Curs A5 - Bazele Protectiei Mediului, Bio III

1

Liviu-Daniel GALATCHI

Bazele protectiei mediului

note de curs

pentru studentii anului al III-lea, specializarea

Biologie - draft -

Constanta

2010

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

2

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

3

Liviu-Daniel GALATCHI

Bazele

protectiei mediului

note de curs

pentru studentii anului al III-lea, specializarea Biologie

- draft -

Constanta

2010


4

Aceste note de curs la disciplina “Bazele protectiei

mediului” sunt destinate uzului studentilor

specializarii Biologie – cursuri de zi, din cadrul

Facultatii de Stiinte ale Naturii si Stiinte Agricole – Universitatea Ovidius din Constanta

Copyright 2010 © Toate drepturile sunt rezervate.

S-au utilizat scheme publicate pe internet. Tehnoredactare: Lector univ. dr. Liviu-Daniel

Galatchi


5

Cuprins

1. Problematica protectiei mediului 1.1. Cresterea demografica si poluarea mediului

1.2. Termenii poluant si poluare 1.3. Substante poluante 1.4. Clasificarea tipurilor de poluare

1.5. Poluarea mediului si insusirile sistemelor

biologice

1.6. Circulatia, condensarea si dispersarea poluantilor in biosfera

2. Sursele de poluare si principalele substante

poluante 2.1. Principalele surse industriale de poluare

2.2. Agricultura ca sursa de poluare

2.3. Activitatile menajere 2.4. Motoarele cu ardere interna

2.5. Factorii de care depind efectele toxice

2.6. Elementele poluante si exprimarea toxicitatii 2.7. Componentele biocenozei si caracteristicile

lor

2.8. Conditiile in care are loc poluarea

3. Poluarea aerului. Prevenirea si combaterea ei 3.1. Compozitia aerului atmosferic si poluarea

3.1.1. Sursele de poluare a aerului

3.1.2. Categorii de poluanti


6

3.1.3. Gazele cu efect de sera: formare,

distributie, rol, cai de distrugere,

consecinte 3.1.4. Incalzirea globala: cauze, proces,

consecinte

3.2. Autoepurarea aerului 3.3. Prevenirea si combaterea poluarii aerului

3.4. Poluarea aerului: impact asupra organismelor

3.5. In loc de concluzii 4. Poluarea apelor. Prevenirea si combaterea ei

4.1. Aspecte generale. Circuitul apei in natura

4.2. Resursele de apa si asigurarea calitatii si

cantitatilor necesare. Poluarea apelor 4.3. Eutrofizarea apelor

4.4. Eutrofizarea pe Fluviul Dunarea si in Delta

Dunarii 4.5. Eutrofizarea de-a lungul litoralului romanesc

al Marii Negre

5. Poluarea solului. Prevenirea si combaterea ei 5.1. Principalele functii ale solului

5.2. Elemente specifice in poluarea si depoluarea

solului 5.3. Tipuri de poluare a solului. Natura si sursa

poluantilor

5.4. Masuri pentru prevenirea si combaterea

poluarii solurilor 5.5. Metode de depoluare a solului

5.6. Activitatea de monitoring a solului


7

1. Problematica protectiei mediului

1.1. Cresterea demografica si poluarea mediului

• Antropizare

• Vanatoare • Cresterea animalelor

• Revolutia agriculturii

• Revolutia industriala

• Degradarea solurilor

• Disparitia unor specii de plante si animale spontane

• Epuizarea unor resurse

• Poluare

Impaduriri

Indiguiri Desecari

Extractie minereuri

Deseuri


8

Fig. 1. Curba–J cu ilustrarea creşterii exponenţiale a populaţiei umane (după Miller, 2006)

Fig. 2. Populatia lumii in ultimele 2 secole


9

Protectia mediului presupune:

• gospodarirea rationala a resurselor • evitarea dezechilibrelor prin conservarea

naturii

• evitarea poluarii mediului • reconstructia ecologica

1.2. Termenii poluant si poluare

Polluo-ere = a murdari, a degrada

Fig. 3. Forme de poluare

Poluant:

• Produs de om sau fenomene naturale


10

• Actiune toxica sau genereaza disconfort

• Degradeaza si componentele nevii uneori

• Orice factor util devine toxic sau chiar letal (devine poluant) cand depaseste optimul

Poluare:

• Aparitia poluantului(ilor) cu producerea dezchilibrelor ecologice

• Este amplificat de om

• Pentru prevenire, este necesara reciclarea • Prin reciclare se evita:

– poluarea

– epuizarea rezervelor de materii prime

1.3. Substante poluante

Acestea sunt: 1. Substante aflate in natura anterior, dar care

acum sunt in cantitati crescute;

2. Substante nou aparute prin sinteza chimica. Substantele aflate in natura si anterior, acum sunt

in cantitati crescute datorita:

1. Produsi toxici din prelucrarea lor:

• CO2; • NH3;

• oxizi de Pb;

• Sulfuri; • Hidrocarburi;

• etc.

2. Exploatarea intensiva a resurselor: • petrol;

• carbune;


11

• substante radioactive;

• CaCO3;

• etc. Substante nou aparute prin sinteza chimica:

• ierbicide;

• insecticide; • materiale plastice;

• detergenti;

• freoni; • etc.

1.4. Clasificarea tipurilor de poluare

Se clasifica dupa:

– Provenienta poluantilor: • poluarea naturala;

• poluarea industriala;

• poluarea agricola.

– Natura poluantilor: • poluarea fizica;

• poluarea chimica;

• poluarea biologica; • poluarea “estetica”.

– Starea fizica a poluantului:

• poluarea cu lichide; • poluarea cu gaze;

• poluarea cu obiecte solide.

Poluarea dupa provenienta poluantilor: • poluarea naturala:

– biologica;


12

– datorata unor fenomene

fizico-chimice din natura;

– menajera. • poluarea industriala:

• poluarea agricola;

Poluarea dupa natura poluantilor: • Poluarea fizica:

– termica;

– sonora; – luminoasa;

– radioactiva;

– electrica.

• Poluarea chimica: – cu derivati ai carbonului si hodrocarburi

lichide;

– cu derivati ai sulfului, azotului etc.; – cu derivati ai metalelor grele (Pb, Cr etc.);

– cu derivati ai fluorului;

– cu materii plastice; – cu pesticide;

– cu materii organice fermentescibile.

• Poluarea biologica: • contaminarea micrbiologica a mediilor

inhalate si sau ingerate;

• modificari ale biocenozelor;

• invazii de specii si animale vegetale (de ex. introducerea de seminte de buruieni etc.);

• Poluarea “estetica”:

• degradarea peisajelor; • urbanizare si sistematizare incorecte;

• etc.

Poluarea dupa starea fizica a poluantului: • Poluarea cu lichide (miscibile sau

nemiscibile);


13

• Poluarea cu gaze;

• Poluarea cu obiecte solide (solubile

si / sau degradabile.

1.5. Poluarea mediului si insusirile

sistemelor biologice

1. Caracterul istoric 2. Integralitatea

3. Caracterul informational

4. Programele genetice 5. Heterogenitatea interna a organismelor si

biocenozelor

6. Echilibrul dinamic (homeostazia)

7. Autoreglarea 8. Autoorganizarea

9. Autoreproducerea

• 1. Caracterul istoric:

• solicita conditiile de mediu in care s-au

format speciile; • nu sunt pregatite sa supravietuiasca in

medii poluate.

• 2. Integralitatea: • frunze necrozate;

• dispar specii;

• raman nise ecologice neocupate.

• 3. Caracterul informational: • necesita prezenta receptorilor

informationali;


14

• daca ajung sa lipseasca, informatia genetica

e alterata;

• principala cauza: radioactivitatea ne-naturala.

• 4. Programele genetice:

• nu sunt adapatate la conditii de poluare; • biocenozele sunt afectate.

• 5. Heterogenitatea interna a organismelor si

biocenozelor: • este afecatata si, prin ea, integralitatea.

• 6. Echilibrul dinamic (homeostazia):

• nu se mai realizeaza (la nivel individual sau

/ si biocenotic); • dispar specii a caror nisa ecologca este

ocupata de altele, daunatoare.

• 7. Autoreglarea: • nu se mai realizeaza;

• raportul prada / pradator este afectat;

• este impiedicata respiratia ostiolica prin pulberi din aer.

• 8. Autoorganizarea:

• cresterea indivizilor afectati se face dezordonat;

• fiziologia este afectata.

• 9. Autoreproducerea:

• dereglari fiziologice ce intarzie cresterea si dezvoltarea organismelor (sunt afectate

organele de reproducere).


15

1.6. Circulatia, condensarea si dispersarea

poluantilor in biosfera

Dupa emanarea in mediu a poluantilor, acestia sunt trasportati de vectori:

1. curenti de aer;

2. apa; 3. particule de sol;

4. organisme vii;

5. om. Procesul:

• preluarea poluantilor de catre plante din apa,

aer si sol (cu diverse componente anatomice);

• ierbivorele preiau poluantii in biomasa (dar si elimina o parte prin dejectii);

• transmiterea poluantilor in lant trofic;

• amplificarea biologica vs. diluarea biologica a poluantilor

Amplificarea biologica (concentrarea biologica,

bioconcentrarea etc.): • Unii poluanti nu sunt nici metabolizati, nici

eliminati. Se acumuleaza!

• Aceeasi cantitate de poluant se acumuleaza

intr-o biomasa tot mai mica, in lant trofic => creste concentratia poluantului.

amplificare biologica


16

Fig. 4. Acumularea Hg, DDT etc.

Exemplu de amplificare biologica a DDT in lant trofic:

plancton scoici pescar

0,04 ppm 0,42 ppm 3,52–75,5 ppm

Contaminarea cu Hg din peste si boala Minamata

(Japonia):


17

Fig. 5. Localitatea si Golful Minamata (Japonia)

Fig. 6.Vedere din Goful Minamata (Japonia)


18

Fig. 7. Copii afectati de boala congenitala Minamata datorita otravirii intrauterine cu metilmercur (Harada,

1986)


19

Fig. 8. Problema Minamata azi, institutul si memorialul cu

acelasi nume

Diluarea biologica

• Sesizata in cazul insecticidului sistemic furadan (patrunde in intreaga planta) => timp

de 2 luni planta e toxica (animalele care o

consuma pot muri).


20

Tabelul 1. DDT in grasimea corpului omenesc

Tara DDT (ppm) Tara DDT (ppm)

Australia 1,8 Ungaria 12,6

Germania 2,3 Israel 19,2

Marea Britanie

5,2 India 25,1

Danemarca 5,2 Romania 1965

17,3

Cehia 9,6 Romania 1985

10,1

S.U.A. 9,6 Romania 2005

2,1

Fig. 9. Exemplu de diluare biologica


21

2. Sursele de poluare si principalele

substante poluante

2.1. Principalele surse industriale de poluare

1. Industria extractiva

2. Siderurgia 3. Industria materialelor de constructii

4. Industria termoenergetica si a petrolului

5. Industria chimica 6. Industria hartiei

7. Producerea materialelor plastice si a fibrelor

sintetice

8. Producerea ierbicidelor 9. Industria alimentara

1. Industria extractiva

• Poate fi: – “la zi” (la suprafata, in cariere):

• sunt precedate de de decopertarea

terenului: – faza 1: stratul fertil (cu humus) este

luat, transpor-tat si depozitat separat

si ulterior si celellate orizonturi; – faza 2: este indepartata si roca

sterila;


22

• dupa epuizarea zacamantului, se parcurg

pasii inversi (readucerea sterilului si a

humusului); – in subteran (activitati miniere): dupa epuizarea

zacaman-tului, galeriile se umplu cu steril,

pentru a nu aparea prabusiri (cu efecte si la suprafata!).

2. Siderurgia

Emisii de fum: • Pulberi: maresc nebulozitatea, acopera

componentele anatomice ale vegetatiei,

obtureaza ostiolele => produc

disfuntionalitati in procesul de fotosinteza; • Combustibili nearsi;

• Cenusa;

• Gaze de ardere: – anhidrida sulfuroasa: provine din sulful

continut de combustibili (distruge

clorofila, chiar si daca e in doze mici); – CO: provine din arderi incomplete;

– compusi ai fluorului: provin din

cuptoarele care folosesc CaF2 (pot

diminua productivitatea cu 10-30%). 3. Industria materialelor de constructii

Fabricile de:

• ciment: – pulberi in aer, ce se pot sedimenta (pana

la 200 g*m-2*zi-1), obturand ostiolele;

– pulberile modifica pH-ul solului (e

benefic doar in cazul solurilor acide) • var; • gips;

• azbest: are efect cancerigen; • obiecte ceramice.


23

Fig. 10. Emisii de gaze din siderurgie

4. Industria termoenergetica si a petrolului

• Unde se utilizeaza cox apar:

• gaze,

• pulberi, • CO2,

• SO2,

• SO3. • Unde se utilizeaza petrol apar:

• SO2 (pana la 5% din totalul

cantitatii de petrol), • fum,

• hidrocarburi.

• Centralele termice si producatorii de vapori

sunt surse de: • SO2,

• vapori calzi (poluare termica),

• cenusa. • Toate afeceteaza vegetatia.


24

Fig. 11. Influenta poluarii cu pulberi asupra starii stomatelor

5. Industria chimica

• Industria producatoare de H2SO4 elimina: • SO2,

• SO3.

• Industria producatoare de HNO3 elimina: • NO,

• NO2.

• Fabricile de ingrasaminte chimice elimina: • compusi ai fluorului.

6. Industria hartiei

Polueaza apa cu: • mercaptan,

• metilmercaptan,

• SO2,

• H2S,

zonele limitrofe devin

improprii pentru viata

plantelor si animalelor


25

• Albirea celulozei cu clor produce:

• combinatii organoclorurate

(inclusiv dioxina!) 7. Producerea materialelor plastice si a fibrelor

sintetice

• Emana: • clorura de vinil,

• dicloretilamina,

• S2C,

• H2S

Stabilizatorii utilizati la fabricarea PVC (compusi cu

Pb, Cd si ftalati) produc efect cancerigen. 8. Producerea ierbicidelor

• Apar accidental scapari de produse cu efecte

fitotoxice pentru vegetatia din apropiere. 9. Industria alimentara

• Consuma multa apa.

• La conservarea prin frig se folosesc fluorocarboni - freoni, (la fel ca si la spray-uri) –

afecteaza stratul de ozon stratosferic si

contribuie la aparitia gaurilor in stratul de ozon

(acesta protejeaza organismele de efectul cancerigen al razelor ultraviolete UV).

2.2. Agricultura ca sursa de poluare

• Ajunge sa fie sursa de poluare prin:

• Declansarea si favorizarea proceselor de degradare a solului

compusi greu degradabili

=> mirosuri ce provoaca disconfort si

efecte fiziologice nedorite la animale


26

(eroziune, saraturare, compactare

etc.);

• Pesticide, ideosebi acelea neselective (care distrug toate

insectele, inclusiv pe cele

folositoare, afectand grav biodiversitatea);

• Ingrasaminte in exces;

• Sectorul zootehnic;

• Imbunatatiri funciare.

Pesticidele

• Toxicitatea nu se apreciaza dupa cantitatea

totala de pesticid folosita, ci dupa DL50 (doza

letala) ce revine la unitatea de suprafata. • De exemplu, in cazul furadanului DL50 = 10

mg*kg corp-1. Ca urmare, la o doza de 200 g

furadan administrat la semintele folosite pe 1 ha, revin 20.000 DL50*ha-1.

• Alt exemplu: insecticidul duplitox are DL50 =

500 mg*kg corp-1. Ca urmare, daca ajung 8 kg*ha-1, rezulta 16.000 DL50*ha-1.

• Adica: nr. DL50*ha-1 = nr. kg*ha-1 : DL50

• Pesticide care pot provoca intoxicari acute:

• Insecticide => insecticide selective!!! • rodenticide,


27

• nematocide,

• moluscocide,

• fungicide. • Pesticide care pot provoca intoxicari cronice:

• ierbicide.

Relatii intre ierbicide si mediul inconjurator: modul in care pesticidele circula in mdediu, incepand de la

procesul de fabricare:

Fig. 12. Relatiile dintre ierbicide si modul in care acestea

afecteaza mediul inconjurator

Ingrasamintele chimice Folosirea:

• NH4NO3 un timp indelungat determina

acidifierea unor soluri. • de ingrasaminte cu N, P, K produce carente ale

micro-elementelor. • de ingrasaminte cu P produce si fenomenul de

suprafosfatare a solului, care conduce la o carenta de Zn.

• de ingrasaminte cu N poate duce la aparitia de nitrati si nitriti in apa, furaje si alimente:

nitratii trec in nitriti si se combina cu


28

hemoglobina, rezultand methemoglobina (compus stabil) => anemii.

• dozelor mari de ingrasaminte cu N in legumicultura => cresterea concentratiei de

nitrati in organisme.

Sectorul zootehnic • Dejectii lichide, coloizi in apele se spalare,

gunoi de grajd aplicat in exces (=> poluarea

apelor de suprafata si a celor freatice).

• Disconfort generat de mirosurile neplacute (in functie de directia vanturilor).

Tabelul 2. Continutul de nitrati in diferite legume si fructe

(mg*masa cruda-1)

Ridicat

(pana la 5.000) Mediu

(300 - 600) Scăzut 80-100)

Leustean Conopida Varza de Bruxelles

Creson (Lepidium sativum)

Dovlecei Mazare de gradina

Salata (Lactuca satica)

Dovleac Fasole

Spanac Ridiche japoneza Cartofi

Sfecla Brojba (Brassica napus)

Tomate

Mazare Pastarnac Bulbi de ceapa (Allium cepa)

Varza (Brassica oleracea)

Hrean Pepene galben (Cucumis melo)

Ceapa verde Varza alba Pepene verde (Citrulus sp.)

Ridichi de luna Morcov (Daucus carota)

Fructe diverse


29

Castraveti Fructe (boabe) de baca

Fig. 13. Relatia dintre ecosistemele terestre si cele acvatice

Imbunatatirile funciare • Nu trebuie folosit stratul de sol cu humus la

constructia de diguri, ramblee, nivelari etc., ci

acesta se utilizeaza pentru recopertare. • Irigarea abuziva distruge structura solului, il

compacteaza, ridica nivelul apei freatice si

duce la saraturare. • Aparitia baltirilor prin irigare duce la

inmultirea tantarilor => paludism (malarie,

friguri).

• Apele de drenaj pot contine pesticide, nitrati, pe care le poarta spre apele curgatoare.

• Intreruperea aprovizionarii vegetatiei lacustre

cu substantele nutritive purtate de rau, atunci


30

cand apar lacuri de acumulare => scade

productia fitoplanctonica si cea piscicola.

• Trebuie create zone inundabile de-a lungul raurilor, pentru depunerea pontelor de catre

pesti si procurarea hranei.

• Dispar meandrele apelor curgatoare. • Desecarile duc la modificari de clima.

2.3. Activitatile menajere

• Deseurile:

• menajere, • de la incalzirea menajera,

• etc.

• Viteze de degradare: • tabla – dupa 100 de ani,

• plastic: 250 de ani,

• aluminiu: 500 de ani,

• sticla: 4.000 – 5.000 de ani.


31

Fig. 14. Resturi menajere greu degradabile

Efecte Sunt afectate:

• circulatia capilara a apei,

• germinarea semintelor,

• rasarirea plantelor, • cresterea radacinilor.

Depozitarea lor duce la:

• proliferarea rozatoarelor, • proliferarea mustelor,

• poluarea apelor de suprafata

• poluarea apelor freatice • scoaterea din circuitul agricol a

suprafetelor ocupate.

2.4. Motoarele cu ardere interna

• Motoarele mijloacelor auto emit: • CO,

• hidrocarburi:

• nearse, • arse partial,

• cracate,

• oxizi de azot,

• compusi ai sulfului. • Benzinele cu tetraetil de Pb duc la eliminarea

de Pb, care se depune pe sol si pe plante.


32

Fig. 15. Smog creat de emisiile motoarelor cu ardere interna la Beijing (China)

2.5. Factorii de care depind efectele toxice

Efectele toxice depind de: • Elemenetele poluante:

» toxicitatea,

» concentratia, » timpul cat actioneaza,

» numarul lor,

» etc. • Componenetele biocenozei si caracteristicile

lor:

» specii componente, » numarul lor,

» varsta,


33

» sexul,

» starea de sanatate, particularitatile

individuale ce le confera rezistenta mai mare sau mai mica,

» etc.

• Conditiile in care are loc poluarea: » temperatura,

» umiditate atmosferica,

» starea de aprovizionare a solului cu nutrienti si apa (la plante),

» starea de nutritie (la animale).

2.6. Elementele poluante si exprimarea toxicitatii

Toxicitatea se manifesta prin:

• efecte acute:

– se produc la putin timp dupa contact prin ingerare, inhalare etc.;

– se exprima prin:

» doza letala, » concentratie letala,

» timpul letal,

» concentratie maxima admisa

(admisibila); • efecte cronice (dupa o perioada lunga de

expunere).

• Doza letala DL50 (mg*kg-1 masa corporala): • este cantitatea minima de

substanta capabila sa omoare 50%


34

dintre animalele de experienta in

timpul unei perioade de observatie

de 14 zile.

Tabelul 3. Scara toxicităţii (după Hodge şi Sterner)

Grupa

toxicităţii Gradul toxicităţii DL50 - doză

1. Extrem de toxic sub 1

2. Foarte toxic 1 - 50

3. Moderat toxic 50 - 500

4. Slab toxic 500 – 5.000

5. Practic netoxic 5.000 – 15.000

6. Relativ fara toxicitate peste 15.000

• Concentratia letala CL50/24…96 ore (mg*litru-1

sau µg*litru-1):

• se utilizeaza in cazul poluarii apei;

• este concentratia toxicului in solutie apoasa care provoaca moartea a 50% dintr-o

populatie acvatica imersata, la un timp de

expunere de 24-96 ore. • Timpul letal TL50 (ore):

• este timpul in care toxicul este letal pentru

50% din efectivul unei populatii imersate (la o concentratie data de toxic).

• Concentratia maxima admisa (admisibila) CMA

(mg*m-3):

• se utilizeaza pentru poluarea aerului sau a apei;

• uneori (in cazul pulberilor), se exprima si

prin numarul de particule*cm-3.


35

Tabelul 4. Concentratiile maxime admise de poluanti (CMA) in aerul atmosferic, conform standardelor europene

Poluantul

CMA (mg * m-3)

medie pe 30 minute

medie pe 24 ore

HCl 0,03 0,1

Aldehide 0,0035 0,012

NH3 0,3 0,1

Cd - 0,00002

Cl 0,1 0,03

NO2 0,3 0,1

SO2 0,75 0,25

Fenol 0,1 0,03

Fluor - 0,03

H2S 0,015 0,008

Pb - 0,0007

Sulfura de carbon 0,03 0,005

Pulberi in suspensie 0,5 0,15

Pulberi sedimentabile (CMA, g * m-1 * lună-1)

17 -

2.7. Componentele biocenozei si caracteristicile lor

• In aceeasi biocenoza, speciile au rezistenta

diferita la acelasi ierbicid, datorita particularitatilor lor morfo-anatomice si/sau

fiziologice.

• Efectele se propaga in intreaga retea trofica: daca se reduce biomasa vegetala,


36

nevertebratele fotifage neafectate sunt afectate

de lipsa hranei de electie.

• Organismele tinere si cele cu varstele cele mai inaintate sunt primele afectate.

• Organismele sanatoase rezista mai bine

actiunii poluantilor. • Sexele prezinta resitenta diferentiata fata de

poluanti.

Fig. 16. Exemplu de buletin de analiza a calitatii apei


37

2.8. Conditiile in care are loc poluarea

• Conditiile pot favoriza sau defavoriza

organismele.

• Lumina, temperatura, umiditatea (la valori mari) favorizeaza deschiderea ostiolelor

plantelor => permit patrunderea poluantilor

atmosferici in frunze. • De exemplu, umiditatea:

SO2 + H20 => H2SO3 (agent coroziv, distruge

tesuturile vii).

Fig. 17. Mortalitati piscole masive, in urma otravirii cu substante poluante peste CMA, in Vietnam


38

3. Poluarea aerului. Prevenirea si

combaterea ei

3.1. Compozitia aerului atmosferic si poluarea

• Aerul este un amestec de:

• gaze,

• particule de praf, • vapori de apa,

• microorganisme,

• polen, Poluarea aerului presupune:

• schimbarea compozitiei sub

aspectul proportiei dintre constituenti,

• aparitia unor noi constituenti

au efecte daunatoare asupra biocenozelor si/sau

biotopului

Tabelul 5. Constituentii aerului atoesferic cu umiditate

minima

Gazul Simbol % din volum


39

Azot N2 78,09%

Oxigen O2 20,95%

Argon Ar2 0,93%

Dioxid de carbon CO2 0,03%

Neon Ne 0,00180%

Heliu He 0,00052%

Alte gaze Kr, H2, X, O3, Rd, CH4, N2O, NO2, NH3 > 0,00010%

• Sursele de poluare a aerului sunt:

– surse naturale: • solul – elibereaza particule de praf,

• plantele si animalele – produc

polen, puf, par, pene, mirosuri,

• gazele si vaporii eliminati din sol si subsol

• eruptiile vulcanice,

• praful cosmic. – surse artificiale:

• fixe

• mobile. • Sursele artificiale fixe de poluare a aerului:

– bazate pe procese de combustie din

activitatile industriale si menajere: • pulberi,

• SOx,

• COx,

• etc.


40

Ele se datoreaza calitatii slabe a

combustibililor si arderilor incomplete.

– bazate pe procese industriale (de ex. chimice, siderurgice, metalurgice,

materiale de constructii etc.):

• FeOx, • MnOx,

• Cr,

• Ni, • Zn,

• Pb,

• Cu,

• Cd, • F,

• Si,

• etc.


41

b)


42

Fig. 18. Distributia poluantilor in cazul unor surse fixe (izonoxe)(a) si continutul de Pb in functie de distant ape

ambele parti ale unei cai rutiere, in legatura cu directia vantului dominant (b)

• Sursele artificiale mobile de poluare a

aerului: toate mijloacele de transport.

Ele disemineaza poluantii pe distante mari. • Ele produc:

• 30% - 60% din emisiile de CO,

• 35% - 95% din emisiile de Pb, • >10% din emisiile fine,

• >5% din emisiile de SO2,

• benzen, • aldehide.

Continutul de plumb in functie de distanta pe

ambele parti ale unei cai rutiere, in legatura cu directia vantului dominant (b – figura 18).

au efect cancerigen!

a)


43

Fig. 19. Variatia poluarii si intensitatea impurificarii aerului la diferite altitudini,intre doua orase (gradul poluarii scade si compozitia aerului este aproape de

cea normala intre orase)


44

• Dupa starea de agregare si gradul de dispersie sunt 2 mari categorii de poluanti:

– suspensiile din aer (aerosolii – sub

forma lichida sau solida. Ø: 100 µm –

0,001 µm), – gazele si vaporii poluanti (sub forma de

dispersie moleculara gazoasa).

Gazele cu efect de sera: formare, distributie, rol, cai de distrugere, consecinte:

• O3 are culoare albastruie si miros intepator (în

atmosfera are o concentratie de cca. 0,04 ppm. • Cca. 90% din total e în stratosfera si cca. 10%

în troposfera.

• Ozon (ozein, gr.) = a mirosi

Fig. 20. Propagarea poluarii in functie de altitudinea la care se elibereaza poluantii in atmosfera

1. cos de inaltime mica (sau absenta vantului) 2. cos de inaltime medie (sau vant de viteza

medie) 3. cos de inaltime mare (sau vant de viteza mare)


45

Fig. 21. Formarea ozonului: prin fotoliza moleculelor de oxigen (O2) sub actiunea radiatiilor UV si recombinarea

atomilor de oxigen rezultati cu moleculele de oxigen existente in atmosfera:


46

Fig. 22. Ozonul in atmosfera

Fig. 23. Repartitia ozonului in straturile atmosferei


47

• Primele semnale de alarma: Primele

observatii cu privire la rezultatele reactiei

cloro-fluoro-carburilor (CFC) cu ozonul au fost facute de savantii americani M. Molina si S.

Rowland în 1974.

• In 1985 cercetatorii de la British Antarctic Survey au descoperit o gaura în stratul de ozon

deasupra Antarcticii. Au provocat ingrijorarea

mondiala privind deprecierea stratului de ozon.

• Subtierea stratului de ozon este mai accentuata iarna si primavarara, când norii

polari stratosferici favorizeaza descompunerea

CFC si eliberarea clorului. Aceasta subtiere este potentata si de prezenta vortexului polar.

Fig. 24. Antarctica, continentul deasupra caruia a fost depistata cea mai mare gaura in stratul de ozon

Substante care distrug stratul de ozon:


48

Distrugerea O3 este accelerata de unele gaze care

contin N, H, Br si Cl. Cele mai cunoscute chimicale

care deterioreaza in ultimii 30 de ani stratul de ozon sunt CFC-urile (cloro-fluoro-carburile), utilizate în

urmatoarele sectoare: refrigerare, spume, aerosoli,

stingerea incendiilor, solventi si fumigatia solului. Acestea sunt grupate în urmatoarele categorii:

• Freonii - derivati halogenati ai hidrocarburilor

saturate utilizati în producerea frigului

artificial (instalatii casnice, comerciale si industriale), sau ca agenti de propulsare în

industria cosmetica si farmaceutica (foarte

periculosi prin actiunea lor de epuizare a stratului de O3).

• Halonii - sunt spume utilizate la stingatoarele

de incendii. • Solventii (tetraclorura de carbon,

metilcloroform) - sunt lichide de spalare /

degresare utilizate în domenii ca: industria electronica, curatatorii chimice, industria

constructiilor de masini etc.

• Bromura de metil - un fungicid utilizat în

agricultura. • Protoxidul si oxizii de azot (NOx), monoxidul

de carbon (CO), metanul (CH4), hidrogenul

(H2) etc.


49

Fig. 25. Recipientii de tip spray contin mari cantitati de

freoni, cu impact distructiv asupra stratului de ozon

În mod natural, stratul de ozon sufera o permanenta

formare si disociere a moleculelor de ozon prin

reactiile care au loc intre compusii naturali continând N (eliberati de sol si de apa oceanelor), H

(rezultat din vaporii de apa) si Cl (eliberat de oceane).

Aceste reactii nu distrug echilibrul stratului de ozon stratosferic. Dezechilibrul este creat de aparitia în stratosfera a

substantelor sintetice din clasele CFC-urilor, hidro-

cloro-fluoro-carburilor, halonilor si a altor substante organice cu continut de halogeni (CH3CCl3, CCl4,

CH3Br etc).

Acesti compusi au molecule stabile care ajung în

stratosfera, unde sub actiunea radiatiei UV se disociaza rezultând atomul liber de Cl care este

foarte reactiv, determinând descompunerea ozonului.

CFC + UV => Cl + alti compusi

Cl + O3 => ClO + O2

ClO + O => Cl + O2

Clorul rezista în atmosfera pâna la 120 de ani, ceea

ce ii confera o mare capacitate de distrugere a

moleculelor de O3.


50

Fig. 26. Procesul de distrugere a ozonului

Consecintele deprecierii stratului de O3: • slabirea sistemului imunitar,

• aparitia cataractelor (si chiar orbirea),

• arsuri ale zonelor expuse la soare (la plante si

animale), • îmbatrânirea pielii animalelor,

• aparitia cancerului de piele,

• actioneaza asupra structurii ADN, ducând la modificari in ecosistemele acvatice si terestre,

cu implicatii majore în echilibrul trofic,

• modificari ale temperaturii atmosferice.


51

Fig. 27. Concentratia O3 deaspura Antarcticii (in luna octombrie a fiecarui an mentionat)

Incalzirea globala: cauze, proces, consecinte

Efectul de “seră“: • o parte din radiaţia solară care atinge

Pământul este reflectată înapoi în spaţiu,

• din radiaţia rămasă, o parte este absorbită de

atmosferă, însă cea mai mare parte este reţinută de mări şi oceane,

• suprafaţa Pământului capteaza radiaţii infraroşii (IR), din care o parte sunt retrimise în

spaţiu, • există unele gaze în atmosferă care formează

un strat izolator ce împiedică iesirea căldurii

emise de Pământ în spaţiu (gaze cu efect de “seră" - GES), ele avand ca impact absorbţia şi


52

retrimiterea căldurii spre suprafaţa Pământului => efectul de “seră” natural,

• efectul de sera natural este dezechilibrat de emisiile de gaze generate de dezvoltarea

economica: CO2, CH4, halocarburile, protoxidul

de azot (N2O), ozonul (O3), vapori de apă (H2O), aerosoli etc.

a)


53

b)

c) Fig. 28 a, b si c. Diferite reprezentari ale manifestarii

efectului de sera


54

Cauzele care stau la baza incalzirii globale:

• Există o încălzire naturală a globului care permite dezvoltarea armonioasă a vieţii pe

Terra.

• Excesul de gaze din atmosferă (generate de activitatea umana) duce la apariţia

fenomenului de încălzire globala.

• Aceste gaze sunt: – CO2 (cca. 59%) - generat de arderea

combustibililor fosili (carbune, petrol), de

gazele de eşapament incomplet arse,

tăierea în masa a padurilor etc. – CH4 (cca. 18%) - produs de vieţuitoare,

de procesele de ardere a lemnului, a

vegetaţiei, a combustibililor fosili etc. – Protoxidul de azot (cca. 6%) - rezultat

în urma transformării microbiene a

azotului din sol, din arderea combustibililor fosili, dejectii animaliere

etc.

– O3 de suprafaţă (sau O3 troposferic)(cca. 12%) - este reprezentat de moleculele de

O3 din atmosferă care intră în reacţie cu

poluanţi ca CH4, CO2 şi NOx care provin

în special din gazele de eşapament. – Fluoro-hidrocarburi partial

halogenate, hidrocarburo per-

fluorurate, hexafluorura de sulf - sunt compusi sintetici de asemenea

responsabili de producerea efectului de

sera. – Vaporii de H2O - au un rol prin

concentratiile lor mari in atmosfera.


55

Fig. 29. Variatia temperaturii suprafetei Pamantului in ultimii 140 de ani, respectiv in emisfera nordica in ultimii

1000 de ani

Consecinţe ale încălzirii globale:

• Temperaturamedie anuala pe glob a crescut de la 14oC în anul 1880, la 15oC în anul 1980, iar

previziunile pentru anul 2050 sunt de

minimum 17oC, pâna la maxim 20oC. • Încălzirea atmosferei va duce la:

– topirea gheţarilor, – creşterea nivelului apelor mărilor şi

oceanelor cu 9 - 88 cm pâna la sfârsitul

secolului al XXI-lea,

– inundaţii,


56

– schimbări în structura ecosistemelor. • Încălzirea globală crează:

– modificari meteo-hidrologice: • inundaţii,

• cataclisme,

• secetă, • alternări meteorologice anormale,

• etc.

– creşterea frecvenţei şi puterii evenimentelor meteorologice extreme.

Fig. 30. Incalzirea globala afecteaza /desfiinteaza biotopul unor specii


57

3.2. Autoepurarea aerului

Este procesul prin care aerul revine la compozitia

anterioara poluarii.

Se realizeaza prin: – curenti de aer: dilueaza poluantul (insa

duce si la poluare trans-frontiera);

– sedimentare: in conditii de acalmie atmosferica (insa duce si la poluare a

solului, a apelor, reducerea intensitatii

fotosintezei);

– precipitatii, prin: • antrenarea mecanica a

poluantilor;

• dizolvarea poluantilor; • combinarea poluantilor cu apa ->

ploi acide (ex.: SO2 + H2O ->

H2SO3).

3.3. Prevenirea si combaterea poluarii

aerului

Masuri preventive:


58

• intretinerea si supravegherea utilajelor

industriale, pentru evitarea scaparilor

accidentale de substante toxice; • adoptarea de tehnologii nepoluante (ori

folosirea de materii prime care produc

putini poluanti); • folosirea surselor nepoluante de energie

(eoliana, hidraulica, a mareelor);

• utilizarea “curata” a carbunilor, prin

procedee care reduc poluarea; • inlocuirea trasporturilor auto cu cele

electrice (trenuri);

• motoare cu ardere interna la randament ridicat;

• inlocuirea materialelor energofage;

• plasarea intreprinderilor poluatoare in zone care sa permita diluarea / disiparea

poluantilor.

Metodele de epuarare a aerului sunt:

• fizice:

– uscate;

– umede; – combinate;

• chimice, prin:

– spalare; – reducere;

– separare;

– absorbtie; – adsorbtie.


59

3.4. Poluarea aerului: impact asupra

organismelor

Poluarea aerului dintr-o locuinta cu alergeni:

diferite substante chimice: ozon, parfumanti,

produsi de ardere, lacuri, vopsele, materiale de

constructie etc.;

animale, insecte, microorganisme etc.

Fig. 31. Surse de poluare a aerului intr-o locuinta


60

Fig. 32. Substanţe poluante prezente într-o locuinţă

Legenda: 1. Cloroform sursă: apă clorinată, duşuri cu apă fierbinte risc: cancer 2. Paradiclorbenzen sursă: deodorant de cameră risc: cancer 3. Tetracloretilen


61

sursă: metodă de curăţare uscată a hainelor risc: afecţiuni nervoase, hepatice, renale

4. Formaldehidă sursă: materiale de construcţii, lemn aglomerat, mobilier risc: iritaţii oftalmice, ale pielii, ale gâtului, plămâni, greaţă 5. Benzipiren sursă: fum de ţigară, sursă de căldură risc: cancer pulmonar 6. Stiren sursă: carpete, produse din materiale plastice

risc: afecţiuni renale, hepatice 7. Radon 222 sursă: elemente radioactive (apă, teren) risc: cancer pulmonar 8. Fum de ţigară

sursă: ţigări risc: cancer pulmonar, afecţiuni cardiace 9. Clormetilen sursă: lacuri, vopsele risc: diabet zaharat, afecţiuni nervoase 10. Azbest sursă: pardoseli PVC, izolaţii planşee, învelitori azbociment risc: afecţiuni pulmonare, cancer pulmonar

11. Oxizi de azot sursă: aragaz cu gaz metan fără hotă, surse de încălzire risc: iritare pulmonară, dureri de cap 12. Monoxid de carbon sursă: sistem de încălzire cu gaze, motorină sau lemne risc: dureri de cap, aritmii cardiace, ameţeală 13. Tricloretan sursă: spray cu aerosoli risc: ameţeli, respiraţie neregulată 14. Hiperfrecvenţe


62

sursă: cuptor cu microunde, computer, TV, telefon celular, antene radio etc.

risc: boli cardiace, anemie, cancer

Impactul poluarii aerului asupra plamanilor:

Expunerea la O3 si la SO2 duce la aparitia

problemelor respiratorii (mai ales la copii, varstnici si persoane susceptibile la bronsite sau astm)

Fig. 33. Schema modificarilor ce pot aparea la nivelul cailor respiratorii in urma pluarii aerului

Fig. 34. Impactul produs asupra organismelor terestre si acvatice prin ploile acide


63

In loc de conlcuzii:

Fig. 35. Surse, cai de transport si de eliminare a substantelor poluante din aer


64

4. Poluarea apelor. Prevenirea si

combaterea ei

4.1. Aspecte generale. Circuitul apei in natura

Tabelul 6. Resursele de apa ale planetei


65

Fig. 36. Repartitia resurselor de apa la scara planetara

Cicluri biogeochimice:

a)


66

b)

Fig. 37 a si b. Diferite reprezentari ale circuitului apei in natura

Fig. 38. Procese suferite de apa in cursul ciclului hidrologic


67

4.2. Resursele de apa si asigurarea calitatii

si cantitatilor necesare. Poluarea apelor

Imbunatatirea calitatii si a bilantului apelor se pot

realiza prin:

• epurarea apelor din industrie; • evitarea pierderilor de ape (in

special in agricultura);

• amenajarea complexa a bazinelor hidrografice;

• crearea de stocuri de apa in lacuri

de acumulare; • armonizarea folosintelor;

• etc.

Pentru asigurarea calitatii apelor este necesara:

• dotarea surselor de poluare cu statii de epurare functionale;

• readucerea in circuitul economic a

unor cursuri de apa degradate si exploatarea lor corespunzatoare;

• aplicarea stricta a legislatiei

privind protectia calitatii apelor; • optimizarea amplasarii obiectivelor

car epolueaza in raport cu

capacitatea raurilor de a primi ape uzate;

• crearea de zone de protectie.

Marii consumatori de apa:


68

• industria – restituie in mare

proportie apa utilizata

• agricultura • activitatea menajera

Calculul necesarului (cerintei) de apa:

Ca = Na – Arecirc. , (1)

unde:

Ca = cerinta de apa (apa proaspata, prelevata

din sursa);

Na = necesarul de apa (cantitatea totala de apa

utilizata in procese tehnologice);

Arecirc. = cantitatea de apa recirculata intern

in procesul tehnologic (ex.: apa de racire).

Calculul cantitatii de apa restituita sursei dupa utilizare:

Arestit. = Ca – Cf , (2)

unde:

Arestit. = cantitatea de apa restituita sursei

dupa utilizare (diferenta dintre cerinta si

consum);

Ca = cerinta de apa (apa proaspata, prelevata

din sursa);

C = consumul de apa necesitat de folosinta

(inglobat in produsul finit). Apele restituite sunt uzate , cu incarcatura

fizico-chimica si bacteriologica diferita fata de apa

prelevata.


69

Substantele si agentii care schimba

caracteristicile initiale ale apelor naturale se numesc

poluanti. Alterarea calitatilor fizico-chimice si biologice

ale apei, produsa direct sau indirect de activitati

umane sau de unele procese naturale care o fac improprie pentru folosirea in scopurile pentru care

era destinata anterior = poluarea apei.

Dupa provenienta, apele uzate sunt: • ape uzate industriale:

– ape de racire (poluantul este caldura);

– ape uzate de spalare si transport provenite

din conditionarea materiilor prime; – ape utilizate in sectiile de productie ca

mediu de dizolvare sau de reactie

• ape uzate menajere, poluate cu: – resturi alimentare;

– dejectii;

– sapunuri si detergenti; – microorganisme;

– etc.

• ape uzate din zootehnie, poluate cu:

– resturi de furaje; – dejectii;

– substante de spalare si dezinfectie;

– microorganisme. Principalii poluanti ai apelor sunt:

• Substante dizolvate;

• Substante in stare de dispersie coloidala (cu

aspect gelatinos – nu pot trece prin membrane);

• Substante in stare de suspensii variate.

Tipuri de poluare a apelor: • poluarea organica;


70

• poluarea anorganica;

• poluarea biologica (microorganisme patogene).

Poluarea cu nutrienti: punctiforma si non-punctiforma

Punctiforma: sursa este specifica, usor de identificat

(de ex. apele industriale dintr-o fabrica); Non-punctiforma: sursa este dificil de identificat (de

ex. terenurile arabile pe care s-au utilizat pesticide).

Fig. 39. Poluarea apelor de suprafata: ape curgatoare (rauri, fluvii) si ape statatoare (lacuri, mari):


71

Fig. 40. Modificari si adaptari ale organisemlor de concentratia apei in mediu (vezi si fig. 13)

4.3. Eutrofizarea apelor

Eutrofizarea antropica:

• Cresterea rapida a continutului de nutrienti, datorita activitatilor antropice;

• Cantitatea de nutrienti creste in timp ce

ecosistemul ramane la aceleiasi dimensiuni (volum);

• Este un fenomen ireversibil.


72

Fig. 41. Tipurile de eutrofizare

Fig. 42. Succesiunea stadiilor trofice ale bazinelor acvatice


73

Fig. 43. Lac afectat de procesul eutrofizarii in Delta Dunarii

Fig. 44. Starea trofica a ecosistemelor acvatice


74

Fig. 45. Caracteristicile stadiilor trofice ale unui ecosistem acvatic

Fig. 46. Cauze si efecte ale procesului de eutrofizare in ecosistemele acvatice


75

Fig. 47. Evolutia in etape a apelor unui lac


76

Cauzele eutrofizarii:

• nutrienti din sol;

• pesticide care contin compusi de N si P; • detergenti;

• ape uzate menajere;

• dezvoltarea acvaculturii: poluari accidentale sau intentionate ale apei, cu hrana

neconsumata pentru pesti sau cu excremente;

• introducerea de specii exotice / straine: de ex. prin transportul accidenttal al unor specii de

alge in apa de santina;

• lucrari hidrotehnice: schimbari in timpul de

retentie al apei.

Fig. 48. Efecte in cadrul procesului de eutrofizare

Efecte ale eutrofizarii:

• Datorita eutrofizarii, macroalgele, fitoplanctonul si cianobacteriile care depind

strict de nutrienti, vor inregistra o dezvoltare


77

brusca, rapida, cele din urma conducand la

asa-numita inflorire algala;

• Unele dintre aceste organism e produc toxine cu risc potential pentru sanatatea umana;

• Structura populatiilor de zooplancton,

macronevertebrate si pesti se modifica; • Functionalitatea ecosistemului acvatic este

diminuata, afectand si activitatea (economica)

a omului.

4.4. Studiu de caz: Eutrofizarea pe Fluviul Dunarea si in Delta Dunarii

Fluviul Dunarea - caracteristici:

Izvoraste din Muntii Padurea Neagra

(Germania) prin confluenta a 3 izvoare ( Breg,

Brigach si Donau Quelle), varsandu-se in Marea Neagra prin 3 brate: Chilia, Sulina and

Sf. Gheorghe.

Suprafata bazinului de receptie este de

801.463 km2 (8% din suprafata Europei);

Este al doilea fluviu ca lungime din Europa

(2.840 km lungime), dupa Fluviul Volga;

Cel mai international fluviu de pe planeta.


78

Fig. 49. Vedere de ansamblu asupra bazinului Fluviului Dunarea:


79

Tabelul 7. State al caror teritoriu situat in bazinul Dunarea


80

Tabelul 8. Procente din suprafata tarilor aflate in bazinul Fluviului Dunarea


81

Tabelul 9. Volumul mediu de apa tributara Fluviului Dunarea (m3

*secunda-1)


82

Proiectul Joint Danube Survey (JDS)

- A oferit date legate de hidrobiologia si calitatea

apelor Dunarii si principalilor sai tributari; - S-a bazat pe prelevarea de probe si analize

simultane in laboratoare din tarile participante,

utilizand metodologii standardizate. Cercetarea JDS ainclus analiza unor factori fizici:

– temperature apei,

– conductivitatea, – alcalinitatea,

– pH,

– oxigenul dizolvat,

– suspensii solide. Nutrienti analizati:

• N (NH+4), N (NO-

2), N (NO-3), Norg

• P (PO3-4), Ptotal

• Siliciu

Metale grele:

• Al • As

• Cd

• Cr • Cu

• Pb

• Hg

• Ni • Zn

Prin acest proiect au fost descrise 3 sectoare ale

Dunarii, divizate in 3 sub-sectoare: 1. Cursul superior:

• Ulm - Inn

• Inn - Morava • Morava - Gabcikovo

2. Cursul mijlociu:


83

• Gabcikovo – Budapesta

• Budapesta - Sava

• Sava – Portile de Fier 3. Cursul inferior:

• Portile de Fier – Jantra

• Jantra – Reni • Reni – Marea Neagra

Reţeaua de apa a Dunarii sprijină alimentarea

cu apă potabilă, agricultura, industria, pescuitul, turismul şi agrementul, producerea de energie, de

navigare şi preia totodata apele uzate menajere

dintr- o regiune dens populate a Europei.

Problemele cele mai importante care afectează starea de sănătate a ecosistemelor Dunării şi a

utilizatorilor de apa din bazinul sau, sunt

incarcatura mare de nutrienţi (în special cu azot si fosfor), modificările ale modului de curgere a fluviului

şi regimul transportului de sedimente, contaminarea

cu substanţe periculoase, inclusiv petrol, concurenţa pentru apă şi contaminarea microbiologică.

Sursele de nutrienţi sunt aceleaşi ca şi cele

pentru ecosistemele raurilor. Ponderea fiecărui sector principal a fost estimat la:

agricultura: aproximativ 50% din sarcina

totală;

oraşe şi sate: aproximativ 25% din sarcina totală;

industria: aproximativ 20-30% din sarcina

totală.


84

Fig. 50. Bazinul Fluviului Dunarea

Incarcatura totală de nutrienţi la Marea Neagră

provenind din Dunăre (estimată din datele de

monitorizare a apei din reţeaua Convenţiei de la Bucureşti) constă în 540.000 tone de azot anorganic

şi aproximativ 45.000-50.000 tone de fosfor.

Incarcatura efectivă într-un an este puternic influenţata de volumul total de ape evacuate. Mai

multe elemente nutritive sunt transportate în anii cu

precipitaţii ridicate decât în anii secetoşi. Există

incertitudini considerabile cu privire la emisiile de substanţe nutritive in sistemul Dunării din diferite

surse şi diferite ţări. Datele din rapoarte de tara dau

aproximativ 700.000 t*an-1 de azot total şi aproximativ 90.000 t*an-1 de fosfor total.

Apare o discrepanţă majoră între aceste cifre şi

a datelor de monitorizare din Delta Dunării. Evident, o cantitate considerabilă de nutrienţi este

transformata (de exemplu, prin denitrificare) şi / sau

reţinuta în rezervoare şi luncile / zonelor umede de-a


85

lungul fluviului. Mult mai multe studii detaliate sunt

necesare pentru a se ajunge la o înţelegere suficient

de bună privind functiile de retinere şi de denitrificare ecosistemului fluviului şi a contribuţiei

relative a regiunilor din bazinul Dunarii la

incarcatura deletei si a Mării Negre.

Fig. 51. Emisiile de azot din toate sursele, de-a lungul intregii Europe (kg*ha-1)

1990: Infiintarea Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii:

• 1990: declararea Rezervatiei Biosferei Delta

Dunarii de catre Guvernul Romaniei; • 1990: includerea in reteaua internationala a

rezervatiilor biosferei MAB UNESCO;

• 1991: declararea ca sit RAMSAR;

• 1991: includerea in lista patrimoniului natural si cultural al omenirii.


86

Fig. 52. Sigla Administratiei Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii

Obiective generale ale Administratiei Rezervatiei

Biosferei Delta Dunarii:

1. Conservarea si protectia patrimoniului natural existent;

2. Utilizarea durab ila a resurselor naturale.

Importanta Deltei Dunarii:

Cel mai tanar teren din Europa;

A treia delta ca marima din Europa;

A XXII-a delta din lume, ca suprafata ocupata;

A treia delta ca importanta intre cele 300 de

delte-rezervatii ale lumii;

O foarte intinsa suprafata productiva , oferind

o mare varietate de resurse biologice;


87

Cea mai compacta suprafata din lume

acoperita cu stuf;

Cea mai bogata fauna ornitologica din lume

(peste 325 specii).

Fig. 53. Excavatii si indiguiri in perioada 1880-2010 in Rezervatia Bioseferei Delta Dunarii


88

Fig. 54. Faze descrise in literatura de specialitate privind istoria recenta a Deltei Dunarii (inainte de inceperea

amenajarilor, construirea de indiguiri si canale, activitatile de restaurare)


89

Fig. 55. Harta cursului inferior al Dunarii cu indiguirile din ultima suta de ani

Fig. 56. Schimbari in chimia apelor Dunarii in ultimii ciurca 100 de ani


90

Tabelul 10. Productiile de peste de apa dulce la pescariile

de stat in perioada 1923-1927 (de remarcat productiile mari de caviar)


91

Fig. 57. Statistici privind capturile pestilor de apa dulce in Delta Dunarii in perioada 1960-1998

Fig. 58. Schimbari procentuale in biodiversitatea comunitatilor pescicole de apa dulce din Delta Dunarii, in

perioada anilor de dupa 1960 (se remarca dominanata stiucii, linului si crapului in prima jumatate a anilor ’60, urmata apoi de o dominanta a pestilor rapitori la sfarsitul deceniului ’60 si in ceputul anilor ’70, urmand dominata

pestilor nerapitori pana spre sfarsitul anilor ’80, pentru ca dupa 1990 sa domine platica si salaul)


92

Principalele obiective ale managementului pentru

reconstructie ecologica in Delta Dunarii: Obiectivul 1. Protejarea si mentinerea populatiilor de

specii si habitate cu valoare ecologica.

Obiectivul 2. Managementul circulatiei apei pentru imbunatatirea conditiilor ecologice.

Obiectivele proiectelor de restaurare ecologica in

Delta Dunarii: • Restaurarea:

• functiilor specifice ale zonelor umede;

• connectivitatii laterale si reintegrarea in

ritmul natural de viata al fluviului; • habitatelor naturale care sustin

biodiversitatea si resursele naturale.

• Revenirea la activitatile economice traditionale ale communitatilor locale.


93

Fig. 59. Momentul practicarii unei brese in digul Ostrovului Babina de catre cercetatorii Institutului de

Cercetare-Dezvoltare Delta Dunarii din Tulcea

Fig. 60. Refacerea functiilor naturale si a serviciilor zonelor umede (se observa apa limpede, lipsita de suspensii, in interiorul zonei reconstruite ecologic)

- teren agricol -

- teren agricol -

- crescatorie piscicola -

- teren agricol -

Zona aflata in studio

spre a fi restaurata

- crescatorie piscicola -


94

Fig. 61. Lucrari desfasurate si/sau in curs de desfasurare

pentru reconstructia ecologica in Rezervatia Biosferei Delta Dunarii

a)

b)


95

Fig. 62. Imaginea unei amenajari agricole indiguite si abandonate in Ostrovul Babina, inainte de reconstructia

ecologica (inainte de deschiderea digurilor pentru inundare) (a) si la 2 ani dupa inundare (b)

Fig. 63. Imagini satelitare ale ostroavelor Babina si Cernovca (se observa ca in anul 1993, inainte de

inundare, ambele ostoave erau ocupate de vegetatie salbatica terestra, de saratura, iar in anul 1996, la doi

dupa deschiderea digurilor si inundare, structura evidentiata este specifica vegetatiei de tip acvatic)

Capacitatea de filtrare biologica a vegetatiei palustre

si a celei acvatice din zonele foste indiguite este mare

(de exemplu se retin suspensiile si substantele chimice poluante care duc la sporirea in primul rand

a biomasei vegetale a stufului).


96

Fig. 64. Apa filtrata biologic

Fig. 65. Contactul apelor curate provenind dintr-o zona restaurata ecologic (apa inchisa la culoare) cu apele

Dunarii bogate in sedimente (apa cu turbiditate ridicata)


97

Evaluarea rezultatelor piscicole din zonele restaurate

ecologic prin inundare dovedeste repopularea zonelor utilizate in trecut pentru agricultura (ulterior

parasite si invadate de vegetatie salbatica) si indica

atat prezenta reproducatorilor maturi, cat si a indivizilor tineri.

Fig. 66. Recolta de peste in zonele foste indiguite, la doi ani dupa redeschiderea fluxului apelor Dunarii


98

Fig. 67. Beneficii economice si plus –valoare ecologica prin reconstructia ecologica in Delta Dunarii

Fig. 68. Nimphaea alba in Delta Dunarii


99

4.5. Studiu de caz: Eutrofizarea la

litoralul romanesc al Marii Negre

Fig. 69. Delta Dunarii si Marea Neagra

Eutrofizarea Marii Negre:

• Prima descriere a fenomenului: Zernov in anul

1913 – inflorire algala cu specia Gonyaulax poyedra.

• Alti cercetatori: infloriri algale cu Rhisosolenia calcar - avis, Skeletonema costatum,

Thalassionema nitzschioides, Chaetoceros costatum, Cerataulina bergonii.


100

• 1981 - 1990: 46 inflori algale monospecifice,

produse de 15 specii de alge;

» 12 dintre acestea au atins cele mai mari densitati intalnite vreodata in

apele litorale romanesti ale Marii Negre;

• 2000 – 2009: - au existat minim 35 inflori algale.

Fig. 70. Eutrofizare in Marea Neagra, la gurile Dunarii


101

Fig. 71. Schema eutrofizarii in Marea Neagra


102

5. Poluarea solului.

Prevenirea si combaterea ei

5.1. Principalele functii ale solului

Solul:

– este stratul superficial al scoarţei terestre rezultat în urma dezagre-gării şi alterării rocilor sub

acţiunea factorilor de climatici, a celor fizici,

chimici şi a celor biologici;

– constituie: • suport si mediu de viata pentru plante si fauna

specifica terestra;

• principalul mijloc de productie agricola; • principalul mijloc de productie forestiera;

– mediul de viaţă al multor orga-nisme vii;

– are capacitatea de a satisface nece-sităţile de substanţe nutritive, apa şi aer pentru creşterea şi

dezvol-tarea plantelor;

Principalele functii ale sistemului organisme – sol sunt:

sinteza…

• transformarea…

• descompunerea… • acumularea si redistribuirea energiei prin

lanturile trofice,

• sorbtia selectiva a elementelor chimice si concentrarea lor.

...pana la mineralizare a

materiei organice,


103

Porozitatea solului

Solul contine spatii:

– capilare: inmagazineaza apa (care este mediu de reactii chimice si dizolvant);

– necapilare: inmagazineaza aerul (care

permite oxidarea substantelor). Porozitatea solului depinde de:

– textura solului;

– structura solului;

– gradul de tasare a solului.

Fig. 72. Functii ale solului


104

5.2. Elemente specifice in poluarea si

depoluarea solului

Poluarea solului consta in orice actiune care produce dereglarea functionarii normale a solului ca suport si

mediu de viata in cadrul diferitelor ecosisteme

naturale si antropice.

La evaluarea gradului de depreciere a sa, abordarea

se face sistemic, adica se are in vedere nu numai

solul, ci si intregul ansamblu de implicatii in lant si retea trofica:

sol microorganisme plante superioare animale om societate umana biosfera

Dereglarea functionarii normale a solului se manifesta prin degra-darea:

1. fizica: compactarea stratului de sol, degradarea

structurii;

2. chimica: poluarea cu metale grele, pesticide, modificarea pH-ului;

3. biologica: germeni patologici;

4. radioactiva. Solul este un sistem mai complex decat aerul si apa,

caracterizat de:

– patrunderea poluantului,

– provocarea de dezechilibre,


105

– inlaturarea poluantului este dificila si de

durata,

– intreruperea accesului poluantului nu duce implicit la depoluare si refacerea

caracteristicilor initiale.

Tipuri de poluare a solurilor (1): 1. prin lucrari de escavare la zi (exploatari la zi,

balastiere, cariere etc.)

2. prin acoperirea solului cu halde, iazuri de

decantare, depozite de steril, gunoaie etc. 3. cu deseuri si reziduuri anorganice industriale

(minerale, materii anorganice, etc.)

4. cu substante purtate de aer (hidrocarburi, etilena, amoniac, SO2, cloruri, fluoruri, NOx,

compusi cu Pb etc.

5. cu materii radioactive 6. cu deseuri si reziduuri organice din industriile

alimentara si usoara

7. cu deseuri si reziduuri vegetale agricole si

forestiere 8. cu dejectii animaliere 9. cu dejectii umane 10. prin eroziune si alunecare 11. prin saraturare 12. prin acidifiere 13. prin exces de apa 14. prin exces sau carenta de substante

nutritive 15. prin compactare (inclusiv formare de crusta) 16. prin acoperirea solului cu sedimente produse

prin eroziune 17. cu pesticide

18. cu agenti patogeni contaminanti (agenti

infectiosi, toxine, aler-geni etc.)


106

5.3. Tipuri de poluare a solului. Natura si

sursa poluantilor

Fig. 73. Surse de poluare a solului

Poluarea solului prin depozitarea neconforma a

deseurilor deseurile si reziduurile vegetale agricole si

forestiere => cresterea cantitatii de nitrati (vezi

tabelul 2), agenti patogeni etc. si faciliteaza inmultirea buruienilor;

nitratii din sol ajung in compozitia plantelor =>

animale. Poluarea solului prin realizarea excavatiilor

Efecte:


107

- marirea suprafetei naturale afectate prin

producerea infiltratiilor si a inundatiilor;

- fragmentare de habitat => disparitia unor specii;

- degradarea peisajului;

- dezvoltarea si crearea condiţiilor optime pentru aparitia speciilor oportuniste;

- scoaterea din circuitul agricol a unei suprafete

importante de teren.

Fig. 74. Lucrari de excavatii

Poluarea solului prin depozitele de steril

zguri metalurgice;

cenusi de termocentrala. Poluarea solului prin materiale radioactive

provin din aer si ape poluate;

aceasta radioactivitate se adauga fondului radioactiv natural;

cea mai mare radioactivitate a solului se

inregistreaza in emisfera nordica, indeosebi in zonele experientelor nucleare (de ex. la

Semipalatinsk, in Kazahstan), sau a

accidentelor nucleare (de ex. la Cernobal, in Ucraina).

Poluarea solului prin activitatea de transport


108

compactarea solului => se reduce aeratia;

dezvoltarea infrastructurii => scoaterea din

uzul agricol a unor suprafete mari de teren; scurgeri de combustibil => poluare chimica a

solului => infiltrare in panza freatica.

Poluarea solului prin efectuarea constructiilor distrugerea unor ecosisteme naturale;

tasarea solului, compactarea;

dezvoltarea unor conditii optime pentru aparitia speciilor ubicviste, daunatoare;

materiale radioactive depozitate neconform =>

se combina cu substantele organice din sol

(acizii humici) => creste pH-ul in sol, care devine mediu de viata impropriu pentru unele

organisme.

Poluarea solului prin activitati in agricultura pasunatul intensiv, irigarea cu ape saline =>

saraturarea solurilor;

dejectiile animaliere, aplicate excesiv ca ingrasamant => poluare chimica si biologica a

solului;

lucrarea solului cu masini grele =>

compactarea solului, duce la reducerea aeratiei, implicit a circulatiei apei;

folosirea pesticidelor => scade biodiversitatea;

aplicarea in exces de fertilizanti => acidifierea solului, scaderea pH-ului (valoarea optima 7),

cresterea continutului de aluminiu => scade

productia de masa biologica.

Poluarea solului prin activitati din industrie

- aparitia hidrocarburilor pe sol, in jurul

sondelor, a rezervoarelor cu produse petroliere, rafinarii, trasee de conducte;


109

- poluarea solului cu metale grele (Cd, As) =>

scaderea activitatii biologice, inhibarea

proceselor de nitrificare, sunt toxice pentru unele plante si provoaca afectiuni grave

animalelor.

In anul 1989, in Romania, au fost afectate cu hidrocarburi, aproxi-mativ 50.000 ha de teren

agricol; o parte din aceasta suprafata a fost

nerecuperabila pentru agricultura. Eroziunea si alunecarile de teren

sunt fenomene ce cauzeaza degradarea

solurilor;

distrugerea habitatelor naturale; favorizeaza aparitia desertificarii terenurilor;

distrugerea habitatelor umane.

Fig. 75. Alunecari de teren la Eforie Sud (februarie 2011)


110

5.4. Masuri pentru prevenirea

si combaterea poluarii solurilor

exploatarea rationala a padurilor (atat ca volum lemnos, cat si ca metode tehnice);

reconstructia ecologica a zonelor afectate de

actiunea diferitilor poluanti; impadurirea unor terenuri neproductive pentru

agricultura;

utilizarea unor tehnologii “prietenoase” cu mediul in agricultura, industrie, transporturi

etc.;

diminuarea utilizarii fertilizantilor, dar si a

pesticidelor; depozitarea conforma a deseurilor de orice

natura;

respectarea legislatiei cu privirea la constructiile din zonele de coasta.

5.5. Metode de depoluare a solului

Se pot utiliza diferite metode pentru depoluarea

solului, ca de exemplu: aplicarea sorbentilor naturali;

bioremedierea;

excavarea şi recopertarea;


111

folosirea plantelor => fito-extractia;

folosirea organismelor => rizo-degradarea.

Aplicarea sorbentilor naturali: • sorbenţii naturali sunt materiale

biodegradabile şi resurse regenerabile;

• se aplica, mai ales pe zonele contaminate cu produse petroliere;

• prezintă cost scăzut pe unitate, eficienţă

ridicată;

• sunt reutilizabili şi reciclabili pe toată durata ciclului de viaţă;

• produc impact scăzut asupra ecosistemelor

dacă sunt eliberaţi sau pierduţi în timpul operaţiei de depoluare;

• nu se generează deşeuri care să necesite

depozitare; • pot fi disponibili sub formă de baraje, “batiste

absorbante” etc.

Fig. 76. Batiste absorbante Fig. 77. Baraje biodegradabile

(turba)

Bioremedierea:


112

• solul contaminat este amestecat cu sol

necontaminat si se depoziteaza pe platforme

special amenajate si prin crearea unor conditii optime se dezvolta microorganisme care se

hranesc cu substantele poluante;

• aceasta metoda produce impact scăzut asupra ecosistemelor si are eficienţă ridicată;

• durata procesului este mare.

Excavarea şi recopertarea: • se decoperteaza stratul superior de sol,

contaminat (de obicei) cu produs petrolier si se

inlocuieste cu sol necontaminat;

• aceasta metoda face posibila eliminarea totala a poluanţilor, dar aceasta se face prin

schimbarea destinatiei initiale a terenului.

Fig. 78. Lucrari de excavare si recopertare

Folosirea plantelor => fito-extractia:

• metoda se bazeaza pe cultura plantelor cu toleranta, care pot acumula metale grele in

componentele anatomice recoltabile;

• aceste plante acumulatoare sunt capabile (prin

fiziologia lor adaptată), de a acumula până la 1% din poluant, faţă de materia lor uscată.


113

Folosirea de microorganisme => rizo-degradarea:

• metoda utilizata mai ales pentru tratarea

solului contaminat cu hidrocarburi; • principiul constă în faptul că microorganismele

care trăiesc în rădăcinile unor plante vor

degrada hidrocarburile încorporate în sol; • bacterii: Pseudomonas sp., Xanthomonas sp.,

Micrococcus sp.; • ciuperci: Aspergillus sp. sau Penicillium sp.

5.6. Activitatea de monitoring a solului

Starea calităţii solurilor şi tendinţele de evoluţie a acestora se verifica prin sistemul naţional de

monitoring, asigurandu-se în timp:

- supravegherea, - evaluarea, - prognoza, - avertizarea, - intervenţia operativă.

• se realizeaza studii pedologice, agrochimice şi

studii pentru vegetaţia forestieră; • se alcatuieste o baza de date (accesibila si

publicului).

• Pe baza activitatii de monitoring, ulterior se pot intocmi planuri de inlaturare a surselor de

poluare sau de diminuare a impactelor

negative asupra solurilor produse de diversi

factori.


114

Fig. 79. Schema abordarii integrate a problemelor de monitoring (Godeanu, 1997)

Aceste planuri pentru protectia solurilor pot

consta din diferite lucrari, cum sunt: îndiguiri şi regularizări ale cursurilor de apă;

desecări;

amenajări pentru combaterea eroziunii solului şi ameliorarea terenurilor afectate de alunecări

de teren;

amenajarea unor perdele forestiere; reconstructia ecologica a zonelor afectate;

rotatia culturilor;

împaduriri.


115

Bibliografie selectivă

Curs A5 - Bazele Protectiei Mediului, Bio III

Documents

Transcript of Curs A5 - Bazele Protectiei Mediului, Bio III