EFECTELE POLUARII CU METALE GRELE ASUPRA ECOSISTEMELOR [601070]

1

UNIVERSITATEA POLITEHNIC
A

DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE CHIMIE APLICATĂ

ȘI ȘTIINȚA MATERIALELOR

PROGRAM DE MASTER „INGINERIA MEDIULUI”

EFECTELE POLUARII CU METALE GRELE ASUPRA ECOSISTEMELOR

Masterand: [anonimizat]:
Conf. dr. ing. Cristian Onose

Sesiunea de Comunicări științifice Studențești, Proiect POSDRU
ID136776

Aprilie 2015

2

Cuprins
:

Partea I

1.

Introducere

2.

Metale grele analizate

a.

Arsen

b.

Cobalt

c.

Crom

d.

Nichel

e.

Vanadiu

3.

Impactul asupra mediului

4.

Importanta temei de cercetare
–

stadiul actual al cercetarii

5.

Contaminarea apei si a solului

6.

Contaminarea aerului

7.

Riscurile ecologice prezentate de iazul de decantare

8.

Accidentul ecologic de la Mount Polley, Canada
–

similaritati cu proiectul Rosia
Montana

Partea a II
–
a

1.

Introducere

2.

Modul de lucru

3.

Experimentari

4.

Rezultate și interpretări

5.

Concluzii

3

PARTEA I

1.

Introducere

Ro
ș
ia Montană este o localitate răspândită pe versan
ț
ii văii Ro
ș
iei, nume căpătat
datorită culorii ro
ș
iatice a apei din cauza con
ț
inutului
ridicat în oxizi de fier. Situată la o
altitudine de aproximativ 800 m, în valea Ro
ș
iei se îmbină culmile domoale ale dealurilor
premontane cu masivele muntoase înalte pe care se mai pot vedea urme ale exploatării
îndelungate.

Mun
ț
ii sunt acoperi
ț
i de
păduri, pă
ș
uni sau fâne
ț
e dând aspectul specific
Mun
ț
ilor
Apuseni
. O caracteristică unică a peisajului este prezen
ț
a nenumăratelor lacuri artificiale
numite "t
ăuri". Acest
e lacuri au fost cr
eate ini
ț
ial pentru a folosi activită
ț
ii miniere iar
astăzi folosesc în scopuri de agrement. Există în această localitate peste 105 tăuri, lacuri
sau stăvilare (
Ț
arina, Tăul cel Mare, Anghel, Brazi, Corna etc.) rezultat al activită
ț
ii mi
niere.

În apropierea Ro
ș
iei Montane se află două forma
ț
iuni geologice unice declarate
monumente ale naturii: Piatra Corbului
ș
i Piatra Despicată. Piatra Corbului este situată pe
Dealul Cârnic la o altitudine de aproximativ 950 m iar Piatra Despicată se afl
ă între Dealul
Cârnic
ș
i Dealul Cetă
ț
ii.

Roșia Montană este unul dintre cele mai reprezentative depozite de aur din Europa,
cu o lungă istorie a mineritului, de circa 2000 de ani. Rezervele cunoscute în prezent sunt
echivalate la peste 300 de tone de aur ș
i 1500 tone de argint. Datorită unor probleme de
ordin economic însă, toate activitățile miniere au fost oprite în anul 2006, iar ceea ce a
rămas în urmă sunt problemele de mediu cu care Roșia Montană se confruntă și în zilele
noastre.

Daunele aduse mediului sunt semnificative: 140 de km de galerii subterane, două
cariere și haldele de steril aferente, două iazuri mari de decantare, care au dus la
modificarea substanțială a peisajului zonei. Principala sursă de poluare a mediului este,
î
nsă, apa

acidă rezultată prin expunerea rocilor cu conținut de sulf la condițiile atmosferice
existente. Acest proces duce la formarea acidului sulfuric care dizolvă metalele grele din
rocă. Metalele grele sunt cu ușurință transportate în apele subterane ș
i apele de suprafață
din zonă, afectând în special biota acvatică și contaminând sedimentele de
–
a lungul
cursurilor de apă. Contaminarea solului cu metale grele este în aceeași măsură posibilă,
însă variază în funcție de distanța față de lucrările miniere.

4

2.

Metale grele analizate

a.

Arsenul

este un

element chimic

s
emi
–
metalic
/metaloid care are simbolul

As

și

numărul atomic

33.

Arsenul apare în multe min
erale, de obicei în combina
ție cu sulf și metale, și, de asemenea,
poate fi și ca un cristal pur elementar.

El poate exista în doua

forme alotropice, cu toate că
numai forma gri are utilizare importantă în industrie.

Arsenul

pezintă două forme alotropice:



arsenul cenușiu sau metalic, stabil în stare solidă la orice temperatură



arsenul galben, instabil.

Arsenul cenușiu sau metalic for
mează cristale hexagonale, argintii, lucioase, ușor casabile,
insolubile în apă,

CS
2

sau alte tipuri de solvenți. Încălzit în absența aerului, la presiune
normală, sublimează la 633

°C, iar sub presiune de 76 atm, se topește la 817

°C. Vaporii de
arsen au
o culoare galbenă, miros de usturoi, sunt foarte toxici și alcătuiti din molecule
tetratomice

As
4
, cu structură tetraedrică, ca și

P
4
. Peste 1325

°C,

As
4

disociază în

As
2
, iar
peste 1700

°C în atomi.

Arsenul galben se obține prin condensarea bruscă, în aer

lichid, a vaporilor; este solubil în
sulfură de carbon (
CS
2
), d=1,97, puțin stabil, transformându
–
se ireversibil în arseniul
cenușiu.

Principala utilizare a arsenului metalic este pentru întărirea aliajelor de cupru
și în special
a aliajelor de plumb (de
exemplu, pentru bateriile de ma
șină).

Proprietăți chimice

Arseniul formează cu metalele alcaline și alcalino
–
pământoase arseniuri ionice și nu
reacționează deloc cu hidrogenul, întrucât în

seria electrochimică

se situează între acesta și
cupru și are potențial normal pozitiv. Structura elctro
nică

s
2
p
3

a stratului de valență
dictează comportamentul chimic al arsenului. Conform acestei structuri, acesta poate
forma ioni +/
–
3, +5 dar și alti ioni cu stări de oxidare intermediară în unele cazuri.

Față de sărurile

aurului
, cuprului și

platinei
, arseniul metalic acționează ca un reducător,
aducându
–
le în stare elementară, pentru ca în faza a doua a reacției să formeze

ars
eniuri
(
Cu
2
As
,

Au
2
As
,

PtAs
2
).

Se cunosc compuși ai arseniului și cu unle elemente din grupa a IV
–
a
(
SiAs
,
SiAs
2
,

GeAs
,

GeAs
2
) și din grupa a III
–
a pricipală (
AlAs
,

GaAs
). Cu carbonul și cu
borul nu se combină.

În schimb, cu metalele alcalino
–
pământoase și
alcaline, elemente
puternic electropozitive, arsenul reacționează cu ușurință, formând arseniuri.

Arseniurile
se pot obține prin topirea componenților, prin trecerea topiturii sau vaporilor de arsen
peste metale, dar toate se pot obține și prin aluminoterm
ie sau prin reducerea trioxidului
de arsen și a clorurii metalului cu hipofosfit de sodiu (
NaH
3
PO
2
). Cu metalele grele și din
grupele secundare, arsenul formează combinații intermetalice, ce împrumută structura
spațială a sulfurilor: arseniura de

Ni
este si
milară cu

FeS
,

PtAs
2
,

FeS
2
,iar

FeS
2

are rețeaua

5

ortorombică a marcasitei

FeS
2
. Arsenul intră în structura unor minerale și alături de sulf ca
în cazul mispichelului

FeAsS
, a cobaltinei

CoAsS
.

Utilizări

Arsenul folosit ca element de aliere mărește duritatea

aliajelor. Este suficient ca
în

aur
,

argint

și metalele platinice să se găsească arsen în proporție de 1 la 1000 pentru ca
acestea
să
–
și piardă complet maleabilitatea și să devină casante.

Plumbul

folosit la alicele
de vânătoare conține până la 2% As, dar datorită rămânerii acestora în natură, arsenul se
transformă în trio
xid de arsen, a cărui toxicitate pentru organismele vii este bine
cunoscută. Adăugat în

cupru

în proporție de 0,25%, îi ridică temperatura de înmuiere și îi
măreșt
e rezistența anticorozivă.

Arseniul este folosit cu mare succes și în elect
ronică, datorită proprietăților
semiconductoare și
fotoconductoare
similare

siliciului

și

germaniului
. În pirotehnie,
se
folosește p
entru producerea focurilor albe
(cel indian). Trisulfura de arsen este pigmentul
vopselei de ulei numite galben regal. Aceasta se mai folosește în tăbăcărie și pentru
ignifugarea lemnului. O soluți
e benzenică a arsenatului de plumb a fost prima substanță
chimică utilizată în terapia cancerului.

Nici un zăcământ de minereuri metalice nu a fost sau nu este exploatat exclusiv pentru
arsen; de regulă arsenul se obține ca subprodus, crescând valoarea eco
nomică a diferitelor
tipuri de mineralizați în care se găsește. De altfel, toxicitatea sa mare a condus în
nenumărate situații la necesitatea folosirii de înlocuitori, fapt ce a condus mai departe la
scăderea cererii sale pe piața mondială.

Arsenu
l este un

dopant comun de tip “
n” folosit la dispozitivele electronice cum sunt
semiconductorii și compusul optoelectronic arseniura de gallium care este cel mai frecvent
semiconductor în uz, după silisciul dopat.

Arsenul
și compușii săi, în special tri
oxidul de
arseniu, sunt utilizați în produc
ția de
pesticide, erbicide
, ins
ecticide și la diverse produse
pentru tratarea lemnului. Oricum
producția acestora este în scădere datorită reducerii solicitărilor.

Câteva specii de bacterii pot utiliza compu
șii arseniului s
ub formă de metaboli
ți
respiratorii.

Experimental, cantitati mici de a
rsen sunt folosite alimentele
șobolanilor, ham
sterilor,
caprelor, puilor,
și
probabil la multe alte specii, inclusiv la om reprezintă un element
esen
țial, dar în cantități foarte mici.

C
u toate acestea, elementul cauzează de multe ori
toxicitate pentru via
ța multicelulară, datorită prezenței sale în cantități mult mai mari
decât ar fi necesar. Contaminarea cu arsen a apelor subterane este o problemă care
afectează milioane de oameni din
întreaga lume.

6

Caracteristici fizice

Fig. 1. S
tructura cristalului
de arsen comuna cu stibiul

Cele treiforme alotropice

de arsen
mai comune sunt gri metalic, galben,
și negru, dar cel
mai frecvent

este arsenul gri. Arsen
ul gri (α
–
As, grup spa
țial

R3M nr 166) adoptă o
structură pe două straturi constând din mai multe

inele cu șase atomi interblocaț
i.

Din
cauza legăturii slabe între straturi, arsen
ul
gri

este fragil
și are o duritate
relativ scăzută
,

adic
ă duritate Mohs de 3.5. Primul atom și al doi
lea atom vecin
pentru un complex octaedru
distorsionat, care are cei trei atomi în ace
la
și dublu
–
strat fiind mai apro
piați decât ceilalți
trei atomi dintre următorii șase. Acest lucru de a
ranjare a atomilor relativ apro
piați
conduce la o densit
ate mare de

5,73 g / cm3. Arsen
ul gri este un semimetal (metaloid), dar
devine un semiconductor cu un decalaj de bandă de 1,2
–
1,4 eV dacă devine amorf. Arsenul
gri este, de as
emenea, forma cea mai stabilă, arsen
ul galben este moale ca o ceară,
și
oarecum similar cu f
osforul tetravalent (P4). Ambii au patru atomi aranjați într
–
o structură
tetraedrică în care fiecare atom este legat la fiecare dintre celelalți trei atomi printr
–
o
legătură simplă. Ace
astă formă alotropă este instabilă, avâ
nd structură m
oleculară, este ce
l
mai volatil

dintre cele trei forme alotrope, mai p
u
țin densă și mai toxică. Arsenul galben
solid este produs prin
răcirea

rapidă a
vaporil
or de arsen
, As
4.
Acesta este transformat
rapid în arseniu gri

prin
acțiunea luminii. Forma galbenă

are o d
ensitate
de 1,97 g / cm3.
Arsen
ul negru are

o structură similară
cu cea a fosforului ro
șu. Arsen
ul negru poate fi
format prin răcirea vaporilo
r î
n jurul intervalului de tem
peraturi de aprox. 100
–
220
° C.

Este sticlos
și fragil și este de asemenea, un conductor elect
ric slab (sărac) .

Izotopi

În mod natural arsenul apare
și este compus dintr
–
un izotop stabil
75
As. Acest lucru face să
fie un element monoizotopic
.

Din 2003,

cel pu
țin 33 de radioizotopi au fost

sintet
izati,
variind în masă atomică î
ntre intervalul 60
–
92.

Cea mai stabilă dintre acestea este
73
As

care
are timpul de înjumătă
țire de 80,3 zile.

To
ți ceilalți izotopi au timpi de înjumătățire de sub
o zi, cu excep
ția
71
As care are timpul de înjumătă
țire (t1 / 2 = 65.30 ore),
72
As (t1 / 2 = 26,0
ore),
74
As (t1 /

2 = 17,77 zile),
76
As (t1 /2=1.0942 zile),
și
77
As (t1 / 2 = 38.83 o
re). Izotopii
care sunt mai u
șo
ri decât izotopul

75
As care este stabil,
tind să se descompună prin
β
+

degradare, iar cei care sunt mai grei, tind să se descompună prin dezintegrare
β
–
,
cu unele
excep
ții.

Cel pu
țin 10 izomeri nucleari au fost descriși, variind în masă atomică de la 66 la

7

84. Cea mai stabilă formă dintre izomerii de arsen este
68m
As, cu un timp de înjumătă
țire
de 111 secunde.

Chimie

Atunci c
ând este încălzit în aer, arsen
ul oxidează la trioxid de arsen; gazele arse din această
reac
ți
e au un miros asemănător celui de usturoi. Arsen
ul

(
și unii compuși
cu

arsen)
sublimează la încălzire și la presiune atmosferică, și se convertește direct în formă gazoasă,
fără a trece printr
–
o stare lichidă, la temperatura

de 887 K (614 ° C).

Punctul triplu este
3,63

MPa
și 1.090 K(820 ° C). Arsen
ul reacționează cu acidul azotic

concentrat și formeaz
ă
acidul

azotic diluat, acidul arsenios și trioxidul de arsen în reacț
ie cu acid sulfuric
concentrat.

Compuși

Compu
șii arsen
ului se aseamănă în unele privin
țe
cu cei ai
fosforului care ocupă acela
și

grup (coloană
) din tabelul p
eriodic. Cu toate acestea arsenul în starea pentavalentă
este
mai pu
țin întâlnit în compușii chimici. Cele mai frecven
te

stări de oxidare pentru arsen
sunt:
–
3 în arsen
uri, cum ar fi compu
și intermetalici (metaloizi) în

ali
aj
și 3 în arseniț
i,
arseniați (III)
ș
i compu
șii organnici cu arsen
.

Arsen
ul, for
m
e
ază legături destul de u
șor și
se

leagă în formă de pătrat de
ioni
de As
4
3
–

din
minerale skutterudite.
Skutterudite este u
n mineral de arseniura
de
cobalt,
care conține
cantită
ți variabile de nichel și fier pentru substituirea cobaltului cu formula generală: (Co,
Ni, Fe) AS
3.
În starea de oxidare

+3 ars
eniul aparține sis
temului piramidal tipic și
influențează perechea de electroni rămasă necuplată (singulară).

Compuși anorganici

Compușii
cristalini din diversele forme de oxidare ale arsen
ului sunt incolori, inodori, cum
sunt cristalele de trioxid de arsen As
2
O
3
("arsen alb") iar
cristalele de pentaoxid de arsen
As
2
O
5

sunt higroscopice
și ușor solubile în apă, pentru a forma soluții acide.

Arsenul cu
valenta (V)
formează un acid slab. Sărurile sale se numesc arsena
ți care

constituie baza de
contaminare a apelor s
ubterane cu arsen, o problemă care
afectează foarte mul
ți oameni.

Arsena
ți sintetici includ v
erdele de Paris (ac
etoarsenit de cupru(II)), arsenitul de
calciu și
arsenit de plumb
hidrogenat
.

Acestea trei au fost folosite ca insecticide agricole
și otrăvuri.

Etapele

de protonare dintre arsenit
și acidul arsenic sunt similare cu cele dintre fosfat și
acid fosforic.

Spre deosebire de acid
ul fosforic, acidul arsenic (arsen
ios)este cu adevărat
tribazic, cu formula A
S

(OH)

3
.

Se cunoa
ște o largă varietate
de comp
u
și cu sulf și cu arsen
.
Substanțete Orpiment (As
2
S
3
) și
Realgar (As
4
S
4
) au fost folosite anterior ca pigmen
ți de
pictură.

În As
4
S
10
, arsen
ul

ar
e o stare de oxidare formală +2
, iar în As
4
S
4

legătura As
–
As are
caracteristici
to
tale de legătură covalentă
așa cum este As î
n starea de oxidare 3. Toate
trihalogenuri
le de arsen

(III) sunt bine cunoscute, cu ex
cep
ția
celei care se numește
“astatide” și care nu es
te cunoscută încă. Pentafluorura

de arsen (AsF
5
) este singu
ra
pentahalogenură importantă, care refle
ctă
stabilitatea in
ferioară a stării de oxidare 5+
(
pentaclorură de arsen este stabilă numai sub
–
50 ° C).

8

Aliaje

Arsen
ul este fo
losit ca element din grupa 5

care face aliaje cu elemente din grupele I
II
–
V și
anume, semiconductori
de

arseniura de gali
u, arseniură
de indiu
și

arseniura de aluminiu.

Numărătoarea

electronilor de valen
ță de la arseniura de galiu GaAs

este aceeași ca și la o
pereche de atomi de Si dar structura de bandă (de frecvență) este complet diferită și are
proprietăți distincte în
no
rul electronic
.

Alte aliaje ale
arseniului cu elemente incluse î
n
grupele II
–
V, ar fi semiconductorii de arseniură de

cadmiu.

Compuși organici

Fig. 2.
Trimethylarsen

Se cunoa
ște o m
are varietate de compu
și orga
nici cu arsen
.

În timp
ul primului război mondial mai
multe țări au dezvoltat agenți chimici de război,
inclusiv substanțe din categoria vezicantelor cum ar fi levizita, agent toxic de lup
tă care
provoacă vărsături și
care
irită și distruge epidermul sau mucoasele tractului gas
tro
–
intestinal, sau celui respirator și provoacă arsuri și erodează corneea și fața interioară a
pleoapelor.

Fig. 3.
Levizită

Metode de obținere

Scoarța terestră are un conținut de arsen de
circa 1,5 ppm (0,00015%),
fiind al 53
–
lea
cel
mai abundent
element. Sol
ul

c
on
ține între 1
–
10 ppm de arsen, iar
apa de mare
a
re doar 1.6
ppb de arsen.

Mineralele

cu formulele MAsS
și MAs
2

(M = Fe, Ni, Co) sunt surse comerciale dominan
te de
arsen, la care se adaugă realgar
(un mineral de sulfură de arsen)
și arsenul

nativ. Un
mineral ilustrativ este pirita de arsen (FeAsS), ca
re este înrudită structural cu
pi
rita de fier.
Arsenul, de asemenea, apare în di
ferite forme organice în mediul
înconjurător.

În 2005,
China a fost principalul producator d
e arsen alb, cu aproap
e 50% cotă

mondială, urmată de
Chile, Peru,
și Maroc, în co
nformitate cu studiul geologic britanic
și cu
studiul geologic din
USA. Cele mai multe opera
țiuni în Statele Unite și Europa au fost închise din motive de
mediu.

Arsen
ul este recuperat în principal

ca un produs secundar

la purificarea cuprului.
Arsenul face parte din praful de la topitoriile de cupru,
aur
și plumb. Prin prăjire în

9

prezen
ța aerului
a piritei de ars
en, arsenul sublimează ca arsen 3+.
Purificarea
suplimentară de sulf
și de alte substa
nte se realizează prin sublimare în vid sau într
–
o
atmosferă de hidrogen sau prin distilare
a

amestecului de plumb topit

cu

arsen.

Aplica
ții

în agricultură

Toxicitatea arsenului la insecte, bacterii
și ciuperci au dus la utilizarea sa ca un conservant
pentru lemn.

Î
n anii 1950

a fost inventat

un proces de tratare a lemnului

cu arseniat de
cupru cromat (cunoscut
și sub numele CCA sau tanalith)

și de zeci de ani, acest t
ratament a
fost utilizat industrial
.

O apreciere crescută a toxicită
ții arseniului a
dus la o interdic
ție de
utiliza
re a CCA în produsele de consum.

Uniunea Europeană
și Statele Unite ale Americii a
ini
țiat acest proces în 2004.

De
și este toxic, CCA rămâne în utilizare intensivă
în alte
țări, de exemplu se utilizează la
arbori de cauciuc
din Malaezia. Arsenul a fost de asemenea utilizat în fabricarea diverselor
insecticide agricole
și otrăvuri
,

de exemplu, arseniatul de plumb hidrogenat, a fost un
insecticid comun pentru pomii fructiferi

dar contactul cu compusul, uneori, a dus la leziun
i
ale creierului, printre cei care lucrează

cu
pulverizatoare.

În a doua jum
ătate a secolului 20, arseniatul

monosodic metil arseniat (M
SMA)
și disodic
di
metil (DSMA)
–

formele organice de arsen c
are sunt mai pu
țin toxice
–

au î
nlocuit
arseniatul de plumb
în agricultură.

Cu excep
ția creșterii bumbacului, utilizarea compușilor
organici cu arsen a fost eliminată până în 2013. Arsenul este folosit ca aditiv pentru hrana
păsărilor de curte
și în producția de porcine, în special în

SUA pentru a spori cre
șterea î
n
greutate, pentru a îmbunătă
ți eficiența hranei pentru animale, precum și pentru a preveni
diverse boli.

Un exemplu este roxarsone, care a fost folosit ca un starter pentru puii de
carne aproximativ 70% dintre crescatorii de pui de carne din SUA.

Fig. 4.
Roxarsone

Uz medical

Pe parcursul secolelor
18, 19,
și 20, s
–
au folosit un număr de compu
și cu arsen sub formă
de medicamente, inclusiv salvarsan (de Paul Ehrlich)
și trioxidul de arsen (de Thomas
Fowler).

Sal
varsan, precum
și neosalvarsan,
au
fost indicate pentru tratarea sifilisului
și a
tripanosomiazei, dar au fost înlocuite cu antibiotice moderne. Trioxidul de arsen a fost
folosit într
–
o varietate de moduri în ultimii 500 de ani, cel mai frecvent în tratamentul
cancerului, dar
și în medicame
nte diverse cum ar fi solu
ția Fowler pentru psoriazis.

Recent,
noi cercetari au fost facute pentru localizarea tumorilor folosind arsen
–
74 (un emi
țător de
pozitroni).

10

Avantajele folosirii acestui izotop în locul celui de utilizat anterior adică iod
–
124, e
ste că
semnalul

la scanarea PET este clar
și
organismul

tinde să transporte iod către
semnalul
zgomotos pe care îl produce glanda tiroidă.

Principala utiliz
are a arsen
ului metalic este formarea aliajelor cu plumb. Componente
le

de
plumb în baterile auto su
nt consolidate prin prezen
ța unui procent foarte mic de arsen.

Dezincare
a

poate fi redusă semnificativ prin adăugarea de arsen în alamă care este un aliaj
de
cupru
–
zinc. "
Arsenitul de cupru cu fosfor dezoxidat ", cu un con
ținut de arsen de 0,3%,
are o st
abilitate

crescută la coroziu
ne în anumite medii. Arseniura
de galiu e
ste un material
semiconductor

important, utilizat în circuite integrate.

Alte utilizări



acetoarsenitul
de cupru a fos
t utilizat ca pigment verde
și
cunoscut sub mai multe
denumiri

cum ar fi (Paris Green) verde de Paris
și( Emerald Green) v
erde Emerald.
Aceasta a provocat numeroase otrăviri cu arsen. Scheele Green este un arsenat de
cupru care a fost folosit în secolul al 19
–
lea ca agent colorant pentru dulciuri.



p
ână la 2% din
arsen

este folosit în aliaje de plumb pentru alice de plumb
și gloanțe.



arsenul
este

adăugat în cantită
ți mici în
alfa
–
alamă pentru a face

aliajul
rezistent la
dezincare. Acestă alamă

cu grad mai m
are de rezisten
ță este utilizată p
entru a face
fitinguri d
e instala
ții sanitare sau alte elemente care sunt în contact permanent cu
apa.



a
rseniul este de asemenea utilizat pentru conservarea probei taxonomice.



până nu demult, arsen
ul a fost utilizat pentru producerea sticlei optice. Producătorii
actuali de sticl
ă optică, sub presiunea ecologi
știlor, l
–
au îndepărtat, împreună cu
plumbul
.

Rolul biologic

Bacterii
.
Unele specii de bacterii ob
țin energie prin oxidarea diverșilor combustibili
reducând în acela
și timp arsen
iatul
la arsenit.

În condi
țiile

unui mediu de o
xidare unele
bacterii folosesc arsenitul care este oxidat la arsenat drept combustibil pentru
metabolismul lor. Enzimele implicate sunt cunoscute ca arseniatreductaze (Arr)
.

Î
n 2008

s
–
a descoperit că bacteriile folosesc o versiune de fotosinteză care în a
bsen
ța
oxigenulu
i folosesc
arsenitul ca donori de electroni, producând arseniat (la fel ca
și
fotosinteza obi
șnuită care folosește apa ca donor de electroni, producând oxigen
molecular).

Ereditate

Arsen
ul a fost legat de
modificările epigenetice
și de
modificările

ereditare în expresia
genelor care au loc fără modificări în secven
ța de

ADN
. Acestea includ metilare
a

A
DN
–
ului,
modificarea histonei, ș
i interferen
ța ARN
–
ului.

Nivelurile toxice de arsen provo
acă

hipermetilarea ADN
–
ului semnificativ al genelo
r tumorale

supresoare p16 ș
i p53, crescând
astfel riscul de carcinogeneză.

Aceste evenimente epigenetice au fost studiate in vitro
, folosind celule renale umane și i
n
vivo, folosind celule de ficat de
șobolan și a leucocitelor din sângele periferic de la o
m.

11

Probleme de mediu

Alte

căi
de expunere a arseniului
care apar în mod natural
,

includ
cenu
șa vulcanică,
intemperiile
asupra mineralelor
și ale minereurilor cu conținut de arsen, și în apele
subterane care ac
ționeză ca un dizolvant.

De asemenea,

arsenul se găsește î
n a
limente, apă, sol
și aer. Arsen
ul este absorbit de toate
plantele,
dar concentra
ția este mai mare
în legumele cu frunze, orez, mere, struguri,
și
fructe de mare. O cale suplimentară de expunere este prin inhalare.

Contaminarea apei

potabile

Contaminare
a ap
elor subterane cu arsen pe scară largă a dus la o epidemie masivă

prin
otrăvir
e cu arsen în Bangladesh
și în

țările învecinate.

Se estimează că aproximati
v 57 de
milioane de oameni
folosesc apa potabilă din bazinul Bengal, d
ar ap
ele subterane au
concentraț
ii de arsen crescute peste nivelul standard de 10 păr
ți pe miliard (ppb) stabilit
de Organiza
ția Mondialâ a Sănătății.

Cu toate acestea, un studiu al ratelor de cancer în
Taiwan a sugerat că o cre
ștere
semnificativă a mortalităț
ii de cancer apar numai la niveluri
de peste 150 ppb.

Arsenul în apele subterane este de origine naturală
și este eliberat din
sedimente în apele subterane datorită condi
țiilor anoxice ale subteranului. Multe alte țări și
districte din Asia de Sud
–
Est cum

ar fi Vietnam
și Cambodgia au medii geologice favorabile
pentru generarea apelor subterane cu concentra
ție mare arsen.

Păr
ți din New England, Michigan, Wisconsin, Minnesota si Dakota sunt de asemenea
cunoscute de a avea concentr
a
ții semnificative de arse
niu în apă

și în sol. Niveluri crescute
de cancer de piele au fost asociate cu expunerea la arsen în

Wisconsin, chiar
și la niveluri
sub nivelul de 10 păr
ți per milliard din apa de băut.

Conform unui alt recent film finan
țat de Superfund din SUA, milio
ane de fântâni private au
un nivel de arsen necunoscut, iar în unele zone ale SUA, peste 20% din pu
țurile cu apă pot
con
ține niveluri care depășesc limitele stabilite.

Un studio realizat pe
șoareci de laborator,
sugerează

ca persoanele expuse la concentr
a
ții semnificative de arsen în apa de băut au un
risc crescut de boli mai grave sau decese în cazul
infecț
iei de la virusul

H1N1 sau gripa
porcină.

În anul 1973 s
–
a descoperit

că
eliminarea arsenului

din apa potabilă se poate face
prin
procedee de tratar
e a apei potabile care au demonstrat că arsenul este eliminat cu eficien
ță
prin co
–
precipitare cu fier sau cu oxizi de aluminiu.

Folosirea fierului ca coagulant, s
–
a
dovedit c
ă elimină

arsenul cu o eficien
ță mai mare de

90%.

O altă metodă eficientă
și
neco
stisitoare pentru a elimina arsenul din apa contaminată este forarea mai adâncă a
pu
țurilor, să se treacă de
152,4 metri

pentru a ajunge la apele curate.

Studiile epidemiologice au sugerat o corela
ție între consumul îndelungat de apa potabilă
contaminată

cu arsen
și incidența tu
turor cauzelor de mortalitate.
Literatura de specialitate
oferă motive pentru a consi
dera expunerea timp îndelungat
la arsen

poate cauza
declan
șarea diabetului zaharat.

Transformarea Redox a arsen
ului în apele natural
e

Arsenul est
e unic printre metaloide ș
i printre microelemente (urme de metale) prin m
odul
de formare a oxianionilor
(de exemplu, As, Se, Sb, Mo,
V, Cr, U, Re).

Este sensibil la varia
ția
valorilor ale pH
–
ului tipic apelor naturale (pH 6,5
–
8,5) atât în condi
ții reducăt
oare cât
și în
cele de oxidare
.

12

Arsen
ul po
a
t
e

apărea în mediul înconjurător

în mai multe stări de oxidare (
–
3, 0, +3
și +5),
dar în
apele naturale se găse
ște în cea mai mare parte în
forme an
organice ca oxianioni
cum este

arsenitul trivalent [As (III)] s
au arseniat pentavalent [As (V)].

Formele organice ale As sunt produse de activitatea biologică în cea mai mare parte în
apele de
suprafa
ță, dar sunt rareori

cantitativ importante. Compu
și
i organici cu As
pot
apărea, în cazul în care apele sunt afectate în

mod semnificativ de poluarea industrială.

Arsenul poate fi solubilizat prin diferite procedee. Atunci când pH
–
ul este ridic
at, arsen
ul
poate fi eliberat din locurile de legare de suprafa
ță care își pierd sarcina lor pozitivă.

Atunci
când nivelurile apelo
r scad
și minerale sulfu
roase sunt expuse la aer, arsenul con
ținut î
n
minerale sulfuroase poate fi eliberat în apă. Când carbonu
l organic este present în apă,

bacteriile sunt alimentate prin reducerea directă a As (V) la As (III).

Transformările stă
rilor

apoase ale

As sunt influen
țate de pH, de
poten
țialul de
oxidoreducere, de concentra
ția de materie organică și de concentrațiile și formele de
oxidare ale altor elemente în special de fier
și mangan.

Principalii factori sunt pH
–
ul
și
poten
țialul redox. În

general, principalele forme de As în condi
ții de oxidare sunt H
3
AsO
4
,
H
2
AsO
4

–
, HSO
4
2
–
,
și AsO
4

la valori de pH 2, 2
–
7, 7
–
11
și 11.

În condi
ții reducătoare, H
3
AsO
4

este predominant la valori de pH 2
–
9. Oxidarea
și reducerea arsen
ului afectează
capacitatea
sa de a migra în mediile subterane. Arsenitul este forma solubilă cea mai stabilă de arsen în
mediu reducă
tor
și arsenatul
, care este mai pu
țin mobil decât arsenitul, este dominant în
mediile de oxidare la pH neutru. Prin urmare, arsenul poate
avea mobilitate cres
cută
în
condi
țiile mediilor reducătoare. Mediul de reducere este de asemenea bogat în materie
organică care poate mări so
lubilitatea compu
șilor cu arsen
.

Ca rezultat, adsorb
ția ar
senului
este redusă
și arsenul
dizolvat se acumulează în

apa subterană.

De aceea, con
ținutul de
arsen este mai mare în mediile reducătoare decât în mediile oxidante
.

Prezen
ța sulfului este un alt factor care afectează transformarea arsenului în apele
naturale. Arsenul poate precipita atunci când s
e formează su
lfurile metalice. Î
n acest fel,
arsenul este îndepărtat din apă
și mobilitatea acestuia scade.

Atunci când oxigenul este
prezent, bacteriile oxidante reduc sulful pentru a genera energie cu poten
țial d
e eliberare a
arsenului din legă
turi.

Reac
țiile redox

care implică Fe

pot fi factori esen
țiali în

influen
țarea
arseniului în sistemele
apoase. Reducerea oxihidroxizil
or de fier joacă

un r
ol
–
cheie în eliberarea As în apă
. Deci, As
poate fi îmbogă
țit
în apă odată cu cre
șterea con
centratiilor de Fe. În
condi
ț
ii reducătoare,
arsenul poate fi mobilizat prin desorbție reducătoare prin
dizolvare
,

atunci când este
asociat cu oxizi de fier. Desorb
ția reducătoare are loc în două situații. Una dintre ele este
atunci când arseniatul este redus la arsenitul care este ad
sorbit mai slab în oxizi de fier.

Unele specii de bacterii catalizează transformările redox ale arseniului.

Din calculul echilibrelor termodinamice

reiese că
, concentra
țiile de
As (V) ar trebui să fie
mai mare decât As (III), în

condi
ții

puternic reducăt
oare în cazul în care SO
4
2
–

este prez
ent.

Cu toate acestea, rea
c
țiile redox abiotice ale arsen
ului sunt lente. Oxidarea As (III) de către
O
2

dizolvat este o reac
ție deosebit de len
t
ă
.

13

Clasificare

Arsenul element
ar
și compuș
i
i cu arsen
sunt clasificați

drept "toxici "
și "periculoși pentru
mediu" în Uniunea Europeană, în c
onformitate cu Directiva 67/548/
CEE. Agen
ția
Interna
țională pentru Cercetare în Dom
eniul Cancerului (IARC) recunoaș
te că arsenul
elementar ș
i compuș
ii cu arsen din grupa 1 sunt canceri
geni, iar UE enumeră tri
oxidul de
arsen, pentoxidul de arsen
și sărurile de arseniat ca

substan
țe cancerigene de categoria 1.

Arsenul este cunoscut că
provocă arsenicoza datorită prezenței sale în ap
ă potabilă.

Limite legale

în produsele alimentare
și

în băuturi

Î
n Statele Unite, începând cu anul 2006, concentra
ția maximă în apă potabilă permisă de
către Agen
ția de Protecție a Mediului (EPA) este de 10 ppb
,
iar FDA a stabilit acela
și
standard în 2005, pentru apele îmbuteliate.

Riscuri la expunere
și

remediere

Otrăvirea cu arsen

po
ate apărea la persoanele care lucrează în industriile care implică
utilizarea de arsen anorganic
și a compușilor săi, cum ar fi conservarea lemnului, producția

de sticlă, aliaje de metale neferoase, precum
și producția de
s
emiconductori electronic.
Arsen
ul anorganic se regăse
ște și î
n emisiile de la cuptoarele de
cocsificare din industria
siderurgică ( secția topitorie).

S
–
a propus ca As (III), care este mai toxic decât arsen (V) poate fi scos din apa freatică
folosind
Saccharomyces cerevisiae din drojdie de brutărie ( drojdia de bere)

T
ratamentul de otrăvire cronică cu arsen este posibil. Anti
–
levizita

britanic
ă (Dimercaprol)
este prescrisă în doze de 5 mg/
kg până la 300 mg la fiecare 4 ore în prima zi și apoi la
fiec
are 6 ore pentru a doua zi
și în cele din urmă la fiecare 8 ore timp de 8 zile.

b.

Cobaltul

este un

element chimic
,

metal
, cu

numărul atomic

27 și simbolul

Co
. Acest
metal a fost izolat pentru prima oară în 1730 de către chimistul suedez

George
Brandt
.

Fig. 5. Cobalt

Numele acestui metal poate fi pus în relație cu cuvântul

german

Kobold

(spirit rău).
Datorită proprietăților sale feromagnetice cobaltul este folosit pentru
fabricarea

magneților
;

oxizii

cobaltului sunt folosiți la obținerea unor

emailuri

albastre
(albastru de cobalt) pentru ceramică. Oxizii se mai folosesc și la
colorarea sticlei în

albastru. O curiozitate este că sărurile higroscopice (de exemplu CoC
12
) sunt albastre în
stare anhidră, și de culoare roz în stare hidratată.

14

Izotopul radioactiv Co
60

este utilizat la radioterapia cu

raze gamma
(
gammaterapie).

Cobaltul face parte dintre metalele care deși sunt re
lativ puțin răspândite în natură

au un
rol foarte important în aliare
a cu alte metale dure. Importanț
a cobaltului se datorea
ză în
primul rând valorii sale,
drept component al așa
–
numitelor aliaje dure: aliaje
metaloceramice și a
liaje de turnare de tipul steliț
ilor,
pre
cum și aliaje cu proprietăți
specifice deosebite, magnetice, refractare și antiacide.

C
obaltul în scoar
ța tere
stră se găs
e
ște numai în formă de combinație chimică,
cu excep
ția
depoz
itelor mici găsite în aliajele
naturale de f
ier meteoritic. Cobaltul liber
produs prin
topire reducătoare este un metal dur, lucios, gri
–
argintiu.

Au fost utilizaț
i pigmen
ți albaștri
pe ba
ză de cobalt (albastru cobalt) î
ncă din cele mai
vechi
timpuri pentru bijuterii ș
i vopsele, precum
și pentru a da o tentă de a
lbastru distinctiv
pentru sticlă
.

În zilele noastre,
cobal
tul
este produs în mod
specific din diverse minereuri
metalice
luci
oas
e, de exemplu, cobaltit (Co,As,
S), dar principala sursă a elementului este un produs
sec
undar al unui minereu de cupru și nichel.
“Centura

de siguran
ță” a cuprului este
în
Congo
și
Zambia unde se menține la randamentele cele mai bune și
minereu de cobal
t.

Cobaltul este
utilizat în principal ca metal,
în
prepararea aliajelor magnetice de putere
înalta și rezistente la uzură
.

Compu
și
i silicați de cobalt
și aluminat
de cobalt (II) (CoAl
2
O
4
, albastru cobalt) dau o culoare
albastru închis distinctiv pentru sticlă, ceramică, cerneluri, vopsele
și lacuri.

Cob
alt apare in mod natural numai
ca un izotop stabil, cobalt
–
59. Cobalt
–
60 este un
radioizotop comercial important care este folosit ca t
rasor radioactiv
și pentru producerea
de raze gamma de înaltă energie.

Cobaltul este ce
ntrul activ al coenzimei numită cobalamină,

cel mai comun exemplu fiind
vitamina B12.

Prin urmare este un mineral esential pentru dietele tuturor animalelor.

Co
baltul în formă anorganică este un nutrient activ pentru bacterii, alge
și ciuperci .

Caracteristici

Cobaltul este un metal feromagnetic cu o greutate specifică de 8,9. Temperatura Curie

este
de 1115 ° C (2039 ° F),

iar momentul magnetic este 1,6
–
1,7 Magn
eton Bohr
–
Procopiu per
atom.

Cobaltul are o permeabilitate relativă de două treimi din cea a fierului. Cobaltul
metalic apare ca două structuri cristalografice: HCP
și FCC. Temperatura de tranziție ideală
între structurile HCP
și FCC este de 450 ° C (842
° F), dar în practică, diferen
ța

de energie
este atât de mică încat creșterea aleatorie este comună pentru cele două

forme.

Cobaltul
este un metal reducător slab protejat împotriva oxidării printr
–
un strat de film de oxid de
pasivare. Acesta este atacat d
e halogeni
și sulf.

Încălzirea în oxigen a cobaltului

produce Co
3
O
4

care pierde oxigen la 900°C (1650 ° F)

pentru a da monoxidul CoO.
Metalul reac
ționează cu fluor
(F2) la 520 K pentru a da CoF3;
cu clor
(Cl2), brom (Br2)
și iod (I2), se formează halogenu
rile binare corespunzătoare.
Co
baltul

nu reac
ționează cu hidrogen gazos (H2) sau gaz de azot (N2) chiar și atunci când
este încălzit, dar nu reac
ționează nici cu bor, carb
on, fosfor, arsen
și sulf.

La temperaturi
obi
șnuite Co reacționează lent cu

acizi min
erali
și foarte lent în mediu umed, dar nu
reacționează în prezența
aerului uscat.

Compusi

15

Stări
le comune d
e oxidare ale cobaltului sunt +2
și +3, cu toate că sunt cunoscuți ș
i
compu
și cu stări de oxidare variind de la starile
–
3 la +4. O stare de
oxidare comun
ă

pentru compu
șii
simpli este +2 (cobalt (II)). Aceste săruri formează prin reacț
ie cu apa
complexul metalic apos de culoare roz

[Co (H
2
O)
6
]
2+
.
Pr
in adăugarea de cloruri se obț
ine o
culoare albastru intens [CoCl
4
]
2
–
.

Compu
și de oxigen și ca
lcogen

Calcogenii sunt elementele chimice din grupa 16 a tabelului periodic. Acest grup este de
asemenea cunoscut sub numele de familie de ox
igen. Se compune din elementele:
oxigen
(O), sulf (S), seleniu (Se), telur (Te), iar poloniu element radioactiv
(Po)
.

Sunt cunoscuți mai mul
ți oxizi de cobalt:
co
balt verde (II) oxid (CoO) cu structura de rocă

de sare. Este u
șor de oxidat cu apă și oxigen la hidroxid maro de cobalt (III) (Co (OH)
3
). La
temperaturi de 600
–
700°C, CoO se oxidează la cobalt albastru (
II, III), oxid (Co
3
O
4
), care are
o structură de spinel.

Negru de cobalt adica oxid

de cobalt
(III) (Co
2
O
3
)
este de asemenea
cunoscut.

Oxizii de cobalt sunt antiferomagnetici la temperatură scăzută.

Principalii c
alcogeni de cobal
t includ negru de cobalt (II),
sulfurile CoS
2
, care adoptă o
structură de tip pirită
și cobalt (III)

ca sulfură (Co
2
S
3
).

Halogenuri

Fig. 6. Clorură hexahidratată de cobalt (II)

Se cunosc patru dihalogenuri de cobalt (II):



cobalt (II) bromură și

fluorură (COF
2
, roz),



cobalt
(II) clorură de cobalt (CoCl
2
, albastru),



cobalt (II) (CuBr
2
, verde),



cobalt (II) iodură (CoI
2

, negru
–
albăstrui
).

Aceste halogenuri există în formă anhidră
și hidratat
ă. Diclorura anhidră este de culoare
albastră și cea h
idrată

este de culoare ro
șie.

Poten
țialul de reducere pentru reacția

Co
3+

+ e
−

=

Co
2+

este 1.92 V dincolo de faptul că pentru clor , la clorura este 1.36 V.

Ca o consecin
ță cobalt (III) și o clorura ar avea ca rezultat reducerea cobalt (III) la cobalt

(II).

Poten
țialul de reducere al fluorului este atât

de mare, 2.87 V, cobalt (III) î
n

combinaț
ie cu
florul (florurile) sunt compusi stabili. Flo
rura de cobalt ( Cobalt (III)) care este utilizată

în
unele reac
ții de fluorurare ș
i r
eac
ționează puternic c
u apa.

16

Compuși de coordonare

În ceea ce prive
ște toate metalele, compuși
i

moleculari
și ioni
i

polia
tomici de cobalt sunt
clasificați sub formă de complexe (complecși)
de coordonare, adică molecule sau ioni care
con
țin cobaltul legat de mai multe liganzi.

Principiile electronegativității
și al durității moi (
moale) a unei serii de liganzi pot fi
utilizate pentru a explica starea de oxidare obi
șnuită a cobaltului.

De exemplu, complec
șii Co
+ 3

tind să aibă liganzi amina.

A
șa cum fosforul este mai moale
decât azotul, liganzi
i

fosfinic
i tind să faciliteze
legarea
Co
2 +
și Co
+

în liganzi, un exemplu fiind
complexul lingand
tris (trifenilfosfină) clorură
de
cobalt(I) cu formula chimică

((P (C
6
H
5
)
3
)CoCl).

Cu cât este mai electron
egativ (
și mai greu) cum s
unt oxidul
și fluorura, aceștia pot stabiliza
deriva
ții de
Co
4+

și Co
5+

ca de exemplu hexafluorocobaltit de cesiu (Cs
2
CoF
6
)
și percobaltitul
de potasiu (K
3
CoO
4
).

Alfred Werner, un câ
știgător al premiului
Nobel a fost pionier în domeniul chimiei de
coordo
nare, a lucrat cu
compu
și ai formulei empirice
[Co(NH
3
)
6
]CI
3
. Unul dintre izomeri
i
determinați a fost hexamina

de cobalt (III) . Acest complex de coordonare es
te un "tipic" de
felul complex Werner ș
i este format dintr
–
un atom de cobalt central de coordonare legat de
șase liganzi amina ortogonali între ei
și trei contra
–
anioni de clorură
.

Utilizarea liganzilor de chelare

ca
etilen
diamină în loc de amoniac se obț
ine clorură de tris
(etilendiamina) d
e cobalt (III) ([Co (en)
3
] CI
3
), care a

fost unul dintre primii complecș
i de
coordonare
care a fost rezolvat (studiat)
prin izomerii optici.

Complexul există în
ambele forme fie “dreptaci” sau “stângaci” (pozitiv sau negativ) ca o
"elice cu trei pale". Ac
est complex a fost izolat pentru prima dată de Werner sub formă de
cristale în formă de ace de culoare galben
–
aurie.

Compușii organo
–
metalici

Cobaltocene este un analog stru
ctural ferocen, în cazul

înlocuitori
lor

de cobalt pentru fier.

Cobaltocenul este c
unoscut
și sub denumirea de bis (ciclopentadienil) de cobalt (II) sau
chiar "bis Cp cobalt", este un compus o
rganocobalt cu formula Co
(C5H5)
2
. Este un solid
viole
t închis, care sublimează u
șor cu
pu
țin peste temperatura camerei. Cobaltocenul a fost
descop
erit la scurt timp după ferocen care a fost primul metaloce
n.

\

Fig. 7. Cobaltocenul

Cobaltoceul este sensibil la oxidare cu mul
t mai mult decât ferocenul.

Carbonilul de cobalt (Co
2
(CO)
8
) este un catalizator în reac
ț
iile de carbonilare
și la
reac
țiile
de hidroxilare.

Vitamina B12
este un compus organometalic găsit în

natură
și este singura
vitamină care

con
ține un atom de metal.

17

Iz
otopi

59
Co este singurul izotop stabil de cobalt
și singurul izotop care există în mod natural pe
Pământ. Izotopii

gama de cobalt au greutatea atomica de la 50 x 50 (Co) la 73 u (73Co).

Modul de dezintegrare primară
pentru izotopi
i cu o unitate de masă atomică
cu valori mai
mici decât cea a izotopului stabil cel mai abundent,
59
Co este o captură

de electroni iar
m
odul primar de degradare pentru cei mai mari de 59 de unită
ți atomice de masă este
dezintegrarea beta. P
rodusele de descompunere primară
mai mici de
59
Co (mai mici de 59
de unitati ato
mice) sunt elementele 26 (fier)
, i
zotopii și
după 28 sunt elemente (ni
chel)

si
izotopii.

Fig. 8.
Portelan cu cobalt albastru

fabricat in anul 1335 in China

Forme în natură

Forma stabilă de cobalt este creat
ă

în

supernova prin r
–
proces.
Acesta cuprinde 0,0029%
din scoar
ța terestră și este una dintre primele metale de
tranzi
ție.

R
–
proces este un proces
care are lo
c în nucleosinteză supernova
și este responsabil pentru crearea
a aproximativ
jumătate din nucleii atomici bogați î
n neutron
i care sunt mai grei
decât fierul)
.

Cobalt liber (metalu
l nativ) nu se găse
ște în sco
arța terestră (
Pământ), datorită cantită
ții de
oxigen din atmosferă
și

a
clorului din ocean.

În natură
, cobaltul este frecvent asociat cu nichel
și ambele sunt componente caracter
istice
ale fierului meteoritic de
și cobaltul este mult mai abundent în meteor
iț
i
i

de fier decât
nichelul.

Este o componentă majoră metalică în combina
ție cu sulful și arsenul
din cobaltitul sulfidic
(CoAsS), sfaleritul (CoAs
2
), glauconit
ul

((Co,Fe)AsS)
și skutterudite (CoAs
3
) minerale.

Mineralul cattierite este similar cu pirita

și se produce împreună cu vaesite în depozitele
de cupru ale provinciei Katanga. La cont
actul cu atmosfera, intemperiile fac să apară
și
mineralele sulfuroase
care se oxidează pentru a forma erythrite roz ("cobalt scurt":
CO
3
(ASO
4
)
2

· 8H
2
O)
și spherocoba
ltite (CaCO
3
)
.

Productia

18

Fig. 9. Minereu de cobalt

Fig. 10. T
endinț
ă de producț
ie mondială

Principalele minereuri

de cobalt sunt
:

cobaltit, erythrite, glauco
dot
și skutterudite,

dar cel
mai mult
minereu
de cobalt este ob
ținut prin reducerea compușilor cu cobalt, care apar ca
produse secundare de nichel
și a activităților miniere de cupru.

Există mai multe metode pentru separarea cob
altului din cupru
și nichel. Ele depind de
concentra
ția de cobalt și compoziția exa
ctă a minereului utilizat. O
etapă de separare
implică flota
ție cu spumare, în care agenții activi de suprafață se leagă la componente de
minereu diferite, ceea ce duce la o

îmbogă
țire a minereurilor de cobalt.

Ulterior prăjirea transformă minereurile până la
sulfatul de cobalt, în timp ce cuprul
și
fierul se oxidează la oxid. Levigarea cu apă extrage sulfatul împreună cu arsena
ți.

Reziduurile sunt dizolvate în continuare cu
acid sulfuric ob
ținându
–
se o solu
ție de sulfat de
cupru. Cobaltul poat
e fi extras (levigat) din zgura

de topitorie a cuprului.

Produsele obținute
din

procedeele men
ționate mai sus
se transformă în oxid de cobalt
(Co
3
O
4
). Acest oxid este redus la m
etal pri
n reac
ția aluminotermică
sau prin reducerea cu
carbo
n

într
–
un furnal.

Aplicatii

Principala aplica
ție a c
obaltului este ca metal liber
în produc
ția anumitor aliaje de înaltă
performan
ță.

Aliaje

Superaliajele
pe bază de cobalt consumă cea mai mare parte
din
cobaltul produs.
Stabilitatea temperaturii acestor aliaje le face potrivite pentru a fi utilizate în palete de
tu
rbine pentru turbine cu gaz
și î
n industria motoarelor de avioane cu reac
ție deși aliajele
pe baz
ă de nichel singur cristalizat le depă
șesc la

performanț
e în această privin
ță pe cele de
cobalt.

Aliajele pe bază de cobalt sunt de asemenea rezistente la coroziune
și rezistente la uzură.

Acest lucru le face utile în domeniul medical, în cazul în care cobaltul este adesea utilizat
(împreună cu tita
nul) pentru implanturi ortopedice.

Dezvoltarea aliajelor

pe baza de cobalt
rezistente
la uzură a început în primul deceniu al seco
lului al 19
–
lea cu aliajele ste
lite care
sunt aliaje de coba
lt, crom, cu diferite concentraț
ii de tungsten
și cu diferite con
ținuturi de
carbon.

Formarea carburilor de
crom
și wolfram le face foarte
rezistente la uzură. Aliaje sp
eciale de
cobalt
–
crom
–
molibden
cum ar fi Vitallium sunt folosite pentru pr
oteze (ș
i piesele acestora)
cum ar fi pentru șold și genunchi. Aliajele
de co
balt sunt de asemenea folosite pentru
protezele dentare în cazul în care acestea sunt utile pentru a evita alergiile la nichel.

19

Aliajele speciale de aluminiu, nichel, cobalt
și fie
r cunoscut sub numele de Alnico

și aliajul
de samariu
și cobalt (magnet s
amarium
cobalt) sunt folosite în confecționarea magne
ți
lor
permanen
ți
.
De asemenea, este al
iat cu 95% platină pentru

bijuteri
i,
potrivit pentru
turnarea detaliată fină
și este ușor magnetic.

Baterii

Oxidul de litiu ș
i de cobalt (LiCoO
2
) este utilizat pe s
ca
ră largă în catozii bateriei
litiu
–
ion.

Materialul este compus din straturi de oxid de cobalt
în care este intercalat
litiu.
În timpul
descărcării litiului intercalat între straturi el
este eliberat ca ion de litiu.

Nichel
–
cadmiu
(NiCd
)
și hidrura de nich
el metalic ș
i baterii (NiMH) con
țin cantități semnificative de
cobalt; cobaltul îmbunătă
țește capacitățile de oxidare ale nichelului în baterie.

Catalizatori

Mai mul
ți compuși de cobalt sunt folosiți în reacții chimice drept catalizatori de oxidare.

Acetat
ul
de cobalt este utilizat pentru conversia xilenului la acid tereftalic care este
precursorul vrac din polimerul de polietilenă tereftalat . Catalizatorii tipici sunt carboxila
ții
de cobalt (cunoscuti sub numele de

săpunuri de cobalt). Carboxilații sunt

utilizaț
i în

vopsele, lacuri
și cerneluri ca "agenți de uscare", prin oxidarea uleiuri
lor de uscare. Aceia
și
carboxila
ți sunt folosiți pentru a îmbunătăți aderența
o
țelului de cauciuc în anvelopele
radiale cu structură de centură de o
țel.

Catalizatorii
pe bază de c
obalt sunt de asemenea importanț
i în reac
țiile care implică
monoxidul de carbon.

Reformarea cu abur este util
ă în producerea de hidrogen ș
i
utilizează cataliz
atori pe bază de oxid de cobalt
.

Cobaltul este de asemenea
un catalizator în proc
esul Fischer
–
Tropsch care este
utilizat în
hidrogenarea monoxidului de carbon în combustibilii lichizi.

Hidroformilarea alchenelor se bazează adesea pe octacarbonil de cobalt drept catalizator
cu toate că astfel de proce
se au fost par
țial (deplasate)
înlocuite de catalizatorii pe bază de
iridium
și pe bază de sodiu, mai eficienț
i, de exemplu, procesul Cativa.

Hidrodesulfurare
a

petrolului utilizează un catalizator derivat din cobalt
și molibden. Acest
proces ajută pentru a elimina impurită
țile de sulf

din petrol deoarece impurităț
ile
interferează la rafinarea combustibililor lichizi.

Pigmenți
și coloranț
i

Înainte de secolul al 19
–
lea utilizarea predominantă a cobaltului era ca pigment. Încă

din
Evul Mediu a fost

folosit în producerea de smalț ș
i a

sticlei de culoare albastră (
pahare).

S
malțul
este produs prin topirea unui a
mestec de minerale smaltite de cuar
ț, carbonat și
potasiu, prin prăjire
ob
ținându
–
s
e o sticlă de culoare închisă,
silicat albastru, care este
măcinat după producer
e
.

Smal
ț
ul

a f
ost utilizat pe scară largă pentru colorarea sticlei
și ca
pigment pentr
u pictură
. În 1780, Sven Rinman a descoperit cobaltul verde
și în 1802 Louis
Jacques Thenard
a
descoperit cobaltul albastru.

Cele două varietă
ți de cobalt
pigment albastru, albastru
de cobalt (aluminat de cobalt)
și
verde de cobalt (un amestec de oxid cobalt (II)si oxid de zinc), au fost fol
osite ca pigmen
ți
pentru pictură

datorită stabilit
ă
ții lor foarte mari (superioară
)
.

Radioizotopi

20

Cobalt
–
60 (Co
–
60 sau
60
Co), este util ca o sursă de raze gamma deoarece acesta poate fi
produs în cantitate previzibilă
și
are
activitate ridicată prin bom
bardarea cobaltului cu
neutroni
. Produce doua raze gamma cu energii de 1,17
și de 1,33 MeV.

Utilizările sale includ
radiot
erapie cu fascicul extern
, sterilizarea cons
umabilelor medicale
și a deșeuri
lor medicale, tratament
e cu radia
ții ale alimentelor
pentru steriliza
re
(pasteurizare la rece),
radiografie industrială (de exemplu, radiografiile pentru integritatea
sudurii), m
ăsurători de densitate (de exemplu, măsurători de densitate de beton),
întrerupătoare

de înăl
țime pentru umplerea rezervo
a
relor.

Cobalt
ul

de la aparatele de radioterapie a reprezentat un pericol grav

atunci când nu a fost
eliminat
în
mod corespunzător, ia
r unul
dintre cele mai grave accidente de contaminare cu
radia
ții în America de Nord a avut loc în 1984,
după ce o unitate de radioterapie
c
u con
ținut
de cobalt
–
60 a fost casată și a fost dezasamblată greșit
într
–
un cimitir de vechi
turi
în Juarez,
Mexic.

Cobalt
–
60 are un timp de înjumătă
țire radioactivă de 5.27 ani. Această scădere a
activită
ții necesită înlocuirea periodică a surselor utilizate în radioterapie și este unul
dintre motivele pentru

care

aparatele de radioterapie cu cobalt au fost înlocuite î
n mare
măsură de acceleratoare liniare de radia
ții în terapia modernă
.

Cobalt
–
57 (Co
–
57
sau 57Co) este un radioizotop

de cobalt cel mai des utilizat

în teste
medicale
. Este
un agen
t de radiomarcare pentru absorbția vitaminei B12 ș
i pentru testul
Schilling
. Cobalt
–
57 este ut
ilizat ca sursă în spectroscopia

Mos
sbauer
și este una din

surse
le

posibile ale dispozitivelor de fluorescen
ță cu raze X.

Noul design (sau modele) ale
armelor
nucleare ar putea încorpora în mod inten
ționat
59
Co care ar urma sa fie act
ivat într
–
o
explozie nucleară pentru a produce
60
Co.
60
Co dispersat ca reziduuri radioactive, creează
ceea ce este numit uneori o
bombă de cobalt.

Alte utiliză
ri

Alte utilizări ale coba
ltului sunt în galvanoplastie
da
torită aspectului său atractiv și
datorită
durității
și rezistenței la oxidare și ca bază

pen
tru emailurile pentru por
țelan

(bază pentru
porț
elanul emailat)
.

Rolul b
iologic

Cobaltul este esen
țial pentru toate animalele.

Fig. 11. Cobalamin
a

21

Cobaltul

este un co
nstituent esen
țial al
cobalaminei
, de asemenea, cunoscut sub numele de
vitamina B12, care este rezervorul biologic primar al cobaltului ca element in "ultra urme"
(ca microelement, oligoelement).

Bacteriile din intestinele animalelor rumegătoare pot converti sărurile
de cobalt
în
vitamina B12, un compus care poate fi produs numai de către bacterii sau Archaea.

Archaea

este unul d
intre cele trei domenii ale vieț
ii, alături de

Bacteria

și

Eucaria
. Este
constituit din organisme unicelulare, anucleat
e
și care nu au organite despărț
ite de
membrane. Archaea au fost clasificate ca bacterii
și au primit titlul de "archaebacteria", dar
această clasif
icare este acum depă
șită.

Celulele archaea au proprietăț
i diferite de celulele
bacteriilor sau ale eucariotelor. Archaea se împart în patru

încrengături
. Clasificar
ea lor este
dificilă pentru că archaea sunt rareori studiate în

laborator
și sunt doar analizat
e la nivelul
acizilor nucleici, din mostre prelevate din mediul înconjurător
.

Prezen
ța concentrației minime de cobalt în sol

îmbunătă
țește semnificativ starea de
s
ănătate a animalelor care pasc
iar o absorb
ție de 0,20 mg / kg corp pe zi este recomandat
ă

pentru animale deoarece cu ajutorul lor se poate ob
ține vitamina B
12
.

Animalele care nu pot produce vitamina B
12

din propriile lor bacterii gastro
–
intestinale sau
a altor animale, trebuie să ob
țină această vitamin
ă din prefabricate î
n
corporate
în alte
prod
use de origine animală care alcătuiesc dieta lor,
pentru că nu pot beneficia de pe urma
ingerării a sărurilor si
mple de cobalt.

La om vitamina B
12
există în
două tipuri de ligand alchil:
metil
și adenozil
. MeB
12

promovează transferul grupelor metil (
–
CH
3
). (Me = metal)
.
Versiunea adenozil B
12

catalizează rearanjamente în care un atom de hidrogen este transferat

direct între doi
atomi
adiacen
ți cu un schimb concomitent al
celui de
–
al doilea substituent X, care poate fi
un atom de carbon cu substituen
ți, un atom de oxigen al unui alcool sau o amină.

Metilmalonil coenzima A mutază (MUT) converte
ște MML
–
CoA în Su
–
CoA, un pas important
pentru extragerea energiei din proteine
și grăsimi.

Cu toate că

sunt

mult mai pu
țin frecvente decât alte metaloproteine (de exemplu, cele de
zinc
și fier), prote
inele de cobalt sunt cunoscute și î
n afara vitaminei B
12

Aceste prot
eine incl
ud metionina aminopeptidaza 2, o enzimă

care apare la oameni
și alte
mamifere care nu utilizează inelul Corrin al vitaminei B
12

dar se leaga direct de cobalt.

O altă enzimă de cobalt non
–
Corrin este nitril hidratază, o enzimă în bacterii care sun
t
capabile să metabolizeze nitrilii.

Precauț
ii

Cobaltul este un

element esen
țial pentru viață
în cantită
ți infime. Valoarea DL50 pentru
sărurile de cobalt solu
bile a fost estimată
a fi între 150
și 500 mg / kg. Astfel, pentru o
persoană de 100 kg , LD50
pentru o singură doză ar fi de aproximativ 20 de grame.

Cu toate acestea, ingestia (ingerarea) de cobalt a cauzat grave probleme de sănătate,
probleme cronice la doze mult mai mici decât doza letală.

22

În 1966, adăugarea de compu
și de cobalt pentru a sta
biliza spuma de bere în Canada, a
condus la o formă particulară de cardiomiopatie indusă de toxine, care a ajuns să fie
cunoscut
ă sub numele de cardiomiopatie bă
utorului de bere.

După nichel

și crom, cobaltul este o cauză majoră a dermatitei
de contact.

Cobaltul poate fi absorbit în mod ef
icient de către oasele de porc
carbonizate; însă acest
proces este inhibat de cupru
și zinc;

aceste două elemente
au o afinitate mai mare pentru
oasele carbonizate.

c.

Cromul

este un element chimic care are simbolul chimic

Cr

și

numărul atomic

24.

Este primul element chimic al grupei 6. Are o culoare alb
–
cenușie și este lucios.

Oxidul de
crom

a fost folosit de către chinezi, încă de acum 2000 de ani, pe timpul

dinastiei Qin
,
pentru a acoperi vârfurile armelor. Cromul în combinație cu alte elemente are un colorit
variat, fiind folosit și ca pigment în vopsele sau lac
uri.

Cromul adăugat

în timpul fabricării
oțelului
,
îl face pe acesta să fie mai rezistent la coroziune și la decolorare. Această utilizare,
alături de placarea cu crom (
electroplacarea
) sunt cele mai uzuale metode de folosire a
cromului.

Cromul și

ferocromul

se obțin din același mineral,

cromit

(FeCr
2
)O
4

, prin tratarea la cald,
având agent reducător

siliciul

sau prin

aluminotermie
.

Proprietăți fizice
–

Cromul este un

metal

dur,
de culoare albă argintie, rezistent la coroziune,
în forma nativă fiind ușor de prelucrat.

Proprietăți chimice
–
După gradul de oxidare se poate distinge Cr
+2
, Cr
+3

și
Cr
+6
, cel mai
stabil fiind Cr
+3
.

Cromații (CrO
4
2
−
) respectiv bicromatul

Cr
2
O
7
2
–

sunt folosiți ca oxidanți
energici
, fiind toxici și cancerigeni. Î
n soluție apoasă acidă se colorează în galben și acceptă
ionii de H
+
, dacă se schimbă pH
–
ul soluției în
alcalin soluția devine portocalie.

2CrO
4
2
–

+ 2H
+

↔

Cr
2
O
7
2
−

+ H
2
O

Cromul este un metal destul de răspândit în scoarța pământului dar numai sub formă de
combinații chimice, cromit (FeCr
2
)O
4
) cu un conținut în crom de 0,033%. În metalurgia

cromului se disting două etape mai importante și anume: fabricarea oxidului de crom și
obținerea cromului metalic. Face parte din categoria metalelor puțin reactive, în stare
compactă prezintă o rezistență deosebită față de oxigen și agenții atmosferici ch
iar și la
temperaturi ridicate.

Minereul de bază folosit la extragerea cro
mului este cromitul, metalul se
obți
ne printr
–
o
reacție de reducere
(
redox
) din cromit cu ajutorul

aluminiului

sau

siliciului
:

4 FeCr
2
O
4

+ 8 Na
2
CO
3

+ 7 O
2

→

8 Na
2
CrO
4

+ 2 Fe
2
O
3

+ 8 CO
2

Na
2
Cr
2
O
7

x 2 H
2
O + 2 C
→

Cr
2
O
3

+ Na
2
CO
3

+ 2 H
2
O + CO

Cr
2
O
3

+ 2 Al
→

Al
2
O
3

+ 2 Cr

Încă din veacul trecut s
–
a observat că adausurile de crom în oțel contribuie la creșterea
caracteristicilor mecanice precum și a rezistenței la coroziune ale acestuia. Dar, influența
favorabilă pe care o exercită cromul asupra oțelului nu a fost exploatată

decât foarte puțin

23

până în anii care au

precedat primul război mondial. Î
n prezent se poate spune că cromul
constituie principalul element de aliere al oțelurilor. Oțelurile cu conținuturi mai scăzute de
crom (0,3
—
4%) posedă o duritate ridicată și o bună
rezistență de rupere la tracțiune.

Sunt
mai multe procedee de a acoperi aliajele

fierului
, respectiv

oțelul
, cu un strat de crom
prin

galvanizare
.

Cromul și derivații sunt utilizați în:

1.

cromarea dură, stratul de crom având o grosime de 1000
μm (utilizat
în fabricarea
motoarelor)
;

2.

cromarea decorativă
,

stratul de crom având o grosime de < 1
μm (cu rol anticoroziv)

3.

folosirea
în amestec ca aliaj ca anticoroz
iv la piese metalice care sunt supuse la
temperaturi ridicate
;

4.

accelerarea unor reacții chimice

în calitate de catalizator
;

5.

folosirea cromitului la pr
oducerea și arderea cărămizilor
;

6.

colorarea verzuie a sticlei
;

7.

fabricarea coloranților, sau la producerea benzilor magnetice de înregistrare
acustică

prin folosirea cromaților;

8.

în laboratoare
,

ca detergent a bicromatului de

potasiu
.

Izotopi

Cromul (83.789% abunden
ța naturală) este compus din trei izotopi stabili;
52
Cr,
53
Cr
și
54
Cr
dar

cel mai stabil este

52
Cr
,
50
Cr are

un timp de înjumătă
țire de (mai mult) 1,8 x 1017 ani,
iar
51
Cr are

un timp de înjumătă
țire de 27,7 zile. Toți izotopi radioactivi răma
și au perioade
de înjumătă
țire,
care sunt mai pu
țin de 24 de ore, iar majoritatea dintre acestea au
perioade de înjumătă
țire, care sunt mai puțin de 1 minut.
53
Cr este produsul de degradar
e
radiogenică a
53
Mn (timp de înjumătă
ți
re = 3,74 milioane de ani).

Con
ținutul de
iz
otopi ai Cromului sunt combinați
în mod tipic cu un con
ținut de mangan
izotopic
și au aplicar
e în geologia iz
otopic
ă

.

Compuș
i

Cromul este un memb
ru al metalelor de
tranzi
ție, din grupa 6. Cromul

are o configura
ție
electronică 4s
1
3d
5
, datorită energiei scă
zute a configura
ției de spin înalt.

Cromul prezintă o gamă largă de posibile stări de oxidare, în caz
ul în care starea (treapta)
+3
este cel mai stabil punct de ved
ere energetic; cele +3
și +6 state sunt cel mai frecvent
observate în compu
și de crom, în timp ce treptele de oxidare 1
, +4
și +5 state sunt rare.

24

Fig. 12. Diagrama Pourbaix pentru crom în apă pură, acid percloric sau hidroxid de sodiu

Un număr
mare de com
pu
și de crom (III) sunt cunoscuț
i. Cromul (III) poate fi ob
ținut prin
dizolvarea cromului
elementar în acizi
,

cum ar fi acidul clorhidric sau acidul sulfuric.

Ionul
Cr
3+

are o rază similară (rază 63 pm) cu cea a Al
+3

(
rază de 50 pm) astfel
încât aceș
tia se
pot înlocui reciproc în unii

compu
și, cum ar fi în alaunul
crom
și alaunul de aluminiu.

Atunci când o cantitate infimă de Cr
3+

înlocuie
ște un Al
3+

în corindon (oxid de aluminiu,
Al
2
O
3
), se formează rubin de culoare ro
șie.

Corindonul

(ru
bin)

–

este un

mineral

clasat ca duritate

pe locul doi după

diamant

pe
scara

Mohs
.
Din punct de vedere al compoziției chimice este un oxid de aluminiu având
formula Al
2
O
3
, prin urmare aparține de clasa oxizilor, cristalizând în sistemul trigonal.

Fig. 13. Corindonul

rubin

Ionii de crom (III) tind să formeze complec
și octa
edrici. Culorile acestor complecși sunt
determinate
de liganzi care sunt ata
șati de Cr la centru.

Cromul(III),
disponibil comercial
este în formula de [CrCl
2

(H2O)
4
]
Cl complexul d
e clorura
hidratată de culoare verde închis.
Compu
șii strâns înrudiț
i au culori diferite: verde pal [ClCr (H
2
O)
5
] Cl
2

și violet [Cr (H
2
O)
6
]
CI
3
.

25

Cromul (III) hidroxid (Cr (OH) 3) este amfoter și se dizolvă în solu
ții acide pentru a forma

[Cr (H
2
O)
6
]
3+

și în solu
ții bazice pentru a forma [Cr (OH)
6
]
3
–
. Acesta este deshidratat prin
încălzire pentru a forma
crom
(III) oxid (Cr
2
O
3
) verde de crom, care este oxidul stabil, cu o
structură cristalină ide
ntică cu cea a corindonului.

Chromium(VI)
.
Crom în treapta (VI) este în
compu
și oxidanți puternici la pH scăzut sau
neutru. Cei mai importanți sunt anionul Cromat (CrC
2
–

4
)
și
anionul dicromat (Cr
2
O
7
2
–
)
care
există în echilibru:

2 [CrO
4
]
2
− + 2 H+ [Cr
2
O
7
]
2
− + H
2
O

Halogenurile de crom (VI) sunt de
asemenea cunoscute
și includ CrF
6

hexafluorura
și
clorura de cromil (CrO
2
Cl
2
).

Cromatul de sodiu este produs industrial prin prăjirea oxidativă a minereului de cromit cu
calciu sau carbonat de sodiu.

Atât anionii cromat cât
și cei de dicromat sunt react
ivi puternici de oxidare la pH scăzut:

Cr
2
O
2
− 7

+ 14 H
3
O
+

+ 6e
−

→

2 Cr
3+

+ 21 H
2
O (ε0 = 1.33 V)

Atât anionii cromat cât
și cei de dicromat sunt reactivi moderați de oxidare la pH ridicat:

CrO
2
− 4

+ 4 H
2
O + 3 e
−

→

Cr(OH)
3

+ 5 OH
−

(ε0 =
−0.13 V)

Acidul cromic are ipotetic cu formula H
2
CrO
4
.

Crom (V) și crom
(IV)
.
Starea de oxidare 5 se realizează numai în câ
țiva compuși, dar sunt
intermediari în multe reac
ții care implică oxidarea de către cromat. Singurul compus binar
este fluorura de crom
volatilă (CrF
5
), crom în treapta (V)
.
Compu
șii de crom (IV) (în starea
de oxidare +4) sunt mai pu
țin întâlniți decât cei de crom (V).

Tetrahalogenurile, CrF
4
, CuCl
4

și CrBr
4
, pot fi produse prin tratarea trihalogenurilor (CrX
3
)
cu halogenul corespunzător
la temperaturi ridicate.

Crom
(II)
.
Mulți compu
și de crom (II) sunt cunoscuți, inclusiv crom stabil în apa (II), CrCl
2
,
care pot fi ob
ținuți prin reducerea cu zinc a cromului (III). Soluția rezultată albastru
strălucitor este st
abilă numai la un pH neutru.

C
el ma
i cunsocut dintre carboxilații cromoși este acetatul de crom
ro
șu (Cr
2

(O
2
CCH
3
)
4
),
care are o legătură tetravalentă.

Crom
(I)
.
Cei mai mul
ți compuși de Cr (I
) se ob
țin prin oxidarea Cr și formează complecși
octaedrici
bogati în electroni.

Al
ți comp
lec
și Cr (II) conțin liganzi ciclopentadi
enil. Prin
difrac
ție cu raze X s
–
a identificat
o legătură simplă cvintuplă Cr
–
Cr (lungime 183.51 (4) pm)
.

Fig. 14.

Compușii cromului determinați experimental care conțin crom (V)

26

Crom
(0)
.
Sunt cunoscu
ți mulți

compu
și cu crom (0)
.

Cei mai mulți sunt der
iva
ți de crom
hexacarbonil sau
bis (benzen) crom.

Cromatul este convertit de acid sulfuric în dicromat.

4 FeCr2O4 + 8 Na2CO3 + 7 O2
→

8 Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8 CO2

2 Na2CrO4 + H2SO4
→

Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

Bicr
omatul se transformă în oxid de crom (III), prin reducere cu cărbune
și apoi redus într
–
o reac
ție cu aluminotermie la
crom.

Na2Cr2O7 + 2 C
→

Cr2O3 + Na2CO3 + CO

Cr2O3 + 2 Al
→

Al2O3 + 2 Cr

Aplicaț
ii

Metalurgie.
O
țelurile

pentru mașinile de mare viteză co
n
țin între 3 și 5% crom.

O
țel
ul

din
inox este principal
ul aliaj metalic rezistent la coroziune
și se formează at
unci când se
adaugă crom peste fier
în concentra
ții suficiente, de obicei peste 11%. Pentru formarea sa
se adaugă ferocrom la fierul topit. De
asemenea, aliaje
le pe bază de nichel cresc
în putere
datorită formării particulelor de carbură metalică care f
ormează
legături foarte stabile.

Duritatea
relativ ridicată
și
rezisten
ța la coroziune face
din crom un

strat foarte bun de
suprafață și este în c
ontinuare cel mai "popular" metal
de acope
rire cu o durabilitate
combinată

de neegalat.

În procesul de acoperire prin conversie a cromatului
,

sunt folosite proprietă
țile oxidative
puternice ale croma
ților pentru a depune un strat de oxid protector pe metale, cum ar fi
aluminiul, zincul
și cadmiul.

Anodizarea acid
ului

cro
mic (sau de tip I anodizare) a
alumin
iului
este un alt procedeu
electrochim
ic, care nu duce la depunerea

de crom, dar folose
ște acidul
c
romic ca electrolit
în solu
ție
(în locul acidului sulfuric)
.

Colorant
și pigment

Utilizarea de crom galben, a scăzut din cauza preocupărilor legate de mediu
și de siguran
ță
și a fost înlocuit cu
pigmenți
organici sau alternative fără plumb
și crom.

Al
ți pigmenți pe
bază de crom sunt spre d
e exemplu pigmentul roșu luminos
cu crom ro
șu, care este o bază
de cromat de plumb (PbCrO
4

· Pb (OH)
2
).

Un foarte important pigment cromat care a fost utilizat
pe scară largă a fost cromatul
de
zinc care a fost înlocuit cu fosfatul de zinc.

Cromul v
erde este un amestec de albastru de Pr
usia
și galben de crom;
oxidul verde de
crom este oxid de crom în treapta (III). Oxizi de crom su
nt folosiți ca o culoare verde
în
procesul de prelucrare
a sticlei
și ca
o glazură din ceramică. Oxidul
de crom verde este
extrem de u
șor și rapid ca atare este utilizat în acoperirile de placare. Este de asemenea
principalul ingredient în vopsele reflectorizante IR, utilizate de for
țe
le armate, pentru a
picta vehicule, pentru a le da aceea
și r
eflexie IR ca frunze verzi.

Rubinul sintetic
și primul laser

Rubinele naturale sunt de fapt oxid de aluminiu

–

corindon, cristale care sunt colorate în
ro
șu datorită ionilor de crom (III)
.
Un astfel de cristal de rubin sintetic a fost baza pentru
primul
laser, produs în 1960, care s
–
a bazat pe emisia

stimulată de lumină de la atomii de
crom într
–
un astfel de cristal.

27

Conservare a lemnului

Din cauza toxicită
ții lor, sărurile crom (VI) sunt u
tilizate pentru conservarea lemnului.

De
exemplu, arseniatul
de cupru cromat (CCA), este utilizat în tratarea lemnului pentru a
proteja lemnul de ciuperci, carii, insectele care atacă

lemnul , inclusiv termite.
Formulele
CCA con
țin crom pe baza de oxid de

CrO
3

între 35,3%
și 65,5%.

Tăbăcirea pie
ilor

Sărurile de
C
rom (III), alaunii speciali de
crom
și sulfat de crom (III), sunt utilizate în
tăbăcirea pieilor.Crom (III) stabilizează pielea prin legarea încruci
șată a fibrelor de colagen.

Cromul
din pielea tăb
ăcită poate con
ține între 4 și 5% crom, care este strâns legat de
proteine.

Material refractar

Rezistivitatea termică ridicată
și punctul de

topire ridicat al cromului face din oxid cromit
(III), un material folosit
pentru aplica
ții refractare la temperat
uri ridicate, cum ar fi fur
nale,
cuptoare de ciment, matrițe pentru arderea cărămizilor
și nisipurilor, la turnarea metalelor

în turnătorie
.

În aceste aplica
ții, materialele refractare sunt fabricate din amestecuri de
cromit
și magnetit.
D
in cauza
posibilită
ții formării de crom (VI)

care are toxicitate ridicată,
u
tilizarea
lor
este în scădere din cauza reglementărilor de mediu
.

Catalizatorii

Ma
i
mul
ți compuși de crom sunt utilizați drept catalizatori pentru procesarea
hidrocarburilor.

De exemplu, ca
talizatorul Phillips, preparat din oxizi de crom, este u
tilizat
pentru producerea de polietilenă
. Oxizi
i

de Fe
–
Cr amesteca
ți sunt folosiți drept catalizatori
de temperatură ridicată pentru reac
ția de transformare gaz

–

apă. Cuprul cromat este un
foarte bu
n catalizator de hidrogenare.

Alte utiliză
ri



Cromul (IV) din dioxidul de Cr (CrO
2
) este un compus magnetic.
Forma sa
anizotropică

ideală
, ca
re conferă o coer
c
i
vita
te

r
idicată
și magnetizare remanentă

este dată
de
un compus superior γ
–
Fe
2
O
3
.
Oxidul Crom (IV) este folosit
pentru
fabricarea benzii magnetice utilizate în bandă audio de înaltă performan
ță și pentru
casetele audio standard.

Croma
ți
i

p
o
t preveni coroziunea o
țel
ului în condi
ții de
umezeală și

prin urmare croma
ții

se adaugă la noroaie
le de foraj.



Oxid
ul

de crom (III) este “metal polish”
, soluție de cură
țare cunoscut sub numele de
Rouge verde.



Acidul cromic este un agent oxidant puternic
și e
ste un compus util pentru curățarea
sticlă
riei de laborato
r de orice urme ale compu
șilor organi
ci. Acesta este preparat
“
i
n situ
”

prin dizolvarea dicromat
ului

de potasiu în acid sulfuric concentrat, care
este apoi utilizat pentru spălarea aparatelor.

Dicromatul de sodiu este utilizat uneori
datorită solub
ilită
ții sale foarte mari (50 g/l, față de 20
0 g/
l, respectiv).
Utilizarea
sol
u
țiilor de curățare pe bază de
bicromat sunt acum eliminate datorită toxi
cită
ții
ridicate
și preocupărilor

legate de mediu.

Solu
țiile moderne de curățare sunt extrem
de eficiente
și fără crom.

Dicromat
ul de
potasiu este un reactiv chimic,
fol
osit ca
agent de titrare. Este utilizat și ca mordant (
agent de fixare) pentru vopsele
le
folosite la
țesă
turi.

28

Rolul biologic

Recent,

s
–
a modificat

modelul teoretic pentru
starea de crom trivalent (Cr (III) sau Cr
3 +).

Cromul trivalent

se găsește în cantită
ți infime în produsele alimentare și apele potabile dar
pare a fi benign (nu este toxic pentru organismul uman in cantități mici). Prin contrast,
cromul hexavalent (Cr (VI) sau Cr
6 +
) este foarte toxic
și mutagen a
tunci când este inhalat.
Cr (VI) în solu
ție nu a fost stabilit ca fiind cancerigen, dar poate provoca dermatită alergică
de contact (ACD).

Studiile sugerează că forma biologic activă de crom (III) este o oligopeptidă cu greutate
moleculară mică (MWCr) , ca
re ar putea juca

un rol în

măsurarea
nivelului insulinei.

Un deficit de crom se poat
e produce
atunci când un p
acient este alimentat cu o dietă lichidă

prin picaturi intravenoase pentru perioade lungi de timp (perfuzii).

Con
ținutul de crom al produselor
alimentare variază foar
te mult, datorită diferen
țelor
de
minerale din sol
,
sezon
ului de

cre
ștere, soi
ului de plante,
și contaminării
în timpul
procesării.

În plus, cantităț
i mari de crom
și nichel se infiltrează în alimentele gătite

în
vasele confecționa
te din o
țel inoxidabil
.

Precauț
ii

Apa cu
compu
și de crom (III) ins
olubili
și cr
omul metalic nu sunt considerați

un pericol
pentru sănătate, în timp ce toxicitate
a
și proprietățile cancerigene
ale cromului (VI) sunt
cunoscute de multă vreme. Din cauza mecan
ismelor de transport specifice, doar cantită
ți
limitate de crom (III) pot pătrunde în celule. O serie de studii
“
in vitro
”

au indicat că
o
concentra
ție mare de crom (III) în celulă,

poate duce la deteriorarea ADN
–
ului. Toxicitatea
acută cu Cr pe cale orală

variază între 1,5

și 3,3 mg / kg Cr. Comentarii
și studii recente
sugerează că absorb
ția moderată de crom (III), prin s
uplimente alimentare nu prezintă

un
risc pentru sănătate.

Toxicitatea acută cu crom (VI) pe cale
ora
lă variază între 50
și 150 pg/
kg.

To
xicitatea acută
a cromului (VI) se datorează proprietă
ți
lor sale puternice de oxidare. După ce acesta ajunge
în sâ
nge
, provoacă afecțiuni la rinich
i, ficat
și celule
le

din sânge
,
prin reac
ții de oxidare.

Hemoliza renală
și insuficiența hepatic
ă sunt rezult
atele acestor afecțiuni
. Dializa intensivă
poate îmbunătă
ți situația.

Sărurile de crom (croma
ții) provoacă de asemenea, reacții alergice la unele persoane.

Croma
ții sunt adesea folosiți pentru fabricarea produselor
din piele, vopsele, ciment,
mortar
și an
ti
–
corozivi.

Contactul cu produse care con
țin cromați po
ate duce la dermatită
alergică
de contact
și dermatite iritante având ca
rezultat ulcera
ții ale pielii,
denumite
"ulcer crom".

Se întâ
lnește la muncitorii care au fost expuși la soluțiile puternice

folosite
în galvanizare cu cromat
și companiile producătoare de crom.

Probleme de mediu

Compu
și
i de crom au fost utilizați în pigmenți
și vopsele pentru tăbăcirea pieilor,
ace
ști
compu
și sunt adesea găsiț
i în sol
și în apele subterane în situ
–
rile indust
riale abandonate,
care au nevoie acum
de
refacer
ea mediului
și de reabilitare prin

tratarea terenurilor
contaminate (brownfield). Vopseaua grund cu con
ținut de crom hexavalent este încă
utilizată pe scară largă pentru aplica
ții în industria aerospațială
și refinisare auto.

29

În 2010, Environmental Working Group a studiat apa potabilă în 35 de ora
șe americane.

Studiul a fost p
rima analiză la nivel na
țional
pentru

măsurarea prezen
ței produsului chimic
în sistemele de apă
din SUA. Studiul a constatat faptul c
ă
în apa de la robinet din 31 de
ora
șe din eșantion,
cromul hexavalent a

avut
un nivel care a

depă
ș
it limita propusă
.

Notă:
Concentra
țiile de Cr (VI), în SUA conținute în apa

potabilă cu c
are se aprovizionează
orașele
, sunt raportate de EWG

la nivelurile

probabile naturale pentru zonele testat
e
și nu
indică neapărat poluări

industriale
.

d.

Nichel

Nichelul

are simbolul

Ni

și

număr
ul

atomic

28. E
ste un

metal

răspândit în diverse produse
chimice și

aliaje
, constituind circa 0,008

% din scoarța

Pământului
. Acest lucru face ca omul
să fie încontinuu expus la acest metal. Nichelul este corodat de transpirație, salivă și alte
lichide secretate de organism. Incidența alergiei la nichel în populația generală este d
e circa
30

%, cu o netă preponderență la femei. Sursele de expunere sunt: do
mestice, profesionale
,
accidentale și alimentare.

Este un metal de culoare alb
–
cenușie, cu densitatea de 8900 Kg/m
3
, se topește la o
temperatură de 1.455

°C. Ca proprietăți, este
maleabil, ductil, tenace și se deformează
plastic ușor la rece. Este rezistent la acțiunea substanțelor organice

și anorganice, cu
excepția celor care conțin

sulf
, și prezintă o mare rezistență l
a coroziunea atmosferică, de
aceea e utilizat la
galvanizare
.

Nichelul face parte din metalele de tr
anzi
ție. În stare pură prezintă o activitate
chimică
semnificativă care poate f
i observată atunci când nichelul este sub formă de pulbere pentru
că suprafața de contact (de reacție) este mai mare

decât

ca cea din bucăți mai mari, c
ând
reacția este mai lentă , în contact cu aerul formează suprafață de oxid.

În scoarța Pământului nich
elul
nativ se găse
ște în combinație cu fier, o reflectare a originii
acestor elemente "ca produse

majore finale ale nucleosintezei

“supernova”. U
n amestec de
fier
–
nichel este gâ
ndit pentru

a compune miezul interior al Pămâ
ntului.

Istoria
nichelului
este
asemănătoare cu cea a

cobaltului
. Este cunoscut încă din

antichitate

sub forma
combinațiilor sale, dar la acea vreme

nu s
–
a putut izola în forma sa metalică.

Este răspândit în natură, dar mai comun este în

meteoriți
. Nichelul era

utilizat încă din
antichitate,
fără a se ști de existența sa, sub
formă de

aliaje

(
bronzuri
);
în
manuscrisele

chinezești

este mențion
at „
cuprul

alb” (aliaj al nichelului cu cuprul), cunoscut
și sub numele de

batung
, folosit pe aceste meleaguri în jurul anilor 1700
–

1400 î.Hr.
În

Germania

medievală a fost găsit un minereu roșu în
Munții Metaliferi,
care semăna cu
minereul de cupru. Dar atunci când minerii n
–
au reușit să extragă cupru din el, au dat vina
pe un spirit

răutăcios al mitologiei germane

chinuitor de cupru
,

Nickel
(similar cu Old Nick)
.

Ei au numit minereul

Kupfernickel
, nichel de cupru, din

germană

de la

Nickel

și

Kupfer

=
cupru. Azi mi
nereul este cunoscut ca

nichelină

sau

nicolit

(combinație

a nichelului
cu

arsen
). În

1751

baronul

Axel Fredrik Cronstedt

a încercat să extragă cupru din
minereul

Kupfernickel
, dar a obținut în schimb un
metal alb, pe care l
–
a denumit după
numele spiritului minereului,

Nickel

(nichel). În germana modernă

Kupfernickel

este un
aliaj de

cupru

–

nichel. După descoperirea sa, singura sursă de niche
l era minereul, dar
în

1824

s
–
a obținut nichel și din

emailul

numit albastru de cobalt. Primul producător de

30

nichel, la scară largă,

a fost

Norvegia
. În

1889

nichelul a fost introdus în producția de

oțel
,
iar cererea de nichel s
–
a mărit. Pe parcursul anilor s
–
au descoperit mari zăcăminte de
minereuri de nichel în

Noua Caledonie
(
1865
), bazinul

Sudbury
,

Canada

(
1883
),

Norilsk
–

Talnakh
,

Rusia

(
1920
) și

Reef Merensky
,

Africa de Sud

(
1924
). Aceasta a făcut ca nichelul să
fie
utilizat la sca
ră largă.

Fig. 15. Configurația electronică a atomului de nichel

Fig. 16. Nichelul

Nichelul este un metal alb
–
cenușiu sau
alb
–
argintiu, cu o tentă ușor gălbuie. Este unul dintre
cele patru

metale

(alături de

fier
,
cobalt

și

gadoliniu
) care prezintă proprietăți

magnetice
.
Nichelul este un metal
tranzițional greu și ductil. Atomul de nichel are configurația
electronică [Ni] 1s
2

2s
2

2p
6

3s
2
3p
6

4s
2

3d
8

Fig. 17. Volumul molar față de presiune la temperatura camerei.

Izotopi

Nichelul apare în natură compus din 5 izotopi stabili:

58
Ni,

60
Ni,

61
Ni,

62
Ni și

64
Ni. Dintre
aceștia

58
Ni este cel mai abundent izotop (68,077

%). Cel mai stabil izotop natural este

62
Ni.
Există și 18 radioizotopi, cel mai stabil fiind

59
Ni,
cu

timp de înjumătățire

de 760 ani,
apoi

63
Ni cu timpul de înjumătățire de 100 ani și

56
Ni cu timp de înjumătățire de 6 zile,
ceilalți izotopi radioactivi având timpi de înjumătățire cuprinși între 60 de ore și 30 de
secunde.

Ali
aje

Principalele elemente de aliere sunt titanul, cromul, aluminiul, magneziul.

Pe Pământ,
nichel
ul

se găsește cel mai
adesea în combina
ție cu sulful și cu fierul în pentlandite, cu

31

sulful în millerite, cu arsen
ul în mineralele din

mină, precum
și cu
arsen
și sulf

în galenă de
nichel. Nichelul se găsește și în meteori
ții de fier sub numele de aliaje kamacite și taenite.

Cea mai mare parte a nichelului extras provine din două tipuri de depozite de minereu.
Primele sunt lateritele, unde principale
le mi
nerale

care se găsesc în minereu

sunt limonitul
feros de nichel (Fe,
Ni) O (OH)
și garnierite (
un silicat de nichel hidratat) (
Ni,
Mg)
3
Si
2
O
5
(OH)
4.
Al doilea tip de minereuri
sunt depozite de minereu unde principalele
minerale s
unt sulfuroase magmatice adic
ă
pentlandite: (Ni, Fe)
9
S
8
.

Australia
și Noua
Caledonie au cele mai mari rezerve estimate la (45% împreună).

În ceea ce prive
ște resursele Mondiale, identificate pe baza resurselor terestre
sunt de 1%
nichel în medie și
con
țin cel puțin 130 de milioane

de tone de nichel (aproximativ dublul
rezervelor cunoscute). Ap
roximativ 60% este în laterite

și 40% este în depozite sulfuroase.

Kamacite
și taenite sunt în mod natural aliaje de fier și nichel. Pentru kamacite, aliajul este
de obicei în propor
ție de 90:
10 pân
ă la 95:
5, cu toate impurită
țile (cum ar fi cobalt sau
carbon) care pot fi prezente, în timp ce pentru taenite con
ținutul de nichel este cuprins
între 20%
și 65%. Kamacit
ele

și taenite
le

apar în compoziția meteori
ților cu conținut de
fie
r și nichel.

Compușii

Cea mai frecventă stare
de oxidare a nichelului este

+ 2, dar compu
șii cu Ni
0
, Ni
+

și Ni
3+

sunt
bine cunoscuț
i, precum
și stările de oxidare exotice (foarte rare) Ni
2
–
, Ni
1
–

și Ni
4 +
.

Nickel(0)
.
Tetracarbonylnickel (Ni(CO)
4
), descoperit de Ludwig

Mond,
este un lichid foarte
toxic volatil la temperatura camerei. La încălzire complexul se descompune înapoi la nichel
și monoxid de carbon: Ni(CO)
4
↔
Ni + 4 CO
.
Acest comportament este exploatat în procesul
Mond de purificare a nichelului.

Nickel(I)
.
Co
mplec
ș
i
i

de nichel (I) sunt mai pu
ț
in frecvenți și
cu toate acestea
,

un exemplu
este complexul tetraedric NiBr (PPh
3
)
3
. Mulți complecș
i ai nichel (I) prezintă legătura Ni
–
Ni,
cum ar fi K4 ro
ș
u închis diamagnetic [Ni
2

(CN)
6
] preparat prin reducerea K
2

[Ni
2

(CN)
6
] cu
amalgam de sodiu.

Acest compus este oxidat în apă, eliberându
–
H
2
.

Se crede că nichelul cu starea

de oxidare (I), este important

pentru enzimele care con
ț
in
nichel cum ar fi [NiFe]
–

Hidrogenază, care catalizează reducerea reversibilă a protonil
or la
H
2
.

Fig. 18. Structura K4 roșu
–

[Ni2(CN)6]

Nickel(II)
.
Nichel (II) formează compu
ș
i cu to
ț
i anionii comuni cum ar fi sulfura, sulfat,
carbonat, hidroxid, carboxila
ț
ii
ș
i halogenuri. Sulfatul de n
ichel (II) este produs în cantită
ț
i
mari prin
dizolvarea nichelului metalic sau a Ni oxidat în acid sulfuric.

32

Ni există atât ca hexa cât
ș
i heptahidrat.

Acest compus este util pentru galvanizare
nichel
ului
. Sărurile comune de nichel, cum ar fi clorura, azotatul
ș
i sulfatul, se dizolvă în apă
pentru a da solu
ț
ii ecologice care con
ț
in metalul apos complexul [Ni (H
2
O)
6
]
2+

Fig. 19. Varietate de culori pentru complecșii apoși ai Ni (II)
–
(de la stanga la dreapta)

[Ni(NH
3
)
6
]
2+

, [Ni(C
2
H
4
(NH
2
)
2
)]
2+
, [NiCl
4
]
2
−
, [Ni(H
2
O)
6
]
2+

Nichel (II) este ob
ț
inut prin dizolvarea nichel sau unui oxid al acestuia în acid clorhidric.

De obicei este întâlnit ca hexahidrat verde a cărui formulă este scrisă de obicei NiCI
2
•6H
2
O.
Atunci când se dizolvă în apă această sare formează

complexul metalic apos

[Ni(H
2
O)
6
]
2+

Deshidratarea NiCI
2
•6H
2
O formează NiCI
2

substanță anhidră de culoare galbenă
.

Unii complec
ș
i de nichel (II) sunt

te
traedrici
cum ar fi bis (trifenilfosfin) clorură de nichel
care există atât în forme tetraedrice cât
ș
i pătrate plane.

Complexele
tetraedr
ice sunt paramagnetice iar
complexele pătrate plane sunt
diamagnetice. Acest echilibru, precum
ș
i formarea de complec
ș
i octaedrici contrastează cu
comportamentul complec
ș
ilor bivalen
ț
i

ai grupului de 10 metale grele
, paladiu (II)
ș
i
platină (II), c
are tind să adopte doar forme geometrice de pătrate plane.

Nickelocenul este cunoscut, are un număr de 20 electroni ceea ce îl face relativ instabil.

Nickel (III) și

(IV)
.
Numeroși compu
ș
i ai Ni (III) sunt cunoscu
ț
i cu primele astfel de exemple
fiind

nichel (III) trihalophosphines (Ni
III

(Ph
3
) X
3
.

Mai mult, Ni (III) formeaz
ă săruri simple
cu fluorură sau oxizi de ioni. Ionii de Ni (III) pot fi stabilizaț
i prin liganzii σ
–
donor și
formează tioli
ș
i fosfine. Nichel

(IV) este prezent în oxidul mixt de

B
aNiO
3
, în timp ce Ni
(III) este prezent în oxid
ul de nichel (III)
care este utilizat drept catod în

multe baterii
reîncărcabile
inclusiv niche
l
–
cadmiu, nichel
–
fier, hidrogen
–
nichel
ș
i hidrură de nichel
–
metal
ș
i utilizate de către anumi
ț
i producăto
ri în
baterii cu ioni de Li
. Ni
chel

(IV) rămâne o stare
de oxidare foarte rară pentru nichel
ș
i foarte pu
ț
ini

compu
ș
i sunt cunoscu
ț
i până în
prezent.

Produc
ț
ia mondială

Filipine, Indonezia, Rusia, Canada
ș
i Australia sunt c
ei mai mari producători mondiali de
ni
chel, astfel cum sunt raportate de către US Geological

Sondaj.
Cele mai mari depozite d
e
nichel din Europa
sunt situa
te

în Finlanda
ș
i Grecia

33

Fig. 20.
Variația în timp a producției de nichel (anii 1900
–
2000)

Extrac
ț
ie
ș
i purificare

Nichelul este recuperat prin metalurgia extractivă: acesta este extras din minereurile sale
prin procesele de prăjire
ș
i conven
ț
ionale de reducere
,

care conduc la un metal de puritate
mai mare de 75%. În multe tehnologii ale o
ț
elului inoxidabil
75% din nic
hel pur poate fi
utilizat fără purificare suplimentară în func
ț
ie de compozi
ț
ia impurită
ț
ilor.

Cele mai multe minereuri sulfuroase au fost prelucrate în mod tradi
ț
ional folosind tehnici
pirometalurgie pentru a produce un produs mat pentru rafinarea
ulterioară.

Descoperirile
recente î
n tehnicile de hidrometalurgie au avut ca rezultat purificarea cantităților
semnificative de nichel folosind aceste procese.

Cele mai multe depozite sulfuroase au fost în mod tradi
ț
ional procesate prin concentrare
printr
–
un proces de flota
ț
ie cu spumare urmată de extrac
ț
ie pirometalurgică.

Î
n procesele
de hidrometalurgie minereurile sulfuroase de
nichel sunt supuse flota
ț
iei (flota
ț
ie
diferen
ț
ia
lă în cazul în care raportul Ni/
Fe este prea mic)
ș
i apoi sunt topite.

Dupa producerea nichelului mat,
prelucrarea ulterioară se face prin intermediul procesului
Sherritt
–
Gordon. În primul rând cuprul este îndepărtat prin adăugarea de hidrogen
sulfurat, lăsând un concentrat numai de cobalt
ș
i nichel. Apoi solventul de extrac
ț
ie este
folosit pentru
a separa cobaltul
și nichelul
cu concentra
ția finală de nichel mai mare de
99%.

Rafinarea
electrochimică (Electrorafinare
)

O a doua formă comună de rafinare

ulterioară implică percolarea metalului mat
într
–
o
solu
ție de sare de niche
l urma
tă de rafinarea electrochimică
a nichelului din solu
ție prin
placarea lui pe un catod sub formă de nichel electrolitic.

Procesul Mond

Fig. 21. Sfere de nichel purifica
te prin procesul Mond

Fig. 22. Cristale de

nichel

rafinate electrochimic

de
culoare verde

34

Purificarea oxizilor de nichel pentru a ob
ține cel mai pur metal este
realizată prin
procedeul Mond, care m
ăre
ște concentrația de nichel și îi conferă o
p
uritate mai mare de
99,99%.
Acest proces a fost patentat de Ludwig Mond
și a fost în uz industrial înainte de
începutul secolului al 20
–
lea.

Î
n acest proces nichelul reac
ționează cu monoxid
ul

de carbon
la aproximativ 40
–
80 °C pentr
u a forma carbonilul de nichel
în prezen
ța unui catalizator de
sulf.

Fierul formează pentacarbonil de fier
dar această reac
ți
e este lentă. Dacă este necesar
,
nichelul poate fi separa
t prin disti
lare. Octacarboni
lul de dicobalt se
formează ca un produs
secundar prin distilarea nichelului și se descompune în
dodeca
–
carbonyl tetracobalt
la
temperatura mediului de reac
ție pen
tru a da un solid nevolatil.

Nichelul este re
–
ob
ținut din carbonilul de nich
el prin unul dintre cele două procese. Acesta
poate fi trecut printr
–
o camer
ă mare la temperaturi ridicate
în care zeci de mii de sfere de
nichel numite granule se agită constant.

Apoi se descompune și are loc
depunerea de nichel
pur pe sferele de nichel.

Gruparea carbonil de nichel poate fi desco
mpusă într
–
o cameră
mică la 230°
C pentru a crea o pulbere fină de nichel. Monoxidul de carbon rezultat este
recirculat
și refolosit prin acest proces. Nichelul

de

înaltă puritate este produs prin acest
procedeu și

este cunoscut sub n
umele de "nichel carbonil".

Aplicaț
ii

Frac
țiunea din producția mondială de nichel utilizat în prezent pentru diferitele aplicații
este următoarea:



46% pentru fabricarea o
țelurilor
de
nichel;



34% din aliaje neferoase
și superaliaje;



1
4% electrolitică;



6% în alte scopuri.

Nichel
ul

este utilizat în multe produse industriale
și de consum specifice și ușor de
recunoscut, inclusiv din o
țel inoxidabil , magneți Alnico, monedă, baterii reîncărcabile, corzi
pentru chi
tara electrică, capsule p
entru
microfon
și aliaje speciale. Este de asemenea
utilizat pentr
u placare
și obținerea culorii
verzi din sticlă (tenta de culoare verde).

Nichelul este
un metal în aliaj prin excelență

iar utilizarea sa principală este în o
țelurile de
nichel
și fontele

de nichel, din care există mai multe tipuri.

De asemenea, Ni
este utilizat pe
scară largă în multe alte aliaje cum ar fi
: în alamă
și bronzuri în aliaje cu cupru, crom,
aluminiu, plumb, cobalt, argint
și aur (Inconel
, Incoloy, Monel, Nimonic).

Datorită r
ezisten
ței sale la coroz
iune, nichelul a fost utilizat
ocazional ca un substitut
pentru argintul decorativ.

A fost folosit ocazional
în unele
țări după 1859 ca monedă de
metal ie
ftin
, dar în ultimii ani ai secolului 20 a fost înlocuit în mare măsură d
e o
ț
elul
inoxidabil mai ieftin cum ar fi fierul și diverse aliaje
.

Nichelul este un excelent agent de aliere pentru an
umite

metale pre
țioase, utilizat în
“
testul

de foc
”,
ca un colector de elemente din grupul platinei (PGE). Deci nichelul este capabil să
fac
ă o colec
ție completă a tuturor elementelor 6 PGE din minereuri, în plus față de
colectare
a

par
țială a aurului.

Spuma de nichel sau nichel
ul

“
ochiurilor de plasă
”
este
utilizată în electrozii de difuzie a gazelor pentru pilele d
e combustie alcaline.

35

Nichel
ul
și aliajele sale sunt frecvent utilizate drept catalizatori pentru reacțiile de
hidrogenare Nichel Raney, un aliaj de nichel
–
aluminiu fin divizat
care
este o formă comună
.
Cu toate acestea catalizatori
înrudi
ți sunt de asemene
a
utilizati frecv
ent
inclusiv
catalizatorii legaț
i "de tip Raney".

Nichelul este un material natural magneto
–
strictiv, ceea ce înseamnă că în prezen
ța unui
câmp magnetic, materialul suferă o mică

schimbare în lungime.

În cazul nichelului, această
schimbare în lungime este ne
g
ativă (contrac
ția materialului), care este cunoscută
ca
magneto
–
stric
țiunea negativă și este de ordinul a 50 ppm.

Nichelul este folosit ca liant în carbura de tungsten sau în industria de metale grele
și
utilizat în propor
ție de 6 până la 12% în greutate.

Nichelul poate face carbură d
e tungsten
magnetică
și capătă
proprietă
ți de rezistență la coroziune
a pieselor cimentate din carbura

de wolfram, de
și duritatea este mai mică decât cele ale pieselor re
alizate cu liant de cobalt.

Rolul biologic

N
ichel
ul

joac
ă un rol important în biologia microorgani
smelor
și a plantelor.

Ureaza din
enzima de plante (o enzimă care ajută la hidroliza ureei) con
ține nichel. Enzima NiFe
–
hidrogenază con
ține nichel în plus față de clusterele de fier
–
sulf.
(
Cluster (chimie)

–

o serie
de atomi legați
). O astfel de [NiFe]
–
hidrogenază

oxidează H
2

în mod caracteristic. O
coenzimă

nichel
–
tetrapirolic, cu co
–
factor F430 este prezentă în reductaza metil coenzimei
M care alim
entează Archaea metanogene.

Nichel
ul

poate avea un impact asupra sănătă
ții umane prin boli inf
ec
țioase cauzate de
bacteriile dependente de nichel.

Nichelul elibe
rat

din erup
țiile vulcanice de la Siberian
Traps (locul oraș
ului modern Norilsk), este suspectat că ar fi avut un impact semnificativ
asupra rolului jucat de Methanosarcina, un gen de euryarchaeote Archaea care a produs
metan în timpul celui mai mare eveni
m
ent de erupție înregistrat.

Toxicitate

În SUA nivelul minim de risc
al nichelului
și co
mpu
șilor săi este setat la 0,2 pg/
m
3

pentr
u
inhalare într
–
un interval de 15
–
364 zile.
Vaporii de nichel sulfurat
și praful care conține
niche
l sunt considerate canceri
gene. Ș
i diferi
ți alți compuși de nichel pot fi la fel de bine
considerați canceri
geni
–

c
arbonil
ul de Nichel,
[Ni (CO)
4
], este un gaz extrem de toxic.

Toxicitatea carbonililor
de meta
l este o func
ție atât a toxicităț
ii metalului precum
și
capacitatea car
bonilului

de a degaja monoxid de carbon
care este un gaz foarte toxic iar
aceasta nu este o excep
ție; carbonilul de nichel este o substanță explozivă

în contact cu
aerul.

Indivizii sensibili
pot prezenta o alergie la n
ichel care afectează pielea,
cunoscu
tă s
ub
numele de dermatită. Nichelul este o cauză

importantă de alergie de contact, în parte
datorită utilizării sale în confecționrea bijuteriilor și a usten
silelor de perforat urechea.

Alergiile la
nichel care afectează u
rechile perforate se manifestă
ad
esea prin p
ete de
culoare ro
șie și mâncărime a pielii. Mulți cercei sunt acum făcuț
i fără nichel din cauza
acestei probleme. Cantitatea de nichel permisă în produsele care vin în contact cu pielea
umană este reglementată de către Uniunea Europeană.

36

e.

Vanadiu

Vanadiul

este un element chimic cu simbolul V și numărul atomic 23. Es
te un metal
tranzițional moale,
ductil, de culoare cenușiu
–
argintie. Formarea unui strat protector de
oxid stabilizează metalul față de oxidare. Vanadiul se găsește în natură num
ai sub formă de
combinații. El este rezistent la acțiunea acizilor ca acid sulfuric și la ape sărate. M
etalul se
oxidează la peste 660
°C formând V2O5.

Vanadiul a fost descoperit în 1801 de Andrés Manuel del Río, analizând mineralul vanadit,
și l
–
a denumit

eritroniu deoarece, după încălzire, majoritatea sărurilor sale își schimbă
culoarea în roșu. Patru ani mai târziu el a fost convins de către alți oameni de știință că
eritroniul era de fapt crom. Elementul a fost redescoperit în 1831 de Nils Gabriel Sefst
röm,
care l
–
a denumit vanadiu după Vanadis (zeița scandinavă a frumuseții și fertilității).

Elementul se găsește în natură în 65 de minerale diferite și în depozitele de combustibili
fosili. În Rusia și China se obține din zgura de la oțelării, iar în alte

țări ca produs secundar
al mi
n
elor de uraniu sau ca produs de ardere ale fracțiunilor petroliere grele.

Rolul elementului în biologi
e

Cantități mari de vanadiu se găsesc probabil sub formă de toxine în unele organisme.
Oxidul și alte câteva săruri au toxi
citate moderată. În special, în mediul marin, vanadiul este
utilizat de unele forme de viață ca centru activ al unor enzime, cum este de exemplu
vanadiu bromoperoxidaza din unele alge. Vanadiul este probabil un micro nutrient pentru
mamifere, dar rolul său

nu este pe deplin cunoscut.

Caracteristici

Vanadiul este un metal
–
o
țel albastru de duritate medie
, dar
este ductil. Unele surse descriu
vanadiu ca "moale", poate p
entru că este maleabil
și

nu este fragil.
Vanadiul este mai greu
dec
ât majoritatea metalelo
r
și a oț
elurilor.

Vanadiu
l

are o bună rezisten
ță la coroziune și este stabil împotriva substanțelor alcaline și
a acizi
lor sulfuric
și clorhidric.

Acesta este oxidat în aer
la circa 933 K (660°C, 1220°
F)

cu
toate că se formează un strat de oxid chiar
și l
a temperatura camerei.

Fig. 23.

Fascicule de vanadiu în formă de cub retopite de puritate

99.95%

Izotopi

În mod natural
vanadiul est
e compus dintr
–
un izotop stabil
, 51V
și un izotop radioactiv,
50V. Acesta din urmă are un timp de înjumătă
țire de 1,5 x
1017 ani
și o abundență naturală
de 0,25%. 51V are un spin nuclear de 7/2, care este uti
l pentru spectroscopie RMN.

37

Douăzeci
și patru de radioizotopi artificiali au fost caracterizati, variind de la u
n număr de
masă de la 40 la 65.
Cel mai sta
bil dintre ac
e
ști izotopi sunt:
49V, cu un timp de
înjumătă
țire de 330 de zile, și 48V, cu un timp de înjumătățire de 16 zile.

Izotopii radioactivi răma
și au

timp

de înjumătă
țire mai scurt decât o oră, mai jos de 10
secunde. Cel pu
țin patru izotopi au s
tări excitate, m
etastabile.

Captura de electroni este principalul mod de dezintegrare pentru izotopi mai u
șori decât
izotopul 51V. Pentru izotopii mai grei, modul cel mai frecvent este dezintegrarea beta.
Reac
țiile de captare de electroni conduc la formarea el
ementului 22

(titan)
–

izotopi, î
n timp
ce dezintegrarea beta conduce la
e
lement
ul

24 (crom)
–

izotopi

Compuși

Fig. 24. Compusi de vanadiu (de la stânga): violet [V(H2O)6]+2
,
verde [V(H2O)6]+3
,
albastru [VO(H2O)5]+2 și
galben
[
VO(H2O)5]+3
.

Chimia vanadiului este de

remarcat pentru accesibilitatea celor p
atru stări de oxidare
adiacente
2
–
5. În solu
ție apoasă vanadiu
l

formează complexe metalice apoase cu
următoarele culori : liliac [V (H2O) 6] 2+, verde [V (H2O) 6] 3+, albastru [VO (H2O) 5] 2+,
g
alben VO3
–
(fig. 24).

Compu
șii de v
anadiu (I
I) sunt agen
ți de reducere și
compu
și de vanadiu (V) sunt agenți de
oxidare. Compu
și
i

de vanadiu

(IV) există
adesea ca deriva
ți de vanadil

care con
țin centrul
VO2 +.

Vanadaț
ii de
amoniu (V) (NH4VO3) pot fi reduș
i în mod succesiv cu
zinc elementar
,

pentru
a ob
ține diferite culori de vanadiu în aceste patru stări de oxidare. Stările de oxidare mai
mici apar în compu
și cum ar fi V (CO) 6, [V (CO) 6]
–

și în derivații substituiți
.

Pentaoxid
ul

de vanadiu este cel mai important

compus din
punct de vedere com
ercial.

Este
folosit drept catalizator pentru p
roducerea de acid sulfuric. Acest compus oxidează

dioxidul
de sulf (SO2) la trioxid de sulf

(SO3). În

această reac
ție redox, sulful este oxidat
de la starea
4 la 6,
și vanadiu
l

este redus d
e la starea 5
–
4:

V2O5 + SO2
→

2 VO2 + SO3

Catalizatorul este regenerat prin oxidarea cu aer:

2 VO2 + O2
→

V2O5

Reactii de oxidare similare sunt utilizate în producerea de anhidridă maleic
ă, anhidridă
ftalică
și alti câț
iva com
pu
și organic în vrac.

38

Oxidă
rile

În solu
ție apoasă,
vanadiu
l

(V) form
ează o familie extinsă de compuș
i de oxidare.
Interdependen
țele din cadr
ul acestei familii sunt descrise cu predominan
ță

în diagrama
care prezintă cel pu
țin 11 specii de oxizi în funcție de pH și
de concentratie.

Ionii tetraedrici
ortovanadat, VO43

sunt
principalele specii prezente la pH 12
–
14. Analogii
există între ortovanadat
și ortofosfat datorită asemănării ca mărime și modul
ui în care se
schimbă fosforul
(V)
și vanadiu
l (V) î
ntre ei. Ortovanadatul VO43

este ut
ilizat pentru
p
roteine în cristalografie,
pentru a
studia biochimia fosfatului.
Ionul tetrathiovanadat [VS
4] 3
–

este a
nalog cu ionul ortovanadat.

La pH
–
uri mai mici se formează

monomerul [HVO4]2
–

și dimerul [V2O7]
–

dar la
concentra
ția de vanadiu mai mic
ă de cca 10
–
2M se formează

predominant monomer.

Formarea ionului divanadat este analogă

cu formarea ionului dicromat.

La pH redus se face
protonarea
și c
ondensarea polivanadaților care are loc

la pH 4
–
6
.
La pH 4 este predomina
nt
[H2VO4]
–

(specia tetraedr
ică), î
n timp ce trimerii și tetramerii se formează la concentrații
mai ridicate. La pH între 2
–
4 predomină decavanadatul și se formează ș
i ortovanadat
ul,
prezentat în reacț
ia de condensare de mai jos
:

10 [VO4] 3
− + 24 H+
→

[V10O28] 6
− + 12 H2O

Î
n decava
nad
ate fiecare atom de V central (î
n stare de oxidare V) este înco
njurat de
șase
liganzi oxid

acidul vanadic, H3VO4 există numai
în
concentra
ții foarte scăzute pentru ca are
loc protonar
ea speciei tetraedrice [H2VO4]
–
, rezultatele sunt
formarea preferen
ți
ală de
specii octaedrice de [VO2 ( H2O) 4] + .

În solu
ți
ile

puternic ac
ide la pH <2 specia predominantă este
[VO2 (H2O) 4]+ , în timp ce
V2O5 (oxid) precipită din solu
ție la concentrații ridicate.

Oxidul este forma anhidră

anorganică a acidului vanadic.

Structurile multor compu
și vanadat au fost caracterizate
prin cristalografie cu raze X.

Diagrama Pourbaix este de asemenea complexă pentru vanadiu
,

în apă demonstreaz
ă
poten
țialul redox între compuș
ii de vanadiu în diferitele stări de oxidare.

Vanadiu (V)
formează diferiți complecș
i peroxidici în special în situsul (locul) activ al
enzimelor care con
țin vanadiu bromoperoxidaza.

Specia VO(O)2(H2O)4+ este stabilă în solu
ții acide. La tipul de soluții alcaline cu 2, 3 și 4
grupe de peroxid sunt cunoscute

ultim
ele forme de săruri de culoare violet cu formula
M
3
V(O
2
)
4n
H
2
O unde (M = Li, Na, etc) în care vanadiul are 8 atomi coordonatori pe structura
dode
caedru
.

D
erivați halogenaț
i

Sunt cunoscute douăsprezece halogenuri
binare, compu
și cu formula VX
n
. VI
4
, VCl
5
, V
Br
5

și
VI5 nu există sau sunt extrem de instabile. În combina
ție cu alți reactivi, VCI4 este utilizat
drept catalizator pentru polimerizarea dienelor.

Ca toate halogenurile binare, cele de vanadiu sunt acid Lewis , în special cele

ale V (IV)
și V
(V) (vana
dium în starea 4 ș
i 5 de oxidare). Multe dintre halogenuri formează complec
și
octaedrici cu formula VXnL6
–
n (X = halogenură; L = alt ligand).

39

Acidul Lewis este o specie chimică, care reac
ționează cu o bază Lewis pentru a forma un
aduct Lewis. O bază Lewis,

atunci
, este orice specie care donează

o pereche de electroni la
un acid Lewis pentru a forma un aduct Lewis. De exemplu, OH
‒

și NH
3

sunt baze Lewis,
deoarece ei pot dona o

singură pereche de electroni.

Mult
e oxihalogenuri de vanadiu (form
ula VOmXn) sunt cunoscute.
Oxitriclorură
și
oxytriflorura, VOF
3

și VOCl
3

sunt cele mai larg studiate. Asemănătoare cu POCI
3
, acestea
sunt volatile, adoptă structuri tetraedrice în fază gazoasă
și sunt Lewis acide.

Compu
și de coordonare
.

Complexe
le

de vanad
iu (II)
și (III) sun
t relativ inerte
și sunt schimbă
tori de ioni
, deci sunt
reducători.
Vanadiu
l în stă
rile de oxidare (IV)si (V) s
unt oxidan
ți. Vanadiul este un
ion
destul de mare
și unele complexe de coordonare au un număr mai mare de 6 atomi, așa
cum es
te cazul în [V (CN)
7
]
4
–

Coordonarea chimică

V
4+

este dominat
ă

de centrul vanadil, VO
2+

care leagă al
ți patru liganzi
pu
ternici
și unul slab (o legatură

“trans” la centrul de vanadil).

Un exemplu este
acetilacetonat de vanadiu (V(O)(O
2
C
5
H
7
)
2
). În acest co
mplex, vanadiu
l

are
5 at
omi

coordonatori

cu structura piramidală pătrată
, ceea ce înseamnă că un al
șaselea ligand, cum
ar fi piridina, poate fi ata
șat deși constanta de aso
ciere a acestui proces este mică
.

În complexele vanadil cu mai multe de 5
at
omi

coordonatori
, au o geometrie trigonală
bipiramidală

Tbp, cum ar fi TiCI
2
(NMe
3
)
2
.

Fig. 25. Model în spatiu al
VO
5
(C
5
H
7
)
2

Răspândirea în natură

Fig. 26.

Vanadinite

Vanadiu metalic nu se găse
ște în natură, dar compuși
i de vanadium apar în mod natural

î
n
aproximativ 65 de minerale diferite.

40

Din punct de vedere economic

exemplele semnificative includ
: patronite (VS4),] vanadinit
(PB5(VO4)3Cl)
și carnotit (K2(UO2)2(VO4)2 • 3H2O).

Vanadiul este de asemenea prezent în bauxită
și în depozite de combustibili

fosili
,

cum ar fi
petrolul brut, cărbune,
șisturi de petrol și nisipurile bituminoase. În țiței, s
–
au raportat
concentra
ții de până la 1200 ppm.

Atunci când astfel de produse petroliere sunt arse, urmele de vanadiu pot ini
ția corozi
unea
în motoare
și caza
ne.
Se estimează că 110.000 de tone de vanadiu pe an sunt eliberate în
atmosferă prin arder
ea combustibililor fosili.
Vanadiul a fost de asemenea detectat
spectroscopic în lumina de la Soare
și unele stele.

Producție

Fig. 27. Iodat de vanadiu rafinat

Vanadiu metalic se ob
ține printr
–
un proces cu mai multe etape care începe cu prăjirea
minereului concasat cu NaC
I sau Na2CO3 la aproximativ 850°
C pentru a da metavanadat de
sodiu (NaVO3). Un extract apos din acest solid este acidulat pentru a da "tort ro
șu
", o sare
polivanadate, care este redus cu metal calciu.

Ca o alternativă pentru scară mică de produc
ție, pentoxidul de vanadiu este redus cu
hidrogen sau magneziu. Purificarea vanadiu
lui

este posibilă prin procedeul de bare de
cristal dezvoltat de Anton E
duard van Arkel
și Jan Hendrik de Boer în 1925.

Aceasta impli
că
formarea de iodură de metal ș
i
în acest exemplu cu formare de iodura
de vanadiu (III)
precum

și descompunerea ulterioară, până la metal,
ob
ț
inându
–
se astfel metal pur.

Aplicații

Aliaje

Aproxim
ativ 85% din vanadiul produs este folosit ca Ferovan
adiu sau ca aditiv de o
țel.
Cre
șterea considerabilă a rezistenței oțelului cu cantități de vanadium care au conț
inut mic
de V a fost descoperită

la începutul secolului al 20
–
lea.

Vanadi
ul formează nitriț
ii stabili
și
carburile stabile având ca rezultat o cre
ștere
semnificat
ivă a rezisten
ței oțelului. Astfel, oțelul î
n aliaj cu vanadiu
l

a fost utilizat pentru

diverse aplica
ții
: fabricarea osiilor ramelor pentru biciclete, arborilor coti
ți, ro
ților dințate
.

Există două
grupe de aliaj de o
țel care conțin vanadiu în diverse cantități și diverse
combinații, aliajele de oțel cu vanadiu cu conținut î
nalt de carbon
, cu continut de vanadiu
î
ntre 0,15%

–

0,25% și oțeluri pentru scule de mare viteză (HSS) care au un conț
inut de
vanadiu de la 1%

–

5%.

41

O
țelul HSS este utilizat în fabricarea instrumentelor
chirurgicale si a uneltelor.
Anumite
pulberi din siderurgie pot con
ține p
ână la 18% procente de vana
diu în aliajele de oț
el
.
Con
ținutul ridicat de vanadiu î
n c
arburile acestor aliaje cre
ște rezistența la uzură î
n mod
semnificativ. Aceste aliaje sunt folosite pentru instrumente
și cuțite.

Vanadiul stabilizează forma beta de titan
ș
i cre
ște stabilitatea
rezisten
ței la temperatură

a
titanului. Amestecat cu aluminiul din aliajele

de titan este utilizat pentru
motoare cu reac
ție
de mare viteză
, corpuri de aeronave ș
i implanturi dentare.

Unul dintre cele mai întâ
lnite
aliaje de titan este 6AL
–
4V, un aliaj de
titan cu 6% aluminiu
și 4% vanadiu.

Alte utilizări

Vanadiul este compatibil cu fierul
și cu titanul, de

aceea foliile de vanadiu sunt utilizate
pentru placarea titanului folosit
pentru o
țel.

Moderat t
ermic prin captare cu neutroni în
secț
iune transversal
ă și cu timp de înjumatăț
ire mic a izotopilor pr
oduși de neutroni
, face
ca vanadiu
l să

fie un material adecvat pentru structura interioară a unui reactor de fuziune.

Mai multe tipuri de aliaje de vanadiu prezintă un comportament supraconductor.

Banda de
v
anadium

–

galiu este utilizată pentru
magne
ții superconductori (17,5 tesla sau 175.000
gauss).

Oxidul de vanadiu și
V2O5 pentaoxid de vanadiu se utilizează drept catalizatori în
fabricarea acidului sulfuric

prin procedeul de contact
și ca oxidant în produc
ția de
anhidridă maleică.

Pentoxidul de
vanadiu este de asemenea folosit în fabricarea de
ceramică.
Un alt oxid de vanadium
, adică
dioxidul de vanadiu VO2, este

utilizat în produc
ția
de sticlă pentru acoperire, î
n scopul de a bloca radia
țiile infraroșii (
și nu lumină vizibilă) la
o temperatură specifică.

Oxidul de vanadium se foloseste si la bijuterii pentru centre de
culoare.

Posibilitatea de a utiliza cuplurile redox vanadiu în ambele jumătă
ți de celule, eliminându
–
se astfel problema de contaminare încru
ci
șată prin difuzia ionilor prin membrană
,

este
avantajul acumulatoarelor vanadiu redox.

Vanadatul
poate fi folosit pentru protejarea o
țelului împotriva ruginii și a coroziunii prin
acoperire prin conversie electrochimică.

Oxidul de litiu ș
i vanadiu a fos
t propus pentru utilizare ca un anod cu densitate mare de
energie pent
ru baterii litiu
–
ion, la 745 Wh/
L atunci când este cuplat

cu un catod din oxid de
litiu ș
i cobalt.

Fosfatul de litiu
și
vanadiu a fost propus pentru un nou acumulat
or
și este foarte
aplicabil
com
ercial deoarece fosfa
ți
i

nu sunt costisitori
și vanadiu
l conferă

bateriei o energie foarte
mare.

Rolul biologic

Vanadiul joacă un rol foarte

limitat în biologia umană.
Este mai important în mediile
marine decât cele terestre.

Vanadoenzime
.
O serie de specii

de alge marine con
țin
vanadiu
,

spre exemplu vanadiu
bromperoxidaza, precum
și
vanadiu chloroperoxidaza (care poate folosi hemul

sau cofactor
de vanadiu)
și iodperoxidaza.

Bromperox
idaza produce o valoare estimată

de 1
–
2 milioane de tone d
e bromoform anual
și 56.000
de tone de brometan anual.

42

Enzinele de mai sus catalizează următoarea reac
ție (R
–
H este substrat de hidrocarbura):

R
–
H + Br
−

+ H
2
O
2

→

R
–
Br + H
2
O + OH
−

Nitro
genaza de vanadiu este utilizată

de
unele microorganisme fixatoare de
azot cum ar

fi
Azotobacter. În acest rol,
vanadiu
l

înlocuie
ște molibdenul sau fierul

(
mai frecvent
și oferă
nitroge
nazei diferite proprietă
ți).
Un tunicate este un animal marin nevertebrat
,

un
membru al Subîncrengăturii Tunicata, care face parte din Chorda
ta, o încrengătură care
include toate animalele cu cordoane nervoase dorsale.

Ascidii

este o clasă în Subîncrengătura Tunicata nevertebrate (nevertebra
te marine cu sac
de alimentare ș
i filtrare), ascidiile sunt caracterizate

printr
–
un exterior dur alcătuit

din
celuloză de polizaharide, numit "tunică".

Acumularea vanadiului în tunicatele
și ascidia
.
Vanadiul este esen
țial pentru ascidii și
tunicate, în cazul în care este stocat în
vacuolele lor foarte acidulate și î
n anumite tipuri de
celule
sanguine, vanad
ocite. P
rot
einele de legare ale vanadiului (vanabins)

au

fost
identificate în citoplasma

acestor celule.

Concentra
ția de vanadiu în sângele acestor asci
dii
este de până la zece milioane de ori mai mare decât concentra
ția de vanadiu în apa de mare
din jur c
are con
ține în mod normal 1
–
2 ug/l.

Fungi
.
Î
n mai multe specii de macrofungi (ex Amanita muscaria
și speciile înrudite) se
acu
mulează vanadiu (până la 500 mg/
kg în greutate uscată).

Vanadiul este prezent în
complexul de
coordonare numit amavadin,
în fungi
i de pe
fructe
.

Cu toate acestea,
importan
ța biologică a procesului de acumular
e a vanadiului este necunoscută
.

Mamifere
și păsări
.
D
eficien
țele de vanadiu afect
ează

cre
ștere
a mamiferelor și păsărilor
și
afectează

reproducere
a

la
șobolani și la pui. Va
nadiul este un supliment alimentar re
lativ
controversat ș
i utilizat în principal pentru cre
șterea

sensibilită
ții la insulină

și pentru body
–
building. Unele dovezi sugerează că sportivii care iau ace
st medicament se confruntă pur ș
i
simplu cu un efect place
bo.

Sulfatul de vanadil poate îmbunătă
ți controlul glucozei la
persoanele cu diabet zaharat de tip 2.

Decavanadatul
și oxovanadatul par să joace un rol
într
–
o varietate de procese biochimice, cum ar fi
cele legate de stresul oxidativ
.

Siguranț
ă
.
To
ți comp
u
ș
ii de vanadiu trebuie consideraț
i
toxici. Vanadiul tetravalent
din
VOSO
4

a fost raportat ca fiind de peste 5 ori mai toxic decât va
nadiul trivalent din V2O3.

Administra
ția de securitate și sănătate ocupațională (OSHA) a stabilit
o limită de expunere
de
0,05 mg/
m
3

pentru praf de p
entaoxid de vanadiu
și 0,1 mg/
m
3

pentru fumul de
pentaoxid de vanadium existent în aer la locul de muncă pentru o zi de lucru de 8 or
e și
40
de ore pe săptămâna de lucru.

Institutul National pentru Securitate si Sanatat
e (NIOSH)
a recomandat ca 35 mg/
m
3

de
vanadiu să fie considerat un pericol imediat pentru via
ță și sănătate. Acesta este nivelul de
expunere al unui produs chimic care este de natură să cauzeze probleme de sănătate
permanente sau deces. Compu
șii vanadiului sunt slab

absorbiti prin sistemul
gastrointestinal. Expunerile prin inhalare de vanadiu
și compuși
i vanadiului au efecte
adverse în
principal
asupra sistemului respirator.
Alte efecte au fost raportate după
expunerea orală sau inhalatorie

asupra parametrilor de sân
ge,
pe fic
at,
pe dezvoltare
a
neurologica la
șobolani, și a altor organe.

43

Pentoxi
dul de vanadiu a fost considerat

cancerigen la
șobolanii masculi și șoarecii masculi
și femele prin inhal
are într
–
un studiu de NTP,

de
și interpretarea rezultatelor a fost rece
nt
contestată.

Vanadiul nu a fost clasificat cu

efect carcinogenic de către Agen
ția pentru
Protec
ția Mediului din

Statele Unite ale Americii. Urmele de
vanadiu în combustibilii diesel
prezintă un pericol de coroziune; acesta este principalul component din
combustibili
i

care
influen
țează coroziunea la temperaturi ridicate.

Î
n timpul arderii
,

vanadiul se oxidează
și
reac
ționează cu sodiu
l

și sulf
ul,

rezultând compu
șii vanadat cu p
uncte de topire până la
530°C (
cu puncte de topire de la 530°C
î
n jos)
,
care ata
că stratul de pasivizare de pe o
țel,
făcându
–
l susceptibil la coroziune.

3.

Impactul asupra mediului

Proiectul constă în deschiderea celei mai mari exploatări aurifere la suprafa
ță

prin
cianurare
, care va cuprinde, în Valea Ro
ș
ia, patru cariere deschise
ș
i o uzină de prelucrare
cu cianuri a aurului
ș
i argintului, iar în Valea Corna un
iaz de decantare

a substan
ț
elor
chimice cu o suprafa
ț
ă de 367 hectare.

Una din principalele temeri cu privire la acest proiect este legată de un posibil
accid
ent ecologic

asemănător celui de la Baia Mare din anul 2000, când ruperea unui baraj
al iazului de decantare a dus la poluarea cu
cianură

a Tisei
ș
i a Dunării, moartea a 1200
tone de pe
ș
te
ș
i contaminarea resurselor de apă a 2 milioane de oameni.

Totu
s
i, exper
ț
ii de la Norwegian Geotechnical Institute (NGI),care au studiat
proiectul barajului ce urmează a fi construit la Ro
s
ia Montană, au estimat că, dacă se
respectă proiectul, barajul C
orna poate prezenta siguran
ț
ă. Riscul poluării apei a fost
evaluat
–

în baza acelea
s
i proiecte ale companiei
–

de speciali
ș
ti interna
t
ionali, sub
coordonarea Prof. Paul Whitehead, de la Centrul de Cercetări al Mediilor Acvatice,
Universitatea Reading (Mare
a Britanie), care au estimat că, în cazul Ro
ș
ia Montană, riscul
producerii poluării accidentale a apei este redus, ca de altfel
ș
i riscul poluării
transfrontaliere.

În proiect se prevede că pe măsură ce se va încheia activitatea în cele patru cariere
de s
uprafa
ț
ă propuse, acestea vor fi reumplute cu pământ, cu excep
t
ia carierei Cetate, care
va fi umplută cu apă
ș
i transformată într
–
un lac de agrement. Întreaga zonă va fi plantată cu
vegeta
t
ie. Planurile de închidere
ș
i post
–
închidere a minei au fost gândit
e astfel încât să se
asigure o monitorizare permanentă pe parcursul a 50 de ani după încheierea exploatării,
măsură condi
ț
ionată de asigurarea resurselor băne
ș
ti absolut necesare
ș
i care trebuie
avansate sub forma unor garan
ț
ii sau depozite bancare necesar
e acoperirii acestor
cheltuieli.

O eventuală

externalizare a acestor activită
ț
i de închidere
ș
i post
–

închidere a
proiectului minier (denumit impropriu minier întrucât tehnologic avem un proiect mai
degrabă industrial, specific industriei materialelor de
construc
ț
ii
ș
i industriei chimice)
poate compromite proiectul prezentat, firmele găsind multe „porti
ț
e legale”, inclusiv
intrarea în faliment pentru „a nu arunca bani” cu refacerea mediului. Constituirea unui
depozit bancar sau alte instrumente de garan
ț
ii

certe pentru finan
ț
area activită
ț
ilor de

44

închidere
ș
i post
–
închidere pentru întreaga durată

de 50 ani ar înlătura acest risc, însă
istoricul acestui proiect ne arată că institu
ț
iile statului român sunt mai pu
ț
in meticuloase.

Proiectul de la Ro
ș
ia Montană
a iscat multe divergen
ț
e în ceea ce prive
ș
te
problemele de mediu
ș
i utilizarea tehnologiei pe bază de
cianură
. Mai multe ONG
–
uri au
ridicat problema potrivit căreia Parlamentul European

interzice tehnologiile de extrac
ț
ie
pe bază de cianură, Comisia Europeană fiind însă cea care decide în privin
t
a legisla
ț
iei.
Pozi
ț
ia oficială a Comisiei Europene privind tehnologia pe bază de
cianură

–

privind
exploată
rile deja existente
ș
i nu pe cele viitoare
–

este prezentată într
–
o declara
ț
ie din iulie
2010 a comisarului pentru mediu Janez Potocnik în care acesta afirmă că „interzicerea
totală a cianurii în activită
ț
ile miniere nu e
ste justificată din punctul de vedere al mediului
ș
i al sănătă
ț
ii”. De asemenea, el men
ț
ionează că legisla
ț
ia existentă cu privire la
managementul de
ș
eurilor extractive (Directiva 2006/21/EC) include cerin
ț
e precise
ș
i
stricte, care asigură un nivel de sig
uran
ț
ă pentru managementul de
ș
eurilor provenite de la
exploatările miniere.

4.

Importanța temei de cercetare
–

stadiul actual al cercetării

În prezent, există o oportunitate unică pentru efectuarea de cercetări pe mediu în
zonă, deoarece componentele de mediu au ajuns la o stare de relativ echilibru având în
vedere că activitățile miniere precedente au încetat în anul 2006. În prezent există d
ouă
alternative:



r
eînceperea activităților miniere, la o scară mult mai mare decât operațiunile
anterioare, cu efecte asociate asupra mediului, descrise în
„
Raportul de
evaluare a impactului asupra mediului
”
;



r
enunțarea la derularea unui nou proiect mini
er în viitorul apropiat. În acest
caz, evoluția mediului va fi influențată de sistemele naturale de refacere și de
lucrările de remediere care vor fi puse în aplicare.

În oricare dintre cele două cazuri, o descriere a evoluției mediului în fostul areal
mi
nier este binevenită cu scopul de a actualiza cunoștințele deja existente.

Cercetarea constă în monitorizarea calității mediului în arealul minier Roșia
Montană, cu accent pe contaminarea solului cu metale grele și pe evaluarea stresului
vegetației, folos
ind și tehnici noi de spectrofotometrie în teren comparate cu tehnicile
clasice de laborator.

Deși nu este folosit în mod obișnuit, răspunsul vegetației la stres, este considerat un
indicator relevant al calității mediului în industria minieră.

Acest stu
diu ar putea să constituie o contribuție la descrierea stării actuale a
mediului în arealul minier, care completează studiul de evaluare a calității mediului
existent pentru perimetrul Roșia Montană. Solul, apele, vegetația de la Roșia Montană sunt
compone
nte de mediu care ar putea fi perturbate în viitor de noi operațiuni miniere iar pe
lângă studiul calității solului și apelor, vegetația este un factor care merită o abordare mai
detaliată, având capacitatea de a înregistra schimbări subtile în starea medi
ului și de a oferi
date și interpretări noi asupra dinamicii de mediu.

45

Proiectul
Rosia Montana Gold Corporation (
RMGC
)

intenționează

să radă de pe fața
pământului patru munț
i

care înconjoară centrul vechi al localității Roșia Montană: masivele
Cârnic, Cet
ate, Jig și Orlea. Aceștia se află în imediata apropiere a localității care astăzi are
incluse î
n patrimoniul cultural zeci de case istorice.

De asemenea,
exploatarea ar urma

să distrugă ș
i galeriile romane vechi de aproape
2.000 de ani

din masivul Cârnic,

investigate, datate ș
i cartografiate de

cercetă
torii francez
i
de la Toulouse. Conform experț
ilor
francezi, aceste galerii se află și acum într
–
o "stare
remarcabilă

de conservare".

Aproximativ paralel cu valea Roșiei, înspre direcția Abrud, se află una
dintre cele
mai pitorești vă
i din Apuseni:
valea Cornei. Această vale ar urma să fie inundată
, RMGC
intenționând să construiască un iaz imens, în spatele unui baraj de piatră

d
e peste 180 de
metri, mai înalt decâ
t barajul Vidraru. Iazul, cu o capacitate de

sute

de milioane de tone, ar
urma să depoziteze sterilul rezultat în urma leș
ierii minereului aurifer cu cianura de sodiu.

Fig.28
. Masivul Cârnic ș
i centrul vechi al loca
lității Roșia Montană

5.

Contaminarea apei si a solului

Contrar asigu
rărilor RMGC
privind siguranța tehnologiilor ce utilizează cianura,
studii stiințifice recente demonstrează existența scurgerilor de substanțe toxice în pânza de
apa freatică, ce alimentează apoi apele de suprafața, ca rezultat al exploată
rilor miniere pe
baza de cianu
ri
.

Desi proiectul RMGC de la Roșia Montană

pretinde utilizarea unor cantități uriașe de
cianuri, acesta ignoră

impermeabilizarea iazului

de decantare. Acest iaz se află situat în
amonte de orașul Abrud, la doar câțiva kilometri distanț
a (apr
oximativ 1 km
în linie

46

dreaptă), existâ
nd astfel un risc ridicat de contaminare a apelor subterane cu cianuri,
sulf
uri, cupru, zinc, metale grele ș
i
alte produse toxice ale exploată
rii miniere.

Proiectul RMGC contravine aș
adar Directivei Uniunii Europene privi
nd apele
s
ubterane (80/68/EEC) ș
i Directivei cadru privind apa (2000/60/EC).

Directiva
(80/68/EEC) specifică

clar
"Whereas to ensure the effective protection of ground water in
the Community it is necessary to prevent the discharge of substances in list I […]"
,
lista I
specificâ
nd exp
licit cianurile.

Gestionarea deșeurilor rezultate din activități extractive este reglementată prin
directiva europeană

(2006/21/EC
) care cere reducerea concentraț
iei de cianuri disociabile
slab acide din iaz la valo
rile cele mai joas
e posibile.

În cazul tuturor exploată
rilor dema
rate dupa 1 mai 2008 este admisă o concentrație
de maxim 10 ppm. RMGC susține că va menține aceastăconcentrație în marja 5
–
7 ppm, însă

nu a prezentat public documentația care sa ateste acest fapt și să clarifi
ce ce metodă de
neutralizare urmează a fi utilizată, specificându
–
se pe site
–
ul RMGC doar că e vorba de un
"proces modern ș
i eficient de oxidare".

Daca această metodă

presupune tratarea cu
hipoclorit de sodiu, se formează

prin acest tratament clor
–
cian car
e este de asemenea
extrem
de toxic.

Procedura alternativă, bazată

pe oxid de sulf, asa
–
numitul procedeu INC
O SO
2
/aer,
este de asemenea potenț
ial
periculoasă, poluând aerul. Odată

cu au
rul, procesul tehnologic
utilizâ
nd cia
nuri va solubiliza din minereu și
alte metale, î
n special
metale
grele, cum ar fi

fier, cupru, cobalt, zinc, urmând ca acestea să fie deversate î
n iazul de decantare.

Metalele grele vor

polua suplimentar apa, în afară de poluarea cu cianură
, fiind
cunoscut efectul lor foarte toxic asupr
a
mediului, pe perioade foarte îndelungate de timp. În
plus, complecș
ii extrem de

toxici metal/cianura reprezintă

surse impor
t
ante de
poluare

deoarece vor
contribui la eliberarea
continuă de cianuri pe o perioadă de timp
necunoscută
.

Afirmațiile RMGC, potrivit că
rora proiectul de min
erit va reduce poluarea din zonă
și o va lă
sa mai

curată decât era î
na
inte de exploatare, sunt tendenț
ioase. Un studiu din
anul 2002 (Yarar, B. "Long t
erm persistence of cyanide species in mine waste
environments. Tailings a
nd Mine Waste", 2002) raportează
:

"Data show that a number of
currently accepted cyanide abatement approaches can create long
–
lasting products that
degrade at very low rates. It also
underscores the need for research on the numerous long
–
term echological and health effects of metal
–
cyanide compounds and complexes including
their carcinogenic potential"
.

Cu alte cuvinte, datele stiințifice demonstrează, pe lângă compușii cianici liberi,

existența compușilor complecși ai cianurii, care persistă o perioadă foarte îndelungată

de
timp.

Imp
actul acestora asupra mediului și sănătăț
ii oamenil
or, incluzând potenț
ialul de a
induc
e cancer, este momentan prea puțin studiat și î
nteles
.

Proiectul
RMGC ar urma să lase în urmă cantități imense de produ
ș
i cianici
complecși în iazul de decantare Corna și în zonele adiacente exploatării miniere. Aceș
ti
compuș
i v
or persista perioade extrem de îndelungate și există studii care arată că

anumit
e
forme ale l
or se pot acumula în plante și în corpul peș
tilor.

47

Î
n raportul
Academiei
Româ
ne

se mai specifică
:
"Reprezintă

riscuri serioase
posibilitatea scurgerii apelor di
n bazinul de
decantare, infiltrările î
n subteran, formarea de
acid cianh
idric (un gaz extrem de toxic) î
n ti
mpul verii mai ales sub influenț
a unor ploi acide,
riscuri agravate de ime
diata vecinatate a unor localităț
i

p
opulate
.

6.

Contaminarea aerului

Pent
ru a realiza
exploatarea minieră, RMGC intenționează să despădurească o
suprafață de peste 250 de hectare de pădure, menționând ca va împăduri î
n alte zon
e o
suprafață mai mare decât cea despădurită. Acest argument este însă nesatisfăcă
tor.

În primul rând, dezvoltarea
unor suprafețe întinse de pădure matură, în special de
conifere, necesită

zeci de ani, chiar secole.

În al doilea râ
nd,
despă
duririle masive vor a
duce cu sine perspectiva alunecă
rilor de
teren
, a inundațiilor rapide ș
i a scurg
erilor de material de pe versa
nți, cu atâ
t mai
periculoase cu cât ar avea loc în zone adiacente facilităț
ilor miniere, deci cu r
iscuri mari de
a determina poluă
ri accide
ntale masive. Aceste potențiale probleme pur ș
i simplu nu pot fi
compe
nsate prin plantarea de arbori î
n alte zone.

Ma
i departe, excavarea a patru masive muntoase duce la compro
miterea pe termen
lung a vegetației și faunei din zonă ș
i compromite biodiversi
tatea.

Împădurirea altor zone conduce în mod firesc la o "monocultură" care nu poate nici
substitui ș
i nici ac
omoda
biodiversitatea compromisă

prin distrugerile provocate de
proiectul minier.

Rapoartele

realizate de Dr. John Akeroyd ș
i Dr
. Andrew Jones

din Marea Britanie în
privinț
a impactului proi
ectului RMGC asupra biodiversităț
ii de la
Roșia Montană sunt
grăitoare î
n acest sens.

Fig. 2
9
. Roșia Montană abundă de vegetație, cu pășuni, pârâuri și păduri pitoreș
ti

48

Există o mare
probabilitate ca î
n

cursul procesului tehnologic să aibă

loc
scurgeri
accidentale de ape reziduale acide

sau de precipitații sub formă

de ploi acide, mai ales
în
contextul poluării atmosferei cu compuși carbonici ce determină încălzirea globală. Ca
urmare,

scă
derea pH
–
ului din apa iazului de

decantare ar conduce la eliberă
ri masive de
acid cianhidric, extrem de toxic, chiar letal omului.

Acidul cianhidric, sub forma pro
dusului Zyklon B, era utilizat în lagă
rele de
exterminare naziste din cel de
–
al Doilea Ra
zboi Mondial, pentr
u exterminarea prin gazare a
deținuților. Desigur, există

unele rapoarte, realizate
î
n medii ar
tificiale controlate, conform
cărora lumina ultravioletă (UV) ar distruge ionul cianură, dar este foarte discutabil în ce
masură și cu ce dina
mică

ar ave
a loc o astfel de descompunere în natură
.

Raportul Ad Astra menționează

de asemenea:

"Halde
le de steril rezultate în urma
activităților miniere vor conține compuș
i ai sulfului care pot per
sista de la mai multe decenii
până

la intervale de timp
de ordinul secolului. Pe de altă parte, în condiții de lipsă a
precipitaț
iilor, haldele de steril vor p
rovoca probleme calității aerului prin creșterea
concentrațiilor de pulberi în atmosferă, probleme cu atât mai semnificative cu cât
exploatarea este situ
ată în imediata vecinatate a oraș
ului Abrud"
.

7.

Riscurile ecologice prezentate de i
azul de decantare

Sterilul tratat c
u cianuri urmează a fi deversat într
–
un iaz imens construit în spatele
unui baraj de piatră pe locul actualei văi pitorești Corna. Iazul rep
rezintă un risc mare atât
asupra orașu
lui Abrud, cât și asupra mediului înconjură
tor.

În cazul Roșia Montană o contaminare cu cianură și metale grele a râurilor din zonă

ar putea fi mult mai distructivă decât în cazul Baia Mare, ducând la distrugerea faune
i ș
i
flor
ei din pitorescul bazin al Arieșului, ulterior afectând bazinul Mureș
ulu
i, al Tisei și în
final al Dună
rii.

Barajul de piatră Corna construit de RMGC va î
nchide iazul de decantare a st
erilului
tratat cu cianuri, urmând a se ridica la o î
naltime de

185 metri cu o lungime a
coronamentului de 1350 metri fiind ast
fel un baraj de dimensiuni uriașe și adă
postind un
volum de sute
de milioane de metri cubi de apă ș
i steril.

În campania masivă din media, RMGC încearcă să ne convingă că

proi
ectul de
minerit
este "modern" ș
i "sigur".

Ceea ce uită însă să menționeze este că

numai
între anii 1970 și 2003 s
–
au
î
nregistrat 59 de accidente

legate de distrugerea sau avarierea barajelor unor lacuri de
decantare,
ducând î
n multe cazuri la distruge
rea ecosistemelor loc
ale, afectând populația
din zonele adiacente și ducâ
nd

la pierderea a cca. 700 de vieți omeneș
ti.

Î
n Statele
Unite au fost înregistrate pe o perioadă mai lungă

185 de accidente la
asem
enea baraje de decantare.

Pe lângă

pagubele grave aduse mediulu
i,
dezastrele ecologice necesită și fonduri
uriașe de decontaminare care sunt î
n gene
ral achitate din banii
contribuabililor. Ca prim
exemplu, exploatarea de aur de la Summitville Colorado a costat statul american peste 100
milioane de dolari
pentru decontami
narea apelor

prin

leșiere, după declararea î
n faliment a
companiei private.

49

Un exemplu mai recent, la care
suntem încă martori
, este poluarea cu petrol din
Golful Mexicului, care a produ
s pagube de miliarde de dolari și necesită

costuri de ordinul
zecilor

sau sutelor
de milioane de dolari pentru acț
iunile de decontaminare.

Iazul de decantare va avea efecte dramatice asupra faunei din zona
. Un
Raport

din
anul 2007 elaborat de Universita
tea din Queensland
, Australia, arată că soluț
iile cu cianuri
utilizate pentru exploatarea aurului au efecte extrem de toxice asupra

ecosistemului din
zona exploatării.

În Nevada, SUA, î
ntre anii 1990
–

1991, au fost raportate 9512 cadavre

de

anim
ale
din pe
ste 100 de specii, deși acest numă
r este clar subestimat
din cauza raportării
voluntare.

Î
n

Northpakes, Australia, în 1995 s
–
au î
n
registrat 1.583 de cadavre de păsări la o
numărare inițială, ș
i ulterio
r 2700 de cadavre documentate într
–
o perioadă

de patru luni.
Conf
orm Societatii Ornitologice Române, aria de importanță avifaunistică Munț
ii
Tras
căului, avâ
nd cr
iterii aprobate de BirdLife C1 și C6, se află în

imediata vecinatate a
zonei Roșia Montană, la o distanță de mai puțin de 17 km de centrul l
ocalităț
ii.

Criteriul BirdLife C1 include spec
ii protejate pe cale de dispariție a că
ror conservare

este importantă

la nivel mondial, iar criteriul C6
include specii ameninț
ate

la nivelul
Uniunii Europene, făcâ
nd parte din primele 5 cele mai impor
t
ante reg
iuni avifaunist
ice
pentru speciile respective și fiind incluse î
n Anexa I a directivei 2009/147/EC a
Parlame
ntului European și a Comisiei Europene privind păsă
rile. Proiectul RMGC
reprezintă o amenințare directă la adresa speciilor de păsă
ri din aceasta ar
ie protejată,
încălcâ
nd as
tfel directiva 2009/147/EC.

Peș
tii sunt de asemenea extrem de sensibili la cianur
i și la compușii derivați ai
acestora. Dacă păsările ș
i mamiferele resi
mt o toxicitate de la concentrații de miligram pe
litru (în zona de concentraț
ii de ppm), peș
tii sunt de o mie de ori mai sensibili.

O

deversare, chiar mică î
n ape
le curgătoare ar duce la uciderea masivă a peș
tilor
, iar
cei care ar supraviețui vor fi afectaț
i privind ca
pacitatea de reproducere, crescând
probabilitatea malformațiilor

și vulnerabilizănd peștii la atacul prădătorilor acestora.
Argumentul că

bazinul Ariesului
este deja poluat nu este satisfăcător și nu justifica
poluarea în continuare a acestuia, potențial pe scară

mult mai mare.

Garanț
ia pentru ecologizare de aproximati
v
135 milioane de dolari convenită

de
RMGC cu Ministerul Mediului este total insufic
ientă. Pentru comparaț
ie,
costurile de
decontaminare/despăgubirile necesare î
n urma accidentului de la Baia Mare din anul 2000
s
–
au estimat a fi similare cu costurile de de
contaminare ale minei Summitvi
lle din Colorado,
ridicandu
–
se î
n jurul sumei de 170 milioane
de dolari. Exploatarea de la Roșia Montană
urmează să

utilizeze un iaz de decantare de c
el putin 10 ori mai mare, potenț
ialul distru
ctiv
asupra mediului fiind uriaș
.

50

8.

Accidentul ecologic de la Mount Polley, Canada
–

similarități cu proiectul Roșia
Montană

Accidentul produs în mina de pe Muntele Polley este un dezastru ecologic în regiunea
Cariboo din British Columbia, Canada. Dezastrul s
–
a produs în dimineața
zilei de 4 august
2014, la

iazul de decantare de pe Muntele Polley de unde au fost deversați 4,5 milioane de
metri cubi de suspensie tox
ică de deșeuri în lacul Polley și
au fost eliberați în total 10
milioane de metri cubi de apă toxică din iazul de deca
ntare. Iazul de decantare acoperă o
suprafață de patru kilometri pătrați și conform de
clarației lui Brian Kynoch, preș
edinte al
Imperial Metals și proprietarul minei de cupru și aur de pe Muntele Polley, până în data 8
august 2014, iazul de decantare a fo
st "practic gol."

Odată cu șlamul contaminat care
s
–
a deversat din iazul de decantare au fost
transportați și arborii rupți de viitură (avalanșă), noroi, moloz și a “curățat malurile" de la
Hazeltine Creek pe unde a curs apa contaminată din la
cul Polley și a ajuns în lacul Quesnel
aflat în apropi
ere. Deversarea a provocat creșt
erea nivelului Lacului Polley cu 1,5 metri și
a
transformat Hazeltine Creek î
ntr
–
o albie

lată de la 2 metri până la 50 metri în diverse
locuri și s
–
a revărsat și
peste
zona necultivată din apropiere. Cariboo

Creek a fost
de
asemenea zonă afectată. Unul dintre cele mai mari dezastre ecologice d
in istoria modernă a
Canadei a

fost deversarea deșeurilor din iazul de decantare de pe Muntele Polley
.

La 6 august Cariboo Distric
t Regional a declarat stare de urgență locală în mai multe
comunități din apropiere, inclusiv Columbia Britanică
,
di
n cauza poluării apei potabile.

Au fost afectate foarte grav crescătoriile de somon din zona poluată.

La dou
ă zile după
dezastrul ec
ologic Ministerul Mediului
(ME) din British Columbia a emis un ordi
n
de
reducere a poluării (PAO) către compania de minerit Mount Mining Corporation Polley
(MPMC)
.
Societatea este obligată să prezinte un plan detaliat de acțiune și de asemenea
este obligat
ă să raporteze
săptămânal procedurile de

punere

în aplicare a măsurilor
planului de acțiune.

Controlul și remedierea situației

În luna august, MPMC a prezentat un plan de control a
l sedimentării și al eroziunii
și
măsurile luate pentru reducerea eroz
iunii în curs de desfășurare și pentru transportul
sedimentelor în aval de albia săpată de viitură
,

incluzând atât eforturile de a controla fluxul
apei din zona de steril, precum și pentru a îmbunătăți calitatea apei care curge în Quesnel
Lake. Se înce
a
rc
ă prevenirea răspândirii sterilului.

Monitorizarea și impactul asupra mediului

Apa, sedimentele și petele din Lacul Quesnel și Lacul Polley sunt monitorizate de către
personalul guvernamental.
Prelevarea
probelor de apă și suspensie contaminată a
indicat
niveluri ridicate de seleniu, arsen și cupru dar acest lucru nu este considerat o amenințare
pentru sănătatea u
mană,
concentrațiile de seleniu sunt oricum ridicate în materialul
geologic al zonei. La analizele probelor

prelevate din zonă s
–
au găsit

concentrații crescute
de cupru, fier, mangan, arsen, argint, seleniu și vanadiu

în sedimentele din
apropierea
locului de scurgere a sterilului.

51

Compania minieră Imperial Metals & Power Ltd și
–
a deschis lucrările în Columbia

Britanică
, din decembrie
1959. Toate Minele din Columbia

Britanică

au
puțuri deschise
pentru exploatarea cuprului și aurului atât în minele aflate

pe
Muntele Ros
u Chris

cât ș
i

pentru cele de pe
Mount

Polley
. Metale
le

prețioase prezintă un mare interes și există puțuri
deschise în
proporție de aproximativ

50% în zona Huckleberry la mina de cupru, zinc și
plumb pentru proiectul Ruddock Creek.

Toxicitatea efluenților

În conformitate cu raportul făcut de Imperial Metals

& Power Ltd

și depus la Agenția de
Mediu a Canadei
, în 2013, au
fo
st găsite în iazul de decantare: 326 de tone de nichel, peste
400 de tone de arsen, 177 de tone de plumb și 18400 tone de cupru și compuși ai acestora.
În 2014 s
–
a reușit decontaminarea apei din iazul de decantare, dar mâlul și solul nisipos
încă mai prez
intă urme de metale grele deși analizele s
–
au făcut după extragerea metalelor
grele (care sunt foarte toxice).

În urma dezastrului de la mina de pe Muntele Polley a apărut o substanță albastră
misterioasă, pete lucioase care plutesc pe apa lacului.

Î
n fotografia
30

se poate vedea substanța albastră care plutește în apă și solul din
împrejurimile lacului cu aspect de deșert de culoare gri, sol încărcat cu substanțe toxice.

Fig. 30. S
ubstanța albastră și imperjurimile cu spect de deșert (canion)

Autoritățile locale din Columbia

Britanică

susțin că petele care plutesc pe apă nu prezintă
concen
trații critice de metale grele
și compuși ai acestora
.
Contrar spuselor autorităților,
locuitorii din zonă și biologul marin Alexandra Morton spun că filmul
albastru
–
verzui încă
necunoscut în compoziția chimică, a produs arsuri pe pielea locuitorilor

la fel
ca o
înțepătură de meduză.
Substanț
a a apărut în primele săptămâni de la prăbușirea barajului
de reținere a sterilului de mină și s
–
a scurs în cantitat
e masivă, mâl sau

nor
oi care conține
foarte multe toxine de la extragerea minereului de cupru de către Imperial Metals Corp.

În urma dezastrului prin prăbușirea barajului
, zona din
Hazeltine Creek s
–
a inundat
cu un
torent nămolos alcătuit din 10 milioane

m
3

de apă și steril ș
i 4,5 milioane m
3

de sedimente.

52

Biologul marin Alexandra Morton a călătorit în „zona zero” a accidentului cu propriul ei
echipament, un kit pentru prelevare de probe și de cercetare, pentru că nu a avut încredere
și a pri
vit cu scepticism declarațiile
guvernului date în mod repetat, cum că apa lacului este
în condiții de siguranță pentru a fi folosită ca apă potabilă și pentru creșterea peștelui, în
urma testelor făcute și a operațiunilor de decontaminare.

Localnicii au av
ertizat că
o pată uleioasă (cerată) plutește pe apa lacului, apă care se
presupune a fi “ potabilă”.

"Există un număr de locuito
ri

din zonă care sunt preocupați de acestă problemă,
deoarec
e ei
au atins pata plutitoare și le
–
a provocat o senzație de uscare
a pielii d
e pe brațe
și le
–
a ars degetele", spune Morton. Chiar biologul marin, Alexandra Morton a mai
spus
:
“Când au fost transferate probele prel
evate din lac în borcanele mele
, m
–
am ars la degete”.
"Se simte ca o î
nț
epatură

de meduză”. “Pata este uleioa
să dar se împrăștie când este atinsă.
Este ca un fel de ceară fierbinte pusă pe apă și de aceea se formeză acest film rigid”.

Biologul marin Alexandra Morton
deține un doctorat în științ
e

la Simon Fraser University și
a colectat probe în borcane, le
–
a si
gilat și le
–
a trimis

la un laborator din Vancouver, care
urmează să facă analizele.

Alte declarații ale Alexandrei Morton:

"Când am ajuns acolo borcanul era

curat,
clar". "Nu ai fi putut vedea acest film
albastru mai bine. Dar când am deschis borcanul, s
–
a auzit un șuierat și a ieșit abur. Deci,
orice ar fi fost s
–
a transformat într
–
o formă de gaz."

A raportat fenomenul la diverse comisii
pentru sănătate.

În cadrul conferinței din 22 august 2014
,
ministrul Mediului, Mary Polak, a
minimalizat orice riscuri
pentru sănătate în cazul contactului cu luciul de apă.

Conform unui memoriu al Ministerului Mediului din
data de 21 august ș
i adresat
ministrului adjunct al Diviziei de Protecție a Mediului, cercetătorii din partea guvernului au
găsit substanța într
–
o zon
ă a lacului Quesnel acoperită de resturile lemnoase plutitoare și
transportate în aval de prăbușirea barajului.

"La examinarea vizuală a luciului albastru, luciul a fost înțepat cu un băț pentru

a
determina dacă este natural sau
este legat de scurgeri de
petrol", a scris Deborah Epps,
șeful de secție al ministerului pentru calitatea apei provinciale. "Strălucirea (luciul) s
–
a rupt
ș
i nu s
–
a
unit să

curgă din nou împreună. Aceasta indică faptul că substanțe
le

rezultate din
descompunerea vegetală sau animală

ar forma acel luciu (pată albastră). Dacă luciul ar fi
forma
t o pânza
de păianjen și imediat se unea și forma din nou luciul întreg atunci
provenea din petrol. "

Scrisoarea spune că nu a existat nici un miros, dar nu a menționat dacă a fost tes
tat
pent
ru ardere sau efectele
usturătoare asupra pielii. Epps a spus că un eșantion a fost
trimis la un la
borator și se testează pentru lignină

și taninuri, ceea ce ar indica originile
plantelor în proveniența luciului. Rezultatele au constatat că nivelele de con
centaț
ie
au fost
"sub l
inia directoare a apei potabile
" (adică sub limita de avertizare a apei potabile). "Pe
baza observațiilor de teren și a rezultatelor de laborator, luciul albastru este rezultatul unei
vegetații învechite/copacii existentă în lac, și
că deversarea sterilului nu are impact asupra
sănătății umane în acest moment", a conchis Deborah Epps.

53

Totuși, Morton are anumite îndoieli asupra spuselor guvernului. Populația din zonă
nu crede ce spun guvernanții. Ei nu folosesc apa potabilă din zonă.

În plus față de pelicula albastră misterioasă, Morton a investigat zona pârâului
Hazeltine Creek
,

care se află în aval de mina de pe Muntele Polley unde albia s
–
a
transformat într
–
o gaură gigant
,

plină de noroi de multe ori mai mare decât albia (fluxul)
or
iginală, noroi care este acoperit pe alocuri de urme de urși, elani, cerbi și păsări.

Morton: "M
–
am dus la ceea ce a fost Hazeltine Creek ș
i

în prezent
este
acest canion
(deșert) de deș
euri toxice" (fig. 30
) a amintit ea. "Se pot vedea toate nuanțele de

gri, există
apă gri care vine în jos, de pe munte. Aerul îți arde ochii, sinusurile și plămânii. "

În conformitate cu Indexul (NPRI) Environment Canada National, Imperial Metals a
raportat că

de la deschiderea minei,
a pompat în iazul de decantare cel
puțin 406 de tone
de arsen care reprezintă o otravă foarte toxică (provoacă moartea imediat), 475 de tone de
cobalt și metale grele, 46 de tone de seleniu și trei tone de neurotoxină cu mercur și multe
alte

metale grele care sunt foarte
toxice.

Cu toate a
cestea, după efectuarea unei serii de analize și teste efectuate la un
laborator independent, oficialii au declarat că în zonă nu există nici

un pericol pentru
sănătate și că apa este în limitele pentru siguranța consumului uman.

Fig. 31.
–

pelicula alb
astră

Toate metalele grele care sun
t conținute în sterilul de mină,

au concentrații destul
de ridicate, peste limitele de toleranță. În doze mari, seleniul poate ag
rava riscul de cancer
de piele ș
i provoacă
boli de

inimă.

Carnea de pește a avut de ase
mene
a un conținut
mai
mare decât cele normale de arsen, cupru, zinc și mangan, dar potrivit autorităților
concentrațiile acestor metale grele sunt încă în liniile directoare de consum, adică în
limitele accesibile.

"Carnea de pește se prezintă în condiții de s
iguranță pentru a fi
mâncată
", a

declarat ministrul Polak.

Morton și alți critici au o altă explicație. În fața unui eșec masiv într
–
una dintre
ramurile
majore generatoare de venituri
și anume industria minieră
, guvernul
vrea să
"minimalizeze" efectele dez
astrelor din acest domeniu.

Morton spune că:"Guvernanții nu au vrut ca valoarea acțiunilor de la bursă ale
acestei companii să se prăbușească și de aceea o protejează. "Guvernanții nu au vrut ca
oamenii să intre în panică"

54

Este interesant de remarcat
faptul că Imperial Metals Corp
. donează

aproape
234.000$ pentru Partidul Liberal BC din

2003, inclusiv 3.
000$ pentru campania electorală
a actualului ministru al minelor, Bill Bennett, care a comparat incidentul cu o avalanșă.

De asemenea, acționarul major
itar al companiei (
ș
i proprietar

al

Calgary Flames)
Murray Edwards,
a
–
18
–
a

cea mai bogată

persoană

din Canada
,
a strâ
ns fonduri private de
milioane de dolari pentru Premierul Christy Clark la sfârșitul anului 2012.

De asemenea, inginerii de la AMEC,
firma de inginerie care a construit barajul de la
Muntele Polley au donat de la ei 221.010$ liberalilor BC încă din anul 2000.

Toți au făcut donații suspecte și Morton se teme că este afectată sănătatea
oamenilor din zonă prin contaminarea apei potabile ș
i contaminarea apelor din
crescătoriile de somoni
,

dar că acest lucru este ascuns populației din zonă. Ea a coborât
(scufundat) un aparat de fotografiat GoPro și un di
spozitiv de colectare a probei din lac,
iar
particulele de steril s
–
au transformat într
–
u
n nor de solide fine, de consistența unui nămol
și aceste sedimentele sunt spălate (împinse cu apele) în aval (în jos) și continuă

să

contamineze și alte zone neafect
ate de dezastru. Morton spune că

„
a
ceastă companie
trebuie să curețe aceste sedimente".

Fig. 32

–

Alexandra Morton la locul dezastrului

9.

C
oncluzii

Proiectul RMGC de la Roșia Montană

reprezintă o amenințare directă

la adresa
mediului.

Acum, Roșia Montană

es
te un loc pitoresc, plin de viața și acoperit de o vegetație
densă. Pe lângă cele
câteva zone decopertate î
n scopuri
miniere, zona este de o frumusețe
rară
.

55

Proiectul de exploatare
minieră ar distruge cei patru munți care înconjoară
localitatea lăsând în urmă un peisaj selenar și mutilâ
nd ast
fel iremediabil zona.

RMGC susține că
: "Dupa
20 de ani, locul va fi nepoluat, cu oa
meni prosperi, cu
infrastructură serioasă, numai bună

pentru
turism
". Asemenea afirmații frizează ridicolul ș
i
absurdul deoarece exploatarea
pr
esupune distrugerea a patru munți, cu păduri, pășuni ș
i
cu cei 140 de kilometri de galerii miniere, depozitarea a peste 2
00 milioane de tone de
cianuri î
ntr
–
un iaz de decantare c
are va acoperi o vale pitorească a Apusenilor î
n spatele
unui baraj de 185 d
e metri.

Raportul

grupului de experți independenți IGIE menționează
:
"Se declară că pe
durata construcției și funcționă
ri
i proiectului va fi transportată
în fiecare an o cantitate
imensă de materii prime, substanțe, sterile ș
i carbura
nți (benzină, motorină)
–

atât spre cât și
dinspre Roșia Montană
.

Aceste substanț
e includ cianura de sodiu (13.000 t/an), var nestins (54.000 t/an),
azotat
de amoniu (8.700 t/a
n), motorină

(16.500 t/an) acid
clorhidric (2.300 t/an), benzină

(100.000 t/an)

și aș
a mai de
parte. Unele din aceste substanțe și materiale sunt considerate
într
–
atat de periculoase încât cad sub incidența unor condiț
ii speciale pr
ivind depozitarea,
transp
ortul ș
i
manipularea
–

conform reglementărilor naționale și internaț
ionale"
.

PARTEA A II A

1.

Introducere

1.1

Aspecte teoretice

Solul

este un strat natural, situat la suprafața scoarței terestre, cu proprietăți și
funcții specifice (capabil să întrețină viața plantelor terestre), produs în timpuri geologice
prin acțiunea factorilor climatici și biotici asupra rocilor de la suprafață, co
ndiționați de
relief și de apă. În ultimii ani la procesul de pedogeneză (formare a solului) o contribuție
importantă o are activitatea antropică.

Poluarea solului

reprezintă orice acțiune care produce dereglarea funcționării
normale a solului ca biotop, î
n cadrul diferitelor ecosisteme naturale sau artificiale
(antropice) afectând fertilitatea și capacitatea sa bioproductivă din punct de vedere
cantitativ sau calitativ. Poluarea solului include în sfera sa orice fenomen de degradare a
solului chiar dacă e
fectul acestora apare indirect, transmis prin lanțul sol
–
microorganisme
–
plante superioare
–
animale
–
om
–
societate.

Principalele forme de poluare a solului sunt: eroziunea solului, degradarea structurii
și a proprietăților sale fizice, poluarea chimică și radi
oactivă, precum și contaminarea
microbiană.

Factorii care conduc la poluare sunt diverși, cei mai importanți fiind agenții chimici
(poluanți, pesticide, îngrășăminte chimice), deșeurile industriale și agricole precum și
metodele agrochimice aplicate necore
spunzător.

Poluarea solului poate fi accidentală sau sistematică.

56

Poluarea accidentală constă în deversări masive și scurte ca durată, generate de
defecțiuni sau avarieri ale instalațiilor, conductelor și depozitelor industriale.

Poluarea sistematică con
stă în deversări moderate, uneori încadrate în limitele
legale, dar care au loc pe perioade mari de timp. Dacă poluantul nu este biodegradabil, sau
rata lui de degradare este mai mică decât rata de deversare, atunci va avea loc o acumulare
de poluant în so
l, care va duce la degradarea calităților solului.

Influențele dăunătoare ale acestora se reflectă în deteriorarea caracteristicilor și
funcțiilor solurilor, respectiv în capacitatea lor bioproductivă, dar, ceea ce este și mai grav,
în afectarea calității
produselor agricole și a securității alimentare, cu urmări serioase
asupra calității vieții omului.

1.2
Contaminarea mediului: fitotoxicitatea

Scopul acestei lucrări este de a examina
fitotoxicitatea

(efectele toxice pe care le au
anumiți compuși asupra c
reșterii și dezvoltării plantelor) prin simularea, testarea și
măsurarea efectelor solului contaminat. În acest scop se vor utiliza semințe de plante, sol și
un contaminant. Pe baza acestora se va formula o ipoteză incluzând
ipoteza nulă

(o ipoteză
conform

căreia variabilele nu au un efect asupra rezultatelor experimentului), iar apoi se va
stabili designul experimental pentru a testa ipoteza.

2.

Mod de lucru

2.1
Aparatură și materiale

–

computer.

–

semințe de grâu (
Triticum aestivum
);

–

ghivece de flori;

–

apă;

–

sol;

–

contaminanți uzuali ai mediului cum ar fi de exemplu:



sarea de bucătărie;



ulei de motor;



petrol;



săpun antibacterian conținând triclosan (5
–
cloro
–
2
–
(2,4
–
diclorofenoxi)fenol);



detergent de rufe pentru mașini automate conținând fosfor;



acid sulfuric;



alcool izopropilic.

2.2
Mod de lucru

in laborator

În această lucrare de laborator se va simula efectul unui anumit agent poluant
asupra solului și implicit asupra creșterii și dezvoltării unor plante. În acest scop se vor
utiliza materiale simple, se vor
descrie rezultatele așteptate și se vor formula ipotezele și
designul experimentului propus.

57

2.3.
Etapele experimentului

1.

Pentru fiecare grupă de lucru se va alege pentru a fi testat doar un contaminant
(doar unul pe echipă);

2.

Se va formula ipoteza.
Ipoteza trebuie să fie convenabilă, să poată fi testată
(examinată) și să se refere la contaminat (de exemplu: x% din contaminant nu va
influența regimul de creștere al plantelor). Se va specifica faptul că această
ipoteză reprezintă ipoteza nulă pentru ex
perimentul realizat.

3.

Pe baza acestei ipoteze se va schița un experiment pentru a testa efectele
contaminanților considerați asupra creșterii a 10 semințe de grâu (pentru
germinarea acestor semințe sunt necesare între 3 și 4 zile). Se pot utiliza și alte
se
mințe (gazon, trifoi, păpădie etc)

4.

Se vor selecta 4 moduri de aplicare a contaminanților (4 concentrații diferite
pentru a fi testate). Aceste concentrații se vor alege astfel încât efectele acestora
să se încadreze în rezultatele dorite. De exemplu dacă i
poteza nulă afirmă că 5%
din cantitatea de poluant va avea efecte negative asupra creșterii grâului atunci
concentrațiile de poluant care vor fi testate trebuie să se situeze deasupra și
dedesubtul acestei valori a concentrației. Dacă acest lucru nu se va
realiza atunci
se va constata că nivelele de toxicitate sunt fie prea scăzute, fie prea ridicate.

5.

Se va folosi un ghiveci de control (în care nu se va folosi un contaminant ci doar
semințe de grâu, ceilalți factori de mediu fiind aceeași ca și în cazul ghi
vecelor cu
semințe și poluanți) .

6.

Pentru a se stabili exact efectele poluanților asupra solului și asupra plantelor se
va realiza experimentul de trei ori; ca urmare sunt necesare 15 ghivece mici de
flori (figura 12).

7.

Experimentul va începe în prima ședinț
ă de laborator și se va continua în ședința
următoare (durata experimentului fiind de 7
–
14 zile). Pentru aceasta, din 3 în 3
zile, se vor uda ghivecele cu semințe cu volume egale de apă (soluție de poluant)
și se vor măsura plantele răsărite.

8.

Se va testa
ipoteza propusă. Pentru fiecare experiment (ghiveci) se va compara
creșterea medie a plantelor (figura 12).

9.

Pentru determinarea efectelor poluărilor accidentale, poluantul se va adăuga de
la început în solul de testat. Se va adăuga 1%, 2%, 4% și 8% poluant

în solul
utilizat pentru testare.

10.

Pentru determinarea efectelor poluării sistematice se va utiliza sol nepoluat
pentru semănat și soluții de 1%, 2%, 4% și 8% poluant pentru udarea plantelor.

11.

Pentru determinarea poluării sistematice se pot utiliza plante (
mușcate, papirus,
tufănele, vișin etc) aflate în același stadiu de dezvoltare (semănate în același
timp). Se determină înălțimea și numărul de frunze pentru fiecare plantă în
parte. Pentru determinarea influenței poluanților se vor uda aceste plante,
confo
rm instrucțiunilor de la pct. 10 și se monitorizează înălțimea plantelor,
numărul de frunze noi și numărul de frunze căzute.

58

Figura
33
. Experiment privind acțiunea contaminanților asupra solului și plantelor
(Ct = control, fără contaminanți)
[Wagner, 2005]

2.4.
Rezultate
ș
i interpretă
ri

Unul dintre cele mai importante elemente în știința mediului îl reprezintă testarea
ipotezelor. Ca urmare rezultatele obținute sunt foarte importante deoarece ele trebuie să
probeze ipotezele stabilite. Aceast
a se face folosind date statistice (date numerice pentru a
face comparații și a elabora concluzii) care în prealabil au fost testate. Aceasta implică
aplicarea unei proceduri formale pentru compararea datelor observate cu ipoteza stabilită.
Rezultatele tes
tului importanței sunt exprimate în termenii unei probabilități care măsoară
gradul în care datele și ipoteza sunt în concordanță. Datele statistice se vor introduce
folosind programul Microsoft Excel.

Probe independente pentru testul
–

t

Testul
–
t reprezin
tă un test utilizat pe scară largă pentru evaluarea diferențelor
dintre media aritmetică între două grupuri de valori. De exemplu, testul
–
t poate fi utilizat
pentru a testa diferența dintre rezultatele testelor dintre două grupuri de bolnavi cărora li
s
–
au

administrat un medicament și un grup de control care a primit placebo (o substanță
fără efect farmacologic obiectiv) (de exemplu tratament funcție de control).

Testul
–
t compară media a două variabile independente pentru a determina dacă ele
diferă din pun
ct de vedere statistic. Pentru această lucrare ipotezele pot fi:



I
A

–

semințele care au fost supuse unui procent de 10% din pesticidul A au o rată de
mortalitate mare;



I
0

–

nu există o diferență în ceea ce privește mortalitatea în cazul în care semințele
s
unt supuse unui procent de 10% din pesticidul A.

Datele obținute din acest experiment se vor introduce în tabelul de mai jos:

59

Tabelul 1. Datele obținute pentru testarea creșterii plantelor în prezența și în absența
poluanților

Recipient
(ghiveci)

Planta

Tratată

(înălțimea plantei,
cm)

Control

(înălțimea plantei, cm)

1

1

2

…….

Media

2

1

2

…….

Media

3

1

2

…….

Media

…….

Media

Datele obținute pot fi analizate folosind testul
–
t comparând media supraviețuirii în
grupa de control și în grupele testate (ghivecele cu plante supuse acțiunii poluanților).
Pentru aceasta trebuie determinată înălțimea plantele obținute de la toate cele 1
0 semințe.
În cazul în care s
–
au obținut doar 9 plante și s
–
au sădit 10 semințe atunci înălțimea plantei
care nu a germinat va fi 0 deoarece trebuie luată și ea în calculul înălțimii medii. Ideal ar fi
ca toate cele 10 semințe să germineze deoarece domeniu
l de variabile alese se situează în
domeniul de toleranță

al plantelor (conform
legii toleranței
fiecare organism viu are o
reacție proprie la variația factorilor de mediu, dar sensul reacției este previzibil prin
cunoașterea fiziologiei speciei respective; în general se poate defini un domeniu optim de
valori al fiecărui factor și o limită de toleran
ță) [Stugren, 1994].

Prin realizarea testului
–
t se va vedea dacă există din punct de vedere statistic o
diferență importantă între înălțimea medie a grupului de plante care a fost tratat cu
poluanți și înălțimea medie a grupului de control (netratat). Pre
supunând că diferența
dintre aceste grupuri o reprezintă doar tratarea cu agentul poluant se va evalua dacă sau
nu acest tratament a fost posibil.

Pentru testarea ipotezelor se va folosi programul Microsoft Excel. Datele obținute se
vor introduce în progra
m și se va determina valoarea probabilității p. Valoarea p este o
măsură a probabilității ca între grupurile de lucru (plantele tratate și cea de control) să
apară o diferență în timpul experimentului. De exemplu, o valoare a lui p = 0,01 înseamnă
că exist
ă o șansă de 1 la 100 ca rezultatele obținute să se înregistreze. Valoarea cea mai
mică a lui p indică cea mai puternică probă împotriva lui I
0

furnizată de date. Aceasta
înseamnă că diferența dintre grupurile de lucru a fost cauzată de tratamentul la care

au fost
supuse plantele. Valori mici ale lui p sugerează faptul că ipoteza nulă (nu există efect în

60

urma tratării cu agentul poluant) este puțin probabil să fie adevărată. Astfel cu cât este mai
mică valoarea lui p cu atât este mai convingătoare respinger
ea ipotezei nule. Valoarea lui p
indică intensitatea probelor folosite pentru respingerea ipotezei nule.

Se va stabili prin acest experiment nivelul importanței testului care în general
pentru știință este 0,05 (aceasta înseamnă că datele obținute furnizea
ză probe puternice, că
rezultatul obținut va fi mai mic de 5% sau de 1 la 20 dacă populațiile de grâu au fost într
–
adevăr identice). Dacă valoarea lui p este mai mare de 0,05 (în acest caz poate fi p = 0,1) se
poate afirma că „rezultatele sunt importante l
a un nivel de 0,05 și că x% din contaminatul x
are un efect important asupra populației de grâu testate (asupra mortalității, creșterii,
înălțimii).

Utilizarea Microsoft Excel pentru compararea datelor

Pentru compararea datelor (de exemplu înălțimea plante
lor) atât pentru grupul de
control, cât și pentru grupul de plante tratate se vor introduce datele în programul
Microsoft Excel. Astfel se vor rula 4 teste
–
t pentru fiecare din cele trei seturi de
experimente rezultând un total de 12 teste
–
t. Pentru a rula

testul
–
t în Excel după
introducerea datelor în coloane (ca în tabelul 15) se va selecta opțiunea „Tools”, apoi se
selectează „Data Analysis” și apoi se selectează ‚t
–
test”. Intrările „Variable 1 Range” trebuie
să reprezinte toate valorile din coloana de c
ontrol. În coloana „Variable 2 Range” trebuie să
fie introduse toate valorile obținute pentru plantele tratate (ordinea nu are importanță).
Apoi se selectează opțiunea Ok. În rezultatele obținute se va verifica valoarea lui p. Dacă
valoarea lui p este mai
mică de 0,05 (de exemplu 5%) rezultatul este statistic important la
un nivel de încredere de 95%.

3.

Rezultate
experimentale

Prepararea solu
țiilor cu azotat de cadmiu:

Conc. Cd in solutie =
0.08

90

g Cd(NO
3
)
2
*4H
2
O +
319
mL H
2
O =

409
mL sol. Cd 8%

Solutie ramasa =

224
mL sol. Cd 8%

Conc. Cd in solutie =
0.04

185

mL sol. Cd 8% +

185
mL H
2
O =

370
mL sol. Cd 4%

Solutie ramasa =

255
mL sol. Cd 4%

Conc. Cd in solutie =
0.02

115

mL sol. Cd 4% +

115
mL H
2
O

=

231
mL sol. Cd 2%

Solutie ramasa =

231
mL sol. Cd 2%

Masa de sol utilizata (g) =

35

Conc. Sol. de Cd =
1M

112

g Cd / L sol. =

0.112
g Cd / mL sol.

lotul 1 =
0

mL =

0.00

g Cd

0.0
% Cd in sol

lotul 2 =
2

mL =

0.45

g Cd

1.3
% Cd in sol

lotul 3 =
4

mL =

0.90

g Cd

2.6
% Cd in sol

lotul 4 =
6

mL

=

1.37

g Cd

3.9
% Cd in sol

61

Tabelul
2.

Rezultatele experimentului pe proba martor

Poluant 0%
/Martor

Ghiveci 1

Ghiveci 2

Ghiveci 3

Media / 3 ghivece

Zile

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantelor

inaltimea
plantelor

0

1

0

1

0

1

0

luni
11.05.15

2

0

2

0

2

0

3

0

3

0

3

0

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3

1

0.5

1

5.5

1

2.5

joi
14.05.15

2

0.3

2

1.7

2

1.5

3

0

3

1.5

3

0.5

4

0

4

1

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

0.1

4.0

1.0

3.0

0.5

3.0

0.5

7

1

8

1

12.5

1

9.5

luni
18.05.15

2

7.5

2

8.7

2

8.5

3

6.5

3

8.5

3

7.5

4

4.5

4

8.3

4

6.5

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

2.7

4.0

3.8

4.0

3.2

4.0

3.2

10

1

13.5

1

18

1

15

joi
21.05.15

2

13

2

14.5

2

14

3

12

3

14

3

13

4

10

4

13.5

4

12

5

5

5

0

5

0

6

5

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

6.0

5.9

4.0

6.0

4.0

5.4

4.7

5.8

62

14

1

15

1

22

1

20

luni
25.05.15

2

15

2

20

2

19

3

15

3

20

3

19

4

14

4

18

4

13

5

14

5

0

5

0

6

13

6

0

6

0

7

4

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

9.0

4.0

8.0

4.0

7.1

5.0

8.0

17

1

18

1

22

1

21

joi
28.05.15

2

17.5

2

21

2

20

3

17

3

20

3

19.5

4

17

4

20

4

14

5

13

5

0

5

0

6

10

6

0

6

0

7

9

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

10.2

4.0

8.3

4.0

7.5

5.0

8.6

23

1

20

1

23

1

23

miercuri
03.06.15

2

19

2

22

2

21

3

19

3

21

3

20

4

19

4

19

4

15

5

18

5

0

5

0

6

16

6

0

6

0

7

11

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

12.2

4.0

8.5

4.0

7.9

5.0

9.5

28

1

20

1

25

1

25

luni
08.06.15

2

20

2

23

2

21

3

19

3

21

3

20

4

18

4

19

4

18

5

18

5

0

5

0

6

16

6

0

6

0

7

13

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

12.4

4.0

8.8

4.0

8.4

5.0

9.9

31

1

21

1

27

1

25

joi
11.06.15

2

21

2

25

2

24

3

20

3

23

3

22

4

19

4

20

4

20

5

18

5

0

5

0

63

6

16

6

0

6

0

7

14

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

12.9

4.0

9.5

4.0

9.1

5.0

10.5

39

1

21

1

26

1

25

vineri
19.06.15

2

21

2

25

2

24

3

20

3

23

3

22

4

19

4

20

4

20

5

18

5

0

5

0

6

16

6

0

6

0

7

14

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

12.9

4.0

9.4

4.0

9.1

5.0

10.5

43

1

19

1

25

1

25

marti
23.06.15

2

19

2

24

2

24

3

18

3

22

3

21

4

17

4

20

4

19

5

16

5

0

5

0

6

15

6

0

6

0

7

14

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

7.0

11.8

4.0

9.1

4.0

8.9

5.0

9.9

Tabelul
3
. Rezultatele experimentului pe proba
1.3% Cd
î
n sol

Poluant
1.3% Cd in
sol

Ghiveci 1

Ghiveci 2

Ghiveci 3

Media / 3 ghivece

Zile

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantelor

inaltimea
plantelor

0

1

0

1

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

3

0

3

0

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3

1

0

1

5.7

1

6

2

0

2

1

2

5.5

64

3

0

3

0.5

3

0.7

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

3.0

0.7

3.0

1.2

2.0

0.6

7

1

6.5

1

13.5

1

13.5

2

5.5

2

8.5

2

13

3

0

3

8

3

8.5

4

0

4

4.5

4

4.5

5

0

5

1.5

5

4.3

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.2

5.0

3.6

5.0

4.4

4.0

3.1

10

1

12

1

19

1

19.5

2

11

2

15

2

19

3

1

3

14

3

14

4

0

4

10

4

10.5

5

0

5

7

5

10

6

0

6

0

6

5

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

3.0

2.4

5.0

6.5

6.0

7.8

4.7

5.6

14

1

16

1

20

1

26

2

14

2

20

2

26

3

7

3

19

3

17

4

1

4

16

4

16

5

0

5

8

5

9

6

0

6

0

6

8

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

3.8

5.0

8.3

6.0

10.2

5.0

7.4

17

1

18

1

22

1

27

2

15

2

21

2

26.5

3

9

3

18

3

17

4

7

4

16

4

16

5

0

5

9

5

12

6

0

6

0

6

10

7

0

7

0

7

0

65

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

4.9

5.0

8.6

6.0

10.9

5.0

8.1

23

1

20

1

28

1

27

2

19

2

24

2

27

3

12

3

18.5

3

19

4

11

4

16

4

18

5

0

5

13

5

16

6

0

6

0

6

12

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

6.2

5.0

10.0

6.0

11.9

5.0

9.4

28

1

21

1

29

1

29

2

20

2

25

2

27

3

17

3

17

3

20

4

14

4

16

4

18

5

0

5

14

5

16

6

0

6

0

6

14

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

7.2

5.0

10.1

6.0

12.4

5.0

9.9

31

1

21

1

29

1

29

2

20

2

26

2

28

3

19

3

24

3

26

4

18

4

21

4

23

5

0

5

19

5

23

6

0

6

0

6

20

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

7.8

5.0

11.9

6.0

14.9

5.0

11.5

39

1

22.5

1

29

1

29.5

2

20

2

26

2

28

3

20

3

24

3

26

4

18

4

21

4

24

5

0

5

19

5

23

6

0

6

0

6

21

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

8.1

5.0

11.9

6.0

15.2

5.0

11.7

43

1

24

1

27

1

27

66

2

20

2

25

2

26

3

17

3

23

3

25

4

13

4

22

4

23

5

0

5

17

5

22

6

0

6

0

6

20

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

4.0

7.4

5.0

11.4

6.0

14.3

5.0

11.0

Nota: Testul t

da o valoare
p =
0.0
0
01

in raport cu proba martor
, adica un grad de incredere de
99.
99
%.

Tabelul
4
. Rezultatele experimentului pe proba
2.6
% Cd
î
n sol

Poluant
2.6% Cd in
sol

Ghiveci 1

Ghiveci 2

Ghiveci 3

Media / 3 ghivece

Zile

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantelor

inaltimea
plantelor

0

1

0

1

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

3

0

3

0

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3

1

0

1

1

1

6

2

0

2

0.5

2

4

3

0

3

0

3

0

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

2.0

0.2

2.0

1.0

1.3

0.4

7

1

7.5

1

9

1

14

2

7

2

8.5

2

12

3

5.5

3

6

3

2

4

6

4

5

4

0

5

4

5

4

5

0

6

0

6

0

6

0

67

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

3.0

5.0

3.3

3.0

2.8

4.3

3.0

10

1

13.5

1

15

1

20

2

13

2

14.5

2

18

3

11.5

3

12

3

8

4

12

4

11

4

0

5

10

5

10

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.0

5.0

6.3

3.0

4.6

4.3

5.6

14

1

14

1

15

1

20

2

13

2

15

2

19

3

12

3

12

3

8

4

12

4

12

4

0

5

11

5

11

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.2

5.0

6.5

3.0

4.7

4.3

5.8

17

1

15

1

16

1

26

2

13

2

15

2

22

3

12

3

15

3

10

4

12

4

12

4

0

5

11

5

12

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.3

5.0

7.0

3.0

5.8

4.3

6.4

23

1

15

1

17

1

24

2

14

2

17

2

21

3

13

3

16

3

8

4

12

4

16

4

0

5

11

5

11

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.5

5.0

7.7

3.0

5.3

4.3

6.5

68

28

1

16

1

20

1

27

2

14

2

18

2

22

3

13

3

16

3

20

4

12

4

15

4

0

5

10

5

10

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.5

5.0

7.9

3.0

6.9

4.3

7.1

31

1

18

1

20

1

27

2

15

2

18

2

24

3

14

3

16

3

20

4

13

4

15

4

0

5

10

5

12

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

7.0

5.0

8.1

3.0

7.1

4.3

7.4

39

1

17

1

20

1

27

2

14

2

18

2

23.5

3

12

3

16

3

19

4

11

4

15

4

0

5

6

5

11

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

6.0

5.0

8.0

3.0

7.0

4.3

7.0

43

1

16

1

19

1

25

2

13

2

17

2

20

3

11

3

15

3

7

4

9

4

14

4

0

5

1

5

11

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

5.0

5.0

5.0

7.6

3.0

5.2

4.3

5.9

Nota: Testul t

da o valoare
p =
0.0
0
18

in raport cu proba martor
, adica un grad de incredere de
99.
82
%.

Tabelul
5
. Rezultatele experimentului pe proba
3.9
% Cd
î
n sol

69

Poluant
3.9% Cd in
sol

Ghiveci 1

Ghiveci 2

Ghiveci 3

Media / 3 ghivece

Zile

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantei

inaltimea
plantei

nr.
plantelor

inaltimea
plantelor

0

1

0

1

0

1

0

2

0

2

0

2

0

3

0

3

0

3

0

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3

1

1

1

4

1

3

2

0

2

0

2

2.5

3

0

3

0

3

1

4

0

4

0

4

0

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

1.0

0.1

1.0

0.4

3.0

0.7

1.7

0.4

7

1

6

1

9

1

8.5

2

5

2

5

2

8

3

0

3

0

3

6

4

0

4

0

4

5

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.1

2.0

1.4

4.0

2.8

2.7

1.8

10

1

10

1

13

1

12.5

2

9

2

9

2

12

3

0

3

0

3

10

4

0

4

0

4

9

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.9

2.0

2.2

4.0

4.4

2.7

2.8

70

14

1

10

1

13

1

14

2

10

2

9

2

14

3

0

3

0

3

10

4

0

4

0

4

9

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

2.0

2.0

2.2

4.0

4.7

2.7

3.0

17

1

11

1

13

1

15

2

10

2

9

2

14

3

0

3

0

3

10

4

0

4

0

4

9

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

2.1

2.0

2.2

4.0

4.8

2.7

3.0

23

1

10

1

12

1

13

2

9

2

8

2

12

3

0

3

0

3

8

4

0

4

0

4

7

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.9

2.0

2.0

4.0

4.0

2.7

2.6

28

1

9

1

11

1

16

2

9

2

9

2

12

3

0

3

0

3

12

4

0

4

0

4

9

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.8

2.0

2.0

4.0

4.9

2.7

2.9

31

1

10

1

12

1

15

2

9

2

8

2

12

3

0

3

0

3

8

4

0

4

0

4

8

5

0

5

0

5

0

71

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.9

2.0

2.0

4.0

4.3

2.7

2.7

39

1

9.5

1

12

1

15

2

9

2

8

2

11

3

0

3

0

3

8

4

0

4

0

4

8

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.9

2.0

2.0

4.0

4.2

2.7

2.7

43

1

9

1

12

1

13

2

9

2

8

2

11

3

0

3

0

3

8

4

0

4

0

4

8

5

0

5

0

5

0

6

0

6

0

6

0

7

0

7

0

7

0

8

0

8

0

8

0

9

0

9

0

9

0

10

0

10

0

10

0

Media

2.0

1.8

2.0

2.0

4.0

4.0

2.7

2.6

Nota: Testul t

da o valoare
p =
0.0
0
04

in raport cu proba martor
, adica un grad de incredere de
99.
96
%.

72

Fig. 34.
Stadiul de dezvoltare al plantelo
r

dupa 7 zile.

Fig. 35.
Stadiul
de dezvoltare al plantelor dupa 14 zile.

Fig.36. Stadiul de dezvoltare al plantelor dupa 2
1

de zile.

Fig. 37. Stadiul de dezvoltare al plantelor
d
upa
28

de zile

Fig. 38. Stadiul de dezvoltare al plantelor dupa 4
2
de zile.

73

Uscarea plantelor dupa 39 de zile se datoreaza
unei perioade de canicula si udarii insuficiente.

4.

Prelucrarea rezultatelor

Rezultatele obtinute in timpul experimentarilor au fost prelucrate si si sintetizate in in
urmatoarele grafice:

0
10
20
30
40
0
2
4
6
Puterea de germinare (nr. de plante incoltite)
Timp (zile)

Poluant 0%

Poluant 1.3%

Poluant 2.6%

Poluant 3.9%
0
1
2
3
4
5
20
25
30
35
40
45
50
55
Puterea de germinare (%)
Concentratia poluantului (%)

Puterea de germinare

Fig. 39. Variatia puterii de germinare in functie de concentratia poluantului

Se poate constata ca dupa cca. 10 zile toate semintele viabile au incoltit. Puterea de germinare a
lotului de seminte
utilizat este de 50%, conform datelor experimentale. Poluarea cu Cd nu are
efecte negative asupra puterii de germinare la conventratii sub 1.3%. Peste aceasta concentratie ,
Cd are un efect puternic inhibitor asupra puterii de germinare.

0
10
20
30
40
0
2
4
6
8
10
12
Cresterea biomasei (cm)
Timp (zile)

Poluant 0%

Poluant 1.3%

Poluant 2.6%

Poluant 3.9%
0
1
2
3
4
5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Cresterea biomasei (%)
Concentratia poluantului (%)

Cresterea biomasei

Fig. 40. Cresterea biomasei in functie de timp si de cantitatea de poluant.

74

In urma experimentelor desfasurate, se poate trage concluzia ca pana la o concentratie de 1.35
Cd are un efect benefic asupra cresterii plante
lor.

Peste aceasta concentratie Cd are un efect
negativ ducand la o scadere drastica a biomasei generate, adica la o inhibare puternica a cresterii
plantelor.

5.

Concluzii

In cantitati mici, aportulde Cd duce la o intarziere minora a cresterii plantelor, da
r nu
influenteaza puterea lor de germinare (fig. 39). Totodata acest aport de Cd duce la o
crestere semnificativa a biomasei, prin stimularea cresterii plantelor.

Peste o anumita concentratie (1.3% Cd, conform acestui studiu) cresterea concentratiei de
Cd
duce la inhibarea semnificativa a puterii de germinare si a ratei de cretere a plantelor
(fig. 40).

Sub rezerva necesitatii unui studiu privind efectul celorlalte metale grele din slamurile de
cianurare, se poate concluziona ca
,

pentru cazul particular al Cd
,

solutia propusa de
GoldCorporation
,

de deversare a prea
–
plinului din lacul de acumulare al slamurilor, poate
fi eficienta pana la un anu
m
it grad de
incarcare. Peste acest grad de incarcare cu metale
grele din deversari devi
n nocive si se impun masuri speciale de protectie a mediului.

Studiul prezentat in acesta lucrare trebuie aprofundat, pentru stabilirea mai exacta a limitei
de toleranta a mediului pentru acest poluant, si extins asupra celorlalte metale grele din
minereur
ile complexe da la Rosia Montana.

Bibliografie



„Alburnus Maior
–

monografie a localită
ț
ii Ro
ș
ia Montană”
, Editura CIMEC, Bucure
ș
ti,
2003



http://biblioteca.regielive.ro/proiecte/chimie
–
generala/poluarea
–
apei
–
cu
–
metale
–
grele
–
studiu
–
de
–
caz
–
rosia
–
montana
–
ecologie
–
270384.html



http://www.ziare.com/rosia
–
montana/poluare/dezbatere
–
ziare
–
com
–
rosia
–
montana
–
ii
–
o
–
bomba
–
ecologica
–
1031515