Poluarea aerului - efectele poluarii aerului

Poluarea aerului - efectele poluarii aerului

Atmosfera este formata dintr-un amestec de cca. 10 gaze diferite, in mare parte din azot (78%) si oxigen (21%). Acel 1% ramas este format din argon, dioxid de carbon, heliu si neon. Mai exista urme de dioxid de sulf, amoniac, monoxid de carbon si ozon (O3), precum si vapori de apa. Contine si poluanti, cum ar fi unele gaze nocive, fum, sare, praf si cenusa vulcanica.

Echilibrul natural al gazelor atmosferice care s-a mentinut timp de milioane de ani, este amenintat acum de activitatea omului. Aceste pericole ar fi efectul de sera, incalzirea globala, poluarea aerului, subtierea stratului de ozon si ploile acide.

In ultimii 200 de ani industrializarea globala a dereglat raportul de gaze necesar pentru echilibrul atmosferic. Din cauza diverselor activitati economice in unele regiuni ale globului aerul isi micsoreaza procentul de oxigen si se incarca cu substante daunatoare vietii. Acest fenomen se numeste poluarea aerului si consta in impurificarea atmosferei.

Pentru a determina gradul de poluare a aerului se folosesc aparate speciale.

Arderea carbunelui si a gazului metan a dus la formarea unor cantitati enorme de dioxid de carbon si alte gaze, mai ales dupa sfarsitul secolului trecut a aparut automobilul. Dezvoltarea agriculturii a determinat acumularea unor cantitati mari de metan si oxizi de azot in atmosfera.

Agenti poluanti

Exemple de agenti poluanti includ benzenul (care se gaseste in benzina), substante provenite din agenti lavabili si clorura de metilen care e folosita ca solvent in industrie.

Alte substante toxice poluante sunt azbestul, toluenul, cadmiul, mercurul si cromul.

Majoritatea toxinelor din aer provin din surse artificiale incluzand surse mobile (masini, autobuze, camioane, etc) dar si stationare (fabrici, rafinarii, zone industriale).

Persoanele expuse la agenti toxici in concentratii mari si pe lunga durata se expun riscului de cancer sau unor boli care pot dauna sistemului nervos, imunitar, respirator. Pe langa expunerea la aer contaminat cu toxine, cativa agenti poluanti cum ar fi mercurul, se pot depune pe sol sau in apa unde sunt asimilati de plante si ingerate de animale.

Masuri pentru combaterea poluarii aerului

inlocuirea combustibilului inferior cu combustibil superior, mai putin poluant, pentru incalzirea locuintelor

interzicerea circulatiei autovehiculelor cu defecte de ardere care elimina cantitati mari de poluanti atmosferici in localitati

inzestrarea intreprinderilor industriale cu instalatii de retinere sau neutralizare a poluantilor atmosferici

construirea de cosuri cat mai inalte si ridicarea presiunii de eliminare a emisiilor gazoase pentru usurarea difuzarii in atmosfera a poluantilor

Ploaia acida

Majoritatea metodelor eficiente de combatere a poluarii constau in reducerea, colectarea, capturarea sau retinerea poluantilor inainte de a intra in atmosfera.

Exista o relatie stransa intre ploaia acida, ozon si "efectul de sera" (cresterea temperaturii pamantului)

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

Urmari ale ploii acide pot fi observate mai ales in estul Americii de Nord, in Europa, in Japonia, China si Sud-Estul Asiei. Ploaia acida indeparteaza substantele nutritive din pamant, incetineste dezvoltarea copacilor si transforma lacurile intr-un mediu care nu poate intretine viata. In orase, acizii poluantii corodeaza aproape tot ce intra in contact cu ei, accelerand acest proces asupra structurilor cum ar fi blocuri si statui. Acizii in combinatie cu alte substante chimice formeaza praful de fum urban care ataca plamanii, cauzand boli si decedari premature.

Formarea ploii acide

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

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

Efecte ale ploii acide

Acizii din ploaia acida reactioneaza chimic cu orice obiect cu care intra in contact..

a)     Asupra copacilor

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

b)     Asupra suprafetelor de apa

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

c)     Asupra structurilor construite de om

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

Eforturile de a controla ploaia acida

Cea mai buna metoda impotriva ploii acide este prin reducerea cantitatii de dioxid de sulf si a oxizilor de azot emanati de centrale, de autovehiculele motorizate si de fabrici. Cea mai simpla metoda de a reduce din aceste emanatii este folosirea in cantitati mai mici a energiei provenita din combustibilii fosili.

Ce este stratul de ozon?

Dispus la altitudini cuprinse intre 19 si 30 km, stratul de ozon nu este nici pe departe o patura groasa. Concentratia acestuia, la altitudinile respective nu depaseste 10 parti la un milion, ceea ce, inseamna foarte putin. Inseamna foarte putin din punct de vedere cantitativ, dar foarte mult din punct de vedere al efectelor sale benefice pentru viata de pe Terra. Dar cum apare acest ozon? De ce apare el numai la altitudini mari? Ozonul este o molecula speciala de oxigen, care contine 3 atomi (O3), spre deosebire de molecula de oxigen obisnuita, care are numai 2 (O2 ). Radiatiile ultraviolete sunt impartite in trei game, UV-A, cu lungimi de unda cuprinse intre 315 si 400 nm, UV-B, cu lungimi de unda cuprinse intre 280 si 315 nm si UV-C, cu lungimi de unda mai mici de 280 nm. Pentru formarea ozonului sunt importante radiatiile UV-C, care au suficient de multa energie pentru a rupe molecula de oxigen in doi atomi. Acesti atomi liberi se deplaseaza nestanjeniti prin stratosfera, pana in clipa in care au norocul sa intalneasca o molecula de oxigen, de care se ataseaza, formand molecula de ozon, O3. Procesul descris poarta numele de fotoliza. Oxigenul molecular are capacitatea de a absorbi o parte dintre radiatiile ultraviolete, tocmai prin procesul de formarea ozonului. Ozonul se formeaza numai in stratosfera deoarece densitatea oxigenului este suficient de mare pentru a se produce disocierea moleculara. La altitudini mai mici, radiatiile UV-C sunt deja absorbite. Ozonul propriu-zis, molecula formata din trei atomi de oxigen, se formeaza prin actiunea razelor solare de o anumita lungime de unda asupra moleculei biatomice de oxigen. Aceasta reactie se produce continuu de multe milioane de ani, insa compusii naturali de azot par sa fi mentinut concentratia de ozon la niveluri stabile, niveluri care totusi, la sol, ar fi toxice, periculos de respirat. De altfel, acelasi ozon este o componenta principala a smogului, ale carui efecte nefaste asupra sanatatii oamenilor sunt bine cunoscute. Insa, la inaltimile mentionate la inceput, stratul de ozon joaca rolul unui scut protector, care filtreaza radiatiile ultraviolete de tip B (mutagene pentru aproape toate organismele vii), radiatiile UV avand alta lungime de unda decat cele care au condus la formarea ozonului, ceea ce permite o reactie complexa inversa.

Ce este 'gaura din stratul de ozon'?

Gaura din stratul de ozon este adesea confundata cu problema incalzirii globale. Desi intre ele exista o anumita legatura, pentru ca ozonul are contributia sa la efectul de sera, 'gaura de ozon' constituie o problema separata si o dovada in plus a efectelor nefaste ale activitatii omului asupra mediului care i-a dat nastere. Deasupra Antarcticii, si nu de mult si deasupra Arcticii, ozonul stratosferic s-a diminuat cantitativ de cateva ori anual, in cursul ultimilor 15 ani, in unele anotimpuri. Diminuarile in cauza sunt exclusiv rezultatul poluarii atmosferei de catre om cu diferite chimicale, cum ar fi clorofluorocarbonatii (CFC, cel mai agresiv devorator de ozon, folosit pe vremuri ca agent de racire la frigidere), hidroclorofluorocarbonatii (HCFC), dar si compusi continand bromuri, compusi de halogen si oxizi de azot. In pofida tuturor masurilor luate, diminuarea concentratiei de ozon stratosferic este un proces care continua sa se extinda.

Teoria chimica privind cauzele formarii gaurii de ozon a fost emisa in urma

determinarilor efectuate de expertii NOE (National Ozone Expedition) in 1986 si sustine ca ozonul este distrus prin intermediul lantului catalitic al speciilor halogenate active. Expeditia a determinat in stratosfera cantitati de ClO de 100 de ori mai mari decat in zonele temperate.

La nivelul stratului de ozon si deasupra acestuia radiatia UV nefiltrata rupe

legaturile chimice din freoni(clorofluorocarburi) si are loc eliberarea atomilor de halogen. Acestia sunt extrem de reactivi si se combina cu un atom de oxigen din molecula de ozon cu care formeaza oxidul de halogen care este putin stabil si reactioneaza cu un atom liber de oxigen. Atomul de halogen astfel eliberat reactioneaza cu o noua molecula de ozon. In acest fel un singur atom de halogen poate distruge pans la o suta de mii de molecule de ozon. In conditiile extreme de deasupra Antarcticii procesul este accelerat in prezenta cristalelor de gheata din norii stratosferici, astfel explicandu-se diminuarea mai accentuata a stratului de ozon de la acest nivel.

-ozonul este un constituent natural al atmosferei, este prezent la o altitudine intre 15 si

40 km si realizeaza un invelis protector pentru Pamant, el absorbind radiatiile ultraviolete

- freonii joaca cel mai important rol in distrugerea stratului de ozon

- fenomenul epuizarii stratului de ozon duce la cresterea intensitatii radiatiilor UV cu

lungime de unda de 280-315 nm cu urmatoarele efecte negative: scaderea eficacitatii

sistemului imunitar, aparitia infectiilor, cancerului de piele, cataractelor si orbirii, reducerea culturilor.

Gauri in ozon

Primele gauri in stratul de ozon au fost descoperite deasupra Antarcticii. De ce tocmai acolo? De fapt, se pare ca independent de activitatile umane se produce acolo, an de an, o subtiere a stratului de ozon, in perioadele de sfarsit al iernii si inceput al primaverii, numai ca, in ultimele decenii, fenomenul tinde sa capete proportii alarmante. Emisiile poluante sunt generate in special in emisfera nordica, dar circulatia atmosferica le raspandeste pe toata suprafata terestra. In timpul lunilor de iarna australa (din iunie pana in august), cand zona Polului Sud nu primeste nici un pic de lumina solara, stratosfera se raceste puternic, ceea ce favorizeaza aparitia unor nori de mare altitudine, alcatuiti din cristale fine de gheata. Acesti nori poarta numele de PSC (Polar Stratospheric Clouds) si au proprietatea de a oferi o suprafata catalitica ideala pentru descompunerea CFC-urilor, eliberandu-se astfel ucigatorul clor. Dar reactia de descompunere nu se poate declansa la intuneric, de aceea ea se produce abia in perioada in care Soarele incepe sa lumineze zona antarctica (la inceputul lunii septembrie), mai inainte de disparitia PSC. Sa mai mentionam un fapt important. In timpul iernii australe, Antarctica este izolata, meteorologic, de restul lumii, printr-o circulatie naturala, numita vortex polar, care impiedica improspatarea in ozon a stratosferei, ceea ce contribuie suplimentar la subtierea stratului de ozon. Fenomene asemanatoare se produc si in zona arctica, numai ca aici, datorita conditiilor meteorologice specifice, subtierea stratului de ozon este mai "blanda', necoborand la latitudini atat de mici ca in cazul emisferei sudice. Acest fapt este un mare noroc pentru noi, avand in vedere densitatea ridicata a populatiei din emisfera nordica. Avem acest "noroc' din mai multe motive. In primul rand, temperaturile din zona Polului Nord sunt rareori suficient de scazute pentru a permite aparitia PSC-urilor. In al doilea rand, vortexul polar are in Arctica o intensitate mult mai scazuta decat in Antarctica. Aceste doua elemente fac ca subtierea stratului de ozon in zona nordica sa fie de mai mica intensitate decat in zona sudica.

Ce inseamna efectul gazelor de sera

Intr-un interval mai lung de timp, pamantul trebuie sa emita energia in spatiu cu aceeasi viteza cu care o absoarbe de la soare. Energia solara ne parvine in forma de radiatie cu lungime de unda scurta. O parte din aceasta radiatie este reflectata inapoi de catre suprafata pamantului  chiar si de catre atmosfera. Insa, majoritatea acestei radiatii trece direct prin atmosfera si incalzesc suprafata terestra. Pamantul se elibereaza de aceasta energie, transmitand-o inapoi in spatiu, sub forma unei radiatii infrarosii cu lungime de unda lunga.

Majoritatea radiatiei infrarosii, emisa in atmosfera de suprafata pamantului, este absorbita de catre vaporii de apa, de bioxidul de carbon si de alte "gaze de sera" care se gasesc in natura. Acestea impiedica trecerea directa in spatiul cosmic a energiei de la suprafata pamantului.

Efectul de sera a condus la temperaturi de sute de ⁰ C de pe Venus unde atmosfera este alcatuita aproape exclusiv din bioxid de carbon. Efectul de sera poate fi stopat prin reducerea emisiilor de bioxid de carbon si prin reampaduriri, plantele absorbind dioxidul de carbon si transformandu-l in lemn.

Ca si in cazul distrugerii stratului de ozon si incalzirea globala este un bun exemplu legat de modul in care activitatea umana poate degrada mediul la scara planetara. Fenomenul este cunoscut sub numele de efect de sera. Unele gaze din atmosfera (vaporii de apa, dioxidul de carbon, ozonul, metanul, dioxidul de azot si unele tipuri de clorofluorocarburi) impiedica disiparea caldurii produsa de Pamant in spatiu. Caldura este radiata din nou spre suprafata Pamantului care este incalzita suplimentar. In conditii naturale vaporii de apa sunt cei mai eficienti in producerea efectului de sera.

Surse de poluare cu praf, cenusa si fum

O importanta sursa industriala, in special de praf, o reprezinta industria materialelor de constructii, care are la baza prelu­crarea unor roci naturale (silicati, argile, calcar, magnezit, ghips etc.).

Datorita specificului ei, platforma industriala Copsa Mica incarca atmosfera cu cantitati uriase de aerosoli (pulberi si fum), gaze (bioxid de sulf) si vapori, cei mai periculosi fiind aerosolii de metale grele: Plumb, Cadmiu, Zinc si Cupru. Toate cercetarile efectuate in zona incepand din 1957 arata ca in permanenta valorile din atmosfera a acestor aerosoli si a dioxidului de sulf au depasit limitele maxime admise.

Fumul are o culoare albicioasa daca arderea este completa. Cu­loarea neagra indica o ardere incompleta, datorita lipsei de aer, precum si prezentei in cantitate mare a carbunelui si a funinginii. Culoarea fumului rar poate fi roscata, cenusie sau bruna, dupa cum carbunele contine fier, aluminiu sau mangan.

Particulele de fum au dimensiuni submicronice (< 0,075m). Cenusa rezulta in exclusivitate din combustibili solizi. Proportia sa variaza intre 5-15% la antracit (carbune superior, deci cu ardere mai completa) si 40-50% la carbunii inferiori (lignit, turba, etc.). Cenusa se compune din:

compusi minerali puternic inglobati in masa carbunelui. In aceasta categorie sunt compusii de Si, Al, Fe, Ca, Mg si/sau S;

impuritati (cenusa mecanica) provenite din roca in care se afla inglobat zacamantul.

O alta sursa importanta generatoare, in special, de fum si cenusa, este arderea combustibililor solizi, lichizi si gazosi in scop domestic.

Exista, practic, trei principale surse naturale generatoare de praf, cenusa si/sau fum in atmosfera:

1 - eruptiile vulcanice;

2 - furtunile de praf;

3 - incendiile naturale ale padurilor

Furtunile de praf. Terenurile afanate din regiunile de stepa, in perioadele lipsite de precipitatii, pierd partea aeriana a vegetatiei si raman expuse actiunii de eroziune a vantului. Vanturile continue, de durata, ridica de pe sol parte din particulele ce formeaza scheletul mineral si le transforma in suspensii subaeriene, care sunt retinute in atmosfera perioade lungi de timp. Depunerea acestor suspensii, ca urmare a proce­selor de sedimentare sau a efectului de spalare exercitat de ploi, se poate produce la mari distante fata de locul de unde au fost ridicate. Cercetari recente, din satelit, au aratat ca eroziunea eoliana numai de pe continentul african ajunge la 100-400 milioane tone/an. In acest context, se pare ca desertul Sahara inainteaza in fiecare an cu 1,5 pana la 10 km.

Incendiile naturale. Caderea naturala a climatului sub pragul critic de umiditate poate cauza profunde dezastre ecologice. Unul din cele mai grave il reprezinta incendiile naturale. Fenomenul este deosebit de raspandit, mai ales in zona tropicala desi, in general, gradul de umiditate al padurilor din aceasta zona nu este de natura sa favorizeze izbucnirea incendiului.

In anii deosebit de secetosi, chiar si in zonele temperate, se pro­duc dese incendii ale padurilor. Astfel, in 1992, pe fondul unei succesiuni de ani secetosi, au izbucnit incendii devastatoare chiar si in padurile Frantei si ale Poloniei. Se pare ca situatia climatica din deceniul 80 a extins mult suprafetele de paduri vulnerabile la incendii pe intregul glob.

"A intelege natura inseamna a intelege viitorul, dar a face ceva pentru salvarea naturii, atat de amenintata azi, inseamna a contribui la fericirea omenirii."

Bibliografie

1. L.I. Ciplea, Al. Ciplea, Poluarea mediului ambiant, Ed. Tehnica, Bucuresti 1980.
2. Buletin de fizica si chimie 1990.
3. Klaus Sommer, Karl-Heinz Wunsch, Manfred Zettler, Compendiu de chimie, Ed. All Educational, 2000.
4. Lixandru, B.Ecologie si protectia mediului, Timisoara, Editura Presa Universitara, 1999
5. Brown L., "Probleme globale ale omenirii. Starea lumii", Editura Tehnica, Bucuresti, 1992