INTRODUCERE

Doi parametri dominanţi caracterizează societatea umană în etapa actuală de dezvoltare: creşterea rapidă a populaţiei globului impunând o producţie crescândă de alimente şi starea avansată de poluare şi deteriorare a mediului înconjurător, impunând acordarea unei atenţii sporite calităţii investiţiilor în natură.

Prin protecţia mediului înconjurător înţelegem protecţia calitativă şi cantitativă a elementelor mediului înconjurător: apa, solul şi aerul. Prin acestea se urmăreşte să se protejeze omul şi mediul natural împotriva influenţelor dăunătoare şi stresante. în special nu trebuie schimbate, de acum încolo, în sens vătămător de către om, condiţiile ecologice actuale şi trebuie creată o relaţie de echilibru de durată între forţele naturii şi însuşirea lor de reînnoire, pe de o parte şi solicitarea lor de către om, pe de altă parte.

Pornind de la ideea fundamentală că omul trebuie să coopereze cu natura, să devină în mod conştient un protector al acesteia, se impune un deplin acord între creşterea economică şi cerinţele de a conserva şi proteja mediul înconjurător.

Cantităţi enorme de reziduuri, mai mult sau mai puţin toxice, au fost depozitate în diverse locuri, deseori uitate, de cele mai multe ori fără a se lua cele mai elementare măsuri de protecţie a mediului ambiant. Aşa au apărut locurile contaminate, încă neinventariate în ţara noastră, care provoacă poluarea gravă a tuturor componentelor mediului ambiant (apă, sol, aer, plantă, animal, om). Se impune, deci, trecerea la inventarierea şi caracterizarea locurilor contaminate, la elaborarea de măsuri de limitare şi combatere a efectului lor dăunător.

1

Capitolul 1.

CONCEPTE ACTUALE DESPRE SOL

1.1. PARTICULARITĂŢI ALE SOLULUI

O privire asupra unui peisaj arată că şi pe suprafeţe mici se pot întâlni o mare varietate de soluri, în funcţie de factorii ce au condus la formarea acestora: climatul local, roca, relieful, altitudinea, expunerea, panta, tipul de vegetaţie, hidrologie, perioada de timp în care s-a format solul şi influenţa omului.

Totuşi aceste soluri au şi ceva în comun. Ele au diverse orizonturi între suprafaţa pământului şi roca pe care s-au format şi au caracteristici fizice, chimice şi biologice specifice. Ele s-au dezvoltat ca rezultat al schimbărilor ce au avut loc în rocile şi materialul organic parental sub influenţa substanţelor şi energiei venite din atmosferă (Blum, 1990). Chiar şi acum, sub ochii noştri, aceste procese de formare şi transformare continuă odată cu schimbul de masă şi energie ce are loc între cele trei faze ale solului: solidă, lichidă şi gazoasă.

Deşi posedă capacitate de autoregenerare, condiţiile specifice de formare fac ca odată distrus solul să nu se mai poată reface aşa cum a fost, deoarece nu se pot reproduce condiţiile şi istoria milenară a formării lui. Se poate crea cel mult un corp cu funcţii analogice. Crearea lui la suprafaţa uscatului prin procese complexe de dezagregare, alterare, acumulare, transport, depunere, sinteză şi descompunere, face ca solul să fie limitat ca întindere, deci odată distrus pierdem definitiv suprafaţa respectivă cu funcţiile ei specifice strict necesare pentru protecţia calităţii mediului, dezvoltarea unei agiculturi şi silviculturi durabile şi protecţie împotriva schimbărilor climatice nedorite.

Până în ultimele decenii, solul a fost privit, în principal, datorită fertilităţii, respectiv capacităţii de a întreţine viaţa plantelor, doar ca principal mijloc de producţie în agricultură, recunoscându-se astfel că existenţa şi dezvoltarea societăţii umane vor fi condiţionate şi în viitor de abundenţa şi calitatea plantelor superioare terestre, ce trebuie să asigure oamenilor hrană şi materii prime pentru îmbrăcăminte, adăpost, medicamente şi alte cerinţe (Răuţă şi Cârstea, 1979). Solul se deosebeşte de celelalte mijloace de producţie prin faptul că prin utilizare raţională el nu se epuizează în timp, ci dimpotrivă, poate chiar să îşi sporească fertilitatea, capacitatea de producţie căpătând calităţi noi, superioare, necunoscute în condiţii normale. Dar, ca mijloc de producţie, el nu poate fi mutat dintr-un loc în altul, nici multiplicat după nevoi, aşa

2

cum se întâmplă cu celelalte mijloace de producţie. In plus, numai pe sol se pot face investiţii succesive fără ca noile de investiţii să le anuleze pe cele anterioare.

Solul constituie suport şi mediu de viaţă pentru plantele superioare, iar orizontul cu humus este principalul depozitar al substanţei vii a uscatului şi a energiei potenţiale biotice captată prin fotosinteză, ca şi al celor mai importante elemente vitale (carbon, azot, calciu, fosfor, potasiu, sulf, etc.). Este depozitar şi furnizor de elemente nutritive şi apă pe de o parte şi de recipient şi transformator de reziduuri şi deşeuri pe de altă parte, având deci rolul de regulator al ecosistemului şi de purificator al mediului înconjurător. Departe de a fi stabil şi inert cum pare la prima vedere, solul constituie, dimpotrivă, un mediu complex în permanentă schimbare, supus unor legi proprii, pe baza cărora are loc geneza, evoluţia şi distrugerea lui; fiind un mediu complex mereu în schimbare, el poate fi foarte uşor afectat şi chiar distrus, fie din cauze naturale, fie, într-o manieră mult mai rapidă prin intervenţii neraţionale ale omului.

În ceea ce priveşte poluarea solului, aceasta constă în acele acţiuni care pot produce dereglarea funcţionării normale a solului ca mediu de viaţă (mai ales pentru plantele superioare), în cadrul diferitelor ecosisteme rurale sau create de om, provocând apariţia în sol a unor fenomene dăunătoare, care afectează negativ menţinerea sau stabilitatea capacităţii bioproductive a solului, expresia sintetică a efectului rezultant al acestor caracteristici negative fiind scăderea cantitativă şi/sau calitativă a producţiei vegetale sau creşterea cheltuielilor necesare menţinerii producţiei vegetale la parametrii cantitativi sau calitativi anteriori poluării solului (Răuţă şi colab., 1980). Efectele şi consecinţele degradării solului sunt în interdependenţă cu ceilalţi factori ai mediului, cu întreaga ecosferă.

Se disting două tipuri de poluare:- poluarea difuză, care afectează mari suprafeţe de teren

ca urmare a proceselor de difuzie a produşilor fitosanitari şi poluanţilor industriali împrăştiaţi prin atmosferă;

- poluare localizată sau punctiformă, care este mult mai intensă şi rezultă din deversări accidentale sau nu, de produşi solizi sau lichizi şi care sunt la originea locurilor (siturilor) poluate.

La aceste criterii spaţiale se pot adăuga şi criteriile temporale:- şiruri poluate în trecut (poluare istorică): mine vechi,

zone industriale părăsite, zone de depozitare (halde) abandonate;- situri poluate (poluare istorică, prezentă şi viitoare)

prin activităţi industriale, agricole şi domestice; la această poluare de origine antropică se adaugă şi poluarea mediului

3

înconjurător prin prezenţa metalelor în fondul geochimic specific al solurilor;

- situri ce vor fi poluate (poluare viitoare) prin prezenţa unor produşi chimici noi, prin activităţi industriale şi agricole noi, aceste situri fiind în zonă cu risc de poluare.

În multe cazuri poluarea unui sol este doar o ipoteză care trebuie confirmată sau infirmată.

Diferitele strategii elaborate pentru evaluarea calităţii solurilor şi a siturilor se referă la trei obiective principale:

- stabilirea datelor (limitelor) de referinţă sau a criteriilor de apreciere a calităţii solului, pe baze chimice şi /sau toxicologice (definirea pragurilor sau limitelor);

- elaborarea metodelor de ierarhizare pentru clasificarea siturilor poluate în vedea stabilirii ordinii decontaminării acestora (stabilirea unui clasament);

- stabilirea metodelor de evaluare a riscurilor, complete sau simplificate, pentru caracterizarea impactului ecotoxic (evaluarea riscului).

Toate se bazează, pe evaluarea riscului apreciat pe date mai mult sau mai puţin detaliate şi susţinut de ipoteza implicită conform căreia cu cât concentraţia în poluanţi este mai ridicată cu atât riscul efectelor toxice este mai mare. în teorie aceste metode servesc în rezolvarea diferitelor probleme, cum ar fi utilizarea criteriilor de referinţă în definirea calităţii unui sol poluat şi fixarea unei valori limitative peste care nu va mai putea avea o anumită utilizare. Metoda de ierarhizare este a priori valabilă pentru clasificarea siturilor şi stabilirea priorităţilor pentru decontaminare. Riscul ecotoxic înglobează riscul sanitar (adică riscul pentru sănătatea umană) şi vistul ecologic (adică riscul pentru mediul înconjurător). în Directiva 91/414/UE, privind evaluarea riscului produselor fitofarmaceutice, înaintea lansării pe piaţă, mediul înconjurător este definit ca "apa, aerul, pământul, fauna şi flora sălbatică, precum şi din interrelaţiile dintre ele ca şi de relaţiile între acestea şi organismelor vii". Această definiţie face referire nu doar la constituenţii ecosistemului, adică la mediul vegetal, animal, acvatic, atmosferic, ci şi la relaţiile dintre aceste medii, ceea ce înseamnă că scopul final al evaluării este însăşi ecosistemul chiar dacă în definiţie acest termen nu este utilizat. Strategiile de evaluare a riscului ecologic au ca obiectiv efectuarea unei caracterizări cât mai complete posibil a efectelor potenţiale sau neobservabile ale poluanţilor asupra mediului înconjurător. Primul obiectiv al evaluării constă în specificarea elementelor de risc (populaţia animală, vegetală, capacitatea funcţională a ecosistemului, etc.) de către toţi factorii implicaţi (factori de

4

decizie, responsabili ai siturilor poluate, public, etc.). în final, riscul va fi caracterizat prin evaluarea importanţei efectelor previzibile şi a probabilităţii de producere a acestora în funcţie de nivelul de vulnerabilitate sau expunere. Datele necesare vor fi obţinute prin diferite studii predictive: pătrunderea şi comportarea produşilor în aer, apă, sol se vor caracteriza prin încercări şi teste în laborator, măsurători în teren sau simulări prin modele matematice; estimarea efectelor toxice ale poluanţilor va fi pusă în evidenţă prin aceleaşi metode, adică studii în laborator pe diferite specii vegetale sau animale, studii epidemiologice ale populaţiilor vegetale, animale sau umane sau prin modele matematice.

Pentru a putea aprecia nivelele de încărcare cu poluanţi, ar trebui să apreciem care este starea normală de încărcare a solurilor în aceste elemente şi cum influenţează acestea asupra calităţii solului.

De Haan (1993) arată că dintre cele 3 componente ale mediului ambiant, apa, aerul şi solul, ultimul dă, fără îndoială, cele mai mari dificultăţi în evaluarea calităţii sale într-o formă cantitativă. Aceasta este, în principal, datorată faptului că solurile au o mare variabilitate în compoziţie, care influenţează comportarea şi efectul compuşilor în sistemul sol din punct de vedere chimic, fizic şi biologic. Deoarece solurile au diferite capacităţi de tamponare, este necesară de obicei o anumită perioadă de timp înainte ca efectele negative să devină evidente.

J. Vegter (1993) arată că principala grijă în protecţia solului este menţinerea ori restaurarea "multifuncţionalităţii" solului. Solul se consideră multifuncţional atât timp cât numărul potenţial de funcţiuni rămâne neafectat de activităţile umane.

Dar multifuncţionalitatea nu însemnă "omnifuncţionalitate". Bazat pe acest principiu al multifuncţionalităţii, toate activităţile umane care au efecte ireversibile asupra solului (cum este poluarea cu metale grele), primesc o atenţie specială deoarece impun restricţii într-o viitoare utilizare a solului pentru existenţa oamenilor, plantelor şi animalelor.

O bună calitate a solului (multifuncţionalitate) înseamnă că:• Nu produce nici un efect dăunător pentru folosinţe

umane, plante şi animale.• Poate funcţiona fără restricţii în ciclurile naturale.• Nu contaminează alte părţi ale mediului natural.Principalele căi prin care poluanţii pot avea influenţă asupra

oamenilor sunt:• Inhalarea aerului conţinând compuşi volatili sau sub

formă de aerosoli.• Prin intermediul apei potabile.

5

• Prin ingestia solului, în special de copii mici.• Prin alimente, sub formă de produse vegetale şi

animale.Pentru aprecierea calităţii solului a fost introdus şi conceptul

de "bioaccesibilitate", care arată legăturile dintre comportarea compuşilor poluanţi şi efectul acestor compuşi asupra organismelor. Bioaccesibilitatea unui element ori specia organică prezentă în matricea (complexul) solului arată posibilitatea de a cauza un efect (pozitiv sau negativ) asupra unui organism specific. Deci bioaccesibilitatea unui element prezent într-o formă specifică depinde de tipul de organism.

Diferite specii chimice ale aceluiaşi element pot avea o bioaccesibilitate complet diferită. Bioaccesibilitatea este dependentă de forma în care este prezent elementul şi de compoziţia matricei în care este înglobat. Efectele matricei pot, de exemplu, să fie cauzate de efecte de competitivitate a altor specii prezente în diferite cantităţi în diferite soluri, diferenţe de pH, suprafaţa de reacţie etc. Formarea complexelor solubile dintre un metal şi liganzii organici, cum sunt acizii huminici şi fulvici, pot creşte sau descreşte bioaccesibilitatea. Concentraţia protonilor ori pH-ul pot avea un efect puternic asupra bioaccesibilităţii unui element, dar acest efect poate depinde puternic de compoziţia matricei.

1.2. FUNCŢIILE SOLULUI

Blum şi Santelises (1994) arătau că pot fi identificate 6 funcţii de bază ale solului, care nu întodeauna sunt complementare. Trei funcţii sunt în principal ecologice şi trei sunt legate de activitatea umană.

Cele trei funcţii ecologice sunt:1) Producţia de biomasă, ca bază de susţinere a vieţii

oamenilor şi animalelor, asigurând necesarul de hrană, energie reînoibilă şi materii prime. Fără îndoială producţiade alimente a lumii este dependentă, pe lângă alţi factori, de accesibilitatea terenurilor agricole.

Date recente indică că un ha de teren este pierdut pentru producţie la fiecare 6 secunde datorită tuturor formelor de degradare şi că multe ţări au atins sau vor atingelimitele resurselor lor de terenuri arabile în aceşti ani. Această situaţie împreună cu faptul că populaţia lumii a depăşit 6 miliarde impun dezvoltarea unei noi strategii şi concepteglobale cum este cel al folosirii durabile a terenurilor (Blum şi Santelises, 1994).

Solurile ca o componentă a resurselor de bază joacă un rol

6

fundamental în promovarea unei agriculturi durabile. Durabilitatea are ca scop menţinerea sau chiar

îmbunătăţirea condiţiilor ecologice, sociale şi economice pentru generaţiile viitoare şi totodată include dimensiuni ecologice, sociale şi economice, ca şi o dimensiune de timp (Comisia Mondialăpentru Mediul Ambiant şi Dezvoltare, 1987, citată de Blum, 1999).

2) Capacitatea de filtrare, tamponare şi transformare a solului între atmosferă, apa freatică şi covorul vegetal.

Solul acţionează ca un mediu de protecţie, prevenind preluarea substanţelor dăunătore de către rădăcinile plantelor, transferul lor către apa freatică, producând în acelaşi timp gaze prin procesele de transformare biochimică (Blum, 1998, a).

Această funcţie devine din ce în ce mai importantă deoarece pe sol au loc tot mai multe depuneri de substanţe solide, lichide sau gazoase, organice sau anorganice, la care solurile reacţionează prin filtrare mecanică, absorbţie şi precipitare pe suprafeţele interne, ori mineralizare microbiologică şi biochimică şi metabolizarea compuşilor organici. Activităţile de filtrare, tamponare şi transformare cuprind trei mari procese: Filtrarea mecanică, de ex. în spaţiul poros. Solul datorită alcătuirii sale granulometrice şi stării sale structurale se prezintă ca un corp poros, care lasă să treacă prin el numai particule cu dimensiuni mai mici decât cele ale porilor. Are loc astfel o reţinere pur mecanică (solul comportându-se ca un filtru) a particulelor grosiere administrate. Particulele mai fine vor putea străbate distanţe scurte în sol şi chiar bacteriile şi celelalte microorganisme vor fi reţinute în primii centimetri de la suprafaţa solului şi supuse acţiunii factorilor de mediu. Ca orice filtru, solul se poate colmata. Colmatarea se poate datora următorilor factori: 1) aport excesiv de materii în suspensie; 2) exces de materie organică, care prin degradare duce la proliferarea ţesuturilor microbiene şi obturarea porilor; 3)degradarea structurii solului sub acţiunea sodiului sau a altor substanţe. (Dumitru, 1997).

Tamponare fizico-chimică prin adsorbţia şi precipitarea pe suprafeţele componentelor organice şi anorganice ale solului. Prin fenomenele de schimb, cationii sunt reţinuţi în complex, feriţi de spălare şi trecuţi în mod treptat în soluţia solului de unde vor fi folosiţi de către plante.

Transformarea prin procese microbiologice şi biochimice, în specia) descompunerea şi alterarea componentelor organice prin mineralizare şi metabolizare.

Funcţia de filtrare, tamponare şi transformare este explicată de natura poroasă a solurilor ce controlează transportul soluţiilor spre apele freatice şi de suprafaţă şi absoarbe componentele chimice

7

astfel încât solul acţionează ca un filtru şi factor tampon. în acelaşi timp flora şi fauna sunt responsabile pentru transformarea substanţelor toxice ori a altor substanţe organice. Când capacitatea de filtrare mecanică, tamponare fizico-chimică şi transformare microbiologică /biochimică sunt depăşite, compuşii organici şi anorganici pot fi transferaţi în soluţia solului şi de acolo intră în apa freatică ori sunt luaţi de către rădăcinile plantelor. în primul caz are loc contaminarea apei freatice, iar în al doilea contaminarea lanţului alimentar (Blum şi Santelises, 1994).

Observarea distribuţiei globale a carbonului organic relevă că acesta se găseşte în soluri într-o cantitate de trei ori mai mare decât în biomasa de la suprafaţa pământului şi de două ori mai mult decât carbonul din atmosferă. Deci, solurile sunt legătura centrală în biotransformarea carbonului organic şi continuă să joace un rol în cedarea CO2 şi a altor microelemente gazoase în atmosferă. Aceste gaze sunt foarte importante pentru procesele de schimbări globale, care în acest caz implică un feedback la scară mare pentru multe procese localizate la scară mică (Blum, 1999,a).

Humusul este produsul transformărilor substanţelor vegetale în care se acumulează o cantitate importantă de energie. Energia potenţială totală acumulată în humus, în solurile României, se estimează a fi de circa 40 de ori mai mare decât energia reprezentată de cantitatea de petrol, gaz metan şi cărbune produsă în anul 1980 în România (Răuţă şi Cârstea,1983).

Atâta timp cât capacităţile de filtrare, tamponare şi transformare pot fi menţinute nu există nici un pericol de poluare a apelor freatice şi lanţului alimentar. Totuşi, aceste capacităţi sunt limitate şi variază în acord cu condiţiile individuale ale solurilor.

3) Habitat biologic şi rezervă de gene, deoarece o mai mare varietate de organisme trăiesc în sol decât în biomasa de la suprafaţa scoarţei pământului. Totodată, folosirea solului este direct legată de biodiversitate, care este de asemenea un factor important pentru viaţa oamenilor, aducându-ne aminte că (antibioticele) penicilina a fost obţinută din ciupercile penicilium prezente peste tot în sol (Blum, 1999, b). Noi nu ştim astăzi dacă vom avea nevoie de noi gene pentru menţinerea vieţii oamenilor în viitor. In plus, genele din sol sînt din ce în ce mai mult folosite pentru biotehnologii şi inginerie genetică.Conservarea acestui patrimoniu genetic reprezintă unul din cei mai importanţi factori pentru supravieţuirea omului.

Solurile au de asemenea trei funcţii tehnice, industriale şi socio-economice, respectiv:

4) Bază spaţială pentru structuri tehnice, industriale şi socio-economice şi dezvoltarea lor, ex. platforme industriale,

8

locuinţe, transport, sport, recreere, depunerea de reziduuri şi altele.5) Solul serveşte ca sursă de energie geogenă, materii

prime (ex. Argilă, nisip, pietriş, minereuri, cărbune, petrol, etc.) şi apă. De obicei se omite că apa constitue o materie primă esenţială care se extrage din sol.

6) Solurile adăpostesc vestigii arheologice şi paleontologice, ce ne ajută să înţelegem istoria şi cultura ţării noastre şi a omenirii (Blum, 1998, b).

Folosirea terenurilor presupune folosirea simultană spaţial şi temporar a tuturor celor 6 funcţii ale solului, care nu sunt totdeauna complementare într-o anumită zonă. Există o competiţie şi o interacţiune puternică între aceste principale funcţii şi folosinţe ale solurilor şi terenurilor.

Competiţia dintre funcţiile şi folosinţele principale ale solului.Una din cheile de înţelegere a problemelor de astăzi cu

privire la protecţia solului constă în aprecierea faptului că funcţiile şi folosinţele individuale ale solului sunt în competiţie, în termeni de spaţiu, între funcţiile ecologice pe de o parte şi funcţiile tehnice/industriale, socio-economice şi culturale pe de altă parte. Sunt de asemenea surse semnificative de rivalitate între fiecare grup de funcţii. Pot fi distinse trei tipuri de competiţii şi interacţiuni:

• Competiţie exclusivă există între folosirea solului pentru infrastructură, ca sursă de materii prime şi ca sursă de vestigii culturale şi geogene pe de o parte şi pe de altă parte pentru producţia de biomasă şi activităţi de filtrare, tamponare şi transformare şi ca rezervă de gene.

Este evident că acoperirea solului prin dezvoltare urbană şi industrială, de ex. construcţia de drumuri, platforme industriale, locuinţe, facilităţi sportive ori unde solurile sunt folosite pentru depunerea reziduurilor, toate acestea fiind cunoscute ca procese de urbanizare şi industrializare, acestea exclud toate celelalte feluri de folosinţă a solurilor şi terenurilor. Procesul de acoperire a solurilor este foarte intens în cele mai multe ţări europene şi conduce la pierderi foarte mari de soluri şi terenuri chiar şi în ţări cu o reglementare juridică foarte bună şi respectată. Un exemplu de pierdere ireversibilă a multifuncţionalităţii solului şi de competiţie dură între funcţiile solului îl reprezintă Egiptul, ţară cu numai 3,8 %terenuri fertile, amplasate în sudul văii râului Nil şi în delta sa în apropierea Mării Mediterane, dar unde sunt amplasate şi se dezvoltă încă şi marile aglomerări urbane (Blum, 1998, b). O situaţie asemănătoare se poate vedea şi în ţara noastră în apropierea marilor oraşe ce se extind în extravilan pe terenuri din clasa îşi II de fertilitate a căror scoatere din circuitul agricol este interzisă prin

9

legea 18 din 1991 a fondului funciar.• Există o interacţiune intensă între folosirea terenurilor

pentru infrastructură şi dezvoltarea acesteia şi folosirea terenurilor pentru agricultură şi păduri.

În ţări dezvoltate ca Germania şi Olanda densitatea infrastructurii tehnice contribuie semnificativ la problemele de contaminare a solului. Dezvoltarea urbană şi periurbană şi legăturile lor cu infrastructura transporturilor sunt probleme alarmante pentru managementul durabil al terenurilor. Mai mult de două treimi din populaţia totală s-a născut în aceste zone aglomerate, ce au o tendinţă de creştere.

Solurile şi fundul oceanelor sunt ultimul loc de depunere a multor produse organice şi anorganice. Multe din aceste încărcături provoacă acidifiere puternică, poluare cu metale grele şi alte elemente, poluarea cu compuşi organici xenobiotici, depunerea de alte materiale decât sol, (Blum, 1999, a).

• O intensă competiţie există deja între cele trei folosinţe ecologice ale solului, unde contaminarea solurilor agricole prin tratarea cu reziduuri şi nămol orăşenesc, dar şi printr-o intensă folosire a îngrăşămintelor chimice şi a substanţelor de protecţie a plantelor este în conflict cu celelalte funcţii ecologice, adăugându-se la contaminarea produsă datorită folosirii terenurilor pentru infrastructură.

Acestea vor fi luate în calcul atunci când se implementează sisteme agricole intensive în condiţii tropicale deoarece în multe cazuri poate fi depăşită capacitatea naturală a solurilor pentru filtrare mecanică, tamponare chimică şi transformare biochimică. în acest contest trebuie să se amintească fermierilor care produc biomasă (alimente, furaje şi energie regenerabilă) pe terenurile lor că ei contribuie şi la alimentarea pânzei de apă freatică, deoarece fiecare picătură de apă de ploaie trece prin solul lor înainte de a ajunge în apa freatică. Deci fermierii influenţează nu numai lanţul alimentar ci şi cantitatea şi calitatea apei freatice, prin practicile lor agricole în special prin folosirea pesticidelor şi îngrăşămintelor chimice. Acolo unde apa freatică este folosită ca apă potabilă, de obicei fără nici un alt tratament, aşa cum se întâmplă în România pentru circa 45 % din populaţia ţării, competiţia dintre producţia de alimente şi de apă freatică este destul de intensă, ea fiind însă neglijată, deşi este o competiţie pentru satisfacerea unor nevoi de bază ale oamenilor. în Europa Centrală şi de Est producţia agricolă convenţională devine din ce în ce mai controlată de standardele de calitate ale apei freatice. Este mult mai uşor să transporţi alimente şi furaje decât apa necesară pentru băut şi gospodărie (Blum, 1998, a).

10

Managementul intensiv al terenurilor agricole infiuenţează de asemenea rezerva de gene şi biodiversitatea (Blum, 1999, b).

O importantă consecinţă a multifuncţionalităţii solului şi a accesibilităţii limitate a resurselor - şi una din principalele cauze a degradării terenurilor - o constituie creşterea competiţiei dintre folosinţele concurente a solurilor şi terenurilor (hrănirea oamenilor, creşterea spaţiului pentru producţia vie şi industrială, îmbunătăţirea surselor de energie şi a mobilităţii). Problema este cum pot fi dezvoltate aceste folosinţe într-o manieră sustenabilă fără daune şi reduceri ale resurselor de sol. Este necesară o abordare holistică, bazată pe un larg concept despre sol şi armonizarea spaţială şi ecologică a celor 6 moduri de folosire a terenurilor, pentru a defini problemele de rezilienţă a solului şi folosire durabilă şi a stabili metodele de rezolvare şi a găsi căile de cooperare cu alte ştiinţe care sunt direct sau indirect legate de sol ori folosirea solului, incluzând biologie, hidrologie, geologie, climatologie, medicină umană şi multe alte ştiinţe.

În deceniile ce vor veni, folosirea sustenabilă a solurilor va constitui o mare provocare, comparabilă şi în strânsă interrelaţie cu grija pentru schimbările globale ale climei şi a biodiversităţii. Aceasta va cere să fie luate astăzi acţiunile necesare în scopul întâlnirii astăzi a cererilor diverse şi potenţial conflictuale asupra resurselor de sol, fără a compromite folosirea şi accesibilitatea lui pentru generaţiile viitoare.

1.3. CONCEPTUL DE REZILIENŢĂ A SOLULUI

Rezilienţă este înţeleasă ca "abilitatea unui sistem de a se întoarce la echilibrul dinamic după deranjare". Aceasta sugerează că solul este mai mult sau mai puţin un sistem nederanjat care după deranjare se poate întoarce mai mult sau mai puţin la echilibrul dinamic natural. în realitate nu aceasta este situaţia, deoarece cu puţine excepţii solurile sunt mai mult sau mai puţin deranjate atât la nivel global, de ex. de factorii atmosferici, cât şi local ori regional de către activităţile umane. Ca urmare Blum şi Santelises (1994) propun o altă definiţie: "rezilienţă solului este abilitatea sistemului deranjat de a se reîntoarce după noi deranjări la un nou echilibru dinamic". Termenul de rezilienţă bazat pe această definiţie poate fi folosit numai pentru acele caracteristici ale solului care sunt influenţate de activităţile biologice. Motivul-pentru această restricţie este faptul că în soluri există în principal două surse de energie:

a) Energia derivată din resursele minerale provenită din materialele de roci parentale care reflectă inputul de energie din

11

trecut şi care este diminuat constant, de ex. prin dezagregarea şi alterarea mineralelor primare în minerale secundare cu un conţinut mai mic de energie, ceea ce conduce la o creştere constantă a entropiei în sistemul sol. Acesta este un proces nereversibil de lungă durată.

b) în contrast cu acesta, partea superioară a solului primeşte energie din radiaţia solară, şi o depozitează în principal sub formă de compuşi organici prin fotosinteză. Această energie constituie baza tuturor proceselor biologice din sol. Prin această sursă de energie, rezilienţă poate fi activată şi influenţată pozitiv prin manipularea cu grijă a fluxurilor energetice şi proceselor. Toate aceste procese sunt reversibile datorită unui flux constant de nouă energie în sistem (Blum şi Santelises, 1994).

Ca proces de lungă durată, creşterea entropiei prin dezagregarea şi alterarea rocilor este dificil de măsurat. Se poate postula că rezilienţa solului este posibilă numai pe termen scurt şi mediu, deci ea reprezintă capacitatea solului de a rezista la deranjamente externe pe termen scurt şi mediu (Blum, 1997).

Capacitatea de tamponare a solului, rezilienţa lui şi capacitatea sa de a filtra şi absorbi contaminanţii fac ca daunele să nu fie percepute înainte de a fi foarte avansate. Acesta este probabil cauza majoră pentru care protecţia solului nu a fost promovată cu aceeaşi amploare ca protecţia aerului şi apei. Acestea constituie în acelaşi timp un motiv important pentru instituirea unui bun sistem de monitoring.

1.4. CONCEPTUL DE REABILITARE A SOLULUI

Reabilitarea şi remedierea solului sunt ultimele măsuri luate în întregul ansamblu de combatere a degradării solului, şi urmăresc readucerea solului la starea dinainte de degradare, la reluarea tuturor funcţiilor normale, la anularea impactului negativ al solului asupra celorlalţi factori de mediu.

Problemele de bază pentru reabilitarea solului sunt cunoştinţele exacte despre procesele de degradare a solului şi cât de mult a avansat degradarea solului cu timpul. Sunt multe exemple de măsuri de reabilitare a solului în cazuri unde, de exemplu, eroziunea a ajuns la un echilibru stabil şi orice nouă interferenţă va cauza numai noi eroziuni. Mai mult decât atât, sunt fapte clare ce indică că multe procedee de reabilitare sunt extrem de scumpe şi consumatoare de timp, şi sunt în multe cazuri foarte nesatisfăcătoare (Blum, 1997).

12

1.5. CONCEPTUL ENERGETIC AL SOLULUI

Multe feluri de procese din sol, cum sunt degradarea, rezilienţa şi reabilitarea, pot fi înţelese numai pe baza conceptului energetic al sistemului sol. Pe această bază, solul poate fi descris ca un bazin de energie la interfaţa dintre atmosferă, geosferă, hidrosferă şi biosferă, bazat pe trei forme de energie, care derivă din trei surse diferite:

- gravitaţia, un factor important pentru toate procesele ce decurg în sol, deoarece el controlează în cea mai mare parte energia pentru mişcarea solidelor, lichidelor şi gazelor însol, din sol în mediile adiacente şi viceversa.

- energia conservată în materialele de roci parentale, în special în multe diferite forme de minerale (ex., mice, feldspaţi, piroxeni, cuarţ şi altele) şi forţele de legătură dintre acestea (textura şi structura rocilor), care au fost formate prin orogeneză cu imputuri mari energetice (presiune şi temperatură), care sunt încă prezente în compoziţia chimică şi structura cristalină a acestor minerale şi roci, cu două consecinţe importante pentru formarea solului ca şi pentru degradarea solului:

- Sunt materiale de roci parentale foarte diferite (magmatice, metamorfice şi sedimentare) cu compoziţii chimice şi mineralogice foarte Oferite, acestea producând bazine ori nivele energetice foarte diferite în solurile cărora le-au dat naştere. Aceste bazine energetice influenţează toate tipurile de procese ce au loc în sol şi relaţiile lui cu celelalte sfere.

- Aceste energii nu pot fi regenerate (în contrast cu energia solară), exceptând cazurile de o nouă orogeneză, ex. activitatea vulcanică.

- Energia solară, furnizând componentele organice ale solului, dar şi susţinând toate formele de viaţă din sol, are două forme diferite, care sunt importante pentru procesele din sol:

- Radiaţia solară directă şi indirectă (difuză), incluzând schimb energetic în sol dar şi între sol şi atmosferă.

- Forme de energie pe termen mediu şi lung, derivate din bazinul energetic stocat în - biomasă şi toate tipurile de carbon organic (humus şi alte forme în şi deasupra solului).

Scara de timp a fluxurilor pentru ambele forme de energie este destul de diferită. Radiaţia directă este un proces foarte rapid, cedarea energiei din bazinul de carbon organic este un proces lent (Blum, 1997).

Ambele forme de energie solară continuă să contribuie la

13

procesele de dezagregare şi alterare a rocilor şi mineralelor. De aceea, formarea solului a produs o constantă formă de energie, deoarece produsele de dezagregare şi alterare, cum sunt mineralele argiloase, oxizii şi altele au un conţinut energetic mult mai mic decât mineralele primare, ceea ce înseamnă că dezagregarea şi alterarea produc o creştere constantă a entropiei în sistemul sol. Acest lucru este important atât pentru formarea solului cât şi pentru degradarea solului.

Acest concept energetic relevă că solurile sunt medii unice în geo-biosferă, deoarece ele sunt singurele care conţin prin definiţie energie orogenă moştenită dar şi energie solară regenerabilă, în contrast cu biosfera, care este bazată numai pe energie solară regenerabilă, ori geosfera, care este bazată numai pe energie orogenă. Acesta este unul din principalele cauze pentru care diferite soluri prezintă rezistenţe foarte diferite (rezilienţă) la forţele externe, cum sunt eroziunea prin apă şi vânt, acidifiere, salinizare şi alte forme de degradare a solului.

Acest concept energetic relevă că solurile sunt medii unice în geo-biosferă, deoarece ele sunt singurele care conţin prin definiţie energie orogenă moştenită dar şi energie solară regenerabilă, în contrast cu biosfera, care este bazată numai pe energie solară regenerabilă, ori geosfera, care este bazată numai pe energie orogenă.

Acesta este unul din principalele cauze pentru care diferite soluri prezintă rezistenţe foarte diferite (rezilienţă) la forţele externe, cum sunt eroziunea prin apă şi vânt, acidifiere, salinizare şi alte forme de degradare a solului.

1.6. CONTAMINAREA SOLULUI

Se estimează că in România există circa 40.000 locuri contaminate, din acestea fiind identificate numai 3833 (tabelul 1). 100 locuri contaminate pot fi considerate ca fiind de primă urgenţă în procesul de remediere, iar din acestea 50 sunt în lucru iar 50 au fost deja remediate ele fiind afectate de poluarea cu hidrocarburi sau de exploatările miniere.

În tabelul 2 se prezintă contribuţia diverselor surse de poluare la contaminarea terenurilor agricole. Se observă ponderea importantă a depunerii reziduurilor municipale (25%), a locurilor de depunere a reziduurilor industriale (20%), a extracţiei, transportului şi prelucrării petrolului (15%) şi a accidentelor (10%). O atenţie deosebită a fost acordată rezolvării problemelor produse de accidente, unele din acestea având impact transfrontalier cum a fost în cazul inundaţiei cu ape încărcate cu cianuri de la flotaţia

14

minereurilor aurifere de la Baia Mare, care au poluat grav Someşul, Tisa şi Dunărea, provocând distrugeri masive de peşte şi perturbând aprovizionarea cu apă din aceste râuri.

Tabelul 1.Locuri contaminate în România

Stadiul de identificare

Numărul de locuri

contaminateComentarii

Estimări preliminare

Număr total estimat > 40 000 Estimate în acord cu numărul de întreprinderi

Deja identificate 3833 -

Investigaţii preliminare

Număr total 1855 Studii de impactInvestigaţii complete

855 Accidente raportate

Principalele locuri

investigate

Număr total 200 Studii de impactInvestigaţii complete

50 -

Implementare a activităţilor recomandate

Număr total 100Areale miniere şi

termocentrale

In lucru 50Areale degradate prin

activităţi miniere

Remediere completă

50Soluri poluate cu petrol şi areale degradate prin

minerit

Tabelul 2Contribuţia diverselor activităţi economice poluante la contaminarea locală

Activităţi poluante majoreContribuţia la contaminarea

locală a solului (%)Depunerea reziduurilor municipale 25Depunerea reziduurilor industriale 20Pierderi în timpul activităţilor industriale, de exemplu: pierderi prin mânuire, scurgeri din rezervoare, etc.

5

Locuri afectate de minerit 5Locuri afectate de activităţile militare -Extracţia şi stocarea petrolului 15Termocentrale 5Stocarea gunoiului de grajd 5Conducte de transport 5Accidente 10Altele 5

Unele dintre formele cele mai severe de poluare a solurilor, ce afectează 32.462 ha, le constitue excavaţiile, depozitele de steril, haldele, bazinele de decantare, haldele de steril rezultate de la flotaţia minereurilor care pot conţine substanţe toxice, haldele de

15

reziduuri municipale neecologice, reziduurile anorganice (minereuri, substanţe anorganice, incluzând metale, săruri, acizi, baze din industrie, inclusiv industria extractivă). Poluarea cu substanţe purtate de aer afectează 342.814 ha, din care 147.000 ha sunt puternic - excesiv poluate. în această categorie sunt incluse locurile poluate cu hidrocarburi, etilena, amoniac, dioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxizi de azot, compuşi cu Pb, Cd, Cu, etc. (tabelul 3).

Tabelul 3. Situaţia locurilor identificate ca fiind afectate de diverse procese de poluare

Nr Tipul poluantuluiNumărul de

locuri înregistrateSuprafaţa afectată

Gradul de poluare1

1Excavări (exploatări miniere la zi, excavări de nisip, cariere, etc.)

205 18.116 PP-EP

2

Depozite de steril, halde, bazine de decantare, halde de steril de flotaţie, halde de reziduuri urbane

245 9.855 P P - E P

3

Reziduuri anorganice (substanţe anorganice, inclusiv metale, săruri, acizi, baze din industrie, inclusiv industria extractivă)

88 4.497 SP-EP

4

Substanţe purtate de vânt (hidrocarburi, etilena, amoniac, bioxid de sulf, cloruri, floururi, oxizi de azot, compuşi cu Pb, Cd, etc.)

77 342.814 SP-EP

5 Substanţe radioactive 9 327 SP-EP

6 Substanţe organice din industria alimentară şi uşoară

30 623 SP-EP

7Reziduuri agricole, ape uzate, nămol, dejecţii animale şi umane

340 4.632 SP-EP

8 Pesticide J552 3.370 SP-EP

9Reziduuri petroliere de la extracţia petrolului

84 3.370 PP-EP

Totalul stocuri înregistrate 1.078 384.234J

Un tip important de poluare îl constituie poluarea cu reziduuri agricole, ape uzate, nămoluri, gunoi de grajd din complexele zootehnice care a afectat peste 4.632 ha. O parte din aceste surse de poluare au dispărut ca rezultat al distrugerii complexelor, dar numărul de locuri contaminate a crescut ca urmare a dispersiei unităţilor de creştere a animalelor. Astfel, au fost identificate multiple cazuri de impurificare a apelor freatice cu

16

nitraţi şi alte substanţe scurse din locurile de depozitare a produselor reziduale provenite din zootehnie. Lipsa canalizării urbane sau distrugerea acesteia contribuie în mod esenţial la poluarea apelor freatice cu nitraţi şi alte elemente poluante. Reziduurile din industria uşoară şi alimentară ocupă 623 ha (30 locuri de depozitare) dar numărul lor este în creştere datorită micşorării unităţilor şi creşterii numărului lor. Un alt tip de poluare care afectează solul pe o suprafaţă de 3.370 ha răspândite în peste 80 de locuri îl constituie poluarea cu petrol şi apă sărată rezultată din procesul de extracţie (Toţi şi colab.,1999). în plus, la această suprafaţă se mai adaugă încă 46.630 ha soluri poluate datorită transportului şi prelucrării petrolului.

Gradul de poluare a fost stabilit în acord cu procentul de reducere cantitativă ori calitativă a producţiei, şi este: ne-poluat (NP) <5%; slab poluat (SP) 6-10%; moderat poluat (MP) 11-25%; puternic poluat (PP) 26-50%; foarte puternic poluat (FPP) 51-75% şi excesiv poluat (EP) >76%. Locurile poluate sunt amplasate în acord cu grila de nivel I 16x16 km, astfel încât suprafaţa de teren total afectată nu poate fi stabilită exact. Aceste suprafeţe de teren vor creşte cu circa 520.000 ha cu soluri slab-foarte puternic poluate, cu hidrocarburi provenite din procesele de extracţie, transport şi procesare a petrolului, dar şi cu alţi poluanţi.

În Europa se apreciază că există circa 750.000 locuri suspecte a fi contaminate ca urmare a activităţilor umane ce au avut ca rezultat introducerea contaminanţilor în sol şi apa freatică. Incertitudinile despre natura şi semnificaţia contaminanţilor chimici pot fi griji majore şi factori ce blochează dezvoltarea sustenabilă în oraşe şi zonele rurale, şi cresc presiunea asupra spaţiilor verzi. Sunt deci necesare metode mai bune pentru evaluarea impactului asupra oamenilor şi mediului ambiant, pentru a confirma că aceste locuri sunt pretabile pentru folosinţele lor curente sau dorite şi pentru a direcţiona acţiunile de remediere necesare pentru a asigura pretabilitatea pentru folosire, conservarea resurselor de apă şi reducerea sarcinilor pentru generaţiile viitoare (Franzius şi Kasamas, 1998).

Produsele reziduale aflate în aceste depozite (locuri contaminate) trebuie tratate sau depozitate în condiţii controlate, pentru a se reduce impactul lor extrem de periculos pentru mediu. Dezvoltarea industrială a condus la apariţia unui număr extrem de mare de produs toxice, care în cazul unui accident, pot crea situaţii de criză ecologică acută.

În raportul Societăţii Internaţionale de Cruce Roşie se arată că în perioada 1967-1991 accidentele chimice au fost în număr de 271 (3,5% din totalul dezastrelor care ai condus la pierderi mari de

17

vieţi omeneşti). Acestea au produs moartea a 15.787 persoane au accidentat 175.715 persoane şi au afectat 1.202.536 persoane.

Trebuie să creăm baza ştiinţifică şi tehnică necesară unei intervenţii eficiente în astfel de condiţii de criză. Trebuie deci să depoluăm solurile astfel contaminate, pentru ca viaţa să-şi poată urma cursul ei normal în zonele de accident. Este de obicei extrem de dificil şi nepractic ori economic imposibil să restaurezi multifuncţionalitatea completă a solurilor degradate sau poluate. în unele ţări strategiile de remediere au ca scop să restaureze solul numai pentru unele din funcţiile lui.

În tabelul 4 sunt prezentate cauzele majore ce au condus la contaminarea locurilor în câteva ţări ale Europei. Pierderile provenite din activităţile industriale sunt cauzele majore ale contaminărilor în cele mai multe din ţările analizate (Blum şi colab.,2000).

În tabelul 5 se prezentă progresul realizat în managementul locurilor contaminate în câteva ţări Europene. Datele prezentate sunt foarte generale, la ora actuală informaţiile accesibile nefiind complete. Rezultate mai deosebite sunt înregistrate în Germania (95%) şi Belgia (90%) în cadrul primei faza de identificare. Faza a doua de studiu detaliat este implementată în procente de 35% în Belgia şi 20% în Danemarca (Blum şi colab.,2003) Solul poate fi considerat un organism viu, el este izvor permanent de viaţă, fiind capabil într-o oarecare măsură de autoregenerare. Apa, aerul, materia organică şi cea anorganică - vie şi moartă - toate fac din sol o uzină în care procesele de transformare complexă de la materia minerală la cea organică se produc continuu.

Solul poate fi considerat ca o verigă de legătură între regnul anorganic şi cel organic, orice defecţiune în funcţionarea normală a solului având repercursiuni grave asupra tuturor vieţuitoarelor (Oprea şi Lupei, 1975).

Tabelul 4.Cauze majore ce au condus la contaminarea locala in câteva tari europene

(EEA, 2000 )

18

Elv

eţia

Su

edia

Sp

ania

Ola

nd

a

Lie

chte

nst

ein

Fin

lan

da

Ger

man

ia

Dan

emar

ca

Bel

gia-

Fl

Aus

tria

Faza detaliata 7% 9% 2% 6% 19% 3% 18% 20% 35% 0%

Faza iniţiala 70% 57% 27% 34% 30% 72% 95% 0% 90% 42%

Tabelul 5Progresul înregistrat in managementul locurilor contaminate in unele tari

europene ( EEA, 2000).

19

Sued

ia

Ola

nda

Lie

chte

nste

in

Ger

man

ia

Fin

land

a

Dan

emar

ca

Bel

gia-

Fl

Au

stri

a

Depunerea reziduurilor municipale 20 10 35 9 33 39 43Depunerea reziduurilor industriale 20 2 44 10

Pierderi in timpul activit. industriale 55 30 20 65 22 42 47ConducteAccidente 15 80 1

Altele 5 45 66 25 17

Nota: Identificarea locurilor contaminate este compusa din doua faze: o faza iniţiala, in care sunt identificate locurile cu potenţial ridicat de a fi contaminate, si o faza detaliata, in care sunt efectuate investigaţii detaliate si evaluarea locurilor potenţial contaminate, in scopul stabilirii masurilor de curăţire necesare. Estimările la nivel de tara sunt date ca procente din locurile tratate in fiecare faza fata de numărul total de locuri contaminate.

20