Lucrare de licenȚa ingineria mediului - influenȚa condiȚiilor meteo asupra poluarii aerlului

UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI

FACULTATEA DE ȘTIINTE

SPECIALIZAREA : INGINERIA MEDIULUI

LUCRARE DE LICENȚA

INFLUENȚA CONDIȚIILOR METEO ASUPRA POLUARII AERLULUI

Abstract

In lucrarea de fața prezint influența condițiilor meteo asupra poluarii aerului. Am redat rezultatele obtinute ca urmare a cercetarilor efectuate asupra impactului fenomenelor meteorologice asupra poluarii, corelate cu influenta asupra celor patru poluanți atmosferici: dioxidul de azot, dioxidul de sulf, monoxidul de carbon și ozonul. Cercetarile au fost efectuate in intervalul (1 octombrie 2011 - 31 martie 2013), in arealul municipiului Pitesti.

Lucrarea se constituie intr-o analiza detaliata, atat cantitativa cat si calitativa, structurata in cinci capitole si 10 subcapitole.

Capitolul I cuprinde noțiunile introductive evidențiind poluarea atmosferica ce afecteaza calitatea vieții, majoritatea poluanților atmosferici fiind generati in mare parte de catre om.

Capitolul II prezinta poluanții atmosferici și cadrul legislativ care reglementeaza prezenta lor in mediul inconjurator.

Capitolul III , cu o dezvoltare mai ampla, prezinta determinarea poluanților atmosferici și aparatura necesara folosita.

Capitolul IV analizeaza concentrațiile poluanților ți corelațiile lor cu parametrii meteo. Se evidentiaza impactul care il au asupra mediului inconjurator.

In final, sunt prezentate concluziile generale si bibliografia, cu lucrari de referința pentru spațiul analizat.

Summary

Capitolul 1. NOTIUNI INTRODUCTIVE

Fenomenele care au luat amploare la nivelul intregii planete sunt : poluarea, schimbarea climei, dispariția multor specii de animale și plante, reducerea stratului de ozon, deșertificarea, dispariția ghețarilor, o acumulare mare a cantitaților de deșeuri și milioane de oameni vor fi afectați datorita incalzirii intr-un mod destul de alert.

Poluarea atmosferei infuențeaza ingrijorator viața pe pamant, deoarece a determinat creșterea temperaturii medii a planetei cu un grad Celsius in ultimul secol, iar un val accentuat de canicula poate cauza dezastre naturale cum ar fi incendiile,seceta care poate avea efecte grave asupra sanatații umane. Incalzirea și instabilitatea climei pot fi atribuite parțial emisiilor de gaze cu efect de sera provocate de populația globului.

Concentrațiile poluanților in aer depind de condițiile atmosferice, acestea fiind : vantul, temperatura și presiunea.

Cel mai mare responsabil pentru poluarea mediului este omul din cauza activitaților sale sociale și economice.

Pentru conservarea mediului trebui luate masuri de a preveni și a inlatura poluarea si tot odata pentru a diminua efectele ei asupra mediului inconjurator. Ar trebui limitate efectele distrugatoare prin folosirea celor mai bune tehnologii și industrii nepoluante.

Protecția mediului reprezinta o preocupare pentru organizațiile neguvernamentale și o importanta activitate pentru instituțiile publice.

In Romania va fi din ce in ce mai cald, vom avea veri secetoase cu schimbari bruște de temperatura, cu ploi torențiale urmate apoi de inundații iar pana in anul 2030 este de asteptat o incalzire medie anuala intre 0,5 si 1,5 ^oC.

Sta la indemana fiecaruia dintre noi sa incerce sa lupte pentru diminuarea emisilor și a efectelor globale pe care le provoaca. Pentru aceasta ar trebui reduse cantitați individuale de combustibili fosili prin utilizarea automobilelor mai puțin poluante, prin micșorarea consumului individual de energie deoarece este esențial ca omenirea sa ia aceste probleme in serios.

'Omul și-a pierdut capacitatea de a prevedea și de a anticipa. Va sfarși prin a distruge planeta'. ( Albert Schweitzer )

Capitolul 2. POLUANTI ATMOSFERICI

Se vorbeste despre poluarea atmosferica atunci cand "una sau mai multe substante sau amestecuri de substante poluante sunt prezente in atmosfera in cantitati sau pe o perioada care pot fi periculoase pentru om, animale sau plante si contribuie la punerea in pericol sau vatamarea activitatii sau bunastarii persoanelor" (definitie OMS / WHO). [1]

Substantele poluante care se gasesc in atmosfera sunt substante gazoase, lichide sau solide. Gazele sunt substante care in conditiile normale de temperatura si presiune sunt in stare gazoasa, lichefiindu-se la temperatura joasa (condensare), ca de exemplu.: CO₂, SO₂, ozonul (O₃). Vaporii sunt gaze care se condenseaza in conditii normale, de ex.: vaporii de apa, substante organice volatile. Presiunea de vapori a unei substante reprezinta presiunea la care un lichid sau un sistem lichid se afla in echilibru cu vaporii formati din respectivul lichid ca urmare a tranzitiei de faza.[1]

Poluantii aerului exercita o serie de efecte negative atat asupra materialelor,cat si asupra vegetatiei, animalelor si oamenilor, producand daune care actual sunt bine cunoscute.

Vegetatia este mai sensibila decat animalele la mai multi contaminanti ai aerului si de aceea au fost dezvoltate metodele ce folosesc reactia plantelor pentru a masura si identifica contaminantii. Efectele poluarii aerului asupra vegetatiei pot produce: moartea, reducerea productiei si degradarea culorilor. Printre poluantii care pot afecta plantele se enumera dioxidul sulfurat, fluorura de hidrogen și etilenul.[2]

Efectele poluantilor asupra oamenilor reprezinta o problema importanta, deoarece poluarea aerului poate avea un efecte semnificative asupra sanatații și in special asupra copiilor, batranilor sau oamenilor bolnavi.

Poluarea fotochimica este un efect indirect, care numește un intreg de poluanti formati la baza atmosferei la aproximativ 7÷10 km altitudine, care pornește de la reactiile chimice intre diversi compusi, calificati drept precursori cum ar fi COV, azotati, monoxid de carbon, datorita efectului radiatiilor solare cu lungime de unda scurta.

Poluarea fotochimica grabește degradarea materialelor, in special plasticul si contribuie la scaderea vizibilitații atmosferice, prin particulele fine pe care le provoaca.

Ca și principal poluant fotochimic este ozonul, gaz a carui producere este insoțita de alte specii cu proprietați acide si oxidante cum ar fi aldehidele, nitrati organici, acidul citric, peroxid de hidrogen, etc., numiti precursori ai ozonului.

In schimb, ozonul stratosferic alcatuiește o protectie generala admisa pentru oameni, prin formarea unui strat protector impotriva razelor ultraviolete. Insa, formarea ozonului in troposfera reprezinta un adevarat pericol asupra oamenilor. Ozonul intrat in aparatul pulmonar poate afecta caile respiratorii datorata proprietații sale oxidante.

Aceste efecte pot fi accentuate de prezenta altor poluanti, cum ar fi oxidul de sulf si oxidul de azot. Ozonul poate perturba activitatea de fotosinteza a plantelor si are urmari climatice, deoarece este un gaz ce determina efectul de sera: o molecula de ozon este de circa 2000 de ori mai absorbanta fata de radiatiile infrarosii in comparație cu o molecula de dioxid de carbon. S-a calculat ca la dublarea concentratiei de ozon din troposfera temperatura atmosferica poate creste cu aproximativ 1 grad Celsius.

2.1. Dioxidul de sulf

Dioxidul de sulf SO₂ este un gaz incolor, amarui, neinflamabil, cu miros patrunzator care irita atat ochii cat și caile respiratorii. [3]

Are ca și sursele de emisie

- Sursele naturale: eruptiile vulcanice, fitoplanctonul marin, fermentatia bacteriana in zonele mlaștinoase, oxidarea gazului cu continut de sulf rezultat din descompunerea biomasei.

- Sursele antropice care se datoreaza activitatilor umane: sistemele de incalzire a populatiei care nu utilizeaza gaz metan, centralele termoelectrice, procesele industriale, industria celulozei si hartiei iar in mica masura emisiile provenite de la motoarele diesel.[3]

Ca și efecte asupra sanatatii umane: In funcție de concentrație si perioada de expunere dioxidul de sulf are diferite efecte asupra sanatații umane.

Expunerea la o concentrație mare de dioxid de sulf, pe o perioada scurta de timp, poate provoca dificultați respiratorii severe. Sunt afectate in special persoanele cu astm, copiii, varstnicii si persoanele cu boli cronice ale cailor respiratorii.

Expunerea la o concentrație redusa de dioxid de sulf, pe termen lung poate avea ca efect infecții ale tractului respirator.[4]

Dioxidul de sulf poate intensifica efectele periculoase ale ozonului.[4]

Efecte daunatoare plantelor si animalelor: Se poate vedea ca dioxidul de sulf afecteaza multe specii de plante, efectul negativ asupra structurii si țesuturilor acestora fiind sesizabil cu ochiul liber. Unele dintre cele mai sensibile plante sunt: pinul, legumele, ghindele roșii și negre, frasinul alb, lucerna, murele.[5]

Efectele asupra mediului sunt: In atmosfera, contribuie la acidifierea precipitațiilor, cu efecte toxice asupra vegetației si solului. Crește concentrației de dioxid de sulf ce accelereaza coroziunea metalelor, din cauza formarii acizilor. Oxizii de sulf contribuie la erodarea in: piatra, zidaria, vopselurile, fibrele, hartia , pielea și componentele electrice.[6]

Figura 2.1. Surse de poluare cu SO2, pe sectoare de activitate [7]

2.2. Oxizii de azot

Oxizii de azot NO_x (NO / NO₂) sunt un grup de gaze foarte reactive, care contin azot și oxigen in cantitati variabile. Majoritatea lor sunt gaze fara culoare sau miros. Ca și oxizi principali de azot gasim :

- monoxidul de azot (NO) care este un gaz atat incolor cat și inodor;

- dioxidul de azot (NO2) care este un gaz de culoare brun-roșcat, are un miros puternic și inecacios. [3]

In ceea ce priveste poluarea atmosferica cei mai periculosi oxizi de azot (sub forma de gaz) sunt NO și NO₂, care provin din reactiile intre doua gaze ( N₂ si O₂ ) prezente in mod natural in aer in procente de aproximativ 80% si respectiv 20%. Cu toate acestea cele doua gaze reactioneaza numai la temperaturi ridicate dezvoltand monoxidul de azot care, oxidandu-se la randul lui, produce dioxid de azot in urma reactiilor :

N₂ + O₂ → 2NO

2NO + 2O₂ → 2NO₂

Efectul global duce la o producere limita de NO, un echivalent estimat de 10% prezent in fluxuri, iar alte cantitati de NO devin NO₂ ajung in atmosfera datorita ciclului fotochimic ca o consecinta directa a interactiunii dintre lumina solara si NO.[8]

In figura de mai jos putem urmari etapele unui ciclu fotochimic :

Figura 2.2. Ciclul fotochimic al oxizilor de azot

Dioxidul de azot absoarbe energia de la soare sub forma luminii ultraviolete. Energia absorbita descompune moleculele de NO₂ in molecule NO si oxigen atomic O, oxigenul atomic astfel produs fiind extrem de reactiv. Oxigenul atomic reactioneaza cu oxigenul atmosferic O₂ si conduce la producerea de ozon O₃, poluant secundar. Ozonul reactioneaza cu NO si conduce la formarea de NO₂ si O₂ pentru ași   incheia ciclul.

In particular, in prezenta hidrocarburilor ciclul fotochimic al NO₂ este modificat datorita capacitatii unora dintre hidrocarburi de a reactiona atat cu atomii de oxigen cat si cu ozonul. Reactiile sunt urmatoarele :

NO₂ + hν→ NO + O

O + O₂ → O₃

O₃ + NO → NO₂ + O₂

Dioxidul de azot in combinație cu particule din aer poate forma un strat brun-roșcat. In prezenta luminii solare, oxizii de azot pot reactiona si cu hidrocarburile formand oxidanti fotochimici. Oxizii de azot sunt responsabili atat pentru ploile acide care afecteaza atat suprafata terestra cat si ecosistemul acvatic.

Oxizilor de azot au ca surse de emisie NO_x (NO / NO₂):

- Surse antropice: oxizii de azot care se formeaza in procesul de combustie cand combustibilii sunt arsi la temperaturi mari, dar cel mai ales ei rezulta din traficul rutier, activitatilor industriale cat și producerii energiei electrice. Oxizii de azot sunt responsabili pentru formarea smogului fotochimic, a ploilor acide, deterioreaza calitatea apei, produce efectului de sera, reducerea vizibilitatii in zonele urbane .[3]

Ca și efecte asupra sanatații populației sunt: Dioxidul de azot care este cunoscut ca fiind un gaz foarte toxic atat pentru oameni cat și pentru animale (gradul de toxicitate al poluantului fiind de 4 ori mai mare decat cel al monoxidului de azot). Expunerea la concentrații mari poate pricinui moartea, iar la concentrații mai mici afecteaza țesutul pulmonar. Populația expusa la acest tip de poluanți poate avea dificultati ale tractului respirator, iritații ale cailor respiratorii cat dar și disfuncții ale plamanilor. Expunerea pe termen mai lung poate distruge țesuturile pulmonare care duce la emfizem pulmonar. Persoanele cele mai afectate de expunerea dioxidului de azot sunt copiii.[4]

Efectele asupra plantelor și animalelor : Expunerea la acest poluant produce afecțiuni serioase asupra vegetației prin albirea sau moartea țesuturilor plantelor, prin diminuarea ritmului de creștere a acestora. Expunerea la oxizii de azot pot provoca boli pulmonare animalelor, care se aseamana cu emfizemul pulmonar, iar expunerea la dioxidul de azot poate reduce imunitatea animalelor care provoca boli cum ar fi pneumonia și gripa. [5]

Alte efecte ale oxizilor de azot : contribuie la formarea ploilor acide și favorizeaza acumularea nitraților la nivelul solului care pot provoca descompunerea echilibrului ecologic ambiental. Mai   poate provoca distrugerea țesaturilor și decolorarea vopselurilor, degradarea metalelor.

In figura de mai jos vom vedea principalele surse de poluare cu oxizi de azot in atmosfera :

Figura 2.3. Surse de poluare cu oxizi de azot , pe sectoare de activitate [7]

2.3. Monoxidul de carbon

Monoxid de carbon CO, la temperatura mediului ambiental, este un gaz incolor, inodor și insipid, care are irigine atat naturala cat si antropica, fara gust și devine gazos la temperaturi mai mari de 192˚ C . [3]

Exista un proces de ardere incompleta a carbonului sau compusilor care contin carbon si reactiile care au loc sunt :

2C + O₂ → 2CO

2C + O₂ → 2CO₂

Cea mai importanta sursa de poluare cu CO este reprezentata de mijloacele de transport (91,4% ) , apoi urmeaza emisiile industriale ( 2,76% ) unde se datoreaza in principal proceselor din metalurgia feroasa.

Emisiile de CO prezente mai sus sunt de origine antropica. Trebui sa luam in considerare si emisiile datorate proceselor geofizice si biologice precum activitatile vulcanice, emisiile naturale de gaz, descarcarile electrice din timpul furtunilor care implica fulgere, germinarea semintelor si dezvoltarea plantelor, producerea de metan, dar aceste cantitati sunt absolut neglijabile in zonele urbane comparativ cu aportul de CO care provine din activitatile umane.[9]

Emisiile complexe de CO si persistenta acestora pe termen lung in aer ar trebui sa fie suficiente pentru a se dubla concentratia in aer la fiecare 4 - 5 ani, dar deoarece acest fapt nu a fost verificat se presupune ca unele microorganisme prezente in general in sol sunt capabile sa indeparteze oxidul de carbon prezent in atmosfera intr-un mod foarte rapid. Se pare ca o astfel de metoda de indepartare este predominanta in special in ceea ce privește absorbtia de catre plante si oxidarea CO in atmosfera in prezenta oxigenului.[9]

Sursele de emisie ale monoxidului de carbon CO sunt:

- Surse naturale : arderea padurilor, emisiile vulcanice și descarcarile electrice.

- Surse antropice: se formeaza in principal prin arderea incompleta a combustibililor fosili. Alte surse antropice: producerea otelului și a fontei, rafinarea petrolului, traficul rutier , aerian și feroviar.[3]

Monoxidul de carbon se poate inmagazina la un nivel periculos, in special in perioada de calm atmosferic din timpul iernii si primaverii acesta fiind mult mai stabil din punct de vedere chimic la temperaturi scazute, cand arderea combustibililor fosili atinge un maxim. Monoxidul de carbon produs din surse naturale este foarte repede impraștiat pe o suprafata intinsa, fara sa mai puna in pericol sanatatea umana.

Efecte asupra sanatații populației : In concentrații mari este un gaz destul de toxic fiind letal la concentrații de aproximativ 100 mg/m3 prin reducerea capacitații de transport a oxigenului in sange, cu consecințe asupra sistemului respirator și a sistemului cardiovascular.

La concentrații relativ scazute este afectat sistemul nervos central, slabește pulsul inimii, care micșorand astfel volumul de sange distribuit in organism, reduce acuitatea vizuala și capacitatea fizica, expunerea pe perioada scurta poate provoca oboseala acuta, poate cauza dificultati ale tractului respirator și dureri in piept persoanelor cu boli cardiovasculare, determina iritabilitate, migrene, respirație rapida, lipsa de coordonare, greața, amețeala, confuzie,mai poate reduce și capacitatea de concentrare. [4]

Populația cea mai afectata de emiterea de monoxid de carbon o reprezinta: atat copiii, dar și varstnicii, cat și persoanele cu boli respiratorii și cardiovasculare, persoanele anemice și fumatorii.

Efectele asupra plantelor : La concentrațiile monitorizate in mod obișnuit in atmosfera nu sunt gasite efecte asupra plantelor, animalelor sau mediului.[5]

2.4. Ozonul troposferic

Ozonul troposferic O₃ este un gaz destul de oxidant, reactiv și cu miros inecacios. Se concentreaza in stratosfera si poate asigura protectia impotriva radiatiilor UV care sunt daunatoare vietii. Ozonul prezent la nivelul solului se comporta ca o componenta a 'smogului fotochimic'. Se formeaza prin intermediul unei reactii care implica in particular oxizi de azot si compusi organici volatili.

Ca efecte asupra sanatații gasim : Concentrația de ozon la nivelul solului provoaca iritarea tractului respirator si iritarea ochilor. Concentrații mari de ozon pot provoca reducerea funcției respiratorii. [4]

Efecte asupra mediului : Este responsabil de daunele pe care le produce vegetației prin atrofierea unor specii de arbori din zonele urbane.

Mai mult de atat contribuie la incalzirea globala ( efectul de sera ) si exercita o actiune oxidanta asupra materialelor ( cauciuc, fibre textile etc. )

Poluanti atmosferici secundari - ozonul troposferic [6]

NO2 (h <400 nm)→NO + O

O + O2 + M →O3

ROO + NO →RO+ NO2

NO + O3 →NO2 + O2

Figura 2.4. Reactiile fotochimice din atmosfera care duc la formarea ozonulu.

( https://www.scrigroup.com/geografie/ecologie-mediu/Poluantii-atmosferici12499.php )[10]

2.5. Cadrul legislativ

Un poluant al aerului este definit ca o substanta (naturala sau antropica) prezenta in aer si care poate cauza daune oamenilor sau mediului (EPA, 2008). Poluantii atmosferici, proveniti din diferite surse, sunt transportati de vant dintr-o zona in alta, peste unele forme de relief, catre vegetatie. In atmosfera au loc transformari ale poluantilor in forme chimice sau fizice. Aceste transformari influenteaza rata de eliminare din atmosfera, prin precipitatii (depunere umeda) si prin depunerea directa a gazelor si a aerosolilor pe suprafata terestra sau marina (depunere uscata). [11]

Legislatia Uniunii Europene privind calitatea aerului face distinctie clara intre cele doua domenii de concentratii: in aerul ambiental (imisii) si la sursa (emisii).

Evaluarea calitatii aerului, bazata pe metode si criterii comune cu cele ale Uniunii Europene, in vederea mentinerii calitatii aerului inconjurator acolo unde aceasta este buna si imbunatatirii in alte cazuri, are la baza Directiva Cadru nr. 96/62/CE privind evaluarea si managementul calitatii aerului, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatilor Europene (JOCE) nr. L 296 din 21 noiembrie 1996. Aceasta a fost urmata de cele patru directive fiice: Directiva 1999/30/CE privind valorile limita pentru dioxid de sulf, dioxid de azot si oxizi de azot, particule in suspensie si plumb in aerul atmosferic, Directiva 2000/69/CE privind valorile limita pentru benzen si monoxidul de carbon din aerul inconjurator, Directiva 2002/3/CE privind ozonul din aerul inconjurator si Directiva 2004/107/EC privind evaluarea pentru arsen, cadmiu, mercur, nichel si hidrocarburi policiclice aromatice in aerul inconjurator.

Directiva 96/62/CE a Consiliului privind evaluarea si gestionarea calitatii aerului inconjurator si directivele fiice stabilesc tinte in ceea ce priveste calitatea aerului, cu scopul de a evita sau reduce efectele daunatoare ale poluantilor atmosferici asupra sanatatii umane si a mediului. Transpunerea acestor Directive Europene s-a realizat in Romania prin adoptarea urmatoarelor acte legislative:

- OUG 243/2000 privind protectia atmosferei / Legea 655/2001;

- HG 586/2004 privind infiintarea si organizarea Sistemului Integrat de Evaluare si Gestionare a Calitatii Aerului (SNEGICA);

- HG 543/2004 privind elaborarea si punerea in aplicare a planurilor si programelor de gestionare a calitatii aerului;

- Ordinul Ministrului Mediului si Gospodaririi Apelor nr. 35/2007 privind aprobarea metodologiei de elaborare si punere in aplicare a planurilor si programelor de gestionare a calitatii aerului;

- HG 731/2004 privind Strategia Nationale pentru Protectia Atmosferei;

- HG 738/2004 privind Planul National de Actiune pentru Protectia Atmosferei;

- Ordinul Ministrului Apelor si Protectiei Mediului nr. 745/2002 privind stabilirea aglomerarilor si clasificarea aglomerarilor si zonelor pentru evaluarea calitatii aerului;

- Legea 104/2011 privind Calitatea aerului inconjurator;

Scopul si obiectivele Legii 104/2011 privind Calitatea aerului inconjurator sunt:

- stabilirea valorilor limita si a valorilor de prag pentru concentratiile de dioxid de sulf, dioxid de azot si oxizi de azot, pulberi in suspensie (PM10 si PM2,5), plumb, benzen, monoxid de carbon, ozon, arsen, cadmiu, nichel si benzo(a)piren in aerul ambiental, in scopul evitarii, prevenirii sau reducerii efectelor nocive asupra sanatatii umane si asupra mediului ca intreg;

- evaluarea concentratiilor de poluantilor de mai sus in aerul ambiental pe baza unor metode și criterii comune;

- obtinerea informatiei corecte cu privire la concentratiile acestor poluanti in aerul ambiental si asigurarea acesteia ca fiind disponibila publicului;

- mentinerea calitatii aerului ambiental acolo unde aceasta este buna si imbunatatirea acesteia acolo unde este cazul, cu privire la aceeasi poluanti. [12]

Tabel 2.1. Scopul și obiectivele Legii 104/2011 pentru SO₂ [12]

Tabel 2.2. Scopul și obiectivele Legii 104/2011 pentru NO_x și CO [12]

Tabelul 2.3. Scopul și obiectivele Legii 104/2011 pentru O₃ [12]

Capitolul 3. EXPERIMENTE. DISPOZITIVE EXPERIMENTALE

3.1. Determinarea poluantilor atmosferici

In conformitate cu prevederile Legii nr. 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator, responsabilitatea monitorizarii calitatii aerului inconjurator in Romania revine asupra autoritatilor pentru protectia mediului. [12]

Poluantii monitorizati, metodele lor de masurare, valorile limita ale acestora, pragurile de alerta si de informare si criteriile de amplasare a punctelor de monitorizare sunt stabilite de legislatia nationala privind protectia atmosferei si sunt in conformitate cu cerintele prevazute de reglementarile europene.[12]

In prezent Reteaua Nationala de Monitorizare a Calitatii Aerului efectueaza masuratori continue de dioxid de sulf (SO₂), oxizi de azot (NO_x), monoxid de carbon (CO), ozon (O₃), particule in suspensie (PM10 si PM2.5), benzen (C₆H₆), plumb (Pb). Calitatea aerului in fiecare statie este reprezentata prin indici de calitate sugestivi, care se stabilesc pe baza valorilor concentratiilor principalilor poluanti atmosferici masurati.[12]

In Romania sunt amplasate 142 statii de monitorizare continua a calitatii aerului, dotate cu echipamente automate pentru masurarea concentratiilor principalilor poluanti atmosferici. Rețeaua Naționala de Monitorizare a Calitații Aerului cuprinde 41 de centre locale, care colecteaza si transmit panourilor de informare a publicului datele furnizate de statii, iar dupa confirmarea primara le transmit spre certificare Laboratorului National de Referinta pentru Calitatea Aerului din cadrul Agentiei Nationale pentru Protectia Mediului.[13]

Reteaua de monitorizare a calitatii aerului in aglomerarea Pitesti este alcatuita din 6 statii automate de monitorizare a calitatii aerului, care permit, prin aparatura cu care au fost dotate, monitorizarea on-line a urmatorilor poluanti: NO_x, SO₂, CO, compusi organici volatili, pulberi in suspensie PM₁₀, O₃. Statiile de monitorizare a calitatii aerului din judetul Arges se afla pe urmatoarele amplasamente:

Tabel 3.1. Amplasamentele stațiilor de monitorizare [14]

AG3

AG5

AG2

AG1

AG4

AG6

LEGENDA AG1 - trafic : Str. Nicolae Balcescu, Pitesti AG2 - Fond urban : Str. Victoriei, Pitesti AG3 - Fond suburban : Sat Radu Negru, Com. Calinesti AG4 - Fond suburban : Sat Valea Marului, Com. Budeasa AG5 - Industrial 2 : Com. Oarja AG6 - Industrial 1 : Str. Mircea cel Batran, Campulung

Figura 3.1. Amplasarea statiilor de monitorizare a calitatii aerului din judetul Arges [15]

Metodele de masurare a calitatii aerului ambiental se impart de obicei in : metode discontinue care sunt in general metode manuale, prelevarea pe amplasament si analiza in laborator reprezentand doua etape separate și metode continue care implica de obicei o aparatura automata aflata pe un amplasament fix, pentru a realiza atat prelevarea cat si analiza.

Dispozitivele metrologice de masurare continua a calitatii aerului ambiental sunt disponibile pentru urmatoarele substante poluante: dioxidul de sulf, oxizii de azot, monoxidul de carbon, ozonul.[20]

Principiile masurarii la care se raporteaza aceste instrumente sunt descrise pe scurt in cele ce urmeaza.

Conductometria

Gazul prelevat este introdus intr-un reactant lichid, compatibil, iar modificarea conductibilitatii este masurata dupa finalizarea reactiei dintre lichid si gaz. Obiectivele de masurat sunt in principal dioxidul de sulf si monoxidul de carbon.

In conductometria continua, gazul prelevat si lichidul reactant sunt alimentate continuu intr-un recipient de reactie. Deoarece conductibilitatea depinde de raportul dintre gazul prelevat si debitul volumic al lichidului, trebuie sa existe mijloace adecvate pentru a se asigura o curgere constanta a ambelor fluxuri.[21]

Masuratorile chemiluminiscente

Unele reacții chimice ale gazului produc o radiatie caracteristica, asa numita chemiluminiscenta. Intensitatea acestei chemiluminiscente este proporționala cu debitul masic de flux a gazului prelevat in conditii constante, daca gazul suplimentar necesar producerii reactiei este prezent in exces. Chemiluminiscenta emisa in timpul oxidarii moleculelor de oxizi de azot cu ozonul este utilizata la determinarea concentratiei de NO:

NO + O₃ → NO₂ + O₂ + hv. [18]

Masuratorile chemiluminiscente au loc in camera de reactie. Aerul care a trecut prima data prin generatorul de ozon curge in camera sa. Conversia partiala a oxigenului din aer in ozon este realizata de descarcatoare electrice sau de iradiatii UV. Un flux constant al gazului prelevat intra in camera de reactie printr-o alta supapa de intrare si este amestecat cu aerul imbogațit cu ozon. Un filtru de ozon este fixat la iesirea camerei de reactie pentru a preveni poluarea mediului. Dupa ce chemiluminiscenta a fost filtrata optic, aceasta este masurata cu un fotomultiplicator. Pentru a se obtine masuratori stabile este absolut necesara o camera de reacție controlata prin temperatura termostatica si care functioneaza la o presiune interna constanta. Pentru determinarea concentratiei dioxidului de azot, gazul prelevat este mai intai trecut printr-un convertizor termocatalitic care transforma prin reducere NO2 in NO inainte ca analiza sa aiba loc.[18]

Aceasta metoda este utilizata de asemenea pentru masurarea amoniacului in aerul ambiental. Pentru acest scop, NH₃ este transformata in NO, iar cantitatea de NH₃ din aerul prelevat este determinata prin masurarea diferentei fata de cantitatea de NO precedenta. Principiul chemiluminiscentei este de asemenea utilizat pentru masuratorile calitative ale ozonului in aerul ambiental. De asemenea si reactia dintre O₃ si NO ( in exces) descrisa mai sus este utilizata pentru masuratorile continue.

Masuratorile UV Fluorescente

Aerul prelevat trece printr-un fascicul de lumina provenit de la o lampa UV (de ex. catodul tubular de Zn). Ca rezultat, moleculele gazului de masurat sunt activate intr-o radiatie fluorescenta care duce catre un fotomultiplicator, ca si receptor, si poate fi masurat dupa amplificare.[19]

Un filtru de interferenta amplasat inaintea receptorului filtreaza radiatia fluorescenta specifica gazului ce trebuie masurat. Intensitatea fluorescentei este o functie a concentratiei gazului ce trebuie masurat si a energiei sursei UV de iluminare.

Metoda este utilizata ca si tehnica de masurare calitativa a aerului ambiental pentru masuratorile continue ale dioxidului de sulf. De asemenea permite si masurarea hidrogenului sulfuros. Inainte de a fi masurat, H₂S se oxideaza in SO₂.[19]

Masuratorile prin absorbtia non-dispersiva cu infrarosu si corelarea filtrului de gaz. Toate moleculele heteroatomice precum CO, CO₂, SO₂ si NO detin un spectru de adsorbție caracteristic, tipic aflat in domeniul actionat prin infrarosu. In masuratorile calitative ale aerului ambiental, principiul absorbtiei cu infrarosu este utilizat exclusiv pentru masurarea monoxidului de carbon (CO) si a dioxidului de carbon (CO₂), deoarece absorbția radiatiei acestor gaze este suficient de mare chiar si in cazul concentratiilor reduse aflate in aerul atmosferic.

Metodele de absorbție non-dispersive actionate cu infrarosu (NDIR) se distribuie cu refracția spectrala și obțin selectivitatea dorita prin utilizarea unei probe prelevate dintr-o componenta monitorizata amplasata chiar in instrument. In functie de metoda de depozitare a probei prelevate se diferentiaza metoda de absorbție non-dispersiva cu infrarosu (NDIR) si metoda de corelare cu filtru de gaz (GFC). Metoda NDIR utilizeaza receptorul luminiscent pentru inmagazinare. [20]

Radiatia transformata in camerele receptorului umplute cu gaz si modulate prin generatorul rotativ produce periodic variatii de presiune in camerele receptorului. Acestea sunt simtite fie de condensatorul cu membrana fie intr-un detector de flux mic care simte fluxul de egalizare a presiunii dintre cele doua camere receptoare, transformandu-le in semnale electrice.[20]

Figura.3.3. Fotometru pe principiul NDIR ( https://mmediu.ro ) [21]

Metoda corelarii filtrului de gaz (GFC) utilizeaza o camera plina cu gaz fixate la un disc filtrant. Camera de filtrare impreuna cu, fie o deschizatura fie un filtru umplut cu gaz N₂ sunt mobilizați alternativ si periodic pe traseul luminii.

Masurarea absorbtiei UV

Masurarea absorbtiei UV este utilizata pentru masuratorile continue ale ozonului din aerul ambiental. Masuratoarea consta din absorbtia luminii ultraviolete de catre ozon, avand o lungime de unda maxima de 254 nm.[22]

Aerul prelevat este trecut printr-o celula de masurare, amplasata intre sursa de radiatie UV si receptorul radiatiei (de ex. fotomultiplicator).

Figura.3.4. Schema fotomultiplicator ( https://colectietuburi.ro ) [23]

Aerul este trecut intr-o celula cu ajutorul unei valve magnetice care alterneaza intre fluxul direct si fluxul care trece printr-un convertor catalitic, care reduce cantitativ ozonul in oxigen. Intensitatea radiatiei, masurate in aerul fara continut de ozon si scazuta din intensitatea masurata in aerul cu continut de ozon.[21]

3.2. Aparatura instrumentala

Metoda de referinta pentru masurarea dioxidului de sulf este cea prevazuta in standardul SR EN 14212 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de dioxid de sulf prin fluorescenta in ultraviolet.[24]

Metoda de referinta pentru masurarea dioxidului de azot si a oxizilor de azot este cea prevazuta in standardul SR EN 14211 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de dioxid de azot si monoxid de azot prin chemiluminescenta.[25]
Metoda de referinta pentru masurarea monoxidului de carbon este cea prevazuta in standardul SR EN 14626 Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentrației de monoxid de carbon prin spectroscopie in infrarosu nedispersiv.[26]

Metoda de referinta pentru masurarea ozonului este cea prevazuta in standardul SR EN 14625 Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentrației de ozon prin fotometrie in ultraviolet. [27]

Figura 3.2 Sonda ce aspira aerul

Analizorul SO₂ se bazeaza pe principiile spectroscopiei clasice de fluorescența. Dioxidul de sulf prezinta un spectru de absorbtie in ultraviolet puternic , intre 200 si 240 nm. Absorbtia de fotoni la aceste lungimi de unda rezulta in emisia de fotoni fluorescenti cu lungimi de unda intre aproximativ 300 si 400 nm. Cantitatea de fluorescenta emisa este direct proporționala cu concentratia de SO_{2 .} [24]

Radiatiile UV la 214 nm dintr-o lampa cu descarcare de zinc este separata de alte lungimi de unda ale spectrului zincului cu un filtru de banda. Radiatiile de 214 nm sunt focalizate in celula de fluorescenta unde interactioneaza cu moleculele de SO₂ din calea razei.

Fluorescenta rezultata este emisa uniform in toate directiile. O parte a fluorescentei si anume cea emisa perpendicular pe raza de excitatie este colectata si concentrata pe tubul fotomultiplicator. Un detector de referinta monitorizeaza emisia din lampa de zinc si este folosit pentru corectarea fluctuatiilor de intensitate a lampii.

Analizatorul foloseste un filtru digital Kalman avansat. Acest filtru furnizeaza cel mai bun compromis intre timpul de raspuns si reducerea zgomotului pentru tipul de semnal si zgomotul prezent in analiza de aer ambiental si aplicatiile lor.[24]

Utilizarea filtrului imbunatateste metoda de masurare a analizorului prin stabilirea constantei de timp drept variabila, depinzand viteza de schimbare a valorii masurate. Daca raportul semnalului se schimba foarte des, instrumentul poate sa raspunda rapid. Atunci cand semnalul este constant, este utilizat un timp de integrare mare pentru a reduce zgomotul. Sistemul analizeaza semnalul continuu si foloseste timpul de filtrare potrivit.

Instrumentul se compune dintr-un modul de alimentare / microprocesor si un modul cu senzor.   Modul de alimentare / microprocesor contine sursa de energie, regulatoarele de tensiune si microprocesorul de sistem. Modul de senzor contine toate componentele necesare masurarii poluantului gazos. [24]

Figura 3.3. Schema elementelor componente ale unui analizor automat SO₂ [18]

Figura 3.4. Analizatorul automat SO₂

Analizorul NO_x foloseste detectarea chemiluminiscenta a gazului pentru a realiza analiza continua a oxidului de azot NO a tuturor oxizilor de azot NO_X si a dioxidului de azot NO₂. Analizorul foloseste controlul adaptiv cu microprocesor al unui singur canal de masurare. [25]

Instrumentul consta intr-un sistem pneumatic, un convertor NO₂ la NO, o celula de reactie, un detector si elemente electronice de procesare.

Analiza oxizilor de azot prin chemiluminiscenta este general recunoscuta ca cea mai buna tehnica de masurare directa. Metoda se bazeaza pe luminiscenta azotului molecular activat, produs prin reactia dintre NO si O₃ in camera de evacuare. Moleculele de NO reactioneaza cu ozonul și formeaza NO2* activat, conform mecanismului de reactie :

NO + O3 → NO2 * + O2

NO2* activat revine la un nivel de energie mai scazut, emite radiatii in banda larga de la 500 la 3000 nm, cu o intensitate maxima la aproximativ 1100 nm. Deoarece este necesara o molecula de NO ca sa formeze o molecula de NO2*, intensitatea reactiei de chemiluminiscenta este direct proporționala cu concentratia NO din proba. PMT curent este atunci direct proportionala cu intensitatea luminii. Pentru a masura decalajul zero al instrumentului , este efectuata o masuratoare de fond o data la fiecare 70 de secunde, prin directionarea fluxului de proba de celula catre linia de bypass a celulei ( rezerva ). Aceasta masuratoare este eliminata automat din toate masuratorile ulterioare astfel incat sa fie efectuate masuratori foarte stabile.[25]

Instrumentul este proiectat intr-un format modular care consta intr-un modul microprocesor / alimentare si un modul de senzor. Modulul microprocesor / alimentare   contine sursa de alimentare, regulatorii de voltaj si microprocesorul sistemului. Modul de senzor contine toate componentele necesare masurarii gazelor poluante.[25]

Figura 3.5. Schema elementelor componente ale unui analizor automat NO_x [19]

Figura 3.6. Analizatorul automat NO_x

Analizorul CO utilizeaza un filtru de corectie in IR cu ajutorul caruia se compara spectrul de absorbtie pentru a compara spectrul de absorbtie IR detaliat dintre gazul masurat si alte gaze prezente in proba care este analizata.[26]

Monoxidul de carbon absoarbe radiatia in infraroșu la lungimi de unda de aproximativ 4,7 microni astfel se poate determina CO atat calitativ cat si cantitativ prin absorbtia masurata in IR.

Concentratia CO in celula de masurare absoarbe raza de masura si nu absoarbe raza de referinta, moduland radiatiile IR sau semnalul de intrare al detectorului dintre filtrele de gaz. Alte gaze absorb razele de referinta si de masura si astfel nu cauzeaza modularea semnalului detectorului. Folosind aceasta metoda sistemul raspunde la CO.[26]

Analizorul utilizeaza un filtru digital avansat Kalman. Acest filtru furnizeaza cel mai bun raport posibil intre timpul de raspuns si reducerea zgomotului pentru tipul de semnal si zgomot prezente in analizatoare si aplicatiile lor. Astfel se imbunatateste metoda de masurare a analizei prin faptul ca transformarea constanta de timp intr-o variabila care depinde de rata de schimb a valorii masurate. Daca rata semnalului se schimba repede, instrumentul permite un raspuns rapid. Cand semnalul este constant pentru reducerea zgomotului se foloseste un timp lung de integrare. Sistemul analizeaza continuu semnalul si foloseste filtrul de timp adecvat. Analizorul foloseste o metoda avansata de filtrare a semnalului.[26]

Instrumentul este proiectat intr-un format modular care consta intr-un modul microprocesor / alimentare si un modul de senzor care contine sursa de alimentare, regulatorii de voltaj si microprocesorul sistemului. Modulul de senzor contine toate componentele necesare masurarii gazelor poluante.[26]

Figura 3.7. Schema elementelor componente ale unui analizor automat CO [20]

Figura 3.8. Analizatorul automat CO

Analizorul O₃ exploateaza caracteristica de absorbtie puternica a ozonului in spectrul ultraviolet de aproximativ 250 nm pentru a masura cu acuratete concentratiile mai mici de 0.5 ppb.[27]

Legea Beer / Lambert ilustreaza relatia dintre masuratori si concentratia ozonului cum se vede in relatia :

unde : [ O₃ ]_OUT = O₃ concentratia , ppm

l = lungimea traseului optic , cm

T = temperatura esantionului , ˚K

P = presiunea esantionului , torr

L = lungimea de corectie pentru O₃ pierderi.

Microprocesorul si elementele electronice ale analizatorului controleaza, masoara si corecteaza toate variabilele externe majore, pentru a asigura stabilitatea si acuratetea operarii. Analizorul contine senzori de temperatura si presiune care sunt folositi pentru a corecta coeficientul in functie de conditiile predominante. Utilizarea filtrului imbunatateste metoda de masurare prin stabilirea constantei de timp variabila,depinzand de viteza de schimbare a valorii masurate. Daca raportul semnalului se schimba foarte des instrumentul poate sa raspunda rapid. Atunci cand semnalul este constant este utilizat un timp de integrare mare pentru a reduce zgomotul. Sistemul analizeaza continuu semnalul si foloseste filtrul de timp adecvat.[27]

Instrumentul consta in modul microprocesor / alimentare si un modul de senzor.

Modulul microprocesor / alimentare contine sursa de alimentare, regulatorii de voltaj si microprocesorul sistemului. Modul de senzor contine toate componentele necesare masurari gazelor poluante.[27]

Figura 3.9. Schema elementelor componente ale unui analizor automat O₃ [22]

Figura 3.10. Analizor automat O₃

Capitolul 4. REZULTATE OBTINUTE

4.1. Zona cercetata

In scopul evaluarii influentei conditiilor meteo asupra poluarii aerului a fost cercetata zona urbana a Municipiului Pitesti, mai exact zona strazii Victoriei. Evolutia concentratiilor de poluanti gazosi in aceasta zona este urmarita in mod continuu cu ajutorul statiei automate de monitorizare a calitatii aerului, apartinand Agentiei pentru Protectia Mediului Arges.

Statia automata de monitorizare a calitatii aerului este de tip urban si evalueaza influenta 'așezarilor urbane' asupra calitatii aerului. Raza ariei de reprezentativitate este de 1-5 km, iar poluanții monitorizați sunt dioxid de sulf (SO₂), oxizi de azot (NOx), monoxid de carbon (CO), ozon (O₃), compuși organici volatili (COV) și pulberi in suspensie (PM10 si PM2,5) și parametrii meteo (direcția și viteza vantului, presiune, temperatura, radiația solara, umiditate relativa, precipitații). Coordonatele geografice ale zonei cercetate sunt E: 24s 52' 14,132''; N: 44s 51' 30,965'', altitudinea: 278,47 m

Zona studiata este de tip rezidential si comercial, caracterizata de lipsa traficului auto, principalele surse de emisie aflate in apropierea statiei fiind centralele termice de apartament din blocurile din zona.

Figura 4.1. Localizarea geografica a zonei cercetate (https://maps.google.com ) [28]

Figura 4.2. Statia automata de monitorizare a calitatii aerului Pitesti

4.2. Concentratii de poluanti atmosferici

Cu aparatura instrumentala si metodele descrise in capitolele anterioare au fost efectuate determinari de poluanti atmosferici in zona selectata, in perioada 01 octombrie 2011 - 31 martie 2013. Scopul acestor determinari a fost acela de a evalua influenta conditiilor meteo asupra poluarii mediului in zona urbana a municipiului Pitesti.

4.2.1. Concentratii de dioxid de sulf

In perioada monitorizata au fost efectuate un numar de 11978 determinari ale concentratiei de dioxid de sulf. Evolutia valorilor medii orare este prezentata mai jos:

Figura 4.3. Evolutia concentratiilor de SO₂ in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Din analiza datelor obtinute se observa ca s-au inregistrat concentratii de dioxid de sulf sensibil constante in toate sezoanele unui an calendaristic. Valorile inregistrate in toata perioada monitorizata nu au depasit valorare limita orara de 350 µg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

Cele 11978 concentratii medii orare de SO₂ inregistrate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti s-au incadrat intre valoarea maxima de 55,8 µg/m³ si valoarea minima de 1,5 µg/m³. Valoarea medie a tuturor determinarilor inregistrate a fost de 9,25 µg/m³, mai mica decat valoarea limita anuala de 20 µg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

4.2.2. Concentratii de dioxid de azot

In perioada monitorizata au fost efectuate un numar de 12058 determinari ale concentratiei de dioxid de azot. Evolutia valorilor medii orare este prezentata mai jos:

Figura 4.4. Evolutia concentratiilor de NO₂ in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Din analiza datelor obtinute se observa ca in sezonul rece s-au inregistrat concentratii mai mari de dioxid de azot. Valorile inregistrate in toata perioada monitorizata nu au depasit valorare limita orara de 250 µg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

Cele 12058 concentratii medii orare de NO₂ inregistrate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti s-au incadrat intre valoarea maxima de 143,4 µg/m³ si valoarea minima de 0,9 µg/m³. Valoarea medie a tuturor determinarilor inregistrate a fost de 26,5 µg/m³, mai mica decat valoarea limita anuala de 40 µg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

4.2.3. Concentratii de monoxid de carbon

In perioada monitorizata au fost efectuate un numar de 11936 determinari ale concentratiei de monoxid de carbon. Evolutia valorilor medii orare este prezentata mai jos:

Figura 4.5. Evolutia concentratiilor de CO in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Din analiza datelor obtinute se observa ca in sezonul rece s-au inregistrat concentratii mai mari de monoxid de carbon. Valorile inregistrate in toata perioada monitorizata nu au depasit valorare limita orara de 10 mg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

Cele 11936 concentratii medii orare de CO inregistrate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti s-au incadrat intre valoarea maxima de 4,1 mg/m³ si valoarea minima de 0,0007 mg/m³. Valoarea medie a tuturor determinarilor inregistrate a fost de 0,27 mg/m³.

4.2.3. Concentratii de ozon

In perioada monitorizata au fost efectuate un numar de 11996 determinari ale concentratiei de ozon. Evolutia valorilor medii orare este prezentata mai jos:

Figura 4.6. Evolutia concentratiilor de O₃ in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Din analiza datelor obtinute se observa ca in sezonul cald s-au inregistrat concentratii mai mari de ozon. Valorile inregistrate in toata perioada monitorizata nu au depasit valorare limita orara de 120 µg/m³, conform Legii 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator.

Cele 11996 concentratii medii orare de O₃ inregistrate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti s-au incadrat intre valoarea maxima de 93,9 µg/m³ si valoarea minima de 0,5 µg/m³. Valoarea medie a tuturor determinarilor inregistrate a fost de 27,7 µg/m³.

4.3. Corelatii cu parametrii meteo

In scopul propus prin prezenta lucrare, si anume studiul influentei conditiilor meteo asupra poluarii aerului, efectuam in continuare corelatiile intre parametrii meteo si concentratiile de poluanti atmosferici determinati.

Temperatura medie anuala a aerului inregistreaza o curba ascendenta din ianuarie pana in august, cand se atinge maximul termic anual și o curba descendenta din august pana in ianuarie, uneori chiar pana in februarie, cand se remarca cele mai mici medii termice din cursul anului.

Variatia temperaturii minime in cursul anilor se situeaza intre 0^oC si -17^oC, iar temperatura maxima este situata intre 13^oC si 38 ^oC.

Figura 4.7. Evolutia temperaturii aerului inregistrata in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Analizand relatia dintre concentratiile de dioxid de sulf si temperatura aerului, determinate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti, se constata ca nu mai exista o relatie directa. In toate perioadele anului s-au inregistrat valori sensibil constante, neinfluentate de temperatura aerului.

Figura 4.8. Corelatia NO₂ - temperatura in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Absenta acestei corelatii se datoreaza in principal faptului ca in zona cercetata (zona centrala a municipiului Pitesti) nu exista surse majore de poluare a aerului, singura sursa de emisie a dioxidului de sulf o reprezinta existenta centralelor termice de apartament. Acestea functioneaza exclusiv cu gaz metan, drept combustibil, din arderea caruia nu se elimina cantitati importante de SO₂.

Analizand relatia dintre concentratiile de dioxid de azot si temperatura aerului, determinate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti, se constata existenta unei relatii indirecte. Astfel, atunci cand temperatura aerului este mare, concentratiile de NO₂ au inregistrat valori mici, in timp ce iarna, acestea cresc, in stricta concordanta cu incalzirea casnica in zona.

Figura 4.9. Corelatia NO₂ - temperatura in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Aceasta corelatie indirecta se datoreaza in principal faptului ca in zona cercetata (zona centrala a municipiului Pitesti) nu exista surse majore de poluare a aerului, singura sursa de emisie a dioxidului de azot o reprezinta arderea gazului metan in centralelor termice de apartament.

Analizand relatia dintre concentratiile de monoxid de carbon si temperatura aerului, determinate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti, se constata existenta unei relatii indirecte. Astfel, atunci cand temperatura aerului este mare, concentratiile de CO au inregistrat valori mici, in timp ce iarna, acestea cresc, in stricta concordanta cu incalzirea casnica in zona.

Figura 4.10. Corelatia CO - temperatura in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Aceasta corelatie indirecta se datoreaza in principal faptului ca in zona cercetata (zona centrala a municipiului Pitesti) nu exista surse majore de poluare a aerului, singura sursa de emisie a monoxid de carbon o reprezinta arderea gazului metan in centralelor termice de apartament.

Analizand relatiile dintre concentratiile de ozon si temperatura aerului, respectiv radiatia solara, determinate in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti, se constata existenta unei relatii directe. Astfel, atunci cand temperatura aerului este mare, concentratiile de ozon au inregistrat valori mari, in timp ce iarna, acestea scad, in stricta concordanta cu radiatia solara.

Figura 4.11. Corelatia O₃ - temperatura in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Figura 4.12. Corelatia O₃ - radiatia solara in perioada 01.10.2011-31.03.2013 in Pitesti

Aceste corelatii directe se datoreaza in principal faptului ca in zona cercetata (zona centrala a municipiului Pitesti) nu exista surse majore de poluare a aerului, care ar putea emite substanțe precursoare pentru formarea ozonului troposferic. Concentratia acestui poluant al aerului este influentata in mod direct de cresterea radiatiei solare in sezonul cald si de transportul pe verticala al ozonului stratosferic.

Concluzii

In final țin sa precizez concluziile și contribuțiile personale ce rezulta din intreaga lucrare de licența cu numele de "Influența condițiilor meteo asupra poluarii aerului'. Ele sunt, precum urmeaza:

Studiul poluarii aerului cu cei patru poluanți atmosferici pentru perioada 1 Octombrie 2011 - 31 Martie 2013 s-a realizat folosind datele masurate la stația de monitorizare a Agenției de Protecția Mediului Argeș , zona studiata fiind chiar cea din centrul orasului. S-au urmarit efectele poluarii cu dioxid de sulf ,oxizi de azot, monoxid de carbon și ozon asupra organismului uman și calitații aerului in zona cercetata.

metoda de referința folosita a fost :

a) pentru poluantul SO₂ metoda de referința fiind fluorescența UV

b) pentru polunatul NO_x metoda de referința utilizata este chimiluminiscența

c) pentru poluantul CO metoda de referinta este prin absorbția IR nedispersiva

d) pentru poluantul O₃ se determina prin metoda de referința fotometrica UV

● S-a realizat o baza de date pentru cei patru poluanți majori. Bazele de date conțin variații zilnice pe parcursul celor doi ani și in funcție de temperatura.

● analizand dioxidul de sulf in perioada 1 Octombrie 2011 - 31 Martie 2013 s-au efectuat 11978 de determinari , unde am constatat ca s-au inregistrat concentrații constante in cele patru sezoane

● valorile anuale, calculate in valorile zilnice ale conținutului de dioxid de sulf nu au depașit valorile limite orare de 350 μg/m³ , prevazute in Legea 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator

● s-a constatat o valoare medie pe determinarile inregistrate de 9,2 μg/m³ fiind mult mai mica decat valoarea limita anuala de 20 μg/m^{3 ,} prevazuta de asemenea in Legea 104/2011

● in corelație cu temperatura aerului determinate in aceeași perioada, am constatat ca s-au inregistrat valori constante ce nu au fost influențate de temperatura aerului

● absența acestei corelații este datorata faptului ca in zona cercetata nu exista surse majore de poluare, singura sursa fiind doar cea a centralelor termice de apartament

● analizand mai departe concentrațiile de dioxid de azot pe aceiași perioada de timp au fost efectuate un numar de 12058 de determinari

● din analizele datelor se observa ca in sezonul rece s-au inregistrat concentrații mai mari, insa valorile inregistrate nu au depașit valorile limita orare de 250 μg/m³ conform Legii 104/2011

● s-a constatat o valoare medie inregistrata de 26,5 μg/m³ mai mica decat valoarea limita anuala de 40 μg/m³

● corelația dintre dioxidul de azot și temperatura aerului determinate pe aceiși perioada, se constata o relație indirecta

● atunci cand temperatura aerului este ridicata, concentrațiile de NO₂ au inregistrat valori mici, in timp ce iarna crește din cauza incalzirii casnice din zona

● am mai analizat și monoxidul de carbon, unde au fost efectuate un numar de 11936 de determinari, din analiza datelor obținute se observa la fel ca și in cazul dioxidului de azot ca, concentrațiile de monoxid de carbon sunt mai mari in sezonul rece

● valorile inregistrate nu au depașit valoarea limita orara de 10 mg/m³, acestea s-au incadrat in valoarea maxima de 4,1 mg/m³   și o valoare medie a tuturor determinarilor de 0,27 mg/m³

● corelația parametrilor meteo și monoxidul de carbon arata o relație indirecta intre cele doua, aceasta corelație datorandu-se faptului ca in zona cercetata nu exista surse majore de poluare a aerului atmosferic, singura sursa de emisie a monoxidului de carbon fiind reprezentata de centralele termice de apartament

● se constata o temperatura ridicata a aerului in lunile calduroase iar CO inregistreaza valori mici in timp ce iarna acestea cresc din cauza incalzirii casnice din zona

● un ultim poluant atmosferic analizat este ozonul unde s-au efectuat 11996 determinari și din analiza acestora se observa ca in sezonul cald s-au inregistrat concentrații mari

● valorile inregistrate nu au depașit valoarea limita de 120 μg/m³ in cocformitate cu Legea 104/2011 privind calitatea aerului inconjurator

● inregistrarile medii orare ale ozonului inregistrat s-au inregistrat intre valorile maxime de 93,9 μg/m³   , o valoare minima de 0,5 μg/m³ și o valoare medie de 27,7 μg/m³

● am determinat corelația ozonului troposferic cu temperatura aerului și cu radiația solara de unde a rezultat o relație directa

● am constatat ca atunci cand temperatura aerului și concentrațiile de ozon au inregistrat valori mari in timp ce iarna acestea scad

● concentrația aerului este influențata in mod direct de creșterea radiației solare in sezonul cald

● rezultatele studiilor arata ca activitatea solara influențeza temperatura, aceasta fiind mult mai ridicata in lunile de vara in timp ce poluanții atmosferici sunt mult mai scazuți, iar in lunile de iarna se intampla tocmai invers.Tendința de scadere a poluanților atmosferici in funcție de anotimp se poate vedea in toate graficele.

LISTA DE SIMBOLURI

BIBLIOGRAFIE

https://www.eco-research.eu/CURS%2011%20ECO.pdf

[2] Environmental Protection Agency, EPA-452/K-00-002 - Environmental Protection Planning and Standards - Taking Toxics Out of the Air, United States Office of Air Quality, USA, August 2000, www.epa.gov/airquality/takingtoxics/, accesat la 28.11.2012

[3] https://www.calitateaer.ro/parametri.php

[4]European Environmental Agency, Report No 10/2005 - Environment and health, Copenhagen, Denmark, 2005, www.eea.europa.eu/themes/human , accesat la 24.01.2013

[5] Omasa K., Nouchi I., De Kok L.J. - Plant responses to air pollution and global changes, Springer, 2007, p.300

[6] Fenger J. - Urban air quality, Atmospheric Environment, 1999, 33, p.4877-4900

[7] European Environmental Agency, Report No 2/2007 - Air pollution in Europe 1990-2004, Copenhagen, Denmark, 2007, www.eea.europa.eu/publications/ eea_report_2007_2 , accesat la 26.01.2013

[8] Berkowicz R., Palmgren F., Hertel O., Vignati E. - Using measurements of air pollution in streets for evaluation of urban air quality - meteorological analysis and model calculations, Science Total Environment 189/190, 1996, p.259-265.

[9] Popescu Camelia - Workshop on Meteorological Phenomena and the Impact of Air Pollution on Human Health and the Environment, Pitesti, Technical Assistance and Information Exchange TAIEX 16-18 iunie 2009

https://www.scrigroup.com/geografie/ecologie-mediu/Poluantii atmosferici12499.php,accesat la 23.05.2013

[11] Environmental Protection Agency - Air pollutants, USA, 2008, https://www.epa.gov/ebtpages/airairpollutants.html ,accesat la 28.11.2012

[12] European Environmental Agency, Report No 7/2010 - Air pollution in Europe 1990-2008 European Union emission inventory report 1990 - 2008 under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP), Copenhagen, Denmark, 2010, www.eea.europa.eu/publications/european-union-emission-inventory-report , accesat 16.02.2013

[13] Popescu Camelia - Reteaua de Monitorizare a Calitatii Aerului in Regiunea 3 Sud Muntenia, Pitesti, Technical Assistance and Information Exchange TAIEX Workshop on Air Management Systems in Meteorology and Environment 4-5 martie 2009

[14] Popescu Camelia - Raport privind starea mediului in judetul Arges. Pitesti, APM Arges, www.apmag.ro, anual 2010-2012, accesat la 29.05.2013

[15] Popescu Camelia - Amplasarea statiilor automate demonitorizare a calitatii aerului in judetul Arges, Pitesti, www.apmag.ro, 2008, accesat la 18.04.2013

Trimbitasu E. - Fizico-chimia mediului. Factorii de mediu si poluantii lor, Editura Universitatii din Ploiesti, 2002, p.205

[17] Manescu S., Cucu M., Dumitrascu G. - Chimia sanitara a mediului, Editura Medicala Bucuresti, 1994, p.260

[18] Manual Operare analizator SO₂ ML®9890B

Manual Operare analizator NO_x ML®9841B

[20] Manual Operare analizator CO ML®9830B

https://mmediu.ro

[22] Manual Operare analizator O₃ ML®9810B

https://colectietuburi.ro

ASRO, Standard SR EN 14212 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de dioxid de sulf prin fluorescenta in ultraviolet

[25] ASRO, Standard SR EN 14211 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de dioxid de azot si monoxid de azot prin chemiluminescenta

ASRO, Standard SR EN SR EN 14626 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de monoxid de carbon prin spectroscopie in infrarosu nedispersiv

[27] ASRO, Standard SR EN SR EN 14625 - Calitatea aerului inconjurator. Metoda standardizata pentru masurarea concentratiei de ozon prin fotometrie in ultraviolet

[28] https://maps.google.com