TEHNOLOGII DE REMEDIERE IN-SITU PENTRU PLUMB, ZINC SI CADMIU IN SOL

Acest articol prezintă o revizuire a tehnologiilor in situ pentru remedierea solurilor contaminate cu plumb, zinc, şi/sau cadmiu. Obiectivul acestei analize este de a evalua gradul de dezvoltare a tehnologiilor in situ disponibile şi de a furniza un rezumat general al aplicaţiilor tipice şi al limitărilor  acestor tehnologii. În literatura de specialitate se identifica şapte tehnologii in situ de reabilitare a solurilor: solidificare/stabilizare, vitrificare, remediere electrocinetica, spalarea solului, fitoextractia, fitostabilizarea, şi stabilizarea chimica. Aceste tehnologii au fost luate în considerare pentru a capacitatea lor de a îndeplini un set specific de obiective de reabilitare în conformitate cu o serie de condiţii. Aceste tehnologii au atât punctele lor forte, cat şi punctele lor slabe, motiv pentru care vor fi abordate fiecare in parte în acest articol. Este furnizat deasemenea un rezumat general despre care tehnologie este mai aplicabila în scenarii diferite de remediere.

Introducere Această evaluare se concentrează pe solurile contaminate cu plumb, zinc si cadmiu şi  pe

strategiile de remediere in situ disponibile pentru indepartarea acestor metale. O sursă primară de contaminare cu plumb, zinc şi cadmiu în sol o reprezinta extracţia şi topirea minereurilor care conţin aceste metale. Deşeurile din minerit reprezintă  surse potenţiale de metale care pot fi redistribuite in mediul înconjurător prin transport aerian şi fluvial. Emisiile de la topire au condus la  contaminări extinse ale  solurilor de suprafaţă în diferite locaţii din întreaga lume. Sunt cunoscute si alte surse semnificative de contaminare cu metale a solurilor cum ar fi turnătoriile, rafinariile, pesticidele, vopselurile. Plumbul, zincul si cadmiul din soluri devin o amenintare atunci când sunt prezente intr-o concentraţie suficient de mare pentru a afecta în mod negativ sănătatea umană şi mediul. În unele cazuri, solurile sunt atât de contaminate incat nu mai pot sa intretina funcţionarea unui ecosistem. Plumbul prezinta o amenintare din cauza abundenţei sale in locurile contaminate şi potenţialului sau de a provoca efecte negative asupra sănătăţii copiilor (Davies & Wixson, 1988). Drept rezultat, o mare parte din cercetarile facute în evaluarea contaminarii solului cu plumb s-au concentrat pe reducerea expunerii omului la site-ul contaminat. Zincul reprezinta în primul rând un risc ecologic, deoarece este cunoscut faptul ca afecteaza receptorii acvatici şi poate fi toxic pentru pesti la concentraţii mari (US EPA, 2003). Cadmiul din sol reprezintă un risc atat pentru receptorii umani, cat şi pentru cei ecologici, datorită toxicitatii sale relativ ridicate şi asimilarii in plante (Agenţia pentru Substanţe Toxice şi Registrul Bolilor [ATSDR], 1999).

Este de dorit să se dezvolte niste strategii de remediere cu preturi acceptabile pentru plumb, zinc, şi cadmiu având în vedere distribuţia pe scară largă în sol ca urmare a activităţilor umane şi a riscurilor potenţiale umane şi ecologice generate de aceste metale. In acest moment, există relativ puţine metodele disponibile in-situ pe deplin dezvoltate pentru remedierea solului contaminat cu metale, şi de multe ori, remedierea unui site poluat este facuta prin alternativele tradiţionale, cum ar fi excavarea (pentru tratare/eliminare) sau izolarea locului. Cu toate acestea, excavarea solurilor contaminate cu metale poate fi extrem de dificila din cauza costurilor excesive implicate, marimea(suprafaţă, adâncime, volumul) site-ului, precum şi gradul de perturbare suportat de site. Alternativele izolarii sunt de multe ori în contradicţie cu utilizarea finală dorita pentru solul respectiv.

Aceast review a fost facut pentru a evalua cunoştinţele ştiinţifice generale în ceea ce priveşte tehnologiile de remediere in-situ a solurilor pentru plumb, zinc si cadmiu. S-a cautat in literatura de specialitate pentru a identifica tehnologiile potenţiale viabile pentru remedierea in-situ a solurilor în care plumbul, zincul şi cadmiu sunt contaminanţi principali. Materialele necesare au fost gasite prin cautari in baze de date computerizate, cautari pe internet si in

articolele nepublicate luate de la diverse universitati. Cautarea a dus la peste 400 de documente(articole, publicaţii şi rapoarte), care au fost revizuite şi sintetizate pentru a rezuma statutul şi aplicaţiile tehnologiilor in situ pentru remedierea solurilor contaminate cu de plumb, zinc, cadmiu. Acest articol este un rezumat al acestei investigaţii.

Obiectivele remedierei in-situObiectivul general al abordări remedierii in situ este de a gasi o soluţie finală care sa

protejeze sănătatea umana şi mediul. Contaminarea cu metale a solurilor reprezinta o ameninţare pentru sănătatea umană şi ecologica, o sursă de metale pentru resursele critice (de exemplu, a apelor subterane si de suprafata) şi poate scadea capacitatea solului de dezvolta vegetaţie sau a sustine un ecosistem. Ca urmare, remedierea in situ a solurilor contaminate cu metale se referă de obicei la trei obiective generale: 1) reducerea levigarii metalelor, 2) reducerea biodisponibilitatii metalelor pentru receptorii umani şi ecologici, şi 3) restabilirea vegetatiei.

Reducerea levigarii metalelorIn multe site-uri, metalele pot leviga din sol prin infiltrarea apei, raspandind

contaminanti şi afectand apele subterane şi alte resurse subterane. Succesul unei remedieri in-situ în reducerea levigarii contaminantilor metalici în sol este evaluată în laborator prin teste de levigare - cele mai frecvent utilizate în Statele Unite sunt TCLP si SPLP; SPLP este conceputa pentru a evalua eliberarea de contaminanţi, ca răspuns la infiltrareaapelor pluviale şi este de obicei mai potrivita pentru evaluarea remedierii in-situ decât TCLP, care este proiectata pentru a simula fluide cu care s-ar putea întâlni deşeurile într-un depozit. În diferite ţări europene, testele de levigare au fost dezvoltate pentru a evalua elementele constitutive din deşeuri solide care pot leviga, în scopuri de reglementare.  Testele de levigare, care sunt similare cu testele din SUA descrise mai sus, nu sunt disponibile pe scară în Europa.

Pe langa testele TCLP si SPLP sunt o varietate de proceduri de levigare/extractie care sunt folosite pentru a solubiliza metalele in conditii variate. Cea mai simpla din aceste proceduri masoara fractiunea de „apa extractibila” a metalelor din sol, care este o masura a metalelor foarte mobile si bio/fitodisponibile. O alta procedura comuna de laborator este testul de extractie secventiala, care da indicatii despre forma in care metalele sunt prezente in matricea de sol.

Reducerea biodisponibilatii metalelorMetalele din solurile contaminate sunt adesea prezente in forme care prezinta diverse

grade de disponibilitate pentru receptorii umani si ecologici. Ca rezultat, a existat un mare interes (în special pentru plumb in solurile contaminate) pentru stategiile de remediere in-situ care scad biodisponibilitatea metalelor, astfel incat expunerea la solurile contaminate sa nu mai reprezinte un risc inacceptabil. Biodisponibilitatea metalelor in sol pentru receptorii ecologici este adesea stabilita prin masurarea directa a captarii metalelor de catre receptorii de interes (plante sau nevertebrate din sol). Metodele indirecte, precum masurarea concentratiei apei din sol sau difuzia gradientilor in filme fine castiga incredere ca metode viabile de estimare a concentratiei metalelor din sol care sunt disponibile pentru asimilarea biologica. Biodisponibilitatea pentru om a unui metal din sol este estimata folosind metode in vivo sau in vitro. Testele in vivo implica masuratori ale asimilariii metalelor intr-un organism viu, precum soarece, porc sau un voluntar uman. Metodele in vitro implica extractii in laborator care sunt facute sa reproduca fiziologia si chimia sistemelor in vivo si sa determine fractia din metal care va fi disponibila pentru absorbtie. Masuratorile in vivo ale biodisponibilitatii sunt mai usor de acceptat de comunitatea de reglementare, dar consuma mai

mult timp si au un cost mai ridicat. O varietate a metodelor de testare in vivo a fost dezvoltata pe langa metoda PBET, toate bazate pe principiul masurarii fractiunii dintr-un metal care va fi biologic disponibila. Oomen (2002) descrie cinci metode dezvolvate in Europa, incluzand testul comun de extractie bioacsibila (SBET) dezvoltat de Societatea Geologica Britanica, modelul german DIN dezvoltat de Ruhr-Universität Bochum; medelele digestiei statice si dinamice in vitro (RIVM si TIM) si procedura belgiana de simulare a ecosistemului intestinal microbial al unui copil (SHIME). Metodele de testare in vitro castiga incet incredere ca urmare a studiilor de validare a speciatiei metalice pentru aceste metode. Autoritatile de reglementare vor accepta stategiile de remediere in situ care se bazeaza pe reducerea biodisponibilitatii metalelor doar daca aceasta este insotita de reducerea riscurilor si daca se demonstreaza ca aceasta este de lunga durata.

Refacerea vegetatieiAnumite soluri contaminate cu metale nu intretin cresterea plantelor datorita toxicitati

metalelor si/sau altor factori se stres pentru plante dati de contaminanti din sol (pH scazut, salinitate ridicata). Lipsa vegetatiei lasa solul expus la procesele de eroziune si expunerea directa inhiba capacitatea solului de a sustine un ecosistem functionabil. Drept rezultat, multe strategii de remediere in situ sunt construite pentru a facilita dezvoltarea vegetatiei peste solurile contaminate cu metale. Eficacitatea unei strategii de remediere pentru refacerea vegetatiei pe solurile contaminate cu metale este masurata prin evaluarea cantitativa a sanatatii speciilor de plante.

Trebuie sa se tina cont de faptulul ca majoritatea tehnologiilor de remediere in situ pentru solurile contaminate cu metale sunt inca in stadiul de dezvoltare si sunt necesare teste specifice inainte de implementarea pe un anumit site. Costurile asociate acestor eforturi aditionale pot atrage atentia asupra avantajelor remedierii in situ fata de metodele conventionale. Sectiunea urmatoare descrie fiecare dintre cele sapte metode identificate in acest rezumat pentru remedierea solurilor poluate cu plumb, zinc si cadmiu.

Solidificare/StabilizareSolidificarea/Stabilizarea (S/S) este cea mai comuna abordare folosita pentru a imobiliza

metalele din sol si deseurile, chiar daca aplicarea ei in situ este rara. Procedura implica adaugarea unor lianti in matricea de sol pentru a imobiliza contaminanti metalici printr-o combinatie intre o reactie chimica, incapsulare si reducerea permeabilitatii. Mecanismele prin care tehnologia S/S opereaza sunt bine dezvoltate si intelese. De aceea sunt putine cercetari recente care investigheaza aceste tehnologii. Materialele pozolanice si cimentul sunt utilizate drept lianti pentru remedierea metalelor, mecanismul de precipitare predominant fiind precipitarea metalelor sub forma de hidroxizi, carbonati si silicati. Permeabilitatea si porozitatea solului sunt adesea reduse, ceea ce scade expunerea metalelor din sol la apa din infiltratii. Limitarea principala a aplicarii in situ a tehnologiei S/S este abilitatea de a obtine o amestecare suficienta a liantului in zona contaminata.

S/S in situ poate fi folosita pentru un interval mare de concentratii ale metalelor si pentru adancimi precum 100 ft. In general, S/S in situ este aplicabila contaminarilor ce afecteaza o zona de la mica la medie. Utilizarea tehnologiei S/S pentru contaminări extinse este de obicei de cost-prohibitiva. Tehnologia S/S in situ poate duce la o creştere semnificativă a volumul de sol şi se poate modifica în mod dramatic natura fizică şi chimică a solului (Federal Remediation Technologies Roundtable [FRTR]). Drept urmare, tratamentul S/S poate împiedica capacitatea solurilor de a sprijini vegetaţia fără adăugarea unui strat suplimentar de sol curat, şi poate limita de multe ori potenţialulu de folosire a unui site.S/S in situ este disponibila în comerţ si a fost utilizata pentru multe site-uri. Informaţiile disponibile sugerează că S/S în situ a avut în mare parte succes in atingerea obiectivului final

dorit de reducere a mobilităţii metalelor. Cu toate acestea, datele publicate cu privire la performantele S/S in situ nu sunt disponibile pe scară largă, şi rămân preocupări în ceea ce priveşte uniformitatea tratamentului şi stabilitatea pe termen lung a solurilor tratate.

Vitrificarea in situVitrificarea in situ (ISV) implică punerea în aplicare a unui curent electric care sa

topească solul la temperaturi ridicate(1600 la 2000 °C), facand solul sa formeze o matrice stabila, precum sticla, în care sunt imobilizati cei mai multi dintre contaminanţi anorganici. Contaminanţi organici, dacă sunt prezenti, sunt  de obicei evaporati sau descompusi în timpul tratamentului. Datorită costurilor ridicate, ISV este aplicabila în cazul solurile care conţin niveluri ridicate de contaminanţi organici şi anorganici care  nu pot fi tratate în alt mod în condiţii de siguranţă. În general, ISV este aplicabila pentru solurile  cu conţinut de metale nevolatile la niveluri care să nu depăşească solubilităţile lor in sticlă (de exemplu, 25  wt%) (Evanko & Dzombak, 1997; US EPA, 2000a). Eficacitatea ISV pentru tratamentul  plumbului, cadmiului şi zincului din soluri va depinde de dificultatea asociata menţinerii  metalelor în cadrul topit şi capacitatea de a controla emisiile. Solurile contaminate  trebuie să conţină, de asemenea, materiale suficiente care formează sticla (US EPA, 2000a).  ISV a fost folosita la adâncimi de 20 ft şi nu este considerata a fi rentabila   la adâncimi de mai puţin de 6 ft (US EPA, 2000a). Prezenţa metalelor îngropate in  structuri subterane/utilităţi la adancimi de 20 ft din zona de topire pot exclude utilizarea ISV  (US EPA, 2000a). ISV poate să nu fie adecvata pentru soluri cu o pantă >5%, pentru că  solurile topite pot curge (US EPA, 2000a). Datorită costurilor ridicate, ISV nu este în general adecvata pentru site-uri cu contaminări extinse. Mai mult, pentru că ISV  converteşte solul intr-un bloc de sticla, materialul rezultat este puţin probabil să sprijine creşterea plantelor şi utilizarea finală pentru site poate fi limitata.  US EPA (2000a) raporteaza ca vitrificarea (probabil, atât in situ cat şi ex situ) a fost facuta pe o scară largă, cel puţin de zece ori şi a fost demonstrată în mai mult de   150 de teste de diferite dimensiuni pe o gamă largă de soluri şi nămoluri. Cu toate acestea, cererile ISV pentru tratamentul metalelor din soluri sunt limitate, şi căutarea in literatura de specialitate a relevat doar  un site unde ISV a fost aplicată pentru remedierea plumbului, cadmiului si zincului. Pe acest site, ISV a fost aplicata pentru tratare solurilor care conţin atât contaminanţi  organici (pesticide,  dioxine) cat şi anorganici (plumb, mercur, şi zinc).

Remedierea electrocineticaRemedierea electrocinetica (ER) implică instalarea de electrozi în subteran şi aplicarea

unui curent direct de intensitate scăzut prin sol pentru a stimula procesele electrochimice si electrocinetice care desorb metalele din matricea solului şi le trasporta spre electrozi pentru îndepărtarea sau tratare (FRTR, 2001). Procesul consta în generarea unui front acid la anod care se mută de la anod la catod, crescand desorbţia/dizolvarea contaminanţilor metalici din matricea de sol (US EPA, 1997b). Procesul este de obicei aplicat pentru a concentra contaminanţi in apropierea unui electrod, astfel încât ei sa poata fi eliminati prin excavare, galvanizare la electrod, precipitare la electrod, pompare apa în apropiere de electrod, sau complexare cu răşini schimbătoare de ioni (FRTR, 2001).

Eficacitatea tehnologiilor ER este o funcţie de concentraţia şi tipul contaminantului şi de tipul, structura, şi chimia solului.  Eficienţa indeartarii metalelor poate fi limitata de gradul realizabil de solubilizare şi desorbţie a metalului contaminant (Cauwenberghe, 1997). Adăugarea de fluide de condiţionare, cum ar fi EDTA, amoniac, acetat de sodiu, şi apă, îmbunătăţeste recuperarea metalului prin creşterea fracţiunii de metale în soluţie (Clifford et al., 1993; Mohamed, 1996).

Oricum, adăugarea de fluide de condiţionare are capacitatea de a mobiliza metalele şi de a răspândi contaminare in solurile din adancime şi in apele subterane. ER poate fi aplicata la o

gamă largă de concentraţii ale contaminanţilor şi adâncimi, dar este, în general nu costisitoare pentru contaminarea de suprafaţă sau pentru site-urile cu o contaminatre raspandita. Procesul de tratare poate modifica în mod semnificativ proprietăţile solului, în special atunci când sunt utilizati reactivi condiţionare şi, astfel, poate inhiba capacitatea solului de a susţine creşterea plantelor. Deşi testele de laborator au demonstrat că ER are capacitatea de a fi eficienta pentru o varietate de matrice de sol, inclusiv lut, nisip, şi nămol (Clifford et al., 1993; Hamed et al., 1991; Reed et al., 1996; Sučr et al., 2003; Wong et al., 1997), ER este mai aplicabila în cazul solurilor saturate cu un nivel scăzut de apă subterană şi permeabilitate de la moderată la o redusă (Evanko & Dzombak, 1997). Utilizarea ER este limitată în matricele solurilor foarte conductive(FRTR, 2001), deoarece aceste matrici vor necesita cantitati mari de energie pentru a face reabilitarea. Caracteristici comune ale solurilor contaminate, cum ar fi prezenţa oxidului de fier, zone bogate in minerale alcaline, pot limita eficacitatea ER în domeniul scarii de aplicare de şi să conducă la un tratament incomplet (Marceau & Broquet, 1999; Reddy & Chinthamreddy, 1999; Reddy & Parupudi, 1997; Yeung et al., 1996).

ER este o tehnologie destul de bine dezvoltată (Cauwenberghe, 1997; Evanko & Dzombak, 1997; US EPA, 1997b) şi este oferita de către mai multi furnizorii.  Mai multe studii au sugerat că ER este un mijloc eficient de remediere a solurile contaminate cu plumb, cadmiu, şi zinc. Cu toate acestea, testele prezinta condiţii ideale şi nu sunt neapărat reprezentative pentru performanţă ER. ER a fost evaluată ca parte a programului site-ului EPA, în care un studiu pilot a demonstrat ca aceasta metoda este eficienta la îndepărtarea plumbului din soluril in care se gaseste sub forma de azotat de plumb, când a fost folosita o distanta foarte mica intre electrozi (2.3 ft) (US EPA, 1995, 1997b). Căutarea in literatura a identificat şase site-uri unde a fost pusa în aplicare pentru remedierea plumbului, cadmiului, şi/sau a zincului din soluri. La cinci dintre aceste site-uri, ER a fost eficienta lin reducerea concentraţiilor de plumb, din sol, iar la unul din site-uri, cadmiul şi zincul. Cu toate acestea, o mare parte din informaţiile obţinute pare să fi fost furnizate de vânzător şi datele disponibile sunt insuficiente pentru a permite evaluare critica. In al saselea site -Point Mugu, California- a-a constatat că ER a fost ineficientă în timpul unei evaluari in indepartarea cadmiului şi cromului dintr-un sol nisipos, în ciuda faptului că rezultatele testelor preliminare de laborator au fost favorabile (US EPA, 2000b).

Spalarea soluluiSpalarea solului implică utilizarea de apă sau cu unei alte soluţii adecvată pentru a

extrage contaminanţii sin matricea de sol (FRTR, 2001). Lichidul de extracţie este trecut prin matricea de sol prin infiltrare sau prin alte tehnici de injectare şi apoi este recuperat şi tratat pentru a elimina contaminanti. Dacă este posibil, lichidul de extracţie este reciclat- factor cheie în determinarea rentabililitatii pentru site (US EPA, 1997b). Din cauza cererilor de reactivi şi costurilor asociate, spalarea solului este, în general, mai aplicata la solurile cu un conţinut moderat până la scăzut de contaminanţi metalici şi o moderată raspamdire aeriana a contaminatilor. Adancimea la care este aplicabila tehnologia este limitată doar de capacitatea de a recupera agenţii de spalare. Eficenta indepartarii metalelor prin spalarea solului depinde de contactul realizat între lichidul de extracţie şi matricea solului contaminat, solubilitatea metalului în lichidul de extracţie, precum şi tendinţa metalului de a se absorbi in matricea solului. Spalarea solului este potrivita pentru soluri relativ omogena şi permeabile (US EPA, 1997b). Natura eterogenă poate duce la canalizarea fluidului de extracţie şi, astfel, la un tratament incomplet. Datorita complexitatii identificarii formei adecvate a lichidul de extracţie, spalarea solului este cel mai potrivit pentru solurile din care trebuie indepartat doar un metal. Un alt factor care limitează aplicarea spalarii souluil este incertitudinea estimarii fractiei din agentul de extractie care va fi recuperata şi a riscul asociat de propagare a

contaminantilor in solurile de adancime şi in apele subterane. În plus, spalarea solului poate modifica în mod substanţial proprietăţile solului şi poate limita capacitatea solului de a susţine creşterea plantelor.

Exista multa literatura de specialitate care descrie flosirea spalarii solului pentru indepartarea plumbului, cadmiului, zincului. Majoritatea cercetarilor implică testarea capacitatii reactivilor care poate fi folositi pentru a gasi un fluid de extracţie eficent. Aceste teste prezinta condiţii idealie şi nu iau în considerare dificultatile de aplicare a tehnologiei în condiţii de teren. EDTA este cel mai frecvent utilizat reactiv pentru îndepărtarea plumbului, cadmiului, şi / sau zincului din soluri, şi mai mulţi cercetători au demonstrat eficacitatea lui (Doong et al.,1998; Elliott & Herzig, 1999; Pret et al., 1998; Wasay et al., 1998, 2001). O serie de alti reactivi au fost evaluati,, inclusiv acidul dietilentriaminăpentaacetic (DPTA), citratii, oxalatii, şi ciclodextrina, avand diferite niveluri de succes (Brusseau et al.,1997; Chen et al., 1995; Doong et al., 1998; Francis & Dodge, 1998; Mulligan et al.,1999a, b; Peters, 1999; Pret et al., 1998; US EPA, 1997b; Wasay et al., 1998, 2001). Cu toate că testele de laborator au aratat ca spalarea solului poate elimina în mod eficient metaleledin soluri, tehnologia a văzut o aplicare limitată pe teren care să reflecte complexitatea aplicarii cu succes a tehnologiei în condiţii reale.  EPA a raportat în 1997 că tehnologiile de spalare a solului a fost tehnologia preferata pentru remedierea solului contaminat cu metale pe şapte site-uri, dar a fost operaţionala doar pe doua din ele (US EPA, 1997b). Unul dintre aceste site-uri, depozitul de deşeuri Lipari din New Jersey a implicat injectarea unui reactiv pentru spalarea contaminanţilor, inclusiv plumb, urmata de extracţie a levigatului.

FitoextractiaFitoextraxtia implică utilizarea de culturi succesive de plante care tolerează şi

acumulează metalele grele prin transferul metalelor din sol pentru in tesuturi, permitand eliminarea metalelor din sol, prin recoltare şi, eventual, recuperate prin topirea ţesutului plantei (Brown et al., 1994a, b). Costul scazut al fitoremedierii solurilor contaminate cu metale a stimulat multe cercetări recente - majoritatea concentrandu-se pe două categorii generale: identificarea de potenţiali hiperacumulatori (specii de plante care sa poata acumula niveluri ridicate de metale) şi evaluarea utilizării culturilor de biomasă în colaborare cu agenţii de chelatizare (pentru a solubiliza metalele in sol si a creşte absorbţia de catre plante) pentru indepartarea metalelor. Plantele ideale pentru fitoextractie ar trebui să crească pe soluri contaminate cu metale, sa aiba biomasa mare si rata de creştere ridicata, sa acumuleze şi să tolereze concentraţii mari de metale şi sa prezinte rezistenţă la boli şi dăunători (Sare et al., 1998; Watanabe, 1997).

Fitoextractia este limitată de adâncimiea rădăcinilor plantelor acumulatoare de metale si este eficienta pentru site-uri extinse cu contaminare surficiala. Fitoextractia este de obicei limitată la soluri cu niveluri de contaminare de la mici la medii şi nu modifica substanţial utilizarea finală a solului după tratament. În general, fitoextractia duce la o reducere a fracţiunii de metale biodisponibila şi mobila şi a metalelor reziduale prezente în solurile după alte tratamente, reprezentand o ameninţare mai mică, pentru mediul înconjurător. Eficacitatea fitoextractiei depinde de numeroşi factori precum concentraţia şi forma mineralogica a metalului, tipul, puterea, şi eficienţa lichidului de condiţionare (dacă este utilizat), precum şi condiţiile de creştere a plantelor. Mai mulţi cercetători au constatat că plumbul, cadmiul, şi zincul tind sa se asimileze odata cu creşterea concentraţiei iniţiale a metalelor in sol (Davis et al., 1995; Dudka et al., 1996; Sare et al., 1995; Xiong, 1997). Blaylock (1997) a constatat că, din cauza insolubilitatii relative a plumbului concentraţiile mari în sol nu duc neapărat la concentraţii ridicate în plante.  Compusii de chelatizare ai metalelor cresc solubilitatea lor în apă si au potenţialul de a îmbunătăţi sau induce acumularea metalelor grele într-o varietate de specii de plante, cum ar fi muştarul indian, porumbul si floarea-soarelui (Blaylock et al.,

1997; Huang et al. 1997). Eficacitatea chelaţilor, cum ar fi EDTA, depinde de forma mineralogica a metalului solul contaminat (Elless & Blaylock, 2000). Mai mulţi cercetători au descoperit ca aciditatea solului influenţează puternic gradul de asimilarea a metalelor grele în plante (Brown et al., 1994a, b, 1995; Davis et al., 1995; Li & Chaney, 1998). Cu toate acestea, adăugarea unor astfel de fluide de condiţionare are potenţialul de a mobiliza contaminanţii metalici catre solurile de adancime şi a apele subterane. Succesul total al fitoextractia pentru solurile contaminate cu metale este încă oarecum rar. Numeroase proiecte sunt în curs de desfăşurare si mai multe proiecte la scară mică au avut rezultate pozitive. Fitoremedierea este considerata o tehnologie emergenta, şi este probabil ca mai multe proiecte sa fi finalizate cu succes în viitorul apropiat. Edenspace Systems Corporation (fostă Phytotech Inc), un lider în aplicarea comercială a fitoremedierii pentru solurile contaminate cu metale, a efectuat mai mult de 19 proiecte de fitoremediere din 1994, care au avut rezultate promiţătoare.

In timplul aplicarii fitoextractiei pe teren, Blaylock (1997) a constatat faptul că muştarul indian a fost capabil să înlăture 180 kg de plumb pe hectarul de sol într-un singur sezon, atunci când EDTA şi amendamentele de acid acetic au fost aplicate unui sol cu un conţinut de 1,200 mg de plumb pe kilogram de sol. Într-o demonstraţie similara finanţata de Programul de Certificare a Securitatii Tehnologiilor de Mediu, fitoextractia utilizarea de porumb în colaborare cu EDTA şi aplicarea de acid acetic a fost relativ ineficienta pentru îndepărtarea plumbului, probabil datorită randamentelor scăzute ale plantelor atribuite fertilitatii scazute şi, eventual, migraţiei în jos a complecsilor de EDTA si metal. Brown et al. (1995) au evaluat asimilarea de zinc si cadmiu de către Thlaspi caerulescens si salata verde în studii de doi ani aplicand nămol. Autorii au concluzionat că fitoremedierea este cel mai probabil limitata la solurile mai puţin contaminate şi are loc in timp. Autorii au estimat o perioada de18 sezoane pentru tratamentul unui sol cu un conţinut de zinc la 400 mg / kg. Chen et al. (2000) au demonstrat într-un studiu de teren ca iarba vetiver ar putea acumula 218 g Cd/ha, la o concentraţie a solului de 0.33 mg Cd/kg şi a estimat că patru recolte de iarbă vetiver ar reduce concentraţia de cadmiu la niveluri acceptabile. Robinson et al. (1998) au evaluat asimilarea cadmiului, zincului si plumbului de către Thlaspi Caerulescens În cadrul unui studiu pe la un sol dintr-o mină din Franta.Autorii estimează că planta ar putea elimina 60 kg Zn/ha şi de 8,4 kg Cd/ha pe recolta şi au ajuns la concluzia că aceste rate sunt suficiente remedierea cadmiului, dar sunt ineficiente pentru remedierea zincului.

Stabilizarea chimicaÎn concept stabilizare chimica este paralela cu aplicarea S / S in situ si este subiectul

aceleasi costrangeri. Principala diferenta intre stabilizare chimica si solidificare/stabilizare este ca tehnologia stabilizarii chimice implica utilizarea unor amendamente chimice, în general, netraditionale pentru a induce reacţii chimice specifice în matricea solului care fac contaminanţi metalici inerti şi/sau imobili. Spre deosebire de multe abordări S/S, tehnologia de stabilizare chimice nu vizează încapsularea contaminantilor metalici sau o reducere permeabilitatii matricii de sol tratat. Remediile stabilizarii chimice implica aplicari de cantitati mai mici de amendament faţă de S/S şi nu modifica substanţial proprietăţile solului (de exemplu, permeabilitate, volum, structura). Multe cercetari au fost efectuate pentru a evalua eficacitatea potenţială a tehnologiei de stabilizare chimica pentru remedierea plumbului, cadmiului şi zincului în sol. Majoritatea acestor studii sunt investigaţii la scară de laborator, evaluand efectele fosfatilor asupra solubilităţii plumbului. Fosfatii sunt cunoscuti ca fiind eficienti la stabilizarea plumbului, după cum o demonstrează Nriagu (1974). Scopul este de a induce formarea mineralor insolubile de fosfat de plumb, care au o biodisponibilitate şi mobilitate scăzuta şi sunt stabile sub o varietate de condiţii de mediu (Ruby et al., 1994). Cercetarile au arătat că diverse forme de fosfat pot fi eficiente la stabilizarea plumbului în sol (Berti & Cunningham, 1997; Boisson et al., 1999a, b; Chen et al., 1997; Cotter-Howells

& Caporn, 1996; Hettiarachchi & Pierzynski, 2002; Ma et al., 1993, 1995; Mosby, 2000; Pierzynski & Schwab, 1993; Rabinowitz, 1993; Vangronsveld & Cunningham, 1998; Xenidis et al., 1999; Zhang et al., 1998). Fosfatii au potenţial de a remedia cadmiul şi zincul (Boisson et al., 1999a, b; Chaney et al.,1997; Chlopecka & Adriano, 1997; Hamon et al., 2002; Laperche et al., 1997; Phosphate Induced Metal Stabilization [PIMS], 2000).

O preocupare este faptul că fosfatii au potenţialul de a creşte mobilitatea arseniculuşi asimilarea lui de catre plante (Boisson et al., 1999a, b). Aceste efecte pot fi atenuate prin includerea amendamentelor de fier (sub formă de oxid de fier) impreuna cu amendamentele de fosfat (Jones, 1997). O altă preocupare o reprezinta efectul de îndepărtare continuă a fosforului datorata creşterii plantelor. Hettiarachchi şi Pierzynski (2002) au concluzionat că eliminarea fosforului de catre plante de ar putea reduce eficacitatea amendamentelor de fosforasupra biodisponibilităţii plumbului, cu excepţia cazului în care a fost aplicat un exces suficient sau daca fosforul a fost adăugat în combinaţie cu oxid de mangan.

FitostabilizareaStrategiile de remediere bazate pe fitostabilizare implica utilizarea de plante, singure

sau împreună cu amendamente, pentru a stabiliza un sol contaminat cu metale prin limitarea mobilitatii şi biodisponibilitatii metalice. În plus, acoperirea vegetativă oferă protecţie împotriva eroziunii, reduce expunerea la solurile contaminate cumetale, precum infiltrarea de apei şi, astfel, levigare metalelor din soluri. În condiţii ideale, fitostabilizarea ar implica folosirea de plante tolerante la metal care imobiliza/inactivează metalele în sol prin adsorbtie, precipitare, complexare, sau prin reacţii chimice de reducere (USAPE, 1997b). Alternativ, o plantele ce retin o cantitate mare de apă, cum ar fi plopii, pot fi, de asemenea, folositi pentru a reduce masa apelor subterane la nivel local şi pentru a limita de contactul solurilor contaminate de mică adâncime cu apele subterane (Pierzynski et al., 2000). Spre deosebire de fitoextractia, în cadrul fitostabilizarii plantele nu acumuleaza metalele în ţesutul lor ca apoi sa poata fi consumate de către receptorii umane sau ecologic (Vangronsveld & Cunningham, 1998). Trebuie remarcat faptul că unii consideră fitostabilizarea o tehnologie care este aplicabilă mai mult ca o măsură provizorie (US EPA, 1997b).

În general, fitostabilizarea este aplicata la site-uri l în care metalele sunt prezente în sol in concentratii reduse. Cea mai comunaşi promiţătoare practica de fitostabilizare este de a combina utilizarea plantelor şi amendamentelor la remedierea solutilor contaminate cu metale. Amendamentelacţioneaza pentru a reduce biodisponibilitatea metalelor în sol şi/sau conditioneaza starea solului pentru a facilita restaurarea unei acoperiri vegetative a solurilor. Amendamentele chimice pot fi cele descrise anterior pentru tehnologiile de stabilizare şi/sau amendamente organice cum ar fi compostul. Majoritatea informaţiilor luate din literatura de specialitate referitoare la fitostabilizarea solurilor contaminate cu metal constau in descrieri ale experimentelor de teren, mai degrabă decât in studii de laborator. Acest lucru reflectă faptul că strategiile de fitostabilizare sunt de obicei orientate spre site-uri cu contaminare extinsa cu metale, cum ar fi deşeuri de mina şi solurile de langa topitorii.

De asemenea, studiile de teren sunt în general mai potrivite pentru evaluarea restaurarii vegetatiei, pentru că pot fi evaluati factorilor de mediu (de exemplu, clima). Fitostabilizarea este o tehnologie relativ nouă de reabilitare, care a apărut în primul rând ca rezultat al eforturilor de a restaura vegetatia afectata a solurilor de langa mine şi topitorii, în careamendamentele chimice sunt deseori necesare pentru a restabili creşterea plantelor. Cea mai mare parte din cercetarile fitostabilizarii au implicat aplicarea de biosolide, cu sau fără amendamente chimice suplimentare. Aplicarile de biosolide s-au dovedit să fie capabile sa reduca biodisponibilitatea şi fitotoxicitatea plumbului, cadmiului, precum si a zincului din soluri contaminate (Basta et al. 2001; Li & Chaney, 1998). Lepp (1998) a demonstrat că

amendamentele de a zeoliti au redus concentraţiile metalelor extractibile cu apă şi au îmbunatatit cresteriea plantelor pe solurile contaminate. Pierzynski et al.(2000) au evaluat capacitatea de plopilor de a remedia solurilor contaminate cu plumb şi zinc, de activităţile topitoriei din Kansas, dar a constatat că rata de supravieţuire a copacilor a fost mica posibil datorită condiţiilor şi/sau toxicitatii de zincului.

SUMARAcest articol prezinta un rezumat şi o evaluare a tehnologiilor disponibile de reabilitare

în situ pentru soluri contaminate cu plumb, cadmiu şi/sau de zinc. Au fost identificate sapte tehnologii de reabilitare, fiecare centrandu-se pe una din tehnicile de reabilitare: izolare, indepartare sau stabilizare. Tehnologiile incluse solidificare/stabilizare, vitrificare, remedierea electrocinetica, spalarea solului, fitoextractia, fitostabilizarea şi stabilizarea chimica. Fiecare tehnologie are avantaje şi limitări, în funcţie de obiectivele de remediere vizate şi pe specificului solului. De exemplu, la site-uri extinse, cu un nivel scăzut până la moderat de contaminare, sunt preferate doua tehnologii: una pe bazata pe plante (fitoextractia sau fitostabilizarea) sau aplicarea amendamentelor chimice. Cu toate acestea, aceste tehnologii sunt de multe ori limitate la solurile surficiale cu un nivel scăzut de a contaminanti. Pentru site-urile cu o contaminare la adancime, sau cu niveluri ridicate de contaminare, o ar trebui să fie selectata o tehnologie de remediere mai agresivă. Majoritatea tehnologiilor in situ sunt în stadii de dezvoltare şi sunt necesare cercetari suplimentare pentru a înţelege mai bine mecanismele, pentru a optimiza performanţele tratamentului şi pentru a obţine acceptarea lor de către comunităţile ştiinţifice şi de reglementare. Cu toate acestea, mai multe din tehnologiile amintite mai sus au potenţial de remediere a solurilor contaminate cu metale într-o maniera putin costisitoare. Beneficiile potenţiale şi economiile oferite de aceste tehnologii de remediere pot fi substanţiale în raport cu strategiile de remediere convenţionale, cum ar fi excavarea şi eliminarea, motiv pentru care sunt garantate cercetari suplimentare care sa dezvolte si sa evalueze aceste tehnologi.