Efecte cumulative la nivelul atmosferei

EFECTE CUMULATIVE LA NIVELUL ATMOSFEREI

1. Efecte cumulative la scara globala

Determina modificari ale mediului de viata la nivelul intregii planete, indiferent de localizarea activitatilor care evacueaza agentii poluanti. In general, se manifesta pe o scara de timp destul de mare, ceea ce ridica dificultati atat in ceea ce priveste evaluarea amplitudinii lor, cat si in stabilirea mecanismelor care le declanseaza. De aici decurg si posibilitatile relativ limitate de a controla magnitudinea efectelor si intarzierea materializarii masurilor intreprinse pentru eliminarea cauzelor. Adaugand la aceasta necesitatea unei actiuni concertate la nivel mondial, respectiv realizarea de acorduri unanim acceptate, rezulta implicatiile politice si economice, care de multe ori ridica numeroase piedici in elaborarea si aplicarea masurilor necesare. Amploarea fenomenelor reflecta, de altfel, un determinism la fel de larg, care se regaseste in insusi modul de viata al oamenilor, bazat pe un anumit tip de consum, de structurare a economiei in care astfel de implicatii nu au fost luate in considerare. De aici dificultatea limitarii fenomenelor, intrucat aceasta presupune modificari fundamentale in raporturile economice, la toate nivelurile.

Incalzirea globala reprezinta, in fapt, un amplu proces declansat prin modificarile aparute in compozitia atmosferei care influenteaza in mod direct proprietatile sale fizice. Exista si pareri care sustin ca determinismul acestei evolutii nu este legat numai de cauze terestre, ci si de suprapunerea variatiei intensitatii radiatiei solare. Dincolo de controversele stiintifice, care inca persista in stabilirea cauzelor exacte ale unei astfel de evolutii, exista suficiente argumente care justifica corelatia dintre compozitia atmosferei si bilantul radiativ al acesteia

Dioxidul de carbon si alte gaze din atmosfera actioneaza ca sticla unei sere, permitand patrunderea radiatiei solare, dar impiedicand reflectarea in spatiu a unei anumite proportii din caldura neabsorbita de suprafata terestra. Producerea fenomenului este previzionata inca din secolul trecut, in 1896 Svante Arrhenius aratand faptul ca dioxidul de carbon rezultat din arderea combustibililor fosili va depasi capacitatea de absorbtie a acestuia de catre vegetatie si apa. Tot acesta introduce in circulatie si sintagma "efect de sera"

In 1800, concentratia CO2 in atmosfera este de 280 ppm, pentru ca la sfarsitul secolului sa atinga nivelul de 300 ppm. Cresterea continua, ritmul emisiilor accelerandu-se, astfel ca in prezent el depaseste pragul de 350 ppm. Provenienta CO2 din surse artificiale este reprezentata, in proportie de patru cincimi, de arderea combustibililor fosili (carbuni, petrol, gaze naturale).

Dioxidul de carbon nu este insa singurul gaz care retine radiatiile calorice. De altfel, radiatiile retinute de acest gaz reprezinta circa jumatate din total. Alte gaze, in majoritate de provenienta antropica, au aceleasi proprietati, contribuind in diferite proportii (clorofluorocarburi 24%; metan 15%, oxizi de azot 6%) la procesul de retentie.

In acelasi timp, se inregistreaza cresteri ale temperaturilor medii globale. Astfel, deceniul opt al secolului XX este cel mai cald inregistrat vreodata si se apreciaza ca in cursul ultimului secol temperatura a crescut cu 0.3 - 0.6 sC. Mai mult, Comitetul Interguvernamental al Natiunilor Unite pentru Schimbarile Climatice estimeaza o crestere de 1.3 sC la nivelul anului 2020 si de 3 sC in 2070. Desi aceste cresteri nu apar semnificative, amploarea modificarilor pe care le determina este de natura sa ingrijoreze. In sinteza, ele pot fi analizate pe urmatoarele planuri:

- sistemele atmosferice si oceanice care regleaza clima vor suporta schimbari care vor conduce la remodelarea repartitiei zonelor climatice si la modificarea caracteristicilor acestora. Astfel, se prevede o crestere a frecventei si gravitatii furtunilor. Cercetari recente arata ca incalzirea atmosferei si a marilor are ca rezultat intensificarea schimbului de energie si mareste forta procesului de deplasare pe verticala a curentilor. Acest proces este important in dezvoltarea cicloanelor tropicale, a tornadelor, a fenomenelor cu descarcari electrice si a celor cu grindina. Aceste conexiuni nu sunt insa in totalitate confirmate. Totusi, numarul mare de dezastre naturale cu pagube materiale considerabile, produse in ultimii cinci ani, poate constitui un indiciu al corectitudinii acestor conexiuni. De asemenea, o crestere cu 3-4 sC a temperaturii marii va determina o crestere a potentialului distructiv al uraganelor cu 5% si va genera forme de vant cu viteze de pana la 350 km/ora.

- nivelul marilor si oceanelor. Cresterea temperaturii in zonele reci si, in special, in cele polare conduce la topirea calotelor glaciare, astfel ca se preconizeaza cresterea acestui nivel cu 20 cm pana in anul 2030 si cu 65 cm pana la sfarsitul secolului urmator. Aceste cresteri vor determina inundarea zonelor de uscat, a deltelor si estuarelor, a numeroase zone locuite, inducand migrari ale populatiei din zonele litorale spre interiorul continentelor, cu numeroase consecinte sociale. Trebuie subliniat, de asemenea, faptul ca cresterea temperaturii se va realiza diferentiat pe suprafata globului, variatiile pozitive cele mai mari fiind prevazute in zonele polare (6-8sC);

- resursele de apa, in special cele din surse subterane, vor suferi o diminuare datorita infiltrarii apei sarate a marilor. Astfel, numeroase zone insulare vor deveni nelocuibile datorita absentei apei. Mai mult, cresterea frecventei secetelor va afecta si sursele de apa continentale.

Aceasta in conditiile in care deficitul cronic de apa afecteaza deja 80 de tari, in care traieste 40% din populatia lumii;[2]

 - agricultura, principala furnizoare de produse alimentare, este afectata prin modificarea zonarii culturilor si aridizarea a numeroase terenuri din zonele producatoare de grau, cu atat mai mult cu cat reducerea resurselor de apa ar limita extinderea sistemelor de irigatie. Pe de alta parte, ameliorarea conditiilor climatice in anumite zone va permite extinderea culturilor agricole (Rusia, Suedia, Norvegia, Finlanda), iar cresterea concentratiei de CO2 in atmosfera va spori productivitatea plantelor (desi repercusiunile asupra ciclului carbonului si azotului nu sunt inca cercetate suficient);

 - biodiversitatea. Pentru fiecare crestere a temperaturii medii globale de 1sC, speciile vegetale vor trebui sa-si modifice arealul spre zone mai reci cu 90 km. Astfel, imposibilitatea de a se adapta unor schimbari atat de rapide (cu deosebire in zonele temperate si reci) va duce la distrugerea ecosistemelor si disparitia unui numar mare de specii. De asemenea, modificarile parametrilor climatici locali vor determina restructurarea biocenotica, a carei consecinte asupra ecosistemelor sunt inca putin cunoscute. Mecanismul posibil al acestora este prezentat in fig.1.

Gravitatea previziunilor facute in legatura cu efectele incalzirii globale nu este insa si conditie suficienta pentru declansarea de masuri ample, care sa reduca semnificativ nivelul emisiilor. Aceasta presupune schimbari economice mult prea mari pentru a putea fi acceptate fara existenta unei demonstratii stiintifice extrem de precise pentru iminenta unui dezastru ecologic. Insa probele in privinta schimbarii climatului nu sunt clare. Exista o incertitudine considerabila asupra intensitatii si momentului unei eventuale incalziri. Cunoasterea acestora este cruciala pentru a estima efectele si pentru a aprecia costurile si beneficiile care rezulta si astfel pentru a identifica interesele care vor fi afectate si a realiza masurile de reducere a emisiilor.

Fig. 1, Relatii complexe intre schimbarile climatice induse de incalzirea globala si dinamica unei populatii de insecte fitofage X (dupa Barbault, 1997)

O incertitudine ca aceasta este intotdeauna o problema serioasa in formularea politicii publice. Ea da dreptul total de actiune acelora care se opun luarii de masuri corective, permitandu-le sa puna sub semnul intrebarii legitimitatea riscului prevazut si le permite sa ceara lamuriri daca nu cumva aceste masuri luate nu sunt vatamatoare daca riscul este supraestimat. Ea lasa, de asemenea, usa deschisa pentru analize stiintifice alternative (de fapt, ea stimuleaza astfel de analize) efectuate de catre aceia care observa ca interesele lor sunt amenintate, astfel crescand perceptia ca stiinta este incerta in aceasta problema. In cazul schimbarii climatului, incertitudinea nu se limiteaza la evidentierea incalzirii, existand indoieli si in privinta consecintelor ecologice, psihice si economice ale unei schimbari semnificative a climei.

Costul masurilor de atenuare a incalzirii sunt in egala masura contencioase deoarece ele sunt afectate de diferitele presupuneri despre schimbarile tehnologice, succesiunea temporala a politicii de atenuare si a politicilor de baza. Va trece o decada sau mai mult pana cand aceste incertitudini vor fi reduse substantial. In fapt, pentru un timp ele s-ar putea sa creasca ca numar deoarece se pare ca la anumite momente sunt sustinute unele opinii, iar in alte perioade altele; aceasta mareste numarul variabilelor si astfel participantii la dezbateri devin mai motivati, in apararea pozitiilor lor.

Distrugerea stratului de ozon este o rezultanta a acumularii in atmosfera a unor substante extrem de stabile din punct de vedere chimic care distrug moleculele de ozon la nivelul stratosferei. Mecanismul producerii, desi destul de complex, si-a gasit o explicatie stiintifica credibila incepand cu jumatatea deceniului opt. De altfel, inca din 1974, cercetatorii americani au aratat ca substantele de tipul clorofluorocarbonilor pot distruge moleculele de ozon. Manifestarea efectelor unui astfel de comportament la nivelul ozonului stratosferic a fost pusa in evidenta in 1985, cand s-a constatat o scadere dramatica a grosimii stratului de ozon de deasupra Antarcticii; in timpul primaverii astrale, formandu-se "o gaura" (grosimea a scazut sub 1,5 mm). Centrarea "gaurii" de ozon deasupra Antarcticii se explica prin natura specifica a vremii antarcticii. Iarna, stratosfera de deasupra acestei regiuni este practic izolata de restul lumii, datorita vanturilor puternice care se rotesc in jurul ei formand un vartej aproape imposibil de penetrat. In plus, aparitia unor particule de gheata in stratosfera polara ofera suprafete pe care reactiile chimice ce conduc la disparitia ozonului au loc cu viteza sporita. Desi sunt cele mai mari semnalate, pierderile de ozon de deasupra Antarcticii (40%) nu sunt singurele. Acestea au fost semnalate si in alte zone geografice: deasupra Arcticii (20%); la latitudini de 53-64s (23%); la latitudini de 40s-52s (1,7%).

Ce sunt CFC-urile si cum ajung acestea la nivelul stratosferei? Clorofluorocarburile (CFC-urile sau freoni) au fost produse pentru prima oara in 1900, fiind folosite la scara industriala ca agenti de racire. Mai tarziu, s-au gasit noi utilizari: spalarea materialelor plastice, a metalelor si a componentelor electronice, ca propulsori in spray-uri, agenti de spumare pentru spume industriale si poliuretani. Extinderea utilizarii lor este justificata de numeroasele avantaje, printre care mai importante sunt: toxicitatea redusa; nu sunt inflamabile; sunt usor solubile; au cost scazut de productie si depozitare; sunt foarte stabile din punct de vedere chimic etc. Aceste avantaje au contribuit, pe de o parte, la cresterea productiei lor (1 209 milioane tone in 1986 ) iar, pe de alta parte, la acumularea lor in atmosfera si antrenarea la nivelul ozonului stratosferic. Aici, sub actiunea radiatiilor ultraviolete, elibereaza atomii de halogen (Cl,F,Br) pe care le contin, iar acestia catalizeaza reactia de descompunere a moleculelor de ozon, perturband echilibrul in sensul diminuarii grosimii stratului de ozon. Se apreciaza ca o molecula de freon poate distruge 104-106 molecule de ozon, dupa urmatorul mecanism:

X + O3 → XO + O2

2XO → O2 + 2X

Trebuie adaugat si faptul ca moleculele de freoni se pot mentine in atmosfera de la cateva decenii pana la un secol. Care sunt riscurile? O scadere a concentratiei de ozon stratosferic cu 1% intensifica fluxul de radiatii ultraviolete cu 2%. Consecintele unei astfel de evolutii se resimt atat la nivelul biosferei, cat si pentru sanatatea umana. Din prima categorie putem mentiona: scaderea suprafetei foliare la numeroase plante (fasole, varza, soia etc.), diminuarea productivitatii fitoplanctonului din mari si oceane cu repercusiuni asupra intregului ecosistem, scaderea intensitatii fotosintezei, iar pentru sanatatea omului principalele riscuri sunt reprezentate de: scaderea eficientei sistemului imunitar, cresterea incidentei cataractei si cancerului cutanat (melanom); scaderea eficientei vaccinarilor, in special contra tuberculozei etc. Incertitudinea stiintifica in ceea ce priveste distrugerea stratului de ozon este mult mai mica, in comparatie cu cea exprimata in raport cu incalzirea globala, astfel ca, sustinute fiind de o argumentatie stiintifica foarte precisa, acordurile internationale pentru diminuarea factorilor de risc au gasit un raspuns favorabil, productia de freoni din 1994 fiind in scadere, fata de cea din 1989, cu 77%.

2. Efectele cumulative la scara regionala

Rezulta din acumularea emisiilor poluante de pe suprafete relativ mari (regiuni, tari, continente) si interferarea lor cu procesele naturale din atmosfera. In general, efectele lor se extind pe arii mult mai largi decat perimetrul emisiilor, afectand ecosistemele naturale si calitatea factorilor de mediu. Aria de actiune depinde de circulatia generala a maselor de aer, respectiv de caracteristicile suprafetelor terestre (active) care o influenteaza, ceea ce nu impune, in mod obligatoriu, respectarea demarcatiilor statale. Cel mai important fenomen care determina manifestarea efectelor la scara regionala este cunoscut sub denumirea de "Ploaie acida". In realitate, este mult mai corect sa se ia in considerare ca precipitatii, adica ploi, ninsori, ceata, grindina etc., acide.

Ce sunt de fapt precipitatiile acide? Acestea rezulta din combinarea unor oxizi cu vaporii sau picaturile de apa, cu formarea acizilor corespunzatori care scad nivelul pH-ului sub 5,6 (considerata valoare normala, datorita dioxidului de carbon din atmosfera). Principalele gaze care contribuie la acidifierea precipitatiilor sunt dioxidul de sulf si oxizii de azot. Provenienta acestora este destul de variata (fig.2,3), remarcandu-se contributia combustibililor fosili folositi pentru obtinerea de energie calorica.

 

Fig. 2, Surse de provenienta ale emisiilor de SO2 Fig. 3, Surse de provenienta ale emisiilor de NOx

Prezenta acestor gaze in concentratii ridicate poate scadea valoarea pH-ului pana la 2 - 4, ceea ce aproape ca echivaleaza aciditatea sucului de lamaie. Impactul acestor precipitatii asupra ecosistemelor terestre si acvatice produce modificari ireversibile in structura lor, prin actiunea asupra vegetatiei si factorilor de biotop, dezechilibrul creat putand sa conduca la distrugerea acestora.

Astfel, in ecosistemele acvatice, in special in lacuri, scurgerile superficiale rezultate din precipitatii acide (ploi, zapada etc.) accentueaza efectul acidifierii, pH-ul apei devenind impropriu pentru procesele fiziologice si reproducerea speciilor de amfibieni, pesti si insecte. Aciditatea ridicata poate induce malformatii sau chiar moartea puietului. De asemenea, sunt dereglate metabolismul sarurilor in organismele pestilor si absorbtia oxigenului prin branhii. Trecerea in forme mobile a unor metale grele (Al, Pb, Hg, Cd) afecteaza viata acvatica, cu repercusiuni asupra celei terestre dependente de aceasta, intrucat respectivele metale se acumuleaza in organismele animale pana la atingerea pragurilor de toxicitate. Fenomenul este cunoscut sub denumirea de amplificare biologica.

Pentru ecosistemele terestre impactul se manifesta direct, prin distrugerea tesuturilor vegetale, si indirect prin modificarea proprietatii chimice a solurilor. Atunci cand efectul se suprapune pe existenta unor soluri acide in mod natural (zone reci, roci parentale acide) consecintele pot sa devina catastrofale. Astfel, mari suprafete de paduri de conifere din Scandinavia, Germania, Austria au fost distruse complet ca rezultat al cumularii emisiilor de SO2 si NOx.

Nu sunt exceptate de efectele corozive nici valorile umane. Constructiile se deterioreaza rapid, necesitand costuri suplimentare pentru intretinerea lor; valorile de arta, obiectele istorice sunt din ce in ce mai greu de conservat, iar deteriorarea unor obiecte poate implica chiar victime omenesti. Astfel, in 1967, podul de pe raul Ohio se prabuseste omorand 16 persoane, cauzele accidentului fiind puse pe seama coroziunii declansate de ploaia acida.

Cauzalitatea fenomenelor fiind bine cunoscuta si argumentata stiintific s-au inregistrat, in ultimul deceniu, scaderi substantiale ale emisiilor, punandu-se bazele reconstructiei ecologice a zonelor afectate

Efecte cumulative la scara locala

Rezulta din concentrarea poluantilor pe suprafete relativ restranse, fie datorita unui nivel foarte ridicat al emisiilor, fie ca o consecinta a unor bariere care impiedica dispersarea lor. Prin urmare, efectele se resimt in apropierea surselor de poluare si au o extindere relativ restransa. Cu toate acestea, ele se remarca prin intensitatea de manifestare si prin numarul populatiei afectate direct, intrucat au loc, cu precadere, in marile aglomerari urbane.

La scara locala, cel mai cunoscut efect cumulativ al poluarii atmosferei il constituie ceata toxica sau smog-ul care rezulta in urma reactiilor chimice dintre diversi poluanti aflati in concentratii ridicate, favorizati fiind de factori atmosferici cum sunt: umezeala relativa a aerului, intensitatea radiatiei solare, prezenta pulberilor in suspensie care constituie "suportul" acestora, calmul atmosferic, temperatura etc.

In functie de factorii care o determina si conditiile in care se produce ceata toxica poate fi reducatoare (smog londonez) si oxidanta (smog californian) sau fotochimica.

In primul caz, cel mai important poluant in declansarea acestui fenomen este dioxidul de sulf (provenit mai ales din arderea carbunilor inferiori), care, asociat cu hidrocarburi, negru de fum, pulberi in suspensie, in conditii de umezeala atmosferica ridicata (>70%) si temperaturi relativ scazute (1-3sC) conduce la formarea unei cete de culoare alba-albastruie. Aceasta este deosebit de toxica, afectand puternic sistemul respirator, datorita concentratiei ridicate de SO2 si a pulberilor. De altfel, denumirea insasi este legata de un eveniment tragic, produs la Londra, in 1952, cand peste 4 000 de persoane au devenit victime ale smog-ului.

Asa cum arata si denumirea, producerea smogului fotochimic este legata de reactii chimice declansate intre poluanti de radiatia luminoasa. Principalii "actori" sunt reprezentati de oxizii de azot, hidrocarburi pulberi in suspensie si un oxidant puternic - ozonul. Sub influenta radiatiilor ultraviolete acestea formeaza peroxiacetilnitratul (PAN), gaz de culoare rosiatica, prezent in centrele industriale din zone cu climat subtropical, mediteranean etc.

Manifestarea acuta a acestor efecte cumulative locale a permis si instituirea unor masuri urgente pentru limitarea lor, in majoritatea marilor orase existand sisteme de monitorizare, care avertizeaza momentul cand se ating concentratii critice la principalii poluanti sau cand conditiile atmosferice sunt deosebit de favorabile pentru producerea lor.