Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului [625740]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE
IMPM

10 (zece)

12.12.2018

IMPACTUL ECOLOGIC AL
POLUĂRII CU METALE GRELE A
SOLULUI

Coordonator științific:
Conf. Dr. Ing. CARMEN – OTILIA RUSĂNESCU

Masterand: [anonimizat] – FLORENTINA

2019

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

2
CUPRINS

Introducere ………………………………………………………………………………………………….. …………… 2
Capitolul 1 Necesitatea temei de cercetare „Studiul distribuției metalelor grele în sol” ………. 3
1.1 Scopul temei de cercetare ………………………………………………………………………………………. 3
1.2 Obiectivele temei de cercetare ……………………………………………………………………………….. 3
Capitolul 2 POLUAREA SOLULUI DIN MALURILE EMISARILOR …………………………… 4
2.1 Funcțiile solului ………………………… ………………………………………………………………. 5
2.2 Surse și factori de poluare pentru solurile din malurile emisarilor ……………………. 5
2.2.1. Clasificarea tipurilo r de poluare a solului ………………………. ……………………. …… 5
Capitolul 3 POLUAREA REMANENTĂ A SOLURLOR DIN MALURILE EMISARILOR
CU METALE GRELE ……………………………………………………………………………………………… 10
3.1 Metale grele ………………………………………………………………………………………………10
3.2 Poluarea remanentă a solurilor cu metale grele ……………………………………………. 13

BIBLIOGRAFIE

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

3
Introducere

Solul se comportă ca un depozitar al metalelor grele emise în mediu, comportament
favorizat și de capacitatea acestora de a se acumula în timp. Diferiți factori pot acționa asupra
acestor depozite mobilizându -le, fiind preluate sub formă de pa rticule în aer și apă, sau fiind
absorbite de către plante.
Metalele grele au un efect potențial toxic asupra tuturor organismelor vii, fiecare dintre
ele fiind periculoase în afara unui anumit domeniu de valori. Astfel, plantele pot acumula
metalele grele direct din sol. Animalele, în special erbivorele, le preiau din plantele cu care se
hrănesc sau direct din pământul pe care îl ingerează când pasc. Oamenii sunt expuși acțiunii
metalelor grele atât prin alimentație, cât și ocupațional. Capacitatea de acum ulare se manifestă
și în cazul absorbției de către organismele vii, unde, metalele grele se vor acumula în diferite
părți ale corpului, disturbând buna funcționare a acestuia la nivel enzimatic și celul ar și
îmbolnăvindu
Datorită acestor factori precum și datorită multitudinii de surse antropice de poluare a
mediului, și în special a solului , cu metale grele, monitorizarea concentrației acestora în zonele
urbane și agricole are o deosebită importanță.
Municipiul Bacău prezintă o serie de factori care favor izează poluarea solului cu metale grele:
 din industrie
o As, Cd, Ni, Cu, Zn – aliaje utilizate în industria metalurgică și constructoare de mașini;
o As, Mn, Cd, Pb, Ni, Hg, Cr – reziduuri din industria chimică specifică, fertilizatori și
detergenți industriali;
o Cr, Pb, Cu – în componența materialelor de construcții: cărămizi, țigle, betoane;
o As, Cd, Pb, Ni, Cu, Zn, Hg – baterii, aliaje și echipamente electronice;
o Mn, Hg – dezinfectanți utilizați în industria alimentară;
o As, Pb – în procesul d e prelucrare a sticlei;
o Cd, Mn, Cr, Zn, Hg – pigmenți utilizați în colorarea sticlei, ceramicii și a plasticului, cerneluri
tipografice;
o Cd, Pb, Hg – procesarea hârtiei și maculaturii;
o As, Pb – în substanțele utilizate în tratarea lemnului);
 din traf icul intens (stradal, feroviar, aerian);
 din poluarea remanentă (halde de deșeuri urbane și industriale neconforme);
 utilizarea fertilizatorilor și a substanțelor fitosanitare în zonele agricole urbane
și suburbane;
 condiții geografice și climatice care fa vorizează depunerea particulelor de
metale grele din aer pe sol, precum și relocarea acestora dinspre poluanții
industriali către zonele rezidențiale;
 nu există o delimitare strictă a zonelor rezidențiale de cele industriale.

Astfel, monitorizarea concent rațiilor metalelor grele în solul municipiului Bacău este de o
deosebită importanță pentru asigurarea unui mediu sănătos de viață pentru locuitorii acestuia.

În acest moment, la nivel mondial, nu se mai poate vorbi despre analiza calității solului fără a
utiliza Sisteme Informaționale Geografice (Geographic Informational Systems GIS) pentru

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

4 corelarea și reprezentarea datelor. Tendințele actuale, din punct de vedere al studiului
distribuției metalelor grele în sol, sunt:
 realizarea hărților de distribuție a concentrațiilor metalelor grele studiate și evidențierea
punctelor de maxim;
 corelarea diferitelor tipuri de hărți (rețea stradală, zone industriale, zone rezidențiale,
etc.) cu hărțile de distribuție pentru realizarea analizelor comparative;
 calcularea ș i reprezentarea grafică a indicelui de poluare a solului;
 corelarea hărților de distribuție cu diferite date statistice: date medicale, sociale, istorice
pentru realizarea analizelor comparative;
 corelarea hărților de distribuție realizate pentru aceeași zonă, în perioade de timp
diferite, pentru realizarea previziunilor de evoluție.

În țara noastră, proiecte care utilizează GIS au fost realizate în special în domeniul imobiliar,
administrativ și agricol și mai puțin în domeniul protecției mediului [20 ]. La nivelul Agențiilor
Județene pentru Protecția Mediului, Sistemele Informaționale Geografice nu au fost utilizate
până în prezent .

CAPITOLUL 1
NECESITATEA TEMEI DE CERCETARE „STUDIUL DISTRIBUȚIEI
METALELOR GRELE ÎN SOL”

1.1Scopul temei de cercetare

„Studiul distribuției metalelor grele în sol în perimetrul municipiului Bacău folosind
Sisteme Informaționale Geografice” este realizarea unei analize a situației actuale privind
încărcarea cu metale grele a solului de suprafață din zona municipiului Bacău .
Din punct de vedere al studiului distribuției metalelor grele în sol, analizele efectuate până
decembrie 2010 în zona municipiului Bacău , sunt insuficiente pentru a putea concluziona
asupra gradului de poluare cu metale grele a solului. De asemenea, nu au fost găsite, în literatura
de specialitate, referiri despre utilizarea GIS în domeniul protecției mediului.
Scopul temei de cercetare „Studiul distribuției metalelor grele în sol în perimetrul municipiului
Bacău folosind Sisteme Informaționale Geografic e” este realizarea unei analize a situației
actuale privind încărcarea cu metale grele a solului de suprafață din zona municipiului Bacău.

1.2 Obiectivele temei de cercetare

O1. – determinarea concentrațiilor metalelor grele Cd, Cu, Pb, Mn și Zn în per imetrul
municipiului Bacău;
O2. – raportarea rezultatelor obținute la standardele naționale;
O3. – analiza hărților de distribuție obținute pentru metalele grele studiate.
Obiectivele operaționale sunt:
O1.1. – realizarea unei rețele de distribuție a punctelor de prelevare conform cerințelor specifice:
rețea care să acopere întreg perimetrul municipiului Bacău, punctele de prelevare să aibă o
distribuție spațială dispersată și să permită analize pentru toate tipurile de sol (sensibil și mai
puțin sensi bil) sau categorii de folosință (agricol, rezidențial, recreere, industrial etc);
O1.2. – prelevarea probelor din locațiile stabilite și documentarea acestora;

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

5 O1.3. – realizarea analizelor de laborator pentru determinarea pH -ului și a concentrațiilor
meta lelor grele studiate: Cd, Cu, Pb, Mn și Zn;
O1.4. – realizarea bazei de date privitoare la rezultatele de laborator obținute;
O2.1. – prelucrarea bazei de date în raport cu OM nr. 756/1997 [20 ];
O2.2. – prelucrarea bazei de date în raport cu datele privind concentrațiile de metale grele din
alte localități;
O3.1. – realizarea hărților de distribuție pentru pH și pentru metalele grele studiate și
evidențierea punctelor critice;
O3.2. – corelarea hărților de distribuție cu alte tipuri de hărți (rețeaua de tra nsport rutier, rețeaua
de transport feroviar, harta zonelor industriale active și/sau inactive, harta zonelor verzi și
agricole etc.) pentru realizarea analizelor comparative și identificarea posibilelor surse de
poluare;

CAPITOLUL 2
POLUAREA SOLULUI DIN MALURILE EMISARILOR

2.1 Funcțiile solului

Din punct de vedre ecologic solul este unul din cele mai complexe ecosisteme.
Complexitatea acestuia se manifest ă prin: compozi ția sa foarte divers ă de natur ă organic ă și
anorganic ă, interac țiunea dintre diferit ele substan țe și organisme care îl compun,
vulnerabilitatea sa fa ță de diver și poluan ți, evolu ția sa sub ac țiunea factorilor naturali și
antropici [9].
Solul ca ecosistem îndepline ște o serie de func ții (fig. 1) deosebit de
importante și anume [9]:
– funcția ecologic ă:
• contribuie la reglarea compozi ției atmosferei și hidrosferei prin participarea solului la circuitul
elementelor chimice și respectiv a apei în natur ă;
• contribuie la men ținerea stabilit ății reliefului și protec ția straturilor adânci ale scoar ței;
• contribuie la atenuarea varia țiilor bru ște ale unor caracteristici ale solului, cu efecte favorabile
pentru plante;
• contribuie la re ținerea (filtrarea) diferitelor substan țe poluante și protejarea apelor freatice
împotriva contamin ării acesto ra;
• contribuie la epurarea mediului datorit ă procesului de autoepurare și la neutralizarea
substan țelor organice poluante și a microorganismelor patogene ajunse în sol;
• contribuie la protejarea genetic ă a unor specii de microorganisme, deoarece solurile sunt
habitatele acestora;
– funcția economic ă:
• constituie principalul mijloc de produc ție în agricultur ă, rezultând produse alimentare și unele
materii prime agroindustriale;
• constituie principalul mi jloc de produc ție în silvicultur ă;

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

6 • este surs ă de elemente nutritive pentru plante, dintre care 16 sunt esen țiale: carbon, hidrogen,
oxigen, azot, fosfor, potasiu, sulf, calciu, magneziu, mangan, fier, cupru, zinc, bor, clor, sodiu;
– funcția energetic ă:
• contribuie la acumularea energiei chimice rezultat ă în urma procesului de fotosintez ă, care se
regăsește par țial în humus;
• contribuie la eliberarea treptat ă a energiei rezultat ă în urma procesului de mineralizare a
humusului, cu efecte benefice pentru activitatea din sol;
– funcția tehnico -industrial ă:
• joacă rolul de infrastructur ă pentru diferite construc ții, drumuri, autostr ăzi, aerodromuri etc.;
• mediu de instalare a cablurilor și conductelor subterane;
• este materie prim ă în industrie (argil ă, nisip, lut etc.).

Fig.2.1. Func țiile solului [9]

Solul are un rol esen țial în func ționarea normal ă a ecosistemelor terestre și acvatice
[10]. Acesta reprezint ă o uzin ă imens ă, permanent produc ătoare de fitomas ă, care constituie
baza alimentar ă a organismelor heterotrofe, inclusiv a omului. Prin func țiile pe care le
îndepline ște, solul reprezint ă una dintre cele mai valoroase resurse naturale, folosit ă de om
pentru a ob ține produsele vegetale de care are nevoie [12 ].
Utilizarea continu ă a solulu i pentru producerea de fitomas ă se bazeaz ă pe capacitatea
acestuia de a se regenera continuu. Îns ă regenerarea solului se realizeaz ă numai în condi țiile
în care utilizarea este adecvat ă, în caz contrar se poate instala fenomenul de deteriorare, care
poate duce în final la distrugerea/poluarea solului [12 ].

2.2. Surse și factori de poluare pentru solurile din malurile emisarilor

Solul fiind un sistem mult mai complex decât aerul și apa, poluarea îi afecteaz ă
propriet ățile, deci și fertilitatea. În plus, poluan ții pot trece din sol în plante, ap ă sau aer, iar
depoluarea este un proces dificil, uneori chiar nerealizabil [1].

2.2.1. Clasificarea tipurilor de poluare a solului

În func ție de natura ei (fig. 2 ), poluarea solului poate fi [14 ]:
– fizică: poluarea termic ă (ape, afluen ți calzi sau reci), poluare cu materiale minerale sau
organice în suspensie;

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

7 – chimic ă: poluarea cu substan țe minerale (acizi, baze, metale grele etc.) și poluare cu substan țe
organice naturale și sintetice (to ți compu șii chimici aprox. 100.000 men ționați în literatura de
specialitate);
– biologic ă: poluarea cu germeni patogeni: microorganisme, viru și, bacterii.

În func ție de originea e i, poluarea solului poate fi [15]:

– punctiform ă sau localizat ă, datorat ă devers ării și depozit ării necontrolate a unor substan țe
poluante, precum și exploat ării defectuoase a instala țiilor;
– liniar ă, care se manifest ă de-a lungul c ăilor terestre de transport, cursurilor de ap ă, canalelor
de evacuare a apelor uzate etc.;
– difuz ă, care rezult ă în urma aplic ării îngr ățămintelor și produselor fitosanitare sau prin
poluarea masiv ă a atmosferei.

În func ție de caracterul ei/durat ă, poluarea solului poate fi [3]:

– permanent ă, între ținută permanent prin devers ări sau desf ățurarea activit ăților poluatoare,
depozitarea necontrolat ă a deșeurilor;
– accidental ă, datorat ă fisurării, spargerii conductelor de transport a
substan țelor/hidrocarburilor, devers ărilor accidentale;
– istoric ă, dac ă dateaz ă de mai mul ți ani,
– actual ă, dac ă este rezultatul unei activit ăți recente.

Fig. 2.2. Clasificarea ti purilor de poluare a solului [14 ]
În func ție de sectorul economic care genereaz ă poluarea solului pot fi identificate
următoarele tipuri de poluare [15 ]:
̵ poluare domestic ă, realizat ă prin depozitarea de șeurilor domestice, rezultate din
servicii, depozite necontrolate de de șeuri menajere, neetan șeitatea re țelei de
canalizare, infiltra ții din fosele septice, n ămolurile provenite de la sta țiile d e epurare
orășenești, apele pluviale care spal ă căile de transport, platformele industriale poluate,
scurgerea necontrolat ă în sol a combustibilului din rezervoarele îngropate precum și a
uleiurilor uzate etc.;

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

8 ̵ poluare industrial ă care poate avea multe cau ze, cele mai frecvente fiind legate de
depozitarea de șeurilor industriale, de apele uzate industriale și de min ă, de
redepunerile din atmosfer ă;
̵ poluare agricol ă (form ă de poluare difuz ă), datorat ă în special utiliz ării
necorespunz ătoare a substan țelor ch imice de sintez ă în agricultur ă, respectiv
îngrășămintele, produsele fitosanitare;
̵ poluarea prin transport, care se manifest ă de-a lungul c ăilor de transport și
comunica ție terestre, navale și aeriene.
Poluarea solului se produce în special pe cale antropic ă. Odat ă cu dezvoltarea
industriei și a agriculturii poluarea solului se produce astfel [3]:
̵ direct (provocat ă de cauze interne ale activit ății agricole): prin aplicarea de
îngășăminte chimice, pesticide, precum și prin aplicarea unor tehnici și tehnologii
neadecvate;
̵ indirect: prin emisii de poluan ți din industrie, transporturi și alte activit ăți, poluan ți
care intr ă în contact cu solul și cu înveli șul vegetal.
Solurile poluate sunt clasificate în clase, tipuri și grupe (tab. 2.1).
Tabel 2.1. Clasi ficarea solurilor poluate[ 3]
Nr.
Crt. Clasificare Simbol Observații

1.
Clase de poluare PF Poluarea fizică
PC Poluarea chimică
PB Poluarea biologică
PR Poluarea radioactivă

2.

Tipuri de poluare Pa Poluarea prin excavarea la zi
Pb Poluarea prin acoperire cu halde, sterile, gunoaie
Pc Poluarea cu deșeuri și reziduuri anorganice
Pd Poluarea cu substanțe purtate de vânt
Pe Poluarea cu materiale radioactive
Pf Poluarea cu deșeuri organice din industriile
alimentare și ușoare
Pg Poluarea cu deșeuri agricole forestiere
Ph Poluarea cu dejecții animale
Pi Poluarea cu dejecții umane
Pj Poluarea prin eroziune și alunecare
Pk Poluare prin sărătuare
Pl Poluarea prin acidifiere
Pm Poluarea prin exces de apă
Pn Poluarea prin exces (carență) de elemente
nuritive
Po Poluarea prin compactare, cruste
Pp Poluarea prin acoperire cu sedimente
Pq Poluarea cu pesticide
Px Poluarea cu agenți patogeni contaminați

3.

Grade de poluare 0 Practic nepoluat (reducerea produției sub 5%)
1 Slab poluat (reducerea cu 6 -10%)
2 Mediu poluat (reducerea cu 11 -25%)
3 Puternic poluat ( reducerea cu 26 -50%)
4 Foarte puternic poluat (reducerea cu 51 -75%)
5 Excesiv poluat (reducerea peste 75%)

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

9 În figura 2.3 sunt prezentate principalele surse de poluare a solului.

Fig.2.3. Principalele surse de poluare ale solului [1]
Sursele de poluare ale mediului geologic (fig. 4) pot fi localizate [1]:
̵ la suprafa ța solului/terenului;
̵ în subteran/stratul acvifer: deasupra nivelelor apelor subterane sau sub nivelele apelor
subterane.
Sursele de poluare a mediului geologic se pot grupa în urm ătoarele categorii principale [3]:

 Surse de poluare datorate evacu ării anumitor substan țe în mediul geologic:
̵ infiltr ații de substan țe periculoase în subteran din fosele septice;
̵ infiltrarea din pu țurile de injec ție folosite pentru desc ărcarea apelor uzate;
̵ infiltrarea apelor din iriga ții la care s -a folosit ap ă uzată.
 Surse de poluare datorate stoc ării, trat ării, transferului, sort ării sau depozit ării de șeurilor
solide sau lichide:
̵ instala ții de tratare, stocare, transfer, sortare;
̵ depozite de de șeuri municipale/industriale;
̵ depozite de materiale rezultate în urma excava ăiilor din construc ții sau din activit ății
miniere;
̵ rezervoare de stocare subterane sau supraterane (deversare, fisurare, deteriorarea
conductelor de leg ătură);
̵ descărcarea în gropile de excava ții a de șeurilor de orice fel.
 Surse de poluare datorate transportului unor substan țe:
̵ conducte deteriorat e/fisurate destinate transportului substan țelor chimice sau apelor
uzate;

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

10 ̵ deteriorarea ambalajelor unor produse chimice și împr ăștierea con ținutului acestora pe
sol în timpul transportului.
 Surse de poluare datorate utiliz ării necontrolate a îngr ășămintelor chimice,
fitohormonilor sintetici, produselor fitosanitare:
̵ îngrășăminte cu azot;
̵ îngrășăminte de potasiu;
̵ îngrășăminte complexe și mixte;
̵ fitohormoni sintetici (acetilen ă, etilen ă, hidrazida meleic ă, izopropil -fenil carbamat);
̵ erbicide;
̵ insectici de;
̵ fungicide, bactericide;
̵ insecticide.
 Surse indirecte:
̵ irigații;
̵ aplicarea produselor fitosanitare/ îngr ășămintelor chimice;
̵ depozite de de șeuri/reziduuri animaliere/avicole;
̵ apele provenite din precipita ții pot polua solul prin sp ălarea șoselelor (sare, pulberi cu
metale grele);
̵ spălarea și dizolvarea poluan ților atmosferici;
̵ poluare urban ă;
̵ drenajul în zonele miniere/apele de min ă.
 Surse de poluare datorate unor lucr ări care favorizeaz ă descărcarea poluan ților în
subteran:
̵ lucrări de foraj executate necorespunz ător;
̵ excava țiile la suprafa ța solului sau subterane care pot colecta ape uzate provenite din
zonele urbane sau industriale.
 Surse naturale de poluare a c ăror provenien ță este provocat ă de activit ăți umane:
̵ interac țiunea dintre apele d e suprafa ță și cele subterane (când calitatea natural ă a apelor
de suprafa ță este modificat ă de om, necorespunz ător);
̵ scurgeri naturale care transport ă minerale dizolvate;
̵ infiltrarea apelor s ărate în acvifere în vecin ătatea m ărilor, datorat ă unor lucr ări de
pompare efectuate necorespunz ător.
 Surse de poluare datorate unor accidente industriale sau/ și accidente de mediu.

Activit ățile de produc ție au afectat în timp solurile, prin: lucr ări miniere, excavații,
depozite de de șeuri, alunec ări de teren, eroziune , salinizare, acidifiere etc.
În momentul de fa ță la nivel mondial [13 ]:
̵ 8 % din suprafa ța uscatului este afectat ă de un exces de umiditate, iar în România sunt
afectate 3,6 milioane ha;
̵ În România peste 450.000 ha sunt s ărăturate, deci nefertile, procesul de sărăturare
continuând și în prezent;
̵ Pe glob, aproximativ 20 % din soluri sunt acidifiate, iar în România sunt aproximativ 2
milioane ha.

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

11 CAPITOLUL 3
POLUAREA REMANENT Ă A SOLURLOR DIN
MALU RILE EMISARILOR CU METALE GRELE

3.1. Metalele grele

Metalele intr ă în compozi ția unui mare num ăr de minerale cum ar fi roci magmatice,
roci cristaline și metamorfice, roci sedimentare și sedimentate etc. Metalele se pot g ăsi în sol
sub diferite forme asociate cu constituen ți minerali și organici ai fazei so lide [2].
Particulele din compozi ția solului au în general densitatea mai mic ă de 2,65 g/cm3, excep ție
fiind clasa metalelor grele care au densitatea mai mare de 6 g/cm3. Unele din metalele grele
cum ar fi: cupru (Cu), mangan (Mn), fier (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn) sau molibden (Mo) sunt
esențiale pentru dezvoltarea florei și faunei, iar altele: cum ar fi cadmiu (Cd), uraniu (U), taliu
(Tl), plumb (Pb), crom (Cr), seleniu (Se), mercur (Hg) și arsen (As), care au o ac țiune toxic ă
asupra mediului înconjur ător. Gradul lor de toxicitate cre ște pe măsură ce cresc și concentra țiile
de metale în sol, perioada de reten ție fiind pe termen îndelungat. Astfel metalele grele în
concentra ție de peste 0,1 % în sol devin toxice pentru plante, ducând la schimbarea structuri i
comunit ății de plante într -un habitat poluat. Sunt plante care se pot adapta la concentra ții mai
ridicate de metale (metalofite), existând un prag critic pentru fiecare plant ă [4].

În tabelul 2 sunt prezentate caracteristicile metalelor cu rol în dezvoltarea florei și faunei
care în concentra ții mari pot d ăuna acestora [5].
Metalele grele sunt elemente chimice ce apar țin în mod natural sistemelor ecologice, îns ă au
devenit poluan ți o dată cu exploatarea lor.
Metalele grele reprezint ă o categorie important ă de poluan ți toxici stabili. Spre deosebire de
poluan ții organici, metalele nu sunt biodegradabile, au caracter pu țin mobil în general, și din
aceste cauze persist ă în compartimentele de stocare (sol, sedimente) pentru o perioad ă lungă de
timp [11].
Metalele nu sunt nici create nici distruse de procesele biologice sau chimice. Aceste
procese pot determina doar trecerea metalului în specii chimice diferite (schimbarea valen ței)
sau conv ersia între forme anorganice și organice [11].

Tabelul 3.2. Caracteristici ale metalelor cu rol în dezvoltarea florei și faunei [6].

Nr.
Crt. Denumire Forme de metal
din sol Distribuția
în solurile
de pe Terra Distribuția
în Solurile
din
România Toxicitatea la
plante Toxicitatea
la animale
1. Cobalt Asociere cu
minerale argiloase.
Asocierea cu oxizii
și hidocxizii de Fe
și Mn.
Afinitate mare
pentru materia
organică, formând
complecși cu
diferite tipuri de
liganzi. Conținutul
mediu de
Co total
este
estimat la
8 ppm. Conținutul
mediu de
Co total este
estimat la
6,5 ppm. În cantități
excesive Co
este foarte
toxic pentru
plante.
Clorozarea si
necrozarea
frunzelor,
urmată de
uscarea
întregii plante. În cantități
excesiv e Co
este moderat
toxic pentru
animale.

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

12 2. Cupru Asocierea cu
minerale argiloase
în funcție de
capacitatea de
absorbție a
acestora și de pH –
ul mediului.
În solurile
organice și în
orizontul de
bioacumulare al
solurilor minerale,
Cu legat organic
este prep onderent.
Conținutul
mediu de
Cu total
este
estimat la
20 ppm. Conținutul
mediu de
Cu total
variază între
20 și 30
ppm. În concentrații
toxice Cu
poate altera
pemeabilitatea
membranelor
celulare și
provoacă
ruperea
acestora. Otrăvirea
cronică a
animalelor
prin
acumularea
în cantități
toxice în
țesuturi și în
special ficat.
3. Mangan Asocierea cu
partea minrală și
organică a solului. Conținutul
mediu de
Mn total
este
estimat la
850 ppm. Conținutul
mediu de
Mn total
variază între
850 și 1000
ppm. Toxicitatea de
Mn se
manifestă pe
soluri cu
valori ale pH –
ului < 5,5. Cantități
mari de Mn
în hrană
poate reduce
creșterea prin
efectul
inhibator la
Mn asupra
absorbției
intestinale a
Fe ca și în
plantă.
4. Molibden Asocierea cu
compuși care
includ minerale
primare primare și
secundare
(minerale și
argiloase) precum
și combinații cu
materia organică. Conținutul
mediu de
Mo total
este
estimat la
2 ppm. Conținutul
mediu de
Mo total
variază între
0,22 și 4,62
ppm. Plantele pot
acumula
cantități
importan te de
Mn fără să fie
afectate. Toxicitatea
de Mo la
animale este
cunoscută
sub
denumirea de
molibdenoză.
5. Zinc Asocierea la forme
solubile în apă,
prezente în soluția
solului.
Asocierea la
formee puternic
rețunute în
structura
almosilicaților de
unde Zn poate fi
eliberat prin
alterare. Conținutul
mediu de
Zn total
este
estimat la
50 ppm. Conținutul
de Zn total
din
orizontul
superior al
principalelor
tipuri de sol
variază între
11-97 ppm. Efecte
negative
asupra
absorbției și
utilizării altor
elemente de
nutiție. Rar întâlnite.

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

13 Tabelul . 3. 3 Principalele surse industriale generatoare de metale grele în sol [8].

Nr.
Crt. Surse industriale As Cd Cr Cu Pb Hg Ni Zn
1. Minerit și procesarea
minereurilor + + – + – + – +
2. Metalurgie + + + + + + + +
3. Industria chimică + + + + + + – +
4. Industria aliajelor – – – – + – – –
5. Industria vopselelor – + + – + – – +
6. Industria sticlei + – – – + + – –
7. Industria celulozei și
hârtiei – – + + + + + –
8. Tăbăcirea pieilor + – + – – + – +
9. Vopsirea și imprimarea
textilelor + + – + + + + +
10. Industria îngășămintelor
chimice + + + + + + + +
11. Industria clor -alcaliilor + + + – + + – +
12. Rafinarea petrolului + + + + + + – +
13. Arderea cărbunilor + + + + + + + –

„+” – sursă generatoare de metale grele;
„-” – susă care nu este generatoare de metale grele.

La nivelul solului metalele sunt distribuite, potrivit st ării chimice în care se afl ă, prin
intermediul fluxurilor de suprafa ță, a fluxurilor hidrologice de infiltra ție către stratul acvifer și
a fluxurilor c ătre organismele care preiau pe cale trofic ă substan țe din sol (fig. 3.4) [7].

Fig. 3.4 . Transportul metalelor grele de la sursa de poluare c ătre aer, suprafa ța solului, sol
și în stratul acvifer [2].

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

14 Transferul metalelor din sol c ătre plante este influen țat de o varietate de parametri ai
solului. Principalii parametrii ai solului care influen țează procesele de absorb ție și desorb ție
sunt [2]:
̵ valorile pH -ului;
̵ fracția fin ă granulometric ă (<0,02 mm);
̵ materia organ ică;
̵ oxizii și hidroxizii, în special de Fe, Mn, Al;
̵ microorganismele.

3.2. Poluarea remanent ă a solurilor cu metale grele

Poluarea solului poate avea ca efect degradarea fizic ă, chimic ă, biologic ă și radioactiv ă
a acestuia. De asemenea, poluarea poate fi produs ă de o serie de substan țe care afecteaz ă solul
pe o durat ă mai scurt ă sau mai lung ă de timp [2].
Poluarea cu efecte pe durate mari de timp este cunoscut ă sub numele de poluare remanent ă și
se refer ă la durata cât substan țele nocive r ămân (persist ă) în mediu, în special în sol și în
sedimente, degradându -le pân ă la imposibilitatea de recuperare și refacere. Reziduurile acestor
substan țe se acumuleaz ă în soluri, ape și produse vegetale, ele reg ăsindu -se și dup ă 10 ani și
chiar mai mult (este cazul pesticidelor și metalelor grele) [2].
Analiza solurilor și sedimentelor din țara noastr ă a pus în eviden ță prezen ța unor
concentra ții maxime de 9,543 ppm de substan țe cu remanen ță mare în sol (metalele grele),
limita admis ă stabilit ă de comisiile interna ționale de mediu fiind de 0,100 ppm.
Dimensionarea duratei de remanen ță în sol sau în sedimente depinde de natura chimic ă
a substan țelor și de capacitatea acestora de a se metaboliza. Altfel spus, cuantificarea
remanen ței în sol sau în sedimente a metalelor grele depinde de rezisten ța moleculei chimice la
metabolizare și de capacitatea și gradul de biodegradare [2].

Substan țele care r ămân pe o durat ă mare de timp în sol și în sedimente provin din
activit ățile umane și anume [2]:
̵ agricultur ă – tratarea culturilor agricole cu substan țe chimice (pesticide, insecticide,
erbicide etc.), irigarea culturilor cu ape provenite din râuri contaminate;
̵ minerit – activitate care contamineaz ă solurile și pânza freatic ă în zonele de depozitare
a reziduurilor;
̵ in dustrie – activit ăți care contamineaz ă solul și sedimentele cu substan țe de natur ă
organic ă și anorganic ă de tipul hidrocarburilor rezultate de la industria extractiv ă și de
prelucrare a țițeiului, detergen ților, s ărurilor, azota ților etc.

În tabelul 3.4. sunt prezentate sursele din sistemul socio -economic care genereaz ă metale grele.

Tabelul . 3.4.Surse de poluare a solului cu metale grele [4].
Nr.
Crt. Sursa de poluare As Cd Cr Cu Pb Hg Ni Zn
1. Minerit și procesarea
minereurilor da nu nu da nu da nu da
2. Metalurgie da nu da da da da da da
3. Industria chimică da nu da da da da nu da
4. Industria aliajelor nu nu nu nu da nu nu da
5. Industria vopselelor nu nu da nu da nu nu da
6. Industria sticlei da nu nu nu da da nu nu

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

15 7. Industria celulozei și hârtiei nu nu da da da da da nu
8. Tăbăcirea pieilor da nu da nu nu da nu nu
9. Vopsirea și imprimarea
textilelor da da nu da da da da da
10. Industria îngrășămintelor
chimice da da da da da da da da
11. Inductria clor -alcalinilor da da da nu da da nu nu
12. Rafinarea petrolului da da da da da da nu da
13. Arderea cărbunilor da da da da da da da nu

Fenomenul de poluare remanent ă este prezentat în figura 3.5.:

Fig. 3.5. Reprezentarea schematic ă a fenomenului de poluare remanent ă
[4].
La interac țiunea dintre poluant și mediu (sol, ap ă, aer) se manifest ă următoarele faze [4]:
̵ Faza de pre -impact – apari ția poluantului și evolu ția mediului, durata acestei faze fiind
variabil ă;
̵ Faza de impact – interac țiunea propriu -zisă dintre poluant și mediu, proces în urma
căruia se genereaz ă stresul și riscul în func ție de natura și intensitatea poluantului. Pe

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

16 de o parte, substan țele cu risc de poluare manifest ă acțiune specific ă (de exemplu cromul
hexaval ent este deosebit de toxic, în timp ce cromul trivalent are o toxicitate mult mai
redus ă). Pe de alt ă parte poluan ții chimici, biologici și fizici manifest ă acțiune sinergic ă
cu poluan ții naturali, conducând la instalarea unor procese de degradare a mediul ui.
Durata acestei faze este, de asemenea, variabil ă;
̵ Faza post – impact – continuarea și finalizarea interac țiunii dintre poluant ți mediu, faz ă
cu durat ă variabil ă.

Prezen ța în sol și sedimente a substan țelor cu remanen ță mare duce la instalarea fenomenului
de poluare remanent ă, poluare care poate fi clasificat ă astfel (tab. 3.5):
̵ poluare remanent ă fizică;
̵ poluare remanent ă chimic ă.

Tabelul . 3.5 Tipuri de poluare remanent ă și caracteristicile acestora [4].
Nr.
Crt. Tip de
poluare
remanentă Cauze Efecte Remanența în sol și
sedimente
1. Poluare
remanentă
chimică Prezența în sol și
sedimente a substanțelor
chimice cu grad redus
de metabolizare:
pesticide, reziduuri
solide provenite de la
exploatările miniere,
care conțin metale grele
în concentrație mare,
petrol. Secătuirea solului
și sedimentelor de
humus și elemntele
nutritive. Peste 18 luni – pesticide
organo -clorurate, pesticide
care conțin în compoziția
lor metale grele.
Până la 18 luni – compuși
ureici, triazine.
Până la 12 luni – derivați
amidici, derivații acidului
benzoic.
Până la 6 luni – erbicide
Până la 3 luni – erbicide
carbamidice.
2. Poluare
remanentă
fizică Practicarea agriculturii
agresive. Pierderea stratului
de sol fertil. Explozia de la Cernobil a
determinat contaminarea
pânzei freatice cu o
cantitate imensă de deșeuri
radioactive, astfel încât
solul din împrejurime este
impracticabil pentru
agricultură și dupa 25 de
ani de la accident. Ocuparea de suprafețe
mari de teren cu hale de
steril, iazuri de
decantare, cariere și alte
amenajări aferente
activităților miniere. Distrugerea
structurii solului
fatorită utilizării
necorespunzătoare
a acestuia.
Depozitarea
necorespunzătoare a
deșeurilor radioactive
rezultate în urma
prelucrării minereurilor
de uraniu.
Depozitarea
necorespunzătoare a
combustibililui nuclear
uzat și a deșeurilor
rezultate în urma
dezafectării reactoarelor
nucleare. Compactările și
alunecările de teren.
Accidente nucleare (de
exemplu, explozia de la
Cernobil)

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

17 Metalele grele, o dat ă ajunse în mediu sufer ă un proces de absorb ție între diferitele medii
de via ță (sol, ap ă, aer), dar și între organismele din ecosistemele respective. Astfel metalele
grele din aer pot fi inhalate direct, sau pot ajunge pe suprafa ța solului prin precipita ții. Din solul
contaminat, plantele asimileaz ă metalele dizolvate. Plantele contaminate cu metale grele
reprezint ă hrană pentru animale și om. Pe de alt ă parte poluarea se poate produce prin infiltra ție
a apelor su bterane, din care ulterior are loc transferul poluan ților spre apele de suprafa ță și spre
cele potabile [8].
Substan țele cu cel mai mare risc pentru flor ă, faun ă și popula ția uman ă sunt metalele
grele. Utilizarea acestor substan țe chimice pe scar ă largă și în doze mari și repetate are efecte
negative de ordin ecologic, determinând modific ări majore ale ecosistemelor [16 ].
Metalele grele sunt caracterizate prin urm ătorii parametrii fizici: masa atomic ă, punct de topire,
punct de fierbere, raz ă metalic ă [2].
Propriet ățile metalelor grele ca: adsorb ția, complexarea și precipitarea sunt foarte
importante a fi cunoscute, având în vedere necesitatea aplic ării măsurilor de punere în
siguran ță/izolare a unui sit contaminat. Prin aceste procese poluan ții anorganici s e pot
transforma în compu și netoxici sau în compu și foarte toxici [17 ].

Procesul de adsorb ție este definit ca fenomenul prin care poluan ții ajun și în sol sunt
fixați la suprafa ța particulelor solide care intr ă în compozi ția solului, iar afinitatea reprezint ă
adsorb ția selectiv ă a metalelor de c ătre sol, în func ție de propriet ățile acestuia și de cele ale
metalelor [18 ].
Complexarea se manifest ă atunci când un cation metalic interac ționeaz ă prin leg ături
covalente cu un anion anorganic sau cu un grup organic, sau anorganic. Stabilitatea compu șilor
astfel forma ți este direct propor țional ă cu valoarea pH -ului solului [18 ].
Precipitarea este fenomenul prin care metalele din solu ție se depun la interfa ța
particulelor solide ale solului, acumulându -se astf el o nou ă substan ță solid ă. Precipitarea
metalelor / re ținerea metalelor grele în sol depinde de pHul solului, al apei intersti țiale și de
concentra ția solu ției în metale [18 ].
O importan ță major ă în solubilizarea metalelor grele din sol o are reac ția și potențialul
Redox. Transportul metalelor grele în sol se realizeaz ă prin intermediul fazei lichide. În plus,
se mai poate realiza, la intensit ăți mai reduse, și prin intermediul r ădăcinilor plantelor și a
organismelor vii din sol.
Lucr ările mecanice ale solului pot constitui surse de vehiculare a metalelor grele de la
suprafa ța solului c ătre orizonturile mai profunde [16 ].
Din sol o anumit ă cantitate din fiecare metal greu este absorbit ă de către plant ă, în
condi ții normale, ca element de nutri ție (Fe, Cu , Zn) sau ca element pasiv (Pb, Cd).
Concentra țiile ridicate din sol, realizate ca efect al polu ării, determin ă, în func ție de însu șirile
chimice ale solurilor, absorb ția unor con ținuturi ridicate în plante uneori la niveluri toxice, cu
efecte negative pen tru cre șterea plantelor, pentru formarea recoltei și ca implica ții nedorite
asupra celorlal ți factori de mediu [11].
Efectele circuitelor pedogeochimice și biogeochimice ale metalelor grele în natur ă își
pun amprenta în special în arealele puternic poluate ca ur mare a emisiilor industriale [16 ].
Metalele grele provin în mare parte din zonele puternic industrializate și din a șezările
urbane. Poluarea solurilor cu metale grele poate proveni și din tratarea acestora cu îngr ășăminte.
Aceste substan țe con țin: ar sen, cadmiu, crom, cupru, plumb, nichel, mercur și zinc [6].

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

18 Efectele metalelor grele asupra solului depind de solubilitatea acestora în sol. Metalele
grele au capacitatea de a -și modifica u șor valen ța, formeaz ă hidroxizi greu solubili, au afinitate
pentru a forma sulfuri și combina ții complexe, ceea ce face ca acestea s ă fie ușor reținute în sol
[6].
Transportul metalelor grele în sol are loc sub form ă lichid ă sau în suspensie fie prin
intermediul r ădăcinilor pl antelor fie în asocia ție cu microorganismel e prezente în sol [16 ].
Solurile grosiere, cele nisipoase și cele acide au capacitate redus ă de a re ține metalele
grele, astfel c ă acestea sunt absorbite cu u șurință de către plante [16 ].
Solurile argiloase re țin cantit ăți mari de poluan ți. Acumularea metalelor grele se poate
manifesta prin precipitarea unor anumi ți compu și chimici, prin asocierea cu molecule organice,
coprecipitarea împreun ă cu oxizii de fier sau de mangan sub form ă de carbona ți precum și
înglobar ea în minerale cristaline sau printr -o serie de interac țiuni complexe chimice și biologice
care includ: oxido -reducerea, precipitarea și solubilizarea, volatilizarea, complexarea la
suprafață și în solu ție, bioac umularea, biopercolarea etc. [16 ].

Efectele negative ale metalelor grele în sol [11]:
̵ prezint ă toxicitate ridicat ă atât asupra florei cât și asupra faunei;
̵ au grad de selectivitate destul de redus;
̵ persist ă în sol un timp îndelungat (de la câteva luni pân ă la câ țiva ani), deoarece au un
grad de bi odegradabilitate foarte redus; se disperseaz ă la distan țe mari și sunt
încorporate în biomas ă.

În tabelul 3.6 sunt prezentate concentra țiile maxim admise ale metalelor grele din aluviuni
pentru unele țări din Europa [11].

Tabelul . 3.6. Elemente și standarde de calitate chimic ă pentru aluviuni, [mg/kg substan ță
uscat ă] [11].

Nr.
Crt. Metal Directiva
86/278/EEC Țara
Austria Gemania Franța Grecia Italia Olanda Spania
1. Cadmiu 1-3 1-2 1,5 2 1-3 1,5 0,8 1-3
2. Cupru 50-140 60-100 60 100 50-140 100 36 50-210
3. Plumb 50-300 100 100 100 50-300 100 85 50-300
4. Zinc 150-300 200-
300 200 300 150-
300 300 140 150-
450

În tabelul 3.7. sunt prezentate concentra țiile maxime admise pentru metalele grele în
sol, conform Ordinul nr. 161 din 16 februarie 2006, Elemente și standarde de calitate chimic ă
pentru aluviuni.

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

19
Tabelul. 3. 7. Elemente și standarde de calitate chimic ă pentru aluviuni [19 ].
Nr.
Crt. Indicator de calitate Unitate de măsură Standard de caliate
1. Cadmiu mg/kg 0,8
2. Nichel mg/kg 35
3. Crom mg/kg 100
4. Cupru mg/kg 40
5. Plumb mg/kg 85
6. Arsen mg/kg 29
7. Zinc mg/kg 150
8. Mercur mg/kg 0,3

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

20 BIBLIOGRAFIE

1. Abderrahim Gheris, (2009), Mechanism of Transfer of a Pollutant inthe Unsaturated Zone of
an Industrial Site, European Journal of ScientificResearch, Vol.32, No.1, pg. 58 -65.
2. Agarwal S.K., (2009), Heavy metal Pollution, APH PublishingCorporation, p. 3 -7.
3. Akbar Javadi, Mohammed AL -Najjar, Brian Evans, (2007), Flowand Contaminant Transport
Model for Unsaturated Soil, Springer Proceedings in Physics, Volume 113.
4. Al -Momani IF, (2009), Assessment of trace metal distribution and contamination in surface
soils of Amman, Jordan. Jordan J. Chem., 4(1); 77 –87.
5. Alonso E. , González -Núñz M., Carbonell G., Fernández C., Tarazona J.V., (2009),
Bioaccumulation assessment via an adapted multispecies soil system (MS 3) and its application
using cadmium, Ecotoxico logy and Environmental Safety 72: 1038 –1044.
6. Appenroth, K.J., (2010), Definition of “Heavy Metals”and Their Role in Biological Systems,
in Sherameti, I., Varma, A., (Eds.) – Soil heavy metals, p. 21.
7. Bahattin Gümgüm, Erhan ünlü, Zeki Tez and Zülküf Gülsün, (2003), Heavy metal pollution
in water, sediment and fish from the Tigris River in Turkey.
8. Baltrenait e E, Butkus, D, (2007), Modelling of Cu, Ni, Zn, Mn and Pb transport from soil to
seedling of coniferous and leafy trees, J. Environ. Engineerin g and Landscape Management,
15: 200 -207.
9. Belciu Mihai -Cosmin, Valentin Nedeff, Chi țimuș Alexandra -Dana, Emilian, Mo șnegu țu
Bârsan Narcis, (2013) The current stage of ex situ technologies for soil depollution by means
of physical and thermal procedures, Proceedings of the Union of Scientist, Fifth Conferince,
Energy efficiency and agricultural engineering, 17 -18 May 2013, Ruse Bulgaria, p. 9 -21, ISSN
1311 -9974.
10. Blaga Gh., Rusu I., Udrescu S., Vasile D., (1996), Pedologie, Editura didactic ă și
Pedagogi că, R.A., Bucure ști.
11. Bradl H.B., (2005), Heavy Metals in the Environment: Origin, Interaction and Remediation,
Elsevier Academic Press, p. 1 -2.
12. Canarache Andrei, (1990), Fizica solurilor agricole, Editura Ceres, Bucure ști.
13. Chi țimuș Alexandra -Dana, Nedeff Valentin, Laz ăr Gabriel, (2011), Studies and researches
on the influence of soil apparent density in the process of cleaning and auto -cleaning,
Proceedings of the 12th International Conference on Enviromental Science and technology,
Volume of Ab stracts, Rhodes, Greece, 8 -10 september, pg. 42.
14. Chi țimuș Alexandra –Dana, Nedeff Valentin, Laz ăr Gabriel, (2011), Actual stage in the soil
remediation, Journal of Engineering Studies and Research, vol. 17, no. 4, p. 24 -31, ISSN 2068 –
7559.
15. Chi țimuș Alexandra -Dana, (2011), Studii și cercet ări cu privire la influen ța propriet ăților
fizice și mecanice ale solului în procesul de autoepurare și epurare, Tez ă de doctorat,
Universitatea „Vasile Alecsandri” din Bac ău.

Impactul ecologic al poluării cu metale grele a solului

21 16. Dragovi c S, Mihailovi c N, Gaji c B, (2008), Heavy metals in soils: distribution, relationship
with soil characteristics and radionuclides and multivariate assessment of contamination
sources. Chemosphere 74: 491 –495.
17. Ianculescu Marian, Ionescu Monica, Edu Elena, Anghelus Cristian, (2 010), The
acumulation and remanence of heavy metals in soil, a risk factor for population health in Copsa
Mica area, Analele Universit ății din Oradea Fascicula: Ecotoxicologie, Zootehnie și Tehnologii
de Industrie Alimentar ă.
18. Radu Cristian, Nedeff Vale ntin, Chi țimuș Alexandra -Dana, (2013), Theoretical studies
concerning residual soil pollution by heavy metals, Journal of Engineering Studies and
Research, vol. 19, no. 2, p. 89 -98.
19. *** Ordinul nr. 161 din 16 februarie 2006, Elemente și standarde de ca litate chimic ă pentru
aluviuni.
20. Varian Inc., Varian AA 240FS Analysis Manual. 2007.