INTRODUCERE Gndulrealizriiunuighiddecercetareenvironmental,fie chiarisumar,s-aivitdelasinecndmprejurrilene-aupusnfaa uneiastfeldecercetri.Afost,ntr-unanumitfel,expresiaceamai sintetic i mai imediat a nevoii noastre de a trasa liniile directoare pe careaveamsleurmm,deanestructuralogicactivitile,deaalege mijloaceleimetodelecelemai adecvatepentru obinerea informaiilor de mediu i pentru prelucrarea acestora, de a interpreta corect rezultatele inconsecin,deafieficieni.Afost,ntr-unanumitfel,iexpresia unuiorgoliuinavuabil,ascunsnsperanacel,ghidul,vaputeafide folos i altor cercettori, mai ales tineri, aflai la nceput de drum.Am comis ns o eroare de calcul, proiectndu-l la dimensiunile de fa (100 pagini n format A5), creznd c vom putea prezenta ntr-un volumattdemic,totcetrebuiesconinunghiddecercetare environmental,care-imeritnumele.Privitdinperspectivafaptului cnuerampurisimplunceptori,greealanoastrparedeneiertat. Singura scuz, pe care nu o considerm n nici un caz absolvitoare, ar fi c, mai ntotdeauna, realitatea este inferioar aspiraiei.Amnceputcunceputuli,ncercndsepuizmcelpuin bibliografiadebazatemeipecareoaveamdecercetat,amcutatn modspecial,lucrridemetodologieacercetriienvironmentale. Constatarea c nici n literatura de specialitate din Romnia i nici n cea internaional, nu exist o lucrare care s prezinte metodologia cercetrii complexe a mediului (adic a tuturor componentelor i a nenumratelor probleme pe care le ridic) nu a fost, desigur, ncurajatoare. Dar absena unuiastfeldeghidesteexplicabil.Ccimediulnconjurtor,carese identificnsensfizic,cumediulgeografic,esteformatdinmaimulte componente(aerul,apa,solul,pnzafreaticetc.)cucaracteristici distincte,implicndmijloaceimetodedecercetaredintrecelemai diferite.icutoatecs-auscrisimportantelucridemetodologiea cercetriipentrufiecaredintrecomponentelemenionate,estegreude nominalizatunghidcomplet,caresndrumecercettorulntoate etapeleactivitiideproducereacunotinelornoindomeniu.Iar etapele respectivepot fimai multesau maipuinen funciedenivelul la care vrem s detaliem activitile, dar i de tipul de cercetare. n toate cazurile ns, exist o prim etap a msurrii parametrilor de mediu, o adouaaprelucrriidatelorastfelproduseioatreia,aelaborrii raportului de cercetare. Se poate vorbi, desigur, i de etape intermediare Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 4 extremdeimportante,precumtransmitereainformaiei,cndevorba dedateleobinutensistemelenaionalesauinternaionalede supraveghereicontrolalemediuluisauinterpretareaindicatorilor sinteticirezultainurmaprelucrriicomplexeiminuioasea volumuluifoartemaredeinformaiiprimare.Etapatransmiteriidatelor poate lipsi ns, n cazul cercetrilor punctuale, cnd echipa de cercetare ifaceeansimsurtorilenecesare,iaretapainterpretriipoatefi asociat celei a elaborrii raportului tiinific.Cercetareaenvironmentalpoatefirealizatcaoricarealta, individual, n echipe mai mari sau mai mici, formate pe baz de proiecte cuduratepredeterminate,iinstituional.Evident,datfiind complexitateaproblematiciimediului,cercetareainterdisciplinarn echipe mari se impune mai riguros dect n alte domenii, dar proiectele secvenialerealizabileindividualsaudeechiperestrnsenumeric,nu sunt nici ele nite rariti. Cu att mai mult, cu ct polurile accidentale impuncercettoriloroflexibilitateiooperativitate(nmsurarea concentraieipoluanilorievaluareariscurilor)pecareindiviziii echipelemicilepotatingentr-omsursensibilmaimaredect echipele interdisciplinare complexe.Darchiar i n cercetarea privitoare lapoluareapermanent, pe care o acceptm ca pre al dezvoltrii economice dovad c o numim normalcercettoriiizolaisauechipelemicipotaducecontribuii tiinificenotabilepropunndu-isurmreascevoluiaunoranume poluani,prinmsurtorisistematice,nspaiirestrnse,efectuatecu instrumentedigitaleportabiledemareprecizie,caresuntdeja disponibilenlaboratoarelemultoruniversitiiinstitutedecercetare departamentale. i pentru c ghidul de fa nu poate oferi indiferent de gradul deesenializareadoptat,toateinformaiilestrictnecesarepentru cercetareatuturorcomponenteloriproblemelormediului,ntoate etapeledesfurriiacesteia,amstructuratmaterialulselectatntr-o schemprivitoarelacercetareapoluriiatmosferice,oprindu-necu detalieri asupra unor aspecte mai recent intrate n atenia lumii tiinifice cum sunt poluarea radioactiv, poluarea cauzat de radiaia ultraviolet, poluarea electromagnetic etc.Cusperanacaducndunplus,orictdemic,decunoatere metodologic, el va fi de folos, studenilor, masteranzilor, doctoranzilor i cercettorilor tineri din domeniul cercetrii environmentale. Autorii Ghid de cercetare environmental 5 1.CADRUL PRODUCERII INFORMAIILOR PRIVIND CALITATEA AERULUI Urmrind punerea n eviden a modificrilor care afecteaz nencetat nsuirile naturale (chimice i fizice) ale aerului, ce poate deveni astfel un factor de risc pentru sntatea uman, cercetarea environmental a acestuia trebuie s dispun de informaii suficiente din punct de vedere cantitativ i exacte sub raport calitativ, asupra respectivelor modificri. ntruct aerul este un mediu fluid, iar procesele care provoac modificri ale nsuirilor lui au o dinamic accentuat, informaiile trebuie s fie sistematice i continui, rspunznd adecvat exigenelor de reprezentativitate teritorial i temporal. Se nelege c satisfacerea acestor cerine nu este posibil dect ncadrulunuisistem coerentde supraveghere(monitoring) amediului, care include i supravegherea atmosferei. La nivel mondial, United Nations Environment Program - UNEP, aelaboratunprogramglobaldesupraveghereamediului,carearetrei componente majore cu funcii distincte. Primacomponentesteformatdin:SistemulGlobalde MonitoringEnvironmental-GEMS(GlobalEnvironmentMonitoring System) operativ n142 de ri i Monitoringul Global Integrat de Fond - IGBM (Integrated Global Background Monitoring). AdouacomponentesteSistemuldeinformaiiINFOTERRA, cu reele de informaii n 140 de ri. AtreiacomponentoconstituieRegistrulInternaionalde ChimicalePotenial Toxice-IRPTC(InternationalRegisterofPotential Toxic Chemicals). GEMS coordoneaz o reea de staii avnd ca scop monitorizarea calitiiaeruluiurban.AcesteaaparinOrganizaieiMeteorologice Mondiale-OMMiacoper,deocamdat,50deri,printrecarei Romnia.La nivelul rilor funcioneaz reelele GEMS naionale, integrate firesc,nreeauaglobal.Eleconstituiesursaprincipaldeinformaii obiective,sistematice,reprezentative,pentruoricecercetare environmental. nscopulevidenieriipoluriiaerului,nregiunilesauarealele supuse acestui proces se instituie un sistem de monitoring de impact, ale crui date vor fi comparate cu cele ale sistemului de monitoring de fond. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 6 Servindcavaloridereferin,dateleobinutensistemulde monitoringdefondtrebuiesexprimecuexactitatensuirilenaturale, relativstabilealeaerului,neafectatedepoluareageneratdediverse surse.nconsecinamplasareastaiilorsefacecurespectarea urmtoarelorcerine:suprafaaactivaregiuniincarevafunciona staia s nu nregistreze schimbri semnificative pe o raz de 100 km, n perioada urmtoare de cel puin cinci ani; altitudinea absolut s fie mai marede1500m;amplasamentulsfiedepartedecentrelepopulate, autostrzi, linii aeriene etc; amplasamentul s evite regiunile cu vulcani activi,cufurtunideprafinisip,cuincendiidepdurietc.Este,de asemenea, obligatoriu ca regiunea de studiu, n care funcioneaz staia: saibeosuprafademinimum20000ha;spermitcuuurin accesul; s conserve ntocmai biota i s aibe protecia asigurat. Staiilesistemuluidemonitoringdefondpentruaerobin,n urmamsurtorilorinstrumentalespecifice,unsetdedatedebaz (particulensuspensie;SO2;turbiditateatmosferic;ozon;azot;oxizi; sulfai; plumb; mercur; cadmiu; arsen; 3,4 BP; DDT;HCCH; PCBS) i un altul de date opionale (CO2; N2O; CH4; fum; hidrocarbonai reactivi; alte metale grele cum sunt V; Ni; Zn; Ag; Sn; Sb). Frecvena observaiilor este zilnic(300deori/an).Aceleaistaiiefectueazobservaiiiasupra precipitaiiloratmosfericeiparticulelorsedimentabile(depuneri) producnd, de asemenea, date de baz (PH; anioni; cationi; Pb; Hg; Cd; 3,4 BP; DDT; HCCH; PCBs) i date opionale (alte metale grele: V; Ni; Zn;Ag;Sn;Sb;mercur;metil).Frecvenaacesteiadouacategoriide observaii estesptmnal (50 de ori/an). nRomnia,subsistemulnaionalGEMS-ROpentruaer funcioneazsubegidaAdministraieiNaionaledeMeteorologie- ANM.Staiile acestuia determincalitateaaerului n peste50 de areale industrialeurbane,msurndsistematicconcentraiileCO2,NO2,NH3, H2S, pulberilor sedimentabile, radionuclizilor etc. Monitoringulcalitii aeruluiserealizeazattnfluxinformaionalrapid,ctilent. SubsistemulGEMSROincludeideterminriprivitoarelacalitatea precipitaiilor(conductivitateaipH-ul),careseefectueazn100de areale reprezentative de pe ntreg teritoriul rii.Msurtorileprivitoarelaradioactivitateaaeruluiserealizeaz nstaiilespecializatealeReeleiNaionaledeSupravegherea Radioactivitii Mediului nconjurtor.Subsistemul Naional IGBM-RO are, n mod firesc, o reea mai restrns,formatdinpatrustaiidefondcarefuncioneaznregiuni montane reprezentative. Ghid de cercetare environmental 7 FuncionareasubsistemuluinaionalGEMS-ROiIGBM-RO absoarbeofraciuneimportantafondurilordestinateproteciei mediului,dar,nabsenaunuiastfeldesubsistem,nicinus-arputea vorbidespreproteciamediului.Deasemenea,nimenin-arputea pretinde c realizeaz evaluri ale calitii aerului (la scar naional sau regional) suficient de exacte pentru a sta la baza unor msuri eficiente de prevenire i combatere a polurii atmosferice. Desigur,oricesistemdesupraveghereacalitiimediuluieste astfel proiectat nct s realizeze n condiii ct mai bune obiectivele pe care i le propune. n cazul sistemului de monitorizare a calitii aerului, obiectiveledebazsunt:supraveghereaprinmsurtorisistematicea evoluieipoluaniloratmosfericiialertareancazuldepirii accidentaleoripermanenteanormelordereferinprestabilite(CMA); identificarea surselor de poluare; stabilirea exact a nivelului polurii de fondiatendinelorfenomenuluidepoluare;prognozareadescurt durataevoluieipoluriinscopulpreveniriii/saudiminurii consecinelor nefaste; identificarea relaiilor cauzale care caracterizeaz proceseledepoluareaaerului;evaluareaimpactuluienvironmentalal diferiilorpoluaniatmosfericinarealeledeinteres;identificarea consecinelorpoluriiaeruluiasupratopoclimatelorimicroclimatelor urbane;verificareaimbuntireamodelelorfiziceimatematicede dispersie a poluanilor atmosferici. Pentruafuncionaastfelnctsasigurendeplinirea obiectivelorpecareilepropune,sistemuldemonitorizareacalitii aeruluiesteorganizatpebazaurmtoarelorcerineeseniale: nominalizareapoluanilorcareurmeazafideterminaisistematicn fiecarearealalregiuniimonitorizate(oar,deexemplu);stabilirea numruluipunctelorfixedemsurareialocaieifiecruiadintre acestea;stabilireanumruluipunctelorncaremsurareasefacecu mijloacemobile(autolaboratoaredeexemplu),alocaieiacestoraia traseelordeurmat;alegereamijloacelordemsurareadecvatefiecrui punctdeobservaii;stabilireafrecveneimsurtorilor;stabilirea mrimiiprobelordeaerprelevatespreanalizare;alegerea tehnicilorde analizadecvate;realizareaunuisubsistemdememorareadatelor; realizarea unui subsistem de transmitere i stocare centralizat a datelor; realizarea unui subsistem de analiz i interpretare a datelor. Cerinele menionate mai sus nu sunt, se nelege, aceleai pentru oricearealsauregiuneicaatare,nupotfindeplinite,pebazaunor evaluriteoreticegeneralvalabile.Dimpotriv,pentrucelemaimulte dintreele,suntnecesarestudiidetaliateprivitoarelaspecificulfiecrui Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 8 areal,dinvariiperspective.Studiilerespectivetrebuiesfurnizeze informaiiexactedespre:inventarulcompletalsurselordepoluarei caracteristicileacestora(fixeorimobile;desuprafasaupunctuale; permanentesauepisodiceetc.);condiiilemeteorologiceiclimatice (frecvenavnturilordominante,frecvenaipersistenainversiunilor termice,intensitatearadiaieisolaredirecteiglobale,presiunea atmosferic,umezealaaeruluietc.);caracteristicilereliefului(culmi, vrfuri, platouri i cmpii deschise circulaiei aerului sau vi i depresiuni nchise care favorizeaz stagnarea acestuia i formarea inversiunilor etc.); localizareaarealelorcupoluareatmosfericevidentievaluarea consecinelor provocate de acestea din urm; existena unor msurtori (i a datelor rezultate nurma acestora)efectuate n trecut sau n prezent de ctre ali factori interesai de problematica mediului aerian etc. Evident,proiectareasistemuluidemonitorizarendiscuie depindeidefondurilefixeicirculantedisponibile(acesteaputnd nregistra creteri sau diminuri n funcie de obiectivele urmrite, dar i dealifactoriimprevizibili);interesulpecarelmanifestfade monitorizareacalitiiaerului, populaia i,maiales, factorii dedecizie de la diferite niveluri. Abordarea monitorizrii calitii se poate realiza pe diverse ci, careseadoptnfunciedeobiectiveleurmrite,defondurile disponibile, de colaborarea posibil cu ali parteneri etc. Abordarea specific regiunii de interes, pornete de la mprirea teritoriului(rii,deexemplu)nregiunirelativomogene(subaspectul reliefului, condiiilor climatice, utilizrii terenurilor, emisiilor de poluani, densitiipopulaieietc.)peteritoriulcroramsurtorileprivitoarela concentraiapoluaniloraerienisefacnpunctesituate:nvecintatea surselor de poluare industriale; n apropierea cilor rutiere cu trafic intens; n arealele rezideniale, suburbane i rurale. Pe baza datelor obinute prin msurtoriiaunuimodeldecirculaieaaeruluidinfiecareregiunese apreciaz apoi, impactul polurii n diverse puncte de interes. Abordareastatistic,aplicabilcucheltuielireduse,necesit totuiunminimumdestaiidemsurarecorect(dencredere)a poluanilor. Ea se ntemeiaz pe analiza corelaiilor spaiale i temporale aledatelorrespectivesaupemodificrileparametrilorpolurii nregistrai de o staie pilot care funcioneaz n regiune. Abordareadetipgril,implicunnumrmaredepunctede msurare,repartizateuniform,lainterseciaunorliniidreptecare alctuiescogrilrectangular.Eaesteadoptatpentrulocalizarea staiilor pilot, folosindu-se staiile de msurare mobile. Ghid de cercetare environmental 9 Abordareabazatpeunmodelmatematicsaufizicpresupune cunoatereaexactacantitiiidurateiemisiilor(diferitelorsurse majoredepoluare)pedeoparte,iacondiiilormeteorologice,pede alt parte. Modelul matematic de dispersie a poluanilor, care utilizeaz datelemenionateanterior,permiteevaluareaconcentraieiacestorala diferite distane fa de sursa considerat. Din cauza numrului mare de variabile, rezultatele obinute au ns o oarecare relevan, numai pentru arealele din vecintatea surselor de poluare. Abordareaempiric,constnefectuareademsurtoripeun traseuprestabilitiesteadecvatevaluriiniveluluidepoluaredin vecintatea arterelor rutiere cu trafic intens. Scurt prezentare a abordrilor posibile, conduce la concluzia c ceamaibunstrategiepentruorganizareaunuisistemeficientde supravegherespaialitemporalacalitiiaerului,rezultnumaidin combinarea judicioasa respectivelor abordri. ntructconcentraiilepoluaniloraerienidepind,pedeoparte deintensitateaemisiilor,iarpedealta,devalorileievoluiile diferitelorelementemeteorologice(direciaivitezavnturilor, temperatura,presiunea,umezealaetc.),staiilesistemuluide supraveghereacalitiiaeruluitrebuiedotateattcuaparatedestinate determinriisubstanelorpoluante,cticuinstrumentedemsurarea parametrilormeteorologicimenionai.Acesteasealegnfunciede obiectiveleurmrite(adicdepoluaniiceurmeazafideterminai,de precizianecesarnmsurare,dedensitateapunctelordeobservaii,de frecvenadeterminrilor,decaracteristiciletehnicealemijloacelorde msurare(incluzndobligatoriuicompatibilitateacumetodele standard de msurare), de calificarea personalului angajat i, desigur, de fondurile disponibile. nluminaconcluzieianterioareprivindorganizareaoptima sistemului de monitorizare a calitii aerului, prezentmmai jos, cteva considerentelegatedeunsubsistemlocaldestinatsasigure supravegherea polurii ntr-un areal cu surse de poluare dintre cele mai active, mai complexe i mai duntoare (centrale termoelectrice). Astfel desursesuntnumeroaseiextremdeactivedincauzanevoiimereu crescnde de energie, complexe deoarece elimin n atmosfer numeroi compuipoluaniaicarbonuluiisulfului,iduntoare,pentruc noxeleemise,caicelerezultatenurmareaciilorchimicelacare particip,afecteaznegativattsntateaoamenilor,ctianumite proceseatmosfericedelungduratiextremimportan(formarea poluanilor acizi, efectul de ser, schimbarea climei etc.). Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 10 Contientizarearelativrecent(nanii'70)aconsecinelor polurii atmosferei la scar nu doar local i regional, ci chiar global, a fcut ca politicile energetice s fie concepute astfel nct consecinele environmentalesconstituieundeterminativlafeldeimportantcai eficiena economic. Obiectivulsubsistemuluidesupravegherendiscuieeste cunoatereaexactaimpactuluipecareactivitateacentralelor termoenergeticelareasupraaeruluidinspaiuldeinfluen.Pentru atingereaobiectivuluirespectiv,ceamaiadecvatcalepareafi combinareaabordriispecificeregiuniideinterescuabordareabazat peunmodelmatematici/saufizic.Aceastaimplic:obinereaunui volumsuficientde informaii precisecuprivire la intensitatea emisiilor denoxealefiecreisursemajore,durataemisiiloricondiiile meteorologicespecificediferitelorintervaledeemisie;delimitarea arealeloromogenesubaspectulreliefului,topoclimei,utilizrii terenurilor,emisieidepoluaniidensitiipopulaiei;msurarea sistematicaconcentraieipoluanilornfiecareareal;evaluarea concentraieipoluanilorndiverselepunctedeinterespebaza modelelormatematice idecirculaieaaerului; comparareacelor dou categoriidedate(obinuteprinmsurtoriinstrumentaledirecteiprin evaluare)icorectareamodelelormatematiceutilizate;aprecierea impactului polurii aerului n diferite puncte ale arealelor monitorizate. Abordareacombinatndiscuieprevedetreitipuridistinctede determinri instrumentale: lasursa de emisie a poluanilor; n vecintatea imediat asursei;n cartierelerezidenialeurbane, suburbiile i aezrile rurale, pn la care se resimte poluarea generat de aceasta. nprimulcaz,sefolosescfiemetodechimicesemiautomate (gazeledeevacuaresunttrecuteprintr-unlichiddereacie,compuii rezultaifiindapoianalizainlaborator),fiemetodefiziceautomate (analizoaredegazecuceluleelectrochimicesaucusemiconductoare) utilizabileconcomitentipentrueficientizareacombustiei.Msurareala sursestensarcinaproductoruluideenergie,motivatieconomic (eficientizarea arderii) i legal (ncadrarea n normele de emisie prevzute). naldoileacaz,seutilizeazsenzoricataliticidegaze combustibile, senzori electrochimici de gaze toxice i senzori de gaze cu razeinfraroii,incluintr-oreeacareacopervecintateaimediata sursei i emite semnale de alertare ori de cte ori concentraiile poluanilor depesclimiteledepericol.Acestemsurtorisuntnresponsabilitatea productorului de energie, dar i n cea a autoritilor de mediu. Ghid de cercetare environmental 11 naltreileacaz,msurtorileserealizeazcuajutorul autolaboratoarelorcaresedeplaseazndiferitelecartiereurbane,n suburbiiinaezrileruraledinjurulsurseimajoredepoluare, determinndattconcentraiilemici(1-10ppm)alepoluanilor(prin mijlocireaunoraparateelectroniceextremdesensibileideprecise, bazatepensuirileopticeiradiativealegazelorurmrite),cti parametriimeteorologicicurolimportantndisipareaoriacumularea poluaniloraerieni(direciaivitezavntului,temperaturaaerului, presiuneaatmosferic,umezealaabsolutirelativ,intensitatea radiaieiglobaleetc.).Eleintrnresponsabilitateaageniilorde protecie a mediului i comunitilor locale. Sistemulcomplexdemonitorizareacalitiiaeruluiaren componenasa,nunumaistaiilededeterminareapoluanilori elementelormeteorologicecareinflueneazvalorileiregimurile acestora, la care se adaug laboratoarele de analiz, ci i un sistem special detransmitereiachiziieainformaiilorprodusedecomponentele menionate anterior. n funcie de gradul de automatizare a mijloacelor de msurare,sistemuldetransmitereiachiziieadatelorpoatefi:s.cu memorareanalogic(nregistrareadatelorfcndu-sesubformde variaie continu, pe hrtie sau band magnetic); s. cu memorare digital istocarelocal(nregistrareadatelorfcndu-sesubformnumeric, ntr-omemoriedigitallocal,carepoatefibandmagnetic,disc magneticetc.);s.digitalcompletautomatizat(datelemsurateanalogic suntconvertitenvalorinumericeitransmisetelefonicsauradiofonic uneiuniticentralecarelestocheaznmemoriaunuicalculator performant, cu ample posibiliti de prelucrare i interpretare).InformaiileprivitoarelapoluareaaeruluinRomniapotfi produseinafarasubsistemuluinaionalGEMS-ROiIGBM-RO.i chiarsuntproduse,darncantitimultmaimici,avndtotodat caracter punctual i, cel mai adesea, episodic. Printreacetiproductoriindependenidedatereferitoarela poluaresenumr,nprimulrndpoluatoriinii,marileuniti poluante fiind obligate i interesate s cunoasc exact cantitile de noxe pe care le elimin n atmosfer, pentru a putea evita depirile CMA, n cazulfiecreiadintreacestea.Dar,desigurdateleprodusedepoluatori au, din motive lesne de neles, o circulaie extrem de restrns i e puin probabilcauncercettordinafaraunitiirespectivesaibeaccesla ele,dacnuesteangajatntr-unproiectdecercetarecomandatde unitatea poluatoare. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 12 nfine,oaltcategoriedeproductoriindependenidedate de mediu o constituie laboratoarele diferitelor universiti i institute de cercetarecare,dincencemaibinedotatecuaparaturelectronicde msur (uneori i cu autolaboratoare mobile) realizeaz, la cererea unor ageniiguvernamentale,fundaiietc.,proiectedecercetarecarencep prindeterminareadectreechipeleformatenacestscop(saudectre cercettoriiindividuali),aconcentraiilorpoluanilorspecificidin arealul luat n studiu. Nicidateleprodusedelaboratoarelerespectivenuauo circulaieprealarg,dacexceptmrezultatelepublicatenrevistele tiinifice sub forma unor concluzii, inevitabil esenializate. Se nelege aadar c cercettorul care abordeaz o tem privind poluareaaeruluinusepoatebizuicuadevratdectpedateleobinute dinreeauadestaiiasubsistemuluinaionalGENS-ROiIGBM-RO (dacleobine)ipeceleprodusedeelnsuisaudeechipacreiai aparine. Cci cele preluate din diverse surse bibliografice nu-i pot oferi anse prea mari de originalitate. 2. MIJLOACE ELECTRONICE PENTRU DETERMINAREA CALITII AERULUI Suntaparateelectroniceprinintermediulcrorasemsoar diferitelensuiri(mrimi)neelectrice(mecanice,termice,optice, chimiceetc.)aleaerului.ntructcelemaimultedintremrimile respectivenicinupotfiperceputedeom,aparateleelectronicede msurarepreiauvariaiileacestora,letransform,cuajutorulunor traductoare, nvariaii ale unei mrimielectrice, dup careleamplific i prelucreaz, pentru ca, n final, s le furnizeze utilizatorului, printr-un mijlocdeafiare(indicare)intr-oformdetectabilpentrusimurile umane. Prelund, transformnd i transmind informaia din mediul de msurarensferacunoateriiumane,aparateleelectronicendiscuie rspund ntocmai rigorilor teoriei transmisieiinformaiei (Fig.1). ncazulcalitii aerului, spaiul mrimilor demsurat se refer laconcentraiilepoluanilor(gaze,praf,aerosoli),iarspaiulmrimilor sesizabile, la simurile umane detectoare (optic, acustic). La rndul su, indicatorulpoatefiunafisajanalogicsaunumeric,unnregistrator,un tub cinescopic, un difuzor etc. Ghid de cercetare environmental 13 Evoluiaaparatelordemsuraredeoricefel,deciiacelor pentrudeterminareapoluaniloratmosferici,acunoscutoetapa aparatelordedicate(specificefiecreimrimi)cuafiajanalogic;o etap a sistemelor de msurare i reglare automat unificat i, o etap a sistemelor numerice. Fig. 1Structura unui aparat electronic pentru msurarea i controlul calitii aerului (AEMC) Structura unui aparat numeric (Fig.2) include untraductor care furnizeazmrimeaelectric(tensiune,curent)obinutprin transformareamrimiimsurate;unamplificatorAcareamplific mrimea furnizat; circuite de prelucrare (liniarizare, modulare) pentru compatibilizareacuetajelesuperioare;circuitedeeantionarei memorare;convertorulanalog-numericA/Dpentruobinereavalorii numerice a mrimii msurate; afiajul numeric. Fig. 2Structura unui aparat electronic numeric pentru msurarea i controlul calitii aerului (AEMC numeric) Aparatelenumericeprezintavantajulintegrriiuoaren sistemeledeachiziiededate.Acesteadinurmpermitmsurarea, Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 14 memorarea,prelucrareaiafiareasimultanamaimultormrimi msurate. Structura unui sistem de achiziie de date (Fig. 3) include: un multiplexoranalogiclaacruiintraresosescsemnalestandarddepe canalemultiple(privindaceeaimrimemsuratnmaimultepuncte saumrimidiferite)lizibilenfunciedeprogramulcalculatorului;un circuitdeeantionare i memorareS/H caremenineconstant semnalul de intrare n covertorul A/D, de unde informaia este preluat, memorat iprelucratncalculator,prinintermediulmagistraleidedatea acestuia din urm. Fig. 3Structura tipic a unui sistem de achiziie a datelor Monitorizareapermite,nprezent,realizareaunorsistemede achiziii de date foarte mici, utiliznd doar dou-trei circuite hibride sau monolitice i microcalculatoare integrate (microcontrolere). Acestea din urmtrebuiespermitmsurarea,calibrarea,liniarizarea,memorarea, prelucrareaiafiarearezultatelorobinute.Structuraaparatelor electronicedeacestfel(Fig.4)includenplusmicrocontrolerul integrat, care face trecerea de la logica cablat la logica programat.Pe lng avantajele de transport facil i consum mic de energie, sistemeledeachiziiededatecumicrocalculatoareintegrate(aptes memoreze i s comunice cu alte sisteme inteligente) asigur i o prim prelucrareadatelormsuratenmediuldeinteres,precumio informarerapidafactorilorabilitaisntreprindmsuricarenu sufer amnare. Ghid de cercetare environmental 15 ntruct deseori sunt necesare doar aprecieri calitative asupra unor fenomenesauaunormrimisubiectivenemsurabile(identificareaunui miros, sunet etc., evaluarea gradului de confort, de poluare etc.) i deoarece aprecierilecantitativepresupunmsurtorinumeroaseicalcule complicate, au fost imaginate reelele neuronale artificiale (Fig. 5) a cror inteligentinde s se apropie de gndirea uman. Pe baza informaiilor primitedelareeauadesenzori,reeauaneuronalartificialevalueaz schimbrilecalitativealemrimii(noxei)studiate,deomanierrapidi corect,apropiatdeevaluareauman.Rolulmicrocalculatoruluiintegrat este doar de a instrui reeaua (i eventual de a nregistra evaluarea) creia i revine competena ntreag a lurii deciziilor. Fig. 4Structura unui AEMC cu microcontroler Fig. 5Structura unui sistem de apreciere calitativ a fenomenelor dotat cu reea neuronal artificial Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 16 Constatmaadar,orevenirelaaparatelededicate,n detrimentul aparatelor universale. Aceasta se realizeaz ns la un nivel tehnologicsuperior,bazatpemicrotehnologie,biotehnologieipe sporirea capacitii de calcul oferit de sistemele integrate. Realizareareelelorneuronaleartificialeprefigureaztrecerea delaelectronicaformal(clasic),prinelectronicainformaional (operndcucantitimarideinformaie),laelectronicafuncional urmrind apropierea de modul uman de a simi i a gndi. Dinprezentareaschematicastructuriiaparatelorde determinareacalitiiaeruluis-apututvedeacacesteasuntalctuite dintreimaricomponentedebazianume:traductoruldegaz, circuitele electronice de prelucrare a semnalului i microprocesorul. 2. 1. TRADUCTORUL DE GAZ Aacumaratnumele,traductorulesteundispozitivcare transform(traduce)variaiilediferitelormrimifiziceinaccesibile simurilorumane,idecinemsurabile,nvariaiialeunorparametri electricimsurabili.Oataredefiniienuspunetotul.Ccipentrua transforma(traduce)variaiilerespective,dispozitivulncauztrebuie s le sesizeze, ceea ce face prin intermediul senzorilor specifici. Acetia, la rndul lor,sesizeaznumaivariaiilemrimilor, fiind absolut inutil ncazulmrimilorconstantentimpispaiu.Senelegeaadarc traductorul,carearedreptreperesenialsenzorul,estenudoarun transmitordeinformaiidintr-unmediunaltmediu,ciiun productor de informaii. Subaspectulprincipiuluidefuncionare,traductoareledegaz folositendeterminareapoluaniloratmosfericipotfiparametrice (semnalulneelectricmodific unadinnsuirile electrice alesenzorului precumrezistena,capacitatea,tensiuneadepolarizare,frecvenade oscilaie)igeneratoare(semnalulneelectricgenereaznsenzoro tensiune electromotoare, un curent sau o sarcin electric). Dupmoduldetransformareasemnalului,elepotfidirecte (mrimeaneelectricdeinteresprovoac,nemijlocit,senzoruluio anumitmrimeelectric,aacumsentmplncazul chemorezistenei,alsenzorilorcusemiconductoare,alsenzorilorcuSnO2)icomplexe(conversiamrimiineelectricerealizndu-senmai multe etape, cum se ntmpl la senzorii de gaz cu radiaii sau la cei cu und acustic de suprafa). Ghid de cercetare environmental 17 nprezent,traductoareleintegrate,bazatepestructuri semiconductoare,ctigterendatoritprogreselortehnologiei circuitelor integrate pe structur de siliciu. Senzorii,careconstituiecomponentaesenialatraductorului (defapt,traductorulnsui)sempartndoucategoriimari: electrochimici i inteligeni. 2. 1. 1. Senzori electrochimici de gaze Pentru sesizarea prezenei n aer a diferitelor gaze combustibile oritoxiceipentru msurareaconcentraiilor acestora se utilizeazmai alesaparatemoderne,relativieftineideosebitdeeficiente,care funcioneazpeprincipiulelectrochimic.Metodeleelectrochimicese bazeazpemodificrilepecarereaciilechimicecualtesubstaneale gazuluianalizatleprovoacdiferiilorparametrielectriciaisenzorului inclus ntr-un circuit al traductorului. Cele mai importante sunt: metoda combustieicatalitice;metodadepolarizriielectrochimice;metoda adsorbiei la suprafa.

2. 1. 1. 1. Senzori de gaz prin combustie catalitic Gazelecombustibileaunsuireadeareacionacuoxigenul, producndcldur.Aadar,nclzireaamesteculuidegaze(aeruluide pild)provocatdeo astfeldereacieexoterm,constituieo msura concentraiei gazelor combustibile n aer. Reaciileexotermeauloclatemperaturiledeaprinderealegazelor combustibile(cca.9000C)darprezenaunuimetalcatalizator(platin, paladiu,toriu)reducelamaipuindejumtatevalorilerespective(sub 4500C).Pensuireacatalizatoruluideareduceineriadecombinarea gazului combustibil i de a activa oxigenul, se bazeaz senzorul catalitic alctuitdintr-unfirdeplatinnclzitelectric,carefavorizeaz combustia catalitic agazelor combustibiledin aer, la temperaturi mult inferioare celor normale pentru acest proces. Combustia, dependent de concentraiagazelorcombustibiledinaer,provoaccreterea temperaturiifiruluideplatiniimplicit,sporireaproporionala rezisteneiacestuia.Creterearespectivarezisteneielectricese msoarcuunmontajnpunteWheatstone,eaindicndcreterea concentraiei gazelor combustibile.

Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 18 2. 1. 1. 2. Senzori electrochimici de gaze toxice Sebazeazpedepolarizareaelectroduluiuneicelule electrochimicecndosubstanchimicactivdifuzeaznelectrolit. Astfeldesenzorisefolosesccurentpentrumsurareaconcentraiei oxigenului(O2),dariaprincipalelorgazetoxiceprezentenaerul urban: monoxid de carbon (CO), hidrogen sulfurat (H2S), bioxid de sulf (SO2), amoniac (NH3), clor (Cl2) etc.Celula electrochimic, reperul de baz al unui senzor electrochimic, este format din doi electrozi ncorporai ntr-un mediu electrolitic. ntre electroziseaplicotensiuneelectricdereferin.Cndaerulconine substanachimicactiv(poluantul)pentrucareesteproiectatcelula respectiv,moleculeleacesteiaajunglaelectroduldemsurare, depolarizndu-lprinoxido-reducere.intruct,ntreelectroziexist tensiuneadereferin,ncelulianatereuncurentelectricavnd intensitateacuattmaimare,cuctconcentraiapoluantuluidinaerul (proba de aer) cercetat este mai mare. 2. 1. 1. 3. Senzori de gazebazai pe adsorbia la suprafa Tipicpentruaceastcategorieestesenzoruldegazecubioxid de staniu (SnO2), care i bazeaz funcionarea pe nsuirea bioxidului de staniu(unsemiconductordetipn)dea-ischimbaconductibilitatea electricnprezenagazelorreductoare.Elesteutilizatpentru msurareaconcentraieioxigenului(O2),monoxiduluidecarbon(CO), metanului (CH4) i altor gaze combustibile. nclzireasenzoruluila4000C,nabsenaoxigenului,faciliteaz micareaelectronilorliberiprinstructuraporoasabioxiduluidestaniu, ceea ce determin reducerea rezistenei electrice. Dar oxigenul exist, i ca atareseadsoarbeintenspesuprafaaparticulelordebioxiddestaniu, formndobarierdepotenialcarediminueazmicareaelectronilori mrete, implicit, rezistena electric a materialului. Dac aerul conine gaze reductoare precum monoxidul de carbon, metanul, alcoolul etc., suprafaa senzoruluileadsoarbe,iaroxigenuladsorbitleoxideaz,consumndu-se proporional cu intensitatea proceselor de oxidare, dependent, la rndul ei de concentraia poluanilor menionai. Ca rezultat, diferena de potenial se micoreaz,atrgnddupsinediminuarearezisteneielectricea materialului.Senelegeaadar,csenzoruldegazecubioxiddestaniu, bazat pe chemorezisten variabil, permite determinarea concentraiei unor poluani atmosferici prin msurarea rezistenei electrice. Ghid de cercetare environmental 19 2. 1. 1. 4. Microsenzori electronici de gaz Suntdefapt senzorielectrochimiciminiaturali, care transform directinformaiilechimicensemnaleelectrice.Eisempart,dup principIul de funcionare, n patru categorii distincte.-Microsenzoridegazcusemiconductoare.Sebazeazpe proprietateaunorstraturisubiridematerialesemiconductoare(cum suntoxiziidestaniuSnO2,zincZnO2,titanTiO2,niobiuNiO2,ceriu CeO2)sauorganice,dea-imodificaconductivitateaelectricsub influena anumitor gaze. -Microsenzori degazpestructuriTEC-MOS.Funcioneazpe bazaproprietiiunorstructurisemiconductoareneomogene(maiales detipTEC-MOS)dea-ivariaanumitemrimielectrice(tensiuneade prag, spre exemplu) sub aciunea diverselor gaze.-Microsenzoricuundacustic.ibazeazfuncionareape proprietilepiezoelectriceielectroacusticealeunormateriale semiconductoare sensibile la variaiile concentraiei gazelor ce urmeaz a fi determinate. -Microsenzorichemo-optici.Utilizeaz,pentrufuncionare, nsuirileopticealeunorghidurideund,caresemodificnprezena diferitelor gaze, determinnd variaia vitezei de propagare a luminii care le strbate. 2. 1. 2. Senzori inteligeni Senzorinteligentesteunaltnumepentruaa-zisultraductor integratinteligentalcruiuniccipdesiliciuasigurattfunciile traductorului, ct i pe cele ale elementului de prelucrare primar, pentru a oferi la ieire, un semnal electric deja condiionat. El poate fi integrat n circuite electronice complexe care permit liniarizarea,msurarea,calibrareaiajustareamrimilordeterminate, precum i memorarea i transmiterea datelor. Avnddimensiunifoartemiciialimentaredelasursede tensiuneiputerereduse,oferposibilitatea amplasrii ladistanemari (unul fa de altul) pentru conturarea exact a arealelor poluate. Este,prinurmare,potrivitpentrumonitorizareacalitiiaerului narealelecritice,desigur,nconexiunecuunsistemdeprelucrarea datelor (microcalculator) dotat cu softul de rigoare. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 20 2. 2. CIRCUITELE ELECTRONICE DE PRELUCRARE A SEMNALULUI Constituie,aacums-amenionatdeja,adouacomponentde bazaaparatelorutilizatepentrudeterminareacalitiiaerului.Dup funciilepecarelendeplinesc,elepotfi:circuitedemsurarei adaptarepentrutraductoare;circuitedeamplificare;circuitede eantionare i memorare i circuite de conversie analog-numeric (A/N). 2. 2. 1. Circuite de msurare i adaptare pentru traductoare Deoarecemultedintreaparateleutilizatepentrumsurareai prelucrareadatelorprivitoarelapoluareaaeruluisuntprevzutecu traductoarerezistente,estefoarteimportantmsurareaprecisavariaiilor senzorului activ, raportat la un element de referin (traductor pasivizat) cu roldemartorcompensatoralerorilorprovocatedevariaiiletemperaturii, presiunii, tensiunii de alimentare etc. Operaiunea respectiv se realizeaz cel mai eficient prin intermediul punilorelectriceneechilibratealctuitedinrezistene(puniWheatstone). Acesteatrebuiesasigure:liniaritateacaracteristiciidetransfer(ntre tensiunea de dezechilibru i variaia rezistenei traductorului) i sensibilitatea. Liniaritateapuniidetraductoareserealizeazfienumeric (informaiaprimitdelatraductorseprelucreazcuunmicroprocesor),fie analogic (prin mijlocirea unor circuite de liniarizare cu amplificatoare). Funcionareapunilorneechilibrateasigurcreterealiniaritii, dar prezint neajunsul scderii sensibilitii, care poate fi compensat, n anumite limite, printr-o amplificare mai puternic a etajului urmtor. 2. 2. 2. Circuite de amplificare Numiteiamplificatoaredemsurare,elesuntcircuite electronicedeadaptareasemnalelorslabe(deordinulmicrovolilor chiar)aletraductorilorsaupunilordemsurare,lanivelulcerutde circuiteledeprelucrareulterioare(multiplexare,eantionare,conversie analog-numeric). Exigenele de baz crora trebuie s le rspund sunt legate de: sensibilitate, stabilitate, sileniozitate i fiabilitate. 2. 2. 3. Circuite de eantionare i memorare Circuitele de eantionare i memorare (S/H) sunt, aa cum le arat inumele,aceleacareasigureantionareaimemorareatensiuniide Ghid de cercetare environmental 21 intrare(cuerorifoartemici),petoatdurataprocesuluideprelucrare(de regulconversieA/N).Pentrucasemnalulprelucratsfieredatcorect, frecvenasemnalelorcarecomandeantionareatrebuiesdepeasc dublulfrecveneimaximeasemnalului.Circuiteledeeantionarei memorare se realizeaz n dou variante: neinversoare i inversoare. nsituaiilecndratamsurriloratingevaloride105-106pe secund, numrul variabilelor msurate este mare, dar mrimile n cauz variaz lent, se pot realiza reduceri sensibile ale costurilor circuitelor de msurareideconversie,prinfolosireamultiplexoareloranalogice (MUX).Acesteasunt,defapt,comutatoarecunintrriiosingur ieire,destinatepartajrii ntimp, peaceeai cale, a informaiilor depe maimultecanalespreafitransmiseiprelucratepeuntrunchicomun de msurare-interpretare. 2. 2. 4. Circuite de conversie analog-numeric /A/N) nmodobinuitmrimiledeieirealetraductoarelorsunt semnaleelectriceanalogice,iarcalculatoarelesistemelordeachiziiei prelucrareadatelorsuntnumerice.Deaicinevoiatransformrii mrimiloranalogicendatenumericecarepotfipreluateiprelucrate decalculatoare.Formanumericpermiteprelucrareaprecisadatelor, sortarealorsistematiciutilizareamultmairapid.Totodat,datele numerice sunt mult mai uor de memorat, de manipulat i de transportat. Transformareandiscuieserealizeazcuajutorul convertoareloranalog-numerice,nfaptcircuitedeconversie,care echivaleazmrimileanalogicedeintrarecunumerelereale(deform binar) definite ca msur a respectivelor mrimi. Convertoareleanalog-numericeseclasific pebazamaimultor criterii.Duptipuldeconversieelesunt:convertoarecuconversie directiconvertoarecuconversieindirect;duptipulschemei utilizatesunt:convertoarecureacieiconvertoarefrreacie;iar dupformasemnaluluigeneratinternsunt:convertoarecucircuitde integrare i convertoare cu comparare direct. 2. 3. MICROPROCESORUL Reprezintceade-atreiacomponentdebazaaparatelor folositepentrudeterminareacalitiiaerului.Microprocesorulsau microcontrolerulintegratactualmententoateaparateleelectronicede msurareadiferitelormrimicaredefinesccalitateaaerului,asigur Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 22 numeroase funcii. Acestea sunt: funcia de comand; funcia de corecie aerorilorintrodusedeblocurilecomponente;funciadecreareaunor blocurianalogicevirtuale;funciadeautotestareidetestarea blocurilorcomponente;funciadememorare,prelucrareiredarea datelor; funcia de comunicare cu alte sisteme inteligente. Integrareamicroprocesoruluinaparateleelectronicede determinareacalitiiaeruluiaatrasdupsinenumeroaseavantaje. Printreacesteasenumr:cretereaprecizieidemsurare;sporirea versatilitii i totodat, a fiabilitii aparatelor; miniaturizarea; scderea consumuluideenergie;sporireagraduluideautomatizare;reducerea sensibil a costurilor etc. 3. METODE FIZICE DE DETERMINARE A CONSTITUENILOR ATMOSFERICI Aerul pur i uscat este constituit din 20 de gaze n care domin netazotul(78,088%)ioxigenul(20,049%),urmatedeargon(0,930 %)icarbon(0,030%).Uniidintreconstitueniinaturali,cuproporiioinfime, precum metanul, bioxidul de sulf, bioxidul de azot, monoxidul decarbon,amoniaculetc.senumrprintrepoluaniiobinuiiai aeruluiurban,ncareproporialorcretesubstanialsubaciunea diverselor surse de poluare antropice. Punerea n eviden, dar mai ales msurareaconcentraiilordiferitelorgazeexistentenatmosferse realizeazprinmetodeimijloaceconceputepebazacunoaterii temeinice a nsuirilor fizice i chimice ale gazelor respective. n Tab. 1, careprezintnsuirilefizicealeprincipalilorcomponeniaiaerului, densitateaiconductibilitateatermicsuntraportatelaaer,iar susceptibilitatea magnetic, la oxigen (cu + gazele paramagnetice i cu - gazelediamagnetice.Exprimrilecantitativealerespectivelornsuiri explic de ce de pild, hidrogenul care are o densitate mult mai mic i o conductibilitate termic mult mai mare dect aerul, poate fi foarte uor detectatpebazaacestornsuiri.Larndulei,determinarea concentraieioxigenuluidinaersedeterminpebazamarii susceptibilitimagneticeaacestuielement.Identificareaimsurarea concentraieigazelorcuproporiifoartemici(exprimatnp.p.m.)se realizeazpebazaunorproprietifiziceichimicespecificefiecrei substane n parte. Un indicator excelent este de exemplu, modul n care interacioneaz acestea cu radiaiile electromagnetice de diferite lungimi Ghid de cercetare environmental 23 de und. Astfel, bioxidul de carbon, monoxidul de carbon i metanul au benzideabsorbienregiuneainfraroieaspectruluiradiativsolar,iar ozonul,nceaultraviolet;bioxiduldesulfdevinefluorescentsub aciunearadiaiilorultraviolete,iarbioxiduldeazotformatprinreacia monoxidului de azot cu azotul, devine chemoluminiscent. Tab. 1Proprietile fizice ale principalelor gaze prezente n atmosfer Nr. crt. Natura gazului Simbol chimic DensitateVscozitateConductibilitate termic Susceptibilitate magnetic raportat la aer 1Aer-100100100+ 21,6 2OxigenO2110,5108105+ 100 3AzotN296,795100- 0,42 4Monoxid de carbon CO96,795101- 0,21 5Bioxid de carbon CO2152,98069- 0,61 6Vapori de ap (00C) H2O62,352130- 7HidrogenH26,9548738- 0,12 8Bioxid de sulf SO22257039- 0,05 9Monoxid de azot NO103-93+ 43,8 10Bioxid de azot NO2158-65+ 6,2 11MetanCH455,560135- 0,37 nmodsimilar,diferitelensuirichimice,cumsuntcaracterul oxidantalozonuluisaucaracterulreductoralbioxizilordesulfide azot,constituieprincipiidebaznrealizareaaparatelorcucarese msoar concentraia respectivelor substane gazoase.Edificatoarenacestsens,suntiinformaiilesinteticeincluse n Tab. 2. Numrulfoartemarealsubstanelorgazoasecaretrebuie determinatesistematic,presupunenmodfiresc,iunnumrmarede metode i mijloace de msurare. Metodele respective se clasific dup diferite criterii. n funcie de tipul proprietilor pe care se bazeaz determinarea ele sunt: metode chimice, metode fizice, metode fizico-chimice i metode biologice. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 24 Dupmodulncaresepreleveazprobelesunt:manuale, semiautomateiautomate. Dupdurataifrecvenamsurtorilor sunt: continui,periodiceiintermitente.Duploculanalizeidatelorsunt: metode de analiz ulterioar prelevrii i transportrii probelor de gaz i metodedeanalizntimprealcuafiareimediatarezultatelor.Dup tipulsituaieisunt:fixesaumobile;deanalizaunuisingurparametru sau a unui set de parametri; individuale sau legate ntr-o reea de analiz a calitii aerului. Tab. 2Principalele metode de determinare a poluanilor atmosferici Tip poluantMetode de determinare Bioxid de sulf (SO2)Absorbia n H2O2 i titrarea soluiei; Absorbia n tetracloro-mercurat, spectrofotometria; Analiza fotometric n flacr; Fluorescena n faz gazoas; Depolarizarea electrochimic. Oxizi de azot (NOx)Chemiluminiscena n reacie cu ozonul; Depolarizarea electrochimic. Hidrocarburi totale (HC)Analiza prin ionizare n flacr; Combustia catalitic. Hidrocarburi specifice (HC)Cromatografia n faz gazoas. Monoxidul de carbon (CO)Combustie catalitic: -Cu detectare prin ionizare n flacr, -Cu senzor de gaze combustibile, -Cu senzor semiconductor; Analiza prin absorbia n infrarou (IR) Ozonul (O3)Chemiluminiscena; Absorbia n ultraviolet. Particule i aerosoliEantionarea de volum mare, filtrarea i analizarea prin spectroscopie cu absorbie atomic; Absorbia radiaiei beta; Reducerea transparenei lamelei de sticl. nprezent,metodelemanuale,bazatederegulpeproprietile chimicealegazelor determinate (greoaiei mai puin precise din cauza dificultilordeeantionare,atransportuluiireaciilorchimice necontrolate)suntnlocuitenfoartemaremsurdecelefizice. Acesteadinurmutilizeazanalizoarespecializatepecteosingur substancareafieaz,practicinstantaneu,rezultatelemsurtorilor. Ghid de cercetare environmental 25 Analizoarelerespectiveibazeazfuncionareapeproprietifizice precum: absorbia selectiv a radiaiilor electromagnetice, spectroscopia optic,reflexia,refraciaidispersiaradiaiilorelectromagnetice, fluorescena,chemoluminiscena,conductibilitateatermic, susceptibilitatea magnetic, densitatea i vscozitatea, puterea caloric a gazelor combustibile etc. Analizoarelebazatepeprincipiifiziceprezintavantajele preciziei,rapiditii,continuitii,memorriiialertrii,dari dezavantajelecosturilormari,complexitiiivolumelormariale aparatelor,consumurilorridicatedeenergieifiabilitiiuneori nesatisfctoare. Celemai eficienteimai modernemetodedeanalizagazelor din atmosfer, printre care cromatografia n faz gazoas, spectroscopia atomicdemas,spectroscopiaprinabsorbieatomicetc.sunt aplicabile mai ales n laboratoare i presupun costuri extrem de ridicate. Existnsalternativametodelorelectrochimicemoderne, bazatepesenzoriconstituiidinceluleelectrochimicesaudin dispozitivecuproprietispecialedesuprafa,extremdeavantajoase, graiecosturilorrelativmici,precizieiirapiditiimsurtorilor, fiabilitiiiminiaturizriiaparatelordemsur,posibilitii supravegheriicalitiiaeruluiprinreeledesenzoriinstalainpuncte reprezentative din punctul de vedere al polurii acestuia etc. Printremetodelefiziceculargutilizarendeterminarea concentraieidiferitelorgazecomponentenaturalealeatmosfereisau aflatetemporar n aceasta, senumr celebazatepe absorbia, reflexia, refracia,dispersia,transmisiaoriconversiaradiaiilor;pefluorescen; pe chemoluminiscen; pe conductibilitatea caloric; pe susceptibilitatea magnetic; pe radioactivitate; pe radiaii etc. 3. 1. METODE DE DETERMINARE A GAZELOR, BAZATE PE RADIAII Se bazeaz aa cum s-a menionat deja, pe variaiile nregistrate deradiaiileelectromagneticecuanumitelungimideund,cnd interacioneazcudiferitegaze.Suntmetodedeosebitdeprecise (permind evidenierea unor concentraii de ordinul a 1- 100 ppm) i de specifice(permindidentificareacertadiverilorpoluanichiarin prezena unor puternici factori perturbatori cum sunt turbulena aerului, variaiiledeumezeal,temperaturipresiuneoriprezenaaltorgaze poluante).Eleprezintnsdezavantajulcosturilorridicate,instalaiile Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 26 demsurarefiindscumpe,avndvolummareinecesitndcondiii speciale de funcionare i activiti complexe de ntreinere. 3. 1. 1. Determinarea gazelor prin metode de absorbie a radiaiilor Suntntemeiatepecunoatereafaptuluiclatrecereaprintr-un mediugazos,radiaiileelectromagneticesuntabsorbiteselectivde diferitelegazealemediuluirespectiv.Deexemplu,gazele heteronucleare(cumoleculeformatedinatomidiferii)absorbradiaii dinregiuneainfraroieaspectrului,corespunztoarefrecvenelorde rotaieidevibraiealemoleculelor.Printreacesteasenumr monoxiduldecarbon(CO),bioxiduldecarbon(CO2),metanul(CH4), acetilena,numeroase altehidrocarburi,precum i celemai multedintre gazele combustibile. Gazele homonucleare (cu molecule formate din atomi de acelai tip)absorbradiaiiculungimideundmici,dindomeniilespectrale vizibilimaiales,ultraviolet,corespunztoarefrecveneifactorilor caracteristicitreceriimoleculeidinstareadebaz,ntr-ostareexcitat subraportenergetic.Ozonul(O3)estecelmaibunexempludinacest punct de vedere. Aadar, msurarea concentraiei unui gaz oarecare se realizeaz prindeterminareagraduluidetransmisiepecareacestalpermiteunei radiaii electromagnetice cu o anumit lungime de und, care l strbate pe o anumit distan. Transmisia este, evident, invers proporional cu absorbiaexercitatdegazulncauz,asupraradiaieidate,ceeace nseamncfiecareaparatdemsurare(analizor)estedestinat identificriiimsurriiconcentraieiunuianumitgaz.Metodabazat pe acest principiu poart numele de fotometrie nedispersiv, cu ajutorul ei putndu-se realiza att msurarea intensitii relative de absorbie ct imsurareaabsorbieindoubenzidelungimideund.nambele variante,metodafotometrieinedispersivearelabazLegeaLambert-Beer privitoare la absorbia radiaiei electromagnetice n gaze:Ab= I1 I2 / I1, n care: Ab este absorbia radiaiei electromagnetice cu o anumit lungimedeund;I1-intensitatearadiaieirespectivelaintrareancuva de msurare n care se afl proba de aer coninnd gazul de msurat); I- intensitatearadiaieilaieireadincuvademsurarecuoanumit lungimeoptic.Aadar,pentruunanumegaz,oanumitlungimede undaradiaieiiolungimedatacuveidemsurare,intensitatea absorbieidepindedirectproporionaldeconcentraiagazuluirespectiv n proba de aer din cuv, concentraie creia i este msur. Ghid de cercetare environmental 27 3. 1. 1. 1. Msurarea intensitii relative de absorbie n infrarou Sebazeazpeprincipiulprezentatanterior.Ladeterminarea concentraiilorCO,CO2iCH4seimpun:filtrareaprealabilagazului (pentrueliminareaparticulelor solide) uscarea lui i constanadebitului ncuvademsurare.Prezintavantajeexcepionaledespecificitate, sensibilitate i precizie (pn la 1 ppm). 3. 1. 1. 2. Msurarea absorbiei n dou benzi de lungimi de und Se bazeaz pe compararea intensitii a dou fascicule egale de raze infraroii (unul n banda de absorbie a gazului msurat, iar cellalt nafaraacesteia)dupparcurgereaaceluiaidrumprinprobade msurat.Diferenadintreintensitilelor,determinatlaieiresub formauneidiferenedetensiuneelectric,constituiemsura concentraieigazuluipoluantnprobadeaeranalizat.Principiul descris,stlabazaconceperiiunoranalizoaredegabaritmare,fixei mobile pentru determinarea CO, CO2 i NH4 din atmosfer. Peacelaiprincipiufuncioneazisenzoriiopticicuraze infraroiideuzindustrialrealizairecent,graiedezvoltrii microelectroniciiiopticiideprecizie.Maicostisitorideocamdat, senzoriiIRndiscuie,destinaidetectriiCO,CO2igazelor combustibilecupericoldeexplozie,auvitezmarederspuns(de ordinulsecundelor),sentreinuor,nupotfiperturbaidealtegaze, sunt fiabili n condiii de mediu foarte diferite etc. 3. 1. 1. 3. Msurarea concentraiei ozonului prin fotometrie n ultraviolet Analizoruldestinatdeterminriiconcentraieiozonuluidin atmosferfuncioneazpe principiul msurrii diferenei de absorbiea razelorUVculungimideundde253,7nm,caretrecalternativ(la intervalede5secunde)printr-uneantiondeaercuozonirespectiv, printr-unulfrozon(rezultataltreceriiaeruluiprintr-oncpereunde, uncatalizatorspecialdistrugetoatemoleculeledeozon).Metoda permite determinarea valorii absolute a concentraiei ozonului din aerul analizatcuofoartebunprecizie(delasub1ppm,pnlaordinul zecilor de ppm). Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 28 3. 1. 1. 4. Msurarea concentraiei gazelor poluante prin metode colorimetrice Se realizeaz pe baza nsuirii unor lichide (soluii indicatoare) de a-ischimbaculoareaiprinaceasta,spectruldeabsorbiendomeniul radiaiilorelectromagnetice vizibile. Metodaaceasta, numitcolorimetric esteutilizat,maiales,pentrudeterminareacloruluiianumeroilorsi compuitoxici,tocmaipentrucauproprietateadeaschimbaculoarea soluiei de metilorange. Analizorul colorimetric n discuie funcioneaz la fel ca analizorul de gaze n IR (cu msurarea absorbiei n dou benzi de lungimi de und), decaresedeosebeteprinfaptulcutilizeazfasciculederadiaiidin spectrul vizibil iar incintele de msurare sunt datate cu cuve pentru lichide. Diferenadeabsorbiearadiaieivizibile(culungimeadeundde 510 nm) de ctre soluia de metilorange, nainte i dup reacia cu poluantul atmosferic(clorsaucompuiaiclorului)reprezintmsuraconcentraiei acestuia n aer. Precizia msurrii este extrem de mare, ajungnd chiar la ppb. 3. 2. METODE DE DETERMINARE A GAZELOR, BAZATE PE FLUORESCEN Suntfolositepentrudeterminareaconcentraieibioxiduluidesulf (SO2) i hidrogenului sulfurat (H2S) din aerul atmosferic. Analizorul de SO2 preleveazcontinuuaer,pecarelintroducencameraopticdeanaliz, dupceltreceprintr-unfiltrudeprafiunuldehidrocarburi.Aiciaerul este supus uneiputerniceradiaii UV (de circa215 nm)generat constant de o lamp cu vapori de zinc. Excitate de radiaia UV, moleculele de SO2 se dezactiveaz,emindradiaiielectromagneticedefrecvensczut (fluorescen).Intensitateaacesteiemisiila900Cesteproporionalcu concentraia SO2 din incinta de msurare. Precizia msurrii este extrem de mare (de la 1 ppb, la 10 ppm), motiv pentru care analizoarele de acest fel nu se utilizeaz pentru msurarea concentraiei gazelor respective la emisie. 3. 3. METODE DE DETERMINARE A GAZELOR, BAZATE PE CHEMOLUMINISCEN Exist,ntreanumitesubstane,reaciichimicecaregenereaz radiaiielectromagneticevizibile.Fenomenulpoartnumelede chemoluminisceniestefolositpentrudeterminareaconcentraieiuneia dintresubstanelecarereacioneazntreele.Aasentmplcnd Ghid de cercetare environmental 29 monoxidul de azot (NO) intr n reacie cu ozonul (O3), genernd bioxidul de azot (NO2) n stare excitat, care, la trecerea n stare fundamental, emite un foton luminos (hv) : NO + O3 NO2 + O2 + hv. Rezultclaoconcentraieconstantisuficientdemarea ozonului,chemoluminiscenaprodusesteproporionalcucantitateade NO din camera de reacie a analizorului. Aerulabsorbitcontinuuestetrecutprintr-unfiltrude microparticuleiintrodusalternativncamereledereacie chemoluminiscent,maintidirect-pentrudeterminareaconcentraiei NO, apoi indirect (dup trecerea printr-un convertizor catalitic cu molibden, care transform NO2 n NO) - pentru determinarea concentraiei NOx.Concomitent, este introdus n camerele de reacie, i ozonul obinut din aer atmosferic bombardat cu radiaii UV n generatorul de ozon. Reaciachemoluminiscentproduceo lumin roiatic slab, care este transformat n semnal electric prin intermediul unui fotomultiplicator FM. Intensitatea chemoluminiscenei din camera de reacie direct exprim concentraiaNO,iarceaachemoluminisceneidincameradereacie indirect,peceaaNOx.ConcentraiaNO2secalculeazprindiferena dintreconcentraiilemsuratealeNOiNOx.Sensibilitateamarea analizoruluicuchemoluminiscenpermitedeterminareaconcentraiilor NOx ncepnd de la sub 1 ppb pn la 10 ppm, din care cauz nu poate fi folosit pentru msurrile de emisie care sunt, de regul, mult mai mari. 3. 4. MSURAREA CONCENTRAIEI PARTICULELOR N SUSPENSIE PRIN ABSORBIA RADIAIEI BETA Sebazeazpensuireacorpurilordeaabsorbiradiaiilebetade micenergie,careipierdenergiacineticprinciocnireaelectronilor propriicuelectroniidincomponenacorpurilorabsorbante.Densitatea electronilor care alctuiesc diferitele corpuri materiale este proporional cu masaacestora,iarabsorbiaradiaieibetaesteproporionalcumasa materiei ntlnite, indiferent de proprietile ei chimice i fizice.Aadar, principiul msurrii concentraiei particulelor n suspensie natmosferconst n determinareamaseide substancare se depune pe un filtru strbtut ntr-o unitate de timp, de un flux de aer cu debit cunoscut. Determinarearespectivsefaceprinmsurareaabsorbieiradiaiilor beta,dectrefiltru,nainteidupfiltrareaaeruluiicalcularea diferenei dintre cele dou msurtori. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 30 Dispozitivulcucaresemsoarconcentraiaparticulelorn suspensie, prin absorbia radiaiilor beta, este format dintr-o conduct de aspiraieaaeruluincentrulcreiaseaflsursaradioactivbeta;un filtrudinfibrdesticl;ositdeprotecie;uncolimator;uncontor Geyger-Mller i un microprocesor anexat. El poate msura concentraii de la 1 la 2000 g/m3. 3. 5. MSURAREA CONCENTRAIEI GAZELOR PRIN METODA CONDUCTIBILITII CALORICE Arelabaz faptul cgazelesedeosebesc net, unele de altele, din punctuldevederealconductibilitiicalorice.Aceastnsuirenueste influenatdepresiune,darestedirectproporionalcutemperatura absolut(T 1/2).Analizoareledegazeconstruitepebazaconductibilitii calorice sunt prevzute cu celule de msurare, n interiorul crora se afl un conductor (filament) de platin nclzit puternic n raport cu pereii acestora. Echilibrul caloric se produce cnd puterea electric disipat n conductorul deplatinseegalizeazcuputereadisipatdeacestaninteriorulcelulei, subformdeenergiecaloric.Princonstrucie,pierderiledecldurale conductoruluiserealizeazpredominantprinconductibilitatecaloric, celelalte(princonvecie,prinradiaieetc.)fiindminimizatelaunnivel constant. Aceasta nseamn c la o intensitate constant a curentului electric dinconductoruldeplatin,temperaturairezistenalui(aflatenraport direct proporional) vor fi cu att mai mari, cu ct pierderile de cldur sunt mairedusesau,altfelspus,cuctconductibilitateacaloricagazuluidin celula de msurare este mai mic . n cazul unor amestecuri de gaze, concentraia unei componente anumesedeterminprin compararea rezistenei electriceaamestecului ncareaceastaesteprezent,curezistenaelectricafilamentuluiunei celule de referin n care componenta respectiv nu exist.Analizoarelebazatepeacestprincipiusuntfrecventfolosite pentru determinarea concentraiei hidrogenului. 3. 6. MSURAREA CONCENTRAIEI GAZELOR PRIN METODA SUSCEPTIBILITII MAGNETICE Constatarea faptului c gazele prezint, asemenea oricror altor substane, susceptibiliti magnetice de tipuri i valori diferite, a condus lafolosireaacesteinsuirispecifice,dreptprincipiudebazpentru msurarea concentraiei unor gaze din atmosfer. Ghid de cercetare environmental 31 Susceptibilitatea magnetic () se exprim prin relaia: = Mt / H, n care Mt este magnetizaia temporal indus de un cmp magnetic, iarHesteintensitateacmpuluimagneticrespectiv.Dup comportamentulncmpmagnetic,gazelepotfi:diamagnetice,adic sunt respinse de un cmp magnetic neuniform (din cauz c moleculele lornuauunmomentmagneticpermanent,acestafiindindusdechiar cmpulmagnetic excitator,ceeace-lfaces aibesens contrar, adic s slbeascfluxulmagneticexcitator)iparamagnetice,adicatrasede uncmpmagneticneuniform(dincauzcmoleculelelorauun momentmagneticpermanent,caresesuprapune,nacelaisens, cmpului excitator, sporindu-i fluxul magnetic). Susceptibilitateamolecular(m)agazelorparamagnetice(O2, O3,NO,NO2)variazinversproporionalcutemperaturaabsolut(T) conform legii Curie : m = C/T, n care C este constanta Curie.ntructoxigenul(O2)areunputerniccaracterparamagnetic, analizoareledestinatedeterminriiconcentraieiluisebazeazpe aceastproprietatefizic.Elefuncioneazfiepebazametodei magnetomecanice, fie pe cea a metodei termomagnetice. 3. 6. 1. Determinarea concentraiei oxigenului prin metoda magnetomecanic Analizoarele de oxigen care utilizeaz aceast metod se bazeaz pefaptulcntotdeaunacndgazulanalizatdintr-oregiunecuun cmp magneticneuniform are o susceptibilitatemagnetic superioar unui corp deprobsuspendatncmpulrespectiv,forelemagneticevordeplasa corpul spre prile cu intensitate mai redus a cmpului magnetic. Forele magnetice care acioneaz asupra corpului suspendat pot fi determinate, fie prin msurarea direct a deplasrii corpului de prob pn la compensarea forei magnetice de ctre fora elastic a sistemului de suspensie, fie prin msurarea unor fore antagonice (electrostatice sau electromagnetice) care se aplic concomitent corpului de prob spre a fi adus n poziia iniial, adic la zero. A doua dintre metodele respective esteutilizatdemijloaceleautomatemodernecucaresedetermin curent concentraia oxigenului ntr-un amestec de gaze. AnalizorulmagnetomecanicRosemount,deexemplu,este format din dou sfere de cuar umplute cu azot diamagnetic suspendate deobanddeplatinsubire,ntr-ocamerdeanaliz.Pebandauor rotitoare,parcursdeuncurentelectric,estefixatiooglindcare reflectfascicululderazeprodusdeosursluminoas,ctredou fotodetectoare.Sfereledecuarsuntnconjuratedeuncmpmagnetic Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 32 puternic neomogen creat de un magnet permanent aflat n afara camerei. Cndaerulptrundencameradeanaliz,moleculeledeoxigensunt atrasespresectorulundeintensitateacmpuluimagneticestemaxim, astfelcsferelesendeprteazdeacelloc,genernduncuplude torsiune care se rsucete antrennd n rsucire i oglinda solidar cu el. Dreptconsecin,fascicululreflectatvailuminadiferitceledou fotodetectoare,provocndrspunsuridiferitentensiune.Acesteasunt preluatedeunamplificatordiferenialgeneratoralunuicurent proporional cu diferena de iluminare, care ajunge n spira conductoare din jurul sferelor, determinnd apariia unei fore electromagnetice apt s aduc cuplul de torsiune n poziia iniial. Curentul electric introdus ncircuitdeamplificatoruldiferenialconstituiemsuraconcentraiei oxigenului n aerul analizat, exprimat direct n procente. 3. 6. 2. Determinarea concentraiei oxigenului prin metoda termomagnetic Analizoareledeoxigencaresebazeazpemetoda termomagnetic,prezintcameredeanalizdeforminelar.Oastfel decamerestelegatdiametralprintr-untubdesticlnfuratcu spiralele unui filament de nclzire ce formeaz cele dou rezistene (R1 i R2) ale unei puni de msurare Wheatstone. nspaiuluneiadintrerezistene(R1)secreeazuncmp magneticputernic,prinintermediulunuielectromagnet.Cndgazul analizat,coninndoxigen,ptrundencamerainelar,moleculelede oxigensuntatrasedecmpulmagneticdeintensitatemaxim, ptrunzndastfelntubuldesticlnregiunearezisteneiR1.Acolose nclzesc (datorit filamentului), diminundu-i paramagnetismul, astfel cgazulmaicald,nansamblulsu,estempinssprecaptulopusal tubuluidesticl,dectregazulmairece,alcruiparamagnetism rmnesuperior.Circulaiagazuluiprintubulorizontalpoartnumele devntmagnetic, debitul gazuluinmicarefiind direct proporional cuconcentraiaoxigenuluidinamesteculdegazeanalizat.Msurarea respectivuluidebitserealizeazcuajutorulcelordoujumtiale filamentuluidenclzire,careconstituierezisteneleR1iR2,incluse ntr-opunteWheatstone.Dincauzadeplasriigazuluicald,rezistena R1,careafurnizatenergiapentrunclzireaacestuia,rmnemairece dectrezistenaR2,dezechilibrndastfel,puntea,iniialechilibrat. Tensiuneadedezechilibruapunii,directproporionalcudiferena dintreceledourezistene,estedirectproporionalicudebitul amesteculuidegazecarereprezintvntulmagneticdintubulde Ghid de cercetare environmental 33 sticl.intruct,acestadinurmestedirectproporionalcu concentraiaoxigenuluidinamesteculrespectiv,indicaiaafiatde analizor exprim proporia acestuia direct n procente. 3. 7.MSURAREA CONCENTRAIEI GAZELOR PRIN METODE CROMATOGRAFICE Concentraia poluanilor organici din atmosfer se determin, n principal,cuajutorulanalizoarelorbazatepemetodecromatografice. Aceasteapornesc,larndullordelaconstatareacanumitesubstane, cum sunt creta, alumina, unele geluri etc., au proprietatea de a adsorbi n mod difereniat, diverii componeni ai unui amestec de gaze sau al unei soluii de substane organice. Pentru msurarea concentraiei poluanilor organiciaiatmosferei,ceamaiutilizatestemetodacromatografiei lichide n faz gazoas. Aceasta const n trecerea probei de analizat, n caretrebuiesexisteiungazpurttorinert(azotsauheliucelmai adesea),printr-ocoloancromatografic,(conductavnd4-6m lungimei2-4mmdiametru)cptuitninteriorcuosubstan adsorbant solid sau lichid.Parcurgnd coloana cromatografic cu viteze diferite, n funcie deafinitateaspecificafiecruiafadesubstanaadsorbant, componeniiamesteculuidegazeanalizat,vorproducesemnale electricedistinctelaieireaunuidetectormontatlaextremitateacoloanei.Semnalelerespective,transmiseunuicalculator,se nregistreazpeocromatogramcareprezintcteunvrfpentru fiecaregazdincomponenaamesteculuianalizat.Mrimeaariei delimitatedecurbacorespunztoarefiecruivrfestedirect proporional cu concentraia componentului gazos pe care l reprezint. Analizoarelecronomatograficesuntprevzutecudetectoarecu ionizarenflacr,cucapturdeelectroni,cuspectrometrudemas, electrochimice, termoconductometrice etc. 3. 7. 1. Msurarea concentraiei gazelor prin metoda detectorului cu ionizare n flacr Arelabaznsuireacompuilororganicivolatilideaseioniza cnd trec printr-o flacr de hidrogen. n spaiul activ al flcrii se creeaz, cuajutoruladoielectroziialuneisursedenalttensiune,uncmp electric considerabil. La trecerea prin flacr, ionii formai se dirijeaz spre Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 34 ceidoielectrozi,generndncircuitulsursei,uncurentelectricavnd intensitateacuattmaimare,cuctconcentraiaionilorestemairidicat. La rndul ei, concentraia ionilor formai n flacr este direct proporional cunumrulatomilordecarbon,dinamesteculdegazeanalizat.Aceasta face ca metoda n discuie s fie adecvat pentru determinarea concentraiei totale de hidrocarburi din atmosfer. Curentul generat, de detectorii descrii maisusareintensitideordinulzecilordenA,fiindmsuratprin intermediul unor rezistene de valori foarte mari. 3. 7. 2. Msurarea concentraiei gazelor prin metodadetectorului cu captur de electroni Metodaesteutilizatpentrudeterminareaconcentraiei poluanilororganicicompleci,careconinionielectronegativi (policlorobifenilii de exemplu), precum i a unor poluani obinuii, cum suntCO,CO2,SO2iNO2,caregenereazuorioninegativi(fade care analizorul cu ionizare n flacr prezint sensibilitate redus). Ea se bazeazpefaptulcgazelemenionatecapteazeficientelectronii excedentari dintr-un mediu oarecare. Detectorulanalizoruluifuncioneazdatoritunuicurent staionar i, provenit de la o surs radioactiv (), de regul o folie de Ni. Latrecereaprinspaiuldetectorului,moleculelecuafinitatepentru electronidingazulanalizat,captureazopartedinelectroniiomiide sursa radioactiv, determinnd o scdere proporional a curentului prin circuit.Cdereadecurentestenregistrat,eaconstituindmsura concentraiei gazelor analizate.

3. 7. 3. Msurarea concentraiei gazelor prin metoda detectorului cu spectrometru de mas ArelabazforaLorentzcareapareoridecteoriosarcin electric se mic ntr-un cmp magnetic. Ea se exprim prin relaia: F = q(vxB),ncareFestefora;qmrimeasarciniielectrice;v,viteza sarcinii n cmpul magnetic; iarB, inducia magnetic.ncazulcndunfasciculdeionipozitivicareauaceeaincrcareiaceeaivitez,darmasediferite,sedeplaseaz perpendicularpeliniilecmpuluimagnetic,raza(r) cerculuidescrisde fiecareionnparte,estedirectproporionalcupropriasamas(M): Mv = qBr. Ghid de cercetare environmental 35 Detectorulcuspectrometrudemaspermitemsurarea,prin nregistrare,attaconcentraieidiferitelorgazedinamesteculanalizat (de regul, aer), ct i identificarea acestora sub aspect izotopic. Dar cu toatecaresensibilitateipreciziedeosebitdemari,utilizarealuieste rentabil numai pentru determinarea poluanilor atmosferici reprezentai prin ioni grei organici sau anorganici.

4. MIJLOACE I METODE DE DETERMINARE A UNOR TIPURI SPECIALE DE POLUARE A AERULUI 4. 1. MIJLOACE I METODE DE MSURARE APOLURII RADIOACTIVE Poluarearadioactivamediuluiaaprutn1945,odatcu detonareaceleidintibombeatomiceexperimentale(GrossType,n Nevada-SUA,la16iulie1945),urmatdeexploziileoperativeale bombelordelaHiroshima(LittleBoy,6august1945)iNagasaki (FatMan,9august1945).Dupncheiereaceluide-aldoilearzboi mondial,logicarzboiuluireceaimpuscursanarmrilornucleare nceput cu explozia experimental de pe atolul Bikini (1946) i marcat deunnouevenimentcrucialexplozia,nOceanulPacific,acelei dinti bombe cu hidrogen, a crei for (echivalentul a 10 milioane tone detrinitrotoluen)afostde500deorimaimaredectaceleilansate asupraHiroshimei(200000tonedeTNT).Estesuficientnss menionm c n primii 20 de ani de la ncheierea celui de-al doilea rzboi mondial,puterilenucleareeliberasernexperienedestinate perfecionrii armelor n discuie, energii reprezentnd echivalentul a 700 milioanetonedeTNTsaua35000debombedemrimeaceleidela Hiroshima (altfel spus, 5 bombe atomice pe zi), pentru a nelege de ce, la 6 august 1968 a fost semnat Tratatul privind interzicerea experienelor cu arme nucleare n atmosfer, n spaiul extraterestru i sub ap. Cu toateacestea,dreptulexploziilor subteranefusesepstrat, iar puterile nucleare,mainoisaumaivechi,nesemnatarealeTratatuluiau continuat, chiar dac ntr-un ritm mai lent, s polueze radioactiv planeta Pmnt.Estevorba,firete,depoluarearadioactivprovocatdeom, cciceanaturalexistdintotodeauna,darestelimitatlaareale restrnse, bogate n zcminte de substane radioactive. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 36 Societatea uman contribuie la poluarea radioactiv a propriului su mediu i prin activitile nucleare numite panice ntre care centralele electronucleare sunt sursele cele mai importante. Acestor reactoare de mare putere li se adaug i cele destinate cercetrilor tiinifice, navele i sateliii cu propulsienuclear ialte utilizri alematerialelor radioactive. Poluarea seproducepetoatfilieraactivitilorrespective.Astfel,extracia, prelucrarea i rafinarea uraniului i toriului, ca i mbogirea uraniului prin metode de difuzie gazoas n reactoarele nucleare sunt primejdioase pentru oameniicarelucreazndomeniuipentruceidinvecintate.Totui, ameninareaceamaigravoprezintfazeledeprelucrarenucleari reprocesare chimic a combustibilului deja utilizat (reziduurile nucleare).Consecinelepoluriiradioactiveasupramediuluisuntfoarte extinse,diverseiseexercitasupratuturorcomponenteloracestuia,n primulrndfiindc,ncazulunoraccidentenuclearemajore,termenul vecintatecaptconotaiinoi,regiuniprecumScoiasauAlpiiFrancezi devenind, ntr-un anumit fel, vecintile localitii Cernobl, aflat la mii dekmdistan,iarnaldoilearnd,deoarececontaminareamediuluise rsfrngeasupraomului,chiariatuncicndacestanuafostexpusdirect unor doze importante de radioactivitate, pe de o parte, din cauza caracterului eicumulativ,iarpedealta,pentrucel,omul,seafllaextremitatea superioaralanuluitrofic.ntructefecteleasuprasntiiumane constituieproblemaceamaiimportant,adoptareaunormsurirapidei eficientepentrulimitareaacestoraseimpunencazulevenimentelor nucleare, ca n cazul oricror evenimente de poluare a mediului, de altfel. 4. 1. 1. Mrimi i uniti de msur ale radioactivitii Atomul oricrui element chimic este compus dintr-un nucleu, n jurul cruia orbiteaz un anumit numr de electroni. Dei nucleul atomic este de aproape 100 000 de ori mai mic dect ntregul atom, el este att dedens,nctconcentreazaproapentreagamasaatomului.Oparte din particulele componente ale nucleului atomic poart sarcin electric pozitiv,fiindnumiteprotoni;numrulprotonilordintr-unnucleu stabilindelementulchimiccruiaiaparinenucleulrespectiv.njurul fiecruinucleuatomicorbiteaznsparticulencrcatecusarcini electricenegative,numiteelectroni,alcrornumresteegalcucelal protonilordininteriorulnucleului,astfelnctforeleelectriceale atomuluiseechilibreaziar,peansamblu,acestaesteneutrudinpunct de vedere electric. Restul particulelor din interiorul nucleului se numesc neutroni deoarece nu poart nici un fel de sarcini electrice. Ghid de cercetare environmental 37 Atomiiunuielementchimicconinntotdeaunannucleelelor acelai numr de protoni, dar un numr diferit de neutroni, ceea ce face caacelaielementchimicsexistenvarietidiferite,numiteizotopi. Acetiasecaracterizeazprinfaptulcnumrultotalalparticulelor nucleice rmne permanent constant, dar cel al neutronilor variaz de la ovarietatenucleic(izotop)laalta(deexemplu,Uraniu-238are92de protoni i 146 neutroni, n timp ce Uraniu-235 are 92 de protoni i 143 neutroni);atomiicareprezintmultiplevarieti nucleice (au maimuli izotopi) numindu-se nuclizi. Uniinuclizisuntrelativstabilifiindcstructuraloratomicnu se modific, dar majoritatea lor sunt profund instabili, suportnd rapide transformrisuccesive,dincarerezultenergienuclearcesepropag fiesubformaparticulelor,constituitedintr-oaglomerarenucleicde doiprotoniidoineutroni(cancazulnucleuluideHeliusauUraniu-238)i,alctuitedintr-unsingurelectron(cancazulToriului-234), fie,dacnucliziiinstabiliatingnivelurifoartenaltedeexcitaie electroniciarsimplaemisieaunorparticulecomponentenumaieste suficientpentrustabilizareastructuriiloratomice,determinnd eliberareabruscuneimaricantitideenergiepur,subforma radiaiilor cu lungimi de und foarte mici (sub 10-10 mm). ntregulprocesdetransformareatomicpoartnumelede radioactivitate,iarformeleradioactivealeelementelorchimice(nuclizii instabili) sunt denumii radionuclizi. Radioactivitatea se refer aadar,la proprietileelementelorchimicedea-itransformarapidstructura atomic, sub presiunea unor diverse fore de aciune. Transformarea dintr-o form nuclear n alta este mai uoar i mai rapid pentru atomii care au fie foarte puini, fie foarte muli protoni. Astfel, hidrogenul, care are un singurproton,sepoatecombinacualiatomidehidrogenprinfuziune nuclear,pecnd uraniul, care are92deprotoni, se divide n maimuli atomimaimici,prinfisiunenuclear.Attfuziunea,ctifisiunea nuclearproducradioactivitate,deoareceparticulelei,precumi radiaiileemisentimpulproceselorrespective,determinionizarea atomic a tuturor substanelor pe care le strbat. Ionizarea produce apoi o reacienlancareamplificefectulladimensiuniexcepionale,astfel nct structura chimic final este radical diferit de cea existent naintea expuneriilaradiaii.Numrultransformriloratomicesuccesivecarese produc n unitatea de timp, ntr-o anumit cantitate de materie radioactiv se exprim n Becquereli (Bq); 1 Becquerel (Bq) reprezentnd unitatea de msuraradioactivitii,cecorespundeuneitransformrinucleare Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 38 (dezintegrri)pesecund(s-1),eafiinddenumitastfeldupHenri Becquerel care a descoperit fenomenul radioactivitii n 1896. IntensitatearadioactivitiisemsoarnsnCurie(Ci).1 Curie(Ci)reprezintcantitateadematerialradioactiv eliberatdeosurs oarecarenunitateadetimp;aceastunitatedemsurpurtndnumele Mariei Curie care, alturi de soul su Pierre Curie, a descoperit, n 1898, izotopii Uraniului i radiaiile emise de acetia; mrimea ei fiind egal cu 3,7 x 1010 Bq, ce constituie rata de dezintegrare a unui gram de Radiu. Tab. 3.Perioada de njumtire a unor elemente radioactive Izotop radioactivPerioad de njumtire Produs de dezintegrare Tipul de radiaie emis Uraniu 2384.5 mld. aniThoriu 234 Thoriu 23424.1 zileProactiniu 234 Proactiniu 2341.17 min.Uraniu 234 Uraniu 234250 mii aniThoriu 230 Thoriu 23080 mii aniRadiu 226 Radiu 2261 602 aniRadon 222 Radon 2223.8 zilePoloniu 218 Poloniu 2183 min.Plumb 214 Plumb 21426.8 min.Bismuth 214 Bismuth 21419.7 min.Poloniu 214 Polonium214164 sec.Plumb 210 Plumb 21021 aniBismuth 210 Bismuth 2105 zilePoloniu 210 Poloniu 210138 zilePlumb 206 (cf. UNEP - Radiation - Doses, Effects, Risks, 1996) Radioactivitateanuclizilorinstabilinusediminueazsau nceteaznsdectprindezintegrareaacestora;perioadadetimp necesaruneijumtidinmateriaradioactivpentruasedezintegra reprezentnd perioada sa de njumtire. Aceasta prezint valori att de difereniate,nct,deexemplu,perioadadenjumtireacelormai importanipatru radionuclizivariazdela81dezile(Iod131), la28de ani (Stroniu 90), 30 de ani (Cesiu 137) i 5 730 de ani (Carbon 14), dar poateduraaproapelanesfritncazulUraniului238acruireacie completdedezintegrare,finalizatcuproducereaunuiizotopstabilde plumb, are nevoie de 4,5 miliarde de ani (Tab.3). Totui, cnd vorbim de dezintegrarearespectiv, ne referim,defapt, la perioada de njumtire, princareoanumitsubstanpierdedinputereasaradioactiv.De regul, ns, radioactivitatea unui element este considerat nul doar cnd atinge0,1%dinvaloareasainiial,ceeacesentmplnumaidupo perioad de timp egal cu de 10 ori perioada sa de njumtire. Ghid de cercetare environmental 39 Variateleformederadiaie(,,)emisdeelementele radioactivesecaracterizeazprinenergiidiferitei,deci,prinputere difereniat de penetrare n structurile moleculare ale celulelor vii. Astfel, dacradiaia,pringreauasancrcturprotonicineutronic,este opritdeosimplfoaiedehrtie,neputndstrbatenprofunzimea structurileepidermicedectdacsubstanelecareoemitajungn organismprininocularesauingestie,iarradiaia,cuintensitate energeticmaimare,ptrundenumaipnlaoadncimede1-2cmn structura celulelor organice, radiaia , care se propag cu viteza luminii, areoputeredepenetrareitransformareattdemare,nctdetermin chiarionizareaatomilorsaumoleculelorcucarevinencontact,motiv pentrucareafostdenumitradiaieionizant.Puterearadiaiilor ionizantedeapenetranesuturileorganiceideatransforma,prin excitaieelectrostatic,configuraiaatomicaceluleloracestorase msoarnroentgeni(R);1Roentgen(R)reprezentndcantitateade radiaii Xsaugamma ()care produceo unitate de sarcin electrostatic (coulombi-C) n unitatea de mas (kg) de aer uscat la temperatura de 00Ci presiunea atmosferic standard de 760 mm coloan de mercur. Aceast unitate de msur, denumit astfel n cinstea lui Wilhelm Roentgen, care n 1895 a descoperit razele X, este egal cu 2,58 x 10-4 C/kg.Cantitateatotaldeenergieionizantacumulatnorganismul umanreprezintdozaderadioactivitate,careseexprimprincinci mrimi diferite, n funcie de prile i volumul corpului iradiat, numrul persoanelor afectate i durata expunerii. -Dozaabsorbitderadiaii(RAD)reflectgraduldeexpunerela radiaiiireprezintcantitateadeenergieradiativionizant, (exprimatn Joule-J),caresetransmiteiacumuleaznunitatea demas(exprimatnkg)dematerieorganic.nSistemul Internaional de Uniti (SIU), unitatea de msur a dozei absorbitederadiaiiesteGray(Gy);1Gyfiindegalcu1J/kg,1m2/s-2sau 100 RAD i, respectiv, 1 RAD = 1cGy = 10-2 Gy.

-Doza echivalentexprim capacitatea de ionizare a radiaiilor , i ,tiutfiindfaptulcaceeaicantitatederadiaieexercitefecte diferiteasuprastructurilorcelulare,nfunciedecaracteristicilesale energetice.Astfel,dozaabsorbitderadiaii(RAD)seevalueazpe baza puterii de aciune a radiaiei la care este expus materia, deoarece particulele au, de exemplu, o eficien biologic relativ de 20 de ori maimaredectocantitateegalderadiaiiabsorbite,cutoatec Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 40 acestea din urm au o capacitate de penetraie mult superioar, ceea ce impuneechivalareapotenialuluilordestructivprinaplicareadozei echivalente,caresemsoarnSievert(Sv);nSIU,1Sievert(Sv) fiind egal tot cu 1 J/kg sau 1 m2/s-2, ca i Gray (Gy).

-Dozaechivalent-efectivsaudozaderadiaieefectivasupra omului (REM) este doza de radiaii nsuit de corpul omenesc prin expunereala1RAD,exprimndtropismulpentruradiaiiigradul de ionizare intern a esuturilor organice, dat fiind faptul c acestea manifest capaciti diferite de absorbie a radioactivitii, n funcie denaturaistructuralor,exprimatprinfactoruldeEficien BiologicEfectiv-RBE(Tab.4).Dozaechivalent-efectiv(REM) seexprim,asemenidozeiechivalente,nSievert(Sv); 1Sv=100 REM i, respectiv, 1 REM = 1 cSv = 10-2 Sv. Echivalena fa de RAD este dat de relaia : 1 REM = RAD x RBE, n care REM este RadiaiaEfectivasupraOmului;RADesteDozaAbsorbitde Radiaii, iar RBE este Eficiena Biologic Efectiv. Tab. 4.Factorul de Eficien Biologic Efectiv (RBE) pentru diferite esuturi umane Tipul esutuluiFactorul RBE Mduva spinrii0,12 Oase0,03 Glanda tiroid0,03 Sni0,15 Plmni0,12 Ovare i testicule0,25 Restul corpului0,30 Total organismul uman1,00 (cf. ICRP, Radiation Doses, 1998) -Doza echivalent-colectiv constituie doza total de radiaie efectiv primit de un grup de persoane. Ea se obine prin nsumarea tuturor dozelor echivalent-efective individuale ale membrilor grupului i se exprim n om-Sievert (om-Sv). -Dozaechivalent-colectivatribuitreprezintdozaechivalent-colectivcareproduceiradiereantimpamaimultorgeneraiide indiviziumani,fiindcmuliradionuclizisedezintegreazattde lent, nct ei rmn radioactivi pentru o perioad lung de timp. Ghid de cercetare environmental 41 4. 1. 2. Surse de radioactivitate Poluarearadioactivamediuluiprovine,nprincipal,dela mineraleleradioactiveexistentenscoaraterestr,precuminurma interaciuniiradiaiilorcosmicecugazelecarecompunatmosfera terestr.Poluarearadioactivantropic,aprutodatcuutilizarean diversescopuriaenergieinucleare,s-aadugatceleinaturale preexistente.Eaprovineidinexploziileiaccidentelenucleareori gestionarea neadecvat a deeurilor radioactive. Doza medie echivalent-efectiv(REM) primit de om n timp de un an este de cca. 2,421 mSv (100%),dincareaproape2mSvprovindinsursenaturale(82,61%); 0,4mSvdinactivitimedicale(16,52%);0,02mSvdindepuneri radioactive(0,82%),iar0,001mSvdinactivitilenucleare(0,05%) (UNSCEAR, 2000). 4. 1. 2. 1. Surse naturale de radioactivitate Ceamaimarepartearadioactivitiimediuluiprovinedinsurse naturale;expunereaumanfcndu-seattpecaleextern,prinsimpla iradieredefond,ctipecaleintern,prininhalareaparticulelor radioactivesauingestiaapeiihraneicontaminate.Dintotaluldozei echivalent-efective primit de om din surse naturale n timp de un an (cca. 2 mSv = 100 %), peste 5/6 provin din surse terestre, pe cale intern (1,325 mSv = 66,25 %), prin consum mediat de particule radioactive, i extern (0,35mSv=17,5%),prinexpunereanmediicontaminate,iarrestul provine din surse cosmice (15,75 %), prin iradierea de fond a atmosferei. Radioactivitateacosmic.Radiaiilecorpusculare,provenitedela Soarentimpulerupiilorcromosfericesaudinspaiulinterstelar produc, n interaciunea lor cu anumite gaze din componena atmosferei, radionuclizideTritiu(H3),Carbon(C14)iBeriliu(Be7)deloc inofensivi.Acesttipderadioactivitateareorepartiiespaial neuniform,tiutfiindfaptulcnregiunilepolare,radioactivitatea atmosfereiestemaimaredectnceleecuatoriale,dincauzaatraciei radiaiilordectreliniiledeforalecmpuluigeomagnetic.De asemenea,nivelulradioactivitiicretelogaritmiccualtitudineadin cauzareduceriigrosimiinveliuluideaerprotector.Astfel,dacla nivelul mrii,dozaechivalent-efectiv(REM) estede cca.0,03 Svpe or,lanlimeade2000m,eacretela0,1Svpeor;la4000m devine0,2Svpeor;la12000matinge5Svpeor,iarlanivelul Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 42 zborurilor supersonice (20 000 m), REM este de 13 Sv pe or. De aici rezultfaptulciradiereaprincltoriileaerienenutrebuieneglijat, doza echivalent-colectiv datorat acestora depind 2 000 om-Sv pe an. Radioactivitateaterestr.Principaleleminereuriradioactivedin scoaraterestrcareemitnatmosfergazeradioactiveprecumRadonul 222 i 220, sunt: Potasiul 40, Rubidiul 87 i produsele de dezintegare ale Uraniului 238 i Toriului 232. Radioactivitatea de origine terestr poate fi nocivdeoarecenuesterepartizatuniformnicinspaiu,nicintimp. Aceastanseamncsubieciiaflainlocurileiintervaleledetimpcu intensiticrescutealeradioactivitiiterestre,vorfiafectailafelcan cazurileunorexpunerisimilarelaaciunearadioactivitiiantropice. Msurtorileefectuatendiverseregiunigeograficearatc95%din populaiaglobuluiesteexpusunordozemediianualede0,3-0,6mSv, peste 3 % primete doze de 1 mSv pe an, iar dintre acetia sunt iradiai cudozechiarmaimaride1,4mSvpean.Celemaimariniveluride radioactivitate terestr din ntreaga lume se ating: n zona deluroas Poos deCaldas,situatla200kmdistandeoraulSaPaolodinBrazilia, unde doza de radioactivitate este de peste 800 de ori mai mare dect cea medieanualdepeglob,fiinddeaproape250mSvpean;nregiunea litoralGuarapari,dinBrazilia,cunisipuribogatenToriu,care determinproducereauneidozeREMde175mSvpean;permurile sud-vestice ale Indiei, n provinciile Kerala i Tamil Nadu, ale cror plaje cunisipuriceconinToriuradioactivexpunpopulaialocaluneidoze medii de 3,8 mSv pe an; i n regiunea Ramsar, din interiorul Iranului, cu izvoarebogatenRadiu,lacareseadaugialtearealedemaimic extindere din Frana, Madagascar i Nigeria. Radioactivitateaspaiilorinterioare.nmedie,2/3dindoza echivalent-efectivpecareoprimescoameniidinsursenaturale,se datoreazsubstanelorradioactivepecareacetialeinhaleazdinaer sau le consum prin ap i alimente. Cea mai mare parte a acesteia (cca. 180mSvpean)provineprinacumularea,nesuturi,aPotasiului40, odatcuformasanon-radioactiv,dariprinabsorbiatisulara produilordedezintegrareaiUraniului238iToriului232sauprin consumuldeapialimentececoninPlumb210iPoloniu210. StudiilerealizatedeComitetultiinificAlNaiunilorUnitepentru EfecteleRadiaieiAtomice(UNSCEAR)aratnscaproapedin dozamedieanual echivalent-efectivprimitdeom din sursenaturale sedatoreaz,practic,Radonului222,radionuclidrezultatprin Ghid de cercetare environmental 43 dezintegrareaUraniului238iRadonului220,provenii,larndullor, dindezintegrareaToriului232.Acestesubstaneradioactiveprezint rute foarte complexe i diferite de difuzie i transmitere, ceea ce face ca pericolulcontaminriiumanescreascexponenial,cuattmaimult cu ct omul se afl la captul lanului trofic.nmediulinteriorallocuinelor,birourilor,ariilorcomercialeetc. senregistreazcelemaimarinivelurideradioactivitatecuRadon, apreciindu-se, de exemplu, c n regiunile temperate, concentraia radonului nspaiileinterioareestede8orimaimaredectnmediulexterior,n principal din cauza rapidei acumulri a acestui gaz ca urmare a emisiei sale dectrematerialelefolositepentruconstruciacldirilor(60kBqpezi),a insuficienteiventilaiiaaeruluininteriorulacestora(10kBqpezi)saua folosiriiapei(4kBqpezi)igazelornaturale(3kBqpezi).Dintre materialele de construcie, cimentul cu silicat de calciu (2 140 Bq de Radiu iToriu/kg),argilaalaunic(496-1367Bq/kg),fosfogipsul(574Bq/kg), granitul(170Bq/kg),BCA-ul,cimentulportlandicrmizileroiisunt celemairadioactive;concentraiilemaximederadonnregistrndu-se ntotdeauna la parterul i nivelurile inferioare ale cldirilor. De asemenea, n interioruluneilocuine,ceamaimareconcentraiearadonuluise nregistreaz n sala de baie (8,5kBq/m3) i nu n buctrie (3,0 kBq/m3) saucameradezi(0,20kBq/m3),dincauzaintenseisaleemisiintimpul folosirii apei pentru du (n acest sens concentraia radonului crescnd rapid nprimele6minutedeutilizareaapeiiatingndpragulmaximde radioactivitatelacca.22deminutedupoprireaapei).nplus,consumul globaldecombustibilifosili(crbune,petrol)saugazenaturalepentru preparareahraneiinclzirealocuinelorproduceodozechivalent-colectivdepeste100000om-Sv,ceeacearatc,cuctmsurilede conservareaenergieicaloricedininteriorul locuinelor suntmaieficiente, cu att ele contribuie mai mult la sporirea concentraiei radonului.Ardereacombustibililorntermocentralesporete,larndulei, radioactivitateaaeruluidinmediulocupaionalirezidenial.Astfel,o termocentralelectricpe crbunide 1000MW poate emite anualcirca 50 m3 de Radiu 228 i 100 m3 de Radiu 226, n timp ce una pe petrol, de aceeai capacitate, emite numai 0,5 m3 de Radiu 228 i 226. De altfel, din producereafiecruiGWdeenergieelectricpean,rezultodoz echivalent-colectivde2om-Sv,ceeacenseamncdinproducia anului 2000, s-a obinut o doz echivalent-colectiv de aproape 4 000 om-Sv,iardinardereacombustibililorfosilipentrupreparareahraneii nclzirea locuinelor, o doz de peste 150 000 om-Sv. Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 44 Utilizareapescarlargangrmintelorfosfaticepentru fertilizareaplantelorconstituie,deasemenea,oimportantsursde contaminareradioactiv,maialescRadiulconinutdeacesteatrecen carnea i laptele animalelor hrnite cu furaje tratate, iar de aici, la om; n acestsensapreciindu-secdozaechivalent-colectivastfelrezultat atinge 6 000 om-Sv pe an. 4. 1. 2. 2. Surse antropice de radioactivitate Odat cu descoperirea potenialului energetic al atomului, omul anceputsproducisexploatezectevasutedenoiradionuclizi,a crorputerenuclearesteexploatatndiversescopuri:pentru diagnosticitratament medical, pentru producerea de energieelectric, pentruprospeciunigeologice,pentrupropulsianavelorcosmiceetc. Dozelederadioactivitateprovenitedinacestesurse,lacareesteexpus omul, sunt multmai variabile n spaiu i timp dect cele naturale, dei elepotficontrolatemaieficient,ceeacedetermincreterea potenialului lor duntor, mai ales n cazul accidentelor nucleare. Surselemedicale.nprezent,medicinareprezintceamai importantsursderadioactivitateantropic.RadiaiileXsuntintens folositepentrudiagnosticareaitratamentulvariatelorboli,asupracrora pot avea chiar un efect benefic, n special n cazul cancerului. n principiu, seapreciaznscdozelederadiaiidobnditedepacieniprindiverse terapiisunt,frafintotdeaunanecesaracestlucru,destulderidicate. Astfel,statisticilemedicalearatc,deexemplu,rataexaminrilori investigaiilor cu raze X este de 300-900/1000 de cazuri n rile dezvoltate ide100-200/1000cazurinrilencursdedezvoltare.nmajoritatea acestorri,aproapedinexaminrilecuradiaiiXvizeazplmniii cavitateatoracic,iarrestulprivesctractulgastro-intestinalsuperior, creierul i organele genitale. Doze mai mici, dar cumulative de radiaii se obin ns i prin radiografiile dentare i tomografiile computerizate, astfel nctUNSCEARapreciazcdozaechivalent-colectivanualdatorat examinrilorcurazeXestedeaproape1000om-Svlaunmilionde persoane, n condiiile n care doza individual echivalent-efectiv (REM) datorat expunerii medicale atinge cca. 1 mSv pe an, adic aproape din doza medie datorat expunerii la surse naturale de radioactivitate. Exploziile nucleare.n ultimii 50 de ani, populaia globului este din ce n ce mai mult expus radiaiilor ionizante provenite din depunerile Ghid de cercetare environmental 45 radioactive care rezult n urma exploziilor nucleare atmosferice, efectuate pentru testarea armelor nucleare, dei SUA, fosta URSS i Marea Britanie semnaser,n1963,Tratatulprivindinterzicereaexperienelornucleare, iarn1968,acestafuseseratificatdetoateputerilenucleare.Particulele radioactive din norul de tip ciuperc produs n urma acestor explozii, nu numaicplutescntroposfermaimultelunidezile,fiindpurtatede curenii atmosferici la mari distane fa de locul lor de origine, ci ptrund i n stratosfer, la nlimi de 10-50 km, unde staioneaz perioade foarte lungidetimp.Astfel,perioadeledenjumtireapatrudintreceimai importani radionuclizi rezultai din experiene nucleare n atmosfer, sunt extremdevariabile, ceea cefaceca puterea lor de iradiere s mai dureze ncmulttimp:Zirconiul95,acruiperioaddedezintegrareestede numai 64 de zile, aproape c i-a epuizat puterea radioactiv; Cesiul 137 i Stroniul90,alecrorperioadededezintegraredepesc30deani,vor deveni inactivi la nceputul acestui secol, dar Carbonul 14, a crui perioad denjumtireestede5730deani,vapersistanatmosferncfoarte mult timpdeacumncolo. Doza echivalent-colectiv atribuit, acumulat n total pn acum din teste nucleare atmosferice, care au ncetat totui pe lanceputulanilor1980,seridiclapeste30000000om-Sv,dincare numai12%aufosteliberatepnnmomentulopririiexperienelorde acestgen, ceea ce nseamn c radioactivitatea provenit din aceste surse antropice va afecta omenirea milioane de ani ncolo. Energianuclear.Producereadeenergienuclearesteunul dincelemaicontroversatedomeniideexploatareaputeriiatomice. Dezvoltareacunoateriinfizicanucleariatehnologieiutilizrii energiei rezultate n urma proceselor de fisiune, a condus la apariia unui numr din ce n ce mai mare de centrale electro-nucleare i de reactoare n zeci de state ale lumii. Acestora li se adaug numeroase instalaii care utilizeazmateriale radioactiven numeroase domenii deactivitate,dar maialessubmarinele,naveledesuprafa,racheteleisateliiicu propulsie nuclear. i ntruct nevoia de combustibili nucleari a crescut continuu, au fost extinse i dezvoltate exploatrile de uraniu, capacitile de procesare i mbogire a acestuia, precum i ntreprinderile de tratare adeeurilorradioactive.Estesuficientsmenionmclasfritul anului1998,funcionaunlume434reactoarenuclearecuoputere instalat total de 348 891 MWe, care producea 2 291,41 TWh energie electric,adicaproximativ16%dinntreagacantitatedeelectricitate produspeglob.Procentulde16%preamodest,darcantitateade energiepecareoreprezint,estesuperioarceleiprodusedetoate Nicoleta Ionac, Sterie Ciulache 46 centralele electrice ale lumii n anul 1958 (1 912 TWh). La aceeai dat (31 decembrie 1998), alte 36 de reactoare cu o putere instalat total de 27 536 MWe se aflau n construcie. n fruntea clasamentului realizat pe criteriulnumruluidereactoarenuclearenfunciune,senumrSUA cu110,Franacu57,Japoniacu53,MareaBritaniecu35,Federaia Ruscu29,Canadacu21,Germaniacu20,Ucrainacu16,Suediacu 12,RepublicaCoreeacu11iIndiacu10.Dinraiunieconomice, numrulcentralelornuclearedestinateproduceriienergieielectriceva continua s creasc i n viitorul apropiat. Aceast t