FITOREMERIEREA APELOR UZATE

1. NOTIUNI GENERALEFitoremediereasereferalabioremediereabotanicasiimplicautilizareaplantelorverzi pentrudecontaminarea solurilor,apelor si aerului. Este o tehnologie care poate fi aplicata atatpoluantilor organici cat si poluantilor anorganici (metale mai ales)prezenti in sol, apa sau aer.Ideeautilizariiplantelorceacumuleazametale,pentruinlaturareaselectivasireciclareametaleloraflateinexcesinmediu, a fost introdusa in 1983, acastigat interes deosebit in anii90si afost examinata totmaimult cao tehnologie practica,putin costisitoare comparativ cu metodele clasice de inlocuire sauspalare a solurilor poluate.Poluantiipotfiabsorbitiinplanteprincatevaprocesenaturalebiofizicesibiochimice,sianumeprin:absorbtie,transport, translocare, hiperacumulare si transformare.Prin definitie metalele grele sunt elemente chimice ce au greutatea specifica de cel putin 5 ori mai mare ca cea a apei. Apa are greutatea specifica 1, arsenicul 5.7, cadmiul 8.6, fierul 7.9, plumbul 11.3 mercurul 13.5 si cuprul 8.86.Cuprul este un bioelement necesar pentru creterea plantelor i animalelor. Depirea limitelor normale (supradoza) atrage dup sine instalarea unor efecte toxice.

1.1. Surse de poluare cu ioni de cupru

Toti compusii cuprului sunt potentiali toxici. Astfel, omul poate fi expus la cupru prin aerul respirat, apa de baut, alimentele pe care le consuma, prin contactul pielii cu cupru sau cu compusi ai acestuia.In apa potabila concentratia de cupru difera n functie de sursa, dar limitele obligatorii sunt stabilite ntre 1,52 mg/L conform prevederilor UE. Limita superioara de cupru pentru alimentatia adultilor, din toate sursele, este de 10 mg/ziCuprul poate induce boli ce afecteaza creierul, ficatul, rinichi si sistemului nervos. O concentratie de cupru n apa marii peste limitele admise poate duce la deteriorarea vietii marine. Acesta afecteaza viata pestilor si a altor vietuitoare. Cuprul poate impiedica pestii sa se mai orienteze dupa miros.Cuprul poate ajunge n mediul nconjurator din mine, ferme, instalatii industriale prin ape reziduale deversate n rauri si lacuri. Cuprul poate ajunge, de asemenea, n atmosfera din surse naturale, cum ar fi: vulcani, vegetatie degradata, incendii de paduri.

1.2. Limitele cuprului in apele uzate

n Tabelul 1 sunt prezentate valorile impuse de Normativul privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate evacuate n resursele de ap, NTPA-001 i Normativul NTPA-002 privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare":

Tabelul 1. Concentraiile maxime admise (CMA) impuse de NTPA-001 i NTPA-002IndicatorNTPA-001NTPA-002

Cupru (Cu2+)0,1 mg/l0,2 mg/l

Normativul NTPA-001 mai prevede ca suma ionilor metalelor grele nu trebuie s depeasc concentraia de 2 mg/l, valorile individuale fiind cele prevzute n tabel.Legea 311/ 2004 pentru modificarea i completarea Legii nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile prevede o limit a ionilor de cupru n apa potabil de 0,1 mg/l iar pentru ionii de fier o limit de 0,2 mg/l. Ordinul nr. 161 din 2006 pentru aprobarea Normativului privind clasificarea apelor de suprafa dup calitate n vederea stabilirii strii ecologice a corpurilor de ap clasific apa de suprafa in 5 categorii de calitate n funcie de concentraiile poluanilor. Valorile admise pentru fiecare categorie de ap privind concentraia ionilor de cupru i fier sunt prezentate n Tabelul 2.

Tabelul 2: Valori ale ionilor de cupru conform Legii 311/2004 si Ordinului 161/2006Nr. Crt.IndicatorCMA- ap potabilLegea 311/2004 (mg/l)Valori admise pe categorii de calitatePentru apele de suprafaOrdin 1146/2002 Ordin 161/2006 ( mg/l)

IIIIIIIVV

1Cupru (fraciune dizolvat)0,1Fond0,020,040,1>0,1

Cupru (concentraie total)fond0,0020,0040,01>0,01

1.3. Metode de ndeprtare a ionilor Cu(II) din ape uzate

ndeprtarea ionilor metalici din apa uzat se poate face n urmtoarele scopuri: Recuperarea speciilor ionice din ap; Recircularea apei (recircularea apei n cadrul aceleiai instalaii sau n alt instalaie n scopul micorrii cantitii de ap folosit din sursa natural); Evitarea depirii valorilor impuse la deversare de ctre legislaia de mediu; Reducerea toxicitii i creterea biodegradabilitii apelor uzate.Metalele grele pot fi ndeprtate din apa uzat prin urmtoarele metode: Precipitarea chimic - prin creterea valorii pH-ului peste valoarea pH ului de precipitare (pH 11 pentru marea majoritate a metalelor) cu Ca(OH)2, ionii solubili ai metalelor trec ntr-o form insolubil de hidroxid (Cu(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3) i precipit; Coagularea, floculare - n procesul de coagulare particulele coloidale din ap sunt destabilizate prin folosirea unor ageni chimici care neutralizeaz efectele de respingere dintre coloizi sau particule. n procesul de coagulare coloizii sunt transformai n particule sedimentabile de dimensiuni mici. Datorit dimensiunilor mici, particulele sunt caracterizate de durate mari de sedimentare. Pentru a mri viteza de sedimentare coagularea este urmat de procesul de floculare, n care are loc mrirea dimensiunilor particulelor; Flotaia ionic - Flotaia este procesul prin care particulele cu densitate mai mare sau egal cu a apei sunt antrenate la suprafa, datorit asocierii lor cu bulele de aer; Filtrarea prin membrane - n procesul de filtrare a apelor uzate cu coninut de ioni de metale grele, apa mpreun cu ionii cu dimensiuni mai mici dect porii membranei traverseaz membrana, n timp ce pe suprafaa membranei sunt reinute metalele grele, ionii, molecule i alte componente cu dimensiuni mai mari dect porii membranei. n funcie de natura membranei folosite i a mecanismului de separare, pentru ndeprtare a metalelor grele din apele uzate se utilizeaz urmtoarele tipuri de procese de filtrare: ultrafiltrarea, nanofiltrarea i osmoza invers; Metode electrochimice - Aceste metode utilizeaz o pereche de electrozi, catod i anod, care sunt capabili s creeze i s menin un cmp electric sub aciunea cruia cationii s se deplaseze spre catod, iar anioni spre anod. Metode sorbtive de epurare - Sorbia reprezint totalitatea interaciunilor generatoare de asocieri reversibile sau ireversibile prin care se asigur reinerea unei specii chimice (sorbit) dintr-o faz lichid sau gazoas, pe un material solid sau lichid, denumit sorbent. Termenul de sorbie desemneaz att procesul de absorbie (ptrunderea particulelor de sorbit n volumul sorbentului), ct i procesul de adsorbie (acumularea i reinerea particulelor de sorbit la suprafaa sorbentului). Mecanismul sorbiei depinde de natura interaciunilor dintre speciile chimice i fazele sistemului. Principalele mecanisme de sorbie sunt: adsorbia, absorbia, biosorbia, schimbul ionic i complexarea. n majoritatea cazurilor de sorbie sunt implicate ns, mecanisme combinate (schimb ionic - adsorbie, schimb ionic - distribuie Donnan etc.).

1.4. Health effects of copper

Routes of exposition

Copper can be found in many kinds of food, in drinking water and in air. Because of that we absorb eminent quantities of copper each day by eating, drinking and breathing. The absorption of copper is necessary, because copper is a trace element that is essential for human health. Although humans can handle proportionally large concentrations of copper, too much copper can still cause eminent health problems.Copper concentrations in air are usually quite low, so that exposure to copper through breathing is negligible. But people that live near smelters that process copper ore into metal, do experience this kind of exposure.People that live in houses that still have copper plumbing are exposed to higher levels of copper than most people, because copper is released into their drinking water through corrosion of pipes.Occupational exposure to copper often occurs. In the working environment, copper contagion can lead to a flu-like condition known as metal fever. This condition will pass after two days and is caused by over sensitivity.

Effects

Long-term exposure to copper can cause irritation of the nose, mouth and eyes and it causes headaches, stomachaches, dizziness, vomiting and diarrhea. Intentionally high uptakes of copper may cause liver and kidney damage and even death. Whether copper is carcinogenic has not been determined yet.There are scientific articles that indicate a link between long-term exposure to high concentrations of copper and a decline in intelligence with young adolescents. Whether this should be of concern is a topic for further investigation.Industrial exposure to copper fumes, dusts, or mists may result in metal fume fever with atrophic changes in nasal mucous membranes. Chronic copper poisoning results in Wilsons Disease, characterized by a hepatic cirrhosis, brain damage, demyelization, renal disease, and copper deposition in the cornea.

1.5. Environmental effects of copper

When copper ends up in soil it strongly attaches to organic matter and minerals. As a result it does not travel very far after release and it hardly ever enters groundwater. In surface water copper can travel great distances, either suspended on sludge particles or as free ions.Copper does not break down in the environment and because of that it can accumulate in plants and animals when it is found in soils. On copper-rich soils only a limited number of plants has a chance of survival. That is why there is not much plant diversity near copper-disposing factories. Due to the effects upon plants copper is a serious threat to the productions of farmlands. Copper can seriously influence the proceedings of certain farmlands, depending upon the acidity of the soil and the presence of organic matter. Despite of this, copper-containing manures are still applied.Copper can interrupt the activity in soils, as it negatively influences the activity of microorganisms and earthworms. The decomposition of organic matter may seriously slow down because of this.When the soils of farmland are polluted with copper, animals will absorb concentrations that are damaging to their health. Mainly sheep suffer a great deal from copper poisoning, because the effects of copper are manifesting at fairly low concentrations.

Read more: http://www.lenntech.com/periodic/elements/cu.htm#ixzz3VQMDq1og

The bulrush (Typha sp., T. latifolia, T.Angustifolia) is a higher plant with high capacity for bioaccumulation. Other plants that have the same capacity are: plague water (Elodea Canadensis), water mint (Mentha aquatica), water lettuce (Pistia stratiotes), water hyacinth (Eichornia crassipes), wire plant (Vallisneria spiralis), reed (Phragmites communis, Salvinia, Spirodella, Lemna, Ceratophyllum demersum), sedge (rush) (Scirpus sp.) handful of high water (Glyceria maxima), white grass (Phalaris arundinacea).

SolFitoremedierea solului contaminat cumetal include douprocese principale:Fitostabilizarea- care constn imobilizareade metalen solsauderadcini,reducndastfelmobilitatealori biodisponibilitatea.Fitoextractia-careidentificprocesuldeabsorbieacontaminanilor dinsol i translocarea lordin rdcininporiuneadeasupra solului din plante.

Avantaje:-costulfitoremediereestemaimicdecatcelalproceseletraditionale.-impact redus asupra mediului-plantele pot fi usor monitorizate-posibilitatea de recuperare si re-utilizarea de metale pretioase(decatresocietatispecializatein"phytomining")(www.sciencedirect.com)

ConclusionsPhyto-remediation is a set of technologies that use plants for cleaning contaminated water, based on the ability to bio accumulate pollutants.Cu toate acestea, un dezavantaj major al fitoremedierii estecaacestanecesitaunangajamentpetermenlungdeoareceprocesulestedependentdecrestereaplantelor,tolerantalatoxicitatesicapacitatedebioacumulare.

CAP.2. PARTE EXPERIMENTALA

Aparatura si reactivi

balanta analitica cu precizie de 5 zecimale MARCA KERN; baloane cotate; pahare Erlenmayer 5mL ,500mL sticla de ceas pipeta spatula apa bidistilata clorura de cupru (CuCl2x2H2O) spectrofotometru UV-Vis MARCA SPECORD 200 PLUS;

Mod de lucru

Cantarim 0,02982 g CuCl2 la balanta analitica si o punem intr-un pahar Erlenmayer de 500mL cu ajutorul unei palnii. Spalam bine sticla de ceas cu H2O2 si palnia, amestecul ajungand peste clorura de cupru din paharul Erlenmayer. Aducem pana la semn paharul Erlenmayer cu H2O2 si introducem papura. Apa folosita este apa uzata sintetica care contine apa bidistilata in care este dizolvata CuCl2. In proba avem doua tulpini de papura de dimensiuni: 21x2.5x3 si 16.5x1.5x2.Dupa un timp, am prelevat probe din apa tratata cu papura pentru masurarea absorbantei si calcularea eficientei papurei. Pentru a mari eficienta am folosit o baie de apa pentru a incalzi proba la 80C. In tabelul se observa urmatoarele rezultate:TimeAbsorbance (a.u)Concentration (mg/L)Wastewater treatment efficiency ()

15:02 27.03.20150.410216.46

0.365214.6810.81%

0.450318.04

0.604124.12

Curba de calibrare

Cantarim o masa de 0,0317 g/mL de CuCl2 pe care o adaugam intr-un pahar Erlenmayer, dupa care aducem la semn cu apa distilata, aceasta reprezentand solutia stoc. Din aceasta solutie stoc pipetam in 3 pahare Erlenmayer de cate 5 mL solutia stoc, astfel: in primul pahar pipetam 1 mL, in al doilea 3 mL, iar in cel de al treilea 4 mL si le aducem la semn cu H2O2. Rezulta ca in primul pahar avem o cantitate de 0,00634 g Cu, in cel de-al doilea 0,01902 g Cu, iar in cel de-al treilea 0,02536 g Cu.In continuare vom folosi metoda spectofotometrica pentru a observa curba de calibrare a clorurii de cupru. In tabelul sunt prezentate concentratia si absorbanta citita la spectrofotometru. In grafic se prezinta absorbanta in functie de concentratie si ecuatia acesteia.

Table . The concentration and the readed absorbanceConcentrationAbsorbance

0.006340.4778

0.019021.0458

0.025361.2645

0.03171.4669

Fig . The absorbance depending on concentrationPentru a vedea eficienta papurei, din ecuatia absorbantei vom afla concentratia apei tratata cu papura si apoi randamentul.Ecuatia absorbantei este:A=a*x-badica: A=0.0253*C-0.0063unde: A absorbanta; C concentratie;Randamentul reactiei se calculeaza cu relatia:=(ci-cf,i)/ci*100unde: randamentul reactiei; ci concentratia initiala; cf,i concentratia finala in functie de timp.