Tehnologia protectiei atmosferei - surse de poluare a atmosferei

TEHNOLOGIA PROTECTIEI ATMOSFEREI

1. Surse de poluare a atmosferei

2. Prevenirea poluarii atmosferei

3. Ecotehnologii de purificare a aerului poluant

Atmosfera este supusa fenomenelor complexe de poluare din surse naturale si antropice. Poluantii atmosferici se prezinta in toate cele trei stari de agregare, sunt de natura diferita, pot afecta imediat mediul sau pe termen lung. In natura exista posibilitatea de autoepurare a aerului. La concentratii mari de poluanti si persistenta lor in timp sunt necesare masuri de prevenire sau de reducere a poluantilor emisi. Se aplica procedee fizice si chimice pentru purificare aerului.

1. Surse de poluare a atmosferei

Atmosfera este stratul de gaze ce inconjoara Pamantul. Compozitia aerului uscat, la suprafata solului este de aproximativ 78% azot, 21% oxigen si 1% alte gaze: CO₂, H₂, ozon, gaz metan, oxizi de azot, amoniac.

Poluarea aerului consta in schimbarea compozitiei, cu sau fara aparitia de noi constituenti, cu efecte daunatoare asupra biocenozelor si biotopurilor . Poluarea provine din surse naturale si antropice.

F

Sursele naturale de poluare atmosferica pot fi:

n        solul, din care se elimina particule solide (praf), gaze si vapori de apa;

n        plantele si animalele, care elimina polen, spori, par, pene, etc.;

n        eruptiile vulcanice, din care rezulta praf, gaze, vapori de apa;

n        cutremurele, generatoare de praf pentru aer si uneori, prin crapaturile scoartei aparute, posibilitati de eliminari de gaze;

n        praful cosmic si meteoritii.

Sursele antropice de poluare atmosferica sunt de fapt activitatile umane desfasurate in industrie, transporturi, agricultura si cele menajere.

Atmosfera poate fi afectata de o multitudine de substante solide, lichide sau gazoase.

Pulberile solide provin din eroziunea rocilor naturale, din industrie in special si mai rar, din alte activitati umane (de exemplu: cimentul, cenusa, negrul de fum, coloranti organici sau anorganici, pesticide, materiale radioactive, etc.). Actiunea pulberilor asupra organismului uman depinde de natura substantei, concentratia in aer, solubilitatea in apa, timpul de expunere. Dupa actiunea toxica, pulberile pot fi: iritante, alergice, infectante, cu actiune toxica generala sau cancerigene.

Substantele lichide (solventii din lacuri, vopsele, insecticidele lichide, etc.) se pot imprastia la distante si de sute de metrii, afecteaza aparatul respirator, ochii, se pot depune pe plante, afecteaza constructiile, etc.

Scaderea concentratiei de oxigen din aer este un fenomen ce ridica serioase probleme omenirii. Rezerva de oxigen atmosferic se mentine prin fotosinteza, dar procesele de ardere a unor cantitati mari de combustibili fosili si scaderea suprafetelor ocupate de ecosisteme naturale ce elibereaza oxigen fac ca fotosinteza sa nu mai poata regla continutul de oxigen atmosferic.

Oxidul de carbon apare in atmosfera din procesele de ardere incompleta a hidrocarburilor in motoarele autovehiculelor si din unele procese industriale din chimie, metalurgie, alimentara, etc., cu actiune asfixianta, iar la expuneri continue creste mortalitatea prin infarct miocardic.

Hidrocarburile provin din industria titeiului (extractie, rafinare, petrochimie), din procesele de fermentatie, din arderile incomplete in motoare si din fumat. Prezinta un factor de risc pentru sanatatea omului si contribuie la efectul de sera.

Oxizii de azot sunt generati in cantitati mari de industria cuprului,    a fertilizantilor cu azot si din mijloace de transport auto. Oxizii de azot distrug alveolele pulmonare si sensibilizeaza organismul fata de agresivitatea germenilor microbieni. Contribuie la reducerea vizibilitatii pe soselele aglomerate, prin formare de smog. Organizatia Mondiala a Sanatatii a fixat concentratia maxima in aer la 150 mg/m³, pentru o expunere de 24 ore si de 400 mg/m³, pentru o expunere de o ora.

Produsii cu sulf provin din vulcani, industria acidului sulfuric, industria alimentara, metalurgia neferoasa, prelucrarea petrolului si din arderea carbunilor inferiori in termocentrale si in gospodarii. La concentratii crescute provoaca leziuni la plante, iar la om produce anemii, iritatii, afectiuni respiratorii, tuberculoza, ajungandu-se chiar la deces.

Smogul este un amestec de poluanti diferiti, aflati intr-o atmosfera umeda si se prezinta ca o ceata alburie, sau cu nuante galbui-cafenii. Apare in anumite zone geografice, datorita unor reactii chimice intre poluantii aflati in aer.

La unii poluanti, efectele negative se resimt dupa un timp indelungat. Este vorba despre: efectul de sera, distrugerea stratului de ozon si ploile acide, cauzate de acumularile de dioxid de carbon, oxizi de azot, de sulf, etc.

Efectul de sera este procesul prin care atmosfera capteaza o parte din energia solara, ducand la cresterea temperaturilor globale si deregland clima. Gazele de sera includ: dioxidul de carbon, rezultat din arderea combustibilului fosil si defrisari, metanul, eliberat de pe plantatiile de orez si locurile de depozitare a gunoaielor, precum si produse rezultate din arderi si diferiti compusi chimici industriali. Consecintele efectului de sera sunt: topirea ghetarilor si cresterea nivelului apelor marilor si oceanelor cu 1-2 m, inundatii, schimbari climatice, deplasarea zonelor climatice si de vegetatie.

Degradarea stratului de ozon, cu efecte asupra cresterii radiatiei ultraviolete la nivelul solului, constituie o caracteristica atmosferica la scara globala. Scaderea cu 1% a concentratiei de ozon atmosferic, duce la cresterea cu 2% a fluxului de radiatii ultraviolete, rezultand astfel o crestere de 6 ori a frecventei cancerului de piele, a bolilor de ochi, etc.

F

Oxizii de sulf si de azot prezenti in concentratie mare in atmosfera, proveniti din cresterea consumului de combustibili fosili, industria chimica, metalurgica, eruptii vulcanice sau procese de oxidare a unor materiale biologice, in contact cu apa de ploaie produc ploi acide. Aceste ploi au o suma de efecte negative:

n        distrug vegetatia, in special padurile de conifere;

n        dizolva sarurile de calciu si magneziu din sol, producand acidifierea solului;

n        dizolva stratul protector de ceara de pe frunze, copacii devenind mai putin rezistenti la actiunea daunatorilor;

n        suprafertilizeaza solul, plantele crescand foarte repede, prematur;

n        acidifiaza lacurile, disparand pestii.

Ploile acide se manifesta la distanta mare de locul emiterii agentului poluant, uneori si la sute de kilometrii. Actiunea lor este mai puternica in regiunile reci, in care continutul de amoniac (ce le-ar putea neutraliza) din aer este redus. Pentru reducerea efectelor ploilor acide se iau masuri ce vizeaza in primul rand reducerea emisiilor de oxizi de sulf si azot la sursa de poluare: industria chimica, metalurgica, termocentrale. Se apreciaza ca tehnologiile de desulfurare si denitrare a gazelor de termocentrala sau din alte domenii industriale sunt in general scumpe, necesita investitii suplimentare importante si cheltuieli de exploatare. Reducerea emisiilor din procesul tehnologic, la sursa de poluare si extinderea tehnicilor de producere a energiei electrice din surse neconventionale sun considerate solutii mai avantajoase.

Imprastierea poluantilor este intotdeauna influentata de miscarea aerului, care se realizeaza datorita diferentelor de temperatura existente in doua regiuni adiacente. Temperatura modifica densitatea aerului, producand curenti orizontali, verticali sau vartejuri. Imprastierea poluantilor depinde si de starea de agregare, iar la particulele solide si lichide si de marimea particulelor. Astfel, particulele solide vor cadea mai repede, cu cat diametrul si densitatea lor sunt mai mari, cele lichide vor cadea la distanta mai mare, iar gazele vor fi transportate la distanta cea mai mare, poluand o arie mult mai mare.

Intensificarea poluarii atmosferice se poate intampla in urmatoarele situatii:

n        existenta in aceeasi zona geografica a mai multor surse de poluare;

n        intensificarea activitatii umane in zona;

n        accidente in functionarea unor instalatii (explozii, incendii, evacuari fortate de poluanti in atmosfera, etc.);

n        relief inalt, sau alte obstacole (cladiri inalte, ziduri) care impiedica diluarea prin imprastiere pe o arie mai mare a poluantilor;

n        fenomene meteorologice favorabile poluarii.

Concentratiile maxim admise de poluanti sunt diferite de la tara la tara, sau chiar in cadrul aceleasi tari, de la regiune la regiune.

Test de autoevaluare nr. 1:

1. Care sunt sursele naturale de poluare atmosferica?

2. Ce sunt sursele antropice?

3. Ce este efectul de sera?

4. Care sunt substantele care pot afecta atmosfera?

5. Ce efecte negative produc ploile acide?

6. In ce situatii se poate intensifica poluarea atmosferica?

2. Prevenirea poluarii atmosferei

F

Atmosfera se poate autoepura pentru a reveni la compozitia initiala, fara interventia omului. Autoepurarea depinde de:

n        natura substantelor poluante, starea lor de agregare, concentratie, toxicitate;

n        factorii de mediu: meteo, geografici, urbanistici.

Metodele de prevenire a poluarii atmosferei sunt cu mult mai avantajoase decat metodele de purificare. Aceste metode vizeaza sursele de poluare, deci activitatile umane din industrie, transporturi, agricultura si domeniul casnic.

Metodele de prevenire a poluarii atmosferice presupun:

n        alegerea materiilor prime, astfel incat sa rezulte cat mai putini produsi neutilizabili, deci poluanti;

n        stabilirea variantei tehnologice, care trebuie sa aiba in vedere si criteriile ecologice;

n        amplasamentul intreprinderilor puternic poluante in afara zonelor urbane;

n        asigurarea in timpul functionarii instalatiilor a supravegherii permanente, prin sisteme de automatizare, pentru evitarea accidentelor si pierderilor de diferite substante in mediu.

n        modificarea motoarelor, a sistemelor de semnalizare, a carburantilor;

n        utilizarea in agricultura a substantelor poluante, in special a pesticidelor in cantitati corect dozate, combaterea eroziunii solului, utilizarea mai mult a metodelor biologice;

n        reducerea in activitatile casnice a consumului de combustibil inferior, prin utilizarea sistemelor centralizate de producere a caldurii si curentului electric, colectarea deseurilor de orice natura in zone special menajate;

n        evitarea conflictelor armate, cand se pot imprastia in atmosfera substante toxice, radioactive, compusi cu azot, hidrocarburi, particule de carbon, etc.

Test de autoevaluare nr. 2:

1. De ce depinde autoepurarea atmosferei?

2. Ce presupun metodele de prevenire a poluarii atmosferice?

3. Ecotehnologii de purificare a aerului poluant

Aerul poluat rezultat din procese industriale, arderi, etc. se evacueaza in atmosfera la inaltime mare fata de sol, pentru ca poluantii sa fie antrenati de curentii de aer si diluati, astfel incat la sol sa nu se depaseasca concentratiile maxim admise de lege. Cosurile industriale trebuie sa corespunda urmatoarelor criterii:

n        sa fie mai inalte de cel putin 2,5 ori fata de orice denivelare a solului, sau decat cladirile existente in apropiere, pentru a se evita turbulente ce pot provoca o poluare intensa;

n        viteza de iesire a gazelor trebuie sa fie de 20-30 m/s, pentru a fi imprastiate la distanta mare;

n        inaltimea cosului trebuie sa asigure la sol o concentratie doar de 0,01 -0,1% din concentratia aerului evacuat. Cosurile industriale pot avea 250-300 m inaltime.

In cele mai numeroase cazuri, aerul poluat se purifica mai intai, dupa care se evacueaza in atmosfera.

Procedeele de purificare a aerului urmaresc reducerea concentratiilor de poluanti sub limitele legale, stabilite prin standard. In practica se utilizeaza procedee fizice si procedee chimice.

E

Prin procedee fizice se indeparteaza substantele solide de diferite dimensiuni, substantele lichide si unele gaze continute in aer. Se utilizeaza ca principii de functionare:

sedimentarea;

schimbarea directiei gazelor;

filtrarea si electrofiltrarea;

aglomerarea si sedimentarea;

adsortia si absortia.

Filtrele cu saci sunt utilaje ce contin saci din material textil prin care trebuie sa treaca aerul incarcat cu suspensii. Din aceste prafuri industriale colectate se pot valorifica substante valoroase, ca de exemplu: oxizi de aluminiu, de fier, de crom, etc.

Electrofiltrele sunt camere metalice, legate la un pol al unei surse de curent continuu, in care aerul se ionizeaza, praful se incarca electric, depunandu-se pe un electrod.

Adsortia este procedeul de retinere a substantelor lichide sa gazoase pe un solid. Procedeul este favorizat de scaderea temperaturii, de o suprafata de contact cat mai mare, de natura substantelor absorbite si adsorbante. In practica se utilizeaza ca substante adsorbante: carbunele activ, oxidul de aluminiu, pamanturile silicioase, etc.

Absortia este procedeul de retinere a substantelor lichide si gazoase in lichide absorbante, cum sunt: apa, solutiile apoase, uleiurile, motorina, etc.

Procedeele chimice se aplica pentru separarea din gaze a unor compusi valorosi sau toxici. Dintre procedeele chimice, cu pondere mai mare se utilizeaza:

chemosorbtia, ce se aplica pentru desulfurarea si denitrificarea gazelor industriale;

absortia in solutii se aplica in numeroase cazuri pentru purificarea gazelor industriale sau a aerului;

oxidarea diversilor compusi poluanti din gaze prin ardere, cu sau fara catalizator;

reducerea unor compusi poluanti, aplicata pentru depoluarea gazelor.

Reducerea poluarii atmosferice va trebui sa plece de la sursa de poluare, deci retehnologizare in industrie, extinderea automatizarii, imbunatatirea functionarii utilajelor existente, calificarea fortei de munca.

Test de autoevaluare nr. 3:

1. Ce conditii trebuie sa indeplineasca cosurile industriale?

2. Ce substante se indeparteaza prin procedeele fizice de purificare a aerului?

3. Ce principii de functionare se utilizeaza in cazul procedeelor fizice?

4. Care sunt procedeele chimice utilizate?