X. ANALIZA GRADULUI DE POLUARE LA NIVELUL ORASULUI BUCURESTI IN PERIOADA STUDIULUI EXPERIMENTAL

Transcript

1 X. ANALIZA GRADULUI DE POLUARE LA NIVELUL ORASULUI BUCURESTI IN PERIOADA STUDIULUI EXPERIMENTAL X.1. Introducere Analiza nivelului de poluare a orasului Bucuresti este importanta in studiul nostru in vederea urmaririi si analizei modului de integrare a masurarilor realizare pe cladirea reala a Facultatii de Instalatii cu masurarile din reteaua de monitorizare a orasului. De la bun inceput dorim sa detaliem rolul acestui paragraf fata de prezentul raport. Analiza nivelelor de poluare de la exterior nu fac obiectul studiului nostru si nu vom insista prea mult in detalierea lor, totusi unele concluzii de sprijin in studiul nostru pot fi decelare. In priumul rind dorim sa punem in vedere reprezentativitatea si validarea si experimentala a masurarilor noastre. Apoi, urmarim principalele fenomene ce pot intervenii peste fenomenul stuiat de noi (transferul de poluant). In cele din urma dorim sa punem in evidenta existenta unor factori ce pot influenta sau accentua formarea si absorbtia de poluanti atmosferici. Aceste observatii au rolul de a surprinde anumite fenomene existente in sprijinul elaborarii cit mai adecvate a protocolului de masurari experimentale si a prelucrarii datelor masurate. Capitolul se bazeaza pe trei paragrafe principale : prezentarea locatiilor de masurare a calitatii aerului exterior in orasul Bucuresti, prezentarea variatiei nivelurilor de polluare din aceste zone si in cele din urma urmarirea corelatiilor dintre diferitii parametrii. X.2. Locatii de masurare In primul rind consideram esential de a mentiona difersitatea de locatii existenta in reteaua de monitorizare a calitatii aerului Bucuresti,.prin aceasta intelegind existenta de locatii atit in interiorul cit si in exteriorul orasului. Aceasta diversitate poate pune in evidenta o diferenta intre zonele poluate si cele mai putin poluate. Aceste zone sunt : 1

2 1 Cercul militar - vizavi de acesta, pe trotuarul BRD, mai demult Romarta copiilor ; 2 Mihai Bravu - intre Pta Iancului si Pta Obor, la jumatate ; 3 Titan - in incinta complexului Strand Titan ; 4 Drumul taberei - in curtea Apa Nova, linga statia de pompare, parcul Moghioros ; 5 - Comuna, in Padure, in sediul unitatii militare, la 35 km N de Bucuresti 6 Magurele - In comuna Magurele, la S de Bucursti, imediat dupa centura orasului, in curtea Institului de energie nucleara ; 7 Lacul Morii - Linga stavilarul Ciurel, in curtea Agentiei de Mediu Bucuresti ; 8 Berceni - Sos Berceni, In curtea Spitalului nr 9 de neuropsihiatrie Obreja. Relativ la pozitia geografica a acestora remarcam ca : - locatiile 1 si 2 sunt plasate chiar in centrul orasului deci in zona cea mai poluata din punct de vedere al traficului auto, - locatia 5 este in afara orasului, intr-o zona de poluare mai scazuta, - locatia 6 este in afara orasului, dar in centrul unei comune, linga centura orasului, - locatiile 3, 4, 7 si 8 in cartiere mai marginase ale orasului. Harta de mai jos este relevanta in vederea pozitionarii geografice a acestor locatii si a apropierii lor de zona cea mai poluata a centrului orasului. 2

3 5 1 Cercul militar 2 Mihai Bravu 3 Strand Titan 4 Drumul Taberei 5 padure 6 Magurele Inst.En.Nucl. 7 Lacul Morii ANPM 8 Berceni Sp. Obreja Locatia noastra

4 X.3. Variatia nivelurilor de poluare In vederea acestei comparari a nivelelor de poluare masurate in timpul studiului nostru cu nivelele de poluare din aceste alte locatii din Bucuresti, vom urmarii aceeasi poluanti, si anume: ozone, oxizii de azot NO, NO2 si NOx. Suplimentar au fost urmarite variatile temperaturii si a umiditatii exterioare in aceleasi locatii. Variatile acestor concentratii si parametrii au fost urmarite in perioada: 12 septembrie septembrie 28. Aceste variatii au fost reprezentate grafic in figurile urmatoare. Se observa ca concentratia in ozon este puternic diferita de la o locatie la alta. Concentratia in ozon este mai ridicata pentru locatia (in afara orasului) si mai scazuta pentru locatiile din oras. Dintre acestea ultimele, valorile masurate in centrul orasului (locatiile Cercul Militar si Mihai Bravu) sunt mult mai scazute decit pentru celelalte locatii, din cartierele periferice. Graficele reprezentind variatia concentratiilor oxizilor de azot, prezinta la rindul ei o repartitie diferita a celor opt locatii. Si anume, de data aceasta cele mai ridicate valori sunt inregistrate in cele doua locatii din centrul orasului, in timp ce in sunt cele mai scazute concentratii in oxizii de azot. Sa urmarim variatia concentratiilor masurata la. Se observa ca in prima jumatate a primei zile concentratiile in ozon sunt mai scazute, aproximativ 2 ppb, iar dupamasa avem un virf de concentratie de aproape 6 ppb. Pe timp de noapte si dimineata a aceleiasi zile avem o concentratie scazuta, pentru a creste din nou in dupamasa celei de-a doua zile. Acest profil (concentratii mai scazute in prima parte a zilei si mai ridicate dupamasa) se repeta cu citeva exceptii de-a lungul intregii secvente de masura. Urmarind evolutia concentratiilor in oxizii de azot din aceeasi locatie, observam un profil diferit, si anume concentratii mai ridicate in prima parte a zilei si mai scazute dupaamiaza. Deci profilele de variatie a concentratiilor in ozon si in oxizii de azot sunt opuse. 4

5 Pentru celelalte locatii, indiferent de nivelul cencentratiilor in poluanti diferit in functie de locatie (in centru sau la periferia orasului), se observa aceeasi variatie a celor doi poluanti: in prima parte a zilei avem concentratii mai ridicate in oxizii de azot si mai scazute in ozon, iar dupaamiaza avem concentratii mai ridicate in ozon si mai scazute in oxizii de azot. Variatia temperaturii in cele opt locatii este asemanatoare. Totusi mici diferente se pot observa intre temperatura din centrul orasului si cea din, aceasta din urma fiind ceva mai mica. La inceputul secventei de masura (12 sept 28) diferenta de temperatura intre locatiile din centrul orasului si este de aproape 5 oc. Desi pentru restul zilelor diferenta scade, totusi ramine vizibila. Ca tendinta globala putem observa valori mai ridicate ale temperaturii pentru primele zile 12, 13, 14 septembrie, mai scazute in timpul zilelor de 15, 16 septembrie si o usoara tendinta ascendenta spre sfirsitul secventei de masurare. Observam ca aceasta variatie a temperaturii corespunde variatiei virfului de concentratie in ozon. In timpul zilelor mai racoroase si concentratia in ozon este mai scazuta, chiar si pentru locatia. Din punct de vedere al umiditatii, nu se poate observa o variatie diurna a acesteia. Ca valoare a umiditatii, observam variatii destul de puternice (intre valoarea maxima 1 % si cea minima %), comparativ cu variatia temperaturii de doar 2oC. Se poate observa o inversa fata de cea a temperaturii. Si anume cind este mai rece, umiditatea este mai ridicata (in timpul zilelor de 15, 16 septembrie temperatura atinge un minim, iar umiditatea maximul de 1%). Consideram necesar sa reamintim fenomenele observate pina in acest moment din analiza vizuala a graficelor: - o variatie inversa, invers corelatie, intre concentratiile de ozon si oxizi de azot; - valori mai ridicate in ozon in afara Bucurestiului, si mai scazute in centru; - valori mai ridicate in oxizi de azot in centrul orasului si mai scazute in afara; 5

6 - o variatie simultana a concentratiilor in ozon cu temperatura; - o variatie inversa temperaturii cu umiditatea; Analiza acestor fenomene este amanuntita printr-o scurta analiza statistica a valorilor inregistrate. 6

7 6 Concentratii (ppb) Titan Berceni Drumul Taberei Magurele Lacul morii Mihai Bravu Cercul Militar : : : : : : 7

8 Concentratii NO2 (p p b ) Berceni Drumul Taberei Magurele Lacul morii Mihai Bravu Cercul Militar : : : : : : 8

9 Concentratii NOx (p p b ) Drumul Taberei Lacul morii Cercul Militar : : : : : : 9

10 Concentratii NOx (p p b ) Drumul Taberei Lacul morii Cercul Militar : : : : : : 1

11 11

12 X.4. Analiza statistica Au fost calculati citiva parametrii statistici mai reprezentativi pentru parametrii fizici de mai sus: valoarea minima (min), valoarea maxima (max), valoarea medie (med) si deviatia standard (std). Valorile medii, minime sau maxime au fost determinare pentru intreaga perioada de timp (12 septembrie 17 septembrie). Deviatia standard reprezinta un grad de apreciere al variatiei valorilor unui parametru fizic. Acesti parametrii statistici au ca unitate de masura, acea unitate a parametrului fizic. Valorile sunt prezentate sub forma tabelara si grafic pentru o cit mai buna interpretare. Sub forma grafica au fost reprezentate valorile medii ale acestor parametrii. Se observa in primul grafic faptul ca concentratia medie in ozon este foarte scazuta (3-4 ppb) pentru locatiile din Cercul militar si Mihai Bravu din centrul orasului, valori medii (11-18 ppb) pentru locatiile din cartierele periferice orasului, si aproximativ 22 pb pentru locatia. Concluziile sunt total opuse in cazul poluantului dioxid de azot. Primele doua locatii prezinta cele mai ridicate valori medii (peste 25-3 ppb), in timp ce in se inregistreaza mai putin de 3 ppb. Fenomenul este explicabil deoarece primele doua locatii sunt in centrul orasului, unde traficul este intens, deci si degajarile de NO2 de la autoturisme sunt ridicate, in timp ce in Baloresti, linga padure, raficul rutier este milt diminuat, si ca urmare concentratiile sunt scazute. In ceea ce priveste variatia temperaturii, se observa ca valoarea medie a acesteia in centrul orasului este de 16oC, in timp ce in, linga padure, sunt 13.8oC. 12

13 Tabel cu parametrii statistici pentru seriile de concentratii si factori climatici masurati la exterior Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (ppb) med (ppb) max (ppb) std (ppb) NO Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (ppb) med (ppb) max (ppb) std (ppb) NO2 Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (ppb) med (ppb) max (ppb) std (ppb) NOx Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (ppb) med (ppb) max (ppb) std (ppb) T Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (oc) med (oc) max (oc) std (oc) φ Mihai Bravu Cercul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii min (%) med (%) max (%) std (%)

14 25 2 med (ppb) (ppb) Mihai Bravu Cer cul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii 35 NO2 (ppb) med (ppb) Mihai Bravu Cer cul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii T (oc) med (oc) Mihai Bravu Cer cul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii φ (%) med (%) Mihai Bravu Cer cul Militar Drumul Taberei Magurele Titan Berceni Lacul morii 14

15 X.5. Studii de corelatie O alta analiza interesanta consta in corelatia intre diferitele specii de poluanti sau in corelatia intre acestia si factorii climatici. Dat fiind ca scopul acestui capitol nu este acela de a analiza calitatea mediului exterior, ci doar de a trage citeva concluzii referitor la fenomenele implicate in vederea conducerii studiilor experimentale, nu vom insista in aceasta analiza, rolul ei fiind doar calitativ. In primul rind, urmarim variatia in paralel a concentratiilor in ozon si in dioxid de azot pentru fiecare locatie, in figurile de mai jos. In paralele cu acest grafic este prezentat si norul de puncte caracteristic determinarii corelatiei dintre cei doi parametrii. Pentru locatiile Drumul Taberei, Magurele, Mihai Bravu si Berceni este foarte clar vizibil comportamentul opus al celor doua concentratii de si NO2. Se observa ca in perioada de crestere a concentratiei in avem descresteri in NO2 si invers. Acest comportament se materializeaza printr-un nor de puncte orientat dupa a doua bisectoare, descrescator.spunem ca cele doi parametrii sunt invers corelati. Aceasta tendinta descrescatoare se observa pentru toate locatiile. Pentru cele patru locatii de mai sus,este mai clar, in timp ce pentru celelalte locatii intervenind si alte fenomene, tendinta este mai putin vizibila. Ne multumim la a stabili existenta acestui fenomen,fara de a avansa in acest sens calculul coeficientului de corelatie intre cele doua concentratii dearece trebui mai intii stabilita curba de regresie si apoi coeficientul de corelatie, indepartindu-ne de scopul acestui paragraf. 15

16 Cercul Militar NO2 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Cercul Militar Mihai Bravu 12/9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : NO Mihai Bravu Drumul Taberei 7 6 NO /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Drumul Taberei NO /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 :

17 6 Magurele 6 Magurele 5 NO /9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Lacul morii 8 7 NO /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Lacul morii 1 2 Berceni NO2 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Berceni Aceleasi concluzii se pot trage si in urma analizei corelatiei dintre concentratia in si cea in NO (figurile urmatoare). Cele doua concentratii sun invers corelate. Fenomenul este cel mai vizibil pe tru locatiile Drumul Taberei, Lacul morii si Cercul Militar. Aceasta invers corelatie are fundamentare teoretica in reactia chimica dintre NO si generind NO2 si O2. Deci cresterea concentratiei in NO2 se produce prin descompunerea ozonului. 17

18 Cercul Militar NO 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Cercul Militar Drumul Taberei 12/9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : NO Drumul Taberei NO /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Lacul morii 6 5 NO Lacul morii /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : 1 2 Mult mai clara este corelatia dintre cei doi parametrii climatici, temperatura si umiditatea (figurile urmatoare). Pentru toate locatiile se observa faptul ca la valori ridicate ale 18

19 temperaturii exterioare corespund valori scazute ale umiditatii relative, in timp ce pentru valori scazute ale temperaturii corespund valori ridicate ale umiditatii. Deci cei doi parametrii sunt inverscorelati. Aceste observatii se bazeaza probabil pe fenomenul de schimbare de faza a apei, ce are loc sub influenta temperaturii. Fenomenul este clar identificat pentru fiecare locatie. Se observa de asemenea atingerea valori maxime a umiditatii (1%) in mai multe rinduri. Trebuie sa reamintim ca in perioada realizarii acestor masurari, a fost o perioara ploioasa Fenomentul este interesant deoarece pune cei doi parametrii sub o alta perspectiva din punct de vedere al modelarii matematice. Si nume, in fazele urmatoare ale proiectului etapa 29 se doreste realizarea de modele matematice empirice, care lunind in calcul si parametrii climatici sa prezica transferul de poluanti atmosferici spre interiorul cladirilor. In cazul acestor modele matematice, acesti doi parametrii pot fi folositi combinat sub forma unui singur parametru. 19

20 Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Cercul Militar /9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : h t Cercul Militar Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Titan 12 h t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Mihai Bravu Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Drumul Taberei 12 h t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Drumul Taberei Temperatura t (oc) Umiditate h (%) 12 h t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 :

21 Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Magurele /9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : h t Magurele Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Lacul morii 12 h t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Lacul morii 1 2 Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Berceni h t 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Berceni O alta analiza interesanta o reprezinta studiul corelatiei dintre concentratiile de poluanti si parametrii climatici. Am analizat mai intii corelatia dintre concentratia exterioara in si temperatura exterioara. Pentru fiecare din locatii se observa faptul ca cei doi parametrii dresc si descresc simultan. Acest rezultat este coerent deoarece ozonul se formeaza din reactia chimica a compusilor organivi volatili in prezenta caldurii si a radiatiei solare. Altfel spus este normal ca odata cu cresterea tremperaturii generarea de ozon atmosferic sa fie 21

22 amplificata. La scaderea temperaturii, generarea de ozon este diminuata, in timp ce descompunerea acestui in urma reactiilor chimice cu monoxid de azot ramine constanta. Ca urmare numarul de molecule de ozon din atmosfera scade pina cind concentratia devine suficient de mica, micsorind la rindul ei viteza de descompunere a ozonului. Concentratia deozon se stabilizeaza pe acea valoare care sadisface egalitatea dintre viteza de generare a ozonului si cea de descompunere a acestuia. O noua crestere a temperaturii conduce la generarea suplimentara de ozon, ceea ce conduce la cresterea concentratiei in ozon, si mai apoi la amplificarea descompunerii acestuia. In cele din urma concentratia in ozon se stabilizeaza pe o valoare corespunzatoare surselor (temperatura exterioara) si pierderilor (concentratiilor ridicate in oxizi de azot, deci traficul rutier) de poluant. Aceasta corelatie directa intre concentratia in ozon si temperatura este pusa in evidenta pentru fiecare locatie din centru sau din afara orasului. Totusi intre diferitele locatii se observa o mica diferenta, si anume in oras, norul de puncte de parametrii (Concentratie ozon, Temperatura) este mai dispersat, in timp ce la, linga padure, acest nor de puncte este restrins in jurul curbei de regresie. Aceasta dispersie denota tocmai existenta surselor de poluare cu oxizi de azot la interiorul orasului, In timp ce la acest factor perturbator este limitat, si ca urmare legatura directa dintre cei doi parametrii este mai fidel surprinsa prin inregistrarile realizate. Acest fenomen este pus in evidenta prin intermediul valorilor coeficientului de corelatie, care are valori sub.5 pentru locatiie din interiorul orasului, in timp ce pentru Magurele si are valori de.63 si respectiv

23 Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Cercul Militar t 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : Cercul Militar y =.292x R² = Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Titan 12/9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : t Mihai Bravu y = 1.137x R² = Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Drumul Taberei 6 t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Drumul Taberei y = 1.156x R² = Temperatura t (oc) Umiditate h (%) 7 t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : y = 2.81x R² =

24 Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Magurele t 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : y = 1.55x R² =.626 Magurele Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Lacul morii 6 5 t /9/8 :13/9/8 :14/9/8 :15/9/8 :16/9/8 :17/9/8 : Lacul morii y = 1.479x R² = Temperatura t (oc) Umiditate h (%) Berceni t 12/9/8 : 13/9/8 : 14/9/8 : 15/9/8 : 16/9/8 : 17/9/8 : y = 1.74x R² =.44 Berceni Studiul corelatiei dintre concentratiile in oxizii de azot si temperatura prezinta rezultate diferite, si anume cei doi paramettrii nu sunt corelati. Fenomenul este explicabil prin faptul ca cei doi parametrii depind de surse de generare diferite, traficul rutier fiind aleator. Dat fiind legatura puternica intre cei doi parametrii climatici este de asteptat ca si umiditatea sa fie de asemenea corelata cu concentratia in ozon (invers corelatie) si necorelata cu concentratia in oxisi de azot. 24

25 X.6. Concluzii Consideram necesar sa reamintim fenomenele observate pina in acest moment din analiza vizuala a graficelor: - concentratiile de ozon si oxizi de azot sunt invers corelate; - valori mai ridicate in ozon in afara Bucurestiului, si mai scazute in centru; - valori mai ridicate in oxizi de azot in centrul orasului si mai scazute in afara; - concentratia in ozon si temperatura sunt direct corelate; - concentratia in ozon si umiditatea sunt invers corelate - temperatura cu umiditatea sunt invers corelate; - concentratia in oxizi de azot nu este corelata cu temperatura; - concentratia in oxizi de azot nu este corelata nici cu umiditatea. Aceste concluzii, remarcate pe parcursul analizei valorilor analizate, sunt utile pentru o abordare corecta a studiului experimental prevazut in cadrul acestui proiect. 25