Bibliografie1. C. Calistru, C. Leonte, Tehnologia substanţelor anorganice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1972.2. I. Lăzărescu, V. Brana, Aurul şi argintul, Editura Tehnică, Bucureşti, 1972.3. C. Calistru, C. Leonte, C. Hagiu, I. Siminiceanu, O. Popa, Tehnologia îngrăşămintelor minerale, volumele I-III, Editura Tehnică, Bucureşti, 1984.4. D. Negoiu, A. Kriza, Poluanti anorganici in aer, Editura Acad. RSR, Bucureşti, 1977.5. C. Carloganu, Introducere in ingineria reactoarelor chimice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980.6. M. Negulescu ş.a., Epurarea apelor uzate industriale, volumele I-II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987.7. V. Rojanschi ş.a., Protecţia şi ingineria mediului, Editura Economică, Bucureşti, 1997.8. V. Iancău, D. Nica, Tratamente chimice cu azot şi carbon, Editura Tehnică, Bucureşti, 1999.9. L. Calancea, Nitraţi, nitriţi, nitrosamine, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj-Napoca, 2002.10. Ministerul Mediului şi Gospodăririi Apelor din România MMGA-www.mmediu.ro ; Uniunea Europeană-europa.eu ; Baza de date toxicologice NIST-www.nist.gov ; Codul internaţional de management al cianurilor CIMC-www.cyanidecode.org11. Tratatul de Aderare a României la UE 2005 - Anexa VII/Capitol 9 – Mediu

Substanţe poluante: • poluanţi primari - substanţe care sunt prezente în mediu şi sunt nocive în forma în care ajung în mediul ambiant, de obicei în aer.

• poluanţi secundari - substanţe care se formează în mediul ambiant prin reacţii chimice sau fotochimice suferite de unele substanţe mai puţin dăunătoare care ajung în mediu.

Generalitati

• Dezvoltarea durabila – corespunde necesitatilor prezentului fara a compromite posibilitatile generatiilor viitoare de a-si satisface propriile necesitati.

• Aplicarea eficientă a legislaţiei UE asigură un mediu curat şi mai durabil, cu efecte pozitive asupra sănătăţii şi economiei.

• gestionarea deşeurilor • controlul emisiilor industriale sau de alta natura• optimizarea tehnologiilor • Metode de depoluare eficiente

• crearea de locuri de muncă • economii, comparativ cu situaţia în care aceste norme nu s-ar aplica.

• Legislatia europeana• Legislatia nationala

Lupta împotriva schimbărilor climatice Protocolul de la Kyoto, Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, Dezvoltare durabilă Strategia de dezvoltare durabilă, Integrarea politicilor de mediu Deşeurile biologice Prevenirea şi reciclarea deşeurilor, Deşeuri specifice, Deşeuri periculoase, Deşeuri radioactive Poluarea aerului Calitatea aerului, Poluanţi atmosferici, Transport, Industrie Protecţia şi gestionarea apei Utilizările apei, Poluarea marină, Ape interioare, Deversări de substanţe Protecţia naturii şi a biodiversităţii Biodiversitate, Flora şi fauna, Păduri, Organisme modificate genetic Protecţia solului Gestionarea diferitelor tipuri de soluri, Deversări de substanţe, Activităţi de risc Protecţia civilă Măsuri de protecţie civilă: mecanisme şi finanţare, Accidente ecologice Poluarea fonică Gestionarea zgomotului, Surse specifice de poluare fonică Mediu: cooperarea cu ţările terţe Extinderea, Cooperarea cu ţările terţe, Convenţii internaţionale

DEŞEURI REZULTATE DIN ACTIVITĂŢI SPECIFICE

Emisiile industriale Prevenirea şi controlul integrat al poluăriiGestionarea deşeurilor provenite din industriile extractive

• Directiva 2008/1/CE a Parlamentului European şi a Consiliului EU din 15 ianuarie 2008 privind prevenirea şi controlul integrat al poluării.

Prevenirea şi controlul integrat al poluării privesc activităţile industriale cu mare potenţial de poluare, noi sau deja existente: industrii producătoare de energie, producţia şi transformarea metalelor, industria mineralelor, industria chimică, gestionarea deşeurilor, etc.).

• Deseuri: • Deseuri menajere• Deseuri industriale• Deseuri periculoase• Deseuri medicale

Deseuri industriale – metode de prelucrare

• Reducere, reutilizare, reciclare• Metode de reducere a cantitatii de poluant• Metode de prelucrare • Sisteme de incinerare• Altele

• Alegerea metodei depinde de:• Tipul poluantilor: proprietati fizice si chimice, interferenta cu

alti poluanti• Echipamentele disponibile• Costuri• Zona poluata [tip, suprafata, etc., si cantitatea de poluant

(concentratie)]• Eficienta procesului• Cerinte impuse de legislatia in domeniu

Condiţiile de mediu obligatorii Pentru a fi autorizată, o instalaţie industrială sau agricolă trebuie să respecte anumite obligaţii fundamentale, care vizează în special:

• utilizarea tuturor măsurilor adecvate de prevenire a poluării, în special prin aplicarea celor mai bune tehnici disponibile (cele care produc cele mai puţine deşeuri, care utilizează substanţele cele mai puţin periculoase, care permit recuperarea şi reciclarea substanţelor emise etc.);

• prevenirea oricărei poluări semnificative;

• prevenirea, reciclarea sau eliminarea deşeurilor în modul cel mai puţin poluant posibil;

• utilizarea eficientă a energiei;

• prevenirea accidentelor şi limitarea consecinţelor acestora;

• readucerea amplasamentelor de funcţionare într-o stare satisfăcătoare la încetarea activităţii.

Autorizarea intreprinderilor

• valorile-limită de emisie pentru substanţe poluante

• măsurile necesare pentru protecţia solului, a apei şi a aerului;

• măsurile de gestionare a deşeurilor;

• măsurile referitoare la circumstanţe excepţionale (scurgeri, funcţionare necorespunzătoare, întreruperi temporare sau definitive etc.);

• limitarea la minim a poluării la distanţă sau transfrontaliere;

• monitorizarea eliminării deşeurilor;

• alte măsuri adecvate.

CALITATEA AERULUI Un aer mai curat pentru Europa Strategie tematică privind poluarea atmosferică

POLUAREA ATMOSFERICĂ Plafoanele naţionale de emisie pentru anumiţi poluanţi atmosferici Substanţele care afectează stratul de ozon Convenţia de la Geneva privind poluarea atmosferică transfrontalieră pe distanţe lungi Protocolul cu privire la metalele grele Convenţia de la Stockholm privind poluanţii organici persistenţi (POP) Recuperarea vaporilor de benzină rezultaţi în timpul depozitării acesteia Recuperarea vaporilor de benzină în timpul realimentării vehiculelor

Directiva 2001/81/CE a Parlamentului European şi a Consiliului din 23 octombrie 2001 privind plafoanele naţionale de emisie pentru anumiţi poluanţi atmosferici

Poluarea aerului

Directiva 2001/81/CE a Parlamentului European şi a CE din 23 octombrie 2001 privind plafoanele naţionale de emisie pentru anumiţi poluanţi atmosferici

Această directivă reglementează emisiile de pe teritoriul statelor membre şi din zonele lor economice exclusive provenind din patru surse de poluanţi care rezultă ca urmare a activităţilor umane:• emisii de dioxid de sulf (SO2);• emisii de oxizi de azot (NOx);• emisii de compuşi organici volatili (COV), şi• emisii de amoniac (NH3).

• Aceşti poluanţi sunt responsabili de fenomenele de acidifiere, eutrofizare şi formarea ozonului troposferic (ozon rău, prezent la altitudine joasă, spre deosebire de ozonul stratosferic).

Factori care influenteaza poluarea aerului

• Emisiile de gaze (traffic, industrie, activitati casnice – surse de incalzire)

• Aspecte geografice• Conditii meteo (ploaie, vant, umiditate)• Anotimp• Factori temporali (zi, noapte)• Densitatea de populatie

Tipuri de poluanti

Aerosoli– solizi

• praf• cenusa

– Amestec de componente solide si lichide• Fum provenit din arderi• Aerosoli marini

– lichide– Gaze cu continut de Sox si/ sau NOx

Agent de poluare Aer curat Aer poluat

SO2 1 - 10 20 - 200

CO 120 1000 - 10000

NOx 0,1 – 0,5 50 - 250

O3 20 - 80 100 - 500

NH3 1 10 - 25

Substanţe organice HCHO CH4

altele

0,41650

-

20 – 50-

500 - 1200

Particule solide 20 μg/m3 200 – 2000 μg/m3

Agenţi de poluare ĩn aerul curat şi cel poluat, [ppb]

Tipuri de poluanti

• Monoxidul de carbon (CO)

• Ozonul (O3)

• Dioxidul de azot (NO2)

• Oxizii sulfului (SOx)

• PM2.5 and PM10

• Metale - Plumbul (Pb)

Alti poluanti: – Produsi rezultati in urma unor procese fotochimice

(aldehide, hidrocarburi electrofile, agenti oxidanti)– Substante periculoase (compusi organici – benzen,

acroleina, etc.) – Alte metale (Zn, Cd, Hg)– Pesticide – Minerale (azbest)

Poluanti organici volatili (VOCs)

• Surse: emisii legate de prelucrarea petrolului, arderea combustibililor, incinerarea deseurilor, arderea biomasei

• Determina ~14% din poluarea aerului

• Tipuri de compusi:– Compusi alifatici– Alcooli (etilenglicol)– Aldehide (formaldehida) – Compusi aromatici (benzen, toluen, xilen)– Compusi halogenati – Compusi policiclici– Altii (sulfura de carbon)

Poluanti rezultati prin ardere

• VOCs

• NOx

• Compusi organici cu N• Compusi organici halogenati• Metale• CO

• Surse

• Fumul de tigara• Centrale termice• Instalatii de incinerare• Traficul rutier• Industria

Particule solide

• Dimensiuni– mari

– mici ~10um PM10 (<10um)

– fine ~2.5um PM2.5 (<2.5um)

– ultrafine (<0.1um)• Reactivitate chimica• Forma (fibre)• Continut de apa

respirabile

• In mediul urban:

• PM2.5 (<2.5um)

• Compozitie: Continut de apa ridicat, urme de metale, gaze acide, VOCs, compusi biologici.

• Distributie uniforma

• In mediul urban:

• PM2.5 (<2.5um)

• Compozitie: Continut de apa ridicat, urme de metale, gaze acide, VOCs, compusi biologici.

• Distributie uniforma

Poluanti gazosi

• Reactivitate chimica (ozonul)• Solubilitate in apa

– Poluanti solubili • Ambientali (NOx, SOx)• Din industrie (acid clorhidric, amoniac)

– putin solubili• H2S, ozon

Poluanti gazosi - SO2

• Proprietati– Reactioneaza cu H2O si formeaza H2SO3, care se oxideaza

la H2SO4.– Poate reactiona cu alti poluanti– Responsabil de ploile acide

• Surse– Arderea biomasei si a combustibililor fosili– Emisii industriale

• Posibilitati de control– Combustibili fosili (carbune) cu continut scazut de sulf– Controlul riguros al emisiilor industriale

Oxizii sulfului• Dioxidul de sulf ajuns ĩn atmosferă urmează prcese mult mai simple decât cei de azot. Spre deosebire de oxizii de azot, dioxidul de sulf nu este fotosensibil, iar legătura OS-O nu este scindată de radiaţiile ulraviolete. In absenţa catalizatorilor, oxidarea SO2 cu oxigen este

neglijabilă, iar oxidarea cu ozon decurge cu viteză foarte mică. • oxidarea SO2 ĩn fază omogenă are loc preponderent ĩn prezenţa radicalilor HO

SO2 + OH HOSO2

• Oxidarea SO2 cu alte specii (O, HO2) au o pondere redusă ĩn procesele care au loc ĩn

atmosfera poluată.• SO2 este oxidat ĩn fază omogenă la SO3 cu ozon ĩn prezenţa hidrocarburilor nesaturate.

• In soluţie, respectiv ĩn apa aflată ĩn formă lichidă ĩn atmosferă, SO2 este oxidat

preponderent cu H2O2 sau O3 la valori ridicate de pH. SO2 este uşor solubil ĩn apă. Pentru

explicarea procesului care are loc ĩn soluţie au fost propuse mecanisme care implică participarea speciilor SO2∙H2O (HSO3

-):

SO2OOH- + H+ H2SO4

HSO3- + O3 + OH- SO4

2- + H2O + O2

HSO3- + H2O2 SO2OOH- + H2O

• Intr-o oarecare măsură SO2 este oxidat ĩn fază omogenă catalitic, ĩn prezenţa metalelor care ajung ĩn atmosferă (preponderent Fe şi Mn).• Oricum, activitatea fotochimică este cea care determină oxidarea SO2 atât ĩn fază gazoasă, cât şi ĩn fază lichidă. • H2O2 provine fie din faza gazoasă, prin dizolvare ĩn apă sau poate fi generată direct ĩn soluţie, ĩn absenţa luminii, prin iradiere.

HOSO2 + HCHO HOCH2SO3-

2 HO2 H2O2 + O2

• Formaldehida, formată prin oxidarea hidrocarburilor ĩn aer, inhibă procesul de formare a aciduli sulfuric:

• SO2 nu este fotosensibil, dar oxidarea sa are loc doar ĩn prezenţa radicalilor HO şi

respectiv HO2 generaţi fotochimic.ĩn fază gazoasă. Radicalii HO2 sunt responsabili de

formarea apei oxigenate:

• In mod obişnuit numai o parte din acidul format se regăseşte ĩn atmosferă ca atare. Majoritatea se regăseşte sub formă de sulfaţi, ĩn special (NH4)2SO4, datorită speciilor

prezente ĩn atmosferă care ĩl pot neutraliza.

• Efectul nociv al prezenţei oxizilor de sulf ĩn aer, apă sau sol se manifestă prin toxicitate faţă de organismele vii, acidifierea apelor de suprafaţă, ĩnsoţită de distrugerea faunei acvatice, afectarea zonelor forestiere, prin ĩmbogăţirea solului ĩn acizi, corodarea obiectelor din fier sau oţel expuse ĩn atmosfera contaminată, deteriorarea clădirilor prin acţiunea ploilor acide asupra materialelor cu care sunt finisate ĩn exterior (asupra varului ĩndeosebi).

Poluanti gazosi - NO2

• Proprietati:– Agent oxidant, mai slab decat O3

• Surse:– Oxidarea NO– Arderi la temp. ridicata (automobile, centrale termice)– Sisteme de incalzire domestica– Silozuri

Oxizii azotului

Dintre oxizii azotului sunt consideraţi ca poluanţi NO, NO2 şi N2O4, de obicei simbolizaţi ca NOx. In 1987 nivelul oxizilor de azot în aer atingea 307 ppb şi se constată o creştere anuală cu aprox. 0,2 %. - poluanţi primari, contribuie semnificativ la efectul de seră, rarefierea stratului de ozon şi formarea ploilor acide. - ponderea acizilor azotului formaţi în atmosferă în acidificarea mediului (apă, sol) este mai mare decât cea a acidului sulfuric prezent în ploile acide. - N2O prezent în atmosferă este oxidat de oxigenul activ format în urma proceselor de tipul celor descrise anterior la NO, limitând astfel formarea de ozon:

N2O + O 2 NO

Monoxid de azot rezultă la arderea oricărui tip de combustibil. Acesta este oxidat ĩn atmosferă cu formare de NO2. Oxidarea cu oxigen molecular decurge

cu viteză mică (k = 2∙10-38 cm3 mol-2 s-1) şi rapid ĩn prezenţa ozonului (k = 1,8∙10-14 cm3 mol-1 s-1 sau a diferiţilor radicali peroxo-organici (k = 8∙10-12 cm3 mol-1 s-1):

2 NO + O2 2 NO2

NO + O3 NO2 + O2

NO + RO2 RO + NO2

NO + HO(RO) + M HONO (RONO) + M

NO + NO3 2 NO2

NO + OH(aq) HONO(aq)

NO + NO2 + H2O(aq) 2 HONO(aq)

• In cazul poluării atmosferei cu NO, formarea ozonului este practic inhibată.• NO mai poate participa la reacţii cu radicali NO, RO, sau NO3, cu formare de

NO2, acid nitros sau nitriţi:

• Formarea acidului nitros poate avea loc şi ĩn prezenţa apei sau prin reacţie cu grupările OH din apă.

• Cantităţi mari de NO provin ĩn atmosferă din gazele de eşapament ale autovehiculelor, ĩndeosebi cele fără catalizator. • In prezenţa catalizatorilor pe bază de platină sau aliaje platină/rhodiu, oxizii de azot sunt reduşi de către CO şi combustibil nears la N2, după care CO şi combustibilul nears este oxidat prin injecţie de aer la 400oC.

• Prin descompunere fotochimică, speciile radicalice, NO şi respectiv HO sunt regenerate ĩn atmosferă.

NO2 NO + O NO2 + O3 NO3 + O2

NO2 + NO3 NO + NO2 + O2

NO2 + NO3 N2O5 NO3 + h NO2 + O

NO3 + h NO + O2

Dioxidul de azotNO2 constituie atât un poluant primar, cât şi o sursă pentru poluanţi secundari.

NO2 prezent ĩn atmosferă participă atât la reacţii ĩn fază omogenă (gazoasă), cât şi la

reacţii ĩn fază heterogenă. Rolul oxizilor de azot este deosebit de important, ca urmare a proceselor fotochimice la care participă. In timpul zilei, NO2 se descompune fotochimic ĩn

speciile active, NO şi O, iar oxigenul atomic conduce la formarea de ozon. Noaptea, când NO2, NO şi O3 coexistă, NO2 reacţionează cu ozonul, cu formare de NO3:

• In funcţie de condiţii (temperatură), NO2 şi NO3 reacţionează ĩntre ele ĩn diferite moduri.

• La temperaturi scăzute N2O5 disociază, generând radicali NO3.

• In timpul zilei radicalii NO3 disociază fotochimic, rapid:

• Datorită afinităţii speciei radicalice NO3 faţă de diferitele specii organice, similar

radicalului HO, şi a reacţiei N2O5 cu apa, NO3 reprezintă ĩn absenţa luminii (noaptea) o cale

de eliminare şi o sursă de specii radicalice reactive. • In atmosfera poluată, NO2 participă la două tipuri de reacţii, pe de o parte la procese ĩn

care este legat temporar de alte grupări, formând specii din care poate fi apoi repus ĩn libertate şi eventual transportat astfel ĩn alte zone ale atmosferei, sau la procese prin care este ĩndepărtat ireversibil.

• Din prima categorie fac parte reacţiile cu grupări peroxidice:

NO2 + HO2(RO2) + M HO2NO2 (RO2NO2) + M

NO2 + HO HNO3

N2O5 + H2O 2 HNO3

• Formarea NO3 din NO2 ĩn timpul nopţii, sau reacţia NO2 cu radicalul HO fac parte din a

doua categrie, decurg cu viteză mare şi reprezintă practic o cale de ĩntrerupere a reacţiilor ĩn lanţ la care iau parte speciile NO2 şi HO:

N2O5 este transformat ĩntr-o oarecare măsură ĩn HNO3 prin reacţie ĩn fază gazoasă, cu

vaporii de apă prezenţi:

• Procesul ĩn fază omogenă este foarte lent (k ≈ 10-21 cm3 mol-1 s-1). Mult mai rapidă este reacţia pe suprafaţa picăturilor de apă prezente.• De asemenea, importanţă prezintă hidroliza N2O5 ĩn fază lichidă, cu formare de acid azotic.

Soluţiile diluate de acid azotic rezultate (picături de ploaie acidă) ajung astfel pe sol sau ĩn apele de suprafaţă. • Importanţă prezintă şi reacţiile de oxidare la care N2O5 şi HONO, specii cu solubilitate

ridicată, participă ĩn soluţie.

Poluanti gazosi - CO

• Proprietati– Fara miros, mai greu decat aerul, se leaga mai

puternic de hemoglobina decat O2

• Surse– Arderi incomplete– Trafic (zone inchise, interiorul masinii, tuneluri,

parcari, garaje)

Oxizii carbonului

Dioxidul de carbon• Cantităţi însemnate de CO2 rezultă la arderea cărbunilor şi a lemnului. • Combustibilii lichizi (petrolul) sau cei gazoşi (metanul) determină în mai mică măsură creşterea conţinutului de CO2 în aer. • Din emisiile care ajung în atmosferă, practic rămâne o cantitate în echilibru cu cea dizolvată în apă (ploaie, mări, oceane). • CO2 nu este toxic pentru organismele vii şi nu generează în atmosferă alţi poluanţi,

dar afectează puternic şi ireversibil întregul sistem ecologic al planetei (incalzirea globala).

Monoxidul de carbon• Principala sursă de CO este metanul. Utilizarea acestuia în diferite tehnologii (gaz de sinteză, metanol, etc.) sau ca sursă de energie conduce la formarea de CO. • metanul ajuns sau existent în atmosferă se oxidează cu radicali HO. • Descompunerea biochimică a organismelor în sol determină de asemenea formarea de CO. • CO este deosebit de toxic pentru organismele vii, datorită afinităţii sale deosebit de mari pentru hemoglobină, carboxihemoglobina formată blocând practic transportul oxigenului prin sânge.

Poluanti gazosi - O3

O3 bun - stratosfera

O3 rau - troposfera

• Proprietati– Timp de viata scurt, foarte reactiv, solubil in apa

• Surse– Reactii fotochimice

Poluarea fotochimica

In abseta HC- reactia decurge la echilibru

Hidrocatrburile (PAH) emise de automobile reactioneaza cu O si influenteaza reactiile fotochimice in sensul formarii de O3

NO2 NO + O

O2 + O O3

O3 + NO O2 + NO2

uv

HC- + O Radicali liberi in forma oxidata NO

NO2

+ Aldehide

O3

• Creşterea conţinutului de agenţi poluanţi ĩn aer este responsabilă pentru schimbările climatice la scară planetară, prin influenţa asupra radiaţiilor UV, interacţiunea cu alte specii reactive prezente, asupra stratului de ozon sau a aerosolilor din atmosferă.

• Nu numai speciile puternic reactive (SO2 şi NOx), ci şi cele slab reactive (CO, CH4) sau cele inerte (CO2, N2O) influenţează mediul ambiant.

• Emisiile de oxizi de azot şi SO2 conduc la formarea de acizi, H2SO4 sau HNO3, sau săruri ale acestora. • Prezenţa oxizilor de azot ĩn atmosferă determină intensificarea proceselor de oxidare, inclusiv oxidarea SO2 la SO3. • Prezenţa SO2 ĩn aer conduce, prin procese de oxidare şi absorbţie ĩn apă, la formarea de ceaţă de H2SO4, ploi acide, acidificarea lacurilor, scăderea vizibilităţii din cauza ceţii şi corodarea diferitelor obiecte supuse timp ĩndelungat unei astfel de atmosfere.

• Speciile inerte chimic fie ca atare, fie dizolvate, ajung la nivelul solului, sau sunt descompuse ĩn specii reactive care contribuie la deteriorarea mediului ambiant. Speciile reactive chimic sunt de obicei oxidate. Speciile formate prin oxidare au solubilitate mai mare decât cele din care provin şi presiune de vapori mai scăzută, ceea ce favorizează fie dizolvarea lor, fie formarea de ceaţă.

Cele mai multe dinre procesele de oxidare din atmosferă sunt iniţiate direct sau indirect prin absorbţia de radiaţii UV şi au loc prin acţiunea unor specii radicalice. Specia cea mai reactivă şi care controlează practic procesele oxidative din atmosferă sunt radicalii HO∙. O acţiune comparabilă cu cea a radicalilor HO∙ o au speciile NO3∙, generate prin

reacţia NOx cu ozon, urmată de fotoliză. Practic, numai o parte dintre

substanţele prezente ĩn atmosferă suferă reacţii de fotoliză cu formare de specii radicalice, O3, NO2, HONO, H2O2, HCHO, iar dintre acestea ozonul

este principala sursă de radicali HO∙.

O3 + h O2 + O

O + H2O 2 HO

HONO + h NO + HO

H2O2 + h 2 HO

Radicali HO∙ rezultă, ĩn cantitate mai mică, prin fotoliza HONO şi a H2O2.

H2O2 se dizolvă cu uşurinţă ĩn apă şi radicalii HO∙ formaţi participă la

procese de oxidare şi ĩn fază lichidă.NO2 şi formaldehida constituie surse de oxigen atomic şi radicali HO2∙.

NO2 + h NO + O

HCHO + h HCO + H

Speciile respective pot lua parte la reacţii care conduc la formarea de specii reactive, HO şi respectiv HO2. Reacţia cu formare de HO permite

propagarea reacţiilor de oxidare.

Radicalii HO determină oxidarea speciilor CO şi NO2, cu formare de CO2 şi

acid azotic.

H + O2 HO2

HCO + O2 CO + HO2

NO + HO2 HO + NO2

NO + O3 NO2 + O2

CO + OH CO2 + H

NO2 + OH HNO3

• Ambele specii oxidante, HO şi NO3, acţionează prin extragerea unui

atom de hidrogen de la specia pe care o oxidează sau prin adiţie la o dublă legătură. • Formarea acidului azotic determină ĩndepărtarea speciei oxidante, de obicei prin ploi acde. • Radicalii NO3 pot conduce la formarea de nitraţi organici, aceştia

reprezentând otrăvuri puternice pentru plante şi pot determina fenomene de mutageneză. • Emisiile de oxizi de azot afectează concentraţia ozonului şi a radicalilor HO∙, influenţând astfel capacitatea de oxidare a troposferei.

• Alături de procesele omogene, pot avea loc procese heterogene, respectiv fie ĩn fază lichidă, fie pe suprafaţa aerosolilor. Reacţiile heterogene implică ĩn mai mare măsură SO2 prezent ĩn atmosferă,

procesele de oxidare la care acesta participă, urmate de formarea de acid sulfuric sau sulfaţi având loc preponderent ĩn fază lichidă.

Protecţia şi gestionarea apei

DEVERSĂRILE DE SUBSTANŢE

Emisiile industrialePrevenirea şi controlul integrat al poluării Standardele de calitate a mediului aplicabile apei de suprafaţăProtecţia apelor subterane împotriva poluăriiDetergenţiiConvenţia de la Stockholm privind poluanţii organici persistenţi (POP) Nitraţi proveniţi din surse agricoleStrategie comunitară privind mercurulProtecţia mediului acvatic împotriva deversărilor de substanţe periculoase Alte substanţe: protecţia apelor subterane

Ape industriale– compusi organici usor degradabili

(din ind. alimentara)

– compusi organici specifici (medicamente, cosmetice, detergenti)

– compusi anorganici (cu N, P, S, metale)

Poluarea apei

Apele subterane

- Au o compozitie adecvata cand :

• Nivelul nitratilor nu depaseste 50 mg/l, nivelul pesticidelor, al compusilor rezultati prin metabolizarea acestora sau alti produsi de reactie, nu depaseste 0.1 µg/l (total 0.5 µg/l);

• concentratia substantelor cu factor de risc ridicat este sub limita stabilita de Statele Membre; Aceste substante includ:• compusui de amoniu, arsen, cadmiu, ioni clorura, sulfat, plumb, mercur, trichloroetilena si tetrachloroetilena;

• concentratia celorlalti poluanti este conforma cu Anexa V a Directivei EU pentru reteaua hidrografica;

Exista 2 liste care cuprind substantele periculoase d.p.v. al protectiei apelor:

• Directa eliminare a substantelor din Lista I este interzisa. • compusi organici halogenati, compusi fosfororganici, compusi staniu-organici, mercurul, cadmiul si compusii acestora, hidrocarburi, cianuri).

• Directa eliminare a substantelor din Lista II trebuie limitata. • cupru, zinc, plumb, arsen, fluoruri, compusi organici toxici sau persistenti, compusi siliciu-organici, biocide si derivati ai acestora care nu apar in Lista I).

Protecţia şi gestionarea solului

Tehnologii de depoluare

• Clasificare: • chimice, fizice, biologice• cu membrane, prin imobilizare, prin incapsulare• cu bariere impermeabile, electrice, cu radiatii, termice

• Colectarea probelor• Determinarile analitice la fata locului sau in laborator

Environmental applications of engineered microbial processes

• municipal wastewater treatment (ubiquitous indeveloped countries)

• treatment of some industrial wastewaters• controlled anaerobic decomposition in landfills

(“bioreactor landfills”)• composting of solid waste• bioremediation of contaminated soil or groundwater

– above-ground (ex situ) or in place (in situ)

• biofiltration of contaminated air• common features of all systems

– open systems (anyone can join the party!)– complex communities of naturally occurring microorganisms

Underlying principles of microbial ecology• Every organism has a unique range of capabilities, some of

which might be useful in an engineered process• Every organism has a unique range of conditions under

which it will grow or at least survive• Environmental systems are likely to be characterized by

relatively few dominant species and a large number of low-abundance species

• Open environments permit the growth of heterogeneous communities– wastes typically are heterogeneous mixtures of organic and

inorganic compounds

therefore a diverse community of microorganisms can be expected in a given environmental system, each species with its own “niche”

Putting microbial ecology into practice

• The science: which organisms do which functions?what conditions do they require to grow and be competitive?

• The art: providing conditions to select for the microorganisms that carry out the desired function

• The engineering

how much? how fast? how big? how good?stoichiometry kinetics design analysis

Examples• composting• septic tanks• decomposition

in landfills• animal waste

“treatment”in “lagoons”

• municipal orindustrial wastewater treatment

• bioremediation of contaminated soils and sediment

Technologicalsophistication

low high medium to high

Ability toachieve

objectives

easy easy to moderate moderate todifficult

Scienceneeded

little some to a lot a lot

Microbial groups in waste treatment

• aerobic oxidation of organic compounds: mostly heterotrophic bacteria, some fungi

• anaerobic decomposition of organic compounds:

complexorganic

substrates

fermentative bacteriaarchaea

hydrogenotrophicmethanogens

aceticlasticmethanogens

Microbial groups (continued)

• ammonia removal by nitrification (aerobic process): ammonia-oxidizing bacteria: NH4

+ + 1.5O2 NO2- + H2O + 2H+

nitrite-oxidizing bacteria: NO2- + 0.5O2 NO3

-

Net: NH4+ + 2O2 NO3

- + H2O + 2H+

• denitrification (anaerobic process): facultative heterotrophic bacteria: organic substrates + NO3

- N2

note nitrogen removal occurs by nitrification + denitrification

• removal of ammonia and nitrogen by anaerobic ammonia oxidation (“anammox”): anaerobic bacteria NH4

+ + NO2- N2 + 2H2O

• biological phosphorus removal: facultative heterotrophs– under anaerobic conditions, hydrolyze stored polyphosphate to

accumulate intracellular organic polymer (e.g., polyhydroxybutyrate)

– under aerobic conditions, oxidize stored organic polymer to accumulate phosphate as intracellular poly-phosphate

Why biodegradation mechanisms might not be manifested

• limited bioavailability (generally an issue for hydrophobic chemicals, particularly in the subsurface)

• concentration effects– substrate inhibition at high concentration– concentration too low to support growth

• inhibition by other chemicals in the system• other conditions not favorable

– pH– nutrient limitations– electron acceptor limitations