Seminar dezvoltare durabila si protectia mediului: Analiza poluantților

POSDRU/159/1.5/S/138963

Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

ANALIZA POLUANTILOR

Profesor dr.ing. Cristina NECHIFOR

POSDRU/159/1.5/S/138963


POLUAREA ATMOSFERICA

Poluarea atmosferica este efectulde modificare a echilibrelor dintr-unecosistem prin actiunea poluantilor.

Poluantii atmosferici sunt compusiichimici (solizi, lichizi, gazosi) emisi inatmosfera si care pot manifesta unefect nociv la nivelul florei,fauneiterestre si marine.

POSDRU/159/1.5/S/138963


ETAPELE POLUARII ATMOSFERICE

emisia poluanţilor –procesul prin care poluanţiigeneraţi de diverse surse pătrund în atmosferalimitrofă surselor de emisie.

transmisia şi transportul poluanţilor –procesul derăspândire a poluanţilor din zona de emisie în restulatmosferei.

imisia poluanţilor –procesul de pătrundere apoluanţilor dispersaţi în atmosfera în zonareceptorilor, considerată lipsită de poluanţi.

POSDRU/159/1.5/S/138963


EFECTUL POLUANT ASUPRA INDIVIZILOR UMANI

individual –expunerea mai mult sau mai puţin îndelungată aindividului la acţiunea poluantă specifică unui loc binedeterminat ca spaţiu şi timp (fum, praf, gaze toxice etc.);

la locul de muncă –expunerea unui grup de indivizi, laintervale regulate şi pe o perioadă relativ lungă de timp, unuimediu cu poluanţi atmosferici specifici locului de muncă(aerosoli, praf, pulberi, gaze toxice, vapori toxici etc.);

comunitar – specific localităţilor rurale şi urbane, poluarea secorelează cu sursele specifice de emisie a poluanţilor si cufactorii meteorologici şi topografici locali. Sunt afectate şialte forme de viaţă:plante, animale, construcţii civile simonumente.

POSDRU/159/1.5/S/138963


regional – poluarea este puternică şi extinsă într-o ariegeografică relativ delimitată, fiind asociată de regulă unorzone puternic industrializate : exploatări miniere, zonepetroliere, complexe industriale şi agro-industriale.

Poluarea este specifică şi afectează permanent şi în maremăsură atât locuitorii din zona respectivă, culturile agricole şide obicei ecosistemele limitrofe;

global – poluarea atmosferică este generalizată la scarăgeografică mare prin acumularea şi răspândirea poluanţilor întroposferă şi chiar în straturile superioare ale atmosferei(caracterul transfrontalier al poluarii).

POSDRU/159/1.5/S/138963


CLASIFICAREA POLUANTILOR ATMOSFERICI

DUPĂ NATURA SURSELOR DE EMISIE

Poluanţi naturali-provin din surse naturale (eroziune sol, incendii, activitate vulcanică, fenomene meteorologice, cosmice etc.)

praf meteoric, praf rezultat din eroziunea solului;

cenuşi şi gaze vulcanice;

fum, gaze, cenuşă – generate de incendii;

aerosoli;

polen, microorganisme;

emanaţii naturale (litosferă, hidrosferă şi biosferă).

POSDRU/159/1.5/S/138963


Poluanţi antropogeni provin din activităţi umane

praf, pulberi, cenuşi – generate la prelucrarea minereurilor,demolări, transportrutier şi pe calea ferata etc.

fum şi cenuşă – generate la arderea combustibililor şi a deşeurilor.

Oxizi ai sulfului (SO2, SO3) – proveniţi din procese de ardere a combustibililor (înspecial a cărbunilor), a minereurilor cu sulf din metalurgia neferoasă, de lafabricarea acidului sulfuric etc.

Oxizi de azot (NOX) – proveniţi din procese de combustie (arderea combustibililorîn scop energetic, motoare termice, alte procese termice la temperaturi înalte),tehnologia îngrăşămintelor cu azot şi alte tehnologii chimice.

Oxizi de carbon (CO, CO2) – generaţi în cea mai mare parte în procesele deardere a combustibililor, industria siderurgică, industria chimică şi altele.

Compuşi organici volatili (COV) – de tip hidrocarburi şi derivaţi organici, rezultaţidin extracţia şi prelucrarea cărbunilor, a petrolului şi a gazului metan, dinindustria chimică de sinteze organice (obţinere solvenţi organici, lacuri, vopseleetc.), procese de ardere incompletă a combustibililor în scop energetic sau înmotoare termice etc.

NH3, H2S, HCl, Cl2, oxizi, săruri şi alţi compuşi chimici rezultaţi din diverseprocese de prelucrare şi sinteză.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DUPĂ STAREA DE AGREGARE A POLUANŢILOR

Poluanţi gazoşi şi în stare de vapori: SO2, NOX,CO, HCl, Cl2, hidrocarburi şi alţi compuşi organicivolatili etc.

Poluanţi lichizi: sub formă de picături finedispersate în atmosferă (produse petroliere,vopsele, acid sulfuric, acid azotic).

Poluanţi solizi: praf, pulberi oxidice, cenuşi,funingine etc.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DUPĂ COMPOZIŢIA CHIMICĂ A POLUANŢILOR

compuşi ai carbonului;

compuşi ai sulfului;

compuşi ai azotului;

oxizi şi compuşi metalici;

halogeni şi derivaţi ai acestora.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DUPĂ MEDIUL AFECTAT

compusi ce afecteaza mediul acvatic,

compusi ce afecteaza procesele din atmosfera,

compusi ce afecteaza solul.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DUPĂ MODUL DE FORMARE ŞI RĂSPÂNDIRE A POLUANŢILOR ÎN ATMOSFERĂ

poluanţi primari: generaţi şi emişi direct de la surse;

poluanţi secundari: rezultaţi prin interacţiuneapoluanţilor între ei sau cu alte componenteatmosferice în prezenţa unor factori favorizanţi –ploi acide, ozon troposferic, peroxinitraţi şiperoxiacetilnitraţi, smog etc.

POSDRU/159/1.5/S/138963


CARACTERIZAREA POLUANŢILOR ATMOSFERICI

Caracteristici fizice: starea de agregare, dimensiune,formă, densitate, culoare, solubilitate în apă,capacitate calorică, difuzivitate etc.

Caracteristici chimice: aciditate, bazicitate,corozivitate, stabilitate, reactivitate chimică şifotochimică etc.

Caracteristici biologice: gust, miros, toxicitate etc.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DETERMINAREA CONCENTRAŢIEI POLUANŢILOR

la sursa de emisie, concentraţia se exprima în gazele reziduale ale cărorcaracteristici sunt dependente de natura sursei de emisie;

la o distanţă oarecare faţă de sursa de emisie, se determina concentraţiaacestora în aer, în zona limitrofă sursei de emisie;

în atmosferă în general, se exprimă concentraţia acestora în aer, sursele deemisie nefiind precizate.

MODUL DE EXPRIMARE A CONCENTRAŢIEI

unităţi de masă de poluant/ unităţi de volum de gaz sau aer: g/m3, mg/m3

etc.

unităţi de volum de poluant (poluanţi gazoşi)/ unităţi de volum de gaz sau deaer: %, cm3/m3, cm3/l etc.

unităţi arbitrare de volum/ volum sau, mai rar, de masă/ masă, de tipp.p.m. (părţi per milion), p.p.b. (părţi per bilion), p.p.t. (părţi per trilion).

POSDRU/159/1.5/S/138963


COMPORTAREA POLUANTILOR IN ATMOSFERA

Poluanţii ajunsi în atmosferă suferăurmătoarele procese:

transport propriu-zis – deplasarea în atmosferă;

transformare – modificări de natură chimică,fizică, biochimică;

transfer – proces de trecere dintr-un mediu înaltul sau dintr-o fază în alta.

POSDRU/159/1.5/S/138963


EFECTUL DE SERA

Efectul de sera (greenhouse) este unproces complex si global de modificare aclimatului de pe Pamant, datorat incalziriiprogresive, la care contribuie poluantiigazosi si in special concentratia mare adioxidului de carbon in atmosfera.

POSDRU/159/1.5/S/138963


ACTIUNEA EFECTULUI DE SERA ASUPRA MEDIULUI

au loc schimbari climatice evidente: cresterea temperaturii,cresterea nivelului precipitatiilor concomitent cu perioade deseceta prelungita in alte zone etc.

are loc un proces lent de topire a ghetarilor si destabilireacalotelor glaciare;

sunt afectate culturile agricole, datorita cresteriitemperaturii, aparand noi zone desertice;

cresterea temperaturii corelata cu cresterea emisiilor depoluanti creeaza conditii de desfasurare a unor procesesecundare, care accentueaza efectele poluante.

POSDRU/159/1.5/S/138963


PLOILE ACIDE

Depunerile acide umede sau ploile acidereprezinta un proces prin care acizii dinatmosfera se depun prin intermediul ploilorsi zapezilor. Acumularea in atmosfera apoluantilor cu caracter acid de tip SOx,NOx conduce la acidifierea suprafetelor pecare acestia se depun .

POSDRU/159/1.5/S/138963


ACTIUNEA PLOILOR ACIDE ASUPRA MEDIULUI

Depunerile acide afecteaza:

solul,apa, diferite vietuitoare, precum si plantele;

raurile si lacurile devin acide ducand la disparitiaunor specii variate de pesti ;

plantele din apa- mai multe tipuri de plancton setransforma odata cu schimbarea aciditatii iaranumite bacterii si fungi au o toleranta mai maredecat altele.

POSDRU/159/1.5/S/138963


SMOGUL

Smogul este un amestec complex depoluanti atmosferici , reprezentat ca un nordifuz de culoare galben-bruna, stationardeasupra marilor aglomeratii urbane timp dela cateva ore pana la cateva zile sau chiarsaptamani si care prezinta un potentialtoxic extrem de ridicat.

POSDRU/159/1.5/S/138963


EFECTELE SMOGULUI ASUPRA MEDIULUI

Efectele directe se manifestă asupra:

indivizilor umani sub forma de: afectiuni respiratoriigrave, accese puternice de tuse, iritatia ochilor etc.);

vegetatiei-sunt distruse partial frunzele, este afectatacresterea plantelor in proportie de 10-40%, etc.);

materialelor de tip mase plastice, cauciuc natural sisintetic, textile, coloranti etc.

Efectele indirecte ale smogului apar atunci când acestaparticipa la reactii fotochimice care au ca rezultatformarea unor poluanti secundari extrem de toxici.

POSDRU/159/1.5/S/138963


METODE DE MONITORIZARE A CALITATII AERULUI

Metodele manuale recoltarea se face prin metodele

clasice de aspiratie sau sedimentare a suspensiilor, probarecoltata fiind analizata in laborator. Numarul de informatiieste mai mic, personalul necesar este mai mare . Sunt cele maifolosite metode.

Metodele semiautomate sunt variante ale metodelor

manuale, fiind automatizata numai schimbarea probelor pentrurecoltare la intervalul de timp dorit. Astfel se pot ridicaprobele pentru analiza la perioade mai lungi de timp (de exemplu7 zile).

POSDRU/159/1.5/S/138963


Metodele automate -statie automata demonitorizare a calitatii aerului formata de dispozitivecare inregistreaza in mod automat concentratiilegasite, fiind necesara doar reglarea periodica aaparatului si schimbarea reactivilor.

Componentele statiei automate: analizoare automate (medieri pe o ora si 24 de ore) pentru

diferiti poluanti atmosferici: NO, NO2, CO, SO2, ozon, etc;

pompe pentru prelevarea pulberilor in suspensie (prelevatorpentru PM10) si pentru compusi organici volatili (prelevatorpentru benzen);

statie meteo care ofera informati despre: temperatura,presiunea si umiditatea atmosferica, radiatia termica si vant;

PC industrial pentru preluarea, colectarea si afisareadatelor;

POSDRU/159/1.5/S/138963


SUPRAVEGHEREA POLUARII ÎN ROMÂNIA

poluarea de fond

poluarea regionala

poluarea de impact în zonele industriale şi urbane.

Sistemele de monitorizare implementează subsistemeleGEMS-Ro (Global Environment System – Romania) şi IGMB-Ro(Integrated Global Background Monitoring – Romania) pentrucalitatea aerului. In cadrul GEMS-Ro funcţionează peste 50de staţii unde se determină concentraţiile de dioxid decarbon, dioxid de sulf, amoniac, hidrogen sulfurat, particulesedimentabile, radionuclizi etc., reţeaua fiind în subordineaInstitutului Naţional de Meteorologie şi Hidrologie, iar datelesunt stocate şi prelucrate la Institutul de Cercetare şiInginerie a Mediului.

POSDRU/159/1.5/S/138963


DIOXIDUL DE AZOT (NO2) SI

OXIZII DE AZOT (NOX)

Provin din arderea combustibililor solizi, lichizi şigazoşi în diferite instalaţii industriale, rezidenţiale,comerciale, instituţionale şi din transportul rutier.

Au efect eutrofizant asupra ecosistemelor şi efectde acidifiere asupra multor componente ale mediului,cum sunt solul, apele, ecosistemele terestre sauacvatice, dar şi construcţiile şi monumentele.

NO2 este un gaz care se transportă pe distantemari avand un rol important în chimia atmosferei,inclusiv în formarea ozonului troposferic.

POSDRU/159/1.5/S/138963


Expunerea la dioxid de azot în concentraţii maridetermină inflamaţii ale căilor respiratorii, reducefuncţiile pulmonare, crescând riscul de afecţiunirespiratorii şi agravând astmul bronşic.

Concentraţiile de NO2 din aerul înconjurător seevaluează folosind valoarea limită orară pentruprotecţia sănătăţii umane (200 μg/m3) care se permitea se depăşi de 18 ori/an şi valoarea limită anualăpentru protecţia sănătăţii umane (40 μg/m3).

In unele aglomerări urbane, concentraţiile mediianuale de dioxid de azot în aerul înconjurător aratădepăşiri ale valorii limite anuale pentru sănătatea umană(40 μg/m3).

POSDRU/159/1.5/S/138963


DIOXIDUL DE SULF (SO2)

Este un gaz foarte reactiv ce provine în principal dinarderea combustibililor fosili sulfuroşi (cărbuni, păcură)pentru producerea de energie electrică şi termică şi acombustibililor lichizi (motorină) în motoarele cu ardereinternă ale autovehiculelor rutiere. Acesta poate afectaatât sănătatea oamenilor prin efecte asupra sistemuluirespirator cât şi mediul în general (ecosisteme, materiale,construcţii, monumente) prin efectul de acidifiere.

Concentraţiile de SO2 din aerul înconjurător seevaluează folosind valoarea limită orară pentru protecţiasănătăţii umane (350 μg/m3) se permite a se depăşi de 24ori/an, şi valoarea limită zilnică pentru protecţia sănătăţiiumane (125 μg/m3) se permite a se depăşi de 3 ori/an.

POSDRU/159/1.5/S/138963


MONOXIDUL DE CARBON (CO)

Este un gaz extrem de toxic care afecteazăcapacitatea organismului de a reţine oxigenul, înconcentraţii foarte mari fiind letal.

Provine din surse antropice sau naturale, careimplică arderi incomplete ale oricărui tip de materiecombustibilă, atât în instalaţii energetice, industriale,cât şi în instalaţii rezidenţiale (sobe, centrale termiceindividuale) dar mai ales din arderi în aer liber (ardereadeşeurilor, incendii etc.).

Concentraţiile de CO din aerul înconjurător seevaluează folosind valoarea limită pentru protecţiasănătăţii umane (10 mg/m3), calculată ca valoaremaximă zilnică a mediilor pe 8 ore (medie mobilă).

POSDRU/159/1.5/S/138963


OZONUL (O3) Se găseşte în mod natural în concentraţii foarte mici în

troposferă (atmosfera joasă). Spre deosebire de ozonulstratosferic, care protejează viaţa pe Pământ, ozonultroposferic (cuprins între sol şi 8-10 km înălţime) estedeosebit de toxic, având o acţiune puternic iritantă asupracăilor respiratorii, ochilor, are potenţial cancerigen asupraoamenilor si efect toxic pentru plante, determinand inhibareafotosintezei.

Ozonul este un poluant secundar deoarece el nu esteemis direct de vreo sursă de emisie, ci se formează subinfluenţa radiaţiilor ultraviolete, prin reacţii fotochimice înlanţ între o serie de poluanţi primari (precursori ai ozonului),şi anume: oxizii de azot (NOx), compuşii organici volatili(COV), monoxidul de carbon (CO).

POSDRU/159/1.5/S/138963


Concentraţiile de ozon din aerul înconjurător seevaluează folosind pragul de alertă (240 μg/m3)calculat ca medie a concentraţiilor orare (valoarece trebuie măsurată timp de 3 ore consecutiv),pragul de informare (180 μg/m3) calculat ca mediea concentraţiilor orare şi valoarea ţintă pentruprotecţia sănătăţii umane (120 μg /m3) calculată cavaloare maximă zilnică a mediilor pe 8 ore (mediemobilă), pentru care sunt permise un număr de 25de depăşiri pe an calendaristic.

POSDRU/159/1.5/S/138963


TEORIA EXTRACTIEI

In aceasta metoda baza o constituie luarea unuivolum mai mare dintr-un complex;

Complexul este format din apa si metalul careintereseaza;

Adaugarea agentului de chelatizare;

Conducerea la un solvent organic nemiscibil;

POSDRU/159/1.5/S/138963


Nevoia separarii si/sau preconcentrarii ionilormetalici in solutie.

Intelegerea teoriei extractiei lichid-lichid(LLE).

Desfasurarea in siguranta si control aextractiei lichid-lichid;

Rolul ionilor schimbatori in termeni desepararea metalelor si/sau preconcentrare;

Aprecierea rolului coprecipitarii sipreconcentrarea ionilor metalici in solutie.

POSDRU/159/1.5/S/138963


Extracţia poluanţilor de mediu sauambientali din matrici solide şisemisolide poate fi împărţită înfuncţie de :

metoda de extracţie ;

modul de încălzire ;

cu sau fara agitare.

POSDRU/159/1.5/S/138963


Pământ, sediment, noroi

Adiţia de solvent

CăldurăCăldură + Presiune

Agitare/Amestecare

TEHNICA DE EXTRACTIE

SoxhletSoxtecaMAE

Extracţia acceleratăde solvent/sub presiune(ASE/PFE)

Extractia fluidelor supercritice

METODE DE EXTRACŢIE

POSDRU/159/1.5/S/138963


EXTRACŢIA SOXHLET

Aparatul de bază pentru extracţia Soxhlet constă într-unrezervor de solvent, un corp de extracţie, o sursă de căldurăşi un refrigerent. Soxhlet foloseste o gamă de solvenţi organicipentru a îndepărta componentele organice, în primul rând dinmatricile solide.

Componentele unui aparat Soxhlet sunt :

partea de evaporare ;

partea centrală, în care se realizează extracţia propriuzisă ;

refrigerentul care are rol în condensarea vaporilor solventuluidin balonul de jos, pentru a-i reântoarce în extractor, unde sevor satura cu extract şi se vor întoarce în balonul de jos, prinsifon.

POSDRU/159/1.5/S/138963


APARATUL SOXHLET

POSDRU/159/1.5/S/138963


TEHNICA DE EXTRACŢIE

APLICAŢIE COMENTARII

Extracţia Soxhlet Pentru solide semivolatile saunevolatile din sol, noroi relativuscat

Considerată o metodă deextracţie rudimentară, pentrucă are puţine variabile care săafecteze recuperareaextractului

Extracţia automată Soxhlet Pentru pesticide organoclorinat,bifenoli policlorinat din sol,noroi relativ uscat

Permite extracţia relativeficientă

Extracţia accelerată desolvent/sub presiune(ASE/PFE)

Pentru substanţe organicesemivolatile sau nevolatila dinsol, noroiuri

Extracţia sub presiuneutilizează volume mici desolvent organic

Extracţia ultrasonică Pentru substanţe organicesemivolatile sau nevolatila dinsol, noroiuri

Considerată mai puţin eficientă,o metodă rapidă care foloseşteo cantitate mare de solvent

Extracţia fludelor supercritice(SFE)

Pentru hidrocarbonaţipetrolieri din sol, noroiuri,pesticide

Foloseşte dioxid de carbon subpresiune şi o cantitate relativmică de solvent organic,extracţie relativ rapidă.

PRINCIPALELE TEHNICI DE EXTRACŢIE FOLOSITE PENTRU EXTACŢIA ANALITULUI DIN MATRICI SOLIDE

POSDRU/159/1.5/S/138963


BIBLIOGRAFIE

1. Legea 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator, publicata in Monitorul Oficial, Partea I nr. 452din 28/06/2011

2. Chimia sanitara a mediului

3. Controlul calitatii mediului-Lucrari Practice de Laborator, Cartea Universitara 2003, M. Plesca sa

4. B. Markert, “Plants as biomonitors: indicators for heavy metals in the terrestrial environment”, Chapter5 – “Biomonitoring of airborne heavy metal contamination”, 1993

5. „The 1998 Aarhus Protocol on Heavy Metals”, UNECE, 1998“ Biosensors and environmental health”,V.R. Preedy & V.B. Patel (Eds.), CRC Press, 2012

6. Catinon, S. Ayrault, L. Daudin, L. Sevin, J. Asta, M. Tissut, P. Ravanel, "Atmospheric inorganiccontaminants and their distribution inside stem tissues of Fraxinus excelsior L.", AtmosphericEnvironment, 1223-1238, 42, 2008

7. H.A. Carreras, J.H. Rodriguez, C.M. González, E.D. Wannaz, F.Garcia Ferreyra, C.A. Perez, M.L.Pignata, "Assessment of the relationship between total suspended particles and the response of twobiological indicators transplanted to an urban area in central Argentina", Atmospheric Environment,43, 2944-2949, 2009

Date post:	02-Feb-2017
Category:	Documents
Upload:	vomien
View:	226 times
Download:	4 times

Seminar dezvoltare durabila si protectia mediului: Analiza poluantților

Documents