CUPRINS
2
Introducere
Transporturile reprezintă un element esenţial în cadrul societăţii umane. Acestea sunt indispensabile în toate domeniile vieţi i sociale, economice şi culturale, dar impun costuri substanţiale întregii comunităţi, prin efectele semnificative şi pe termen lung produse asupra calităţii mediului şi prin influenţa directă sau indirectă manifestată asupra stării de sănătate a populaţiei. Aerul atmosferic reprezinta un element important pentru menţinerea veţii pe Terra, de aceea de calitatea lui depinde şi calitatea vieţii în ansamblu. Aerul este unul din elementele de bază ale mediului înconjurător şi participă în toate procesele care au loc la suprafaţa scoarţei terestre şi în interiorul acesteea. Prin funcţiile sale aerul participă la procesele geologice, ecologice, de reglare termică, de protecţie, obţinere a resurselor energetice, necesităţi tehnice şi auxiliare, şi este un component al proceselor de producere cu importanţă vitală directă şi hotărâtoare asupra sănătăţii şi capacităţii de muncă a omului, activităţii vitale a plantelor şi lumii animale, climei, stării şi integrităţii valorilor materiale. Importanţa aerului mală a organismului este una primordială. pentru activitatea nor mală Efectul poluant cel mai important al motorului cu ardere internă se datorează emisiilor de gaze nocive existente în gazele de evacuare, emisii care apar datorită arderii defectuoase, incomplete, a combustibilului. În camera de ardere a unui motor cu ardere internă, arderea are un caracter real datorită timpului foarte redus de reacție, dificultăților de formarea amestecului, pierderilor de căldură și altele. Din cele aproximativ 1000 de substanțe distincte ex istente în gazele de evacuare, din cauza efectului nociv dovedit, sau limitat prin reglementări legislative următoarele: hidrocarburile – HC; HC;
monoxidul de carbon – CO; CO;
oxizii de azot – NO NOx ( NO + NO2 );
particulele – PT PT
(doar pentru motoarele cu aprindere prin comprimare);
– măsură a efectului vizibil produs de gazele arse. fumul – măsură
Efecte nocive incontestabile produc și alte substanțe, pentru care sunt în discuție unele propuneri de limitări: dioxidul de carbon – CO CO 2 , considerat până de curând un produs „curat“ al arderii, este acuzat în prezent de producerea efectului de seră, cu consecințe nefaste asupra mediului înconjurător; singură metodă de a limita acest poluant fiind reducerea consumului specific de combustibil. Din păcate, jumătate din dioxidul d e carbon ajuns în atmosfera între 1900 –1970 se găsește încă aici, neputând fi prelucrat de către clorofilă plantelor; oxizii de sulf – SOx ( SO2 + SO3 ), împreună cu NO x cauzează ploile acide, care distrug vegetația; metodă de limitare a acestor poluanți constă în reducerea conținutului de sulf din combustibil; plumbul și compușii săi; este este cunoscut pentru pentru nocivitatea să foarte mare; se impune impune evitarea folosirii tetraetilului deplumb că aditiv antidetonant și găsirea unor înlocuitori nepoluanti; 3
benzo(a)pirena și alte substanțe chimice din grupa HC au efecte cancerigene sau
mutagene dovedite [8].
Efectele negative
asupra sănătaţii organismelor şi mediului
Monoxidul de carbon(CO) este un gaz foarte periculos, ce are o pondere din ce în ce
mai mare printre poluanţii devastatori. Monoxidul de carbon este un compus al gazului natural se formează în urma arderii combustibilului, în mod natural în urma metabolismul
microorganismelor şi în cel al anumitor plante. El se răspandeşte în atmosferă sau s e formează în stratosferă sub efectul razelor UV. O cantitate echivalentă de CO se formează prin acţiunea omului în momentul combustiei carbonului şi hidrocarburilor. 67% din CO provine de la vehicule, combustia carora nefiind complete decât dacă motoar ele merg în
plină viteză. Cantităţile reziduale se ridică în straturile mai înalte ale atmosferei . Monoxidul de carbon este un gaz toxic pentru oameni şi animale. El pătrunde în organism prin plamâni şi blochează fixarea oxigenului prin atomul central de Fe al hemoglobinei puterea sa de fixare este de 240 de ori mai importantă decât cel al oxigenului. Nivelul de otrăvire depinde de saturaţia sanguină, de cantitatea de CO din aer şi volumul respirat. Monoxidul de carbon este toxic, dar în condiţii atmosferice se leagă repede cu oxigenul atmosferic şi formează CO 2 , CHx şi oxizii toxici emişi în atmosferă participă la aş anumitul efect de seră [3]. Dioxidul
de carbon întalnit în atmosferă în proporţie de 0,03% nu
produce tulburări
manifestate decât în situa ţiile în care este împiedicată trecerea gazului din sângele venos în alveola pulmonară şi eliminarea lui prin aerul expirat. De fapt fenomenele toxice apar în momentul în care presiunea parţială a CO2 din aer creşte atât de mult încât împiedică eliminarea acestui catabolit. Iniţial apare o creştere a CO 2 din sânge , mai puţin datorită
pătrunderii lui din aerul exterior, cât datorită autointoxicării organismului. Pe măsură ce creşte concentraţia în aerul atmosferic, intervine şi solubilizarea lui în plasma sanguină datorită presiunii parţiale crescute; la autointoxicare se asociază intoxicaţia exogenă .Primele tulburări
apar
în
jurul
concentraţiei
de 0,05%
manifestată
prin
tulburări
respiratorii(accelerarea respiraţiei), apare apoi cianoza, urmată de tulburări respiratorii şi circulatorii însoţite de fenomene legate de disfuncţia sistemului nervos central.
4
Aditivii din combustibili sedimentează pe suprafaţa solului, ca apoi , cu hrană, să se depoziteze în organism [6]. Dioxidul de sulf (SO2), produs în principal de arderea cărbunelui dar prezent şi în
emisiile motoarelor diesel, se combină cu apa din atmosferă şi provoacă ploile acide care distrug vegetaţia şi clădirile [6]. Azotul – compuşii azotului contribuie constant la poluarea atmosferei, bioxidul de
azot NO2 este unul din cei mai periculoşipoluanţi. Sursa principală a acestui gaz o reprezintă motoarele cu ardere internă, în special a se formează la temperatură ridicată din ţevile de eşapament. Cantităţi
automobilelor. NO2
importante de NO2 dau naştere şi la arderea cărbunilor. În afară de faptul că NO2 este toxic ca atare la anumite concentraţii, el contribuie nemijlocitla formarea smogului – fotochimic, un produs complex alcătuit din diverşi compuşi chimici şi avândca substrat fizic particule de aerosoli (suspensii solide sau lichide din atmosferă).Sub influenţa razelor solare mai ales ultraviolete (UV) între aceşti compuşi se produc reacţii secundare şi terţiare din care iau
naştere alte substanţe, ca ozon, acroleina, formaldehida, peroxiacetilnitraţi, etc. Dintre acestea PAN şi ozonul au efecte toxice deosebit de puternice. Bioxidul de azot sub acţiunea razelor UV reacţionează şi dă oxid de azot şi ox igen atomic. O parte din acesta se combină cu oxidul de azot regenerând NO 2, proces ce duce la menţinerea NO 2 înatmosferă. Altă parte a
oxigenului atomic se combină cu O 2 şi dă ozonul, foarte reactiv şi puternic oxidant. În rezultatul măririi concentraţilor de noxe eliminate în atmosferă duc la formarea dezechilibrului ecologic sau problemele ecologice mondiale cu care se confrunta omenirea în sec. XXI [3],
Efectele negative generate de activităţile de transport îşi pun amprenta asupra tuturor componentelor mediului, prin: datorată emisiilor de particule şi gaze toxice, care atacă sănătatea populaţiei, mediul natural şi construcţiile; Poluarea solului şi apelor cu produse petroliere şi alte tipuri de deşeuri lichide; Poluarea sonoră, care aduce disconfort sau chiar efecte grave asupra sănătăţii, întrucât traficul este una dintre cele mai importante surse de zgomot din zonele urbane; Generarea unor cantităţi considerabile de deşeuri (anvelope uzate, acumulatori, uleiuri uzate, ş.a.m.d.); Efectele asupra climei prin emisiile de gaze care provoacă efectul de seră cu impact pe termen lung; Poluarea
atmosferică,
Accidente,
cu pierderi de vieţi sau afectarea temporară sau permanentă a stării de
sănătate; 5
Infrastructura
necesară activităţilor de transport afectează mediul prin ocuparea unor suprafeţe mari în mediul urban pentru parcări, în detrimentul spaţiilor verzi, trotuarele, ş.a.; Circulaţia şi staţionarea în locuri neautorizate a maşinilor, transformarea părţii carosabile a străzilor şi a trotuarelor în parcări ; Consumul de resurse naturale,etc.
Intensificarea traficului rutier, aerian şi naval, creşterea numerică a parcului de vehicule, cât şi dezvoltarea reţelei de transport constituie căi de poluare a mediului respectiv de afectare a stării de sănătate a populaţiei. Practic, tot ce se elimină pe ţeava de eşapament (monoxid de carbon, oxizi de sulf, oxizi de azot, aldehida formică, pulberi încărcate cu metale grele) este toxic pentru mediu şi sănătate. Impactul traficului rutier asupra mediulu i se concretizează în acţiunea poluanţilor gazoşi şi a metalelor grele, generaţi în timpul activităţilor de transport, asupra mediului şi sănătăţii. Traficul rutier afectează mediul în principal prin:
degajarea în atmosferă a unor cantităţi enorme de gaze toxice şi cu efect de seră; deversarea în sol şi apă a produselor petroliere ş i a altor deşeuri lichide; poluarea sonica a mediului urban; ocuparea unor suprafeţe mari de terenuri din intravilanul oraşului pentru parcări şi parcaje, în detrimentul spa ţiilor verzi şi a trotuarelor; generarea unor cantităţi considerabile de deşeuri solide (anvelope uzate, acumulatoare, produse sintetice, altele).
Principalele probleme care sporesc impactul transportului auto asupra mediului:
calitatea combustibilului; insuficienţa nodurilor de intersecţie pe străzi, a staţiilor auto şi parcărilor auto moderne; calitatea nesatisfăcătoare a învelişului rutier, în special în interi orul cartierelor; parcarea automobilelor în curţi, pe spaţiile verzi şi pe trotuare; exploatarea îndelungată şi starea tehnică nesatisfăcătoare a unităţilor de transport etc.
Pentru reducerea emisiilor de poluanţi în atmosferă rezultate di n traficul rutier este necesară dezvoltarea unui transport durabil, care se poate realiza prin îmbunătăţiri ale tehnologiilor de fabricaţie a vehiculelor, utilizarea de combustibili cu procent de plumb scăzut, fluidizarea traficului în zonele aglomerate din interiorul oraşelor (prin sincronizarea semafoarelor, stabilirea unor căi de rulare cu sensuri unice), elaborarea şi aprobarea conceptului de înverzire a terenurilor din vecinătatea arterelor de circulaţie şi crearea ecranelor de protecţie din vegetaţie între străzi şi spaţiile de locuit, elaborarea unei schemei de amenajare a pistelor pentru biciclişti în toate sectoarele oraşului. 1.1 Situatia actuala privind calitatea aerului:
Politicile europene în domeniul energiei şi al mediului subliniază impactul negativ, asupra mediului pe care le au aglomerările urbane şi creşterea numărului de autovehicule. 6
Traficul urban generează 40% din emisiile de dioxid de carbon şi 70% din celelalte emisii poluante. Autovehiculele care funcţionează cu motor cu combustie, sunt un factor poluant care este luat din ce în ce mai mult în seamă. Oraşele mari sau aglomeraţiile urbane dense sunt afectate în mare măsură de transporturile cu eliberare de noxe. Emisiile de poluanţi ale autovehiculelor prezintă doua mari particularităţi: în primul rând eliminarea se face foarte aproape de sol, fapt care duce la real izarea unor concentraţii ridicate la înălţimi foarte mici, chiar pentru gazele cu densitate mică şi mare capacitate de difuziune în atmosferă. În al doilea rând emisiile se fac pe întreaga suprafaţă a localităţii, diferenţele de concentraţii depinzând de intensitatea traficului şi posibilităţile de ventilaţie a străzii.Ca substanţe poluante, formate dintr -un număr foarte mare (sute) de substanţe, pe primul rând se situează gazele de eşapament.Volumul, natura, şi concentraţia poluanţilor emişi de-pind de tipul de autovehicul, de natura combustibilului şi de condiţiile tehnice de funcţionare.Dintre aceste substanţe poluante sunt demne de amintit particulele în suspensie, dioxidul de sulf, plumbul, hidrocarburile poliaromatice, compuşii organici volatili (benzenul), azbestul, metanul şi altele. Smogul produs de gazele de eşapament ale maşinilor sau de alte surse este o problemă continua a poluării. La nivelul Uniunii Europene circa 28% din emisiile de gaze cu efect de seră sunt datorate transporturilor şi 84% dintre acestea revin transportului rutier, cu menţiunea că 10% provin din traficul rutier urban.Cercetarea si realizarea de mijloace şi tehnologii noi de transport, neagresive pentru mediu; dezvoltarea pe plan mondial in ultimii 10 ani a domeniului; sistemelor Inteligente de Transport (ITS). Elaborarea pe plan european si national a unor acte normative legate de calitatea aerului si reducerea factorilor poluanti in scopul: stabilirii concentratiilor admisibile ale diferitilor poluanti in functie de efectul acestora; determinarii nivelului de poluare; limitarii efectelor poluarii urbane; informarii cetatenilor privind calitatea aerului. 1.2. Evoluţia transporturilor şi acţiuni din transporturi
desfăşurate în scopul reducerii emisiilor
Dacă în trecut industria domina prin cantităţile de poluanţi atmosferici emişi, astăzi emisiile din activitatea de transport constituie partea majoritară din substanţele poluante ce se degajă în atmosfera urbană.
În vederea evitării poluării mediului se urmăresc următoarele obiective strategice:
reducerea impactului negativ al transportului urban asupra mediului prin susţinerea unui sistem de transport eficient, efectiv şi total; promovarea participării cetăţenilor la planificarea transportului local; îmbunătăţirea integrării între politicile de transport urban ale diferitelor sectoare şi diferitelor niveluri prin procesul de planificare al transportului urban.
7
În acest context, obiectivele autorităţii locale vizează reconfigurarea reţelei de străzi, pri n:
studii de fezabilitate privind implementarea şi monitorizarea transportului public local de călători; lucrări de întreţinere curentă şi periodică a reţelei rutiere de străzi, alei şi trot uare; revitalizarea transportului de călători cu troleibuze; realizarea unui st udiu de fezabilitate privind fluidizarea circulaţiei în munici piile resedinta de judet; monitorizarea calitatii aerului prin masuratori directe cat si cu ajutorul modelarii matematice a dispersiei agentilor poluanti in atmosfera, estimarea/previzionarea nivelului acestora.
Calitatea aerului în aşezările umane se determină prin măsurarea concentraţiilor medii orare, zilnice sau lunare ale diferiţilor poluanţi şi compararea acestora cu valorile limită sau după caz, concentraţiile maxime admisibile prevăzute d e actele normative în vigoare.
2.Monitorizarea aerului si statii de monitorizare 2.1.Evolutia calitatii aerului si indicii de calitate
În funcţie de obiectivele monitorizării, de resurse şi de integrarea într -un sistem global, sistemele de monitorizare pot fi dezvoltate folosind mai multe metode: metoda împărţirii pe zone: aria supusă monitorizării este împărţită pe zone relativ omogene (din punct de vedere al emisiilor poluante, topografiei, densităţii populaţiei); în aceste zone se măsoară variabilele specifice şi pe baza unui model de dispersie se evaluează impactul global. Pentru implementarea metodei sunt necesare staţii de măsurare în apropierea surselor industriale, lângă rutele cu trafic intens şi în zonele urbane din zonele respective ; metoda statistică: se analizează corelaţiile în timp şi spaţiu ale datelor măsur ate de către un număr minim de staţii de măsurare existente, care furnizează însă date precise ; metoda grilei: se implementează un număr mare de puncte de măsurare, repartizate relativ uniform în aria supusă monitorizării ; metoda analitică: staţiile de măsurare se amplasează în funcţie de localizarea punctelor de intensitate maximă a poluării, localizare furnizată de un model matematic al dispersiei poluanţilor în zona supusă monitorizării; această metodă se aplică în vecinătatea surselor de poluare, unde modelul are un grad mai mare de veridicitate ; metoda empirică: se realizează măsurători pe un anumit traseu, stabilit de exemplu în funcţie de rutele de trafic auto intens dintr -o anumită zonă
8
scurt "indicele specific", reprezintă un sistem de codificare a concentraţiilor înregistrate pentru fiecare dintre următorii poluanţi monitorizaţi: Indicele specific de calitatea aerului, pe
Oxidul de carbon; Oxizii de azot; Hidrocarburile; Suspensiile formate din particule de carbon; Plumbul
Oxidul de carbon: este constant eliminat în gazele de eşapament, cantitatea sa fiind
mai mare în momentul demarării, precum şi în cazul funcţionării motorului în regim de ralanti (mers încetinit al motoarelor cu ardere internă). Se estimează faptul că, în medie, se elimină aproximativ 275 g CO, în cazul arderii prin combustie a unui litru de benzină. Deşi oxidul de carbon rezultă din orice proces de ardere, acesta constituie un important factor de poluare atmosferică, în special, în cazul eliminării şi sporirii concentraţiei sale în aproprierea solului. Oxizii de azot: sunt rezultaţi (obţinuţi) din procesele de ardere a combustibililor în surse staţionare şi mobile, sau din procese biologice. În mediul urban prezenţa oxizilor de azot este datorată în special traficului rutier. Dintre oxizii azotului rezultă în cantităţi mai mari monoxidul de azot – gaz incolor, rezultat din combinarea directă a azotului cu oxigenul la temperaturi înalte şi dioxidul de azot – gaz de culoare brună, rezultat din oxidarea monoxidului de azot cu a erul. În atmosferă, în reacţie cu vaporii de apă se formează acid azotic sau azotos, care conferă ploilor caracterul acid. Oxizii de azot provoacă oamenilor, animalelor şi plantelor, diverse afecţiuni în funcţie de concentraţie. La om şi animal, în concentraţii mici provoacă iritarea severă a aparatului respirator, cu arsuri şi sufocări, tuse violentă însoţită. La concentraţii mai mari apar simptome severe de asfixiere, convulsii şi blocarea respiraţiei. Totodată împreună cu monoxidul de carbon şi cu compuşii organici volatili formează ozonul troposferic sub incidenţa energiei solare. Până în anul 2009, emisiile de NO x au scăzut de la valori de aproximativ 407 mii de tone în anul 2008, la aproximativ 262 mii de tone în 2009. Însă perioada anilor 2009– 2010 a fost marcată de o creştere a emisiilor de NO x. Emisiile de NOx provin îndeosebi din industria energetică, transport, arderi în industria de prelucrare, precum şi din procesele de producţie. Ponderea fiecărui sector de activitate este prezentată în figura 1.
9
Fig.1. Emisii de oxizi de azot NO x pe sectoare de activitate Hidrocarburile sunt emise de toate tipurile de autovehicule, în cantităţi de
aproximativ 16 - 25 g la arderea unui litru de combustibil. Aceste substanţe cuprind hidrocarburi aromatice, olefine, naftene, parafine, precum şi hidrocarburi policiclice aromatice, cu efect cancerigen de tipul benzo-pirenului sau naftil perilenului. Suspensii le sunt formate din particule de carbon care absorb o parte din gazele eliminate de autovehicule. Cantitatea emisă prin arderea unui litru de combustibil este de circa 2 - 12 g. Nocivitatea lor este dependentă de creşterea concentraţiei suspensiilor din aer, dar şi de proporţia substanţelor absorbite, îndeosebi a hidrocarburilor. Plumbul este eliminat numai de motoarele cu aprindere prin scânteie, rezultând din descompunerea tetraetilului sau tetrametilului de plumb, substanţe cu efect antidetonant, adăugate în cazul benzinei utilizate la motoarele cu indice mare de compresie. Prin ardere, plumbul organic este transformat în plumb anorganic, crescând constant riscul de expunere a populaţiei umane la efectul toxic al acestuia. Sectorul care generează cele mai multe emisii de plumb este transportul (figura 2).
10
Fig.2. Emisii de plumb (Pb), pe sectoare de activitate 2.2 Statii de monitorizare
Monitorizarea factorilor de mediu se realizează printr -un sistem integrat, complex, de achiziţie a datelor privind calitatea mediului pe baza unor măsurători sistematice, de lunga durată, la un ansamblu de parametri şi indicatori cu acoperire spaţială şi temporală care să asigure posibilitatea controlului poluări
Reţeaua de monitorizare a calităţii aerului (RNMCA) cuprinde 142 staţii automate de monitorizare a calităţii aerului şi 17 staţii mobile:
24 staţii de tip trafic; 57 staţii de tip industrial; 37 staţii de tip fond urban; 15 staţii de tip fond suburban; 6 staţii de tip fond regional; 3 staţii de tip EMEP
O staţie de monitorizare furnizează date de calitatea aerului care sunt reprezentative pentru o anumită arie în jurul staţiei. Aria în care concentraţia nu diferă de concentraţia măsurată la staţie mai mult decât cu o "cantitate specifică" (+/- 20%) se numeşte "arie de reprezentativitate".
Reţeaua de staţii meteorologice din România este caracterizată în prezent prin existenţa staţiilor automate (MAWS), dar şi a staţiilor „convenţionale”, care mai utilizează instrumente şi aparate mecanice. Staţia meteorologică reprezintă locul în care sunt efectuate măsurători şi observaţii meteorologice, având la bază programe stabilite unitar, în scopul asigurării comparabilității datelor şi omogenităţii informaţiilor meteorologice. Totalitatea staţiilor meteorologice aflate în subordinea Administraţiei Naţionale de Meteorologie formează reţeaua naţională de staţii meteorologice.Calitatea aerului în zonele urbane depinde în special de tipul şi dimensiunea activităţilor industriale, intensitatea traficului dar şi de gestionarea deşeurilor menajere şi indusriale. Pe lângă aceşti indici, în analiza calităţii aerului din zonele urbane, se mai ţine seama şi de: mărimea şi calitatea spaţiilor verzi, densitatea populaţiei, condiţiile geografice şi clim atologice. 11
Orice sistem complet de supraveghere a calităţii aerului ș i a mediului în general trebuie să fie structurat pe patru componente, urmărind lanţul cauzal al poluanţilor. În cazul aerului și al apei considerați și ca vectori de transfer ai poluării componenta de transfer a sistemului de monitoring are o importanță crescută. Monitorizarea poluării de fond, de transfer sau de impact se realizează prin interconectarea reţelelor de supraveghere la nivel local, regional, naţional şi internaţional, atât în ce priveşte armonizarea procedurilor de analiză a probelor cât şi a schimburile de date. În afară de supravegherea calităţii aerului prin prisma compoziţiei lui chimice, un aspect deosebit de important îl reprezintă monitorizarea atmosferei ca şi componentă a mediului prin prisma caracteristicilor sale. În scopul înţelegerii proceselor, este necesar aportul specialiştilor climatologi şi al celor care se ocupă de procesele de difuzie şi transport a gazelor. Aceştia pot studia fenomenele din atmosferă, simula mişcările gazelor şi prevede locurile în care se vor manifesta efectele negative ale poluanţilor.
Fig. 3. Staţii, sunt prezentate publicului cu ajutorul unor panouri exterioare (amplasate in mod convenţional in zone dens populate ale oraşelor) si cu ajutorul unor panouri de interior (amplasate la Primarii).
TRAFICPOL la nivelul local cuprinde: 3 afişoare SIGN pentru informarea publicului; unitate centrală de achiziţie şi comunicaţii de date, cu tastatură şi afişor LCD pentru setări şi testări locale; traductori de mediu pentru temperatură, CO, NO2, SO2; Achizitiile si comunicatiile de date se fac prin : senzorii de mediu local; afisare locala parametrii de mediu monitorizati; transmitere la Dispecerat a concentratiilor medii, in urma unei interogari a acestuia; afisare locala mesaje primite de la postul central; afisare locala mesaje primite de la alte puncte de masura; menu de setari si teste. Mod de lucru
12
F ig. 4. Traseul informatiilor
NIVELUL LOCAL: 2 subsisteme locale de măsură şi afişare (SLA) a temperaturii si a concentraţiilor de gaze poluante CO, NO2, SO2, cu posibilităţi locale de configurare; suport de comunicaţii prin GSM/SMS/GPRS. NIVELUL CENTRAL: dispecer de comunicaţii de date pentru configurarea la distanta a subsistemelor locale, dispecerizarea centralizată a parametrilor de mediu, gestionarea mesajelor text; dispecer de prelucrări de date pentru calculul concentraţiilor medii pe perioade standard de timp, vizualizări de date; site-uri web cu acces liber pentru informare on-line privind nivelul de poluare urbană în punctele monitorizate, cu o zona restricţionată pentru accesul autorităţilor locale; baze de date de configurări de sistem, valori măsurate, valori calculate, valori de referinţă, mesaje text; rapoarte. Definirea pragurilor de alerta si de interventie pentru
concentratiile de poluanti
in emisiile atmosferice si in aerul ambiental sunt: praguri
de alerta - concentratii de poluanti care ating valori reprezentand 70% din
valorile concentratiilor maxime admise de reglementarile in vigoare (ORD 592/2002); praguri de interventie - concentratiile de poluanti care depasesc valorile concentratiilor maxime admise de reglementarile în vigoare.
Identificarea cauzelor depăşirii valorilor limită admise: PM10 – cauze ale depăşirii valorii limită: industria, şantierele din oraş şi traficul rutier. Traficul rutier are o contribuţie semnificativă la creşterea concentraţiei de PM10. Tabelul 1 Clasificarea degajarilor de noxe in functie de tipul motor
13
Datorită riscurilor reprezentate de diferiţii poluanţi asupra sănătăţii umane, pentru faună şi floră, s-au adoptat reglementări naţionale şi internaţionale care specifică valorile limită ale concentraţiilor poluanţilor atmosferici. Poluanţii rezultaţi în u rma procesului de ardere al combustibilului fosil în motorul cu ardere internă sunt diversificaţi şi au un mecanism al genezei diferit, funcţie de categoria de carburant. Limitele valorilor poluante admise autovehiculelor în România sunt prezentate în tabe lul 1. De remarcat că, în ciuda lipsei unui program naţional de monitorizare a concentraţiei poluanţilor în mediile urbane şi al unui ansamblu de măsuri sistematice, progresive, privind pregătirea şi echiparea parcului auto intern în vederea trecerii la un sistem ecologic de trafic, propunerea legislativă este extrem de ambiţioasă. În domeniul auto, proiectarea ecologică înseamnă proiectarea unor autovehicule ecologice care pe toată durata lor de viaţă produc cât mai puţine prejudicii asupra mediului înconjurător. Preocupările inginereşti, în direcţia reducerii impactul negativ al produselor şi proceselor industriale asupra mediului, au apărut cu mult timp în urmă, conducând la elaborarea unor strategii orientate asupra proceselor iar în ultimii ani la strategii orientate asupra produselor, studiind produsul de- a lungul întregului său ciclu de viaţă, de la proiectare până la casare-sfârşitul vieţii. În proiectarea ecologică a autovehiculelor trebuie să se folosească materiale mai puţin poluante; să se orienteze şi opteze pentru materiale care se reciclează într -un timp foarte scurt şi să se elimine materialele nereciclabile sau greu reciclabile; să se reducă cantitatea de produse reziduale. Aplicarea acestor strategii au avut ca efect conceperea unor autovehic ule ale căror influenţe asupra mediului sunt diminuate. Ciclul de viaţă al unui autovehicul are ca etapă iniţială procesarea materialelor în subproduse/semifabricate. Continuă cu realizarea elementelor componente, urmând apoi asamblarea şi ambalarea produsului sub forma sa finală. În urma vânzării autovehiculului, acesta intră în etapa de utilizare. După parcurgerea perioadei de folosire se ajunge la ultima etapă - cea a scoaterii din uz, unde autovehiculul uzat este direcţionat spre faza de reutilizare, reciclare, procesare a deşeurilor etc. Dacă activitatea umană generează emisia a numeroşi poluanţi gazoşi în atmosferă, autovehiculele emit un mare număr de poluanţi, studiile efectuate la nivel internaţional permiţând cuantificarea poluanţilor emişi de traf icul rutier. Autovehiculul constituie un factor cu o nocivitate agresivă, îndeosebi în mediul urban, unde deţine circa 60 % din ponderea emisiilor poluante / 14
Tabelul 2.Obiective privind populatia expusa poluarii aerului in mediul urban (%) Anul zona 1990 2010
Vestul Europei 72 25
Centrul Europei 92 75
Estul Europei 86 38
În tabelul 2 se pot observa obiectivele pentru anul 2010 in cele 3 parti ale Europei respectiv Vest, Centru si Est. Putem observa ca in Europa Centrala sunt cele mai mari valori atat in anul 1990 cat si in 2010.
8000.00 7000.00 6000.00
e 5000.00 n o t 4000.00 e 3000.00 d e 2000.00 n 1000.00 a o i 0.00 l i 0.00 M
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 6 5 4 3 2 y = 4E-05x - 0.0524x + 3.2829x - 80.602x + 946.18x - 5283.1x + 11594 R² = 0.9708 Tarii
Fig. 5. Emisii de CO 2 1990-2009 În figura 5 puteti observa diferenta dintre tari a emisiilor de CO2 intre anii 1990-2009 dupa aceasta ordine: 1.China; 2.SUA; 3.Russia; 4.Japonia; 5.Germania; 6.Canada; 7.Marea Britanie; 8.Australia; 9.Italia; 10.Franta; 11.Polonia; 12.Spania; 13.Ucraina; 14.Turcia;15. Olanda; 16.Cehia; 17.Belgia; 18.Grecia; 19.Romania; 20.Austria. Conform tabelului 3 de mai jos, referitor la topul marcilor auto in functie de emisiile de CO2, puteti observa ca in anul 2009 principala marca care polua era Mercedes la fel ca in anul 2010, dar a avut o scadere de 4,2 g/km, mai mare decat alte 7 marci. +
+
–
+
+
-
=0
(1)
Ecuatia (1) este o ecuatie combinata din mai multe tipuri de termeni care are ca rezultat solutia nula, 0. Tabelul 3.Topul marcilor auto in functie de emisiile de CO2
15
1.
Metode de diminuare a poluării aerului.
Sistemul de transport ameninţă semnificativ mediul înconjurător şi sănătatea umană. Obiectivul principal al politicii din domeniul transportului îl constituie restructurarea sistemului de transport şi asigurarea funcţionării acestuia în vederea realizării unui sistem de transport omogen, conectat din punct de vedere al structurii, la reţelele de transport naţionale şi europene. În prezent, ca urmare a creşterii numărului de autovehicule, precum şi a calităţii precare a multora dintre acestea, transportul re prezintă o sursă majoră de poluare a mediului, cu un impact major în special asupra calităţii aerului. O măsură care ar putea duce la diminuarea emisiilor ar fi scoaterea din circulaţie a acelor autovehicule, în special a celor de tonaj mare, care nu au motoarele dotate cu sisteme de reţinere a poluanţilor. De asemenea, prin utilizarea autovehiculelor echipate cu sistem EURO 3 şi EURO 4 (pentru îmbunătăţirea arderii), folosirea motorinei EURO 3 şi EURO 4 conform normelor europene şi prin dotarea cu convectori catalitici: se filtrează gazele de eşapament; se reţin particulele în suspensie solidă parţial şi emisia NOx; se reduc emisiile de SO 2. În acest mod se reduc, pe toată durata de funcţionare a unui autovehicul, emisiile de hidrocarburi, în medie cu 87 %, cele de dioxid de carbon cu circa 85 % şi oxizii de azot cu 62 %. Eficacitatea acestor măsuri este, însă, limitată de numărul tot mai mare de autovehicule. Motoarele cu celule de combustie, care folosesc hidrogen sau etanol (figura 3), ar putea fi soluţia salvatoare pentru vehiculele ecologice din viitorul apropiat. Autovehiculele cu hidrogen, care emană în atmosferă numai vapori de apă, par să fie cea mai bună soluţie pentru circulaţia urbană din anii care vin.
16
Fig. 6 – Motor cu hidrogen
Totuşi, deşi ideea că noile maşini nu ar polua deloc este foarte atrăgătoare, performanţele acestor maşini sunt, deocamdată, sub aşteptări. Nimeni nu vrea o maşină care demarează greu, pe care nu prea ai unde să o alimentezi şi care, pe deasupra, nici nu inspiră prea multă încredere. Hidrogenul poate fi ars în motor, aşa cum arde şi benzina, sau poate produce energie electrică, prin intermediul unor celule de combustie. Ambele metode presupun arderea hidrogenului pentru a furniza energia necesară deplasării vehiculul ui. Criza mondială a petrolului i -a făcut pe inginerii de azi să reconsidere vechile proiecte şi, în ultimii zece ani, au fost testate 17 noi modele de motoare cu hidrogen. Conform experţilor de la Toyota, pomparea hidrogenului în camerele de ardere ale m otoarelor obişnuite duce la deteriorarea acestora, din cauza exploziei foarte violente a acestui gaz după ce motorul se încinge. Pentru un mai bun control asupra procesului de ardere, tehnicienii au preferat celulele de combustie pe bază de hidrogen, care alimentează cu energie electrică motorul electric al maşinii. Primul mare obstacol în calea noilor motoare este hidrogenul însuşi. El poate fi extras prin procedee termochimice din gazele naturale, poate fi produs de bacterii "cultivate" special în acest scop, poate fi extras prin termoliză din biogazul obţinut prin putrefacţia deşeurilor sau prin electroliza apei. Niciunul dintre aceste procedee nu este simplu şi toate costă foarte mult. Tradus în termeni economici: hidrogenul nu este rentabil. Dar, cum încălzirea globală nu ne dă nicio altă şansă, dacă vrem să nu mai poluăm atmosfera cu gaze de eşapament, va trebui să optăm pentru una sau alta dintre metodele de mai sus şi să trecem la producţia în serie mare a autovehiculelor pe bază de hidrogen. Firmele care au produs maşini cu celule de combustie sunt: Toyota, Hyundai, BMW, Daimler Chrysler, Ford, General Motors etc. 17
Dintre ele singura care a construit şi a vândut deja autobuze cu celule de combustie a fost Daimler Chrysler, care a produs maşinile Merc edes-Benz Citaro, cumpărate de primăria Londrei încă din octombrie 2005. Oamenii de ştiinţă au reuşit să creeze o grupă întreagă de polimeri, permeabili faţă de trecerea protonilor, pe care îi folosesc ca electroliţi în celulele de combustie. Scopul izolăr ii protonilor este dorinţa de a -i „determina" pe electroni să facă mai întâi „un ocol" înainte de a participa la reacţia de ardere. Polimerii se plasează între cele două plăci: catod şi anod. Molecula de hidrogen ajunsă la anod se disociază în prezenţa un ui catalizator din platină în protoni şi electroni. Protonii trec prin membrană şi ajung la oxigen, în timp ce electronii sunt dirijaţi mai întâi printr -un fir, în afara celulei, unde parcurg un circuit electric, şi abia apoi ajung la catod, unde participă la finalizarea moleculei de apă. Aşa se produce curent electric cu ajutorul celulelor de combustie. Folosind mecanismul descris mai sus, inginerii au creat primele maşini care nu poluează deloc. Ele sunt alimentate cu hidrogen din nişte butelii, plasate sub bancheta din spate, iar motorul care învârte roţile este electric şi este plasat sub capotă, ca ma joritatea motoarelor. La mijloc, sub podea, se află bateria de celule de combustie, adică „centrala electrică" a maşinii. Toate maşinile ce poartă inscripţia „Fuel Cell" se bazează pe acest sistem, dar, de regulă, nu ard hidrogen, care este foarte scump, ci etanol produs din cereale (un fel de ţuică cu gust prost). Cele care merg cu alcool nu sunt complet nepoluante, deoarece produc totuşi o cantitate de bioxid de carbon, dar mult mai mică decât motoarele tradiţionale pe benzină sau motorină. Dezavantajele care apar în cadrul acestei metode de diminuare a poluării aerului: Dincolo de costuri, pe care omenirea e gata să le plătească pentru a reduce poluarea, mai rămân doar două mari impedimente. Primul ar fi gerul, întrucât toate celulele cu combustie produc, în loc de gaze toxice, aburi de apă, care pot îngheţa în timpul iernilor deosebit de friguroase, blocând în acest fel producerea curentului electric. Soluţia propusă: acumulatoare de rezervă, pentru urgenţe. Al doilea impediment ar fi lipsa staţiilor de hidrogen pe drumurile publice, care s-ar putea rezolva prin staţii duble, de carburanţi tradiţionali şi de hidrogen, aşa cum încearcă Norvegia. Se estimează că înlocuirea vehiculelor clasice cu cele pe bază de hidrogen va costa aproximativ un trilion de dolari, numai în Statele Unite. Masurile de prevenire şi ameliorare a poluării Utilizarea catalizatorilor purificării oxidative asigură o micşorare considerabilă a cantităţi componenţilor arderii incomplete a combustibililor şi CO în gazele de eşapament. Metode de reducere a cantităţii emisiilor toxice de la motoarele cu ardere internă sunt următoarele. Utilizarea combustibililor gazoşi (H2,CH4) previne formarea unor compuşi toxici în gazelle de eşapament iar utilizarea metanului conduce la reducerea emis iilor toxice în atmosferă. Utilizarea acestor gaze este eficientă pentru transportul auto din raza urbană. (John G.Watson, Judith C.Chow, Introduction to Environmental Forensics (Third Edition), Pag. 677-706, 2015 ) 18
Folosirea amestecurilor de combustibili spre
exemplu, de gaze- benzină, această
metodă permite de a reduce emisiile toxice la funcţionrea motorului în regim staţionr, deorece în acest caz ard doar gazele combustibile – fenomen important pentru exploatarea transportului auto în zonele urbane. (John G.Watson, Judith C.Chow, Introduction to Environmental Forensics (Third Edition), Pag. 677-706, 2015 )
Curăţirea catalitică a gazelor de eşapament. Măsurile pentru tratarea catalitică a gazelor de eşapament sunt necesare pentru respectarea valorilor limită ale emisiilor de noxe la arderea în motor ,impuse de către legislaţia referitoarela gazele de eşapamen t. Înaite de a ajunge în aer liber, gazele de ardere trec printr-un catalizator montat pe traseul destinat acestor gaze. În catalizator, anumite straturi adecvate fac ca noxele existente în gazele de
eşapament să fie supuse unor reacţii chimice care să le transforme în substanţe netoxice. Sondele sa aiba utilaje adecvate să măsoară conţinutul rezidual de oxigen din gazele de eşapament. În acest fel, amestecul aer -combustibil poate fi reglat astfel încât catalizatorul să aibă un randament cât mai bun. De -a lungul timpului s-au folosit diverse principii de convertire catalitică a noxelor. (John G.Watson, Judith C.Chow, Introduction to Environmental Forensics (Third Edition), Pag. 677-706, 2015 ) Catalizatorul de oxidare.
Catalizatorul de oxidare tranformă hidrocarburile şi
monoxidul de carbon, din gazele de eşapament în vapori de apă şi dioxid de carbon. Cele mai sensibile strat egii de control ale poluării atmosferice implică metode ce reduc,
colectează, captează sau reţin poluanţii inainte ca ei să intre în atmosferă. Din punct de vedere ecologic, reducând emisiile poluante cu o mărire a randamentului energetic şi prin măsuri de conservare, precum arderea de mai puţin combustibil este strategia preferată. Reducerea emisiilor de gaze din arderea combustibililor folosişi de către automobile este posibilă şi prin realizarea unei combustii cât mai complete a carburantului sau prin recircularea gazelor provenitede la rezervor, carburator şi motor, dar şi prin descompunerea
gazelor în elemente puţin poluante cu ajutorul proceselor catalitice . (Daniel Vallero, Fundamentals of Air Pollution (Fifth Edition), Pag. 43-81, 2014).
19
Concluzii
Problema poluării atmosferei a apărut şi devenit vizibilă în orizontul internaţional şi global în sec. 20. Aceasta a avut loc datorită intensificării activităţii industriei, exploatării excesive a terenurilor agricole, incendiilor forestiere, sporirii intense a numărului de locuitori şi apariţia unor noi tehnologii care deşi sunt excelente în domeniul său de lucru sunt teribile în protejarea atmosferei. Colapsul global al mediului inconjurator este inevitabil. Statele dezvoltate ar trebui sa lucreze alaturi de statele in curs de dezvoltare pentru a se sigura faptul ca economiile acestor ţări să nu contribuie la accentuarea problemelor legate de poluare. Strategiile de conservare a mediului ar trebui sa fie acceptate pe scara mondiala, si oamenii ar trebui sa inceapa sa se gandeasca la reducerea considerabila a consumului energetic fara a se sacrifica insa confortul. Cu alte cuvinte, avand la dispozitie tehnologia actuala, distrugerea globala a mediului inconjurator ar putea fi stopata. Cele mai sensibile strategii de control ale poluării atmosferice implică metode ce reduc,colectează, captează sau reţin poluanţii inainte ca ei să intre în atmosferă. Din punct de vedere ecologic, redu când emisiile poluante cu o mărire a randamentului energetic şi prin măsuri de conservare a combustibilului mai superior se efectuiază prin anumite mijloace de protecţie. Efectul direct al poluării atmosferei este diminuarea permanentă a calităţii vieţii pe Pământ. Activităţile de transport influenţează negativ fauna, flora şi orice activitare economică. Transportul auto elimină în atmosferă până la 50 % din cantitatea de hidrocarburi, fiind considerat principalul impurificator cu substanţe organice ale z onelor urbane. Aproximativ 65 % din populaţia Uniunii Europene este expusă la nivele inacceptabil de înalte de zgomot, în cea mai mare parte produs de traficul urban, cauzând disconfort şi probleme de sănătate (ritm cardiac mai înalt, dereglări psihice şi de somn, probleme auditive, stres etc.). Se consideră că la nivelul Uniunii Europene, circa 28 % din emisiile de gaze cu efect de seră sunt cauzate de transport, 84 % din acestea provenind din transportul rutier. Mai mult de 10 % din emisiile de dioxid de carbon provin în UE din traficul rutier din zonele urbane. Lucrarea analizează impactul asupra mediului a unor factori poluanţi proveniţi din activitatea de transport. Dacă nivelul de industrializare actual va continua să crească în aceleaşi ritmuri, s pre sfîrşitul sec. 21 se preconizează un nivel de poluare al atmosferei cu 1,5 mai înalt decât cel actual. Astfel aerul va deveni dăunător. Poluarea atmosferei generează următoarele efecte negative: ploile acide distrug vegetaţia; are loc efectul de se ră; sporirea pacienţilor ce suferă de cancer pulmonar; modificări genetice ale unor organisme; scăderea longevităţii vieţii în unele regiuni ale globului cu atmosfera înalt poluată; Principala sursă de poluare a atmosferei o reprezintă industria materialelor de construcţii şi transportul. În scopul diminuării nivelului de poluare al acestora au fost introduse anumite filtre la coşurile de evacuare a gazelor şi norme obligatorii de concentraţie cu substanţe toxice a gazelor de eşapament ex. EURO 1 , EURO 2. 20
Principalele măsuri concrete de realizare a protecţiei aerului constau în : exploatarea raţională a instalaţiilor tehnologice selecţionate pentru o anumită producţie ca fiind cele mai puţin poluante; recuperarea şi valorificarea substanţelo r reziduale utilizabile; amplasarea surselor de poluare bazată pe un studiu ştiinţific al consecinţelor pe care le are situarea într-o anumită ambiantă geoclimatică; adoptarea de sisteme şi mijloace de transport cât mai puţin poluante.
21
Bibliografie
[1]. Bing Qiao, Weijian He, Yujun Tian, Yichao Liu, Ouchen Cai, Yue Li, Ship emission reduction effect evaluation of air pollution control countermeasures, 2017; [2]. Daniel Vallero, Fundamentals of Air Pollution (Fifth Edition), Pag. 43-81, 2014; [3]. Dean E. Schraufnagel, John R. Balmes , Clayton T. Cowl, Sara De Matteis,Donald J. Wuebbles, Air Pollution and Noncommunicable Diseases: A Review by the Forum of International Respiratory Societies’ Envi ronmental Committee, Part 2: Air Pollution and Organ Systems, 2018; [4]. John G.Watson, Judith C.Chow, Introduction to Environmental Forensics (Third Edition), Pag. 677-706, 2015; [5]. Niac, G., Naşcu, H., Chimie ecologică, Editura Dacia, ClujNapoca, 1998 ; [6]. Rossa Brugha. Claire Edmondson, Jane C.Davies, Outdoor air pollution and cystic fibrosis, 2018; [7].Vasiliu, D., Monitorizarea mediului, Editura tehnică, Bucureşti, 2007; [8]. ***Guvernul României Legea nr. 137 din 29 decembrie 1995 p rivind protecţia mediului, 1995; [9].***Guvernul României, Legea nr.139 din 24 iulie 2000 privind activitatea de meteorologie,2000; [10]. ***Guvernul României Monitorul Oficial ORDIN nr. 592 din 25 iunie 2002, privind stabilirea valorilor limită, valorilor de prag şi a criteriilor şi metodelor de evaluare a poluanţilor din mediul înconjurător, 2002; [11]. ***Guvernul României, Legea nr. 104 din 15 iunie 2011 privind calitatea aerului înconjurător, 2011; [12].***.http://www.anpm.ro; [13]***.http://www.apmot.ro; [14].***.http://www.guv.ro/notefundam/afis-nota.php?id=3010; [15].***http://www.motorstory.ro/2011/03/dacia-alaturi-de-mercedes-audi-si-bmw-in-topulcelor-mai-poluante-marci-din-europa/; [16].***http://0-100.hotnews.ro/2011/03/29/top-20-al-marcilor-auto-in-functie-de-emisiilede-dioxid-de-carbon.
22
