1

Surse de poluare

Agenţii de poluare sunt emişi din surse de poluare naturale şi antropice (artificiale,

create de om).

1. Surse naturale de poluare

În această categorie de surse de poluare se înscriu:

Solul, care poate împrăştia în aer şi apă:

- particule solide rezultate din erodare;

- particule organice provenite din descompunerea, sau existenţa de vegetaţie şi

animale în şi pe sol;

- gaze (SO2, H2S, NH3);

- substanţe odorante complexe.

Praful poate fi transportat de vânt la distanţă. Furtunile de praf împiedică vizibilitatea,

respiraţia, transportul, antrenează şi alte obiecte, devenind uneori devastatoare.

Plantele poluează mediile cu polen, spori de mucegaiuri şi levuri, unii cu caracter

alergizant şi infestant.

Vulcanii emit gaze (CO, CO2, H2), vapori de apă, materiale solide de diferite

dimensiuni, de la praf, la câţiva centimetri, lavă. Particulele solide, gazele şi vaporii

pot ajunge şi la 30-50 km înălţime, în stratosferă.

Cutremurele distrug solul, poluează aerul cu particule solide şi gaze.

Praful cosmic acumulat pe Terra poate ajunge la 1000 t/an, având un caracter

radioactiv. Căderile de meteoriţi provoacă cratere şi dezechilibre în zonele de cădere.

Zilnic cad 10-20 t meteoriţi pe tot globul.

Incendiile din perioadele secetoase distrug ecosistemele, produc cantităţi mari de

dioxid de carbon, fum, pun în pericol existenţa umană, animală din zonă, distrug

păduri pe mari suprafeţe de teren.

Se apreciază că efectele poluării naturale sunt însă cu mult mai reduse decât efectele

poluării provocate de om.

2. Surse antropice de poluare

Poluarea antropică provine din diverse activităţi umane desfăşurate în industrie,

transporturi, agricultură, activităţi menajere.

2.1. Industria

Industria poluează absolut toate mediile (aer, apă, sol), provocând prejudicii sănătăţii

oamenilor, vieţuitoarelor, agriculturii, transporturilor, construcţiilor, culturii şi chiar

ei însăşi.

2

S-au efectuat şi se efectuează numeroase studii referitoare la agenţii poluanţi emişi de

ramurile industriale, la efectele imediate şi pe termen îndelungat ale poluării, la

efectele măsurilor de diminuare a emisiilor poluante. Studiile se realizează la nivel

naţional, dar şi prin cooperări internaţionale. Tabelul 1. prezintă câteva substanţe

emise de ramurile industriale, la nivelul anului 1990, pe glob. Cantităţile emise în aer

sunt considerabile, uneori de zeci de milioane de tone, ceea ce impune o strictă

reducere a lor pentru a asigura dezvoltarea durabilă a omenirii.

Tabelul 1. Emisii de agenţi poluanţi industriali în anul 1990 (mil. t)

Domeniul industrial Pulberi SO2 CO NOx Hidrocarburi

Energetică 23,9 52,8 4,0 70,1 -

Extracţie ţiţei 0,1 0,1 0,2 0,1 62,1

Prelucrare ţiţei +

petrochimie

0,4 2,0 8,2 0,5 31,1

Extracţie cărbune 4,1 3,7 10,4 2,0 4,0

Metalurgie feroasă 14,9 9,7 41,7 13,7 0,3

Metalurgie neferoasă 7,0 16,5 3,6 - -

Industrie chimică 1,4 1,2 3,0 1,9 1,3

Construcţii de maşini 2,8 1,0 6,8 1,1 -

Materiale de construcţii 28,7 2,6 11,2 3,2 -

Alte domenii 16,7 10,4 11,5 7,4 1,2

În afara emisiilor prezentate în tabelul 1, fiecare domeniu industrial înregistrează în

plus şi alte forme de poluare.

Industria poluează prin emisii în atmosferă, în efluenţi, prin depozitare de materiale

nocive pe sol, în subsol, contaminări biologice, radioactive, riscuri atât în exploatare,

cât şi prin posibilitatea producerii unor accidente.

a) Industria extractivă poluează mediul atât în faza de extracţie, cât şi în fazele de

preparare, respectiv la mărunţire, clasare, concentrare, preparare termică, ş.a.

Pe durata extracţiilor în subteran sau la suprafaţă se elimină praf cu conţinut de

silicaţi, cărbune etc., vegetaţia este distrusă pe mari suprafeţe, pot apărea surpări,

alunecări de teren. La încheierea excavaţiilor se fac uneori rambleieri, iar la

suprafaţă se recopertează în ordinea inversă decopertării, astfel încât stratul de sol

să ajungă deasupra (în cazul unei excavaţii de scurtă durată.) Uneori se aduce sol

din alte zone, deci cheltuielile vor fi mari pentru fertilizarea zonei.

Din operaţiile de preparare rezultă halde de steril, ape poluate, praf. Haldele scot

teren din circuitul agricol, îl contaminează cu metale grele, praf de cărbune, îi

schimbă pH-ul, alcătuiesc elemente inestetice în decor. Ele constituie un pericol şi

prin revărsarea lor peste terenuri, locuinţe, din cauza infiltrării apelor de

precipitaţii şi tendinţei de mărirea ariei de bază. Apele poluante deversate în cele

naturale produc creşterea conţinutului în metale grele, praf de cărbune, diferite

substanţe chimice şi organice şi trebuie tratate pentru reducerea agenţilor poluanţi

sub limitele admise de lege. Prafurile se depărtează din hale prin ventilaţie, sunt

3

eliminate în atmosferă, de unde poluează apa şi solul, sau sunt captate cu utilaje

adecvate.

b) Industria de extracţie şi prelucrare a ţiţeiului afectează mediul prin hidrocarburile

gazoase şi lichide "pierdute" în timpul extracţiei, transportului şi depozitării

ţiţeiului şi produselor petroliere. Din procesele de prelucrare în rafinării rezultă

carburanţi, combustibili, lubrifianţi şi materii prime petrochimice. Toate produsele

sunt inflamabile, au grade diferite de toxicitate, unele sunt explozive sau

cancerigene, deci necesită condiţii speciale, sigure la prelucrare, transport şi

depozitare.

De exemplu, rezervoarele de mare capacitate de benzină se răcesc vara cu apă, se

înconjoară cu valuri de pământ, sau cu un zid de beton pentru a micşora

împrăştierea în caz de explozie, conducta de aducţiune pătrunde până la fundul

rezervorului, pentru a nu produce o încărcare electrostatică în timpul umplerii,

prin frecarea dintre stratul de lichid şi lichidul care curge etc.

În petrochimie se utilizează produse petroliere inflamabile, uneori explozive, gaze

la presiuni mari şi foarte mari (2000 atm pentru polimerizarea etenei la

polietilenă), deci riscurile sunt mari. Instalaţiile se construiesc din materiale

rezistente la coroziune, au grosimea pereţilor proiectată să reziste la presiune, sunt

automatizate şi uneori întreg procesul este condus de calculator.

c) Industria energetică poluează termic, fonic, electromagnetic, chimic şi estetic

mediul. Astăzi, energia electrică se obţine din sursele convenţionale astfel: 40%

prin arderea ţiţeiului, 27% din cărbuni, 23% din gaze naturale, 7% din procese

nucleare şi 3% din apă. Procesele de combustie au aşadar o mare pondere, atât

pentru obţinerea energiei electrice, cât şi a celei termice.

Termocentralele elimină cenuşă, pulberi de gaze, aer cald şi abur. Cenuşa poate

reprezenta 40-50% la lignit, cărbune brun, turbă sau chiar peste 80% în cazul

arderii şisturilor bituminoase.

Din ardere rezultă gaze cu conţinut de CO2, SO2, SO3 (1 - 3 % din cantitatea de

SO2), oxizi de azot, compuşi cu arsen, fluor. Energetica contribuie cu 57% la

efectul de seră, deoarece emite 55% din totalul de CO2, 15% din CH4, 6% din

N2O7, 7% din CFC. Deţine primul loc la emisiile de oxizi de sulf şi de azot şi locul

al doilea, după materialele de construcţii, la emisiile de pulberi. Numai

termocentralele emit 60% din SO2 total şi 30% din NOx total. Pulberile se

regăsesc aruncate la 10-20 km distanţă, iar oxizii de sulf şi de carbon la peste

100 km, faţă de locul emisiei.

Se calculează un coeficient specific al emisiei de dioxid de carbon pentru un GWh

(t CO2 / GWh), care este de: 900 la termocentralele pe cărbune, 750 la cele pe

păcură, 500 la cele geotermale şi 6 la cele eoliene. Aşadar, termocentralele emit

cele mai mari cantităţi de dioxid de energie electrică, iar dintre acestea, emisiile

cele mai mari le au cele pe cărbune. În tabelul 2 sunt prezentate emisiile unor

poluanţi din diverşi combustibili.

4

Tabelul 2. Poluanţii emişi din diferiţi combustibili la 0C, în mg/m3.

Combustibil SO2 NO2 Pulberi

Cărbuni (lignit) 1300-2600

(13300)

100-600 300-600

Păcură: S < 4%

< 3%

< 1%

5300

4000

1300

800

< 400

400-800

300

200

50-100

Lampant 400 160 16

Gaz metan 0,80 100-700 1,3 - 6,7

Numai o centrală de 2000 MW elimină anual 1,3 mil. t cenuşă la sol şi în aer:

42000 t CO2, 600 t SO2 şi 10 t praf de cenuşă. La acestea se adaugă şi aburul

evacuat prin turnul de răcire, care modifică umiditatea şi temperatura atmosferică

în zonă.

Hidrocentralele modifică peisajul, ecosistemele, varietatea şi numărul de specii

(reduc numărul peştilor), calitatea apei (prin concentrarea de săruri), apa

nemaiputând fi utilizată pentru băut. Afectează agricultura prin infiltraţiile de apă,

producând băltiri şi apoi, după evaporarea apei, sărăturarea solului.

Alteori, prin asanarea zonelor mlăştinoase, sau izolarea luncilor de fluvii prin

îndiguiri s-a produs scăderea nivelului pânzei freatice, curgerea fluviilor mai

rapidă şi creşterea puterii distructive a inundaţiilor. La hidrocentralele mari,

lacurile de acumulare preiau volumul mare de apă în caz de viituri, evitând astfel

producerea inundaţiilor.

Construcţia unei hidrocentrale necesită eliberarea unei suprafeţe mari de teren,

defrişări masive, deplasarea populaţiei spre alte zone. În zonă, datorită excesului

de umiditate atmosferică se produc perturbaţii climatice: scăderea temperaturii

medii, ceaţă. Lacul de acumulare creează presiuni mari în straturi, generatoare de

cutremure.

Barajele sunt bariere în calea migraţiei peştilor, cei mai afectaţi fiind somonii şi

păstrăvii. De asemenea, sunt bariere pentru circuitul natural al sedimentelor,

acestea depunându-se în amonte de baraj, colmatând în timp lacul de acumulare.

În lac creşte temperatura apei, deci pot dispărea unele specii de scoici, peşti. Dacă

o specie dispare, întreg echilibrul ecologic este afectat, prin lanţul trofic. Scăderea

producţiei piscicole este şi o consecinţă a creşterii concentraţiei în săruri a apei, iar

în unele situaţii, a dispariţiei unor zone inundabile de-a lungul cursului apei, ca

urmare a lucrărilor de asanare şi îndiguire. În aceste zone inundate, unele specii de

peşti îşi depuneau icrele.

Pentru reducerea impactului asupra mediului hidrocentralele şi alte construcţii de

hidroameliorare, prezentând totuşi foarte multe avantaje, acestea trebuie

întreţinute permanent, supravegheată calitatea apei, refăcute ecosistemele prin

repopulări cu specii de peşti, acolo unde este posibil, refăcute sistemele de lunci

inundabile şi să se administreze bazinele fluviale ca un ecosistem. Efectele se vor

materializa în special prin scăderea frecvenţei inundaţiilor catastrofale, restaurarea

vieţii acvatice şi creşterea producţiei piscicole.

5

Centralele nuclearo-electrice poluează mediul prin debitul mare de apă necesar în

sistemul de răcire şi prin conţinutul în radionuclizi al gazelor, lichidelor şi

materialelor solide evacuate.

Apa caldă provenită din sistemul de răcire poate provoca poluarea termică în zona

de evacuare, deci o înmulţire a algelor, dispariţia unor specii. Reintrodusă în

circuit, apa va necesita un sistem mai eficient de îndepărtare a plantelor. La

Centrala Nuclearo-Electrică de la Cernavodă s-a calculat debitul apei de răcire din

circuitul secundar, astfel încât apa să se încălzească numai cu 3 grade, evitându-se

poluarea termică în zonă.

Deşeurile gazoase radioactive sunt alcătuite din aerul evacuat din incinta clădirii

reactorului şi din eventualele gaze pierdute din sistemul primar de răcire. la

reactoarele răcite cu gaze (CO2, He).

Deşeurile lichide radioactive conţin apa din circuitul primar şi ape reziduale.

Deşeurile solide radioactive sunt alcătuite atât din întreaga instalaţie (reactor

nuclear, pompe, rezervoare, schimbătoare de căldură, conducte etc.), dar şi din

reziduurile procesului de fisiune nucleară, îmbrăcămintea de protecţie, hârtia

utilizată etc.

Toate aceste deşeuri se tratează înainte de evacuarea în mediu şi se depozitează în

condiţii de strictă siguranţă, cu supraveghere permanentă.

Centralele eoliene ocupă o mare suprafaţă de teren şi prin zgomotul turbinelor

produc poluare fonică.

Centralele solare blochează o suprafaţă mare de teren pentru captatoare, în special.

Centralele geotermale aduc la suprafaţă H2S2, NH3 (gaze neplăcute, iar la

concentraţii mai mari, chiar toxice), apă salinizată. Construcţia lor trebuie să nu

producă în zonă tasări de teren, iar în cazul utilizării căldurii acumulate în roci, să

nu producă erupţii vulcanice, sau cutremure.

d) Industria siderurgică elimină pulberi metalice (oxizi de fier), cancerigene, precum

şi pulberi nemetalice de SiO2, calcar, cărbune, cu alte efecte asupra aparatului

respirator, ochilor şi pielii.

Uzinele cocsochimice elimină compuşi toxici cu fluor, arsen, hidrocarburi

policiclice condensate, cu efecte cancerigene, fenoli caustici, gaze cu SO2, CO2,

H2S, cu efecte acide şi asfixiante.

Emisiile în atmosferă (pulberi şi gaze) se regăsesc la distanţe de câţiva kilometri

de combinatele siderurgice. În tabelul 3 sunt prezentate emisii de praf înregistrate

în siderurgie şi în metalurgia neferoasă, procesul de obţinere a aluminiului

înregistrând valorile cele mai mari.

Tabelul 3. Emisii de pulberi în metalurgie

Produs Pulberi emise (kg / t produs)

Oţel

Fontă

Aluminiu

Bronz şi alamă

10

8

450

12

6

e) Metalurgia neferoasă elimină o serie de produşi toxici ca de exemplu: As, Cd, Cr,

Pb, Hg, Ni, V, Mn, Ba, F, SO2, etc. Efectele negative ale acestor produşi asupra

organismului uman sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4. Efectele asupra sănătăţii oamenilor provocate de poluanţii din metalurgia

neferoasă.

Poluant Efecte

Arsen Dermatite ulceroase, anemie, cancer.

Beriliu Intoxicaţii la concentraţii foarte mici.

Cadmiu Boli acute şi cronice ale căilor respiratorii, disfuncţii renale.

Crom Dermatite, cancer gastrointestinal.

Fluor Efecte toxice ca la plumb.

Plumb Efecte neurologice, îmbolnăviri ale ficatului, rinichilor, anemii.

Mercur Tulburări de scurtă durată ale memoriei, efecte asupra dinţilor,

părului.

Nichel Cancerul căilor respiratorii.

Mangan Tulburări de metabolism.

Vanadiu Iritarea căilor respiratorii, schimbări în formula sângelui.

Dioxidul de sulf emis din procesul de fabricaţie a cuprului poate fi şi de 8 t SO2 / t

Cu. Prin caracterul lui acid distruge clorofila, afectează căile respiratorii.

Pulberile astupă ostiolele plantelor, împiedicând respiraţia şi transpiraţia, deci

însuşi procesul de fotosinteză. Aerosolii pot fi transportaţi la 5-10 km distanţă, iar

cei de metale neferoase se pot atrage electric, aglomerându-se şi depunându-se

astfel în timp mai scurt. Praful poate produce îmbolnăviri profesionale. Asupra

pieselor în mişcare, praful provoacă uzura lor accelerată, iar între contactele

electrice are fie un efect izolator, fie scurtcircuitează, producând în primul caz

întreruperea alimentării cu curent electric, iar în al doilea caz, electrocutări,

scoaterea din uz a unor aparate, maşini, topirea unor rezistenţe, etc.

f) Industria chimică emite o multitudine de substanţe, cu diferite toxicităţi pentru

oameni şi mediu. Se elimină în atmosferă compuşi cu sulf ca: dioxid şi trioxid de

sulf din industria acidului sulfuric, mercaptani din rafinării şi petrochimie,

hidrogen sulfurat, sulfură de carbon.

Compuşii cu azot, ca oxizi şi amoniac se elimină din industria acidului azotic şi a

fertilizanţilor cu azot. Din producţia de clorosodice se elimină clor, acid clorhidric

în atmosferă, clorură de calciu în ape etc. Din diferite procese de sinteză se

elimină compuşi cu fluor, clor, pesticide, produşi intermediari de sinteză, negru

de fum. Din procesele de valorificare a ţiţeiului şi gazului metan se elimină fenoli,

alcooli, acetone, eteri, diferite hidrocarburi. Produsele reziduale se elimină ca

atare în aer, apă sau pe sol, sau se ambalează şi depozitează, sau se ard, fiecare

variantă prezentând forme specifice de poluare a mediului.

7

g) Industria materialelor de construcţii poluează mediul în special prin cantităţi mari

de pulberi, ce pot ajunge şi la 200 g/m2 în 24 de ore. Aceste pulberi afectează

respiraţia plantelor şi modifică pH-ul mediului pe câţiva kilometri, diminuând

masa vegetală, deci producţia de cereale, iarbă pentru fân, fructe. Anual se elimină

mii de tone pe kilometru pătrat, deoarece procesele tehnologice au pierderi de

0,3 - 0,5 % din producţie sub formă de praf. Prafurile conţin oxizi de calciu, de

magneziu, de siliciu, azbest etc., producând îmbolnăviri profesionale

(pneumoconioze), azbestul are proprietăţi cancerigene şi radioactive.

h) Industria celulozei şi hârtiei utilizează compuşi cu sulf (sulfură de carbon, dioxid

de sulf), iar din procesele tehnologice rezultă H2S, mercaptani, împreună cu

produşii volatili utilizaţi în proces. Albirea celulozei se poate face şi cu clor, în

care caz rezultă combinaţii organoclorurate deosebit de toxice, printre care şi

dioxină. Din proces rezultă şi ape reziduale cu conţinut ridicat de reactivi şi fibre

celulozice putrescibile, ce produc pe lângă disconfort şi iritaţii, îmbolnăviri ale

ochilor, aparatului respirator, etc.

i) Industria alimentară poluează apa, solul cu resturile vegetale şi animale rezultate

din procesele tehnologice, cu detergenţii utilizaţi la spălări, sau cu alte materiale şi

produse reziduale. Freonii utilizaţi ca agenţi frigorifici, eliberaţi în atmosferă,

contribuie la distrugerea stratului de ozon.

2.2. Transporturile

Transporturile auto, navale, feroviare şi aeriene emit o serie de poluanţi rezultaţi din

arderea combustibililor (benzină sau motorină): CO, Nox, hidrocarburi nearse, SO2,

aldehide. Pe lângă aceştia, mai rezultă şi oxizi de plumb la arderea benzinei aditivate

cu plumb tetraetil şi fum, în special la arderea motorinei.

Determinările concentraţiilor de agenţi poluanţi emişi în diferite etape de mers ale

motoarelor au pus în evidenţă valori diferite. Astfel, mersul încet în gol şi frânarea

elimină cantităţile mai mari de oxid de carbon la motoarele prin scânteie (MS), iar la

motoarele cu aprindere prin comprimare, sau Diesel (MC) , emisia este maximă la

oxizii de azot.

Motoarele în doi timpi sunt cele mai poluante, deoarece, pe lângă produşii obişnuiţi

de ardere, mai rezultă şi produşi proveniţi din arderea uleiurilor. Motoarele în patru

timpi, cu aprindere prin scânteie, elimină cantităţi mari de CO şi hidrocarburi nearse

RmHm, iar dacă utilizează şi benzină cu plumb, poluarea creşte şi din cauza oxizilor

de plumb evacuaţi în gaze. Motoarele cu aprindere prin comprimare, datorită arderii

cu exces de aer produc cantităţi mici de poluanţi. Consideraţiile sunt valabile la

stările standard de funcţionare ale motoarelor, evident la motoarele cu timp mare de

funcţionare, uzate, emisiile de poluanţi fiind mult sporite.

Agenţii poluanţi emişi au diferite influenţe asupra mediului şi sănătăţii oamenilor.

Oxidul de carbon se combină cu hemoglobina producând oxicarbonism, cu

manifestări de cefalee, ameţeală, astenie, tulburări de vedere, de îndemânare, asfixie.

produce leziuni ireversibile în sistemul nervos şi aparatul circulator. La expuneri

continue de 8 - 14 p.p.m. CO posibile în marile aglomerări urbane se observă

creşterea mortalităţii prin infarct miocardic.

8

Oxizii de azot distrug alveolele pulmonare în orice concentraţii, deci toxicitatea lor

este foarte mare. La animale, dioxidul de azot este de patru ori mai toxic decât

monoxidul. Expunerea la aceşti oxizi poate avea efectele indicate în tabelul 5.

Tabelul 5. Efectele durate de expunere la Nox.

Concentraţia NOx p.p.n. Durata expunerii Efecte

700 0,5 oră Deces (doză letală)

100 timp scurt Îmbolnăviri

10 câteva ore Limita maxim admisă în aer

5 10 minute Tulburări respiratorii

Hidrocarburile au efecte diferite, la depăşirea unor anumite limite de concentraţii,

provocând narcoză, ameţeli, crampe, deces. De exemplu, etanul, propanul, etena sunt

anestezice. hexanul, la 18 g/m3 inhalat 10 minute produce ameţeli, la 108 g/m

3

narcoză, iar peste 143 g/m3 deces. Metanul acţionează peste 35 g/m3. Hidrocarburile

aromatice, în concentraţii mari sunt hemato- şi neurotoxice, cancerigene.

Ozonul peste 30 p.p.m., inhalat 10 - 15 minute produce tulburări respiratorii, ale

mucoasei rinofaringiene.

Peroxiacetilnitratul (PAN) peste 0,5 p.p.m. produce tulburări respiratorii. Se

formează în atmosferă din hidrocarburi nearse şi oxizi de azot, sub influenţa energiei

solare.

Plumbul din gaze pătrunde direct în organism, sau prin apă, alimente, piele. În

organism ajunge la nivelul sângelui, provocând hematii, incomplet mature, dereglarea

metabolismului albuminelor, glucidelor, vitaminelor, inhibarea activităţii enzimelor,

chiar la concentraţii mici de 0,2 - 0,4 p.p.m. La copii, în doze mici acţionează

sinergetic cu endotoxinele bacteriene, producând deces. Se apreciază o amplificare a

efectului de 105 ori la copii faţă de adulţi. La adulţi, plumbul produce tulburări

nervoase, anemie, colită, saturnism, predispoziţie la tuberculoză, avorturi şi chiar

deces. Deoarece oxizii de plumb se depun şi pe plante se recomandă să nu se

consume plante cultivate sub 50 m (după unii biologi sub 100 m) de la autostradă.

Oxizii de sulf în concentraţii mici, sub 1-5 p.p.m. produc iritaţii; peste 5 p.p.m.

afectează aparatul respirator, ducând la decese. În marile oraşe, unde concentraţia

medie anuală de oxizi de sulf depăşeşte 0,046 p.p.m. sunt afectaţi mai mult copii.

Fumul conţine particule de carbon şi hidrocarburi diverse. Reduce vizibilitatea, irită

ochii, aparatul respirator. Acumulat, poate provoca scăderea temperaturii planetei,

dacă nu ar fi contracarat de alte efecte.

Aldehidele (acetaldehida, acroleina etc.) irită mucoasa oculară, pe cea nazală, pielea,

provoacă tuse, sufocare, cefalee şi edem pulmonar peste 20 p.p.m.

Dioxidul de carbon nu este toxic, dar produce scăderea concentraţiei de oxigen a

aerului şi efect de seră.

Poluanţii au şi alte efecte: alterează peisajul, construcţiile, operele de artă, modifică

clima. Astfel, sub acţiunea SOx, CACO3 din construcţii se transformă în CaSO4,

solubil. Fumul se depune pe clădiri, înnegrindu-le.

9

Oxizii de azot afectează animalele la concentraţii de 0,5 - 1 g NO2/m3, persistent un

timp mai îndelungat. plantele sunt lezate la concentraţii mult mai mari, de 4000-6000

g NOx/m3. Aceşti oxizi absorb parţial radiaţiile ultraviolete şi vizibile, astfel încât la

500 mg/m3, obiectele aflate peste 10 km prezintă modificări de culoare.

Oxizii de sulf sunt corosivi pentru metale, hârtie (deci pentru biblioteci), materiale

textile şi vopsele, pe care le degradează. Dioxidul de sulf face să dispară muşchii şi

lichenii, modifică culoarea plantelor spre galben, deoarece afectează clorofila.

Împreună cu ozonul şi NO2 prezintă efect sinergetic puternic asupra plantelor, chiar la

concentraţii scăzute de 100 - 150 g SO2/m3.

Etanul modifică creşterea orhideelor.

Mijloacele de transport produc şi efecte sonore, puternic poluante pentru paratul

auditiv şi indirect, pentru întregul organism uman.

2.3. Agricultura

Agricultura afectează mediul natural prin:

- lucrările de îmbunătăţiri funciare;

- pesticidele şi fertilizanţii utilizaţi în exces;

- dezvoltarea sectorului zootehnic;

- preindustrializarea şi industrializarea produselor agricole.

Lucrările de îmbunătăţiri funciare pot degrada solul. Astfel, irigaţiile excesive ridică

nivelul apei freatice, distrug structura solului, existând şi pericol de băltire a apei în

zonele învecinate, înmulţirea ţânţarilor şi apariţia paludismului ca boală specifică.

După secarea bălţilor, solul se concentrează în săruri, deci se sărăturează.

Construirea orezăriilor produce descopertarea solului.

Desecările şi asanările schimbă climatul din zonă. Sunt cunoscute consecinţele

desecării lacului Greaca în dispariţia unor specii de plante ş animale. Lacul influenţa

şi oscilaţiile termice din zonă, ceea ce nu se mai întâmplă în condiţiile actuale.

Pesticidele sunt substanţe chimice, utilizate în agricultură pentru distrugerea

dăunătorilor, sau sunt regulatori de creştere, antractanţi şi repelanţi. Clasificarea lor

este prezentată în tabelul 6. Aceste substanţe se utilizează pentru protecţia

materialelor şi a produselor stocate, pentru combaterea agenţilor de răspândire a

bolilor umane şi animale, cu excepţia medicamentelor.

Tabelul 6. Clasificarea pesticidelor şi utilizarea lor

Nr.

crt. Denumire Utilizare

1 Zoocide:

- insecticide

- rodenticide

- moluscocide

- nematocide

- larvicide

Combaterea dăunătorilor la animale:

- insectelor parazite;

- rozătoarelor;

- moluştelor;

- nematozilor (viermilor);

- larvelor;

10

Nr.

crt. Denumire Utilizare

- aficide

- acaricide

- ovicide

- afidelor;

- păianjenilor;

- ouălor de insecte şi păianjeni.

2 Fungicide şi

fungistatice

Combaterea ciupercilor parazite

Bactericide Combaterea bacteriilor

Virocide Combaterea viruşilor

3 Ierbicide Combaterea buruienilor

4 Regulatori de creştere:

- defoliante

- defiscante

- deflorante

Stimulează sau inhibă creşterea:

- defolierea plantelor;

- uscarea înainte de recoltare;

- îndepărtarea excesului de flori.

5 Antractante Mijloace de ademenire

6 Repelante Mijloace de respingere.

Pesticidele se folosesc singure, sau în amestec. După natura lor prezintă toxicităţi

diferite. Au conţinuturi diferite în substanţă activă şi impurificatori, în funcţie de

procesul tehnologic de obţinere. Ele pot genera produşi toxici şi în urma unor procese

metabolice. Acţiunea lor poluantă cuprinde toate trei mediile, aer, apă, sol, circulaţia

lor efectuându-se prin intermediul vieţuitoarelor, apei şi aerului (fig. 1).

vegetaţie - animale - om

Aer

Apă

nevertebrate peşti nămol

planctonSol

Fig. 1. Circulaţia pesticidelor în mediu

Din cantitatea aplicată de pesticid, doar o mică parte acţionează, restul pierzându-se

în sol, în aer sau, pe plante. de exemplu, la fungicide acţionează doar 3% din

cantitatea împrăştiată, la ierbicide doar 5 - 40%, etc. Analizele de sol, vieţuitoarele

din sol şi plante pun în evidenţă cantităţile de pesticide rămase în exces Un astfel de

test efectuat într-o livadă, după aplicarea DDT a arătat următoarele concentraţii

11

existente în: sol - 54 p.p.m.; limacşi 10,3-36,7 p.p.m.; râme 1,1 - 54,9 p.p.m.; ardei

(substanţă uscată) 0,32 - 0,38 p.p.m.

Pesticidele acţionează în sol asupra microorganismelor, prin inhibarea unor enzime,

scăderea populaţiei de micromicete (microciuperci parazite), diminuarea capacităţii

de reţinere a azotului prin influenţarea microorganismelor nitri- şi denitrificatoare.

Toxicitatea lor se exprimă prin doza letală DL50.

Fertilizanţii (îngrăşăminte chimice) sunt substanţe ce conţin cel puţin un element

nutritiv de bază pentru sol - azot, fosfor, potasiu (N:P:K). Fertilizanţii simpli conţin

doar câte un element nutritiv, cei micşti conţin amestecuri de fertilizanţi simpli, iar

cei complecşi conţin în aceeaşi formulă chimică, două elemente nutritive (exemplu,

fosfatul de amoniu, ce conţine azot şi fosfor). fertilizanţii simpli fabricaţi în România

în producţie de mare tonaj sunt; azotatul de amoniu NH4NO3, ureea CO(NH2)2 şi

superfosfatul de calciu.

Fertilizanţii trebuie aplicaţi după analiza chimică a solului, care arată carenţa în

elemente şi microelemente. În caz contrar, dozele mari de azotat de amoniu produc

acidifierea solului. Azotatul trece în sol în plante şi de aici la om şi animale,

provocând methemoglobunemia, sau maladia albastră, ce provoacă creşterea

mortalităţii infantile cu 2-5 %. Furajele cu 0,21-0,48 % azotat provoacă tetania de

lapte din vaci, deoarece azotatul stimulează absorbţia potasiului din plante şi nu a

calciului şi magneziului. Unele vegetale ca: morcovul, sfecla, ceapa, ţelina, cartoful,

spanacul, salata ş.a. acumulează azotat. Prin consumul lor, în om se formează

nitrozamine, substanţe cu potenţial cancerigen.

Folosirea fertilizanţilor provoacă şi carenţe de microelemente în sol, cum sunt; Zn,

Fe, Cu, B, Mn, Mo, etc. Efectele apărute la plante sunt legate de scăderea rezistenţei

la factorii climatici, apariţia unor maladii, iar la animale, prin unele modificări în

organismul lor. Maladiile plantelor ca: cloroza, pigmentarea frunzelor, necroza unor

ţesuturi etc. apar, în mod cert, din cauza dezechilibrelor de nutriţie.

Fertilizanţii impurifică şi apele de suprafaţă şi pe cele subterane, deoarece ajung în

decursul a 10 - 50 de ani la adâncimi de peste 30 de ani. de aceea se impune ca

staţiile de tratare a apei în vederea obţinerii apei potabile să fie dotate şi cu

analizoare de azotat, pentru controlul permanent şi al acestui indicator de calitate.

Zootehnia poluează în principal prin dejecţiile animale, ce afectează solul, apa şi

aerul. Dar poluarea se realizează şi cu substanţe utilizate la igienizarea padocurilor

(sodă, detergenţi), cu substanţe administrate pentru combaterea dăunătorilor, a

îmbolnăvirilor, cu biostimulatori, sare, viruşi etc.

Aplicarea de gunoi de grajd şi de nămoluri pe terenurile agricole poate produce agenţi

patogeni, transmisibili chiar la om, sau metale grele. De exemplu, solurile se pot

contamina cu viruşi enterici, deoarece aceştia persistă şi 9 luni, cu salmonella

(bacterii ce cauzează febra tifoidă la om şi alte maladii la animale şi păsări) cu

persistenţă de 250 de zile, Ascaris ova (ou de parazit intestinal) cu persistenţă de

peste 2000 de zile, etc.

Suprapăşunatul cauzează tasarea solului, strivirea şi distrugerea învelişului vegetal,

provocând eroziunea. În păduri păşunatul distruge arborii, puietul de arbori şi

vegetaţia, favorizând levigarea terenurilor, în special a celor în pantă, dezgolirea

12

rădăcinilor arborilor, distrugerea atât a pădurii, cât şi a solului în final. De aceea,

păşunatul în păduri este interzis.

Acidifierea solului sub valoarea 7 de pH duce la distrugerea humusului, scăderea

concentraţiei acestuia în hidrogen şi creşterea conţinutului în fier, aluminiu şi silicaţi.

În sol trebuie să existe un echilibru între ionii de hidrogen şi cei de aluminiu, pentru a

asigura fertilitatea. Acidifierea este cauzată de:

- fertilizarea excesivă cu azotat de amoniu;

- drenarea unor mlaştini.

Pe astfel de soluri acide, recoltele scad şi cu 50%. Pe glob există aproximativ 20%

soluri acide, iar în România, 2 milioane de hectare.

Preindustrializarea şi industrializarea unor produse agricole constituie o altă sursă

de poluare cu resturi vegetale şi animale, sau cu diferite alte substanţe.

Poluarea terenurilor agricole de activităţile din industrie, transporturi şi cele

menajere. În jurul unor întreprinderi industriale se pot găsi în aer, apă şi sol elemente

şi substanţe toxice pentru plante şi animale. De exemplu, analizele de sol din jurul

societăţilor "Neferal" şi "Acumulatorul" indică mari conţinuturi de metale neferoase

(tabelul 7).

Tabelul 7. Conţinutul de metale grele din solul din jurul societăţilor "Neferal" şi

"Acumulatorul", la nivelul anului 1990 (p.p.m.).

Element Mn Zn Ni Cu Pb Co Cd

Conţinut minim 565,94 49,00 35,10 22,74 18,79 18,23 1,50

Conţinut maxim 933,93 83,23 60,57 57,43 36,36 26,54 2,59

Determinările de plumb în solul şi în plantele existente pe marginea autostrăzilor au

pus de asemenea în evidenţă existenţa unor concentraţii mari de acest metal greu,

socotit, după cum s-a mai arătat, un poluant sistematic. De aceea se recomandă să nu

se practice agricultură pe marginea autostrăzilor, pe o lăţime de 50 - 100 m.

Introducerea de noi specii în mediul natural şi antropic a adus omului avantaje, dar a

modificat şi ecosisteme. Omul a adus graminee, leguminoase, plante furajere, esenţe

noi de arbori, specii de animale în alte zone geografice; din America în Europa, din

Europa în zonele intertropicale etc. Indirect, au apărut şi plante terestre şi acvatice

nedorite, sau peşti, insecte, animale nedorite.

Supraexploatarea faunei a dus la dispariţia a 311 specii de vertebrate în ultimele trei

secole, din care 82% prin vânătoare. 100 de specii sunt astăzi pe cale de dispariţie

(bizonul, antilopa americană, rinocerul alb etc.). În România au dispărut bourul,

zimbrul, tarpanul, capra de munte, marmota alpină etc. şi sunt pe cale de dispariţie

cocoşul de mesteacăn, dropia, vulturul pleşuv, zăganul etc.

Ingineria genetică a creat noi soiuri de plante şi animale (prin modificări la nivelul

genelor), cu producţii sporite, mai rezistente la boli şi la factorii climatici. Dar

speciile modificate pot provoca modificări în habitat, modificări pe care astăzi omul

nu le cunoaşte în totalitate, datorită timpului recent de introducere în practică. De

aceea astăzi se discută posibilitatea stabilirii unei convenţii internaţionale referitoare

la speciile modificate genetic, care ar putea cauza poluare transfrontieră.

13

2.4. Activităţi menajere

Activităţile menajere sunt generatoare e multiple forme de poluare; fizică, chimică,

biologică, fonică, estetică.

Deşeurile urbane persistă în natură zile, luni şi chiar ani, producând poluare chimică,

biologică, estetică şi chiar disconfort. Persistenţa în mediu se datorează degradării

foarte lente a unor produse, sub influenţa apei, oxigenului atmosferic, luminii,

microorganismelor. Astfel, fierul şi aliajele lui persistă şi 100 de ani, până se

degradează natural, masele plastice persistă şi 250 de ani, aluminiul 500 de ani, iar

sticla 5000 de ani. În acest timp, plantele întâmpină dificultăţi la creştere pe locurile

acoperite cu deşeuri solide şi proliferează paraziţii (şobolanii, insectele).

Procesele de ardere a combustibililor şi fumatul, pe lângă procesele de ardere din

industrie şi transporturi, poluează puternic atmosfera în marile oraşe şi în

împrejurimi. La incinerarea deşeurilor urbane şi industriale pot apărea compuşi

chimice deosebit de toxici, ca de exemplu: clor-fenoli (diclorodioxină,

clorodibenzofurani ş.a.), acid clorhidric, în concentraţii de sute de ng/m3 gaz de

ardere. În SUA, în anul 1993, mai mult de jumătate din emisiile atmosferice de

dioxină au provenit din incinerarea rezidiilor medicale şi peste 30% din rezidii

municipale.

Fumatul este o altă sursă de poluare în marile aglomeraţiile urbane. Fumul de ţigară,

în prezenţa unei enzime de activare PMS s-a dovedit că are efect mutagen. Din fumul

de ţigară rezultă şi metale grele, toxice pentru om: Pb, Cd, Hg, pe lângă alte

substanţe. Plumbul provine din sol, în care a ajuns astfel: plumb deja existent, la cer

se adaugă depunerile din gazele de eşapare ale autoturismelor, din pesticide, sau din

nămolurile fertilizante. Plumbul poate ajunge şi la 0,06 - 3,68 g/g ţigară.

Cadmiul provine din sol, ajungând la 0,4-4,41 g/g ţigară, conţinuturile diferind de la

ţară la ţară.

Mercurul provine din fungicide şi poate ajunge la 30 10 ng/g ţigară.

Arderea biomasei contribuie la mărirea emisiilor totale.

Sursele antropice de poluare sunt diverse, complexe şi contribuie cu ponderea cea

mai mare la toate formele de manifestare a poluării pe Pământ, astfel încât, prin

comparaţie, poluarea din surse naturale apare periculoasă numai în zona în care s-a

produs.

14

Poluarea atmosferei

1. Compoziţia şi straturile atmosferei

Atmosfera este stratul de gaze ce înconjoară Pământul, cu grosimea de 1000-3000

km. Compoziţia aerului (în volume) este de aproximativ 78% azot, 21 % oxigen şi

1% alte gaze. Compoziţia aerului perfect uscat este prezentată în tabelul 8.

Tabelul 8. Compoziţia aerului uscat

Substanţa % volume Substanţa % volume

N2 78,0880 H2 510-5

O2 20,9490 Xe 810-6

Ar 0,9300 O3 110-6

CO2 0,0300 Rd 610-8

Ne 0,0018 CH4 2210-6

He 0,00052 N2O 510-6

Kr 0,0001 NO2 210-6

NH3 1610-6

Aerul conţine deci:

- gaze permanente, care au timpul de staţionare de mii de ani (azotul, oxigenul şi

gazele inerte);

- gaze variabile, cu timpul de staţionare de ordinul anilor (CO2, CH4, H2, O3, NOx);

- gaze foarte variabile cu timpul de staţionare de ordinul zilelor (S02, NH3, H2S,

H2O).

2. Sursele de poluare atmosferică

Poluarea aerului constă în schimbarea compoziţiei, cu sau fără apariţia de noi

constituenţi, cu efecte dăunătoare asupra biocenozelor şi biotipurilor. Poluarea

provine din surse naturale şi antropice.

Sursele naturale de poluare atmosferică pot fi:

- solul, din care se elimină particule solide (praf), gaze şi vapori de apă;

- plantele şi animalele, care elimină polen, spori, păr, pene, etc.

- erupţiile vulcanice, din care rezultă praf, gaze, vapori de apă;

- cutremurele, generatoare de praf pentru aer şi uneori prin crăpăturile scoarţei

apărute, posibilităţi de eliminări de gaze;

15

- praful cosmic şi meteoriţii.

Sursele antropice (artificiale) de poluare atmosferică sunt de fapt activităţile umane

desfăşurate în industrie, transporturi, agricultură şi cele menajere.

Sursele de poluare atmosferică pot fi fixe, sau mobile.

Sursele fixe sunt constituite din:

- dispozitivele de combustie industriale şi menajere, care emit pulberi, oxizi de

carbon, de sulf, de azot etc. Cu cât combustibilul este de calitate mai scăzută,

arderea decurge cu randament mai mic şi se elimină cantităţi mari de poluanţi.

Astfel, cărbunii inferiori (lignitul, cărbunele brun, turba, şistul bituminos) lasă la

ardere cantităţi mari de cenuşă, pe lângă emisia de CO, CO2, SOx, Nox. Păcura

elimină CO, CO2, SOx, iar gazul metan (combustibil superior), numai CO2, şi urma

de CO;

- instalaţiile industriale din chimie, metalurgie, materiale de construcţii etc. elimină

oxizi de Fe, Mn, Cr, Ni, Zn, Pb, Cd, Cu, SiO2, CO2, C, etc.;

- Vulcanii, apele stătătoare (bălţi, mlaştini) emit diverse gaze, vapori;

- Rezidiile de orice provenienţă, haldate pe sol, animale şi plantele în putrefacţie

constituie tot atâtea surse fixe de poluare atmosferică.

Sursele mobile de poluare împrăştie, la distanţe mult mai mari decât sursele fixe,

diverşi poluanţi. În această categorie intră vântul, păsările, apa, mijloacele de

transport rutier, pe calea ferată, naval şi aerian.

Împrăştierea poluanţilor este influenţată de mişcarea aerului, care se realizează

datorită diferenţelor de temperatură existente în două regiuni adiacente. Temperatura

modifică densitatea aerului, producând curenţi orizontali, verticali, sau vârtejuri

(turbioane).

Împrăştierea poluanţilor dintr-o sursă fixă, în plan orizontal, acoperă o arie eliptică,

deoarece este influenţată de vânt şi de mişcarea de rotaţie a Pământului (fig. 2a).

Împrăştierea poluanţilor din surse mobile, în mişcare urmează alte legi matematice

(fig. 2b). Conţinutul de poluanţi în aer şi sol se analizează, cum este situaţia

determinărilor de plumb în aerul de pe autostradă şi din solul de pe margini, în

vederea intervenirii cu diferite recomandări, pentru reducerea poluării.

Fig. 2. Împrăştierea poluanţilor în plan orizontal

a - din sursă fixă, b - din sursă mobilă.

16

Împrăştierea poluanţilor pe verticală din surse fixe este prezentată în fig. 3. Dacă

sursele sunt în apropiere, zona dintre ele suferă impurificarea cu ambii poluanţi.

Împrăştierea poluanţilor depinde şi de starea de agregare, iar la particulele solide şi

lichide, şi de mărimea particulelor. Astfel, particulele solide vor cădea mai repede, cu

cât diametrul şi densitatea lor sunt mai mari cele lichide vor cădea la distanţă mai

mare, diametrul mare favorizând căderea iar gazele vor fi transportate la distanţa cea

mai mare, poluând o arie mult mai mare (fig. 4).

Fig. 3. Împrăştierea poluanţilor în plan vertical din două surse fixe S1 şi S2.

Fig. 4. Distanţa de cădere a unor particule din atmosferă, faţă de sursa de poluare

1 - particule mari; 2 - particule mici ; 3 - gaze.

17

Poluanţii emişi din coşuri industriale formează egreta de dispersie. Considerând h

înălţimea coşului, h înălţimea de urcare a poluantului deasupra coşului (fig. 5),

rezultă că înălţimea totală de urcare în atmosferă a poluantului este:

hhH

Dispersarea poluanţilor în diverse condiţii este prezentată sintetic în fig. 6.

h

h

H

Fig. 5. Egreta de dispersie

a) b)

c) d)

18

e)vânt f)

vânt

g)

vânt

h)

vânt

i)

j)

Fig. 6. Dispersarea poluanţilor atmosferici în anumite condiţii:

a - viteza de urcare a poluanţilor este mai mică decât viteza vântului;

b - viteza de urcare este mai mare decât viteza vântului;

c - efluent în echilibru stabil (direcţia staţionară a vântului );

d - efluent în echilibru cvasineutru;

e - vânt la joasă înălţime;

f - vânt la înălţime mare;

g - direcţia vântului versant vale;

h - direcţia vântului vale versant;

i - efluent în prezenţa unui strat de inversiune deasupra sursei de poluare;

j - inversiunea sub sursa de poluare.

Dacă sursa de poluare se află amplasată lângă o construcţie înaltă pot exista

următoarele trei situaţii: a - înălţimea sursei depăşeşte mult înălţimea clădirii, deci

poluarea se va regăsi după clădire şi la distanţă; b - sursa depăşeşte clădirea la

înălţime şi agentul poluant se concentrează în spatele clădirii; c- înălţimile sunt egale

şi poluarea se concentrează în spatele clădirii (fig. 7.).

19

S S S

Fig. 7. Efectele aerodinamice ale comportării efluentului

dacă sursa de poluare se află lângă o clădire.

Intensificarea poluării atmosferice se poate întâmpla în următoarele situaţii:

- existenţa în aceeaşi zonă geografică a mai multor surse de poluare;

- intensificarea activităţii umane în zonă;

- accidentelor în funcţionarea unor instalaţii (explozii, incendii, evacuări forţate de

poluanţi în atmosferă etc.)

- reliefului, sau altor obstacole (clădiri înalte, ziduri etc.) care împiedică diluarea

prin împrăştiere pe o arie mai mare a poluanţilor;

- fenomenelor meteorologice favorabile poluării.

Relieful, în multe cazuri, datorită spaţiului restrâns şi a mişcării reduse a curenţilor de

aer, împiedică dispersarea poluanţilor pe o suprafaţă mai mare şi deci diluarea lor.

Situaţia se întâlneşte în văi şi depresiuni, unde, în anumite situaţii, poluarea se

accentuează.

Unele fenomene atmosferice pot amplifica poluarea. Astfel:

- lipsa curenţilor de aer (starea de calm), datorită unei mase de aer cu densitate şi

presiune mai mare decât în zonele învecinate. Starea poate dura ore, sau zile, timp

în care poluanţii se acumulează, depăşind concentraţiile de prag admisibile;

- ceaţa;

- inversia termică, provocată de împiedicarea mişcării verticale a maselor de aer

rece şi cald (fig. 8). În mod obişnuit, aerul rece pătrunde şi îndepărtează aerul

cald, ce poate fi şi poluat. Dar, în depresiuni, aerul cald se poate aduna la sute sau

mii de metri altitudine, păstrând poluarea în zonă.

S

Aer cald

Aer rece

Fig. 8. Inversia termică cu plafon.

20

În depresiuni, zonele puternic industrializate, sau cu trafic intens pot exista două,

chiar toate trei fenomene, poluarea crescând alarmant, ducând la intoxicaţii în masă.

Curenţii de aer şi precipitaţiile ajută la purificarea aerului, prin procese fizice de

sedimentare, dizolvare în apă, procese chimice (reacţii cu apa) li apoi depunere.

Procesele depind evident de natura poluanţilor, starea lor de agregare, solubilitatea în

apă, reactivitatea cu apa, precum şi de interacţiunile dintre ei (fig. 9). De exemplu,

Sox şi Nox reacţionează cu apa, dar aflate în prezenţă cu hidrocarburi prezintă efect

poluant sinergetic.

Polu

ant

timp, ore

g/m3 1

2

3

Fig. 9. Persistenţa poluanţilor în timp

1 - poluant neafectat de ploaie;

2 - SO2;

3 - particule sedimentabile.

1. Pulberile solide provin din eroziunea rocilor naturale, din industrie în special şi

mai rar, din alte activităţi umane. După natură pot fi:

- anorganice, ca diferiţi oxizi metalici (de Zn, Pb, Mn, Fe, Cu), minerale (SiO2,

azbest, silicaţi), ciment, sodă, coloranţi anorganici, sticlă etc.

- organice, de origine animală (lână, păr), vegetală (bumbac, făină, in), sintetică

(pesticide, coloranţi organici) etc.

Suspensiile (particulele peste 10 m diametru mediu) au stabilitate mică şi se depun

mai uşor. Puterea de difuzie este redusă, nu pătrund în alveolele pulmonare, deci nu

sunt periculoase. Scad luminozitatea, deci influenţează negativ fotosinteza la plante,

obturează ostiolele, dereglând respiraţia. Plantele cresc mici. frunzele se răsucesc,

masa biologică scade. Uneori modifică pH-ul solului, cum este cazul la ciment.

Întâlnind un obstacol vertical, praful este reţinut şi teoretic, numai aerul ocoleşte acel

obstacol. În realitate, este antrenată şi o cantitate redusă de particule solide.

Pulberile de 0,1 - 10 m diametru mediu au stabilitate mai mare şi se depun în timp

mai îndelungat, la distanţă mai mare, uneori de 2-10 km (cenuşa, negrul de fum).

Puterea de difuzie este mai mare, ajungând în alveolele pulmonare, deci devin toxice

pentru organisme. Cele mai periculoase sunt cele de 0,2 - 2 m, care se separă greu

din aer, deoarece gravitaţia este înfrântă de mişcarea browniană.

21

Pulberile sub 0,1 m practic nu se depun într-o atmosferă imobilă. În realitate, se

depun foarte greu şi difuzează foarte uşor. Nu sunt nocive pentru om. Depunerea se

face după ciocnirea şi aglomerarea lor.

Pulberile prezintă şi alte proprietăţi fizice:

- suprafaţă mare. De exemplu, 1 cm3 cuarţ măcinat la 1 mm

3 va ocupa 6 mm

2.

- unele pot exploda (cele de Zn, S, făină, dextrină) sau aprinde (cărbune. Al);

- adsorb gaze toxice, sau vapori de substanţe lichide;

- absorb radiaţii calorice şi iradiază după încetarea încălzirii;

- formează ceaţă, constituind centrii de condensare;

- particulele ascuţite traumatizează căile respiratorii, cele moi se depun ca o pastă,

provocând traheite şi bronşite;

- se încarcă electrostatic, prin frecare, sau prin adsorbţie de ioni. Astfel, pulberile

metalice se încarcă pozitiv, cele nemetalice, negativ, crescând astfel stabilitatea

lor.

Aceste proprietăţi pot fi utilizate în studiile inginereşti, medicale, ecologice, care

vizează recuperarea pulberilor din aer, dimensionarea utilajelor, stabilirea unor

măsuri tehnice de reducere a poluării.

Aerosolii sunt formaţi aşadar, din particule solide sub 10 m, fie din substanţe

lichide, în amestec cu aerul. Au stabilitate mare şi putere mare de difuzie.

Condensarea este favorizată de scăderea temperaturii (care transformă particulele în

cristale), de prezenţa umidităţii (care poate solubiliza particulele, sau le umezeşte,

mărindu-le masa). Radiaţiile ultraviolete pot provoca transformări chimice.

Acţiunea pulberilor asupra organismului uman depinde de natura substanţei,

concentraţiei în aer, solubilitatea în apă, timpul de expunere. După acţiunea toxică,

pulberile se pot clasifica în:

- iritante sau corosive, cum sunt: varul, oxizii de arsen, cromaţii, etc.

- alergenice, ca: bumbacul, cânepa, lemnul, bicromaţii;

- cancerigene: compuşii cu crom, arsen, materiale radioactive.

- cu acţiune toxică generală: Pb, As, Mn, Be, V, etc.

- infectante: pulberile cu microbi, viruşi etc.

Pulberile inspirate se depun neuniform şi neregulat pe căile respiratorii, în funcţie de

mărime, viteza aerului, durata de trecere, concentraţia lor în aer, natura lor. Cele

higroscopice sunt reţinute în cantitate mai mare decât cele nehigroscopice. O parte

din pulberile inspirate sunt eliminate imediat la expiraţie, sau în câteva ore.

Pătrunderea în plămâni este zero pentru particulele de 10 m (ce sunt reţinute de la

început) şi 100% pentru particulele 1 m. Particulele sub 0,5 m difuzează mai

uşor.

Îmbolnăvirea cu particule de praf, sau de fum se numeşte pneumoconioză.

Pesticidele şi în special insecticidele poluează pe distanţe mai mari de 30 km faţă de

locul de aplicare, fiind purtate de curenţii d aer orizontali şi verticali, ceea ce explică

diferitele simptoame de fitotoxicitate apărute la distanţă.

22

2. Substanţele lichide din diferitele domnii industriale pot forma aerosoli cu aerul,

datorită volubilităţii lor. Vaporii se pot împrăştia la distanţe de zeci şi sute de

metri, afectează aparatul respirator, derma, ochii, se pot depune pe plante,

dereglându-le respiraţia, afectează construcţiile etc. Aşa se comportă gudroanele

de cocserie, solvenţii din lacuri, vopsele, furfurolul, insecticidele lichide etc.

3. Scăderea concentraţiei de oxigen din aer este un fenomen nedorit, ceea ce ridică

serioase probleme omenirii. Astfel, perioada 1910-1970 concentraţia oxigenului a

scăzut cu 0,005%. Fenomenul continuă în ritmul de creştere de 4% anual. Rezerva

de oxigen atmosferic se menţine prin fotosinteză, dar procesele de ardere a unor

cantităţi mari de combustibili fosili şi scăderea suprafeţelor ocupate de ecosisteme

naturale ce eliberează oxigen fac ca fotosinteza să nu mai poată regla conţinutul de

oxigen atmosferic.

4. Oxidul de carbon apare în atmosferă din procesele de ardere incompletă a

hidrocarburilor în motoarele autovehiculelor şi din unele procese industriale din

chimie, metalurgie, alimentară etc. Are acţiune asfixiantă, prin blocarea

hemoglobinei la carboxihemoglobină. Circa 0,1% CO în sânge blochează 50% din

hemoglobina existentă. În absenţa CO din atmosferă, carboxihemoglobina (COhem)

se descompune, refăcând hemoglobina (hem):

COhem O2 hemO2 CO2.

În atmosferă liberă de CO, într-o jumătate de oră, CO scade la 35% în COhem, iar în

3-5 ore, la 5%.

În oraşe, la expuneri continue de CO de 8-14 p.p.m. creşte mortalitatea prin infarct

miocardic. În atmosferă, CO se pare că influenţează ozonul şi acţionează sinergetic

cu alte gaze.

5. Hidrocarburile provin din industria ţiţeiului (extracţie, rafinare, petrochimie), din

arderile incomplete în motoare şi din fumat.

Gazul metan se degajă şi din mlaştini, orezării, stomacul rumegătoarelor, procese de

fermentaţie. Nu are efect toxic imediat, dar contribuie la efectul de seră.

Hidrocarburile condensate (benziprem, benzantracen etc.) se condensează pe

particule în suspensie, provocând cancer pulmonar. Epoxizii, nitrozaminele, şi

naftilamină sunt de asemenea cancerigene. Alte substanţe chimice au toxicitate foarte

mare (dioxina), sunt inflamabile (benzenul, furfurolul etc.), explozive, sau au efecte

mutagene (dienele, compuşii halogeni etc.).

Hidrocarburile policiclice aromatice prezintă de asemenea un factor de risc pentru

sănătatea omului. Ele provin din combustia benzonei sau motorinei în motoarele

autovehiculelor. Se cunoaşte că: 3, 4 benziprenul, 3,4 benzofluoroantracenul, 3,4,8,9

dibenzopirenul şi 1,2,5,6 dibenzoantracenul au acţiune cancerigenă, iar alţi compuşi

au acţiune diminuată. S-au imaginat diferite mecanisme posibile de formare a

hidrocarburilor policiclice aromatice din hidrocarburi mai simple (fig. 10).

23

2H2C = CH2 H2C =CH-CH=CH2 + alte hidrocarburi

H2

3,4 benzipren

Fig. 10. Mecanisme posibile de formare a hidrocarburilor policiclice aromate

6. Oxizii de azot N2O, NO, N2O3 şi N2O5 sunt generaţi în atmosferă din azot şi

oxigen, sub acţiunea cuantelor de lumină (a), sau a descărcărilor electrice (b),

după următoarele reacţii posibile:

a) O2 + h 2 O

O + N2 + M N2O + M; M = moleculă inertă.

b) N2 + O2 2 NO

O3 + N2 N2O + O2

4 NO N2O3 + N2O

2 NO + O2 2 NO2

3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO.

Oxizii de azot sunt generaţi în cantităţi mari de industria cuprului, a fertilizanţilor cu

azot (din fabricile de acid azotic, azotat de amoniu) şi din mijloacele de transport

auto.

Oxizii de azot nu produc iritaţii, dar distrug alveolele pulmonare, deci au toxicitate

mult mai mare decât monoxidul de carbon. Dioxidul de azot este de patru ori mai

toxic decât monoxidul. Peste 10 p.p.m. produc necroze foliare (decolorare) la plante,

iar la animale şi oameni sensibilizează organismul faţă de agresivitatea germenilor

microbieni. Contribuie la reducerea vizibilităţii pe şosele aglomerate, prin formare de

smog.

Organizaţia Mondială a Sănătăţii a fixat concentraţia maximă în aer la 150 mg/m3

pentru o expunere de 24 de ore şi de 400 mg/m3 pentru o expunere de o oră. În unele

ţări (Suedia, Elveţia) standardele sunt chiar mai reduse.

7. Produşii cu sulf: SO, SO2, SO3, S2O3, S2O7, H2SO3, H2SO4, H2S provin din

vulcani, industria acidului sulfuric, fosforic, superfosfatului, industria alimentară,

metalurgia neferoasă, prelucrarea petrolului şi arderea cărbunilor inferiori în

termocentrale şi în gospodării.

Oxizii de sulf cu apa produc acizi sulfuros şi sulfuric, care prezintă acţiune toxică şi

corosivă superioară gazelor uscate.

La plante, SO2 pătrunde prin ostiole şi, împreună cu apa şi dioxidul de carbon,

provoacă leziuni, distrugând clorofila. Pe frunze apar pete şi apoi benzi de decolorare.

Acţiunea este mai puternică în condiţii de umiditate, lumină, căldură şi un conţinut

ridicat de CO2, când ostiolele se deschid, lăsând să pătrundă mai uşor agentul

24

corosiv. Rezistenţa plantelor la acţiunea dioxidului de sulf este diferită, de aceea

pentru perdelele de protecţie, spaţiile verzi din oraşe şi de pe marginea drumurilor şi

livezi se aleg acele plante rezistente la poluare. Pentru astfel de zone cu emisii de

oxizi de sulf se pot planta: platan, fag, tuia, pin, carpen, prun, iederă, gladiole, lalele,

irişi, trandafiri etc.

Cu praful, sau cu carbonul, dioxidul de sulf are efect sinergetic. La Copşa Mică,

negrul de fum pierdut în atmosferă în prezenţa SO2 emis de întreprinderea de

neferoase produc anemii, tuberculoză, saturnism.

La concentraţii de 1- 5 p.p.m. SO2 se produc iritaţii, iar peste 5 p.p.m. - afecţiuni

respiratorii. În marile oraşe, la o medie anuală de peste 0,046 p.p.m., apar frecvent

maladii respiratorii la copii şcolari, iar la peste 0,52 p.p.m. şi în condiţii de praf sau

carbon creşte mortalitatea.

Hidrogenul sulfurat provine din vulcani, procese de putrefacţie, cocsificare, extracţia

şi prelucrarea petrolului. Omul suportă până la 45 g H2S/m3 aer, după care, la

creşterea concentraţiei dispare mirosul, se blochează oxigenarea sângelui spre celule,

ajungându-se chiar la deces.

8. Fluorul şi compuşii cu fluor de tipul: HF, SiF4 (gaze), NaF, NaAlF6 (pulberi)

acţionează asupra unor enzime şi asupra clorofilei, producând pete galbene - brune

pe plante. La prun, petele galbene au bordura neagră. Frunzele cad timpuriu, chiar

vara, producţiile sunt scăzute, microorganismele din sol se reduc. La Slatina,

producţiile de grâu şi de floarea soarelui sunt cu 10-30% mai scăzute decât în zone

similare.

9. Smogul este un amestec de poluanţi diferiţi, aflaţi într-o atmosferă umedă şi se

prezintă ca o ceaţă alburie, sau cu nuanţe gălbui-cafenii. Cuvântul s-a format din

cuvintele smoke = fum şi fog = ceaţă. Apare în anumite zone geografice, datorită

unor reacţii chimice între poluanţii aflaţi în prezenţă în aer. S-au identificat două

tipuri de smog:

- reducător (de tip londonez)

- oxidant (fotochimic, de tip californian).

Smogul reducător apare datorită existenţei în aer a dioxidului de sulf, în condiţii de

izolare, deci fără curenţi de aer importanţi. Ceaţa alburie scade rezistenţa

organismului, creşte mortalitatea la copii şi bătrânii cu afecţiuni pulmonare şi

cardiovasculare. O astfel de situaţie s-a semnalat în anul 1952, la Londra când s-au

înregistrat 4000 de decese din cauza smogului.

Smogul oxidant apare în condiţii specifice, de calm, trafic intens, situaţii des întâlnite

în Los Angeles, pe unele autostrăzi din Olanda şi Germania. În atmosferă coexistă

CO, CO2, H2S, NH3, NO, NO2, hidrocarburi (alcani, olefine aromatice), compuşi

halogenaţi, alcooli, aldehide, particule solide etc. Produşii oxidanţi cresc în

concentraţie în timpul unor zile şi scad sau dispar noaptea. Ziua se formează ozon,

care reacţionează cu oxizii de azot, cu substanţele organice provenite din gazele de

eşapament ale motoarelor autoturismelor, formând oxigen atomic, NO, diverşi

radicali, compuşi nitrici printre care şi PAN - peroxiacetilnitrat, compus toxic.

10. Poluanţi ce produc efecte pe termen lung. Din multitudinea poluanţilor

atmosferici s-a prezentat categoria celor ce prezintă efecte imediate, sau în timp

relativ scurt asupra climei, peisajului, sănătăţii vieţuitoarelor, construcţiilor etc. La

25

CO2

Radiaţiacalorică

Fig. 11. Schema producerii efectului de seră.

Fig. 12. Camere de depunere

a - simplă; b - cu şicane.

alţi poluanţi, efectele negative se resimt după un timp îndelungat. Se vorbeşte

astfel de efectul de seră, distrugerea stratului de ozon şi ploile acide, cauzate de

acumulările de dioxid de carbon, freoni, oxizi de azot, de sulf etc.

11. Efectul de seră. Dioxidul de carbon, CH4, NOx, freonii permit radiaţiei solare să

străbată atmosfera, să ajungă

pe Pământ, dar nu mai permit

reîntoarcerea energiei solare în

spaţiul cosmic (fig. 11).

Dintre gazele menţionate,

dioxidul de carbon se află în

cantitatea cea mai mare, fiind

emis din procese de ardere în

industrie, motoare, consum

casnic, vulcani etc. Instalaţiile de ardere şi gospodărire particulare generează cam

30% din total CO2 emis. Se apreciază că CO2 este implicat în proporţie de

aproximativ 50% în efectul de seră.

3. Purificarea aerului

3.1. Procedee fizice de purificare a aerului

Substanţele solide se pot separa din aer în camere de depunere din zidărie, în care

gazele îşi micşorează viteza, cu sau fără schimbarea direcţiei de mişcare. Particulele

solide cu diametrul mediu de 150-200 nu mai sunt antrenate de aer, greutatea lor

devine mai mare decât forţa de antrenare şi se depun. În calea gazelor se pot aşeza şi

şicane (deflectoare), care

schimbă direcţia gazelor,

accelerând depunerea prafului.

Cicloanele sunt utilaje pentru

desprăfuirea aerului industrial,

în care aerul pătrunde tangenţial,

are o mişcare turbionară până la

baza ciclonului, după care

schimbă direcţia, ridicându-se şi ieşind central pe la partea superioară. Praful de

depune la schimbarea direcţiei gazelor şi se colectează pe la baza ciclonului (fig. 13).

a

d

D

h

H

T

C

Fig. 13. Ciclon

26

Cicloanele prezintă eficienţă maximă pentru valoarea raportului:

77,12

2

a

d

unde: a - diametrul conductei de intrare a gazelor;

d - diametrul conductei de ieşire a gazelor.

Filtrele cu saci sunt utilaje ce conţin saci din material textil prin care aerul încărcat cu

suspensii este obligat să treacă. Materialul filtrant reţine o parte din praf, care se

colectează prin scuturare la intervale de timp. Din aceste prafuri industriale se pot

valorifica substanţe valoroase ca. de exemplu, oxizi de vanadiu, de aluminiu, de fier,

crom etc.(fig. 14) aer

praf

aer +

praf

Fig. 14. Filtru cu saci.

Electrofiltrele (fig. 14) sunt camere metalice, legate la un pol al unei surse de curent

continuu (celălalt pol fiind legat la un fir metalic central), în care aerul se ionizează,

praful încărcându-se electric, depunându-se pe un electrod. Funcţionează la tensiune

ridicată, de 50kV. Sunt eficiente pentru particule de praf sub 2m, dar şi pentru ceaţă.

Praful sau ceaţa se pot aglomera în vederea accelerării depunerii, utilizând unde

sonore. După aglomerare, particulele solide sau picăturile cad, iar cele neseparate se

depun într-un ciclon, anexat turnului de aglomerare şi depunere.

Adsorbţia este procedeul de reţinere a substanţelor lichide sau gazoase pe un solid.

Procedeul este favorizat de scăderea temperaturii, de o suprafaţă de contact cât mai

mare, porozitatea mare a substanţei absorbante. Eficienţa procedeului mai depinde de

natura substanţelor absorbite şi adsorbante şi de prezenţa altor particule care pot

concura la ocuparea suprafeţei adsorbantului.

În practică se utilizează ca substanţe adsorbante: cărbunele activ cu 100-300 m2/g,

zeoliţii, silicagelul, oxidul de aluminiu, mica, diatomitul, pământurile silicioase etc.

Cărbunele activ reţine gaze şi vapori indiferent de prezenţa apei, în timp ce oxizii

metalici şi silicaţii reţin preferenţial apa.

Pentru mărirea capacităţii de reţinere se pot impregna suprafeţele adsorbante cu alte

substanţe active ca, de exemplu: la cărbunele activ se utilizează bromul pentru

reţinerea etilenei, iodul pentru mercur, acetatul de plumb pentru H2S; la Al2O3 se

adaugă permanganat de potasiu pentru condiţionarea aerului; la hârtie, pâslă, fibre din

mase plastice şi naturale se adaugă praf de cărbune etc.

27

(+)

(-)

aer

aer +

praf

praf

aer impur

aer purificat

soluţie

de

spălare

soluţie +

impurităţi

aer

impur

aer purificat

(a) (b)

(c)

Fig. 15. Electrofiltru (a) turn de absorbţie; (b) turn de adsorbţie (c)

Absorbţia este procedeul de reţinere a substanţelor lichide şi gazoase în lichide

absorbante cum sunt: apa, soluţiile apoase, uleiurile, motorina etc. De exemplu pentru

purificarea aerului s utilizează ca soluţii absorbante de impurificatori soluţie apoasă

de KMnO4, glicol etc. Contactul gazului cu lichidul absorbant se realizează prin:

barbotare în lichidul absorbant - trecere peste suprafeţe umectate cu lichid; - curgere

în contracurent cu lichidul absorbant; - pulverizarea lichidului; - intrarea tangenţială a

gazului şi ieşirea centrală. Instalaţiile se numesc turnuri sau cicloane, ce pot conţine şi

diverse materiale de umplutură, pentru mărirea suprafeţei de contact (fig. 16).

lichid +

impurităţi

lichid

absorbant

disc

aer purificat

lichid +

impurităţi

duze pentru

lichid

aer poluataer purificataer purificat

aer +

impurităţi

lichid

lichid +

impurităţi

a) b) c)

Fig. 16. Turnuri de absorbţie

a) - cu umplutură; b) - cu pulverizarea lichidului absorbant;

c) - cu intrarea tangenţială a gazului.

3.2. Procedee chimice

Procedeele chimice se aplică pentru separarea din gaze a unor compuşi valoroşi sau

toxici. Din aceste procedee chimice cu pondere mai mare se utilizează: -

chemosorbţia; absorbţia în soluţii; - oxidarea prin ardere sau catalitic; - reducerea

catalitică. În multe cazuri, procedeele chimice de epurare a gazelor completează

procedeele fizice.

Chemosorbţia (fixarea unor compuşi gazoşi, sau dizolvaţi, la suprafaţa unui solid, ca

urmare a unei legături chimice) se aplică pentru desulfurarea şi denitrificarea gazelor

industriale. Astfel, SO2 din gaze de termocentrală este absorbit cu granule de CuO, în

28

prezenţă de oxigen, după care CuSO4 format este redus cu hidrogen, pentru refacerea

CuO. Procedeul nu necesită răcirea în prealabil a gazelor, iar CuO rezistă şi 20.000 de

ore de funcţionare.

Absorbţia în soluţii se aplică în numeroase cazuri pentru purificarea gazelor

industriale, sau a aerului. SO2 se absoarbe în soluţii alcaline, de lapte de var, de

exemplu. Deoarece fenomenul este favorizat de scăderea temperaturii, gazele se

răcesc la 60-70C. Desorbţia se realizează apoi prin ridicarea temperaturii la

800 - 900 C, pentru descompunerea Ca(HSO3)2 format şi obţinerea de SO3 6-7%,

utilizabil la fabricarea acidului sulfuric.

SO2 + Ca(OH)2 Ca (HSO3)2

Ca(HSO3)2 + O2 CaSO4 +H2O + SO3.

Pentru separare H2S se utilizează o soluţie de etanolamină, care reacţionează cu H2S

aflat în concentraţie mare, urmată de desorbţia H2S prin ridicarea temperaturii la

110-120C.

Oxidarea diverşilor compuşi poluanţi din gaze se realizează prin ardere, cu sau fără

catalizator. De exmplu, H2S din aer se arde catalitic, obţinându-se sulf cu randament

de 94-100% (procedeul Clausen). Mercaptanii se oxidează catalitic la disulfuri

RS-SR, compuşi stabili şi necorozivi. Separarea disulfurilor uşoare de restul de gaze

se face prin absorbţie în benzine, iar a celor grele, prin precipitare.

Reducerea unor compuşi poluanţi gazoşi, este de asemenea aplicată pentru

depoluarea gazelor. Astfel, pentru denitrifierea gazelor se utilizează reducerea cu

amoniac sau cu hidrogen. Procedeul necatalitic amestecă gazele cu aer, sau abur la

900-1200C sau injectează hidrogen (când temperatura scade la 700C), obţinându-se

azot şi apă cu randament de 60-90% şi un consum mare de amoniac. În prezenţa unor

catalizatori de TiO2-V2O5, randamentul este aproximativ 100%, iar temperatura de

lucru 200-450C.

NO2 + NH3 N2 + 2H2O

În fig. 17 se prezintă procedeul Thermal De NOx (SUA), în care se injectează

amoniac şi hidrogen în gazele cu oxizi de azot. Randamentul denitrifierii este de

90%, iar amoniacul nereacţionat este de aproximativ p.p.m.

H2

NH3

gaze + NH2

gaze + NOx Fig. 17 Procedeul Thermal De NOx de denitrifiere a gazelor.

Desulfurarea şi denitrificarea gazelor arse, provenite din termocentrale, constituie un

important subiect de studiu, deoarece aceste gaze contribuie la formarea ploilor acide

şi sunt emise în cantităţi de ordinul milioanelor de tone, anual, pe tot globul.

29

4. Purificarea gazelor de eşapament

Gazele de eşapament provenite din transportul auto contribuie cu aproximativ 60% la

poluarea din marile aglomerări urbane. Conţinutul lor majoritar este de CO2, la care

se mai adaugă 1-10% CO, 0,01+0,8%NOx, hidrocarburi nearse 0,2-0,5%, C, compuşi

cu S, Pb, Mo, Zn, aldehide, cetone etc. Oxidul de carbon provenit din motoarele

autoturismelor reprezintă 70% din CO emis total pe glob. Standardele admit o

concentraţie maximă de 8-10 p.p.m. CO în aer, dar la orele de trafic intens se poate

ajunge şi la 40-50 p.p.m.

Neutralizarea poluanţilor emişi din motoare este realizabilă prin:

- oxidarea termică, sau chimică, prin dozaj bogat la carburator, când se reduce CO

cu 65%, hidrocarburile cu 70%, creşte randamentul de combustie cu 5-6%, iar

echipamentele sunt reduse. Dezavantajele se referă la scăderea puterii motorului

cu 5%, creşterea cheltuielilor de reparaţii şi întreţinere cu 20% şi, în final,

creşterea preţului autovehiculului.

- introducerea de substanţe în gazele de eşapament, care să se combine cu poluanţii.

Metoda s-a dovedit neeconomică.

- sorbţia poluanţilor (ab-şi adsorbţia) în echipamente voluminoase.

- diluarea gazelor de eşapament cu aer, în care caz poluarea urbană se păstrează.

- folosirea de benzine aditivate cu eteri: MTBE(metil terţ butileter), ETBE (etil terţ

butileter), TAME (terţ amilmetileter), în loc de plumb tetraetil, deci se înlătură

oxizii de plumb din gaze. MTBE are costul de fabricaţie redus, este relativ uşor de

produs şi caracteristici bune de transfer şi amestec. Numai în SUA, în anul 1993

s-au produs 8,98 108 t.

În SUA se produc, experimentează benzine reformulate, cu compoziţie uşor

modificată faţă de benzinele obişnuite şi care reduc emisile de poluanţi astfel la

hidrocarburi nearse cu 30%, CO cu maxim 28%, NOx cu 26%, benzină evaporată cu

36%. Compoziţia lor este prezentată în tabelul 9.

Tabelul 9. Compoziţia benzinelor premium, fără plumb şi a celor reformulate

(CO-98).

Componenţi,

% volum

Benzină premium

fără plumb

Benzină

reformulată.

Hidrocarburi saturate

Olefine

Aromatice

55 - 56

7 - 14

30 - 38

65 - 74

6 - 10

20 - 25

Deocamdată, aceste benzine se produc numai în SUA, în cantitate relativ redusă şi cu

costul de aproximativ două ori mai mare decât benzina premium fără plumb.

Purificarea catalitică a gazelor de eşapament utilizează cartuşe catalitice ce conţin:

Pt. sau oxizi de Ni şi de Cu, Co, Mn, LaCoCO3, PrCoCO3, compuşi de Cu, Cr, Al2O3

depuşi pe material ceramic cu fibră de sticlă (CER-VIT), rezistent şi la 1100C.

30

Catalizatorii lucrează la 150-600C, sau mai mult (temperatura gazelor neevacuate),

în condiţii de vibraţii. Se schimbă după 1500-2000 de ore de funcţionare, eficienţi

pentru oxizii de azot, C, respectiv de Pt. sunt otrăviţi de Pb, se uzează datorită

vibraţilor, solicitărilor mecanice, reacţiilor chimice secundare, exploziilor. În SUA s-

au introdus din anul 1975. Reacţiile de purificare ale gazelor sunt:

2 NO + 2 CO N2 + 2 CO2

2 NO + 5 H2 2 NH3 + 2 H2O

4 NH3 + 5 O2 2 NO2 +6 H2O

2 CO + O2 2 CO2

CmHn + (m+n/4) O2 m CO2 + n/2 H2O

Catalizatorii pot fi depuşi în trei straturi. Sistemele cele mai perfecţionate conţin o

combinaţie de straturi catalitice, schimbătoare de căldură şi un sistem capcană de

absorbţia hidrocarburilor emise în primele 2-4 secunde, până se încălzeşte

catalizatorul. Fig. 18 prezintă un strat catalitic, numit şi arzător catalitic.

gaze

(NO, CO, CmHn)

gaze

(CO2, N2)

Fig. 18. Arzător catalitic de purificare a gazelor eşapate.

Catalizatorii reduc poluarea cu 90%, dar măresc consumul de combustibil cu 10%,

scad puterea motorului cu 5-8% (deoarece creşte contrapresiunea la evacuare), creşte

costul întreţinerii cu 10%, al reparaţiilor cu 30-40% şi al autovehiculului cu 10-15%.

Automobilele actuale sunt mai puţin poluante, dar şi mai uşoare, fiabile, durabile şi

cu o combustie mai eficientă.

Eficienţă combustie (mile/galon) 15 27

Catalizator nu da

Aer condiţionat CFC - 12 a CFC - 134 a

Aerul condiţionat s-a introdus din anul 1950 la autoturismele pe linia de fabricaţie, în

SUA. Modelele noi de autoturisme expuse în anul 1995 folosesc motoare turbo

Diesel cu injecţie, materiale uşoare (fibră de carbon, policarbonaţi), au capacitatea de

1700 cm3, consumul de 3,8 l/100 km (Ford) şi 3,5 l/100km (Opel).

Pentru reducerea poluării atmosferice trebuie perfecţionate nu numai mijloacele de

transport, dar şi combustibilii şi căile de rulare. În zonele de trafic foarte aglomerat,

cu calm atmosferic, se fac recomandări de utilizare a mijloacelor de transport

acţionate electric.

31

Poluarea apelor

Apa este un factor indispensabil vieţii. De aceea, în jurul surselor de apă s-au

dezvoltat o diversitate de biocenoze şi chiar civilizaţia umană a fost atrasă de aceste

zone.

Conform datelor Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii, necesarul minim de apă pentru un

om este de 5l/zi, din care 1,5-2 l se consumă ca atare, iar restul se reţine din alimente,

sau apare din metabolism. Necesarul fiziologic este de 2,5-3 l/zi, diferenţa până la

3-5 l/zi apărând din activităţi fizice şi datorită temperaturii ambiante. Totuşi, omul

utilizează în medie, pe glob, 100 l apă/zi pentru operaţii de spălare, pregătirea hranei

şi alte activităţi în gospodărie. Acest consum zilnic are valori diferite de la o regiune

la alta, sau de la un continent la altul. De exemplu, este de 3l/zi în Africa şi de peste

1000 l/z la New York. Consumul de apă a crescut în timp: 500 km3 în 1974 şi

aproximativ 1400 km3 în anul 2000.

1. Resursele de apă

Resursele de apă sunt de ,37 miliarde km3, din care 97,2% sunt localizate în mări şi

oceane şi 2,7% în apele subterane şi de suprafaţă. Apele de suprafaţă reprezintă doar

0,002%. Din apele dulci, doar 1,44% sunt lichide, restul fiind gheţari.

Disponibilul de apă este de numai 20000 km3, echivalentul a 4% din resursele de apă

dulce, sau 1700000 din oceanul planetar. Resursele de apă sunt aşadar limitate,

răspândite neuniform pe glob, iar prin poluare volumul lor devine şi mai redus.

România dispune de resurse sărace de apă, de 1700 t/locuitor, în comparaţie cu media

pe Europa de 4000-5000 t/locuitor. Aceste resurse se caracterizează prin:

- răspândire inegală în teritoriu;

- aspect torenţial în majoritate, la munte şi deal;

- regim hidrostatic instabil;

- provoacă inundaţii cu mare frecvenţă.

Apa potabilă este însă de bună calitate.

Consumatorii de apă sunt: industria, agricultura, consumul casnic, transportul,

serviciile. Consumurile specifice de apă în industrie sunt diferite, de la domeniu la

domeniu. De exemplu, 15-45 m3/t fontă, 12-20 la oţel, 6-10 la carne, 10-20 la săpun,

100-150 la zahăr. În zootehnie, adăpat taurine se consumă 50-60 l/zi, la spălat

grajduri, 30-40 etc. Se apreciază că agricultura în general, nu mai restituie apa

utilizată.

Pentru creşterea consumului de apă sunt necesare următoarele măsuri tehnice şi

economice:

- recircularea apelor în industrie;

- amenajarea complexă a bazinelor hidrografice, deci utilizarea în energetică, alte

domenii industriale, irigaţii, agrement, piscicultură;

32

- amenajarea de lacuri de acumulare şi lacuri longitudinale pe cursurile mijlocii şi

inferioare ale râurilor;

- corectarea unor cursuri de ape;

- gospodărirea economică a apelor.

Pentru rezolvarea contradicţiei; consum sporit de apă şi resurse limitate este absolut

necesară şi protecţia apelor împotriva poluării, care altfel ar scoate din uz volume

mari de apă. De aceea sunt necesare:

- aplicarea legislaţiei pentru protecţia apelor;

- existenţa de staţii de depoluare a apelor pentru toţi agenţii poluanţi;

- optimizarea amplasării obiectivelor care poluează, cu capacitatea râurilor

receptoare de ape uzate;

- crearea de zone protejate.

2. Calitatea apelor

Calitatea apelor este stabilită prin standarde, datorită importanţei pe care o prezintă

pentru siguranţa vieţii şi pentru desfăşurarea activităţilor economice. În România sunt

în vigoare: STAS 1342-91 pentru calitatea apei potabile. STAS 4706-88 pentru apele

de suprafaţă, STAS 9450-88 pentru apele necesare irigaţiilor. Norme de igienă

pentru ştranduri organizate şi o serie de decrete, cu precizări de calitate.

Calitatea apelor se exprimă prin indicatori, stabiliţi şi calculaţi în urma unor analize

efectuate atât la apele de suprafaţă, cât şi la cele subterane. La apele de suprafaţă se

determină: - indicatori organoleptici; - suspensii; - pH; - CCO; - oxigenul dizolvat;

- CBO; - CIO; - IBP; - azotul total; - analize biologice, toxicologice, bacteriologice,

de radioactivitate, eutrofizare etc. La apele subterane se determină: - pH; - reziduul

fix; - CCO.

În anumite situaţii se mai analizează din ape următoarele conţinuturi de substanţe:

detergenţi, pesticide, metale neferoase, fenoli, hidrocarburi, clor, azotat, fluor, iod,

fiert mangan, indicatori de eutrofizare etc.

Indicatorii organoleptici sunt: culoarea apei, gustul şi mirosul.

Suspensiile din apă se determină după sedimentare, şi se exprimă în ml/l.

pH-ul reprezintă reacţia acidă, neutră, sau bazică a apei, deoarece:

pH = - log |H+|,

unde |H+| reprezintă concentraţia ionilor de hidrogen din soluţie. Mediul acid are

pH < 7, mediul neutru are pH = 7, iar cel bazic, pH > 7.

2.1. Poluarea apelor

Poluarea apelor reprezintă alterarea calităţilor fizice, chimice şi biologice ale apelor,

produsă direct, sau indirect, în mod natural, sau antropic. Apa poluată devine

improprie utilizării normale.

Poluarea poate avea loc: - continuu (permanent), cum este cazul canalizării dintr-un

oraş, sau rezidiile provenite din industrie şi deversate în ape; - discontinuu, la

intervale regulate sau neregulate, de timp; - temporar (ex. colonii provizorii);

- accidental, în cazuri de avarie.

33

Sursele de poluare a apelor se clasifică după mai multe criterii, dată fiind diversitatea

lor:

a) După provenienţă: activităţile menajere, industria, agricultura şi transporturile.

b) După aria de răspândire a poluanţilor: - surse locale (conducte de canalizare,

rampe de descărcare) - difuze, când poluanţii se răspândesc pe o arie mare. Uneori

este dificil de localizat sursa, sau sursele poluante.

c) După poziţia lor: - surse fixe; - mobile (autovehicule, locuinţe şi instalaţii ce se

deplasează etc.).

De exemplu: industria deversează în apele naturale substanţe chimice, organice şi

anorganice, resturi vegetale şi animale, solvenţi, hidrocarburi, căldură etc. Materialele

pot fi în stare solidă, sau lichidă, miscibile, sau nemiscibile cu apa, uşor, sau greu

volatile, mai mult sau mai puţin toxice. Sunt situaţii în care încărcătura radioactivă a

deversărilor nu este deloc de neglijat, depăşind fondul natural de radioactivitate.

Agricultura deversează în apele naturale ape cu încărcătură mare de substanţe

chimice (pesticide, fertilizanţi, detergenţi etc.), ce pot depăşi apele menajere şi de 5

ori la consumul de oxigen de 7 ori la azotul total şi de peste 10 ori la materialele

solide, conform datelor publicate de OMS.

Transporturile deversează produse petroliere, detergenţi etc.

Activităţile menajere generează dejecţii, detergenţi, diferite alte substanţe, poluând

chimic şi biologic apele naturale.

Poluanţii apelor sunt foarte diverşi şi de aceea clasificarea adoptă mai multe criterii.

Astfel:

a) După natura lor, există poluanţi: - organici, - anorganici, - biologici, - radioactivi,

- termici;

b) După starea de agregare se diferenţiază; - suspensii (substanţe insolubile în apă);

- poluanţi solubili în apă, - dispersii coloidale.

c) După durata degradării naturale în apă se deosebesc: - poluanţi uşor degradabili;

- greu biodegradabili (la care degradarea naturală durează sub 30 de zile);

- nebiodegradabili (degradarea în 30-60 de zile); - refractari (cu degradare şi peste

2 ani). De exemplu, caprolactama se biodegradează la substanţe mai simple în

decurs de 3 săptămâni, pe când clorbenzenul, în 2 ani, deci are timp să se

acumuleze în apă, mărind efectele toxice.

Poluarea organică apare de obicei de la fabricile de celuloză şi hârtie, care elimină şi

1000-3000 l apă poluată/s. Chiar dacă se efectuează o epurare de 95%, tot rămân

cantităţi mari de poluanţi. Receptorul trebuie să aibă în această situaţie un debit

suficient de mare, pentru a dilua poluanţii sub limitele admise de standardul de

calitate. Industria chimică, petrochimia, industria alimentară elimină de asemenea

poluanţi de origine organică, din care unii sunt foarte toxici (fenolul, ierbicidele etc.)

şi cu persistenţă ridicată în mediu.

Poluarea anorganică rezultă din industria produselor clorosodice, chimie, extracţia

ţiţeiului, prepararea minereurilor, hidrometalurgie. Apele poluate conţin săruri, acizi,

baze, modifică pH-ul apelor naturale, corodează conductele, instalaţiile, aduc

prejudicii agriculturii, au efecte stresante pentru organismele acvatice.

Poluarea biologică este produsă de activităţile menajere, abatoare, zootehnie, etc. În

apă apar microorganisme, care generează îmbolnăviri, uneori în masă. Prin apă se

34

transmit boli: - bacteriene (febră tifoidă, dizenteria, holera); - virotice (poliomielita,

hepatita epidemică); - parazitare (amibioza, giardioza). Apele poluate biologic

favorizează înmulţirea unor paraziţi ca: ţânţarii, transmiţători de paludism, musca

tze-tze, transmiţătoare a bolii somnului etc.

Poluarea termică apare prin deversarea de apă caldă în efluenţi naturali. În aceste

condiţii, scade conţinutul de oxigen din apă, creşte sensibilitatea organismelor

acvatice la poluanţi, unele vieţuitoare dispar, se înmulţesc algele albastre etc. Acest

tip de poluare apare pe lângă unele instalaţii industriale şi din energetica nucleară.

Poluarea radioactivă apare la apa rezultată din industria extractivă a minereurilor de

uraniu, sau toriu, la instalaţiile de preparare a minereurilor radioactive, în urma unor

avarii la reactoare nucleare, naufragii de vapoare cu încărcătură nucleară etc.

Apele naturale pot degrada poluanţii organici, sub acţiunea microorganismelor

existente, a radiaţiilor solare şi a oxigenului. Din degradare rezultă compuşi mai

simpli, până la moleculele cele mai mici : CO2, CH4, NH3, H2O, H2S.

2.1.1. Poluarea apelor de suprafaţă

Apele uzate sunt numite efluenţi, iar apele în care se varsă - receptori. Dacă

receptorul se varsă în altă apă se numeşte emisar. Conducta de deversare a apelor

uzate se amplasează în firul apei şi conţine duze speciale de difuzie. Uneori, apele se

stochează şi apoi se descarcă la intervale de timp.

Întreprindereapă poluată

Receptor = emisarlac

Fig. 19. Ciclu de poluare a apelor de suprafaţă

2.1.2. Deversarea apelor uzate

Amestecarea apelor depinde de: adâncimea, viteza de curgere, orientarea curenţilor,

temperatură, vânt (pentru apele de suprafaţă) şi de zona poroasă străbătută (pentru

apele subterane). Fig. 20 prezintă variantele de amestecare a apelor poluate cu

receptorii.

35

a) b) c)

Fig. 20. Variante de amestecare a efluenţilor cu receptorii

a - în curent; b - perpendicular; c - în contracurent.

Efectele poluării apelor naturale sunt multiple şi vor fi exemplificate pe câţiva

poluanţi. Fig. 21 prezintă efectele poluării acvatice asupra numărului existent iniţial

în apă.

L,m

nămol

Nr. indivizi

Fig. 21. Efectele poluării acvatice asupra numărului de specii

1- refacerea completă a numărului de indivizi după o poluare toxică; 2 - refacerea

după un poluant foarte toxic; 3 - înmulţirea indivizilor după poluare.

Poluarea distruge flora, fauna acvatică şi pe cea de la mal. Apa nu mai poate fi

utilizată pentru consum, spălări, agrement. Industria şi agricultura sunt de asemenea

afectate de poluarea apelor, prin colmatare cu sedimente, conţinut de materiale

corosive, toxice, radioactive etc.

36

Apele marine suferă poluare cu produse reziduale provenite din industrie, din

activităţi menajere, de la platformele de foraj marin şi din transportul naval. Studiile

au pus în evidenţă în corpul vieţuitoarelor marine a unor produşi chimici, uneori

foarte toxici. De exemplu:

arsenaţi (2 g/l în apă) arsenozaharuri (alge) arsenobetaine (alge)

animale marine (100 mg/l) om

Din transporturile navale şi din procesele de extracţie a ţiţeiului cu ajutorul sondelor

de pe platformele de foraj sunt deversate în apa mărilor produse petroliere.

Deversările sunt efectuate după spălarea tancurilor petroliere la sfârşitul cursei sau

din accidente. Se cunosc catastrofe petroliere în care s-au pierdut în mare 100.000 t

ţiţei şi chiar 150.000 t. Petele de ţiţei ("mareele negre") se întind pe suprafeţe foarte

mari. Dacă s-ar întinde în strat molecular, o tonă de ţiţei ar ocupa 10-12 km2.

Substanţele din ţiţei sunt toxice, distrug flora şi fauna, în primul rând prin

întreruperea contactului cu aerul, apoi este împiedicată asimilaţia clorofiliană, sunt

distruse ouăle, larvele, pasările ihtiofage nu îşi mai găsesc hrana, mor de frig prin

îmbibarea penajului cu ţiţei. Compuşii fenolici şi aromatici sunt toxici, benzopirenul

din uleiuri este cancerigen etc. Hidrocarburile cancerigene se concentrează în corpul

animalelor acvatice, putând ajunge la om. Plajele se îmbibă cu ţiţei, crescătoriile de

stridii de la mal sunt distruse, turismul se reduce în zonele în care a ajuns "mareea

neagră".

Ţiţeiul deversat în mare se poate recupera parţial prin:

- adsorbţia în mase plastice poroase ("saltele");

- solidificarea cu substanţe congelatoare;

- colectarea mecanică, prin aspiraţie cu pompe şi sisteme colectoare semiscufundate

(dacă stratul este gros) sau cu filtre inelare, cu orificii de 5 mm diametru, montate

în lanţ pe flotoare.

Deoarece prin metodele descrise se recuperează doar 10-14% din ţiţeiul deversat,

poluarea apei de mare continuă prin alte tehnici, ca:

- dispersarea ţiţeiului în mare prin insuflare de aer, ori conducte perforate

scufundate;

- dispersarea cu detergenţi;

- aprindere cu aruncătoare de flăcări.

Un bilanţ al ţiţeiului deversat în mare arată că se recuperează maximum 14%, se

pierde prin evaporare 20%, se degradează în situ 50%, în apă sau pe plaje, 13%

rămâne în sedimente, cam 1% rămâne în apă şi cam 2% rămâne pe mal.

Hidrocarburile deversate pe o plajă se degradează cu timpul, dar diferenţiat, în funcţie

de natura lor (tabelul 11).

Tabelul 11. Timpii de înjumătăţire a unor hidrocarburi

Substanţa bifenil indan antracen piren

Timp înjumătăţire 2 luni 8 luni 2 ani 6 ani

Ţiţeiul care îmbibă nisipul plajelor se poate recupera cu solvenţi sau se dispersează cu

detergenţi, se aprinde, sau se înlocuieşte nisipul afectat cu nisip curat. Toate metodele

37

sunt scumpe, anevoioase. Pe mare este necesar calmul pentru recuperare. Detergenţii

sunt practic mai periculoşi, pentru peşti, decât hidrocarburile. Aprinderea provoacă în

zonă o puternică poluare atmosferică, cu degajări masive de oxizi de carbon, de sulf,

fum etc.

Alte exemple de poluanţi:

Detergenţii se comportă ca poluanţi uşor şi greu biodegradabili. Pot fi LAS (liniar

alchilbenzensulfonaţi) şi SAS (sulfonaţi de alcani secundari), aceştia din urmă fiind

mai uşor degradabili decât cei din primul tip. Ei produc spumă, cu efect lateral asupra

peştilor. Spuma se concentrează la maluri, creând un aspect neplăcut şi miros de

hidrogen sulfurat, rezultat prin descompunerea cu ajutorul microorganismelor

anaerobe. La concentraţii mari, spuma are efect toxic pentru întreaga faună acvatică.

Detergenţii sunt astăzi produse indispensabile civilizaţiei umane, producându-se în

consecinţă în cantităţi foarte mari. Numai în Europa s-au consumat 8,2 106 kg în

anul 1985 şi 1m5 10 8 kg în anul 1991, deci o creştere de peste 18 ori.

Pesticidele sunt substanţe organice cu conţinut de fosfor, sulf, clor, brom etc. Au

efect toxic asupra fondului piscicol, vegetaţiei acvatice şi la animalele ce folosesc apa

pentru băut. Efectele se transmit prin lanţuri trofice, până la om. Analizele au pus în

evidenţă astfel de lanţuri:

DTT plancton peşti lişiţe

1 5 ori 1000 ori 25.000 ori,

sau

DDT plancton nevertebrate peşti păsări

0,015 mg-l 0,04 mg/kg 0,3 mg/kg 8 mg/kg 24 mg/kg

Efectele toxice se pot manifesta direct, sau indirect. De exemplu, un ierbicid poate fi

netoxic pentru vertebrate, dar toxic pentru vegetaţie, care este distrusă. Prin dispariţia

vegetaţiei, vor dispărea însă şi nevertebratele.

Pesticidele ingerate cu apă potabilă sunt cancerigene. Limitele maxime de toxicitate

sunt foarte scăzute. Astfel, antrazina, aplicată culturilor de porumb, are nivelul de

avertizare la adulţi de 200 p.p.b. la o expunere timp de 7 ani şi de 3 p.p.b. la expuneri

de 70 de ani.

Azotaţii din apă produc cianoza sugarilor (maladia albastră), deci

methemoglobunimia infantilă.

Metalele grele se transmit din apă, până la om. Boala Minamato (intoxicaţie ce

mercur, transmisă prin peştii consumaţi în localitatea omonimă din insula Kyushu,

Japonia) a produs 41 de victime în perioada 1956-1965.

Emisiile antropogenice de mercur în apă şi sol s-au estimat la (9,1-62)·102 t/an, faţă

de cele naturale de (1-45) ·102 t/an. Cele antropice provin din rezidii municipale arse,

arderea cărbunilor. Uniunea Europeană a limitat emisiile de mercur la 50 g Hg/Nm3

gaz rezultat din arderea reziduurilor menajere. Peştii cu o concentraţie de peste 1 g

Hg/g nu se comercializează.

Arsenul peste 0,05 mg/l a provocat în 1950 în sud-vestul Taiwanului afecţiuni

vasculare periferice la om (boala “picior negru”).

Alte substanţe chimice din apă pot produce alergii, eczeme, intoxicaţii.

38

Substanţele radioactive se concentrează în organisme şi se transmit prin lanţuri

trofice. S-au identificat astfel, prin analize, izotopi de iod în scoici, concentraţi de 100

de ori faţă de apă, izotopi de fosfor etc. De exemplu:

P radioactiv nevertebrate peşti raţe gălbenuş de ou

35 ori 2000 ori 7500 ori 20000 ori

Paraziţii se transmit prin îmbăiere, sau ingerare de apă poluată. Produc viermi

intestinali, bilharioza, filarioza, hepatita, dizenteria bacilară, holera, febra tifoidă etc.

Eutrofizarea apelor se produce atât natural, cât şi din zootehnie (gunoiul de grajd

conţine uree), scurgeri din terenurile agricole fertilizate cu substanţe azotoase şi

fosforoase, sau din terenurile pe care se depozitează fertilizanţii. Fenomenul este

alarmant în ultimii ani, multe cursuri de apă fiind afectate de înmulţirea exagerată a

vegetaţiei acvatice.

2.1.3. Poluarea apelor subterane

Apele subterane sunt estimate la 29 milioane km3 pe glob, din care aproape de

suprafaţă sunt numai 65.000 km3, deci aproape un sfert. Acestea, alături de apele de

suprafaţă dulci sunt sursele de apă pentru omenire.

Apele de suprafaţă poluate pătrund prin straturi până la apele subterane. Acestea deja

sunt localizate în strat impermeabil, deci nu există posibilitatea de migrare prin roci şi

în consecinţă se concentrează în poluanţi. Nivelul poluării depinde de structura

geologică a straturilor străbătute şi de o serie de factori hidrodinamici. La început,

straturile reţin poluanţii, dar în timp aceştia sunt antrenaţi de apă.

Prin poluare se declanşează o serie de fenomene:

- fizice, cum sunt: adsorbţia unor substanţe, desorbţia, retenţia capilară, schimbul

ionic;

- chimice: hidroliză cu formare de geluri, precipitare;

- biologice: biodegradare.

Poluarea straturilor de apă subterane se realizează în timp mai îndelungat, datorită

vitezei reduse de deplasare a poluanţilor, de ordinul a câţiva metri pe an, dar uneori şi

de câţiva kilometri pe an.

Poluarea se produce şi datorită dizolvării straturilor străbătute, astfel că în apă apar

ioni de clor, sulfat, azot. Prin poluare apa poate dizolva şi din stratul suport acvifer,

mărindu-şi conţinutul de ioni de calciu, magneziu, fier, mangan, argilă.

Poluarea apelor subterane se semnalează în dreptul conductelor sparte, a depozitelor

de rezidii, de la irigaţii. injectări în sol de soluţii, prin puţuri. Deoarece apele

subterane sunt de multe ori surse de apă potabilă, s-au instituit zone de protecţie

sanitară a lor. Aceste zone sunt:

- zone de protecţie cu regim sever, în care nu se permite accesul persoanelor,

animalelor, nu se depozitează fertilizanţi sau alte materiale, nu se fac irigaţii,

excavaţii, explozii, extracţii de roci. Teritoriul se împrejmuieşte şi se iau măsuri de

protecţie contra inundaţiilor;

- zone de restricţie, formate din teritoriul care înconjoară prima zonă, pentru

evitarea contaminării de orice natură şi a impurificării chimice. Limitele se

marchează cu borne, sau semne vizibile.

39

2.1.4. Autoepurarea apei

Autoepurarea apei reprezintă ansamblul de procese fizice, chimice şi biologice prin

care apa se debarasează de poluanţii conţinuţi, fără intervenţia omului.

Autoepurarea apei este influenţată de: natura şi concentraţia poluanţilor, de

temperatură (care influenţează viteza reacţiilor chimice şi biologice), radiaţiile

ultraviolete solare (care au efect bactericid, de distrugere a bacteriilor şi

bacteriostatic, de stagnare a înmulţirii bacteriilor) şi de regimul curgerii apei (debit,

turbulenţă, condiţii de amestecare a efluentului cu receptorul). Argilele din albia

râurilor constituie adevărate bariere naturale contra migrării poluanţilor.

Procesele fizice care au loc la autoepurare sunt:

- diluţia poluanţilor prin dispersarea în receptor;

- sedimentarea (căderea) particulelor solide din apă. Fenomenul depinde de

mărimea particulelor, densitatea lor, forma, densitatea efluentului, temperatură,

viteza de curgere a apei. Sedimentarea este favorabilă la particulele grele, de mari

dimensiuni, când temperatura de curgere a apei este redusă. deci la râurile de şes.

Sedimentele se depun mai mult la maluri, care astfel pot deveni depozite de

poluanţi, cu repercusiuni asupra vegetaţiei, asupra animalelor care se adapă,

asupra peisajului, locul e înmulţire a unor paraziţi;

- adsorbţia şi absorbţia poluanţilor pe şi în alţi poluanţi, sau la mal.

Procesele chimice din apă pot fi de; oxidare (datorită oxigenului dizolvat în apă),

reducere între poluanţii existenţi şi precipitare. Precipitatele produc turbulenţa apei,

după care se depun.

Procesele biologice din ape depind în plus faţă de factorii menţionaţi şi de concurenţa

microbiană, sau antagonismul, dintre microflora adăugată prin poluare şi flora deja

existentă în apă. Se obţin astfel efecte bacteriostatice şi bactericide. La aceste se

adaugă şi acţiunea bacterivoră a organismelor acvatice. Substanţele organice se

degradează la compuşi mai simpli (CO2, CH4, H2S, H2O).

Epurarea poate decurge aerob, în prezenţa oxigenului dizolvat în apă, dar şi anaerob,

cu ajutorul unor bacterii care îşi procură oxigenul prin descompunerea unor substanţe

existente în apă. După această schemă se reduc nitraţii, carbonaţii şi sulfaţii. Unele

bacterii pot acţiona atât aerob, cât şi anaerob.

Plantele acvatice absorb CO2 şi sărurile din apă, degajând oxigen. Animalele

(scoicile, viermii, racii ş.a.) şi peştii reţin în corp unii poluanţi, contribuind la

autoepurarea apei, dar devenind nocivi pentru alte animale şi oamenii care se hrănesc

cu ei.

Poluarea intensă nu este redusă prin autoepurare şi apa “moare”, fiind necesari câţiva

ani pentru eliminarea sedimentelor, a altor poluanţi şi repopulare.

3. Epurarea apelor

Epurarea apelor reprezintă totalitatea operaţiilor efectuate pentru diminuarea

conţinutului de poluanţi, astfel încât concentraţiile rămase să nu provoace poluarea

apelor receptoare. Epurarea se realizează într-o serie de utilaje, care alcătuiesc staţiile

40

de epurare. Amplasarea staţiilor de epurare a apelor uzate (poluate, sau reziduale) se

face în aval de întreprinderea sau întreprinderile poluante. Evacuarea apelor epurate

înapoi în albia râului are loc în aval, sau în amonte de zona de captare a apei (fig. 22).

În ultima situaţie, întreprinderea este direct interesată în efectuarea corespunzătoare a

epurării apei, deoarece urmează să o utilizeze în procesul de producţie.

I SE

I SE

Fig. 22. Scheme de evacuare a apelor epurate

a - în aval faţă de captare, b - amonte faţă de captare

Din staţiile de epurare rezultă ape tratate sau epurate şi nămoluri. Nămolurile se pot

aplica în agricultură ca fertilizanţi, dar numai după analiza lor, pentru a nu conţine

metale grele, substanţe toxice, germeni patogeni etc.

Procedeele de epurare a apelor reziduale măresc costul produsului, deci trebuie să fie

cât mai simple, într-un număr cât mai redus de faze, cu consumuri specifice reduse de

energie electrică, combustibili şi reactivi. Reactivii se aleg cu preţuri scăzute (aer,

calcar etc.) şi se urmăreşte dozarea corectă, pentru a nu polua apa cu ei.

Cheltuielile de epurare se pot reduce prin recuperarea unor substanţe din apele

reziduale şi valorificarea lor ca, de exemplu: fibre celulozice, grăsimi organice şi

uleiuri vegetale, metale (Cu, Ni, Cd, Cr, Hg etc.), fenoli, vitamina B12 ş.a. Cheltuielile

scad şi dacă se valorifică nămolul sau dacă se recirculă apele uzate. Dacă apele

epurate sunt eliminate cu conţinuturi mai mari decât limitele admise standard, atunci

întreprinderea vinovată de încălcarea legii plăteşte penalităţi.

Epurarea se realizează printr-o serie de procedee, de natură fizică, chimică şi

biologică.

3.1. Epurarea mecanică

Epurarea mecanic, sau primară, constă în separarea particulelor solide de diferite

dimensiuni prin: - reţinerea particulelor de peste 1 mm pe grătare, sau site amplasate

la partea superioară a curentului de apă (fig. 23);

- deznisiparea în decantoare cu circulaţie orizontală, sau verticală, în care scade

viteza apei la 0,3-0,4 m/s şi se depun particulele de 0,2-1 mm în 2-3 minute

(fig. 24.);

- separarea uleiurilor, produse petroliere, grăsimilor etc. (fig. 25);

- decantarea particulelor sub 0,2 mm (suspensii fine şi o parte din particulele

coloidale), în timp de 1-3 ore. Decantoarele pot fi gropi, iazuri de pământ, sau

construcţii din beton, zidărie, oţel, mase plastice.

41

grătar

by-pass

(pentru urgenţe)

b)

42

1

3

5

a)

Fig. 23. Separator cu grile (manuale, automate)

a - vedere de sus; b - secţiune; 1 - grilă înclinată; 2 - vas de colectare

a ceea ce s-a reţinut pe grilă; 3 - grilă orizontală; 4 - evacuare;

5 - valvă de evacuare a materialelor grosolane.

sediment Fig. 24. Decantor de sediment

42

Fig. 25. Separator de grăsimi

a) b)

3

4

1

3

2

1

Fig. 26. Decantor Imhoff (a) şi decantor cu conductă de evacuare a nămolului (b)

1- jgheab de evacuare apă; 2 - racletă de colectare nămol; 3 - nămol; 4 - conductă

de evacuare nămol.

Schema procesului de epurare mecanică este, aşadar; ape uzate separare particule

grobe deznisipare separare grăsimi decantare primară apă (în receptor).

3.2. Epurarea chimică

Se aplică pentru poluanţii dizolvaţi în apă, sau în suspensii foarte fine. Înainte de

staţia de epurare, apele acide, sau alcaline sunt neutralizate. Astfel, de exemplu, în

cazul apelor acide se tratează cu baza cea mai ieftină, laptele de var (soluţie de

Ca(OH)2).

Urmează epurarea chimică propriu-zisă, care constă într-o serie de tratări ale apei, în

funcţie de natura şi concentraţia poluanţilor. Procedeele mai des utilizate sunt:

oxidarea, precipitarea, coagularea, clorurarea.

43

Oxidarea unor substanţe dizolvate în apă se realizează cu oxigenul din aer, sau cu

ozon. Se aplică atât apelor acide (din industria celulozei, cu pH=1-2), cât şi a celor

bazice (din producţia de coloranţi). Se realizează o cascadă, sau în bazine speciale

(fig. 27).

aer

sediment

a) b)

1 2

aerc)

apă

d) Fig. 27. Sisteme de aerare a apelor uzate

a - postaerare în cascadă; b - decantor cu aerare; c - cameră

de calmare cu aerare; d - canal de scurgere în spirală;

1,2 - deflectoare longitudinale

Ozonarea poate decurge direct, sau catalitic, folosind TiO2, pentru distrugerea

pesticidelor, acidului oxalic, dioxanului din rezidii, vopselelor, produselor petroliere,

antioxidanţilor din producţia de cauciuc etc.

Precipitarea urmăreşte realizarea unor particule sedimentabile, foarte reactivi

adecvaţi.

Coagularea utilizează săruri solubile de fier şi aluminiul aflate ca atare Al2(SO4),

FeCl3, sau în alauni NaAl(SO4), KFe(SO4)2 ş.a. cenuşi de termocentrală, bentonită

(varietate de argilă). Se mai pot utiliza şi silice SiO2, polielectroliţi (substanţe

macromoleculare). În apă, materialele menţionate formează precipitate voluminoase,

care atrag substanţele coloidale, ce dau turbulenţă apei şi se depun împreună, mai

repede, în decantorul primar.

44

3.3. Epurarea biologică

Epurarea biologică (secundară) urmăreşte eliminarea poluanţilor organici

biodegradabili cu ajutorul microorganismelor. Au loc procese de fermentaţie aerobă,

sau anaerobă, din care se formează compuşi aglomeraţi (flocoane), care se separă de

apă, alături de săruri minerale şi gaze (SO2, CH4, CO2 etc.).

Epurarea biologică se poate realiza pe cale naturală şi artificială. Pe cale naturală apa

epurată mecanic este colectată într-un bazin colector şi utilizată la irigaţii. Metoda a

fost aplicată în vechime, la Ierusalim, la greci, romani, şi chinezi. Investiţiile sunt

evident mai reduse, dar procedeul nu se poate aplica la toate tipurile de apă. Apa nu

trebuie să conţină germeni patogeni, paraziţi, să nu aibă miros neplăcut şi se aplică

numai culturilor de porumb şi sfeclă de zahăr.

Epurarea biologică artificială utilizează fie filtre biologice, fie bazine cu nămol activ.

Filtrele biologice (biofiltrele) sunt de fapt bazine umplute cu roci minerale, cocs,

cărămidă spartă, materiale plastice. Biofiltrele au prevăzute sisteme de ventilaţie,

pentru eliminarea gazelor. La suprafaţa granulelor se formează o peliculă de 1-3 mm

grosime, conţinând materiale organice şi bacterii aerobe, care descompun materiale

organice şi bacterii aerobe, care descompun substanţele organice. Se aplică

substanţelor organice uşor biodegradabile, aflate în concentraţie scăzută.

Bazinele cu nămol activ (sau de aerare, aerotancuri) utilizează fermentaţia aerobă a

substanţelor organice din apa reziduală. Ca bazine de aerare se mai folosesc: şanţuri

în teren impermeabil, gropi, canale de beton. Aerotancurile sunt bazine cu secţiunea

dreptunghiulară, sau circulară, sau circulară, prevăzute cu dispozitive de aerare

(conducte perforate, plăci poroase, turbine, valţuri). În interior se înmulţesc

microorganismele (bacterii, ciuperci, protozoare, viermi), dar şi alge, se elimină

oxigen, din consumul compuşilor cu fosfor şi azot (dacă procesul decurge la cald). Se

formează flocoane ce se decantează ca nămol. Aerarea prelungită stabilizează

nămolul. Nămolul se colectează şi 15-20% din el se recirculă pentru însămânţarea cu

microorganisme a bazinelor, iar restul se îndepărtează.

Nămolul se adună în cantităţi mari, de 3-4 l nămol/zi/locuitor. Conţine 96-99% apă,

miroase neplăcut, iar fermentaţia continuă.

Stabilizarea aerobică a nămolului are loc în digestoare, asemănătoare aerotancurilor şi

durează 4-5 zile.

Stabilizarea anaerobă sau metanică a nămolului are loc în metatancuri închise, la

28-35C, în care se dezvoltă bacterii ce descompun substanţele organice, formând

biogazul, un amestec de gaze cu CH4, CO2, H2S, N2, mercaptani. Dintr-un kilogram

de substanţe organice rezultă 800-1000 l de gaze, cu 70-75% CH4, 20-25% CO2 şi cu

puterea calorică de 5000-6000 kcal/m3.

Metatancul este un recipient din beton precomprimat, de 10.000 m3, prevăzut cu un

sistem de încălzire, agitare, pompă de recirculare a nămolului, gazometru.

Fermentaţia nămolului durează 20-30 de zile. Metatancurile se amplasează în baterii.

În fig. 28 se prezintă schema unui metatanc, iar în fig. 11. etapele procesului de

stabilizare a nămolului.

45

amestecător

noroi

proaspăt

noroi gaz

Fig. 28. Metatanc

gazgaz biologic

spumă

apă cu noroi

noroi în proces

activ

noroi

stabilizat

Fig. 29. Etapele stabilizării nămolului.

Apele industriale se tratează separat sau se amestecă cu cele orăşeneşti. Se acceptă

deversarea în reţeaua de canalizare urbană numai dacă apele industriale conţin

(în mg/dm3): Cl

- 100 maxim, SO4

2- 300, fenoli 50, CN

- 50, detergenţi 50, Cr, Cu, As,

Ni, Pb, Zn, Cd câte 1. În caz contrar, apele industriale se preepurează şi după aceea se

epurează separat.

Procedeele mecanice, chimice şi biologice se utilizează de mai multe ori asociate.

Pentru substanţele toxice singurele procedee aplicabile sunt cele mecanice şi chimice.

Celelalte categorii de substanţe (solide, organice, bacterii) sunt epurate cu mai mare

eficienţă prin procedeele biologice, pe cale naturală, deci mai ieftină, sau pe cale

artificială.

Un alt exemplu de tratare biologică pe cale naturală îl constituie apele provenite din

industria celulozei, care se pot utiliza la irigaţii, obţinându-se eficienţe de eliminare şi

de peste 90%.

46

3.4. Alte procedee

În anumite situaţii, apele reziduale nu se pot trata eficient prin procedeele descrise

mai sus, fiind necesare tratamente speciale, ce necesită utilaje, aparatură, temperatură,

catalizatori, reactivi adecvaţi etc. Eficienţa lor economică se explică prin:

- posibilitatea îndepărtării unor poluanţi deosebit de periculoşi (toxici, corosivi,

radioactivi) şi aflaţi în concentraţii foarte scăzute;

- recuperarea de substanţe valoroase, care reduc cheltuielile de epurare;

- se aplică acolo unde alte metode nu sunt utilizabile.

De exemplu:

a) precipitarea controlată a unor săruri metalice (Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Mo, V, Hg,

Zn, ş.a.) în funcţie de pH-ul soluţiei.

b) oxidarea catalitică a unor poluanţi deosebit de toxici, cum sunt: pesticidele,

coloranţii. medicamentele, cianurile etc. Catalizatorii sunt săruri de Fe, Mn, Co,

Ni, Cu, Mo, sau oxizii acestor metale, depuse pe suport. Oxidarea are loc cu aer, la

temperaturi şi presiune obişnuite, în utilaje de mici dimensiuni, cu consumuri

reduse de reactivi şi energie, dar cu randament de 99%.

c) extracţia selectivă a unor compuşi, în solvenţi adecvaţi. De exemplu, se extrage

fenolul cu hidrocarburi aromatice, separarea făcându-se prin distilare, sau tratare

cu soluţie de hidroxid de sodiu, care se separă de faza organică. Soluţia apoasă se

tratează cu acid sulfuric, pentru recuperarea fenolului.

d) schimbul ionic utilizat pentru separarea unor ioni metalici, a azotatului, a unor

hidrocarburi clorurate etc.

e) osmoza inversă, aplicabilă la nitraţi. Apa salinizată trece printr-o membrană de

acetat de celuloză, poliamidă sau sticlă specială, obţinându-se o soluţie apoasă

mult mai mult diluată (fig. 30).

apă

salinizată

soluţie

concentrată

soluţie

diluată

membrană

semipermeabilă

Fig. 30. Procedeul de osmoză inversă

f) membranele bipolare lasă să treacă printr-o faţă ionii de hidrogen H+ şi prin alta

ionii oxidril OH-. Apa salinizată curge în exteriorul membranei, difuzează central

şi se disociază în ioni. Într-un compartiment se formează o soluţie bazică, iar în

celălalt compartiment, de partea cealaltă a membranei bipolare se formează o

soluţie acidă. Se pot recupera astfel din ape reziduale HF, HNO3, H2SO4 etc.

(fig. 31).

47

1

2

3

Apă

salinizată

bază acid

apă

( )( + )

Fig. 31. Procedeul AQUATECH (Anglia)

1 - membrană selectivă de cationi (+)

2 - membrană selectivă de anioni (-)

3 - membrană bipolară.

g) electroforeza - deplasarea către electrozi a particulelor încărcate electric ale unui

sistem coloidal, sub acţiunea curentului electric; se utilizează pentru separarea

coloizilor.

h) iradierea cu raze ultraviolete elimină din apele reziduale, fenolul, unii produşi

cloruraţi, toxici, nocivi, cianurile, separă metalele grele etc. Degradarea unor

compuşi organici din apă (până la CO2 şi apă) prin iradiere cu raze ultraviolete

este facilitată de prezenţa TiO2 depus pelicular pe sticlă (fig. 32). Procedeul este

completat de oxigenarea soluţiei şi electroliză, cu catod de Pt şi anod de TiO2.

UV

Pt

TiO2

O2

( + ) ( - )

Fig. 32. Degradarea totală, prin iradiere UV

a unor compuşi organici.

i) arderea totală, cu plasmă, a deşeurilor organice. S-a aplicat la distrugerea CH2O.

j) utilizarea de microorganismelor heterotrofe (care se hrănesc cu substanţe

anorganice) a dat rezultate pentru îndepărtarea unor substanţe organice, dar şi

pentru denitrificarea biologică a apei, când nitraţii au fost transformaţi în azot

48

gazos.

Bacterii ca: Microccocus lactilyticus, Clostridium s-au utilizat pentru reducerea

uraniului din sulfaţi. Culturi de ciuperci s-au folosit pentru solubilizarea unor

metale din sedimente, sau pentru degradarea unor substanţe organice. De

exemplu: Tricoderma harzamius s-a folosit pentru recuperarea unor metale,

Indigenous Thiobacilii - pentru solubilizarea aluminiului din bauxita din ape,

Phanerochaete chrvsosporium - pentru degradări de substanţe organice etc.

k) membranele biologice aerobe, îmbogăţite cu oxigen s-au utilizat pentru fixarea

electrostatică a microorganismelor. Membranele sunt substanţe schimbătoare de

ioni, realizate din fire cave, în interiorul cărora se introduce oxigen. Se separă

substanţele din apă, sub formă de nămol. S-au recuperat astfel: Cu, Zn, Ni, Cd, Cr,

W,CN-, fenol, pesticide, diverse săruri, coloranţi etc.

49

Poluarea cu radiaţii

Poluarea cu radiaţii apare datorită emisiei şi propagării în spaţiu a unor radiaţii, capabile

de a produce efecte fizice, chimice şi biologice asupra organismelor vii.

1.Radiaţii şi radioactivitate

Radiaţiile sunt emisii şi propagări de unde, sau corpusculi, implicând un transport de

energie. Au caracter ondulatoriu, corpuscular sau mixt. În numeroase cazuri, radiaţia se

face sub forma unui fascicul de raze, astfel încât termenii de radiaţie şi rază au acelaşi

accept.

Radiaţiile sunt nuclee de heliu, cu energie mai mică şi putere de pătrundere redusă,

având un parcurs de câţiva centimetrii. În drumul lor, ionizează aerul sau gazele

străbătute.

Radiaţiile sunt emisii de electroni sau de pozitroni, cu viteze foarte mari, dar putere de

ionizare mai mică.

Radiaţiile electromagnetice pot fi unde radio, termice, infraroşii, vizibile, ultraviolete,

X, , în funcţie de lungimea de undă (tabelul 12).

Tabelul 12 Radiaţiile electromagnetice şi utilizările lor

Nr.crt. Radiaţii Lungimea de undă Utilizări

1. Hertziene de

frecvenţe:

-industriale

-joase

-medii

-înalte

-foarte înalte

102-10

4 km

1-102 km

102m – 1 km

1 –102 m

1mm-1m

-instalaţii de putere, încălzire prin inducţie,

telecomandă, oscilatori de frecvenţe sonice

-telecomunicaţii,radio

-idem, oscilatorii ultrasunete

-televiziune,radioastronomie

-spectroscopie hertziană, radar, radioastronomie

2. Infraroşii 1 - 1mm -spectroscopie optică, uscarea materialelor

3. Vizibile 103A

o – 1mm -iluminat, spectroscopie

4. Ultraviolete 10 – 103

Ao -spectroscopie, bactericide

5. X 10-1

- 10Ao -spectroscopie X, radiologie

6. 10-4

- 10-1

Ao -spectroscopie , reacţii nucleare, efecte

fotoelectrice, Compton, formare

50

Efecte periculoase s-au observat la iradierea cu radiaţii infraroşii, X şi gamma. Radiaţiile

X (Roentgen) apar prin frânarea electronilor la impactul cu o ţintă materială metalică.

Străbat corpurile, impresionează plăcile fotografice şi sunt utilizate în fizică, medicină

(dignostic şi tratament).

Radiaţiile gamma apar din reacţii nucleare, au putere mare de penetrare, nu sunt

deviate în câmp magnetic sau electric. Ionizează substanţele, distrug celule organice,

provocând modificări fizice şi biologice în organismele vii.

Toate radiaţiile sunt frânate la trecerea prin straturi de diferite naturi şi grosimi. Astfel,

radiaţiile sunt frânate şi de un strat de hârtie, cele de o placă de aluminiu de 3 mm

grosime, dar cele gamma, de un strat de 1 m de beton, căptuşit cu mase plastice, situaţie

întâlnită la centralele nucleare.

Radioactivitatea este un ansamblu de fenomene prin care se emit în mod spontan radiaţii

corpusculare (,,etc.) sau electromagnetice () de către nucleele instabile.Prin

bombardarea nucleelor atomice ale unor elemente cu anumite particule pot fi obţinuţi

izotopi radioactivi diferiţi,dintre care unii nu se găsesc în natură. Legea dezintegrării

radioactive este dată de relaţia:

N=Noe-t

,

în care: No este numărul de atomi prezenţi la un moment dat;

N este numărul de atomi ce rămân dezintegraţi după un timp t;

este constanta de dezintegrare.

Radioactivitatea se poate aprecia prin timpul de înjumătăţire-intervalul de timp în care

se dezintegrează în medie, jumătate din numărul de atomi instabili. Aşadar, pentru

N=No/2 rezultă:

T1/2 = ln2/

Timpul de înjumătăţire variază de la milionimi de secundă, la elementele foarte

instabile, la miliarde de ani, pentru elementele foarte stabile. Câteva exemple de timpi de

înjumătăţire ai unor izotopi naturali şi artificiali: 222

Rn (natural)-3,8 zile, 131

I (artificial)-

8 zile, 90

Sr (artificial)- 40,4 ani, 137

Cs (artificial)- 43,2 ani, 40

K (natural) –1,39.109 ani,

238U (natural)- 4,5.10

9ani,

232Th (natural)-13,4.10

9ani.

Măsurarea radioactivităţii apelează la mai multe unităţi. Astfel:

1Bq(Becquerel)= 1 dezintegrare/s

1Ci (Curie) = 3.7* 1010

dez/s

1 rad = 10-2

J/kg (pentru energia absolută de 1 kg)

1 rad = 10-2

Gy (Gray)

1 rem (Roentgen Equivalent man) = 10-2

Sv (Sievert = energia de1Gy, cu factorul de

calitate 1, absorbită de 1 kg ţesut viu).

51

Factorii de calitate sunt următorii pentru fiecare tip de radiaţie: 1 pentru X,, , 5 pentru

neutronii termici, 10 pentru neutronii rapizi şi protoni, 20 pentru .

2. Sursele de radiaţii

Sursele de radiaţii pot fi:

-naturale, din scoarţa terestră, energia solară şi cea cosmică;

-antropice, din activităţile umane.

1. Sursele naturale terestre de radiaţii sunt alcătuite din rocile radioactive ca:

minereurile de uraniu, de thoriu, izotopi radioactivi de potasiu, carbon, etc. În natură

există numeroase elemente care, în stare pură, sau din compuşi, emit spontan radiaţii. În

ultimii ani se semnalează existenţa în locuinţe închise, apa potabilă, aer, din unele zone

geografice, a radonului 222

Rn, rezultat din dezintegrarea 226

Ra existente în roci şi sol.

Radonul se ridică prin fisuri (concentraţie mare s-a observat după cutremure) şi este

considerat un element foarte periculos.

Radiaţia solară este de natură electromagnetică. Trecând prin atmosfera Pământului, o

parte din radiaţia solară este absorbită, producând încălzirea aerului, altă parte este

împrăştiată (difuzată) de componenţii aerului, iar cea mai mare parte ajunge direct la

Pământ. De radiaţia directă depind în cea mai mare măsură variaţiile de temperatură de

la zi la noapte şi de la un anotimp la altul, deoarece intensitatea acestei radiaţii depinde

de starea atmosferei, zona geografică, mişcarea globului terestru. Dacă atmosfera este

curată, sunt împrăştiate radiaţiile cu lungimi de undă mici de preferinţă, ceea ce explică

culoarea albastră a cerului.

Radiaţia cosmică este de natură corpusculară şi electromagnetică, provenind direct din

spaţiul cosmic (radiaţia primară), sau din interacţiunile acesteia cu particulele din

atmosferă (radiaţia secundară). Radiaţia primară este alcătuită din protoni, nuclee fără

înveliş electronic, alte particule şi cuante gamma, provenind din procese interstelare, în

care particulele primesc energii uriaşe (până la 1019

megaelectronvolţi). Radiaţia

secundară conţine particule stabile (electroni, pozitroni etc) şi instabile (mezoni,

hiperoni etc.).

2. Sursele antropice de radiaţii provin din toate activităţile umane ce utilizează materiale

sau instalaţii ce emit radiaţii. Apar în zonele de extracţie şi preparare de minereuri de

uraniu, sau de thoriu, la depozitarea necorespunzătoare a materialelor reziduale

radioactive, din accidente sau avarii la instalaţiile nucleare, la vapoare, submarine,

avioane cu încărcătură nucleară, din experienţe militare. Din anul 1963, prin tratat

internaţional s-au interzis experienţele la sol, în apă sau în aer, fiind permise numai cele

subterane. Pericol de radiaţii apare şi la instalaţiile de producere şi accelerare de

particule, necesare pentru studiul structurii materiei şi pentru producerea de izotopi

artificiali, utilizaţi în defectoscopie, terapia unor tumori etc. De asemenea pot apărea

radiaţii şi de la instalaţile cu raze X, utilizate în medicină, sau la detectarea defectelor în

metale, betoane etc.

52

Izotopii radiactivi împrăştiaţi în aer, apă, sol se pot transmite prin lanţuri trofice,

ajungând la animale şi la om. De exemplu s-a urmărit transmiterea fosforului radioactiv

P (cu timpul de înjumătăţire de 14,5 zile) prin următorul lanţ:

32

P din apă nevertebrate peşti raţe ouă

1 35 2000 7500 200000

3. Efectele radiaţiilor

Radiaţiile afectează atât mediul, cât şi biocenozele. Aşadar, organismele vii suferă atât

efecte directe (modificări de compoziţie, de structură, mutaţii genetice), cât şi indirecte,

datorită biotopului afectat de radiaţii. Efectele depind de tipul de radiaţie, durata

expunerii, starea organismului. La om s-au observat următoarele efecte provocate de

iradieri:

Efecte nestocastice, apărute în timp scurt, după o iradiere de mare intensitate. Se poate

ajunge la deces;

Efecte stocastice, ce apar în timp mai îndelungat, după o iradiere de intensitate redusă.

Factorul de risc prin cancer creşte de la 1:150000 (valoarea obişnuită) la 1:125-1:300,

pentru următorii 30-50 de ani;

Efecte genetice, manifestate la urmaşii părinţilor iradiaţi, sub formă de malformaţii

congenitale, deficienţe psihomotorii etc.;

Efecte teratogene, la fetus, datorită iradierii mamei în primele luni de sarcină. Copilul

prezintă risc pentru întârziere mintală.

De exemplu, radiaţiile ultraviolete pot fi şi stimulente, dar şi nocive, după durata

expunerii. Radiaţiile infraroşii produc modificări genetice imediate ce nu se transmit la

urmaşi. Radiaţia cosmică produce un câmp electric de 75V/m (iarna cu valoare dublă),

ce prezintă valori minime la ora 4 a.m. şi maxime seara. Aerul ionizat de radiaţia

cosmică sau alte cauze, poate prezenta o încărcare cu ioni pozitivi, nocivi, ce produc

oboseală, somnolenţă, creşterea ritmului respirator, creşterea tensiunii etc. (aerul

încărcat cu ioni negativi aşa cum este în pădurile de conifere are efect sanogen).

Personalul care lucrează cu materiale radioactive (fizicieni, cercetători, geologi etc.) este

expus la iradiere, cu efect de la înroşirea pielii, la leucemie.

Riscul mare de iradiere apare şi la accidentele, sau exploziile reactoarelor nucleare. În

urma accidentului reactorului numărul 4 de la centrala nuclearo-electrică de la Cernobâl

la 26 aprilie 1986 a fost contaminată o mare suprafaţă, iar în decurs de 10 ani au decedat

125000 de oamenişi alte mii de oameni suferă de diferite afecţiuni. În zilele imediat

următoare accidentului, în atmosferă a existat 75-85% 131

I (care după trei luni a dispărut

complet),134

Cs, 90

Sr etc.

Iodul a dispărut complet după trei luni, dar stronţiul radioactiv s-a putut fixa în sistemul

osos, prin substiturea calciului, de unde a provocat leucemie. Observaţiile asupra

plantelor, fructelor, vegetaţiei montane, solului au pus în evidenţă existenţa

radionuclizilor în diferite concentraţii (de exemplu: 330 Ci la cireşele nespălate, 30 Ci la

53

cele spălate, 540 Ci la zmeură etc.). Ploile mărunte au favorizat pătreunderea lor în

frunze, dar ploile torenţiale au spălat radionuclizii reţinuţi pe plante, micşorând riscul.

Din plante radio nuclizii au trecut la animale,ajungînd la om orin lanţuri trofice.Bilanţul

după zece ani de la accident indică şi numeroase cazuri de cancer tiroidian la copii,

datorat iodului radioactiv, leucemii şi cancer osos.

În fiecare ţară se stabilesc concentraţiile maxime admise pentru radionuclizi. Agenţia

Internaţională pentru Energie Atomică cu sediul la Viena şi Organizaţia Mondială a

Sănătăţii au publicat de asemenea o listă cu concentraţiile maxime admise în aer ale unor

radionuclizi, pentru controlul unitar al unităţilor cu tehnică nucleară. În România,

limitele de avertizare şi de alarmare au valorile prezentate în tabelul 13.

Tabelul 13 Concentraţiile maxim admise în România pentru substanţele radioactive

Localizarea substanţelor

radioactive

Limita de avertizare Bq/m³ Limita de alarmare Bq/m³

Sol cu depuneri

radioactive

370 1850

Aerosoli 185 333

Apă potabilă 1850 sau 0,021mg/dm³

U natural

3700

Dozele maxime admise variază cu vârsta. Astfel, pentru experimentatori, fără efecte,

dozele sunt de 1,3 rem/an sub 45 de ani şi de 2,5 rem/an peste 45 de ani. În laboratoarele

cu radiaţii doza maximă admisă poate fi de 0,3 rem/săptămână.

Dozele diferă şi de la specie la specie. Mamiferele rezistă la 100-1000 radiaţii X, sau ,

insectele la 5000-100000, bacteriile la 20000-1000000 radiaţii. La valorile minime, în

specie apar efecte puternice, iar la valorile maxime dispare 50% din populaţia celei mai

rezistente specii din grup.

4. Protecţia contra iradierii

Personalul care lucrează cu surse de radiaţii trebuie să cunoască riscul impus de locul de

activitate, să fie instruit pentru respectarea normelor de securitate, să respecte aceste

norme. În unele domenii se utilizează dozimetre individuale de radiaţii.

Aparatele şi instalaţiile cu surse de radiaţii sunt utilizate numai de personal calificat în

domeniu, pentru prevenirea accidentelor. Transportul materialelor radioactive şi al

surselor de radiaţii trebuie să se realizeze cu respectarea normelor republicane şi

internaţionale, în containere adecvate şi etichetate.

54

Concentrările cele mai mari de materiale radioactive se găsesc astăzi în reactoarele

nucleare din centralele nuclearoelectrice. Numărul acestor centrale a crescut vertiginos

după anul 1946, ajungând în 1988 la 385 unităţi nucleare, cu puterea de 400000 MW, iar

în anul 1992 la 421 unităţi nucleare. Dintre acestea, S.U.A avea 112 unităţi nucleare,

Franţa 57 unităţi nucleare (reprezentând 72,73% din producţia internă de energie

electrică), Japonia 42, Marea Britanie 37, Germania 21, Canada 20, CSI 45 şi altele. În

prezent, 17% din energia electrică produsă pe tot globul provine din aceste centrale.

Dacă această energie s-ar fi produs în termocentrale s-ar fi degajat anual 1,5 milioane

tone CO2, 2 milioane tone SO2 şi 1 milion tone NO2.

În România sunt aproximativ 60 de centre de lucru cu surse radioactive (centre de

cercetare, spitale, două reactoare nucleare la Măgurele şi Piteşti ), la care s-a adăugat

unitatea nucleară din centrala de la Cernavodă, cu puterea instalată de 700 MW, puterea

reală de 630 MW şi un randament energetic de 29%.

Opţiunea multor ţări pentru centrale nuclearo-electrice este justificată de următoarele

avantaje:

1. Puterea generată este de valori mari şi foarte mari. Astfel, firma Candu a pornit de la

centrale de 40 MW în anul 1945 şi are în studiu centrale de 1250 MW pe o unitate

nucleară;

2. Utilizarea unei cantităţi mult mai mici de combustibil nuclear, în comparaţie cu

combustibilii fosili, pentru obţinerea aceleiaşi cantităţi de energie electrică sau altfel

spus:

500g 500g 500g

cărbune petrol uraniu

generează: 1,5 kWh 2 kWh 82 kWh energie electrică

3. Cantităţile de radiaţii eliberate din centralele nucleare sunt extrem de reduse, datorită

măsurilor de siguranţă, ele reprezentând un spor mai mic de 2% din nivelul natural

de radioactivitate, care este de aproximativ 2 mSv/an, sau de 10-100 m rem/h

(valoarea minimă este la nivelul mării, iar maxima la altitudine).

55

Fig. 33. Expunerea populaţiei la diferite forme de iradiere

Siguranţa centralelor nuclearo-electrice este dată de barierele fizice multiple şi succesive

care înconjoarăreactorul nuclear, care sunt proiectate să limiteze sau să reţină scăpările

de materiale radioactive în mediul înconjurător, în caz de accident. În fig. 34 sunt

exemplificate aceste bariere de siguranţă la o centrală cu reactori CANDU.

Fig. 34. Protecţia într-o centrală nucleară cu reactori CANDU

Pulberea de UO2 se sintetizează la 1500-1700o

C, obţinându-se pastile cilindrice de 10

mm înălţime şi diametru. În acest fel, produsele solide de fisiune sunt reţinute chiar în

aceste pastile, cu un factor de reţinere de 99%. Pastilele sunt introduse într-o teacă de

zircaloy, sudată la capete, rezistentă la coroziune, ce reţine produşii volatili de fisiune

(gaze nobile, 131

I) ce pot difuza din pastilele de combustibil nuclear. Tuburile sunt

56

asamblate în fascicule, iar fasciculele sunt apoi montate în canalele reactorului. La CNE

Cernavodă, reactorul are 380 canale, în care sunt introduse câte 12 fascicule conţinând

fiecare tuburi (creioane) de combustibil.

Sistemul primar de transport al căldurii reţine produşii de fisiune în caz de avarie a

tuburilor.

Anvelopa (clădirea masivă din beton precomprimat, cu pereţi de aproximativ 1m

grosime) asigură protecţia biologică la avarie. Este rezistentă la inundaţii, cutremure şi

impact cu o aeronavă. Aerul din anvelopă este purificat înainte de evacuare, deoarece

accesul în interior se face printr-un sistem ecluzat.

În jurul reactorului, pe o distanţă de 1 km se declară zonă de excludere, în care sunt

interzise activităţi umane permanente, nelegate de activitatea din centrală.

Deşeurile reactorului nuclear sunt tratate diferenţiat. Astfel, cele cu nivel scăzut de

radioactivitate (hârtie, cârpe, haine de protecţie etc.) sunt arse, compactate, iar cenuşa

este stocată în incinta de beton. Deşeurile cu nivel intermediar de radioactivitate

(schimbări de ioni, filtre de purificare a apei contaminate etc.) sunt stocate în structuri

din beton, îngropate sau amplasate la suprafaţa pământului.

Restul de deşeuri, ce reprezintă aproximativ 99% din total au nivel mare de

radioactivitate, deoarece provin din reactorul nuclear. Un fascicul de combustibil este

utilizat în reactor aproximativ doi ani, după care se extrag mecanic (încărcarea şi

descărcarea fasciculelor se realizează cu o maşină automată) şi se depun într-un bazin cu

apă. Bazinul are pereţii din beton de 1m grosime şi este umplut cu apă până la 3 m

înălţime. În acest loc, combustibilul se răceşte şi se poate stoca pentru 30 de ani.

Radioactivitatea combustibilului uzat descreşte rapid în timp (tabelul 14). Apa din bazin

este răcită pentru a evacua căldura şi purificată.

Tabelul 14. Scăderea radioactivităţii combustibilului nuclear uzat în timp

Timp după extragere din reactorul nuclear 0 1 oră 1 an 5ani

Scăderea radioactivităţii 1 0,6ori 100ori 1000ori

Radioactivitatea rămasă (%) 100 166 1 0,1

Stocarea pentru perioade mai mari de 5 ani se poate realiza astfel:

-în canistre cu pereţi groşi, din beton, dispuse pa amplasamentul centralei;

-în containere dispuse apoi în formaţiuni geologice de granit sau de sare;

-în zone subterane construite de om, după containerizare.

Pentru a nu ajunge la suprafaţa pământului, materialele radioactive rămân închise în

tubul lor de protecţie, sudat la capete. Containerele se construiesc din materiale speciale,

rezistente la coroziune (exemplu din titan). În jurul lor se compactează un amestec de

argilă şi nisip (argila se umflă cu apa). Apoi, camerele şi galeriile se astupă cu un

amestec de argilă, nisip şi granit mărunţit, iar la suprafaţă se închide cu betonită

amestecată cu granit măcinat. În final, chiar roca suport (granitul sau sarea) asigură

protecţia la suprafaţă (fig. 35).

57

Fig.35. Secţiune transversală printr-o incintă de depozitare a deşeurilor radioactive:

1- bentonită granit măcinat; 2-argilă +granit măcinat, compactate; 3-bentonită + nisip;

4-container; 5-fascicul de combustibil nuclear uzat; 6-nisip.

Dezafectarea centralelor nucleare. La reactoarele nucleare foarte mici se aplică

dezafectarea şi decontaminarea radioactivă .La cele mari se înlătură conbustibilul

nuclear, se drenează lichidele până la golirea instalaţiei, instalaţia se lasă 50 de ani

pentru dezactivare, după care se dezafectează. O altă tehnică este de acoperire a

reactorului cu beton (“îngropare”), zona rămânând în continuare sub supraveghere,

pentru a nu se distruge în timp structura protectoare. În tabelul 15 este prezentat planul

de scoatere din uz a reactoarelor nucleare existente pe glob.

Tabelul 15. Reactoarele nucleare existente pe glob şi retragerea lor după 30 de ani de

funcţionare

Intrarea în funcţiune(ani) Număr reactoare Capacitate MW Retragere

1956-1960 13 780 1986-1990

1961-1965 22 3920 1991-1995

1966-1970 31 10831 1996-2000

1971-1975 84 54351 2001-2005

1976-1980 78 61476 2006-2010

1981-1985 133 117546 2011-2015

1986-1990 122 114061 2016-2020

1991-1995 22 18099 2012-2025

Efluenţii radioactivi se pot depozita în rezervoare, în formaţiuni geologice, sau se pot

decontamina.

58

Stocarea acestor ape încărcate cu poduşi de fisiune nucleară utilizează tancuri din oţel

inox, de 1000-5000 m³ (diametrul interior de 15-26 m), care se depun la adîncimi de 5-

10 m şi se acoperă cu beton armat. Rezervoarele sunt prevăzute cu serpentine de răcire şi

refrigerent de reflux, deoarece apele pot fierbe spontan, timp îndelungat. Deoarece apele

sunt acide,se controlează permanent structura rezervoarelor.

Apele se pot injecta prin puţuri în roci silicioase, în care apele fierb în continuare,

elimină abur, iar reziduul radioactiv topeşte rocile, care se solidifică în timp. După

cetarea emisiei de abur, puţul se închide. Stocarea se poate face şi în saline părăsite sau

straturi de sare.

Decontaminarea apelor radioactive se realizează prin mai multe tehnici: evaporare,

solidificare, schimb ionic, şi precipitare-coagulare.Factorii de decontaminare sunt

prezentaţi în tabelul 16. Produsele radioactive separate de apă se pot depozita în volume

mult mai mici sau se solidifică.

Tabelul 16.Decontaminarea efluenţilor radioactivi

Procedeu Factor de decontaminare

Evaporare 104 - 10

6

Solidificare 107 - 10

9

Schimb ionic 106

Precipitare-coagulare 102- 10

3

Schimbătorii de ioni se utilizează pentru reţinerea produşilor radioactivi aflaţi în

concentraţii scăzute în apă.Precipitarea-coagularea utilizează săruri de fier, lapte de var,

fosfat de sodiu şi se aplică la ape cu valori mici şi medii de substanţe radioactive.

Apele cu conţinut ridicat în produşi radioactivi se evaporă mai întâi, după care reziduul

este topit cu acid fosforic, borax, materiale alcaline, SiO2, Al2O3, rezultând produse

sticloase, sau ceramice. Proceceul se aplică la ape, produse solide, nămoluri. În unele

variante se utilizează bazalt, ciment sau bitum. De exemplu, apa radioactivă se amestecă

cu ciment în proporţie de 1:1, pasta se toarnă în forme metalice, iar după întărire se

introduc în blocuri de beton şi se depozitează controlat.

Solidificarea la produse sticloase (procedeu denumit ,,vitrifiere”) poate urma fluxul

tehnologic prezentat în figura 36.

59

Deşeu radioactiv Calcinare Filtrare Gaze în aer

solid praf

Nisip + borax Amestecare Degazare

Alimentare Topire Paletizare Depozitare

Palete = 10mm

Fig.36 Fluxul tehnologic al procesului de vitrifiere a deşeurilor radioactive

Asigurarea unor standarde înalte de securitate este o preocupare în dezvoltarea

centralelor nuclearo-electrice, deoarece şi pierderile cauzate de accidente sunt foarte

mari, de ordinul unui milion de dolari pe zi pentru acoperirea pierderilor de electricitate,

sute de mii de vieţi omeneşti afectate, o suprafaţă mare de teren contaminată radioactiv.

5. Efectele curentului electric

Liniile aeriene de înaltă tensiune, aparatele şi instalaţiile electrice produc diverse efecte

asupra mediului, oamenilor.

5.1. Coroziunea electrochimică a cablurilor şi instalaţiilor electrice de către curentul

electric apare dacă întoarcerea curentului electric este prin pământ. Fenomenul se

manifestă la şine, liniile de înaltă tensiune cu conductori aerieni şi întoarcerea sub

pământ, instalaţii îngropate total, sau parţial (uneori şi la construcţiile metalice de sub

apă) şi se explică prin existenţa unor curenţi vagabonzi, sau microorganismelor din sol.

Coroziunea prin curenţi vagabonzi este un proces de electroliză, în care partea

conductei prin care iese curentul serveşte drept anod şi se dizolvă. Intensitatea

curenţilor vagabonzi este diferită, dar s-au semnalat cazuri de astfel de curenţi cu

intensitatea de 300A, care se manifestau pe zeci de kilometrii (ca în cazul şinelor de

tren).

Coroziunea microbiologică este produsă de microorganismele din sol, care

influenţează direct viteza reacţiilor anodice şi catodice, accelerând sau provocând

coroziunea obiectelor îngropate. Se cunosc cazuri de conducte de fontă care au fost

scoase din uz în mai puţin de un an, din cauza perforării.

Protecţia conductelor subterane împotriva curenţilor vagabonzi se poate face cu un

strat izolant, catodic, anodic sau complex (mixt).

Protecţia catodică este folosită la aparatura din întreprinderi, la instalaţiile termice,

de forţă etc. Instalaţia este legată la polul negativ al unei surse de curent, iar o bucată

de metal este scufundată în soluţia agresivă şi legată la polul pozitiv, devenund anod

60

solubil. Pentru exemplificare se menţionează protecţia cazanelor de abur cu o

densitate de curent de 0,2-0,4 A/m².

Protecţia anodică nu utilizează sursă de curent, dar foloseşte anozi foarte reactivi de

magneziu sau de zinc, mai electronegativi decât orice porţiune din metalul de

protejat. În mediul coroziv, inclusiv apa de mare, se formează o pilă, în care metalul

de protejat este catodul, iar magneziul, sau zincul devine anodul care se va dizolva.

Distanţa dintre cei doi electrozi trebuie să fie sub 2m. Se protejează astfel rezervoare

de petrol, vapoare, tancuri petroliere, instalaţii uzinale.

5.2. Efectele liniilor aeriene de înaltă tensiune

Curentul electric se transmite prin linii aeriene de înaltă tensiune, care pot avea valori

diferite de la o ţară la alta ca, de exemplu: 765kV în S.U.A., 735 kV în Canada, 400 kV

în Belgia, România etc. La mijlocul distanţei dintre doi stâlpi de înaltă tensiune, în aerul

de lângă pământ se generează un câmp electric cu valori maxime de: 9 kV/m în S.U.A.,

14 kV/m în canada, 13 kV/m în Belgia, 15kV/m în România etc.

Acest câmp electric induce în corpul omenesc curenţi electrici de intensitate 0,1-0,2mA,

deoarece se creează în jurul corpului un câmp electric de 10 ori mai mare. La oameni

apar diferite fenomene, cum sunt: sperietură, fibrilaţia inimii, oprirea respiraţiei, datorită

curenţilor de scurgere. La copii, aceşti curenţi produc electrizarea părului.

Aceşti curenţi pot apărea şi în alte condiţii. Atfel, dacă omul este în contact cu o maşină

pe pneuri, valoarea curenţilor de scurgere poate fi de 0,5-3mA, în funcţie de gabaritul

maşinii. Se apreciază totuşi că aceşti curenţi de scurgere sunt sub limita de eliberare,

deci nu sunt periculoşi. Pentru vegetaţie, la tensiuni de 20-50kV/m s-a observat

vătămarea frunzelor.

Aparatele electrocasnice au norma limită pentru curenţi de scurgere de 0,5-0,75 mA.

5.3. Efectele instalaţiilor electrice

Unele instalaţii pot crea câmp electric, care produce schimbări în colesterol, în

concentraţia de trigliceride din sânge, modificări ale pulsului, sau alte modificări

biologice ce se manifestă prin oboseală, ameţeală, scăderea atenţiei, scăderea puterii în

membrele superioare, cu caracter temporar. Studiile au demonstrat că sub 5kV/m nu

există nici un pericol pentru om, dar peste această trebuie luate anumite măsuri, cum

sunt: pentru 5-25kV/m trebuie limitat timpul de lucru în câmpul electric, iar peste

25kV/m se recomandă, fără a fi limitat de standard, măsuri speciale pentru desfăşurarea

activităţii.

Instalaţiile electrice pot provoca incendii, dacă s-a deteriorat izolaţia şi în apropiere se

găsesc materiale uşor inflamabile.

Curentul electric poate produce şi accidente, de tip electrocutări şi arsuri. Electrocutările

sunt treceri ale curentului electri prin corpul omenesc, ca urmare a contactului direct cu

un conductor, instalaţie electrică, prin străpungerea izolaţiei, sau prin inducţie. La

61

curenţi de frecvenţă 50 Hz, peste1,2 mA apar înţepături, la valori de 8-9,5 mA se simt

dureri în braţe, la 15mA omul ne se mai poate desprinde de instalaţie. În general, peste

10mA sunt afectate inima şi sistemul nervos, apoi fibrilaţiile pot duce la stop cardiac.

Limitele maxime, de la care încep afecţiunile, sunt de 10mA la curentul alternativ şi de

50mA la curentul continuu.

Arsurile elctrice pot fi foarte grave. La 70% din suprafaţa corpului omenesc arsă se

produce decesul. Pentru evitarea acestor accidente este necesară supravegherea izolaţiei

electrice, dotarea operatorilor cu mijloace electroizolante individuale şi stabilirea

anterioară a normelor de lucru.

Instalaţiile electrice suportă şi efectele mediului înconjurător, prin aerosolii, oxigenul,

pulberile, oxizii de azot şi de sulf, sau alte substanţe din atmosferă, prin apa de mare,

alte ape poluante, sau din solul încărcat cu apă, substanţe, microorganisme. Pentru

diminuarea efectelor agresive ale mediului asupra instalaţiilor electrice se execută:

Electroionizarea cablurilor şi instalaţiilor;

Ungerea izolaţiei cu vaselină siliconică, sau altă vaselină minerală;

Protecţia anodică sau catodică;

Reducerea poluării la sursele din apropiere dar şi la cele de la distanţă.

62

Poluarea fonică

1. Sunet şi zgomot

Sunetul reprezintă o vibraţie a particulelor unui mediu capabilă să producă o senzaţie

auditivă. Sunetul se propagă sub formă de unde elastice numai în substanţe (aer, lichide

şi solide) şi nu se propagă în vid. În aer, viteza de propagare este de 340m/s.

Zgomotul este o suprapunere dezordonată a mai multor sunete. Este produs din surse

naturale, dar mai ales antropice: utilaje, mijloace de transport, aparate, oameni. Poluarea

fonică, sau sonoră, produce stress, oboseală, diminuarea sau pierderea capacităţii

auditive, stabilitate psihică, randament scăzut, fisurarea clădirilor, spargerea geamurilor

etc.

Ca orice unde elastice, sunetele se caracterizează prin frecvenţă, definită ca număr de

oscilaţii complete dintr-o unitate de timp. Se măsoară în Hertz, 1Hz fiind o perioadă/s

(perioada fiind timpul, în secunde, în care are loc o oscilaţie completă).

Urechea umană percepe sunetele cu frecvenţe de la l6 Hz (sunetele joase) LA 20000 Hz

(sunetele înalte). Sunetele sub 16 Hz se denumesc infrasunete, iar cele peste 20000 Hz-

ultrasunete. Sensibilitatea maximă a urechii umane este pentru domeniul 2000-5000Hz.

Sunetele se pot caracteriza şi prin presiunea acustică, măsurată în Pa (Pascal,

1Pa=1N/m²). P entru sunete intense se lucrează cu valori foarte mari şi de aceea s-a

adoptat o altă unitate, decibel. Belul este o unitate de măsură logaritmică a raportului

dintre două intensităţi sonore, sau electromagnetice. Submultiplul decibel (db) reprezintă

variaţia cea mai mică a presiunii acustice pe care o poate sesiza aparatul auditiv uman.

Scara de sunete audibile este de la 0 la 140 db, corespondenţa cu mPa fiind:

- 0db...20mPa; 20db...200mPa;

-40db...2000mPa; 140db...10 mPa.

10db corespund foşnetului frunzelor, sau şoaptelor; 40db-o emisiune la radio; 50db-

intensitateaunei conversaţii obişnuite; 80-90db- zgomotul traficului urban; 100db-

zgomotul unei lovituri de ciocan; 110db- muzică rock; 140db- limita de la care începe

senzaţia dureroasă.

Pentru intensitatea auditivă a sunetelor se mai utilizează ca unitate de măsură fonul,

sunetul fiind apreciat după senzaţia sonoră pe care o produce. Aparatele cu care se

măsoară intensitatea sunetului, în foni, se numesc fonometre.

Propagarea sunetelor este influenţată de:

-sursa de zgomot;

-atmosfera;

-distanţa;

-obstacolele întâlnite. Sursele de zgomot sunt: industria, oraşele, mijloacele de transport.

Ele produc zgomote de diferite intensităţi şi pot fi staţionare sau mobile. Atmosfera

63

poluată, ceaţa atenuează zgomotele. Obstacolele de asemenea atenuează intensitatea

sonoră, fiind utilizate la reducerea zgomotelor.

2. Efectele poluării sonore

Infrasunetele pot apărea:

-la automobile cu viteză mare (frecvenţa infrasunetelor este de 16 Hz);

-la elicoptere (11,5 Hz);

-la apropierea furtunii (6Hz);

-prin interacţiunea oceanului planetar cu masele de aer (0,1-10Hz);

-explozii;

-cutremure;

-în timpul zborului avioanelor supersonice.

Infrasunetele sunt foarte greu absorbite, deci se atenuează puţin cu distanţa. Astfel se

explică transmiterea infrasunetelor emise de avioanele supersonice la mii de kilometrii

distanţă.

Infrasunetele, ca şi ultrasunetele, sunt percepute de sugari, animale şi păsări. Sugarii

manifestă înainte de furtună insomnie,convulsii, lipsă de poftă de mâncare, respiraţie

agitată şi o creştere a temperaturii. Păsările şi animalele semnalează prin comportarea lor

agitată apariţia furtunilor, sau a cutremurelor.

Infrasunete de 7 Hz traumatizează puternic sistemele nervos şi circulator, iar la alte

frecvenţe pot distruge şi alveolele pulmonare.

La adulţi, infrasunetele produc ameţeală, vomă, un fals efect de euforie, sau chiar efecte

cumulate, aşa cum se întâmplă unor persoane, în timpul mersului cu viteză mare cu

autoturisme sau autobuze.

Ultrasunetele au frecvenţe de 20000 Hz-1miliard Hz. Sunt produse în natură, în

industrie, sau de aparatura electrocasnică. Animalele recepţionează ultrasunetele, iar

liliecii utilizează ultrasunetele emise de ei pentru orientarea în timpul nopţii.

La om, ultrasunetele distrug globulele roşii din sânge, apar migrene, greaţă, sau chiar

pierderea echilibrului. Ultrasunetele distrug bacteriile, viruşii ca, de exemplu: bacilul

tuberculozei, virusul gripei, al tifosului ş.a. Ultra- şi infrasunetelor se adugă sunetelor

audibile, zgomotelor, mărind efectele nedorite.

Ultrasunetele îşi găsesc aplicaţii în:

-diagnosticarea medicală;

-sterilizarea unor obiecte medicale (ace, siringi de unică folosinţă);

-defectoscopia pentru metale şi betoane, pentri identificarea suflurilor, golurilor, fisurilor

interne;

-locaţia marină a vaselor eşuate pe fundul mărilor, sau a submarinelor;

-trasarea hărţilor oceanelor;

-studii chimice (uzura polimerelor etc.).

Zgomotul acţionează asupra întregului organism, deoarece senzaţia auditivă ajunge la

64

sistemul nervos central, prin intermediul căruia influenţează alte organe. Efectele

resimţite de om sunt:

-reducerea atenţiei, a capacităţii de muncă, deci creşte riscul producerii accidentelor;

-instalarea oboselii auditive, care poate dispărea o dată cu dispariţia zgomotului;

-traumatisme, ca urmare a expunerii la zgomote intense în timp scurt. Aceste traume pot

fi ameţeli, dureri, lezarea aparatului auditiv şi chiar ruperea timpanului;

-scăderi în greutate, nervozitate, tahicardie, tulburări ale somnului, deficienţă în

recunoaşterea culorilor, în special a culorii roşii;

-surditate la perceperea sunetelor de înaltă frecvenţă.

Efectele depind de natura persoanei, de complexitatea, natura şi intensitatea

zgomotelor.Zgomote de intensitate foarte mare pot provoca deteriorări ale clădirilor,

aparatelor, instrumentelor.

Nivelele de zgomot s-au limitat în toate ţările, prin standarde. În România sunt valabile

STAS 10009-88 pentru zgomotele din trafic, STAS 6161.3-82 pentru zgomotele

exterioare clădirilor etc.

Tabelul 17. Limitele admise pentru nivelul de zgomot din exteriorul clădirilor, conform

STAS 6161.3-82

Nr. Zona Limita de

zgomot db

Nr. Zona Limita de

zgomot db

1. Locuinţe 50 5. Centru orăşenesc 60

2. Recreere şi odihnă 45 6. Stradal:

-cu trafic intens;

-cu trafic mediu;

cu trafic redus

85

75

65

3. Dotări protejate 45 7. Aeroporturi,

gări portuare

85

4. Centru de cartier 55 8. Incinte indistrustriale 65

Alte exemple de limite de zgomot acceptate în România, pentru diferite activităţi: 90 db

pentru hale industriale neprotejate, 80 db pentru laboratoare uzinale, cabine de comandă

(deci activităţi cu solicitare medie), 75 db în centrale telefonice, dispecerate, centre de

calcul (activităţi cu mare solicitare), 60 db pentru laboratoarele de cercetare, sau alte

locuri cu solicitări deosebite.

65

3. Reducerea poluării fonice.

Pentru reducerea zgomotelor se utilizează procedee, sau tehnici specifice sursei de

zgomot.

În industrie apar zgomote de diferite intensităţi şi frecvenţe, cu acţiune continuă

sau intermitentă. Ciocanele pneumatice , de exemplu, produc zgomote de 110 db,

războaiele de ţesut 96-100 db, crăiţuirea 118 db etc. Dacă se depăşesc 90 db în 8 ore de

activitate este absolut necesară reducerea acestui tip de poluare.

Dintre procedeele utilizate pentru reducerea zgomotelor se pot menţiona :

-utilizarea unor ecrane fonoizolante, interpuse între sursa de zgomot şi personalul uman;

-protecţia individuală a aparatului auditiv cu antifoane;

-îmbunătăţirea caracteristicilor tehnice ale utilajelor ce poluează fonic foarte intens;

-utilizarea carcaselor la maşini şi utilaje în timpul funcţionării;

-alegerea corectă a fundaţiei utilajelor, neomiţând criteriul reducerii zgomotelor;

-folosirea, acolo unde este posibil, a suspensiilor elastice (resorturi metalice, cauciuc,

fibre de sticlă, pâslă, mase plastice, plută, azbest);

-schimbări în structura şi arhitectura halelor;

-utilizarea de materiale fonoizolante pentru pereţii camerelor;

-rotaţia personalului etc.

Materialele de construcţie reduc de câteva zeci de ori zgomotele. Astfel, plăcile de

lemn atenuează de 30-47 de ori, vata de sticlă, de 42-88 ori, covoarele, de 7-41 ori, uşile,

de 20-25 ori, ferestrele duble, de 30 ori, zidăria de beton, de 48 ori, zidăria de cărămidă,

de 40 ori etc.

Traficul urban este principala componentă a zgomotului din oraşe. Pe parcursul

unei zile se înregistrează trei maxime ale nivelului de zgomot, la orele 6-7, 12 şi 18-19

(fig.37).

Fig.37. Curba zilnică a zgomotelor produse de traficul urban.

66

Maşinile răcite cu aer, de puteri mari, motococletele, motoretele şi scuterele

produc cele mai mari zgomote (tabelul 18 ). O maşină Dacia 1300 produce 72 db în

regim, iar la frânare şi demarare rapidă 92-97 db. Frânarea şi demararea sunt momentele

cele mai zgomotoase la toate tipurile de autoturisme. Motoarele Diesel sunt cele mai

poluante fonic.

Tabelul 18. Nivele de zgomot la câteva vehicule

Vehicul Nivel de zgomot, db

Motociclete 75-92

Vehicule grele 75-88

Autoturisme 46-86

Biciclete 60

Pietonii percep componentele înalte de zgomot, iar pasagerii autoturismelor

percep componentele de frecvenţă joasă şi infrasunete de aproximativ 10 Hz,

componente ce pot avea efecte nefavorabile, inclusiv asupra şoferului. Motorul, prin

oscilaţii şi vibraţii produce infrasunete de 0,5-10 Hz şi respectiv 11-17 Hz; şasiul

produce zgomote de 25-40 Hz; deformaţiile unor piese produc zgomote cu 50-150 Hz.

Pentru reducerea zgomotelor, la autoturisme se utilizează atenuatoare şi filtre, la

evacuarea gazelor de eşapament (fig. 38 şi 39). Acestea transformă energia acustică în

energie calorică. Atenuatoarele conţin elemente:

-active, din matrial fonoabsorbant;

-reactive, în care caz gazele trec prin camere de destindere şi îngustare, conţinând ecrane

(filtre);

-combinate.

Fig.38. Atenuatoare de zgomot.

a)-cu o cameră; b),c) -cu două camere; d)-lamelar; e)-celular

67

Fig.39. Filtre de zgomot.

La motociclete s-au făcut modificări constructive la motor, cutia de viteze, se

folosesc atenuatoare de zgomot, materiale fonoizolante etc.

La tramvaie se folosesc amortizoare de cauciuc pe calea de rulare, amortizoare de

vibraţii, inele antizgomot la roţi, motorul dispus longitudinal etc.

La metrou, calea de rulare se realizează din grinzi de beton armat, metal, sau lemn

de esenţă tare, curbele trebuie să fie cu rază mare, la postament şi la şină se pot folosi

amortizoare, tunelul se acoperă cu material fonoizolant, în vagoane se reduc zgomotele

prin măsuri constructive, prin natura materialelor de construcţie etc.

Traficul feroviar produce zgomote de 110-115 db, la viteze de 110-120 km/h.

Pentru reducerea zgomotelor trebuie atât modificări constructive, cât şi de

organizare a traficului. Dintre măsurile constructive se pot enumera: izolarea acustică a

vagoanelor de călători şi locomotivelor, folosirea atenuatoarelor de zgomot, a frânelor

cu disc etc. În organizarea traficului, se pot utiliza: centralizarea comenzilor macazelor,

eliminarea joantelor, folosirea de garnituri de cauciuc între talpa şinei şi traversă,

stabilirea unei zone de protecţie de 400-500 m de la şină, la localităţi ş.a. Se apreciază

că măsurile posibile de diminuare a zgomotelor, în special la locomotivele Diesel sunt

insuficiente, poluarea fonică fiind de mare intensitate.

Traficul aerian produce zgomote de la motoare, elice, mişcarea aerului. La

avioanele subsonice (cu viteza sub 340m/s) se aude zgomotul avionului crescând în

intensitate la apropiere şi apoi scăzând la depărtare. La avioanele supersonice (cu viteză

peste 340m/s) se produce o undă de şoc (fig. 40), cu suprafaţă conică deoarece sunetul

se propagă cu o viteză inferioară (340m/s). La sol, omul percepe un zgomot foarte

puternic, ca un tunet, numit bang sonor. Bangul afectează clădirile, producând uneori

chiar fisurarea pereţilor, spargerea geamurilor, iar pentru oameni acţionează ca efect

surpriză.

68

Fig. 40. Formarea curbei de izopercepţie

Terenul plat şi denivelările reflectă zgomotele, astfel încât omul percepe atât unda

directă, cât şi undele reflectate multiple, deci zgomotul se amplifică. Pentru protejarea

populaţiei s-au creat zone de protecţie acustică. Astfel:

-zona I este zona cu zgomot peste 90 db, care este declarată nepopulată;

-zona II cu 80-90 db nerecomandată pentru locuinţe;

-zona III cu 80 db, nerecomandată pentru spitale, şcoli, aziluri de bătrâni, case de odihnă

etc.

Zgomotul urban apare nu numai din trafic, dar şi din aparatele electrocasnice,

activităţile şi comportamentul oamenilor.

În birouri se reduc zgomotele prin:

-izolarea fonică de la uşi, ferestre, tavan, pereţii laterali, folosind polistiren expandat,

vată de sticlă, pâslă, beton autoclavizat la pereţi, membrane flexibile etc.;

-mochetă pe podea;

-ecrane fonoabsorbante la unele maşini ş.a.

Clădirile de locuit se amenajează astfel:

-cu pardoseli fonoizolante, din linoleum, cu covoare, mochetă;

-spaţii de aer între planşete, sau umplute cu pâslă impregnată;

-etanşarea ferestrelor şi uşilor cu garnituri;

-pereţi dublii la 5-7 cm distanţă;

-uşi duble;

-geamuri duble de 3mm, la 15 cm unul faţă de altul;

-fixarea conductelor de pereţi cu cauciuc, sau mase plastice;

-executarea de fundaţii la pompe;

-educaţia locatarilor pentru respectarea liniştii.

Amplasarea locuinţelor va vedere şi atenuarea zgomotelor. Astfel:

-clădirile nu se construiesc paralel cu şoseaua;

-interpunerea între şosea şi blocul de locuinţe a unor blocuri administrative;

-amplasarea şoselelor în denivelări naturale, sau artificiale (văi);

-utilizarea unor ecrane de zgomot naturale, cum sunt arborii, arbuştii, rambleurile

acoperite cu vegetaţie.

69

În figura 41 sunt prezentate câteva scheme de amplasare corectă şi incorentă a

clădirilor de locuit.

Fig.41. Scheme de amplasare corectă a clădirilor de locuit.

Măsurile pentru reducerea poluării fonice necesită investiţii, noi materiale, noi

tehnici în construcţiile civile, industriale, în construcţia de maşini, regândirea unor

procedee, instalaţii, mijloace şi sisteme de trafic şi, nu în ultimul rând, un comportament

civilizat al oamenilor între ei.