1

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA FACULTATEA DE ISTORIE, FILOSOFIE, GEOGRAFIE

SPECIALIZAREA GEOGRAFIE

GEOGRAFIA MEDIULUI

Lect.univ.dr. Ioan Marinescu

SUPORT DE CURS ANUL III - SEM. I

AN UNIVERSITAR 2008-2009

2

1. NOŢIUNI GENERALE 4

1.1. Termeni care definesc mediul 4 1.2. Ecologie, Geoecologie şi Geografia mediului 5

2. MEDIUL ÎNCONJURĂTOR ABORDAT CA SISTEM 6 3. COMPONENTELE MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR 7

3.1. Componentele fizice naturale (componente abiotice) 8 3.2. Componentele biotice 8 3.3. Componentele sociale 9 3.4. Tipuri de relaţii între componentele mediului înconjurător 9

4. FUNCŢIONALITATEA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR 10 4.1. Circuitul energiei în mediu 10 4.2. Circuitele biogeochimice ale materiei 11 4.3. Funcţionalitate, disfuncţionalitate, echilibru şi dezechilibru 14 4.4. Calitatea mediului înconjurător 15 4.5. Limite de toleranţă ale geosistemelor 15 4.6. Stress şi impact în mediu 15 4.7. Hazard, risc şi vulnerabilitate 16

5. DETERIORAREA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR 16 5.1. Fenomene naturale extreme 16 5.2. Activitatea antropică şi deteriorarea mediului 18

GEOGRAFIA MEDIULUI 24 POLUAREA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI 24 PARTEA GENERALĂ 24 1. DATE GENERALE 24

1.1. Definiţie şi termeni 24 1.2. Clasificarea poluanţilor şi a surselor de poluare 25 1.3. Praguri de diferenţiere a poluanţilor şi unităţi de măsură 26 1.4. Concentrarea poluanţilor în organismele biologice şi la om 26

2. POLUAREA ATMOSFEREI 27 2.1. Poluarea fizică a atmosferei 27 2.2. Poluarea chimică a atmosferei 28 2.3. Poluarea biologică a atmosferei 29 2.4. Autoepurarea atmosferei 30 2.5. Poluarea aerului în România 30

3. POLUAREA HIDROSFEREI 30 3.1. Poluarea apelor de suprafaţă 31 3.2. Poluarea apelor subterane 32 3.3. Alte efecte produse de poluarea apelor 33 3.4. Autoepurarea apelor 33

3

3.5. Tehnici de depoluare a apelor 33 3.6. Poluarea apelor în România 33

4. POLUAREA SOLULUI 34 4.1. Poluarea cu pulberi radioactive 34 4.2. Poluarea chimică 34 4.3. Poluarea biologică 35

5. POLUAREA CU DEŞEURI 35 5.1. Categorii de deşeuri 35 5.2. Managementul deşeurilor 36 5.3 Reutilizarea sau reciclarea deşeurilor 37

6. POLUAREA PRIN ACCIDENTE TEHNOLOGICE 37 7. POLUAREA REGIONALĂ, TRANSFRONTALIERĂ ŞI GLOBALĂ 37 8. FENOMENE METEOROLOGICE PROVOCATE DE POLUARE 38

8.1. Deteriorarea stratului de ozon 38 8.2. Smogul fotochimic 39 8.3. Ploile acide 39 8.4. Intensificarea efectului de seră 40

9. MONITORINGUL ŞI PROTECŢIA MEDIULUI 40 9.1. Monitoringul calităţii mediului (supravegherea calităţii mediului). 40 9.2. Sisteme de supraveghere a poluării mediului 41 9.3. Supravegherea poluării mediului în România 41 9.4. Evaluarea impactului ecologic 41 9.5. Protecţia mediului 42

Bibliografie 43

4

Obiectivele cursului: Înţelegerea relaţiei om-mediu înconjurător, la nivelul local, regional şi global prin

analiza calităţii factorilor de mediu. Cunoaşterea organizării biosferei la nivelul tipurilor de mediu, limitelor, capacităţii de suport şi echilibrul energetic al ecosistemului. Analiza calităţii mediului şi protecţia mediului în contextul dezvoltarii durabile

1. NOŢIUNI GENERALE

Studierea integrată a geosferelor debutează abia în secolul XIX dar dezvoltarea unei ştiinţe a mediului de sine stătătoare devine posibilă abia după un secol, după elaborarea teoriei sistemului şi după ce se acceptă ideea că Terra este un sistem care integrează trei componente majore: abiotice, biotice şi sociale, între care există relaţii puternice de întrepătrundere.

1.1. Termeni care definesc mediul Ceea ce ne înconjoară (mediul înconjurător) reprezintă rezultatul unei evoluţii de

aproape 4 miliarde de ani. În faza iniţială, cea de constituire a Terrei, au existat numai componente fizice (abiotice) ale mediului, considerate componente primare (rocă, apă, aer), pe seama cărora s-au dezvoltat componentele biotice (plante, animale), solurile şi omul (componenta socială), acestea fiind considerate componente secundare, deci derivate din primele. Toate aceste componente, aflate în relaţii complexe de interacţiune, alcătuiesc mediul înconjurător. Environament este echivalentul străin, folosit frecvent şi în România.

Într-o accepţiune generală, prin mediu înconjurător se înţelege ansamblul spaţio-temporal al factorilor naturali şi ai celor rezultaţi în urma activităţii umane, aflaţi în relaţii de interdependenţă, care influenţează echilibrul ecologic şi determină apariţia unor noi condiţii de mediu care, la rândul lor, influenţează funcţionarea sistemelor biologice şi sociale. Caracteristicile iniţiale ale mediului sunt astfel modificate, iar noului sistem îi sunt caracteristice structuri şi funcţionalităţi noi.

Ştiinţa contemporană foloseşte termeni diferiţi care definesc mediul. – Mediu Geografic este noţiunea cea mai cuprinzătoare, fiind definit ca “spaţiu natural

sau amenajat ce înconjoară fiinţele şi societatea umană, asupra căruia ea acţionează şi ale cărui componente (climatice, biologice, hidrologice, edafice, economice, politice, psiho-sociologice etc.) au repercusiuni asupra stării şi comportamentului grupurilor umane”1. Mediul geografic analizat la scară globală, regională sau locală este obiectul de studiu al Geografiei.

– Mediu natural: totalitatea factorilor naturali aflaţi în relaţii de interdependenţă şi într-o stare de echilibru dinamic, cuprinzând apa, aerul, roca şi solul, relieful şi subsolul, şi care determină condiţiile de viaţă pentru vegetaţie, animale şi om. Este un sistem natural complex în continuă transformare, cu două dimensiuni distincte: una temporală şi alta spaţială. Este considerat natural mediul în care predomină elementele care nu au suferit modificări antropice (pădurea ecuatorială primară, o insulă nelocuită, taigaua siberiană, lacurile glaciare etc.).

– Mediu antropizat: rezultanta interferenţei activităţii umane cu mediul natural, acesta din urmă păstrând unele caracteristici iniţiale. Bivalenţa activităţii umane se manifestă în doua direcţii antagoniste: distrugerea unor elemente ale mediului natural, dar şi crearea unui mediu nou. Se naşte astfel a treia dimensiune a mediului şi anume mediul social, specific fiecărei societăţi.

1 Geografia de la A la Z, 1997

5

– Mediu antropic: mediu în care componentele naturale iniţiale au fost înlocuite în cea mai mare parte în urma activităţii umane, rezultând sisteme funcţionale noi, adaptate necesităţilor vieţii omului (medii urbane, rurale, industriale, de transport, agricole).

– Peisaj: Spaţiu unitar în care câteva componente ale mediului geografic dau nota caracteristică (peisaj glaciar, deşertic, savană, taiga, peisaj urban, industrial).

– Geosistem: orice unitate teritorială pe care relaţiile dintre elementele geografice care o compun îi dau o structură şi o funcţionalitate distincte, ierarhizate în timp şi spaţiu geografic, cărora le sunt proprii un peisaj, un potenţial energetic şi o productivitate biologică (Roşu, 1987).

Aproape fără excepţie, astăzi nu se mai poate vorbi despre un mediu natural nemodificat deoarece activitatea umană a indus (direct sau indirect) transformări în cele mai retrase regiuni ale Terrei. Biosfera primară este puternic transformată. Se apreciază că modificările generate de activitatea umană vor transforma treptat biosfera într-un sistem radical modificat, care poate fi denumit biotehnosferă, şi care va evolua după legi încă insuficient cunoscute.

1.2. Ecologie, Geoecologie şi Geografia mediului Tot ce ne înconjoară este alcătuit din două componente majore, una naturală şi alta

antropică. Interacţiunea permanentă dintre acestea determină starea mediului la un moment dat. Iniţial, vieţuitoarele au fost studiate de către Biologie, iar elementele fizice ale mediului, de către Geologie şi Geografie. Apariţia unei noi ştiinţe, Ecologia, definită de Haeckel (1866), “ştiinţa relaţiilor organismelor cu mediul lor, înţelegând prin aceasta, în sens larg, toate condiţiile lor de existenţă”, marchează un salt important în cunoaşterea relaţiilor dintre lumea vie şi mediul fizic.

Aproape nu mai există ecosisteme în care activitatea umană să nu fi determinat o reacţie, alta decât cea naturală. Între ştiinţele naturii şi cele umane şi sociale a apărut o zonă largă de interferenţe, cele din urmă conturându-şi o latură ecologică proprie.

Geoecologia studiază natura relaţiilor mediului cu vieţuitoarele, factorii şi procesele din mediu care determină modificări ale lumii vii, deci se bazează pe identificarea şi analiza arealelor geografice specifice anumitor organisme. Analiza porneşte de la mediu către vieţuitoare, dar influenţa activităţii antropice este minimalizată.

Geografia mediului înconjurator răspunde necesităţilor de analiză globală, prin studierea potenţialului ecologic al mediului, nu numai a celui natural ci şi a celui transformat de om şi integrează în mediu omul şi activităţile sale socioproductive. În acest mod, Geografia mediului înconjurator se delimitează de ecologia tradiţională, conturându-se ca o disciplină geografică a organizării teritoriului, ca instrument de conservare dirijată a mediului (Roşu şi Ungureanu, 1977).

Obiectivele principale ale Geografiei mediului sunt (Mac, 2003): • cunoaşterea structurii şi funcţionalităţii mediului; • evaluarea stării şi calităţii mediului; • prognoza şi proiectarea mediului înconjurător. Ritmul în care omul a intervenit în mediu a fost puternic accelerat mai ales în secolul

trecut. Exploatarea, uneori iraţională a resurselor naturale, dezvoltarea unor uriaşe capacităţi de producţie industrială şi agricolă, sistemele complexe de transport, concentraţiile masive ale populaţiei în centre urbane, toate acestea sunt însoţite de grave dezechilibre ale mediului. Mecanismele de adaptare ale unor reprezentanţi ai biosferei la noile condiţii sunt deseori depăşite. Se produc astfel grave dezechilibre ecologice, transformări adesea ireversibile care se reflectă în final prin pierderi umane şi pagube materiale.

Întrebări de verificare

6

1. Ce elemente diferenţiază mediul natural de mediul înconjurător ? 2. Care sunt elementele integrate într-un geosistem ? 3. Care sunt obiectivele de studiu ale Geografiei mediului ?

2. MEDIUL ÎNCONJURĂTOR ABORDAT CA SISTEM

Astăzi mediul înconjurător este abordat cu ajutorul teoriei sistemelor care concepe obiectele în mişcare, le studiază în interdependenţă, prin prisma schimbului permanent de materie, energie şi informaţie. Sistemul este constituit dintr-un complex de elemente care interacţionează între ele, dar care funcţionează ca un ansamblu.

2.1. Principiile fundamentale ale teoriei sistemelor Teoria sistemică are la baza trei idei fundamentale: • cea a unui ansamblu de factori aflaţi în raport reciproc cu mediul, schimburile cu

acesta asigurându-i autonomia; • cea a unui ansamblu alcătuit din subsisteme în interacţiune unul cu altul, a căror

interdependenţă îi asigură coerenţa; • cea a unui ansamblu supus la modificări mai mult sau mai puţin profunde în timp, care

însă îi conservă caracterul permanent. Conform teoriei sistemice, orice sistem trebuie să aibă o structură ierarhizată, o

funcţionalitate şi o evoluţie permanentă. a. Structura sistemului rezultă din organizarea şi distribuţia spaţială a componentelor,

dar şi din succesiunea în timp a proceselor (evenimentelor). Structura poate fi descrisă prin caracteristici cantitative, calitative şi relaţionale (relaţiile reciproce dintre componente). Ierarhizarea internă a componentelor este completată de integrarea unui sistem în câmpul de acţiune al altui sistem (suprasistem sau subsistem).

b. Funcţionalitatea sistemului decurge din capacitatea funcţională a componentelor, capacitate subordonată funcţionalităţii de ansamblu.

c. Evoluţia sistemului. Independent de structură, dar dependent de funcţionalitate, un sistem se autoorganizează şi prin aceasta se dezvoltă. Orice sistem se dezvoltă în afara spaţiului în care funcţionează, spaţiu cu care interrelaţionează (substanţă, energie, informaţie). Din acest unghi se disting trei tipuri de sisteme:

• Sisteme izolate, practic inexistente în natură, deci sisteme teoretice, caracterizate prin absenţa oricărui schimb de materie, energie sau de informaţie cu sistemele vecine. Sunt necesare pentru studierea matematică a transformărilor energiei, în ipoteza absenţei oricărei influenţe exterioare. Un termos ermetic, în care temperatura se păstrează constantă la infinit este un sistem izolat.

• Sisteme închise în care există schimb de energie numai cu sistemul superior. Exemplul clasic este cel al unui vas ermetic care conţine apă caldă şi care cedează energie calorică mediului învecinat. Un asemenea sistem este considerat a fi Terra care are în esenţă numai schimburi energetice cu sistemul planetar în care se încadrează, exceptând aportul de pulberi şi meteoriţi şi migrarea gazelor atmosferice spre spaţiul cosmic din partea superioară a atmosferei.

• Sisteme deschise, cărora le este caracteristic schimbul permanent de materie, energie şi informaţie în ambele sensuri şi în care se încadrează toate sistemele din natură.

2.2. Caracteristicile generale ale sistemelor Mediul înconjurător este organizat în întreguri succesive de elemente aflate în legături

reciproce, deci în interrelaţie (un bazin hidrografic include o anume alcătuire geologică, suport al reliefului, pe care se dispun asociaţii vegetale sau animale dependente de factorii

7

climatici; toate acestea dau structura bazinului hidrografic, nivelul lui de organizare, şi ierarhizare). Structura unui sistem nu reprezintă suma părţilor componente. Diversitatea elementelor pe care le integrează un sistem, determină o diversitate de combinaţii între acestea. Un bazin hidrografic este compus din elemente precise, dar modul în care ele sunt asamblate, calitatea şi proporţia componentelor dau gama infinită de sisteme bazinale, în care fiecare componentă are un aport propriu în funcţionarea bazinului: roca răspunde diferit la procesele tectonice sau la cele denudaţionele, contribuie la pedogeneză, reglează cantitatea de precipitaţii infiltrate, scurgerea de suprafaţă şi subterană, este suport pentru vegetaţie, pentru construcţii etc.

Pentru un anume teritoriu, fiecare componentă a mediului este organizată ca un subsistem a cărui funcţionare este o parte din funcţionarea ansamblului, a sistemului. Următoarele trăsături generale ale sistemelor, caracterizează şi mediul înconjurător organizat ca geosistem:

– Integralitatea. În sistemele deschise, deci şi în geosisteme, componentele îşi pierd individualitatea. Fiecare componentă va dobîndi atribute noi, determinate de relaţiile cu celelalte componente.

– Caracterul istoric (evoluţia în timp). Starea actuală a unui geosistem este rezultatul unei evoluţii în timp care poate fi descifrată, având ca reper temporal scara geocronologică, deoarece o parte dintre transformările suferite este “memorată” de structurile fosile sau relicte ale unor componente.

– Caracterul informaţional. Starea de moment a unui geosistem conţine informaţia care îl defineşte, dar şi un stoc de informaţii care provin din sistemele anterioare din care acesta a evoluat. Impulsurile informaţionale sunt cele care determină sensul probabil de evoluţie a geosistemului.

– Autostabilitatea. Componentele unui sistem nu se contopesc până la omogenizare, ci interacţionează atât între ele, cât şi cu sistemul superior; prin aceasta îşi reglează mecanismele funcţionale care îi asigură stabilitatea şi dezvoltarea.

– Autoreglarea şi conexiunea inversă (feed-back). Intr-un sistem există variabile de intrare, preluate şi prelucrate de către acesta şi variabilele de ieşire. Prin mecanismele feed-back-ului se realizează autoreglarea sistemului, astfel încât variabilele de ieşire să fie relativ constante pentru un moment dat. Feed-back-ul negativ determină diminuarea variabilelor de intrare şi conservarea valorilor variabilelor de ieşire, iar prin aceasta asigură stabilitatea sistemului. Feed-back-ul pozitiv conservă variabilele de intrare, dar amplifică variabilele de ieşire şi determină apariţia altor calităţi ale sistemului.

– Echilibrul dinamic este realizat datorită tendinţei permanente de echilibrare funcţională între componentele sistemului. Modificarea variabilelor de intrare în sistem, determină modificarea unor relaţii şi procese care vor tinde să intre în echilibru în funcţie de noile condiţii.

– Ierarhizarea. Orice sistem este compus din subsisteme şi face parte, la rândul său, dintr-un suprasistem, cu un grad mai complex de organizare.

Verificare 1. Care sunt principiile fundamentale ale teoriei sistemelor ? 2. Care sunt trăsăturile

generale ale sistemelor, proprii şi geosistemelor ? 3. Cum funcţionează conexiunea inversă (feed-back) într-un geosistem ?

3. COMPONENTELE MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR

8

Nivelul fundamental de organizare a mediului îl constituie geosistemul, ansamblu sistemic generat de integrarea componentelor abiotice, biotice şi sociale.

3.1. Componentele fizice naturale (componente abiotice)2 Includ substratul petrografic şi structural, atmosfera, apa (în toate stările de agregare),

relieful şi solul. Caracteristicile comune ale componentelor abiotice sunt: origine cosmică (exclusiv relieful şi solul); (2) prezenţă în cantitate finită; (3) suport al vieţii; (4) întrepătrunderea lor în forme variate, în timp şi spaţiu.

3.2. Componentele biotice Reprezintă totalitatea organismelor vegetale şi animale. Biosfera este rezultatul

interacţiunii factorilor cosmici (radiaţia solară) şi tereştri şi se caracterizează printr-un înalt nivel de organizare a materiei, fiind câmpul de interferenţă a energiilor din toate învelişurile Terrei. Analiza biosferei şi a relaţiilor acesteia cu componentele abiotice ale mediului se poate face la următoarele niveluri de organizare:

1. La nivelul organismelor vii (plante şi animale): individ, specie, populaţie, biocenoză (fitocenoză sau zoocenoză).

– Populaţii: „sisteme de indivizi din aceeaşi specie, care posedă un patrimoniu ereditar comun şi ocupă acelaşi punct din scoarţa terestră” (Stugren, 1982); de exemplu, toţi ursii din Munţii Făgăraş alcătuiesc o populaţie.

– Comunităţi (biocenoze): sisteme de populaţii de plante (fitocenoze) şi animale (zoocenoze) care trăiesc în acelaşi areal. În Munţii Făgăraş coexistă populaţii de capră neagră, rozătoare, lupi, insecte etc., alături de cea de urşi.

Ansamblul acestora alcătuieşte comunitatea faunistică sau zoocenoza faunistică a Munţilor Făgăraş.

2. La nivelul ansamblului condiţiilor naturale în care trăiesc organismele: biotop (habitat), deci mediul fizic (rocă, sol, aer apă) în care trăiesc biocenozele, mediu cu care se află într-o interacţiune continuă. Fondul de specii din care se compune biocenoza este determinat de condiţiile de viaţă existente în biotop.

3. La nivelul integrat biocenoză + biotop: ecosistem, biom, ecosferă. – Ecosistem: sistem complex alcătuit din totalitatea organismelor vii şi din mediul fizic

în care acestea se dezvoltă şi cu care interacţionează. – Biom: spaţiu geografic cu caracteristici unitare ale factorilor de mediu care cuprinde

un complex de biotopuri şi biocenoze (exemplu: Podişul Transilvaniei cu ecosisteme acvatice şi terestre diverse).

– Ecosferă: Termen generic care înglobează totalitatea ecosistemelor de pe Pământ. In cadrul biocenozelor substanţa organică are trasee bine definite, trece de la un

organism la altul, alcătuind lanţuri trofice sau reţele trofice, în care fiecare organism este o verigă. Acestea au trei niveluri de bază: producători, consumatori şi descompunători.

– Producători (organisme autotrofe): care transformă substanţa minerală în substanţă organică (plante cu clorofilă, microorganismele consumatoare de metan, bacteriile care se hrănesc prin chemosinteză).

– Consumatori (organisme heterotrofe): specii care nu sunt capabile să transforme substanţele minerale şi se hrănesc cu substanţe organice vii sau moarte.

Consumatorii pot fi primari (fitofage sau erbivore), secundari (carnivore, bacterii sau ciuperci) şi terţiari sau de vârf (specii care se hrănesc cu consumatorii secundari şi care nu sunt consumate de alte specii). Omul se găseşte în vârful lanţurilor trofice. Speciile care se hrănesc cu substanţă animală sau vegetală moartă sunt denumite saprofage. 2 Structura şi funcţionarea acestor componente au fost studiate în cadrul unor discipline din anii anteriori

9

– Descompunători: speciile care transformă substanţa organică moartă în substanţă anorganică, prin procese de oxidare sau reducere, introducând-o în circuitele biogeochimice.

Nu toate forţele din mediu au aceeaşi importanţă faţă de viaţă. Unele o influenţează puternic iar altele pot fi inactive. Fiecare specie va alege în spaţiul finit în care se dezvoltă, acele elemente care corespund cerinţelor sale. Se conturează în acest mod noţiunea de mediu eficient sau mediu specific. Componentele mediului care influenţează dezvoltarea organismelor vii poarta denumirea de factori de mediu care trebuie consideraţi în sens energetic.

Orice geosistem se constituie ca un anumit tip de mediu, deci un anumit tip de suport al resurselor vieţii, printr-un anumit potenţial pentru viaţă, prin calitatea elementelor sale (aer, apă, sol etc.), în funcţie de care va avea o anumită productivitate biologică, putând fi definit în acest sens ca un ecosistem.

Elementele calitative şi cantitative ale mediului abiotic şi repartiţia temporală şi spaţială a acestora acţionează ca factori ecologici şi determină structura, varietatea şi dimensiunile comunităţilor biologice pe toate treptele de organizare. Factorii ecologici susţin procesele ecologice care determină o anumita evoluţie a lumii vii de pe un teritoriu bine delimitat. În funcţie de modul în care factorii de mediu determină repartiţia organismelor vii, deci în funcţie de natura acestora, se disting următoarele categorii de factori geoecologici:

a) Factori periodici primari, adică aceia care stau la baza diferenţierii unităţilor teritoriale de mediu, a tipurilor de mediu (roca, apa, aerul, radiaţia cosmică, radiaţia solară, gravitaţia câmpul geomagnetic, geotermalismul, mişcarea de rotaţie, mişcarea de revoluţie).

b) Factori periodici secundari sau derivaţi, generaţi de către cei primari: temperatura, direct dependentă de radiaţia solară, dar şi de energia geotermală, succesiunea anotimpurilor, expunerea versanţilor etc.

c) Factorii neperiodici sau întâmplători. Se manifestă brusc în unul sau mai mulţi factori din primele două categorii, ca urmare a acumulărilor de materie sau energie peste limita de echilibru: vânturile neperiodice, cicloane, valuri catastrofale, cutremure, secete etc.

3.3. Componentele sociale Omul este integrat în natură, dar şi în societate. Prin activitatea sa complexă, omul

influenţează celelalte componente ale mediului înconjurător, uneori brutal, iraţional, producând perturbări ale echilibrului dinamic dintre acestea.

3.4. Tipuri de relaţii între componentele mediului înconjurător Structura şi funcţionalitatea mediului înconjurător, dinamica acestuia, sunt determinate

de relaţii simple sau complexe care se stabilesc între componente, în timp şi spaţiu. • Relaţii între componentele majore ale mediului (fizic, biotic, social). Exemplu: rocă ›

relief › sol › vegetaţie › cultură agricolă › localitate. • Relaţii între părţile unei componente majore a mediului. Exemplu: temperatura aerului

› convecţie termică › gradient baric; • Relaţii între componentele majore ale mediului şi alte sisteme (sistemul planetar,

sistemul galactic). În cazul ecosistemelor, cele mai importante tipuri de relaţii sunt: – spaţiale, când prezenţa unei specii pe un anume teritoriu este determinată de prezenţa

altei specii (vegetaţia parazită pe anumite specii); – forice, când răspândirea unei specii este asigurată de către alta; – falorice, când rezultatul activităţii unei specii este folosit de către altă specie; – trofice sau relaţiile de nutriţie care stau la baza lanţurilor trofice şi presupune

consumarea unei specii de către alta (fitoplancton – peşti fitofagi – peşti răpitori – păsări).

10

Verificare 1. Care sunt componentele principale ale mediului înconjurător ? 2. Prezentaţi cele trei

niveluri de organizare ale biosferei. 3. Care sunt nivelurile de bază ale reţelelor trofice şi cum funcţionează ? 4. Prezentaţi tipurile principale dintre componentele mediului înconjurător.

4. FUNCŢIONALITATEA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR Tot ceea ce ne înconjoară poate fi redus la trei elemente esenţiale: substanţă, energie şi

informaţie.

4.1. Circuitul energiei în mediu Energia (surse, conservare, transfer, transformare) stă la baza tuturor proceselor care se

produc în natură. Învelişurile geosferei se alimentează cu energie, o consumă pentru realizarea proceselor şi fenomenelor care decurg din structura şi funcţionalitatea lor, dar o şi stochează pentru perioade diferite de timp.

Sursele de energie: • Energie cosmică: energie solară (99 %), radiaţie cosmică stelară (1 %). • Energie telurică: geotermală, gravitaţională, geomagnetică şi geoelectrică. Interacţiunea dintre aceste surse se regăseşte în tot ce ne înconjoară, sub forma unor

fluxuri energetice şi cicluri de transformare, care au rolul de refacere a energiei şi a substanţei învelişului geografic.

– Radiaţia solară este triată de către centurile magnetice şi ionosferice. La partea superioară a atmosferei ajung 250 kcal/cm2/an, din care numai 66 % (165 kcal) o străpung, restul de 34 % (85 kcal) fiind reflectat înapoi în cosmos (Budîko, 1977). Din cele 165 kcal, 16 % (26,4 kcal) sunt absorbite de masa noroasă a atmosferei, 7 % (11,6 kcal) sunt reflectate de suprafaţa geografică în ansamblul său, iar 43 % (71 kcal) sunt absorbite de aceasta. Cantitatea de energie ajunsă la suprafaţa activă este transformată sau stocată de procesele care se produc în componentele învelişului geografic, iar o parte se întoarce în spaţiul interplanetar.

În ansamblu, încărcătura energetică a atmosferei este de 131 kcal/cmp/an şi are următoarea provenienţă:

• 59 kcal/cmp/an (23,6%), din radiaţia absorbită direct + cea reflectată; • 60 kcal/cm3/an (24%), din energia degajată prin condensarea vaporilor; • 12 kcal/cm3/an (5%), din fluxul emanat de suprafaţa terestră în atmosferă. • Energia solară absorbită de suprafaţa terestră se distribuie în trei direcţii: • Energie absorbită pentru ridicarea temperaturii aerului, solului, apei, care stă la baza

circuitelor acestor elemente (W term.); • energie absorbită pentru schimbări de stare a apei, precum îngheţarea, topirea,

evaporarea (W transf); • energia absorbită sub formă chimică în substanţa vie, fără modificare de temperatură,

dar cu modificări de structură ale substanţei (W chim.) – Radiaţia cosmică este alcătuită din nuclee de atomi rămase fără învelişul de electroni,

ponderea revenind hidrogenului (90%), urmat de uraniu (8%), celorlalte elemente care completează tabloul lui Mendeleev, revenindu-le numai 2%.

– Radiaţiile electromagnetice şi corpusculare stelare şi selenară, cu valoare de 0,8 ergi/cmp/s.

– Energia gravitaţională, este evaluată ca energie potenţială determinată de ridicarea reliefului continental deasupra nivelului oceanului planetar, energie care determina potenţialul de denudaţie al reliefului. Denudaţia transformă energia gravitaţională în energie mecanică, iar potenţialul denudaţional al Terrei este evaluat la echivalentul a 1/2 din energia primită de

11

la Soare. Forţa gravitaţională se manifestă şi în producerea ritmică a mareelor terestre (maxim 23 mm) sau acvatice (maxim 12 m) care dispun de un potenţial energetic estimat 11-1016 kWh, echivalent cu 5% din fluxul anual al radiaţiei solare. Cantitativ, aceste surse potenţiale nu contează din punct de vedere valoric în bilanţul energetic al planetei, dar din punct de vedere calitativ ele dau dimensiunea complexităţii întrepătrunderilor energetice.

Din gama resurselor energetice telurice ale planetei menţionăm: energiageotermală, evaluată la 1066 kcal/cm2/s; dezagregarea elementelor radioactive care poate genera 3 - 7 1020 kcal/ cm2/an, energia seismică şi cea vulcanică, ambele cu 100 ergi/s/ cmp.

Unele structuri ale mediului au rolul de stocare a energiilor primare (stocarea în bazinele oceanice) altele au rolul de a le transporta dintr-un loc în altul (curenţii marini, masele de aer, roca în timpul erupţiilor vulcanice).

Fluxul de energie nu trebuie considerat un simplu transfer energetic de la un sistem la altul, deci o scurgere de energie. De exemplu o parte din energia provenită de la radiaţia solară (radiaţiile albastre -lungime de unda 0,4 - 0,5 µ- şi cele roşii –lungime de unda 0,6 - 0,7 µ) este absorbită de clorofilă având un rol esenţial în procesul de fotosinteză care o converteşte în energie biochimică specifică substanţelor organice.

Energia termică din radiaţia solară directă sau din cea reflectată de suprafaţa terestră în atmosferă, determină încălzirea inegală a maselor de aer pe care le pune astfel în mişcare, determinând apariţia unei forme de energie dinamică. In funcţie de bilanţul energetic, deci de raportul dintre cantitatea de energie intrată şi ieşită, există trei tipuri principale de peisaje naturale:

Peisaje echilibrate. Peisaje naturale slab afectate de activitatea umană, în care energia captată este utilizată integral de componentele biotice.

Peisaje exportatoare de energie în care energia solară captată iniţial este stocată sub forma de materie organică vegetala şi animală, prin fotosinteză sau prin procese biogeochimice. Materia organică este exportată de către om din locul în care s-a format, deci rezerva de energie înmagazină în ele nu se va regăsii în bilanţul energetic.

Peisaje importatoare de energie corespunzătoare habitatelor de locuire umană.

4.2. Circuitele biogeochimice ale materiei Circuitul energetic stă la baza transformărilor de materie şi a schimburilor calitative şi

cantitative de materie între componentele mediului geografic. Aceste schimburi se realizează prin intermediul circuitelor biogeochimice, care vehiculează elementele si substanţele necesare întreţinerii funcţionalităţii mediului înconjurător.

Elemente principalele încorporate în materia vie sunt C, N, O, H, Ca, K, S, P, Mg, şi poartă denumirea de macronutrienţi. Lor li se adaugă micronutrienţii (Na, Cl, Zn, Co) şi ultraelementele (Au, Rb, Cs). În cadrul circuitului biogeochimic, materia trece succesiv prin forme organice şi anorganice. În circuitul fiecărui element se pot analiza două categorii de procese distincte: (1) constituirea unuia sau mai multor rezervoare de energie, plasate de obicei în atmosferă, hidrosferă, sau litosferă; (2) procesele de ciclare activă, biologică a elementului dat.

Circuitul biogeochimic al carbonului Importanţa majoră a carbonului în mediul înconjurător este determinată de: – Structura atomică a carbonului permite realizarea de lanţuri sau cicluri de atomi legaţi

prin legături simple sau duble, lanţuri care stau la baza tuturor moleculelor şi macromoleculelor organice.

– Structura sa atomică îi permite să cedeze sau să primească electroni, fapt care îi conferă un rol energetic major. Compuşii carbonului (combustibilii fosili) reprezintă principala resursă energetică a societăţii umane.

12

– Carbonul integrat în CO2 din atmosferă formează un ecran care opreşte radiaţia infraroşie emisă de suprafaţa terestră -efectul de seră- influenţând condiţiile climatice.

Principalele medii cu rol de rezervor al carbonului sunt: sedimentele carbonatice din litosferă (calcar, dolomit etc.) conţin cca 2 x 1016 tone carbon; atmosfera, cca 7 x 1011 tone carbon sub formă de CO2; hidrosfera 4 x 1013 tone carbon sub formă de carbonaţi şi bicarbonaţi şi 3 x 1012 tone carbon inclus în substanţa organică; biosfera 8 x 1011 tone carbon; humus şi turbă cca 3 x 1012 tone carbon; combustibili fosili (cărbune, petrol, gaze naturale, şisturi şi nisipuri bituminoase, 1013 tone).

Fig. 1. Circuitul biogeochimic al carbonului (din Berca M., 2000)

Cantitatea de CO2 acumulată în atmosferă după debutul revoluţiei industriale este

evaluată la 270 miliarde tone, la care se adaugă anual 3 miliarde tone În fig. 2 este prezentat schematic circuitul carbonului.

Circuitul biogeochimic al azotului Azotul intră în structura aminoacizilor, deci a substanţelor proteice, a acizilor nucleici, a

alcaloizilor şi a altor substanţe. Atmosfera deţine cca 80% din cantitatea globală de azot, restul de 20% fiind depozitat în organismele vii, în humusul din sol şi în unele sedimente organice sau minerale.

Circuitul biogeochimic al azotului (fig. 2), eminamente biologic, poate fi împărţit în doua subcicluri:

Subciclul I, cu două faze complementare: – nitrificarea, fixarea azotului liber din atmosferă şi introducerea lui în circuit; – denitrificarea, prin care o parte a azotului este restituit atmosferei Subciclul II, de asemenea cu două faze complementare:

13

– mineralizarea compuşilor organici cu azot; – biosinteza compuşilor organici azotaţi. Pe ansamblu, bilanţul global din ciclul azotului este pozitiv, adică se pierde mai puţin

azot decât cel care se fixează, fapt care determină posibilitatea creşterii continue a masei biosferei.

Fig. 2. Circuitul biogeochimic al azotului (din Berca M., 2000)

Circuitul biogeochimic al fosforului Fosforul intră în alcătuirea acizilor nucleici din ţesuturile vii, a scheletului vertebratelor

si în structura fosfoglucidelor şi fosfolipidelor. Are un rol determinant în procesele de fotosinteză şi de transfer de energie. Este un element care, alături de azot, determină capacitatea productivă a ecosistemelor.

Cele mai mari cantităţi de fosfor natural se găsesc sub formă de apatit Ca5(PO4)3, în rocile magmatice, sau ca mineral sedimentar în fosforite. Deoarece nu are compuşi gazoşi, circuitul fosforului este legat exclusiv de circuitul apei. În mediul terestru se întorc cantităţi mult mai reduse decât cele care ies din el. Fosforul este un element limitativ al productivităţii biologice a ecosistemelor. Compensarea deficitului de fosfor se face prin utilizarea îngrăşămintelor fosfatice, (6-7 mil. tone fosfor pe an) şi a detergenţilor.

Circuitul biogeochimic al calciului Circuitul calciului este de aceeaşi natură cu cel al fosforului, putând fi caracterizat ca un

circuit de tip sedimentar. Ca este o specie chimică ce intră în structura materiei vii de origine

14

vegetală sau animală, cu rol important în procesele metabolice. Rezervele de calciu ale planetei sunt uriaşe: în litosferă, rocile carbonatice ocupă peste 300 mil km2; în hidrosferă, combinat cu CO2, sub formă de carbonaţi-bicarbonaţi, constituind mecanismul principal de reglare a pH-ului.

Absenţa unei faze gazoase a calciului, face ca circuitul acestuia să fie asemănător celui al fosforului: apa şi CO2 se combină alcătuind H2CO3 care, în prezenţa CaCO3, va determina formarea Ca(HCO3)2; acesta fiind solubil va fi dizolvat de apă şi va fi antrenat în circuitul hidrologic.

Circuitul biogeochimic al sulfului Sulful intră în structura unor aminoacizi sau a unor molecule de proteine. Excesul de

sulf sau de compuşi ai acestuia este toxic pentru materia vie. Are o fază solidă şi, prin compuşii săi, una gazoasă. Principalele depozite de sulf se află în litosferă, sub formă de zăcăminte biogene (hidrocarburi) sau minerale (pirită, calcopirită, gips). În atmosferă, sulful există în stare gazoasă sub forma de SO2 rezultat din arderea combustibililor fosili, activităţii vulcanice sau a unor procese de fotooxidare datorate activităţii unor alge (cca 1 x 108 tone). Tot în atmosferă se regăseşte şi sulful inclus în H2S rezultat în urma activităţii bacteriene de descompunere a resturilor organice. Etapele principale ale circuitului sulfului sunt:

• În atmosferă ajung H2S şi SO2, primul fiind şi el transformat în SO2 prin oxidare, iar apoi, în combinaţie cu H2O se transformă în H2SO4, care este antrenat de precipitaţii în circuitul hidrologic, pătrunzând şi în sol.

• Din apă şi din sol sulful este înglobat în materia organică de către plante o parte din acestea fiind consumate de către animale. Resturile organice datorate amândurora sunt supuse unor procese de mineralizare în condiţii anaerobe (condiţii reducătoare), sau aerobe (de oxidare), în funcţie de factorii de mediu.

Anual intră în atmosferă 550 milioane de tone, din care 50 % rezultă din activitatea antropică.

4.3. Funcţionalitate, disfuncţionalitate, echilibru şi dezechilibru Funcţionalitate: un proces continuu care se produce în condiţiile unui echilibru dinamic

între factori, echilibru care se realizează şi se menţine ca urmare a stării de autostabilizare şi autoreglare specifice mediului ca sistem. Funcţionalitatea mediului se manifestă în trei dimensiuni distincte: spaţială, temporală şi informaţională.

Disfuncţionalitate: fenomen de dezorganizare care determină ieşirea geosistemului din starea de echilibru împiedicând evoluţia acestuia. Poate avea cauze naturale (glaciaţiuni, orogeneze, erupţii vulcanice etc.), eşalonate pe întreaga perioadă de geneză a Terrei sau este consecinţa activităţilor antropice (poluare, exploatarea resurselor naturale, îmbunătăţiri funciare, construcţii etc.).

Dezechilibru: moment de discontinuitate materializat în spaţiu şi timp, care marchează trecerea de la o organizare şi structură la alta, pe seama unei stări de dezechilibru care contribuie însă la apariţia unei noi calităţi. Reechilibrarea sistemului sau subsistemului se realizează prin autoreglare. Dezechilibrele generate de o anumită stare de dezorganizare sunt inerente în procesul de evoluţie a sistemului şi sunt considerate dezechilibre funcţionale. Asemenea momente sunt frecvente în natură şi societate (Exemplu: coborârea nivelului de bază al unui râu şi reechilibrarea profilului longitudinal). Opusul îl constituie dezechilibrul disfuncţional, apărut în urma unei transformări care face imposibilă evoluţia geosistemului. (despăduriri, exploatarea iraţională a solului, poluarea diverselor componente ale mediului etc.). Dezechilibrul disfuncţional va determina şi el o reacţie a componentelor geosistemului care va tinde să redobândească starea de funcţionalitate deranjată. Se va ajunge însă la o stare defavorabilă care se va putea eventual echilibra, dar ea va fi deficitară din punct de vedere

15

calitativ. Această nouă funcţionalitate poate fi definită ca un echilibru deficitar care se poate menţine ca atare dacă sursa de agresiune se menţine sau poate evolua în timp spre un echilibru dinamic favorabil, dacă sursa dispare sau dacă mediul poate suporta agresiunea.

4.4. Calitatea mediului înconjurător Starea mediului într-un anumit moment, definită de toate componentele sale structurale

şi funcţionale capabile să asigure echilibrul ecosistemelor şi să satisfacă necesităţile societăţii umane, constituie calitatea mediului. Este evaluată pe baza unor standarde de calitate cu caracter obligatoriu la nivel naţional sau internaţional.

Calitatea aerului este dată de cantitatea de gaze (COx, NOx, SOx, CH4 etc.), coloizi, pulberi şi metale (Pb, Cr, Cd etc.), substanţe radioactive etc.

Calitatea apelor se exprimă prin conţinutul în substanţe chimice sau gaze (libere sau dizolvate), metale sau săruri ale acestora, produse petroliere, pesticide, îngrăşăminte chimice sau prin indicatori fizici, chimici şi biologici.

Calitatea solurilor este dată de nivelul de poluare şi de productivitate. Calitatea reliefului este apreciată în funcţie de prezenţa, intensitatea şi tendinţele de

evoluţie ale proceselor actuale. Calitatea biocenozelor se apreciază în funcţie de diversitatea populaţiilor, de echilibrul

dintre acestea şi elementele componente ale biotopului. Calitatea estetică a peisajelor, care se poate exprima prin indici deduşi din starea

factorilor fizici, chimici şi biologici. Sunt utilizaţi termeni precum peisaj neînsemnat, plăcut, estetic, spectaculos etc.).

Calitatea sistemelor teritoriale care se referă la nivelul de organizare şi se apreciază prin indici pentru fiecare nivel de organizare, pe baza cărora se determină un indice global.

Calitatea mediului înconjurător este evaluată cu ajutorul a trei seturi de indicatori de mediu: de stare, de stres şi de presiune.

4.5. Limite de toleranţă ale geosistemelor Limitele de toleranţă (capacitatea de suportare) sunt date de mărimea, intensitatea şi

durata influenţelor exercitate în spaţiu şi în timp asupra unui geosistem, pe care acesta le poate suporta şi asimila fără ca stabilitatea să-i fie modificată, deci fără ca echilibrul său dinamic să fie perturbat. Depăşirea limitelor de toleranţă determină producerea unor impulsuri care depăşesc capacitatea de autoreglare a sistemului, iar acesta va înregistra un proces de disfuncţionalitate. Defrişarea unui versant determină accelerarea proceselor de eroziune, prăbuşiri şi alunecări de teren, creşterea debitului solid al râurilor etc.

În ecosisteme, un factor de mediu acţionează limitativ sau nociv numai atunci când depăşeşte o anumită mărime (Legea toleranţei). Optimul ecologic este determinat în cea mai mare parte de factorii climatici. Substanţa vie poate fi supusă controlului unui singur factor de mediu, aflat în concentraţie prea mare sau prea mică (Legera minimului), dar este influenţată de totalitatea componentelor de mediu şi de raporturile dintre acestea (Legea efectului combinat). Combinaţii variate ale factorilor ecologici pot conduce la acelaşi rezultat (Legea substituirii factorilor).

Cunoaşterea limitelor de toleranţă, a capacităţii de autoreglare, a dezechilibrelor funcţionale şi disfuncţionale ne ajută să înţelegem mecanismele complexe care determină degradarea mediului şi să intuim modul de acţiune pentru prevenirea acestui proces.

4.6. Stress şi impact în mediu Stress-ul poate fi definit ca o stare de presiune exercitată asupra mediului de către

activitatea umană, presiune care determină dezechilibre ale unuia sau mai multor componente

16

ale acestuia. Emisiile de NOx şi SOx în atmosferă determină formarea acizilor sulfuric şi azotic, iar aceştia, antrenaţi de precipitaţii, vor afecta aparatul foliar al plantelor şi vor deteriora calitatea solului şi a apelor.

Impactul de mediu este considerat efectul direct sau indirect al unui proces natural sau al unei activităţi umane care produce o schimbare a sensului de evoluţie a calităţii mediului înconjurător (I.Mac, 2003). Evaluarea impactului se face pornind de la sursă la modificări, apoi la efecte. Unele impacturi pot fi suportate şi asimilate de mediu (impacturi reversibile). Când efectele produse în mediu depăşesc capacitatea de suportare, impacturile au caracter ireversibil.

4.7. Hazard, risc şi vulnerabilitate Hazardele (cutremure, erupţii vulcanice, tornade etc.) sunt definite drept „o interfaţă

accidentală şi în general neprevăzută între două sau mai multe serii cauzale ale căror relaţii reciproce sunt, în fiecare moment, riguros determinate, dar a căror independenţă relativă nu este imputabilă decât ignoranţei sau neputinţei noastre”3. Sunt fenomene naturale extreme declanşate de evoluţia normală a unor energii acumulate în mediu şi care au un important potenţial destructiv. Probabilitatea lor de producere poate fi determinată statistic (1 la 100 de ani, de exemplu), dar nu şi momentul producerii în acest interval. Hazardurile pot fi produse şi de activitatea antropică (explozii, accidente tehnologice) sau pot avea cauze sociale sau politice. Potenţialul destructiv al hazardelor se manifestă prin dezastre sau catastrofe, evaluate în funcţie de pierderile umane, materiale şi de consecinţele asupra mediului.

Riscul nu este sinonim cu hazardul şi presupune asumarea hazardului de către acei componenţi ai geosistemului care au capacitatea de percepere necesară. În acest context, riscul poate fi definit ca o posibilitate de producere a pierderilor de vieţi omeneşti şi a unor pagube materiale pe un teritoriu dat, într-o perioadă de referinţă, în cazul producerii unui dezastru.

Vulnerabilitate: gradul de pierderi (de la 0 % la 100 %) rezultate din potenţialitatea unui fenomen de a produce victime şi pierderi materiale.

Verificare 1. Prezentaţi sursele de energie ale planetei. 2. Care este încărcătura energetică a

atmosferei şi cum este distribuită ? 3. Explicaţi rolul circuitelor materiei în mediu. Ce anume poate determina disfuncţionalitatea mediului ? 4. Ce este calitatea mediului şi cum se evaluează ? 5. Comentaţi situaţiile de stress, hazard şi risc.

5. DETERIORAREA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR Fenomenele naturale extreme (erupţii vulcanice, cutremure, valuri seismice, tornade

etc.) sau activitatea umană pot determina schimbări majore în structura şi funcţionalitatea geosistemelor, producând în acelaşi timp importante pagube materiale şi mii de victime.

5.1. Fenomene naturale extreme4 Pe o scară a efectelor pe care le produc fenomenele naturale extreme se diferenţiază

următoarele categorii (Mac şi Petrea 2002): – Accidente: produc un impact minor asupra unor părţi ale geosistemelor, fără a produce

dezechilibrul acestora, iar efectele pot fi suportate. 3 Grand Larousse, citat de Zăvoianu şi Dragomirescu, 1994 în: Asupra terminologiei folosite în studiul fenomenelor naturale extreme. SCGeogr., XLI. 4 Sintagmă folosită pentru prima oară în limba română de Zăvoianu şi Dragomirescu (1994).

17

– Dezastre: implică un impact important asupra geosistemelor, producând victime umane şi pagube materiale. În structura şi funcţionalitatea geosistemelor se produc modificări care pot fi redresate în timp îndelungat.

– Catastrofe: produc efecte distructive majore care afectează toate componentele unui sistem geografic (tabel nr. 1).

Erupţii vulcanice Dintre cei peste 1400 vulcani activi sau care au funcţionat în perioada istorică (Posea,

2001), aproape 100 au erupţii cu grad mare de risc, iar cca. 150 sunt Efecte: .Expulzează cenuşă, praf vulcanic, gaze cu temperatura de 500-1100oC, (CO2, CO, SO2, H2S, CH4, HCl) şi vapori de apă care pot fi propulsate până în stratosfera inferioară. Cantitatea însumată a acestora este de ordinul milioanelor de tone. Datorită vânturilor dominante şi a curenţilor de aer rapizi de la partea superioară a troposferei sau din stratosferă (50-300 km/h), substanţele expulzate pot trece dintr-o emisferă în alta, poluând toate componentele mediului. Erupţia vulcanului Pinatubo (Filipine, iunie 1991) a expulzat peste 20 milioane tone de cenuşă şi gaze până la înălţimea de 40 km, care au afectat tot spaţiul geografic situat între latitudinile de 40ON şi 60OS (WMO-AR Nr.774/1991, citat de Fărcaş&Croitoru, 2003).

• Explozia, suflul acesteia, norii de aer şi gaze fierbinţi afectează teritorii de sute sau mii de kmp.

• Combinaţii chimice în atmosferă şi formarea acizilor sulfuric, clorhidric, fluorhidric, care sunt antrenaţi descendent de precipitaţii sub formă de ploi acide;

18

• Ecranarea radiaţiei solare, diminuarea radiaţiei luminoase, scăderea temperaturii. • Diminuarea albedoului suprafeţei topografice. . Cutremure şi valuri uriaşe produse de

erupţiile submarine (tsunami). Cutremure Între fenomenele naturale extreme, cutremurele au cea mai mare frecvenţă de producere.

Se estimează că în fiecare an se produc câteva milioane, dar dintre acestea doar aproximativ 60 de cutremure sunt clasificate ca semnificative (magnitudine 6.5 R5), iar 19 sunt majore (magnitudine peste 7 R). Cele din ultima categorie au efecte catastrofale mai ales asupra localităţilor.

Efecte: valuri seismice devastatoare pentru zonele de ţărm (tsunami), seişe, alunecări de teren, prăbuşiri, victime omeneşti şi pagube materiale în localităţi şi zone industriale, accidente tehnologice cu efect poluant. Exemple de seisme: iulie 1976, Tanngshan (China), magnitudine 7,8 R, 800.000 victime; august 1999, Turcia, magnitudine 7,4 R, peste 15 000 de victime. Exemple de tsunami: erupţia vulcanului Krakatao (1883), valuri de 30 m înălţime, ţărmurile insulei Jawa devastate, 30.000 victime omeneşti; Mindanao (1994), valuri de 8-9 m, 13 localităţi afectate, 220 victime.

Tornade şi cicloni Tornadele sunt perturbaţii atmosferice turbionare de mică extindere areală (rază maximă

de 1 km), dar cu intensitate mare, cu viteze ale vântului care pot atinge 500 km/h şi care produc pagube materiale şi pierderi de vieţi omeneşti impresionante. În lungul traseului de deplasare a acestora (zeci de km şi exceptional peste 100 km), fitocenozele terestre sunt distruse parţial sau total. Tornadele au frecvenţa maximă în SUA, între Munţii Stâncoşi şi Atlantic (40.522 de tornade între 1950-1999, cu 4.460 de victime şi pagube materiale estimate la câteva mii de miliarde dolari), dar se produc şi în sud-vestul Australiei, în Africa de Sud şi Argentina.

Ciclonii tropicali, cu o durată medie de 5 - 8 zile, se formează deasupra oceanelor calde din zona intertropicală şi sunt asociaţi cu vânturi puternice şi precipitaţii abundente care pot afecta teritorii pe o rază de 50 – 1.000 km. Efecte: valuri mari de furtună care lovesc ţărmurile joase, inundaţii cu apă sărată, distrugeri de clădiri şi recolte, pierderi de vieţi omeneşti, distrugerea ecosistemelor naturale.

Cel mai puternic ciclon a lovit statul Bangladesh în noiembrie 1970, producând moartea a 300.000 oameni şi a peste un milion de animale şi a distrus recolta de pe o suprafaţă de 400.000 ha.

5.2. Activitatea antropică şi deteriorarea mediului Dezvoltarea societăţii umane a determinat creşterea presiunii exercitată de aceasta

asupra mediului natural. Necorelarea caracterului limitat al resurselor naturale cu nivelul în creştere al consumului şi necunoaşterea funcţionării sistemice a mediului a produs treptat apariţia unor disfuncţionalităţi majore ale acestuia. Primele semnale despre efectele negative ale activităţii umane apar în a doua parte a secolului XIX (P.G. Marsh, 1864; E. Reclus, 1877; M. Tribolet, 1886). Semnalul de alarmă este dat de lucrarea Silent Spring (Rachel Carson, 1962), în care este denunţat pericolul unor activităţi agricole şi industriale pentru sănătatea oamenilor. Astăzi, ideea potrivit căreia nici un loc de pe Pământ nu este imun la influenţa omului (B. Commoner, 1972) a devenit un truism.

Activitatea umană care generează disfuncţionalitatea mediului poate fi grupată în următoarele trei categorii:

5 Magnitudine pe scara Richter, clasa maximă fiind 8,0 – 8,6

19

• introducerea în mediu a unor substanţe organice sau anorganice diferite de cele necesare funcţionalităţii acestuia, sau într-o cantitate care depăşeşte capacitatea de preluare de către mediu, definită drept poluare;

• preluarea din mediu a unor resurse minerale sau organice şi, prin aceasta, perturbarea funcţionalităţii acestuia, deteriorarea calităţii peisajului, diminuarea rezervelor, şi periclitarea dezvoltării durabile a societăţii umane;

• modificări în structura mediului prin diferite categorii de amenajări (îmbunătăţiri funciare, irigaţii sau desecări, navigaţie, turism) sau prin construcţii industriale sau social-culturale, consum de spaţiu şi saturarea demografică şi tehnică a peisajului geografic.

Marile aglomerări urbane supradimensionează elementele perturbatoare şi amplifică disfuncţionalitatea nu numai a arealului ocupat direct, ci a unui spaţiu natural mult mai mare.

Dintre cauzele care determină modificări complexe în mediul înconjurător şi care au la origine activitatea umană, menţionăm: incendiile, supraexploatarea pădurilor, suprapăşunatul, supraexploatarea resurselor oceanice, introducerea de noi specii în ecosisteme, supraexploatarea zăcămintelor naturale, construcţiile hidrotehnice, agricultura şi zootehnia, urbanizarea şi activitatea industrială, transporturile etc. Fiecare în parte sau acţionând simultan, sunt poluatoare ale mediului înconjurător. Unele dintre cele mai importante activităţi şi efectele acestora vor fi prezentate în continuare6.

Incendii Cele mai multe incendii au la origine neglijenţa, accidentele sau sunt provocate voit. În

spaţiul mediteranean, între 1981-1985, 23 % dintre incendii au fost datorate neglijenţei, 32 % incendierilor, 40 % unor cauze necunoscute şi numai 5% unor cauze naturale (WWF, 1992). Dintre cauzele naturale menţionăm erupţiile vulcanice, fulgerele şi, mai rar, radiaţia solară puternică. Efecte: eliberează în atmosferă pulberi, fum şi energie termică, până la 4-10 km înălţime; biocenozele sunt distruse în totalitate sau sunt modificate calitativ şi cantitativ; distrug suprafeţe imense de pădure: 1.000.000 km2 în Siberia (1915); 4.800.000 ha în Canada (1980); 3.500.000 ha de pădure tropicală în Borneo (1982-1983). În Europa, în intervalul 1980-1990 au avut loc 513 incendii care au afectat o suprafaţă totală de aproape 6,6 milioane de hectare (date prelucrate după Europ’s Environment, 1994).

Supraexploatarea resurselor biologice Biosfera reprezintă unica sursă de hrană pentru om, exploatată sistematic din chiar

momentul apariţiei acestuia. Tot biosfera furniză materiale necesare pentru menţinerea şi dezvoltarea comunităţilor umane (materiale de construcţie, materie primă pentru industrie). Ca urmare, omul a acţionat permanent asupra unor compartimente ale biosferei, prin mijloace şi cu intensităţi diferite.

Exploatarea pădurilor Pădurea naturală este caracterizată prin complexitate şi diversitate. Ecosistemele

forestiere naturale sau quasinaturale îndeplinesc concomitent numeroase funcţii social-economice şi au rol determinant în menţinerea unor echilibre din natură.

• Transformă energia solară în energie chimică potenţială şi asigură reciclarea carbonului prin consumul de CO2.

• Reglează circuitului apei prin procesul de evapotranspiraţie, reţine stratul de zăpadă şi reglează scurgerea de suprafaţă şi infiltraţiile în sol.

• Protejează solul şi acţionează ca factor pedogenetic, reduce eroziunea, fixează solurile nisipoase şi alunecările de teren.

• Reduce radiaţia solară directă şi evaporaţia, dispersează precipitaţiile, ridică umiditatea atmosferică.

6 Aspectele complexe ale poluării geosistemelor sunt tratate în semestrul II.

20

• Reduce efectele poluării chimice a atmosferei, fiind ecosistemul cu cel mai mare consum de CO2 şi cel mai mare producător de oxigen. Un stejar eliberează 42 kg O2/zi, adică necesarul de consum al unui om pentru 80 de zile şi consumă 60 kg CO2/24 h. Un hectar de foioase produce 15 t O2/zi, iar unul de conifere 30 t/zi, faţă de numai 3-10 tone cât produce un hectar de culturi agricole.

• Reduce efectele poluării sonore prin absorbţia zgomotelor. Are funcţia de recreere şi cea de ocrotire a genofondului şi ecofondului. În ţările în curs de dezvoltare pădurile sunt defrişate în trei scopuri: mărirea suprafeţelor

agricole, exploatarea masei lemnoase şi creşterea vitelor. La tropice se defrişează anual 5,9 mil. ha, din care 4,9 mil. ha reprezintă pădure primară. Efecte: scăderea potenţialului de autoepurare a atmosferei; intensificarea eroziunii solurilor şi degradării terenurilor prin şiroire, torenţialitate şi deplasări în masă; distrugerea ecosistemelor forestiere; diminuarea genofondului.

Suprapăşunatul Asociaţiile naturale de graminee şi plante ierboase reprezintă principala sursă de hrană

naturală pentru erbivorele sălbatice. O suprafaţă anumită de păşune poate hrăni un număr limitat de indivizi, iar acest număr diferă în funcţie de condiţiile climatice, de sol şi relief, dar şi de specia sau speciile care se hrănesc; toate acestea definesc capacitatea limită a terenului. Astfel, pampasul argentinian are o capacitate limită de 14 t carne vită/km2, preeria din Texas, 11 t, iar savana din Kenia, numai 3,5 - 5,5 kg carne vită / km2 de păşune (Neacşu, 1986). Depăşirea limitelor are următoarele consecinţe: scăderea productivităţii de masă vegetală; scăderea numărului de erbivore; modificarea echilibrului biocenozelor; intensificarea proceselor de eroziune şi degradare a solurilor. Cele mai vulnerabile sunt păşunile din zonele cu deficit de umiditate din Spania (Platoul Castiliei), Italia (Munţii Apenini), statele Wyoming şi Montana din SUA, nordul Africii (Algeria, Tunisia, Libia), Africa de Sud (Kenia, RSA).

Supraexploatarea faunei terestre, este un proces care s-a amplificat constant datorită unor activităţi directe precum vânătoarea şi pescuitul industrial. Numeroase specii de cetacee, sirenieni, peşti şi moluşte, mamifere şi păsări au dispărut sau au populaţii foarte reduse care, pentru a nu dispărea, sunt protejate prin reglementări speciale. Efecte: reducerea potenţialului genetic al biosferei şi a producţiei de biomasă; reducerea biodiversităţii (cca 360 de specii de mamifere şi păsări au dispărut sau sunt probabil dispărute, aproape 1000 sunt în primejdie şi aproape 25.000 dintre speciile de plante sunt pe cale de dispariţie).

Supraexploatarea resurselor oceanice În apele marine există ecosistemele cu cea mai mare productivitate biologică. La scara

mondiala, pescuitul şi celelalte resurse extrase din oceane şi mări furnizeaza cca 16 % din totalul de proteine animale consumate anual. Exploatarea resurselor biologice ale oceanelor se manifesta în trei direcţii principale:

– Vânarea marilor mamifere acvatice pentru piei şi carne, care a dus la exterminarea sau la reducerea drastica a unor colonii de otarii, lei de mare, foci şi balene. Sirenianul Hidromamalis stelleri (Marea Ohotsk) a fost exterminat în 25 de ani, iar coloniile de foci şi lei de mare din Insulele Fernandez, evaluate la cca 3,5 mil. exemplare au fost, şi ele, exterminate. În prezent, cel mai ameninţat cetaceu este balena albastră (Baleinoptera musculus).

– Pescuitul, cu subramuri specializate pentru peşte, crustacei, cefalopode şi octopode, moluşte. Ihtiofauna oceanică este alcătuita din cca 30.000 de specii, dintre care numai 20 asigură peste 90% din totalul pescuit Pentru menţinerea cotei actuale de consum (cca. 19,3 kg/locuitor/an), până în anul 2025 producţia totală de peşte va trebui să atingă valoarea de 145 mil. t/an, dar capacitatea maximă exploatabilă a oceanului a fost estimată la 100 mil. tone/an. Consecinţele pescuitului necontrolat sunt: diminuarea cantităţii peştelui capturat; regresia taliei peştilor; accelerarea ratei de creştere individuală; scăderea populaţiilor speciilor cu

21

valoare comercială şi înlocuirea acestora cu alte specii; modificări ale structurii ecosistemelor oceanice şi a reţelelor trofice.

– Recoltarea de biomasă vegetală pentru agricultură (îngrăşăminte) sau ca materie primă pentru industrie.

Introducerea de noi specii în ecosistem Introducerea de către om în ecosisteme a unor specii de plante sau animale modifică

echilibrul dintre populaţii. Plantele de cultură, iar apoi cele industriale şi ornamentale au înlocuit ecosistemele

naturale pe suprafeţe tot mai mari. Graminee (24 originare din Eurasia, 8 din Africa răsăriteană, 4 din America de Sud si 4 din alte regiuni), leguminoase şi plante ornamentale au fost exportate din locul de origine şi se întâlnesc astăzi în aproape toate continentele. Unele specii noi, introduse accidental, pot deveni populaţia dominantă, care se va dezvolta în detrimentul celorlalte. O specie de cactus (Opunţia inermis) introdusă în Australia în 1839, a invadat 24 mil. ha în 80 de ani.

Introducerea de animale (mamifere, păsări, peşti, moluşte, insecte) are aceleaşi consecinţe. Iepurele, introdus în Australia a devenit concurentul unor ierbivore autohtone. În România, bibanul soare adus din America de Nord, mult mai bine dotat, elimină treptat bibanul autohton. Gasteropodul Rapana thomasiana, ajuns în apele Mării Negre pe chila navelor comerciale, distruge coloniile de Mytillus care contribuie la epurarea apelor din zona de ţărm.

Construirea de baraje şi alte lucrări hidrotehnice Astăzi există cca 40.000 de baraje şi numeroase alte stavile care modifică regimul

natural de scurgere şi circuitul apei în natură. Acestea au următoarele efecte negative: • inundarea unor mari suprafeţe de teren agricol de cea mai bună calitate; • defrişarea forţată a cuvetei viitorului lac, şi reducerea suprafeţei forestiere; • creşterea cantitătii de apă evaporată (din acumularea de la Assuan se evaporă direct

cca 10 % din debitul Nilului); • reţinerea sedimentelor şi a materiei organice în cuveta lacului, scăderea producţiei de

peşte, limitarea dezvoltării fito- şi zooplanctonului; • barajele crează obstacole insurmontabile pentru speciile de peşti migratori precum

somonul, anghila sau cega care sunt amfibiotice; • schimbări importante în regimul scurgerii naturale; • modificarea stabilităţii versanţilor şi a regimului natural al apelor subterane, modificări

de topoclimat şi de faze fenologice ale vegetaţiei; • creşterea frecvenţei cutremurelor cu amplitudine redusă, cu 30-50 %. Îndiguirile, rectificările cursurilor de apă şi canalele de navigaţie produc, de asemenea

modificări importante ale ecosistemelor. Exploatarea resurselor de apă dulce Cantitatea totală de apă dulce din râurile planetei este apreciată la 91.100 km3 (26 % din

resursele totale de apă dulce de pe Glob), la care se adaugă 2.120 km3 cantonaţi în lacuri (0,006 %) şi 105.000 km3 (30 %) în apele subterane (Zăvoianu, 1999). Resursele anuale regenerabile însumează 41.000 Km3, din care se consumă 3.240 km3 (70 % irigaţii din râuri sau din ape subterane, 20 % în industrie şi numai 10 % în gospodării, zootehnie şi utilităţi urbane (Brown, 1999). Această rezervă este inegal distribuită pe ţări7, iar transportarea apei spre zonele deficitare este nerentabilă. Apa înseamnă hrană8.

Creşterea populaţiei determină o presiune constantă asupra rezervelor de apă dulce folosită în următoarele scopuri: irigaţii, zootehnie, industrie, scopuri casnice, servicii diverse.

7 5.190 km3 Brazilia, 0,02 km3 Kuweit, 37 km3 România. 8 Pentru producerea unei tone de grâu se consumă 1000 tone apă.

22

Pe măsura dezvoltării habitatelor urbane, necesarul acestora este asigurat pe seama celorlalte folosinţe. În Municipiul Bucureşti, alimentat din ape subterane, consumul mediu/locuitor/24 ore este de 850 l (locul 3 în Europa). Preluarea de apă din râuri, lacuri şi din acumulările subterane are următoarele consecinţe:

• Diminuarea debitelor râurilor aval de folosinţe. Unele dintre marile fluvii sunt expuse fenomenului de secare înainte de vărsare (Colorado, Amu Darya, Fluviul Galben), iar altele au debite derizorii (Nil, Gange).

• Scăderea nivelului unor lacuri alimentate de râuri (Aral) şi deprecierea ecosistemelor de ţărm.

• Scăderea nivelului apelor subterane cu o medie anuală de până la 3 m, fapt care depăşeşte capacitatea de reîncărcare naturală a acestora (câmpia din Nordul Chinei, India, câmpia Nilului inferior).

• Ridicarea nivelului apelor subterane în zonele intens irigate şi deprecierea calităţii solurilor.

• Modificarea ecosistemelor hiporeice şi a celor freatice. • Scăderea productivităţii solurilor şi creşterea riscului de degradare a acestora. • Creşterea volumului de ape uzate reintroduse în circuitul natural. Deteriorarea mediului prin turism Activitatea turistică poate produce modificări semnificative ale mediului înconjurător

(Dezsi et.al, în Sorocovschi, 2002). Efecte: – Deteriorarea echilibrului ecologic al ariilor protejate în care se practică turismul, prin:

abaterea de la căile de circulaţie, reducerea biodiversităţii, camparea şi focurile de tabără practicate în afara spaţiilor destinate acestor activităţi, tăierea arborilor, depozitarea gunoaielor etc.

– Deteriorarea unor ecosisteme, prin realizarea de construcţii turistice sau pentru sport şi divertisment în zona din vecinătatea unor arii protejate, şi deschiderea de căi de acces la acestea.

– Deprecierea proprietăţilor fizico-chimice ale substanţelor minerale balneare (ape minerale, ape termale, ape termominerale, nămoluri terapeutice, prin nerespectarea normativelor de exploatare şi protecţie;

– Deteriorarea habitatelor subterane, prin practicarea necontrolată a speoturismului, prin recoltarea de suveniruri, practicarea de săpături, culegere de faună etc.

– Deteriorarea estetică a peisajului, prin executarea de construcţii neadecvate şi prin dotările tehnice ale acestora (transformatoare, alimentare cu energie electrică, reţea de telecomunicaţii etc.).

Industrializarea şi urbanizarea Cele mai importante modificări ale mediului sunt datorate activităţilor industriale, de

transport şi urbanizării care acţionează prin: (1) sustragerea din circuitul agricol şi distrugerea potenţialului productiv al solurilor a unor suprafeţe pe care se construiesc edificii industriale, rezidenţiale, şosele, parcări pentru automobile, baze sportive, aeroporturi etc. În SUA, în intervalul 1982-1992, dintr-un total de 2 400 000 ha de teren scos din circuitul agricol, dezvoltarea habitatelor urbane a beneficiat de peste 1 600 000 ha, iar în Indonezia, industrializarea scoate din circuitul agricol peste 20 000 ha teren arabil pe an, de pe care s-ar putea produce hrana necesară pentru 380 000 locuitori; (2) distrugerea sau modificarea radicală a ecosistemelor; (3) accelerarea proceselor de degradare a solurilor; (4) producerea de deşeuri şi poluarea tuturor geosistemelor. Aceste aspecte sunt tratate pe larg în Semestrul II.

Verificare

23

1. Care sunt cele mai importante fenomene naturale extreme? 2. Prezentaţi şi exemplificaţi tipologia catastrofelor şi efectele acestora. 3. Comentaţi funcţiile ecologice ale pădurilor şi efectele defrişării. 4. Care sunt consecinţele supraexploatării resurselor biologice ale oceanului? 5. În ce mod afectează geosistemele lucrările hidrotehnice? 6. Care sunt consecinţele supraexploatării resurselor de apă dulce?

Bibliografie 1. Mac, I., (2003), Ştiinţa mediului, Editura Europontic, Cluj-Napoca (pp. 18-84). 2. Neacşu, P. (1986), Ecologie şi protecţia mediului, II, Univ. Bucureşti (pp.5-47). 3. Popovici, Eveline, (1998), Studiul mediului înconjurător, Centr. Multipl. Univ. Al.I. Cuza Iaşi (pp. 11-43). 4. Sorocovschi, V., editor (2002), Riscuri şi catastrofe, Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca (pp. 11-20). 5. Şchiopu, D., Vîntu, V. (coordonatori), (2002), Ecologie şi protecţia mediului. Editura Ion Ionescu de la Brad, Iaşi (pp. 29-40). 6. Ungureanu, Irina, (2005), Geografia mediului, Editura Universităţii ,,Al. I Cuza”,

Iaşi, (8-18)

24

GEOGRAFIA MEDIULUI

POLUAREA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

PARTEA GENERALĂ

Obiectivele cursului: Prezentarea fenomenelor naturale extreme şi a efectelor acestora asupra mediului şi a

societăţii umane. Cunoaşterea surselor, cauzelor şi efectelor poluatoare complexe ale activităţii umane şi a modului în care acestea afectează sănătatea ecosistemelor şi a omului producând, în acelaşi timp, perturbaţii meteorologice şi climatice la scară regională sau globală. Prezentarea necesităţii monitorizării factorilor de mediu şi a protecţiei naturii.

1. DATE GENERALE În ansamblul său starea planetei s-a degradat alarmant. Factorii care au condus la

intensificarea presiunilor exercitate asupra mediilor naturale şi care au generat poluare sunt creşterea populaţiei, creşterea explozivă a producţiei economice mondiale şi distribuţia veniturilor.

1.1. Definiţie şi termeni Poluarea poate fi definită ca „totalitatea proceselor prin care se introduc în mediu,

direct sau indirect, materie sau energie cu efecte dăunătoare sau nocive, care alterează ecosistemele, diminuează resursele biologice şi pun în pericol sănătatea omului”. Prin urmare, poluarea poate fi naturală şi artificială, ultima deţinând cea mai mare pondere.

Prin poluant se înţelege un factor (materie sau energie), produs de om sau datorat unor procese naturale, a cărui prezenţă în mediu într-o cantitate care depăşeşte o limită care poate fi tolerată de una sau mai multe specii de vieţuitoare, sau de către om, împiedică dezvoltarea normală a acestora.

Poluarea determină dezechilibrul factorilor de mediu, cu consecinţe dăunătoare asupra vieţii. Activitatea umană produce poluare, indiferent de domeniul în care se desfăşoară. Procesele de poluare determinate de activitatea antropică au următoarele caracteristici comune:

• sunt disipative de resurse, în sensul că raportul de utilizare al acestora este totdeauna subunitar (materie primă/materie rezultată < 1);

• sunt generatoare de subproduse sau deşeuri, datorită randamentului scăzut de transformare;

• sunt consumatoare de resurse naturale neregenerabile sau neregenerabile la scara timpului uman;

• sunt ireversibile termodinamic (cu rare excepţii). La acestea pot fi adăugate următoarele aspecte: • Poluarea antropică creşte exponenţial cu creşterea populaţiei globului, cu dezvoltarea

industriei şi a agriculturii intensive şi cu frecvenţa conflictelor armate. • Diversificarea şi perfecţionarea tehnologiilor de producţie a diversificat sursele de

poluare şi poluanţii, chiar dacă, în egală măsură, au perfecţionat şi tehnologia de reducere a cantităţii acestora.

25

• Între procesul poluant (cauză) şi efectul asupra mediului există un decalaj spaţial şi altul temporal

Fig 1. Schema generală a poluării geosferelor

• Consecinţele pe termen scurt pot fi percepute şi măsurate, dar cele pe termen lung sunt

greu previzibile, datorită complexităţii relaţiilor dintre factorii de mediu şi ecosisteme şi prin apariţia tardivă a efectelor.

• Deoarece nu se cunoaşte capacitatea de suport a ecosistemelor este dificil să se precizeze care sunt limitele admisibile ale poluării.

1.2. Clasificarea poluanţilor şi a surselor de poluare Prezentăm în continuare cele mai importante criterii după care poate fi realizată o

sistematizare a categoriilor de poluanţi. • În funcţie de originea procesului: poluare naturală (poluare de fond) şi • În funcţie de starea de agregare: Emisii gazoase, care provin în proporţie de peste

90% din arderea combustibililor solizi, din emisiile de gaze de eşapament şi, secundar, din industria chimică sau din alte industrii; Ape uzate, care provin din mediul urban, agricultură + zootehnie şi ape industriale; Poluanţi solizi, foarte variaţi ca origine şi care sunt cuprinşi în categoria deşeurilor solide (prafuri, pulberi, zgure, steril, subproduse, etc).

• În funcţie natura poluantului, poluarea poate fi microbiologică, chimică, fizică, psihica şi informaţională sau poluare estetică.

• În funcţie de caracteristicile şi dimensiunile sursei: poluare punctuală sau

26

• În funcţie de durata de emisie a poluantului: poluare permanentă (sursele industriale, unele activităţi din mediul urban), temporară sau periodică (mijloacele de transport, agricultura) şi accidentală (determinată în principal de accidentele tehnologice).

• După efectele pe care le produce: efecte directe (imediate, pe termen scurt) şi efecte indirecte (pe termen mediu sau lung).

• După mediile în care acţionează preponderent: poluarea atmosferei, hidrosferei şi poluarea edafică (a solului), în fiecare dintre aceste sfere putându-se produce oricare din tipurile anterior menţionate. În mod obişnuit în aer ajung însă substanţele volatile, în apă cele solubile, iar în sol cele insolubile şi solide. Datorită interrelaţiilor dintre geosfere poluarea uneia dintre sfere se va răsfrânge în toate celelalte, dar cu viteze, intensităţi şi efecte diferite.

1.3. Praguri de diferenţiere a poluanţilor şi unităţi de măsură Următorii termeni definesc concentraţia poluanţilor: - Limita de detectare – nivelul sub care un poluant nu poate fi decelat în mediu; - Limita de concentrare, la care se resimte efectul poluant, dar care se situează sub

concentraţia maximă admisibilă; - Concentraţia maximă admisibilă (CMA) – nivelul superior de concentraţie

reglementat prin acte normative care stabilesc limita de la care efectele sunt dăunătoare pentru organismele vii. CMA are valori diferite pentru interval de 30 minute, 24 ore, sau se exprimă ca medie anuală admisibilă. În unele state se utilizează concentraţia maximă admisibilă excepţional, al cărei nivel de concentraţie este peste CMA;

- Gradul de persistenţă al poluantului reprezintă durata în care o substanţă exercită efect poluant; diferă în funcţie de natura poluantului, durata şi concentraţia emisiei, condiţiile de relief şi climatice locale.

Concentraţiile poluanţilor se exprimă în: – unităţi de greutate: µg/kg, mg/kg, mg/tonă; – unităţi de volum: µg/l, mg/l, mg/m3; – unităţi relative: ppm - părţi pe milion 1ppm . 1cm3/m3.1g/tonă .1mg/l; ppb = părţi pe

bilion; 1 ppb . 1 µg /l . 1mg / m3. – exprimare procetuală %.

1.4. Concentrarea poluanţilor în organismele biologice şi la om Orice poluant introdus în mediu este supus unor procese de dispersie, difuzie şi transport

de către aer, apă, animale şi om. Plantele pot prelua direct poluantul din aer, apă sau sol, iar animalele şi omul le preiau din plante, aer şi apă. Unii poluanţi nu sunt metabolizaţi şi nici eliminaţi din organismele vegetale sau animale, ci se acumulează în acestea. Pe traseul unui lanţ trofic are loc procesul de amplificare biologică a poluanţilor, determinat de următoarele procese:

– scăderea biomasei organismelor, de la producător la consumatorul de vârf; – creşterea procentuală a poluantului la consumatorul de vârf. De exemplu, insecticidul DDT are un nivel de 0,04 ppm în plancton, de 0,42 ppm în

moluşte şi poate ajunge la 3,25 – 75,5 ppm la om. Întrebări de verificare 1. Care sunt caracteristicile comune ale proceselor de poluare ? 2. Care sunt criteriile

în funcţie de care se clasifică procesele de poluare ? 3. Când se consideră că o substanţă introdusă în mediu, produce poluare ?

27

2. POLUAREA ATMOSFEREI

2.1. Poluarea fizică a atmosferei Are la bază cedarea dinspre diferite surse spre atmosferă a unor categorii şi cantităţi

diferite de energie şi anume: • energie mecanică: produce poluarea sonoră; • energie calorică; produce poluarea termică; • energie radiantă: produce poluarea cu diferite tipuri de radiaţii. Poluarea sonoră. Se produce datorită emisiilor de sunete (oscilaţii armonice) şi

zgomote (oscilaţii nearmonice sau amestec de sunete discordante). Are ca domeniu de manifestare în special mediul urban, cu o concentrare maximă în preajma zonelor cu funcţii industriale şi de transport (artere şi noduri rutiere, proximitatea aeroporturilor şi a capetelor de culoare aeriene). Efecte: disconfort psihic sau tulburări neurovegetative, nevroze, hipertensiune, tulburări endocrine.

Poluarea termică. Are două modalităţi distincte de manifestare: directă (imediată) şi indusă sau indirectă, care este rezultatul efectelor poluanţilor asupra climei. Surse: activităţi industriale, de transport, agricole, casnice, conflagraţii. Este maximă în aglomerările urbane, în care temperatura poate fi mai mare cu 5-10o C faţă de zonele vecine. Efecte: disconfort, accidente vasculare sau cardiace.

Poluarea cu radiaţii. Este consecinţa proceselor de emisie şi propagare în spaţiu a unor unde electromagnetice (razele X şi radiaţia gama) şi radiaţii corpusculare (radiaţii alfa, beta, pozitroni şi neutroni), însoţite de transport de energie şi care determină modificări importante ale materiei, de natură fizică chimica şi biologică.

Surse naturale: radiaţia cosmică, rocile şi apele radioactive. Surse artificiale: extragerea şi prelucrarea minereurilor radioactive, combustibilii

nucleari, centralele nuclearo-electrice, reactoarele şi acceleratoarele de particule, aparatura de cercetare izotopică, experimentele militare, accidentele nucleare. Dintre radioizotopii constituenţilor fundamentali ai lumii vii menţionăm: 42K (13 x 108 ani, timp de înjumătăţire), 14C (5568 ani), 32P (14,5 ani), 3H (12,4 ani), iar dintre radioizotopii produselor de fisiune: 239Pu (Plutoniu, 24.000 ani), 90Sr (27,7 ani), 137Cs (23 ani). Dintre izotopii gazelor rare, cel mai nociv este Radonul 222Rn, iar cel mai stabil, 85Kr.

Efecte: modificări de natură genetică, afectând cromozomii şi codul genetic; reducerea potenţialului biotic, deci a productivităţii ecosistemelor; reducerea potenţialului germinativ şi regenerativ al speciilor; reducerea longevităţii, direct proporţională cu doza şi durata iradierii; dereglări fiziologice care, în final, pot determina moartea indivizilor afectaţi.

Poluarea cu poluanţi solizi. Surse: arderea incompletă a combustibililor, industria extractivă în cariere, siderurgia, metalurgia, industria materialelor de construcţie, (în special ciment), negru de fum, alte industrii care produc pulberi sau praf sedimentabile, precum şi pulberi în suspensie, (ceaţă, fum, prafuri industriale ultrauşoare).

Pulberi cu plumb care provin din industria metalurgică, crematoriile de gunoaie, gazele de eşapament). În medie, un vehicul eliberează 1 kg/Pb/an sub formă de particule foarte fine. In gheaţa din Groenlanda, concentraţiile au crescut de la la 0,04 ppb în 800 e.n., la peste 30 ppb în 1995. În zonele urbane apa de ploaie poate conţine 40 mg/l sau mai mult.

Pulberi cu mercur, eliminate în aer de industria clorului, industrii care utilizează Hg în procesul tehnologic şi din arderea combustibililor fosili. In centrele urbane concentraţiile ajung la 0,1 mg/m3.

Pulberi cu cupru, eliminate de metalurgia neferoasă. Pot ajunge la concentraţii de 50 g/m3 în preajma centrelor metalurgice.

Siliciu. Pulberi artificiale de SiO2 (cariere, mori de cuarţ, industria materialelor de construcţie). Produce fibroze, sau silicoză.

28

2.2. Poluarea chimică a atmosferei Este consecinţa introducerii în atmosferă a unor gaze care există în mod natural (COx,

NOx), dar care determină depăşirea concentraţiilor naturale sau a introducerii unor substanţe inexistente în mod natural.

Surse staţionare cu activitate permanentă: emisii cu concentraţii mari, datorate arderii combustibililor fosili în scopuri industriale sau urbane şi care eliberează în atmosferă gaze şi particule solide:

– cărbunele eliberează suspensii (C, Si, Al, FeOx, Zn, Cd, Ni, Sl) şi gaze (NOx, CO, acid fluorhidric, aldehide);

– produsele din petrol eliberează NOx, CO, SO2, hidrocarburi policiclice şi cenuşe bogată în sulfaţi, Sl, Vn;

– gazele naturale (cantităţi reduse de NOx, COx şi unele hidrocarburi). Alte surse de gaze: petrochimia, combinatele chimice, metalurgia primară neferoasă etc. Surse mobile: sunt mijloacele de transport rutier, fluvial şi aerian. Emisiile de gaze intră în atmosferă concentrat (coşurile industriale, cele de la centralele

electrice) sau difuz (mijloacele de transport), iar viteza de dispersie depinde de: (1) caracteristicile fizice ale sursei (viteza şi temperatura gazelor, înălţimea coşului de emisie şi diametrul acestuia, caracterul stabil sau mobil al sursei, durata de emisie); (2) caracteristicile chimice ale emisiei (concentraţia poluantului şi nivelul de toxicitate); (3) factori naturali: parametrii meteorologici (viteza şi durata vântului, umezeala aerului, precipitaţiile atmosferice, presiunea aerului), relief (culoare de vale, zone depresionare, barierele orografice) şi de prezenţa unor suprafeţe împădurite capabile să reţină particule şi sa neutralizeze unele gaze.

Principalele substanţe chimice poluante ale atmosferei Compuşi organici volatili Sunt hidrocarburi (benzina, eterii de petrol, benzen, acetonă, cloroform, esteri, fenoli,

sulfura de carbon ş.a.) rezultă din prelucrarea ţiţeiului şi a produselor petroliere, din composturile menajere, agricole sau industriale şi din emisiile vehiculelor care folosesc motoare cu explozie. Pot fi rezultatul unor procese naturale. Procesele incomplete de ardere generează hidrocarburi policiclice cancerigene (benzoantracen, clorantren).

Oxizii de carbon – Monoxidul de carbon este cel mai important poluant al atmosferei. Surse naturale:

erupţii vulcanice, incendii, descărcări electrice şi fermentaţiile anaerobe. Concentraţia în troposfera nepoluată este de 0,1 - 0,2 ppm. Surse artificiale: arderea

combustibililor fosili şi arderile incomplete ale carburanţilor în motoarele cu explozie. Indicii de emisie a CO (Ie = CO rezultat / Combustibil consumat), arată că valorile maxime de poluare cu CO sunt localizate în zonele industriale, centrele urbane şi nodurile rutiere, (2-140 ppm). Efecte: afecţiuni cerebrale, dereglări de sarcină, malformatii sau chiar decesul. Cele mai mari valori medii zilnice admise sunt de 2 mg/m3.

– Dioxidul de carbon. Este gazul principal care determină „efectul de seră”. Surse: procese de combustie 79 %, respiraţia plantelor 17,8 %, surse industriale 3%, alte procese naturale 0,2 %. Cantitatea totala de CO2 din atmosfera a crescut de la 1,29 ppm (1965-1985) la 1,5 ppm (1985-1995). Efecte: devine toxic pentru om în concentraţii de peste 2–3 %, şi nociv la concentraţii de peste 25- 30 %.

Compuşii sulfului (oxizii de sulf şi acidul sulfhidric) Surse: procese naturale (67%); activităţi antropice (33%, din care 96% prin arderea

combustibililor fosili). – Dioxidul de sulf, se găseşte în concentraţii de cca 0.2 ppm în troposfera nepoluată.

Surse artificiale: arderea combustibililor fosili şi unele procese metalurgice (prelucrarea a

29

1000 t de pirită, produce 600 t SO2). Emisiile totale/an sunt estimate la 330 milioane tone. Efecte: > 35 ppb, moartea lichenilor şi muşchilor; > 0.1 ppm, moartea plantelor fanerogame; > 1,0 ppm, moartea tuturor plantelor, iar la om provoacă iritaţii ale aparatului respirator; > 5-10 ppm, spasm bronşic; în concentraţii de 4 - 5 mg/m3, intoxicaţii si decese la mamifere şi om. CMA sunt de 0,75 mg/m3 pentru maxim 30 minute, 0,25 mg/m3 pentru 24 h şi 0,01 mg/m3 medie anuală. Sub acţiunea razelor UV, SO2 trece în SO3, mult mai toxic şi foarte solubil în apă. În prezenţa vaporilor de apă, formează acid sulfuric, fiind antrenat de precipitaţii (vezi ploile acide).

– Acidul sulfhidric sau hidrogenul sulfurat. Concentraţiile naturale în atmosferă sunt de 0,4 mg/m3, adică sub limita de detecţie olfactivă, situată sub nivelul de 0,13 ppm. Surse naturale: producţia naturală de H2S este estimată la 280 milioane tone/an din care 80 milioane tone în mediile terestre.

Sursele artificiale: industria (petrolieră, petrochimică, chimică, metalurgică, alimentară), agricultura, zootehnia şi apele uzate. Are acţiune toxică mai puternică asupra animalelor şi omului (sistemul nervos, aparatul respirator şi sângele) decât asupra plantelor, si acţiune corosivă asupra vopselelor si metalelor (inclusiv asupra Al, Cu, Zn). CMA pentru România sunt de 0,015 mg/l în 30 minute şi de 0,008 mg/l în 24 ore.

Compuşii azotului – Oxizii de azot sunt componenţi naturali ai atmosferei. Cel mai important efect poluant

îl are NO2, gaz de culoare galbenă, stabil chimic. Surse naturale: combinarea în atmosferă a NO cu oxigenul. Sursele artificiale: arderea combustibililor fosili şi emisiile motoarelor cu explozie (5 x 107 tone). Contribuie la formarea smogului. Efecte: în concentraţii reduse provoacă iritaţii ale aparatului respirator, arsuri şi sufocare; în concentraţii ridicate provoacă asfixiere, convulsii şi blocarea respiraţiei. CMA sunt de 0,3 mg/m3 pentru 30 minute, 0,1 mg/m3 pentru 24 ore şi 0,01 mg/m3 valoare medie anuală.

– Peroxi-aceti-nitraţii (PAN) Se formează sub influenţa radiaţiei solare şi accelerează procesul de formare a ozonului în troposferă. Chiar în concentraţii de numai 15 ppm determină leziuni foliare la plante, deci dereglarea fotosintezei, iar la om provoacă iritaţii oculare şi dereglări respiratorii.

Derivaţii halogenilor Au provenienţă exclusiv industrială. – Clorul. Surse: electroliza clorurilor alcaline, lichefierea clorului, producţia de celuloză,

hârtie şi solvenţi organici şi a pesticidelor organoclorurate. Este mai greu decât aerul şi solubil în apă, deci se concentrează cu uşurinţă în apropierea solului, în zone puţin ventilate (fundul depresiunilor, culoare de vale) şi în apă.

Efecte: > 15 - 20 ppm, disfuncţii ale aparatului respirator şi iritaţii severe ale mucoasei globului ocular; > 100 ppm, enfizem sau edem pulmonar, bronşite şi deces; corodarea metalelor. CMA sunt de 0,1 mg/m3 pentru 30 minute şi numai 0,03 mg/m3 pentru 24 de ore.

– Fluorul. Surse: industria aluminiului. Efecte: chiar în concentraţii de numai 0,1 ppb, produce necroze foliare, defoliere, iar în concentraţii de 60 - 100 ppb, moartea plantelor. Poate fi concentrat în ţesutul vegetal pâna la 2 g/kg masă uscată.

2.3. Poluarea biologică a atmosferei Atmosfera nu dispune de o microfloră proprie, dar în partea inferioară a troposferei

există în permanenţă microorganisme de origine umană, animală sau naturală (viruşi, bacterii şi fungi). Cele provenite de la animale şi om pot fi saprofite (nepatogene), condiţionat patogene şi patogene. Sunt prezente în atmosferă înglobate sau aderente la particule de praf, fum sau vapori de apă sau ca praf bacterian.

30

2.4. Autoepurarea atmosferei În atmosferă funcţionează mecanisme naturale prin care se realizează autoepurarea

aerului. Dintre acestea enumerăm mecanismele fizice (dispersia şi difuzia poluantului în masele de aer, sedimentarea, aderarea la particulele de apă sau la cele solide din aer, antrenarea mecanică descendentă prin intermediul precipitaţiilor atmosferice şi transformări sub influenţa radiaţiei solare), chimice(recombinări chimice) şi biologice (consum de poluanţi sau transformarea biochimica a acestora). Calitatea şi intensitatea cu care se realizează aceste procese depinde de natura poluantului, starea de agregare, concentraţia şi nivelul de toxicitate, starea parametrilor meteorologici.

2.5. Poluarea aerului în România În ansamblu, România este o ţară cu nivel mediu sau submediu de poluare a aerului.

Sursele principale sunt arderea combustibililor fosili, industria chimică, petrochimia, siderurgia şi metalurgia, materialele de construcţieşi traficul rutier. Poluarea industrială este amplificata de utilizarea unor tehnologii depăşite, absenţa instalaţiilor de filtrare sau a celor de epurare a gazelor şi de absenţa catalizatorului la autovehicule.

– Metalurgia neferoasa (Copşa Mica, Baia Mare şi Zlatna) determină nivele ridicate de poluare cu: pulberi cu un conţinut ridicat de metale grele (As, Pb, Cd, Zn, Cu, Sn) care depăşesc de 10 - 200 ori normele admise (în special la Pb şi Cd); pulberi totale în suspensie (depăşiri ale CMA în 20 - 50% din numărul de zile) sau pulberi sedimentabile; gaze cu conţinut ridicat de CO2 care au concentraţii de până la 20 de ori mai mari decât CMA în 24 ore.

– Industria chimică şi petrochimia, impurifică atmosfera cu: emisii complexe de poluanţi anorganici (Făgăraş, Borzeşti, Săvineşti şi Dej, cu SO2, NOx, HCl, Cl2, H2SO4, NH3) şi organici (fenoli, aldehide organo – clorurate), cu emisii de hidrocarburi, fluor, fenoli, SO2, NO2 şi funingini (Midia, Ploieşti, Brazi, Teleajen şi Piteşti); emisii de SO2 şi H2 (industria celulozei, hârtiei şi fibrelor artificiale din Brăila, Lupeni, Suceava) şi NH3 (uzinele de îngrăşăminte chimice din Arad, Işalniţa, Târgu Mureş, Turnu Măgurele).

– Siderurgia (Galaţi, Hunedoara, Călan, Reşiţa şi Călăraşi), produce emisii masive de pulberi cu concentraţii ridicate de Pb, Zn, Cu, Cr, şi Zr.

– Marile termocentrale ale ţării, în special cele care utilizează cărbune şi păcură (Rovinari, Turceni, Mintia, Turnu Severin) elimină în atmosfera pulberi cu As, Cd, Pb, Mg, Mn şi în mică măsură SO2, CO, CO2 şi NO2.

Întrebări de verificare 1. Praguri de diferenţiere a poluanţilor şi unităţi de măsură a concentraţiilor 2. Care

sunt sursele antropice de poluare a atmosferei ? 3. În ce mod arderea combustibililor fosili produce poluarea atmosferei ? 4. Care sunt cele mai importante tipuri de poluare a atmosferei urbane ? 5. Care sunt gazele poluante emise de mijloacele de transport ? 6. Expuneţi procesele de autoepurare a atmosferei şi factorii de care depind.

3. POLUAREA HIDROSFEREI Apa este o resursă naturala neregenerabilă, al cărei volum total este apreciat la 1,386

miliarde km3. Proprietăţile naturale ale apei pot fi modificate datorita poluării, proces convergent cu cel de creştere a cerinţelor.

31

3.1. Poluarea apelor de suprafaţă Sursele de poluare pot acţiona permanent, temporar sau accidental, emisiile având

caracter punctual (canalizarea, cu sau fără reţea de tratare a apei, surse industriale, deversări accidentale, industria minieră) sau areal (activitatea agricolă, forestieră, de construcţii, sedimentele atmosferice).

Poluarea fizică Poluarea termică. Surse: deversarea în apele naturale a unor lichide calde utilizate ca

refrigeratoare în diferite industrii (nucleară, metalurgie, siderurgie, centrale termice) sau a apelor menajere. Peste 25 % din debitul râurilor de pe glob sunt afectate de poluare. Efecte: reducerea cantităţii de oxigen dizolvat; - accelerarea degradării biologice a substanţei organice, dezvoltarea microorganismelor aerobe, modificarea structurii biocenozelor, moartea organismelor acvatice la temperaturi de peste 30OC după 1- 2 ore.

Poluarea cu substanţe radioactive. Surse: deşeuri provenite din industria nucleară sau din depozitele de roci radioactive. Efecte: iradierile acute distrug măduva spinării, diminuează numărul de hematii şi produc mutaţii genetice. Planctonul din apă are capacitatea de a concentra radiaţiile de 2 până la 10.000 ori, iar peştii, de 500-800 ori. Unul dintre cele mai nocive elemente este 90Sr, produs de centralele nucleare, care este interschimbabil cu Ca din ţesutul osos, şi care poate fi ingerat prin consumul de lapte sau carne provenite de la animale ierbivore contaminate. CMA pentru apa potabilă este de 3 picoCurie 226Ra/l sau 10 picoCurie/l 90Sr.

Poluarea chimică Constituie forma cea mai frecventă şi mai intensă de poluare a apelor şi se produce cu o

mare varietate de substanţe, unele biodegradabile, altele cu grad ridicat de persistenţă şi nivel ridicat de toxicitate.

• Poluarea cu compuşi ai azotului (azotaţi, azotiţi, amoniac). Surse naturale: descompunerea substanţelor organice care conţin azot. Surse artificiale: îngrăşămintele cu azot şi apele uzate.

• Poluarea cu compuşi ai fosforului (greu solubili, persistenţi). Surse artificiale: fertilizatorii agricoli şi efluenţele urbane. Concentraţia fosfaţilor în apele menajere urbane variază între 20 - 150 mg/. CMA la fosfaţi este de 0,5 mg/l în apa potabilă. Efecte: determină eutrofizarea apelor lacustre.

• Poluarea cu pesticide. Pesticidele pot să ajungă direct în râuri, antrenate de şiroire sau ca urmare a răspândirii lor prin aviaţia utilitară; unele insecticide (ex. cele destinate ţânţarilor) sunt împrăştiate direct pe suprafaţa apei. Cele mai toxice sunt pesticidele din categoria hidrocarburilor clorurate şi compuşii organofosforici. Efecte: la animale şi om, reduc permeabilitatea membranelor celulare şi împiedică formarea enzimelor. CMA admise în apa potabilă pentru pesticidele dintr-o singură clasă este de 0,5 mg/l, iar din apele de suprafaţă trebuie să lipsească cele organofosforice şi nitroderivaţii. Pentru cele organoclorurate CMA este de 0,001 mg/l.

• Poluarea cu produse petroliere. Surse: transportul maritim şi fluvial, schelele de foraj continental şi marin, industria prelucrătoare, şi unele activităţi urbane. Anual ajung în apele oceanice 10-15 milioane tone de hidrocarburi uşoare (kerosen, benzine, solvenţi folosiţi în procese de degresare sau curăţire), hidrocarburi grele (asfalt, bitum, motorină, diverse categorii de uleiuri), lubrifianţi şi agenţi de curăţire. Produsele petroliere ajunse în apă sedimentează (40%), se menţin ca emulsii (40%), sau formează o peliculă pe interfaţa aer-apă (20%)1. Efecte: limitează oxigenarea apelor, distrug fito- şi zooplanctonul, omoară peştii şi păsările.

• Poluarea cu substanţe tensioactive (detergenţi). Surse: industria textilă, a pielăriei şi coloranţilor, activităţile menajere si utilitare, unele insecticide şi fungicide. Efecte: produc

32

spume care limitează schimbul de oxigen, iar la concentraţii de 100 ppm distrug cele mai multe animale din zona litorală sau de mal (viermi, moluşte, crustacei, peşti).

• Poluarea cu substanţe cu grad ridicat de toxicitate. – Poluarea cu plumb. Surse: procese tehnologice care includ acest metal şi care se

desfăşoară în mediu lichid (prelucrarea galenei în flotaţii, procese de galvanizare, refrigerări), precum şi pulberi sedimentabile antrenate în hidrosferă (25 000 tone/an numai pentru Atlanticul de Nord). Concentraţiile naturale se situează între 0,003-0,002 mg/l în apa de mare şi între 0,003 - 0,2 mg/l în apele continentale, iar CMA este de 0,1 mg/l în apa potabilă. Efecte: la animale şi om este acumulat în ficat, rinichi şi oase, plămâni, inimă şi creier. La om produce anemii şi saturnism.

– Poluarea cu mercur. Surse: industria chimică, arderea diferitelor categorii de deşeuri. Emisiile totale de mercur sunt evaluate la 3625 t/an. Concentraţiile naturale în apa de mare sunt de ordinul a 0,3 µg/l. Efecte: Mercurul şi derivaţii acestuia sunt slab biodegradabili, iar procesul de concentrare pe diferitele niveluri ale lanţurilor trofice este intens. Compuşii mercurului afectează creierul, produce paralizii, orbire, malformaţii şi sterilitate.

– Compuşii arsenului (trioxidul de arsen, arseniţii şi arseniaţii). Surse: din ape reziduale industriale şi din pesticidele cu arsen. Efecte: se acumulează mai ales în păr, unghii şi piele. Blochează acţiunea unor enzime, determină paralizii, sufocări, cancer pulmonar şi cutanat. CMA este de 0,05 mg/l în apa potabila şi de 0,01 în apele de suprafaţă.

– Cadmiul. Surse: industria (minieră, metalurgică, chimică, termoenergetică, acumulatoare şi baterii), agricultura (îngrăşăminte şi pesticide) şi toate procesele care produc materiale zincate, cadmiate, emailate, sau realizate din policlorură de vinilin sau polietilenă. Efecte: efecte toxice cumulative pentru rinichi şi ficat. CMA este de 0,01 mg/l în apa potabilă.

1 O tonă poate acoperii cu o peliculă moleculară fină până la 12 km2 de apă. • Poluarea cu substanţe chimice indezirabile. Aceste substanţe au un grad redus de

toxicitate sau nu sunt toxice, dar produc modificarea proprietăţilor fizice şi organoleptice ale apei, făcând-o improprie pentru consum. Unele dintre substanţele indezirabile se găsesc în mod natural în apă (Al, Fe, Mn), iar altele sunt introduse numai prin poluare (Cu, Zn). Cuprul - modifică gustul (amar), culoarea (albăstruie) şi turbiditatea; CMA este de 0,1µg/l pentru apa potabilă şi 0,05 mg/l în apele de suprafaţă. În concentraţii de 8 mg/l în sânge provoacă icter şi afecţiuni renale severe. Fierul (sulfaţi, fosfaţi, silicaţi) modifică gustul (astringent), şi culoarea (galben - portocaliu sau roşiatic în concentraţii ridicate). Favorizează dezvoltarea ferobacteriilor, care au efect corosiv asupra obiectelor metalice. CMA pentru apa potabilă şi în apele naturale din categoria I - a este de 0,3 mg/l. Manganul - însoţeşte poluarea cu Fe şi determină modificarea gustului (sălciu) şi culorii (cenuşie).

Poluarea biologică a apelor Poluarea biologică primară a apelor este consecinţa introducerii în acestea a unor

microorganisme patogene de origine umană sau animală (bacterii, viruşi) sau a unor substanţe organice care pot fermenta. Surse: efluenţele urbane şi zootehnice şi, secundar, cele industriale sau din transporturi. Utilizarea cursurilor de apă drept mijloc de diluare a unor efluenţe menajere, agricole sau industriale, pune probleme deosebit de grave de igienă publică. Efecte: creşterea frecvenţei hepatitei virale, colibaciloză, dezinterie, antrax, variolă, diverse forme de micoze ale epidermei etc.

Cele mai vulnerabile sunt zonele de mal şi ţărm ale lacurilor şi mărilor utilizate pentru plajă şi râurile care traversează aglomerări urbane sau zone cu ferme zootehnice.

3.2. Poluarea apelor subterane Oricare dintre mediile naturale (atmosfera, solurile, râurile de suprafaţă) sau activitatea

umană contribuie (direct sau indirect) la acest proces. Surse: exfiltraţii din reţele de canalizare (ape uzate menajere sau industriale), de transport (petrol şi derivaţi, produse chimice);

33

pierderi din instalaţii de depozitare/stocare supra- sau subterane (substanţe utile, deşeuri) sau tratare; pierderi din instalaţii de foraj; infiltraţii din terenuri agricole tratate cu îngrăşăminte şi/sau pesticide; excavaţii care distrug stratul impermeabil din acoperişul acviferelor; activităţi ilegale (spargeri de conducte, deversări intenţionate, etc). Tipul şi intensitatea poluării sunt dependente de proprietăţile filtrante ale solului şi rocii traversate. Un poluant ajuns în apele subterane este răspândit în acestea prin trei procese care pot acţiona independent sau simultan: advecţie, difuzie şi dispersie.

3.3. Alte efecte produse de poluarea apelor Creşterea turbidităţii; efecte ecologice care determină scăderea capacităţii de

autoepurare; pierderea calităţilor fizico-chimice şi organoleptice, cu efect limitativ asupra categoriilor de utilizare; diminuarea rezervelor apelor de calitate şi necesitatea tratării suplimentare pentru consum; scăderea capacităţii de producţie a ecosistemelor (biomasă şi peşte); îmbolnăviri accidentale, epidemii; efecte negative asupra agriculturii, ca urmare a irigaţiilor.

3.4. Autoepurarea apelor – Autoepurarea fizică. Se realizează prin intermediul a trei procese (diluţia,

sedimentarea, efectul bactericid al radiaţiei solare) care pot acţiona simultan asupra poluanţilor; este caracteristică mai ales râurilor de suprafaţă şi are eficienţă maximă vara, dar este aproape nulă iarna.

– Autoepurarea chimică. Este rezultatul unor procese de oxidare, reducere sau precipitare a unor poluanţi anorganici în soluţie.

– Autoepurarea biochimică şi biologică. Se realizează sub acţiunea organismelor acvatice (bacterii, protozoare, plante verzi), cel mai important rol revenind bacteriilor. Timpul minim necesar pentru autoepurarea unui râu în care sa introdus o singura tranşă de poluant este de 10 zile. In funcţie de gradul de poluare şi capacitatea lor de autoepurare, apele de suprafaţă sunt incluse în patru categorii (I – IV), cele din clasa I fiind practic nepoluate.

3.5. Tehnici de depoluare a apelor Creşterea necesarului de apă determinat de creşterea populaţiei a determinat elaborarea

unor tehnologii de depoluare, dintre care menţionăm: – Pentru apele de suprafaţă: limitarea răspândirii poluantului şi recuperarea poluanţilor

flotanţi; eliminarea suspensiilor, reducerea masei şi volumului suspensiilor în staţii de decantare-sedimentare; tratarea chimică sau biologică a apelor uzate menajere sau industriale; tratarea poluanţilor organici volatili prin barbotare cu aer, iar a celor nevolatili prin adsorbţie pe cărbune activ.

– Pentru apele subterane: izolarea acviferului poluat (soluţie costisitoare) pompare la suprafaţă şi tratarea înainte de folosire.

3.6. Poluarea apelor în România Totalul apelor uzate deversate anual în râurile României este de peste 10 miliarde m3

din care 4,5 md m3/an reprezintă ape de răcire, iar diferenţa este apă poluată chimic, radioactiv, biologic sau bacteriologic, etc. Din acest total, 10 % este tratată integral înainte de a fi descărcată în râuri, 60% parţial şi 30% fară nici o prelucrare. Debitul mediu de apă uzată deversată în râuri este de 90 m3/s, din care se epurează numai 42 m3/s. Împreună cu apa sunt evacuate următoarele cantităţi de substanţe: 21.000 t/an azotiţi, 5.900 t/an fosfor şi 190.000 t/an, alte substanţe.

34

Verificare 1. Sursele antropice de poluare, comune apelor de suprafaţă şi subterane. 2. Ce tipuri

de poluare produc: (1) apele menajere; (2) apele industriale ? 3. Care sunt substanţele poluante cu grad ridicat de toxicitate şi ce efecte produc ? 4. În ce constă efectul poluant al pesticidelor şi al îngrăşămintelor artificiale ? 5. Prezentaţi şi exemplificaţi procesele naturale de epurare a râurilor.

4. POLUAREA SOLULUI

Poluarea solului este un proces permanent produs de industrie, agrozootehnie şi activitatea menajeră. Degradarea naturală a solurilor sau cea determinată de activităţi antropice sunt procese rapide comparativ cu cele de pedogeneză. Poluarea solului prezintă un grad ridicat de risc deoarece nu exista procedee de depoluare, iar refacerea solului prin procese naturale este lentă. Poluarea poate fi directă (deşeuri solide, pesticide sau îngrăşăminte) sau indirectă, prin aport de poluanţi din atmosferă (gaze, pulberi, soluţii sau suspensii apoase) sau din apă (precipitaţii, ape industriale, ape menajere). Poluanţii din sol sunt înglobaţi în masa vegetală, iar din aceasta, prin intermediul lanţurilor trofice, ajung la animale şi om.

4.1. Poluarea cu pulberi radioactive Are un caracter mai limitat decât poluarea radioactivă a aerului sau apei. Surse: depuneri

de pulberi radioactive din atmosferă, depozitarea pe sol a unor minereuri (steril) sau reziduuri. O parte din radionuclizii din sol sunt adsorbiţi de plante şi intră astfel în circuitul trofic, ajungând în final la om.

4.2. Poluarea chimică Este produsă mai ales de agricultură şi zootehnie, la care se adaugă industria şi

activităţile de transport (rutier şi prin conducte). Poluarea cu pesticide Pesticidele au o mare stabilitate la agenţii fizico-chimici şi nu sunt biodegradabile; au o

remanenţă în sol, între 15 şi 40 ani. Sunt puţin solubile în apă, dar sunt liposolubile. Tratamentele repetate cu aceste substanţe determină acumularea lor progresivă în sol, care devine treptat un rezervor de toxicitate în care concentraţiile variază între 0,1-5,0 ppm. Din cca. 600 de substanţe cu efect pesticid, se realizează peste 120.000 de produse comerciale. Cele mai răspândite sunt pesticidele organoclorurate şi cele organofosforice. Deşi au o acţiune selectivă, afectează şi alte organisme decât cele ţintă. Conţin numeroase metale cu potenţial toxic ridicat. Efecte: încetinesc sau blochează activitatea de fotosinteză a algelor din sol şi, prin aceasta, blochează aprovizionarea microflorei cu energie; diminuează procesele de humificare şi de fixare a azotului. Sunt supuse unor procese lente de degradare sub acţiunea microorganismelor, insectelor, viermilor, şi a plantelor sau sunt degradate prin mecanisme chimice şi fotochimice.

Poluarea cu îngrăşăminte chimice Cele mai importante şi mai utilizate sunt îngrăşămintele pe baza de azot (azotaţii de

amoniu, de calciu şi de potasiu), de sulf (sulfatul de amoniu şi superfosfatul) şi de potasiu. Efecte: modifică circuitul biogeochimic al N şi P; inhibă sau blochează reciclarea substanţelor organice şi humusului; produc poluarea apelor subterane şi de suprafaţă; induc scăderea

35

biodiversităţii ecosistemelor acvatice şi productivitatea lor biologică. La om, reduc capacitatea de oxigenare a ţesuturilor, generând anemii severe.

Poluarea cu metale grele şi ape reziduale Surse: îngrăşăminte chimice, industria, transporturile rutiere, deşeuri solide sau lichide

(industriale, agro-zootehnice, stradale, menajere). Efecte: modificarea calităţii solului şi perturbarea proceselor pedogenetice. Fierul, inhibă procesele de formare a solului fertil, plumbul diminuează procesele de fermentaţie din sol, iar cadmiul frânează sau blochează procesele de denitrificare şi de sinteză a azotului. În România, în apropierea zonelor de depozitare a deşeurilor, CMA sunt depăşite de până la 15 ori.

4.3. Poluarea biologică Microflora solului se compune din virusuri, bacterii, actinomicete, micete şi alge, iar

cantitatea lor poate ajunge la 2,5 - 10 t/ha. Surse: bacterii patogene sau condiţionat patogene care provin din apele reziduale fecaloid-menajere şi zootehnice, incomplet epurate sau neepurate. Solul este un mediu de reintegrare a apelor reziduale deoarece reţine în masa sa substanţele poluante; acest proces este sursa principală de poluare. Efecte: modificări fizico-chimice, reducerea productivităţii.

Verificare 1. În ce mod atmosfera şi hidrosfera produc poluarea solului ? 2. În ce mod pesticidele

şi îngrăşămintele chimice produc poluarea solului? 3. Care sunt efectele generale ale poluării solului ?

5. POLUAREA CU DEŞEURI Prin deşeuri se înţelege ceea ce rămâne dintr-un material prelucrat, folosit sau

consumat, şi sunt impropriu numite gunoaie.

5.1. Categorii de deşeuri Toate activităţile umane sunt surse potenţiale de deşeuri, iar cantitatea acestora variază

de la ţară la ţară. • În funcţie de natura lor, deşeurile pot fi grupate în: – deşeuri substanţiale (substanţe chimice, particule elementare, prafuri, pulberi); – deşeuri energetice, care pot fi sub formă ordonată (radiaţii á,â,ă, UV,

electromagnetice) sau dezordonată (radiaţie termică, zgomote, vibraţii); – deşeuri informaţionale, (informaţii false, viruşi, modele eronate); – deşeuri comportamentale (de atitudine, educaţionale şi de stress). • În funcţie de sursele majore care le produc se disting: deşeuri urbane, industriale,

agricole, din industria minieră, producţia de energie, mâluri rezultate din dragări, flotaţii, procese industriale, canalizare.

• În funcţie de impactul asupra mediului şi al managementului, pot fi: biodegradabile, adică cele care sub influenţa bacteriilor aerobe sau anaerobe pot fi

descompuse şi reintegrate circuitului materiei; nebiodegradabile, adică cele care se caracterizează prin stabilitate în timp.

Deşeuri urbane În prezent, în Europa există o producţie totală anuală de cca. 360 mil.t/an, cu o medie

anuală de creştere de 3%. În România, în 1999 s-au produs 6,7 mil.tone (hârtie, carton 13,8 %; materiale plastice 11,0 %; sticlă 5,5 %; textile 3,2 %; metale 2,5 %; alte materiale 64,0 %), cu o medie de 1,02 kg/zi/locuitor, depozitate în 303 depozite care ocupau circa 1.236 ha.

36

Deşeuri industriale Majoritatea sunt nebiodegradabile şi se apreciază că rata anuală de creştere a acestora

este de 3-4 %/an în ţările industrializate. Obţinerea unei tone de cupru duce la producerea a 500 tone de reziduuri. În 1999, în România, deşeurile industriale erau depozitate în 354 depozite, care ocupau aproape 12 000 ha.

Deşeuri toxice În această categorie intră metale sau compuşi metalici, solvenţi halogenaţi, acizi,

compuşi organohalogenaţi sau organofosfataţi, cianide, fenoli, etc, care deţin cca16 % din totalul deşeurilor industriale, iar cantitatea produsa anual numai în ţările OCED este de cca 45 milioane tone/an. O mare parte din această categorie de deşeuri ies peste graniţele ţărilor în care sunt produse prin export.

Deşeuri agricole Sunt alcătuite din dejecţiile animalelor (îngrăşămintele naturale), resturi de recoltă,

subproduse agricole şi reziduuri agrochimice. Cantitatea acestora depinde de importanţa acordată agriculturii în fiecare ţară şi de tipul de agricultură. Cea mai mare parte sunt reziduuri organice, deci biodegradabile şi pot fi reconvertite prin procese biologice, fizice sau chimice în furaje sau îngrăşăminte. Pe glob, producţia acestora este apreciată la cca 2 miliarde tone/an, rata de creştere fiind de cca 6-7 ori mai mare decât cea a deşeurilor urbane şi industriale la un loc.

Deşeuri radioactive Rezultă din: extracţia, concentrarea şi rafinarea minereului de uraniu; obţinerea

uraniului metalic; fabricarea barelor combustibile de uraniu metalic sau oxizi de uraniu; procesul de exploatare a CEN (schimbarea combustibililor nucleari uzaţi, golirea si curăţirea circuitelor de răcire, materiale de la schimbătoarele de ioni, nămoluri de decantare etc); retratarea combustibilului nuclear uzat (depozitarea timp de un an în bazine acvatice strict controlate, interval în care radioactivitatea scade la 2-5% din cea iniţială şi recuperarea în proporţie de 96- 97% din uraniul şi plutoniul existent. Un reactor nuclear cu o putere de 1000 Mw produce într-un an deşeuri radioactive cu o activitate de 13,52 x 109Ci printre care şi 90Sr şi 137Cs.

5.2. Managementul deşeurilor Atitudinea faţă de producţia şi managementul deşeurilor diferă de la ţara la ţară sau chiar

în interiorul aceluiaşi stat. În unele ţări a fost elaborată şi adoptată o ierarhizare a opţiunilor preferenţiale de gestionare a deşeurilor pe patru niveluri distincte: (1) prevenirea producţiei de deşeuri este preferabilă reciclării; (2) reciclarea este preferabilă incinerării; (3) incinerarea este preferabilă depozitării; (4) depozitarea şi controlul evoluţiei depozitelor este preferabilă emisiilor necontrolate.

Depozitarea în gropi sanitare. Cele mai numeroase gropi sanitare, izolate de substrat şi acoperite, se găsesc în Polonia (13.300), Germania (10.400), Slovacia (7.200) şi Anglia (4.200). In medie, în Europa sunt depozitate în gropi sanitare 60 % din deşeurile urbane şi 70 % din cele periculoase şi toxice.

Incinerarea deşeurilor. Are următoarele avantaje: reduce volumul total al deşeurilor periculoase cu 95%; reduce toxicitatea deşeurilor cu 99%; asigură recuperarea şi reutilizarea unor materiale şi a unei părţi din energia consumată în procesul de producţie; reduce riscul de contaminare cu agenţi patogeni. Prin arderea a 500 milioane tone deşeuri urbane ar putea rezulta energia degajată de 180 milioane tone cărbune. Deşeurile urbane sunt incinerate cu o medie de 19% în Europa, iar cele toxice sau periculoase în proporţie de numai 8%.

Injectări în litosferă. Lichidele cu grad ridicat de toxicitate pot fi injectate în scoarţa terestră, în structuri poroase sau fisurate, la adâncimi de peste 3-400 m, în vederea depozitării. In SUA sunt injectaţi zilnic sute de mii de m3 de deşeuri lichide, în 220 de foraje.

37

Depozitarea în ocean. Procedeul se aplică nămolurilor rezultate din dragări, canalizări, procese industriale si pentru unele categorii de substanţe cu grad ridicat de toxicitate sau radioactivitate (introduse în containere speciale).

5.3 Reutilizarea sau reciclarea deşeurilor Reciclarea deşeurilor asigură prezervarea resurselor naturale şi reducerea poluării.

Deşeurile conţin materiale sau energie care pot fi reutilizate Doar o parte infimă a deşeurilor poate fi refolosită ca atare (butelii din plastic sau sticlă pentru lichide, containere), majoritatea fiind sortate şi reintroduse în industria prelucrătoare. Se pot recicla: fierul vechi care asigură în prezent 10 % din producţia mondială de oţel; plumbul, prin recuperare din cele 80 milioane de acumulatoare scoase anual din uz, şi din reţelele de apă/canalizare; metale preţioase (Au, Pl, Ag, Wf, Cd, etc), din echipamentele electronice şi din vechile halde de steril, prin folosirea unor tehnologii performante; masele plastice (mai ales termoplastele flexibile care se pot topi şi reutiliza industrial); deşeurile menajere, prin colectarea pe categorii, în containere cu destinaţie precisă (metal, hârtie, 2-3 sortimente de sticlă, mase plastice, gunoaie).

În Europa Centrală şi de Vest sunt reciclate între 30- 40% din deşeurile urbane: hârtia între 22-58% (pe primele locuri fiind Olanda Germania şi Norvegia), iar sticla între 22-70% (cu Elveţia, Olanda, Germania, Austria, Belgia şi Italia).

Bioconversia deşeurilor organice. Este un proces prin care deşeurile organice sunt transformate prin procese bacteriologice aerobe sau anaerobe în produse care pot fi utilizate ca îngrăşăminte agricole.

Verificare 1. Categoriile de deşeuri solide şi geosferele pe care le afectează. 2. Care sunt efectele

deşeurilor asupra apelor de suprafaţă şi subterane ? 3. Comentaţi principiile preferenţiale de gestionare a deşeurilor. 4. În ce mod sunt gestionate deşeurile ?

6. POLUAREA PRIN ACCIDENTE TEHNOLOGICE

Accidentele tehnologice sunt consecinţa unor anomalii ce apar în procesele tehnologice, de transport sau nucleare şi produc efecte poluante sau determină modificări fizice ale mediului. Potenţialul distructiv al acestui tip de accidente este dat de toxicitate, inflamabilitate (caracterul exploziv) şi persistenţă.

Pot fi distinse 4 categorii de accidente tehnologice: (1) Accidente ale instalaţiilor industriale, datorate unor defecţiuni în sistemele de producţie, care determină emisii catastrofale de substanţe toxice, inflamabile sau explozive; (2) Accidente în activitatea de transport intern şi de distribuţie a substanţelor cu grad ridicat de toxicitate. Gradul de risc este sensibil diminuat în cazul instalaţiilor fixe de transport, cel prin conducte; (3) Accidente produse în procese de explorare pe platformele continentale şi de transport maritim. (4) Accidente nucleare. Tipurile de accidente şi frecvenţa de producere sunt: cu tancuri petroliere 84 %, explozii în procese de explorare şi alte explozii 4,7 %, conducte de transport 4,5 %, alte cauze 6,8%;

7. POLUAREA REGIONALĂ, TRANSFRONTALIERĂ ŞI GLOBALĂ

38

Aerul, râurile şi curenţii marini sunt „transportatori” importanţi ai unor emisii naturale sau antropice de agenţi poluanţi. Prin intermediul acestora, poluanţii depăşesc frontierele naţionale, afectând teritoriile altor ţări. În cazul unor accidente tehnologice, poluarea poate avea caracter global, mai ales când emisiile se produc în troposferă. Partea inferioară a troposferei, în care se concentrează cea mai mare parte a emisiilor poluante, este si cea mai mobilă. Gazele, aerosolii şi pulberile pot fi transportate la mii de km de locul de emisie.

Accidentul nuclear de la Cernobâl, din aprilie 1986 a poluat o bună parte a emisferei nordice cu 137Cs şi 239Pu, cu perioade de înjumătăţire de 23 ani, respectiv 24 000 ani. Depunerile acide din NV-ul teritoriului României sunt cauzate de industria Europei Centrale (peste 3 keq/ha/an).

Problema poluării trece din sfera naţionalului în cea a internaţionalului, din cea a problemelor la scară locală în cea a problemelor la scară regională sau globală.

Efecte cumulate ale poluării asupra omului Omul este sursa principală a degradării mediului şi principalul receptor al efectelor

negative, care se manifestă pe planuri multiple: • efecte fiziologice - ¨poluanţii determină inconveniente senzoriale dar şi modificări

funcţionale şi patologice; • efecte psihice - ¨acţiune directă asupra sistemului nervos, fapt care poate determina

modificări comportamentale, sau acţiune indirectă prin crearea condiţiilor de producere şi prin cumularea efectelor factorilor de stress;

• efecte morale - ¨deoarece determină alterarea unor concepte şi valori, ca o consecinţă a îndepărtării de realităţile naturii;

• efecte sociale - ¨ modificări în structura populaţiei, a grupurilor, modificarea calitativă şi cantitativă a hranei, schimbări ale structurii economice şi ale condiţiilor de dezvoltare socială.

Verificare 1. Comentaţi şi exemplificaţi accidentele tehnologice. 2. Care sunt cauzele naturale

care favorizează poluarea transfrontalieră ?

8. FENOMENE METEOROLOGICE PROVOCATE DE POLUARE

Poluarea atmosferei determină modificări ale echilibrelor fizico-chimice din atmosferă,

deci ale parametrilor climatici sau chiar ale climei, la scară regională sau globală. Dintre efectele pe termen scurt sunt semnalate smogul, smogul fotochimic şi ploile acide, iar deteriorarea stratului de ozon şi efectul de seră sunt consecinţe pe termen lung.

8.1. Deteriorarea stratului de ozon Cea mai mare cantitate de ozon (90%), apreciată la 5 x 10-5 din volumul total al

atmosferei se găseşte între 10 şi 50 km, restul de 10%, adică echivalentul a 10-6 – 10-5 din volum se găseşte în troposferă, cu maximul de concentraţie între 0-3 km 1.

Ozonul din stratosferă Ozonul stratosferic absoarbe radiaţia UV-B (ë = 280 - 320 nm), care are cea mai mare

energie şi este dăunătoare lumii vii, având rolul unui ecran de protecţie. În 1970 s-a constatat că CFC (CloroFluoroCarburile) şi BFC (BromoFluoroCarburile)

distrug stratul de ozon din stratosferă. Producţia lor a început în anul 1930. Sunt produşi de sinteză care conţin halogeni cu o mare stabilitate chimică. În mezosferă şi la partea superioară

39

a stratosferei, radiaţia UV rupe legăturile chimice ale CFC şi BFC şi eliberează atomii de halogen care sunt foarte reactivi. Un singur atom de clor poate distruge până la 100 000 de molecule de ozon. Procesul este accelerat în prezenţa cristalelor de gheaţă din norii stratosferici fapt care explică scăderea concentraţiilor de ozon deasupra ţinuturilor polare. Deasupra Antarcticii, concentraţia ozonului din stratosfera inferioară (13-25 km) a scăzut cu aproape 95 %. Ca o consecinţă, cantitatea totală a radiaţiei UV care ajunge în troposferă şi la suprafaţa terestră a crescut.

Ozonul din troposferă Sursele naturale de ozon troposferic sunt stratosfera (cca 20%) şi poluarea antropică

(80%). Rata anuală de creştere a concentraţiei ca urmare a poluării este de 1-2 % pe an. Concentraţia ozonului troposferic variază în limite foarte mari; valorile ridicate sunt asociate cu poluarea, deoarece sursa principală o constituie reacţia dintre oxizii de azot şi compuşii organici volatili din gazele de eşapament, 1 Concentrat în formă pură, ozonul ar acoperi Pământul cu un strat gros de numai 3 mm. sub acţiunea radiaţiei solare. Rata de disociere a ozonului troposferic este de 0.32 % pe an în emisfera nordică şi de 0,4 % pe an în cea sudică. Moleculele de CFC sunt de cca 10.000 de ori mai eficiente în procesul de captare a a energiei termice decât cele ale CO2. Efectul cumulat al acestora determină creşterea temperaturii globale.

Efectele degradării stratului de ozon: (1) modificarea stratificării termice a atmosferei, fapt care determină modificări climatice; (2) creşterea intensităţii radiaţiei UV-B la nivelul solului cu efecte negative asupra lumii vii; (3) amplificarea efectului de seră; (4) favorizarea procesului de formare a smogului fotochimic în troposfera joasă din zonele industriale; (5) reducerea producţiei de biomasă deci reducerea productivităţii la ha, a producţiei de peşte, etc (6) efecte dăunătoare asupra organismului uman, concretizate prin slăbirea sistemului imunitar la infecţii şi creşterea frecvenţei cancerului de piele.

8.2. Smogul fotochimic Amestecul de fum, ceaţă, şi SO2, format în condiţiile unui climat cald şi umed este

cunoscut sub denumirea de smog reducător sau smog sulfuros. Amestecul de hidrocarburi şi oxizi de azot (rezultaţi din poluare) care, în prezenţa radiaţiei solare au efect oxidant, este denumit smog fotochimic sau smog oxidant (Los Angeles, Ciudad de Mexico).Determină scăderea vizibilităţii, iritarea căilor respiratorii, modificări fiziologice la organismele vii.

8.3. Ploile acide O ploaie pură, specifică unui mediu nepoluat, este slab acidă (pH mediu de 5,66). Ploile

acide au pH sub 5,7 şi o compoziţie neomogenă. Cele mai acide sunt aversele cu durată redusă. Se formează în troposferă şi sunt consecinţa reacţiei dintre radicalul hidroxil (foarte activ chimic) si oxizii de azot şi de sulf:

1. HO* + NO2 �¨ HNO3 (volatil, deci prezent în formă gazoasă); 2. HO* + SO2 + O2 �¨ SO3 + HO2 H2O + SO3 �¨ H2SO4 (prezent în fază lichidă). Ambii acizi sunt asimilaţi de formaţiunile noroase şi sunt antrenaţi descendent de

precipitaţii sau gravitaţional. Ploile acide au următoarele efecte: (1) modifică compoziţia chimică a apei şi solului; (2) determină modificarea calităţii ecosistemelor; (3) efect distructiv asupra vegetaţiei, prin încetinirea fotosintezei, sărăcirea solului în calciu, descompunerea directă a materiei organice, etc; (4) compromiterea unor culturi, fie direct, fie prin modificarea calităţii solului; (5) atacarea unor materiale de construcţie, a monumentelor de artă; (6) efecte directe sau indirecte asupra populaţiei.

In România se formează ploi acide în zona Ploieşti-Brazi-Valea Călugărească, datorită emisiilor de SO2 de către rafinării.

40

8.4. Intensificarea efectului de seră Efectul de seră acţionează ca un mecanism ce reţine pe timp de noapte, la partea

inferioară a troposferei, energia calorică primită de la Soare pe timp de zi, reducând considerabil amplitudinea termică. Efectul de seră este provocat de gaze naturale (CO2, NOx, CH4) sau artificiale (CFC), la care se adaugă ozonul şi vaporii de apă. Acestea lasă să treacă radiaţiile solare de unde scurte, dar reţin radiaţia infraroşie emisă în sens invers de către suprafaţa terestră.

Cel mai important gaz cu efect de seră este CO2, produs de activităţii antropice, preponderent de către industria energetică. Înainte de revoluţia industrială, concentraţia atmosferică a CO2 varia de la 190 la 280 ppm. În prezent aceasta este de 350 ppm. Arderea combustibililor eliberează anual în atmosferă 6 miliarde tone, din care 3 miliarde nu pot fi anihilate de păduri şi oceane, deci se adaugă anual celor peste 170 miliarde tone carbon acumulate în atmosferă de la începutul revoluţiei industriale. Stoparea emisiilor de gaze de seră ar determina o scădere a concentraţiei acestora cu 50 % abia în 2100. Menţinerea ritmului actual al emisiilor de gaze de seră va determina o creştere a temperaturii globale la nivelul anului 2030 cu 1,5–4,5 0C.

Amplificarea efectului de seră în ultimele decenii determină modificarea climatului. Intre 1880 şi 1995 temperatura globală medie a crescut cu 0,6 – 0,7 0C. Cea mai pronunţată creştere s-a produs după 1980 (cca 0,3 0C) Aceste modificări termice atrag după ele modificarea altor parametri climatici si intensificarea sau încetinirea unor procese naturale, precum si schimbări în structura ecosistemelor. Evaluarea schimbărilor climatice se face luând ca element de referinţă dublarea concentraţiei gazelor de seră faţă de perioada preindustrială. Efectele preconizate au în vedere:

• Topirea gheţarilor montani. În ultimul secol, nivelul oceanului planetar a crescut cu 10 – 15 cm, iar până în 2100 va mai creşte cu 15-90 cm.

• Inundarea zonelor joase, sporirea inundaţiilor temporare provocate de maree şi furtuni, modificarea configuraţiei şi morfologiei ţărmurilor, etc;

• modificarea ciclului hidrologic şi a structurii ecosistemelor; • modificarea caracteristicilor agricole ale unor zone, deplasarea limitelor zonelor de

cultură, reorientarea culturilor, modificări de productivitate şi de tehnici de cultură. Verificare 1. Care sunt sursele de ozon stratosferic şi troposferic. 2. Explicaţi legătura dintre CFC,

deteriorarea ozonului şi efectul de seră. 3. Formarea ploilor acide şi efectele acestora asupra mediului înconjurător. 4. Comentaţi efectele complexe ale creşterii temperaturii medii pe glob.

9. MONITORINGUL ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

9.1. Monitoringul calităţii mediului (supravegherea calităţii mediului). Este un sistem unitar de măsurători şi observaţii standardizate, prin care se evaluează

calitatea unor componente ale mediului la un moment dat şi tendinţele de evoluţie ale acestora în timp şi spaţiu.

Activitatea de monitoring are următoarele scopuri: evaluarea calităţii mediului, semnalizarea prezenţei unor poluanţi, stabilirea expunerii la risc, predicţia tendinţei de evoluţie, alarmarea în cazul poluării accidentale, integrarea informaţiilor sectoriale.

41

Etapele de realizare ale monitoringului de mediu sunt: prelevare de probe, analiza probelor, crearea bazei de date, analiza datelor, întocmirea şi distribuirea rapoartelor.

Monitoringul integrat de mediu presupune integrarea şi corelarea datelor sectoriale într-un ansamblu care poate asigura predicţia evoluţiei mediului.

9.2. Sisteme de supraveghere a poluării mediului In cadrul Programului Naţiunilor Unite pentru Mediu (UNEP) s-a elaborat un program

complex de supraveghere, în vederea uniformizării rezultatelor şi a elaborării unor metode corecte de control a poluării. Programul de supraveghere are trei compartimente distincte.

1. Sitemul Global de Monitoring de Mediu (GEMS), aplicat în 144 de state ale lumii, are 25 de reţele majore în care activează peste 30 000 de oameni de ştiinţă, tehnicieni şi auxiliari. GEMS este organizat pe 5 mari domenii: climă, (Global Change) poluare transfrontalieră, refacerea resurselor naturale terestre refacerea resurselor oceanice şi poluarea mediului.

2. Monitoringul de fond global integrat (IGBM), are ca obiective: să înregistreze starea mediului şi factorii care îl pot afecta; să evalueze factorii de impact; să evalueze şi să programeze starea viitoare a mediului; să identifice tendinţele curente şi de viitor ale poluanţilor; să înregistreze datele de bază obţinute din măsurători; să determine fluxurile de poluanţi şi deplasarea acestora în ecosisteme; evaluarea poluanţilor şi determinarea zonelor critice.

3. Infotera Este parte integrată a Programului ONU pentru mediu şi reprezintă un sistem organizat de referinţă şi informare care funcţionează la nivel naţional prin Puncte Focale Naţionale (PFN-Infotera),

9.3. Supravegherea poluării mediului în România GEMS-Ro şi IGBM-Ro, include trei reţele de monitoring: apă, aer, sol şi este în curs de

organizare cea biologică. a) Activitatea de urmărire pentru apă este organizată pentru râuri, lacuri, Marea Neagră

şi ape subterane în cadrul Institutului de Cercetare şi Inginerie a Mediului şi de Direcţiile hidrologice teritoriale.

b) Activitatea de urmărire pentru aer este asigurată de două reţele: una organizată în cadrul Institutului Naţional de Meteorologie (50 de staţii în care se determină CO2, NO2, NH3, H2S, pulberi sedimentabile şi radionuclizi) şi o reţea pentru poluarea de impact în cadrul Institutului de Sănătate şi Igienă Publică. Ploile acide sunt supravegheate prin intermediul a 100 de staţii.

c) Calitatea solului este controlată de către Institutul de Cercetări pentru Pedologie şi Agrochimie şi de către Oficiile Judeţene de Studii Pedologice şi Agrochimice care fac determinări de pH, P, K, N, Na, nitriţi metale grele, pesticide, etc, iar radioactivitatea este monitorizată de Reţeaua Naţională de Supraveghere a Radioactivităţii Mediului Înconjurător.

9.4. Evaluarea impactului ecologic Indiferent de natura ei, activitatea umană produce modificări în structura şi

funcţionalitatea mediului. Efectele directe sau cele indirecte (uneori mai grave decât efectele directe), trebuie evaluate printr-o cercetare specifică, interdisciplinară, efectuată înainte de executarea unei activităţi, pe baza Studiilor de impact ecologic.

Acestea stabilesc, printre altele: dimensiunile şi intensitatea impactului, durata efectelor, modalitatea de evitare sau diminuare a efectelor, costurile necesare, iar în final, oportunitatea lucrării. În cazul unor zone afectate de poluare, aceste studii evaluează posibilităţile, metodele şi costurile necesare pentru revenirea la situaţia anterioară poluării.

42

În România, procedura de obţinere a autorizaţiei de mediu pentru diferite categorii de activităţi proiectate sau existente este reglementată prin acte normative (Legea 137/1995, Decretul 417/1995, Ordinul 125/1996). O componentă importantă a managementului de mediu o reprezintă „auditul de mediu” prin care se urmăreşte modul în care o întreprindere respectă cerinţele legale (locale sau naţionale), de protecţie a mediului.

9.5. Protecţia mediului Prin protecţia mediului se înţelege un ansamblu de acţiuni menite să asigure conservarea

resurselor naturale, a diversităţii biologice şi menţinerea calităţii factorilor de mediu, prin măsuri legislative, administrative, educativ-formative, sociale şi de cooperare internaţională. Protecţia mediului în România este reglementată de Legea 137/1995 iar regimul ariilor naturale protejate, conservarea habitatelor naturale, a florei şi faunei sălbatice, prin OUGR nr. 236/2000. Ordonanţa de guvern, instituie măsuri speciale de ocrotire şi conservare in situ a bunurilor patrimoniului natural, pentru următoarele categorii: rezervaţii ştiinţifice, parcuri naţionale, monumente ale naturii, rezervaţii naturale şi parcuri naturale. La acestea se adaugă şi următoarele bunuri ale patrimoniului natural stabilite prin reglementări internaţionale: situri naturale ale patrimoniului natural universal, zone umede de importanţă internaţională, rezervaţii ale biosferei, arii speciale de conservare, arii de protecţie specială avifaunistică.

Prin arie naturală protejată se înţelege orice zonă terestră, acvatică şi/sau subterană, cu perimetru legal stabilit şi având un regim special de ocrotire şi conservare, în care există specii de plante şi animale sălbatice, elemente şi formaţiuni biogeografice, peisagistice, geologice, paleontologice, speologice sau de altă natură, cu valoare ecologică, ştiinţifică sau culturală deosebită.

În România sunt ocrotite prin lege 18 parcuri naţionale, naturale şi rezervaţii ale biosferei, cu o suprafaţă totală de ….. hectare şi un număr de 827 alte categorii de bunuri ale patrimoniului natural.

Conştiinţa ecologică, este un concept sociologic modern, cu două dimensiuni distincte: cea socială, care include structura socială, nivelul de trai şi nivelul de educaţie şi cea regională, determinată de spaţiul geografic. In zonele cu probleme de mediu acute, asociate cu poluarea, se dezvoltă o conştiinţa ecologică mai bine structurată. Formarea conştiinţei ecologice poate fi stimulată pe următoarele căi: (1) relevarea efectelor riscului ecologic asupra stării de sănătate a populaţiei (prin aceasta se poate obţine plasarea interesului economic pe locul secund); (2) difuzarea prin mass-media a informaţiilor reale despre mediu; (3) atragerea populaţiei la rezolvarea problemelor de mediu; (4) amplificarea educaţiei pe probleme de mediu la toate nivelurile de instruire 9.6. Igiena şi Ingineria mediului.

Igiena Mediului, disciplină care abordează două direcţii distincte: • cercetarea calitativă şi cantitativă a factorilor de mediu cu ajutorul metodelor fizice

(termometrie, radiometrie, etc), chimice, fizico-chimice şi biologice; • efectele poluării asupra sănătăţii ecosistemelor şi a organismului uman. Ingineria mediului este o direcţie de activitate mai recentă al cărei scop este

identificarea modalităţilor optime de intervenţie în relaţia complexă dintre activitatea umana şi factorii de mediu. Direcţiile principale de activitate în cadrul ingineriei mediului sunt: (1) evaluarea impactului ecologic al unei activităţi umane prin studii de impact; (2) monitoringul de mediu; (3) elaborarea de soluţii tehnice privind calitatea factorilor de mediu; (4) ameliorarea şi protecţia calităţii factorilor de mediu; (5) elaborarea unor tehnologii curate.

43

Bibliografie

BĂLTEANU, D., ŞERBAN, N., (2004), Modificări globale ale mediului, Editura CREDIS, Bucureşti. IANOS, I., (1990), Elemente metodologice privind analiza organizării spaţiului geografic. Lucrările Seminarului Geografic „Dimitrie Cantemir”, Universitatea „Al. I. Cuza”, Iaşi. IANOS, I., (2000), Sisteme teritoriale. O abordare geografică, Editura Tehnică Bucureşti. IOANID, V. (1991), Urbanism şi mediu, Editura Tehnică, Bucureşti. MAC, I., (2003), Ştiinţa mediului, Editura Europontic, Cluj-Napoca (pp. 18-84). MANESCU, S., DIACONESCU, LIGIA, ANDRONACHE, ELENA (1997), Practica igienei mediului, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 84 p. NEACSU, P. (1986), Ecologie şi protecţia mediului, II, Univ. Bucureşti (pp.5- 47). PĂTROESCU MARIA, IOJA, C., (2004), Disfuncţionalităţi în gestionarea suprafeţelor oxigenante. Studiu de caz – spaţiile verzi din municipiul Bucureşti, Analele Universităţii din Craiova, Seria Geografie, Vol. 7, Serie Nouă, Editura Universitaria, Craiova. POPOVICI, EVELINE, (1998), Studiul mediului înconjurător, Centr. Multipl. Univ. Al.I. Cuza Iaşi (pp. 11-43). PRIMACK, R., M., PATROESCU, L., ROZYLOWICZ, C., IOJA, (2002), Conservarea diversităţii biologice, Editura Tehnică, Bucureşti. ROJANSCHI, V., BRAN FLORINA, DIACONU GHEORGHITA, (1997), Protecţia şi ingineria mediului, Editura Economică, Bucureşti. ROJANSCHI, V., BRAN FLORINA, GHEORGHIŢA DIACONU, (1997), Economia şi protecţia mediului, Editura Tribuna Economică, Bucureşti. ROŞU, AL., (1987), Terra – Geosistemul vieţii, Editura Ştiinţifică şi Encilopedică, Bucureşti. ROŞU, AL., UNGUREANU IRINA, (1977), Geografia mediului înconjurător, Bucureşti SOROCOVSCHI, V., editor (2002), Riscuri şi catastrofe, Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca (pp. 11-20). ŞCHIOPU, D., VINTU, V. (coordonatori), (2002), Ecologie şi protecţia mediului. Editura Ion Ionescu de la Brad, Iaşi (pp. 29-40). TEUSDEA, V. (1998), Protecţia mediului, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, pp. 5-24; 39-45; 62-126. VĂDINEANU, A., (1995), Dezvoltarea durabilă, vol. I, Editura Universităţii, Bucureşti. VĂDINEANU, A., (1998), Dezvoltarea durabilă, vol I, Teorie şi practică, Editura Universităţii, Bucureşti VISAN, SANDA, ANGELESCU, ANCA, ALPO, CRISTINA (2000), Mediul înconjurător. Poluare şi protecţie, Editura Economică, Bucureşti, pp. 295-321.

UNGUREANU IRINA, (2005), Geografia Mediului, Editura Universităţii „Al. I. Cuza”, Iaşi. UNGUREANU IRINA, (1984), Analiza şi protecţia mediului înconjurător, Centru de multiplicare al Universităţii „Al. I. Cuza”, Iaşi. UNGUREANU IRINA, MUNTELE, I., GRUGU, V., GHEORGHIŢĂ, C., (2003), Geografia mediului. Omul şi natura la început de mileniu, Institutul European, Iaşi.