GENERALITATI DESPRE ECOSISTEME, FACTORI DE MEDIU, PROTECTIA MEDIULUI

Spatiul planetei noastre in care este posibila in permanenta viata = biosfera.

Biosfera cuprinde trei componente de natura fizica:

litosfera - invelisul solid al Pamantului;

hidrosfera - mediul lichid al Pamantului, sau Oceanul Planetar,

atmosfera - zona gazoasa omogena a Pamantului, situata deasupra
primelor doua.

Biosfera

pelicula subtire (grosime: cativa zeci de kilometri).

compozitia actuala - determinata de activitatea organismelor vii autotrofe (realizeaza fenomenul de fotosinteza). A avut loc saracirea atmosferei in dioxid de carbon [CO₂] si cresterea concomitenta a concentratiei de oxigen [O₂].

Mediul de viata al unui organism viu din biosfera = ecosistem (ansamblu
sau complex natural).

Componentele ecosistemului sunt: biotop si biocenoza (fig. 1)

Fig. l. Structura si relatiile dintre componentele unui ecosistem.
e₁, e₁ = organisme (elemente ale biocenozei); A = actiuni; C = coactiuni; R = reactiuni.

Biotopul = spatiul in care traieste un organism vegetal sau animal, alaturi
de factorii de mediu care actioneaza asupra lui. Biotopul cuprinde elementele abiotice ale ecosistemului.

Biocenoza este componenta vie (biotica) a ecosistemului. Cuprinde o
comunitate unitara si complexa de plante si fiinte vii.

In functie de nivelul impactului activitatii umane, ecosistemele sunt:

ecosisteme naturale;

ecosisteme modificate;

ecosisteme amenajate.

Ecosistemele naturale: ecosistemele in care efectele activitatilor umane
sunt foarte, foarte putin resimtite (adancul marilor si oceanelor, padurile
ecuatoriale, zonele polare).

Ecosistemele modificate - ecosisteme in care se resimt, intr-o oarecare
masura, efectele indirecte ale activitatii umane, cel mai adesea ca impact antropomorf indirect.

Ecosistemele amenajate - ecosisteme care se afla in atentia omului in
vederea obtinerii hranei, materiilor prime vegetale si animale. Omul intervine permanent, prin selectia elementelor si reglarea populatiei biocenozei.

Dupa natura biotopului, exista ecosisteme acvatice si ecosisteme
terestre.

Ecosistemele acvatice:

a.     oceanice;

b.     continentale.

a. Ecosistemele acvatice oceanice (de ex.: ecosistemul estuarelor, ecosistemul mangrovelor etc.) se gasesc situate in oceanele si marile
Pamantului. Popularea cu organisme vii, pe adancime, este urmatoarea:

zona eufotica: adancime < 100 m; patrunde lumina solara (are loc
procesul de fotosinteza); se gasesc toate organismele vii autotrofe
(alge si fitoplancton);

zona disfotica: adancime >100 m; nu patrunde lumina solara
(lipsesc organismele vegetale autotrofe); se gasesc nevertebrate
care se hranesc cu substante organice din straturile superioare.

b. Ecosistemele acvatice continentale sau ecosisteme limnicole, cuprind
apele terestre curgatoare, lacurile si apele statatoare.

2. Ecosistemele terestre: comunitatile de organisme ocupa biotopurile
formate pe suprafata uscatului.

sunt alcatuite din: sol (si substratul pedogenetic), faza gazoasa (aerul) si una lichida (apa din substrat si cea din precipitatii).

reprezinta componenta principala a mediului de viata al omului;

repartitia ecosistemelor terestre este determinata, in principal, de
latitudine, clima si de relatia temperatura-precipitatii.

Ecosistemele, indeosebi cele terestre, pe baza unei structuri aproximativ identice, pot fi grupate in biomuri (biomul supralitoralului, biomul padurilor, biomul campiilor aride, biomul campiilor umede).

Din categoria ecosistemelor terestre fac parte si ecosistemele urbane,
rurale si agroecosistemele.

Intre elementele biocenozei si cele ale biotopului exista 3 categorii de legaturi (reciproce) (fig. 1):

actiuni, A - generate de factorii abiotici (geografici, mecanici, fizici, chimici) ai mediului;

reactiuni, R - raspunsurile corespunzatoare ale organismelor vii din biocenoza;

coactiuni, C - relatiile dintre organismele din aceeasi specie sau specii diferite.

Prin urmare, ecosistemul reprezinta rezultatul interactiunii dintre
elementele vii si cele anorganice sau fizice, dintr-un anumit mediu de viata si teritoriu geografic.

Actiunea factorilor abiotici (de natura climatica, fizica, chimica etc.)
asupra unui organism viu determina:

nivelul natalitatii/mortalitatii;

raspandirea teritoriala si densitatea populatiilor;

favorizarea aparitiei modificarilor adaptive.

Totalitatea ecosistemelor = mediul inconjurator, sintagma mult mai folosita in literatura de specialitate.

Mediul inconjurator = totalitatea factorilor naturali si antropici (creati in activitatile umane), care asigura mentinerea echilibrului ecologic, determinand totodata conditiile de viata pentru om si cele de dezvoltare ale societatii.

Echilibrul ecologic = existenta unor raporturi optime intre fiintele vii si mediul inconjurator. Stiinta care studiaza aceste raporturi se numeste ECOLOGIE.

Factorii naturali ai mediului inconjurator sunt: apa, aerul, solul, precum si procesele si fenomenele naturale generate de interactiunea lor.

Factorii antropici sunt generati de activitatile umane: industriale, agrozootehnice, constructii, transporturi, casnice/gospogaresti etc.

Continuitatea vietii pe Pamant depinde in mare masura de asigurarea calitatii factorilor (naturali) de mediu, activitate numita si protectia mediului.

Diminuarea calitatii factorilor de mediu de catre elemente sau fenomene perturbatoare se numeste poluare.

Elementele/fenomenele perturbatoare = (agenti) poluanti, pot fi de
origine naturala sau antropica. Actiunea acestora:

minima = un simplu disconfort pentru populatia biocenozei;

maxima = grave dezechilibre ecologice (actiune toxica asupra
organismelor si/sau degradarea componentelor abiotice ale
mediului).

Protectia mediului = ocrotire + conservare

Ocrotirea mediului inconjurator = desfasurarea de actiuni (majoritatea,
legiferate) care scot din incidenta omului speciile rare (pe cale de disparitie), precum si spatiile geografice cu valoare naturala deosebita.

Conservarea mediului inconjurator:

utilizarea rationala si eficienta a resurselor mediului;

adoptarea celor mai potrivite forme si tehnologii de prelucrare (ecotehnologii);

lucrari pentru limitarea si prevenirea efectelor daunatoare ale unor
fenomene naturale (inundatii, alunecari de teren, eroziune etc.)

O protectie eficienta a mediului presupune cunoasterea urmatoarelor
aspecte:

conditiile de viata din cadrul fiecarui factor de mediu;

sursele de poluare (poluantii, modul de dispersie, efectele asupra
mediului);

masurile de prevenire si combatere a poluarii.

Cauzele principale ale aparitiei fenomenelor de poluare sunt:

dezvoltarea intensa a industriei, transporturilor si agriculturii;

cresterea demografica vertiginoasa (indeosebi in secolele XIX si XX) si sporirea necesitatilor de confort;

aparitia centrelor urbane suprapopulate;

utilizarea haotica a rezervelor naturale;

acumularea in mediu de substante neutilizabile;

aparitia de substante/ materiale noi, pentru care ritmul de consum si reciclare de catre organisme este mult inferior ritmului de aparitie;

Poluarea afecteaza toti factorii de mediu (aer, apa, sol), manifest 959b19j andu-se in diferite moduri (tipuri).

Clasificarea tipurilor de poluare se face dupa mai multe criterii:

1. provenienta poluantilor:

a.       poluare naturala: biologica, fizico-chimica, menajera;

b.      poluare antropica: industriala, transporturi, agricola,
activitati socio-culturale.

2. natura poluantilor:

a.       poluare fizica: termica, fonica (sonora), radioactiva, electromagnetica;

b.      poluare chimica: cu carbon si derivati; cu compusi de sulf, azot; metale grele si compusi; compusi de fluor; materiale plastice; pesticide; materii organice fermentabile etc.;

c.       poluare biologica: contaminarea mediilor inhalate si ingerate; modificari ale biocenozelor si invazii de specii animale si vegetale (insecte nedorite, buruieni); germeni patogeni etc.

d.      poluare estetica: degradarea peisajelor datorita urbanizarii, sistematizarii eronate, industriei etc.

starea fizica a poluantilor: poluare cu gaze si pulberi in
suspensie; poluare cu substante lichide; poluare cu substante
solide.

POLUAREA AERULUI

Compozitia aproximativa a aerului (in volume): 78 % azot, 21 % oxigen si l % alte gaze.

Compozitia aerului perfect uscat:

Aerul este un element indispensabil vietii, omul are nevoie de 14‑15 m³ de aer/24 de ore.

Modificarea compozitiei aerului prin respiratie:

Aerul real contine: azot, oxigen, dioxid de carbon, ozon, alte gaze, vapori de apa, pulberi, bacterii etc.

Aerul = invelis gazos = atmosfera - inconjoara Pamantul pana la altitudinea medie de 3.000 km.

In functie de variatia temperaturii cu altitudinea (fig.1), atmosfera cuprinde: troposfera: 0-11 km; stratosfera: 11-45 km; mezosfera: 45‑80 km; termosfera: 80-400 km; exosfera: 400-3000 km.

In functie de variatia compozitiei aerului cu altitudinea, atmosfera are doua straturi: homosfera (compozitie relativ constanta < 100 km); heterosfera (compozitia variaza puternic cu altitudinea la >100 km);

In functie de incarcarea electrica a componentelor aerului, atmosfera cuprinde:

ionosfera: 80-300 km - particule incarcate electric sau ioni, formate datorita actiunii radiatiei solare asupra moleculelor si atomilor din aer; conductibiiitate termica deosebita;

magnetosfera: > 500 km, particulele incarcate electric se deplaseaza dupa liniile campului magnetic terestru.

Poluantii aerului

Substante solide, lichide sau gazoase, naturale sau artificiale care pot fi aeropurtate.

Clasificarea poluantilor aerului - criterii:

starea de agregare;

provenienta;

actiunea specifica asupra organismului.

1. Dupa starea de agregare - poluanti solizi, lichizi si gazosi; in amestec cu aerul: suspensii, aerosoli, nori

Poluantii solizi (praf, pulberi) provin din eroziunea rocilor naturale, industrie, si mai rar din alte activitati umane. Dupa natura pot fi:

anorganici - oxizi metalici (de Zn, Pb, Mn, Fe, Cu), minerale (SiO₂, azbest, silicati), ciment, soda, coloranti anorganici, sticla etc.;

organici - de origine animala (lana, par, fulgi, puf), vegetala (bumbac, faina, in), sintetica (pesticide, coloranti organici) etc.

Suspensiile (particule >10 um = praf), se caracterizeaza prin:

stabilitate mica: difuzie redusa in aer; se depun destul de repede (se mai numesc si pulberi sedimentabile);

nu patrund in alveolele pulmonare: nu sunt periculoase pentru om;

diminueaza luminozitatea: influenteaza negativ fotosinteza plantelor; obtureaza ostiolele (impiedica schimbul de gaze cu atmosfera);

modifica pH-ul solului (de ex. pulberea de ciment).

Pulberile 0,1-10 m - au stabilitate mai mare; se depun in timp mai indelungat, la distante mari: 2-10 km (cenusa, negru de fum). Avand putere de difuzie mare, ajung in alveolele pulmonare, fiind toxice pentru organisme. Cele mai periculoase: 0,2-2 m (se separa foarte greu din aer).

Pulberile < 0,1 m - se depun foarte greu si difuzeaza foarte usor in aer. Depunerea se face ca urmare a ciocnirii si aglomerarii lor.

Alte proprietati fizice ale particulelor:

suprafata specifica mare (l cm³ cuart, macinat la diametrul de l m, are suprafata specifica de 6 m²);

pot exploda (Zn, S, faina, dextrina), sau autoaprinde (carbune, Al);

adsorb gaze toxice sau vapori;

absorb radiatii calorice si iradiaza dupa incetarea incalzirii;

formeaza ceata (sunt centri de condensare);

particulele ascutite traumatizeaza caile respiratorii; cele moi se depun ca o pasta - traheite si bronsite;

se incarca electrostatic, prin frecare, sau prin adsorbtie de ioni (pulberile metalice se incarca pozitiv, cele nemetalice negativ - creste stabilitatea lor).

Substantele lichide - majoritatea provin din industrie (gudroane de cocserie, solventi lacuri-vopsele, furfurol, insecticide lichide etc);

volatile formeaza aerosoli cu aerul;

vaporii se raspandesc pe distante de sute de metri;

afecteaza aparatul respirator, derma, ochii;

se depun pe plante, deregland respiratia acestora;

afecteaza constructiile etc.

Aerosolii - amestec aer cu particule solide < 10 m, sau/si substante lichide:

stabilitate mare;

putere mare de difuzie;

condensarea este favorizata de scaderea temperaturii (particulele se transforma in cristale), umiditate (solubilizeaza particulele, sau le umezeste, marindu-le masa);

radiatiile UV provoaca transformari chimice.

Poluantii gazosi

difuzeaza usor in aer (purtati la mari distante de locul unde au fost eliminati in atmosfera);

oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric etc).

2. Dupa provenienta, poluantii aerului sunt:

a.     primari - provin direct din surse de poluare identificate sau identificabile;

b.     secundari - sunt produsi in mediu (dt. interactiunii poluantilor primari sau reactiilor chimice cu constituentii aerului).

Dupa actiunea specifica asupra organismului, poluantii sunt:

iritanti - cei mai raspanditi: oxizi de sulf, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, fluor, clor, vapori de acizi (fluorhidric, clorhidric), pulberi cu solubilitate scazuta;

asfixianti (impiedica oxigenarea tesuturilor organice) - oxidul de carbon (formeaza cu hemoglobina un compus stabil, carboxihemoglobina), hidrogenul sulfurat (produce pierderea mirosului paralizia centrilor respiratorii decesul), vapori de acid cianhidric;

toxici sistemici (peste anumite concentratii provoaca leziuni ale organelor interne, sau sistemelor):

plumbul: acumulare in tesutul osos, afecteaza sistemul nervos, biosinteza hemoglobinei. Intoxicatia apare pentru > 0,1‑0,2 mg Pb/dm³;

cadmiul: > 5 g/dm³ apa tulburari rinichi, fracturi osoase (datorita eliminarii calciului). In 1970, in Japonia aparut maladia Itai-Itai ca urmare a intoxicatiei cu Cd;

mercurul: > 10 g/dm³ apa -> se acumuleaza in rinichi, creier, globule rosii, par. Leziuni: sistem osos, ochi, aparat renal si digestiv;

fluorul: acumulare in tesutul osos, provoaca leziuni osoase si tulburari metabolice. Duritatea dintilor scade pentru >l,5mg F/dm³ apa consumata. La concentratii peste 5 mg F/dm³ apa anchiloze articulare, luxatii, fracturi, curbarea oaselor lungi etc.;

arsenul: > 0,5 g/dm³ apa afectiuni ale pielii, cancer cutanat, tulburari digestive;

cianurile: > 0,01 mg/dm³ apa blocarea oxidarii la nivel celular (asfixia interna), tulburari nervoase, deces;

pesticidele - afecteaza ficatul, sistemul nervos, glandele endocrine sexuale, enzimele etc. Au actiune cancerigena si chiar cocancerigene asupra descendentilor.

fibrozanti (produc modificari fibroase la nivelul aparatului respirator) - suspensii de ciment, pulberi cu bioxid de siliciu, oxizi de fier, compusi de Ca, Ba, Be; sunt specifice mediului industrial;

alergenici (actioneaza asupra cailor respiratorii produc alergii):

origine naturala (origine minerala: cuart; origine vegetala: polen, in, canepa, tutun, cafea, cacao, ricin, soia; origine animala: insecte, fungi, puf, pene);

origine industriala (produse chimice, farmaceutice, insecticide);

cancerigeni:

organici - hidrocarburi policiclice aromate (benzopiren, benzoantracen, benzfluoranten etc.), pulbere de lemn; substante organice clorurate (pesticide), epoxizi, nitrozamine, naftilamina de la fabricile de coloranti;

anorganici: crom cancer nazal; arseniu cancer hepatic; cadmiu cancer prostata; nichel cancer cai respiratorii), substante radioactive cancer tiroidian; azbest cancer pulmonar;

mutageni si teratogeni (mutageni = produc anomalii genetice ereditare; teratogeni = produc malformatii ale fetusului): compusi organoclorurati, fosforici, mercurici, fluoruri, oxizi de azot, pulberi de lemn, particule de emisii Diesel, azbest, benzen etc.

Surse de poluare ale aerului

Sursele de poluare ale aerului: surse naturale si surse artificiale.

a. Sursele naturale sunt:

Ø     Solul - dt. factorilor fizici (temperatura), mecanici (ploi, curenti de aer, impact meteoriti, cutremure), biologici , raspandeste in aer agenti poluanti:

particule solide (anorganice, organice);

gaze: CO₂, H₂S, NH₃;

substante odorante complexe.

Ø     Plantele si animalele polueaza mediul cu polen, spori de mucegaiuri/ levuri, par, pene, fulgi.

Ø     Eruptiile vulcanice emit gaze (CO, CO₂, H₂, H₂S, NH₃), vapori de apa, materiale solide de diferite dimensiuni. Pot ajunge in stratosfera (30-50 km).

Ø     Praful cosmic - dezintegrarea meteoritilor in atmosfera (circa 1000 t/an ajung pe Pamant).

Ø     Incendiile dioxid de carbon si fum (distrug ecosistemele).

b. Sursele artificiale - activitati ale omului din care rezulta elemente solide, lichide si gazoase care pot ajunge in atm. Aceste surse sunt fixe si mobile.

Surse fixe produc o poluare limitata (in apropierea sursei):

procese industriale: chimice, siderurgice, metalurgice, materiale de constructie etc.;

procese de combustie - producere eg. electrica/ termica, incalzire locuinte; cantitatea si tipul poluantilor depinde de calitatea combustibilului si felul arderii;

servicii - statii de benzina, instalatii de vopsit, curatatorii chimice (in uscat) etc.

Surse mobile - mijloace de transport rutier, feroviar, naval si aerian. Autovehiculele, dt gazelor de esapament si combustibilului folosit, polueaza cu oxid de carbon, oxizi de azot, plumb, aldehide, etilena, hidrocarburi aromatice, dioxid de carbon, pulberi.

Dispersia poluantilor in atmosfera

Depinde de u:

factori meteorologici: vant, turbulenta aerului, umiditate, temperatura;

modul de evacuare in atm. a poluantilor.

Vantul factor important pt. dispersarea agentilor poluanti in atm. Gradul de raspandire al poluantilor este direct prop. cu viteza vantului:

deplasarea maselor de aer cu viteza mica poluantii se acumuleaza (creste concentratia de poluant);

cresterea vitezei vantului se mareste volumul de aer in care se disperseaza poluantul (scade concentratia, de dorit sub valoarea limita admisibila).

Vantul are rol:

pozitiv - creste gradul de dispersie al poluantului;

negativ - caraus al poluantilor.

Turbulenta aerului fenomen generat de diferentele de temperatura si de frecarea straturilor de aer in miscare.

favorizeaza dispersarea transversala a poluantilor fata de directia vantului;

este strans legata de regimul vanturilor (ca directie si viteza).

Turbulenta aerului, dupa modul de formare, poate fi:

mecanica - apare dt. frecarii maselor de aer de scoarta terestra (depinde, in pr. de rugozitatea terenului, relief, viteza vantului); predomina in noptile cu temp. moderate si fluctuatii ale vantului de ordinul secundelor;

termica sau convectiva - este generata de diferenta de temp. dintre suprafata terenului si patura de aer din imediata apropiere; predomina in zilele cu soare si vant slab (fluctuatii ale vantului de ordinul minutelor).

Umiditatea aerului Cresterea umiditatii are efecte:

pozitive - impiedifca difuzia poluantilor (se inregistreaza concentratii mici in aer);

negative - formeaza ceata (vaporii de apa condenseaza pe particulele din aer) are loc concentrarea poluantilor.

Poluare indusa de cresterea umiditatii aerului, este diminuata (pana la anulare) de precipitatii (ploaia - indeparteaza gazele; zapada - curata atm. de pulberi).

Temperatura atmosferei depinde de: anotimp, altitudine, relief, latitudine geografica. Variatiile de temp. favorizeaza dispersia poluantilor, dt. deplasarii maselor de aer.

Evacuarea in atm. a poluantilor industriali se face prin intermediul cosurilor industriale (elemente constructive care asigura cresterea nivelului de dispersie al poluantilor). Proiectarea si amplasarea cosurilor se face dupa anumite reguli:

inaltimea cosului (Hc): > 2,5 inaltime cladiri/ forme de relief din apropiere (se evita turbulenta la partea sup. a cosului);

viteza de iesire a gazelor din cos: >20 m/s (jetul de gaze scapa din zona de turbulenta a cosului);

concentratia max. la sol a gazelor evacuate apare la o distanta de 5-10 Hc;

gazele evacuate prin cosuri cu diametrul < 2 m si Hc < 60 m, nu se disperseaza bine in atm., astfel ca in apropierea solului ating concentratii periculoase.

Un cos bine proiectat asigura o buna difuzie atmosferica a poluantilor, ceea ce face ca la nivelul terenului, concentratia acestora sa fie 0,001-1% din concentratia gazului la iesirea din cos.

Caracterizarea efectelor poluantilor asupra biocenozei

Efectele agentilor poluanti se pot caracteriza prin: limita de concentratie, doza letala, concentratie letala, timp letal etc.

a) Limita de concentratie valoare pentru care o substanta poate avea efect poluant asupra mediului. Acest parametru se mai numeste si concentratie maxima admisa (CMA) si are valori diferite, ifd:

natura poluantului;

sursa agentului poluant;

tara de emisie.

De ex., ifd tara, poluantul SO₂ are u. limite de concentratie in atm.: Romania: 0,25 mg/m³; Canada: 0,3 mg/m³; Polonia: 0,35 mg/m³, SUA: 0,365 mg/m³; Elvetia: 0,50 mg/m³.

Limitele sunt consemnate in standarde si au caracter obligatoriu. Depasirea lor de catre intreprinderile poluante, duce la aplicarea de penalitati (pot ajunge pana la suspendarea activitatii poluatoare).

CMA se poate exprima in df. unitati: g/litru, %, ppm (parti per milion), ppb (parti per miliard/bilion), ppt (parti per trilion), Cm (Curie), dB (decibeli) etc.

b) Doza letala cantitatea de substanta toxica/ microbi care, intr-o anumita perioada de timp, omoara 50% din animalele/ organismele testate. Se noteaza cu DL₅₀, si se exprima in mg/kg corp. DL₅₀ mai mic compus mai toxic. Pentru poluantii apei se mai foloseste termenul de concentratie letala, care reprezinta concentratia substantei toxice in solutie apoasa care provoaca moartea a 50 % dintr-o populatie acvatica, dupa o expunere de 24-96 ore. Se noteaza CL_50/2495 - se exprima in mg/litru. In literatura americana de specialitate se mai foloseste termenul doza letala inferioara (L_dlo = Lethal dose low) = concentratia/ cantitatea minima de compus toxic/ microbi pentru care se inregistreaza moartea organismului testat.

c) Timpul letal durata (ore) in care compusul toxic, intr-o anumita concentratie, are actiune letala pentru 50% dintr-o populatie imersata.

d) Gradul de persistenta in mediu depinde de natura poluantului si conditiile meteo (calm atmosferic, ceata etc.). Timpul de stationare (sau de persistenta) in mediu poate fi scurt (NH₃: 2 zile, SO₂: 4 zile, NO_X: 5 zile) sau lung (CO: 2-3 ani, CO₂: 4 ani, hidrocarburi:16 ani, freoni: 100 ani, fier: 100 ani, aluminiu: 500 ani, mase plastice: 250 ani, sticla: 4-5000 ani etc. In acest timp, poluantii se concentreaza, se amesteca, interactioneaza reciproc sau cu mediul, producand de cele mai multe ori efecte deosebite asupra biocenozelor.

e) Influentele reciproce dintre poluanti pot fi multiple si analiza lor se efectueaza la:

lansarea de noi produse pe piata;

amplasarea de noi unitati ec.;

stabilirii masurilor de protectie a mediului.

Daca in mediu exista simultan mai multi poluanti, pot aparea u. efecte:

sinergetice - amplificarea efectului poluant (este mai mare decat simpla insumare a efectelor individuale ale poluantilor). De ex., ploile acide [emisii de SO_X sau NO_X + apa], produc la plante, vietuitoare, om si constructii, efecte nocive mai puternice decat gazele uscate, sau apa, luate separat.

antagonice anularea reciproca a efectelor poluante intre agentii poluanti. De ex., daca intr-un emisar, doua surse df. deverseaza apa acida, respectiv apa bazica, in punctul de intalnire are loc reactia de neutralizare reciproca a celor doi poluanti.

anergism absenta influentelor reciproce a agentilor poluanti. De ex., unele componente ale deseurilor solide urbane (mase plastice, lemn, metale) nu se influenteaza reciproc.

eutrofizare intensificarea poluarii secundare. De ex., in apele cu [cnc. mare de elemente nutriente (azot si fosfor) + caldura] are loc dezv. accelerata a vegetatiei scaderea cnc. oxigenului din apa distrugerea faunei acvatice. Totodata, putrezirea vegetatiei formate elimina gaze (H₂S, CH₄, CO₂, etc.) daunatoare faunei, in apele stationare (balti, iazuri, lacuri) distrugerea completa a faunei acvatice.

FORME DE POLUARE INDUSE DE POLUANTII ATMOSFERICI

Cele mai importante forme de poluare induse de poluantii atmosferici sunt:

a.       accentuarea efectului de sera;

b.      smogul;

c.       ploaia acida;

d.      diminuarea stratului de ozon stratosferic

ACCENTUAREA EFECTUL DE SERA

Efectul de sera se caracterizeaza prin urmatoarele:

fenomen natural, care inlesneste incalzirea scoartei terestre si a atm.;

este posibil dt prezentei in atm a gazelor de sera - absorb radiatiile solare cu lungime de unda () mare care vin de la suprafata Pamantului;

fara efectul de sera, viata pe Pamant probabil nu ar exista (temp. medie = -18°C, fata de 15°C, in prezent).

In timpul trecerii prin atm., eg radiatiei solare poate fi absorbita si/sau reflectata (fig.).

Bilantul pt. eg. solara:

26% - reflectata inapoi in spatiu de catre nori si particulele in suspensie;

19% - absorbita de nori, diferite gaze (caf, ozonul), particule in suspensie;

55% - ajunge pe Pamant:

4 % - reflectata inapoi in spatiu;

51 % - ramane la nivelul scoartei terestre (incalzeste supraf. Pamantului, topeste gheta si zapada, evapora apa, asigura fotosinteza plantelor).

Ø   
Incalzirea scoartei terestre emana energie sub forma de radiatii cu lungime de unda mare (radiatii infrarosii); 90% este absorbita de gazele de sera (din atm) (fig.2).

Ø    are loc incalzirea suplim. a atm moleculele gazelor de sera radiaza caldura in toate directiile; > 90 % din ac. eg. ajunge din nou pe Pamant, accentuand incalzirea scoartei terestre; s.a.m.d. pana la epuizarea radiatiilor infrarosii;

Ø    nivelul efectului de sera este det. de cnc gazelor de sera din atm. Aceasta a crescut odata cu revolutia industriala, la inceputul sec al 18-lea (tabelul si fig.).

Tabelul .1. Gazele care determina accentuarea efectului sera.

Obs. Se considera ca in perioada analizata nu s-a modificat concentratia vaporilor de apa.

Dioxidul de carbon:

Excesul de CO₂ din atmosfera (fig. 3) provine, in principal, din:

din arderea comb. fosili: 65%

trecerea in circuitul agricol a padurilor, pasunilor: 30% (ecosistemele naturale suporta de 20-100 de ori mai mult CO₂ pe unitatea de suprafata decat culturile agricole)

Fig. 3. Evolutia cnc de CO₂ din atm in perioada 1744-1992.

Compusii fluorocarbon, CFC (freoni):

Ø    molecule f stabile;

Ø    din fericire, contributia la efectul de sera este redusa (cnc mici in atm);

Ø    cnc lor a inceput sa scada (in 1987, 46 de state au semnat
Protocolul de la Montreal reducerea productiei si a utilizarii CFC);

Metanul, CH₄:

Sursele, in ordinea importantei:

cultivarea orezului: conditiile anaerobe din orezariile inundate (nu exista o evaluare precisa a contributiei acestei surse; 60% din crezariile lumii se gasesc in India si China unde nu s-au facut masuratori in acest sens); din 1950 pana in prezent,
productia de orez s-a dublat;

septelul: digestia furajelor si compostarea deseurilor; in ultimul secol, cantitatea de metan a crescut de aprox. 4 ori;

termite: emana metan printr-un proces similar celui intalnit la
septel; cresterea nr de termite dt despaduririlor, indeosebi in zona tropicelor;

mine de carbuni, exploatarea petrolului si a gazelor naturale,
depozitarea deseurilor.

Protoxidul de azot, N₂O:

sch destinatiei terenurilor: despaduriri, trecerea in circuitul agricol a padurilor, savanelor, pasunilor etc. (are loc diminuarea cantitatii de azot inmagazinate in vegetatia vie si sol prin desc. materiei organice);

arderea biomasei si a combustibililor fosili: se crede ca are o
contributie redusa;

folosirea fertilizantilor pe baza de azot: participa cu 0,2‑50 %/an (nu exista masuratori riguroase);

cresterea cnc. N₂O in atm are loc cu 0,2-0,3 %/an.

Protoxidul de azot este activ dpv chimic, fiind descompus in stratosfera de lumina solara (reactii de fotoliza).

Ozonul, O₃: nu s-a reusit det. cu precizie a rolului sau in accentuarea efectului de sera;

circa 97% din ozonul atmosferic se gaseste in stratosfera; (astazi are loc scaderea cnc de ozon stratosferic dt, in pr., cresterii cantitatii de CFC din atm);

ozonul troposferic: se gaseste in imediata apropiere a scoartei
terestre, ca produs al smogului fotochimic.

Unii specialisti sustin ca dt accentuarii efectului de sera, temp. pe Pamant a crescut in ultimul secol cu 0,3-0,6°C.

Din modelele matematice elaborate rz dublarea cnc CO₂ (posibil dupa anul 2050), ceea ce va face ca temp medie pe Pamant sa creasca cu 1‑3°C. Acest fapt va genera 'incalzirea globala', fenomen care nu este datorat efectului de sera, ci trebuie asociat doar cu accentuarea efectului de sera.

Totusi, unii cercetatori considera ca ecuatiile folosite in modele matematice nu simuleaza cu precizie efectele unor posibile reactii negative, care ar duce la contracararea accentuarii efectului de sera. De ex., nu se simuleza corect efectele cresterii stratului de nori. Astfel, cresterea temp. pe Pamant ar face sa se evapore mai multa apa, ceea ce inseamna sporirea volumului de
nori din atm. In aceste conditii, va creste cantitatea de radiatie solara reflectata inapoi in spatiu, diminuandu-se cantitatea de eg absorbita de atm si scoarta terestra.

Politici si strategii pv incalzirea globala

Protocolul de la Kyoto

SMOGUL

Smogul = ceata alba sau galbena-eafenie.

smog [smoke = fum] + [fog = ceata] (1905 H.A. Des Voeux descrie atm multor orase din Marea Britanie).

Dpdv al compozitiei si conditiilor de formare, smogul poate fi:

1. reducator sau sulfuros (de tip londonez);

2. oxidant sau fotochimic (de lip californian).

1. Smogul reducator

Este sub forma de ceata alba, dt prezentei in aer:

dioxid de sulf (SO₂);

umiditate ridicata:

particule solide in suspensie (fum):

calm atmosferic.

SO₂ reprezinta sursa pr; provine din arderea combustibililor fosili cu sulf, in pr., carbune (eg. electrica, incalzire, gatit, transport). A aparut odata cu revolutia industriala (dupa 1750), iar smogul generat s-a numit smog industrial. Smogul ind., la cnc. mari si persistenta de ordinul zilelor, devine f toxic pt organismele vii. Cei mai expusi sunt copiii si batranii cu afectiuni pulmonare si cardiovasculare.

In anul 1909 la Glasgow si Edinburgh au murit peste 1000 de persoane, iar in 1952, la Londra, intr-un interval de 5 zile cu ceata si calm atmosferic au murit peste 4.000 de persoane.

In prezent exista un risc redus de formare a smogului ind, deoarece eg electrica provine in cea mai mare parte din hidrocentrale, reactoare nucleare, gaze nat, derivate de petrol, surse neconventionale.

2. Smogul fotochimic

Inlocuirea carbunilor cu derivatele de petrol a dus la aparitia smogului fotochimic (SF)

SF = poluanti primari + lumina solara poluanti secundari.

Poluanti primari = oxizi de azot (NO_X) si compusi organici volatili (COV) (folosirea motoarelor cu ard. interna).

Poluanti secundari = sute de compusi chimici toxici.

Tabelul Principalii poluanti prezenti in smogul fotochimic.

Generarea smogului fotochimic

Conditii:

sursa: NOx si COV;

un anume interval al zilei:

Ø      dimineata - primele ore: trafic auto intens creste emisia de NOx si COV;

Ø      dimineata - dupa inceperea lucrului:

traficul auto scade;

reactii ch creste cnc NO₂;

Ø      restul zilei creste insolatia:

NO₂ se descompune;

se form. O₃ + combinatii toxice (PAN);

Ø      noaptea:

inceteaza formarea O₃;

O₃ existent se descompune.

Conditii meteo:

precipitatiile diminueaza smogul (sunt indepartati poluantii din atm);

vantul indeparteaza smogul apar pb in zonele in care ajunge aerul poluat;

inversiunea temperaturii accentueaza efectele neg. ale SF.

Inversiunea temp. (diminuarea deplasarii pe verticala a maselor de aer) determina reducerea dispersiei verticale a ag. poluanti. Inversiunile de temp pot dura zile pana la saptamani.

In conditii normale, in timpul zilei, aerul de la supraf. scoartei terestre se incalzeste, deplasindu-se pe verticala. In acest fel ag. poluanti sunt antrenati spre altitudini mai mari. In situatiile in care are loc inversiunea temp., poluantii raman blocati la nivelul solului.

4. Topografia zonei

Depresiunile sunt predispuse poluarii cu SF:

dealurile si muntii din jur impiedica deplas. maselor de aer creste cnc ag poluanti;

apar puternice inversiuni de temp.

Chimia smogului fotochimic

Formare SF are loc in prezenta u:

radiatie solara;

oxizi de azot (NO_X);

compusi organici volatili (COV);

temp > 18°C.

Formarea ozonului si a peroxiacetilului nitrat (cei mai toxici constituenti ai SF)

Radiatia solara descompune NO₂ din atm, cu formare de NO si oxigen atomic (O). Ac. din urma este f. reactiv si se combina cu oxigenul (O₂), formand ozon.

NO₂ + rad. solara (hv) NO + O (1)

O + O₂ O₃  (2)

NO poate descompune ozonul din atm. (procesul are loc in natura, intr-o atm nepoluata, fara NO₂):

O₃ + NO NO₂ + O₂ (3)

Oxigenul atomic, O₃ si NO - reactioneaza cu hidrocarburile (C_mH_n) din aer formand:

produsi chimici toxici stabili (aldehide: RCHO; peroxiacetil nitrat: RONO₂);

compusi cu reactivitate ridicata (radicali organici: RCO₂ , RCO , R , RO₂ , RO

O + C_mH_n RCHO + R (4)

O₃ + C_mH_n RCHO + RCO₂ (5)

NO + RCO₂ NO₂ + RCO (6)

O₂ + R RO₂ (7)

NO + RO₂ RO + NO₂ RONO₂ (8)

RO R + O (9)

unde R = lant de hidrocarbura (compus din atomi de carbon, hidrogen si alte elemente chimice) care intra in compozitia COV.

Concluzii

ozonul apare in troposfera in cd. naturale (chiar intr-o atm. nepoluata), dar este consumat de NO (reactia (3);

daca in aer exista COV, NO participa la alte reactii , iar ozonul ramane in atm. Aceasta poate fi una din cauzele cresterii cnc. O₃ la valori toxice.

PLOAIA ACIDA

Sintagma 'ploaie acida' = descrie cateva moduri in care substantele acide din atm ajung pe Pamant.

Termen mai precis = 'depunere acida'.

Depunere acida:

umeda;

uscata.

Depunerea umeda: ploaia acida p.zisa, ceata si zapada.
Depunerea uscata: particule si gaze acide (-1/2 din aciditatea atm ajunge pe Pamant). Particulele acide ajung pe sol, cladiri, copaci etc. - sunt antrenate de apa meteorica. Astfel, aciditatea apei care le antreneaza in apele de suprafata devine mult mai mare decat a apei meteorice p. zise.
Vanturile pot antrena compusii acizi din atm. pe distante de sute-mii de km.

Cauza principala a ploii acide: dioxidul de sulf (SO₂) si oxizii de azot (NOx) = gaze acide

Gazele acide react. in atm. cu apa, oxigenul si alte substante chimice generand compusi cu caracter acid: solutii diluate de acid sulfuric (H₂SO₄) si acid azotic (HNO₃), sarurile acestora (sulfati si azotati).

Viteza si randamentul mj reactiilor cresc in prezenta radiatiei solare.

Indicatorul pt aciditatea ploii acide este pH-ul (valori in intervalul 0‑14; pH=7 mediu neutru).
Ploaia normala: pH= 5,5 (caracter slab acid dt dizolvarii CO₂ din atm). Ploaia acida: pH=2,6 (unele zone din statul New York).

Efectele ploii acide

Ploaia acida det:

acidifierea apelor de suprafata (lacuri, cursuri de apa);

distrugerea unor specii de arbori din padurile de altitudine medie (foioase);

alterarea solurilor (terenurile forestiere = cele mai sensibile);

desc materialelor de constructie (cladiri, monumente);

diminuarea vizibilitatii atm;

inrautatirea starii de sanatate a oamenilor.

Caile de diminuare a depunerilor acide presupun atat implicarea societatii, cat si a cetatenilor.

In acest scop, oamenii trebuie sa inteleaga:

modul in care ploaia acida afecteaza mediul inconjurator;

cum trebuie intervenit asupra surselor ploii acide.

Reducerea emisiei de SO de la termocentrale se poate realiza prin cateva metode, cum ar fi:

folosirea de carbune cu concentratii mici de sulf;

spalarea carbunelui;

folosirea de instalatii (numite scrubere) pentru indepartarea chimica a SO₂ din gazele de ardere;

inlocuirea carbunelui cu gaze naturale etc.

Diminuarea emisiilor de NOx indeosebi de la motoarele cu ardere interna, se face prin:

folosirea convertoarelor catalitice;

prelucrarea benzinei in asa fel incat sa genereze o combustie cat mai curata.

Surse alternative de eg electrica

Centrale atomo-electrice, hidrocentrale, eoliene, apele geotermale, radiatia solara.

Astazi, folosite pe scara larga - hidrocentrale si reactoare nucleare.

Surse alternative in tr gaze petroliere lichefiate (GPL), acumulatori, pile de combustie, alcool, combinatii benzina-surse alternative.

Toate sursele de energie au avantaje si dezavantaje pentru mediul inconjurator. Unele sunt prea scumpe nu toti locuitorii Terrei isi permit utilizarea lor.

Astazi eg de la centrale nucleare, hidrocentrale si termocentrale este cea mai ieftina.

In viitor pot aparea schimbari: dt dzv tehnologice si mdf standardelor de mediu.

Reconstructia mediului deteriorat

Depunerile acide afecteaza elementele unui ecosistem modifica cpz solului si a apelor din jur distrugerea completa a mediului de viata a plantelor si animalelor.

Recuperarea ecosistemelor afectate necesita f multi ani (sute de ani, pt. soluri), chiar daca:

scade nivelul emisiilor acide;

ploile devin normale ca pH.

Refacerea lacurile si a apelor de suprafata

Calcarul (CaCO₃) sau varul [CaO = var nestins; Ca(OH)₂ = var stins] - adaugate apei din lacuri neutralizeaza aciditatea (Suedia si Norvegia, dar mai putin in SUA).
Dezavantajele procedeului:

relativ scump;

trebuie repetat pentru a pastra apa la un pH adecvat;

metoda de scurta durata si pt. un anumit perimetru;

nu rezolva pb care privesc mdf chimice ale solului, sanatatea padurii;

nu imb. vizibilitatea;

nu evita deteriorarea materialelor din mediul incj;

nu elimina riscurile pv. sanatatea oamenilor.

Avantajul pr al procedeului: permite pastrarea faunei in apele de suprafata, indeosebi a pestilor.

Masuri pentru viitor

Desi s-au diminuat depunerile acide din pr. surse (termocentrale si
automobile), cnc de SO₂ si NOx din atm sunt inca mari.
Cai suplimentare de reducere a ploilor acide:

reducerea emisiilor de la alte surse;

reconsiderarea emisiilor de la sursele deja controlate;

imb. rand. de ardere si a instalatiilor de transfer termic;

folosirea surselor alternative de energie.

Rolul cetatenilor

Fiecare individ poate reduce contributia sa la aparitia ploii acide, prin actiuni/fapte de conservare a eg.:

inchide lumina, calculatorul si alti consumatori casnici atunci cand nu le foloseste;

cumpara dispozitive si instalatii de uz casnic cu rand. bune de folosire a eg electrice: dispozitive de iluminat, aparate de aer conditionat, radiatoare, frigidere, masini de spalat etc.;

fixeaza termostatul la valori cat mai mici iarna si cat mai mari vara, atunci cand incaperea nu este locuita;

izoleaza casa cat se poate de bine;

foloseste tr. public, sau bicicleta ori de cate ori este posibil;

cumpara vehicule ale caror emisii de NOx sunt mici, si le mentine in stare buna de functionare;

se informeaza continuu.

DISTRUGEREA OZONULUI STRATOSFERIC

In anii '70 s-au efectuat primele masuratori care au pus in evidenta scaderea dramatica a cnc de O₃ din stratosfera polului sud (cercetatorii de la statia britanica Halley Bay din Antarctica).

Formarea ozonului in atmosfera

Ozonul se formeaza in:

troposfera - componenta toxica a smogului fotochimic;

stratosfera, cantitatea de O₃ deasupra unui punct de pe Pamant se exprima in unitati Dobson (DU); circa 260 DU in apropierea tropicelor si mult mai mare oriunde pe Pamant, desi sunt fluctuatii mari ifd anotimp.

(Detalii DU NU)

In stratosfera, ozonul se formeaza dt prezentei oxigenului atomic (O), rezultat in urma actiunii radiatiilor ultraviolete asupra moleculelor de oxigen (O₂). Oxigenul atomic, fiind f. reactiv, se combina cu alte molecule de oxigen, generand ozonul:

O₂ + hv O O  

O₂ O O

unde (lungimea de unda < ~ 240 nm)

O₃ stratosferic are efect benefic pt. Pamant, deoarece absoarbe o parte din radiatia solara UV ( = 240-320 nm), radiatie care, in timp, poate distruge toate organismele vii.

Prin absorbtia radiatiei UV, O₃ se desc:

O + h O₂ O

Dar O₃ se poate recompune, datorita prezentei oxigenului atomic (reactia 2).

O₃ poate fi descompus si dt reactiei cu oxigenul atomic:

O₃ O 2O₂

Reactiile (1-4) sunt cunoscute ca reactii Chapman (fig.1), iar O₃ format in stratosfera = strat Chapman.

Viteza reactiei (2) scade cu altitudinea;

Viteza reactia (3) creste cu altitudinea;

Astfel, cnc de O₃ stratosferic este det de raportul dintre vitezele reactiilor (2) si (3).

In straturile sup. ale atm, nivelul de radiatii UV este mare oxigenul atomic este in cnc mari. Pe masura ce se coboara in stratosfera, aerul are densitatea tot mai mare creste absorbtia radiatiei UV scade nivelul de radiatii UV scade cnc de ozon. Astfel, cnc O₃ atinge valori maxime la altitudini de 20-25 km (fig. 2).

Masuratori efectuate in anii '60, au aratat ca pierderea de O₃ din stratosfera este cu mult mai mare decat O₃ degradat cf reactiei (4). Acest fapt a condus la concluzia ca nivelul cnc. O₃ stratosferic este det si de alte reactii, mult mai rapide decat reactiile Chapman.

Masuratorile de la sol (statia Halley Bay din Antarctica), sateliti (TOMS = Total Ozone Mapping Spectrometer), avioane, baloane meteo etc. au pus in evidenta scaderea brusca a cnc de O₃, indeosebi in Antarctica, ajungand la jumatate in perioada 1975‑1995 (fig.3). Diminuarea cnc de O₃ s-a identificat si in emisfera nordica (latitudinea de 30-60 grade - zona tarilor industrializate), dar aici scaderea cnc este de doar cateva procente pe an.

Cercetatorii pun acest fenomen pe seama prezentei in atmosfera, mai precis in stratosfera, a CFC - freoni (indeosebi cei pe baza de clor si brom) si a oxizilor de azot (NO_x). Dovada ca CFC din stratosfera determina degradarea O₃, o constituie faptul ca au fost detectati, in atm, produsi de desc ai acestor cb. chimice. Practic, aparitia golului de ozon este generata de cresterea cnc clorului si bromului din atm.

Procesele care det diminuarea cnc de O₃ sunt determinate in mare parte de atmosfera si conditiile meteo din zona Antarcticii.

Explicarea degradarii O₃ din zona polilor se face luand in considerare, in primul rand, aspectele meteo specifice stratosferei polare. Astfel, in timpul noptii polare antarctice (mai-iulie), radiatia solara nu ajunge la polul sud. In partea inf si mediana a stratosferei se formeaza un puternic vant polar, numit 'vartej/turbion polar' (polar vortex). Efectul pr al acestui vant polar este acela de izolare a aerului din regiunea polara fata de restul atm. In absenta radiatiei

solare, aerul din vartejul polar ajunge sa fie foarte rece. Cand temp scade sub -80 C, se formeaza nori (nori stratosferici polari), df de cei intalniti in troposfera (contin picaturi de apa).

In prima faza, norii stratosferici sunt formati din acid azotic tetrahidrat. Pe masura ce temp scade, se formeaza cristale tot mai mari de gheata in care se dizolva acidul azotic. Pana in prezent, nu se cunoaste cu precizie compozitia acestor cristale de gheata.

Procesele chimice care conduc la distrugerea stratului de ozon

In prezent este unanim acceptat faptul ca scaderea cnc de ozon din atm polilor este det de prezenta in stratosfera a compusilor de clor si brom (freoni). CFC provenite din activitatea ind si casnica ajung in partea sup a stratosferei si cea inf a mesosferei, unde radiatia solara le descompune, iar produsii de reactie coboara in turbionul polar. Cei mai importanti produsi de descompunere ai CFC sunt acidul clorhidric (HCl) si nitratul de clor (ClONO₂).

N₂O₅ este sursa de oxizi de azot, iar HNO₃ mentine ridicata concentratia de clor activ.

Formarea radicalilor de clor

Unul dintre cele mai importante aspecte ale chimiei degradarii stratului de ozon este faptul ca reactiile chimice de baza nu sunt dintre cele obisnuite. In primul rand, acestea nu pot avea loc decat daca exista doua conditii de baza:

a.       iarna polara - turbionul polar;

b.      temperaturi suficient de scazute pentru a favoriza formarea norilor stratosferici.

Chimismul neobisnuit al descompunerii ozonului este determinat de faptul ca HCl si ClONO₂ sunt transformate in specii de clor mult mai active in urma unor reactii care au loc pe suprafata particulelor de gheata din constitutia norilor polari. Cele mai importante reactii din cadrul procesului de distrugere a stratului de ozon sunt urmatoarele:

ClONO₂ HCl HNO₃ Cl₂

ClONO₂ H₂O HNO₃ HOCl  

HCl HOCl H₂O Cl₂

N₂O₅ HCl HNO₃ ClONO

N₂O₅ H₂O HNO₃

Este cunoscut faptul ca reactiile de mai sus sunt foarte rapide si se desfasoara numai pe suprafata particulelor de gheata din componenta norilor polari. Pana la descoperirea fenomenului de degradare a ozonului stratosferic, acest tip de reactii eterogene (reactii care se desfasoara pe suprafata unui solid) nu au fost luate in considerare in chimia atmosferei, indeosebi cea a stratosferei.

Acidul azotic, format in reactiile de mai sus, este inglobat in particulele de gheata, ceea ce face ca oxizii de azot sa-si diminueze concentratia din stratosfera. Acest fenomen este foarte important, deoarece duce la scaderea vitezei de indepartare a ClO, care altfel ar participa la reactia catalitica de regenerare a ClONO₂:

ClO + NO₂ +M ClONO₂ + M

unde M este o molecula de aer.

Vara polara

Descompunerea moleculei de ozon necesita prezenta clorului atomic. Clorul molecular rezultat din reactiile (1-5), in prezenta radiatiei luminoase, disociaza in atomi de clor:

Cl₂ + h 2Cl   (7)

Acesta este practic, fenomenul care da startul procesului de descompunere a ozonului.

Susccesiunea reactiilor chimice prezentate mai sus a fost confirmata de masuratorile efectuate inainte, in timpul si dupa inregistrarea procesului de distrugere a stratului de ozon. Aceste masuratori au evidentiat existenta unor concentratii mari pentru speciile active pe baza de clor.

Avand in vedere concentratia de clor activ, in atmosfera ar trebui sa existe mult mai mult ozon nedescompus, in realitate, aproape tot ozonul este descompus. Explicarea acestui fenomen se face pe baza asa numitelor cicluri catalitice.

Intr-un ciclu catalitic exista un compus care modifica semnificativ sau inlesneste desfasurarea unui set de reactii.

Cercetatorii au propus doua cicluri catalitice de formare a speciilor active de clor si brom, responsabile de descompunerea ozonului:

Ciclul A

ClO ClO M Cl₂O₂ M

Cl₂O₂ + hv Cl ClO₂

ClO₂ M Cl + O₂ + M

(Cl O₃) (ClO O₂)

O₃ O₂

Ciclul B

ClO BrO Br Cl O₂

Cl O₃ ClO O₂

Br+ O₃ BrO + O₂

2O₃ 3O₂

Dimerul Cl₂O₂ al radicalului ClO, prezent in ciclul A este instabil din punct de vedere termic, iar ciclul este favorizat de temperaturi scazute. Prin urmare, temperaturile joase care se inregistreaza in turbionul polar sunt foarte importante pentru desfasurarea reactiilor din ciclul A.

La polul mai cald, Artica, descompunerea ozonului este atribuita in cea mai mare parte reactiilor din ciclul B

Pentru distrugerea ozonului stratosferic s-au propus urmatoarele secvente:

a.       vantul polar - se formeaza turbionul polar care izoleaza o mare masa de aer;

b.      temperaturile scazute din interiorul turbionului;

are loc formarea norilor stratosferici polari;

temperatura continua sa scada datorita izolarii aerului din turbionul polar;

c.       desfasurarea reactiilor eterogene care transforma compusii pe baza de clor/brom in specii active de clor/brom;

d.      patrunderea radiatiei luminoase in turbionul polar; are loc instalarea procesului de descompunere a moleculelor de ozon;

se formeaza clorul activ;

sunt initiate ciclurile catalitice de distrugere a ozonului.

Masuri intreprinse

Primul acord global pv limitarea folosirii si fabricarii CFC: Protocolului de Ia Montreal (1987). Acesta si-a propus ca pana in anul 2000, productia de CFC sa scada la jumatate.

Doua revizuiri ale Protocolului se controleaza productia de CFC pana in anul 2030. Tarile semnatare, dupa anul 1995, nu mai produc cele mai importante CFC, cu exceptia unor mici cantitati necesare spray-urilor medicale.

CE - a adoptat masuri mai drastice decat cele consemnate in Protocolul de la Montreal:

din 1995 sa inceteze productia tuturor produsilor CFC;

termene precise pana la care se mai pot folosi ODC (Ozone Depletion Compounds - compusi care distrug ozonul).

Se anticipeaza ca in anul 2050 s-ar putea sa aiba loc refacerea stratului de O₃.

Programe importante de cercetare privind descompunerea ozonului stratosferic

iarna 1991-1992 - programul EASOE (European Artic Stratospheric Ozone Experiment) - s-au studiat regiunile polare:

volum mare de informatii;

aspecte neelucidate:

cauzele desc. O₃ din zonele de latitudine medie;

leg. dintre desc. O₃ din regiunea polara si cea din zona de latitudine medie;

1994-1995

Europa: programul SESAME (Second European Stratospheric Artic and Mid-latitude Experiment) - identificarea leg dintre procesele din cele doua zone importante ale Pamantului;

SUA - masuratori similare in emisfera sudica.

1997-1999 - cateva tari din Europa - programul THESEO (THird European Stratospheric Experiment on Ozone).

Cea mai mare parte a activitatii de cercetare in acest domeniu, pe langa culegerea de date, este consacrata elaborarii unor modele informatice ale atmosferei, in care se studiaza:

deplasarea compusilor chimici in atm Pamantului ifd de temp., presiune, directia si intensitatea vanturilor;

viteza reactiilor chimice ifd temp., presiune si prezenta radiatiilor solare.

POLUAREA APELOR

Poluarea apelor = alterarea calitatilor fizice, chimice si biologice ale apelor, produsa direct, sau indirect, in mod natural, sau antropic.

Poluarea poate avea loc :

continuu (permanent) - canalizarea unui oras, deversare de reziduuri din industrie;

discontinuu - poluare la anumite intervale de timp;

temporar - colonii provizorii;

accidental - in cazuri de avarie.

Sursele de poluare ale apei - clasificare:

a)      provenienta: activitatile menajere, industrie, agricultura si transporturi

b)      aria de raspandire a poluantilor:

surse locale (conducte de canalizare, rampe de descarcare);

difuze - poluantii se raspandesc pe o arie mare. Uneori este dificil de localizat sursa.

c)      pozitie

surse fixe: activitati ind, zootehnice etc.

surse mobile: autovehicule, locuinte si instalatii care se deplaseaza etc.

Industria deverseaza in apele de suprafata substante chimice, resturi vegetale si animale, solventi, hidrocarburi, apa calda etc.

Agricultura deverseaza apa cu substante chimice: pesticide, fertilizanti, detergenti etc.

Transporturile deverseaza produse petroliere, detergenti etc.

Activitatile menajere genereaza dejectii, detergenti, alte substante.

Poluantii apelor se pot clasifica dupa u. criterii:

a)      natura: poluanti organici, anorganici, biologici, termici, radioactivi;

b)      stare de agregare: suspensii (substante insolubile in apa); solubili in apa; dispersii coloidale;

c)      durata degradarii naturale in apa: poluanti usor biodegradabili; greu biodegradabili (degradare < 30 de zile); nebiodegradabili (degradare 30-60 de zile); refractari (degradare > 2 ani). De ex. copralactama - biodegradare in 3 saptamani; clorbenzenul ‑  2 ani se acumuleaza in apa, marind efectele toxice.

Poluarea organica: fabrici de celuloza si hartie, industria chimica, petrochimia, industria alimentara.

Poluarea anorganica (saruri, acizi, baze): industria chimica (produse clorosodice), extractia titeiului, prepararea minereurilor, hidrometalurgie.

Poluarea biologica: activitatile menajere, abatoare etc. Prin apa se transmit nms. boli:

bacteriene (febra tifoida, dizenteria, holera);

virotice (poliomelita, hepatita);

parazitare (giardioza).

Poluarea termica: deversare de apa calda de la instalatii industriale si din ind energetica. Efecte: scade cnc oxigenului din apa, creste sensibilitatea organismelor acvatice la poluanti, dispare o parte din fauna, se inmultesc algele albastre etc.

Poluarea radioactiva - apa rz din extractia si prl minereurilor radioactive (uraniu, thoriu), depozite de deseuri radioactive, avarii la reactoarele nucleare, naufragii vapoare cu incarcatura nucleara etc.

Poluarea cu produse petroliere: provin din extractia, tr si prel titeiului.

platforme de foraj;

spalarea tancurilor petroliere;

accidente.

Petele de titei ('maree neagra') se intind pe suprafete mari (1 tona titei, in strat monomolecular, ocupa 10‑12 km²).

Pelicula de petrol distruge flora si fauna:

intrerupe contactul cu aerul;

impiedica asimilatia clorofiliana;

sunt distruse oua, larve (pasari ihtiofage nu isi mai gasesc hrana, mor de frig prin imbibarea penajului cu titei);

compusii fenolici si aromatici sunt toxici, benzopirenul este cancerigen etc.

Titeiul deversat in mare se poate recupera partial (10-14%) prin:

adsorbtie in mase plastice poroase;

solidificare prin congelare;

colectarea mecanica - aspiratie cu pompe si sisteme colectoare.

Depoluarea continua prin alte metode:

dispersarea titeiului prin insuflare de aer, prin conducte perforate, scufundate;

dispersare cu detergenti;

aprindere cu aruncatoare de flacari.

Bilantul titeiului deversat in mare:

recuperare: max. 14%;

evaporare: 20%;

degradare in situ: 50%;

sedimente: 13%;

ramas in apa: 1%;

ramas pe mal: 2%

Degradarea petrolului are loc in mod diferentiat, ifd de natura si proportia componentelor.

Toate metodele sunt scumpe si anevoioase:

pentru recuperare este necesar ca marea sa fie calma;

detergentii sunt mai periculosi pentru pesti, decat hidrocarburile;

arderea provoaca (in zona) poluare atmosferica.

Detergentii - poluanti usor si greu biodegradabili.

produc spuma - efect letal asupra pestilor; la cnc mari, spuma are efect toxic pentru toata fauna acvatica;

la tarm/mal - aspect neplacut si miros de H₂S (desc cu ajutorul microorganismelor anaerobe)

Pesticidele substante organice cu fosfor, sulf, clor, brom etc.

efect toxic asupra fondului piscicol, vegetatiei acvatice si la animalele ce folosesc apa pentru baut;

cancerigene pt om;

efectele ajung la om, prin lanturi trofice:

DDT plancton pesti lisite

1 5 ori 1000 ori 25000

DDT plancton nevertebrate pesti pasari

0,015 mg/l 0,04 mg/kg 0,3 mg/kg 8 mg/kg 24 mg/kg

Limitele maxime de toxicitate sunt f. mici:

antrazina (culturi de porumb) - nivel de avertizare pt. adulti: 200 ppb - expunere de 7ani; 3 ppb - expunere de 70 de ani.

Substantele radioactive - se concentreaza in organisme si se transmit prin lanturi trofice. De exemplu:

P radioactiv nevertebrate pesti rate galbenus de ou

1 35 de ori 2.000 ori 7.500 ori 20.000 ori

Eutrofizarea apelor se produce atat natural, cat si antropic:

zootehnie - gunoiul de grajd contine uree;

scurgeri din terenurile agricole fertilizate cu substante azotoase si fosforoase, sau din terenurile pe care se depoziteaza fertilizantii.

fenomenul este alarmant - multe cursuri de apa sunt afectate de inmultirea exagerata a vegetatiei acvatice.

Poluarea apelor subterane

Apele de suprafata poluate patrund prin scoarta pana la apele subterane.

Nivelul poluarii depinde de:

structura geologica a straturilor strabatute;

factori hidrodinamici.

La inceput, straturile retin poluantii, dar apoi sunt antrenati de apa.

Ac. poluare se realizeaza in timp mai indelungat, dt vitezei reduse de deplasare a poluantilor (m/an-kilometri/an).

Poluarea se produce si dt dizolvarii straturilor strabatute: ioni de Cl, sulfat, azotat.

Apa poluata poate dizolva stratul suport acvifer - creste in apa cnc ionilor de calciu, magneziu, fier, mangan etc.

Poluarea apelor subterane se semnaleaza in zona:

conductelor sparte;

depozitelor de deseuri;

cu irigatii;

injectari in sol de solutii.

Autoepurarea apei

Autoepurarea apei = ans de procese fizice, chimice si biologice prin care dispar poluantii din apa, fara interventia omului.

Apele naturale pot degrada poluantii organici, cu formare de compusi simpli: CO₂, H₂O, CH₄, NH₃, H₂S.

Autoepurarea este det. de:

natura si cnc poluantilor;

prezenta microorganismelor;

temp (infl vit reactiilor chimice si biologice);

radiatia solara (rad UV au efect bactericid);

regimul curgerii apei (debit, turbulenta, cd de amest a efluentului cu receptorul);

prezenta argilelor - bariere naturale impotriva migrarii poluantilor.

Epurarea apelor

Epurarea apelor = totalitatea operatiilor efectuate pt diminuarea contin de poluanti.

Statii de epurare = instalatii si utilaje rezulta ape tratate/ epurate si namoluri.

Tehnologia de epurare trebuie:

sa fie cat mai simpla;

numar cat mai redus de faze;

consumuri reduse de energie electrica, combustibili si reactivi.

Cheltuielile de epurare scad daca:

se recupereaza substante/ materiale si se valorifica (fibre celulozice, grasimi organice si uleiuri vegetale, metale (Cu, Ni, Cd, Cr, Hg, etc.) fenoli, vitamina B₁₂ s.a.;

se valorifica namolul;

se recircula apele uzate.

Epurarea se realizeaza prin procedee fizice/mecanice, chimice si biologice.

Epurarea mecanica

Separarea particulelor solide, de diferite dimensiuni, prin:

a.       retinerea particulelor > 1 mm pe gratare/ site amplasate la partea sup a curentului de apa;

b.      deznisipare - se depun particulele de 0,2-1 mm in 2-3 minute in decantoare (se scade viteza apei la 0,3 - 0,4 m/s);

c.       separarea uleiurilor, produselor petroliere, grasimilor etc.;

d.      decantarea particulelor < 0,2 mm (suspensii fine si o parte din particulele coloidale), in timp de 1-3 ore. Decantoarele pot fi gropi, iazuri de pamant, sau constructii din beton, zidarie, otel, mase plastice.

Epurarea chimica

Se aplica pentru poluantii dizolvati in apa, sau in suspensii foarte fine. Inainte de statia de epurare, apele acide, sau alcaline sunt neutralizate (de ex., apele acide se trateaza cu o baza, - laptele de var Ca(OH)₂ ).

Urmeaza epurarea chimica propriu-zisa, ifd natura si cnc poluantilor: oxidare, precipitare, coagulare, clorurare.

Oxidarea unor substante dizolvate in apa se realizeaza cu oxigenul din aer, sau cu ozon. Se aplica atat apelor acide (din industria celulozei, cu pH= 1-2), cat si a celor bazice (din productia de coloranti).

Ozonarea poate decurge direct, sau catalitic, folosind TiO₂, pentru distrugerea pesticidelor, acidului oxalic, dioxanului, vopselelor, produselor petroliere, antioxidantilor din productia de cauciuc etc.

Precipitarea - se obtin particule sedimentabile, folosind reactivi adecvati.

Coagularea - utilizeaza Al₂(SO₄)₃, FeCl₃, sau in alauni NaAl(SO₄)₂, KFe(SO₄)₂, cenusa de termocentrala, bentonita, silice SiO₂, pt a forma precipitate voluminoase, care atrag substantele coloidale, ce dau turbulenta apei si se depun impreuna, mai repede, in decantor.

Clorurarea - utilizeaza ca clorul sau hipocloritul, care prin reactie cu apa, produce oxigen activ, care distruge microorganismele din apa:

Cl₂ + H₂O 2 HCl + O

NaClO NaCl + O

Epurarea biologica

Elimina poluanti organici, biodegradabili cu ajutorul microorganismelor. Au loc procese de fermentatie aeroba, sau anaeroba, din care se formeaza compusi aglomerati (flocoane), care se separa de apa, alaturi de saruri minerale si gaze (SO₂, CH₄, CO₂, etc.).

Epurarea biologica se poate realiza pe cale naturala si artificiala.

Pe cale naturala, apa epurata mecanic este colectata intr-un bazin si utilizata la irigatii. Metoda a fost aplicata in vechime, in Ierusalim, la greci, romani si chinezi. Desi investitiile sunt reduse, procedeul nu se poate aplica la toate tipurile de apa. Apa nu trebuie sa contina germeni patogeni, paraziti, sa nu aiba miros neplacut si se foloseste, in principal, la culturile de porumb si sfecla de zahar.

Epurarea biologica artificiala utilizeaza filtre biologice sau bazine cu namol activ.

Filtrele biologice (biofiltrele) - bazine umplute cu roci minerale, cocs, caramida sparta, materiale plastice. La suprafata granulelor se formeaza o pelicula de 1-3 mm grosime, continand materiale organice si bacterii aerobe, care descompun substantele organice. Se folosesc pt. eliminarea substantelor organice usor biodegradabile, aflate in cnc mica.

Bazinele cu namol activ (bazine de aerare = aerotancuri) - are loc fermentatia aeroba a substantelor organice din apa reziduala.

Santuri in teren impermeabil, gropi, canale de beton sunt bazine cu sectiunea dreptunghiulara, sau circulara, prevazute cu dispozitive de aerare (conducte perforate, placi poroase, turbine, valturi). In interior se inmultesc microorganisme (bacterii, ciuperci, protozoare, viermi), alge, se elimina oxigen, din consumul compusilor cu fosfor si azot (daca procesul decurge la cald). Se formeaza flocoane ce se decanteaza ca namol. Aerarea prelungita stabilizeaza namolul. Namolul se colecteaza si 15-20 % din el se recircula pentru insamantarea cu microorganisme a bazinelor, iar restul se indeparteaza.

Rezulta 3-4 l namol/ zi·locuitor. Contine 96-99 % apa, miroase neplacut, iar fermentatia continua.

Starea raurilor interioare

Din punct de vedere al calitatii, cursurile de apa din Romania se clasifica in urmatoarele categorii:

Categoria I - ape care pot fi potabilizate pentru alimentarea cu apa a centrelor populate, sau care pot fi utilizate la alimentarea fermelor zootehnice si la pastravarii;

Categoria a II-a - ape de suprafata care pot fi folosite la piscicultura (in afara de salmonicultura), pentru necesitati tehnologice in industrie si agrement;

Categoria a III-a - apele pentru irigarea culturilor agricole, producerea energiei electrice in hidrocentrale, instalatii de racire din industrie, spalatorii si in alte folosinte care suporta o astfel de calitate;

Categoria D - ape degradate, in care fauna piscicola nu se poate dezvolta.

Evaluarea calitatii apelor curgatoare de suprafata dupa anul 1999 s-a bazat pe prelucrarea datelor analitice primare obtinute, lunar, in 312 sectiuni de supraveghere de ordinul I, amplasate in 14 bazine hidrografice: Tisa - 8, Olt - 36; Somes - 28, Vedea 8, Crisuri ‑ 18; Arges ‑ 34, Mures ‑ 40, Ialomita ‑ 19, Bega-Timis ‑ 21, Siret ‑ 49, Nera-Cerna ‑ 5, Prut ‑ 19, Jiu ‑ 15, Dunare ‑ 12.

Mecanismul economic folosit in domeniul apelor

In Romania, mecanismul economic din domeniul gospodaririi cantitative si calitative a apelor, cuprinde:

sistemul de plati (preturi, tarife);

bonificatii;

penalitati.

Sistemul de plati se bazeaza pe principiile "beneficiarul plateste" si "poluatorul plateste', ifd serviciile prestate si de folosirea rationala a resurselor de apa.

Preturile difera ifd sursa de apa (rauri interioare, Dunare, ape subterane) si de utilizatori (industrie, populatie, agricultura etc.).

Tarifele sunt percepute pentru diverse servicii specifice de gospodarire a apelor (monitorizarea cantitativa si calitativa a poluantilor din apele uzate evacuate, protectia calitatii resurselor de apa).

Penalitatile se aplica acelor utilizatori de apa la care se constata abateri de la prevederile contractuale, atat pentru depasirea cantitatilor de apa prelevate, cat si a concentratiilor si cantitatilor de substante impurificatoare evacuate. Valoarea penalitatilor aplicate in anul 2001, la un numar de 9139 unitati controlate, a fost de 34.171 milioane lei.

Bonificatiile se acorda utilizatorilor de apa, care demonstreaza, constant, o grija deosebita pentru folosirea rationala si pentru protectia calitatii apelor, evacuand, o data cu apele uzate epurate, substante impurificatoare cu concentratii si in cantitati mai mici decat cele inscrise in autorizatiile de gospodarire a apelor.

Compania Nationala "Apele Romane" este singura in drept sa constate cazurile, in care se acorda bonificatii sau se aplica penalitati.

In scopul participarii la finantarea de investitii in lucrari si masuri cu contributie importanta la imbunatatirea asigurarii surselor de apa, la protectia calitatii apelor, s-a constituit Fondul Apelor. Acesta se alimenteaza din taxele si tarifele pentru serviciile de avizare si autorizare, precum si din penalitati.

Fondul apelor, impreuna cu alte surse este folosit pentru sustinerea financiara a:

sistemului national de supraveghere cantitativa si calitativa a resurselor de apa;

dotarii laboratoarelor de analiza a apelor;

participarii la realizarea sau modernizarea statiilor si instalatiilor de epurare a apelor uzate;

realizarii lucrarilor de apararea impotriva inundatiilor si/sau combatere a calamitatilor datorate excesului sau lipsei de apa;

dotarii sistemului informational din domeniul gospodaririi apelor;

inlaturarii avariilor sau pentru punerea in siguranta a constructiilor hidrotehnice;

acordarii bonificatiilor pentru cei care au rezultate deosebite in protectia impotriva epuizarii si degradarii resurselor de apa;

activitatii Comitetelor de Bazin.

POLUAREA SOLULUI

Generalitati despre sol

Solul s-a format din roci, sub influenta factorilor pedogenici: clima, microorganisme, vegetatie, relief. Deoarece transformarile rocilor in timp au fost profunde, solul apare ca un corp natural, distinct, deosebit de roca mama. Durata de generare a solului este mare, astfel incat pentru a se forma pe cale naturala 3 cm de sol sunt necesari 300-1.000 de ani, iar pentru 20 cm, 70.000 de ani.

Din compozitia solului fac parte, in principal, urmatoarele:

substante minerale: SiO₂, FeO_x, CaCO₃, CaSO₄ etc. - rezultate din degradarea si alterarea rocilor si a mineralelor;

substante organice: acizi humici, celuloza, hemiceluloza, aldehide, alcooli, fenoli, grasimi, aminoacizi, albumine etc. - produse prin descompunerea resturilor vegetale si animale de catre microflora si microfauna existente in sol.

Compozitia chimica a solului este in continua schimbare, prin procese rapide, sau lente de pedogeneza, cu implicatii asupra ecosistemelor.

Solul poate indeplini urmatoarele functii:

sursa de elemente nutritive pentru plante;

participa la circulatia apei si a altor elemente in natura;

depozit si sursa regenerabila de energie fosila, prin fitomasa transformata in humus;

adsoarbe si neutralizeaza poluanti.

Poluarea solului

Poluarea solului se manifesta prin:

degradare fizica: compactare, modificarea structurii;

degradare chimica: cresterea continutului de metale grele, pesticide, modificarea pH-ului, cresterea nivelului de radioactivitate;

degradare biologica: germeni patogeni.

Asadar, solul este afectat de numeroase tipuri de poluare, cum ar fi: fizica, chimica, biologica si radioactiva.

Indicatorii principali ai poluarii solului sunt:

continutul de elemente, substante, microorganisme;

deprecierea calitativa si cantitativa a recoltelor;

cresterea cheltuielilor pentru mentinerea recoltelor la parametrii anteriori poluarii;

cheltuieli pentru lucrari de drenaj, antierozionale etc.;

restrictii la exportul unor produse (legume, fructe sau cereale cu un continut prea mare de nitrati);

restrictii in utilizarea furajelor din terenurile contaminate cu plumb etc.

Solul fiind un sistem mult mai complex decat aerul si apa, poluarea ii afecteaza proprietatile, inclusiv nivelul de fertilitate. In plus, poluantii prezenti in sol pot trece in plante, apa, sau aer, iar depoluarea este un proces dificil, uneori chiar nerealizabil.

In Romania, solurile poluate sunt clasificate in clase, tipuri si grupe (tabelul 1).

Tabelul 1. Clasificarea solurilor poluate.

Solurile poluate pot fi prezentate prin mai multe simboluri, ca de exemplu: PCq4 ‑ sol poluat chimic cu pesticide, foarte puternic; PFC ‑ poluare fizico-chimica; PFCB ‑ poluare fizico-chimico-biologica; Pa1, Pa2, Pa3, Pa4, Pa5 ‑ prin excavare la zi de gradul 1, 2, 3, 4, 5.

Sursele de poluare si agentii poluanti ai solurilor

Dupa clasificarea solurilor poluate adoptata in Romania, sursele de poluare si agentii poluanti ai solurilor sunt:

Excavatiile la zi - presupun decopertarea zacamantului, excavarea acestuia, depuneri de steril, depozite de diferite produse. Totodata, extractiile la suprafata indeparteaza obiective, precum locuinte, paduri etc. Terenul este supus infiltratiilor, inundatiilor si alunecarilor, marind in felul acesta suprafata naturala afectata. La inchiderea excavatiilor, umplerea trebuie efectuata in ordinea inversa: steril - decoperta si sol (pamant viu) la suprafata. La cariere, unde extractiile pot dura zeci de ani, in unele situatii se rambleiaza terenul si se acopera cu sol adus din alte zone.

Depozitele de steril - cenusi de termocentrala, zguri metalurgice acopera suprafete care altfel ar fi avut alta destinatie, iar particulele fine sunt antrenate de vant, poluand alte terenuri, sau ape. Precipitatiile pot antrena haldele create, marindu-le aria bazei si acoperind in timp scurt obiectivele din apropiere.
In plus, depozitele de deseuri urbane permit dezvoltarea tantarilor, mustelor, sobolanilor care raspandesc microbi, virusi pe distante mari.

Metalele grele - ajung in sol din aer, apa si namoluri. De la suprafata coboara in sol prin procese de difuzie, adsorbtie, dizolvare si antrenare cu apa, sau de catre macroorganisme. In sol, microorganismele le solubilizeaza, sau le transforma in suspensii apoase, ajungand astfel in radacinile plantelor. Din plante, metalele grele ajung si se acumuleaza in organismele animalelor si ale oamenilor.

Comportarea solului fata de poluarea cu metale grele difera in functie de natura solului si a metalului poluant. Astfel, metalele grele sunt retinute cel mai bine de catre solurile neutre si carbonatice, apoi de solurile argiloase. Solurile nisipoase retin cel mai putin (levigarea este puternica, exceptand Mo si Se). De asemenea, nivelul de retentie a poluantilor in sol creste, cu cat textura solului este mai fina.

Poluarea cu metale grele a solului provoaca:

alterarea proceselor fizice, chimice si biologice din sol;

scaderea activitatii biologice;

inhibarea proceselor de nitrificare;

toxicitate pentru plante.

Cateva exemple de pe teritoriul Romaniei privind actiunea metalelor grele: in zona Zlatna au fost atacati fagul si carpenul; la Turnu Magurele, Valea Calugareasca, Copsa Mica furajele au un continut ridicat in metale grele. Analizele au pus in evidenta depuneri de cupru in ovine, bovine si cabaline (in rinichi, ficat, sange). Zonele Baia Mare, Neferal sunt de asemenea expuse poluarii cu metale grele.

Deosebit de toxice pentru plante si animale sunt: Hg, Cd, B, As. Astfel, s-a interzis fabricarea fungicidelor pe baza de mercur, folosite pentru tratarea semintelor, deoarece ajunse in corpul omului si al animalelor duce la decese.

Materialele radioactive - pot exista in subsol (zacaminte de pechblenda - uraniu, monezit - thoriu etc.), dar si sub forma de izotopi radioactivi, precum ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs.

Deseurile si reziduurile din industria alimentara si usoara - sunt atat surse de poluare a solurilor, cat si fertilizanti sau amendamente, daca se folosesc in mod controlat.

Deseurile si reziduurile vegetale agricole si forestiere incarca solul cu nitrati, agenti patogeni si faciliteaza inmultirea buruienilor. Aceste materiale si produsele lor de degradare pot fi transportate de ape, marind astfel suprafata si mediile poluate.

Dejectiile animale - se folosesc ca ingrasaminte, dar aplicate in exces, afecteaza proprietatile solurilor, deoarece contin NaCl, biostimulatori, uree, medicamente, materiale de igienizare a grajdurilor (soda, detergenti), agenti patogeni etc.

Dejectiile umane apar in jurul micilor localitati fara canalizare, a locurilor de campare, targuri, santiere. Astfel de locuri devin focare de germeni patogeni ai difteriei, TBC, febrei tifoide.

Namolurile separate din apele uzate contin substante organice (provin din industria alimentara, zootehnie, activitatile menajere), sau anorganice (provin din industria metalurgica, prepararea minereurilor si carbunilor etc.). Se pot folosi in agricultura numai daca continutul de metale grele si nemetale este sub limitele admise de standarde.

Agentii patogeni din namol pot persista in sol si in legume. De exemplu, salmonelele persista 250 de zile, Streptococus faecalis - 80 zile, Ascaris ova peste ‑ 2000 de zile etc.

Hidrocarburile apar pe terenurile din jurul sondelor, rezervoarelor cu produse petroliere, rafinarii, trasee de conducte, in caz de defectiuni, accidente etc. Numai in anul 1989 in Romania s-au semnalat 49000 ha afectate de hidrocarburi, o parte din aceste suprafete fiind socotite nerecuperabile pentru agricultura.

Pentru indepartarea hidrocarburilor din sol se pot efectua urmatoarele:

lucrari de drenare, urmate de ardere;

descompunerea petrolului cu microorganisme direct in sol;

fertilizarea puternica cu azot etc.

Eroziunea si alunecarile de teren - fenomene care determina degradarea solurilor. Pe glob sunt aproximativ 5,7 miliarde ha de terenuri erodate, creand pericolul extinderii deserturilor.

a. Eroziunea rocilor si a solurilor apare datorita vantului, ploilor, dar si a activitatilor umane, cum ar fi:

lucrari agricole necorespunzatoare, care distrug textura solului (apa, fie se evapora prea repede, fie nu poate patrunde in sol);

tratamente cu pesticide si fertilizanti chimici;

ploile acide;

defrisarile;

suprapasunatul - taseaza solul, distruge vegetatia, producand in final eroziunea solului.

Materialul erodat este transportat de vant, colmateaza apele naturale si bazinele artificiale, sporind potentialul inundabil. Terenurile din vecinatate sunt acoperite cu materialul nefertil purtat de vant.

b. Alunecarile de teren - sunt determinate, in principal, de defrisari, excavatii la suprafata, precipitatii excesive. Urmarile alunecarilor de teren sunt dezastruoase, deoarece se distrug obiective, se schimba cursuri de apa, iar la suprafata ajung roci nefertile.

Saraturarea solurilor reprezinta acumularea de saruri solubile, in special de sodiu. Apare in zone aride si semiaride, din cauze naturale si antropice.

Cauzele naturale ale procesului de saraturare pot fi:

cresterea nivelului apelor freatice mineralizate (in vecinatatea lacului Razelm);

aducerea la suprafata a unor strate salifere (Campiile Moldovei si Jijiei).

Dintre cauzele antropice generatoare de saraturare se evidentiaza:

irigatii sau inundatii cu ape salinizate;

suprapasunatul;

ridicarea nivelului panzei freatice in apropierea lacurilor de acumulare (vara, apa se evapora, concentrand solul cu saruri);

extractia titeiului (in apropierea sondelor, deoarece titeiul se aduce la suprafata impreuna cu ape salinizate).

Acidifierea - reprezinta scaderea pH-ului solului sub valoarea 7.

Cauzele producerii acestui proces sunt fie naturale (soluri argiloase, silicatice, cu hidroxizi de fier si aluminiu, descompunerea microbiologica a substantelor organice in alte tipuri de soluri), fie antropice (exces de fertilizanti, ploi acide).

Pe glob, aproximativ 20 % din soluri sunt acidifiate, iar in Romania exista circa 2 mil. ha. Asemenea soluri isi diminueaza fertilitatea, astfel ca prin modificarea pH‑ului solului cu doar o unitate (de la 5,8 la 4,8), recoltele de grau scad cu 5-32%, iar cele de porumb cu 5-23%.

Excesul de apa - are numeroase efecte negative, de la alterarea peisajului, la impiedecarea nutritiei plantelor, prin lipsa oxigenului, putrezire, saraturare etc. Astfel, recoltele sunt diminuate in proportie de 10-40%. Pe glob, 8% din suprafata uscatului este afectata de un exces de umiditate, iar in Romania exista circa 3,6 mil. ha.

Carentele in elemente nutritive din sol, ca si excesele acestora, provoaca dezechilibre in dezvoltarea plantelor. Astfel, carenta de azot produce necroze, iar excesul de azot diminueaza recoltele, reduce rezistenta la boli, la daunatori, la transport si depozitare. In primul rand sunt afectate culturile de cartofi, sfecla, legume, fructe. Din analizele efectuate la legumele tratate cu azotati s-au gasit cele mai mari concentratii la radacinoase (morcov, ridichi, telina) si marar, iar cele mai mici la legumele cu frunze mari (patrunjel, spanac, salata) (tabelul 2).

Tabelul 2. Continutul in azotat al unor legume

In functie de valoarea raportului azot amoniacal/azot total, solul se clasifica in:

sol curat (nepoluat) pentru (0-2);

sol slab poluat, pentru 2;

mediu poluat, pentru 2-2,5;

puternic poluat, pentru 2,5-3,3.

Carenta de fosfor intarzie dezvoltarea plantelor si diminueaza recoltele.

Deficitul de potasiu din sol reduce elasticitatea plantelor, rezistenta la temperatura, la exces de apa.

Carenta in microelemente precum: Mg, S, Zn, Mn, Fe, Cu, B, Mo etc. provoaca pigmentarea plantelor, necroza unor tesuturi etc.

Excesul de calciu din sol scade productiile la vita de vie, cais si piersic.

Compactarea (tasarea) solurilor se produce ca urmare a efectuarii unor lucrari agricole cu masini grele, lipsa asolamentelor, pasunatul excesiv.

Prin compactare se reduce aeratia si circulatia apei in sol. Daca tasarea depaseste adancimea de 30 cm, degradarea solului este ireversibila. Pentru refacerea solului tasat se recomanda efectuarea araturilor la adancime de 35-80 cm si rotatia culturilor.

Schimbarea destinatiei terenurilor agricole si silvice pentru constructii de locuinte, industrie, drumuri etc., produce dezechilibre ecologice puternice in zona, ajungandu-se la eroziunea solului, degradare, surpare, disparitia unor specii etc.

Pesticidele actioneaza numai intr-o mica proportie (3-40 %) in scopul pentru care au fost utilizate, restul imprastiindu-se in aer, apa si pe/in sol. Avand in vedere cresterea rezistentei daunatorilor la pesticide, aplicarea acestora se face in cantitati din ce in ce mai mari, fabricandu-se totodata noi pesticide, cu toxicitate superioara. Comparativ cu bine cunoscutul DDT, efectul a 2 kg DDT este obtinut cu doar 0,1 kg pesticid.

Din sol, apa si aer, pesticidele ajung, prin lanturi trofice, la om. De la vegetatie, animale si oameni, pesticidele ajung din nou in sol si apa. In apa, pesticidele trec in plancton, de aici la nevertebrate, pesti si in final la om.

Pesticidele sunt greu solubile in apa, dar foarte solubile in grasimi, unde de altfel se acumuleaza. Acumularea este favorizata si de timpul de injumatatire mare al pesticidelor, de ordinul anilor.

In acelasi timp, raspandirea pesticidelor pe distante foarte mari este favorizata si de nivelul ridicat de volatilitate a produsului.

Efectele negative ale patrunderea pesticidelor in corpul animalelor si al omului nu se cunosc in totalitate. S-au identificat afectiuni ale sistemului nervos, dezechilibre hormonale, efecte mutagene sau cancerigene.

Datorita toxicitatii ridicate, a timpului mare de injumatatire si a efectelor puternice in mediu s-a interzis productia unor pesticide.

Protectia calitatii solurilor

Solul este asadar, suport si mediu de viata pentru ecosistemele naturale si antropice. Absolut toate formele de poluare ale solului au efecte dezastruoase asupra ecosferei, iar refacerea calitatilor solului este un proces de lunga durata, sau imposibil.

Pentru prevenirea si combaterea poluarii solului trebuie avute in vedere tipurile de poluare la care acesta este supus.

Astfel, pentru prevenirea degradarii fizice sunt necesare:

pregatirea solului in conditii de umiditate optima;

irigatii efectuate la timp si in cantitatea corespunzatoare;

rotatia culturilor;

disciplina tehnologica in efectuarea lucrarilor agricole.

Pentru prevenirea acidifierii trebuie:

utilizarea corecta, dupa analiza solului, a fertilizantilor;

controlul sistematic a pH-ului solului;

aplicarea de amendamente cu calciu in caz acidifierii solului.

Pentru prevenirea carentei, sau a excesului de elemente nutritive este necesara:

asigurarea unui raport corespunzator P:K, pentru adancimea minima de 20 de cm de sol;

corectarea pH-ului cu amendamente, pentru a asigura pH = 6,2-6,5;

efectuarea de analize agrochimice pentru controlul microelementelor prezente in sol.

Prevenirea eroziunii solului, datorita actiunii apelor sau a pantei terenului de 5-8 % se face prin:

stabilirea de culturi antierozionale;

executarea de culturi in fasii, cu sau fara benzi inierbate;

terasarea terenului;

aplicarea de asolamente;

executarea de araturi pe curbele de nivel;

plantarea de perdele forestiere;

realizarea de constructii pentru prevenirea si combaterea efectelor torentilor;

regenerarea pajistilor: aplicarea de ingrasaminte naturale, suspendarea pasunatului pe timp nefavorabil, evitarea pasunatului primavara timpuriu si toamna tarziu etc.

Pentru prevenirea si combaterea poluarii prin exces de apa se executa:

retele de desecare si drenaj;

lucrari de afanare la adancime de 70-80 cm;

evitarea formarii de balti in zonele irigate;

cultivarea de specii de plante corespunzatoare zonei;

practicarea asolamentelor.

Saraturarea secundara se poate preveni si combate prin:

mentinerea la valorile optime a cantitatii de apa din sol;

prevenirea formarii de cruste prin executarea de lucrari agricole;

acoperirea cu covor vegetal pe durata cat mai indelungata;

efectuarea de irigatii de spalare;

constructia de sisteme de drenaj si de desecare;

urmarirea continutului de saruri din sol.

Poluarea chimica, biologica si cu materiale radioactive se poate preveni prin controlul namolurilor aplicate, a conditiilor depozitarii materialelor si urmarirea in timp a securitatii depozitarii.

Poluarea cu pesticide a solurilor se poate preveni prin:

cultivarea de soiuri de plante rezistente la daunatori, care nu necesita tratamente cu pesticide;

selectionarea semintelor;

utilizarea asolamentelor;

utilizarea metodelor biologice, cum ar fi:

Ø       crearea de zone capcana (insamantarea unei suprafete reduse, pe terenul de la care se urmareste o anumita cultura, cu un soi care atrage daunatorii, dupa care se trece la distrugerea locala a acestora);

Ø       utilizarea feromonilor (substante chimice care perturba procesele naturale de reproducere a insectelor daunatoare);

Ø       atragerea unor pasari, insecte sau microorganisme, care pot distruge parazitii de pe un teren cultivat.

O alternativa in tehnica utilizarii pesticidelor, precum si in asigurarea unei agriculturi echilibrate, o reprezinta combaterea integrata a daunatorilor (IPM - Integrated Pest Management). In acest scop trebuie asigurate urmatoarele:

subventii din partea statului pentru producatorii agricoli, in sensul achitarii directe a productiei, reducerii preturilor la apa etc.;

eliminarea subventiilor la pesticide;

asigurarea de plati pentru necultivarea terenurilor de calitate scazuta;

investitii pentru agricultura;

urmarirea riguroasa a schimbarii destinatiei terenurilor agricole.

Depoluarea solurilor de pesticide se realizeaza prin:

practicarea asolamentelor;

degradarea pesticidelor in sol cu ajutorul altor substante;

utilizarea de plante (porumbul, sorgul, trestia de zahar etc.) care pot distruge unele ierbicide.

Ingineria genetica contribuie atat la dezvoltarea si diversificarea productiei agricole, cat si la protectia mediului. Noile soiuri de plante studiate sunt mai robuste, cu masa biologica sporita, rezistenta mai mare la temperatura, vant si daunatori, adaptabile pe soluri saraturate, sau acide, in zone foarte umede, sau foarte uscate.

Prevenirea poluarii solurilor este strans legata si de masurile de reducere a poluarii avand ca sursa industria, transporturile si activitatile menajere din aglomerarile umane.

Deoarece efectele poluarii solurilor afecteaza intreaga ecosfera, in cadrul ONU s-a elaborat Programul Natiunilor Unite pentru Mediul Inconjurator (United Nations Environment Program - UNEP). Dupa Conferinta ONU privind problemele mediului uman, de la Stockholm (1972), in Romania s-a instituit Sistemul National de Monitoring al Calitatii Mediului, in colaborare cu UNEP si FAO. Acest sistem de monitoring, in ceea ce priveste protectia solului, are urmatoarele obiective:

urmarirea sistematica a caracteristicilor calitative ale solurilor, in functie de categoria de folosinta (arabil, pajisti, livezi, vie, paduri etc.) si de actiunea factorilor externi, naturali si antropici;

prognoza starii de calitate;

avertizarea unitatilor interesate si a factorilor de decizie despre aparitia unor situatii nefavorabile;

identificarea surselor de poluare;

stabilirea masurilor tehnice si economice de prevenire si combatere a poluarii solurilor;

urmarirea in timp a aplicarii si eficientei acestor masuri;

asigurarea fluxului informational catre Sistemul national de monitoring si catre Sistemul international de referinta din cadrul UNEP.

Rolul antipoluant al padurilor

Padurea reprezinta o resursa importanta din punct de vedere economic si un factor principal de stabilitate ecologica si diminuare a poluarii.

In Romania, la inceputul mileniului I i.Hr., 70-80 % din suprafata de uscat era acoperita cu paduri, ajungandu-se astazi la 27 %, respectiv 6,3 mil ha. In comparatie cu alte tari (Spania, Austria, Bulgaria etc.), Romania este considerata o tara slab impadurita (tabelul 3).

Tabelul 3. Suprafata acoperita de paduri in cateva tari europene.

Distributia padurilor dupa principalele forme de relief se prezinta astfel: in zona de munte 66%, in zona de deal 24%, la campie 10%. Se constata o distributie neuniforma in zonele de campie si deal: astfel sunt judete in care ponderea padurilor este sub 6% (Calarasi, Constanta, Ialomita si Teleorman), iar in unele zone de dealuri si podisuri (7,1% in Dobrogea, 17,7% in Podisul Moldovei etc).

Structura padurilor pe specii si grupe de specii se prezinta astfel: rasinoase 29,9%, fag 31,5%, stejari 18,0%, diverse specii tari 15,7% si diverse specii moi 4,9%.

Pe teritoriul Romaniei au fost identificate 3700 specii de plante (23 ‑  monumente ale naturii, 74 ‑ extincte, 39 ‑ periclitate, 171 ‑ vulnerabile si 1253 ‑ rare). Speciile caracteristice pasunilor reprezinta aproximativ 37% din totalul celor existente in Romania. Exista, de asemenea, un numar de 600 specii de alge si peste 700 specii de plante marine si costiere. Speciile endemice reprezinta 4%. Astfel, s-au identificat un numar de 57 de taxoni endemici (specii si subspecii) si 171 taxoni subendemici.

In ceea ce priveste animalele, au fost identificate un numar de 33.792 specii de animale, din care 33.085 nevertebrate si 707 vertebrate.

Padurile adapostesc o mare diversitate ecologica, formata din peste 10.000 specii de animale si insecte, 60 specii de arbori, peste 300 specii de plante etc.

Padurile indeplinesc pe Pamant o multitudine de functii:

a.       Participa la formarea, evolutia si conservarea solului, prin concentrarea in fitomasa arborilor a unor substante existente in aer, apa si roci. Din aceasta fitomasa se formeaza apoi solul;

b.      Favorizeaza inmagazinarea apei, impiedicand scurgerile la suprafata, viiturile si inundatiile:

terenul impadurit retine, in primii 50 cm de la suprafata, circa 1460 m³ apa/ha;

asigura debitul izvoarelor;

frunzele de pe arbori si litiera (frunzele uscate de pe sol) capteaza apa meteorica (evita tasarea si erodarea solului), favorizand totodata patrunderea apei in sol si diminuand evaporarea.

c.       Impiedica eroziunea solului si prin urmare, colmatarea lacurilor. Se apreciaza ca pentru protejarea unui lac, 50 % din suprafata unui bazin hidrografic trebuie acoperita cu paduri;

d.      Regleaza umiditatea atmosferica, in special in perioadele de seceta;

e.       Produc lemnul necesar in constructii, fabricarea mobilei, obtinerea celulozei, hartiei si drept combustibil.

f.        Fauna padurilor are valoare cinegetica si contribuie la pastrarea echilibrelor ecologice. Flora este diversa si are numeroase intrebuintari in alimentatie si medicina.

g.       Purifica aerul prin consumul de dioxid de carbon si generarea de oxigen. 1 ha de padure consuma anual 18 t CO₂ si produce 30 t O₂, din care consuma 13 t pentru respiratie, eliberand deci 17 t O₂. S-a calculat ca in Romania, padurile produc anual 60 mil t O₂ si consuma 80 mil t CO₂.
Padurile retin si alti poluanti atmosferici. De exemplu, 1 ha de padure retine complet SO₂ existent in aer la o concentratie de 0,1 mg /m³. Padurea retine de 6‑7 ori mai mult praf decat iarba (60-70 t praf/an·ha padure). Microbii atmosferici sunt distrusi in paduri (in special, de conifere), datorita emisiilor de fitocide (substante volatile secretate de plante care distrug bacteriile, mucegaiurile, insectele etc.).

h.       Conserva o mare diversitate ecologica, constituind un spatiu de mare interes stiintific.

i.         Rol sanogen - nu numai prin purificarea, dar si prin ionizarea aerului. Padurile de rasinoase si de fag sunt recunoscute ca benefice in tratamentul afectiunilor respiratorii si a tulburarilor hormonale.

j.        Asigura protectie climatica unor regiuni, prin reducerea vitezei vanturilor, a maximelor de temperatura din timpul verii si prin atragerea umiditatii. Vestul Europei este astfel protejat de prezenta padurilor din Romania si Bucovina, fata de tendintele de desertificare a stepelor estice.

k.      Indeplinesc functie militara, padurile fiind incluse in planurile de aparare ale unor teritorii.

Padurile au disparut mai intai prin defrisarile masive efectuate de catre om in cautarea de lemn de foc si de teren agricol. Astazi poluarea afecteaza suprafete mari de teren acoperit de padure, contribuind la distrugerea acestora.

Poluarea actioneaza atat direct, cat si indirect, prin reducerea rezistentei biologice a arborilor la factorii de clima (ger, seceta etc.), la paraziti, insecte, boli curente. Bolile forestiere apar mult mai usor in prezenta unor poluanti ca SO₂, praf etc. Poluarea se resimte si la altitudini mai inalte, asupra padurilor de rasinoase.

Uniunea Europeana a stabilit un sistem de apreciere a gradului de poluare a padurilor, in functie de nivelul de defoliere (tabelul 4).

Tabelul 4. Relatia dintre gradul de poluare si nivelul de defoliere.

In Romania, cauzele principale ale degradarii padurilor sunt: industria, agricultura, poluarea internationala, insectele, ciupercile parazite, vantul, pasunatul, turismul, greselile de administrare, constructiile hidrotehnice. Zonele de padure cele mai puternic afectate de poluare sunt in jurul localitatilor Copsa Mica, Zlatna si Baia Mare, centre industriale cu o poluare intensa a aerului cu SO₂, dar si cu efecte sinergetice ale altor poluanti.

Protectia padurilor se poate realiza prin:

reducerea poluarii atmosferice;

exploatarea rationala, ca volum lemnos si metode de exploatare a padurilor;

reducerea daunelor produse la recoltarea masei lemnoase;

impadurirea unor terenuri neproductive;

oprirea pasunatului in paduri;

sporirea rezistentei biologice a padurilor;

distrugerea biologica a insectelor daunatoare;

plantarea de esente rezistente la poluarea din zona;

efectuarea de lucrari specifice, ca: fertilizarea, ameliorari hidrologice etc.;

management ecologic;

turism ecologic.

In zonele de campie se planteaza pe suprafete reduse perdele forestiere, care au influente favorabile in zona:

reduc viteza vantului;

retin zapada si o repartizeaza uniform, protejand astfel caile de comunicatii, localitatile etc.;

reduc eroziunea prin vant, dezvelirea semanaturilor, antrenarea nisipurilor (se evita furtunile de nisip, colmatarea canalelor de irigatii si a localitatilor, imbolnavirile);

se reduc pierderile, prin scuturare prematura a culturilor;

impiedica imprastierea buruienilor;

atenueaza variatiile termice in zona;

creaza biotopuri favorabile faunei cinegetice.

Perdelele de protectie de pe terenurile in panta reduc eroziunea solului, iar cele plantate de-a lungul cursurilor de apa reduc energia apelor si impactul sloiurilor de gheata asupra digurilor.