Poluarea atmosferei şi efectul acesteia asupra omului şi a plantelor agricole

Poluarea atmosferei de către industria chimică prezintă, după cum arată C. Pumnea şi Gabriela Grigoriu, o diversitate de forme şi compoziţii, precum şi stări de agregare, pornind de la pulberi de particule solide dispersate în aerul atmosferic (aerosoli), cu granulaţie foarte diferită, şi continuând cu gaze şi vapori, în unele cazuri cu o toxicitate deosebit de ridicată.

În stadiul actual de extindere şi diversificare a industriilor chimice, cantitatea de poluanţi chimici este în continuă creştere. După unele cercetări efectuate în SUA, se constată că, în timp ce eliminarea de fum, cenuşă şi praf industrial însumează o masă de (1,2x10)7 tone/an, eliminarea de oxizi de sulf şi diverşi vapori depăşeşte (6x10)7 tone/an, iar eliminarea de monoxid de carbon are aproximativ acelaşi ordin de mărime la scară planetară. Substanţele chimice, în proporţie însemnată, îndeosebi produşi de sinteză, pot produce efecte dăunătoare asupra organismului uman şi al vieţuitoarelor, uneori asupra unui întreg ecosistem, culminând cu adevărate dezechilibre ecologice. Acţiunea substanţelor chimice asupra organismelor poate fi foarte complexă, prin apariţia următoarelor tipuri de efecte: efecte gonadotrope (asupra glandelor sexuale ale organismelor); efecte embriotrope (asupra dezvoltării intrauterine a fetusului); efecte mutagene (ca rezultat al unor dezechilibre genetice, resimţite la descendenţii proveniţi din subiecţi expuşi contactului cu substanţe toxice în cursul perioadei lor de procreare sau gestaţie); efecte teratogene (care induc malformaţii congenitale la subiecţii proveniţi din descendenţi contaminaţi); efecte cancerigene (care induc geneza şi dezvoltarea celulelor cancerigene).

Mutaţiile genetice sunt foarte profunde, ele fiind practic localizate la nivel cromozomial şi al genelor. Caracterele genetice ale organismelor sunt controlate de cromozomii nucleari. Omul are 23 de perechi de cromozomi, care la rândul lor sunt constituiţi din sute şi mii de elemente macronucleare bine finite, numite gene. Fiecare genă are un loc definit în cromozomul respectiv şi la baza structurii lor chimice stă acidul dezoxiribonucleic (ADN) sau acidul ribonucleic (ARN). Agenţii chimici poluanţi pot produce „leziuni“ biochimice la nivelul macromolecular al acizilor nucleari Este de menţionat că uneori şi industriile farmaceutică sau alimentară pot deveni serioase surse de agenţi poluanţi. Nu cu mult timp în urmă, un medicament lăudat pe piaţa mondială drept calmant (este vorba de contergan) a provocat numeroase cazuri de malformaţii congenitale la copiii ale căror mame au folosit în timpul sarcinii acest medicament. Conterganul, prin pasajul placentar, ajuns la fetuşi, împiedică dezvoltarea normală a membrelor. De aceea, acesta a fost imediat retras de pe piaţa medicamentelor. Statistici efectuate în diverse ţări au demonstrat o serioasă intensificare a efectelor mutagene, teratogene şi cancerigene ale unor substanţe chimice, numărul copiilor cu malformaţii congenitale sau boli ereditare fiind în continuă creştere.

Astfel, un copil din opt se naşte cu o anomalie morfologică şi unul din 17, cu o tulburarea a sistemului nervos central. Date oficiale arată că în Japonia, din 1.000 de nou-născuţi, 19 mor din cauza malformaţiilor congenitale faţă de doar 0,2% prin boli infecţioase, care altădată constituiau principala cauză de deces. Practica a dovedit că o categorie din ce în ce mai mare de substanţe chimice organice au efecte cancerigene atestate. Astfel, dacă până nu demult benzpirenul şi alte hidrocarburi policiclice erau considerate cei mai puternici agenţi cancerigeni, după unele cercetări mai recente, efectuate la institutele oncologice, rezultă că nitrosaminele sunt agenţi cancerigeni mult mai periculoşi. S-a dovedit că fumul de ţigară este foarte bogat în nitrosamine, precum şi conservele de carne preparate prin folosirea de conservanţi pe bază de nitriţi, care conţin şi ele cantităţi variabile de nitrosamine. S-a constatat, de asemenea, ca şi unele medicamente calmante cu aminofenazol (cum ar fi piramidonul) pot deveni cancerigene din cauza conţinutului de nitrosamine.

Se apreciază că în 100 grame de salam sau şuncă obţinută prin conservare cu nitriţi există tot atâtea nitrosamine cât se află în 10 tablete de piramidon, iar prin fumul unei singure ţigări se ingerează de peste zece ori mai multe nitrosamine decât printr-un prânz întreg cu salam. Prezenţa simultană a două sau mai multe substanţe poluante poate influenţa reciproc acţiunea lor toxică comună. Din acest punct de vedere există trei cazuri: sinergism (când efectul toxic comun este mai mare decât suma efectelor toxice individuale); antagonism (când efectul toxic comun este mai redus decât suma efectelor individuale); anergism (când acţiunea toxică nu este influenţată de prezenţa altor substanţe). Poluanţii anorganici apar în atmosfera industrială sub diverse forme: gaze, vapori, particule solide în suspensie (aerosoli lichizi şi solizi). Dintre poluanţii anorganici cu efecte mai nocive asupra organismelor animale şi vegetale ne vom ocupa în acest articol de monoxidul de carbon (CO) şi oxizii de azot.

Monoxidul de carbon (CO) este cel mai răspândit şi mai comun poluant al aerului. Emisiile totale de CO în atmosferă le depăşesc pe cele ale tuturor celorlalţi poluanţi la un loc. Monoxidul de carbon este un compus incolor, inodor şi insipid, puţin mai uşor decât aerul. Se lichefiază la minus 192 de grade Celsius. Arde uşor, cu o flacără albastră, strălucitoare, însă nu întreţine arderea. Nu prezintă o solubilitate accentuată în apă. Formarea CO este rezultatul următoarelor reacţii: arderea incompletă a cărbunilor sau a compuşilor cu carbon (2C + O2 = 2 CO); reacţia CO2 + C = 2 CO, care are loc uşor la temperaturi ridicate, în cuptoarele industriale; în straturile superioare ale atmosferei, radiaţiile ultraviolete disociază CO2. Este de menţionat că o cantitate de CO, şi anume cea rezultată din fotodisocierea CO2 este relativ mică, sub 100 de kilometri, deoarece intensitatea radiaţiei ultraviolete active scade rapid la acest nivel. Acţiunea fiziologică a CO depinde de concentraţia acestei substanţe în aerul atmosferic.

Expunerea omului la concentraţii mari de CO poate produce moartea acestuia. Efectul toxic al CO asupra corpului este datorat reacţiei dintre CO şi hemoglobina (Hb) din sânge. În mod normal, hemoglobina funcţionează în sânge ca un sistem transportator al oxigenului sub forma oxihemoglobinei (O2Hb) de la plămâni la celule şi al CO2 din celule la plămâni, sub formă de carbohemoglobina COHb). Hemoglobina are o afinitate de 200 de ori mai mare faţă de oxigen, cu formarea compusului denumit carboxi hemoglobină (COHb). Concentraţia de COHb din sânge depinde de concentraţia de CO din aerul inhalat. La animale, ca şi la oameni, CO afectează sistemul de transport al oxigenului în organism. Expuneri de scurată durată la concentraţii scăzute de CO produc efecte asupra sistemului nervos central, vascular şi respirator. Dăunătorii specifici plantelor agricole au de suferit direct sub acţiunea CO din atmosferă. O expunere îndelungată la CO poate să conducă la modificări morfologice în inimă, vase de sânge şi creier; în final, conduce la moartea individului.

Principalele surse de poluare cu CO sunt: gazele de eşapament de la vehiculele ce folosesc drept carburant benzină sau motorină (emisiile de CO sunt mai mari pentru viteze mici, sub 35 km/h, din cauza creşterii frecvenţei accelerărilor, încetinirilor şi a mersului în ralanti; un trafic la viteze ridicate micşorează emisiile masive provenite din gazele de eşapament ale autovehiculelor în cadrul oraşelor; motoarele cu benzină produc mai mult CO pe unitatea de putere instalată decât motoarele Diesel, din cauza unui raport aer/carburant mai mic, deci şi a unei combustii incomplete); sursele industriale cum ar fi: industria de fontă şi oţel, de hârtie şi de sinteză (în industria petrochimică, sursele principale de CO sunt unităţile de cracare catalitică, de izomerizare, alchilare, polimerizare în care se folosesc instalaţii de regenerare a catalizatorilor). Industria metalurgică cuprinde procese care generează concentraţii mari de CO. Astfel, din convertizoarele cu oxigen pentru elaborarea oţelului rezultă cantităţi foarte mari de CO, gazele reziduale evacuate de aceste agregate având un conţinut de până la 0% CO. Aceste gaze antrenează din convertizor particule de zgură şi oxizi metalixci. Temperaturile variază în limite de 535-1.650 grade Celsius. Datorită entalpiei ridicate la ieşirea din convertizor şi a puterii calorice mari gazele sunt captate şi valorificare.

Oxizii de azot - din punctul de vedere al protecţiei mediului ambiant, doi dintre oxizii azotului, monoxidul de azot (NO) şi dioxidul de azot (NO2), prezintă importanţă deosebită. NO se formează la temperatură înaltă, prin arderea combustibililor fosili (gaze naturale, păcură, cărbuni) în aer. Echilibrul este independent de presiune. (N2 + O2 = 2 NO). Monoxidul de azot poate reacţiona cu oxigenul pentru a forma dioxid (2 NO + O2 = 2 NO2). Reacţia de formare a NO2, având loc cu degajare de căldură şi cu micşorare de volum, este favorizată de scăderea temperaturii şi de creşterea presiunii. Dioxidul de azot reacţionează cu apă cu formare de acid azotic şi acid azotos (2 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2), după care acidul azotos se disociază. Cea mai mare parte din cantitatea de oxizi de azot prezentă în atmosferă o reprezintă NO produs pe cale biologică, prin acţiunea bacteriilor. Sursele artificiale provenind din activităţile umane emit în atmosferă (5x10)7 tone NO/an, incluzând NO şi NO2. În cadrul surselor artificiale, arderea combustibililor este o cauză principală a emisiilor tehnologice de oxizi de azot. Se estimează că procesele de ardere a cărbunilor, produselor petroliere, gazului natural şi carburanţilor în motoarele autovehiculelor contribuie cu circa 90% la emanaţiile de oxizi de azot. Cantităţi relativ mici de oxizi de azot sunt emise şi de alte surse ca: industria de acid azotic şi a îngrăşămintelor azotate, procesele de nitrare, fabricarea de combustibili pe bază de NO2 lichid pentru propulsarea rachetelor ş.a.

Acţiunea nocivă a oxizilor de azot se manifestă mai ales asupra plantelor, dar şi a altor vieţuitoare. Astfel, la o expunere de o oră la concentraţii relativ ridicate de NO2, de exemplu, de 25 ppm, se produce căderea frunzelor. Cercetările asupra mortalităţii animalelor indică faptul că NO2 este de patru ori mai toxic decât NO. La concentraţiile existente în atmosferă, NO nu este iritant şi nu este considerat un pericol pentru sănătatea oamenilor. În schimb, NO2 exercită un efect toxic foarte puternic. Practic, pot să apară mai multe tipuri de otrăvire cu oxizi de azot. În unele cazuri apare o iritare severă a sistemului respirator, cu manifestări de arsuri şi sufocări, tuse violentă însoţită de expectoraţie de culoare galbenă. Persoanele care suferă acest tip de otrăvire nu prezintă edem pulmonar şi, dacă sunt îndepărtate din mediul poluant, îşi pot reveni complet. Alte ori poate să apară o intoxicaţie tip „şoc“, ce prezintă simptome severe de asfixiere, convulsii şi blocarea respiraţiei. Aceste cazuri de intoxicare pot surveni în urma inhalării de oxizi de azot în concentraţii ridicate. Modul cel mai obişnuit de manifestare a poluării aerului cu oxizi de azot îl constituie reducerea vizibilităţii. Aceasta este cauzată de dispersia şi absorbţia luminii de către gazele din atmosferă. Dioxidul de azot absoarbe lumina în întreg spectrul vizibil, dar mai ales la lungimi de undă mici (violet, albastru şi verde). În atmosferă, NO2 reduce strălucirea şi contrastul dintre obiectele îndepărtate şi produce impresia că orizontul şi obiectele sunt colorate în galben-pai până la roşu-brun. Prezenţa suplimentară a particulelor solide şi a aerosolilor cu prezenţa NO2 reduce şi mai mult vizibilitatea, contrastul şi strălucirea obiectelor, dar suprimă efectul de colorare a oxizilor de azot.

Victor VĂTĂMANU