Chimia mediului.

Aerul si solul ca factori de mediu

Aerul atmosferic si poluantii specifici atmosferei

• Constituenti ai atmosferei sunt oxigenul si azotul in raport de 1: 4. In completare exista urme de gaze precum argon, neon, heliu. Toti acestia sunt denumiti constituienti permanenti deoarece procentele lor raman aproximativ aceleasi in timp si variaza putin cu locul determinarii. In tabelul (1.1) sunt redati acesti componenti alaturi de cei care variaza functie de timp si loc si poarta numele de variabili.

• Gaze permanente• Procente de volum Azot N2 , 78 oxigen O2 ,20, 9 Argon, Ar 0,93 ,• Ppm ( in volume ) Neon Ne 18,2; Heliu He 5,2; Kripton Kr 1,

1 ;Hidrogen H2 0,5; Oxid de azot (II) N2O 0,3 ;Xenon Xe0,09• Gaze variabile• Procente de volum Vapori apa H2O 0,7 ;Bioxid carbon CO2 0,032

ppm Metan CH4 0,1 ;Carbon monoxid CO 0,02 ; Ozon O30, 01 Amoniac NH30,001; Bioxid de sulf SO20,002 ;Hidrogen sulfurat H2S Dioxid de azot NO20,02

gaze variabile

• Cea mai importanta este umiditatea • gaze variabile cum sunt metanul, monoxidul de carbon si ozonul pot

afecta de asemenea calitatea aerului. Aceste gaze apar in atmosfera ca urmare a unor procese naturale, dar pot fi produse si prin activitatea omului.

• Metanul apare prin descompunerea unor materiale organice, iar CO este produs de plante si animale marine. Ozonul se produce si el in atmosfera prin actiunea radiatiilor ultraviolete asupra oxigenului. Amoniacul, bioxidul de azot si compusii cu sulf se produc in importante cicluri ecologice. Toate aceste gaze contamineaza aerul intr-o masura mai mare sau mai mica, functie de natura lor chimica, efect biologic, cantitatea in care se afla in atmosfera si timpul lor de injumatatire (prin timp de injumatatire a unui contaminant se intelege timpul necesar pentru indepartarea in mod natural a unei cantitati egale cu jumatate din cea initiala)

• In masura in care aceste gaze apar in mod nenatural in atmosfera, aceste gaze sunt poluante si pot fi clasificate in poluanti primari si secundari.

poluanti primari si secundari.

• Cei primari se descarca direct in atmosfera si prin actiunea luminii sau a altor componenti atmosferici participa la reactii chimice conducand la poluanti secundari. O serie de poluanti secundari sunt mai nocivi decat cei primari.

• Prin poluarea aerului se intelege deci prezenta in atmosfera a contaminantilor cum ar fi praf, gaze, fum sau vapori in astfel de cantitati, caracteristici, sau durata de timp, incat pot deveni nocive pentru viata sau proprietatile omului, plantelor, animalelor.

• Principalii poluanti ai aerului sunt O3; SOx; COx; NOx si unele particule. x este frecvent 1 sau 2, iar prin particule se inteleg aerosolii, particule fine de cenuse, praful ( de marime mai mare decat particulele coloidale) deci particule solide sau lichide.

• Se adauga metale grele ( ex. Pb provenit din arderea benzinei in tarile in care aceasta benzina este admisa). Sursele de poluare a aerului sunt legate de necesitatea de W, puterea electrica folosita, necesitatile de transport.( incluzand automobilul individual, incalzirea si eliminarea deseurilor ).

• Efectul cresterii [CO2] in atmosfera, este legat de cresterea temperaturii la suprafata pamantului. Pe langa [CO2], care probabil ridica temperatura atmosferica, in mod cert actioneaza si particule.Energia pierduta de om sub forma de caldura este si ea un tip de poluare caci pote duce la schimbari de temperatura.

Temperatura oraselor

• este mai ridicata decat a suburbiilor inconjuratore datorita pierderilor de caldura prin imprastiere in spatii mai largi si datorita capacitatii termice a strazilor si cladirilor de a absoarbi Wsolara.

• Orasele sunt mai calde, mai acoperite de ceata si clima este mai ploioasa, iar SO2 si H2S pot produce ploi acide si caderi de zapada suplimentare.Cand particolele de SO2 intereactioneaza cu aer umed se poate forma acid sulfuric. Efectul este cresterea aciditatii in plante si sol, chiar la mare distanta de producerea SO2, datorita vantului. Acestea pot cauza cresterea aciditatii in lacuri si in mari cu urmari in degradarea vietii acvatice; in acest fel este lezat echilibrul la nivelul unui intreg ecosistem.

• o cantitate uriasa de SO2 este produsa prin arderea combustibililor (peste 66%) iar restul provine din transport, motoarele vehiculelor de transport, diferite procese industriale si din reziduri.

prag de nocivitate

• Concentratia minima de poluant la care apar efectele daunatoare asupra organismelor si bunurilor materiale poarta numele de prag de nocivitate si este un indice al gradului sau de periculozitate. Efectul concentratiei in functie de timp este o variabila de interes in stabilirea efectului daunator al unui poluant asupra unei specii. Este astfel cunoscuta legea O`Gare care reda relatia concentratie poluant-timp in urmatoarea expresie matematica:

• unde cu t s-a notat timpul in ore pentru a produce un anume efect daunator asupra unei anume specii; c este concentratia unui gaz anume exprimata in parti per milion (p.p.m); c0 reprezinta concentratia anume a gazului (in p.p.m) care produce efectul daunator; se prezinta ca o relatie liniara intre c si 1/t. Exista insa numeroase abateri. Asupra plantelor, efectul poluantului in timp este de imbatranire prematura, necroza si colaps la nivelul sub 0,05 p.p.m. SO2. Plantele tinere sunt si mai susceptibile . Se cunoaste de asemenea si faptul ca amestecuri de poluanti manifesta efecte sinergetice

kcct 0 )(

Ozonul • Este de subliniat ca poluant este numai O3 din troposfera si nu cel din

stratosfera, care formeaza stratul de ozon protector. Pe cale naturala O se formeaza in urma descarcarilor electrice si sub actiunea razelor solare. Poate apare si artificial din surse de poluare terestre, de la autovehicule, de la NOx si compusi organici volatili rezultati la arderea si prelucrarea titeiului. Formarea lui este un proces fotochimic . Este un oxidant puternic cu miros caracteristic si are culoare albastruie. Actiunea lui se exercita prin urmatoarele doua mecanisme:

• 1)- oxidarea grupurilor sulfhidril si amino-acizi ai enzimelor, co-enzimelor, proteinelor si peptidelor;

• 2)-oxidarea acizilor grasi polinesaturati, la acizi grasi peroxidici. Membranele fiind alcatuite din proteine si lipide vor fi deci susceptibile la actiunea lui. La concentratii de 160-300g/m3h. s-au remarcat scaderi ale functiei pulmonare in special la organisme tinere.

SO2 si NOx

• SO2 provine in special din arderea carbunilor si a petrolului; este usor transportat la distante mari caci se fixeaza pe particule de praf, fum sau aerosoli. SO2 in prezenta O2 din aer si a umiditatii se poate transforma si in H2SO4.; SO2 altereaza functia respiratorie la om. Asupra vegetatiei efectele sunt variabile in functie de capacitatea plantelor de a transforma SO2 toxic in forme netoxice. Conform reactiilor: SO2 + H2O H2SO3 se poate obtine acid sulfuros prin dizolvarea in apa a SO2 precum si saruri ale H2SO3

• Oxizii de azot cei mai frecventi in atmosfera sunt NO, gaz incolor care rezulta din combinarea directa a azotului cu oxigenul la temperaturi foarte inalte si NO2 gaz de culoare bruna care rezulta din oxidarea NO in aer. Impreuna cu radicalii OH, NO2 formeaza HNO3. Pana la anumite concentrati, care reprezinta praguri toxice oxizii de azot au efecte benefice asupra plantelor. Peste aceste praguri toxice, efectul fitotoxic depinde de concentratia poluantului, timpul de expunere, lumina si umezeala.

Compusi organici volatili

• Compusi organici volatili cei mai reprezentativi sunt: produsele petroliere, benzina, esterii de petrol, benzen, acetona, heterocicli, nitroderivati. Impactul asupra mediului este asemanator celui descris de O3, deoarece compusii organici volatili si NOx, contribuie in mod hotarat la formarea ozonului. S-au pus in evident efecte mutagene si cancerigene cauzate de compusii organici volatili.

• H2S hidrogenul sulfurat sau acidul sulfhidric este un gaz incolor cu miros de oua stricate. Este agent reducator care arde in aer cu formare de SO2 si H2O. Provine din industria petrochimica si din fabricile de coloranti, etilena, celuloza. Este un toxic puternic care in concentratie mare provoaca moartea prin formarea unei combinatii cu hemoglobina si paralizia centrului de comanda al respiratiei.

• NH3 apare in industria chimica si in agricultura si este un gaz incolor care afecteaza caile respiratorii; are foarte mare solubilitate in apa; cu aerul poate forma amestecuri explozive.

• Particule in suspensie- pot fi solide netoxice cu diametrul pana la 20m care patrund in pamant si se depun. Pot fi si particule purtatoare de metale grele cum este cazul cenusii de carbune care este un compus deosebit de agresiv. In general substantele toxice aero

smogul clasic si fotochimic • smogul clasic, (un amestec de fum, ceata, umezeala), care se formeaza in

special iarna cand se consuma mult combustibil, in regiunile cu gaze contaminante.

• smogul fotochimic se formeaza la T ridicate in special in orase cu circulatie mare de mijloace de transport. Efectele sale caracteristice sunt iritatii la ochi si la sisitemul respirator. Componentii principali sunt: oxizii N si hidrocarburile, care apar prin arderea combustibililor, in special a benzinei. Componentii periculosi sunt poluantii secundari produsi prin actiunea luminii soarelui asupra NOx si hidrocarburilor si prin reactii intre poluantii primari si secundari. In termeni chimici si biologici actiunea lor este foarte complexa. Provenit din motoarele automobilelor sau din uzine electrice, NO( incolor ) este oxidat si trece in NO2,( brun) un gaz toxic la concentratii de 10 p.p.m.

• Hidrocarburile provin din combustibilul automobilelor, dar si din orice alt proces de combustie. In smogul fotochimic, ele concureaza cu oxigenul

molecular pentru a aditiona O atomic si formeaza radicali HCO si HCO3 care pot reactiona cu oxigenul si formeaza ozon sau cu NO2 si formeaza PANS (peroxiacilnitrati). PANs si O3 actioneaza sinergetic, conducand la pagube importante. Efectele se detecteaza la 0,01-0,05 p.p.m.peroxiacilnitrati, cand sunt afectate plantele tinere si copacii.

Efect CO si Oxizi S

• CO rezulta din arderea incompleta a unor combustibili sau arderea in cantitate insuficienta de oxigen; conditiile propice de ardere conduc la bioxid de carbon. CO actioneaza asupra organismului viu prin inlocuirea oxigenului in hemoglobina. Efectul CO depinde nu numai de concentratia in p.p.m, dar si de timpul de expunere.

• Prezenta oxizilor de sulf si de azot in aer conduce la aparitia H2SO4 si HNO3 sub forma de aerosoli. Aerosolii sunt sisteme disperse cu mediu de dispersie gaz si faza dispersa lichid. Aceste sisteme sunt cauza ploilor acide. Acidul azotic si sulfuric sub forma de aerosoli, pot reactiona inainte de a se depune din aer cu NH3 sau NH4OH sau cu particule de oxizi metalic (MO).

Reactiile care se pot petrece in atmosfera

OHMSOSOHMO

OHNOMHNO2MO

OHNONHHNOOHNH

OH2SONHSOHOHNH2

SONHSOHNH

NONHHNONH

2442

2233

23434

2424424

424423

3433

)(

)(

)(

actiune mecanica, chimica si de difuzie in atmosfera

• Atmosfera nu este un mediu inert prezentand : • caracterul oxidant al oxigenului; • reactia de hidroliza datorita umiditatii;• stimularea reactiilor fotochimice sub actiunea radiatiei solare;

acestea de exemplu ridica caracterul poluant al gazelor de esapament, in care datorita arderii incomplete se gasesc aldehide RCHO si cetone RCOR` care pot suferi la rindul lor alte reactii:

• primare de tip • de disproportionare

• combinare

• schimb de H

• descompunere

• Pentru aldehide reactiile sunt

33h

33 CHCOCHCOCHCH

4233 CHCOCHCHCOCH

6233 HCCHCH

324333 COCHCHCHCOOCHCHCH

COCHCOCH 33

CHOHHCHO h

CHOCHCHOCH 3h

3

Surse de poluare ale atmosferei.• se clasifica din mai multe puncte de vedere, dupa cum urmeaza:• dupa forma. Acest criteriu imparte sursele in: • surse punctuale cand poluantul este eliberat in atmosfera printr-o

gura de evacuare de dimensiuni neglijabile; • surse liniare cand poluantul este eliberat printr-un sistem cu o

singura dimensiune in plan orizontal ; • surse de suprafata cand eliberarea in atmosfera a poluantului se

face in doua dimensiuni; • surse de volum cand emisiile au loc in trei dimensiuni.• Dupa inaltimea la care are loc emisia fata de sol sursele pot fi: • a) surse care se manifesta la sol;• b) emisii care petrec la inaltimi joase sub 50 m; • c)emisii de inaltimi medii cuprinse intre 50 si 150 m;• surse inalte unde emisia are loc la inaltimii mai mari de 150 m.• Dupa mobilitate sursele se impart in: • surse fixe cum ar fi cosurile de evacuare;• surse mobile cum ar fi mijloacele de transport precum automobilul

Clasificare dupa regimul de functionare

• sursele pot fi: • cu functionare continua si emisie constanta pe diferite

perioade medii sau lungi de timp;

• cu functionare intermitenta in cazul in care emisia se

intrerupe la diverse perioade de timp; • surse instantanee cu emisii pe perioade scurte de

timp ( in aceasta categorie intra accidentele industriale)

Clasificare surselor dupa origine • naturale cand sunt rezultatele proceselor naturale care au loc in

diferite ecosisteme, deci apar ca urmare a existentei omului, plantelor, animalelor, solului si apei si transformarilor lor. Tot in aceasta categorie intra descarcarile electrice, vulcanismul, radioactivitatea terestra si cosmica, etc;

• antropice cand sunt create prin activitatea omului care conduce la evacuarea de substante existente sau nu in compozitia naturala a atmosferei. Sursele antropice se pot subamparti la randul lor dupa tipul activitatii care le-au generat, existand surse si poluanti specifici fiecarui tip de activitate

• Referitor la gazele variabile existente in atmosfera este de subliniat actiunea SO2 deoarece acesta apare in multe procese industriale si are multe efecte nocive asupra populatiilor si materialelor. Standardul american admis la SO2 este 0,14p.p.m, pentru o medie de 24 ore. Efectele asupra unei cantitati mai mari de SO2 se pot vedea nu numai asupra organismelor vii, dar si asupra metalelor. Coroziunea in mediu de SO2 este un tip de coroziune electrochimica deosebit de periculoasa.

Determinarea si controlul emisiilor

Evaluarea emisiilor se face prin urmatoarele metode:• prin calcul pe baza continutului in diferite elemente ale produsilor implicati.

Metoda nu se pote aplica la particule solide.• Prin masuratori care pot fi la randul lor de doua feluri: a) continue cu

echipament de masurare ce permite inregistrari permanente. (instrumentele de masura au la baza diferite proprietati,ca de ex. optice in masurarea particulelor solide); b) aleatorii, care se fac pe o perioada de timp oarecare.

• Masurarea particolelor solide necesita prelevare izocinetica astfel ca la fiecare punct de masurare se extrage cu curent partial in asa fel incat sa se asigure aceiasi viteza in sonda. Echipamentul trebuie sa contina:

• -sonda izocinetica cu instrument de inregistrare a vitezei• -un filtru cu suport• -echipament de incalzire• -echipament de racire si uscare gaze• -manometru• -pompa• Colectarea gazelor se face in sticle, sau tuburi cu absorbant (de ex. carbune

activ pentru solventi organici)• Principalii poluanti ai atmosferei se gasesc in gazele de ardere sub

forma de praf si substante gazoase de tip SO2, NOx, HCl si HF.

Retinerea suspensiilor solide

• camere de linistire a caror principiu de functionare este cel al gravitatiei; se aplica la particulele de dimensiuni mari, cu viteza de deplasare scazuta in camere cu sectiuni mari. Avantajul lor este simplitatea.

• Cicloanele a caror functionare se bazeaza pe forta centrifuga, care la introducerea tangentiala si cu viteza mare a gazelor, va separa particulele solide la perete de unde cad si se elimina; pentru aceasta particulele trebuie sa fie uscate pentru a nu adera la perete.

• Filtre semipermeabile, semiporoase care la trecerea gazului retin partea solida. Domeniul de lucru al filtrului (temperatura si tipul de gaze) este dictat de materialul filtrului care poate fi sticla, polimer sintetic, bumbac. Se remarca teflonul pentru o rezistenta deosebita la acizi si baze si temperatura de lucru pana la 3000C. Filtrele necesita curatare care se realizeaza mecanic sau cu jet de aer.

• Filtrele electrostatice reprezinta metoda cea mai eficienta, dar si cea mai scumpa. Principiul de functionare se bazeaza pe forta electrostatica. Gazele trec printr-un camp electric puternic creat intre electrozi de semn opus. Electrozii negativi, numiti si de descarcare datorita aplicarii unei tensiuni inalte incarca particulele cu sarcina negativa; astfel incarcate conform legilor electrostaticii vor fi atrasi de electrozii pozitivi, numiti din aceasta cauza electrozi de colectare. La scuturarea mecanica praful se va colecta usor.

Fenomene specifice aerului atmosferic

• Dintre fenomenele de o deosebita importanta pentru atmosfera, care implica procese fizico-chimice cu actiune de poluare a mediului trebuie sa mentionam:

• A).variatia grosimii stratului de ozon situat la o altitudine de 30-40km de pamant caruia ii asigura protectie; Ozonul are o entalpie pozitiva de formare manifestandu-se ca o substanta endoterma conform reactiei:

• 3/2O2 O3 • Primele masuratori cu sonde stratosferice efectuate la

nivelul anilor 1930 au condus si la aparitia primului model de formare si descompunere a O3 care se datoreste lui Chapman

• B) efectul de sera si incalzirea globala a planetei

Ozonul

• . In atmosfera Pamantului, ozonul apare la toate inaltimile, incepand de la sol si pana la aproximativ 100 km. Cantitatea maxima se gaseste in stratosfera, unde la 25 km altitudine concentratia poate atinge 5 1012 molecule/cm3. In mezosfera densitatea ozonului scade, fapt care se constata si in troposfera, dar care nu impiedica micsorarea rolului vital pe care-l joaca in fizico-chimia atmosferei din aceasta regiune, prin reglarea bilantului termic radiativ.

• Problema stratului de ozon protector este cunoscuta de abia de cateva zeci de ani. Pentru un constituient minor O3, joaca un rol important in chimia atmosferei si in mentinerea vietii. Macromoleculele, ca proteinele si acizii nucleici, care sunt caracteristice celulelor vii sunt deteriorate de radiatii cu <290nm.

• Componentii majori ai atmosferei cum ar fi O2, pot filtra radiatia solara din ultraviolet cu <230nm. Ramane un domeniu critic intre 230-290nm in care intervine O3 care in ciuda concentratiei sale foarte mici, prezinta o absorbtie puternica fiind un filtru eficient.

Efect de sera • Ca urmare a activitatii antropogene se estimeaza ca

temperatura medie a globului, stationara de peste 100.000 ani va creste. Invelisul gazos al planetei situat in troposfera contine vapori de apa, CO2, CH4, NO2, O3, clorofluorocarboni (CFC) si haloni (CFBr) numite gaze de sera. Acest invelis poate fi reprezentat ca un acoperis de sera. Lumina solara strabate atmosfera si ajunge pe pamant care radiaza infrarosii; acestea ajung la invelisul gazos de unde revin pe terra cu o pierdere foarte mica. Acest fenomen,poate ridica temperatura medie a pamantului la +150, reprezentand aspectul benefic al efectului de sera.

• In conditiile unui consum ridicat de combustibili, a unei industrializari puternice, cantitatea de CO2, CH4 si NO2 s-a marit si deci potentialul de incalzire a pamantului a crescut. Se apreciaza ca CO2 este implicat in proportie de 50% in efectul de sera urmat de CFC in proportie de 17% si de ozon cu 8%.

Potential de incalzire globala• Aceasta problema imbraca mai multe fatete, fiind stras legata de

problema ozonului S-a definit astfel si notiunea de “potential de incalzire globala” ca raportul intre incalzirea calculata intr-un regim permanent pentru fiecare unitate de gaz emis de atmosfera si incalzirea calculata pentru fiecare unitate de masa dintr-un gaz de referinta. Drept gaz de referinta s-a ales un cloroflorocarbon, CFC 11.

• Sunt in studiu numeroase modele care analizeaza un spectru larg de hidroclorofluorocarboni (HCFC) hidrofluorocarboni (HFC); (CFC) si durata lor de degradare in troposfera cu ajutorul carora s-au calculat variatii in continutul gazelor de sera si respectiv posibilitati de reducere a poluarii. S-au utilizat atat metode fizice cat si simularea pe calculator .

• Se cunoaste ca potentialele de incalzire globala ale halocarbonilor pentru compusi complet halogenati sunt mai mici decat aceea ai halocarbonilor hidrogenati, astfel ca o prima masura a fost inlocuirea in tehnologiile folosite a HCFC si HFC cu compusi complet halogenati mai putin nocivi, urmand ca ulterior si tehnologiile de poluare redusa sa fie treptat inlocuite cu tehnologii total nepoluante.

Solul • Una dintre cele mai importante componente ale biosferei

este solul. Solul este stratul afânat, moale şi friabil, care se găseşte la suprafaţa scoarţei terestre, şi care împreună cu atmosfera constituie mediul de viaţă al plantelor.

• Degradarea solului este procesul care determină distrugerea stratului fertil de la suprafaţa şi imposibilitatea refacerii lui. Acţiunea antropică asupra solului prin defrişare, a avut drept consecinţă apariţia „pământurilor rele” pe care nu se mai formează vegetaţia.

• Solul este un corp natural format în timp îndelungat în urma unor procese pedogenetice şi are alcătuire complexă.

Compoziţa chimică a solului

• . Solul conţine toate substanţele chimice cunoscute, însă cantitatea în care aceste substanţe sunt răspândite în sol este foarte diferită de la un sol la altul.O compoziţie întâlnită este:

• Feldspaţi de sodiu şi calciu 44,5%• Cuart (SiO2) 15%• Feldspaţi de potasiu 14• Silicaţi de magneziu şi fier 13,9%• Mica 10,2%• Minereuri de fier 1,7%• Celelalte minerale 0,75• Silicaţii provin în cea mai mare parte din magma topită. La răcirea

şi solidificarea magmei s-au separat întâi silicaţii mai săraci în SiO2; ortosilicaţii Mg2SiO4; (MgFe)2SiO4; CaMgSiO4; ZnPbSiO4 apoi silicaţii cu conţinut mare de SiO2- feldspaţii şi mica şi în sfârşit SiO2 de tip cuarţ.

• Dintre aceşti silicaţi remarcăm caolinul Al2O3 SiO2. H2O silicat de aluminiu hidratat, apoi argilele şi.silicaţii amorfi; la sfârşit s-au separat oxizii de fier şi substanţele organice.

Solul

• Solul este format din particule solide, de formă şi dimensiuni variabile cunoscute sub denumirea de granule sau grunj. Compoziţia solului este alcătuită din substanţe minerale provenite din degradarea rocilor şi din substanţe organice produse prin transformarea resturilor vegetale, cum ar fi acizi humici, celuloza, grăsimi,etc.

• Mineralele conţin 1% piatră şi 99% pământ mărunt. Granulele sunt particulele cele mai mici care rezistă la deformări mecanice. Spaţiile rămase libere între granulele din sol formează porii solului, al caror volum total formează porozitatea, o caracteristică fizica a solului.Solul este străbătut de aer şi apă, calitate care poartă numele de permeabilitate.

Solul

Permeabilitatea pentru aer a solului depinde de mărimea porilor şi nu de volumul total al acestora. Ex solurile formate din particule mari ca pietrişul şi nisipul sunt foarte permeabile pentru aer, deşi porozitatea lor este redusă. Cu cât solul conţine o cantitate mai mare de aer, cu atât procesele biologice care se petrec în sol sunt mai active. Ca urmare a proceselor biologice de degradare a substanţelor organice aerul teluric (din interiorul pământului) este diferit de cel atmosferic, procentul de oxigen fiind mult mai scăzut, iar cel de CO2 mult mai ridicat; dupa degradare în compoziţia aerului din sol pot apărea şi alte gaze ca NH3, H2S şi CH4 etc. Cu cât compoziţia aerului teluric este mai apropiată de cea atmosferică, solul este mai curat.

Zonele lui Hoffman

• Permeabilitatea pentru apă a solului este determinată tot de mărimea porilor, dar şi de volumul total al acestora. În linii mari, apa din sol se găseşte aşezată în straturi succesive descrise sub denumirea de “zonele lui Hoffman\

• zona de evaporare –apa de suprafaţă care este supusă fluctuaţiilor determinate de variaţia de temperatură.a

• Zona de filtrare b– care este străbătută de apă în timp ce diverse impurităţi sunt reţinute. Ea are un rol important de protecţie a calităţii apelor subterane

• Zona de capilaritate c- zona în care apa subterană • se ridică în porii solului, menţinând permanent a• stare de umectare

• d-zona apei propriu zise sau a stratului purtător de apă• cu o grosime variabilă şi care reprezintă de fapt,• pânza de apă subterană. • b• e-Sub această zonă se găseşte stratul • de sol impermeabil c

• d• • • e

• • •

Proprietatile fizice ale solului• O alta proprietate fizică a solului este capilaritatea. Ea reprezintă

capacitatea solului de a permite apei subterane să se ridice prin porii săi către solurile superioare. Capilaritatea se găseşte într-un raport invers cu permeabilitatea; cu cât solul prezintă o capilaritate mai restrânsă cu atât este mai permeabil pentru apa. Ex. edificator îl constituie nisipul care are permeabilitate ridicată datorată porilor mari iar capilaritatea este restrânsă.

• Selectivitatea, reprezintă calitatea solului de a reţine în porii săi diferite impurităţi care îl străbat. Impurităţile sunt purtate de aer şi mai ales de ape. Impurităţile sunt reţinute pe granulele din sol. Solurile greu permeabile sunt şi cele mai selective. Impurităţile care sunt reţinute în primul rând sunt cele în suspensie, inclusiv microorganismele. Astfel, dacă se trece printr-un sol o suspensie microbiană, iar apa care străbate solul are medii de cultură, ea pote fi practic sterilă.

• Selectivitatea este una din cele mai importante calităţi ale solului prin care se realizeaă protecţia apelor subterane.

• A cincea proprietate caracteristică este temperatura solului

Poluarea solului • Organizaţia Mondială a Sănătăţii consideră că poluarea solului este

consecinţa depozitării necorespunzătoare, a rezidurilor rezultate din activitatea omului, a deşeurilor industriale precum şi utilizării în agricultură în mod defectuos a substanţelor chimice, a dejecţiilor animaleetc. Poluarea solului se împarte în poluare chimică şi poluare biologică (datorată activităţii microorganismelor patogene, inclusiv a diverselor substanţe organice).

• Poluarea chimică (prin substanţe chimice toxice, radioactivitate etc). Poluarea chimică a solului este produsă prin reziduuri menajere şi zootehnice, reziduuri industriale şi radioactive şi utilizarea compuşilor chimici din îngrăşăminte furajere.

• Poluarea organică persistă în sol un timp limitat, datorită capacităţii mari a solului de degradare a acestor substanţe, prin intermediul microorganismelor.

• Prin transformarea materiei organice în substanţe minerale se realizează ciclul natural al elementelor chimice care trec astfel din sol în plante şi animale, respectiv om, pentru a reveni în sol sub forma organică şi a relua ciclul. Acest ciclu este caracteristic pentru azot şi carbon, dar şi alte elemente urmează acest circuit.

Poluarea solului• Diversele substanţe organice, în funcţie de compoziţia lor chimică

urmează diferite circuite. Astfel, hidrocarburile sunt descompuse într-o primă fază până la glucoză , iar cea de a doua fază până la CO2 şi H2O.În cursul descompunerii apar compuşi intermediari ca acizii gluconic, fumaric, succinic în cazul descompunerii aerobe şi acetona, acid acetic, acid butiric, acid lactic, acid propionic în cazul descompunerii anaerobe.

• Lipidele sunt descompuse într-o primă fază, în glicerină şi acizi graşi; în faza a doua glicerina se descompune în CO2 si H2O. Acizii graşi mult mai rezistenţi se cumulează în sol fie ca atare, sau ca produşi intermediari, degradându-se mai lent.

• Proteinele sunt descompuse în polipeptide sub acţiunea florei proteolitice, iar ulterior sub influenţa unor enzime în aminoacizi, care prin dezaminare şi decarboxilare ajung la amoniac. Din acest moment descompunerea substanţelor organice se termina şi începe procesul mineralizării. Mineralizarea constă în oxidarea NH3 la nitriţi (azotiţi) într-o primă fază şi în trecerea azotiţilor în azotaţi, în a doua fază. Procesul este identic pentru sulf şi fosfor, în sensul că are loc descompunerea substanţelor organice până la H2S şi PH3, iar ulterior transformarea lor în sulfaţi şi fosfaţi.

Poluarea industrială

• Reprezintă poluarea cu substanţe chimice toxice, care pot fi concentrate de diverse organisme din lanţul alimentar al omului. Datele O.M.S. arată că cel puţin 50% din materiile prime utilizate în industrie contribuie la formarea deşeurilor industriale din care 15% sunt toxice sau nocive pentru organismul uman.

• Poluarea cu metale grele a solului. Poluarea cu metale grele depinde şi de distanţa de la sursa de emisie.

• Poluarea cu produşi chimici utilizaţi în agricultură. Compuşii organometalici cu plumb, sărurile acidului arsenic se descompun şi au tendinţa de a se depozita persistent în sol. În acelaşi timp produsele organo-clorurate cum ar fi D.D.T., se descompun greu şi rămân un timp îndelungat în sol.

• Poluare radioactiva rezulta din depunerile radioactive şi depozitarea pe sol a reziduurilor cu conţinut bogat în izotopi

Indicatorii poluării chimice a solului.

• Indicatori direcţi- reprezintă substanţele chimice poluante ajunse în sol şi care au o activitate directă, nocivă, asupra sanătăţii omului şi animalelor. Plantele concentrează cea mai mare parte a substanţelor chimice poluante din sol. Plantele care fixează cea mai mare cantitate dintr-o substanţă se numesc plante test. Pentru pesticide, plantele test sunt morcovii si cartofii. Pentru substanţe chimice solubile, plante test sunt arborii fructiferi tineri.

• Indicatori indirecţi- Se stabilesc prin metode organoleptice şi chimice.

• Metode organoleptice. Solurile poluate prezinta o structură mai omogenă, cu granule mici, de culoare mai închisă si mirosuri particulare neplăcute conferite de produsii de descompunere a substanţelor organice poluante.

• Metode chimice. Adaosul de substanţe străine conduce la modificarea compoziţiei solurilor, reflectată în pH şi în raportul dintre elementele componente.

• Nu există pană-n prezent stabilite concentraţii maxime admise pentru substanţe poluante ale solului. Un test chimic indirect al poluarii îl reprezintă azotul organic.

• Cifra sanitară- Indicele lui Hlebnicov –reprezinta raportul dintre azotul organic tehnic si azotul organic total; are totdeauna valoare subunitara, deoarece numai o parte a azotului din sol trece în azot tehnic, dar cu cât aceasta parte este mai mare, sau cu cât este mai apropiata de unitate, cu atât solul poate fi considerat mai curat.

Autopurificarea şi asanarea solului.

• Datorită microorganismelor prezente în sol, acesta are o putere de autoepurare mult mai mare decat aerul şi apa.

• Solurile poluate au tendinţa naturală de autopurificare prin procese complexe, fizice, chimice si biologice, cu durată şi intensitate de desfaşurare diferită, în functie de natura substanţelor poluante şi gradul poluarii.

• Poluantii anorganici sunt integraţi în structura solului prin procese:

• fizice (dizolvare si difuzie), • procese chimice (reactii de neutralizare, reactii de oxidare si reducere, cu

compuşii chimici din substanţele din sol), • procese biologice (asimilarea de către microfloră, absorbţia de către

plante).

• Poluantii organici sunt dezintegraţi în compusi simpli şi integraţi apoi in structura solului prin procese fizice, chimice şi biologice.