2. Componente cheie ale poluării aerului în bazinul Mării Negre

2.1. Ce este poluarea aerului?

Poluarea aerului este o problemă de mediu cauzată de creșterea
concentrației de substanțe nocive în atmosferă, ca urmare a
activităților naturale sau umane. Acest fenomen se manifestă printr-o
scădere a curățeniei aerului și este asociat în special cu activitățile
industriale, sistemele de transport și producția de energie în orașe.
Poluarea aerului nu este doar o problemă care afectează anumite regiuni,
ci și un proces grav de degradare a mediului care amenință natura și
viața la scară globală.

Poluanții eliberați în atmosferă se răspândesc în timp, unii direct,
alții prin reacții chimice, și se depun într-un mod care dăunează
mediului. Această situație poate afecta nu numai zonele locale, ci și
alte ecosisteme prin răspândirea vântului în regiuni îndepărtate. În
acest sens, poluarea aerului provoacă schimbări de mediu atât pe termen
scurt, cât și pe termen lung.

Acest fenomen apare de obicei ca urmare a arderii combustibililor
fosili, a activităților agricole, a producției industriale și a altor
acțiuni provocate de om. Cu toate acestea, unele evenimente naturale pot
contribui, de asemenea, la creșterea poluării aerului. De exemplu,
procesele naturale, cum ar fi erupțiile vulcanice, incendiile forestiere
și praful din deșert, pot duce la acumularea de substanțe toxice în
aer.

Poluarea aerului este o realitate resimțită în viața de zi cu zi,
chiar dacă nu este vizibilă cu ochiul liber. Congestia traficului,
numărul mare de clădiri și instalații industriale, în special în zonele
închise, determină o scădere a calității aerului în mediul înconjurător.
Deși poluarea aerului este mai vizibilă în zonele rezidențiale dens
populate, efectele sale pot fi observate și în zonele rurale, prin
activitățile agricole și emisiile directe.

Astăzi, poluarea aerului nu este doar o problemă de mediu, ci și un
subiect important în ceea ce privește dezvoltarea durabilă, politicile
de sănătate și creșterea economică. Ea are efecte indirecte asupra
sectoarelor precum agricultura, turismul, industria și comerțul, precum
și asupra sănătății publice. Prin urmare, este o problemă globală care
trebuie abordată atât în cadrul politicilor publice, cât și al
deciziilor sectorului privat.

Poluarea aerului a existat sub diferite forme de-a lungul istoriei.
Odată cu creșterea rapidă a numărului de fabrici și a utilizării
combustibililor fosili în urma Revoluției Industriale, poluarea aerului
a atins niveluri grave. Astăzi, această situație devine din ce în ce mai
răspândită odată cu creșterea producției, transportului și consumului de
energie. Odată cu globalizarea, poluarea aerului a devenit o problemă
transfrontalieră.

Pe scurt, poluarea aerului este o condiție care apare ca urmare a
creșterii concentrației de substanțe nocive în atmosferă, amenințând
sănătatea umană și natura. Acest fenomen, care ar putea avea consecințe
grave atât la nivel local, cât și global, este unul dintre cei mai
evidenti indicatori ai activităților umane asupra naturii. Dacă continuă
să treacă neobservat pentru o lungă perioadă de timp, poate provoca
daune ireversibile asupra mediului, economiei și bunăstării sociale.

2.2. Poluanții care cauzează poluarea aerului

Principalii poluanți care afectează calitatea aerului în bazinul
Mării Negre sunt particule (PM₁₀ și PM_2,5), oxizi
de azot (NO și NO₂), dioxid de sulf (SO₂), ozon
troposferic (O₃) și monoxid de carbon (CO). PM2,5 este direct
legat de bolile respiratorii și provine atât din emisii naturale (de
exemplu, sare marină, praf), cât și din emisii generate de om
(industrie, transport). Compușii NOx joacă un rol atât în formarea
ozonului troposferic, cât și în ploile acide. SO₂ este emis
în principal de centralele electrice pe cărbune. Ozonul de suprafață se
formează prin reacții fotochimice și poate atinge niveluri ridicate în
lunile de vară.

Poluarea aerului este cunoscută pentru efectele nocive pe care le are
asupra sănătății umane, ecosistemelor și sistemelor climatice prin
eliberarea de substanțe chimice dăunătoare în atmosferă. Cele mai
importante elemente din acest proces sunt poluanții primari care
cauzează poluarea aerului. Poluanții atmosferici sunt, în general,
rezultatul activităților umane. Aceștia includ utilizarea
combustibililor fosili, emisiile industriale, sistemele de transport,
încălzirea domestică și arderea în aer liber. Acești poluanți pot rămâne
în atmosferă pentru perioade lungi de timp și pot avea efecte grave atât
la nivel local, cât și regional.

Principalele componente ale poluării aerului includ particule
(PM_2,5 și PM₁₀), dioxid de azot (NO₂),
dioxid de sulf (SO₂), ozon (O₃), monoxid de carbon (CO) și compuși
organici volatili (COV). Acești poluanți provin din surse diferite și au
efecte distincte asupra sănătății și mediului. De exemplu, particulele
pătrund în organism direct prin inhalare, în timp ce ozonul se formează
în troposferă prin reacții între NO₂ și COV sub acțiunea razelor solare.
Prin urmare, fiecare tip de poluant trebuie analizat separat.

2.2.1. Particulele în suspensie (PM10 și PM2,5)

Particulele (PM) constau dintr-un amestec de particule solide și
lichide suspendate în atmosferă. Aceste particule variază în ceea ce
privește dimensiunea, compoziția chimică și sursa. Aceste structuri,
denumite în mod obișnuit aerosoli atmosferici, au un impact semnificativ
asupra mediului și sănătății. Particulele definite ca PM₁₀ au
un diametru mai mic de 10 micrometri, în timp ce particulele
PM_2,5 au un diametru mai mic de 2,5 micrometri.
PM₁₀ poate fi captat în tractul respirator superior, în timp
ce PM_2,5 poate ajunge în regiunile mai profunde ale
plămânilor. Chiar și PM_0,1 (particule ultrafine) mai mici se
pot amesteca cu fluxul sanguin și pot fi transportate către organele
interne.

Particulele pot proveni din particule primare emise direct din surse
sau din particule secundare formate prin transformarea chimică a
substanțelor gazoase din atmosferă. Sursele naturale includ activitatea
vulcanică, incendiile forestiere, polenul, praful din deșert și
aerosolii de sare marină. Sursele antropice, sau sursele create de om,
includ utilizarea combustibililor fosili, motoarele diesel, centralele
termice, procesele industriale, activitățile de construcție și
practicile agricole. Particulele secundare se formează ca urmare a
reacțiilor chimice din atmosferă care implică compuși precum sulfați,
nitrați, aerosoli organici și săruri de amoniu. Aceste reacții au loc de
obicei prin procese fotochimice sau procese bazate pe nori și se găsesc
în fracțiunea PM_2,5.

Forma particulelor poate fi sferică, fibroasă sau neregulată.
Densitatea lor poate varia de la 0,5 la 3 g/cm³, în timp ce
nanoparticulele, în special, au o suprafață foarte mare. Proprietățile
lor de reținere a apei variază în funcție de natura hidrofilă sau
hidrofobă a particulei. În ceea ce privește compoziția chimică, sunt
predominante ionii anorganici (sulfat, nitrat, amoniu), compușii de
carbon (carbon elementar și organic), metalele grele (plumb, arsen,
cadmiu) și structurile minerale, cum ar fi silicații.

Persistența lor în atmosferă depinde de dimensiunea lor. Particulele
grosiere (PM_10-2,5) rămân în general în atmosferă câteva ore
până la câteva zile și se depun în zone apropiate de sursele lor de
origine. Particulele fine (PM_2,5) pot rămâne în atmosferă
zile întregi și pot fi transportate pe distanțe lungi de vânt. Pe de
altă parte, particulele ultrafine se agregă rapid în particule mai mari
sau se depun pe suprafețe. Drept urmare, de exemplu, praful din Sahara
poate ajunge în America, în timp ce particulele formate în China pot
călători până în Pacificul de Nord.

Concentrația de particule este măsurată folosind diverse metode. În
metodele gravimetrice, particulele sunt filtrate și cântărite folosind
eșantionatoare de volum mare sau mic. Dispozitivele de măsurare automată
utilizează metode precum absorbția beta, microbalansele vibrante (TEOM),
împrăștierea optică sau precipitația electrostatică. În plus,
teledetecția se realizează utilizând sisteme Lidar și date satelitare
precum MODIS și CALIPSO. Concentrația de PM este exprimată de obicei în
micrograme pe metru cub (μg/m³) și raportată ca valori medii pe 24 de
ore sau pe an.

Particulele prezintă riscuri grave pentru sănătatea sistemului
respirator. Principalele efecte includ scăderea funcției pulmonare,
creșterea atacurilor de astm, dezvoltarea BPOC și creșterea riscului de
cancer pulmonar. În sistemul cardiovascular, pot apărea tulburări ale
ritmului cardiac, creșterea riscului de atac de cord, rigiditate
arterială și hipertensiune arterială. În plus, particulele ultrafinele
pot avea efecte adverse asupra sistemuluinervos, pot crește riscul de
diabet, pot provoca complicații în timpul sarcinii și pot duce la decese
premature, în special în rândul grupurilor vulnerabile. Potrivit
Organizației Mondiale a Sănătății, expunerea la PM_2,5 este
asociată cu aproximativ 4,2 milioane de decese premature în fiecare an
la nivel mondial.

Particulele au, de asemenea, un impact semnificativ asupra mediului.
Acestea au efecte directe și indirecte asupra sistemului climatic.
Substanțe precum sulfații reflectă lumina soarelui, provocând un efect
de răcire, în timp ce substanțe precum carbonul negru absorb lumina,
provocând încălzirea. Acestea contribuie la schimbările climatice
indirecte, afectând formarea norilor. Prin acumularea pe zăpadă și
gheață, acestea reduc rata de reflexie, ceea ce poate duce la topirea
ghețarilor. În ecosisteme, ele se pot acumula pe suprafața frunzelor,
pot inhiba fotosinteza, pot perturba chimia solului și pot provoca
acidificarea sau eutrofizarea corpurilor de apă. De asemenea, au un
impact negativ asupra structurilor și materialelor; de exemplu, fațadele
clădirilor se pot murdări, artefactele istorice se pot eroda, iar
dispozitivele electronice pot funcționa defectuos.

Unele standarde internaționale pentru particule sunt următoarele:
Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, valoarea limită anuală
pentru PM_2,5 este de 5 μg/m³, iar pentru PM₁₀ este
de 15 μg/m³. Uniunea Europeană a stabilit limite de 25 μg/m³ pentru
PM_2,5 și 40 μg/m³ pentru PM₁₀. Agenția pentru
Protecția Mediului din Statele Unite (EPA) a stabilit valori limită
anuale de 12 μg/m³ pentru PM_2,5 și 150 μg/m³ pentru
PM₁₀ (medie pe 24 de ore). În China, aceste limite sunt de 35
μg/m³ pentru PM_2,5 și 70 μg/m³ pentru PM₁₀.

Sunt implementate diverse strategii pentru reducerea poluării cu PM.
Se utilizează sisteme precum precipitatori electrostatici și filtre cu
sac în coșurile industriale și filtre de particule la vehiculele diesel.
Se iau măsuri de suprimare a prafului în zonele de construcții și se
promovează tehnologii de ardere curată (cu emisii reduse de particule).
La nivel urban, se acordă prioritate măsurilor precum creșterea
spațiilor verzi, promovarea transportului public, dezvoltarea pistelor
pentru biciclete și limitarea utilizării cărbunelui pentru încălzire. La
nivel individual, se recomandă monitorizarea indicilor de calitate a
aerului, reducerea timpului petrecut în aer liber în perioadele cu
niveluri ridicate de particule, utilizarea purificatoarelor de aer în
interior și purtarea măștilor N95.

În ultimii ani, evoluțiile tehnologice au câștigat avânt în lupta
împotriva poluării cu PM. Rețelele de senzori cu cost redus permit
colectarea mai extinsă a datelor, iar modelele de predicție bazate pe
inteligența artificială sunt în curs de dezvoltare. În acest proces sunt
utilizate și noi sisteme de filtrare proiectate cu nanomateriale și
integrarea datelor satelitare. Odată cu schimbările climatice, se
preconizează și modificări ale naturii poluării cu particule. În
special, creșterea numărului de incendii forestiere poate duce la
creșterea emisiilor de particule din surse de biomasă. Prin urmare,
poluarea cu PM rămâne o problemă prioritară pentru politicile de mediu
și de sănătate publică.

2.2.2. Dioxidul de azot (NO₂)

Oxizii de azot (NOx) sunt compuși gazoși compuși din diverse
combinații de atomi de azot (N) și oxigen (O), caracterizați prin
proprietățile lor reactive în atmosferă. Termenul NOx se referă de
obicei la compușii oxid de azot (NO) și dioxid de azot (NO₂). NO este un
gaz incolor și paramagnetic, în timp ce NO₂ este un gaz de culoare
roșu-maroniu, cu miros înțepător și toxic. Alte gaze care conțin azot
includ monoxidul de diazot (N₂O), trioxidul de diazot (N₂O₃) și
pentoxidul de diazot (N₂O₅). Compușii NOx sunt termodinamic instabili în
atmosferă și se pot transforma unul în altul. Oxidul nitric, în special,
reacționează rapid cu ozonul sau oxigenul din atmosferă pentru a forma
dioxid de azot. Această rată de conversie variază în funcție de
condițiile atmosferice, cum ar fi temperatura, presiunea și prezența
altor poluanți.

Principalele căi de formare a oxizilor de azot sunt grupate în trei
mecanisme principale: termic, legat de combustibil și formarea rapidă de
NOx. NOx termic se formează în principal la temperaturi ridicate prin
reacția directă a azotului molecular și a oxigenului. Acest proces este
cunoscut sub numele de mecanismul Zeldovich și joacă un rol dominant în
sistemele de ardere la temperaturi ridicate, cum ar fi turbinele cu gaz,
centralele electrice pe cărbune și cuptoarele industriale. Pe de altă
parte, NOx din combustibil este produs în timpul arderii combustibililor
cu conținut ridicat de azot, cum ar fi cărbunele și păcura. În acest
proces, compușii de azot din combustibil se transformă mai întâi în
compuși intermediari (de exemplu, HCN și NH₃), care apoi se oxidează
pentru a forma NO sau N₂. Formarea rapidă de NOx are loc în medii cu
temperaturi scăzute și combustibil abundent, ca urmare a reacției
radicalilor de hidrocarburi cu azotul molecular, și este denumită și
mecanismul Fenimore.

Emisiile de NOx sunt împărțite în două categorii: naturale și
antropice. Sursele naturale includ activitățile microbiene din sol
(nitrificare și denitrificare), fulgerele, transportul stratosferic,
incendiile forestiere și gazele emise de la suprafața oceanului. Aceste
surse reprezintă aproximativ 50% din emisiile globale de NOx. Sectorul
transporturilor este principala sursă antropică. Vehiculele rutiere, în
special cele cu motor diesel, sunt responsabile pentru emisii
semnificative de NOx. Transportul maritim și aviația sunt, de asemenea,
surse notabile de emisii. Activitățile de producere a energiei (centrale
termice, centrale electrice pe gaz natural) și procesele industriale
(producția de acid azotic, metalurgie, industria chimică) cresc
producția de NOx.

Activitățile agricole, utilizarea îngrășămintelor și arderea biomasei
se adaugă, de asemenea, la această listă. La nivel global, distribuția
sectorială a emisiilor de NOx este de aproximativ 44% din transporturi,
28% din producția de energie, 18% din industrie și 10% din alte
surse.

NOx din atmosferă suferă diverse reacții chimice, având efecte
semnificative asupra calității aerului și climei. Ciclul fotochimic
dintre NO și NO₂ stă la baza formării ozonului troposferic. În acest
proces, NO₂ este fotolizat de lumina soarelui (λ < 420 nm), iar
atomii de oxigen rezultați se combină cu oxigenul molecular pentru a
forma ozon (O₃). În același timp, NO reacționează cu ozonul format și
este transformat din nou în NO₂. Acest echilibru continuă permanent în
prezența luminii solare. În plus, NO₂ reacționează cu radicalii hidroxil
(OH) din atmosferă pentru a forma acid azotic (HNO₃). Radicalii NO₃
reacționează apoi cu COV-urile, provocând formarea de nitrați organici.
HNO₃ reacționează cu amoniacul pentru a forma azotat de amoniu (NH₄NO₃)
în faza particulat. Astfel de transformări limitează durata de viață
atmosferică a NOx la 1-2 zile, a cărei durată poate varia în funcție de
condițiile sezoniere și geografice.

Expunerea la NO₂ are efecte grave asupra sănătății umane. Tulburările
respiratorii, cum ar fi scăderea funcției pulmonare, bronșita și
atacurile de astm, se numără printre efectele principale. În plus, poate
provoca tulburări ale ritmului cardiac și crește riscul de atacuri de
cord. Copiii, persoanele în vârstă și persoanele cu afecțiuni
respiratorii cronice sunt deosebit de vulnerabile la acest gaz. Unii
compuși provocați indirect de NOx, cum ar fi nitrozaminele, au efecte
potențial cancerigene.

Printre efectele asupra mediului, NOx poate provoca ploi acide prin
transformarea în acid azotic, poate duce la eutrofizarea ecosistemelor
de apă dulce, poate crea leziuni necrotice pe frunzele plantelor și
poate inhiba fotosinteza. De asemenea, poate perturba chimia solului,
ducând la acidificare și perturbarea ciclurilor nutritive. Din
perspectiva climei, NOx contribuie la efectul de seră prin favorizarea
formării ozonului troposferic. În plus, se poate observa un efect
indirect de răcire prin aerosolii de nitrați. Mai mult, prezența NOx
prelungește durata de viață a gazelor cu efect de seră, cum ar fi
metanul, în atmosferă.

Una dintre metodele principale utilizate pentru măsurarea NOx este
tehnica reacției chimice. În această metodă, NO reacționează cu ozonul
pentru a forma NO₂ excitat, care apoi emite lumină și revine la starea
sa inițială. Intensitatea luminii este măsurată pentru a determina
concentrația de NO. DOAS (spectroscopia de absorbție optică
diferențială) calculează concentrația medie pe o distanță lungă prin
măsurarea absorbției la mai multe lungimi de undă. Tehnicile de
spectroscopie în infraroșu, cum ar fi FTIR și NDIR, sunt utilizate în
special pentru detectarea compușilor precum N₂O. Sistemele de
monitorizare continuă a emisiilor (CEMS), care sunt obligatorii în
instalațiile industriale, determină concentrația de NOx și ratele de
emisie în timp real și transmit datele autorităților de mediu. Senzorii
satelitari și sistemele lidar furnizează, de asemenea, date pentru
modelarea calității aerului.

Standardele internaționale pentru NO₂ sunt concepute pentru a proteja
sănătatea publică. Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a stabilit
valoarea limită medie anuală pentru NO₂ la 10 μg/m³ și limita medie pe
24 de ore la 25 μg/m³. Uniunea Europeană a stabilit o limită de emisie
de 150-200 mg/Nm³ pentru instalațiile mari de ardere, în timp ce limita
pentru vehiculele diesel conform standardului Euro 6 este de 80 mg/km.
Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) a stabilit limite de 53
ppb pentru media anuală și 100 ppb pentru media pe 1 oră.

Politicile de reducere a emisiilor de NOx au fost elaborate pentru
fiecare sector în parte. În sectorul transporturilor, sunt utilizate pe
scară largă măsuri precum îmbunătățirea calității combustibilului,
convertizoarele catalitice (de exemplu, SCR, TWC) și recircularea
gazelor de eșapament (EGR). În sectorul energetic, strategiile
principale sunt arzătoarele cu emisii reduse de NOx, sistemele de
control post-combustie și trecerea de la cărbune la gaz natural. În
procesele industriale, accentul se pune pe optimizarea proceselor,
sistemele de purificare a gazelor și prevenirea scurgerilor.

Tehnologiile de reducere sunt împărțite în două grupe: măsuri primare
și măsuri secundare. Măsurile primare vizează reducerea formării de NOx
în timpul combustiei și includ arzătoare cu emisii reduse de NOx,
combustie în etape, controlul raportului aer/combustibil și reducerea
conținutului de azot din combustibil. Cele mai utilizate măsuri
secundare sunt sistemele de reducere catalitică selectivă (SCR). În
această metodă, NO reacționează cu amoniacul în prezența unui
catalizator la 300-400°C pentru a forma azot și apă. Eficiența acesteia
ajunge până la 90%. Metoda de reducere catalitică neselectivă (SNCR), pe
de altă parte, se aplică la 900-1100°C, cu costuri de investiție mai
mici, și oferă o eficiență de 30-70%. Procesele de adsorbție și metodele
de oxidare sunt, de asemenea, soluții suplimentare.

Cercetările actuale se concentrează pe dezvoltarea catalizatorilor pe
bază de zeolit, a noilor materiale cu structură perovskită și a
catalizatorilor cu un singur atom. Abordări precum eliminarea directă a
NOx folosind metode electrochimice și chiar conversia acestuia în
amoniac câștigă, de asemenea, popularitate. Metodele biologice, în
special utilizarea bacteriilor denitrificante, sunt modalități
promițătoare de tratare a emisiilor cu concentrație scăzută. Progresele
în tehnologia senzorilor permit dezvoltarea de sisteme de monitorizare a
NOx cu costuri reduse, mobile și asistate de inteligență
artificială.

Din perspectiva viitorului, apar tendințe semnificative în controlul
NOx. Odată cu adoptarea pe scară largă a vehiculelor electrice, se
preconizează o scădere a emisiilor legate de transport. Tranziția către
o economie bazată pe hidrogen poate readuce în prim-plan formarea de NOx
în sistemele de ardere la temperaturi ridicate. Creșterea numărului de
incendii forestiere din cauza schimbărilor climatice determină o
creștere a emisiilor naturale de NOx, în timp ce noi politici de control
al emisiilor agricole sunt, de asemenea, pe agenda de lucru.
Industrializarea și creșterea cererii de energie, în special în țările
în curs de dezvoltare, au făcut ca controlul emisiilor de NOx să devină
o prioritate a politicii de mediu la nivel mondial.

2.2.3. Dioxidul de sulf (SO₂)

Dioxidul de sulf (SO₂) este un gaz toxic, incolor, cu miros puternic,
care joacă un rol important în chimia atmosferei. Acest compus, cu
formula moleculară SO₂, are o greutate moleculară de 64,066 g/mol. Se
topește la -72°C, fierbe la -10°C și atinge o densitate de 2,6288 kg/m³
la 25°C. Este foarte solubil în apă (94 g/L la 20°C) și, datorită
acestei caracteristici, reacționează rapid în condiții atmosferice
umede. Structura sa moleculară este polară, cu doi atomi de oxigen
legați de un atom de sulf în centru, dispuși la un unghi de 119°.
Reacționează cu apa pentru a forma acid sulfuros (H₂SO₃), care este o
componentă importantă a proceselor de acidificare atmosferică.

SO₂ este eliberat în atmosferă atât prin procese naturale, cât și
prin procese induse de om. Printre resursele naturale, activitățile
vulcanice sunt cele mai vizibile. Erupțiile stratovulcanice, degazarea
vulcanică continuă și vulcanismul submarin provoacă emisii mari de SO₂.
În plus, descompunerea materiei organice care conține sulf, emisiile de
dimetilsulfură (DMS) la suprafața mării și activitățile metabolice ale
anumitor microorganisme se numără printre sursele biogene. Incendiile
forestiere, activitățile geotermale și furtunile de praf sunt alți
factori naturali care cresc emisiile de SO₂.

Emisiile antropice de SO₂ rezultă în principal din arderea
combustibililor fosili. În special, centralele electrice pe cărbune,
cazanele industriale și încălzirea rezidențială care utilizează cărbune
de calitate inferioară sunt cele mai mari surse ale acestui gaz. În
plus, procesele industriale, cum ar fi sectorul metalurgic (de exemplu,
topirea cuprului, plumbului și zincului), rafinăriile de petrol,
producția de acid sulfuric și fabricarea celulozei produc cantități
semnificative de SO₂. Aplicațiile agricole, cum ar fi motoarele diesel,
instalațiile de incinerare a deșeurilor și producția de îngrășăminte,
contribuie, de asemenea, la emisii. Conținutul de sulf al
combustibililor variază între 0,5-5% în cărbunele bituminos, 0,5-10% în
lignit și 0,5-3,5% în păcură, în timp ce în gazul natural este prezent
în cantități reduse.

SO₂ din atmosferă suferă reacții chimice complexe atât în faza
gazoasă, cât și în cea lichidă, transformându-se în diverși poluanți
secundari. Moleculele de SO₂ excitate de lumina soarelui reacționează cu
oxigenul și vaporii de apă pentru a forma acid sulfuric (H₂SO₄). În
plus, reacțiile inițiate de radicalii OH duc la formarea de SO₃, care
apoi se combină cu vaporii de apă pentru a produce H₂SO₄. În procesele
eterogene, SO₂ se dizolvă în picăturile de nor sau pe suprafețele
particulelor și suferă oxidare. Reacțiile sale cu aerosolii de sare
marină pot duce la formarea de săruri sulfatate (de exemplu, Na₂SO₄) și
acid clorhidric (HCl).

Aerosolii sulfatici formați ca urmare a acestor reacții joacă un rol
important în atmosferă. Aceste particule reduc vizibilitatea prin
împrăștierea luminii, influențează formarea norilor acționând ca nuclee
de condensare a norilor și creează un efect de răcire în sistemul
climatic. Durata de viață atmosferică a SO₂ este de aproximativ 2 până
la 4 zile, care poate varia în funcție de condițiile meteorologice și de
prezența altor poluanți.

SO₂ are, de asemenea, numeroase efecte adverse asupra mediului. Cel
mai cunoscut efect al său este provocarea ploilor acide. SO₂, care se
transformă în acid sulfuric în atmosferă, ajunge la suprafața pământului
odată cu precipitațiile, scăzând pH-ul solului, acidificând ecosistemele
acvatice și deteriorând vegetația. În plante, pătrunde prin stomate,
provocând moartea celulelor, inhibând fotosinteza și formând leziuni
necrotice pe suprafața frunzelor. În plus, materialele de construcție
anorganice pe bază de carbonat (de exemplu, calcar, marmură)
reacționează cu SO₂ și suferă eroziune. Acest lucru poate provoca daune
ireversibile, în special artefactelor istorice. În metale, accelerează
coroziunea.

Efectul SO₂ asupra sistemului climatic se manifestă în principal
indirect. Aerosolii sulfați reflectă lumina solară, provocând o forță
radiativă de răcire. De asemenea, aceștia cresc numărul picăturilor de
nor care modifică reflectivitatea (albedo) norilor. SO₂ care ajunge în
stratosferă în timpul erupțiilor vulcanice de amploare poate provoca
efecte de răcire globală care durează câțiva ani.

Din perspectiva sănătății umane, SO₂ are efecte atât acute, cât și
cronice. Expunerea pe termen scurt la concentrații de 5-10 ppm poate
provoca iritații ale gâtului, 10-50 ppm poate provoca iritații ale
ochilor și tuse, iar peste 50 ppm poate provoca bronhospasm și edem
pulmonar. Expunerea pe termen lung poate duce la reducerea funcției
pulmonare, apariția bronșitei cronice și agravarea simptomelor astmului.
De asemenea, s-a observat o creștere a riscului de mortalitate
cardiopulmonară. Copiii, persoanele în vârstă, persoanele cu BPOC și
astm și fumătorii se numără printre grupurile sensibile. Organizația
Mondială a Sănătății raportează că expunerea la SO₂ cauzează aproximativ
4 milioane de decese premature în fiecare an la nivel mondial.

Pentru determinarea concentrațiilor de SO₂ se utilizează diverse
tehnici de măsurare. Metoda fluorescenței UV se bazează pe principiul că
SO₂ emite lumină în intervalul 240-420 nm când este excitat la 214 nm.
În metoda de absorbție chimică, SO₂ este dizolvat într-o soluție de
peroxid de hidrogen pentru analiză. Cromatografia gazoasă oferă o
analiză de înaltă precizie utilizând detectoare selective pentru sulf.
În instalațiile industriale, sistemele de monitorizare continuă a
emisiilor (CEMS) sunt obligatorii și efectuează calcule în timp real ale
concentrației și ratei de emisie. Eșantionatoarele pasive cu cost redus
sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă și analizate în laborator
folosind cromatografia ionică.

Au fost stabilite diverse standarde internaționale de calitate a
aerului pentru SO₂. Organizația Mondială a Sănătății a stabilit o
valoare limită de 20 μg/m³ pentru media pe 24 de ore. Uniunea Europeană
a stabilit o valoare maximă de 350 μg/m³ pentru 1 oră și o limită de 125
μg/m³ pentru 24 de ore. Agenția pentru Protecția Mediului din Statele
Unite (EPA) a stabilit o limită de 196 μg/m³ (75 ppb) pentru media pe 1
oră.

Pentru controlul emisiilor de SO₂ se aplică numeroase soluții
tehnologice. Pentru purificarea combustibililor se utilizează metode
precum spălarea cărbunelui, hidrodesulfurarea produselor petroliere și
biosulfurarea microbiană. Intervențiile în timpul combustiei includ
combustia în pat fluidizat, injectarea de var și tehnologiile de
combustie îmbogățită cu oxigen. Una dintre cele mai comune aplicații
este tratarea gazelor de ardere. În sistemele de spălare umedă, SO₂
reacționează cu calcarul pentru a forma sulfat de calciu (gips),
atingând o eficiență de 90-98%. Rata de eliminare ridicată poate fi
atinsă și în sistemele uscate și semi-uscate. Metode inovatoare precum
separarea prin membrană, oxidarea cu fascicul de electroni, sistemele de
tratare biologică și arderea îmbogățită cu oxigen se numără printre
tehnologiile de nouă generație.

Dimensiunea economică a controlului SO₂ ar trebui, de asemenea, luată
în considerare. Costul de investiție al sistemelor FGD umede variază
între 150 și 300 $/kW, în timp ce sistemele uscate costă între 100 și
200 $/kW. Costul sistemelor de desulfurare pentru transportul maritim
poate varia între 2 și 5 milioane de dolari pe navă. Consumul de
reactivi, eliminarea deșeurilor și consumul de energie constituie
costuri operaționale. Cu toate acestea, beneficiile obținute în
sectoarele sănătății, agriculturii și construcțiilor compensează în mare
măsură aceste costuri.

Cercetările actuale se concentrează pe utilizarea structurilor
metal-organice (MOF), a lichidelor ionice și a materialelor pe bază de
grafen pentru captarea SO₂. Evaluarea deșeurilor provenite din tratarea
gazelor de ardere ca materiale de construcție, recuperarea acidului
sulfuric și tehnicile de leșiere biologică a sulfului (biorefinare)
câștigă, de asemenea, popularitate. Modelarea de înaltă rezoluție bazată
pe date satelitare contribuie la îmbunătățirea inventarelor de
emisii.

În concluzie, deși controlul SO₂ este un domeniu în care s-au
înregistrat progrese semnificative în gestionarea calității aerului,
există încă lacune semnificative în ceea ce privește punerea în
aplicare, în special în țările în curs de dezvoltare. Accelerarea
tranziției către energia curată, promovarea adoptării pe scară largă a
celor mai bune tehnologii disponibile și punerea în aplicare a
strategiilor de recuperare a sulfului în conformitate cu principiile
economiei circulare vor fi esențiale pentru reducerea emisiilor de SO₂
la scară globală.

2.2.4. Ozonul (O₃)

Ozonul (O₃) este o moleculă alotropică compusă din trei atomi de
oxigen. Structura sa moleculară are o geometrie curbată, cu un unghi de
legătură de aproximativ 116,8°. Din punct de vedere fizic, este un gaz
de culoare albastru deschis, cu miros puternic, cu o greutate moleculară
de 47,998 g/mol. Se topește la -192,2°C și fierbe la -111,9°C. La 0°C,
are o densitate de 2,144 kg/m³ și joacă un rol semnificativ în chimia
atmosferică datorită reactivității sale ridicate.

Ozonul se găsește în trei straturi diferite ale atmosferei. Cea mai
mare concentrație a sa se găsește în stratosferă, la aproximativ 15-35
de kilometri deasupra suprafeței Pământului. În această regiune, ozonul
formează un strat cunoscut sub numele de stratul de ozon, care împiedică
razele ultraviolete (UV) dăunătoare să ajungă la suprafața Pământului.
Ozonul stratosferic reprezintă aproximativ 90% din totalul ozonului
atmosferic și atinge concentrația maximă la o altitudine de aproximativ
25 de kilometri.

În schimb, ozonul din troposferă, stratul cel mai apropiat de
suprafața Pământului, este denumit „ozon nociv”, deoarece are efecte
adverse asupra sănătății umane și a mediului. În timp ce concentrația
naturală de fond variază între 20 și 45 ppbv, această valoare poate
crește până la 100-200 ppbv. În plus, tropopauza, zona de tranziție
dintre stratosferă și troposferă, este importantă pentru transportul
vertical al ozonului și poate influența echilibrul ozonului
atmosferic.

Ozonul stratosferic se formează în principal prin procese fotochimice
cunoscute sub numele de mecanismul Chapman. În aceste procese,
moleculele de oxigen (O₂) suferă fotodisociere atunci când sunt expuse
la radiații UV cu lungime de undă scurtă (λ < 242 nm), ceea ce duce
la formarea de atomi de oxigen liberi. Acești atomi formează apoi ozon
prin fuziunea cu moleculele de oxigen existente. Ozonul poate fi, de
asemenea, descompus de radiațiile UV și se descompune în molecule de
oxigen și atomi liberi. Aceste procese au loc într-o stare de
echilibru.

Ozonul din troposferă nu este un poluant emis direct, ci apare ca
urmare a reacției oxizilor de azot (NOx) și a compușilor organici
volatili (COV) cu lumina soarelui. În acest proces de formare a smogului
fotochimic, NO₂ se fotolizează pentru a forma atomi de oxigen liberi,
care apoi se combină cu oxigenul molecular pentru a forma ozon. Acest
proces este susținut de reacții în lanț radicale care implică COV,
ducând la creșterea concentrațiilor de ozon la nivelul solului, în
special în zilele însorite de vară.

Ozonul este influențat atât de surse naturale, cât și de surse
antropice. În mod natural, acesta se poate forma prin procese precum
fulgerele, emisiile de COV biogene (de exemplu, izopren și terpeni),
incendiile forestiere și fotoliza compușilor carbonilici. Producția de
ozon indusă de om este asociată cu activități precum emisiile
autovehiculelor, procesele industriale, utilizarea solvenților și
arderea combustibililor fosili.

Ozonul contribuie la formarea aerosolilor organici secundari (SOA)
prin reacții chimice în atmosferă. Reacția ozonului cu alchenele duce la
formarea de compuși cu volatilitate redusă, care în cele din urmă trec
în faza de particule și se transformă în SOA, afectând negativ calitatea
aerului. În plus, în lunile de iarnă, în special în condiții de
inversiune, acumularea de NOx și dizolvarea compușilor temporari, cum ar
fi nitratul de peroxiacetil (PAN), pot duce la formarea „ozonului de
iarnă”.

Efectele ozonului asupra sănătății umane sunt deosebit de vizibile la
nivelul sistemului respirator. În cazurile de expunere acută, chiar și
la niveluri de 80-120 ppb, se poate observa dificultate respiratorie la
persoanele sensibile. La niveluri de 120-180 ppb, se observă o scădere a
funcției pulmonare, în timp ce nivelurile peste 180 ppb duc la simptome
vizibile la populația generală. Expunerea cronică poate contribui la
dezvoltarea BPOC, poate suprima dezvoltarea pulmonară la copii și poate
crește riscul de boli cardiovasculare. Ozonul poate afecta, de asemenea,
sistemul nervos și poate crește permeabilitatea barierei
hematoencefalice. Cele mai sensibile grupuri includ pacienții cu astm,
vârstnicii, copiii și grupurile profesionale care lucrează în aer
liber.

Ozonul provoacă, de asemenea, daune grave plantelor. Acesta pătrunde
în frunzele plantelor prin stomate, deteriorează membranele celulare,
inhibă fotosinteza și reduce activitatea enzimei Rubisco. Aceste efecte
pot duce la pierderi de randament de până la 10-30% în cazul culturilor
sensibile, cum ar fi grâul, bumbacul și soia. La nivel de ecosistem,
ozonul poate duce la reducerea productivității biologice în păduri, la
modificări în compoziția speciilor, la reacții în lanț în ecosistemele
acvatice și la perturbări în echilibrul microbian al solului.

Ozonul are efecte negative și asupra materialelor de construcție.
Acesta provoacă crăpături în cauciuc și elastomeri, decolorarea
vopselelor și pierderea durabilității fibrelor textile. Prin urmare,
măsurarea și monitorizarea ozonului sunt importante.

Concentrațiile de ozon pot fi monitorizate prin utilizarea diverselor
metode de măsurare de referință. Spectrofotometria de absorbție UV
funcționează pe baza legii Beer-Lambert la o lungime de undă de 254 nm
și este în conformitate cu standardele internaționale. Metoda chimică,
pe de altă parte, se bazează pe principiul reacției ozonului cu etilena
pentru a emite lumină și oferă o sensibilitate ridicată. Spectroscopia
de absorbție optică diferențială (DOAS) permite măsurarea ozonului pe
distanțe lungi. În plus, măsurătorile bazate pe sateliți (cum ar fi OMI,
TROPOMI), sistemele lidar și prelevatoarele pasive pot fi, de asemenea,
utilizate pentru monitorizarea ozonului.

Valorile limită stabilite de organizații precum Organizația Mondială
a Sănătății (OMS), EPA, Uniunea Europeană (UE) și China variază în
funcție de durata expunerii de 8 ore și 1 oră. De exemplu, OMS recomandă
o limită de 60 μg/m³ pentru o medie de 8 ore. UE utilizează indicele
sezonier AOT40 (acumularea de ozon peste 40 ppb) pentru a măsura
efectele ozonului asupra agriculturii.

În controlul formării ozonului, reducerea emisiilor de NOx și COV
este esențială. Standardele de emisii introduse pentru autovehicule (cum
ar fi Euro 6, Tier 3), sistemele de reducere catalitică selectivă (SCR)
utilizate în procesele industriale, promovarea produselor cu conținut
redus de COV și unitățile de recuperare a vaporilor se numără printre
măsurile eficiente în acest domeniu. Strategiile regionale includ
comerțul cu precursori de ozon, restricții privind COV în lunile de vară
și protocoale de răspuns în situații de urgență.

Soluțiile tehnologice pentru reducerea poluării cu ozon includ
utilizarea combustibililor curați (de exemplu, GNL, hidrogen),
infrastructura pentru vehicule electrice, piste pentru biciclete,
sisteme inteligente de trafic și sisteme de avertizare timpurie privind
calitatea aerului. În plus, inițiativele de infrastructură verde și
tehnologiile industriale de control al COV (de exemplu, oxidarea
termică, adsorbția carbonului, biofiltrarea) se numără printre
strategiile care vizează limitarea formării ozonului.

Ozonul are interacțiuni complexe cu schimbările climatice. Ozonul
troposferic acționează ca un gaz cu efect de seră, cu un efect de
forțare radiativă de aproximativ 0,4 W/m². De asemenea, afectează ciclul
carbonului prin reducerea absorbției de carbon de către plante. Pe de
altă parte, creșterea temperaturii poate crește emisiile de COV
biogenice și poate modifica dinamica stratosferei-troposferei, afectând
astfel echilibrul ozonului.

Cercetările actuale cuprind o gamă largă de tehnologii, de la senzori
bazati pe puncte cuantice la modelare asistată de inteligență
artificială, modele de transport chimic de înaltă rezoluție și
utilizarea datelor locale din satelit. În cadrul acordurilor
internaționale privind clima, precum Acordul de la Paris, controlul
poluanților climatici cu durată scurtă de viață (SLCP), precum ozonul,
planificarea urbană durabilă și practicile economiei circulare au
căpătat importanță.

În concluzie, combaterea poluării cu ozon necesită o abordare
multifațetată. Controlul coordonat al emisiilor de NOx și COV,
integrarea cu politicile climatice și dezvoltarea de noi tehnologii vor
fi printre pietrele de temelie ale gestionării durabile a calității
aerului.

2.2.5. Monoxidul de carbon (CO)

Monoxidul de carbon (CO) este un gaz incolor, inodor și insipid,
compus dintr-un atom de carbon și unul de oxigen. Acest compus, cu o
greutate moleculară de 28,01 g/mol, se topește la -205°C și fierbe la
-191,5°C. La temperatura camerei, CO există în fază gazoasă cu o
densitate de 1,25 g/L, iar solubilitatea sa în apă este de 27,6 mg/L la
25°C. Structura sa moleculară prezintă o legătură triplă parțială cu o
lungime de legătură de aproximativ 112,8 picometri. În ciuda acestor
proprietăți fizice, monoxidul de carbon este un poluant atmosferic
extrem de periculos pentru sănătatea umană și pentru mediu.

Efectul toxic al CO provine în principal din reacțiile chimice cu
hemoglobina (Hb). Când este inhalat, CO se leagă de hemoglobina din
sânge pentru a forma carboxihemoglobină (COHb), reducând semnificativ
capacitatea sângelui de a transporta oxigen. Afinitatea hemoglobinei
pentru monoxidul de carbon este de 200 până la 250 de ori mai mare decât
cea pentru oxigen. În plus, CO inhibă enzima citocrom oxidază
mitocondrială, care este responsabilă de producerea de energie celulară,
împiedicând astfel țesuturile să utilizeze oxigenul.

Monoxidul de carbon este eliberat în atmosferă prin procese naturale
și antropice (cauzate de om). Sursele naturale includ incendiile
forestiere, activitățile microorganismelor din sol, metabolismul
plantelor, emisiile de la suprafața oceanului, gazele vulcanice și
sursele geotermale. Cu toate acestea, sursele antropice joacă un rol mai
important în încărcarea atmosferică cu CO. În special, arderea
incompletă a combustibililor fosili este principala cale de producere a
acestui gaz. Motoarele cu ardere internă, sobele pe cărbune și lemne,
cazanele industriale, furnalele utilizate în producția de oțel,
fabricile petrochimice și anumite procese de producție chimică (de
exemplu, producția de formaldehidă și metanol) sunt sursele principale.
În plus, fumul de țigară și dispozitivele de încălzire interioară pot
contribui, de asemenea, în mod semnificativ la emisiile de CO. La nivel
global, aproximativ 2.500 Tg de CO sunt emise anual din surse naturale,
în timp ce 1.000 Tg provin din activități antropice. Sectorul
transporturilor reprezintă 55% din aceste emisii, procesele industriale
contribuie cu 20%, iar încălzirea rezidențială reprezintă 15%.

CO este un gaz reactiv în atmosferă și reacționează în principal cu
radicalii hidroxil (OH) pentru a forma dioxid de carbon (CO₂). Acest
proces are, de asemenea, un impact semnificativ asupra echilibrului
oxidantului atmosferic. Microorganismele din sol pot, de asemenea, oxida
CO și îl pot elimina din atmosferă. Cu toate acestea, durata de viață
atmosferică a CO este, în general, între 1 și 3 luni. Concentrațiile pot
ajunge până la 1-50 ppm în zonele urbane și 0,05-0,5 ppm în zonele
rurale. Acesta prezintă o distribuție relativ omogenă în troposferă; cu
toate acestea, datorită duratei sale lungi de viață, poate fi
transportat în stratosferă și poate avea efecte indirecte asupra chimiei
ozonului.

Din punct de vedere al sănătății, CO este extrem de periculos. În
funcție de nivelul de COHb cauzat de inhalarea de CO, pot apărea efecte
care variază de la dureri de cap ușoare până la insuficiență
respiratorie. La niveluri de COHb sub 10%, simptomele nu sunt în general
observate, în timp ce la niveluri de 20-30% pot apărea simptome precum
dureri de cap și amețeli. La niveluri de 40-50%, pot apărea simptome
precum confuzie, halucinații și sincopă. Nivelurile de COHb peste 60%
pot duce la stop cardio-respirator și pot duce la deces. Expunerea pe
termen lung și la niveluri scăzute poate crește riscul de boli
cardiovasculare, poate afecta funcțiile neurocognitive și poate provoca
tulburări de dezvoltare fetală la femeile însărcinate. Pacienții
cardiaci, femeile însărcinate, nou-născuții, copiii, pacienții cu
afecțiuni respiratorii cronice și pacienții cu anemie se numără printre
grupurile cele mai sensibile.

Efectele CO asupra mediului sunt, de asemenea, demne de menționat.
Prin reacția cu radicalul OH și consumarea acestuia, CO determină ca
gazele cu efect de seră, precum metanul, să rămână în atmosferă pentru
perioade mai lungi. Acest lucru crește efectul indirect al CO asupra
gazelor cu efect de seră. În plus, acesta declanșează formarea ozonului
troposferic, afectează ciclul carbonului și are un potențial de forțare
radiativă estimat la aproximativ 0,23 W/m². CO poate influența
activitatea microbiană din sol, poate inhiba creșterea plantelor și
poate provoca daune indirecte prin creșterea consumului de oxigen în
ecosistemele acvatice.

Concentrațiile de COsunt măsurate prin diverse metode. Spectroscopia
de absorbție în infraroșu oferă măsurători precise, în special la o
lungime de undă de 4,6 µm. Cromatografia gazoasă oferă analize de înaltă
rezoluție utilizând coloane cu sită moleculară și detectoare FID.
Senzorii electrochimici oferă soluții portabile, cu costuri reduse, și
sunt particuliare potriviți pentru monitorizarea expunerii personale. În
instalațiile industriale, sistemele de monitorizare continuă a emisiilor
(CEMS) sunt utilizate pentru colectarea și raportarea datelor în timp
real.

Există limite stabilite pentru calitatea aerului în ceea ce privește
CO la nivel mondial. Organizația Mondială a Sănătății (OMS) recomandă o
limită de 6 mg/m³ pentru o medie de 8 ore, în timp ce EPA a stabilit o
limită de 35 ppm pentru o medie de 1 oră și 9 ppm pentru o medie de 8
ore. Reglementări similare sunt în vigoare în diferite regiuni, cum ar
fi Uniunea Europeană și China. Din perspectiva sănătății la locul de
muncă, organizații precum OSHA, ACGIH și NIOSH au stabilit limite de
expunere profesională.

Pentru a reduce emisiile de CO se utilizează diverse tehnologii de
control, cum ar fi optimizarea combustiei, convertoarele catalitice,
sistemele de oxidare termică, îmbogățirea cu oxigen și combustibilii
alternativi. Convertoarele catalitice utilizate în vehicule, în special,
au capacitatea de a elimina 90% din CO. În plus, soluțiile de energie
curată, cum ar fi vehiculele electrice, biocombustibilii și sistemele de
combustie îmbunătățite cu hidrogen, sunt metode eficiente de reducere a
emisiilor.

Acumularea de monoxid de carbon în spații închise prezintă riscuri
grave. Încălzitoarele utilizate în mod necorespunzător, sobele cu gaz,
garajele slab ventilate și fumul de țigară sunt surse semnificative de
CO în interior. Prin urmare, utilizarea detectoarelor de CO, curățarea
regulată a coșurilor de fum și sistemele de ventilație eficiente sunt de
o importanță vitală. În instalațiile industriale, trebuie implementate
sisteme fixe de monitorizare, echipamente de protecție personală,
planuri de intervenție în caz de urgență și programe de formare a
angajaților pentru a preveni accidentele la locul de muncă legate de
CO.

În ultimii ani, senzorii pe bază de nanotuburi, sistemele de
rezonanță optică, detectoarele cu puncte cuantice și sistemele integrate
cu dispozitive mobile au oferit capacități de măsurare a CO mai
sensibile și mai portabile. În plus, degradarea biologică a CO a devenit
posibilă prin utilizarea sistemelor de tratare biologică și a
microorganismelor care degradează acidul carboxilic. Se dezvoltă
catalizatori de nouă generație (de exemplu, pe bază de MOF și perovskit)
pentru a crea sisteme de tratare mai eficiente și mai durabile.

Monoxidul de carbon este un poluant atmosferic prioritar la scară
globală datorită proprietăților sale toxice acute care afectează în mod
direct sănătatea umană și efectelor sale asupra chimiei atmosferice.
Deși s-au înregistrat progrese tehnologice și politice semnificative în
combaterea CO, poluarea aerului din interior și emisiile industriale
rămân probleme grave de sănătate publică, în special în țările în curs
de dezvoltare. În viitor, politicile de tranziție către energia curată
și protecția grupurilor vulnerabile, precum și sistemele integrate de
gestionare a calității aerului la nivel vor fi decisive în lupta
împotriva poluării cu CO.

2.2.6. Compușii organici volatili (COV)

Compușii organici volatili (COV) sunt compuși chimici pe bază de
carbon cu presiune de vapori ridicată la temperatura camerei și pot
exista în atmosferă în stare gazoasă. Acești compuși, care conțin de
obicei carbon între C₃ și C₂₀, au puncte de fierbere cuprinse între 50°C
și 260°C și greutăți moleculare între 30 și 300 g/mol. Au o tendință
ridicată de vaporizare și se pot amesteca ușor în atmosferă în condiții
de mediu.

COV sunt clasificați în subgrupuri pe baza structurii lor chimice,
cum ar fi alifatice (de exemplu, hexan, butan), aromatice (benzen,
toluen, xilen), oxigenate (acetonă, etanol, formaldehidă), halogenate
(tricloretilenă, cloroform) și terpene (α-pinen, limonen). În funcție de
sursele lor, aceștia sunt clasificați ca fiind biogenici (sisteme
naturale, cum ar fi plantele, solul și suprafețele oceanice) și
antropogenici (industrie, transport, produse de consum). În plus,
aceștia sunt clasificați în COV cu reactivitate ridicată, medie și
scăzută, în funcție de reactivitatea lor atmosferică. COV cu
reactivitate ridicată (de exemplu, izopren, terpeni) pot avea efecte
semnificative asupra mediului, în ciuda duratei lor de viață atmosferică
scurte, datorită reacțiilor chimice rapide.

Emisiile naturale de COV, constând în principal din izopren,
monoterpene și compuși care conțin oxigen emiși de copacii foioși și
coniferi, se ridică la aproximativ 1.150 Tg de carbon pe an. Emisiile
antropice, pe de altă parte, sunt de aproximativ 150 Tg de carbon pe an.
Principalii COV generați de om includ compuși precum toluenul, benzenul
și xilenul. Activități precum emisiile de gaze de eșapament ale
autovehiculelor, instalațiile industriale, utilizarea vopselelor și
solvenților, produsele de curățare și materialele de construcție
provoacă emisii de COV.

COV suferă diverse reacții fotochimice în atmosferă, transformându-se
în poluanți secundari. Reacțiile cu radicalii hidroxil (OH) și nitric
(NO₃) pot duce la formarea de ozon (O₃), formaldehidă, nitrați organici
și aerosoli organici secundari (SOA). Aceste procese, în prezența
luminii solare și a oxizilor de azot (NOₓ), duc la formarea smogului
fotochimic. Durata de viață atmosferică a COV variază de la câteva ore
la câteva luni. COV foarte reactivi afectează calitatea aerului local,
în timp ce cei mai puțin reactivi pot parcurge distanțe mari, provocând
impacturi regionale și globale.

COV au efecte acute și cronice asupra sănătății umane. Efectele acute
includ dureri de cap, amețeli, probleme de coordonare, iritații ale
ochilor și gâtului, greață și tulburări ale ritmului cardiac. Expunerea
cronică poate duce la efecte cancerigene, cum ar fi leucemia asociată
benzenului, cancerul nazofaringian asociat formaldehidei și un risc
crescut de limfom asociat 1,3-butadienei. În plus, expunerea pe termen
lung la COV poate provoca leziuni neurologice, disfuncții hepatice și
renale, perturbări ale sistemului endocrin și efecte adverse asupra
sănătății reproductive. Copiii, persoanele în vârstă, femeile
însărcinate și persoanele cu boli cronice sunt mai sensibile la acești
poluanți.

Din perspectiva mediului, COV declanșează formarea ozonului
troposferic, reducând capacitatea de fotosinteză a plantelor și
provocând degradarea diverselor materiale de suprafață. Produsele
oxidative ale COV sunt aerosoli organici secundari, particulele cresc
concentrația acestora, reducând astfel calitatea aerului și scăzând
vizibilitatea. În plus, COV contribuie direct sau indirect la
schimbările climatice. De exemplu, unele COV, cum ar fi metanul, au un
puternic efect de seră, în timp ce altele contribuie la forțarea
radiativă indirectă prin formarea de SOA și ozon. COV pot afecta, de
asemenea, microfizica norilor, acționând ca nuclee de condensare a
norilor.

Metodele de referință pentru măsurarea COV includ cromatografia de
gaze cu spectrometrie de masă (GC-MS/FID), spectrometria de masă cu
reacție de transfer de protoni (PTR-MS) și spectroscopia în infraroșu cu
transformată Fourier (FTIR). Aceste tehnici permit măsurarea în
laborator și pe teren a concentrațiilor complexe și precise de COV. În
plus, pentru monitorizarea continuă se utilizează sisteme de
cromatografie de gaze online, detectoare PID și senzori wireless cu cost
redus.

Există reglementări naționale și internaționale pentru controlul COV.
Organizația Mondială a Sănătății (OMS), EPA și Uniunea Europeană au
stabilit valori limită de calitate a aerului pentru compuși COV
specifici. De exemplu, valoarea limită medie anuală pentru benzen este
de 5 µg/m³, în timp ce valoarea limită pe 30 de minute pentru
formaldehidă este de 0,1 mg/m³. Pentru a limita emisiile, standardele
Euro 6 și Tier 3 sunt aplicate vehiculelor, limitele bazate pe procese
sunt implementate pentru instalațiile industriale, iar restricțiile
privind conținutul de COV sunt impuse produselor.

Pentru controlul COV se utilizează diverse tehnologii. Produsele pe
bază de apă, formulele cu conținut ridicat de solide și sistemele de
întărire cu raze UV sunt preferate pentru controlul sursei, în timp ce
modificările proceselor, sistemele închise și tehnologiile de aplicare
automată devin din ce în ce mai răspândite. În tratarea gazelor
reziduale se utilizează metode avansate, cum ar fi oxidanții termici
regenerativi (RTO), adsorbția cu cărbune activ, sistemele de tratare
biologică, separarea cu membrană, tratarea cu plasmă și oxidarea
fotocatalitică.

Cercetările actuale se concentrează pe tehnologii inovatoare, cum ar
fi sistemele de măsurare bazate pe sateliți (de exemplu, TROPOMI) pentru
teledetecția COV, modelele de predicție a calității aerului bazate pe
inteligență artificială, sistemele GC portabile bazate pe microcipuri și
adsorbantele bazate pe MOF. În plus, solvenții dezvoltați în
conformitate cu abordările biotehnologice și principiile chimiei verzi
contribuie la obiectivele de producție durabilă.

În concluzie, COV necesită strategii de control integrate datorită
impactului lor multiplu asupra sănătății umane și a mediului. Sistemele
personalizate de monitorizare a expunerii, soluțiile inteligente pentru
orașe, modelele de producție durabilă și integrarea calității aerului cu
clima vor fi componente cheie ale gestionării viitoare a COV.

2.2.7. Plumbul (Pb)

Plumbul (Pb) este un metal greu moale, maleabil, cu numărul atomic 82
și greutatea atomică 207,2. În contextul poluării aerului, plumbul se
găsește de obicei sub formă de particule (PM) sau sub formă de compuși
în faza gazoasă. Plumbul elementar (Pb⁰), compușii anorganici (de
exemplu, PbO, PbSO₄, PbCO₃) și compușii organometalici (cum ar fi
tetraetilul de plumb) există în diverse forme. Punctul său de topire
este de 327,5°C, punctul de fierbere este de 1749°C, iar presiunea
vaporilor la 973°C este de 1 mmHg.

Din punct de vedere chimic, plumbul este clasificat în două grupe:
anorganic și organic. Plumbul anorganic provine în principal din
emisiile industriale, în timp ce plumbul organic a fost utilizat în
trecut ca aditiv pentru combustibili. Plumbul poate fi găsit în
proporție de peste 90% în PM₁₀ și de 50-70% în PM₂.₅. Emisiile pot fi
directe (primare) din surse sau secundare, rezultate din reacții chimice
în atmosferă.

Sursele naturale de plumb includ procese geogene, cum ar fi
activitatea vulcanică, eroziunea solului și aerosolii de sare marină,
precum și procese biogene, cum ar fi incendiile forestiere și emisiile
provenite de la plante. Emisiile naturale anuale sunt de aproximativ
25-50 Gg.

Sursele antropice sunt mai concentrate. Din punct de vedere istoric,
benzina cu plumb a fost una dintre cele mai importante surse, alături de
procesele industriale, cum ar fi arderea cărbunelui, activitățile
metalurgice, producția de baterii și vopsele, reciclarea deșeurilor
electronice și instalațiile de incinerare a deșeurilor. Se estimează că
aceste emisii se situează între 350-400 Gg anual. Cei mai comuni compuși
emiși sunt oxidul de plumb (PbO), sulfatul de plumb (PbSO₄) și
tetraetilul de plumb ((CH₃CH₂)₄Pb).

Plumbul suferă reacții de oxidare și acid-bază în atmosferă,
transformându-se în diferiți compuși. Compușii de plumb din faza gazoasă
se pot dizolva în picăturile de nor și pot trece în faza particulate.
Durata de viață atmosferică a plumbului sub formă de particule este de
5-10 zile, iar transportul său poate varia de la nivel local (până la 10
km) la regional (100-1.000 km) și global (transport stratosferic).

Expunerea la plumb are loc de obicei prin inhalare (prin PM),
ingestie (alimente și apă contaminate) și expunere cutanată (în special
compuși organici ai plumbului). Aproximativ 30-50% din plumbul inhalat
este absorbit de plămâni și apoi se leagă de eritrocite, intrând în
fluxul sanguin. Plumbul suferă diverse reacții redox în organism.
Excreția are loc în principal prin urină (75%), fecale (15%) și
păr/unghii (10%).

Plumbul prezintă riscuri grave pentru sănătatea umană. Poate afecta
negativ dezvoltarea cognitivă a copiilor, provocând o scădere cu 2-3
puncte a coeficientului de inteligență pentru fiecare creștere de 10
μg/dL a nivelului de plumb. La adulți, poate provoca leziuni ale
sistemului nervos periferic, anemie (inhibarea sintezei hemei),
insuficiență renală, tulburări cardiovasculare și efecte toxice asupra
sănătății reproductive.

Plumbul are, de asemenea, efecte de lungă durată asupra mediului. Nu
se descompune ușor în sol, astfel încât este absorbit de plante și
provoacă bioacumulare. În sistemele de apă, se poate acumula în
sedimente și poate provoca biomagnificare în lanțul trofic. În plus,
particulele de plumb pot acționa ca nuclee de condensare a norilor,
afectând procesele climatice prin absorbția radiațiilor infraroșii și
perturbarea echilibrului radiativ.

Principalele metode analitice pentru concentrațiile de plumb sunt
ICP-MS și XRF. Metoda ICP-MS poate măsura chiar și concentrații foarte
scăzute (0,1 ng/m³) în toate fracțiunile de particule, în timp ce XRF
oferă o analiză mai rapidă și aplicabilă pe teren. Monitoarele de
absorbție beta sunt utilizate împreună cu XRF în sistemele de
monitorizare continuă. Tehnicile de ablație cu laser oferă, de asemenea,
capacități analitice avansate.

Limitele de calitate a aerului pentru plumb sunt stabilite de
Organizația Mondială a Sănătății (OMS) la o medie anuală de 0,5 μg/m³,
același nivel ca standardele UE. Agenția pentru Protecția Mediului din
SUA (EPA) a stabilit o valoare limită de 0,15 μg/m³ pentru o medie pe
trei luni.

Sistemele industriale de filtrare (precipitatoare electrostatică și
filtre cu sac) pentru controlul emisiilor, interzicerea aditivilor
pentru combustibili și politici precum utilizarea benzinei fără plumb
joacă un rol semnificativ. Promovarea vehiculelor electrice este o altă
strategie. În tratarea gazelor reziduale, metodele uscate (filtre cu
sac) și umede (sisteme de epurare pe bază de var) oferă o eficiență
ridicată.

Printre noile tehnologii, sistemele de adsorbție pe bază de
nanomateriale, tehnicile de tratare biologică (bioremediere) și metodele
de monitorizare globală prin satelit câștigă tot mai multă importanță.
Aceste dezvoltări oferă soluții promițătoare pentru reducerea impactului
plumbului asupra sănătății și mediului.

2.2.8. Alți poluanți

Metalele grele și hidrocarburile aromatice, cum ar fi benzenul,
plumbul (Pb), arsenicul, cadmiul și benzo(a)pirenul, sunt, de asemenea,
componente importante ale poluării aerului. Acești poluanți sunt produși
în mod obișnuit de activitățile industriale, incinerarea deșeurilor și
anumite emisii ale vehiculelor. Aceste substanțe cresc în mod special
riscul de cancer și au efecte adverse asupra sistemului imunitar.
Hidrocarburile aromatice policiclice (PAH), precum benzo(a)pirenul, sunt
substanțe cancerigene puternice eliberate în timpul combustiei.

Printre poluanții care reprezintă cele mai mari amenințări la adresa
calității aerului în Turcia se numără PM₂,₅, PM₁₀, NO₂, SO₂ și O₃.
Conform rapoartelor din Buletinul de presă turc privind mediul, acești
poluanți depășesc ocazional valorile limită, în special în marile orașe.
În zonele metropolitane precum Ankara, Istanbul și Izmir, congestia
traficului și emisiile provenite de la încălzirea domestică sunt
principalele cauze ale poluării aerului. În orașele de pe coastă Mării
Negre, riscurile de poluare a aerului cresc în lunile de iarnă din cauza
condițiilor meteorologice și a activităților industriale.

Zonele cu cele mai ridicate niveluri de poluare a aerului din România
sunt marile orașe, în special București, Brașov și Cluj-Napoca. Cei mai
comuni poluanți din România sunt PM₁₀ și PM₂.₅. Principalele surse ale
acestor particule sunt sistemele de încălzire, activitățile de
construcții, transportul și instalațiile industriale. Nivelurile de NO₂
și O₃ sunt, de asemenea, ridicate. Nivelurile de ozon pot atinge valori
periculoase, în special în lunile de vară.

Federația Rusă este afectată atât de surse locale, cât și de
transportul regional în ceea ce privește poluarea aerului în regiunile
sale sud-vestice, care fac parte din bazinul Mării Negre. Densitatea
industrială, metodele de producere a energiei, infrastructura de
transport și efectele climatice sunt principalii factori care determină
calitatea aerului în aceste regiuni. Instalațiile industriale din
Krasnodar Krai, Rostov-pe-Don și zonele înconjurătoare sunt surse
semnificative de poluare a aerului.

Poluarea aerului este prevalentă și în țări precum Bulgaria și
Georgia, în special în marile orașe și zone industriale. Principalii
poluanți din aceste țări includ PM₂,₅, PM₁₀, NO₂ și SO₂. Instalațiile
industriale învechite și sistemele de încălzire ineficiente sunt
principalii factori care contribuie la poluarea aerului în aceste
țări.

Poluarea aerului nu cunoaște granițe între țările din bazinul Mării
Negre. Poluanții produși într-o țară pot fi transportați de vânturi în
alte țări. Din acest motiv, cooperarea între țările din regiune este de
o importanță vitală. Organizația pentru Cooperare Economică a Mării
Negre (OCEMN), care este activă în regiune, oferă platforme de cooperare
în domeniul mediului. Cu toate acestea, astfel de organizații trebuie
transformate în proiecte mai concrete.

Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a recomandat valori limită mai
scăzute pentru mulți poluanți în noile sale orientări privind calitatea
aerului publicate în 2021. De exemplu, valoarea medie anuală orientativă
pentru PM₂,₅ a fost redusă de la 10 µg/m³ la 5 µg/m³, cu o valoare pe 24
de ore stabilită la 15 µg/m³. Pentru PM₁₀, orientarea anuală a OMS este
de 15 µg/m³, cu o valoare pe 24 de ore de 45 µg/m³. Ghidurile din 2021
recomandă o valoare anuală de 10 µg/m³ și o valoare pe 24 de ore de 25
µg/m³ pentru NO₂, în timp ce valoarea pe 24 de ore pentru SO₂ este
stabilită la 40 µg/m³. Respectarea acestor valori în Turcia și în alte
țări din regiunea Mării Negre este de o importanță crucială pentru
protejarea sănătății publice.

Conform datelor Agenției Europene de Mediu (AEM), nivelurile de
poluare a aerului în zonele urbane din Turcia sunt cu mult peste
standardele europene. În special, nivelurile de PM₂,₅ și NO₂ depășesc
limitele OMS. Această situație evidențiază necesitatea revizuirii
reglementărilor Turciei privind calitatea aerului. În conformitate cu
Regulamentul privind evaluarea calității aerului (HKDY) din Turcia, au
fost stabilite valori limită și valori țintă pentru calitatea aerului
pentru 13 poluanți. Acești poluanți includ SO₂, NO₂, NOx, PM₁₀, PM₂.₅,
O₃, CO, benzen, arsen, cadmiu, nichel și benzo(a)piren.

Pentru fiecare poluant, au fost stabilite atât valori limită pe
termen scurt (cum ar fi mediile orare sau zilnice), cât și valori limită
pe termen lung (medii anuale). De exemplu, valoarea limită pe 24 de ore
pentru PM₁₀ este de 50 µg/m³, iar depășirea acestei valori este permisă
de 35 de ori pe an. Cu toate acestea, având în vedere valorile
orientative ale OMS pentru 2021, aceste valori sunt încă considerate
insuficiente.

2.3. Relația dintre poluanți și variabilele meteorologice

Comportamentul, dispersia, transportul, transformarea și acumularea
poluanților atmosferici în atmosferă sunt determinate în mare măsură de
condițiile meteorologice. Variabile precum temperatura, viteza și
direcția vântului, umiditatea relativă, presiunea atmosferică,
precipitațiile, durata de strălucire a soarelui și inversiunile de
temperatură influențează atât procesele fizice, cât și cele chimice ale
poluanților, jucând astfel un rol fundamental în determinarea calității
aerului.

Temperatura este variabila principală care afectează rata reacțiilor
atmosferice. Procesele fotochimice, cum ar fi formarea ozonului și a
particulelor secundare, cresc la temperaturi ridicate. Ozonul
troposferic se formează în zilele toride de vară, sub acțiunea razelor
solare, prin reacții între oxizii de azot (NOx) și compușii organici
volatili (COV). Odată cu creșterea temperaturii, cresc și emisiile de
COV, ceea ce duce la creșteri semnificative ale nivelului de ozon. În
plus, durata de viață atmosferică a poluanților, cum ar fi monoxidul de
carbon (CO) și dioxidul de azot (NO₂), poate varia în funcție de
temperatură. CO reacționează cu radicalii OH și se descompune în
atmosferă; cu toate acestea, concentrațiile de OH depind și de
temperatură. Temperaturile ridicate facilitează, de asemenea,
vaporizarea COV la nivelul solului, ceea ce favorizează formarea de
aerosoli organici secundari (SOA).

Vântul poate preveni acumularea locală prin facilitarea transportului
orizontal al poluanților, dar poate, de asemenea, să determine
transportul poluanților către alte regiuni. În condiții atmosferice
calme, cu viteze reduse ale vântului, aerul devine stagnant, poluanții
se acumulează la nivelul solului, iar concentrațiile cresc. Această
situație duce la concentrații ridicate de NO₂, CO și PM2,5, în special
în zonele urbane.

Pe de altă parte, vitezele mari ale vântului pot îmbunătăți temporar
calitatea aerului prin diluarea particulelor și a poluanților gazoși. Cu
toate acestea, particule precum praful din deșert, sarea marină și
emisiile industriale pot fi transportate pe distanțe lungi, provocând
poluare la scară regională și chiar continentală.

Nivelul de umiditate joacă, de asemenea, un rol decisiv în dinamica
poluanților. Gazele precum dioxidul de sulf (SO₂) și dioxidul de azot
(NO₂) pot reacționa cu vaporii de apă în condiții de umiditate ridicată,
formând acid sulfuric și acid azotic. Acești compuși se combină cu
particulele atmosferice pentru a forma aerosoli acizi. Umiditatea
ridicată favorizează, de asemenea, formarea de particule secundare.
Particulele fine, cum ar fi PM2,5, pot crește în dimensiune în medii
umede datorită creșterii higroscopice, devenind mai periculoase pentru
sănătate. Umiditatea ridicată favorizează, de asemenea, formarea
norilor, care inițiază procese de depunere umedă care facilitează
depunerea poluanților.

Presiunea atmosferică afectează indirect calitatea aerului,
influențând mișcarea verticală a maselor de aer. Sistemele de presiune
ridicată sunt caracterizate de obicei de condiții meteorologice calme și
pot provoca formarea straturilor de inversiune. În acest caz, aerul rece
rămâne blocat lângă sol, în timp ce aerul cald rămâne în straturile
superioare, împiedicând amestecarea verticală a poluanților. Ca urmare,
poluanții precum PM, CO și NO₂ se concentrează lângă suprafață. Aceste
fenomene de inversiune, observate frecvent în lunile de iarnă, sunt una
dintre cauzele principale ale poluării aerului în marile orașe. În
sistemele de joasă presiune, mișcările verticale ale aerului cresc,
facilitând dispersia poluanților prin convecție.

Precipitațiile sunt unul dintre cele mai eficiente procese naturale
de curățare a poluanților din atmosferă. Particulele (PM₁₀,
PM_2,5) și gazele solubile în apă (SO₂, NO₂, HNO₃) sunt
spălate de picăturile de ploaie și transportate la sol. Acest proces se
numește depunere umedă și, în general, îmbunătățește temporar calitatea
aerului. Cu toate acestea, poluanții pot fi transportați la suprafața
solului și prin depunere uscată; acest proces este mai lent. Ninsorile
elimină, de asemenea, în mod eficient particulele din atmosferă. În
perioadele lungi fără precipitații, acumularea de poluanți poate
accelera.

Durata expunerii la soare și intensitatea radiației sunt factori
declanșatori ai reacțiilor fotochimice. În special în lunile de vară,
expunerea prelungită la soare crește formarea de ozon și aerosoli
organici secundari. Fotoliza NO₂, necesară pentru formarea ozonului,
depinde direct de lumina soarelui. În plus, radiația UV ridicată
accelerează reacțiile COV cu radicalii, favorizând astfel formarea de
produse secundare (de exemplu, formaldehidă, glioxal). Acești compuși
contribuie atât la formarea ozonului, cât și la formarea
particulelor.

Inversiunile de temperatură se numără printre cei mai importanți
factori meteorologici determinanți ai poluării aerului. În special în
timpul nopții, când suprafața Pământului se răcește rapid, în timp ce
atmosfera superioară rămâne mai caldă, are loc o inversiune de
temperatură. Această stratificare împiedică dispersarea verticală a
poluanților, determinând acumularea acestora în zone apropiate de
suprafață. Acesta este unul dintre principalele motive pentru
concentrațiile ridicate de PM_2,5 și NO₂ în lunile de iarnă.
Apariția simultană a utilizării combustibililor pentru încălzire, a
vântului insuficient și a inversiunii are un impact negativ semnificativ
asupra calității aerului urban.

Pe lângă efectele pe termen scurt ale variabilelor meteorologice, se
știe că și scările sezoniere și climatice joacă un rol decisiv în
dinamica poluanților. Creșterea nivelurilor de ozon și SOA în timpul
verii și creșterea concentrațiilor de PM și NO₂ în timpul iernii sunt
exemple ale acestui model sezonier. Împreună cu schimbările climatice,
creșterea pe termen lung a temperaturii, frecvența fenomenelor
meteorologice extreme și răspândirea incendiilor forestiere remodelează
comportamentul poluanților atmosferici. În special, creșterea emisiilor
de COV biogene odată cu temperatura poate declanșa poluarea cu ozon și
particule. În mod similar, transportul de praf în perioadele de secetă
poate provoca creșteri semnificative ale nivelurilor de
PM₁₀.

În concluzie, prezența poluanților atmosferici în atmosferă depinde
nu numai de cantitatea surselor, ci și de condițiile fizice și chimice
ale atmosferei. Monitorizarea eficientă a variabilelor meteorologice și
utilizarea acestora în modele integrate de calitate a aerului sunt
esențiale atât pentru prognozele pe termen scurt privind calitatea
aerului, cât și pentru politicile de mediu durabile pe termen lung.

2.4. Indicele calității aerului (AQI) și criteriile de evaluare

Poluarea aerului este una dintre cele mai importante probleme de
mediu la nivel global în prezent și poate provoca daune grave sănătății
umane, ecosistemelor și sistemului climatic . Prin urmare, este esențial
să se monitorizeze continuu calitatea aerului și să se comunice
publicului într-o manieră ușor de înțeles. În acest context, indicele de
calitate a aerului (AQI) joacă un rol crucial în informarea publicului,
exprimând nivelurile de poluanți ca o singură valoare numerică. AQI este
utilizat ca sistem de indicatori care evaluează calitatea generală a
aerului prin combinarea măsurătorilor diferitelor poluanți.

AQI este de obicei calculat separat pentru fiecare poluant, iar apoi
valoarea cea mai mare este definită ca valoare oficială AQI pentru ziua
respectivă. De exemplu, dacă nivelul PM_2,5 este măsurat la
178, nivelul O₃ la 95 și nivelul NO₂ la 43 într-o anumită zi, valoarea
AQI pentru ziua respectivă este considerată 178. Astfel, poluantul cel
mai periculos reflectă starea zilnică a calității aerului. Această
abordare asigură furnizarea de informații mai realiste și mai
semnificative către public.

Valorile AQI sunt explicate folosind clasificări stabilite în
conformitate cu standardele internaționale. Clasificarea utilizată în
general este următoarea:

• 0 – 50: Bun – Niciun risc pentru publicul larg.

• 51 – 100: Moderat – Grupurile sensibile trebuie să ia măsuri de
  precauție.

• 101 – 150: Nesănătos pentru grupurile sensibile – Risc scăzut
  pentru persoanele care nu suferă de afecțiuni respiratorii, cum ar fi
  astmul sau BPOC.

• 151 – 200: Nesănătos – Pot fi observate efecte adverse la
  populația generală.

• 201 – 300: Foarte nesănătos – Există un risc pentru sănătatea
  întregii populații.

• 301+: Periculos – Există riscuri grave pentru sănătate; se
  recomandă să rămâneți în interior.

Această clasificare este structura de bază adoptată de Organizația
Mondială a Sănătății (OMS), Agenția Europeană de Mediu (AEM), Agenția
pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) și alte organizații
internaționale. În Turcia, Indicele de calitate a aerului (AQI) este
utilizat în conformitate cu Regulamentul privind evaluarea și
gestionarea calității aerului și este comunicat publicului de către
autoritățile locale prin intermediul datelor disponibile public.

Principalii poluanți luați în considerare la calcularea AQI includ
PM₂,₅, PM₁₀, SO₂, NO₂, CO și O₃. Valorile prag sunt stabilite pentru
fiecare poluant, iar indicele este creat pe baza acestor valori. De
exemplu, conform valorilor orientative ale OMS pentru 2021, media anuală
pentru PM₂,₅ este 5 µg/m³ și o valoare maximă de 15 µg/m³ pentru 24 de
ore. În Turcia, conform regulamentului HKDYY, media anuală pentru PM₂,₅
este stabilită la 15 µg/m³, ceea ce eprezintă de trei ori valoarea
recomandată de OMS.

Ghidul OMS 2021 pentru PM₁₀ prevede o medie anuală de 15 µg/m³ și o
medie pe 24 de ore de 45 µg/m³, iar limita aplicată în Turcia este
destul de apropiată de această valoare. Cu toate acestea, această
diferență poate fi semnificativă, în special pentru persoanele cu
afecțiuni cronice, cum ar fi astmul și BPOC. Pentru NO₂, OMS recomandă o
medie anuală de 10 µg/m³ și o limită pe 24 de ore de 25 µg/m³, în timp
ce limita anuală a Turciei este stabilită la 20 µg/m³. Acest lucru
indică faptul că standardele de calitate a aerului din Turcia sunt mai
permisive în comparație cu liniile directoare ale OMS.

Pentru SO₂, OMS recomandă o limită de 40 µg/m³ pe 24 de ore, în timp
ce limita Turciei este de 50 µg/m³. Pentru CO, se utilizează o limită
medie pe 8 ore de 10 mg/m³, iar pentru O₃, o limită pe 8 ore de 60
µg/m³. Deși aceste valori sunt în conformitate cu directivele UE, ele
sunt considerate insuficiente în comparație cu noile orientări ale
OMS.

În Turcia, AQI este calculat de Rețeaua de monitorizare a calității
aerului (HKİA) gestionată de Ministerul Mediului, Urbanizării și
Schimbărilor Climatice. Această rețea colectează date în timp real prin
stații de monitorizare fixe situate în municipalități metropolitane și
în unele zone industriale. Aceste date sunt publicate în rapoarte AQI
zilnice la nivel provincial. Cu toate acestea, există unele deficiențe
în ceea ce privește analiza acestor date și punerea lor la dispoziția
publicului. În special, lacunele de date din orașele mici și zonele
rurale îngreunează luarea de decizii precise cu privire la distribuția
regională a poluării aerului.

Datele AQI sunt un instrument important nu numai pentru informarea
publicului, ci și pentru procesele de luare a deciziilor de către
factorii de decizie. Nivelurile AQI prelungite la niveluri „nesănătoase”
sau „foarte nesănătoase” necesită planuri de acțiune de urgență. Astfel
de avertismente pot duce la măsuri precum reducerea emisiilor provenite
de la sursele de încălzire domestică, controlul densității traficului
sau implementarea unor reduceri temporare ale producției la instalațiile
industriale.

Scopul AQI nu este doar de a produce date, ci și de a furniza
avertismente în timp util pentru a proteja publicul. Prin urmare,
interpretarea precisă a valorilor AQI este de o importanță crucială
pentru sănătatea publică. De exemplu, atunci când valoarea AQI depășește
150, copiilor, persoanelor în vârstă și persoanelor cu boli cronice li
se recomandă să evite ieșirea în aer liber. În plus, pot fi luate măsuri
precum anularea activităților sportive în școli și ajustarea programului
de lucru pentru lucrătorii în aer liber.

Valorile AQI în bazinul Mării Negre cresc în special în lunile de
iarnă. Principalele motive pentru acest lucru includ utilizarea
cărbunelui și a lemnului pentru încălzirea domestică, emisiile provenite
de la instalațiile industriale și condițiile meteorologice. Clima umedă
din regiunea Mării Negre face ca particulele să rămână în atmosferă
pentru perioade mai lungi, în timp ce inversiunile de temperatură
creează un strat în care se depun poluanții, deteriorând și mai mult
calitatea aerului.

În orașe precum Zonguldak, Samsun și Trabzon din regiune, valorile
AQI ating frecvent niveluri „nesănătoase” în lunile de iarnă. Această
situație are efecte negative, în special asupra copiilor și persoanelor
în vârstă. Studiile efectuate în aceste orașe au concluzionat că există
o creștere a vizitelor la spital în zilele în care nivelurile AQI sunt
ridicate. Tendințele crescânde ale infecțiilor respiratorii, crizelor de
astm și atacurilor de cord demonstrează în mod clar legătura dintre AQI
și sănătate.

AQI este utilizat atât pentru evaluări pe termen scurt, cât și pe
termen lung. Evaluările pe termen scurt reflectă condițiile zilnice de
calitate a aerului, în timp ce evaluările pe termen lung se bazează pe
valorile medii ale AQI pe parcursul anilor. Valorile medii pe termen
lung ale AQI sunt un indicator important pentru evaluarea stării
generale a calității aerului dintr-o regiune și a impactului acesteia
asupra sănătății. Valorile medii anuale ale AQI în Turcia sunt cu mult
peste limitele stabilite de OMS, în special în marile orașe. Conform
datelor, peste 99% din populația turcă respiră aer considerat poluat
conform standardelor OMS.

Monitorizarea și raportarea valorilor AQI servesc ca bază
fundamentală pentru elaborarea politicilor atât la nivel național, cât
și regional. Datele AQI sunt partajate între țările Organizației de
Cooperare Economică la Marea Neagră (OCEMN) și se elaborează soluții
comune în cadrul cooperării regionale. Cu toate acestea, capacitatea de
a partaja și analiza aceste date variază de la o țară la alta. Prin
urmare, cooperarea regională și sprijinul tehnic sunt de o importanță
vitală.

AQI nu este doar un indicator tehnic, ci și un instrument puternic de
comunicare publică. Prin urmare, modul în care valorile AQI sunt
comunicate publicului este de o mare importanță. Sistemele de avertizare
vizuală care utilizează coduri de culori sunt foarte eficiente în
sensibilizarea publicului. De exemplu, verde înseamnă „bun”, galben
înseamnă „moderat”, portocaliu înseamnă „nesănătos”, roșu înseamnă
„foarte nesănătos” și violet înseamnă „periculos”. Astfel de sisteme
vizuale pot fi mai eficiente, în special în rândul persoanelor cu un
nivel de educație mai scăzut.

În Turcia, datele AQI sunt publicate periodic de Ministerul Mediului,
Urbanizării și Schimbărilor Climatice. Cu toate acestea, modul în care
aceste date sunt comunicate publicului nu este întotdeauna eficient. În
unele orașe, datele AQI sunt prezentate doar în rapoarte tehnice, în
timp ce în altele sunt distribuite prin intermediul canalelor de
socializare, utilizând imagini simple. Pentru o comunicare publică
eficientă, datele AQI trebuie furnizate într-un format simplu, ușor de
înțeles și susținut vizual.

Datele AQI sunt utilizate și pentru sensibilizarea publicului și
elaborarea de politici. Organizații precum Asociația Turcă de Cercetare
Respiratorie (TÜSAD), Platforma pentru Dreptul la Aer Curat și Camera
Inginerilor de Mediu din cadrul Camerei Turce a Inginerilor și
Arhitecților (TMMOB) întocmesc rapoarte pe baza datelor AQI și
elaborează recomandări de politici pentru combaterea poluării aerului.
Aceste organizații au subliniat că obiectivele Turciei pentru 2029 sunt
de cinci ori mai mari decât recomandările OMS. Acest lucru evidențiază
necesitatea reevaluării standardelor de calitate a aerului din
Turcia.

Datele AQI pot fi utilizate și în scopuri educaționale. În programele
de învățământ recomandate de UNESCO și Organizația Mondială a Sănătății,
elevii pot învăța despre datele AQI, pot efectua analize grafice și pot
elabora propuneri de soluții în cadrul cursurilor de științe, studii
sociale și cetățenie. Astfel de proiecte vizează creșterea gradului de
conștientizare a mediului în rândul tinerelor generații, contribuind în
același timp la crearea unor societăți mai informate în viitor.

Activitățile pot fi organizate în școli sub denumirea de „ziua
aerului curat”. De exemplu, elevii pot preleva probe cu dispozitive de
măsurare a calității aerului în grădina școlii și pot evalua aceste date
în cadrul clasificării AQI. Astfel de aplicații sunt benefice atât din
punct de vedere al educației ecologice, cât și al dezvoltării gândirii
științifice. În plus, se poate crește gradul de conștientizare prin
organizarea de seminarii și broșuri informative pentru părinți, pentru a
încuraja participarea familiei.

Datele AQI sunt utilizate și în evaluarea politicilor publice. Atunci
când sunt evaluate pe baza datelor AQI, politicile de control al
poluării aerului din Turcia sunt considerate insuficiente. Conform
datelor IQAir pentru 2022, Turcia s-a clasat pe locul 46 în lume, Iğdır
și Düzce fiind enumerate printre cele mai poluate orașe din Europa.
Aceste date demonstrează cât de important este AQI ca instrument pentru
factorii de decizie.

Datele AQI sunt utilizate și în planificarea strategică a
administrațiilor locale. Municipalitățile pot lua măsuri pentru
controlul traficului pe baza datelor AQI, pot aloca bugete pentru
creșterea spațiilor verzi și pot lansa campanii pentru reducerea
utilizării combustibililor fosili. Cu toate acestea, accesul la date și
capacitatea analitică sunt esențiale pentru ca administrațiile locale să
poată lua astfel de decizii.

Regulamentul privind controlul poluării aerului (HKKY), prima
legislație cuprinzătoare a Turciei în materie de calitate a aerului, a
fost adoptat în 1986. Acest regulament a fost elaborat ca răspuns la
problemele grave de smog și poluare cauzate de cărbune în marile orașe.
Regulamentul a stabilit valori-prag pentru principalii poluanți
utilizați ca indicatori ai calității aerului, cu accent pe dioxidul de
sulf (SO₂) și particulele în suspensie (PM). Valorile stabilite în 1986
erau semnificativ mai permisive în comparație cu standardele
actuale.

De-a lungul anilor, legislația a fost actualizată, iar Regulamentul
privind evaluarea și gestionarea calității aerului (AQMRA) a intrat în
vigoare în 2008. Acest nou regulament a clasificat calitatea aerului pe
baza valorilor AQI și a actualizat valorile limită, înăsprindu-le
parțial. Cu toate acestea, aceste valori sunt încă considerate
insuficiente în conformitate cu orientările OMS din 2021. De exemplu, în
timp ce OMS recomandă o medie anuală de 5 µg/m³ pentru PM₂,₅, această
valoare este stabilită la 15 µg/m³ în Turcia.

Datele AQI sunt de o mare importanță nu numai din punct de vedere
legislativ, ci și din punct de vedere al cheltuielilor de sănătate.
Conform datelor Băncii Mondiale, poluarea aerului poate genera costuri
echivalente cu 2-3% din produsul intern brut în unele țări. Deși aceste
rate sunt scăzute în Turcia, ele cresc în timp. Conform datelor
Ministerului Sănătății, aproximativ 30.000 de persoane mor prematur din
cauza poluării aerului. Acest lucru evidențiază cât de importante sunt
datele AQI pentru factorii de decizie.

Datele AQI au, de asemenea, un impact asupra sectoarelor
agriculturii, turismului și energiei. Valorile ridicate ale AQI pot
reduce producția agricolă, pot avea efecte negative asupra numărului de
turiști și pot necesita luarea de noi măsuri în planificarea producției
de energie. Din acest motiv, datele AQI ar trebui luate în considerare
nu numai în sectoarele mediului și sănătății, ci și în planificarea
economică.

Monitorizarea datelor AQI nu ar trebui să fie susținută doar de
agențiile guvernamentale, ci și de organizațiile societății civile și
comunitățile locale. Comunitățile care trăiesc în bazinul Mării Negre
pot monitoriza datele AQI în colaborare cu autoritățile locale, pot
dezvolta soluții locale și își pot face auzită vocea în fața factorilor
de decizie. Astfel de inițiative axate pe comunitate sunt vitale pentru
un viitor durabil al mediului.

Numărul și calitatea stațiilor de măsurare sunt, de asemenea,
importante pentru fiabilitatea datelor AQI. În Turcia există aproximativ
150 de stații fixe de măsurare a calității aerului sub egida HKİA. Cu
toate acestea, acest număr este insuficient în afara marilor orașe.
Consolidarea sistemului de monitorizare, în special în regiunea Mării
Negre, este importantă pentru o analiză mai precisă și mai locală a
datelor AQI. În acest context, dispozitivele mobile de măsurare și
comunitatea pot contribui la accesibilizareadatelor AQI pentru un public
mai larg.

Sensibilizarea publicului este, de asemenea, crucială pentru
utilizarea corectă a datelor AQI. Programele educaționale, campaniile
media și activitățile de sensibilizare în comunitățile locale pot
facilita înțelegerea AQI. Pe măsură ce crește gradul de conștientizare a
publicului cu privire la AQI, comportamentele individuale se pot
schimba, de asemenea, într-o direcție pozitivă. De exemplu,
comportamente precum evitarea vehiculelor cu motor și reducerea arderii
în aer liber pot deveni mai răspândite în zilele cu niveluri ridicate de
AQI.

AQI joacă un rol foarte important atât în procesele de luare a
deciziilor științifice, cât și în cele politice. Prin punerea la
dispoziția publicului a datelor chimice complexe, AQI este un instrument
de comunicare puternic în lupta împotriva poluării aerului. Prin urmare,
este foarte important ca datele AQI să fie monitorizate cu acuratețe și
regularitate, comunicate publicului în mod transparent și utilizate în
mod eficient în procesul de elaborare a politicilor.

În bazinul Mării Negre, datele AQI pot da rezultate mai eficiente
printr-o abordare bazată pe cooperarea regională și participarea
comunității. În acest context, administrațiile locale, organizațiile
societății civile și cercetătorii universitari pot colabora pentru a
juca un rol atât în colectarea datelor, cât și în activitățile de
sensibilizare. Începerea acestei lupte astăzi înseamnă lăsarea unei lumi
mai locuibile pentru generațiile viitoare.