MONITORIZAREA PRECIPITATIILOR

1. Sistemul de monitorizare a precipitatiilor

1. Supravegherea: calitatii precipitatiilor se face cu ajutorul retelei de monitorizare. In proiectarea acestei retelei se parcurg urmatoarele etape:
• Stabilirea surselor de poluare a precipitatiilor. De cele mai multe ori acestea sunt identice cu sursele de poluare a atmosferei.
• puncte de recoltare: sunt fixate in apropierea surselor de poluare, tinand cont de hartile sinoptice ale zonei (vant, curenti, inaltimea evacuarilor, etc).
• metode de prelevare: automate si manuale. Metodele manuale de prelevare folosesc un vas cilindric din polipropilena sau material inoxidabil (emailat) si o palnie din sticla speciala de tip Jena sau Pyrex. Acest echipament este inchis intr-o cutie pentru protectie termica. In aceasta cutie proba este protejata pe timpul verii impotriva dezvoltarii microorganismelor, iar pe timpul iernii se introduce un sistem simplu de incalzire pentru topirea zapezii si evitarea inghetului. Cutia este prevazuta cu capac care se inlatura manual pe timpul precipitatiilor. Cel mai bun prelevator este un colector automat cu capac ce se deschide la comanda unui senzor. Semnalul este generat atunci cand a cazut prima picatura de precipitatie pe senzor. Acest tip de prelevator are numeroase avantaje: este deschis numai pe perioada precipitatiilor dupa care se inchide ermetic, se poate folosi si in locurile unde nu dispunem de personal 24 de ore, sunt eliminate erorile de manevrare, probele sunt uniforme si reprezentative.
• metode de analiza: determinarea indicatorilor de calitate pentru precipitatii nu se face standardizat datorita diferentelor mari de la o zona la alta, ci se face dupa Ghiduri elaborate de institutii specializate (de exemplu, Ghidul metodologic pentru supravegherea calitatii precipitatiilor elaborat de ICIM Bucuresti in anul 1995 cuprinde instructiuni de prelevare si metode de determinare a indicatorilor specifici) (Malciu si Serban, 1995).
• Cu datele obtinute se elaboreaza rapoarte privind calitatea precipitatiilor.
• Se analizeaza rezultatele din rapoarte si se elaboreaza sau se modernizeaza strategiile de monitorizare care vor fi folosite ulterior pentru proiectarea si respectiv reproiectarea retelei de monitorizare.
2. Datele din aceste rapoarte, corelate si cu alte date tehnice si meteorologice, se folosesc si pentru elaborarea de prognoze privind evolutia emisiilor in urmatoarea perioada. Cu toate aceste date se modeleaza harti cu ajutorul carora se evidentieze tendintele de evolutie in diferite conditii (aceleasi conditii, conditii mai bune sau mai rele)

3. Avertizarea: rezultatul prognozelor este adus la cunostinta titularilor de activitati in vederea imbunatatirii masurilor privind limitarea emisiilor de poluanti. Daca rapoartele privind calitatea precipitatiilor evidentiaza depasiri ale limitelor maxime admise (ploi acide) sunt instiintate organele ierarhice superioare asupra rezultatelor obtinute si a masurilor luate de institutiile abilitate.

4. Interventia: In cazul semnalarii ploilor acide, masurile care se impun pot merge pana la oprirea activitatii la sursa de poluare. De asemenea, este necesar elaborarea unui plan de masuri privind limitarea efectelor in zona afectata.

5. Transferul de materie, energie si informatie Dupa constatarea existentei ploilor acide, pe baza circuitului apei in natura, se trece la evaluarea efectelor asupra celorlalti factori de mediu: apa, sol, flora si fauna. Din analizele calitative ale acestor factori de mediu se poate estima cantitatile transferate intre un factor de mediu si altul si efectele produse la nivelul acestuia.

Poluarea precipitatiilor

Precipitatiile, in mod natural sunt acide din cauza dioxidului de carbon atmosferic (pH ~ 5.6). pH-ul este dat de concentratia H⁺, iar in cazul precipitatiilor depinde de doi factori:

• Prezenta substantelor capabile sa formeze acizi (NO₃^-, SO₄^2- si Cl^-);
• Prezenta si disponibilitatea substantelor neutralizatoare (in special Ca²⁺ si Mg²⁺).

Pentru determinarea pH-ului se foloseste scara de pH inventata de catre cercetatorul danez Sorenson in 1909. Aceasta scara este logaritmica si are valori intre 0 - puternic acid - si 14 - puternic bazic. Datorita acestei scarii, o ploaie cu pH-ul 5 este de 10 ori mai acida decat una cu pH-ul 6 si de 100 de ori fata de una cu pH-ul 7.

Ploaia acida este precipitatia (ploaie, ninsoare sau ceata) care a fost acidifiata prin poluarea aerului cu poluanti gazosi, mai ales NO₂ si SO₂. Termenul de "ploaie acida" a fost introdus pentru prima data de cercetatorul Robert Angus Smith din Manchester in anii 1870. In acea perioada fenomenul era local si privea doar orasele industriale unde se inregistrau ploi acide. Cu timpul, acest fenomen s-a extins ajungand problema nationala, iar in zilele noastre chiar mondiala.

Sursele de poluare care determina acidifierea ploilor sunt:

• Naturale: vulcanii, descompunerile biologice (putrezirea), incendierea padurilor (pentru SO₂), oceanul (NO₂) si descarcarile electrice din atmosfera (NO₂).
• Antropice: arderea combustibililor fosili, topirea minereurilor, arderea carbunilor, transporturi si procesarea gazului metan.

Programul Natiunilor Unite privind Calitatea Mediului din anul 1983 apreciaza faptul ca sursele naturale de emisie pentru SO₂ se incadreaza intre 80 si 288 milioane de t/an, comparativ cu emisiile din surse antropice care sunt doar 69 milioane t/an. In ceea ce priveste emisiile de NO₂, acelasi raport estimeaza valorile de 20 - 90 milioane t/an din surse naturale si doar 24 milioane din surse antropice.

Pot exista zone in care, desi sunt depasite concentratiile limita de emisii pentru NO₂ si SO₂ - principalii poluanti gazosi care determina formarea ploilor acide - ploile pot ramane la un pH asemanator ploilor curate daca in zona sunt si surse de poluare cu saruri solubile de Ca²⁺ si/sau Mg²⁺.

Pentru monitorizarea ploilor acide sunt determinati urmatorii indicatori:

• pH;
• Conductivitate;
• Cationi: NH₄⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺ si Mg²⁺;
• Anioni: NO₃^-, SO₄^2-, Cl^- si PO₄^3-;
• Balanta ionica.

Prezenta ionilor fosfat in proba de precipitatie indica contaminarea cu excremente sau cu pene de pasari, fapt care face ca proba sa fie compromisa.

Exista mai multe moduri de monitorizare a calitatii precipitatiilor:

Metoda de determinare directa, a indicatorilor de calitate; aceasta metoda este folosita mai ales pentru evaluarea imisiilor;

Metoda indirecta, prin calcularea emisiilor pentru fiecare component de la fiecare sursa care interfereaza in punctul de recoltare a probei.

Metoda de determinare directa este mai sigura si mai simpla, dar mai costisitoare, necesitand aparatura si consum de reactivi. Metodele indirecte sunt mai ecologice, insa trebuie sa ai acces la datele tehnologice pentru a calcula exact emisiile la fiecare sursa de poluare care interfera in zona de recoltare a probelor. Cu emisiile astfel calculate si cu datele meteo se traseaza harti de dispersie. Din aceste harti se estimeaza concentratia reala de poluanti pentru punctul de recoltare.

Impactul ploilor acide

• Afecteaza flora si fauna acvatica. Efectele ploilor acide asupra apelor de suprafata sunt redate in Tabelul 8.

Tabelul 8. Efectele ploilor acide asupra apelor de suprafata.

Primul efect asupra faunei din lacuri este reducerea numarului de icre depuse. Din acest numarului mic de icre o parte nu supravietuiesc datorita aciditatii lacului. Astfel se poate explica de ce in lacurile cu pH acid majoritatea pestilor sunt adulti.

Nu toate apele de suprafata sunt afectate de ploile acide. De exemplu, daca un lac se afla pe depozite de calcar, ploile acide nu modifica semnificativ pH-ul, datorita prezentei ionilor de Ca²⁺ si Mg²⁺ care neutralizeaza aciditatea adusa de ploi. Mecanismul de neutralizare nu este inca foarte bine cunoscut.

• Flora terestra este afectata de ploile acide imediat prin innegrirea frunzelor. In scurt timp, datorita degradarii procesului de fotosinteza, planta isi pierde complet frunzele si moare.
• In sol, ploile acide determina mobilizarea metalelor grele care devin accesibile plantelor si astfel pot compromite culturi agricole.
• Degradatea cladirilor si a monumentelor de arta.

Ploaia acida este o problema transfrontaliera datorita faptului ca poluanti gazosi emisi de o tara sunt purtati de vant pe teritoriul altei tari. Acesta este cazul Suediei si Norvegiei, tari care receptioneaza 90% din oxizii de sulf din afara granitelor.

3. Legislatie internationala

1979 Comisia Economica a Natiunilor Unite pentru Europa (UNECE) implementeaza Conventia privind poluarea transfrontaliera.

1985 cea mai mare parte a tarilor membre UNECE adopta Protocolul privind reducerea emisiilor de sulf. Acest Protocol prevede reducerea cu 30% a emisiilor de sulf pana in anul 1993, luand ca baza emisiile din anul 1980.

1994 in luna iunie, o parte din tarile europene au semnat al II-lea Protocol privind reducerile emisiilor de sulf. Acesta prevede o reducere de 70-80% a emisiilor de sulf pana in anul 2000, comparativ cu anul 1980. La acest program sever de reducere nu se pot alinia tarile din Europa de est, pentru ele fiind acceptabila o reducere de 40-50% fata de anul 1980.

1988 Protocolul de la Sofia privind reducerile de oxizi de azot. Acesta prevede o reducere cu 30% a emisiilor de oxizi de azot pana in anul 1998, fata de anul de referinta 1980. Prevederile acestui Protocol nu se poate respecta datorita intensificarii traficului in acest deceniu, in ciuda masurilor introduse in 1993 de a fi obligatoriu folosirea filtrelor catalitice.

Conventia - cadru a Natiunilor Unite asupra schimbarilor climatice semnata la Rio de Janeiro (ratificata in Romania prin Legea 24/1994).

Protocolul de la Kyoto privind schimbarile climatice (ratificat de Romania prin Legea nr.3/2001)

1999 cea mai recenta Conventie a UNECE este Conventia privind poluarea transfrontaliera a aerului, cunoscuta si sub denumirea de Protocolul de la Gothenburg. Acest Protocol a fost semnat de 27 de tari si se refera la scaderea acidifierii, eutrofizarii si a nivelului stratului de ozon prin reducerea a 4 poluanti: SO₂, NO_x, COV (compusi organici volatili) si NH₃.

Protocolul de la Stockholm privind poluantii organici persistenti (P.O.P.), ratificat in Romania prin Legea 261/200