Atmosfera şi calitatea aerului

CURS XIISurse de poluare de interior

Definiţia poluării de interior

Calitatea aerului de interior (IAQ – indoor air quality) se referă la calitatea aerului în interiorul şi în jurul construcţiilor în relaţie cu sănătatea şi comfortul ocupanţilor acestora. Definiţia include calitatea aerului din locuințe dar și din birouri, spaţii de depozitare, fabrici, etc.

Calitatea aerului de interior depinde de 4 factori majori:

1. calitatea aerului din exteriorul clădirii;

2. viteza de schimb a aerului sau rata de infiltrare a aerului – depinde de tipul de construcţie: - construcţiile simple de la tropice sunt bine ventilate, întreg aerul este înnoit de

căteva ori pe oră;- construcţiile din zonele temperate sunt mai puţin venilate, aerul este înnoit la o oră;- construcţiile eficiente energetic sunt închise ermetic, aerul este înnoit o dată la 2-10 ore, poluanţii ce sunt generaţi în interior se acumulează în concentraţii mai mari;

3. materialele de construcție utilizate - materialele moderne pe bază de polimeri conţin formaldehidă, cele tradiţionale pe bază de argilă pot conţine metale radioactive;

4. activităţile ce au loc în interiorul clădirii – fumatul, arderea combustibililor pentru încălzire, activităţile ce utilizeză produse chimice generează diverse tipuri de agenţi poluanţi.

Principalii poluanti de interior – Radon-ul

Radon-ul (Rn, Z=86) este un gaz rar, dens şi radioactiv ce se degază prin descompunerea elementelor U (Z=92; A=238) și Th (Z=90; A=232).

238U şi 232Th sunt prezenţi în mod normal în scoarţa terestră şi au un timp de înjumătăţire de 4,5 şi respectiv 14 milioane de ani. Prin descompunerea naturală a 238U şi 232Th se generează radiație alfa care este absorbită de sol, aer și de materialele de construcție, nefiind un pericol real pentru sănătate.

Produșii intermediar de descompunere, 222Rn şi 220Rn sunt gaze, se infiltrează prin crăpături şi ajung în spaţiile inchise unde se concentrază. Sunt inhalate în plămâni unde continuă procesul de descompunere şi formează metale radioactive precum 216Po şi 212Po. Descompunerea lor este însoțita de emisia de radiaţie alfa în contact direct cu țesuturile vii.

Principalii poluanti de interior – VOC

Principalele surse de VOC ce se concentrează în interior sunt:

1. materialele de construcții – plăci din fibre sau aschii lemnoase, spume izolatoare, tapet-ul și adezivii folosiţi pentru fixarea acestuia. Principalii VOC sunt: cloroform, acetonă, compuşi clorinaţi şi formaldehida. În general, aerul din clădirile noi are o concentrație mare de VOC datorată materialelor de construcții utilizate, concentrație ce scade brusc în primele luni și apoi atinge o valoare constantă pentru mult timp;2. produsele de uz casnic – vopselele acrilice conţin toluen, etil-benzen, 2-propanol și butanol; produsele de curăţenie, solvenţii de uz casnic și detergenţii contin cantităţi mici de VOCs.

Formaldehida este cel mai intens studiat VOC ce se acumulează în interior, având capacitatea de a genera radicali hidroxili printr-o suită de reacţii catalizate de lumina <330 nm (lămpi cu fluorescenţă) și favorizate de umiditate.

HCHO -> HCO. + H.

H. + O2 - > HOO.

HCO. + O2 -> HOO. + CO

2

HOO. + NO - > NO2 + .OH

Concentrațiile de formaldehidă în exterior sunt sub 10 ppb, dar în interiorul clădirilor de pot atinge valori de 100-500 ppb.

Sick building syndrome

Principalii poluanti de interior –PBDE

O nouă clasă de agenți chimici a căror impact asupra sănătăţii prin acumularea în interior sunt difenil-eterii poli-bromuraţi (PBDE – poly-brominated diphenyl ethers)

PBDE – sunt folosiţi ca agenți ignifugi prin încorporarea în materiale plastice și tesături textile. PBDE sunt volatili, persistenţi în atmosferă şi se bio-acumulează.Efectele lor asupra sănătăţii includ:- afectează dezvoltarea creierului la copii- sunt hepato-toxici- afectează nivelul hormonilor tiroidieni- afectează funcționarea sistemului endocrin.

Cel mai intens studiat PBDE este penda-DBE şi s-a demonstrat acumularea sa în laptele matern.În UE utilizarea PBDE în produsele electronice este interzisă din 2006 prin directiva 2002/95/EC cunoscută sub numele de RoHS (Restriction of Hazardous Substances). RoHS restricţioneză utlilizarea a 6 produşi toxici în procesele de fabricare a produselor electrice şi electronice: Pb, Hg, Cd, Cr, PBB (defenili polibromuraţi) si PBDE.

tetrabromodifenil eter

Principalii poluanți de interior – procesele de combustie

Procesle de combustie utilizate ca sursă de încălzire sau pentru gătit sunt o sursă importantă de VOC, PM-uri şi de gaze. Cantitatea şi natura emisiilor depinde de tipul raportul între combustibil/oxigen si de condiţiile în care se desfăşoară arderea.

● CO2 – se elibereză prin arderea oricărui combustibil pe bază de C. În interior,

concentraţia depășește rar valori 1000 ppm, concentraţie considerată acceptabilă● CO – se elibereză prin arderea oricărui combustibil pe bază de C în lipsa

oxigenului. Valori > 10 ppm sunt considerate periculoase;● NO – se eliberează dacă combustibilul conţine N – lemnul şi celelalte forme de

biomasă conţin N, produsele petroliere şi gazul natural nu contin N. NO se produce şi din N

2 atmosferic la temperaturile înalte din flacără (T flăcării din gazul

natural >2000OC, T flăcării din lemn <1000OC)● NO

2 – apare ca urmare a unei reacţii post-combustie catalizate de radicali hidroxi-

peroxil. Concentraţii mai mari de 100 ppb de NOx sunt considerate periculoase

● SO2 – excenptând arderea cărbunilor cu conţinut mare de S, eliberarea de SO2 în

interior nu este considerată o problemă;● VOC – arderea lemnului, cărbunelui şi a celelorlalte forme de biomasă eliberează

mai mult VOC decăt arderea gazului natural. Formaldehida este unul din produşii de compuştie a oricărui tip de combustibil. Fumul de ţigară conţine 2,5 mg formaldehidă/ţigară, alături de aldehide, cetone şi hidrocarburi;

Principalii poluanți de interior –PM

Aerosolii solizi întâlniți de interior sunt reprezentați din praf-ul generat prin activităţile umane și vehiculat de curenţii de aer.

Fumatul este de asemenea o sursă majoră de aerosoli în interior, printre care şi PAH. Fumul dintr-o tigară conţine 25ng benzo-piren, fiind echivalentul expunerii timp de 1 zi la o concentraţie de 1 ng PAH/m3 (pragul de toxicitate).

Procesele de combustie a biomasei generează de asemenea cantităţi importante de PM. Particulele generate prin procesele de combustie sunt în zona PM

10, valoarea maximă admisă

în interiorul clădirilor fiind de 100 µg/m3. Printre aerosolii eliberaţi prin combustia biomasei se numără şi PAH. Funcție de tipul și modul de aredere a combustibililor, concentraţie de aerosoli variază:-1140 µg/m3 – arderea biomasei în flacără deschisă- 430 µg/m3 – arderea biomasei în cuptor cu tiraj forţat- 330 µg/m3 – arderea LPG (gaz petrolier lichefiat) în flacără deschisă