ANALELE Universitii tefan cel Mare Suceava SECIUNEA GEOGRAFIE ANUL XVI - 2007

MODIFICRI ALE CALITII SOLULUI PRODUSE PRIN ACTIVITI MINIERE N JUDEUL SUCEAVAValeria DIOIU, Vasile OEANCuvinte cheie: poluare sol, halde de steril, metale grele, sulf. Key words: polution soil, sterile, heavy metals, sulf. Changes of soil quality in mining activities from Suceava district. The work presents the impact of heavy metals derived from the mining activities on the quality of soil. The heavy metals derived from the mining activities constitute the main cause of some serious ecological imbalances, but an important source of food pollution too. So, the quantities of cadmium, lead, copper and zinc derived from the mining exploitation Calimani, Tarnia, Fundu Moldovei and Mestecni are exceeding the allowed concentrations in the superior horizon of the soil on a large surface.

Introducere Prin poziia, natura i rolul su, solul este un component al biosferei i un produs al interaciunii dintre mediul biotic i cel abiotic, reprezentnd o zon specific de concentrare a organismelor vii, a energiei, a produselor metabolismului i descompunerilor. Viaa pe globul pmntesc depinde n mare msur de prezena elementelor hrnitoare pe care le asigur solul. Solul se afl n interdependen reciproc cu atmosfera, hidrosfera i biosfera i reprezint i mediul de acumulare a substanelor poluante. Excesul sau carena unor elemente minerale din sol va determina excesul sau carena acestor elemente n ap i vegetaie. Animalele procur elementele nutritive minerale din ap i plante, ca urmare, excesul sau carena acestora se rsfrnge i asupra animalelor i produselor lor. Omul, consumatorul produselor animale i vegetale, precum i a apei, este direct influenat de compoziia acestora i indirect de compoziia solului datorit circuitului sol-ap-flor-faun-om. Fixarea de ctre plante a substanelor chimice poluante din sol depinde n mare msur de tipul plantelor. Gradul de migrare i transfer ctre plant este dependent de cantitatea de substan poluant ajuns pe sol, de structura i compoziia chimic a solului, ct i de starea meteoro-climateric n momentul dezvoltrii plantei. De asemenea trebuie inut seama i de influena pe care o exercit o substan chimic i asupra organismelor telurice din sol i n special asupra florei microbiene telurice care ia parte la procesele de biodegradare din sol. Distrugerea acestei flore este de natur a mpiedica procesele de autopurificare a solului. Dintre activitile industriale cu impact major asupra solului fac parte i activitile miniere datorit unor aciuni de excavaie, prelucrare i tratare a minereurilor cnd sunt produse nsemnate cantiti de steril cu coninut mrit n 195

Valeria DIOIU, Vasile OEAN

metale grele, ape uzate ce conin substane minerale toxice (cianuri, acizi, metale grele etc.) i emisii de gaze toxice n atmosfer.. Principalele efecte negative ale activitilor miniere asupra mediului sunt: - pierderea unor suprafee importante silvice i agricole i distrugerea florei i faunei din arealul respectiv; - generarea proceselor de eroziune hidric i alunecri de teren; - modificarea peisajului natural prin excavaii i depuneri de steril minier; - afectarea calitii solului si a apei subterane din zona respectiv i a calitii apelor de suprafa prin antrenarea unor produi toxici; - afectarea calitii aerului prin emisii de gaze toxice (oxizi de sulf i pulberi cu coninut mrit de metale grele etc.). Prin depozitarea deeurilor miniere, prin infiltrarea apelor uzate i depunerilor toxice antrenate direct pe sol sau din aer i precipitaii, solul se polueaz constatndu-se apariia unor dezechilibre ecologice, uneori greu de remediat. Solul contaminat cu metale grele ca urmare a activitilor miniere constituie una din sursele principale de poluare i a vegetaiei implicit a alimentaiei umane, motiv pentru care s-a impus elaborarea unor norme care s cuprind limitele maxime admise pentru diferite substane poluante (metale, substane anorganice etc.) a cror depire conduce la modificri irecuperabile ale ecosistemului, uneori cu grave repercursiuni asupra strii de sntate a populaiei. Cercetri privind modificarea calitii solului n unele zone ale Exploatrilor Miniere din judeul Suceava n lucrare sunt prezentate rezultatele unor msurtori fizico-chimice efectuate pe probe de sol provenit din unele zone ale exploatrilor miniere din judeul Suceava: Climani i Mestecni, ale cror activiti au fost sistate n anul 1997, precum i Tarnia i Fundu Moldovei, care mai funcioneaz ns ocazional. Rezultatele msurtorilor sunt comparate cu concentraiille maxim admise prin Ord. MAPPM 756/1997- privind limitele admise pentru diferite substane toxice din sol, pentru folosine mai puin sensibile.

Metale- Climani 60000 40000 ppm 20000 0 Fe total (ppm) 43087 33658 8579 918 Fe disoc. (ppm) Mn tot. (ppm) 1323 138,1 9,2

Hald steril Sol afectat Martor

Fig. 1. Coninutul de fier i mangan din zona Climani.

196

Modificri ale calitii solului produse prin activiti miniere n Judeul Suceava

Pentru compararea rezultatelor privind calitatea solului afectat n urma unor activiti de extragere i transport minereu sau preparare substan util, cu zone terestre neafectate de aceste activiti, s-au recoltat i probe martor de sol. In tabelul 1 i fig. 1 sunt redate rezultatele analizelor fizico-chimice instrumentale obinute n laboratorul Ageniei pentru Protecia Mediului Suceava n perioada 1998-2006, pe probe de sol recoltate pe 2 adncimi din fiecare punct de prelevare.Tab. 1. Compoziia solului din diferite zone limitrofe haldelor de steril ale EM Climani, Mestecanis, Tarnita i Fundu Moldovei.Denumumire prob Prag alert (Ord 756/97) Prag intervenie (Ord 756/97) Sol afectat - limitrof Halda Reiti-EM Climani Sol afectat-aval iaz Dumitrelu- EM Climani Martor zona Climani Sol afectat - limitrof haldei steril Mestecani 2000 2006 2006 1998 2006 2006 2000 Sol afectat - aval iaz decantare Trnicioara 2006 Martor zona Ostra Sol-aval iaz decantare Dealu Negru - EM Fundu Moldovei Martor -zona Fundu Moldovei 2006 2005 2005 0-5 5-30 0-5 5-30 0-5 0-5 5-30 0-5 5-30 Martor zona Mestecani 0-5 0-5 5-30 0-5 5-30 0-5 0-5 0-30 0-5 An rec. Adnc (cm) pH 2,05 2,24 3,47 3,75 6,75 3,39 3,65 5,00 5,02 6,50 3,14 3,03 2,84 3,23 6,81 2,42 2,65 7,88 Sulfai Fe tot. Mn tot. (ppm) (ppm) (ppm) 5000 2000 4000 50000 Zn tot. Cu tot. Cd tot. Ni tot. (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) 700 1500 22,27 21,56 24,78 52,4 9,79 67,88 87,32 43,1 56 10,2 1114 784 1452 842 234 1860 779 60 250 500 17,21 16,21 24,41 31,7 9,79 720 362 184 73 49 2628 1360 507 299 113 1031 513 170 5 10 0,24 0,19 0 0 0 2,1 1,8 2,03 1,53 0 2,02 1,3 2,53 2,28 0,6 3,1 3,4 0 200 500 20,02 17,78 12,6 15,5 10,78 129,5 33,8 33,3 18,6 3,2 103,8 108 163,9 119 8,4 0 0 0

58000 33658 138,1 52300 43087 1323 4530 3700 320 6820 5091 288 280 480 36101 84 48318 113 8579 9,2

13080 1500 12260 364 11482 1342 6670 2453 140 100

21000 58000 240 33000 37000 280 64963 64963 575 42714 66259 306 62,5 2234 203 51000 28390 600 35500 30156 260 450 2160 79

Analiznd rezultatele msurtorilor din tabelul 1, se constat urmtoarele: 1. Exploatarea Minier Climani i fabrica aferent de producere a sulfului tehnic, au constituit o surs major de poluare a tuturor factorilor de mediu din zona central a Munilor Climani. Exploatarea minier se ntinde pe o suprafa de 325 ha ntre confluena prului Dumitrelu cu Neagra arului (1260 m) i vrful Negoiul Romnesc (1880 m altitudine), n bazinul superior al prului Neagra arului, n interiorul craterului vulcanic Climani, pe versantul nordic.Amplasarea n zona presubalpin i subalpin a unui obiectiv economic, indiferent de amploarea, mrimea i durata acestei aciuni reprezint n toate cazurile o adevrat bre, de natur antropic a dezechilibrelor ecologice, cu consecine uneori imprevizibile i cu efecte propagate n cascad, asupra tuturor ecosistemelor aflate n zona respectiv i chiar i n zone mai ndeprtate.Factorii favorizani care amplific efectele aciunii 197

Valeria DIOIU, Vasile OEAN

antropogene n aceast zon sunt: de natur orografic (versani lungi, pante accentuate), de natur climatic (temperaturi sczute, cantiti mari de precipitaii, strat de zpad cu durat mare, viteze mari ale vntului) i de natur edafic (soluri cu activitate biologic redus, de obicei cu parametrii fizico-chimici nefavorabili, profunzime sczut, coninut ridicat de schelet. Astfel au fost afectate ecosistemele subalpine (pajiti, jnepeniuri), ecosisteme forestiere, ecosistemele acvatice i chiar localiti din zon. La proiectarea acestei activiti antropice nu s-a inut seama nici c obiectivul se afl amplasat ntr-un parc naional, fiind afectat ntreaga biocenoz terestr, nici c n apele curgtoare de suprafa (specifice creterii pstrvului i lostriei) va dispare viaa sau c n atmosfer pe un areal ntins (inclusiv staiunea Vatra Dornei) va crete semnificativ caracterul acid al precipitaiilor. n ceea ce privete aria de manifestare, funcie de natura dezechilibrelor, acestea se semnaleaz pe suprafee i distane mari. Dac poluarea atmosferei s-a manifestat pe o arie care nu este bine definit, n schimb ecosistemele acvatice au fost afectate pe distane de peste 50 km i ecosistemele terestre pe o suprafa de peste 350 ha. O msur preventiv a afectrii calitii mediului ar fi constituit-o msurile simultane de protecia mediului cu desfurarea procesului de producie i cu respectarea tuturor prescripiilor tehnologice ca cea mai ieftin metod de prevenire a polurii factorilor de mediu. Aceste msuri ns au fost minime sau nerealizate din dorina eficientizrii economice a activitii. Msurile de combatere a polurii mediului sunt cele mai costisitoare i greu de realizat. Pentru zona exploatrii de minereuri cu sulf Climani, din analiza probelor de sol recoltate din zona haldei Reiti n vara anului 2000 (dup sistarea activitii), rezult c solul are un puternic caracter acid (valori ale pH-lui cuprinse ntre 2,052,24 uniti de pH i valori peste pragul de intervenie pentru sulfai), majoritatea metalelor analizate prezint coninuturi mai mari dect n proba martor de sol, aceste totui ncadrndu-se sub pragul de alert pentru soluri puin sensibile, conform Ord. 756/1997. La probele de sol recoltate n anul 2006, aval de iazul de decantare Dumitrelu, msurtorile indic valori de pH cuprinse ntre 3,47-3,75 uniti de pH, constatndu-se o uoar mbuntire a calitii solului fa de perioada anterioar. Din datele prezentate rezult o meninere extrem de sczut a valorii pH-lui n zona EM Climani, situaie care se datoreaz prezenei sulfului i a reaciilor de oxidare a acestuia, reacii cu impact direct n transformarea metalelor toxice n ioni mobili care sunt apoi absorbii prin rdcin de ctre vegetaie. Trebuie avut n vedere c activitatea desfurat de EM Climani n perioada 1990-1997 prin decopertare, transport minereu de sulf i preparare sulf a avut un impact major asupra tuturor componentelor mediului (aer, ap de suprafa i sol) prin: acoperirea unei suprafee de circa 10 ha cu iazul de decantare Dumitrelu n care este depozitat sterilul cu coninut mrit de sulf i metale; decopertarea unei suprafee de 150 ha cu minereu; afectarea unei suprafee de circa 30 ha de platforma industrial, depozitrile nsemnate de steril pe cele 100 de ha ocupate de halde; deteriorarea calitii prului neagra arului i distrugerea biocenozei acvatice.

198

Modificri ale calitii solului produse prin activiti miniere n Judeul Suceava

Prin activitatea de exploatare i preparare a sulfului, fondul forestier a fost afectat n ultimii 25 de ani pe o suprafa de 1500-2000 ha, constatndu-se pierderi de cretere ale arborilor i chiar a uscarea acestora distane de 2-5 km de surs. n iulie 1997 ntreaga activitate de pe platforma Climani a fost ntrerupt pe considerente economice i de mediu. Amprenta acestei activiti antropice asupra calitii ecosistemelor acvatice i terestre pe un areal de 350 ha se resimte ns i n prezent i va rmne i n viitor.

Fig. 2. Cariera de la Exploatarea Minier Climani.

Fig. 3. Halda de steril Reiti.

199

Valeria DIOIU, Vasile OEAN

2. n perimetrul Mestecni obiectul de activitate l-a constituit extracia minereului de polisulfuri metalice din subteran. Mineralele componente ale minereului exploatat n acest perimetru sunt pirita, calcopirita, blenda, galena, bornitul n ganga de cuar, iar ca minerale epigenetice provenite din alterarea sulfurilor primare se mai gsesc calcozina, covelina i foarte rar cupritul, malachitul i azuritul.

Suprafaa haldelor de steril este de 15.200 m2, din care 5 400 m2 o reprezint taluzele.

Activitatea de exploatare minereu de sulfuri polimetalice din subteran a fost sistat n anul 1998.

n urma lucrrilor de ecologizare a zonei afectate prin aceast activitate antropic s-a realizat nierbarea prin mbrcarea taluzelor cu pmnt vegetal de 10 cm grosime i plantarea de puiei de arbori de foioase. S-a estimat un timp de cca 2 ani necesar pentru a fi splate de precipitaii metalele care au fost solubilizate n sol.Pentru zona Mestecni au fost recoltate probe de sol pe dou adncimi 0-5 cm i 5-30 cm att n zona din aval hald steril ct i ntr-o zon neafectat, iar determinrile s-au fcut n aceleai condiii ca i pentru zona Climani. Menionm c n lucrare s-au luat n studiu analizele de sol prelevat n anul 1998, nainte de nceperea reconstruciei ecologice a haldei de steril i analizele din anul n 2006-dup realizarea reconstruciei ecologice a zonei (fig. 4). Din analiza datelor obinute n cele 2 perioade n tabelul 1 se observ o mbuntire semnificativ a calitii solului att n ceea ce privete pH-ul (de la valori cuprinse ntre 3,39-3,65 uniti de pH n anul 1998, la valori cuprinse ntre 5,00-5,02 n anul 2006) i sulfaii (de la valori de 5091-6820 ppm n anul 1998 la valori de 280 ppm n anul 2006), ct i la cupru (dac n anul 1998 depea limita de intervenie, n anul 2006 valorile nregistrate se ncadreaz sub limita de alert). La fel i pentru celelalte metale (mangan, zinc, cadmiu i nichel) se nregistreaz valori n scdere n cele dou periode luate n studiu.

Fig. 4. Exploatarea minier Mestecani.

200

Modificri ale calitii solului produse prin activiti miniere n Judeul Suceava

3. Pentru zona limitrof Uzinei de preparare a minereurilor neferoase de cupru i zinc Tarnia, se constat o nrutire a calitii solului n zona limitrof iazului de decantare Trnicioara n anul 2006 fa de anul 2000. n tabelul 1 se observ o cretere a acidifierii solului odat cu o cretere coninutului de sulfai peste limita de intervenie i valori care depesc limita de alert i chiar intervenie pentru cupru i zinc. Aceast situaie se datoreaz i cantitilor nsemnate de precipitaii czute n anul 2006 care au cauzat o serie de avarii la iazul de decantare, soldate cu antrenri de steril pe solul din zona din aval. Aceste avarii repetate prezint un risc major pentru populaia din comuna Ostra i pentru bunurile acesteia. 4. Pentru zona de impact a Uzinei de preparare a minereului neferos de la Fundu Moldovei, au fost recoltate probe de sol din zona - aval iaz decantare Dealu Negru, pe 2 adncimi. Din analiza msurtorilor se constat existena unei situaii critice i n aceast zon de risc pentru vegetaie i populaie: valori foarte mici ale pH-lui i depirea limitelor admise pentru pragurile de alert i intervenie la indicatorii sulfai, cupru i zinc. Concluzii n toate cele 4 cazuri de activiti antropice prezentate se observ modificri majore ale calitii solului i ca urmare i vegetaia a suferit modificri semnificative datorit produilor toxici emii n aer, ap i sol din toate etapele ciclurilor de via ai produilor utili (sulf, metale neferoase) Msurtorile fizico-chimice ale probelor de sol i vegetaie din zonele limitrofe haldelor de steril demonstreaz c solul este puternic afectat prin prezena metalelor grele n concentraii mult peste limitele admise i pH-uri puternic acide, fapt ce duce la creterea solubilitii metalelor i creterii toxicitii acestora In urma desfurrii acestor activiti miniere vegetaia i n special o serie de specii rare (Alnus viridis, Larix europea, Rododendron kotschyi, Pinus cembra prezente etc.) a suferit un impact major prin defriri, depuneri de steril, scurgeri de steril cu coninut mare de substane toxice. In zonele din imediata vecintate a haldelor de steril se observ i n prezent meninerea fenomenului de uscare a arborilor sau prezena clorozelor i necrozelor la frunze. De aceea i n arealele exploatrilor miniere Climani, Tarnia i Fundu Moldovei din judeul Suceava sunt necesare a fi implementate msuri urgente de reconstrucie ecologic: decontaminare sol stabilizarea haldelor de steril corectarea torenilor ameliorarea condiiilor de sol amplasarea pmntului de mprumut fertilizare sol nierbare sol plantarea materialului de mpdurit.

201

Valeria DIOIU, Vasile OEAN BIBLIOGRAFIE Bndu C., Cenu R., Barbu, I., Seghedin, T. G. (1989), Cercetri ecologice n Munii Climani, Memoriile Seciilor tiinifice, Seria XII, nr.1, Ed. Academia Romn, Bucureti. Ciobanu, C., Ru C., Mihilescu A, (1990), Modificri ale solurilor forestiere produse de poluarea cu dioxid de sulf i metale grele, Revista pdurilor 105, 1, 17-25. Ciobanu Domnica, Dioiu Valeria (2001), The influence a the heavy metals resulting from the Climani mine working on the quality of the sead production. Sesiunea tiinific "25 de ani de nvmnt politehnic Universitatea Bacu, pag. 123-128. Coppin, N. J., Staff, M. G., Jonson, M. S., (2000), Environmental impact of old metal mines, University of Liverpool, United Kingdon, pg. 104-145, Anglia. Dambrine, E., Ranger, J., (1991), Influence relative des depots acides et de la sylviculture sur lacidification dun sol forestier Vosgien, Journees de Travail DEFORPA, Le Bilan, Pulnoy, 54 Dioiu Valeria, (2002), Contribuii privind stabilirea impactului produs de activitile miniere asupra ecosistemelor din zona Climani, Tez de doctorat, Iai. Dioiu Valeria, Nina Holban (2005), Modificri antropice ale mediului, Editura Orizonturi Universitare, Timioara.

Johnson, M. S., (1978), Environmental impact of old metal mines, University of Liverpool for the Development Agency, pg. 104-120, LiverpoolLctuu R., Ru C., Neda C., Medrea N., (1991), Efectul polurii cu metale grele asupra sistemului sol - plant - animal din unele zone ale Romniei, Mediul nconjurtor, Vol. II, nr. 1-2. Naum, Tr., Butnaru, E., (1989), Monografii montane - Munii Climani, Ed. Sport i Turism , Bucureti. Ru C, Crstea S (1979), Poluarea i protecia mediului nconjurtor, Ed. tiinific i Enciclopedic, Bucureti. Statescu, F., Mcrescu, B., (1997), Elemente ale complexului ecologic din sol, Ed. SAM. SONS, pg. 9-15, 111-120, 133-136 Vian Sanda i colab. (2000), Mediul nconjurtor- poluare i protecie, Ed. Economic, Bucureti * * * Anuare privind calitatea mediului n judeul Suceava, (1991-2006), Agenia pentru Protecia Mediului, Suceava.

Valeria Dioiu Vasile Oean Agenia de Protecie a Mediului Suceava (The Environment Protection Agency of Suceava) Email: vditoiu@yahoo.com

202