Poluarea aerului - Surse de poluare a aerului , Metale grele si influentele lor asupra sanatatii omului

Poluarea aerului

1. Introducere

Inca de la aparitia sa pe Terra, homo sapiens a influentat mediul natural in sensul dorit de el, pentru a-si asigura protectie, hrana, caldura, deci supravietuirea si dezvoltarea. Daca la inceput impactul a fost neglijabil, datorita numarului redus de indivizi si adaptarii cvasianimalice la mediu, treptat, efectele s-au amplificat.

Din secolul al XVIII-lea, industrializarea a intervenit din ce in ce mai puternic in mediul natural, deteriorandu-l prin exploatarea resurselor naturale si prin prelucrarea lor prin diferite tehnici, prin intensificarea traficului si cresterea demografica.

Impactul omului asupra naturii s-a materializat prin:

• modificarea radicala a peisajului geografic prin lucrari de mari proportii, ca : bazine, lacuri de acumulare, indiguiri, desecari, extractii la zi
• exploatarea puternica a resurselor materiale, ale solului si ale subsolului, precum si a resurselor energetice
• modificarea climei in sensul aridizarii ei, prin transformari negative in structura invelisului vegetal si in special prin defrisari
• schimbarea structurii ecosistemelor peste limitele de refacere ale lor
• distrugerea unor numeroase specii de plante si animale prin deteriorarea, schimbarea sau distrugerea ecosistemelor in care fusesera adaptate
• schimbarea compozitiei atmosferei, apelor, solului, prin deversari de diverse produse
• alterarea fondului genetic natural al vietuitoarelor, in sensul scaderii capacitatii de adaptare, refacere si reproducere.

Se arunca anual in atmosfera milioane de tone de agenti poluanti. Numai in anul 1980 s-au aruncat 110 milioane t SO_x, 59 milioane tone particule in suspensie, 69 milioane t NO_x, 194 mil t CO_2, 53 mil t hidrocarburi. Efectele s-au manifestat asupra stǎrii de sanatate a populatiei, scaderii cantitatii si calitatii produselor agricole, edificiilor, resurselor de apa.

La unii poluanti - efectele negative se resimt dupa un timp indelungat, cum ar fi : efectul de sera, distrugerea stratului de ozon si ploile acide, cauzate de acumularile de dioxid de carbon, freoni, oxizi de azot, de sulf.

Dioxidul de carbon, CH₄, NO_x, freonii permit radiatiei solare sa strabata atmosfera, sa ajunga pe Pamant, dar nu mai permit reintoarcerea energiei termice in spatiul cosmic.

Dintre toate gazele mentionate, CO₂ se afla in cantitatea cea mai mare, fiind emis din procese de ardere in industrie, motoare, consumul casnic, vulcani. Instalatiile de ardere si gospodariile particulare genereaza cam 30% din total CO₂ emis. Se apreciaza ca CO₂ este implicat in proportie de aproximativ 50% in efectul de sera.

Efectul de sera a produs cresterea temperaturilor medii anuale pe glob de la 14⁰ C in anul 1880, la 15⁰ C in 1980, previziunile pentru anul 2050 fiind de minim 17⁰, maximum 20⁰ C.

In Romania, s-au emis in atmosfera numai in 1989, 72 mil tone CO₂, 41 mil tone pulberi, 1,3 mil tone SO₂, 0,45 mil tone NO_x.

Sunt necesare masuri severe in toate domeniile (industrie, transporturi, agricultura, casnic) dublate de legislatie in concordanta cu prevederile ecologice internationale, pentru diminuarea emisiilor poluante.

2.Poluarea aerului.

Invelisul gazos reprezentat de atmosfera terestra constituie unul dintre factorii esentiali ai existentei vietii pe pamant. Dintre componentii aerului, oxigenul este indispensabil respiratiei vegetale si animale, fenomenul de oxidare reprezentand principala sursa de energie in procesele vitale. Bioxidul de carbon din aer intervine in asimilatia clorofiliana, iar azotul atmosferic reprezinta una din verigile circuitului azotului in natura.

2.1  Compozitia normala a aerului

Compozitia normala a aerului cuprinde (in vol. % atmosfera uscata): azot 78,09%, oxigen 20,95%, argon 0,92%, bioxid de carbon 0,03%. Acest amestec de gaze reprezinta peste 99,99% din compozitia aerului. Restul de circa 0,01% este alcatuit din alte gaze ca neon, heliu, metan, kripton, xenon, ozon, hidrogen, radon. La acestea se adauga proportii variabile de vapori de apa (in medie 0,2 - 3%).

Din punct de vedere sanitar prezinta importanta oscilatiile in concentratie ale oxigenului si bioxidului de carbon, substante cu rol deosebit in schimbul de gaze de la nivelul plamanului.

Oxigenul poate influenta sanatatea prin scaderea concentratiei lui in aer si prin scaderea presiunii atmosferice, efectul fiind determinat de scaderea presiunii partiale la nivelul alveolei pulmonare, alterarea schimbului de gaze (O₂ si CO₂) si a procesului de oxigenare a sangelui. Fenomenele care apar sunt fenomene de hipoxie sau anoxie, gravitatea lor fiind dependenta de gradul de scadere a presiunii partiale.

Bioxidul de carbon intalnit in atmosfera in proportie de 0,03% nu produce tulburari manifeste decat in situatiile in care este impiedicata trecerea gazului din sangele venos in alveola pulmonara si eliminarea lui prin aerul expirat. De fapt fenomenele toxice apar in momentul in care presiunea partiala a CO₂ din aer creste atat de mult incat impiedica eliminarea acestui catabolit. Initial apare o crestere a CO₂ din sange (hipercapnie) mai putin datorita patrunderii lui din aerul exterior, cat datorita autointoxicarii organismului. Pe masura ce creste concentratia in aerul atmosferic, intervine si solubilizarea lui in plasma sanguina datorita presiunii partiale crescute; la autointoxicare se asociaza intoxicatia exogena. Primele tulburari apar in jurul concentratiei de 3% manifestata prin tulburari respiratorii (accelerarea respiratiei), apare apoi cianoza, urmata de tulburari respiratorii si circulatorii insotite de fenomene legate de dezechilibrul acido-bazic. 

2.2   Surse de poluare a aerului

Sursele naturale de poluare a aerului nu provoaca decat in mod exceptional poluari importante ale atmosferei. Cea mai comuna dintre poluarile naturale este poluarea cu pulberi provenite din erodarea straturilor superficiale ale solului, ridicate de vant pana la o anumita altitudine. Furtunile de praf pot constitui uneori factori de poluare care pot influenta si asupra sanatatii populatiei, in apropierea unor zone aride sau de desert. In anumite conditii meteorologice s-au semnalat transporturi masive de praf de sol pana la distante apreciabile de locul de producere.

De asemenea, intre sursele naturale de poluare putem mentiona eruptiile vulcanice, emanatiile de gaze din sol, poluarea produsa de procese naturale de descompunere in sol a substantelor organice, incendiile din paduri etc.

Sursele artificiale sunt mult mai importante, inmultirea acestora constituind cauze pentru care protectia aerului reprezinta o problema vitala a lumii contemporane. Aceste surse sunt o urmare a activitatii omului, progresul societatii, in primul rand procesul de industrializare si urbanizare, avand drept fenomen de insotire poluarea mediului - implicit si poluarea aerului.

Aceste surse de poluare a aerului pot fi clasificate in surse stationare si surse mobile.

Sursele stationare cuprind procesele de combustie si procesele industriale diverse.

Procesele de combustie - arderea combustibilului pentru obtinerea de energie - sunt folosite in scopuri industriale (centrale electrice etc.), pentru realizarea energiei calorice necesare incalzirii sau pentru incinerarea reziduurilor.

Produsii de petrol reprezinta de asemenea combustibili frecvent folositi in procesele de combustie din sursele stationare. Principalii poluanti emisi in atmosfera sunt oxizii de azot, oxidul de carbon, bioxidul de sulf (dependent de concentratia sulfului in petrol), hidrocarburi - printre care si hidrocarburi policiclice (benzopiren), precum si suspensii continand carbon si cenusǎ bogatǎ in sulfati, precum si alte substante printre care sunt de mentionat seleniul si vadiul.

Transporturile auto sunt surse deosebit de importante, constituind pentru anumite tari sau localitati - principale surse de poluare. Astfel in S.U.A. 60% din totalul emisiilor poluante provin de la autovehicule, iar in unele localitati ajung panǎ la 90%.

Emisiile de poluanti ale autovehiculelor prezinta doua particularitati: in primul rand eliminarea se face foarte aproape de sol, fapt care duce la realizarea unor concentratii ridicate la inaltimi foarte mici, chiar pentru gazele cu densitate mica si mare capacitate de difuziune in atmosfera. In al doilea rand, emisiile se fac pe intreaga suprafata a localitatii, diferentele de concentratii depinzand de intensitatea traficului si posibilitatile de ventilatie a strazii. Ca substante poluante, formate dintr-un numar foarte mare (sute) de substante, pe primul loc se situeaza gazele de esapament. Volumul, natura si concentratia poluantilor emisi depind de tipul de autovehicul, de natura combustibilului si de conditiile tehnice de functionare.

O alta sursa de poluare a aerului atmosferic sunt intreprinderile industriale.

Degajarile industriale in ultima instanta nimeresc in sol, e cunoscut faptul ca in jurul uzinelor metalurgice in perimetrul a 30-40 km in sol e crescuta concentratia de ingrediente ce intra in compozitia degajatilor aeriene a acestor uzine.

Dispersarea in aer a prafului de ciment constituie pana la 10 % din productia de ciment. Acest praf acopera totul din jurul intreprinderii cu un strat cenusiu.

Intelegem prin poluarea aerului prezenta in atmosfera a unor substante straine de compozitia normala a aerului care in functie de concentratie si/sau timpul de actiune provoaca tulburari ale sanatatii omului, creaza disconfort populatiei dintr-un teritoriu, afecteaza flora si fauna sau altereaza mediu de viata al omului. Rezulta din aceasta definitie ca - pentru a fi considerati poluanti - substantele prezente in atmosfera trebuie sa exercite un efect nociv asupra omului sau a mediului sau de viata.

Sursele de poluare a aerului pot clasificate in doua grupe: surse naturale si surse artificiale (rezultate din activitatea umana).

2.3  Metale grele si influentele lor asupra sanatatii omului

Mercurul

Unii compusi ai mercurului precum sublimatul corziv (HgCl₂) este cunoscut de mult timp ca fiind toxic.

O toxicitate mare o au compusii organomercurici, ca metilmercurul si dimetilmercurul CH ₃Hg si (CH ₃) ₂Hg.

Compusii metilmercurici provoaca aberatii cromozomiale, trec prin placenta din corpul mamei in cel al fatului, afecteaza celulele nervoase ale creierului provocand grave afectiuni - ca orbire, deteriorarea coordonarii nervoase, anomalii psihice, moarte. Mecanismul chimic al acestor procese pare a consta in afinitatea mare a mercurului fata de sulful din moleculele proteice, ceea ce afecteaza tranzitul de ioni prin membrane, activitatea enzimatica, activitatea mitocondriilor, etc

Mercurul este singurul metal care se gaseste in toate cele trei medii majore - apa, sol, atmosfera. Sursele de mercur sunt naturale si din activitatea umana. Mercurul este folosit mai ales in industria chimica la fabricarea vopselelor, a hartiei, a unor pesticide si fugnicide, a produselor farmaceutice, a dezinfectantilor.

La prepararea sodei caustice, de exemplu, la fiecare tona de soda sunt deversate circa 200 gr. de mercur. O pare din acest produs ramane si in soda care se foloseste si in unele ramuri ale industriei alimentare.

O altǎ sursa de poluare cu mercur o constituie arderea combustibililor fosili. Anual in urma acestui proces in atmosfera nimeresc circa 5000 tone de mercur.

Contaminarea cu mercur are un caracter global si afecteaza atat mediul terestru cat si cel acvatic. Mediul natural contine o anumita cantitate de mercur la care vietuitoarele s-au adaptat in decursul evolutiei. Dar datorita activitatii umane nivelul global al contaminarii cu mercur este in crestere. Cea mai mare parte a Hg provenit din activitatea umana se degaja in atmosfera, prin migrare si transformare el ajunge in mediul acvatic, unde se acumuleaza mai ales in organisme sub forma unor produsi foarte toxici. Intoxicatii cu mercur se produc frecvent in urma utilizarii fungicidelor organomercurice.

Cercetarile efectuate arata ca toxicitatea mercurului este diminuata de catre seleniu. Seleniul duce la scaderea nivelului de mercur din organe si schimba legarea sa de catre proteinele solubile. Efectul are loc datorita competitiei intre Se si Hg pentru grupele SH ale proteinelor.

Plumbul

Anual pe pamant se extrag peste 2, 5 milioane de tone de plumb. In atmosfera plumbul ajunge in special o data cu gazele de esapament ale automobilelor dotate cu motoare cu benzina. Din atmosfera plumbul ajunge in sol, ape. In apa de ploaie s-au determinat concentratii de 40 mg de Pb. Plumbul din sol este absorbit de plante, in special de radacini, plumbul din atmosfera poate ajunge in frunze, de unde consumat de animale poate ajunge la concentratii destul de importante. Mamiferele erbivore retin 1% din plumbul consumat. Omul preia plumbul atat prin respiratie, dar mai ales prin alimente.(330 g/zi).

Pb este un metal toxic. O parte importanta a plumbului nimerit in organism este acumulata in oase si par, iar o alta parte se acumuleaza in ficat. Pb inhiba dehidrogenarea acidului aminolevuluinic din eritrocite, ceea ce provoaca anemie. Intoxicarile cronice cu Pb duc la tulburari ale sistemului nervos.

Cadmiul

Are o puternica actiune toxica asupra organismelor vii. Este letal pentru spermatozoizi. Cadmiul patrunde in organism prin hranǎ si prin suprafata corpului si se acumuleaza selectiv in diferite tesuturi, unde se leaga partial de moleculele proteice. In apele dulci concentratia de Cd este mai mare decat in mari. In apele marine concentratia este mai mare in apele de coasta.

Petrolul

Este un produs indispensabil in special ca o sursǎ importanta de energie. Insa pe cat este de necesar pe atat de periculos din punct de vedere ecologic.

Este una din principalele surse de hidrocarburi, care se intalnesc in sol, atmosfera si hidrosfera. In atmosfera hidrocarburile patrund ca substante volatile prin evaporarea produselor petroliere sau ca rezultat al arderilor industriale. Contribuie nemijlocit la aparitia smogului. In hidrosfera hidrocarburile ajung din atmosfera, dar in special in urma scurgerilor de titei.

Se estimeaza ca anual in urma deversarilor petroliere accidentale in oceane patrund pana la 200 000 tone de titei. Cantitati si mai mari provin in urma proceselor de extractie, transport si prelucrare, curatirea halelor vapoarelor. O mare cantitate patrunde in mediul inconjurator prin scurgerile de la rafinarii sau terminale petroliere.

Pierderile anuale de produse petroliere, care patrund in mediul ambiant ajung pana la 5 milioane de tone. In acelasi timp e demonstrat ca o tona de titei brut acopera cu o pelicula fina aproape moleculara o suprafata de 12 km ² de apa.

Din pacate, omul de multe ori subestimeaza toxicitatea produselor petroliere. In acelasi timp savantii, printre care Blumer deosebesc 2 categorii de efecte toxice: efecte imediate si efecte tardive. Efectul imediat se datoreaza hidrocarburilor. Cele saturate sunt solubile in apa, in concentratii mici produc anestezie, iar in doze mai mari moartea animalelor, in special a formelor tinere. Hidrocarburile aromatice (benzenul, toluenul, naftalenul) sunt si mai toxice, avand si un efect cancerigen pronuntat.

Efectele toxice tardive sunt mai complexe, producand pe termen lung grave dezechilibre ecologice.

Formarea peliculei de petrol la suprafata apei are un prim efect de scadere a tensiunii superficiale la interferenta apa-aer, astfel este perturbata activitatea numeroaselor organisme planctonice, multe din ele neputand supravietui. Se modifica cantitatea de lumina patrunsa in apa, diminuand fotosinteza algelor. Chiar dupa disparitia peliculei de petrol ele nu vor mai fi in stare sa revina la starea initiala.

Evaporarea in atmosfera a petrolului este destul de intensa, astfel circa 25 % din pelicula de petrol se evapora in cateva zile. O alta parte din titei trece in solutie, iar alta in organismele marine. De multe ori pelicula de petrol este dusa spre zonele litorale, de tarm, invadand plajele si distrugand toata flora si fauna adiacenta - un numar impresionant de crustacee, moluste, pasari si animale marine.

Poluantii iritanti realizeaza efecte iritative asupra mucoasei oculare si indeosebi asupra aparatului respirator. In aceasta grupa intra pulberile netoxice, precum si o suma de gaze si vapori ca bioxidul de sulf, bioxidul de azot, ozonul si substantele oxidante, clorul, amoniacul etc. Poluarea iritanta constituie cea mai raspandita dintre tipurile de poluare, rezultand in primul rand din procesele de ardere a combustibilului, dar si din celelalte surse de poluari.

Poluantii fibrozanti produc modificari fibroase la nivelul aparatului respirator. Printre cei mai raspanditi sunt bioxidul de siliciu, azbestul, si oxizii de fier, la care se adauga compusii de cobalt, bariu etc. Sunt mult mai agresivi in mediul industrial unde determina imbolnaviri specifice care sunt exceptionale in conditii de poluare a aerului. Totusi poluarea intensa cu pulberi poate duce la modificari fibroase pulmonare.

Poluantii toxici asfixianti sunt cei care impiedica asigurarea cu oxigen a tesuturilor organismului. Dintre poluantii atmosferici cu efect asfixiant cel mai important este oxidul de carbon, care formeaza cu hemoglobina un compus relativ stabil (carboxihemoglobina) si impiedica astfel oxigenarea sangelui si transportul de oxigen catre tesuturi. In functie de concentratia din aer si timpul de expunere se realizeaza o anumita proportie de carboxihemoglobina ce depaseste 60% din hemoglobina totala. Intoxicatia acuta este relativ rara, aparand practic numai in spatii inchise in prezenta unor surse importante de CO (in incaperi in care sistemele de incalzit functioneaza defectuos, garaje, pasajele subterane pentru autovehicule etc.)

Poluantii alergenici din atmosfera sunt cunoscuti de multa vreme. Indeosebi este cazul poluantilor naturali (polen, fungi, insecte) precum si a prafului din casa, responsabili de un numar foarte mare de alergii respiratorii sau cutanate. Pe langa acestea se adauga poluantii proveniti din surse artificiale - in special industriale - care pot emite in atmosfera o suma de alergeni completi sau incompleti. Pe primul loc din acest punct de vedere, se gaseste industria chimica (industria maselor plastice, industria farmaceutica, fabricile de insecticide etc.). Sunt semnalate si situatii cu aparitia unor fenomene alergice in masa, precum cel de la New Orleans din 1958 in care alergenul a fost identificat in praful provenit de la deseuri industriale depuse in holde.

Poluanti cancerigeni. Exista foarte mari dificultati in estimarea rolului poluantilor atmosferici ca factori etiologici ai cancerului. Totusi cresterea frecventei cancerului indeosebi in mediul urban, a impus luarea in considerare si a poluantilor atmosferici ca agenti cauzali posibili, cu atat mai mult cu cat in zonele poluate au fost identificate in aer substante cert carcinogene.

Putem clasifica substantele cancerigene prezente in aer, in substante organice si substante anorganice.

Dintre poluantii organici cancerigeni din aer, cei mai raspanditi sunt hidrocarburile policiclice aromatice ca benzopiren, benzontracen, benzofluoranten etc. Cel mai raspandit este benzoopirenul, provenind din procese de combustie atat fixe cat si mobile. Ia nastere in timpul arderii, se volatilizeaza la temperatura ridicata si condenseaza rapid pe elementele in suspensie. Substanta cancerigena este cunoscuta de multa vreme, iar prezenta in aer indica un risc crescut de cancer pulmonar. Efecte cancerigene se atribuie si insecticidelor organoclorurate precum si unor monomeri folositi la fabricarea maselor practice.

Mai sunt incriminati ca agenti cancerigeni dibenzacridina, epoxizii, precum si nitrosaminele in aer putand fi prezenti precursorii acestora (nitritii si aminele secundare).

Dintre poluantii cancerigeni anorganici mentionam azbestul, arseniul, cromul, cobaltul, beriliul, nichelul si seleniul. Mai frecvent intalnita in mediul industrial, prezenta lor in aer a fost semnalata si in zonele din apropierea industriilor.

Un aspect deosebit il prezinta azbestul, mai periculos decat se presupunea cu cativa ani in urma si a carui prezenta a fost demonstrata atat in atmosfera urbana cat si in plamanii (corpi azbestizici pulmonari) unui procent apreciabil din populatia urbana neexpusa profesional.