LUCRAREA DE LABORATORTEMA: EVALUAREA GRADULUI DE POLUARE A SOLURILOR

CU METALELE GRELE

GENERALITĂŢI

Solul este un mediu complex şi dinamic, caracterizat de o faună şi floră specifice, de un ansamblu de elemente minerale şi organice şi de o circulaţie proprie a aerului şi apei, care împreună cu climatul local determină calitatea solului.

Solul este un mediu viu şi dinamic, esenţial existenţei şi perpetuării vieţii, este o peliculă fină la suprafaţa uscatului, limitată ca întindere. Politicile de amenajare a teritoriului trebuie să se bazeze pe proprietăţile şi fertilitatea solului cât şi pe serviciile social-economice pe care solul le poate oferi în prezent sau în viitor.

Conceptul de calitate a solului este expresia acţiunii integrate a factorilor care favorizează creşterea plantelor.

Indicatorii calităţii solurilor se împart în:- indicatori fizici: densitatea, higroscopicitatea, granulometria;- indicatori chimici: pH-ul, conţinutul în materii organice, capacitatea de schimb

cationic, conţinutul de elemente nutritive (P,N,K), conţinuturile de metale alcaline şi alcalino-pământoase, metale grele, fier;

- indicatori biologici: microorganismele şi nevertebratele din sol, diversitatea speciilor, numărul şi funcţiile lor, biodiversitatea, vigoarea plantelor, recoltele (boabe, fructe, biomasa, e.t.c.).

Indicatorii de calitate a solurilor trebuie să fie măsurabili şi cuantificabili, să semnaleze la timp deteriorarea calităţii solului, să poată fi folosiţi la monitoringul calităţii solului şi la predicţia efectelor asupra sistemelor agricole prin aplicarea de relaţii sau modele matematice adecvate.

Metale grele au asupra vegetaţiei şi sănătăţii animalelor şi oamenilor implicaţii deosebit de importante.

Mercurul prezintă o mare afinitate faţă de sulful din moleculele proteice, afectând activitatea enzimatică şi a mitocondriilor, permeabilitatea membranelor, provoacă aberaţii cromozomiale, afectează celulele nervoase. Produce afecţiuni grave: orbire, deteriorarea coordonării nervoase, anomalii psihice, moarte.

Plumbul inhibă dehidrogenarea acidului aminolevanilic din eritrocite, provocând anemie. Intoxicaţiile cronice duc la tulburări ale sistemului nervos (saturnism). Unele plante şi animale concentrează Pb în organismul lor (arbori, stuf, scoici).

Zincul este un microelement indispensabil tuturor organismelor, dar în unele împrejurări poate deveni toxic (se manifestă prin oprirea creşterii).

Cadmiul este un toxic puternic, iar efectele variază de la o specie la alta; au loc scăderea longivităţii, omorârea spermatozoizilor, scăderea numărului indivizi-lor reproducători.

Cuprul intră m compoziţia unor enzime şi a hemocianinei; carenţa lui poate duce la anemie. Cuprul folosit în pesticide este foarte toxic.

Aprecierea gradului de poluare a solului cu metale grele se poate realiza prin mai multe metode:

1

- stabilirea unei limite maxime admisibile (LMA); există în acest caz două nivele de referinţă - primul avertizează asupra periculozităţii transferului lor din sol în alte componente din mediu, iar al doilea impune măsuri de reconstrucţie ecologică;

- exprimarea cantitativă a metalelor din sol prin indici de abundenţă.

ABUNDENŢA METALELOR GRELE ÎN SOL

Folosirea noţiunii de "abundenţă" pentru a desemna cantitatea de metale grele din sol, în locul termenelor "conţinut" sau "concentraţie" este justificată de cuantificarea acestora în raport cu cota de participare a elementelor chimice la alcătuirea globală sau secvenţială a solului.

Noţiunea de "abundenţă" defineşte deci genetic cantitatea sau frecvenţa relativă a unui element chimic într-o componenţă omogenă a mediului înconjurător.

Conţinutul mediu al unui element chimic în litosferă poartă denumirea de CLARK (Cl). Abundenţa naturală este, de regulă, în acord cu abundenţa primară din roci şi cu necesarul cerut de procesele geochimice şi biogeochimice în care sunt implicate elementele. În unele zone, există abateri de la distribuţia uniformă a elementelor din scoarţa terestră, în special al metalelor, concretizate prin anomalii geochimice majore, numite zăcăminte de minereuri. La nivelul solului, apar în aceste zone fie boli la animale şi oameni, fie adaptări ale plantelor; acestea sunt "plante indicatoare" pentru astfel de zone.

Fondul pedogeochimic (f) este valoarea medie a intervalului de concentraţii din domeniul de fond.

Abundenta geogenă (AG) este raportul dintre conţinutul elementului în sol (C1) şi valoarea clarkului (Cli). Cu ajutorul lui se caracterizează abundenţa elementelor în sol în comparaţie cu cea din litosferă (roci).

(11.1)

Coeficientul global de abundenţă geochimică (CGAG) este raportul dintre concentraţia medie normală în sol şi clark.

(11.2)

Dacă datele se referă la o regiune sau un perimetru, indicii se numesc, respectiv, indice de abundenţă geochimică regională sau locală (IAGR; IAGL).

Tabelul 1.Valorile clarkului, conţinutului mediu în sol şi a coeficientului global de

abundenţă geochirmcă a elementelor în sol, ppm

Elementul Clark Conţinut mediu în sol

Coeficient global de abundenţă geochimic

As 1,7 6,0 3,53Cd 0,13 0,3 2,31

2

Cs 18,0 5,0 0,28Cr 83,0 30,0 0,36Cu 47,0 20,0 0,42Hg 0,05 0,1 2,00Mn 1000,0 500,0 0,50Mo 1,1 2,0 1,82Ni 58,0 20,0 0,34Pb 16,0 15,0 0,94Sn 2,5 5,0 2,00Sb 0,5 3,0 6,00V 90,0 20,0 0,22Zn 83,0 50,0 0,60

Gradul de concentrare regională a elementului este raportul dintre IAGR şi CGAG; este specific minereurilor.

GCR = (IAGR)/(CGAG) Indicile de abundenţa pedogeochimică este definit prin acelaşi raport, dar CGAG

se referă la un sol cu calitate obişnuită.Indicile de abundenţă antropogenă (IAA) reflecta impactul factorului antropic

asupra conţinutului de metale grele din sol. Evaluarea sa cantitativă este de multe ori dificilă, întrucât nu se poate stabili exact unde se sfârşeşte abundenţa geogenă şi începe abundenţa antropogenă. Aprecierea acestui nivel şe realizează prin compararea datelor specifice solurilor poluate de om cu a unor soluri similare nepoluate. Numeric, IAA este raportul dintre concentraţia de natură antropogenă şi cea de natură geogenă.

în care: Ct - concentraţia elementului din sol.Indice de abundenţă maximă admisibilă (IAMA) este raportul dintre limita

maximă admisibilă şi fondul pedogeochimic:

SCOPUL LUCRĂRII.Lucrarea de laborator urmăreşte determinarea gradului de poluare cu metale

grele, în zone cu poluare alarmantă din Republica Moldova şi România, prin două metode diferite, folosind date din literatură.

3

MODUL DE LUCRU.

Metoda I

Poluarea globală a solurilor se apreciază prin calcularea "indicelui Z", metodă menţionată în literatură.

, în care: AGi - abundenţa geochimică

Se însumează numai valorile AGi>=1,5; n - numărul de elemente cercetate.După valoarea lui K s-au stabilit următoarele situaţii privind gradul de poluare a solului:

Z<8 - poluare minimă8<Z<16 - poluare slabă16<Z<32 - poluare medie32<Z<64 - poluare puternică64<Z<128 - poluare foarte puternicăZ>=128 - poluare maximă

Metoda II.

Se bazează pe aprecierea calităţii solurilor folosind o scară de bonitate. Starea ideală a solului este reprezentată grafic printr-o figură geometrică regulată, cu un număr de colţuri egal cu numărul de elemente grele considerat. Segmentele ce unesc vârful cu centrul acesteia se împart în câte 10 parţi egale, cu originea în centrul figurii şi diviziunea 10 în vârfurile acesteia. În funcţie de concentraţiile elementelor în sol, se stabilesc pentru fiecare element în parte note de bonitate, folosind datele din tabelul 2.

Notele obţinute se plasează în interiorul figurii şi se unesc între ele punctele astfel obţinute.

Indicii de poluare reprezintă raportul dintre mărimea suprafeţei ideale (totale) a figurii şi mărimea suprafeţei figurii înscrise, ce reflectă starea reală a sistemului.

Zn – 10 10 - Cd Si

Sr

Cu – 10 10 – Pb

Fig.1.Aprecierea calităţii solului, folosind o scară de bonitate.

4

Ip=1, mediul natural neafectat de activitatea umanăIp=1-2, mediul supus efectelor activităţii umane în limite admisibileIp=2-3, mediul supus efectelor activităţii umaneproducând stare de disconfort formelor de viaţă.Ip=3-4, mediul afectat de activitatea umană, provocând tulburări formelor de

viaţăIp=4-6, mediu afectat de activitatea umană, periculos formelor de viaţăIp>=6, mediu degradat, impropriu formelor de viaţă

Tabelul 11.2. Note de bonitate în funcţie de conţinutul în metalele grele din sol (mg/kg)

Notă de

bonitate

Cu Zn Pb Co Ni Mn Cr Cd

10 0-20 0-100 0-20 0-15 0-20 0-900 0-30 0-19 20-40 100-150 20-40 15-20 20-30 900-1100 30-50 1-28 40-70 150-200 40-70 20-25 30-40 1100-

130050-70 2-2.5

7 70-100 200-300 70-100 25-30 40-50 1300-1500

70-100 2.5-3

6 100-150 300-500 100-150 30-50 50-75 1500-1800

100-150 3-5

5 150-200 500-700 150-300 50-75 75-100 1800-2100

150-200 5-7

4 200-300 700-1000 300-500 75-100 100-150 2100-2400

200-300 7-10

3 300-400 1000-1500

500-1000 100-200 150-300 2400-2700

300-400 10-20

2 400-500 1500-2000

1000-2000

200-300 300-500 2700-3000

400-500 20-30

1 >500 >2000 >2000 >300 >500 >3000 >500 >30

INTERPRETAREA REZULTATELOR

Se vor compara rezultatele obţinute prin cele două metode. Se vor urmări şi evidenţia prin cele două metode expuse:

1) Gradele de poluare cu metale grele a zonelor:Baia Mare, Zlatna, Copşa Mică, Valea Calugărească şi Turnul Măgurele, pe baza

datelor din tab. 3.

5

Tabelul 3. Valorile medii ale conţinutului de metale grele (ppm) în orizontul A al zonelor

puternic poluate cu metale erele.

Element Baia Mare

Zlatna Copşa Mică Valea Călugăreasca

Tumul Măgurele

Pb 210 324 1062 73 108Cd 7,2 1,4 6 2,1 2,9Cu 204 182 149 416 230Zn 341 159 717 572 2062). Variaţia gradului de poluare cu distanţa faţă de sursa poluantă se va evidenţia

printr-o reprezentare grafică a gradului de poluare în funcţie de distanţa.

Tabelul 4.Indicele de abundenţă (IAA) metalelor grele în zona de influenţă a

ROMFOSFOCHIM - Valea Călugărească

Distanţa, m Cu Pb Zn Cd0-500 12,08 9,37 9,95 4,89

500-1000 1,36 1,96 1,75 1,001000-5000 0,23 1,37 0,32 0,22

6000 0,08 0,44 0,06 0,00Concentraţia elementelor în sol se calculă cu relaţiile respective.

Ip

d, m

Figura 2. Reprezentările grafice privind variaţia gradului de poluare în funcţie de distanţă.

3). Se va remarca modul de variaţie a concentraţiei elementelor grele din sol cu distanţa faţă de sursa depoluare şi cu adâncimea în sol; se va de duce rezistenţa mai bună a speciilor cu rădăcini adânci.

6