Specializarea: Ingineria și Protecția Mediului în Agricultură [307588]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” [anonimizat]: [anonimizat].dr.ing.Paula Cojocaru

Absolvent: [anonimizat].V.Mihaela

2018

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” [anonimizat],

Șef lucr.dr.ing.Cojocaru Paula

ABSOLVENT: [anonimizat]

2018

Tema proiectului de diplomă

TOXICITATEA HIDROCARBURILORASUPRA SEMINȚELOR DE MUȘTAR ALB ȘI MAZĂRE LA NIVEL DE GERMINAȚIE DAR ȘI ÎN STADIUL DE DEZVOLTARE

2018

[anonimizat], [anonimizat] a petrolului.

Principalele surse de poluare fiind reprezentate de: [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a acestor substanțe poluatoare pentru satisfacerea nevoilor de echitate și de energie.

[anonimizat], cu scopul combaterii poluării.

Lucrarea face referire la o [anonimizat] (în cazul acestei lucrări plantele folosite sunt Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum)) la nivel de germinație dar și in stadiul de dezvoltare .

Lucrarea este structurată pe 5 capitole, astfel:

Capitolul 1: [anonimizat], gazelor naturale și a țițeiului,[anonimizat] a petrolului,[anonimizat] a [anonimizat].

Capitolul 2:[anonimizat],[anonimizat],[anonimizat] a solurilor,acviferului,subsolurilor și a [anonimizat], migrarea substanței poluante și clasificarea solului sub aspectul poluării.

Capitolul 3: Prezintă studiul de caz cu privire la germinația semințelor și alungirea rădăcinilor în condițiile unui sol poluat cu hidrocarburi.

[anonimizat] a acestora.

În continuare se prezintă fazele de determinare a germinației,[anonimizat] (Sinapis alba) și Mazărea (Pisum sativum) precum și definirea poluantului utilizat și anume petrolul.

Tot în acest capitol sunt relatate informații despre testele de fitotoxicitate (Phytotoxkit), informații ce cuprind atât definiția și scopul lor cât și avantajele și dezavantajele acestor în procesul de depoluare a solului contaminat cu hidrocarburi.

Capitolul continuă cu detalierea tehnicii experimentale, detaliere ce conține atât precizarea materialelor utilizate în cadrul experimentelor ,etapele parcurse cât și modul de lucru.

Solul utilizat pentru determinarea toxicității asupra semințelor de plante este un sol de referință OCDE (Organisation for Economic Co-operation and Development).Solul se obține prin efectuarea unei comenzi de la firma MicroBioaTests din Belgia.

Tehnica experimentală constă formarea repetițiilor în etapa I, introducerea solului în partea de jos a plăcilor Phytotoxkit în etapa II și saturat apoi cu soluția poluatoare etapa III cu ajutorul unei pipete și o pară, cu diferite concentrații de la 0 mg/kg, 1000mg/kg 2000 mg/kg, 3000mg/kg până la 8000mg/kg.

După saturare, solul este acoperit cu o hârtie de filtru în etapa IV iar pe hârtia de filtru se vor așeza 10 semințe de plante pentru semințele de plante de muștar alb si 6 semințe de plante de mazăre, la distanța de 1 cm una de alta în etapa V.

După închiderea plăcilor cu capacul transparent, acestea se vor amplasa vertical într-un suport în etapa VI și incubate la întuneric în etapa VII la o temperatură de 25±1șC timp de 3 zile.

Rata de germinație ,alungirea rădăcinilor și inhibiția rădăcinilor sunt prezentate sub formă de grafice.Aceste grafice au fost realizate cu ajutorul programului de calcul Excel in urma măsurătorilor efectuate asupra rădăcinilor cu ajutorul softului ImageJ dar și prin efectuarea unei numărători asupra plantelor germinate.

Capitolul se încheie cu interpretările și concluziile emise pe baza rezultatelor obținute pentru fiecare concentrație folosită de la proba martor 0 mg/kg până la concentrația de 8000 mg /kg și pentru fiecare plantă utilizată ,și anume Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum).

Capitolul 4: Prezintă evoluția și dezvoltarea plantelor de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum) în condițiile unui sol poluat cu hidrocarburi.

Pentru început sunt prezentate definiția și clasificarea rădăcinilor,tulpinilor și frunzelor de plante de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum).

Capitolul continuă cu prezentarea fazelor de determinare a alungirii rădăcinilor , tulpinilor și dezvoltarea frunzelor,materialele folosite la tehnica experimentală și detalierea succintă a acestora.

Solul utilizat pentru determinarea toxicității asupra plantelor de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum) este sol normal prelevat de pe suprafața de teren ce aparține Facultății de Hidrotehnică,Geodezie și Ingineria Mediului.

În ordinea efectuărilor au fost aplicate o serie de tehnici precum : însămînțare,monitorizare,udare ,plivire și recoltare .

În cadrul acestui capitol este prezentată tehnica de însămânțare a semințelor de plante de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum).

Perioada de dezvoltare și monitorizare a plantelor de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum) a fost de anume 27 zile calendaristice.

Udarea plantelor fost efectuată la un interval de 3-4 zile și cantitatea de apă distilată adăugată a fost de 5 ml, 10 ml ,15 ml în funcție de gradul de umiditate al solului.

În ceea ce priveste plivirea,aceasta a fost efectuată la puțin timp după ce plantele de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum) răsărit precum și pe perioada de dezvoltare a plantelor doar dacă a fost necesar.

Înainte de recoltare solul a fost saturat cu apă,etapă efectuată pentru extragerea cu ușurință a plantelor din sol.

După recoltare plantele de Mazăre (Pisum sativum) au fost separate pe părți morfologice:rădăcini, tulpini și frunze pe fiecare concentrație în parte,concentrație cuprinsă între 0 mg/kg și 8000 mg/kg iar plantele de muștar alb (Sinapis alba) au fost folosite fără a fi separate pe părți morfologice.

Tot în cadrul acestui capitol sunt prezentate rata de alungire rădăcinilor,rata de alungire a tulpinilor de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum) ,inhibiția rădăcinilor și determinarea suprafeței fractale a frunzelor de Muștar alb (Sinapis alba) și Mazăre (Pisum sativum).

Capitolul se prelungește cu determinarea producției de biomasă a plantelor recoltate, mai exact pentru plantele de Mazăre (Pisum sativum) părțile morfologice pentru fiecare concentrație utilizată au fost cântărite la balanța analitică iar plantele de Muștar alb (Sinapis alba)

Rezultatele obținute a fost determinată masa totală pe concentrație respectiv masa totală pe placă.

Masa totală pe concentrație este prezentată sub forma de grafice create cu ajutorul programului de calcul Excel.

La finalul acestui capitol sunt prezentate concluziile cu privire la eficiența testelor de fitotoxicitate constatate în urma efectuării experimentului.

Capitolul 5: Ultimul capitol al lucrării prezentate constă în monitorizarea conținutului de hidrocarburi din sol prin metoda gravimetrică conform standardului în vigoare SR 13511-2007.

În acest capitol sunt prezentate domeniu de aplicare,principiul metodei,reactivi,aparatură folosită

,prelevare și pregătire eșantioane,mod de lucru.

CAPITOLUL 1. HIDROCARBURILE

Definiții.

Hidrocarburile sunt compuși organici care conțin în molecula lor numai atomi de carbon și hidrogen. Formula moleculară generală: CaHb, unde a reprezintă numărul de atomi de carbon, iar b numărul de atomi de hidrogen.

Hidrocarburile reprezintă cea mai importantă categorie de substanțe chimice datorită abundenței lor, importanței industriale, folosirii lor ca sursă primară de energie, si nu în ultimul rând datorită toxicității.

Petrolul și gazele naturale sunt amestecuri de hidrocarburi care se găsesc sub formă de zăcăminte în scoarța pământului în diferite regiuni.

Fig 1.1.1.Zăcăminte în scoarța pământului.

Hidrocarburile petroliere sunt substanțe chimice naturale pe care omul le intrebuințează unor multitudini de activități printre care se numără și carburanții pentru vehicule și încălzirea locuințelor.In cea mai mare parte hidrocarburile sunt combustibili.

Termenul de petrol se mai folosește și pentru a desemna anumite produse din țiței cum ar fi :petrolul lampant și petrolul reactor.

Pe lângă hidrocarburi in a căror compoziție carbonul (C) participă cu 85-87% ,iar hidrogenul cu 12-14% țițeiurile conțin in proporții reduse combinații cu sulf (0,1-6%),cu azot (0,05-0,5%) și cu oxigen (0,1-0,5%)

Fig 1.1.2. Diagramă privind compoziția hidrocarburilor.

Toate tipurile de țiței poartă poartă ca impurități apasub formă de emulsie,apă care conține cloruri sau sulfați de sodiu,decalciu si magneziu.

Gazele naturale sunt alcătuite in cea mai mare parte din metan si in proporie mică etan ,propan etc,se obțin odată cu țițeiul fapt căruia se numesc si ”gaze asociate ” ori care se produc ca atare in sonde de gaze.

Pe lângă alcani gazele naturale au in compoziția lor hidrogen sulfurat,azot,dioxid de carbon, heliu etc.

Petrolul sau țițeiul are in componența sa totdeauna reprezentanți ai trei clase de hidrocarburi:

saturate aciclice (alcani);saturate ciclice (cicloalcani) ;aromatice.

Hidrocarburile nesaturate cum sunt alchenele, și cu certitudine acetilenele, lipsesc din structura țițeiului,

Petrolul este in consecință o rocă sedimentară lichidă, uleioasă, cu o culoare brună-negricioasă, alteori gălbuie, cu tente albastre-verzui, cu miros specific, formată dintr-o asociere naturală de hidrocarburi și de alți compuși organici.

Fig 1.1.3.Petrol

Petrolul se poate clasifica in mai multe categorii:

petrol parafinos, caracterizat prin procentajul ridicat în alcani;

petrol asfaltos, caracterizat prin procentajul ridicat in hidrocarburi aromatice dar și de substanțe asfaltoase.

petrol de tip intermediar, caracterizat prin procentul mare fie de cicloalcani fie de alcani și hidrocarburi aromatice.

Producerea petrolului

Într-un mod simplu se presupune că țițeiul s-a format astfel:rocile sedimentare alcătuite din nisip,noroi,bancuri de scoici și alte roci sedimentare care au inglobat proporții reduse de substanțe organice,având proveniență din floră și microorganisme ,au fost depozitate pe fundul mărilor și prin mișcări tectonice au fost ingropate la diverse adâncimiin sol.

In această zonă datorită acțiunii bacteriilor anaerobe ,a temperaturii dar si datorită presiunii exercitată in straturi suprapuse ,substanțele organice au trecut printr-o serie de transformări chimice care in final oferă un proces indelungat de milioane de ani de producere a țițeiului si gazelor naturale.

Fig 1.2.1.Schema fluxului de țiței de la sonde la rafinării

Țițeiul este transportat prin conducte de la sonde către vasele verticale in care se realizează separarea celor trei faze :gaze ,petrol lichid și apă.

Din separatoare țițeiul este dirijat la instalațiile de demulsionare in care i se reduce conținutul de apă ulterior fiind pompat in rezervoare intermediare si rafinării pentru prelucrare .

După extragerea zăcământului din sol ,acesta este supus prelucrării și astfel se parcurg etapele standard de prelucrare care sunt prezentate in figura 1.1.2.

Fig 1.2.2.Etapele de prelucrare a petrolului.

Rezerve si producția de țiței și gaze naturale

Rata de extragere a țițeiului din șantierele de producție este in medie de 32-38% din totalul de țiței din strat.

Datorită intensificării și ameliorării tehnologiilor operațiilor de recuperare secundară și terțiară eficiența finală poate ajunge la 42-50%.

Acest lucru este posibil prin următoarele acțiuni:

Injecția de apă;

Injecția de gaze;

Desprinderea țițeiului de pe boabele de nisip prin substanțe tensioactive;

Reducerea vâscozității prin incalzirea produsă de injecția de abur;

Combustie subterană,etc

Evoluția utilizării hidrocarburilor

Utilizarea și consumul diverselor produse petroliere a evoluat in funcție de dezvoltarea și progresul industrial astfel:

Uleiurile obținute din petrol au inceput să substituie uleiurile vegetale i n procese de ungere ;

Petrolul lampant a devenit produsul cel mai căutat al distilării petrolului;

Dezvoltarea automobilului a dus la o crestere continuă a calității benzinei;

Cresterea cerințelor de calitate a uleiurilor lubrifiante

Clasificare hidrocarburi petroliere

Petrolul fiind o asociere de substanțe,nu fierbe la o anumită temperatură insă încălzirea treptată a petrolului se ajunge la o separare a componenților săi, după temperatura de fierbere.

Modalitatea de prelucrare a petrolului se numește distilare fracționată, iar substanțele care se separă la diferite intervale de temperatură se numesc fracțiuni de distilare și pot fi disting după temperaturi de separare astfel:

Fig 1.5.1. Fracțiunile de distilare rezultate din prelucrarea petrolului prin metoda distilării fracționare

Produsele obținute din rafinării se pot diferenția astfel:

Fig 1.5.2.Clasificarea produselor petroliere.

Clasificare.Nomenclatura hidrocarburilor

Schema de clasificare a hidrocarburilor se prezintă ca in fig.1.6.1.

Fig 1.6.1. Schema de clasificare a hidrocarburilor.

.Hidrocarburile alifatice

Alcanii/parafinele

Sunt atribuite denumirea de alcani sau parafine hidrocarburile alifatice saturate aciclice ce prezintă formula generală CnH2n.

Hidrocarburile saturate se impart in funcție de natura catenei in hidrocarburi saturate aciclice ,liniare sau ramificate si hidrocarburi saturate ciclice.

Hidrocarburile saturate aciclice au catene liniare numite alcani sau după o nomenclatură mai veche parafine.

Cicloalcanii

Cicloalcanii sunt hidrocarburile saturate cu formă ciclică,formulă generală CnH2n si care au fost descoperite pentru prima dată in petrol si care iși formează numele prin adăugarea prefixului ciclo-la numele alcanului cu același număr de atomi de carbon

Cicloalcanii se reprezintă printr-un poligon astfel se subînțelege că la fiecare colț al poligonului se află un atom de carbon saturat cu hidrogen.

Cicloalcanii se divid in:

Cicloalcani cu inele mici ;

Cicloalcani cu inele medii;

Cicloalcani cu inele normale;

Cicloalcani cu inele mari.

Cicloalcanii bi- și policiclici adică cu două inele izolate ciclul cel mai mic se consideră substituentul ciclului mai mare.

Tabel 1.6.1.1.Primii zece alcani.

Hidrocarburi alifatice nesaturate

Hidrocarburile alifatice nesaturate regăsesc in molecula lor o singularitate sau o multitudine de legături duble sau triple.

Alchene

Aceste hidrocarburi saturate sub denumirea olefile conțin in molecula lor legătură dublă (C=C) si se divid in două categorii:

Alchene cu structură aciclică-alchenele-CnH2n;

Alchene cu structură ciclică-cicloalchenele-CnH2n-2.

Alchenele care au in structura lor mai mult de trei atomi de carbon (C) pot avea:

Izomeri de poziție ;

Izomeri de catenă..

Pe lângă stările de agregare alchenele prezintă punct de fierbere ,densitate și solubilitate .

Pentru alchene punctrul de fierbere creste odată cu masa moleculară.

In stare de agregare lichidă alchenele prezintă densitate subunitară insă mai ridicată decât cea aalcanilor cu un număr identic de atomi de carbon.

Poziția legăturii duble se notează cu o cifră care indică numai poziția atomului de carbon cu numărul cel mai mic al legăturii.

CH2=CH2 –Etenă

CH2=CH-CH3 –propenă

Numele cicloalcanilor se formează din numele cicloalcanilor cu același număr de atomi de carbon in moleculă în același mod ca și în seria aciclică.

Proprietăți fizice ale alchenelor

Aceste hidrocarburi prezintă toate cele trei stări de agregare astfel:

Stare de agregare gazoasă la temperatură si presiune obișnuită;

Stare de agregare lichidă pentru alchenele medii care prezintă un miros puternic;

Stare de agregare solidă pentru cele superioare;

Densitățile alchenelor sunt mai mari decât ale alcanilor cu un număr egal de atomi de carbon și prezintă insolubilitate in apă dar sunt solubile in dizolvanți organici.

Punctele de fierbere ale izomerilor cis sunt mai ridicate decât ale izomerilor trans din cauza polarității mai mari a acestora din urmă .

Punctul de topire este mai ridicat la izomerii trans decât la izomerii cis datorită simetriei.

Alchine sau acetilene

Hidrocarburile nesaturate care conțin in moleculă atomi de carbon uniți printr-o legătură triplă se numesc alchine sau acetilene.

Numele și-l formează din denumirea alcanilor cu același număr de atomi de carbon prin înlocuirea terminației an cu ină.

Cel mai simplu reprezentant este etina sau acetilena,C2H2 dar termenii următori sunt propină ,butină ,pentină etc .

Alchinele superioare sunt considerate ca derivați ai constituenți ai acetilenei iar numele radicalilor monovalenți ai acetilenelor se formează din numele alchinei prin inlocuirea sufixului an cu ină.

Alchinele in care legătura triplă face parte dintr-un ciclu se numesc cicloalchine iar denumirea acestora provine din numele cicloalcanului cu acelasi număr de atomi de carbon .

Acetilenele care conțin in moleculă mai multe legături triple se numesc poliine sau poliacetilene iar cele care conțin pe lângă legătura triplă si legătură dublă se numesc enime.

Proprietățile fizice ale alchinelor și acetilenelor

Primii trei termeni ai seriei acetilenelor sunt gaze la temperatura normală.Începând de la 2-butină termenii următori sunt substanțe lichide iar cei superiori sunt solizi.

Solubilitatea acetilenelor și a alchinelor inferioare în apă este mai mare decât a hidrocarburilor saturate sau nesaturate cu același numar de atomi de carbon.Densitățile acetilenelor sunt mai mari decât ale termenilor corespunzători din seria alcanilor sau alchenelor.

Alcadiene

Alcadienele sunt hidrocarburi aciclice nesaturate care se găsesc și sub denumirea de diene in molecula cărora se află două legături duble iar formula generală este CnH2n-2.

Dienele se divid in două categorii:

Diene cumulate –care au două legături duble de la același atom de carbon(-C=C-C=C-);

Diene conjugate –care au două legături duble despărțite intre ele printr-o legătură simplă(-C=C-C=C-).

Diene disjunctive-care au legăturile duble așezate intâmplător.

Alcadienele prezintă urmatoarea categorie de izomerie:

Izomerie de funcțiune;

Izomerie de catenă;

Izomerie de poziție ;

Izomerie spațială sau geometrică.

Alcadienele sunt compuși in stare de agregare lichidă,gazoasă si solidă ținând seama de numărul de atomi de carbon din moleculă,au punct de fierbere mai mare decât cel al alcanilor și sunt insolubili in apă dar solubili in solvenți organici.

Alene,cumulene,diene și poliene.

Alene și cumulene

Două legături duble care au un atom de carbon comun se numesc legături duble cumulate ,două legături duble despărțite printr-o legătură simplă se numesc legături duble conjugate iar legăturile duble despărțite prin mai mulți atomi de carbon se numesc legături duble izolate .

C=C=C-legături duble cumulate ;

C=C-C=C-legături duble conjugate;

C=C-(Cn)-C=C-legături simple izolate

Alenele sunt izomere cu acetilenele.Alena este un gaz cu punct de fierbere la 34,3 ͦ C și cu punct de topire la 136,6 ͦ C .Alenele superioare se găsesc in stare de agregare lichidă și sunt incolore sau substanțe in stare de agregare solidă.

Diene și poliene

Numele polienelor conjugate se formează din rădăcina numelui hidrocarburii saturate prin adăugarea sufixului dienă,trienă etc,iar pozițiile dublelor legături se notează prin cifre.

C=C-C=C – 1,3-dienă;

C=C-C=C-C=C-1,3,5-trienă

C=C-(C=C)n-C=C-P-poliene conjugate

Dienele și polienele se denumesc după aceleași reguli ,prin adăugarea prefixului ciclo la cicloalcanii cu același număr de atomi de carbon.Dienele conjugate sunt solubile in hidrocarburi si in compuși halogenați . Solubilitatea lor in apă este mai mare decât a monoalchenelor.

Hidrocarburi alifatice aromatice

Hidrocarburi aromatice monociclice

Reprezentantul caracteristic al clasei este benzenul ,C6H6. Hidrocarburile aromatice care au ca unitate structurală de bază inelulbenzenic se numesc hidrocarburi aromatice ,Ar-H.

Radicalii hidrocarburilor aromatice se numesc radical aril ,Ar-.Radicalul monovalent al benzenului C6H4 se numeste fenilen.

Hidrocarburile aromatice se impart după numărul de inele benzenice din moleculă in hidrocarburi aromatice monociclice si hidrocarburi aromatice policiclice.

Hidrocarburile aromatice monociclice care conțin un inel benzenic substituit cu una sau mai multe grupe alchil se numesc alchilbenzeni sau fenilalcani.

Compușii substituiți ai metanului se numesc fenilmetani care in mod curent impreună cu metil benzenul poartă denumirea de toluen.

Benzenul. Structură.

Benzenul ,C6H6 ,este termenul reprezentativ al clasei de hidrocarburi aromatice descoprit de Faraday ,in anul 1825,in lichidul depus din gazul de iluminat.

Structura benzenului și în general a compușilor aromatici a constituit timp de aproape o sută de ani,o problemă neexplicată a chimiei organice teoretice.Ea a putut fi ințeleasă și explicată mulțumitor pe baza concepțiilor teoretice ale mecanicii cuantice .

Proprietățile fizice ale benzenului

Benzenul este un lichid cu punct de fierbere 80 ͦsi cu punct de topire la 5,5 ͦ cu miros caracteristic aromatic.Benzenul prezintă insolubilitate in apă și este miscibil cu alte hidrocarburi ,cu eter,acetonă ,alcool etc.

Alchilbenzenii sunt substanțe lichide sau solide ,distilabile ,prezintă aceleași solubilități ca si benzenului dar termenii inferiori sunt solubili in alcoolși hidrocarburi ,dar termenii superiori nu mai sunt solubili in alcool.

Benzenul și alchilbenzenii au densități mai mici decât apa in jurul valorii de 0,80-0,86.

Obținerea hidrocarburilor aromatice din gudroane de pământ ,gaze de cocserie și din petrol

Hidrocarburilor aroamtice mono și policiclice se izolează din gazul si din gudroanele formate la incălzirea cărbunilor de pământ1 in vederea cocsificării.La temperaturi de 900-1000 se obține gazul de cocserie care conține benzen și toluen si numai puține hidrocarburi superioare ,alături de un lichid uleios .Din acest lichid uleios prin distilări fracționate ,repetate ,extractii si cristalizări ,se separă anumite componente pure.

Gudroanele de temperatură joase se formează in cantități mai mari ,aproximativ 12%,au o compoziție diferită față de cele de temperatură inaltă ,adică nu conțin benzen,toluen,antracen,naftalină dar conțin in schimb alcani ,cicloalcaniși un procent mare de fenoli și xilenoli.

O altă sursă de hidrocarburi este petrolul ,care conține intre 20-50% hidrocarburi aromatice ,mai ales monociclice dintre care 10-15% toluen și benzen.

Separarea hidrocarburilor nu se poate face prin distilare directă din cauza complexității amestecului și a numărului mare de izomeri ai hidrocarburilor saturate ale căror punct de fierbere coincide cu cel al componentelor aromatice .

Hidrocarburi aromatice policiclice

Hidrocarburile aromatice policiclice sunt componente ale fracțiunilor superioare dela distilarea gudroanelor cărbunilor de pământ.

Bifenilul și polifenilul,naftalina,antracenul și fenantrenul

Bifenilul este termenul reprezentativ al Hidrocarburilor aromatice policiclice cu inele benzenice izolate . Acesta este alcătuit din două inele benzenice unite printr-o legătură simplă.Termenul următor cu trei inele benzenice se numește terfenil,cel cu patru quaterfenil,cu cinci quinquifenil,cu șase sexifenil etc

In bifenil numerotarea pozițiilor se face incepând cu un atom de carbon de la joncțiunea inelelor și considerând unul din nucleele benzenice ca substituent al celuilalt .

Energia de conjugare a bifenilului este de 74 kcal*mol-1 aproximativ dublul energiei de conjugare ce arată că intre cele două inele benzeice conjugarea este slabă.

Bifenul formează cistale cu punct de topire la 70,3 ͦ si punct de fierbere la 254 ͦ este foarte stabil termic ,insolubil in apă ,solubil in hidrocarburi,alcool ,compuși halogenați.

Naftalina este cel mai simplu reprezentant al hidrocarburilor cu inele benzenice condensate ,are doi atomi de carbon comuni intre cele două inele benzenice.

Naftalina cristalizează sub formă de foițe incolore cu punct de topire la 80,3 ͦ și punct de fierbere la 218 ͦ ,sublimă ușor și se evaporă usor la temperatura camerei.

Antracelul C14H10 are 3 inele benzenice condensate liniar iar izomerul său fenantrenul are cele tri inele condensate angular.

Antracelul se cristalizează in foițe incolore cu punct de topire la 216,6 ͦ și punct de fierbere la 314 ͦ ,este insolubil in apă și solubil in dizolvanți organici,cu o fluorescență violet caracteristică și altor derivați cu inel antracenic.

CAPITOLUL 2. POLUAREA SOLURILOR CU HIDROCARBURI

Solul.Generalități.

Solul este un material capabil să susțină viața plantelor.Pământul se formează printr-o varietate de procese de formare a solului și include un "material parental" alterat, combinat cu materii organice moarte și vii și cu aer. Solurile pot fi împărțite în două straturi generale:

solul vegetal, stratul superior, unde se regăsesc majoritatea rădăcinilor, microorganismelor, și o altă viață a animalelor;

subsolul, care este mai adânc și adesea mai dens și conține mai puțin materie organică.

Există șapte roluri generale pe care le joacă solurile:

Solurile servesc drept medii pentru creșterea tuturor tipurilor de plante.

Solurile modifică atmosfera prin emisia și absorbția gazelor (dioxid de carbon, metan, vapori de apă și altele asemenea) și praf.

Solurile oferă habitatelor pentru animalele care trăiesc în sol (cum ar fi parazii și șoarecii) la organisme (cum ar fi bacterii și ciuperci), care reprezintă cele mai multe lucruri vii de pe Pământ.

Solurile absorb, țin, eliberează, modifică și purifică cea mai mare parte a apei în sistemele terestre.

Solurile procesează nutrienți reciclați, inclusiv carbonul, astfel încât lucrurile vii să le poată folosi din nou și din nou.

Solurile servesc ca mijloace de inginerie pentru construirea de fundații, drumuri rutiere, baraje și clădiri și păstrează sau distrug artefactele eforturilor umane.

Solurile acționează ca un filtru viu pentru a curăța apa înainte de a se deplasa într-un acvifer.

Profilul solului

Există diferite tipuri de sol, fiecare cu propriul set de caracteristici.

Coborâți adânc în orice pământ și veți vedea că este făcut din straturi sau orizonturi (O, A, E, B, C, R). Dacă asezăm orizonturile împreună se va forma un profil de sol. Ca o biografie, fiecare profil spune o poveste despre viața unui sol. Cele mai multe soluri au trei orizonturi majore (A, B, C), iar altele au un orizont organic (O).

Fig 2.1.1.Orizonturile solului
O – (humus sau organic).Materie organică în mare parte, cum ar fi descompunerea frunzelor. Orizonul O este subțire în unele soluri, gros în altele și nu este deloc prezent în altele. 
A – (sol vegetal).Majoritatea mineralelor din materialul parental cu materie organică încorporate. Un material bun pentru plante și alte organisme de trăit. 
E – (eluat). Leșat din argilă, minerale și materii organice, lăsând o concentrație de nisip și particule de praf de cuarț sau alte materiale rezistente – care lipsesc în unele soluri, dar se găsesc deseori în solurile mai vechi și în solurile forestiere. 
B – (subsolul). Bogat în minerale care se deplasează (se deplasează) din orizonturile A sau E și se acumulează aici. 
C-(material de bază).Depozitul de pe suprafața Pământului de unde a apărut solul.
R (rocă de bază).O masă de rocă, cum ar fi granit, bazalt, cuarțit, calcar sau gresie care formează materialul părinte pentru unele soluri – dacă roca de bază este suficient de aproape de suprafață pentru a veni. Acesta nu este sol și este situat sub orizontul C.

Textura solului.

Gradul de maruntire a partii minerale in componente de diferite marimi si proportia cu care acestea participa la alcatuirea solului reprezinta  acea insusire fizica cunoscuta sub denumirea de textura solului.

Solul are in componența sa substanțe care se afla in cele trei stari de agregare :solidă,lichidă și gazoasă.

Structura solului.

Structura solului definește modul in care particulele sunt grupate in agregate de diferite forme și dimensiuni.

Porozitatea solului.

Totalitatea spațiilor sau porilor formează porozitatea totală a solului și se poate exprima in procente din volumul solului in asezare naturală (%).

Poluarea cu țiței a solurilor si acviferului

Activitatea de exploatare a petrolului, separarea amestecului trifazic, asociate cu activitatea de reținere, distributie si transport este insotita de efecte daunatoare ale solului, subsolului si acviferului.

În zonele de extractie si depozitare titei sau in lungul conductelor de transport poluarea solului este complexa deoarece concomitent cu poluarea cu petrol are loc si o poluare cu ape uzate, sarate capabile sa provoace o salinizare puternica a solurilor.

Etapele poluării cu țiței se disting astfel:

Pe parcursul activitatii de extractie, separare si transport titei pot

apare pierderi de fluide care pot ajunge pe terenurile agricole si in cursurile de apa.

Solurile poluate cu titei prezinta la suprafata o pojghita de titei densa, compacta care impiedica procesele de infiltrare a apei in sol, de schimb reversibil de substante gazoase (oxigen) intre sol si atmosfera, impiedicand schimbul de aer si apa intre sol si atmosfera .

Dupa deversare la contactul petrolului cu solul se produc modificari ale propietatilor fizice, chimice si biologice avand loc o serie de fenomene.

2.1.5.Fenomene rezultate în urma deversării

Volatilizarea compușilor usori

In primele ore dupa deversare are loc evaporarea celor mai volatile hidrocarburi.

Stratificarea pe profilul solului.

Componentii mai polari in special asfaltenele raman la suprafata solului, formand o pelicula compacta care impiedica schimbul gazos cu atmosfera si care nu permite circulatia normala a apei.

Migrarea pe profilul solului

Circulatia petrolului pe profilul solului, adancimea la care ajunge depinde de intensitatea poluarii, textura si densitatea aparenta a acestuia

Poluarea cu țiței a subsolurilor și a pânzei freatice

Poluarea cu titei a subsolului si panzei freatice din zona unor obiective petroliere (conducte, depozite, schele de extractie) se datoreaza scurgerilor de petrol din conducte, bataluri rezervoare.

Poluarea petroliera a acviferului cuprinde mai multe faze care pot fi grupate in doua etape importante:

Etapa migrarii poluantului incepand de la sursa-are ca efect o poluare prin cantonarea acestuia in zona capilara sub forma unui strat rezidual “plutitor”.

Etapa transferului de hidrocarburi solubile din petrolul rezidual in apa subterana avand ca efect o poluare chimica, cresterea continutului de substante oraganice, poluarea afectata si prin efectele biodegradarii poluantului inmagazinat in solul vegetal sau subsolul acoperitor al acviferului freatic .

Cele două etape stau la baza procesului de poluare a acviferului si se divid in 4 faze importante.

migratia fazei poluante ;

schimbul intre produsul petrolier si apa subterana;

antrenarea si dispersia urmelor de hidrocarburi in apa subterana;

evolutia in timp a transferului poluant petrolier- apa;

2.2.1.Migrarea substanței poluante

De la sursă poluantul se infiltrează in sol, mai intai pe verticala sub efectul gravitatiei si uneori sub actiunea apelor meteorice .

Modul de migratie pe verticala prin straturile nesaturate din subsol pana la oglinda panzei freatice depinde de omogenitatea litologica si porozitatea acestora :

prin straturile cu compozitie granulometrica fina poluantul migreaza spre nivelul apei freatice in directii neprevizibile ;

prin straturile de tip grosier ( nisip, pietris, bolovanis) poluantul migreaza in forma de para

Daca cantitatea de poluant depaseste capacitatea de retentie (inmagazinare) a domeniului de infiltratie titeiul atinge dupa un interval de timp mai lung sau mai scurt zona capilara a acviferului si se opreste dupa o saturatie reziduala imprastiindu-se deasupra oglinzii freatice sub forma lenticulara.

In unele cazuri cand poluantul este in cantitate mare el patrunde in apa subterana sub forma de punga, masele de petrol libere migrand cu scurgerea apei subterane pe aceesi directie dar cu o viteza de avansare mult mai mare.

La contactul apei freatice cu petrolul infiltrat are loc , in timp, un transfer de hidrocarburi solubile din produsele petroliere reziduale in apa, coeficientul de schimb creascand odata cu viteza de circulatie a apei .

Masa de poluant este suspusa permanent unei “spalari” selective si progresive, diminuarea selectiva a fazei titei in cursul timpului constituie cauza esentiala a modificarii compozitiei chimice a apei contaminate.

Antrenarea și dispersia subterană de hidrocarburi este o etapa a mecanismului de poluare a apei freatice ce constă în antrenarea substantelor de tip hidrocarburi dizolvate in acvifer care constituie contaminarea chimica cea mai importanta .

Avand in vedere natura poluantului –titei – in majoritatea poluarilor datorate industriei extractive de titei si gaze caracteristicile fizice si chimice ale apei freatice contaminate nu sunt in general modificate pe verticala sub limita de contact apa-poluant cu exceptia unui miros specific de petrol.

Clasificarea solurilor sub aspectul poluării

Criteriile, în această clasificare, au fost:

natura;

sursa;

gradul de poluare.

Clasificarea poluării in functie de natura poluantului. Tabel 2.4.1:

Clasificarea poluării după sursa de poluare Tabel 2.4.2:

Clasificarea solurilor după gradul de poluare. Tabelul 2.4.3:

În aceste condiții, sub aspectul poluării, un sol se va nota mai întâi cu litera P (care reprezintă poluare), apoi cu litera mare corespunzătoare naturii poluării (ex. PC – poluare chimică), apoi cu litera mică corespunzătoare sursei de poluare (ex. PPb) și, în final, cu cifra corespunzătoare gradului de poluare (ex. PPb2).

CAPITOLUL 3.STUDIU DE CAZ

GERMINAȚIA SEMINȚELOR ȘI ALUNGIREA RĂDĂCINILOR ÎN CONDIȚIILE UNUI SOL POLUAT CU HIDROCARBURI

Germinatia.Definiție.Etape.

Trezirea seminței mature la viața activă, ducând la nașterea unei plante, se

numește încolțire sau germinație.

Etapele de germinație se prezintă astfel:

Imbibarea-semintele se imbibă cu apă și se umflă.

Formarea plantulei-tegumentul crapă și se deschide ,iese rădăcinuța care se orientează vertical in jos,rădăcina își formează perișorii absorbanți ulterior formându-se ramificatii mici.

Tulpina-după ieșirea rădăcinii ,tulpina mică creste si se orientează in sus ulterior devenind tulpină.

Frunzulițele – cotiledoanele uneori sunt scoase afară cu tulpinița apoi devin inutile și cad, alteori rămân în sol. Mugurașul embrionului formează primele frunze adevărate.

Sămânța.

Sămânța este un organ al plantelor superioare de obicei inchisă în fruct,care conține embrionul și din care, în condiții corespunzătoare se poate forma o nouă plantă.

Fig 3.2.1.Semințe de Muștar alb(Sinapis alba)

Puritatea fizică a semințelor

Puritatea fizică reprezintă conținutul procentual de samânță pură din specia de analizat, raportat la masa totală a probei analizate.

O sămânță de calitate trebuie să fie liberă de amestecuri cu semințe de alte plante de cultură și buruieni, de scleroți, de ciuperci, de minerale sau de resturi vegetale. Determinarea puritații fizice are o mare importanță practică, deoarece procentul de puritate intră în calculul cantității de sămânță la hectar.

Determinarea germinației. Indicii germinației. Fazele determinării.

Indicii procesului de germinație se prezintă astfel:

1. Facultatea germinativă reprezintă numărul de semințe pure, exprimat procentual,  care în condiții  optime de temperatura și umiditate, produc germeni normali, într-un timp stabilit pentru fiecare specie în parte.

2. Energia germinativă reprezintă procentul numeric de semințe germinate normal, într-un timp mai scurt, și anume 1/3 până la 1/2 din timpul stabilit pentru determinarea facultății germinative.

Fazele determinării germinației.

Pentru determinarea germinației se parcurg 5 etape, și anume:

Etapa I: formarea repetițiilor. Din sămânța pură rezultată în urma analizei purității se iau un număr de 360 de semințe din care se formează câte patru repetiții a 90 de semințe. În cazul semințelor mari se formează repetiții de câte 54 de semințe.

Etapa II : se pun semințele la germinat.Semințele fiecărei repetiții se așează la germinat pe hârtie de filtru, sol special, la o temperatură de 20 – 30 °C.

Etapa III: se notează probele puse la germinat. Pe vase sau plicule șe se notează numărul de înregistrare al probei, numărul repetiției, data punerii la germinație.

Etapa IV: controlul semințelor în timpul germinărilor, verificarea temperaturii, umidității și îndepărtarea semințelor care sunt mucegăite.

Etapa V: notarea germenilor normali pentru determinarea energiei și capacității germinative.

În procesul de determinare a germinației se utilizează diverse materiale, precum, hârtia de filtru, apă, plăcile phytotoxkit, iar ca și aparatură se folosește un echipament pentru numărare , aparate pentru germinație (aparatul Jacobsen, termostatul, camera germinator).

a)Hârtia de filtru

Fig 3.4.a) Hârtie de filtru

b. Plăcile Phytotoxkit sunt plate, transparente, au dimensiunile de 21,00 cm x 15,50 cm x 0,80 cm și sunt compuse din două compartimente. În compartimentul de jos al plăcii se așează solul având grijă ca toată suprafața să fie acoperită, inclusiv colțurile, utilizând o spatulă pentru uniformizare.

Fig 3.4.b) Placă Phytotoxkit și capacul acesteia

c.Solul este utilizat în mod frecvent pentru testele standard de fitotoxicitate Phytotoxkit este un sol de referință OCDE (Organisation for Economic Co-operation and Development).

Solul se obține prin efectuarea unei comenzi de la firma MicroBioaTests din Belgia.

Fig 3.4.c) Solul de referință OCDE

În cadrul acestui experiment cantitatea de sol utilizată este de 65 de grame.

Fiind utilizate o multitudine de tipuri de semințe în cadrul acestui experiment au fost utilizate următoarele tipuri de semințe:

Muștar alb (Sinapis alba)

Muștarul alb este o erbacee anuală care face parte din familia cruciferelor.

Se întâlnește în culturi, unde poate ajunge la înălțimea de un metru.

Muștarul alb(Sinapis alba) are tulpinile ramificate, florile sunt galbene,semințele sunt alb-gălbui și au întrebuințări în industria alimentară.Este cultivată pentru semințele sale, muștar, fie ca hrană pentru animale sau pentru rotația culturilor.

Muștarul alb (Sinapis alba) se remarcă prin semințe rotunde, de culoare galbenă, dure, din care sunt rezultate pastele de muștar.Florile acestui soi de muștar produc păstai păroase care au o lungime între 2.5-5 centimetri, fiecare conținând câte șase semințe. Având proprietatea de a-și păstra gustul chiar și după amestecarea cu apă, muștarul alb (Sinapis alba )este cel mai des întalnit în alimentație.

Fig 3.4.d) Muștarul alb (Sinapis alba)

Mazărea (Pisum sativum)

Este o plantă ierboasă, cultivată. Face parte din familia leguminoaselor,fiind dicotiledonată.

Tulpina este aeriană, ierboasă și volubilă, însă fără țesut de susținere. Frunzele sunt compuse și se termină cu cârcei. Florile sunt pe tipul 5 pedunculi, 5 sepale verzi, 5 petale inegale, 9 stamine unite și un pistil.

Mazărea(Pisum sativum) posedă numeroase varietăți și forme.Rădăcina este pivotantă și puternic dezvoltată, cu numeroase ramificații laterale pe care se găsesc nodozitațiile. Zona perilor radiculari are o mare capacitate de solubilizare, ceea ce permite plantei să folosească fosforul și alte substanțe nutritive din compușii greu solubili.

Tulpina are o lungime de 35 – 200 cm și poate fi simplă sau ramificată de la bază.Frunzele sunt paripenate, cu 2-3 perechi de foliole alungit-ovoide sau rotunde. La baza frunzei se află două stipele mari, de formă semi-cordată. Are foliolele din vârful frunzei compuse transformate în cârcei.Florile, de culoare albă sau puțin violet-roșcată, sunt dispuse la sub-suoara frunzelor, câte una la soiurile timpurii și câte 2-5 la cele tardive.

Corola are formă papilionată. Staminele – organele de reproducere mascule – la mazăre sunt în număr de 9 concrescute prin filamentele lor și cea de-a 10-a liberă.În mijlocul florii se află gineceul care este monocarpelar – carpelele sunt frunze modificate și adaptate la funcția de înmulțire.

Este o plantă autogamă, la care polenizarea se face direct, polenul ajungând pe stigmatele aceleiași flori, însă nu este exclusă și polenizarea incrucișată, când polenul trece dintr-o floare într-alta, prin mijlocirea vântului, a insectelor, a apei și sub acțiunea omului.

Fructul este o păstaie dehiscentă, cu 3-7 semințe globuloase, netede, de culoare galbenă, verzuie sau brună.

După fecundație, din ovule se formează semințele. Integumentele ovulului se transformă în tegumentul seminței, din celula ou se dezvoltă embrionul, iar din celula secundară se formează endospermul, un țesut cu substanțe de rezervă, necesare pentru hrana embrionului. Forma semințelor la mazăre este sferică.

Fig 3.4.e) Mazăre(Pisum sativum)

Poluantul utilizat este petrolul, ce a fost procurat de la sondele de extracție din zona municipiului Moinești, județul Bacău.

Figura 3.4.g) Petrol

Condiții optime pentru germinarea semințelor

Procesul de germinație începe prin îmbibarea cu apă.Germinația se consideră încheiată în momentul în care începe procesul de fotosinteză.De regulă, sămânța devine aptă pentru începerea procesului de germinație după un anumit timp de la recoltare, după ce parcurge etapa de postmaturație.Până atunci germinația este inhibată de anumite substanțe analoage existente în sămânță și care sunt descompuse în timpul postmaturației.

Prin urmare, pentru reușita procesului de germinare a seminței și răsărirea culturilor este necesar să se pregătească foarte bine patul germinativ, sămânța să fie așezată pe un substrat așezat pentru a beneficia de aportul capilar al apei, iar deasupra seminței solul să fie afânat pentru a permite accesul oxigenului și căldurii .

Testele de fitotoxicitate (PHYTOTOXKIT)

Majoritatea plantelor sunt sensibile la factorii de mediu încă din stadiul de germinare și de răsad. Schimbările în creșterea plantei la stadiul de germinare și de răsad sub stresul poluantului sunt sunt de multe ori vazute ca un index important în evaluarea toleranței plantei la poluantul respectiv.

Efectul poluantului se poate observa asupra alungirii rădăcinei, deoarece rădăcinile sunt cele mai sensibile la toxicitatea acestuia.

O metodă standard de a determina doza maximă de poluant din sol care nu cauzează un efect negativ asupra plantelor, chiar de la nivelul de germinare și răsad, constă în utilizarea testelor de fitotoxicitate (Phytotoxkit).

Aceste teste sunt cea mai simplă metodă de biomonitorizare a mediului și pot fi importante în ingineria mediului, în stabilirea metodelor de fitoremediere pentru decontaminarea solurilor poluate sau în tratamentul substanțelor periculoase .

Astfel, testele de fitotoxicitate (Phytotoxkit) măsoară scăderea sau absența germinării și creșterea rădăcinilor, după câteva zile de expunere a semințelor la soluri contaminate, în comparație cu un sol nepoluat (control).

Principalele avantaje ale folosirii acestor teste de fitotoxicitate sunt:

Se realizează simplu și rapid;

Rezultatele sunt exacte;

Plăcile Phytotoxkit sunt mici și necesită un spațiu mic de incubație;

Plăcile sunt transparente și permit observarea directă a semințelor germinate, fără nici o altă manipulare;

Fotografiile plăcilor cu semințele negerminate și germinate pot fi stocate pe calculator, ceea ce permite amânarea măsurătorilor;

Măsurarea lungimilor rădăcinilor este rapidă și automată datorită utilizării de tehnici de analiză a imaginii;

Multiple teste de fitotoxicitate pot fi inițiate în același timp.

Tehnica experimentală

Solul OECD este introdus în partea de jos a plăcilor Phytotoxkit în etapa II și saturat apoi cu soluția poluatoare etapa III cu ajutorul unei pipete și o pară, cu diferite concentrații de la 0 mg/kg, 1000mg/kg 2000 mg/kg, 3000mg/kg până la 8000mg/kg.

După saturare, solul este acoperit cu o hârtie de filtru în etapa IV iar pe hârtia de filtru se vor așeza 10 semințe de plante pentru semințele de plante de muștar alb si 6 semințe de plante de mazăre, la distanța de 1 cm una de alta în etapa V.

După închiderea plăcilor cu capacul transparent, acestea se vor amplasa vertical într-un suport în etapa VI și incubate la întuneric în etapa VII la o temperatură de 25±1șC timp de 3 zile (la mazare și muștar alb) .

Fig 3.7.1.Pară și pipetă.

În schema ce urmează se regăsesc toate etapele parcurse pentru realizarea experimentului:

Etapa I Etapa II Etapa III

Etapa IV Etapa V Etapa VI

Etapa VII

Fig 3.7.2.Etapele parcurse pentru realizarea experimentului

La sfârșitul perioadei de incubare s-au făcut fotografii cu plantele germinate din fiecare placă Phytotoxkit. Fiecare variantă experimentală a fost executată în două repetiții în timp ce varianta de control a fost realizată în trei repetiții. Rata de germinație a semințelor din fiecare placă a fost calculată iar lungimile rădăcinilor au fost măsurate utilizând softul ImageJ.Rata de germinație a semințelor din fiecare placă s-a calculat cu ajutorul următoarei relații:

(%)

în care: Ng – numărul de semințe germinate;

Ni – numărul de semințe supuse analizei;

Ni = 10 și 6 buc.

Inhibiția rădăcinilor plantelor studiate, sub influența poluantului aplicat, s-a calculat cu urmatoarea ecuație (Bialowiec și colab., 2010):

(%) ,

în care: C – valoarea medie a lungimii rădăcinii pentru varianta de referință, proba martor (0%); T – valoarea medie a lungimii rădăcinii pentru fiecare concentrație de poluant aplicată.

Rezultate și discuții

După trei zile de incubare a semințelor de plante analizate (Mazăre –Pisum sativum și Mustar alb –Sinapis alba)) s-a putut observa, inițial prin observații vizuale, efectul poluantului asupra germinării semințelor și alungirii rădăcinilor.În figura 3.8.1.se poate observa pentru exemplificare efectul poluantului asupra semințelor de muștar alb, utilizând ca substrat solul de referință OECD.

Fig.3.8.1.Germinația semințelor și alungirea rădăcinilor de muștar alb (Sinapis alba)

sub influența poluării solului cu petrol de la concentrația de 0 mg/kg până la 8000 mg/kg.

În figura 3.8.2. se poate observa pentru exemplificare efectul poluantului asupra semințelor de mazăre (Pisum sativum), utilizând ca substrat solul de referință OECD.

Fig.3.8.2.Germinația semințelor și alungirea rădăcinilor de mazăre(Pisum sativum)sub influența poluării solului cu petrol de la concentrația de 0 mg/kg până la 8000 mg/kg.

Rata de germinație a semințelor de muștar alb (Sinapis alba) se poate observa in fig.3.8.3.

Fig 3.8.3.Rata de germinație a semințelor de muștar alb(Sinapis alba)

Rata de germinație a semințelor de muștar al mazăre se poate observa in fig.3.8.4.

Fig 3.8.4.Rata de germinație a semințelor de mazăre(Pisum sativum)

Rata de germinație este influiențată de concentrația de poluat ci și de tipul de plante utilizate. Astfel s-au putut observa următoarele:

pentru concentrația de 0 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)și a semințelor de muștar alb (Sinapis alba) rata de germinare în cazul neaplicării poluantului a fost de 100,00 %.

pentru concentrația de 1000 mg/kg

atât în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)cât și în cazul semințelor de muștar alb(Sinapis alba) rata de germinare în cazul aplicării poluantului în concentrație de 1000 mg/kg a fost de 100,00%;

pentru concentrația de 2000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) și a semințelor muștar alb(Sinapis alba) rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 2000 mg/kg a fost de 100,00% .

pentru concentrația de 3000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 3000 mg/kg a fost de 100,00% iar în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 80,00% .

pentru concentrația de 4000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 4000 mg/kg a fost de 80,00% iar în cazul semințelor muștar alb(Sinapis alba) a fost de 80,00% .

pentru concentrația de 5000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 5000 mg/kg a fost de 80,00% iar în cazul semințelor muștar alb(Sinapis alba) a fost de 83,33% .

pentru concentrația de 6000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 6000 mg/kg a fost de 100,00% iar în cazul semințelor muștar alb(Sinapis alba) a fost de 60,00% .

pentru concentrația de 7000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 7000 mg/kg a fost de 60,00% iar în cazul semințelor muștar alb(Sinapis alba) a fost de 66,66% .

pentru concentrația de 8000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum), rata de germinare a semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 8000 mg/kg a fost de 60,00% iar în cazul semințelor muștar alb (Sinapis alba) a fost de 83,33 % .

Alungirea rădăcinilor fiecărei plante studiate, pentru acest tip de poluant aplicat pe solul utilizat, se prezintă în fig.3.8.5.

Fig 3.8.5.Alungirea rădăcinilor semințelor de muștar alb(Sinapis alba)

Fig 3.8.6.Alungirea rădăcinilor semințelor de mazăre (Pisum sativum)

Din figurile prezentate mai sus se poate observa că lungimea rădăcinilor scade cu creșterea concentrației de poluant aplicată, mazărea fiind cea mai afectata de poluantul folosit și mai exact de creșterea concentrației acestuia.

De asemenea, se poate observa concentrația de la care lungimea rădăcinilor scade semnificativ precum și concentrația de poluant de la care semințele nu mai germinează.

Astfel, s-au putut observa următoarele:

pentru concentrația de 0 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) media lungimilor rădăcinilor în cazul neaplicării poluantului a fost de 35,95 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 53,58 mm .

pentru concentrația de 1000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 34,685 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 45,961 mm .

pentru concentrația de 2000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 33.814 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 40,211 mm .

pentru concentrația de 3000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 33,263 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 30,325, mm .

pentru concentrația de 4000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 28,068 mm, în cazul semințelor de muștar alb a fost de 19,922 mm

pentru concentrația de 5000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 27,689 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 16,317 mm .

pentru concentrația de 6000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 26,212 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 13,876 mm .

pentru concentrația de 7000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 12,868 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 10,476 mm .

pentru concentrația de 8000 mg/kg

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum)media lungimilor rădăcinilor în cazul aplicării poluantului a fost de 9,955 mm, în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 12,167 mm .Inhibiția rădăcinilor plantelor studiate, sub influența poluantului aplicat, s-a calculat cu ecuația de mai jos (Bialowiec și colab., 2010):

,

în care: C – valoarea medie a lungimii rădăcinii pentru varianta de referință, proba martor (0%);

T – valoarea medie a lungimii rădăcinii pentru fiecare concentrație de poluant aplicată.

Curba logaritmică a variației între rata de inhibare și concentrația de poluant se poate observa în figurile 3.8.7, 3.8.8.

În figura 3.8.7 este prezentată corelația între concentrația de poluant Cp și inhibiția I.

a semințelor de muștar alb.

Fig.3.8.7.. Corelația între concentrația de poluant Cp și inhibiția I a semințelor de Muștar alb.

Fig.3.8.8. Corelația între concentrația de poluant Cp și inhibiția I a semințelor de Mazăre

Din fig.3.8.7. rezultă următoarea ecuație a curbei logaritmice precum și coeficientul de corelație R2:

y = 0,0101 ln (x) + 21,087
R² = 0,914

Din fig.3.8.8. rezultă următoarea ecuație a curbei logaritmice precum și coeficientul de corelație R2:

y = 0,0101 ln (x)+ 21,087
R² = 0,914

Concluzii

Aplicarea testelor de fitotoxicitate constituie o metodă eficientă de determinare a dozei maxime de poluant care nu provoacă un efect negativ asupra plantelor din stadiul de germinație și oferă o serie de avantaje față de alte bioteste utilizate în mod obișnuit, incluzând utilizarea unei mari varietăți de semințe de plante și de tipuri de poluanți, posibilitatea de a testa atât probe lichide cât și solide, detectarea a două puncte de final și anume, sfârșitul germinării semințelor și sfârșitul alungirii rădăcinilor, ușurința în realizarea experimentelor, rapiditate și costuri reduse.

Rata de germinație a semințelor de plante folosite și alungirea rădăcinilor acestora, a scăzut odată cu creșterea concentrației de poluant.

Semințele de muștar alb au avut cea mai redusă rată de germinație pe solul OECD și anume de 26,73%. Semințele au germinat pe solul OECD la o concentrație de poluant de 8000 mg/kg în proportie de 60%.

Lungimea medie a rădăcinilor a început să scadă semnificativ chiar de la o concentrație a poluantului de 3000 mg/kg.

Semințele de mazăre au avut o rată de germinație pe solul OECD de 27,30 %. Semințele au germibat pe solul OECD la o concentrație de poluant de 8000 mg/kg în proportie de 83,33%.. Lungimea medie a rădăcinilor a început să scadă semnificativ de la o concentrație a poluantului de 5000 mg/kg.

CAPITOLUL 4.

ALUNGIREA RĂDĂCINILOR,TULPINILOR ȘI DEZVOLTAREA FRUNZELOR LA PLANTELE DE MAZĂRE (PISUM SATIVUM) ȘI MUȘTAR ALB (SINAPIS ALBA) ÎN CONDIȚIILE UNUI SOL POLUAT CU HIDROCARBURI

.Rădăcinile plantelor.Definiție.

Rădăcina reprezintă o parte a unei plante superioare prin care aceasta se fixează de sol și iși absoarbe substanțele hrănitoare.În funcție de raportul care există între rădăcina principală și radicele, se disting mai multe forme de rădăcini:

rădăcini pivotante, sunt cele la care axa principală se dezvoltă foarte mult în raport cu gradul de dezvoltare al radicelelor,și au forma unui .

rădăcini rămuroase, sunt cele la care radicelele au o dezvoltare egală cu cea a rădăcinii principale.

rădăcini fasciculate rădăcini firoase, sunt cele la care locul rădăcinii principale este luat de radicele sau de alte rădăcini care se formează la baza tulpinii, constituind mănunchiuri de rădăcini.

rădăcini adventive, care se formează pe tulpini, ramuri sau frunze.

.Tulpina plantelor.Definitie.

Tulpina este un organ vegetativ al plantelor superioare, care are rolul de a susține ramurile, frunzele, florile și fructele, și de a conduce seva brută de la rădăcină spre frunze și seva elaborată de la frunze către celelalte organe.

Frunzele plantelor.Definitie.

Frunza este un organ vegetativ lateral al tulpinii sau ramurilor, de formă plată, care îndeplinește funcția fundamentală în procesul de fotosinteză, dar servind și la respirație și transpirație.

Fazele determinării alungirii rădăcinilor,tulpinilor

și dezvoltarea frunzelor.

Pentru determinarea alungirii rădăcinilor,tulpinilor și dezvoltarea frunzelor se parcurg o serie de etape, și anume:

Etapa I: formarea repetițiilor. Din sămânța pură rezultată în urma analizei purității se iau un număr de 96 de semințe din care se formează câte patru repetiții avînd câte 2 semințe de plante de Mazăre respectiv Muștar alb, a câte 48 de semințe pe placă.

Etapa II :se adaugă solul folosit in compartimentele plăcii după ce a fost în prealabil cântărit și poluat cu diferite concentrații :1000mg/kg ,1500mg/kg, 3000mg/kg, 4000mg/kg, 6000mg/kg respectiv 8000mg/kg.Se folosește o cantitate de 0,65 g de sol pe fiecare compartiment.

Etapa III :se efectuează orificii in numar de 2 pentru fiecare compartiment.

Etapa IV: se adaugă semințele .Semințele fiecărei repetiții se așează la germinat în orificiile realizate, la o temperatură de 20 – 30 °C.

Etapa V: se nivelează cu ajutorul unei spatule apoi se adaugă câte 15 ml de apa demineralizată.

Etapa VI: se adaugă capacul plăcii pe care s-au atașat in prealabil etichete cu,concentrațiile care corespund repetițiilor.

.Materale folosite la tehnica experimentală

În procesul de determinare a alungirii rădăcinilor,tulpinilor și dezvoltarea frunzelor se utilizează diverse materiale, precum:

suport pentru susținerea plăcii;

suport pentru semintele de plante de mazare și mustar alb;

capacul plăcii;

pipetă și pară;

spatulă;

sită cu diametrul ochiurilor medii;

Cu privire la aparatură se folosește cantar electronic sau o balanță analitică.

a)Suport pentru susținerea plăcii

Suportul pentru susținerea plăcii pe care l-am folosit pentru realizarea experimentului are o culoare verde , culoarea desigur poate varia,materialul din care este alcătuit este polietilena.Suportul prezintă in fiecare colț cate un canal de imbinare al acestuia cu capacul iar constructia nu este plană ci prezintă orificii circulare pe fundul său iar pe pereții verticali prezintă orificii dreptunghiulare.

Fig 4.5.a)Suport pentru susținerea plăcii

b)Placa pe care se realizează însămânțarea

Fig 4.5. b) Placa pe care se realizează însămânțarea

c) Capacul plăcii

Capacul este folosit pentru menținerea unei temperaturi constante. Capacul se utilizează până plantele se alungesc și depășesc inălțimea acestuia.

Capacul are o formă dreptunghiulară ca și suportul,este incolor și alcătuit din polietilenă.

Fig 4.5. d) Capacul plăcii

e)Pipetă și pară

Pipeta împreună cu para sunt utilizate in diferite etape ale experimentului începând cu administrarea unei cantități de 15 ml de apă după insămânțare și pe parcursul dezvoltării plantelor.

Fig 4.5. e)Pipetă și pară

f)Spatulă

Spatula este o unealtă mică în formă de lopățică, folosită pentru a lua, a amesteca și a întinde diferite substanțe pulverulente sau vâscoase.

Fig 4.5.f)Spatulă

g)Sită cu diametrul ochiurilor medii

Sita cu diametrul ochiurilor medii este folosită pentru îndepărtarea resturilor de plante prezente in sol la momentul colectării.

Fig 4.5. g)Sită cu diametrul ochiurilor medii

Solul

Solul este prelevat de pe suprafața de teren din spatele Facultății de Hidrotehnică,Geodezie și Ingineria Mediului la o adâncime de aproximativ 20-25cm.Cantitatea de sol utilizată este de 65 g.

Fig 4.6.1.Sol utilizat pentru realizarea experimentului

.Tehnica experimentală

În etapa I se vor forma repetițiile.Solul este saturat cu soluția poluatoare cu diferite concentrații de la 0 mg/kg, 1000mg/kg 1500 mg/kg, 3000mg/kg, 4000mg/kg,6000 mg/kgți 8000 mg/kg în etapa II.

După saturare, solul este introdus în compartimentele plăcii iar pe sol se vor realiza orificii in etapa III, in care vor fi introduse semințele de Mazăre(Pisum sativum) și Muștar alb (Sinapis alba)așezate câte 2 pe compartiment în etapa IV,iar pe placă vor fi în număr de 48 de semințe de plante.

Se nivelează cu ajutorul unei spatule apoi se adaugă câte 15 ml de apa demineralizată în etapa V.

Se adaugă capacul plăcii pe care s-au atașat in prealabil etichete cu,concentrațiile care corespund repetițiilor în etapa VI urmând ca apoi să fie monitorizate până în momentul recoltării.

În schema ce urmează se regăsesc toate etapele parcurse pentru realizarea experimentului:

Etapa I

Etapa II

Etapa III

Etapa IV EtapaV

Etapa VI

Etapa VII

Fig 4.7.1.Etapele de realizare a experimentului

La sfârșitul perioadei dezvoltare s-au făcut poze cu plantele in stadiu dezvoltat din fiecare placă. Fiecare variantă experimentală a fost executată în 4 repetiții înclusiv varianta de control.

Rata de germinație și dezvoltare a semințelor din fiecare placă a fost calculată iar lungimile rădăcinilor si tulpinilor au fost măsurate utilizând softul ImageJ.

Rata de germinație a semințelor din fiecare placă s-a calculat în mod asemănător ca la punctul 3.7.Inhibiția rădăcinilor s-a calculat identic ca la punctul 3.8.

.Rezultate și discuții

După trei zile de la însămânțare s-a putut observa, vizual, efectul poluantului asupra germinării semințelor dar si asupra alungirii tulpinilor . În figurile următoare se poate observa pentru exemplificare efectul poluantului asupra semințelor de Muștar alb(Sinapis alba ) și Mazăre(Pisum sativum).S-a utilizat solul descris la punctul 4.6 iar perioada de dezvoltare a plantelor este de 27 zile calendaristice(15.05.2018-11.06.2018 ).S-a efectuat un număr de 6 udări la o diferență de 3-4 zile prin adăugarea unei cantități de apă de 5 ml ,10 ml,15 ml în funcție de gradul de umiditate al solului.

Fig 4.8.1.15.mai.2018-Ziua însămânțării

Fig 4.8.2.21.mai.2018-Ziua de răsărire a semințelor de plante de muștar alb și mazăre

Fig 4.8.3.23.mai.2018-Ziua de plivire și udare .Înainte de plivire

Fig 4.8.4.După plivire

Fig 4.8.5.01.iunie.2018-Ziua de udare 5 ml pentru fiecare iar pentru cele cu umiditate foarte scăzută se adaugă 10 ml

Fig 4.8.6.03.iunie.2018-Ziua de udare 5 ml pentru fiecare iar pentru cele cu umiditate foarte scăzută se adaugă 10 ml

Fig 4.8.7.05.iunie.2018-Ziua de udare 5 ml pentru fiecare iar pentru cele cu umiditate foarte scăzută se adaugă 10 ml

Fig 4.8.8. 07.iunie.2018-Ziua de udare 5 ml pentru fiecare iar pentru cele cu umiditate foarte scăzută se adaugă 10 ml

11.iunie.2018-Ziua de rocoltare

Inainte de recoltare solul trebuie să fie saturat cu apa in așa fel încât să se ajungă la capacitataea de saturație.

Fig 4.8.9 Solul saturat cu apă

După saturarea solului cu apăs-au extras din sol, cu grijă și atenție, în așa fel încăt rădăcinile plantelor să fie scoase întregi și fără a fi îndepărtate de tulpină.Extragerea se face pe fiecare probă, pe concentrații în ordine ascendentă. După extragere rădăcinile sunt clătite cu apă pentru indepărtarea solului și apoi se așează pe o foaie albă,se realizează fotografii,Ulterior plantele au fost separate pe părți morfologice (rădăcină, tulpină și frunze) și au fost realizate fotografii prezentate în continuare.Etapele de recoltare și sectionare a plantelor de Mazăre(Pisum sativum) și Muștar alb (Sinapis alba) sunt prezentate în imaginile ce urmează:

Mazăre (Pisum sativum)

Pentru concentrația 0 mg/kg-proba martor

Plante de Mazăre 0 mg/kg Rădăcini de plante de Mazăre 0 mg/kg

Tulpini ale plantelor de Mazăre 0 mg/kg Frunze ale plantelor de Mazăre 0 mg/kg

Fig 4.8.10.Părțile morfologice ale plantelor de mazăre (Pisum sativum)

la concetrația de 0 mg/kg

Pentru concentrația 1500 mg/kg

Plante de Mazăre 1500 mg/kg Rădăcini de plante de Mazăre 4000 mg/kg

Tulpini de plante de Mazăre Frunze de plante de Mazăre

Fig 4.8.11. Părțile morfologice plantelor de mazăre (Pisum sativum)

la concetrația de 1500 mg/kg

Pentru concentrația 3000 mg/kg

Plante de Mazăre 3000 mg/kg Rădăcini de plante de Mazăre 3000 mg/kg

Tulpini de plante de Mazăre 3000 mg/kg Frunze de plante de Mazăre 3000 mg/kg

Fig 4.8.12. Părțile morfologice plantelor de mazăre(Pisum sativum)

la concetrația de 3000 mg/kg

Pentru concentrația 4000 mg/kg

Plante de Mazăre 4000 mg/kg Rădăcină de plante de Mazăre 4000 mg/kg

Tulpini de plante de Mazăre 4000 mg/kg Frunze de plante de Mazăre 4000 mg/kg

Fig 4.8.13. Părțile morfologice plantelor de mazăre (Pisum sativum)

la concetrația de 4000 mg/kg

Pentru concentrația 6000 mg/kg

Plante de Mazăre 6000 mg/kg Rădăcini de plante de Mazăre 6000 mg/kg

Tulpini de plante de Mazăre 6000 mg/kg Frunze de de plante de Mazăre 6000 mg/kg

Fig 4.8.14. Părțile morfologice plantelor de mazăre (Pisum sativum)

la concetrația de 6000 mg/kg

Pentru concentrația 8000 mg/kg

Plante de Mazăre 8000 mg/kg Rădăcini de plante de Mazăre 8000 mg/kg

Tulpini de plante de Mazăre 8000 mg/kg Frunze de plante de Mazăre 8000 mg/kg

Fig 4.8.15. Părțile morfologice plantelor de mazăre (Pisum sativum)

la concetrația de 8000 mg/kg

În mod identic au fost recoltate și plantele de muștar alb(Sinapis alba).

Fig 4.8.17.Solul saturat cu apă inainte de recoltarea plantelor de Muștar alb (Sinapis alba).

Imaginile privind plantele de Muștar alb (Sinapis alba ) recoltate se prezintă în continuare.

Muștar alb (Sinapis alba).

Pentru concentrația 0 și 1500 mg/kg

Fig 4.8.18.Plantă de Muștar alb 0 și 1500 mg/kg

Pentru concentrația 3000 și 4000 mg/kg

Fig 4.8.19.Plantă de Muștar alb 3000 și 4000 mg/kg

Pentru concentrația 6000 și 8000 mg/kg

Fig 4.8.20.Plantă de Muștar alb 6000 și 8000 mg/kg

Rata de alungire a rădăcinilor de Mazăre (Pisum sativum) se poate calcula cu ajutorul programului ImageJ și se poate observa in tabelul 4.8.22 și fig.4.8.23.

Calculul lungimii rădăcinilor de Mazăre (Pisum sativum) Tabel 4.8.22.

Fig 4.8.23..Rata de alungire a rădăcinilor de Mazăre(Pisum sativum)

Rata de alungire a tulpinilor de Mazăre se poate observa in tabelul 4.8.24 și Fig 4.8.25.

Calculul lungimii tulpinilor de Mazăre (Pisum sativum) Tabel 4.8.24.

Fig 4.8.25..Rata de alungire a tulpinilor de Mazăre(Pisum sativum)

Rata de alungire a tulpinilor de Muștar alb(Sinapis alba) se poate calcula cu ajutorul programului ImageJ și se poate observa in tabelul 4.8.26și fig.4.8.27.

Calculul lungimii tulpinilor de Muștar alb(Sinapis alba) Tabel 4.8.26.

Fig 4.8.27. Rata de alungire a tulpinilor de Muștar alb(Sinapis alba)

Rata de alungire a rădăcinilor de Muștar alb se poate calcula cu ajutorul programului ImageJ și se poate observa in tabelul 4.8.28 și fig 4.8.29

Calculul lungimii rădăcinilor de Muștar alb(Sinapis alba). Tabel 4.8.28.

Fig 4.8.29.Calculul lungimii rădăcinilor de Muștar alb (Sinapis alba)

Rata de alungire este influiențată atât de concentrația de poluat ci și de tipul de plante utilizate. Astfel s-au putut observa următoarele:

pentru concentrația de 0 mg/kg:

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) rata de alungire este mai mare respectiv 192,33 mm lungimea medie a tulpinilor și 49,43 mm lungimea rădăcinilor iar în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) rata de alungire în cazul neaplicării poluantului a fost de 71,887 pentru tulpini și 7,175 mm pentru rădăcini .

pentru concentrația de 1500 mg/kg:

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) rata de alungire a rădăcinilor este de 34,73 mm si rata de alungire a tulpinilor de mazăre (Pisum sativum)este de107,07 mm iar în cazul semințelor de muștar alb (Sinapis alba) rata de alungire în cazul aplicării poluantului în concentrație de 1500 mg/kg a fost de 53,45 mm pentru tulpini și 5,025 mm pentru rădăcini.

pentru concentrația de 3000 mg/kg:

în cazul semințelor de mazăre (Pisum sativum) rata de alungire a rădăcinilor este de 30,78 mm si rata de alungire a tulpinilor de mazăre(Pisum sativum) este de 92,49 mm iar în cazul semințelor muștar alb (Sinapis alba) rata de alungirea semințelor în cazul aplicării poluantului în concentrație de 3000 mg/kg a fost de 49,00 mm pentru tulpini și 3,575 mm pentru rădăcini.

pentru concentrația de 4000 mg/kg:

în cazul plantelor de mazăre (Pisum sativum) rata de alungire a rădăcinilor este de 30,56 mm si rata de alungire a tulpinilor de mazăre (Pisum sativum) este de 84,62 mm , rata de alungire a semințelor de muștar alb (Sinapis alba) în cazul aplicării poluantului în concentrație de 4000 mg/kg a fost de 41,833 mm pentru tulpini și 2,925 mm .

pentru concentrația de 6000 mg/kg

în cazul plantelor de mazăre (Pisum sativum), rata de alungire a rădăcinilor este de 23.30 mm si rata de alungire a tulpinilor de mazăre (Pisum sativum) este de 48,31 mm , iar în cazul semințelor muștar alb (Sinapis alba) a fost de 40,024 mm pentru tulpini și 2,45 mm pentru rădăcini. .

pentru concentrația de 8000 mg/kg

în cazul plantelor de mazăre(Pisum sativum), rata de alungire a rădăcinilor este de 8,63 mm si rata de alungire a tulpinilor de mazăre (Pisum sativum) este de 30,07 mm în cazul aplicării poluantului în concentrație de 8000 mg/kg iar în cazul plantelor de muștar alb (Sinapis alba) a fost de 14,97 mm pentru tulpini și 0,57 mm pentru rădăcini.

Din figurile prezentate mai sus se poate observa că lungimea rădăcinilor scade cu creșterea concentrației de poluant aplicată, muștarul alb fiind cea mai afectata planta de poluantul folosit și mai exact de creșterea concentrației acestuia.De asemenea, se poate observa concentrația de la care lungimea rădăcinilor scade semnificativ precum și concentrația de poluant de la care plantele nu mai cresc sau cresc intr-un ritm mai lent.Inhibiția rădăcinilor plantelor studiatea fost calculată în mod identic ca la punctul 3.8 ,fig 3.8.7 și fig 3.8.8.

Fig.4.8.30 Corelația între concentrația de poluant Cp și inhibiția I A rădăcinilor de muștar alb (Sinapis alba).

Fig.4.8.31.. Corelația între concentrația de poluant Cp și inhibiția I a rădăcinilor de Mazăre(Pisum sativum)

Din fig.4.8.31 rezultă următoarea ecuație a curbei logaritmice precum și coeficientul de corelație R2:

y = 0,0105x + 10,276
R² = 0,9399

Din fig.4.8.32. rezultă următoarea ecuație a curbei logaritmice precum și coeficientul de corelație R2:

y = 0,0094x + 16,722
R² = 0,8681

.Determinarea dimensiunii fractale a frunzelor de Mazăre(Pisum sativum) și Muștar alb (Sinapis alba)

Elementele teoretice privind structura fractală

În 1983 a fost introdus conceptul de structură fractală și dimensiune fractală. Un fractal este un obiect cu o structură comparabilă la scări diferite și este descris ca un parametru, care cuantifică structura obiectelor complexe. Fractal înseamnă fragmentat, neregulat, fracționat, întrerupt, iar teoria fractalilor se ocupã de forme caracterizate de o neregularitate fundamentalã, ce se manifestã indiferent de scara de observație. Aceastã teorie constituie o metodã de interpretare a naturii, deoarece conform lui Mandelbrot, noțiunile geometriei euclidiene nu pot reprezenta adecvat formele naturale „Norii nu sunt sfere, munții nu sunt conuri, liniile de coastă nu sunt cercuri, iar scoarța copacilor nu e netedă”.

Fractalii sunt forme auto-similare, aceasta însemnând că structura întregului sistem e deseori reflectata în fiecare porțiune a sa. Un sistem va arata auto-similar când forțe asemănătoare  acționează la mai multe nivele ale scării. Natura abundă în forme auto-similare, cum ar fi liniile de coastă, ramurile care se aseamănă cu copacii, vârful munților care are aceeași formă ca întregul munte, valurile și norii mici sunt o replică a celor mai mari.

Astfel, o mulțime este fractal dacã are următoarele proprietăți:

are o structurã finã, prezentând detalii la toate scările;

este prea neregulatã pentru a putea fi descrisã în limbajul geometriei euclidiene;

este în general autosimilară (fiecare componentã a mulțimii este imaginea redusă a întregului);

are, în general, dimensiunea fractală mai mare decât dimensiunea topologică;

în multe cazuri este definitã prin reguli simple, eventual recursive.

Obiectele fractale sunt caracterizate de dimensiunea fractalã care reprezintă un numãr care cuantificã gradul de neregularitate și de fragmentare al unei structuri geometrice sau al unui obiect din naturã. În cazul obiectelor geometrice, dimensiunea fractalã este egalã cu 0 pentru punct, 1 pentru linie, 2 pentru plan sau 3 pentru volum – dimensiunea lor obișnuitã, topologicã. Pentru fractali, dimensiunea fractalã poate fi 0,6309 sau 1,5849, sau chiar un numãr irațional.

Una din metodele cele mai fiabile și mai performante pentru analiza fractală a structurilor complexe este metoda box-counting (numărarea cuburilor). Ea presupune acoperirea obiectului cu cuburi de latura r și numărarea lor. Numărul de cuburi de latura r necesare pentru a acoperi un obiect D-dimensional este exprimat în ec.2 :

(2)

Metoda box-counting propriu-zisă împarte spațiul euclidian în cuburi de latura r și numără acele cuburi care conțin în interior puncte ale obiectului (dacă spațiul considerat este plan, imaginea se acoperă cu pătrate). Mărimea r este apoi micșorată și se numără din nou cuburile ce conțin puncte ale obiectului. Graficul ln(N(r)) la ln(1/r) este o dreaptă. Panta acestei drepte dă dimensiunea capacitivă, D (ec.2).

Astfel, dimensiunea fractală se calculează cu următoarea ecuație:

(3)

Metoda are avantajul că este foarte ușor de implementat în programe și poate fi aplicată oricărui tip de imagine. Ea se bazează pe dimensiunea Hausdorff-Besicovsky.

Pe baza dimensiunii capacitive se obține un rezultat foarte important în geometria fractală: dimensiunea unui obiect format din mai multe componente este maximul dimensiunilor componentelor.

Dimensiunea fractală a imaginilor digitale binare, Db, determinată prin metoda box-counting măsoară dimensiuni complexe în intervalul 1 ≤ Db ≤ 2 prin calcularea raportului dintre creșterea detaliului cu creșterea scării (Skjeltrop, 1989). Acesta este calculat prin așezarea a o serie de pătrate cu dimensiuni descrescătoare s peste o imagine și măsurarea, pentru fiecare pătrat a numărului de obiecte-pixeli N(s). O structură fractală se găsește în imagine dacă:

(4)

(5a)

sau

(5b)

unde: Db este dimensiunea fractală, N(s) este numărul de obiecte-pixeli într-un pătrat cu mărimea s și a este intercepția regresiei liniare dintre log(1/N(s)) și (s), care ar trebui să producă o linie dreaptă cu coeficientul unghiular D. Astfel, dimensiunea fractală este coeficientul unghiular dintre diagrama log-log (dimensiunea pătratului pe axa X versus 1/(numărul de obiecte-pixeli) pe axa Y)(5b). Numărul de obiect-pixeli este așa numitul „box count”, numărul de pătrate.

Metoda box-counting este cea mai des folosită pentru determinarea dimensiunii fractale datorita preciziei și ușurinței în implementare. Aceasta s-a dovedit a fi un instrument util pentru descrierea, măsurarea și compararea caracteristicilor naturale, de la ramificarea vaselor de sânge din corpul uman ,la forma pământurilor și a pietrelor în geologie până la forma și / sau distribuția plantelor .

Fractalii oferă o modalitate simplă și eficientă de a măsura forme complexe și fac acest lucru într-un mod care reflectă structura și funcția . Ei au fost folosiți în mod repetat pentru a descrie structura vegetației la o gamă largă de scări spațiale . Dimensiunea fractală D, ca un parametru pentru cuantificarea structurii spațiale a obiectelor, ar trebui prin urmare, să fie în măsură să cuantifice structura obiectelor complexe (o pădure de baldachin, structura fibroasă a celulelor, nori, cortextul cerebral, etc.), într-o singură valoare, în ​​termeni de densitate și model spațial al unui obiect. Acest concept este susținut de diverse studii care descriu dimensiunea fractală ca un indicator excelent pentru eficiența percolării filtrului de exemplu, fapt care este extrem de dificil de măsurat altfel .

Plecând de la aceste premize au fost determinate dimensiunile fractale și biometrice ale frunzelor de muștar alb (Sinapis alba) și mazăre (Pisum sativum) și observarea modificării acestora datorită toxicității petrolului.

Tehnica experimentală

După separarea pe componente a plantelor se efecuează o serie de fotografii pe cele mai reprezentative frunze ale fiecărei concentrații atât pentru Mazăre (Pisum sativum )cât și pentru Muștar alb(Sinapis alba).

Aceste fotografii se folosesc pentru determinarea dimensiunii fractale prin introducerea acestora în programul de lucru ImageJ.Calculele suprafetelor fractale pentru frunzele de Mazăre se pot observa in următoare tabele și imagini:

Calculul suprafeței fractale pentru plantele de Mazăre (Pisum sativum)Tabel 4.9.1.

Mazăre 0 mg/kg Mazăre 1500 mg/kg

Mazăre 3000 mg/kg Mazăre 4000 mg/kg

Mazăre 6000 mg/kg Mazăre 8000 mg/kg

Fig 4.9.2.Suprafața fractală a frunzelor de Mazăre (Pisum sativum) pentru concentrații cuprinse între 0-8000 mg/kg

Calculele suprafetelor fractale pentru frunzele de Muștar alb se pot observa in următoare tabele și imagini:

Calculul suprafeței fractale pentru plantele de Mazăre Tabel 4.9.3.

Muștar alb 0 mg/kg Muștar alb 1500 mg/kg

Muștar alb 3000 mg/kg Muștar alb 4000 mg/kg

Muștar alb 6000 mg/kg Muștar alb 8000 mg/kg

Fig 4.9.4.Suprafața fractală a frunzelor de Muștar alb pentru concentrații cuprinse între 0-8000 mg/kg

.Producția de biomasă

În ceea ce privește producția de biomasă a plantelor recoltate aceasta a fost determinată atât pe componente ,pe fiecare concentrație în parte cât și masa totală a plantelor pentru fiecare concentrație în parte.Pentru determinarea masei vegetale a componentelor s-a folosit o balanță analitică.Astfel toate rădăcinile plantelor de mazăre au fost adăugate intr-o pungă de dimensiuni mici și pe fiecare concentrație în parte și ulterior au fost căntărite la balanța analitică.După procesul de cântărire au rezultat următoarele valori:

Determinarea producției de biomasă a plantelor de mazăre recoltate. Tabel 4.10.1.

În ceea ce priveste masa vegetală a plantelor de muștar alb ,procedeul a fost identic cu precizarea că plantele de muștar alb nu au fost secționate pe componente.

Variațiile masei vegetale a plantelor de Mazăre se pot observa în graficul ce urmează:

Fig 4.10.2.Grafic privind masa totală pe concentrație pentru plantele de

mazăre(Pisum sativum)

După procesul de cântărire au rezultat următoarele valori:

Determinarea masei vegetale –muștar alb (Sinapis alba) Tabel 4.10.3.

Variațiile masei vegetale a plantlor de Muștar alb (Sinapis alba) se pot observa în graficul ce urmează:

. Fig 4.10.4.Grafic privind masa totală pe concentrație pentru plantele de muștar alb(Sinapis alba)

Concluzii

Aplicarea testelor de fitotoxicitate constituie o metodă eficientă de determinare a dozei maxime de poluant care nu provoacă un efect negativ asupra plantelor din stadiul de dezvoltare a plantelor și oferă o serie de avantaje față de alte bioteste utilizate în mod obișnuit, incluzând utilizarea unei mari varietăți de semințe de plante și de tipuri de poluanți, posibilitatea de a testa atât probe lichide cât și solide, detectarea a trei puncte de final și anume, și sfârșitul alungirii rădăcinilor și tulpinilor precum si sfărsitul dezvoltării frunzelor de plante, ușurința în realizarea experimentelor, rapiditate și costuri reduse.

Rata de alungire a plantelor folosite și alungirea rădăcinilor acestora, a scăzut odată cu creșterea concentrației de poluant.

Semințele de muștar alb (Sinapis alba) au avut o rată de dezvoltare mai mică și anume de 35 %. Semințele au germinat la o concentrație de poluant de 8000 mg/kg în proportie de 10 %. Lungimea medie a rădăcinilor a tulpinilor și dezvoltarea frunzelor a inceput să scadă semnificativ chiar de la o concentrație a poluantului de 1500 mg/kg.

Semințele de mazăre(Pisum sativum) au avut o rată de germinație de 60 %. Semințele au germinat la o concentrație de poluant de 8000 mg/kg în proportie de 15 %. Lungimea medie a rădăcinilor a tuplinilor precum și dezvoltarea frunzelor a început să scadă semnificativ de la o concentrație a poluantului de 3000 mg/kg.

Din graficele pentru variatia greutătii pe fiecare concentrație se poate observa că masa vegetală scade odată cu creșterea greutății.

CAPITOLUL 5

. MONITORIZAREA CONȚINUTULUI DE HIDROCARBURI DIN SOL

5.1.Generalități

Gravimetria cuprinde metodele de analiza cantitativa care, pentru determinarea unuia sau a mai multor constituenti dintr-o proba, utilizeaza separarea acestora sub forma de compusi greu solubili (precipitate).Conținutul total de hidrocarburi se poate determina conform standardului SR 13511:2007.Acest standard descrie metoda de dozare a conținutului total de hidrocarburi prezente în solul contaminat prin metoda gravimetrică fiind o soluție foarte rapidă pentru o determinare globală.Metodele gravimetrice presupun o succesiune de operatii dintre care cele mai importante sunt urmatoarele :

– pregatirea substantei pentru analiza si luarea probei

– aducerea probei in solutie

– precipitarea

– filtrarea si spalarea precipitatelor

– uscarea si calcinarea precipitatelor

– cantarirea

– calcularea rezultatelor

Determinarea conținutului total de hidrocarburi din sol. Metoda gravimetrică

5.2.1.Domeniu de aplicare

Acest standard prezintă metoda gravimetrică pentru determinarea cantitativă a conținutului total de hidrocarburi din petrol, prezente în solul contaminat dupa extracția cu clorura de metilen prin metoda Soxhlet și apoi separarea compușilor polari prin trecerea pe coloana cu alumină neutră.

Metoda se aplică pentru conținutul total de hidrocarburi din petrol mai mare de 1000 mg/kg raportat de substanță uscată (105oC).Prin conținutul total de hidrocarburi din petrol se înțelege conform acestui standard hidrocarburile cu puncte de fierbere mai mari de 75oC.

5.2.2.Principiul metodei

Se extrag hidrocarburile din petrol prezente în solul contaminat alături de alte substanțe organice din sol cu clorura de metilen (CH2Cl2). După extracție substanțele polare sunt reținute pe o coloană cu alumină neutră (Al2O3). Se îndepărtează prin distilare solventul și se determină gravimetric reziduul față de proba martor.

5.2.3.Reactivi

Reactivii folosiți la analiză trebuie sa fie de calitate pentru analiză sau de calitate echivalentă.

5.2.4.Aparatură folosită

Sticlărie obișnuită de laborator;

Baie de apă;

Balanță analitică cu exactitate de 0,0001 g;

Capsulă de sticlă D=50mm;

Etuvă termoreglabilă

Instalație de extracție (aparat Soxhlet)

Coloană de sticlă cu lungimea de 200 mm până la 250 mm și diamentrul interior de 10 mm umplută cu alumină neutră

Instalație de distilare.

5.2.5.Prelevare și pregătire eșantioane

Se prelevează un eșantion de 500 g conform STAS 7184/1-84 într-un recipient adecvat.Se pregătește eșantionul conform STAS ISO 14507/2000. Se determină umiditatea conform SR ISO 11465/1995.

5.2.6.Mod de lucru

Extracția și concentrarea hidrocarburilor din probă

Din eșantionul prelevat și pregătit conform paragrafului de mai sus se cântărește la balanța analitică o probă de 1g panâ la 20g într-un cartuș de hârtie de filtru calitativă.Se introduce cartușul în extractor și se adaugă în balon 200 ml solvent necesar pentru extracție.Extracția durează între 4 și 8 ore până când solventul refluxat nu mai este colorat.Timpul de extracție depinde de concentrația de hidrocarburi din petrol conținută în probă.Apoi se montează instalația de distilare și se concentrează extractul obținut până la aproximativ 5ml.

Îndepărtarea compușilor polari

Concentratul obținut se trece prin coloana de sticlă cu alumină neutră.Balonul de sticlă în care s-a aflat concentratul se clătește de doua ori cu 2 ml până la 3 ml solvent.Volumele respective se trec de asemenea prin coloana de alumină neutră.

Determinarea gravimetrică

Efluientul obținut din coloana de alumină neutră se colectează într-o capsulă de sticlă în preașabil adusă la masă constantă la 150 g cântărită și păstrată în exsicator.Se lasă capsula de sticlă la temperatura camerei în nișă până la evaporarea completă a solventului. Se procedează identic cu o probă martor obișnuită dintr-un cartuș de hârtie de filtru calitativă fără probă de sol folosind 200 ml solvent necesar pentru extracție.Se cântărește capsula cu reziduul probei și capsula cu reziduul probei martor până la masă constantă (diferența între ultimile doua cântăriri să fie de maximum 0,0004 g)

5.2.7.Calculul conținutului total de hidrocarburi

Conținutul total de hidrocarburi din petrol (THP) exprimat în mg/kg sol umed, raportat la proba umedă (umiditatea de recoltare sau umiditatea solului uscat la aer) se calculeză cu formula:

în care:

m1-masa capsulei fără reziduul probei (g)

m2-masa capsulei cu reziduul probei umede (umiditatea de recoltare sau umiditatea solului uscat la aer) (g)

m3-masa capsulei fără reziduul probei martor (g)

m4-masa probei umede(umiditatea de recoltare sau umiditatea solului uscat la aer) (g)

Conținutul total de hidrocarburi (THP) exprimat în mg/kg uscat la 105oC se calculează cu ajutorul următoarei formule:

,în care:

R – reprezintă rezultatul analitic pe solul uscat la 105oC(mg/kg),

r – reprezintă rezultatul analitic obținut la proba uscată la aer sau la umiditatea naturală(de recoltare) (mg/kg),

u – reprezintă umiditatea calculată în procente pentru solul uscat la 105oC iar 100 reprezintă factorul pentru raportarea procentuală.

Bibliografie:

Chimie organică ,Volumul 1,dr.doc.ing.MARGARETA AVRAM profesor de la Institutul Politehnic București.

Ingineria prelucrării hidrocarburilor,Volumul 1,G.C.Suciu,R.C.Tunescu.

Cojocaru I. – Surse procese și produse depoluare, Ed. Junimea, Iași 1995;

Cojocaru I. – Tehnologii de depoluare a solului. Curs predat studenților de la specializările de IPMA și IPMI, Manuscris, Iași 2012;

Zaharia C. – Elemente de chimia solului, Ed. Performantica. Iași 2015

Nenițescu C.N. – Chimie organică, Ed.Floarea Darurilor, București 2015

https://785.ro/wp-content/uploads/Poluarea-solului-acviferului-cu-titei-si-produse-petroliere-si-asta.pdf

file:///C:/Users/Lenovo/Downloads/3668-13740-1-PB%20(1).pdf

http://www.ecoterra-online.ro/files/1355165635.pdf