UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREŞTIFACULTATEA DE CHIMIE APLICATĂ ŞI ŞTIINŢA

MATERIALELORMASTER ŞTIINŢELE VIEŢII ŞI ECOLOGIE

REFERAT

DISCIPLINA: Ecologie

Titlul: Monitorizarea poluarii industriale si a transporturilor asupra mediului

MASTERAND ANUL I: BUCUR FLORICA-FELICIA

An universitar 2012-2013

1

Monitorizarea poluarii industriale si a transporturilor asupra mediului

Lucrarea are ca scop prezentarea succintă a modului în care pot fi utilizate proprietăţile magnetice ale mineralelor sau materialelor sintetice în probleme de poluare a mediului. Este cazul analizei sedimentelor lacustre sau al solurilor contaminate cu fracţii fine de metale grele, rezultate din combustii sau activităţi industriale.Ecosistemele Terrei sunt dinamice şi se pot adapta acelor factori de mediu (biotici si abiotici) care pot provoca vătămări, îmbolnăviri sau chiar moartea. Dintre factorii abiotici, poluarea aerului este cea mai dăunătoare.Praful ce conţine metale grele este dispersat la nivel global datorită circulaţiei atmosferice şi devine o componentă semnificativă a sedimentelor, solurilor şi hidrosferei. Acest lucru are un impact major asupra ecosistemelor datorită vitezelor şi mecanismelor prin care poluanţii atmosferici sunt: a) transmişi suprafeţei Pământului, b) disponibili pentru organismele receptoare, c) asimilaţi de aceste organisme.Unele studii arată că particulele de praf pot contribui, pe calea depunerii uscate, la totalul depunerilor atmosferice anuale pe frunzişul arborilor pădurilor în proporţii cuprinse între 20% si până la 90%.

Proprietăţile magnetice ale substanţeiOrice câmp magnetic este produs de mişcarea unor sarcini electrice in jurul unui nucleu. La nivel atomic, acesta poate rezulta din mişcarea de spin a electronilor (moment dipolar de spin) şi din mişcarea orbitală a electronilor (moment dipolar orbital). Toate substanţele materiale achiziţionează un moment magnetic când sunt plasate intr-un câmp magnetic şi aceasta este susceptibilitatea lor magnetică. Intensitatea de magnetizare (J) a substanţei este dependentă de câmpul aplicat (H) şi de proprietăţile magnetice ale substanţei după relaţia: J=χ·H unde χ este susceptibilitatea masică. Câmpul magnetic extern exercită o forţă asupra electronilor orbitali, deformându-le orbita (precesie) şi ducând astfel la apariţia unui moment magnetic indus (orbital) care are tendinţa să se opună câmpului magnetic extern. Magnetizarea achiziţionată va fi negativă şi susceptibilitatea de asemenea. Este cazul diamagnetismului şi este prezent în toate substanţele ale căror atomi au un număr par de electroni. Dacă momentului magnetic orbital i se asociază şi un moment magnetic de spin, cazul atomilor cu număr impar de electroni, acest moment magnetic se va alinia în aceeaşi direcţie cu câmpul aplicat, deci magnetizarea achiziţionată va fi slab pozitivă (fenomen numit paramagnetism). Aceste două fenomene există doar în prezenţa unui câmp magnetic extern, odată anulat acest câmp, magnetizarea dispare. Substanţele care posedă o susceptibilitate mai mare decât a celor paramagnetice, dependentă de câmpul aplicat, formează o a treia categorie, cea a substanţelor

2

cu proprietăţi feromagnetice. Acestea sunt interesante pentru paleomagnetism pentru că au capacitatea de a înregistra caracteristicile câmpului magnetic aplicat chiar şi după anularea acestuia (curba de histerezis). Comportamentul feromagnetic este explicabil datorită interacţiunilor între atomii din reţeaua cristalină şi, în special, datorită prezenţei fierului care are

Fig. 1 Modalităţi de cuplare a momentelor magnetice pentru particulele feromagnetice, antiferomagnetice şi ferimagnetice.

electronii orbitali din zonele interne mult mai apropiaţi între ei decât în cele externe, putând interacţiona direct sau prin intermediul unor anioni (superexchange). In câteva substanţe în care atomii sunt astfel dispuşi încât orbitele electronilor sunt paralele şi se suprapun, iar energia necesară pentru realizarea interacţiunii este minimă, magnetizarea remanentă este foarte puternică. Acesta este fenomenul de feromagnetism. Cazuri particulare de feromagnetism sunt date de modalităţile de cuplare a momentelor magnetice ale atomilor alăturaţi şi de energia de schimb. Astfel, o dispoziţie antiparalelă poate duce la anularea magnetizării rezultante = antiferomagnetism; la reducerea ei, în cazul în care momentele magnetice ale atomilor alăturaţi sunt inegale = ferimagnetism sau la schimbarea direcţiei în cazul unui antiparalelism imperfect = antiferomagnetism înclinat (Fig.1)

Domenii magneticeDomeniul magnetic este un volum dintr-un cristal în care momentele magnetice ale atomilor sunt orientate pe aceeaşi direcţie. Dacă într-un cristal există un singur astfel de domeniu acesta este denumit cristal monodomeniu (SD), iar dacă sunt mai multe atunci este un cristal multidomeniu (MD). Pereţii dintre domeniile magnetice adiacente reprezintă de fapt zone de tranziţie de la o direcţie la alta a momentelor magnetice (Fig. 2). In interiorul fiecărui domeniu magnetizarea este la saturaţie. Cristalele monodomeniu sunt mult mai stabile decât cele multidomeniu, fiind deci purtători mai eficienţi ai magnetizării remanente în roci.

Fig. 2 Particule magnetizate:

3

FeromagnetismAntiferomagnetism Ferimagnetism

Cuplare paralelăJ >>

Cuplare antiparalelăJ =0

Cuplare antiparalelăInegală, J <<

monodomeniu (a); multidomeniu (b);distribuţia momentelor magnetice atomice în pereţii dintre domeniile magnetice (c).

Pentru a detalia principalele tipuri de magnetizări remanente naturale este necesară o discuţie asupra comportamentului unui ansamblu de particule feromagnetice aflate într-un câmp magnetic extern şi asupra factorilor care influenţează magnetizarea remanentă.Orice rocă conţine un ansamblu de particule diamagnetice, paramagnetice şi feromagnetice. Particulele feromagnetice rar depăşesc conţinuturi de 5% în roci. În felul acesta ele pot fi considerate ca fiind prinse într-o matrice para sau diamagnetică, iar dacă dispersia lor în această matrice este omogenă, particulele feromagnetice nu interacţionează direct unele cu altele. În felul acesta câmpurile magnetice generate de fiecare granul feromagnetic în parte nu se întrepătrund pentru a produce perturbarea influenţei câmpului magnetic extern. Particulele îşi vor alinia momentele magnetice sub influenţa unui câmp magnetic extern atâta timp cât posedă sau primesc suficientă energie pentru a depăşi anumite bariere energetice.Datorită faptului că distanţele interatomice cresc cu creşterea temperaturii, interacţiunile între electroni şi de aici şi capacitatea de magnetizare a mineralelor este dependentă de temperatură. Deasupra unei temperaturi critice (denumită temperatură Curie - Tc) specifică fiecărui mineral în parte, mineralele iniţial feromagnetice devin paramagnetice (de ex. 580ºC pentru magnetit şi 680ºC pentru hematit). În general, procesul este reversibil: feromagnetismul apare din nou dacă mineralul respectiv este răcit sub Tc.

Monitorizarea magnetică a poluării:a) SoluluiMulte procese industriale, cum ar fi producţia de ciment şi oţel, generează substanţe magnetice ce sunt purtate de aer, dar centralele electrice în care se arde cărbune sunt de departe cele mai importante surse de poluare. Înainte de a fi ars, cărbunele este non-magnetic. Procesul de ardere conduce la disocierea piritei (FeS2) şi formarea pirotitei (Fe7S8) şi a sulfului gazos. La aproximativ 1350 K, pirotita se descompune in fier şi sulf. Se formează particule sferice de fier, în mod obişnuit având aproximativ 20 μm, pe urmă oxidează în magnetită ( Fe3O4).Capacitatea de a capta şi reţine particule din atmosferă depinde foarte mult de natura suprafeţei implicate. De exemplu, scoarţa copacilor este de două ori mai eficientă decât frunzele, aparent datorită diferenţei de rugozitate. Cercetările au arătat că materialele folosite la tapiţarea mobilierului,pămătuful de praf şi chiar pânzele de păianjen colectează eficient praful.Merită evidenţiat un studiu estonian care a implicat mari eforturi în a determina nivelele concentraţiei a 40 de elemente din 531 mostre de sol colectate din interiorul şi împrejurimile oraşului Tallinn. O indicaţie deosebit de folositoare este introducerea aşa-numitului indice de îmbogăţire ( în lb.

4

engleză, EI- enrichment index), care combină cantităţile observate a şase dintre cele mai poluante metale. Acesta se obţine adunând rapoartele Pb/Pb /, Cu/Cu/, Zn/Zn/, Cr/Cr/, Ni/Ni/, Mo/Mo/ (unde simbolurile obişnuite reprezintă concentraţiile măsurate, iar simbolurile prime reprezintă concentraţiile globale medii a acestor elemente în soluri necontaminate).Procesele de pedogeneză sunt strâns legate de condiţiile de alterare (condiţii climatice locale şi globale), de natura materialului parental şi de influenţa unor factori perturbatori locali. Principalele minerale magnetice din soluri şi sursa lor este redată în Tabelul 1:

Tabelul 1 Oxizii şi hidroxizii de fier din soluri

Mineralul Formula chimică

Geneza Comportament magnetic

Caracteristici de mediu

Magnetit Fe3O4 P, S Ferrimagnetic Eolian, bacterian sau incendiiMaghemit Fe2O3 P, S Ferrimagnetic Abundent în solurile intens

alterate (sub)tropicaleHematit Fe2O3 P, S Antifero înclinat Abundent în solurile uscate,

intens oxidateGoethit FeOOH S Antifero înclinat Solurile umede cu drenaj bun

din zonele temperateLepidocrocit FeOOH S Paramagnetic Abundent în solurile slab

drenateFerihidrit 5Fe2O3·9H2O S Paramagnetic Abundent în solurile slab

drenate şi în cele podzolice

Tot mai des în ultimul timp, problemele de poluare a solurilor constituie una din aplicaţiile magnetismului ambiental. Prin magnetism ambiental se înţelege aplicarea metodelor de studiu a proprietăţilor magnetice ale materialelor pentru caracterizarea ambianţelor naturale sau antropice de sedi-mentare (în cazul de faţă). Magnetismul ambiental implică aplicarea tehnicilor de studiu a mineralogiei magnetice a rocilor, la analizarea situaţiilor în care procesele depoziţionale şi postdepoziţionale care afectează granulele magnetice sunt influenţate de schimbări de mediu cum ar fi modificări în atmosferă, hidrosferă sau litosferă. Măsurătorile magnetice au fost utilizate pentru identificarea particulelor derivate din combustii legate de activitatea industrială sau casnică, gaze de eşapament, materiale de construcţie. Cele mai răspândite particule poluante provin din cenuşa rezultată din arderea cărbunilor. Această cenuşă conţine aproximativ 1 % magnetit sub formă de granule sferice cu diametrul cuprins între 1-10 μ. Astfel de particule pot contamina solurile şi sedimentele lacustre. Identificarea acestor tipuri de particule poate fi efectuată datorită caracteristicilor dimensionale şi a proprietăţilor magnetice. Astfel, procesele geobacteriene creează în general magnetit cu dimensiuni tipice pentru un comportament monodomeniu (SD) sau superparamagnetic (SP), iar din procesele poluante rezultă un magnetit multidomeniu (MD) sau monodomeniu (Error: Reference source not found).

5

Aceste variaţii granulometrice pot fi sesizate prin măsurători de susceptibilitate în dublă frecvenţă. La frecvenţe înalte fracţia super-paramagnetică nu participă la valoarea susceptibilităţii, permiţând astfel identificarea ei.

Tabelul 2 Originea magnetitului în soluri şi dimensiunile cristalelor

MD SD SPPrimar Secundar- Combustie, poluare- Pedogeneză- Bacterian

b) ApeiSubstanţele poluante din aer pot să ajungă nu numai pe sol, ci chiar direct în apă. Sau pot să cadă întâi pe pământ, iar apoi să fie spălate, ajungând într-un râu şi depozitate în sedimentele râului sau, purtate de râu, să ajungă în mare. În alte cazuri, substanţele poluante pot să nu urmeze calea aerului, fiind deversate direct într-o apă din apropiere, aşa cum este în cazul complexului grec de prelucrare a fierului şi oţelului care deversează în apele de coastă mediteraneene. Studiile de magnetism ambiental aduc informaţii auxiliare despre circumstanţele în care au avut loc procesele sedimentare depoziţionale şi postdepoziţionale. Granulele magnetice cu dimensiuni mai mari de 10μ decantate într-o coloană de apă, sunt supuse mai mult forţelor hidrodinamice şi gravitaţionale decât celor magnetice. Aceste granule nu vor contribui esenţial la înregistrarea MRN (magnetizare remanentă naturală), dar au o contribuţie importantă la valoarea susceptibilităţii magnetice totale a rocii. Dacă aceste granule sunt elongate (în general sunt) şi sedimentarea este liniştită, atunci axa lor lungă va fi cuprinsă în planul stratificaţiei (liniaţie sau foliaţie clastică). Datorită faptului că susceptibilitatea magnetică de-a lungul granulelor este mai mare decât pe direcţia perpendiculară, se generează o anizotropie de susceptibilitate (foliaţie magnetică).Dacă foliaţia este absentă atunci înseamnă că postdepoziţional a intervenit o reorientare a granulelor (bioturbaţie, mişcări seismice, crioturbaţie - în sistemele lacustre). Sedimentarea într-un regim hidrodinamic activ duce la alinierea granulelor alungite paralel cu direcţia curenţilor. Această aliniere se va manifesta şi ca o liniaţie magnetică care poate da indicaţii depre direcţiile de paleocurenţi în sedimentele fine, unde structurile sedimentare nu oferă astfel de informaţii (Hamilton & Rees, 1970). Cu succes a fost fost aplicată anizotropia susceptibilităţii magnetice (AMS) la identificarea paleocurenţilor şi ariei sursă.

6

c) AeruluiRespirarea perticulelor minerale conduce la serioase probleme de sănătate. De aceea, calitatea aerului a devenit o mare preocupare pentru toţi, iar programele de monitorizare au devenit obişnuite în multe ţări. Primele studii au arătat că particulele purtate de aer provenind de la diferite surse, pot fi identificate după proprietăţile lor magnetice. De asemenea, studiile au arătat (aşa cum era de aşteptat), că praful captat în orice eşantion din orice zi, depinde de condiţiile meteorologice, în particular, de viteza şi direcţia vântului. Spre exemplu, pentru studiile efectuate în Shanghai, China, s-au colectat timp de şapte zile consecutiv mostre de praf atmosferic, din 11 locuri atât din cât şi în afara oraşului (noiembrie 1998). Într-unul din locuri, situat la aproximativ 6 km sud-vest de complexul de producere a fierului şi oţelului de la Baoshan s-a constatat că, într-o zi, când vântul a suflat dinspre nord-nord-est, susceptibilitatea particulelor purtate de aer în funcţie de frecvenţă a fost de 5%, iar când vântul a bătut dinspre sud, aceasta a fost de 13%. Această schimbare reflectă creşterea numărului relativ de particule superparamagnetice care intră în solul bătut de vânt atunci când vântul suflă dinspre zona industrială.Poluarea aerului duce la schimbari climatice (ne intereseaza in ce masura activitatea umana influenteaza clima). Poluarea poate fi: naturala - are efecte mai indelungate si determina modificarea climei;antropica- are efecte pe zone mai restranse si influenteaza biosfera.Studiul poluarii atmosferice implica descrierea, explicarea si prognoza comportamentului substantelor emise in atmosfera.Aceste substante sunt transportate de vant, amestecate in atmosfera prin fenomene de turbulenta si, uneori, antrenate si depuse la suprafata terestra cu ajutorul precipitatiilor. Turbulenta este, de fapt, responsabila de dispersia poluantilor in spatiu, in jurul unei directii medii de propagare. In difuzia atmosferica, factorii meteorologici care au o influenta directa sunt: vantul, structura verticala a temperaturii si umezelii si precipitatiile. Poluantii sunt emisi, in general, cu viteze si temperaturi mari, astfel incat inaltimea de la care incep sa difuzeze in atmosfera este mai mare decat inaltimea cosului. Toti factorii care genereaza o buna turbulenta contibuie la reducerea consecintelor asupra mediului inconjurator, amestecand poluantul in atmosfera.Prognoza poluarii aerului se refera la determinarea concentratiei de poluanti in jurul unei surse de poluare antropice. Acest lucru se realizeaza prin rezolvarea ecuatiei de difuzie pentru un component minor al atmosferei (care are o concentratie foarte mica). Principala problema in rezolvarea ecuatiei de difuzie a poluantilor in

7

cazul 1: convectie puternica - clasa A de stabilitate

atmosfera este curgerea turbulenta in Stratul Limita (SL). In modelele de difuzie se considera anumite dependente ale coeficientilor de difuzie in SL, in functie de valorile medii. Aceste dependente s-au determinat experimental, iar rezolvarea ecuatiei de prognoza, utilizand aceste dependente, conduce la rezultate comparabile cu cele masurate.O metoda empirica de determinare a stabilitatii atmosferei este data de analiza penei de poluant (adica forma fumului ce iese dintr-un cos). Astfel, in cazul 1: convectie puternica- clasa A de stabilitate.

cazul 2: convectie slaba - clasa B de stabilitate

Cazul 3: strat stabil - clasa C de stabilitate

8

Cazul 4: avem o inversie termica, iar sursa este deasupra inaltimii de inversie - clasa D de stabilitate

Cazul 5: avem o inversie termica, iar sursa este sub nivelul inaltimii de inversie termica - clasa E de stabilitate

9

Modelele de difuzie prezentate sunt: modelul de dispersie pentru surse cu emisie continua (gaussian), modelul climatologic (se utilizeaza atunci cand se doreste calculul concentratiei medii anuale) si modelul Puff (pentru emisiile accidentale).Ecuatia de difuzie a unui component minor de concentratie q se determina din Ecuatia de difuzie a unui component minor de concentratie q se determina din ecuatia de continuitate (sau a conservarii masei) a respectivului component in ecuatia de continuitate (sau a conservarii masei) a respectivului component in volumul V de aer. Ecuatia de lucru cea mai generala este: volumul V de aer. Ecuatia de lucru cea mai generala este:

in care: in care: = densitatea aerului; S= sursele din sistem; P= pierderile;

advectia in directia vantului mediu; urmatorii trei termeni reprezinta termenii de difuzie turbulenta in cele trei directii (axe) ;urmatorii doi termeni reprezinta transportul datorita atractiei gravitationale (sedimentarii); termenii de sedimentare sunt diferiti de zero doar in cazul difuziei de aerosoli; viteza de sedimentare.

10

Modele gaussiene de difuzie – cazul unei surse punctiformeModele gaussiene de difuzie – cazul unei surse punctiforme continuecontinue

Se neglijeaza: - sedimentarea;Se neglijeaza: - sedimentarea; - reactiile chimice; - reactiile chimice; - depunerea umeda (spalarea de catre precipitatii) - depunerea umeda (spalarea de catre precipitatii)

Ecuatia de difuzie, in acest caz, este:Ecuatia de difuzie, in acest caz, este:

Cu conditiile la limita:

lim

Determinarile experimentale au pus in evidenta urmatorul lucru: concentratiileDeterminarile experimentale au pus in evidenta urmatorul lucru: concentratiile masurate in atmosfera in jurul unei surse punctiforme cu emisie continua, in masurate in atmosfera in jurul unei surse punctiforme cu emisie continua, in conditii de vant slab, sunt de forma:conditii de vant slab, sunt de forma:

Teoretic,Atunci, parametrul de dispersieDin determinari s-a stabilit ca acesti parametri de dispersie depind de inaltimea fata de sol (h) si de stabilitatea atmosferei astfel incat valorile acestor parametri se determina pentru fiecare stare de stabilitate a SL .Deoarece exista o legatura teoretica intre k siDeoarece exista o legatura teoretica intre k si , , putem aplica metode teoretice, statistice pentru determinarea lui

Modelul climatologicSe utilizeaza atunci cand se doreste calculul concentratiei medii anuale, motivul fiind simplificarea calculelor.Acest model este scris in coordonate polare si nu in coordonate carteziene pentru a putea tine seama de directia variabila a vitezei vantului. Pentru fiecare sector de vant considerat, formula reprezinta o medie a valorilor concentratiei din acest sector.

11

Q= viteza de emisie a sursei = distanta de la sursa la punctul in care se calculeaza concentratiaD= sectorul de vant (sunt 16)S= clasa de stabilitate

= viteza medie a vantuluiH= suprainaltarea penei de poluant = parametru de dispersie In In acest triplet: D (16 clase) - N; NNE,…,SE;acest triplet: D (16 clase) - N; NNE,…,SE; u (8 clase): 1,2,…7,>7m/s; u (8 clase): 1,2,…7,>7m/s; S (6 clase): A,B,…,F S (6 clase): A,B,…,Fpentru fiecare combinatie posibila, avem o anumita frecventa de aparitie pe pentru fiecare combinatie posibila, avem o anumita frecventa de aparitie pe perioada unui an, determinata din studiul (masuratorile ) parametrilor de timp perioada unui an, determinata din studiul (masuratorile ) parametrilor de timp pe o perioada indelungata (mai multi ani). Prin urmare, concentratia este pe o perioada indelungata (mai multi ani). Prin urmare, concentratia este medie ponderata cu frecventa de aparitie a concentratiilor.medie ponderata cu frecventa de aparitie a concentratiilor.

Modelul Puff• Se foloseste pentru emisiile accidentale;• Este un model elaborat pentru emisiile unor surse variabile sau pentru

cazul surselor mobile;• Se presupune ca o emisie instantanee formeaza un nor de poluant (puf)

care se deplaseaza cu viteza de deplasare a maselor de aer, in interiorul lui, difuzia desfasurandu-se gaussian;

• Se considera ca centrul volumului norului de poluant este in coordonatele (O,O,O )si se determina concentratia de poluant in puful respectiv in punctul ( X,Y,O):

Functia g(zFunctia g(zii) tine cont de natura reflectanta a suprafetei, calculandu-se la ) tine cont de natura reflectanta a suprafetei, calculandu-se la

fiecare moment de timp;fiecare moment de timp;zzii= inaltimea stratului limita planetar (SLP); SLP= stratul in care nebulozitatea= inaltimea stratului limita planetar (SLP); SLP= stratul in care nebulozitatea

este uniforma in lipsa fronturilor atmosferice, iar relieful este uniform pe este uniforma in lipsa fronturilor atmosferice, iar relieful este uniform pe

cativa kmcativa km22; SL= stratul din imediata vecinatate a Pamantului, care se intinde ; SL= stratul din imediata vecinatate a Pamantului, care se intinde pe verticala pana la 1000 m;pe verticala pana la 1000 m;Q= (Q= (∆q)t = emisia sursei;∆q)t = emisia sursei;∆q= viteza de emisie a sursei, variabila in timp∆q= viteza de emisie a sursei, variabila in timp;;σσxx,,σσyy,,σσzz= = parametri de dispersie si se determina la fiecare moment de timp;parametri de dispersie si se determina la fiecare moment de timp;

Axa X se considera orientata in directia vitezei vantului.Axa X se considera orientata in directia vitezei vantului.Avantaje:Avantaje:

•• Un timp de calcul foarte mic, ceea ce inseamna ca putem diminua Un timp de calcul foarte mic, ceea ce inseamna ca putem diminua intervalul de timp pentru care facem calculul, deci conduce la o intervalul de timp pentru care facem calculul, deci conduce la o rezolutie mai buna;rezolutie mai buna;

12

•• La fiecare pas de timp, parametrii atmosfereiLa fiecare pas de timp, parametrii atmosferei se se considera constanti, considera constanti, insa pot varia de la un moment la altul;insa pot varia de la un moment la altul;

•• Deoarece modelul este foarte flexibil, putem tine cont si de alte procese:Deoarece modelul este foarte flexibil, putem tine cont si de alte procese: dezintegrari radioactive, reactii chimice si de depunerile umeda si dezintegrari radioactive, reactii chimice si de depunerile umeda si uscata. uscata.

ConcluziiConcluzii

Studiul poluarii atmosferice implica descrierea, explicarea si prognozaStudiul poluarii atmosferice implica descrierea, explicarea si prognoza comportamentului substantelor emise in atmosfera. Aceste substante suntcomportamentului substantelor emise in atmosfera. Aceste substante sunt transportate de vant, amestecate in atmosfera prin fenomenele de turbulentatransportate de vant, amestecate in atmosfera prin fenomenele de turbulenta si uneori antrenate si depuse la suprafata terestra cu ajutorul precipitatiilor.si uneori antrenate si depuse la suprafata terestra cu ajutorul precipitatiilor. TurbulentaTurbulenta este de fapt responsabila de dispersia poluantilor in spatiu ineste de fapt responsabila de dispersia poluantilor in spatiu in juruljurul unei directii medii de propagare. In difuzia atmosferica, factoriiunei directii medii de propagare. In difuzia atmosferica, factorii meteorologici care au o influenta directameteorologici care au o influenta directa suntsunt vantul, structura verticalavantul, structura verticala a a temperaturiitemperaturii sisi umezelii si precipitatiile.umezelii si precipitatiile.Toti factorii care genereaza o buna turbulenta contribuie la reducereaToti factorii care genereaza o buna turbulenta contribuie la reducerea consecintelor asupra mediului inconjurator, amestecand poluantul inconsecintelor asupra mediului inconjurator, amestecand poluantul in atmosfera.atmosfera.

13

d) Poluarea de-a lungul şoselelorTraficul este o importantă sursă de poluare, dar sunt foarte puţine studii de monitorizare magnetică făcute pe această temă. Anterior introducerii pe scară largă a combustibililor fără plumb, a existat tendinţa de asociere a poluanţilor derivaţi din plumb cu mineralele magnetice.Un studiu al poluării din punct de vedere magnetic, a fost făcut de Beckwith (şi alţii, anul 1990) pe o autostradă din Londra, în Anglia. Pentru centrul şoselei, şanţurile de lângă şosea şi marginea şoselei (trotuar) ei au obţinut valori medii ale susceptibilităţii de 5,2x10-6 m3kg-1, 2,4x10-6 m3kg-1 şi respectiv 1,8x10-6 m3kg-1. De asemenea au raportat rezultate similare ale concentraţiilor la Fe, Cu, Pb şi Zn, dar nu au detaliat. Au fost analizate contribuţiile posibile provenite direct din atmosferă cercetând mostre luate de pe acoperişurile clădirilor din apropiere, pentru care s-au găsit valori medii ale susceptibilităţii mult mai mici, de numai 0,7x10-6 m3kg-1. Concluzia lor a fost că aceste rezultate indică faptul că sursa principală este „foarte probabil legată de motoarele vehiculelor”. O concluzie asemănătoare este găsită de Matzka şi Maher (1999), care au folosit praful de pe frunzele copacilor ca mostre pentru studiul poluării. În acest scop, ei au cules frunze din copacii de pe marginea drumului din oraşul Norwich (Anglia), care este situat intr-o vastă zonă agricolă, fără industrie grea. Luarea de mostre a fost restrânsă la o singură specie de mesteacăn, pentru a se evita eventualele interpretări legate de dependenţa de specia de care aparţine copacul. Au fost culese câteva frunze din frunzişul exterior al fiecărui copac, de la înălţimi cuprinse între 1,5m şi 2m şi duse la laborator unde au fost supuse unui câmp magnetic de 300mT. Toate valorile au fost normate pe aria unei frunze, obţinută prin scanare digitală.

14

Într-un alt studiu făcut de aceiaşi cercetători asupra unui singur mesteacăn situat la 5m de o stradă aglomerată din centrul oraşului Norwich, constând din colectarea de grupuri de câte şase frunze din 300 în 300 de jur-împrejurul coroanei, la înălţimi de 1,5m-2m de la sol. În laborator, magnetizările izotermale remanente (MRI) au fost dobândite în urma plasării frunzelor în câmpuri magnetice de 300 mT şi normate pe aria unei frunze, obţinută prin scanare digitală. Deoarece momentul magnetic se măsoară în Am2, rezultatele normate se exprimă în amperi. Graficul înfăţişează rezultatele în funcţie de poziţia unghiulară în jurul copacului ( , măsurat exact de la nord).

Concluzia studiului prezentat

Partea dinspre stradă a copacului cuprinsă între 3050 şi 1250 este mult mai magnetică (valoarea medie = 41µA, în comparaţie cu 27 µA pentru partea situată mai departe de stradă). Aceasta dovedeşte clar că semnalul magnetic urmează traseul poluării datorate traficului şi că vecinătăţile pot fi întrucâtva protejate de vegetaţie.Frunzele din aşezările rurale sunt de 10 ori mai puţin magnetice decât cele culese de lângă şoselele urbane aglomerate.Monitorizarea poluării frunzelor copacilor, bazată pe măsurări magnetice este utilizată acum în multe oraşe europene.

COMBATEREA POLUĂRII ATMOSFERICEMasuri (ce pot fi) luate

Combaterea comportă trei etape: depistarea surselor de poluare; controlul analitic al acestor surse; măsuri de combatere a poluării pe termen scurt, mediu şi lung.

Controlul analitic al acestor surse presupune prelevarea (luarea de mostre) şi prelucrarea probelor de aer (separarea şi determinarea poluanţilor), precum şi interpreatarea datelor obţinute.           Măsurile pe termen scurt, mediu şi lung se referă îndeosebi la:

folosirea filtrelor de mare eficacitate în industrie; utilizarea tehnologiilor moderne de fabricare, nepoluante; înlocuirea benzinei cu plumb cu benzină fără plumb; folosirea catalizatoarelor la motoarele cu ardere internă; controlul proceselor fermentative ale dejecţiilor de la combinatele de

animale; interzicerea fumatului în locurile publice.

15

1. Folosirea mai rara a automobilelor. In schimb, mersul, ciclismul, sau transporturile publice, reprezinta alternativa pentru o deplasare mai „curata”.2. Stoparea defrisarilor si extinderea zonelor impadurite, prin replantarea de puieti si arbusti.3. Incurajarea implementarii, dezvoltarii si exploatarii surselor alternative de energie (solara, eoliana, geotermala, energia apelor).4. Popularizarea, prin toate mijloacele de informare, a problemelor grave de mediu si educarea oamenilor in spiritul respectului pentru natura, pornind de la actiuni simple, cum ar fi: reciclarea deseurilor, colectarea judicioasa a deseurilor menajere...5. Formarea unei atitudini pozitive, de protejare a mediului inconjurator, in scoala, prin activitati si/sau actiuni la care elevii sa participe cu placere, incepand de la varste fragede.6. Transmiterea, comunicarea, inregistrarea etc. unor informatii, date, mesaje sub forma electronica, pe cat posibil, pentru a evita consumul exagerat si, deseori, nejustificat de hartie.7. Interzicerea evacuării, în atmosferă a substanţelor dăunătoare, respectiv, gazele toxice, reziduale de ardere provenite din acetilenă, hidrogen sulfurat şi fosforat, hidrogen, etenă, negru de fum, oxid, dioxid de carbon, apă acetaldehida, iar din aceasta butadiena, sulf sau protoclorurã de sulf, acid sulfuric. 8. Interzicerea evacuării, peste limitele stabilite prin reglementări legale şi a dării în exploatare a unităţilor industriale sau dezvoltarea celor existente, fără instalaţii şi dispozitive corespunzătoare pentru reţinerea şi neutralizarea substanţelor poluante, ori fără alte lucrări sau măsuri care să asigure respectarea condiţiilor de protecţie a calităţii aerului, stabilite de organele de specialitate. 9. Pentru obiectivele industriei chimice şi petrochimice, care emană în atmosferă produşi volatili, gaze şi vapori chimici organici, toxici, este necesar să se stabilească, zonele în care pot fi amplasaţi aceşti agenţi economici.10. Măsuri de adoptare a tehnologiilor de producţie care nu poluează aerul, perfecţionarea proceselor tehnologice din înteprinderi, pentru reducerea cantităţii de poluanţi.11. Recuperarea şi valorificarea substanţelor reziduale care, direct sau indirect, pot polua aerului.12. Adoptarea sistemelor de combatere şi filtrare a emisiilor poluante, în scopul evitării poluării aerului.13. Introducerea si incurajarea programelor de car-sharing - mai multe persoane folosesc acelasi automobil pentru a se deplasa la munca.

16

Bibliografie:

Panaiotu Cristina – Paleomagnetism - Note de curs, Universitatea din Bucureşti Facultatea de Geologie şi Geofizică, 2000

Lisa Tauxe - Rock and Paleomagnetism, Scripps Institution of Oceanography, 2002

Maher, B.A. – Characterization of soils by mineral magnetic measurements, Phys. Earth Planet, 1986

E. Petrovsky, B. B. Ellwood – Magnetic monitoring of air, land and water pollution, Cambridge University Press, 1999

Note de curs: Note de curs: Fizica stratului limita si poluarea atmosferei, Facultatea de Fizica stratului limita si poluarea atmosferei, Facultatea de Fizica, Univ. Din BucurestiFizica, Univ. Din Bucuresti

17