Caracteristici generale. Tipuri de sol [309786]

Capitolul 1.Solul și poluarea acestuia cu metale grele. Noțiuni generale

Solul

Caracteristici generale. [anonimizat]. Una din ele este următoarea: [anonimizat]. [anonimizat].De aici deducem faptul că solul depinde mult de forma de relief deasupra cărei se află.

Construcția de bază a formelor de relief este creată de către forțe ce acționează în interiorul Pămîntului. Aceste procese extraordinare produc zilnic schimbări în această structură de bază, o deformează în mod continuu.

[anonimizat]. [anonimizat]-lea activitatea umană a [anonimizat]. Continentele au ajuns la forma lor și în pozițiile actuale în urma mișcării plăcilor ce formează scoarța solidificată a Pămîntului, adică datorită plăcilor tectonice. În istoria de 4,6 miliarde de ani a Pământului s-[anonimizat] a căpătat înfățișarea de azi. Concomitent a [anonimizat].

Dar cum se formează solul însuși?Solul se formează la suprafața uscatului din stratul superior al rocilor pe anumite elemente de relief. Acest proces este foarte îndelungat și constă în interacțiunea mai multor factori de pedogeneză cum ar fi: roca-mamă, organisme vii (animale și microorganisme), climă, vegetație, relief, [anonimizat].

[anonimizat]. [anonimizat] (care pot fi de trei forme: fizică, adică mărunțirea; chimică: producîndu-se reacții chimice sub influiența apei de suprafața sau din rocă, a bioxidului de carbon, a sulfului sau a oxigenului și dezagregarea biologică: adică efectul distructiv al diferitelor vietăți; [anonimizat]), [anonimizat], praf, mâl – și astfel participă la formarea structurii și compoziției chimice și mineralogice a solului (Blaga Gh., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., 1996).

Un alt factor extrem de necesar în formarea solului este clima. Ea condiționează formarea diferitor tipuri de soluri.[anonimizat], pe glob se produc anotimpurile și se formează fâșiile termice.[anonimizat], [anonimizat].În așa mod se creează zonalitatea natural.

[anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], automorfe, adică formarea lor nu este condiționată de anumiți factori specifici. În cazurile când direcția solificării este condiționată de unele proprietăți specifice ale rocilor materne (argile fine, calcare, etc.) se formează soluri litomorfe (condiționate de rocă). În zonele cu un surplus mare de precipitații atmosferice și unde apele freatice sunt prezente la adâncimi foarte mici, se întâlnesc solurile hidromorfe (condiționate de umiditate). Prezența sărurilor solubile în rocile materne sau în apele freatice conduce la formarea solurilor sanilizate, halomorfe (înfluiențate de săruri). În depresiuni, în văi și în luncile râurilor unde procesul de sedimentare este permanent în dinamică se formează solurile dinamomorfe (care se formează pe sedimente contemporane). Solurile care traversează arealele solurilor automorfe și se îmbogățesc cu parcele fine de argilă și cu sescvioxizi (Fe2O3, Al2O3, etc), devin iluviale (de acumulare)(Blaga Gh., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., 1996).

Alt factor important sunt organismele vii (îndeosebi vegetația și microorganismele) care și ele condiționează formarea diferitor feluri de sol.

Primele organisme la suprafața uscatului au fost algele monocelulare, care și astăzi formează la suprafața solului pelicule sau pete verzi. Fiind autotrofe, adică având capacitatea dea asimila energia solară și a însuși elemente minerale din mediul înconjurător, ele produc prin fotosinteză substanțe organice. Această materie primă se acumulează la suprafața rocilor, fiind parțial descompusă de către microorganisme în elemente minerale inițiale (apa, CO2, elemente nutritive, etc).

Grație stabilității condițiilor vitale pe care le asigură, solul este cel mai populat mediu de viață. Totalitatea animalelor ce trăiesc în sol constituie pedofauna acestuia. Pedofauna este și ea la rândul ei împărțită în trei categorii: microfauna-organisme ce nu depășesc lungimea de 0,2 mm, mezofauna- organisme ce au lungimi cuprinse între 0,2 și 8 mm, și macrofauna- organisme ce au lungimi de la 8 până la 80 mm(David C. , Crossley D.A., 1996).

S-a constatat că pe o suprafață de un hectar de sol se conțin aproximativ 3 tone de bacterii, 3 tone de ciuperci microscopice, 1,5 tone de actinomicete, 100 kg de alge, 100 kg de protozoare, 500 kg de râme, 50 kg de nematode, 40 kg de artropode, 30 kg de moluște, 20 kg de șerpi și rozătoare, etc. în fiecare cm cub de sol se găsesc până la 7-10 miliarde de microorganisme (David C. , Crossley D.A., 1996).

După pieirea organismelor vii din sol, resturile vegetale și animale sunt transformate în humus. Acesta este o parte esențială a materiei organice a solului, și cel mai important component al lui.

Humusulprezintă un amestec de substanțe organice foarte complicate. Unii chimiști consideră că humusul este cea mai complicată substanță pe planetă. Rolul de bază al humusului în procesul de solificare și în natură în genere constă în faptul că el reprezintă o substanță conservată, un accumulator de energie solară, fixate în materia organică de generațiile precedente ale plantelor și animalelor. Apariția humusului a stopat procesul de mineralizare, de descompunere totală a rămășițelor organice. Humusul a făcut posibilă acumularea pe viitor a energiei solare, a contribuit la formarea solurilor primitive inițiale, deci la apariția pedogenezei. În continuare evoluția organismelor terestre, a asociațiilor vegetale și animale s-a produs concomitent cu evoluția solurilor, contribuind astfel la evoluția ecosistemelor naturale. Humusul conține diferite elemente și substanțe nutritive, ce asigură fertilitatea solului(OpreaRăzvan Constantin, 2013).

Prin fertilitate se înțelege proprietatea solului de a asigura plantele cu substanțe nutritive (compuși ai elementelor chimice cu care se hrănesc plantele), apă și aer necesare dezvoltării normale în perioada de vegetație. Deci, solul este format atît din substanțe organice, cît și din substanțe minerale.

Fertilitatea este și ea de două tipuri: fertilitate naturală și fertilitate economică.

Fertilitatea naturală (potențială), a solului este un rezultat al fenomenelor naturale (fizice, chimice, biologice), neinfluiențate de om. Ea se dezvoltă continuu și este determinată de compoziția fizică și biochimică a solului, de condițiile de climă și relief și se manifestă prin capacitatea de reproducere spontană a vegetației.

Fertilitatea economică (antropogenă) a solurilor apare ca urmare a unor activități modificatoare a omului. Ea depinde de aplicarea corectă a tehnicilor agricole corespunzătoare (lucrări agrotehnice, îngrășăminte, irigații, desecări, etc).

Solul conține și o anumită cantitate de apă. Apa dizolvă unele substanțe nutritive pe care plantele le absorb împreună cu ea.Solul conține și aer, care este necesarpentru respirația rădăcinilor plantelor, animalelor și microorganismelor. Rezultă că solul nu este solid. Aproximativ 2/5 din el este alcătuit din apă și aer.

Un alt factor este timpul geologic. Solul se formează într-o perioadă îndelungată de timp.S-a constatat că solurile contemporane s-au format în ultimile 8-10 mii de ani. De exemplu, un strat de sol cu grosimea de un cm, pe o suprafață netedă, se formează într-o perioadă de la câteva zeci de ani până la 100 de ani.

Învelișul discontinuu al solului se numește pedosferă, grosimea sa variând de la câțiva cm până la câțiva m. Stratul superior al solului este cel mai productiv și are aproximativ 25 cm ; cultivarea intensă însă poate diminua puternic calitatea sa.

Cu toate că există posibilitatea de a cultiva plante în rezervoare cu apă, lucru care se numește hidroponică cea mai bună soluție este de a cultiva plante în sol. Acesta este rolul solului în natură, ăsta îl face deosebit și util, de neînlocuit.

Tipuri de sol

Caracteristicile solului variază de la o zonă la alta în funcție de numeroși factori, cum ar fi clima și altitudinea. În fiecare zonă climatică predomină un tip de sol. În zonele calde se întâlnesc solurile roșii (culoare roșie) și laterite (de culoare galbenă), sărace în humus și săruri minerale. În stepe și deșerturi solurile sunt cenușii sau brune.

În zonele temperate, predomină cernoziomurile de culoare neagră și cu fertilitate ridicată, solurile brune și podzolurile legate de porțiunile forestiere.Există circa 720 de variații de sol, fiecare din ele având ceva caracteristic(OpreaRazvan Constantin, 2013).

Solurile cenușii albice (denumirea precedentă – cenușii deschise de pădure) se întâlnesc fragmentar pe rocile luto-nisipoase, suportate de argile la adâmcimea de 150-200 cm. S-au format sub pădure în majoritate carpinete-quarcete.

Solurile cenușii molice (denumirea precedentă –cenușii închise de pădure) s-au format în condițiile pădurilor de stejar cu înveliș ierbos dezvoltat.

Solurile cenușii vertice se formează sub pădurile de quarcete- carpinete, pe roci argiloase grele. Formarea profilului este influiențată de componența rocii materne. Are totodată particularități vertice (nuanțe verzui, fețe de alunecare, abundență de argilă fină).

Cernoziomurile se deosebesc prin caracterul acumulativ, bine humificat (la adâncimea de 80-100 cm conținutul de humus depășește 1%) structurat și afânat (molic).Regimul de umiditate – periodic percolativ și nepercolativ. Reacția solului este neutră sau slab alcalină. Cernoziomurile se formează sub păduri preponderant quarcete și cu înveliș ierbos. Profilul cernoziomului are caracter molic relativ humnificat. Cernoziomul ca tip este reprezentat de 5 subtipuri – argiloiluvial, levigat, tipic, carbonatic și vertic.

Cernoziomurile argiloiluviale s-au format sub pădurile de stejar cu înveliș de ierburi bine dezvoltat, care contactează cu stepele mezofite. Orizontul de la suprafață este de tip molic, fără caractere de eluviere și doar slab pudrat cu SiO2. Orizontul B în partea inferioară are caracter iluvial cu conținut mai ridicat de argilă fină, structură poliedrică, tasat.

Cernoziomurile levigate se formează în condițiile stepelor mezofite ale zonei de silvostepă, dar se întîlnesc și sub păduri de stejar cu înveliș ierbos. Profilul are un caracter general molic, levigat, adică lipsit totalmente de carbonați. Ca regulă, prezența carbonaților (efervescența) începe ceva mai jos de limita inferioară a orizontului B.

Redzinele se formează pe calcare și marne, atât sub influiența asociațiilor ierboase de stepă, cât și de pădure. Procesele pedogenetice se produc doar în stratul alterat de la supratața rocilor calcaroase. Redzinele se divizează în două subtipuri: levigate și tipice.

Vertisolurile se formează în condiții de stepă și silvostepă, sub vegetație ierboasă, pe roci argiloase grele (conținut mare de argilă fină).Procesele pedogenetice sunt condiționate de proprietățile specifice ale acestor roci, care în stare umedă gonflează, iar în stare uscată crapă. Solificarea se produce doar în stratul de la suprafață. Astfel, solul prezintă un strat amestecat, de culoare cenușie închisă, uneori cu nuanțe verzui, având o structură bulgăroasă mare, cu fețe de alunecare. Vertisolurile se divizează în subtipuri: molic și ocric.

Solurile cernoziomoide se formează în condiții de stepă și silvostepă, pe terenurile unde periodic sau permanent persistă un surplus de umezeală. Se divizează în două subtipuri- levigate și tipice.

Mocirlele se formează în arealele cu exces de umiditate.Nivelul apei freatice se află în profil, ajungând până la suprafață.Solurile sunt mlaștinoase, procesele pedogeneze au caracter anaerob.Mocirlele pot fi tipice, gleice și turbice.

Solurile turboase se formează în condiții permanent anaerobe, când rămășițele plantelor hidrofile se descompun prea puțin și se conservează în sol sub formă de turbă. Solurile turboase pot fi de două feluri: tipice și gleice.

Solonețurile se formează în condiții de stepă, pe rocile argiloase care conțin săruri solubile (NaCl, Na2SO4 etc.). Principalele caractere sunt condiționate de prezența cationilor de Na care parțial înlocuiesc în complexul absorbtiv Ca. Prezența Na conduce la formarea humatului de Na, care, spre deosebire de humatul de Ca, este mai solubil și mai cafeniu. Structura devine bulgăroasă sau columnară.

Solonceacurile se formează sub influiența apelor fretice mineralizate. Evaporarea apei conduce la acumularea în profil și la suprafața solului a sărurilor solubile. După nivelul apelor freatice se divizează în două: molice și hidrice.

Solurile deluviale se formează la baza versanților și în văi pe contul parcelelor neselectate, transportate de torenții de scurgere. Profilul acestor soluri constă din straturi de material solificat (humificat, structurat) mai mult sau mai puțin transformat de procesele pedogenetice actuale locale. Aceste soluri sunt foarte profunde, humificate și bine structurate.În funcție de caracterul materialului inițial solurile deluviale pot fi molice sau ocrice.

Solurile aluviale sunt cele mai tinere și se formează în luncile râurilor pe depunerile aluviale recente.Ele se divizează în subtipuri-tipice, hidrice, vertice, și turbice.solurile aluviale pot fi salinizate, solonețizate, și gleizate.

Solurile de pădure se formează în condiții de silvostepă și sub păduri de foioase însoțite de un covor ierbos. Se caracterizează prin faptul că stratul de sol are o grosime mică și conține o cantitate mică de humus. Solurile de pădure se divizează în două tipuri: cenușii de pădure și brune de pădure.

Clasificarea solurilor pe plan mondial și în România

Problema clasificări solurilor a constituit o preocupare permanenta în evoluția pedologiei ca stiinta, fiecare clasificare exprimând stadiul cunostiințelor despre sol în perioada respectivă. Primele clasificări au fost unilaterale, deoarece solurile s-au grupat în funcție de o singură însușire (fizică, chimică sau biologică).

Dintre cele mai importante clasificări aparute pe plan mondial menționăm: clasificarea naturalistă (rusă), clasificarea americană, mai recent clasificarea FAO și foarte recent clasificarea română(OpreaRazvan Constantin, 2013).

Casificarea naturalistă rusă

Este cunoscută și sub denumirea de clasificarea genetico-geografică și a apărut în anul 1886, bazandu-se pe concepția lui Dokuceaev, că solul este un corp natural format sub influența factorilor pedogenetici luând în considerare interdependența dintre sol și mai multi factori de pedogeneză (clima, roca, relieful, organismele vii și vârsta regiunii).

În clasificarea elaborată de Dokuceaev se deosebesc 13 tipuri genetice de sol grupate în trei clase: soluri zonale, soluri intrazonale și soluri azonale.

În anul 1895 Sibirtev, aduce imbunătățiri clasificării genetice a lui Dokuceaev, scotând mai mult în evidență, răspandirea zonală a solurilor.

Clasificarea americană

Clasificarea americană prezentată inițial în 1960 și definitivată în 1975 sub denumirea de Soil Taxonomy și îmbunătățită în 1999, constituie poziția oficialț a Agriculturii din Statele Unite în domeniul clasificării solurilor.

Clasificare americană a solurilor cuprinde 6 unități taxonomice, 4 unități la nivel superior (ordine, subordine, grupe mari și subgrupe) și 2 unități taxonomice de nivel inferior (familii și serii de sol).

În cadrul clasificării americane se întâlnesc 11 ordine.cu denumirile următoare:entisoluri, vertisoluri ,inceptisoluri, aridisoluri ,mollisoluri; spodosoluri, alfisoluri, ultisoluri, oxisoluri, histosoluri șiandisolurile.

Clasificarea FAO-UNESCO

Nu reprezintă un sistem taxonomic în sine. Ea este o listă a principalelor unități de sol și poate fi consideratăca o clasificare monocategorială. Definiția unităților de sol se bazează pe proprietățile observabile și măsurabile ale solului însuși, fapt care asigură caracterul naturalistic și obiectiv al clasificării.

Legenda FAO-UNESCO – în ediția revizuită 1998 – cuprinde 28 de grupări majore de sol subdivizate la nivelul 2 în 153 de unități, după cum urmează:histosoluri (folice, terrice, fibrice, tionice, gelice); antrosoluri (arice, cumulice, fimice, urbice); leptosoluri (eutrice, districe, rendzice, molice, umbrice, litice, gelice); regosoluri (eutrice, calcarice, gipsice, districe, umbrice, gelice); fluvisoluri (eutrice, calcarice, districe, molice, umbrice, tonice, salice); gleisoluri (eutrice, distice, andice, molice, umbrice, tionice, gelice); vertisoluri (eutrice, districe, calcice, gipsice); andosoluri (haplice, molice, umbrice, vitrice, gleice, gelice); arenosoluri (haplice, cambice, luvice, feralice, albice, calcarice, gleice); cambisoluri (eutrice, districe, calcarice, cromice, vertice, feralice, gleice, gelice); calcisoluri (haplice, luvice, petrice); gipsisoluri (haplice, clacice, luvice, petrice); solonceacuri (haplice, molice, calcice, gipsice, sodice, gleice, gelice); soloneturi (haplice, molice, clacice, gipsice, stagnice, gleice); kastanoziomuri (haplice, luvice, calcice, gipsice); cernoziomuri (haplice, calcice, luvice, glosice, gleice); faeoziomuri (haplice, calcarice, luvice, stagnice, gleice); griziomuri (haplice, gleice); luvisoluri (haplice, ferice, cromice, calcice, vertice, albice, stagnice, gleice); planosoluri (eutrice, districe, molice, umbrice, gelice); podzoluvisoluri (eutrice, districe, stagnice, gleice, gelice); podzoluri (haplice, cambice, ferice, carbice, gleice, gelice); nitisoluri (haplice, rodice, humice); lixisoluri (haplice, ferice, plintice, albice, stagnice, gleice); alisoluri (haplice, ferice, humice, plintice, stagnice, gleice); acrisoluri (haplice, feric, humice, plintice, gleice);feralsoluri (haplice, xantice, rodice, humice, gerice, plintice) și plintisoluri (eutrice, districe, humice, albice).

Clasificarea solurilor în România

Cadrul natural din țara noastră fiind deosebit de variat și complex a determinat formarea unui număr foarte mare de soluri. Cunoasterea și clasificarea acestor soluri de-a lungul anilor, au facut obiectul unor studii de mare importanță teoretică și practică.

Astfel, în țara noastră prima clasificare sistematică a solurilor a fost elaborata de Gh. Munteanu Murgoci în anul 1911. Aceasta clasificare s-a bazat pe concepții genetico – geografice.

În anul 2003 s-a adoptat o clasificare modernă intitulatăSistemul Român de Taxonomie a Solurilor (SRTS), elaborat de Institutul de Cercetări pentru Pedologie, clasificare care este în concordanță cu cerintele cuprinse în World Reference Base for Soil Resources (FAO, 1998). Noua clasificare grupează solurile pe baza procesului genetic caracteristic și a orizonturilor diagnostice. Proprietățile solurilor și orizonturilor cu actuala lor semnificatție pot fi măsurate și identificate pe teren, fapt care asigură sistemului precizie și obiectivitate.Sistemul Român de Taxonomie a Solurilorare la baza trei unități taxonomice:

Clasa de sol, grupează solurile cu același orizont diagnostic.S-au diferențiat 12 orizonturi de soluri a căror denumire se dă în funcție de orizontul caracteristic.

Tipul de sol, unitate inferioară clasei, grupează solurile care se disting prin acelasi tip de procese pedologice și aceeași succesiune de orizonturi.

Subtipul de sol diferențiază solurile în funcție de prezența sau absența unor orizonturi de tranziție între două tipuri.

Clasele și tipurile principale de soluri: protisolurile (solurile neevoluate), cernisolurile (molisolurile),umbrisolurile,cambisolurile,luvisolurile (argiluvisolurile),spodisolurile (spodosolurile), pelisolurile (vertisolurile),andisolurile,hidrisolurile (solurile hidromorfe),histisolurile (solurile organice sau histosolurile ) șiantrisolurile (solurile trunchiate si desfundate).

Compoziția și proprietățile solurilor

Proprietățile solului

Solul, format pe baza a numeroase procese de ordin fizic, chimic sau biologic, a capatat o serie de proprietăți specifice lui și care fac ca el să fie deosebit de roca din care a provenit. El prezintă proprietăți fizice,și chimice specifice.

Proprietățilefizice le solului, alaturi de cele chimice, prezintă o importanță deosebită asupra fertilității solului, influentând direct cresterea și dezvoltarea plantelor

Solul este caracterizat printr-o serie de proprietăți chimice ,foarte importante dintre care cele mai importante sunt: capacitatea de absorție și schimbul ionic; aciditatea solului; reacția (ph-ul); capacitatea de tampoare și conținutul în elemente nutritive;iar dintre cele mai importante proprietăți fizice ale solului amintim: temperatura solului; alcătuirea granulometrică; densitatea aparentă; porozitatea; compactarea. Mai exista și proprietăți fizico-mecanice ale solului cum ar fi: coeziunea solului; adeziunea solului; consistența și plasticitatea solului; rezistența la penetrare; gonflarea și contracția (Mihalache M,2006).

Compozitia chimica a solului

Compoziția chimică a solului este foarte variată și cuprinde aproape toate substanțele chimice, minerale, organice cunoscute. Partea minerală a solului este determinată de originea lui; astfel în compoziția solurilor nisipoase intră compușii siliciului (SiO2), a celor calcaroase-compușii calciului (CaO), celor lutoase – compușii aluminiului (Al2O3) iar partea organică a solului este alcătuită din resturile lumii animale și celei vegetale.

Substanțele minerale sunt acumulate în solul unor localități în cantități mari, sute de mg/kg sol (macroelemente), de exemplu siliciul, aluminiul, calciul, fierul, magneziu!, potasiul etc. Altele sunt prezente în concentrații mai mici, de regulă, mg/kg sol (microelemente), cum sunt: iodul, fluorul, bromul, cobaltul, manganul, cuprul, molibdenul, cromul etc.

Importanța substanțelor minerale din sol depinde de interrelațiile care au loc între sol și factorii de mediu. O mare parte din substanțele minerale din sol trec în apă și în plantele vegetale, care, la rândul lor, servesc drept alimente pentru animale. Apa și alimentele vegetale și animale asigură cantitatea de substanțe minerale pentru organism.

Solurile sărace în elemente minerale vor aduce o cantitate insuficientă a acestora pentru organism și ca urmare vor apărea dereglări fiziologice, iar în unele cazuri maladii specifice. Aceste afecțiuni sunt cunoscute sub denumirea de "endemii geochimice'' (gușa endemică, caria dentară ș.a.).

Solurile bogate în substanțe minerale aduc o cantitate de surplus al acestora care de asemenea duc la afecțiuni nefavorabile (fluoroza ș.a.).

Poluarea solului

Fenomenul poluarii

Poluarea reprezinta contaminarea mediului inconjurator cu materiale care interfereaza cu sanatatea umana, calitatea vietii sau functia naturala a ecosistemelor (organismele vii si mediul in care traiesc).

Chiar daca uneori poluarea mediului inconjurator este un rezultat al cauzelor naturale cum ar fi eruptiile vulcanice, cea mai mare parte a substantelor poluante provine din activitatile umane.

Datorită acestui sistem poluarea solului este diferită de poluarea aerului sau a apei, deoarece poluantul nu numai că pătrunde în sol, ci implicit au loc o serie de modificări a acestuia, afectând flora, fauna și sănătatea omului.

Poluarea solului poate genera modificări importante asupra faunei (încetinirea creșterii, absența fructelor, modificări morfofogice etc.) și sănătăți omului (scurtarea duratei de viață, leucemie, cancer tiroidian etc.).

Poluanții solului

Poluarea solului este cauzata de: pulberi și gaze nocive din atmosfera, dizolvate de ploaie și întoarse însol;apele de infiltratie care impregnează solul cu poluanți și îi antreneaza înadâncime;râurile poluate care infestează suprafetele irigate și inundate;deseurile industriale sau menajere depozitate necorespunzător;pesticidele și îngrășămintele chimice folosite în agricultură.

Principalii poluanți ai solului sunt:

Reziduri solide:steril de mină sau de carieră,minereuri neprelucrabile,reziduuri de la prelucrarea minereurilor sau a cărbunilor, aflate în iazuride decantare;zguri metalurgice rezultate de la procesele pirometalurgice;nămoluri și slamuri rezultate de la procesele hidrometalurgice;cenuși și zguri de la termocentrale cu combustibil solid (cărbune);pulberi și prafuri rezultate din industria minieră; plumb depus, provenit din gazele de eșapament ale autovehiculelor; pulberi sedimentabile rezultate din industria metalurgica (oxizi ai metalelor grele Zn, Cd, Cu, Pb, etc.); deseuri si reziduuri menajere;pesticide;îngrășăminte chimice;gunoaie orășenești (automobile abandonate, aparate electronice,ambalaje, ziare, cărți, haine, încălțăminte, resturi alimentare, clădiri demolate,mobile, cadavre de animale etc.);

Reziduri lichide:apele de mină și de cariere; ape din zăcăminte petroliere;.ape reziduale din instalații de preparare a minereurilor și cărbunilor;ape reziduale de la rafinării și produse petroliere răspândite pe sol;ape reziduale din procese pirometalurgice și hidrometalurgice etc.

Rezidurigazoase:gaze rezultate din activitatea industriei miniere: COi, SOi, HiS, aerosolietc.;gaze naturale (metan, etan, propan, butan etc.) scurse din conducteîngropate;fenoli, cianuri, produse petroliere gazoase etc.

Antrenări de pulberi cu reziduuri gazoase:compuși sub forma de oxizi, sulfați, silicați ai următoarelor metale: Pb,Cu, Zn, Hg, Cd.

Surse de poluare a solului

Principalele surse de poluare a solului sunt reziduurile. Dată fiind marea lor heterogenitate în funcție de gradul de dezvoltare economică și socială a colectivităților, de obiceiurile și tradițiile populației etc., o clasificare a reziduurilor este dificil de făcut. Ținând seama de proveniența lor pot fi clasificate în:

reziduuri menajere: rezultate din activitatea zilnică a oamenilor în locuințe și localuri publice, din care fac parte cele mai diverse resturi alimentare, cenușă, sticlă, țesături, ambalaje, cutii de conserve, materiale plastice etc. În zonele dezvoltate cantitatea de reziduuri menajere este de aproximativ 2 kg pe cap de locuitor pe zi;

reziduuri industriale: provin din diverse procese tehnologice și pot fi formate din materii brute, finite sau intermediare și au o compoziție foarte variatăîn funcție de ramura industrială și de tehnologia utilizată;

reziduuri agrozootehnice: provin de la creșterea și îngrijirea animalelor,din agricultură și sunt formate din substante organice putrescibile, substanțe chimice utilizate în hrana sau îngrijirea animalelor (biostimulatori, insecticide, erbicide, fungicide etc.), micro-organisme;

reziduuri radioactive: sunt formate din diversi izotopi radioactiviutilizați în activitatea industrială, agricolă, zootehnică, medicală, cercetare științifică etc.

Influența poluanților solului asupra mediului

Reziduurile solide ocupa suprafețe mari de teren pentru instalarea haldeloravând ca efect acumularea unei mase sordide, urâțirea peisajului, poluarea aeruluiși a apelor subterane, împiedicarea folosirii solului. Haldele de cenuși și zguri dinindustria metalelor neferoase conțin urme de metale grele toxice( Cu, Zn, Cd, Pb),SO2 și As. Pulberile și praful acopera cu depozite eoliene regiunea învecinatăexploatărilor și înăbuse vegetația.

Reziduurile lichide impurifică solul prin infiltrarea apelor poluate care seepurează parțial depunând elemente nocive în sol. Apele reziduale infiltrate, produc modificări importante la suprafața si în apropierea imediată a suprafeței (conținutul chimic, pH-ul, fertilitatea solului) schimbând astfel în mod nefavorabil mediul de dezvoltare al florei si faunei.

Modul de dispersie a poluanților solului

Solul poate fi poluat:direct:prin deversari de deseuri pe terenuri;din îngrășămintele și pesticidele aruncate pe terenurile agricole etc.sau indirect:prin depunerea agenților poluanți evacuați inițial în atmosferă;apa ploilor contaminate cu agenți poluanți spălați din atmosferăcontaminată;transportul agenților poluanți de vânt de pe un loc pe altul;infiltrarea prin sol a apelor contaminate.

Solurile cele mai contaminate se află în preajma surselor de poluare. Pe măsură ce înalțimea cosurilor de evacuare a gazelor poluante crește, contaminarea terenurilor din imediata apropiere a sursei de poluare scade ca nivel de contaminare, dar regiunea contaminată se va extinde în suprafață.

Nivelul contaminării solului depinde și de regimul ploilor. Acestea spalăatmosfera de agenții poluanți și îi depun pe sol, dar în același timp spală și solul, ajutând la vehicularea agenților poluanți spre emisari; ploile favorizează și contaminarea în adâncime a solului.

Umiditatea solului influentează persistența agenților poluanți în sol pentru că îi înlocuiește în spațiile dintre granulele din sol și îi aduce la suprafață, unde se evaporă mai repede.

Poluarea solului depinde si de vegetația care îl acoperă și de natura însăși a solului. Acest lucru este foarte important pentru urmărirea persistenței pesticidelor și îngrășamintelor artificiale pe terenurile agricole, ele trebuie să rămână cât mai bine fixate în sol. în realitate, o parte din ele este luată de vânt, alta este spălată de ploi, iar restul se descompune în timp, datorită oxidării în aer sau acțiunii enzimelor secretate de bacteriile din sol. Pentru a micsora riscul poluării mediului cu pesticide și îngrășăminte acestea trebuie administrate în cantități rezonabile și în perioadele de dezvoltare a plantelor, când acestea sunt capabile să le asimileze cu maximum de profit.

Solul poate fi contaminat și în mod natural, prin prezența excesivă a unor microelemente (ex. seleniu), care dau intoxicații în regnul animal sau prin prezența unor plante direct otrăvitoare care, introduse în lanțul alimentar, au efecte vătămătoare la animale.

O particularitate deosebită a solului o constituie autopurificarea lui. Acest lucru se realizează datorită prezentei în sol a unui mare număr de microorganisme care contribuie la degradarea reziduurilor și la distrugerea germenilor patogeni. Alți factori care contribuie la autopurificare sunt: temperatura scăzută, umiditatea redusă din straturile superficiale ale solului, lipsa suportului de hrană, prezența germenilor proprii solului (care formeaza flora denumita telurica) etc.

Metalele grele în sol

Originea metalelor grele

Metalele grele sunt componente naturale ale crustei Pământului, cu excepția unor cantități foarte mici, care au origine extraterestra sau rezultate din reacții nucleare (Dalziel și al., 1999). Acestea sunt eliberate în mediu ca urmare a eroziunii și dezagregării rocilor.

Incendiile forestiereși erupțiile vulcanice sunt alte fenomene naturale prin care metalele grele sunt eliberate în mediul înconjurător (Gottesmann și al., 2007). Deși cele mai multe dintre materialele eliberate în timpul erupției vulcanice sunt depozitate în apropierea vulcanului, o cantitate importantă de metale grele ajunge în stratosferădatorită cenușii preluate de curenții atmosferici ce produc un efect global (Garrett et al., 2000).Anual, incendiile forestiere contribuie cu până la 220 de tone de emisii atmosferice cu conținut de metale (Nriagu și al.,1989).

Comportamentul metalelor grele în sol

O mare parte a solurilor în țările industrializate conțin niveluri ridicate a mai multor elemente și compuși chimici considerați ca poluanți dacă sunt raportate la valorile de fond naturale corespunzătoare (Hijmans și al., 2005). Poluarea cauzată de metale grele este problematică mai ales în zonele în care există o sinergie cu alte tipuri de agenți poluanți. Acest lucru este valabil și în cazul zonelor industriale cu emisii mari de compuși acidifianți, creând astfel condiții optime pentrumobilizare și bioacumulare ducând la creșterea toxicității solurilor (de Vries și al.,2005).

Influența parametrilor fizico-chimice ai solului asupra interacțiuni metal-sol

Temperatura

Temperatura solului influențează mobilitatea metalelor grele determinând o absotie mai rapidă a acestora în particulele de sol și apoi în tesuturile plantelor (Hood și al., 1994). Totodată cu cresterea temperaturi creste și activitatea microorganismelor cea ce determină o crestere de metale grele prin eliberarea din materie organică dizolvată a acestora( Tudoreanu și al., 2004).

Potențialul redox

Un alt factor care determină mobilizarea metale greleeste potențialul redox al solului este. Solubilitatea metalelor grele este influențată de condițiile reducătoare a solului aceasta crescând, iar condiții oxidative favorizează formarea de sulfuri, precipitându-se majoritatea metalelor grele CuS, CdS, ZnS( Clemente și al., 2003).

pH-ul

Dintre toți parametri fizico-chimici ai solului ph-ul joacă un rol important în fixarea și mobilizarea metalelor grele în sol (Bourg și colab., 1995;Shen-Yi Chen și al., 2001).pH-ul solului determină sensulși magnitudinea suprafeței de adsorbție a metalelor grele. Adsorbția metalelor grele în plante crește odată cu creșterea pH (bazic), creștere ce apare ca urmare a hidrolizei accentuate și adsorbției preferențiale a speciilor de metale hidrolizate în comparațiecu ionii metalici liberi (Yin și al., 2002). La pH mare se înregistrează o scădere aconcentrației de protoni H+care concurează cu ionii de metale grele pentru suprafața disponibilă de schimb ionic (Alloway și al., 1995). Această situație favorizează adsorbția metalelor grele Cd și Cu care, de exemplu, sunt raportate a fi moderat mobile dacă pH-ul solului este scăzut(pH <4) (Garrett și al., 2000). Creșterea pH-ul îmbunătățeștede asemeneagradul de complexare a metalelor grele ca urmare a disocierii grupelor de acizi slabi în materia organică a solului (Fine și al., 2005). Astfel, solubilitatea metalelor grele este raportată a fi mai mare în condiții acide și crește considerabil atunci când pH-ul solului este foarte acid (3-4 unități pH).

Ȋn Europa se constată că pH-ul variază în funcție de latitudine astfel în zona nordică pH-ul este acidiar în zonele sudice pH-ul este alcalin.

Poluarea cu metale grele a solurilor

Ca rezultat al activitatii umane, in mediul inconjurator sunt eliminate diferite substante tehnogene, care pot avea influenta negativa asupra biotei. Unii dintre cei mai periculosi poluanti, conform datelor Organizatiei Mondiale a Sanatatii, sunt metalele grele si de aceea studierea poluarii cu elemente chimice este foarte actual.

Poluarea cu metale grele este o amenințare majoră pentru mediu și sănătatea umană. Activitățile miniere și metalurgice, deosebit de intense din ultimele decenii au dus la generarea unor cantității iense de deșeuri miniere. Gestionarea lor necorespunzătoare în trecut a avut ca efect acumularea metalelor grele în ediul înconjurător contribuind la contaminarea solului, distrugerea texturii acestuia, a peisajelor ecologice, poluarea apelor subterane și scăderea diversității biologice.(Liu, Z.-G. și al., 2008).

Coform estimărilor recente, contaminarea solului ce necesită depoluare se extinde pe aproximativ 250000 de situri din țările membre ale Agenției Europene de Mediu (Mougin, și al., 2009).

Contaminarea cu metale grele a solului este datorată în special proceselor antropice cum ar fi industria minieră (Navarro și colab., 2008) industria metalurgică (Brumelis și colab., 1999) și agricultură (Vaalgamaa și colab., 2008). Industria chimică și metalurgică sunt cele mai importante surse antropice de poluare a mediului cu metale grele (Cortes și al., 2003).

Evacuarea in atmosfera a particulelor incarcate cu metale grele, rezultate din procesele tehnologice, determina poluarea mediului inconjurator la intensitati diferite, in functie de distanta fata de sursa de emisie, directia vanturilor dominante, topografia terenurilor.

Comportarea metalelor cu potential toxic in ciclurile biogeochimice ale ecosistemelor terestre produc implicatii de lunga durata afectand in principal productivitatea solurilor agricole si forestiere, ciclurile de nutritie ale plantelor si animalelor, dinamica vietii in sol.

In urma depunerilor pe sol a particulelor incarcate cu metale grele se produce o crestere accentuata a concentratiei metalelor grele, la nivele toxice, cu efecte negative asupra dezvoltarii plantelor, cresterii animalelor si sanatatii oamenilor.

Surse de poluare a solului cu metale grele

Desi metalele grele sunt omniprezente in materialele parentale ale solurilor, principalele surse antropice de metale grele in soluri sunt:mineritul si topirea minereurilor metalifere;materiale utilizate in agricultura si horticultura; namoluri din apele reziduale;arderea combustibililor fosili;industria metalurgica, fabricarea si utilizarea metalelor; industria electronica, fabricarea si folosirea produselor electronice;industria chimica si alte surse industriale; deseuri orasenesti;

Mineritul și topirea minereurilor metaliferereprezintă o sursa de polare a solurilor prin steril rezultat din minerit iar activitatea de prelucrarea minereurilor determină o crestere a acidități solului datorită catități mare de dioxid de sulf care formează cu vapori de apa acidul sulfuric în atmosferă și care apoi ajunge în sol conducând la o crestere a concentrației metalelor grele în sol.(Popa, 2005).

Practicarea agriculturii constituie o foarte importantă sursă de poluare iar principalele surse cu caracter potențial poluant din acest domeniu sunt: impuritățile din fertilizanți ce conțin: Cd, Cr, Mo, Pb, U, V, Zn; nămoluri din apele uzate ce conțin: Cd, Ni, Cu, Pb; Zn și multe alte elemente; reziduuri organice de la creșterea intensivă a animalelor, în special porci și păsări,ce conțin: Cu, As, Zn; pesticide ce conțin:Cu, As, Hg, Pb, Mn, Zn; deseuri din composturi (nu neapărat folosite în agricultură) ce conțin: Cd, Cu, Ni, Pb; exploatarea pădurilor de unde rezultă: As, Cu, Cr; coroziunea obiectelor metalice de unde rezultă: Zn, Cd ( Munteanu, 2000).

Nămolurile sunt o sursă importanta de nutriție a plantelor și de materie organică, iar unele tratate special ca cele care conțin var sau praf de ciment se pot folosi la amendarea solurilor acide. Totuși proprietățile benefice ale nămolurilor sunt limitate de conținutul lor în substanțe potential periculoase precum metalele grele și micropoluanții organici (pesticide). Din cauza concentrației ridicate a metalelor grele în nămolurile uzate acestea reprezintă o sursa importantă de poluare în cazul folosirii lor. Mulți cercetători au aratat că transferul metalelor grele din solurile pe care s-au aplicat nămoluri în recoltă este semnificativ mai scăzut decât din sursele anorganice precum sărurile metalice sau sterilul minier (Munteanu,2000).În ultimii ani concentrațiile majorității metalelor din nămoluri, în țările cu tehnologii avansate, prezintă o descreștere pronunțată ca rezultat al ameliorării efluenților și minimizării pierderilor.

În general la arderea combustibililor fosili rezultă metale dispersate în gazele evacuate precum Pb, Cd, Cr, Zn, As, Sb, Se, Cu, Mn, U si V, pe o foarte mare arie, deși nu toate aceste elemente sunt în concentrații semnificative în diferite tipuri de combustibili. Metalele acumulate în cărbuni sau produse petroliere sunt emise în mediul înconjurator sub formaăde particule aeropurtate rezultate în timpul arderii, sau acumulate în cenusă, pot contamina solul sau apele. Arderea produselor petroliere aditivate cu compuși ai Pb poate fi o sursă importanta de poluare cu acest element.Tarile europene au introdus în perioada 1986-1989 limitarea conținutului maxim de Pb în toate produsele petroliere la0.15 µg/1.

Pb este evacuat de autovehicule sub forma de aerosoli cu diametrul de 0.01 – 0.1 µg particule care contin in special Pb, Br, Cl și poate reacționa cu alți poluanți atmosferici formând diverse combinații complexe. Particulele cu conținut de Pb din gazele evacuate de motoare se răspandesc pe suprafețe întinse de teren, mai ales in zonele urbane, dar și în zone rurale, evident în apropierea rețelelor de drumuri și autostrăzi.

Industriile metalurgice pot contribui la poluarea solului pe diferite căi dintre care următoarele sunt mai cunoscute:evacuarea de aerosoli și prafuri care sunt transportate de vânt și depozitate pe sol sau vegetație;evacuarea de efluenți lichizi care ar putea polua solul în timpulinundațiilor;crearea de halde de deșeuri în care metalele încep să corodeze și care prin spălare ajung în soluri.

Un mare număr de metale grele (exemple: Cu, Zn, Au, Ag, Pb, Sn, W, Cr, Se, Sm, Ir, In, Ga, Ge, Re, Co, Mo, Hg, Sb, As, Gd) se folosesc la fabricarea semiconductorilor, cablurilor, contactelor și altor componente electronice folosite în industria electronică. Poluarea mediului înconjurător se poate produce accidental la fabricarea acestor componente.

O alta sursa semnificativa de poluare cu metale grele a solurilor poate fi industria chimică prin fabricarea și/sau folosirea următoarelor produse:clor, Hg;baterii, Pb, Sb, Zn, Cd, Ni, Hg;pigmenti si vopsele, Pb, Cr, As, Sb, Se, Mo, Cd, Co, Zn;catalizatori, Pt, Sm, Sb, Ru, Co, Rh, Re, Pd, Os, Ni, Mo;stabilizatori de polimerizare, Cd, Zn, Sn, Pb;cerneluri si tusuri, Se, Pb, Cd, Zn, Cr, Ba;produse medicale, Ag, As, Ba, Cu, Hg, Sb, Se, Sn, Pt, Zn;aditivi pentru combustibili si lubrifianti, Se, Te, Pb, Mo, Li;

Eliminarea deseurilor industriale sau orasenesti pot conduce la poluarea solurilor cu metale grele pe diferite căi. Evacuarea și depozitarea deseurilor solide orăseneșți pot conduce la existența mai multor metale printre care: Cd, Cu, Pb, Sn, Zn dispersate pe sol, subsol, suprafața apelor sau dizolvate în acestea.Depozitarea temporara a deseurilor poate cauza contaminarea semnificativa a solurilor care nu au fost decopertate in prealabil.Arderea si ingroparea deseurilor cu continut de metale in gradini particulare pot duce la acumularea metalelor in solurile folosite pentru cultivarea legumelor.

Efectele poluării cu metale grele asupra calității vieții

Metalele grele sunt toxice, atunci cand ating concentrații ce se apropie de limita maxim admisă. Controlul și calitatea produselor alimentare vegetale constituie o problema majora pentru sanatatea populatiei, datorita implicațiilor negative ale metalelor grele în metabolismul organismului uman.Urmărirea poluării produselor agroalimentare cu metale grele este o problema actuală speciile chimice respective sunt complexate cu liganzi organici sau anorganici, fapt ce influentează toxicitatea acestora.

Efectul global al poluării cu metale grele îl constituie scăderea fertilității solurilor și înrăutățirea condițiilor de nutriție pentru plante, influentând procesele de crestere și dezvoltare a acestora (Ionescu, 1973).

Noxele anorganice influentează procesele de crestere și dezvoltare a plantelor, procesul de foosinteză și regimul de absorbție a apei. Procesele fiziologice sunt posibilități de testare a interferenței poluare-dezvoltare ele precedând simtomatologia foliară(Ionescu,1973).

Încărcarea solurilor cu metale grele a avut ca efect acidifierea acestora și debazificarea complexului absorbit. Totodată are loc degradarea calității materiei organice prin cresterea conținutului de acizi fulvici care formează cu metalele grele compuși cu grad avansat de mobilitate și accesibilitate pentru vegetație (Rauta, 1992)

Ca urmare a poluării se produc dezechilibre în nutriția minerală a plantelor. Aceste dezechilibre de nutriție se datorează atât condițiilor generale nefavorabile de nutriție (reacție acidă, conținut redus de fosfor, calciu și magneziu) cât și absorbției pasive a unor poluanți din aer și sol care au un efect toxic asupra țesuturilor vegetale. Rezultatul acestor dezechilibre îl constituie reducerea creșterilor, uscarea prematură a vegetației, dispariția fructificației și implicit diminuarea producției.

În cadrul poluanților metalici majori, plumbul și cadmiul ocupăprimul loc fiind elemente neesențiale organismelor vii.Cuprul și zincul sunt elemente esențiale organismelor, ele devenind toxice numai peste anumite limite.

Datorită interacțiunii ionilor metalelor grele cu proteinele se exercită o acțiune puternic inhibitoare asupra sistemelor enzimatice.Reacțiile inițiate au loc la nivelul membranei celulare și sunt urmate de pătrunderea substantelor toxice în celule, cu modificari ale fiziologiei normale a acesteia (Ionescu, 1973).

Remedierea solurilor

Considerații generale

Ca răspuns la deprecierea resurselor de apă, aer, sol din cauza poluării, atenția cercetătorilor specialiștilor din domeniu s-a concretizat în găsirea de noi metode de protecție și monitorizare a componentelor de mediu. prin aplicarea unor tehnici care, cu costuri minime să ȋndepărteze poluanții din soluri, sedimente, fluxuri lichide în situ sau ex-situ și să le stabilizeze ȋn forme imobile sau non-toxice(Betianu si Gavrilescu, 2004; Gavrilescu, 2004; Khan și al., 2004).

Formă ȋn care se găsesc ionii metalici care contaminează solul influențează semnificativ selectarea metodei adecvate de remediere. Totodată, alegerea metodei de decontaminare ține seamă de caracteristicile fizico-chimice ale solului, tipul și nivelul polurrii, distribuția contaminanților. De asemenea,țintele remedierii trebuie stabilite ȋn funcție de concentrația finală necesară a fi atinsă la finalul procesului de bioremediere. (Victor,Ș., Corneliu,H., 2004)

Tehnologii de remediere

În general, tehnologiile de remediere sunt clasificate în patru categorii bazate pe acțiunea lor asupra contaminantului. Acestea sunt:

Extracția/Eliminarea: este un proces care consta în îndepartarea fizică a contaminantului sau mediului contaminat de pe sit fară a necesita separarea acestuia din mediul gazda.

Separarea: este un proces prin care contaminantul este îndepartat din mediul gazda

Degradarea/Distructia: este un proces chimic sau biologic prin care contaminanții sunt neutralizați sau distruși pentru a produce mai puține componente toxice.

Imobilizarea: este un proces ce consta în frânarea sau imobilizarea migrarii subterane si la suprafața contaminantului.(Gavrilescu, 2004).

Analiza tehnologiilor de remediere prin procese fizico-chimice

Tehnologiile de remediere inovative sunt procese recent elaborate care au fost aplicate la scară mare, dar care nu au un „trecut” privind aplicabilitatea sau o utilizare îndelungată. Datele despre costurile și performanțele tehnologiilor inovative pot să nu fie suficiente pentru a face o selecție a acestora tehnologii comparativ cu cele convenționale și pentru a susține predicțiile asupra performanțelor lor în contextul unor condiții variate de operare (USEPA, 2001). O tehnologie avansat este o tehnologie inovativă care este supus A®n mod current analizei și din care doar o variantă a să este testat în laborator. O tehnologie convențional este o tehnologie pentru care informațiile privind costurile și performanțele sunt ușor accesibile. Doar după ce o tehnologie a fost utilizat pe diferite situri și rezultatele sunt complet documentate, această tehnologie poate fi considerată convențională.

Tratamentele fizico-chimice în-situ au la bază proprietățile fizice ale contaminanților sau ale mediului contaminat și sunt destinate pentru a distruge, separă sau reține contaminantul. Tratamentul fizico-chimic este eficient din punct de vedere economic și poate fi realizat într-o perioad scurtă de timp, comparativ cu tratamentele biologice (Pavel V.L. si al., 2008, Gavrilescu, 2004). Produsele secundare rezultate din tratament din tehnologia de separare vor necesita tratament sau depozitare, fapt care va suplimenta costurile totale ale proiectului și pot necesita autorizație.

Principalele tratamente fizico-chimice aplicate pentru îndepărtarea metalelor grele din soluri sunt: solidificare/stabilizarea, vitrifierea, A®ncapsularea, oxidarea chimic, inundarea solurilor, separarea electrocinetică, tratamentul termic în situ, aerarea.

Bioremedierea

Bioremedierea este o opțiune care oferă posibilitatea de a distruge sau de a face inofensivi (detoxifica) diferiți contaminanți utilizând activitatea biologic naturală a plantelor și microorganismelor. Procedeul are costuri relativ scăzute, tehnologii mai puțin complexe, care în general sunt acceptabile din punctul de vedere al societății civile. Poate fi aplicat pe sit (în situ) sau în afară sitului (ex situ). Cu toate că metodologiile aplicate nu sunt complexe din punct de vedere tehnic, poate fi necesară o experiență considerabilă pentru a proiectă și implementa cu succes un program de bioremediere, datorit nevoii de a evalua complet locația și de a optimiza condtiile pentru a atinge un rezultat satisfăcător. În conformitate cu Biroul de Evaluare a Tehnologiilor (OTA), bioremedierea, prin biodegradare este potențial mai puțin costisitoare. Aplicarea sa depinde de maniera în care se dispune de echipament și specialiști, cât și de timpul disponibil de decontaminare.

Tehnologii de bioremediere

Aplicabilitatea tehnicilor de bioremediere depinde de gradul de saturatie si aerare a unei zone. Ele se pot folosi in situ sau ex situ. În practica bioremedierii in situ exista mai multe variante aplicative care au la baza acelasi principiu: introducerea în centrul zonei contaminate a nutrientilor si a oxigenului, în scopul crearii unor conditii favorabile bioremedierii (Căliman F.A și colab.. 2011). În majoritatea cazurilor, se utilizează floră bacteriană autohtonă , specific zonei contaminate sau sunt introduse bacterii alohtone, selecționate în laborator, pentru accelerarea procesului în mediul contaminat (bioaugmentare). Procedeul clasic prevede injecția în subsol a apei, în care sunt dizolvate fosforul, azotul și oxigenul, fapt ce accelerează reacția aerobă destinat anihilării poluanților. Tratamentele biologice in situ includ:

bioventingul

biospargingul

biodegradarea in situ

bioslurpingul

bioaugmentarea

Tratamentele biologice ex situ se refer la:

bioremedierea în faza de nămol

bioreactorul

bioremedierea în fază solidă (biodegradarea în vrac)

landfarmingul

compostarea

biopilele (bioreactoarele)

Bioremedierea in situ

Principalul avantaj al tratamentului în-situ este acela că oferă posibilitatea remedierii solului fără ca acesta să fie excavat și transportat, fapt materializat în posibilitatea reducerii semnificative a costurilor. Totuși, tratamentul în-situ necesită în general o perioadă îndelungată de timp și este incert în privința uniformității tratamentului datorită variabilitaii caracteristicilor solului și acviferului și datorită faptului că este mai dificil de verificat eficacitatea procesului.

Tehnologiile de tratare biologică pot fi realizate prin stimularea creșterii microorganismelor prin asigurarea unui mediu de creștere favorabil microorganismelor. Uneori pentru intensificarea procesului sunt folosite microorganisme adaptate pentru degradarea unor anumiți contaminanți.

Gradul de reținere a contaminanților de către microorganisme este influențat de prezența altori contaminanți și concentrația acestora, cantitatea de oxigen, umiditatea, temperatură, ph-ul, cantitatea de nutrienți, bioaugumentarea și produtii de cometabolism.

Tehnologiile de tratare biologic in-situ sunt sensibile la anumiți parametri.De exemplu, prezența materialelor humice sau argilelor provoacă variații ale performanței procesului de tratare biologică.Studiile de tratabilitate sunt în general realizate pentru determinarea eficienței bioremedierii într-o situație dată.Contaminanții pot fi distrusi și în foarte puține cazuri nu sunt necesare tratamente suplimentare. În orice caz, procesul necesită un timp mai îndelungat și este dificil de determinat dacă contaminanții au fost distruși efectiv.

Bioremedierea ex-situ

Tehnicile ex situ pot fi mai rapide, ușor de controlat și folosite pentru tratarea unei game lărgi de contaminanți și tipuri de sol decât tehnicile în situ. Aceste tehnici implică excavarea și indeartarea solului contaminat de pe amplasament, urmat de tratarea acestuia.Principalul avantaj al tehnologiilor de tratare a solurilor ex-situ este că , în general, necesită o perioadă de timp mai mică decât tratarea în-situ, iar tratarea este uniform datorită posibilităților de omogenizare și amestecare a solului. Pe de altă parte, tratamentul ex-situ necesită excavarea solului, ceea ce duce la o creștere a costurilor.(Căliman F.A și al., 2009)

Capitolul 2.Legislație sol. Monitorizarea calității solurilor

2.1. Cadrul legislativ European și național privind solurile și protecția acestora

La nivel european se poate observa că în ceea ce privește solul nu există o Directivă ce are ca țintă directă protecția solului, , însă acest aspect este atins într-o măsură mai mare sau mai mică de alte directive din domeniul mediului, precum directiva apei, a deșeurilor, a poluării industriale, a pesticidelor etc.

Totuși în 2006 a fost adoptată o Strategie Tematică a Solului (COM (2006) 231) și o propunere pentru o Directivă Cadru a Solului (Com (2006) 232) care are ca principal obiectiv utilizarea sustenabilă a solurilor pe teritoriul Europei și protejarea acestora de câteva amenințări cheie precum: eroziunea, deteriorarea materiilor organice, contaminarea, salinizarea, compactarea, reducerea biodiversității din sol, etanșarea, alunecările de teren, inundațiile.

Strategia tematică a Uniunii Europene (UE) pentru protecția solurilor propune măsuri destinate protecției solurilor și menținerii capacității solurilor de a-și îndeplini funcțiile ecologice, economice, sociale și culturale.

Strategia include stabilirea unui cadru legislativ care să permită protejarea și utilizarea durabilă a solurilor, integrarea protecției solurilor în politicile naționale și comunitare, întărirea bazei de cunoștințe și intensificarea sensibilizării publicului.

Propunerea de directivă constituie un element major al strategiei, care va permite statelor membre să adopte măsuri adaptate realităților locale. Ea prevede măsuri pentru identificarea problemelor, pentru prevenirea degradării solurilor și refacerea solurilor poluate sau degradate.

În continuare voi enumera câteva regulamentele și directivele care într-un mod sau altul contribuie la protecția solului:

Regulamentului (CE) al Parlamentului European si al Consiliului nr. 166/2006 privind infiintarea Registrului European al Poluantilor Emisi si Transferati si modificarea directivelor Consiliului 91/689/CEE si 96/61/CE

Directiva nr. 86 /278/CEE a Parlamentului și Consiliului European din 12 iunie 1986 privind protecția mediului, în special a solului atunci când se utilizează nămoluri de epurare în agricultură;

Directiva nr. 91/689/CEE a Parlamentului și Consiliului European din 12 decembrie 1991 privind deșeurile periculoase, care înlocuiește Directiva nr. 78/319/CEE privind deșeurile toxice și periculoase, modificată prin Directiva Consiliului 94/31/CE și care conține prevederi privind managementul, valorificarea și eliminarea corectă a deșeurilor periculoase;

Directiva nr. 96/61/CEE a Parlamentului și Consiliului European din 24 septembrie 1996 privind prevenirea și controlul integrat al poluării stabilește principiile cele mai importante, bazate pe o abordare integrată, pentru autorizarea și controlul instalațiilor, pentru aplicarea celor mai bune tehnici existente, care sunt în același timp și cele mai eficiente în vederea obținerii unui nivel înalt de protecție a mediului, luând în considerare de asemenea costurile și beneficiile;

Directiva nr. 96/59/CE a Parlamentului și Consiliului European privind eliminarea bifenililor policlorurați și a trifenililor policlorurați (PCB și PCT)  (înlocuiește Directiva 76/403/CEE);

Directiva nr. 1999/31/EC a Parlamentului și Consiliului European din 26 aprilie 1999 privind depozitarea deșeurilor. Stabilește trei tipuri de depozite pentru deșeuri: depozite pentru deșeuri nepericuloase, depozite pentru deșeuri periculoase și depozite pentru deșeuri inerte. Prin reglementarea categoriilor de depozite de deșeuri se poate obține prevenirea sau reducerea efectelor negative asupra mediului, în special poluarea apelor de suprafață, subterane, a solului, aerului, inclusiv a efectului de seră, precum și a oricărui risc pentru sănătatea populației, pe întreaga durată de exploatare a depozitului, cât și după expirarea acesteia.

Directiva nr. 2004/35/CE a Parlamentului și Consiliului European din 21 aprilie 2004 privind răspunderea pentru mediul înconjurător în legătură cu prevenirea și repararea daunelor aduse mediului. Directiva răspunderii de mediu (ELD) are scopul de a preveni și remedia daunele aduse mediului (apă, sol și biodiversitate). Ea urmărește să atingă acest scop prin aplicarea principiului “poluatorul plătește”. Beneficiul acestei directive este bazat pe presupunerea că potențialii poluatori vor fi mai atenți în cazul în care există riscul să fie răspunzători pentru daune.

Directiva nr. 2006/12/CE a Parlamentului și Consiliului European din 5 aprilie 2006 privind deșeurile și care conține prevederi pentru toate tipurile de deșeuri, mai puțin acelea care sunt reglemetate separat prin alte directive (Directiva nr. 91/689/CEE).

In cea ce priveste legislatia nationala cu privire la soluri si protectia acestuia amintim câteva legi, hotarari și ordonanțe de guvern și ordine de ministru:

HOTARARE nr. 140 din 6 februarie 2008 privind stabilirea unor masuri pentru aplicarea prevederilor Regulamentului (CE) al Parlamentului European și al Consiliului nr. 166/2006 privind înființarea Registrului European al Poluanților Emiși și Transferați și modificarea directivelor Consiliului 91/689/CEE și 96/61/CE

Hotărâre de Guvern nr. 1408 / 23.11.2007 privind modalitățile de investigare și evaluare a poluării solului și subsolului;

Hotărâre de Guvern nr. 1403 / 26.11.2007 privind refacerea zonelor în care solul, subsolul si ecosistemele terestre au fost afectate;

Ordonanță de urgență nr.68 – 28/06/2007 privind răspunderea de mediu cu referire la prevenirea și repararea prejudiciului asupra mediului;

Legea nr. 265 / 29.06.2006 pentru aprobarea Ordonantei de urgenta a Guvernului nr.195 din 22 decembrie 2005 privind protectia mediului;

Legea nr. 107 / 16.06.1999 pentru aprobarea OG nr.81/1998 privind unele masuri pentru ameliorarea prin impadurire a terenurilor degradate;

Legea nr. 237 / 07.06.2004 pentru modificarea Legii minelor nr. 85/2003;

Legea minelor nr. 85/18.03.2003;

Legea petrolului nr. 238/07.06.2004;

Legea 138/27.04.2004 a imbunatatirilor funciare;

Ordinul nr.756/03.11.1997 pentru aprobarea Reglementarii privind evaluarea poluarii mediului;

Ordinul nr. 184/21.09.1997 pentru aprobarea Procedurii de realizare a bilanturilor de mediu;

Ordinul 242/26.03.2005 pentru aprobarea organizarii sistemului national de monitoring integrat al solului, de supraveghere, control si decizii pentru reducerea aportului de poluanti proveniti din surse agricole si de management al reziduurilor organice provenite din zootehnie in zone vulnerabile si potential vulnerabile la poluarea cu nitrati si pentru aprobarea Programului de organizare s Sistemului National de Monitoring Integrat al Solului, de supraveghere, control si decizii pentru reducerea aportului de poluanti proveniti din surse agricole si de management al reziduurilor organice provenite din zootehnie in zone vulnerabile si potential vulnerabile la poluarea cu nitrati;

Ordin 36/07.01.2004 privind aprobarea Ghidului tehnic general pentru aplicarea procedurii de emitere a autorizatiei integrate de mediu.

Poluarea solului cu metale grele în România este reglementată de Ordinul MAPM 756/1997pentru aprobarea Reglementării privind evaluarea poluării mediului, reglementarea care face referire și la gradul de poluare al solurilor.

În aceasta reglementare se stabilesc în funcție de nivelul concentratiei poluatilor trei criterii de evaluare a poluării solului:

valoare normală – concentrații ale substanțelor chimice ce se regăsesc în starea naturală a mediului

prag de alertă – concentrații de poluanți în aer, apă, sol sau în emisii/evacuări, care au rolul de a avertiza autoritățile competente asupra unui impact potențial asupra mediului și care determină declanșarea unei monitorizări suplimentare și/sau reducerea concentrațiilor de poluanți din emisii/evacuări.

prag de intervenție – concentrații de poluanți în aer, apă, sol sau în emisii/evacuări, la care autoritățile competente vor dispune executarea studiilor de evaluare a riscului și reducerea concentrațiilor de poluanți din emisii/evacuări.

Relevant pentru studiul lucrări mele din acest ordin este atât Articolul Nr. 2 din Cap. 1 deoarece definineste notiuni precum: Autoritate competentă, Emisie de poluanți/emisie, Evaluare a riscului, Folosință sensibilă și mai puțin sensibilă, Impact de mediu, Impact de mediu, Obiective de remediere, Poluare potențial semnificativă, Poluare semnificativă, Prag de alertă, Prag de intervenție, Proba de referință, Preceptori acvatici cât și capitolul 3referitor la pragurile de alertă și pragurile de intervenție pentru concentrațiile agenților poluanți în soluri (tabel nr. 2.1.).

Tabelul nr. 2.1.reprezintă valoride referință pentru urme de elemente chimice(compuși anorganici) (sursă: Ordinul MAPM 756/1997)

(MONITORUL OFICIAL NR. 303 din 6 noiembrie 1997)

Obiectivul de studiul a lucrări este Pădurea Gârboavele este aria naturală protejată din acestă cauză vom discuta în continuare despre legislația specifică ariilor protejate și anume: despre scopul și reglementările acesteia. Vom aminti și câteva legi cu privire la ariile protejate.

Scopul acestei legislații este garantarea conservării și utilizării durabile a patrimoniului natural, obiectiv de interes public major și componeta fundamentală a strategiei naționale pentru dezvoltare durabilă.

Legislația privind regimul ariilor naturale protejate, conservarea habitatelor naturale, a florei și a faunei sălbatice reglementeză: asigurarea diversității biologice prin conservarea habitatelor naturale, a florei,și a faunei sălbatice pe teritoriul României; menținerea și restabilirea într-o stare de conservare favorabilă a habitatelor naturale și a speciilor de floră și faună sălbatică; identificarea bunurilor patrimoniului natural care necesită un regim special de protecție, pentru conservarea și utilizarea durabilă a acestora; categoriile de arii naturale protejate, tipurile de habitate naturale, speciile de floră și faună și alte bunuri ale patrimoniului natural ce se supune regimului special de protecție, conservare și utilizare durabilă; regimul de administrarea ariilor naturale protejate și regimul de protecție pentru alte arii naturale și bunuri ale patrimoniului natural; măsuri pentru protecția și conservarea specilor de animale și plante sălbaticepericlitate, vulnerabile, endemice și/sau rare, precum și cele pentru protecția formațiunilorgeomorfice și peisagistice de interes ecologic, științific, estetic, cultural-istoric și de altă natură, a bunurilor de interes speologic, paleologic, geologic, antropologic și a altor bunuri naturale cu valoare de patrimoniu natural, existente în perimetrele ariilor protejate și/sau în afara acestora; responsabilitățile și atribuțiile pentru punerea în aplicare a prevederilor legale.

Legislație specifică ariilor protejate:

OUG 57/2007 privind regimul ariilor protejate, conservarea habitatelor naturale, a florei și faunei sălbatice.

OM 1.710/2007 privind aprobarea documentației necesare în vederea instituirii regimului de arie naturală protejată de interes național (MO 815/29 noiembrie 2007)

Ordonanța de urgență nr. 195/2005 privind protecția mediului

Hotărârea nr. 1284/2007 privind declararea ariilor de protecție specială avifaunistică ca parte integrantă a rețelei ecologice europene Natura 2000 în România

Ordinul nr. 1964/2007 privind instituirea regimului de arie naturală protejată a siturilor de importanță comunitară, ca parte integrantă a rețelei ecologice europene Natura 2000 în România

ORDIN nr. 1.533 din 27 noiembrie 2008privind aprobarea Metodologiei de atribuire a administrării ariilor naturale protejate care necesită constituirea de structuri de administrare și a Metodologiei de atribuire a custodiei ariilor naturale protejate care nu necesită constituirea de structuri de administrare.

Aria naturală Pădurea Gârboavele este o arie de interes comunitar făcând parte din din Rețeaua Natura 2000. Realizarea Rețelei Natura 2000 se bazează pe două directive ale Uniuni Europene și anume: Directiva Habitate (Directiva 92_43 din 1992 privind Conservarea Habitatelor Naturale și a Faunei și a Florei Sălbatice) respectiv Directiva Păsări (Directiva 79-409 din 1979 referitoare la conservarea păsărilor sălbatice).

Siturile Natura 2000 desemnate sunt: Arii de Protecție Specială Avifaunistică , constituite conform Directivei Păsări cât și Arii Speciale de conservare costituite conform Directivei Habitate.

La nivel național pentru desemnarea Siturilor Natura 2000 există două acte normative și anume:

HG 1.284/2007 privind declararea ariilor de protecție specială avifaunistică ca parte integrantă a rețelei Natura 2000 în România (M. Of. nr. 739/31.10.2007)

OM 1.964/2007privind instituirea regimului de arie naturală protejată a siturilor de importanță comunitară, ca parte integrantă a rețelei ecologice europene Natura 2000 în România (M. Of nr. 98/07.02.2008).

3.2. Monitorizarea calității solurilor

Evidențirea diferitelor procese și / sau modificări în starea solului, în asamblul său se poate realiza numai printr-un procedeu unitar numit ‘ Sistem de monitoring “. Aceasta este difinit printr-un set de situri în care starea actuală a solului este evaluată, caracterizată prin observații, măsurători, determinări periodice ale diferitelor sale însușiri (Morvan și al., 2008). Monitoringul solului reprezintă determinarea sistematică a variabilelor solului astfel încât să se înregistreze ,atât modificările temporale, cât și cele spațiale ( FAO/ECE, 2004).

Acest proces complex este esențial pentru cunoașterea stării actuale a solului și detectarea din timp a posibilelor sale modificări negative, furnizând o serie de aprecieri legate de evoluția proprietăților solului ( Soil thematic Strategy monitoring, 2004).

Începând din anul 1977 în Româia s-a instituit “Sistemul de Monitoring al stării de calitate a solurilor agricole” ca parte integrantă a Sistemului Național a Calității Mediului Înconjurător (Răuță și Câstea, 1983). În perioada anilor 1992-1999 a fost inițiat un sistem înbunătățit de supraveghere a calității solurilor,atât pentru solurile agricole cât și pentru cele forestiere ( Răuță și al., 1998).

Ca urmare a acestor preocupări a rezultat Sistemul Integrat de Monitoring a Solurilor din România (SIMSR), care cuprinde două subsisteme: Subsistemul Integrat de Monitoring a Solurilor Agricoledin România și respectiv Subsistemul Integrat de Monitoring a Solurilor Forestieredin România (Dumitru și al., 2000).

Monitorizarea solului reprezintă un sistem de supraveghere continuă a stării mediului care furnizează date privind componentele structurale: apa, aer, sol, date ce sunt transformate în informație.

Sistemul privind monitoringul calității solurilor are trei niveluri de intensitate a investigațiilor: nivel I, nivel II și nivel III.

Pentru nivelul I de investigare, probele de sol colectate pe orizonturi genetice sunt supuse următoarelor tipuri de analiză:

analize fizice : granulometrie, conținut de apa, densitate aparentă, rezistența de penetrare, porozitate,conductivitate hidraulică;

analize chimice : pH, conținut de humus,azot total, fosfor mobil, potasiu mobil, săruri solubile, metale grele,reziduuri de pesticide.

analize biologice :numărul de bacteri, indice de colonizare.

Pentru nivelurile II și III se detaliază indicatori specifici.

Capitolul 3 Studiu de caz. Pădurea Gârboavele

3.1.Obiectivul studiului Pădurea Gârboavele

Pădurea Gârboavele ,în suprafață totală de 399,7 ha din care face parte și Aria naturală protejată Pădurea Gârboavele, este situată pe teritoriu comunei Tulucești , localizată în sud-estul Podișului Moldovenesc, în etajul fitoclimatic de silvostepă, la o distanța de aproximativ 15 km de municipiul Galați, la o altitudine de 65-80 m, pe substrate loessoide și luturi, soluri cernoziomuri levigate. Tipul dominant de vegetație sunt pădurile și răriștile de stejar pufos și stejar brumăriu.

Coordonatele geografice de localizare a sitului se află cuprinse între N 45° 34' 34'' latitudine nordică și E 27° 59' 56'' longitudineestică, ocupând o suprafață de 230 ha din care 217 ha reprezinta aria naturala Protejată Pădurea Gârboavele.

Limitele exterioare ale Ariei protejate Pădurea Gârboavele:

Limita nordică: teren agricol;

Limita vestică: teren agricol;

Limita sudică: drumul comunal Tulucești și unitățile amenajistice 8 și 9;

Limita estică: pădure (zonă de agrement).

Acces: se poate face utilizând DN 26 Galați – Vaslui (12 km spre nord de municipiul Galați) precum și pe DJ26, la 1,5 km vest de comuna și stația de cale ferată Tulucești.(Proiectul ”SALVATI aria protejată Pădurea Gârboavele”-proiect semnat si aflat in posesia Consiliului Judetean Galați.

Se remarcă structura naturală foarte bine conservată reprezentată prin: diversitatea de specii în etajul arborilor, în subarboret și în pătura erbacee și alternarea porțiunilor de pădure închisă cu rariști și poieni. Datorită subarboretului foarte dens regenerarea naturală a stejarilor este redusă (prezentă doar în ochiuri și luminișuri). În pătura erbacee trebuie menționată prezența bujorului românesc (Paeonia peregrina). Prin amenajamentul silvic arboretelor din sit li s-a atribuit funcția specială de protecție fiind supuse regimului de conservare deosebită. În plus, porțiunea de pădure inclusă în sit este propusă ca rezervație.

Pădurea este folosită de populația din zonă (în special municipiul Galați) pentru turismul de week-end în perioadă de vară. Pentru a reduce impactul, administrația a blocat drumurile de pământ pentru a opri accesul auto în interiorul pădurii (în poieni). Prezența plantațiilor de salcâm îngreunează reinstalarea stejarilor (brumăriu și pufos) și poate pune în pericol conservarea și regenerarea arboretelor naturale existente prin invadarea acestora (având în vedere capacitatea deosebită de regenerare vegetativă a acestei specii).

Aria naturală Pădurea Gârboavele este o arie protejată înființată în 1994, cu statut de arie naturală protejată de interes local, pentru conservarea biodiversității și a peisajului, pentru promovarea și încurajarea turismului durabil în zonele limitrofe, și pentru conștientizarea și educarea publicului în spiritul protejării și conservării valorilor naturale.Aria naturală protejată Pădurea Gârboavele ȋn suprafața totală de 230 ha, conform Legii nr. 5/2000, face parte integral din fondul forestier proprietate publică a județului, administrat de Consiliul Județului Galați.

Conform prevederilor OUG nr. 57/2007, aprobată prin Legea 49/2011 privind regimul ariilor protejate naturale, Aria natural Pădurea Gârboavele face parte din categoria ariilor naturale protejate, ce au drept scop protecția și conservarea unor eșantioane reprezentative pentru spațiul biogeografic național, cuprinzând elemente naturale cu valoare deosebită sub aspect fizicogeografic, floristic, faunistic, oferind posibilitatea vizitării în scopuri științifice, educative, recreative și turistice.

O suprafață de 217 hectare din teritoriul Ariei Naturale Protejate Pădurea Gârboavele a fost declarată ROSCI 0151 prin Ordinul 776 din 5 mai 2007 privind declararea siturilor de importanță comunitară ca parte integrantă a rețelei ecologice europene Natura 2000 în România.Consiliul Județului Galați a devenit custode al ariei protejate prin Convenția de Custodie nr. 0056/23.02.2010 încheiată cu Ministerul Mediului și Pădurilor.

Conform legislației în vigoare responsabilitatea administrării Ariei Naturale Protejate Pădurea Gârboavele (în continuare Arie) revine custodelui Ariei Naturale Protejate Pădurea Gârboavele Galați, conform Convenției de Custodie nr. 0056/23.02.2010 încheiată cu Ministerul Mediului și Pădurilor.

Custodele este responsabil de alcătuirea Planului de management și de implementarea corectă a acestuia conform legislației învigoare, a obiectivelor și planului de acțiuni.(Regulamentul Ariei Naturale Protejate Pădurea Gârboavele -Capitolul I- Temeiul legislativ, scopul, limitele, accesul și zonarea Ariei Naturale Protejate Pădurea Gârboavele).

3.2. Metodologia de lucru

Delimitarea obiectivului

Delimitarea amplasamentului s-a realizat cu ajutorul unui fotoplanor (figurile 3.1 și 3.2).tot cu ajutorul acestuia s-a realizat o împărțire a suprafeței în zone de de prelevare a probelor numite relevee(Figura3.3).Aria acestor relevee este de circa1000 m2 în interiorul acestor relevee sau delimitate câte cinci perimetre fiecare cu o suprafața de 100 m2(distribuția spațială a perimetrelor este asemănătoare cu fațetă de cinci a unui zar) din care s-au prelevat probe de sol și probele de vegetație.

Figura 3.1 Aria Pădurii Gârboavele și delimitarea ariei protejate codificată ROSCI 0151 prin Ordinul 776 din 5 mai 2007. (preluată din proiectul “SALVAȚI Aria protejată Pădurea Gârboavele”)

Figura.3.2 Fotografie a regiuni ariei protejate Pădurea Gârboavele,fotoplanorului,sistemul de comunicați cu fotoplanorul. ( preluata din proiectul “SALVAȚI Aria protejată Pădurea Gârboavele”)

Figura 3.3 Imparțirea suprafeței Pădurii Gârboavele pe relevee-zonele marcate reprezintă zonele inițiale de inters in monitorizare. (preluată din proiectul “SALVAȚI Aria protejată Pădurea Gârboavele”)

Studiul asupra gradului de poluare cu metalelor grele in reginea Pădureii Gârboavele sa realizat in regim continuu astfel:

Perioda de recoltare a probelor între orele 09:00-15:00

Perioda de pregătire a probelor (in prima zi uscarea probelor iar în cea dea doua zi macinarea,sitarea,încapsularea):

Perioda de analiza a probelor a avut loc intre orele 12:00-18:00;

Recoltarea probelor de sol și caracterizarea acestora

Probele de sol s-au recoltat atât din regiunea ariei naturale protejate cât și din zonă de agreement a Pădurii Garboavele (Figura 3.4) pentru a se face o comparație .Probele au fost recoltate pe durata perioadei de timp menționate anterior. S-au prelevat un număr de 15 probe de sol din releveul(codificat AG) al zonei de agreement, 15 probe de sol din zonă de nord a ariei protejate (codificate A), 15 probe de sol din zonă de sud (codificate B) a ariei protejate (prezentate în Figura 3.4 ).Toate probele au fost prelevate de la trei adancmi: 5 cm, 20 cm , 40 cm.Din aceste probe s-au alcătuit probe medii pe cele trei adâncimi codificate astfel :AG1(zonă de agreement),A1(zonă de nord a ariei protejate),B1(zonă de sud a ariei protejate).

Figura 3.4 Hartă a releveelor de prelevare a probelor Pădurii Gârboavele inclusiv a celor studiate in prezenta lucrare de licentă (adaptată dupa Harta releveelor de monitorizare a proiectului “SALVAȚI Aria protejată Pădurea Gârboavele”)

Tehnicile de prelevare a probelor de sol au respectat recomandãrile anexei A.3 din Ordinul nr. 184/1997, și anume:

vegetația a fost complet îndepãrtatã de pe aria de prelevare a probei;

s-a utilizat un instrument de prelevare care a asigurat prelevarea unui volum de mostrã suficient analizei 400-500g/proba);

prelevarea s-a realizat de la trei adâncimi diferite, reprezentând adâncimile situate la 5 cm,20cm și respectiv 40 cm de suprafața solului;

prelevarea s-a efectuat cu echipamente de prelevare corespunzatoare

Echipamente de prelevare utilizate:

prelevatorul tip spirală;

pungi din material impermeabil(plastic)cu inchidere etanșă( pentru a pastra starea inițială a probei la prelevare);

cutie de depozitare ȋn care temperatura este optimă de 20°C.

Figura nr. 3.5 Exemple de prelevatoare de probe de sol (http://www.multilab.ro/MainPages/Key-Lab/Prelevare/Prelevatoare.htm&docid=RCmcm7xx3JK5UM&imgurl)

În timpul recoltări s-au stabilit coordonatele de prelevare ale probelor .

Specificații metodologie de lucru

Pregătirea probelor a avut loc in 5 etape :

Uscarea parțială probelor de sol într-o incăpere special amenajată, uscare la temperatura de 25°C (aducerea la o masă constantă);

Eliminarea resturilor vegetale și animale din probe cu ajutorul unei pensete pentru a nu se interveni asupra conținutului probelor;

Marunțirea probelor uscate și aducerea lor la o granulație ≤2 mm cu ajutorul unui mojar cu pistil ceramic;

Sitarea realizată cu ajutorul unui set de 5 site (cuprinde sita de:2mm,1mm,0.5mm,0.25mm,0.125mm);

încapsularea probelor în capsule standard tip tub.

Ultima etapa find cea mai elaborată și cea mai indelungată datorită necesității de cântărire a 10 g de sol din fiecare probă(cântărire realizată la balanța analitică), realizarea capulelor deorece acestea sunt alcătuite din cinci componente:

folie ce reprezintă materialul transparent prin care va pătrunde radiația X necesară analizei;

corpul capsule în care este introdus solul alcătuit din material plastic special pentru a nu interactiona cu radiația la care este supusă proba;

vata din material plastic elastic rolul ei este de presare a solului astfel încât să fie uniform distribuit pe suprafața foliei;

capacul superior sub forma de inel cu sistem de prindere prin click cu care se prinde folia de corpul capsulei alcătuit din același material ca și corpul capsule;

capacul inferior cu ajutorul căruia se etanșează capsula sub forma de inel cu fund alcătuit din același material ca și capacul superior și corpul capsule;

Dupa încapsulare probele sunt codificate și sunt introdu-se intr-un exicator cu capac etanș pentru ca factori de laborator sa nu intervină asupra probelor.

Metoda de analiză

Analiza utilizată în evaluarea poluării solului în zonele de studio cu metale grele a fost realizată prin intermediul unor tehnici de radiații – spectrometrie de fluorescența a razelor X – XRF (X – ray florescence).

Spectrometria XRF utilizată poate cuantifica rapid elementele într-o gamă dinamică largă, de la niveluri de ppm (părți pe milion) până la aproape 100% g/g, fără a distruge proba și cu o pregătire relativ simplă a probelor. Acești factori conduc la o reducere semnificativă a costului de analiză a probei în comparație cu alte tehnici elementare de analiză.

Principiile tehnicii XRF

Emisia radiațiilor X caracteristice

În cadrul fizici structururii atomice s-a stabilit că , în atom nivelele ocupate de electroni se caracterizează prin energii bine determinatecare diferă de la element la element, conform relației (Jenkins,R.,1976):

Unde;Z- numărul atomic al elementului; R – constanta lui Rydberg;σ – constanta de ecranare; h – constanta lui Plank; n – numarul cuantic principal.

În cazul in care un electron aflat pe o anumită pătură, m, este expulzat sub acțiunea unei cuante cu energie suficient de mare,atomul se ionizează, iar vacant formată în pătură respectivă poate fi ocupată de un alt electron aflat pe una din păturile mai îndepărtate de nucleu, n, în conformitate cu legile conservări energiei,va fi emis un foton secundar având o energie corespunzătoare diferenței dintre energiile nivelurilor implicate, adică EX=En-Em, corespunzătoare domeniului radiațiilor X și se numește radiație X caracteristică sau de fluorescentă.

Tranzițiile între două nivele energetice sunt guvernate de reguli de selecție pentru numerele cuantice n, l, j caracteristice fiecărei orbite electronice, și anume: Δn≥1; Δl=±1; Δj=±1sau 0.

Nomenclatura radiațiilor X asociate acestor tranziti premise este însă nesistematică;dar totuși se pot face câteva generalizări și anume: locul final al electronului transferat determină întotdeauna seria radiației asociate (K, L, M), iar cea mai intensă linie într-o serie dată se numește linie α, liniile mai slabe numindu-se β, γ, δ s.a.m.d.(Ene,A.2011)

În Figura 3.6este prezentat mecanismul emisiei radiațiilor X secundare (caracteristice) și schema simplificată a nivelelor K, L, M și a principalelor linii caracteristice din seriile K si L.

Figura 3.6.Schemă simplificată a liniilor X caracteristice si mecanismul emisilor radiațiilor X secundare(preluată din Tehnici analitice si nucleare utilizate in monitorizarea mediului,Ene,A.,Pantelica,A.,2011)

Transferul electronului de pe un nivel superior pe un nivel inferior nu este întotdeauna însoțit de emisia unei radiații electromagnetice. O vacanță din patura”m” poate fi umplută cu un electron secundar din pătură externă ”n” și un electron de pe "n” poate fi emis cu o energie egală cu diferență 2En-Em,procesul numindu-se process Auguer (figura 3.7.).

Figura 3.7. Procesul Auguer și variația randamentului de florescenț ă pe straturile K si L(preluată din Tehnici analitice și nucleare utilizate in monitorizarea mediului,Ene,A.,Pantelică,A.,2011)

Randamentul de fluorescentă

Numărul de radiații X caracteristice emise depinde de eficiența relative a acelor două procese opuse de dezexcitare implicate ,exprimată uzual în termeni de randament de fluorescență. Astfel randamentul de fluorescent,ω, este definit că raportul dintre numărul n de fotoni emiși în cadrul unei serii date și numărul N de vacanțe formate în nivelul asociat,fiecare luat în același interval de timp, pentru seria K:

Randamentul de fluorescentă crește cu numărul atomic Z al elementului excitat, atȃt pentru seria K cȃt și pentru seria L (prezentat in Figura6.8

Sursa de excitare a radiațiilor X caracteristice

În principiu aproape orice tip de particula sau radiație cu energie mare poate fi utilizată pentru excitarea radiatiilorX caracteristice.Deși majoritatea spectrometrelor de raze X comer-ciale sunt echipate cu surse de raze X, constând dintr-un tub de raze X și un generator de tensiune înaltă stabilizată, pot fi utilizați și electroni , protoni,ioni,sau radiații γ. (Ene,A.,2006)

Analiza XRF se poare realiza fie utilizând radiații X cu spectru continuu (radiații albe), fie radiații X cu spectru characteristic (monocromatice).O schema a procesului de excitare a radiației X de florescență având lungimea de undă λi, de la elementul “i” dintr-o proba complexă, de către radiația cu spectru continuu de la un tub de raze X este ilustrat în Figura 3.8.(Bosneagă, A. și al, 2009)

Figura 3.8.Tub de raze X(preluată din Tehnici analitice și nucleare utilizate in monitorizarea mediului,Ene,A.,Pantelică,A.,2011)

Analiza catitativă și calitativă

Analiza calitativă

Spectroscopia de radiații X este adecvată în particular analizei calitative deoarece această tehnică este rapidă și aproape nedistructivă iar semnalele masurabile se pot obține de la câteva miligrame de probă. Spectrele de radiatii X sunt relativ simplu de interpretat,iar în cazul spectrometrelor cu cristal există o mică șansă de apariție a erorilor de inerpretare grosieră cȃnd concentrațiile elementelor depășesc acateva zeci de procente.Sub acest nivel de concentrație există o posibilitate mai mare de interferența spectrală din partea elementelor cu un nivel mai mare de concentrație dar, chiar și așa ,în condiții favorabile, semnalele măsurabile pot fi obținute de la elemente aflate în concentrații de ordinul ppm (10-6g/g).( Ene, A. și al, 2009)

Analiza cantitativă

În analiză spectrometrică cantitativă a radiațiilor X de fluorescent se măsoară în intensitatea liniei spectrale emise de elementul investigat, care este utilizată mai departe în analiză cantitativă, pentru determinarea concentrației acestuia.

În cazul excitării cu fotoni proveniți de la un tub sau de la un radioizotop, intensitatea radiațiilor emise este afectată de: distribuția spectrală a fasciculului incident, absorpția radiației primare de către element și matrice, probabilitatea excitării și randamentul de fluorescentă, absorpția liniei analitice de către element și matrice și geometria aleasă pentru spectrometrul de raze X.

Capitolul 4. Studii si cercetari comparative privind poluarea cu metale grele in Padurea Garboavele

Probele de sol din Padurea Garboavele au fost preluate conform tehnicii de prelevare descrise in capitolul 3. Zonele de studiu luate in lucru au fost conform protocolului stabilit in 2011 in baza proiectului “Conservarea biodiversitatii in Padurea Garboavele,judetul Galati” (Fig. 4.1.)

Figura 4.1. Locatia proiectului“Conservarea biodiversitatii in Padurea Garboavele,judetul Galati”

Au fost identificate pe baza coordonatelor GPS cele 15 locuri din care s-au recoltat probe in anul 2011 pentru a se realiza o recoltare cat mai fidela a probelor din data de 11.06.2016( Figura 4.2.)

Aceste probe au fost prelevate din trei parcele.

Una din parcele a fost din zona de agreement a Padurii Garboavele din imediata apropiere a societatii comerciale “Pibunni” SRL. Galati care are ca obiectiv dezvoltarea unei baze de agrement.

Celelalte doua parcele sunt din aria protejată a Pădurii Garboavele și sunt din partea de nord una dintre ele si din partea de sud cea de a doua.

Figura 4.2. Recoltarea probelor de sol din Padurea Garboavele

Prelevarea probelor de sol s-a realizat la trei adancimi respective de 5,20,40 cm fata de suprafata pamantului, adica de la aceleasi adancimi la care s-a facut prelevarea in urma cu cinci ani.

Solul prelevat ca proba medie din fiecare punct GPS a fost rezultatul unei amestecari a trei probe extrase din acelasi punct la o distanta de 30cm in unghi de 120 de grade. Proba a fost curatata de resturi vegetale si pietre.

Au fost realizate in acest timp si probe directe pe sol si concentratia metalelor grele necesitand o corectie de umiditate pentru a se raporta conform standardelor la substanta uscata.(ppm=mg/kg SU)

Figura 4.3. Determinarea direct ape suprafata solului a concentratiei in metale grele

În laborator apoi s-a trecut la protocolul de determinari a umiditatii solului in fiecare punct din care s-au realizat prelevari de probe in vederea corectiei de concentratie pentru masuratorile directe.(s-a cantarit la balanta o proba de sol de 20g s-a tinut in etuva in serii de opt ore la 105 șC pana la masa constanta)

De asemenea s-au uscat probele prelevate prin uscarea lor in vederea macinarii lor(Figura 4.3.)

A urmat sitarea probelor mojarate pe o sita de 125 microni si aducerea a cca. 10 grame de sol astfel tratat in capsule special de masurare a concentratiei de metale grele la aparatul Niton-XRF.

Figura 4.3. Mojararea probelor de sol

Determinarile XRF au fost realizate conform metodologiei de lucru in laboratorul CREDENTIAL in sensul ca fiecare capsula s-a rotit la 120 grade si s-a realizat o proba medie a celor trei analize.Datele reprezentand concentratiile medii ale probelor analizate au fost tabelate.

Tabelul 1. Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona de agreement a Pădurii Gârboavele codificate (AG)

Tabelul 2. Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona protejată de nord a Pădurii Gârboavele codificate (A)

Tabelul 3. Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona protejată de sud a Pădurii Gârboavele codificate (B)

Tabelul 1.Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona de agreement a Pădurii Gârboavele codificate (AG):

►Coloanele de culoare albastră reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de 06.07.2011

►Coloanele de culoare roșie reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de11.06.2016

Tabelul 2.Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona protejată de nord a Pădurii Gârboavele codificate (A)

►Coloanele de culoare albastră reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de 13.07.2011

►Coloanele de culoare roșie reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de 11.06.2016

Tabelul 3.Concentrațiile metalelor grele analizate ȋn probele din zona protejată de sud a Pădurii Gârboavele codificate (B):

►Coloanele de culoare albastră reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de 06.07.2011

►Coloanele de culoare roșie reprezintă concentrațiile metalelor grele al probelor de sol prelevate în data de11.06.2016

x.y Graficele obținuțe și descrierea acestora

În urma analizării probelor s-au obținut un număr de 18 grafice, fiecare include atât valorile normale, pragurile de alertă sensibilă cât și concentrația medie a metalelor grele pentru fiecare zonă, respective zona de agrement, zona de sud și de nord a ariei protejate pe cele trei adâncimi de prelevare.

Figura x.y Date comparative privind concentrația medie a Pb din cele trei zone,codificate AG,A și B, la adâncimea 0-5 cm, a probelor prelevate în anul 2011 și 2016.

În cazul plumbului s-a constatat o ușoară creștere a concentrației medie a acestuia în zona de agreement și de sud și o scădere de aproximativ 51% în zona de nord,depășind în zona de sud valoarea normală cu 2,16 ppm.

Figura x.y Concentrația medie de Zn din cele trei zone,codificate AG,A și B, la adâncimea 0-5 cm