Prof. Tudorache Maria Georgeta

Dizertaie

Editura Sfntul Ierarh Nicolae 2010

ISBN 978-606-577-147-5

CUP RINSInt r o duc e r e - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -04- ---------------Capitolul 1- Compoziia i proprietile solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 06 ----1.1.Compoziia solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 06 -------------1.2. Principalele proprieti ale solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 07 --------Capitolul 2- Poluarea solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11- ----------2.1. Surse de poluare a solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 -----------2.2. Poluare chimic- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 --------------2.3. Calitatea solurilor- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 -------------2.3.1. Indicatori de calitate ai solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 ---------Capitolul 3- Emisii poluante din sol- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 ---------3.1. Poluani organici- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -21- ------------3.1.1. Produse petroliere - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -21------------3.1.2. Poluani organici persisteni- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 ---------3.1.3. ngrminte chimice pe baz de fosfor - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23 ------3.2. Poluani anorganici din sol- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -24- ---------3.2.1. Amoniacul i nitraii din sol- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24 ----------3.2.2. Metalele grele- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 26 ---------------3.3. Coninutul de metale grele n deeurile menajere- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 32 --------3.4. Aciditatea solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 33 -------------3.5. Legislaia privind problemele legate de poluarea solului- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 34 -Capitolul 4- SORBENII NATURALI- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 34 ----------Capitolul 5 - Utilizarea turbei pentru depoluarea solurilor contaminate cu produse petroliere- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -41- -------------5.1. Noiuni generale despre turb- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 41 --------5.2.Caracterizarea fizico-chimic a turbei de Suceava- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 42 --5 .3 Me t ode de t e s t a r e i r e z ult a te - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 ------5.4. Caracterizarea microbiologic a turbei i a solurilor contaminate cu produse petroliere- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50 -----------------51 5.5. Determinarea microflorei totale aerobe i anaerobe- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5.6. Evaluarea grupelor fiziologice de microorganisme- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 52 -------5.6.1. Determinarea microflorei fixatoare de azot atmosferic- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 52 --5.6.2. Determinarea microflorei proteolitice- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53 -------5.6.3. Determinarea microflorei amonificatoare- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53 ------

2

5.6.4. Determinarea microflorei nitrificatoare- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 -------5.6.5. Determinarea microflorei denitrificatoare- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -54---5.7.Interpretarea rezultatelor- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 55 --------5 .8 . St u di u l pr oc e s u lu i de a bs or b i e a h i dr oc a r bur i lo r pe t r o l ie r e - - - 59 5 .9 . St u di u l pr oc e s u l u i de b i ode gr a da r e a e r o b a h id r oc a r b ur i lo r pe t r ol ie r e . M s ur i de s t im u la r e a pr oc e s u lu i d e b io de g r a d a r e - - - - - - - 60 Capitolul 6EVALUA REA I MPA CTULUI A SU PRA M EDIUL UI A PR OC EDEEL OR D E DEC ONTAMINA RE A SOLURIL OR CU CON INUT D E HIDR OCARBU RI PETR OLI ERE-------------

66 Capitolul 7- CONCLUZII- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 68 ------------BIBLIOGRAFIE- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -70----------------

3

Introduceren prezent, i n Romnia, gospodrirea i asigurarea unor condiii de calitate buna a solurilor, a devenit o problem major n contextul alinierii rii noastre la standardele i cerinele impuse pe plan mondial n ceea ce privete protecia mediului i a resurselor naturale. De asemenea, poluarea solului cu produse petroliere, face parte dintre cele mai evidente probleme de mediu cu care se confrunt Romnia n ultimii ani, avnd n vedere ritmul tot mai accelerat i intensiv de folosire a acestor substane (specific rilor n curs de dezvoltare) pentru satisfacerea nevoilor de echitate i de energie. Se observ c att n Romnia ct i n lume n fiecare an se raporteaz o multitudine de deversri accidentale sau deliberate de produse petroliere pe sol sau n ape, ceea ce cauzeaz probleme economice, sociale i de mediu. Asigurarea proteciei calitii solurilor, ca mijloc de cretere a resurselor de sol, ct i pentru protecia mediului nconjurtor, prevede printre altele utilizarea unor procedee i tehnologii de depoluare menite s neutralizeze sau s blocheze fluxul de poluani i care s asigure eficiena dorit i aplicarea legislaiei privind protecia calitii solului. Metodele convenionale de depoluare a solurilor contaminate cu produse petroliere se aplic cu succes la scar internaional, ns majoritatea acestora prezint urmtoarele inconveniente: generarea unor eflueni lichizi sau gazoi ce necesit o tratare/depozitare suplimentar, perioade mari de operare, dificulti de monitorizare i control, costuri ridicate de capital i operare. Dezavantajele menionate, corespunztoare tehnologiilor respective, conduc la limitarea sau chiar imposibilitatea aplicrii acestor tehnici de depoluare la nivel naional, n condiiile economice actuale ale Romniei. Pe plan mondial se observ tendina de dezvoltare a unor metode simple, rapide, ieftine i eficiente, care s asigure prin aplicarea lor in-situ blocarea migrrii poluanilor din zona deversrii de produs petrolier n subteran sau alte zone nvecinate, distrugerea poluanilor i refacerea cadrului natural. Cercetrile realizate de Choi H. i Cloud R.M. /1992/, Schatsberg P. /1971/, subliniaz faptul c metoda folosirii sorbenilor n cazul unor scurgeri de produse petroliere este foarte eficient i nu prezint riscuri pentru mediu. Materialele sorbente fiind folosite ca materiale de prevenire a propogrii i dispersiei contaminanilor. Conform organizaiei American Society for Testing and Materials (ASTM), materialele sorbente existente pe pia se pot clasifica dup mai multe criterii: natura lor (natural organice, natural anorganice, sintetice), aspectul fizic (tip I absorbani sub form de pernute, pturi; tip II absorbanii neesui, particulai sau polidisperi; tip III bariere din materiale sorbente nvelite n diferite texturi; tip IV: teele cu o impedan sczut a migrrii fluidelor), modul de aplicare (L-W: sorbeni recomandai

4

pentru sorbia lichidelor de pe soluri i ap, L: sorbeni recomandai pentru sorbia lichidelor de pe soluri, W: sorbeni recomandai pentru sorbia poluanilor de pe ap, I-S: sorbeni recomandai pentru sorbia lichidelor din zonele industriale substane chimice agresive), etc. Studiile fcute de Johnson R.F./1973/, Choi H. /1992/ i alii, arat superioritatea sorbenilor naturali organici fa de cei sintetici n aplicarea lor pentru depoluarea solurilor, avnd n vedere capacitatea lor de biodegradare. Dr.Ali Ghalambor /1995/ University of Southwestern Louisiana, arat c sorbenii naturali dac sunt folosii ntr-un mod corespunztor, pot fi mult mai eficieni dect sorbenii sintetici. De asemenea subliniaz i numeroasele avantaje ale sorbenilor naturali organici: biodegradabili, resurse regenerabile, cost sczut, impact sczut asupra mediului, uor de procurat i manipulat. n urma testelor efectuate pe o serie de sorbeni naturali i sintetici, Ali Ghalambor /1998/ ntrete ideea folosirii sorbenilor naturali n cazul unor deversri de produse petroliere, argumentnd aceasta prin faptul c sorbenii uzai pot fi tratai prin biodegradare n vrac (compostare), n acest mod degradndu-se att sorbentul ct i produsul petrolier. Aplicarea la scar industrial a depolurii solurilor de contaminani de tip hidrocarburi petroliere prin folosirea materialelor sorbente, nu este ntlnit n practica curent din Romnia, att din lips de mijloace economice, ct i din lipsa unei baze tiinifice solide care s permit abordarea cu succes, ntr-un timp real, a depolurilor discutate. n strintate exist o serie de produse absorbante naturale pe baz de turb (PeatSorb, Spill Sorb, Oclansorb, etc) care sunt folosite cu succes, att pentru depoluarea apelor ct i a solurilor. Actualmente, unitile economice din Romnia a cror activitate este corelat cu aplicarea soluiilor tehnologice de depoluare a solurilor contaminate cu produse petroliere se gsesc ntr-o faz incipient utiliznd preponderent materiale de import. Spre exemplificare, S.C. ECO-TECH SERVICE SRL din Constana, importator al produsul SPILL-SORB care reprezint un absorbant natural (turb) importat din Canada, care, datorit caracteristicilor sale remarcabile a nregistrat poziii superioare pe piaa internaional, fiind comercializat cu succes i pe piaa din Romnia. Acest produs este folosit n domeniul depolurii apelor de produse de tip hidrocarburi petroliere. La noi n ar, unitile de profil (S.C. BRANIC SRL., OIL DEPOL SRL, etc) folosesc n mod empiric adsorbani polimerici sau turb importat din Canada, pentru depoluarea apelor. In ceea ce privete depoluarea solurilor, se poate spune c practic acesta nu se realizeaz, datorit lipsei unei baze tiinifice solide.

5

Capitolul 1

Compoziia i proprietile solului1.1. Compoziia solului Sub denumirea de sol se nelege acea parte a scoarei terestre n care se petrec procese biologice. Sub aspect fizic, solul este format din particule solide de forme i dimensiuni variabile, cunoscute sub denumirea de grunji sau granule. De fapt, granula reprezint particula cea mai mic, care rezist la deformarea mecanic. Spaiile libere ntre granulele de sol formeaz porii solului, iar volumul total al porilor constituie porozitatea. Porozitatea solului depinde de mrimea granulelor, de aezarea i uniformitatea acestora. Cu ct particulele sunt mai mari, cu att volumul total al porilor este mai mic. De asemenea, aezarea neregulat sau lipsa de uniformitate a grunjilor reduc porozitatea. Din punct de vedere al biologiei solului, solul este un sistem enzimatic n care enzimele acumulate au, alturi de enzimele microorganismelor proliferate, o semnificaie deosebit, participnd la ciclurile biologice ale elementelor i contribuind la fertilitatea solului, la crearea condiiilor favorabile pentru nutriia plantelor superioare i, implicit, la perpetuarea vieii pe planeta noastr. Aceast legtur dintre viu i neviu alctuiete solul. nc de la nceputul secolului se cunoate c solul are toate elementele necesare pentru a fi considerat un organism viu: Materie organic proprie (humusul); Respir (consum oxigen i elimin dioxid de carbon); Este sediul unor procese fiziologice i biochimice complexe; Diger materiile organice ncorporate i le asimileaz. Calitatea solului (definit de Soil Science Society of America, SSSA, n 1998) este capacitatea de a funciona n cadrul ecosistemelor n vederea susinerii productivitii, meninerii calitii mediului i a sntii florei i faunei. Compoziia solului. Solul este alctuit dintr-o faz solid (componeni minerali i organici), o faz lichid (soluia solului) i o faz gazoas (aer din sol), conform tabelului 1.1. Tabelul 1.1. Componenii soluluiComponena solului Substane minerale: silicai, oxizi i hidroxizi, calcar, argil etc. Substane organice: fraciunea vie (microorganisme, faun, rdcinile Faza solid plantelor etc.) i fraciunea moart (substane humice, glucide, proteine, lipide, enzime etc.) Faza lichid Faza gazoas Apa Aerul 25 25 Compoziia [%] 45 5

6

Compoziia mineralogic cuprinde minerale din clasa silicailor, oxizilor i hidroxizilor, minerale dispuse pe diferite clase granulometrice: fraciunea grosier este reprezentat prin: cuar, feldspat, mice i calcit; fraciunea fin este reprezentat prin: argile (caolinit, montmorilonit, illit, vermiculit, clorit), silice, carbonai, oxizi, hidroxizi etc. Compoziia organic cuprinde diferite fraciuni ale materiei organice din sol, inclusiv substanele humice i nehumice: fraciunea organic vie care cuprinde mocroorganismele, fauna solului, rdcinile plantelor. mpreun aceti componeni alctuiesc biomasa solului. fraciunea organic nevie care cuprinde organisme moarte n curs de descompunere, substane humice (cea mai mare parte a materiei organice din sol) i nehumice (necaracteristice solului: proteine, lipide, glucide, enzime, acizi organici etc.).

1.2. Principalele proprieti ale solului Compoziia i proprietile (fizice, chimice i biologice) solului determin modul de rspuns al acestuia la agresiunea factorilor externi i tipul proceselor la care sunt supui poluanii n sol. Structura mecanic a solului determin o serie de caliti sau proprieti fizice, cum ar fi: permeabilitatea solului, sau proprietatea de a fi strbtut de aer i ap, capilaritatea, temperatura, selectivitatea. Textura solului sau alctuirea granulometric indic proporia n care diferite fraciuni granulometrice intr n alctuirea solului. Textura se exprim prin coninutul masic procentual de argil, praf, nisip, pietri i bolovni (tabelul 1.2).

Tabelul 1.2. Limitele dimensionale ale fraciunilor granulometrice din sol Fraciunea granulometric Argil Praf Nisip fin Nisip mijlociu Nisip grosier Pietri Bolovni 0 0,002 0,002 0,02 0,02 0,2 0,2 0,5 0,5 2 2 20 20 200 Limite dimensionale [mm]

7

Permeabilitatea pentru aer a solului depinde de mrimea porilor i nu de volumul total al acestora. n acest sens solurile formate din particule mari ca pietriul i nisipul sunt poarte permeabile pentru aer, dei porozitatea lor este redus. Cu ct solul conine o cantitate mai mare de aer, cu att procesele biologice care se petrec n sol sunt mai active i cu att solul este mai salubru. Cantitatea de aer din sol este n funcie de presiunea atmosferic i de cantitatea i micarea apei subterane. n general, ca urmare a proceselor biologice i biochimice care se petrec n sol i n primul rnd de descompunerea substanelor organice, calitatea aerului teluric este diferit de cea a aerului atmosferic, procentul de oxigen fiind mai sczut, iar cel de CO2 mai ridicat. Tot ca urmare a proceselor de biodegradare a substanelor organice n compoziia aerului din sol, pot aprea i alte gaze cum ar fi amoniacul, hidrogenul sulfurat, metanul. Cu ct compoziia aerului teluric este mai apropiat de compoziia aerului atmosferic, cu att solul este curat. De altfel, ntre aerul teluric i aerul atmosferic este un permanent schimb determinat, mai ales de temperatura i presiunea de la suprafaa solului. Permeabilitatea pentru ap a solului este determinat de mrimea porilor, dar i de volumul total al acestora. n acest sens se cunosc : soluri permeabile n mare ca pietriul i nisipul care sunt uor strbtute de ap; soluri permeabile n mic ca argila i turba, care rein apa i sunt greu strbtute de ap. Cu ct porozitatea unui sol este mai mare, cu att reinerea apei n porii solului este i ea mai mare; nisipul are o porozitate n jur de 35%, pe cnd argila de peste 65%. n linii mari, apa din sol se gsete aezat n straturi succesive cunoscute sub denumirea de zonele lui Hoffman: Zona de evaporare este cea superficial i este permanent supus fluctuaiilor determinate de variaiile de temperatur ale atmosferei. Zona de filtrare este zona strbtut de ap, dar care reine diversele impuriti i are un rol deosebit de important n protecia calitii apelor subterane. Zona de capilaritate este zona n care apa subteran se ridic n porii solului, meninnd o continu stare de mbibiie. Zona apei propriu-zise sau a stratului purttor de ap cu o grosime variabil, reprezint de fapt pnza de ap subteran. Sub aceast zon se gsete stratul de sol impermeabil. Apa din sol are un rol important, mai ales n ntreinerea vegetaiei, dar i n diversele procese biologice i biochimice care se petrec n sol. Eliminarea aerului i nlocuirea sa cu ap n porii solului, are un efect nefavorabil asupra gradului de salubritate a solului. n absena aerului, procesele biologice sunt ncetinite, iar solul se consider insalubru. n acelai timp ns solurile care sunt cu uurin strbtute de ap, nu au capacitatea de a proteja n suficient msur apa subteran.

8

Capilaritatea este o alt proprietate a solului dependent de structura mecanic a acestuia. Ea reprezint capacitatea solului de a permite apei subterane s se ridice prin porii si ctre straturile superficiale. Capilaritatea se gsete ntr-un raport invers cu permeabilitatea; cu ct solul este mai permeabil pentru ap, cu att capilaritatea este mai redus, ea fiind dependent n primul rnd de porozitate sau de volumul total al porilor. In cazul solurilor cu o porozitate mic (nisipul), timpul de ridicare al apei este scurt, de ordinul minutelor, iar nivelul de nlime este redus (0,3 0,5 m), n timp ce n cazul solurilor cu porozitate mare (argila), timpul de ridicare este de ordinul orelor, iar nlimea este mare (1,5 2 m). Selectivitatea este o proprietate fizic important a solului, prin ea nelegndu-se calitatea pe care o are aceasta de a reine n porii si diferite impuriti care l strbat, acestea fiind purtate de aer dar i de ap. Selectivitatea are la baz fenomenul de absorbie sau mai exact de reinere a impuritilor pe granule de sol. n general, solurile greu permeabile sunt i soluri cu grad mare de selectivitate. Deci, impuritile care sunt reinute, n primul rnd sunt cele n suspensie, inclusiv microorganismele. Astfel, dac se trece printr-un strat de sol o suspensie microbian, iar apa care strbate solul este nsmnat pe medii de cultur, ea poate fi practic steril. Dar, selectivitatea solului se adreseaz deopotriv i elementelor n soluie. Astfel, dac se filtreaz prin sol o soluie de fucsin, apa filtrat poate deveni incolor. Selectivitatea solului este una din cele mai importante caliti ale acestuia prin care se realizeaz protecia apelor subterane. Temperatura este proprietatea solului dependent de structura mecanic, dar i de natura i compoziia chimic a solului. Solul primete cldur de la soare prin radiaiile calorice ale spectrului solar, dar i de la masa incandescent din centrul pmntului i cldura degajat de procesele biochimice exogene care se petrec n sol. Solul, n general, este ru conductor de cldur, conductibilitatea sa termic fiind determinat de structura sa mecanic, de compoziia chimic, de gradul de umiditate etc. Solurile cu granule fine i umede se nclzesc greu, dar se i rcoresc greu, ele nmagazinnd cldura. Solurile cu granule mari sau compacte au o conductibilitatea termic mare, ele se nclzesc repede, dar i pierd uor cldura nmagazinat. Culoarea solului are, de asemenea, un rol important n pstrarea cldurii; solurile deschise la culoare, cum ar fi nisipul, reflect o marea cantitate de radiaii solare, pe cnd solurile nchise la culoare , cernoziomul, rein radiaiile calorice i sunt mult mai favorabile dezvoltrii culturilor. Datorit conductibilitii sale termice reduse solul nregistreaz cu ntrziere variaiile temperaturii atmosferice. Astfel, dac la suprafaa solului temperatura maxim se constat la ora 13,00 la 0,05 m adncime aceasta este la ora 17,00, iar la 1 m adncime variaiile de temperatur nu se mai resimt.

9

Temperatura exercit influene deosebite asupra proceselor biologice i biochimice care se petrec n sol ca i la ntreinerea vieii diverselor microorganisme (bacterii, protozoarele, larvele de insecte) ce impurific solul. pH-ul sau reacia solului indic aciditatea sau alcalinitatea solului. Variaia pH-ului este ntre 3,5 (la soluri extrem de acide) pn la 11 (n cazul solurilor extrem de alcaline). Solurile acide au un pH < 7 i prezint dezavantajul apariiei ionilor de Al3+, ion extrem de toxic pentru activitile microbiene din sol. Cu ct un sol are pH-ul mai acid cu att procesele de mobilizare a metalelor grele crete, crescnd totodat i toxicitatea lor pentru componenta biologic a solului. Solurile bazice au un pH > 7 i prezint pericolul imobilizrii microelementelor i nutrienilor, cu excepia molibdenului care se gsete n abunden n solurile bazice. Funciile solului pot fi grupate n trei categorii (tabelul 1.3). De-a lungul timpului aceste funcii au rmas nealterate datorit proprietilor fizice, chimice i biologice ale solurilor. n ultima jumtate de secol, datorit intensificrii exploatrii materiilor prime, mai ales a combustibililor fosili i a minereurilor, capacitatea de regenerare a calitii solurilor s-a micorat mult, solurile intrnd ntr-un continuu proces de degradare. Categorii Tabelul 1.3. Categoriile i funciile solului Funcii Producia de biomas: este baza pentru viaa omului i a animalelor, fiind sursa de substane nutritive, suport pentru rdcinile plantelor, rezerv de ap etc. Filtrare, tamponare ntre aer apa subteran, pe de o parte i ntre atmosfer apa subteran covorul vegetal, pe de alt parte. Descompunerea biologic i/sau biochimic a substanelor organice toxice provenite din Ecologice aer sau din alte surse (agricultur, transporturi, industrie etc). Datorit acestei funcii multe din substanele organice toxice sunt distruse, metabolizate sau cel puin imobilizate la sol. Surs de energie regenerabil att pentru microorganismele i fauna solului, ct i pentru plante i om. Mediu protectiv pentru vestigiile istorice i arheologice. Solul poate fi considerat i o veritabil protecie pentru banca de gene natural format de organismele fosilizate n adncime. Tehnicoindustriale Socioeconomice Surs de materii prime i de ap: nisipul, piatra, crbunele, minereurile, argila etc. se folosesc n industrie sau alte activiti Apa se extrage prin excavaii sau foraje. Asigur baza construciilor casnice, industriale i de dezvoltare, sportive, de transport.

10

Capitolul 2

Poluarea solului

Poluarea solului este consecina activitilor umane efectuate fr protecia acestui factor de mediu. OMS consider c poluarea solului este consecina ndeprtrii i depozitrii neigenice, necorespunztoare, a reziduurilor lichide i solide rezultate din activitatea omului, a deeurilor industriale precum i a utilizrii n agricultur n mod necorespunztor a substanelor chimice, a dejeciilor animale i a cadavrelor acestora. Poluarea solurilor se face prin transferul poluanilor din atmosfer (depuneri sedimentabile sau precipitaii). Exist cazuri n care, prin aciuni iresponsabile se ngroap n sol deeuri chimice i farmaceutice deosebit de toxice. Aceste aciuni sunt condamnate de legislaia european din domeniul proteciei mediului. Spre deosebire de poluare care se refer la factorul antropic, fenomenele de degradare sau deteriorare a solului cuprind toate fenomenele i procesele duntoare mediului (exemplu: extracia nisipului i pietriului din balastiere, cnd se nltur cuvertura filtrant de protecie, crescnd riscul polurii).

2.1. Surse de poluare a solului

Surse de poluare exterioar a solului (solide, lichide, gaze) Poluarea cu reziduuri solide este vizibil i n continu extindere. Poate fi: menajer, stradal, industrial radioactiv, agrozootehnic i special. Poluarea cu reziduuri menajere are un potenial infecios foarte ridicat, datorit cantitii mari i compoziiei chimice diferite. Substanele organice ce se depun pe sol favorizeaz dezvoltarea unui numr mare de insecte i roztoare Poluarea cu reziduuri (organice i anorganice) stradale din parcuri i piee. Se apreciaz c stradal aceast poluare reprezint din parcuri 0,3 kg/zi locuitor, iar din piee 1m3/100 m2 zi. Poluarea cu reziduuri industriale (organice i anorganice). Reziduurile industriale sunt n cantiti mari deoarece 50% din totalul materiilor prime ajung n aceast form, din care 15% sunt nocive. Fiind ncorporate n sol modific structura acestuia. n timp, reziduurile industriale se regsesc n plante i apoi n animale, de unde ajung la om. Poluarea cu reziduuri agrozootehnice se ntlnete n mediul rural. Poluarea cu reziduuri speciale provine parial din spitale, uniti de cercetare etc. i trebuie avut permanent n vedere.

11

Poluarea cu reziduuri lichide. Solul fiind mediul de reintegrare a apelor reziduale, reine substanele poluante din acestea n masa sa, polundu-se la rndul su. Sursele de poluare cu reziduuri lichide sunt reprezentate de: ape menajere; ape reziduale industriale; ape reziduale zootehnice; ape reziduale incomplet tratate; reziduuri petroliere; iei i produse petroliere; reziduuri chimice. Odat stabilite anumite criterii privind poluarea: 1. tipul polurii, 2. indicatorii de poluare, 3. sursele de poluare, 4. emisiile posibile care produc poluarea solurilor, este necesar s se stabileasc o reea de monitorizare a acestor poluani i n primul rnd s se stabileasc cele mai bune metode disponibile, conform standardelor n vederea, aplicrii unor tehnici reale de reducere a polurii solului. Lund n considerare diversele surse de poluare a solului ca i elemente poluante se pot aminti mai multe tipuri de poluare care pot fi clasificate conform criteriilor prezentate n tabelul 2.1:

Tabelul 2.1. Criteriile de clasificare a polurii solului Criteriul Dup natura polurii Fizic: radioactiv. Chimic: substane anorganice (acizi, baze, sruri), substane organice de sintez (pesticide, COV etc). Biologic: microorganisme, virui i bacterii. Dup originea polurii Punctiform sau local (la surs). Liniar: de-a lungul oselelor, cilor ferate, conductelor etc. Difuz: aplicarea ngrmintelor, depozitri necorespunztoare etc. Dup persistena n timp Accidental (spargerea conductelor) i permanent (administrare Clasificare

12

neadecvat a ngrmintelor). Actual (rezultatul unei activiti recente) i veche sau istoric (dac dureaz mai muli ani). Dup activitile care o genereaz Domestic: deeuri solide i lichide, combustibil din rezervoare, lipsa canalizrii etc. Industrial: depozite de deeuri, depunerile atmosferice, apele industriale, balasterele. Agricol: ngminte, fitohormoni, pesticide, gunoiul de grajd nefermentat. Transportul: sare, metale grele, azbest, hidrocarburi, substane ignifuge, depuneri atmosferice.

2.2. Poluare chimic

A. Poluarea organic

Poluarea organic se datoreaz n principal, reziduurilor menajere i zootehnice, dar i unor reziduuri industriale. Acest tip de poluare persist un timp limitat n sol datorit capacitii ridicate a solului de degradare a acestor materii prin intermediul micoorganismelor telurice, transformndu-se astfel n substane minerale ce intr n ciclul natural. Materia organic din sol este format din: humus care reprezint un amestec de substane organice amorfe de culoare nchis i care rezult din descompunerea substanelor organice, sub aciunea microorganismelor, att n condiii aerobe ct i anaerobe. Humusul este format din: substane care rezist la o descompunere avansat (lignina); substane care se afl n stare de descompunere (hemiceluloza, celuloza i proteinele); substane care rezult n urma descompunerii (acizi organici, baze etc.); substane sintetizate de microorganisme; substane organice provenite din poluare. Procesele de degradare a substanelor organice din sol sunt asemntoare cu cele din ap, dar se petrec la niveluri mult mai intense, datorit numrului mare de germeni care acioneaz n sol. n funcie de cantitatea de substane organice, de structura i calitile fizice ale solului, ca i de unii factori meteorologici, procesele de descompunere a poluanilor organici de pot desfura aerob sau anaerob.

13

Cele dou procese se pot desfura succesiv, cele anaerobe trecnd n cele aerobe pe msura reducerii polurii organice sau se pot petrece concomitent n cazul unei poluri medii. Procesele anaerobe nu conduc descompunerea pn la compuii finali, aceasta rmnnd la unii produi intermediari, pe cnd cele aerobe produc totdeauna o descompunere complet. Diversele substane organice n funcie de constituia lor chimic urmeaz cicluri difereniate. Astfel, hidrocarbonatele sunt descompuse ntr-o prim faz pn la glucoz, apoi pn la CO2 i ap. n cursul descompunerii apar o serie de compui intermediari cum ar fi acizii oxalic, gluconic, fumaric, succinic, n cazul descompunerii aerobe, sau pot apare compui de tipul acetonei, acidului acetic, lactic, butiric, n cazul descompunerii anaerobe. Lipidele sunt descompuse n glicerin i acizi grai, iar n final n CO2, ap, n cazul glicerinei, iar acizii grai mult mai rezisteni se acumuleaz n sol. Proteinele sunt descompuse n prim faz n polipeptide, iar apoi sub influena unor enzime n acizi aminai, care se pot descompune pn la amoniac. Urmeaz apoi mineralizarea, ce const n oxidarea amoniacului n nitrii, iar apoi oxidarea nitriilor la nitrai. Poluarea organic a solului se apreciaz cu ajutorul indicatorilor chimici (direci substane chimice poluante ajunse n sol, care au activitate direct, nociv i indireci metode organoleptice i chimice) care cuprind att produii intermediari ai procesului de biodegradare teluric (amoniac, nitrii, hidrogen sulfurat) ct i produi finali mineralizai (nitrai, fosfai i sulfai). Cel mai utilizat indicator pentru poluarea organic este raportul dintre azotul organic teluric (acizii humici) i azotul organic total, raport numit cifr sanitar sau indice Hlebnicov. N organic teluric IH B. Poluarea industrial N organictotal

Poluarea industrial reprezint poluarea cu substane chimice toxice, care pot fi concentrate de diverse organisme din lanul alimentar al omului. Datele OMS arat c cel puin 50% din materiile prime utilizate n industrie contribuie la formarea deeurilor industriale din care 15% sunt toxice sau nocive pentru organismul uman. Emisiile nocive, rezultat al multor procese industriale, rezultat al circulaiei autovehiculelor, a chimizrii agriculturii transportate la distane mari afecteaz solul n mod foarte grav. Poluarea industrial poate oferi o component organic, dar de cele mai multe ori are un coninut bogat n substane chimice potenial toxice. Poluarea industrial cu substane toxice creeaz premiza trecerii acestora n apele subterane sau de suprafa ca i n culturile vegetale. Totodat

14

ntreprinderile industriale pot contribui la poluarea chimic a solului prin depunerile de poluani rspndii n atmosfer, aa cum este cazul plumbului, mercurului sau fluorului. Acumularea de substane toxice n plante, datorit polurii solului este frecvent, un exemplu edificator fiind orezul din Japonia; orezul care n mod normal conine 0,15 mg/kg cadmiu, a atins ca urmare a concentrrii cadmiului n sol un coninut de 0,87 mg/kg. Toi poluanii din aer i ape se regsesc i n sol. Poluarea industrial cuprinde : poluarea cu metale grele i depuneri acide; poluarea cu produse petroliere i compui aromatici policiclici; folosirea terenurilor agricole pentru holde i depozite de reziduuri n exploataiile miniere i de preparaie. Poluarea cu metale grele. n zonele industriale, diferite deeuri depuse pe sol pot conine concentraii substaniale cu metale grele precum i cantiti semnificative de produi organici sintetici, funcie de procedeul tehnologic aplicat. Atenia este ndreptat mai ales spre prezena metalelor grele cum sunt: Cd, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, din cauza toxicitii lor la concentraii sczute. Sursele de emisie a metalelor grele existente n sol, sunt activitile industriale, traficul auto, incinerarea deeurilor, depozitarea deeurilor la ntmplare etc. De exemplu, activitile miniere genereaz cantiti nsemnate de deeuri de roci care sunt depozitate la suprafa. Astfel, suprafaa pmntului este degradat i devine surs de poluare. Traficul auto este o surs deloc neglijabil de poluare a solului cu particule coninnd metale grele toxice, n special plumb, provenind de la tetraetilul i tatrametilul de plumb, folosii n ntreaga lume ca aditivi pentru creterea cifrei octanice a benzinelor, dar i ali compui alchilai ai plumbului pot conduce la efecte grave de contaminare a solului i a apelor subterane. n atmosfer aceti compui sunt descompui fotochimic sub aciunea radiaiilor UV, de ctre ozon sau radicalii hidroxil la specii ionice tri i dialchilate, mai stabile i solubile n ap. Dup descompunerea chimic i/sau degradarea biologic a compuilor organici cu plumb, plumbul anorganic se acumuleaz n sol prin precipitare sub form de PbCO3 sau Pb5(PO4)3Cl. Ionii de fier ajuni la sol din reziduurile ce se elimin pe sol, la nceput se prezint sub form de flocoane, iar din cauza umezelii i a reaciilor de oxido-reducere care au loc, precum i a scderii pHului solului, fierul trece sub form solubil. Ionii de fier dizolvabili se gsesc, n general, sub form de bicarbonai sau complexe metal-organice legai de molecule organice mici. Aceast form de fier poate ptrunde n apele de profunzime, determinnd creterea acestui element n sursele de ap, deci conduce la poluarea apelor.

15

Consecinele aceste polurii constau, n mare parte, n degradarea avansat a solului, fapt ce antreneaz dificulti de reintegrare a lui n circuitul agricol. Proprietile fizico-chimice ale solurilor contaminate cu metale grele se modific astfel nct procesele de formare a solului i de cretere a plantelor tind s fie inhibate.

C. Poluarea radioactiv

Poluarea radioactiv a solului se refer la depunerile radioactive i depozitarea pe sol a reziduurilor cu coninut bogat n izotopi. Cei mai periculoi radionuclizi sunt cei cu via lung, cum ar fi Sr-90 (28 ani) i Cs-137 (30 ani), dar importani sunt i iodul-131, Ba-140, Ce-144, Ru-160 i alii emii de la reactoarele nucleare care contribuie la radiaia global. In principal stroniu radioactiv se concentreaz n sol n cantitate mai mare, ca urmare a precipitaiilor abundente. El este meninut n straturile superioare prin fore electrostatice de unde este antrenat n cazuri de eroziune. Cs radioactiv este reinut n sol, de unde poate s treac la anumite plante cum ar fi, lichenii, muchii, care n zonele nordice constituie alimentul de baz al renilor, n ultimul timp se acord o importan deosebit C14 care ia natere sub aciunea radiaiilor cosmice plecnd de la azot. C14 se depisteaz n sol de unde trece n ciclul metabolic al plantelor ajungnd ulterior la animale i om. Poluarea radioactiv a solului ca urmare a produilor de fisiune, a dus n emisfera nordic la creterea cu 10 pn la 30% a radioactivitii naturale i poate constitui o preocupare din cele mai importante.

D. Poluarea agricol

Poluarea cu produi chimici utilizai n agricultur se refer la utilizarea unor substane chimice, cum ar fi ngrminte, biostimulatori, antiduntori, folosii n scopul creterii calitii i cantitii produselor agro-alimentare. De asemenea, folosirea preparatelor organice i anorganice ca mijloc de protecie a plantelor, are o importan deosebit pentru poluarea solului. Importana lor pentru igiena solului const n efectul pe care l au asupra unor grupe de organisme din sol care particip, n mare msur, la procesele de autopurificare. Astfel, hidrocarburile clorurate acioneaz printr-un efect inhibitor deosebit asupra microorganismelor nitrificatoare, n timp ce alte grupe de substane pot fi stimulatoare pentru unele bacterii din sol.

16

Aceast grup de substane poart denumirea de substane fitofarmaceutice, antidaunatori sau cel mai obinuit pesticide. Aceasta grup mare de pesticide include insecticide (combaterea insectelor duntoare), erbicide, fungicide, acaricide, nematocide (viermi duntori culturilor), algicide, rodenticide (contra roztoarelor) etc. Cea mai mare parte a acestor substane fiind de natur chimic organic, sufer la rndul lor, n sol un proces de descompunere sau biodegradare. Ele sunt metabolizate de microorganismele din sol care au o mare capacitate de adaptare, utilizndu-le ca elemente nutritive. Ca urmare a acestui fapt, produsele chimice utilizate n agricultur i ptrunse n sol dispar astfel nct poate fi din nou tratat. De exemplu ngrmintele chimice cu fosfor. Aceast situaie ns nu este general pentru toate produsele chimice folosite ca ngrmnt, unele fiind mai uor, iar altele mai greu biodegradabile. Astfel, compuii cu plumb sau mercur, ca i srurile acidului arsenic se descompun greu i au tendina de a se depozita persistent n sol. De asemenea, produsele de tip DDT, HCH, lindan i altele se descompun greu i ca urmare a acestui fapt rmn n sol produi de degradare timp ndelungat, fapt ce eticheteaz aceste substane drept substane cu o mare remanen n sol. Deci, utilizarea pesticidelor trebuie s se fac raional, n limitele admise inndu-se cont att de tipul de sol, ct i de tipul de cultur ce se dorete a fi tratat.

E. Pouarea urban

O surs important de poluare o constituie i marile concentraii urbane, ale cror efecte sunt: degradarea solului prin depozitarea gunoaielor menajere; evacuarea apelor neepurate din activitatea de gospodrie comunal; nmolurile i dejeciile brute din deversrile urbane.

2.3. Calitatea solurilor

n comunicatul Protecia solului pentru o dezvoltare durabil al UE au fost identificate cteva procese prin care este ameninat calitatea solurilor din Europa. Printre acestea se numr: eroziunea, scderea cantitiv i calitativ a materiei organice i contaminarea solurilor, procese care limiteaz sever funcionalitatea solurilor prin ireversibilitatea lor. n comunicarea Pentru o strategie tematic asupra proteciei solului prezentat Comisiei Europene, sunt cuprinse opt surse principale de degradare a calitii solurilor recunoscute la nivel UE: 1. eroziunea; 2. degradarea calitii materiei organice din sol;

17

3. contaminarea; 4. acoperirea solului (cu materiale de construcii); 5. tasarea; 6. scderea biodiversivitii; 7. salinizarea; 8. riscul hidrologic.

2.3.1. Indicatori de calitate ai solului

Indicatorii generali de calitate ai solului sunt stabilii n aa fel nct s furnizeze un maximum de informaii (Harta European a Solurilor): Descrierea profilului de sol, n acord cu Sistemul Internaional. Tipul de sol, n acord cu Sistemul Internaional. Materialul parental, n acord cu hotrrile internaionale. Metoda de prelevare. Caracterizarea zonei (panta, aspectul, peisajul etc.) Adncimea de prelevare a probei (dup orizonturi sau dup adncime). Densitatea aparent. Compoziie granulometric (nisip, pietri, argil). pH n ap. Capacitatea de schimb cationic. Conductivitatea. Adncimea apei subterane. Mineralogia. Capacitatea de reinere a apei (coeficient de ofilire, gradul de saturaie, coninutul de ap n cmp).

Indicatori specifici de calitate pentru materia organic sunt: Calitatea litierei (fraciunea C, coninutul n azot, compoziia cenuei). Resturile de culturi (tipul i cantitatea). Coninutul n carbon i n azot. Formele de N i P (totale i extractibile). Particulariti ale materiei organice. Biomasa microbian.

18

Activitatea enzimatic. Respiraia solului. Pentru contaminarea difuz: se determin concentraia total a elementelor care indic rezerva local i care sunt obinute n urma extraciei cu soluie fierbinte de ap regal. Indicatorii determinai sunt: Coninutul de metale grele: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Hg, Mo, Pb, Se, S, V, Zn. Elemente care reflect accesibilitate biologic ridicat: Al, Cd, Cu, Pb, Mg, Mn, Ni, P, K, F-. Compui organici: halogenai, alchilbenzeni liniari bifenilpoliclorurai, dibenzofurani etc. Radionuclizi: Cs-137 sau ali nuclizi. Activitatea enzimatic. Compui organici extractibili (ergosteronul este un indicator al biomasei ciupercilor microscopice). n comunicatul Protecia solului pentru o dezvoltare durabil al UE au fost identificate cteva procese prin care este ameninat calitatea solurilor din Europa. n comunicatul Pentru o strategie tematic asupra proteciei solului prezentat Comisiei Europene, sunt cuprinse opt surse principale de degradare a calitii solurilor recunoscute la nivel UE: eroziunea; degradarea calitii materiei organice din sol; contaminarea solului; acoperirea solului (cu materiale de construcii); tasarea; scderea biodiversivitii; salinizarea; riscul hidrologic. n ceea ce privete gradul de poluare al solului i factorii de agresivitate care au condus la deteriorarea calitii solului n Romnia o serie de aspecte semnificative sunt de remarcat: eroziunea solului prin ap afecteaz 2,8 milioane de ha teren agricol; aciunea vntului; mecanizarea neraional; srturarea solului n zonele de irigaii sau desecare, unde nivelul apei freatice s-a ridicat la un nivel critic. Cteva direcii de aciune sunt foarte necesare pentru conturarea unui proces evolutiv a dezvoltrii durabile n Romnia, i anume: sulfonai, surfactani, compui

19

a. refacerea calitii solului impune n primul rnd, crearea unui cadru legislativ privind protecia mediului natural care s delimiteze clar perimetrul de aciune a agenilor economici de stat i privat n perspectiva asigurrii echilibrului ecologic dinamic. b. mbuntirea sistemului instituional actual de coordonare i supraveghere a aciunilor de protecie a resurselor de sol cu reglementri privind: politica n domeniul fondului funciar; arendarea terenurilor agricole; creditarea productorilor agricoli; asigurarea culturilor i gospodriilor agricole; asigurarea asistentei tehnice din partea statului; stimularea asocierii libere a proprietarilor de pmnt n exploatri viabile etc. c. introducerea unor reglementri privind utilizarea unor produse chimice adaptate la condiiile pedoclimatice ale rii noastre, precum i asupra unor tehnologii de lucrare a pmntului; d. evaluarea corecta a resurselor de sol att cantitiv ct i calitativ, ca i a efectului poluant al modului de gospodrire i monitorizare a tuturor schimbrilor n acest domeniu. e. mbuntirea capacitii bioproductive a solului prin asigurarea unei structuri optime a folosinelor, constituirea perimetrelor de ameliorare, diminuarea aciunilor factorilor de agresivitate etc. f. retehnologizarea i modernizarea lucrrilor de amenajri, de mbuntiri funciare, n conformitate cu noile structuri de proprietate; g. promovarea iniiativei individuale cu ajutorul unei asistene externe prin care pe baza principiilor economiei de pia s se realizeze un sistem de agricultur durabil i competitiv, ecologizat n conformitate cu principiile ecologice moderne; h. reconsiderarea de principiu a solului statului n tranziia spre economia de pia, care trebuie s conduc la meninerea unui grad relativ de intervenie direct i indirect i, n problemele proteciei resurselor funciare. Pornind de la starea actual a agriculturii, intervenia guvernamental trebuie s includ o politica de mbuntire a calitii solului. n ara noastr, nevoile crescnde de teren arabil, puni dar i de lemn, la care s-au adugat i condiiile economice de exploatare, au dus la restrngerea suprafeelor forestiere.

20

Capitolul 3

Emisii poluante din sol

3.1. Poluani organici

3.1.1. Produse petroliere

Produsele petroliere reprezint un amestec de hidrocarburi, volatile i nevolatile, care ajung la suprafaa solului prin vrsare sau datorit depozitrii mpreun cu alte deeuri. Ele pot contamina suprafaa solului, zona nesaturat i apele subterane i reprezint o surs de poluare pe termen lung. Soarta amestecului de hidrocarburi (tabel 4.5) depinde de schimbrile intervenite n regimul apei din sol, ca efect al unui fenomen de levigare. n timpul levigrii, coninutul de contaminai petrolieri se modific datorit unor procese simultane (reinere, volatilizare, dizolvare, biodegradare), influenate de proprietile materialului poros nconjurtor i de natura amestecului. Pe de alt parte reziduurile petroliere ajunse pe sol genereaz hidrocarburi aromatice policiclice (fenantren, piren, antracen etc.) care sunt contaminai cu potenial cancerigen recunoscut. Adsorbia acestora pe materia organic natural este un factor care afecteaz viteza de degradare microbian (limitnd utilizarea ca substrat) i favorizeaz persistena n mediu. O serie de bacterii sulfat reductoare pot realiza totui biodegradare, fapt ce subliniaz capacitatea de autoepurare a solului. Tabel 4.5. Relaia dintre gradul de poluare i coninutul de carbon Tip de sol poluat Sol nepoluat Sol uor poluat Sol mediu poluat Sol puternic poluat 0-1 1 -3 3-4 4-6 Carbon organic, %

3.1.2. Poluani organici persisteni

Cum

ajung

n

sol

pesticidele i

ali

poluani

organici

persisteni

(POP)?

Cea mai raspandit cale este dispersarea pe suprafaa solului a soluiilor, suspensiilor, prafurilor ce conin aceti compui. Chiar dac pesticidele sunt destinate s cad pe frunzele plantelor, o bun parte a lor ajunge pe suprafaa solului. Asemenea metod s-a practicat i n perioada utilizrii DDT-ului. O alt cale de poluare a solului cu POP este ncorporarea pesticidelor direct n sol cu semntoarele

21

sau agregatele speciale. n acest caz, toat cantitatea de substane chimice rmne n sol, influennd microorganismele, pedofauna i plantele. Pesticidele aparin diferiilor compui cu structur chimic specific fiecrui grup; cele mai importante sunt substanele organo-clorurate, organo-fosforice i derivai metil-carbamici. Dintre aceti compui chimici cei mai toxici sunt cei organo-fosforici, care, n general, se descompun uor n mediu. Compuii organo-clorurai au toxicitate mai mic, dar o persisten foarte mare. Folosirea pesticidelor organo-fosforice n agricultur a luat o extindere din ce n ce mai mare din cauza eficacitii mari contra duntorilor i a rapiditii cu care se degradeaz n produi netoxici sau mai puin toxici. Din cauza toxicitii lor foarte mari, este obligatoriu s se determine remanena lor n mediu. Din punct de vedere chimic pesticidele organo-fosforice sunt esteri ai acizilor fosforic, trifosforic, pirofosforic. Cei mai folosii sunt: parationul, metilparation, diazinon, malation, Rogor etc. Pesticidele carbamice sunt folosite pentru protecia plantelor pe scar din ce n ce mai mare din cauza persistenei lor sczute n sol i a gradului de toxicitate redus pentru animalele cu snge cald. Cele mai rspndite sunt sevinul (carbarilul), methiocarbul etc. Astazi, practic nu exist loc pe pmnt unde nu ar fi depistate urme de pesticide, ele se gsesc chiar i n rezervaiile naturale. Se consider c acestea nu influeneaz semnificativ asupra solului, ns ele au proprietatea de a-i mri concentraiile n lanul trofic: plante, insecte, animale de prad, om. Existena n sol a diverselor bacterii ce consum substanele organice n calitate de hran, reduce treptat concentraiile de pesticide. Astfel, are loc distrugerea (descompunerea) natural a acestora. Pericolul utilizrii DDT-ului i a altor insecticide const n faptul c, odat cu distrugerea insectelor duntoare culturilor, se distrug i alte insecticide care ajut solul i culturile n etapa de dezvoltare i cretere. n organismele vii poluanii organici persisteni, din categoria pesticidelor, se acumuleaz n esuturile animalelor, exercitnd aciuni cancerigene, mutagene, embrionotoxice, neurotoxice, imunotoxice, modific sistemul hormonal, provoac anemie, hepatite etc. DDT-ul modific mult structura cojii de ou a psrilor, subiind-o, reduce simitor capacitatea de reproducere a psrilor, petilor i erpilor. Un alt compus organic deosebit de toxic, toxafenul, provoac vtmri ale vertebrelor petilor care devin foarte fragile i la micri brute se rup uor, ceea ce conduce la paralizia prii anterioare a corpului i n final moartea petilor. Concentraia acestei substane este destul de mare n ihtiofauna ntregii planete. De asemenea, din sol, pesticidele ajung n fructele i legumele consumate de om, n iarba pe care o pasc animalele i apoi n corpul acestora. Studiile epidemiologice demonstreaz o frecven sporit a afeciunilor neurotoxice (prioritar din partea sistemului periferic), hepatotoxice, cancerigene ca urmare a expunerii ndelungate a oamenilor la DDT (acest pesticid a fost utilizat abundent in agricultur n anii '70 i '80). Cercetrile efectuate n SUA au confirmat legatura direct dintre expunerea oamenilor

22

la DDT i frecvena cancerului mamar. Glanda mamar poate fi considerat ca organ-int, deoarece n serul sngelui la femeile bolnave i la cele ce au contactat DDT a fost determinat DDE, un metabolit al DDT-ului. S-a demonstrat ca ciclodienele clorinate (aldrinul, dieldrinul, heptaclorul, clordanul, endosulfanul etc.) au proprieti toxice mai accentuate dect DDT-ul. Spre deosebire de acesta, efectul toxic produs de ciclodienele clorinate se manifest prin convulsii, ameeli, spasme cronice, cefalee etc. Majoritatea acestor POP-uri au efect cancerigen, provocnd frecvent tumori hepatice. Studiile au demonstrat o sporire a ratei mortalitii, n special, n mediul rural. n anul 1985 mortalitatea general datorat prezenei POP-urilor n organismul uman, la sate a fost circa 13,2 decese la 1000 de locuitori, iar n orae 8,0 decese la 1000 de locuitori. La aceasta a contribuit aplicarea intens, pe parcursul a douzeci de ani, a pesticidelor, n primul rnd a celor clororganice. Actualmente mortalitatea se mentine ridicat fiind 11-12 decese la 1000 de locuitori, cea mai mare continund a fi n mediul rural. Msurile de prevenire a polurii mediului i intoxicrii cu POP a populaiei sunt prevzute prin Conventia de la Stockholm (mai 2001) unde se recomand ca fiecare ar s elaboreze i s implementeze strategii i planuri care ar contribui la reducerea sau excluderea din folosin a acestor substane toxice.

3.1.3. ngrminte chimice pe baz de fosfor

Valoarea ngrmintelor cu fosfor se apreciaz dup coninutul n P2O5. Amofosul este un amestec de fosfat de amoniu primar, NH4H2PO4 i fosfat de amoniu secundar, (NH4)2HPO4 folosit drept ngrmnt pentru plante. Dintre toi fosfaii care se folosesc drept ngrminte pentru plante, cel mai important este fosfatul tricalcic, Ca3(PO4)2, care datorit coninutului bogat n fosfor are un rol important n agricultur. Plantele nu pot asimila direct fosfatul tricalcic, deoarece acesta este greu solubil n ap, dar rdcinile plantelor secret substane acide care transform fosfatul tricalcic n fosfat monocalcic, care este solubil i poate fi asimilat cu uurin de plante. Superfosfatul este un amestec de fosfat de calciu primar sau fosfat monocalcic, Ca(H2PO4)2 i sulfat de calciu, CaSO4. Fosfatul monocalcic este singurul fosfat de calciu solubil n ap. Amestecul de fosfat primar de calciu i ghips poart numele comercial de superfosfat normal. El are o compoziie mult mai complex coninnd pe lng ghips, rezultat din reacie, impuritile iniiale ale materiei prime, adic mici cantiti de acid fosforic, fosfai dicalcic i tricalcic i diveri compui cu fier, magneziu, aluminiu, care pot altera solubilitatea superfosfatului prin formare de fosfai insolubili. Superfosfatul dublu se obine din fosfaii bogai n carbonai, dar sraci n acid fosforic i are n compoziie doar Ca(H2PO4)2.

23

Superfosfatul normal are un coninut de 16 20% P2O5, dar uneori se prepar i superfosfat triplu care are un coninut de 46 48% P2O5 i este mai eficient. Fosfatul de calciu secundar, CaHPO4, dei este greu solubil, este utilizat ca ngrmnt numai n solurile acide, deoarece este uor asimilat de plante. Fosfatul dicalcic, rezult ca subprodus la fabricarea cleiului de oase i a gelatinei. Oasele degresate, din care s-au ndeprtat substanele grase, sunt tratate mai nti cu HCl (care solubilizeaz i carbonaii de calciu) i apoi cu lapte de var. Fosfatul de calciu secundar conine circa 35 42% P2O5. El este utilizat cu succes n zootehnie, drept substan ntritoare pentru oasele animalelor. Fina lui Thomas rezult prin mcinarea cptuelii convertizoarelor n care se obine oelul. Acest ngrmnt chimic conine fosfat tricalcic i oxid de calciu, Ca3(PO4)2 este mai greu asimilat de plante dect superfosfaii. Deoarece plantele au nevoie att de fosfor, ct i de azot i potasiu, se fabric ngrminte complexe care cuprind ntr-un singur ngrmnt toate cele trei elemente nutritive necesare plantelor. Prepararea lor se poate face fie prin simpl amestecare a diferitelor sruri fie printr-un proces chimic combinat. CaO i s-a dovedit c

3.2. Poluani anorganici din sol

3.2.1. Amoniacul i nitraii din sol

Dintre compuii minerali ai azotului ntlnii n sol, amoniacul i nitraii au o mare stabilitate; nitriii ca form intermediar ntre amoniac i nitrai, se gsesc mai rar n sol. Concentraia nitrailor din sol se datoreaz transformrilor enzimatice a substanelor humice care au loc n sol sub aciunea microorganismelor. Microorganismele nitrificatoare, nitrobacter, sunt sensibil influenate de temperatur avnd un optim ntre 25 350C. Peste 450C i sub 100C activitatea acestor microorganisme nceteaz complet. Condiiile de umiditate pentru activitatea microorganismelor nitrificatoare sunt cuprinse ntre 40 70%. Sub i peste aceste limite procesele de nitrificare sunt frnate. De asemenea, pH-ul solului influeneaz considerabil mineralizarea substanelor organice din sol; astfel, un pH prea acid sau prea alcalin frneaz activitatea bacteriilor din grupa Nitrobacter. Dac condiiile din sol sunt favorabile activitii bacteriilor nitrificatoare formele celelalte de azot mineral, ca amoniac i nitrii nu se pot acumula n sol. Solul se mai poate mbogi n nitrai din ngminte i din diveri poluani organici i anorganici care conin nitrai. Ionul nitrat nu formeaz sruri insolubile cu nici unul din constituenii organici i minerali din sol, de aceea poate fi uor antrenat n apele de infiltraie n pnza subteran acvifer, mbogind aceste

24

ape. Coninutul crescut de nitrai din ap, au efecte nocive asupra sntii copiilor sub vrsta de 1 an hrnii artificial, determinnd methemoglobinemia sau cianoza infantil. Azotul amoniacal se gsete n sol att sub forma schimbabil n complexul adsorbitiv al solului sau fixat n reeaua mineral, ct i sub form de ioni liberi ai unor sruri disociate n soluia solului. Cantitatea de azot amoniacal schimbabil este mic, iar azotul amoniacal fixat n reeaua mineral nu poate fi dislocuit dect prin distrugerea reelei cristaline. De aceea pentru aprecierea gradului de aprovizionare a solului cu azot amoniacal, se determin nu numai forma solubil, dar i cea schimbabil. Limitele de apreciere a gradului de aprovizionare cu azot amoniacal (ppm) sunt redate n tabelul 3.1.

Tabelul 3.1. Limitele de apreciere a gradului de aprovizionare cu azot amoniacal Grad de aprovizionare Tipul solului Soluri nisipoase slab mediocr normal bun foarte bun 25 Soluri lutoase 30 Soluri argiloase 40 Soluri nisipoase 40 Soluri lutoase 60 Soluri argiloase 80 Culturi de cmp Culturi n sere i solarii

Amoniacul apare n sol n cursul procesului de autopurificare prin transformarea substanei organice cu coninut de azot sub aciunea microorganismelor din sol. Bacteriile amonificatoare nu sunt prea mult influenate de temperatur deoarece att la temperaturi ridicate de 50 600C, ct i la temperaturi sczute, sub 100C activitatea acestor bacterii nu este modificat substanial. Se pare deci c acest proces n sol este determinat de specii de microorganisme foarte diferite din punct de vedere al temperaturii optime de dezvoltare. De asemenea, activitatea bacteriilor amonificatoare nu este influenat nici de variaii extreme de umiditate. Reacia acid, ca i cea bazic modific condiiile pentru desfurarea normal a procesului de amonificare. O concentraie crescut de azot amoniacal indic o impurificare recent a solului (tabel 3.2).

25

Tabelul 3.2. Relaia dintre gradul de impurificare a solului i coninutul n N(NH3) amoniacal n procente, fa de azotul total Gradul de impurificare Sol curat Sol slab poluat Sol mijlociu poluat Sol puternic poluat 0-2 2 2 2,5 2,5 3,3 N(NH3)/Ntotal [%]

3.2.2. Metalele grele

Metalele grele rezult din industria materialelor feroase i neferoase, din industria chimic, industria alimentar, agricultur, industria petrochimic etc.

A. Cadmiu

Cadmiul este un metal argintiu strlucitor, de duritate mic, care se dizolv n acizi, dar nu se dizolv n hidroxizi alcalini i ap. Se folosete la protejarea anticoroziv a fierului i a oelului, n electrotehnic, la fabricarea acumulatoarelor alcaline, ca moderator n tehnica nuclear, la obinerea aliajelor cu puncte de topire sczute: aliaje de lipit, aliaje de lagre, aliaje pentru tipografie i la obinerea de aliaje uor fuzibile, aliaj Newton etc., utilizate n dispozitivele de siguran pentru rezervoarele cu amestecuri explozive. Amalgamul de cadmiu se folosete n tehnica dentar i drept catod n electrolizoare. Directiva 83/513/CEE privind valorile limit i obiectivele de calitate pentru evacurile de cadmiu (Legea 645/2002 i Legea 118/2002) impune msuri speciale cu privire la utilizarea cadmiului i msurile de ndeprtare a acestuia din apele reziduale. Cadmiul este unul din cele mai toxice metale grele. Poate ptrunde n organism pe cale respiratorie i digestiv i se poate localiza n plmni sau se depoziteaz la nivelul ficatului, rinichilor i splinei. Cadmiul prezint efecte toxice asupra sistemului renal, pulmonar, osos, testicular i nervos. La concentraii mari cadmiul poate produce leziuni interne, boli grave ale ficatului sau ale aparatului digestiv. Toxicitatea cadmiului poate fi explicat prin producerea metalotioneinei. Descompunerea complexului cadmiu-metalotionein n interiorul celulelor elibereaz cadmiu liber n interiorul acestora, ceea ce conduce la distrugere celular. Leziunile hemoragice sunt specifice toxicitaii cu cadmiu n testicule, plmni i creierul nou nscuilor. Fauna i flora acvatic sufer distrugeri mari dac sunt deversri accidentale de ape reziduale care conine cadmiu, deoarece cadmiul are o persisten mare n timp.

26

B. Mercur

Mercurul, este un metal alb, lucios ca argintul, lichid la temperatura camerei, care emite vapori n atmosfer la temperatur obinuit. Din cauza tensiunii superficiale mari, mercurul formeaz uor picturi ce iau form sferic. Toate metalele formeaz amalgame cu mercurul, cu excepia fierului i a platinei. Mercurul se utilizeaz n aparate de fizic i tehnic, lmpi cu incandescen, explozivi, medicin, agricultur (antiduntori), n industria electrochimic etc. Reactivitatea mercurului este mic, la temperatura obinuit nu se oxideaz. Se regsete n apele uzate n urma unor procese industriale. Hg se dizolv att n solveni polari, ct i n solveni nepolari. n ap la temperatura ordinar se dizolv circa 610-11 g/l. Este un metal greu, foarte toxic pentru organismul uman i animal. Poate ptrunde n organism pe cale respiratorie (vapori de mercur, pulberi, aerosoli lichizi), pe cale digestiv (sruri, alimente i ap contaminat). Acumularea de mercur se face iniial la nivelul plmnilor, apoi trece treptat n snge. Ionul Hg2+ este foarte toxic i are aciune complex. Provoac dezintegrare celular i inhib sistemul enzimatic fundamental de oxidoreducere prin blocarea gruprilor tiolice. Vaporii de mercur i organomercur (alchilmercur) ptrund n sistemul nervos central (prin penetrarea barierei snge-creier) cu foarte mare uurin i sunt considerai deosebit de toxici. Mecanismele neurotoxice ale mercurului sunt extrem de complexe. Combinaii ale urmtoarelor mecanisme au loc: (a) inhibiia sintezelor de proteine i macromolecule (de exemplu ADN); (b) fosforilare posttranslaional modificat; (c) homeostazia defectuoas a calciului i a fluxului ionic; (d) homeostazia anormal a transmiterii neuronale; (e) leziuni oxidative; (f) dezagregri ale celulelor osoase; (g) disfuncii mitocondriale. Odat cu intoxicarea masiv cu metilmercur din Japonia (Minamata), intoxicarea cu metilmercur este cunoscut sub denumirea de boala Minamata. Ionii anorganici de mercur (Hg2+) nu sunt neurotoxici puternici, deoarece nu traverseaz n mod eficient bariera snge-creier. Srurile de mercur anorganice n schimb sunt foarte toxice pentru rinichi producnd necrozarea unor esuturi renale Mercurul este un toxic cumulativ. Plmnii reprezint zona cea mai important de absorbie a mercurului. Dup absorbie, plmnii rein 80% din mercurul total, spre deosebire de sistemul gastro-intestinal unde absorbia este mai mic de 0,01%. Mercurul liber care circul n fluxul sanguin, traverseaz bariera snge-creier cu o foarte mare uurin. Mercurul liber se oxideaz rapid la Hg2+, care nu este uor solubil n lipide. Aceast oxidare este specific sistemelor biologice. Microorganismele transform mercurul liber de la starea +1 la cea +2; aceste microorganisme metileaz, de asemenea, mercurul transformndu-l n clorur de monometil mercur sau dimetil mercur. Aceti compui solubili n lipide care pot fi ingerai de ctre peti sunt depozitai n ficat Directiva 84/156/CEE (la noi Legea118/2002, Legea 188/2002 i HG 472/2000) privind valorile limit i obiectivele de calitate pentru evacurile de mercur din sectoare, altele dect cele care provin din electroliza clorurilor alcaline i Directiva 82/176/CEE privind valorile limit i obiectivele de calitate pentru evacurile de mercur provenite din sectorul de electroliz al clorurilor alcaline.

27

C. Plumb

Plumbul este un metal alb-argintiu, care n prezena aerului devine repede cenuiu. Este foarte moale, este ductil, are rezisten mic la traciune, poate fi deformat la temperatura obinuit. Formeaz aliaje cu Sb, Sn, Cu, Bi, Ca. Este utilizat ca material de protecie pentru radiaiile X i . Izotopii 210Pb i212

Pb posed

radioactivitate - i se folosesc ca indicatori radioactivi. Se acoper cu un strat protector de oxid la temperatura obinuit. Plumbul fin divizat este piroforic. Apa potabil care conine bicarbonai de calciu i magneziu, precum i sulfai, formeaz pe suprafaa metalului un strat subire i dur de carbonat i de sulfat de plumb, care mpiedic dizolvarea. De aceea evile de plumb au fost folosite mult timp pentru transportul apei potabile la consumatori. Plumbul se folosete cu succes la confecionarea acumulatoarelor, la cptuirea aparatelor folosite n industria chimic etc. Unul dintre cele mai cunoscute efecte ale plumbului anorganic este impactul su asupra sintezei hemoglobinei, conducnd la anomalii ale eritrocitelor i anemie. Sunt inhibate dou enzime mitocondriale, producnd astfel reducerea inseriei Fe2+ n hem i a sintezei de protoporfirin. Expunerile cronice la plumb sunt de cele mai multe ori specifice copiilor i se refer la contaminri cu cantiti mici provenite din apa de but, vopsele ce conin plumb sau mediu nconjurator bogat n plumb. Modificri importante ale neurocomportamentului i deficiene legate de procesul de nvare sunt raportate la animalele i la copiii expui la plumb la o vrst mic. Mecanismele de manifestare a neurotoxicitaii plumbului au mai multe faete, incluznd alterri n homeostazia calciului, a canalelor ionice i a neurotransmitorilor, a transmiterii semnalului i a sistemului mesager al calciului. Plumbul organic folosit ca un aditiv pentru benzin a constituit o problem serioas a mediului nconjurtor.

D. Cupru

Cuprul este un metal de culoare roie caracteristic; n foie foarte subiri apare n transparen albastruverzui. Cristalizeaz n reea cubic cu fee centrate. Cuprul pur este un metal moale (duritatea 3 n scara Mohs), maleabil i ductil. Din cupru se pot trage fire cu diametrul de 0,03 mm, greutatea a 1000 m din asemenea fir fiind 7g. De asemenea, este i foarte tenace; un fir de cupru cu diametrul de 2 mm poate susine o greutate de 140 kg. Cuprul este caracterizat i prin o deosebit conductibilitate electric i termic; din acest punct de vedere este ntrecut numai de argint. Cu numeroase metale, cuprul formeaz aliaje. Cuprul, dei are reactivitate redus, este totui cel mai reactiv dintre elementele grupei 11 a sistemului periodic al elementelor. n bloc metalic, la temperatura camerei cuprul nu se oxideaz n aer uscat; fin divizat ns trece n oxid de cupru violet. La temperatura de 200C, Cu se oxideaz la Cu2O, apoi la CuO negru. Cuprul sub form de Cu2+ iniiaz peroxidarea lipidelor cu lipoproteine umane de densitate nalt, joas, sau foarte joas. n timpul acestei reacii, cuprul este rapid redus la Cu+.

28

n stare metalic, cuprul nu este otrvitor; combinaiile lui sunt, ns, toxice cnd sunt luate n doze mari (2-3 g). Pentru a nu se forma combinaii toxice cu acizii din alimente, vasele de cupru pentru alimente sunt cositorite n interior. Din cauza marii sale conductibiliti electrice, cuprul este ntrebuinat n industria electrotehnic pentru fabricare de cabluri electrice, colectoare ale motoarelor i dinamurilor electrice, capete de contacte. Datorit conductibilitii sale termice i pentru marea sa maleabilitate, cuprul este folosit la construirea de vase i cldri, aparate pentru cercetri tiinifice, recipiente industriale, evi pentru fierbtoare, vase de buctrie (cositorite), ceasornice, muniii. n chimia preparativ, este ntrebuinat drept catalizator, mai ales pentru oxidri. n cantitile cele mai mari, cuprul, este ntrebuinat n prepararea aliajelor sale. Cuprul conduce la febra cuproas. La inhalare atac cile respiratorii, iar intoxicaiile cronice conduc la modificarea formulei sangvine i a probelor hepatice. Este admis n cantitate de 0,01 ppm. n zonele cu ateliere de galvanizare apa freatic prezint concentraii crescute i se iau msuri de reducere a emisiilor. E. Zinc

Zincul este un metal alb-argintiu, se acoper n aer cu o pelicul protectoare de ZnO, are duritate mic 2-2,9 n scara lui Mohs i se prelucreaz bine prin presare. La 1000C zincul se poate lamina. Zincul reacioneaz uor cu oxigenul. Dup potenialul lui de oxidare, zincul este un metal electropozitiv, formnd cu uurin ioni divaleni n reacii cu acizi neoxidani Zincul se utilizeaz ca metal pentru protecie anticoroziv (zincare), ca agent reductor n metalurgie, n electrotehnic, sub form de aliaje de lipit, alame, Cu-Zn, aliaje de turnat sub presiune etc. Zincul nu are o aciune toxic deosebit, n schimb compuii lui sau impuritile cu zinc i arsen pot conduce la intoxicaii, tulburri nervoase, paralizia extremitilor.

F. Arsen

Arsenul este un citotoxic general care provoac leziuni la majoritatea celulelor i sistemelor din organismul uman. Arsenul formeaz chelai cu acidul -lipoic care este un co-factor esenial pentru piruvat dehidrogenaz, o enzim important n producia mitocondrial de ATP. Arsenul formeaz de asemenea un oxianion care este asemntor oxianionului fosfat i prin aceasta perturb o varietate de procese biologice, inclusiv sinteza de ATP etc.

G. Crom

Cromul este un metal alb-strlucitor, dur i casant. Este antiferomagnetic, se dizolv n HCl i H2SO4, iar apa regal i acidul azotic dizolv cromul ncet, numai la cald. n aer nu se oxideaz i nici umiditatea nu-i modific luciul. Acidul azotic pasiveaz cromul.

29

Cromul imprim oelului o duritate mai mare, deoarece el formeaz cu carbonul o carbur de crom, un compus foarte dur. Oelurile speciale cu crom sunt folosite pentru confecionarea de unelte, bile i role de rulmeni, piese inoxidabile. Intr n compoziia unor aliaje cu nichel i cupru, iar n procesele industriale se practic cromarea ca metod de protecie a metalelor mpotriva coroziunii. Ptrunderea cromului n organism se face pe cale respiratorie sau digestiv. Se depoziteaz n ficat, splin rinichi. Compuii de Cr3+ i Cr6+ sunt iritani i alergizani, iar n timp conduce la cancer bronhopulmonar. n contact prelungit cu minile provoac ulcerul de crom caracteristic, plasat pe faa dorsal a minilor. Dintre toi compuii anorganici, cromul sub forma sa de Cr6+ este cel mai activ att ca agent cancerigen, ct i ca agent mutagen. Acest ion este genotoxic n toate sistemele studiate. Cr 6+ este de asemenea considerat un cancerigen uman de catre Organizaia Mondial a Sntii.

H. Mangan

Manganul se aseamn la aspect cu fierul, este gri, dur i casant. Se sfrm la lovire. Manganul, se utilizeaz ca feromangan n siderurgie, att ca element de aliere, ct i ca dezoxidant i desulfurant. Dup proporia n care este introdus, imprim oelului diferite caliti. Oelurile cu 2-6% Mn sunt casante. Dac, ns, oelul are un coninut foarte sczut n carbon, atunci devine ductil i poate fi folosit la confecionarea de organe de maini (ce sunt supuse la eforturi mari). Oelurile cu 5-7% Mn sunt folosite la piesele care trebuie sa aib o mare duritate, dar o mic rezisten la soc. Rezistena oelului poate fi ns mbuntit prin tratamente speciale. Asemenea oeluri sunt adecvate pentru confecionarea de flci de concasoare, mori cu bile, ncruciri i macazuri pentru cile ferate etc. Manganul este un metal greu, toxic, care ptrunde n organism pe cale respiratorie sau digestiv. n snge formeaz compleci labili cu albuminele. Se depoziteaz n ficat, rinichi, plmni i creier. Compuii manganului sunt iritani i corozivi, provoac alterri ale celulelor nervoase, lezarea tractului digestiv, tulburri cardiovasculare i respiratorii. Dei manganul este un element n urme esenial pentru sistemele biologice, supraexpunerea la acesta conduce la toxicitate. n situaii cronice, semnele neurologice specifice ntoxicrii cu mangan sunt asemntoare celor din boala Parkinson. Toxicitatea manganului este legat de transformarea ionului de Mn2+ n Mn3+ cu autooxidarea dopaminei, ceea ce conduce la producerea de radicali liberi citotoxici. I. Aluminiu

Aluminiul este un metal alb-argintiu, cu duritate 2,6 i structur cubic cu fee centrate. Conduce cldura de dou ori mai puin dect cuprul i de dou ori mai bine dect fierul. Conductibilitatea electric a aluminiului este de 60% din cea a cuprului, dar este mai mare dect conductibilitatea electric a fierului. Aluminiul metalic este maleabil i se pot obine fire i foi subiri. La 6000C aluminiul devine casant i se poate pulveriza. La aer, aluminiul se acoper cu un strat monomolecular de Al2O3 puternic aderent i protector. Sub form de pulbere fin i n foi subiri arde cu flacr luminoas orbitoare. Srma i tabla de aluminiu, nclzite la flacr, nu ard din

30

cauza conductibilitii termice mari, care face imposibil atingerea temperaturii de aprindere care este mai mare dect punctul de topire.

Pulberea de aluminiu se folosete n aluminotermie. Din aluminiu curat se confecioneaz foi subiri pentru ambalaje, vase de buctrie, vase i aparate industriale. Aluminiul se folosete la obinerea aliajelor uoare i dure, utilizate n construcii de avioane, automobile etc. De asemenea, se folosete n industria electrotehnic, metalurgie, industria chimic.Pulberea de aluminiu este toxic pentru organism. Inhalat n cantiti mari, determin o boal caracteristic manifestat prin scleroz pulmonar. De asemenea, srurile de aluminiu pot provoca iritaii gastrointestinale, dermite de contact i astm bronic. Aluminiul este considerat un metal neurotoxic care induce modificri biochimice semnificative i neuropatologie citoscheletal. Neuronii motori, nucleele din talamusul anterior i neuronii din parasubiculum, sunt n mod deosebit sensibili la aluminiu. Mecanismul de baz a neurotoxicitaii aluminiului implic alterri n procesele ce includ homeostazia calciului, metabolismul energetic, sinteza ARN-ului etc. J. Nichel Multe eforturi s-au nregistrat pentru a evalua caracterul cancerigen al nichelului prin implantare direct a compuilor de nichel n organe i esuturi specifice. Nichelul i compuii si sunt ageni cancerigeni. n prezent, multe grupuri de cercettori studiaz potenialul cancerigen al compuilor cu nichel. K. Fierul

Fierul este, n prezent, cel mai important metal, datorit rolului pe care l au cele dou aliaje ale sale: fonta i oelul. Ca metal pur, fierul are o utilizare foarte redus n industria electrotehnic, pentru construirea unor bare de transformatoare sau sub form de pulbere pentru realizarea unor piese presate. Spre deosebire de fierul care conine carbon, fierul pur i pierde magnetismul de ndat ce este ndeprtat cmpul magnetic. Pe aceast proprietate se bazeaz folosirea lui n electrotehnic, de exemplu ca miez de transformatoare. Conductibilitatea electric a fierului este din ceea a Ag i relativ este un bun conductor. Fierul este rezistent n aer uscat, la temperatura obinuit; nclzit n aer la temperatur nalt se oxideaz formnd magnetita, Fe2O3, (acest oxid se formeaz la forjarea fierului nclzit la rou). n stare fin divizat este priforic n curent de oxigen. Fierul chimic pur este un metal alb, lucios; are duritate 4,5, densitatea mare 7,86 g/cm3 i se

topete la 15280C. Fierul pur prezint ca proprietate caracteristic feromagnetismul, proprietate pe care o pstreaz pn la 7680C. La temperatura obinuit, n absenta aerului, fierul nu este atacat de apa pur, ntruct se formeaz un strat de Fe(OH)2, care are aciune protectoare. n prezena aerului umed sau n ap, n prezena oxigenului i a CO2 este atacat, fenomen cunoscut sub denumirea de ruginire, dup numele compusului format rugina cu formula FeO(OH), care este puin aderent pe suprafaa fierului i sfrmicioas, din care cauza procesul de corodare progreseaz spre interior. La temperaturi

31

ridicate (peste 7000C), fierul reacioneaz cu apa, formnd Fe3O4 i pune n libertate hidrogen (una dintre cele mai vechi metode tehnice pentru obinerea hidrogenului const in trecerea vaporilor de apa peste fier nroit). Fierul nu este un metal toxic, dar este poluant deoarece favorizeaz culturile bacteriene. Este admis sub 0,3 ppm. Pe lng emisiile de metalele grele rezultate din activitile industriale, o surs important de metale grele o constituie deeurile menajere. Prezena deeurilor menajere sau industriale n apropierea apelor de suprafa curgtoare, eliminarea apelor reziduale provenite din industria uoar (textil, lacuri i vopsele etc.) din industria grea, direct sau dup o tratare superficial, eliminarea sau depozitarea unor deeuri sub form de cenui sau composturi etc. conduc la poluarea direct a solului. Este foarte interesant repartiia unor metale grele n diferite componente ale deeurilor menajere sau industriale care sunt depozitate n spaii nepermise de legislaia n vigoare.

Tabel 3.3. Coninutul de metale grele n deeurile menajere n Romnia, 2006 Deeuri Zn fine9,0 Reacia solului foarte puternic acid puternic acid moderat acid slab acid neutr slab bazic moderat bazic puternic bazic foarte puternic bazic

33

3.5. Legislaia privind problemele legate de poluarea solului

n Romnia exist din anul 2000 Nivelul I de monitorizare denumit Monitoringul strii de calitate a solurilor din Romnia. Acesta este rezultatul colaborrii ntre Institutul de Cercetri Pedologice i Agrochimice (ICPA) Bucureti, Institutul de Cercetri i Amenajri Silvice (ICAS) Bucureti i Oficiile Judeene de Studii Pedologice i Agrochimice (OJSPA). Informaiile cuprinse sunt concretizate n dou proiecte de cercetare, Evaluarea calitii solurilor din Romnia i Reabilitarea solurilor poluate din Romnia. Council Directive 86/278/EEC on the protection of the environmet and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture. O 125/1996 privind aprobarea procedurii de reglementare a activitii economice i sociale cu impact asupra mediului nconjurtor. H.G. 1001/1997 pentru aprobarea Normelor speciale privind caracterul i mrimea zonelor de protecie sanitar. ORD. 981/1994 pentru aprobarea Normelor de igien privind mediul de via al populaiei. Legea 137/1997, modificat de Legea 294/2003, modificat de O.U.G. 195/2005 privind protecia mediului. ORD. 344/708-2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protecia mediului n special a solurilor, cnd se utilizeaz nmoluri de epurare n agricultur.

Capitolul 4

SORBENII NATURALI

Biodegradarea reprezint acea caracteristic esenial a substanelor organice care face posibile att procesul de epurare natural, ct i epurarea biologic, i se refer la capacitatea unei substane organice de a se modifica din punct de vedere chimic sub aciunea microorganismelor. Cel mai important proces de degradare biologic este degradarea aerob, care const n degradarea substanelor organice de ctre microorganisme ntr-un mediu bogat n oxigen i n prezena substanelor nutritive.Acest proces este des ntlnit n instalaiile de epurare biologic, n apele de suprafaa sau n straturile superioare ale solului. Eliminarea unei substane organice se realizeaz i prin degradare abiotic, sub aciunea proceselor foto-chimice din atmosfer sau a proceselor de hidroliz; procesul de degradare biologic n absena oxigenului este cunoscut ca degradare anaerob. Este cazul proceselor de prelucrare a nmolului, sau a proceselor naturale ce se desfoar n apele cu coninut redus de oxigen. Produii

34

unei astfel de degradri sunt dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4) i hidrogenul sulfurat, n cazul prezenei compuilor cu sulf. Biodegradarea cuprinde mai multe niveluri : a.-biodegradarea primar, reprezint transformarea minim necesar pentru schimbarea identitii unei substane ; b.-biodegradarea parial, presupune desfurarea unei succesiuni de transformri, fr a avea loc trecerea complet a substanei organice n compui minerali ; c.-biodegradarea acceptabil, const n suma transformrilor minime necesare pentru a face s dispar acele caracteristici care nu sunt de dorit la substana organic respectiv (capacitatea de spumare, la agenii tensioactivi, sau culoarea la colorani etc.) ; d.- biodegradarea total, reprezint transformarea total n oxizii elementelor ce compun substana supus biodegradrii i biomasa (rezultat n urma proceselor metabolice ale microorganismelor). Sunt situaii cnd un acelai grad de biodegradare poate corespunde simultan la dou nivele diferite, cazul unei biodegradri primare care are drept rezultat pierderea unei caracteristici nedorite, cnd acea biodegradare poate fi considerat acceptabil. Deosebit de important, din punct de vedere al proteciei mediului, este nivelul de biodegradare care se consider normal.Exist dou puncte de vedere n aceast privin. ntr-un prim caz se consider biodegradarea acceptabil ca fiind suficient pentru a asigura o protecie eficient mediului, lundu-se n considerare numai efectele de modificare a mediului ce pot fi clar observate i atribuite substanei respective, n al doilea caz se consider c protecia eficient a mediului se realizeaz numai n condiiile unei biodegradri totale, atunci cnd produsele biodegradrii sunt biomasa i oxizii elementelor produsului iniial. n acest al doilea caz se iau n considerare dificultile deosebit de mari de a stabili efectele pe termen lung pe care le-ar putea avea produii intermediari de degradare, mai ales n condiiile proceselor de acumulare ce au loc n organismele vii. Exist numeroase exemple de substane rezultate n urma unei biodegradri pariale care au efecte toxice i periculoase. Noiunea de biodegradare este complex, ea integrnd, alturi de caracteristicile chimice ale substanei respective, i o serie de ali factori, ntre care : - viteza de degradare ; - natura microorganismelor folosite ; - mediul n care se dezvolt ; - modul de experimentare etc.

35

Un produs este biodegradabil atunci cnd se transform, se descompune i se elimin total n mod natural. Poluarea reprezint degradarea unui mediu natural prin aciunea produselor toxice. n natur exist dou mari categorii de poluani : a. poluani biodegradabili, care se descompun rapid i natural. Uneori devin o problem cand sunt introdui n mediu dup ce s-au descompus. b. poluani nebiodegradabili sunt materiale care nu se descompun sau se descompun treptat ntr-o perioad lung de timp (mai lent i n totalitate ) n mediul natural. Cnd contaminarea mediului apare, este greu sau imposibil s se mai nlture aceste materiale. n contrast cu factorii poluani din ap care necesit o tratare special pentru a fi eliminai, exist o categorie de substane, numite biodegradabile, care pot sau nu s polueze mediul. De-a lungul timpului, catastrofele ecologice provocate de deversrile masive de petrol au fost mai mult dect numeroase.Un litru de petrol, odat ajuns pe suprafaa apei, formeaz o pat a crei mrime poate atinge dimensiunile unei jumti dintr-un teren de fotbal. Grosimea acestor pete este variabil, n funcie de cantitatea de combustibil deversat. Odat deversate n mediu (apa, sol/subsol) produsele petroliere suport diverse transformri, biodegradarea fiind presupus cea mai important, dei prerile specialitilor sunt mprite. Numeroi compui ai petrolului sunt n mare parte volatili si biodegradabili, exist totui fraciuni, ce intr n componena acestui combustibil, care sunt dificil de eliminat (parial biodegradabili sau nebiodegradabili). n polurile cu produse petroliere succesul biodegradrii depinde ntr-o foarte mare msur de compoziia comunitilor microbiene din sol i de potenialul lor degradativ. Contaminarea solului cu iei n concentraii ridicate exercit efecte toxice asupra comunitilor microbiene active din sol, reducndule diversitatea taxonomic i genetic, ns, cu supravieuirea populaiilor care au toleran fiziologic sporit i capacitatea de a utiliza substratul. Problema depolurii solurilor i acviferelor contaminate cu produse petroliere lichide este una dintre cele mai complexe activiti din domeniul proteciei mediului, att sub aspect teoretic, economic ct i organizatoric.

Depoluarea apelor i solului de produsele petroliere

n faza final (etapa irizaiilor sau peliculelor subiri) depoluarea solului/subsolului, se face utiliznd diverse produse chimice (dispersani), dar i materiale absorbante (ad/absorbante). Ad/absorbani (sorbanii) au la baz trei mari categorii de materiale :

36

- organice naturale : turba ( peat moss ) - spill-sorb, pure sorb, enviropeat, nature sorb, cansorb etc., rumegu, ciocli tocai, produse pe baz de carbon etc.; - anorganice naturale : argil, perlie, vermiculie, vat de sticl, nisip sau cenu vulcanic ; - sintetice (realizate de om) : materiale artificiale (poliuretan, polietilen, polipropilen etc.). Din aceste trei categorii de materiale absorbante numai una este format din materiale biodegradabile (organice naturale), iar celelalte doua din materiale absorbante nebiodegradabile (anorganice naturale i sintetice). Dar ce nseamn c un sorbant (ad/absorbant ) este bio/nebiodegradabil? Non biodegradable is a classification for sorbents that is required for that sorbent to be put into a landfill.The sorbent is tested for its ability to remain in its natural biodegraded state and will not have a secondary ralease of the liquid originally sorbed. This is crucial for a sorbent to pass because if it fail the test ASTM G22-76 and ASM G21-90 (reference Test Data & Results section ) it can not ginto a landfillIf the sorbent is biodegradable it will leach or realease the liquid into the landfill through the leachate water from normal weathering ( rain, snow, etc. ). In short, the sorbents that are non- biodegradable are better for the environment and will not realease or leach the oil in a secondary realease. n cazul ad/absorbantilor biodegradarea/nebiodegradarea se refer strict numai la modul lor de depozitare pe uscat dup recuperarea aglomeratelor, ad/absorbant/produs petrolier, din zona poluat. Fiind materiale organice acest tip de absorbani oricum se degradeaz natural n mediu fie c sunt utilizai n aciunile de depoluare fie c nu.Dac sunt n amestec cu produsul petrolier ei favorizeaz condiii speciale de dezvoltare a microorganismelor i implicit degradarea numai a unor fraciuni i nu a ntregii cantiti de produs petrolier deversat accidental n mediu. S-a demonstrat practic c degradarea produsului petrolier n prezena ad/absorbantilor biodegradabili este mult mai eficient n sol dect pe ap. Dac ad/absorbantul folosit n aciunile de depoluare este biodegradabil dup recuperare i depozitarea lui pe uscat, el va pierde sau elibera lichid prin scurgerea apei n condiii climatice normale ( ploaie, zapad etc.). Degradarea absorbantului 100 % natural biodegradabil va fi mult mai rapid i ntrun timp mai scurt dect degradarea total a ntregii cantiti de produs petrolier ad/absorbit din mediu. n condiiile menionate mai sus, poluarea cu produse petroliere a mediului nu se elimin prin intervenia cu absorbani biodegradabili ci se transfer dintr-un loc n altul. Mai mult, ad/absorbanii 100% naturali biodegradabili nu sunt recomandai a fi utilizai n interveniile de depoluare a mediului acvatic. Acetia nu sunt flotabili sau sunt numai parial flotabili i n cazul nerecuperrii dupa utilizare, aa cum recomand distribuitorii sau chiar cnd sunt recuperai, o parte din acetia se depun pe fundul bazinului acvatic deteminnd apariia unei poluri secundare, greu de observat i de pus n eviden, mult mai dunatoare i periculoas dect cea iniial.

37

Oamenii de tiin susin c, deocamdat, exist prea puine cercetri asupra expunerii mediului nconjurtor la poluarea cu petrol. O cunoatere mai bun a impactului pe termen lung a deversrilor de petrol poate aduce un avantaj major n gestionarea i combaterea efectelor asupra mediului i vieii.ieiul las urme care nu pot fi terse ani n ir. Etapele aciunilor de intervenie n caz de depoluare a mediului cu produse petroliere trebuie s fie realizate att de poluator, ct i de depoluator, iar autoritile administraiei locale i ale sistemului integrat de protecie a mediului trebuie s-i asume responsabilitile ce in de urmrirea realizrii i recepia final a lucrrii de depoluare). Absorbanii 100 % naturali biodegradabili, pe baz de turb, ncapsuleaz hidrocarburile i le rein n structurile lor celulare. Dup ce hidrocarburile sunt ncapsulate apare aciunea natural a microorganismelor de degradare a materiei organice (absorbani) i rupere n mod natural a hidrocarburilor. Activitatea microbian va rupe hidrocarburile n elementele CO i ap. Aceast rupere2

a hidrocarburilor apare n interiorul unei perioade de timp de la 3 luni la un an de zile i aceasta depinde de multe variabile ca lumin, oxigen, temperatur, etc. n prospectele publicitare se arat c biodegradarea poluantului absorbit n produsul absorbant biodegradabil se produce n maximum 120 zile, dac se asigur factori principali : oxigen, ap, sol, temperatur de 10-12 C, la care se adaug i elemente nutritive (fosfat, azot, potasiu). Biodegrdarea natural a produselor petroliere are loc n rate foarte sczute i nu n totalitate.Biodegradarea distruge gradual produsele petroliere din deversrile i scurgerile accidentale prin metabolizarea secvenial a diferitelor clase de compui prezeni n iei. Bio/nebiodegradarea este considerat o simpl clasificare care se refer numai la modul i locul de depozitare a sorbanilor (ad/absorbanii ) mbibai cu produse petroliere dup recuperarea lor din mediu (ap sau sol/subsol), pe teren sau pe platforme betonate, i nu o condiie impus, aa cum se practic, n prezent, n Romnia. n ntrega ar, depoluatorii (utilizatorii ) acestor produse sunt ndrumai i obligai s foloseasc numai ad/absorbani biodegradabili indiferent de componena mediului care este poluat cu produse petroliere ( ap sau sol/subsol ). Situaia semnalat trebuie verificat i ct mai urgent remediat. Poluarea trebuie eliminat sau diminuat i nu transferat ca poluare secundar, dintr-un loc n altul, cu consecine uneori mult mai grave dect poluarea primar. n rile occidentale i SUA, sorbanii (ad/absorbanii ) sunt tesati nainte de a primi avizul/autorizaia de utilizare prin determinarea principalelor caracteristici pe baza crora s se stabileasc i s se indice precis domeniul adecvat (ap sau sol/subsol ) pentru care substanele absorbante prezint cea mai bun eficien i randament pstrndu-i starea lor natural pe toat0

38

perioada de intervenie i s nu elibereze dup recuperarea din mediu i n timpul depozitrii lor lichidul original absorbit (produsul petrolier). Aciunea de stabilire a faptului c un produs absorbant se degradeaz n timpul depozitrii i pierde produsul petrolier lichid este principala i cea mai important etap a verificrii (testrii), n funcie de care se acord avizul de utilizare indicndu-se n acelai timp att tipul de produs absorbant, bio/nebiodegradabil, flotabil/neflotabil, ct i componena de mediu creia i se potrivete cel mai bine absorbantul respectiv (ap sau sol/subsol). n literatura de specialitate, s-a demonstrat practic c sorbanii (ad/absorbanii) nebiodegradabili (sintetici ) sunt mult mai indicai de folosit n mediul acvatic poluat decat cei biodegradabili deoarece n timpul depozitrii, nainte de prelucrare (stoarcere/incinerare ), cei nebiodegradabili nu pierd/elibereaz lichidul absorbit ( produsele petroliere) i nu determin transferarea polurii din zona poluat n alt loc nepoluat. n interveniile de depoluare a mediului cu produse petroliere, dac sorbantul utilizat are scurgeri sau pierderi de lichid, perioada de curire a deversrii va fi mai lung i implicit se vor folosi cantiti mult mai mari de produs, conducnd indirect i la creterea implicit a costului total al interveniei. Din categoria absorbanilor 100 % naturali biodegradabili, cei mai des folosii n Romnia, pentru depoluarea mediului (ap i sol/subsol) de hidrocarburi sunt cei pe baza de turb - spill sorb, enviropeat, peat moss, nature sorb, pure sorb etc. - din import (Canada de Nord, Noua Zeeland, Africa de Sud etc. ) i indigeni turba din judeul Suceava i Botoani. Tehnologiile de depoluare care utilizeaz aceti absorbani, absorbanii mileniului sunt simple, nu necesit utilaje speciale sau personal calificat, nu necesit colectarea lui din teren, produsele petroliere fiind degradate n timp. Cantitile de absorbant natural biodegradabil saturate, nerecuperate de pe suprafaa apei se biodegradeaz n timp, fr a afecta calitile mediului. Dac se a