MONITORIZAREA EMISIILOR ÎN ZONELE AEROPORTUARE I EVALUAREA IMPACTULUI ASUPRA COMUNITĂŢII Mihaiella CREU INCDT-COMOTI,
[email protected]
Rezumat
Transportul aerian, ca toare celelalte activităţ i,i, generează o poluare atmosferică la scară locală, regională şi planetară. Deşi măsurările realizate în jurul aeroporturilor arat ă că toate concentraţ iile iile poluanţ ilor ilor monitorizaţ i sunt inferioare valorilor concentra ţ iilor iilor din centrul marilor ora şe, este necesară o acţ iune iune susţ inut inută pentru a limita contribuţ ia ia aviaţ iei iei în cadrul dezvoltării durabile. Conştienţ i de această problemă aeroporturile, constructorii de avioane şi cercetătorii s-au gândit la consecinţ ele ele pe care le are traficul aerian asupra mediului. Misiunea lor este de a în ţ elege elege care este natura emisiilor în jurul aeroportului, cum se disperseaz ă acestea în atmosfer ă şi apoi să evalueze efectele lor asupra s ănătăţ iiii oamenilor şi a mediului. Scopul acestei lucrari este de a prezenta emisiile produse de aeronave, pentru a sublinia importanţ a cercetării în lupta împotriva poluării atmosferice. Introducere
În anii urm ători, avioanele nu vor mai fi vândute doar pentru performanţ ele ele lor tehnice, ci şi datorită caracteristicilor cu impact asupra mediului. Poluarea atmosferica, alături de poluarea sonor ă va deveni o miză esenţ ial ială, emisiile din sectorul aeronautic fiind departe de a fi neglijabile şi motoarele necesitand a fi supuse unor norme antipoluare din ce în ce mai severe. Principalii poluanţ i emişi în jurul aeroporturilor şi care influenţ eaz ează local calitatea aerului sunt: oxizii de azot (NOx), monoxidul de carbon (CO), hidrocarburile nearse (HC), compu şii organici volatili (COV), dioxidul de sulf (SO2) şi particulele. Emisiile avioanelor sunt de natură diferită, după regimul de funcţ ionare ionare al motoarelor: la rulare se produc în principal hidrocarburi nearse şi monoxid de carbon, în timp ce la decolare, când motoarele sunt la maximul lor de putere şi temperaturile foarte ridicate, este favorizat ă producerea de NOx . În momentul de faţă, se consideră că punctele de m ăsurare a poluanţ ilor ilor atmosferici nu sunt suficiente pentru a preciza contribu ţ ia ia aeroporturilor la poluarea atmosferic ă locală. Pentru aceasta, în cadrul programelor internaţ ionale ionale au fost prevăzute campanii de măsurare ce au ca scop determinarea cantitativă de poluanţ i atmosferici şi corelarea acestora cu emisiile aeroportuare.
Reglementări specifice motoarelor de avioane
Emisiile poluante ale aeronavelor sunt reglementate la nivel internaţ ional prin ICAO (Organizaţ ia de Aviaţ ie Civilă Internaţ ională). ANEXA 16 VOL.II al ICAO “Protec ţ ia mediului – Emisiile motoarelor de aviaţ ie” stă la baza certificării motoarelor de aviaţ ie în ceea ce priveşte poluarea atmosferică. Această anexă conţ ine procedurile de încercare şi de masurare şi fixează valorile limită ale emisiilor de fum, hidrocarburi, oxizi de azot şi monoxide de carbon Masurarea emisiilor este realizată după ciclul LTO (Landing – Take-Off) descompus în patru faze: apropiere, rulare, decolare şi urcare. Pentru prima dată au fost fixate valorile limită ale poluanţ ilor HC, CO, NOx în 1981. Evoluţ ia traficului aerian şi a tehnologiei grupurilor motopropulsoare a necesitat o actualizare a acestor valori limită. Modificarea a fost realizată ca urmare a deciziei Consiliului ICAO din 24 martie 1993. Aceasta prevede o reducere de 20% a valorilor limită de emisie a NOx. Cerinţ ele trebuie să fie aplicate grupurilor motopropulsoare fabricate după 31 decembrie 1999. Compromisul CO2 – NOx este prezentat în figura prezentata mai sus. Consiliul Ministerului Mediului al UE a convenit o reducere de 15% a emisiilor de dioxid de carbon (CO2), metan (CH4), dioxid de azot (NO 2), până în anul 2010, fa ţă de anul 1990. Contribuţia activităţilor aeroportuare Sursele de poluare din zona aeroportuar ă sunt numeroase: avioanele, dar şi vehiculele care vin la aeroport, depozitele de carburant, industriile şi centralele termice prezente în această zonă.
Printre diferitele surse de emisie în zonele aeroportuare se disting activit ăţ i exclusiv terestre şi aeronavele. Activităţ ile terestre Activităţ ile terestre cuprind sursele fixe şi sursele mobile. Sursele fixe sunt variate si se refer ă la sistemele de producere a energiei, depozitele de carburant, staţ iile de tratare a deşeurilor şi operatiile de curăţ are, întreţ inere, dezgheţ , vopsire Sursele mobile se referă la traficul vehiculelor rutiere (traficul indus pentru transportul pasagerilor şi funcţ ionarilor), motoare speciale (tractoare, transportul bagajelor, elevatoare etc) şi pe de altă parte mişcările avioanelor la sol sau în faz ă de decolare sau aterizare Cazul particular al avioanelor Reducerea poluării atmosferice este una dintre marile provoc ări ale cercetării ce constituie preocuparea constructorilor de motoare. Ei trebuie s ă găsească cel mai bun compromis între diminuarea emisiilor toxice, creşterea randamentului şi securitatea avioanelor.
Funcţ ionarea unui motor este foarte complex ă. O combustie ideală produce doar dioxid de carbon (CO2) şi apă (H2O), dar, în practic ă nu se întâmplă niciodată aşa. Monoxidul de carbon şi hidrocarburile nearse rezultă la combustia incompletă a kerosenului atunci când motorul func ţ ionează la putere redusă (staţ ionare şi rulare la sol). Oxizii de sulf provin din oxidarea sulfului con ţ inut în kerosen, cantitatea lor fiind în func ţ ie de cantitatea de kerosen consumată si de conţ inutul de sulf din kerosen. Oxizii de azot se formează prin oxidarea azotului din aer la valori ridicate de temperatur ă şi presiune, la ieşirea din camera de combustie a motorului, în momentul decol ării şi urcării Oxizii de azot (NO2, NO şi N2O) reprezintă o preocupare deosebită pentru constructorii de motoare. Aceşti oxizi participă la formarea polu ării locale (NO2 este toxic pentru oameni şi provoacă ploile acide) şi la poluarea globală, datorită rolului pe care îl au la formarea ozonului. Util în atmosfera înalt ă pentru filtrarea razelor solare, ozonul are efecte nocive pentru respira ţ ie şi participă la creşterea efectului de seră la joasă altitudine. Oxizii de azot se formeaz ă la presiuni şi temperaturi ridicate şi după cum ştim, acestea sunt cele mai bune condiţ ii pentru mărirea randamentul motorului. Creşterea presiunilor în motoare fiind inevitabilă, trebuie acţ ionat asupra amestecului carburant/aer pentru a încerca o reducere a oxizilor de azot.
Modele de dispersie
Urmărirea calităţ ii aerului la scara unei aglomeraţ ii sau a unei platforme aeroportuare, presupune a se ţ ină cont de factori multipli care au influen ţă asupra dispersiei poluanţ ilor, în particular situa ţ ia meteorologică, diferitele surse de poluare şi topografia site-ului. Poluanţ ii, odată emişi, sunt transporta ţ i la distanţ e variabile prin mişcările maselor de aer. Acestea sunt principalele fenomene meteorologice care ac ţ ionează asupra dispersiei poluanţ ilor. La aceşti factori se adaug ă, în egală măsură reacţ iile fizico-chimice care schimbă compoziţ ia poluanţ ilor primari şi antrenează formarea poluanţ ilor secundari. Mecanismele de transport şi transformare a poluanţ ilor în atmosferă, fac de mai mul ţ i ani obiectul numeroaselor cercetări, al căror principal obiectiv este descrierea relatiilor complexe între emi ţători şi receptori. Aceste cercetari permit, în egal ă măsură, estimarea contribuţ iei surselor individuale la apariţ ia nivelelor de poluare ridicate. Au fost de asemenea dezvoltate instrumente numerice de simulare a curgerii maselor de aer, a transportului poluanţ ilor şi a transform ărilor acestora în atmosfera. Aceste instrumente, care constituie modele de dispersie, permit predic ţ ia concentraţ iei poluanţ ilor şi realizarea studiilor de impact pe termen lung. Majoritatea modelelor actuale de dispersie au fost dezvoltate pentru a studia site-urile industriale sau aglomeraţ ii şi nu consideră decât sursele de la sol. Luarea în considerare a surselor aeriene necesita deci o adaptare a modelelor de dispersie existente. Configurarea platformelor aeroportuare fiind foarte variata, fiecare aeroport constituie un caz particular care necesita o adaptare specifica. Totusi, procesele fizice si chimice responsabile de dispersia poluantilor ramanand identice, singurele date specifice fiecarui aeroport sunt sursele de emisie, condi ţ iile meteorologice şi topografia aeroportului. Legislaţie în vigoare În 1996, Consiliul de Mediu a adoptat Directiva Cadru 96/62/EC privind Managementul şi
Estimarea Calităţ ii Aerului. Aceasta Directiva revizuia legislaţ ia existentă anterior şi introducea noi standarde de calitate a aerului pentru poluan ţ ii aerului nereglementaţ i anterior. Directiva 1990/30/EC referitoare la valorile limită pentru NOx, SO2, Pb şi PM10 din aer, a intrat în vigoare în iulie 1999. Valorile limită ale NOx pentru protecţ ia vegetaţ iei trebuiau atinse până în 2001. Valorile limita privind SO2 şi PM10 trebuiau să fie atinse până în 2005. Celelalte valori limită privind NO2 şi Pb trebuie atinse pân ă în 2010. Directiva, 2000/69/EC , legată de valorile limită pentru benzen şi CO din aer, a intrat în vigoare pe 13 decembrie 2000. Aceast ă directivă stabileşte valorile limită pentru concentraţ iile de benzen şi monoxid de carbon din aer. Valoarea limit ă pentru CO trebuia atinsă până în 2005, iar pentru C 6H6 până în 2010. Directiva privind stratul de ozon a ap ărut în 1999 sub numele COM (1999)125-2. Acest document stabileşte obiectivele pe termen lung, echivalent noilor valori trasate de Organizaţ ia Mondială a Sănătăţ ii şi valorile ţ intă interimare ale ozonului în aer, de atins pân ă în 2010.
Ultimele trei Directivele UE privind calitate aerului au fost transpuse în România prin OM 592/2002, care se refer ă la condiţ ii specifice pentru diferiţ ii poluanţ i ai aerului şi furnizează în principal condiţ iile şi normele tehnice pentru o gam ă largă de poluanţ i ai aerului: SO2, NOx, PM10, PM2.5, Pb, C6H6, CO şi O3. Tehnici de măsurare
Concentraţ iile principalelor gaze poluante ale atmosferei pot fi m ăsurate printr-un sistem de analizoare specifice, fiind avantajoasă funcţ ionarea automată a acestora şi furnizarea valorilor medii ale măsurărilor efectuate. În cele mai multe cazuri analizoarele sunt integrate în laboratoare mobile care permit monitorizarea continuă a poluanţ ilor atmosferici, în diferite loca ţ ii din jurul principalelor aeroporturi. Poluanţi
Tehnici de analiză
NOx
Chemiluminescenţă
SO2
Fluorescenţă UV
CO
Absorbţ ie în IR
O3
Absorbţ ie în UV
HC
Ionizarea în flacără
Benzen, Toluen Xileni
Cromatografie + ionizarea în flacără
Pb
Absorbţ ie atomică
Particule (PM10– PM2,5)
Reflectometrie Gravimetrie Radiometrie β Un astfel de laborator pentru controlul calităţ ii aerului este echipat cu instrumentele de m ăsurare pentru principalii poluanţ i din aerul înconjurator, sistemul de achiziţ ie şi de interpretare a datelor, precum şi cu aparatele necesare pentru determinarea proprietatile fizice ale aerului la locul de prelevare: direcţ ia şi viteza vântului, temperatura, presiunea, umiditatea.
Ca exemplificare a practicilor utilizate pentru monitorizarea calit ăţ ii aerului ambiental este prezentat graficul anterior, care reprezint ă măsurări efectuate cu ajutorul autolaboratorului INCDT COMOTI, într-o zon ă din vecinătatea unui aeroport din România. Măsuri şi acţiuni pentru reducerea emisiilor de poluan ţi
Printre măsurile care pot fi luate pentru reducerea emisiilor de poluanţ i pot fi enumerate următoarele: limitarea altitudinii de zbor în scopul limit ării efectelor nocive ale emisiilor; actualizarea normelor în materie de emisii, impuse grupurilor motopropulsoare ale avioanelor; ameliorarea compatibilităţ ii carburanţ ilor de aviaţ ie cu mediul; obligativitatea aeroporturilor de a ob ţ ine şi de a publica unele date de bază minime pentru a permite un audit de mediu fiabil în ceea ce prive şte valorile pentru NO x, CO, HC şi benzen ca şi stabilirea unui bilanţ pentru CO2; taxe de aterizare legate de poluanţ i. Concluzii
Înţ elegerea fenomenului de poluare aeroportuara este o etap ă importantă, dar reducerea acesteia trebuie realizată. De aceea industria de motoare trebuie sus ţ inută în dezvoltarea unor motoare mai “prietenoase” faţă de mediu. Unii poluanţ i au efecte negative asupra s ănătăţ ii, alţ ii asupra climatului sau asupra stratului de ozon. Oxizii de azot sunt cel mai dificil de redus, iar pentru a diminua dioxidul de carbon, este suficient s ă se micşoreze consumul de carburant. La scară globală, aviaţ ia contribuie la încălzirea climei prin emisiile de dioxid de carbon (CO 2). Diferitele studii, recunoscute la nivel mondial, arat ă că aviaţ ia este la originea a 2% din totalul emisiilor de CO2 şi de 13% din cele legate de activitatea de transport din lume. Cercetătorii sunt însă optimişti. Dorinţă pentru reducerea poluării aeroportuare există. Securitatea şi mediul sunt în centrul preocup ărilor specialiştilor, obiectivele fiind de reducere cu 80% a emisiilor de oxizi de azot şi cu 50% a celor de dioxid de carbon. Bibliografie
1. G.J.J. Ruijgrok - Elements of Aircraft Pollution, Delft University Press (2005) 2. Joyce E. Penner, David Lister, David J. Griggs - Aviation and the Global Atmosphere, Cambridge University Press (1999) 3. Jon Ayres, R. Richards, Robert L. Maynard, Roy Richards, Robert Maynard - Air Pollution and Health, Imperial College Pr (2006) 4. Cârlănescu, I. Manea, C. Ion, . Sterie - Turbomotoare, fenomenologia producerii şi controlul noxelor, Editura Academiei Tehnice Militare, Bucureşti, 1998
5. www.aeronet.com
