pana la inaltimea de 25 km.In afara gazelor aratate in anexa, s-a amintit mai inainte ca in compozitia aerului atmosferic intra in cantitati variabile si vaporii de apa.Componentele aerului atmosferic prezinta variatii cu latitudinea,ceea ce se dovedeste prin rezultatele din table,luate din mai multe puncte din emisfera nordica. Pentru marea lor importanta in complexul fenomenelor care au loc pe suprafata Pamantului,in intretinerea vietii animale si vegetale,trebuie amintita prezenta amoniacului si a altor compusi ai azotului.De asemenea,la aparitia norilor si a precipitatiilor,dupa cem se va vedea in capitolele respective,un rol de seama il au si pulberile care plutesc in aer.

2. IMPORTANTA PRINCIPALELOR COMPONENTE ALE AERULUI

Este inutil sa amintim ca viata la suprafata Pamantului,sub orice forma,depinde de copozitia aerului.Mai mult,astazi industria gaseste resurse inepuizabile de materie prima in aerul atmospheric. Oxigenul, unul dintre principalele gaze care intra in compozitia atmosferei,constituie chezasia vietii.In industrie el sta la baza tuturor arderilor. Azotul,singur nu intretine viata,insa amestecat intr-o anumita proportie cu oxigenul,asa cum se afla in aer,asigura dezvoltarea normala a vietii si tempereaza insusirea oxidanta a oxigenului.Azotul nu este deloc toxic.Prezenta lui in sange in cantitati mai mari decat normal,conduce la “betia de azot”care poate fi periculoasa.De azot au nevoie cu deosebire plantele,care consuma anual cam 25 milioane tone(dar nu-l pot asimila direct,ci prin intermediul bacteriilor din aer).Pentru agricultura,azotul din aer constituie astfel o inepuizabila sursa de ingrasaminte.El reprezinta cea mai importanta materie prima,care sta la baza industriei matasii artificiale,a materiilor colorante si a multor medicamente. Vaporii de apa se afla in aer in cantitati care pot sa oscileze intre limite foarte largi:deasupra intinderilor mari de uscat,in anotimpul rece,prezenta lor este extreme de redusa,pe cand in regiunile calde si umede poate devein apreciabila. Dam ca exemplu situatia din Siberia,unde iarna cantitatea de vapori din aer poate cobora pana la mai putin de 1/1000 g/m3.In schimb,in regiunile marilor ecuatoriale,cantitatea vaporilor de apa poate sa ajunga pana la 5% dintr-un volum dat de aer.Cea mai mare cantitate de vapori de apa aflata in atmosfera se gaseste intre sol si inaltimea de 5 km.In vecinatatea suprafetei terestre ,o influenta mare in reparatitia vaporilor de apa o au latitudinea,anotimpul si curentii aerien,pe langa cauzele

5

legate de natura suprafetei terestre.caracterul turbulent al curentilor de aer asigura raspandirea,atat in directie orizontala,cat si verticala,a vaporilor de apa. Bioxidul de carbon fiind un gaz mai greu decat aerul,se gaseste in cea mai mare cantitate in apropierea suprafetei terestre. Din punct de vedere al repartitiei,cercetarile facute au aratat ca este identificat in cea mai mare proportie in regiunile industriale,unde ajunge pana la 0,04%.Probele de aer luate deasupra marilor nu contin bioxid de carbon in cantitati prea mult diferite fata de probele luate din aerul de la suprafata uscatului. Cantitatea de bioxid de carbon aflata in aer este variabila si datorita influentei diferitelor procese biologice.Plantele consuma in procesul de fotosinteza bioxidul de carbo,retinand carbonul si eliminand oxigenul,iar omul si animalele invers:elimina CO2 si retin oxigenul,pentru arderi in organism.De aceea in aer bioxidul de carbon se afla in cantitate mai mare noaptea,decat ziua.Din cauza dezvoltarii industriilor,in ultimul timp s-a constatat ca in aer cantitatea de bioxid de carbon a crescut cu ,003%.In ceea ce priveste repartitia cu inaltimea a bioxidului de carbon, merita a fi retinut ca, mai sus de 20-30 km,prezenta acestui gaz devine neglijabila. Ozonul reprezinta, dupa cum se stie,o stare alotropica a oxigenului,avand molecula alcatuita din trei atomi de oxygen,si poate fi recunoscut prin mirosul caracteristic pe care il imprima aerului,dupa furtuna.Insusi termenul de ozon inseamna in limba veche greaca “puternic mirositor”. In straturile superioare ale atmosferei,el se formeaza sub influenta anumitor radiatii solare din domeniul ultravioletului.In prima etapa aceste radiatii actioneaza asupra moleculei de oxygen,disociind-o in atom,dupa care atomii se unesc cate trei,in loc de doi.Ozonul neprezentand stabilitate moleculara se disociaza usor trecand din nou in oxigen. Stratul de ozon,din atmosfera nu dispare niciodata,cu toate ca din punct de vedere cantitativ prezinta unele variatii destul de importante, determinate de unele fenomene dinamice din troposfera;totusi in medie concentratia lui ramane constanta intre anumite limite. Alte radiatii din domeniul ultravioletului,absorbite de ozonul din atmosfera,sunt transformate in caldura.In atmosfera,cantitatea de ozon este mai mare vara si mai mica iarna.Astfel,se citeaza ca vara in 100 m3 de aer se gasesc 1,9 mg ozon,iar iarna 1,3 g ozon.Stratul de ozon aflat in straturile inalte formeaza un blindaj minunat in jurul Pamantului,ferind tot ceea ce este viu la suprafata acestuia de actiunea ucigatoare a radiatiilor solare cu lungimi de unda mici.Se apreciaza ca,daca in aer nu ar exista stratul de ozon,Pamantul s-ar preface in cateva minute intr-un pustiu lipsit de orice urma de viata.Continutul total de ozon din stratul atmospheric respective nu este mare.Astfel,presupunand ca acesta ar fi transportat la sol,la temperatura de 0ºC si la presiunea normala,ozonul atmospheric ar forma un strat de o grosime care ar oscila intre 1,5 si 4,5 mm. In producerea si desfasurarea fenomenelor atmosferice,dintre gazele care au fost amintite pana aici,un rol important il au vaporii de apa.Fara prezenta acestora,cea mai mare parte a fenomenelor atmosferice,care determina timpul,nu ar avea loc.In conditii naturale,la suprafata Pamantului aerul nu este niciodata pur si uscat.Vaporii de apa,impreuna cu bioxidul de carbon,au proprietatea de a absorbi caldura radiate de suprafata Pamantului si de a o mentine in straturile joase,unde sunt pastrate conditiile favorabile vietii.Fara aceste gaze,temperature aerului ar scadea de la o valoare de +15ºC,temperature medie la suprafata globului terestru,la -23ºC.

III. FENOMENE ACTUALE LEGATE DE POLUARE

6

Poluarea reprezintă contaminarea mediului înconjurător cu materiale care interferează cu sănătatea umană, calitatea vietii sau functia naturală a ecosistemelor (organismele vii si mediul în care trăiesc). Chiar dacă uneori poluarea mediului înconjurător este un rezultat al cauzelor naturale cum ar fi eruptiile vulcanice, cea mai mare parte a substantelor poluante provine din activitătile umane.

Sunt două categorii de materiale poluante (poluanti): Poluantii biodegradabili sunt substante, cum ar fi apa menajeră, care se descompun rapid în proces

natural. Acesti poluanti devin o problemă când se acumulează mai rapid decât pot să se descompună. Poluantii nondegradabili sunt materiale care nu se descompun sau se descompun foarte lent în mediul natural. Odată ce apare contaminarea, este dificil sau chiar imposibil să se îndepărteze acesti poluanti din mediu.

Compusii nondegradabili cum ar fi diclor-difenil-tricloretan (DDT), dioxine, difenili policrorurati (PCB) si materiale radioactive pot să ajungă la nivele periculoase de acumulare si pot să urce în lantul trofic prin intermediul animalelor. De exemplu, moleculele compusilor toxici pot să se depună pe suprafata plantelor acvatice fără să distrugă acele plante. Un peste mic care se hrăneste cu aceste plante acumulează o cantitate mare din aceste toxine. Un peste mai mare sau alte animale carnivore care se hrănesc cu pesti mici pot să acumuleze o cantitate mai mare de toxine. Acest proces se numeste „bioacumulare”

Din cauza multor tragedii ale mediului înconjurător, de la jumătatea secolului XX, multe natiuni au instituit legi cuprinzătoare proiectate pentru a repara distrugerile anterioare ale poluării necontrolate si pentru a preveni viitoarele contaminări ale mediului. În Statele Unite a fost creat Actul pentru Aer Curat (Clean Air Act - 1970) prin care se reduceau semnificativ anumite tipuri de poluare ale aerului, cum ar fi emisiile de dioxid de sulf. Actul pentru Apa Curată (Clean Water Act - 1977) si Actul pentru Apă Potabilă Curată (Safe Drinking Water Act - 1974) au stabilit norme pentru deversarea poluantilor în ape si standarde pentru calitatea apei potabile. Actul pentru Controlul Substantelor Toxice (Toxic Substance Control Act - 1976) si Actul pentru Conservarea si Recuperarea Resurselor (Resource Conservation and Recovery Act - 1976) au fost create pentru a supraveghea si controla deseurile periculoase. După 1980 au fost create programe care alocau fonduri pentru curătarea celor mai contaminate terenuri de depozitare a deseurilor. Aceste acte si alte câteva legi federale ale unor state individuale au ajutat limitarea poluării dar progresele au fost lente si au rămas multe probleme cu privire la zonele cu contaminări severe din cauza lipsei fondurilor pentru curătare si din cauza problemelor în aplicarea legilor.

Întelegerile internationale au jucat un rol important în reducerea poluării globale. Protocolul de la Montréal cu privire la Substantele care Distrug Stratul de Ozon (1987) a fixat date internationale până la care să fie reduse emisiile de substante chimice, cum ar fi CFC, despre care se stie că distruge stratul de ozon. Conventia Basel pentru Controlul Transporturilor Internationale ale Deseurilor Periculoase si Depozitarea Lor (1989) serveste ca punct de reper pentru reglementările internationale ce se ocupă de transportarea deseurilor periculoase si depozitarea lor.

Din anul 1992 reprezentantii a mai mult de 160 de tări s-au întâlnit în mod regulat pentru a discuta despre metodele de reducere a emisiilor de substante poluante care produc efectul de seră. În 1997 a fost creat Protocolul de la Kyõto, chemând celelalte tări să adereze la el pentru a reduce până în anul 2012 emisiile de gaze cu 5% sub nivelul din 1990. Până la sfărsitul anului 2000 Protocolul de la Kyõto nu fusese încă ratificat; negociatorii încercau încă să ajungă la un consens în legătură cu regulile, metodele si penalitătile care ar trebui să fie folosite pentru a aplica tratatul.

Regulamentul si legislatia au dus la un considerabil progres în diminuarea poluării aerului si apelor în tările dezvoltate. Vehiculele din 1990 emit mai putini oxizi de azot decât cele din 1970;

7

centralele electrice ard acum mai putini combustibili pe bază de sulf; cosurile industriale au acum filtre prin care se reduc emisiile si nu se mai foloseste benzină cu plumb. tările în curs de dezvoltare continuă să se lupte cu poluarea fiindcă nu au tehnologii pentru filtrare si curătare si trebuie să îsi mărească puterea economică, de cele mai multe ori cu costul poluării mediului. Problema este că tările în curs de dezvoltare atrag investitorii străini prin forta de muncă mai ieftină, materiale brute mai ieftine si mai putine restrictii pentru substante poluante. Maquiladoras, uzine de asamblare de-a lungul granitei dintre S.U.A. si Mexic, pe partea mexicană, creează industrie si locuri de muncă pentru Mexic dar majoritatea lor apartin unor corporatii non-mexicane care au fost atrase de forta de muncă ieftină si de lipsa legilor cu privire la poluanti. Ca rezultat, această regiune de granită, incluzând Rio Grande este una din cele mai poluate zone din America de Nord. Pentru a se evita dezastrele ecologice si sărăcia, tările în curs de dezvoltare necesită ajutor si tehnologie de la tările si corporatiile străine, participarea comunitătii în initiativele de dezvoltare si crearea de reglementări mai aspre cu privire la poluare.

Grupuri nonguvernamentale s-au format la nivel local, national si international pentru a combate problemele create de poluare din toata lumea. Multe din aceste organizatii răspândesc informatii si ajută oameni si alte organizatii, care nu sunt implicate în procesul luării deciziilor. Reteaua Actiunii Pesticidelor răspândeste informatii tehnice cu privire la efectele pesticidelor asupra agricultorilor care le folosesc.

O miscare bine organizată de justitie pentru mediu s-a ridicat pentru a pleda pentru protectia echitabilă a mediului înconjurător. Greenpeace este o organizatie activistă care concentrează atentia internatională asupra industriilor si guvernelor care contaminează terenul, apele sau atmosfera cu deseuri toxice. Solul poate fi poluat : -direct prin deversari de deseuri pe terenuri urbane sau rurale sau din ingrasaminte si pesticide aruncate pe terenuri agricole; -indirect,prin depunerea agentilor poluanti ejactati initial in atmosfera,apa ploilor contaminate cu agenti poluanti "spalati" din atmosfera contaminata.

1. INCALZIREA GLOBALA

Incălzirea globală este fenomenul de crestere continuă a temperaturilor medii înregistrate ale atmosferei în imediata apropiere a solului, precum si a apei oceanelor, constatată în ultimele două secole, dar mai ales în ultimele decenii.

Temperatura medie a aerului în apropierea suprafetei Pământului a crescut în ultimul secol cu 0,74 ±0,18 °C.

Dacă fenomenul de încălzire este cvasi-unanim acceptat de oamenii de stiintă si de factorii de decizie, există mai multe explicati asupra cauzelor procesului. Opinia dominantă este că încălzirea se datorează activitătii umane, în special prin eliberarea de gaz carbonic in atmosferă prin arderea de combustibili fosili.

Grupul interguvernamental de experti în evolutia climei (engleză Intergovernmental Panel on Climate Change) afirmă că „cea mai mare parte a cresterii temperaturii medii în a doua jumătatea a secolului al XX-lea se datorează probabil cresterii concentratiei gazelor cu efect de seră, de provenientă antropică. Ei consideră că fenomenele naturale ca variatiile solare si vulcanismul au avut un mic efect de încălzire până în anii 1950, dar după efectul a fost de usoară răcire. Teoria încălzirii globale antropice este contestată de unii oameni de stiintă si politicieni, cum ar fi Claude Allègre sau Václav Klaus.

Încălzirea globală are efecte profunde în cela mai diferite domenii. Ea determină sau va determina ridicarea nivelului mării, extreme climatice, topirea ghetarilor, extincția a numeroase specii si schimbări

8

privind sănătatea oamenilor. Împotriva efectelor încălzirii globale se duce o luptă sustinută, al cărei aspect central este ratificarea de către guverne a Protocolului de la Kyoto privind reducerea emisiei poluantilor care influentează viteza încălzirii. Clima Pământului a suferit dintotdeauna modificări ciclice, cu perioade de răcire si încălzire. Modificările au diferite durate, precum si diferite amplitudini. Se mentionează următoarele tipuri de cicluri: Ciclul zi-noapte (ciclul circadian), în care temperaturile pot varia de la câteva grade, până la câteva

zeci de grade. Acest ciclu este prea rapid pentru a fi luat în considerare în cazul schimbărilor climatice.

Ciclul anual (anotimpuri), în care variatia temperaturii si a altor parametri, de exemplu a concentratiei de dioxid de carbon) este sesizabilă pe un grafic care arată influenta industrializării.

Ciclul solar, cu o durată de cca. 11 ani, indică o variatie periodică a temperaturilor, care poate masca încălzirea globală.

Ciclul glaciar, care se întinde pe durate de mii până la sute de mii de ani si determină mari variatii climatice.

Ciclul solar, este o variatie a activitătii solare cu o durată medie de 11,2 ani, însă se cunosc cicluri solare cu durate între 8 si 15 ani. Se presupune că un ciclu solar este determinat de câmpul său magnetic, care se inversează o dată la 11 ani, un ciclu magnetic complet durând de fapt 22 de ani. Activitatea solară este caracterizată prin numărul de pete solare, numărul de eruptii solare si  radiatia solară. Cel mai bun indice este considerat cel al radiatiei de 2,8 GHz, adică a radiatiei cu lungimea de undă de 10,7 cm. Studiul climei din vechime, de exemplu din cuaternar (de acum 1,8 milioane de ani) si până astăzi se poate face pe baza carotajelor din Antarctica, cum a fost cazul statiei Vostok, carotaje care pot extrage gheată de la adâncimea de 3500 m. Vechimea ghetii este de câteva sute de mii de ani. Compozitia izotopică a oxigenului extras din gheată permite reconstituirea temperaturii atmosferei pe o perioadă în urmă de până la 700 000 de ani. Conform temperaturilor reconstituite de climatologi, ultimul deceniu din secolul al XX-lea si începutul secolului al XXI-lea constituie cea mai caldă perioadă din ultimii 2000 de an Epoca actuală este mai caldă cu câteva zecimi de grad fată de maximul medieval. Clima se schimbă datorită deplasării pe orbită în jurul Soarelui,  eruptiilor vulcanice si efectului de seră. Ponderea diverselor cauze ale încălzirii este în studiu, dar consensul oamenilor de stiinta este că principala cauză este cresterea concentratiei gazelor cu efect de seră datorită activitătilor umane din epoca industrializării. În special în ultimii 50 de ani, când se dispun de date detaliate, acest lucru este evident. Cu toate astea, există si alte ipoteze, care atribuie încălzirea variatiilor activitătii solare

Efectele forcingului nu sunt instantanee. Inertia termică a solului si oceanelor duce la presupunerea că starea curentă a climei nu este în echilibru cu forcingurile. Studiile pe modelele climatice indică că, chiar dacă concentratiile gaselor cu efect de seră s-ar mentine la cele ale anului 2000, clima tot s-ar mai încălzi cu 0,5 °C.

2. DEGRADAREA STRATULUI DE OZON

Ozonul este unul dintre cele mai importante gaze care vine în ajutorul vieţii. Pământul este înconjurat de un strat de ozon care se afla în mod natural în stratosferă  la o altitudine foarte mare, între

9

15-40 km. Ozonul joaca un rol major în reglarea regimului termic din stratosferă deoarece volumul de vapori de apă din strat este foarte redus. Temperatura creste odată cu concentraţia ozonului.

Descoperirea “găurii de ozon”Ozonul din atmosferă a fost măsurat sistematic din 1920 şi începând cu anul 1974, mai mulţi

oameni de ştiinţă, dintre care amintim pe Molina si Rowland, au arătat că la Polul Sud şi mai puţin la Polul Nord a apărut o „gaură” în stratul de ozon sub influenţa CFC-urilor.Gaura din stratul de ozon este adesea confundată cu problema încălzirii globale. Deşi între ele exista o anumita legătură, pentru că ozonul are contribuţia sa la efectul de sera, "gaura de ozon" constituie o problema separată şi o dovada în plus a efectelor nefaste ale activităţii omului asupra mediului care i-a dat naştere. Termenul de “gaură” de ozon desemnează fenomenul de rarefiere a stratului de ozon stratosferic deasupra Antarcticii.

Degradarea stratului de ozonMăsurătorile au anunţat că distrugerea stratului de ozon este mult mai pronunţată la Polul Sud

decât la Polul Nord. Oamenii de ştiinţa au oferit următoarea explicaţie: iarna, în stratosferă, temperatura este mult mai scăzută la Polul Sud şi durează un timp mai îndelungat, deoarece vârtejurile de aici, create în lunile de iarna, sunt mai stabile şi mai puternice decât cele de la Polul Nord. Vara, curenţii de aer din stratosferă deplasează spre poli cea mai mare parte din ozonul format în zonele ecuatoriale (nepoluate, în general) astfel că parţial concentraţia de ozon la poli se reface, dar rămâne scăzută în medie, la nivel global.

Cauze ale degradării stratului de ozona) Cauze naturale (o specie de nori existentă la poli ce poarta numele de PSC (Polar

Stratospheric Clouds) si au proprietatea de a oferi o suprafaţa catalitică ideală pentru descompunerea CFC-urilor eliberându-se astfel clor care are proprietatea de a rezista în atmosferă de la 20 la 120 de ani, fiecare atom al său putând distruge sute de mii de molecule de ozon)

b) Cauze antropice, care intervin cu ponderea cea mai mare. Principalii vinovaţi sunt clorofluorocarbonii (aşa numitele CFC-uri) şi a alte chimicale industriale precum halonii sau bromura de metil. Aceste produse mai sunt încă folosite la instalaţiile de climatizare, fabricarea produselor cosmetice, presurizarea substanţelor lichide în butelii metalice (spray-uri), ca agent de răcire al frigiderelor şi congelatoarelor, sau pentru stingerea incendiilor, la prepararea maselor plastice expandate, ca solvenţi industriali etc. Bromura de metil s-a folosit zeci de ani la dezinfecţia materiilor prime destinate exportului, precum şi a terenurilor destinate anumitor culturi. Distrugerea ozonului a devenit o problema economica şi politică foarte controversată, dar si o problema ştiinţifica complexa. Surse de agenţi care afectează stratul de ozon sunt încă de domeniul lucrurilor nesigure, insa CFC este cu siguranţa una dintre acele substanţe care sunt dovedite ca afectând stratul de ozon. Modele ştiinţifice de atmosferă sunt construite ca să ajute oamenii de ştiinţă să caute alţi factori in distrugerea ozonului, evaluarea importantei lor si prevenirea a ceea ce s-ar putea întâmpla in viitor.

Impactul asupra mediuluia) Impactul asupra mediului datorat degradării stratului de ozon

Asupra oamenilor : în privinţa sănătăţii umane trebuie menţionate maladii ale ochilor, ale pielii (cancerul pielii, în special mai intens la cei cu pielea de culoare mai închisă) şi maladii infecţioase, prin

10

creşterea incidenţei acestora. Expunerea omului la concentraţii mari de ozon poate produce efecte nefaste asupra sistemului respirator şi poate duce la scăderea funcţiei plămânilor. Simptomele observate pe durata producerii de smog sunt tuse, dureri în piept, dificultăţi de respiraţie, dureri de cap şi iritaţii ale ochilor.

Asupra plantelor (toate speciile afectate la acelasi nivel): Expunerea ecosistemelor şi a culturilor agricole la ozon are drept efect afectarea vizibilă a frunzelor şi diminuarea recoltei şi a cantităţii de seminţe produse. Efecte nefaste asupra vegetaţiei se pot observa la concentraţii relativ scăzute de ozon, care se înregistrează în mod frecvent în Europa.

Asupra ecosistemelor acvatice : Acestea, sub influenţa ozonului, sunt prejudiciate prin dereglarea strategiilor de adaptare (orientare, mobilitate), funcţiilor psihologice (reacţii de fotosinteză şi enzimatice), dezvoltarea anormală a organismelor marine (peşti tineri, larve), cu consecinţe în reducerea producţiei de biomasă, respectiv de hrană umană.b) Impactul asupra mediului datorat ozonului troposferic

În timpul caniculei din timpul verii, toată lumea încearcă, în primul rând, să se ferească de radiaţiile solare, însă foarte puţini ştiu că un pericol la fel de mare pentru sănătate îl reprezintă şi ozonul. La altitudine mare, ozonul are un efect benefic deoarece acţionează ca un ecran protector împotriva radiaţiilor solare ultraviolete. La nivelul solului din marile oraşe, smogul rezultat din poluare se transformă in ozon, care este periculos pentru plămâni.

Măsuri de refacere a stratului de ozon in Romania: România a făcut progrese in implementarea regimului juridic al ozonului, prin: continuarea dezvoltării cadrului legislativ si instituţional necesar aplicării regimului ozonului; implementarea transferului de tehnologie nepoluantă care au condus la eliminarea a 1069 de tone, consum anual la utilizatorii industriali de substanţe care epuizează stratul de ozon; instituirea controlului comerţului cu aceste substanţe (prin obligativitatea obţinerii acordului de mediu pentru importul/exportul de substanţe care epuizează stratul de ozon; introducerea unor restricţii la utilizarea hidrocarburilor halogenate care distrug stratul de ozon. Omenirea prin activităţile ei contribuie la creşterea cantităţii de gaze din atmosferă, contribuind astfel la încălzirea Pământului distrugând stratul de ozon, acel component atmosferic care protejează planeta de radiaţiile ultraviolete.

3. PLOILE ACIDE

Ploaia acidă (sau precipitatiile acide) sunt precipitatiile care au un pHmai mic decât 5.6, având un caracter acid. Precipitatiile acide apar de obicei în situatiile în care cantitati mari de  bioxid de sulf sau de oxid de azot sunt emise în atmosferă. Acestea fac obiectul unor transformări chimice, si, apoi, sunt absorbite de picăturile de apă din nori. Uneori acizii poluantii apar ca particule uscate si ca gaze care pot atinge solul fără ajutorul apei. Când acesti acizi „uscati” sunt spălati de ploaie, combinându-se cu aceasta, formează o solutie cu actiune mult mai corozivă. Combinatia dintre ploaie acidă si acizi uscati este cunoscută sub numele de depunere de acid.

Unul dintre cele mai serioase impacte ale precipitatiilor acide este cel asupra padurilor ( anexa 5 ) si solurilor. Pagube majore se produc atunci cand acidul sulfuric cade pe pamant sub forma de ploaie. Substantele nutritive aflate in soluri sunt indepartate. Aluminiul, deasemenea prezent in sol este eliberat si acest element toxic poate fi absorbit de radacinile copacilor. Astfel, copacii sunt sortiti mortii, fiind privati de nutritivii vitali, precum calciul si magneziul. Acestia sunt inlocuiti de atomi de hidrogen inutili, care incetinesc fotosinteza.

In plus, ingheturile severe pot agrava aceasta situatie. Cu dioxidul de sulf, amoniacul si ozonul prezenti in aer, rezistenta copacilor la inghet este redusa. Amoniacul oxideaza cu dioxidul de sulf, pentru

11

a forma sulfura de amoniu. Aceasta se formeaza la suprafata copacilor. Cand sulfura de amomiu ajunge in sol, ea reactioneaza pentru a forma acid sulfuric si acid azotic. Asemenea conditii stimuleaza deasemenea cresterea ciupercilor si aparitia daunatorilor.

Monoxidul de azot si dioxidul de azot, componenti deasemenea ai ploii acide, pot forta copacii sa creasca, chiar daca nu au substantele nutritive necesare. Copacii sunt adesea fortati sa creasca mult toamna tarziu, cand ar trebui sa se pregateasca pentru ingheturile severe din iarna.

IV. SMOGUL

12

Smogul este un amestec de ceata solida sau lichida si particule de fum formate cand umiditatea este crescuta, iar aerul este atat de calm incat fumul si emanatiile se acumuleaza langa sursele lor. Smogul reduce vizibilitatea naturala si adesea irita ochii si caile respiratorii, si se stie ca este cauza a mii de decese anual. In asezarile urbane cu densitate crescuta, rata mortalitatii poate sa creasca in mod considerabil in timpul perioadelor prelungite de expunere la smog, mai ales cand procesul de inversie termica realizeaza un plafon de smog deasupra orasului.

Smogul este o poluarea locala intensa de obicei blocata datorita unei inversiuni termice. Inaintea inventarii automobilului, majoritatea smogului provenea datorita arderii carbunelui si era atat de grav incat in secolul XIX, la Londra (anexa 2) luminile erau aprinse pe la amiaza deoarece smogul intuneca cerul. Arderea combustibililor din motoarele automobilelor este principala sursa de poluare din majoritatea regiunilor de azi. In prezenta luminii solare oxizii de nitrogen si compusii organici volatili reactioneaza in atmosfera producand smog fotochimic. Smogul contine ozon, o forma a oxigenului alcatuita din molecule de trei atomi de oxigen, spre deosebire de forma normala de doi atomi. Ozonul din atmosfera inferioara este otrava – distruge vegetatia, omoara copacii, irita tesuturile plamanilor si deterioreaza cauciucul. Oamenii de stiinta masoara cantitatea de ozon din smog pentru a determina cat de daunator este acesta. Cand nivelul ozonului este mare, alti poluanti precum monoxidul de carbon sunt de asemenea prezenti in cantitati mari.

In prezenta umiditatii atmosferice, dioxidul de sulf si oxizii de nitrogen se transforma in acid pur plutind in atmosfera. Acesti acizi din aer dauneaza plamanilor si ataca orice este facut din marmura, piatra sau metal. In orasele din lume acizii din smog erodeaza artefacte pretioase precum Parteonul din Atena, Grecia, sau Palatul Taj Mahal din Agra, India. Oxizii de nitrogen si dioxidul de sulf polueaza locurile de la mari distante de unde sunt eliberate in aer. Purtate de vanturi in troposfera, ele pot ajunge la distante mari unde cad sub forma de acizii, de obicei ploi sau ninsori. Asemenea precipitatii acide ard frunzele plantelor si fac lacurile prea acide pentru a sustine pestii si alte vietuitoare. Datorita acidificarii, speciile sensibile nu mai pot supravietui in multe lacuri si rauri precum in estul Statelor Unite.

Smogul fotochimic este o ceata toxica produsa prin interactia chimica intre emisiile poluante si radiatiile solare. Cel mai intalnit produs al acestei reactii este ozonul. In timpul orelor de varf in zonele urbane concentratia atmosferica de oxizi de azot si hidrocarburi creste rapid pe masura ce aceste substante sunt emise de automobile sau de alte vehicule. In acelasi timp cantitatea de dioxid de azot din atmosfera scade datorita faptului ca lumina solara cauzeaza descompunerea acestuia in oxid de azot si atomi de oxigen. Atomii de oxigen combinati cu oxigenul molecular formeaza ozonul. Hidrocarburile se oxideaza prin reactia cu O2, si reactioneaza cu oxidul de azot pentru a produce dioxidul de azot. Pe masura ce se apropie mijlocul zilei, concentratia de ozon devine maxima, cuplat cu un minimum de oxid de azot. Aceasta combinatie produce un nor toxic de culoare galbuie cunoscut drept smog fotochimic. Smogul apare adesea in zonele oraselor de coasta si este o adevarata problema a poluarii aerului in mari orase precum Atena, Los Angeles, Tokyo.

Los Angeles (anexa 3) este o aglomeratie urbana-suburbana cladita pe coasta deluroasa, avand in vecinatate la sud si la est Oceanul Pacific. Muntii se intind la est si la nord; de asemenea la nord se gaseste San Fernando Valley, o parte a orasului cu aproximativ o treime din populatia orasului care este separata de Hollywood si de centrul orasului de Muntii Santa Monica si de Parcul Griffith, spatiul cel mai mare de recreere al orasului. Los Angeles-ul face legatura intre regiunile sale prin intermediul unor mari autostrazi de otel si beton - faimosul sistem de sosele - construit pentru transportul rapid, la mari viteze, dar care este de obicei congestionat de trafic. Smogul produs de gazele de esapament ale masinilor sau de

13

alte surse este o problema continua a poluarii. Un sistem de cai ferate orasenesc opereaza din 1993; cand va fi terminat in anul 2001, sistemul va lega 36.5 km de linii subterane cu aproximativ 645 km de linii.

Tokyo (anexa 4) este capitala si cel mai mare oras al Japoniei, precum si unul dintre cele mai populate orase ale lumii, dupa statisticile din anul 1993, metropola insumand 11.631.901 de persoane. Orasul este centrul cultural, economic si industrial al Japoniei. Industria este concentrata in zona Golfului Tokyo, extinzandu-se spre Yokohama, producand aproape o cincime din totalul de produse economice, acestea cuprinzand: industria grea (cu mai mult de doua treimi din total), si industria usoara, care este foarte diversificata: produse alimentare, textile, produse electronice si optice, masini, chimicale, etc.

Aceasta vasta dezvoltare economica implica si un grad ridicat al poluarii, datorat emanarii de substante nocive in atmosfera in urma proceselor de productie. De asemenea, numarul mare de autovehicule contribuie la cresterea cantitatii de noxe din atmosfera. Pentru a se reduce gradul de poluare, autoritatile locale incurajeaza folosirea transportului in comun, cum sunt metrourile si trenurile de mare viteza, care fac legatura dintre diferitele parti ale orasului. De asemenea, se recurge la modernizarea sistemului de sosele pentru a se evita aglomerarile si blocajele rutiere. Totusi mai sunt prezente probleme in traficul rutier in anumite zone ale metropolei.

Mexico City (anexa 5) este capitala statului Mexic, fiind cel mai mare oras al acestei tari. Este, totodata, si cel mai mare oras al emisferei vestice si reprezinta centrul cultural, economic si politic al tarii, avand o populatie de 8.236.960 de locuitori, conform statisticilor facute in anul 1990. In acest oras se produce aproximativ o jumatate din productia economica a Mexicului, aceasta fiind reprezentata de: industria textila, chimica si farmaceutica, electrica si electrotehnica, precum si o dezvoltata industrie; aditional la acestea se mai dezvolta si industria usoara, industria alimentara si cea textila.

V. SURSE ALE PRODUCERII FENOMENULUI DE SMOG

14

1. EMISIILE DE DIOXID DE SULF (SO2)

Emisiile de SO2 - reprezintă cantitatea de dioxid de sulf emisă în aer.Periodicitate:- o dată la doi ani (există date pentru perioada 2005-2006, următoarea raportare în

2010 pentru anul 2008)Datele se observă pe surse de emisie specifice fiecărei activităţi economice, fiind centralizate pe

activităţi ca o sumă a surselor de emisie potrivit SNAP (Selected Nomenclature for sources of Air Pollution – Nomenclatorul Selectat pentru Sursele de Poluare a Aerului).

Dioxidul de sulf este un gaz incolor, amărui, neinflamabil, cu un miros pătrunzător care irită ochii şi căile respiratorii.

Surse antropice de producere a SO2 (anexa 6) : sistemele de încălzire a populaţiei care nu utilizează gaz metan, centralele termoelectrice, procesele industriale (siderurgie, rafinărie, producerea acidului sulfuric), industria celulozei şi hârtiei şi, în măsură mai mică, emisiile provenite de la motoarele diesel.

Agenţia Naţională pentru Protecţia Mediului inventariază emisiile în INEGES (Inventarul Naţional al emisiilor de Gaze cu efect de Seră), conform metodologiei IPCC, iar nivelul emisiilor de SO2 este măsurat continuu la 117 staţii de monitorizare a calităţii aerului

Pragul de alertă este de 500 micrograme pe metru cub de aer (μg/m3), măsurat timp de 3 ore consecutive în puncte reprezentative pentru calitatea aerului, pe o suprafaţă de cel puţin 100 Km2 sau pentru o întreagă zonă sau aglomerare.

Valorile considerate limită sunt:•350 μg/m3 – valoare limită orară pentru protecţia sănătăţii umane;•125 μg/m3 – valoare limită zilnică pentru protecţia sănătăţii umane;•20 μg/m3 – valoare limită pentru protecţia ecosistemelor (an calendaristic şi iarna 1 octombrie –

31 martie).Metoda de măsurare pentru analiza dioxidului de sulf este cea prevăzută în ISO/FDIS 10498

(proiect de standard) "Aer înconjurător - determinarea dioxidului de sulf" - metoda fluorescenţei în ultraviolet.

2. EMISIILE DE OXIZI DE AZOT (NOx)

Emisiile de NOx - reprezintă cantitatea de oxizi de azot emisă în aer.Periodicitate:- o dată la doi ani (există date pentru perioada 2005-2006, următoarea raportare în

2010 pentru anul 2008)Datele se observă pe surse de emisie specifice fiecărei activităţi economice, fiind centralizate pe

activităţi ca o sumă a surselor de emisie (anexa 7) potrivit SNAP (Selected Nomenclature for sources of Air Pollution – Nomenclatorul Selectat pentru Sursele de Poluare a Aerului).

Oxizii de azot sunt un grup de gaze foarte reactive, care conţin azot şi oxigen în cantităţi variabile. Majoritatea oxizilor de azot sunt gaze fără culoare sau miros.

Principalii oxizi de azot sunt:- monoxidul de azot (NO), gaz incolor şi inodor;

15

- dioxidul de azot (NO2), gaz de culoare brun-roşcat cu un miros puternic, înecăcios. Dioxidul de azot în combinaţie cu particule din aer poate forma un strat brun-roşcat. În prezenţa luminii solare, oxizii de azot pot reacţiona şi cu hidrocarburile formând oxidanţi fotochimici.

Surse antropice de producere a NOx: procesul de combustie atunci când combustibilii sunt arşi la temperaturi înalte, dar cel mai adesea ei sunt rezultatul traficului rutier, activităţilor industriale, producerii energiei electrice. Oxizii de azot sunt responsabili pentru formarea smogului, a ploilor acide, deteriorarea calităţii apei, efectului de seră, reducerea vizibilităţii în zonele urbane.

Agenţia Naţională pentru Protecţia Mediului inventariază emisiile în INEGES (Inventarul Naţional al emisiilor de Gaze cu efect de Seră), conform metodologiei IPCC, iar nivelul emisiilor de SO2 este măsurat continuu la 117 staţii de monitorizare a calităţii aerului şi publicat la http://www.calitateaer.ro/parametri.php

Pragul de alertă este de 400 μg/m3, măsurat timp de 3 ore consecutive în puncte reprezentative pentru calitatea aerului, pe o suprafaţă de cel puţin 100 Km2 sau pentru o întreagă zonă sau aglomerare.

Valorile considerate limită sunt:•200 μg/m3 NO2 – valoare limită orară pentru protecţia sănătăţii umane;•40 μg/m3 NO2– valoare limită anuală pentru protecţia sănătăţii umane;•30 μg/m3 Nox – valoare limită anuală pentru protecţia vegetaţiei.Metoda de măsurare pentru analiza dioxidului de azot şi a oxizilor de azot este cea prevăzută în

ISO 7996/1985 "Aer înconjurător - determinarea concentraţiei masive de oxizi de azot" - metoda prin chemiluminiscenţă.

3. EMISIILE DE HIDROCARBURI

Industria chimica prelucreaza o gama larga de materii prime pornind de la minerali pana la produsi de sinteza: gaz metan, carbine, petrol, produse petroliere.Principalii poluanti provin de la fabricile producatoare de acizi (anexa 8) care folosesc ca materie prima mineralele ce contin nemetalul din compozitia acidului:sulf, clor, azot, fosfor.

Industria petrochimica produce carburanti si lubrefianti,cat si diversi compusi proveniti din petrol care la randul lor constituie materie prima pentru alte sectii industriale.In diferitele procese tehnologice au loc separari,distilari,desulfurariin urma carora sunt eliberati urmatorii poluanti:hidrocarburi eliberate in timpul operatiunilor de incarcare,descarcare,transport;oxizi ai sulfului obtinuti in procesul de desulfurare al petrolului, in operartii de incalzire, combustie.

Industriile petrochimica si carbochimica emit in atmosfera ca principali poluanti :hidrocarburi aromatice-benzen si derivatii sai , utilizate ca solventi, reactivi, materie prima pentru obtinerea derivatilor aromatici.

Industria lemnului, hartiei si celulozei-celuloza se obtine din lemn ,stuf si paie, prin doua procedee:bisulfitic si sulfat.. In timpul proceselor tehnologice , sunt evacuate in mediu pulberi de lemn care sunt retinute in cicloane umede si filter.In timpul macerarii se pot declansa insa mercaptani,sulfuri urat mirositoare,incercarea de epurare a acestora avnd o eficacitate partiala.

16

VI. MASURI DE PREVENIRE A FORMARII SMOGULUI (REDUCEREA EMISIILOR DE OXIZI DE AZOT)

Tehnicile de reducere a emisiilor NOX din surse staţionare se grupează în două categorii: primare ( modificări aduse arderii) şi secundare ( tratarea gazelor de ardere).

O metodă suplimentară de reducere a emisiilor de oxizi de azot este înlocuirea combustibililor actuali cu unii cu conţinut mai redus de compuşi cu azot.

1. MASURI PRIMARE DE REDUCERE A NOX

• Din studiul genezei NOx se constată că principalii factori, care determină formarea într-o cantitate mai mare sau mai mică a acestei noxe, sunt temperatura ridicată şi excesul mare de oxigen, în zona de ardere.

• Alături de acesti factori trebuie luată în considerare şi calitatea combustibilului, concretizată prin conţinutul de azot şi puterea calorifică. În cazul cărbunilor un rol deloc neglijabil îl are conţinutul de volatile, nu numai sub aspect cantitativ, dar şi sub alte aspecte, cum ar fi temperatura la care are loc degajarea lor, viteza cu care se desfăsoară acest fenomen etc.

• Din punct de vedere tehnic, minimizarea producerii de NOx se realizează prin aşa numitele măsuri primare, care, în fond, urmăresc scăderea simultană, în zona de ardere, atât a temperaturii cât şi a coeficientului excesului de aer, uneori chiar până la valori subunitare.

• Aceste scopuri sunt atinse prin diverse metode, dar mai ales, prin aşa numita metodă de ardere în trepte, care se aplică atât la nivelul focarului, cât şi la nivelul arzătorului.

Tehnicile primare de micşorare a emisiilor de NOX din surse staţionare au cunoscut trei generaţii:• prima generaţie a constat în scăderea temperaturii de preîncălzire a aerului de ardere prin

următoarele metode:- utilizarea excesului de ardere;- recircularea gazelor de ardere evacuate în focar; • a doua generaţie constă în:- realizarea de arzătoare pentru NOX scăzut;- o recirculare a gazelor de ardere evacuate în arzător;• a treia generaţie constă în :- arderea în trepte;- perfecţionarea arzătoarelor pentru NOX scăzut;- emulsionarea combustibililor cu apă.Reducerea excesului de aer se realizează prin tehnicile:- amestecarea combustibililor cu mai puţin aer, astfel încât să se reducă vârful de temperatură a

flăcării.Măsura este eficientă pentru reducerea formării de NOX din combustibil şi pentru obţinerea unei

cantităţi mai mici de NOX termic. Funcţionarea cu exces de aer redus este aplicabilă tuturor tipurilor de cazane şi poate duce la o scădere cu aproximativ 12-25% a NOX în unele centrale cu costuri minime.

- utilizarea aerului terţiar insuflat prin fante speciale amplasate deasupra arzătoarelor normale. Aerul terţiar poate reprezenta 15...30% din aerul necesar arderii. Rolul lui este de a completa procesul de ardere la o temperatură scăzută. Această tehnică se poate aplica la cuptoarele mari, cu mai multe rânduri de arzătoare situate la înălţimi diferite, unde numai la arzătoarele superioare se introduce aer terţiar. Această tehnică se numeşte overfire air (aer peste flacără ).

17

Arzătoare în trepte pentru praf de cărbune:• Aplicarea metodei de ardere în trepte la nivel de arzător a condus la apariţia unei game speciale

de arzătoare, cunoscute sub denumirea de "arzătoare sărace în NOx".• Există multe realizări practice şi studii care se extind asupra tuturor arzătoarelor turbionare

pentru combustibili solizi, lichizi sau gazoşi, precum şi pentru arzătoarele de tip fantă, folosite pe scară largă, pentru echiparea focarelor mari, care funcţionează cu praf de cărbune.

• Drept cazuri limită se deosebesc introducerea în trepte a aerului respectiv introducerea în trepte a combustibilului.

Cele mai importante mărimi constructive şi funcţionale:• gradul de turbionare şi modul în care se realizează;• amplasarea conductei de praf, respectiv a celei de aer central;• modul în care se formează conturul de scoică, datorită recirculării interioare;• raportul dintre impulsul pentru aerul secundar, introdus sub formă de aer de manta, la periferia

jetului primar, şi impulsul amestecului de aer primar şi praf de cărbune. Tehnici:• Combustibilul de adaos este introdus prin cele patru orificii amplasate în jurul arzătorului

turbionar, în scoica exterioară a flăcării primare, formându-se astfel o flacără puternic substoihiometrică;• Compuşi ca NH3, HCN şi CO formaţi vor contribui la reducerea oxidului de azot format în

flacăra primară;• Completarea arderii cocsului se face mult în aval, într-o zonă substoihiometrică de definitivare a

arderii, unde se introduce restul aerului necesar arderii, prin duzele amplasate deasupra arzătorului;• Aerul de ardere se introduce în trepte (unui dispozitiv de forma unui difuzor conic, care are rolul

de a uniformiza amestecul combustibil;• Praful de cărbune este introdus în trepte• Pentru cărbunii săraci în materii volatile, cum ar fi antracitul sau semiantracitul, sunt necesare

măsuri suplimentare pentru asigurarea aprinderii, deoarece căldura degajată prin arderea volatilelor este insuficientă. Pentru atingerea acestui scop, se impune cresterea temperaturii în zona de aprindere, prin încălzirea suplimentară a amestecului de aer primar şi praf de cărbune. Se foloseste un concentrator de praf, dispus în tubulatura de admisie a amestecului primar. Acesta permite separarea şi eliminarea prin conducta de scăpare a circa 50 % din aerul primar şi 10 % din praful de cărbune şi înlocuirea acestora cu aer secundar mai cald.

Tehnica de ardere în trepte constă în introducerea aerului în trepte deasupra focului, aerul primar fiind amestecat cu întreaga cantitate de combustibil. Se produce o flacără, care este relativ rece şi săracă în oxigen, condiţii în care formarea oxizilor de azot este inhibată. Amestecul combustibil-aer cu aerul secundar creează o zonă de ardere sub-stoichiometrică (flacără primară). O zonă internă de recirculare se creează datorită vârtejului aerului secundar şi a gurii conice a arzătorului.

2. MĂSURI SECUNDARE PENTRU DENOXAREA GAZELOR DE ARDEREAplicarea măsurilor primare determină o scădere importantă a concentraţiei oxizilor de azot în

gazele de ardere ce părăsesc focarul, dar nu şi suficientă pentru a corespunde normelor internaţionale privind emisia de NOx, pe coşul de fum.

În scopul respectării acestora şi deci a protejării mediului ambiant, trebuie să se procedeze dacă este nevoie şi la o curăţire (denoxare) a gazelor de ardere. Astfel de măsuri sunt denumite măsuri

18

secundare şi ele urmăresc reţinerea (legarea) oxizilor de azot din gazele de ardere, înainte ca acestea să fie eliminate pe coşul de fum, spre mediul ambiant.

Instalaţiile pentru reţinerea oxizilor de azot din gazele de ardere, cunoscute în general sub denumirea generică de "instalaţii DENOX", s-au dezvoltat, având la bază diverse procedee necatalitice sau catalitice, care la rândul lor, se bazează pe fenomene de absorbţie, adsorbţie, reducere termică, descompunere şi reducere chimică.

Adesea, procedeele de denoxare se "contopesc" sau "înlănţuiesc" cu cele de desulfurare a gazelor de ardere.

3. PROCEDEE UMEDE ŞI USCATE DE DENOXARE, DENOXARE ŞI DESULFURARE SIMULTANĂ (anexa 9)

4. REDUCEREA OMOGENĂ ÎN FAZĂ GAZOASĂ CU AMONIAC Se cunoaşte că radicalii NHi au putere reducătoare asupra oxizilor de azot. Reacţia chimică

clasică de reducere este cu NH3,care generează radicalul NHi: • NHi + NO → N2 + alte produse, i = 1...3;Reacţiile de reducere a oxizilor de azot sunt în principal următoarele:4 NH3 + 6NO → 5 N2 + 6 H2O;8NH3 + 6NO2 → 7 N2 + 12 H2O;În prezenţa oxigenului, se măreşte gradul de reducere:4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O;4 NH3 + 2 NO2 + O2 → 3 N2 + 6 H2O;În condiţii nefavorabile) temperaturi înalte, exces foarte mare de aer) se poate produce însă şi o

oxidare nedorită a amoniacului, cu formarea suplimentară de NO.4 NH3 + 5O2 → 4 NO + 6 H2O;De asemenea, se poate produce o reducere:4 NH3 + 3O2 → 2 N2 + 6 H2O;Sau formarea de N2O:4 NH3 + 4O2 → 2 N2 O+ 6 H2O;Pe cât de simple par aceste reacţii, pe atât de complicat este mecanismul lor, deoarece ele decurg

în mai multe etape ce se înlănţuie, funcţie de condiţiile existente în mediul gazos omogen.

5. REDUCEREA OMOGENĂ ÎN FAZĂ GAZOASĂ CU UREEUreea (NH2)2CO, diamida acidului carbonic se obţine industrial prin încălzirea CO2 şi a

amoniacului la 130 0C şi 50 bar. Se prezintă sub formă de cristale incolore şi este solubilă în apă. Ureea se descompune termic, formându-se NH3 şi acid izocianic.

Procesul de piroliză a ureei începe după 132 0C şi se desfăşoară intensiv, în câteva secunde la 300 - 400 0C .

(NH2)2CO NH3 + HNCOProcesul de denoxare se datorează radicalului activ NH2, care reacţionează cu NO şi dă naştere

azotului molecular şi apei, deci unor produse nepoluante.Alţi agenţi reducători:se pot folosi drept mediu reducător şi alte substanţe cum ar fi

19

– amestecul de apă oxigenată cu uree ((NH2)2COH2O2);– formiatul de amoniu (NH4HCOO);– acetamida (NH2COCH3);• singura condiţie fiind legată de posibilă generare de radicali NH2

6. REDUCEREA CATALITICĂ SELECTIVĂReducerea catalitică selectivă este cel mai răspândit proces secundar de denoxare şi are o largă

răspândire în Japonia, Germania, S.U.A.În acest proces, transformarea oxizilor de azot în azot şi apă, decurge în urma reacţiei cu

amoniacul, în prezenţa catalizatorului TiO2 combinat cu V2O5 sau WO3.

Catalizatorul este asamblat din module tip fagure sau plăci, dispuse în mai multe straturi.• În general modulul tip fagure constă dintr-un material ceramic, care conţine catalizatorul activ :

(TiO2 - V2O5) sau (TiO2 - V2O5 - WO3).• În unele cazuri, masa catalizatorului se prezintă şi sub formă de structuri de plăci plate, dispuse

la o distantă de 6 mm una de alta.• Catalizatorul sistem fagure se fabrică în două variante:- cu secţiunea canalului de curgere a gazelor de 6 x 6 mm, atunci când este dispus înainte de

PAR;- cu secţiunea canalului de curgere de 3,4 x 3,4 mm, atuncicând este dispus după REA. Există doua variante ale procedeului SCR:• sistem high dust, când gazele de ardere nedesprăfuite trec întâi prin catalizator, caz în care

electrofiltrul este unul normal, iar instalaţia de desulfurare, în cazul în care urmează celei de denoxare, nu va trebui să suporte decât concentraţii reduse de amoniac; dezavantajele procedeului constau în gabaritul sporit şi durată de viată mai redusă ale catalizatorului, respectiv cenuşa conţine amoniac;

• sistem low dust, când amoniacul nu mai ajunge în electrofiltru şi regimul de lucru (gabarit şi durată) ale catalizatorului sunt îmbunătăţite; dezavantajele sunt legate de faptul că electrofiltrul trebuie să funcţioneze la temperaturi înalte, existând riscul înfundării lui cu sulfat de amoniu şi praf fin, iar în staţia de desulfurare, în cazul că este amplasată după, va exista o concentraţie considerabilă de amoniac.

7. TEHNICI DE REDUCERE A NOX DIN SURSELE MOBILE

Există milioane de maşini pe şoselele lumii, şi fiecare dintre acestea este o sursă potenţială de poluare a aerului. În special în oraşele mari, nivelul poluării pe care maşinile o produc împreună poate crea mari probleme.

Pentru a reduce poluarea şi implicit emisiile, producătorii de autovehicule au dezvoltat o adevărată strategie, care tratează gazele de eşapament înainte ca acestea să fie evacuate şi elimină o parte importantă a poluanţilor.

Tehnicile de reducere a NOx din sursele mobile se clasifică astfel: • schimbarea configuraţiei motorului: • schimbări în calitatea combustibililor ( reducerea conţinutului de azot, emulsionarea cu apă,

tratamentul cu ultrasunete; • tratarea gazelor de eşapament; • mai bună întreţinere şi utilizare.

20

Pentru a reduce emisiile de poluanţi, motoarele moderne controlează cu precizie cantitatea de carburant pe care o consumă. Acestea încearcă să menţină raportul aer-carburant foarte aproape de punctul stoichiometric, care reprezintă raportul ideal calculat pentru aer şi carburant. Teoretic, la acest raport, tot carburantul ar fi ars utilizând tot oxigenul din aer. Pentru benzină, raportul stoichiometric este de aproximativ 14,7:1, adică pentru fiecare livră de benzină ar trebui arse 14,7 livre de aer. În realitate, amestecul carburant variază destul de mult în timpul funcţionării motorului, de la raportul ideal. În unele

cazuri amestecul poate fi sărac (un raport aer-carburant mai mare de 14,7) iar în alte cazuri amestecul poate fi bogat (un raport aer-carburant mai mic de 14,7).

Majoritatea maşinilor moderne sunt echipate cu convertizori catalitici cu trei acţiuni. "Trei acţiuni" se referă la cele trei emisii reglementate la a căror reducere ajută catalizatorul - moleculele de monoxid de carbon, COV şi NOx. Convertizorul utilizează două tipuri diferite de catalizatori, un catalizator de reducere şi un catalizator de oxidare. Ambele tipuri constau dintr-o structură ceramică acoperită cu un catalizator metalic, în general platină, rodiu şi/sau paladiu. Ideea este de a crea o structură care expune o suprafaţă maximă de catalizator la fluxul de eşapament, minimizând în acelaşi timp cantitatea de catalizator necesară (catalizatorii sunt foarte scumpi).

Cei doi catalizatori sunt separaţi. Există două tipuri principale de structuri utilizate în convertizorii catalitici: fagure şi bile ceramice.

Majoritatea maşinilor din prezent utilizează structura-fagure. Catalizatorul de reducere este prima treaptă a convertizorului catalitic. Aceasta utilizează platină

şi rodiu pentru a ajuta la reducerea emisiilor de NOx. Când o moleculă de NO sau NO2 ia contact cu catalizatorul, catalizatorul desface atomul de azot din moleculă şi îl reţine, eliberând oxigenul sub formă de O2. Atomii de azot se leagă cu alţi atomi de azot fixaţi pe catalizator formând N 2. Catalizatorul de oxidare este a doua treaptă a convertizorului catalitic. Acesta reduce hidrocarburile nearse şi monoxidul de carbon prin arderea (oxidarea) acestora asupra unui catalizator din platină şi paladiu. Catalizatorul ajută reacţia dintre CO şi hidrocarburi şi oxigenul rămas în gazul de eşapament.A treia treaptă este un sistem de control care monitorizează fluxul de eşapament şi utilizează aceste informaţii pentru controlul sistemului de injecţie a carburantului. Există un senzor de oxigen montat înaintea convertizorului catalitic, adică mai aproape de motor decât convertizorul. Acest senzor comunică computerului motorului cât oxigen există în gazul de eşapament. Computerul motorului poate mări sau micşora cantitatea de oxigen din gazul de eşapament modificând raportul aer-carburant. Acest sistem de control permite computerului motorului să asigure funcţionarea motorului în apropierea punctului stoichiometric şi de asemenea permite să se asigure existenţa a suficient oxigent în gazul de eşapament pentru ca, convertizorul catalitic să poată arde hidrocarburile nearse şi CO.

CONCLUZII

21

22

BIBLIOGRAFIE

Valeria Dițoiu, Nina Holban: Modificări antropice ale mediului, Editura Orizonturi universitare, Timișoara, 2005;

GAVRILESCU Elena (2007). Surse de poluare si agenti poluanti ai mediului. Editura Sitech. Craiova ;

Ionac Nicoleta, Sterie CIULACHE (2001). Evaluarea expunerii umane la actiunea poluantilor atmosferici, “Comunicari de Geografie”, vol. V, Editura Universitatii din Bucuresti;

ROJANSCHI V., BRAN, F., DIACONU, Gh. ‐ Protecția şi Ingineria Mediului, editura economica, 1997;

Internet.

ANEXE

23

ANEXA 1. ATMOSFERA TERESTRA

ANEXA 2. SMOGUL LONDONEZ

24

25

ANEXA 3. SMOGUL DE TIP L.A.

26

ANEXA 4. SMOGUL IN TOKYO

ANEXA 5. SMOGUL IN MEXICO CITY

27

28

ANEXA 6. SURSA DE POLUARE CU DIOXID DE SULF

ANEXA 7. SURSA DE POLUARE CU OXIZI AI AZOTULUI

29

ANEXA 8. SURSE DE POLUARE CU HIDROCARBURI (INDUSTRIA CHIMICA SI A LEMNULUI)

30

ANEXA 9. PROCEDEE UMEDE SI USCATE DE DENOXARE, DESULFARE SIMULTANA

31

Denoxare Denoxare şi desulfurare

Procedee umede - oxidare/adsorbţie;

- adsorbţie/reducere;

- absorţie/oxidare

- oxidare/absorbţie;

- absorbţie/reducere;

- oxidare/reducere

Procedee uscate - reducere necatalitică selectivă (SNCR);

- reducere catalitică selectiva (SCR) în sistem

high dust (gaze nesprăfuite); sau low dust

(gaze desprăfuite);

- reducerea selectivă necatalitică

- adsorbţie/reducere;

- radiaţie cu jet de electroni

Procedee necatalitice

Absorţie

-în soluţie de NaOH şi Na OCl;

- în soluţie 5-15% de H2NSO3H în acid sulfuric;

- prin reacţii gaz/solid, patul de reacţie fiind CaCl,

Na2CO3, CaCO3, CaO, etc.

Adsorbţie

- cărbune activ;

- mordenit( alumino-silicat cristalin);

- turbă îmbibată cu alcalii.

Reducere termică

- cu pulbere de cocs la 900-10000C;

- N2H4 la 750-850 0C;

- cu NH3 la 950-970 0C;

- cu uree la 800-980 0C;

- cu hidrocarburi C1-C4 la 980 0C.

Descompunere pe amestec de oxizi metalici ( Cu, Ni, Fe, Cr), la temperaturi de peste 10000C

Procedee catalitice Reducere - cu H2 şi catalizator pe bază de Pt, Pd, Ni, Cr;

- cu NH3 şi catalizator pe bază de TiO2, combinat cu

V2O5 sau WO3;

- cu CO şi catalizator pe bază de oxid de Cu, oxid

de crom, cromit de cupru,

- cu hidrocarburi ( CH4), folosind catalizatori platinici

sau neplatinici ( cromit de cupru activat cu zinc sau

bariu;

- cu amestec de gaze reducătoare, ca de exemplu NH3

şi etanol pe catalizator Pd/Al3O3 sau NH3 şi CO pe

32

catalizator Ca/SiO3.

33