Poluarea Mediului

POLUAREA MEDIULUI

Anul I, Stiinta mediului ( 2 ore curs/saptamana)

Conf.univ.dr. Lucica Tofan

Tematica cursului:

Introducere in studiul disciplinei; definitii; date privind stadiul actual de constientizare a problemelor privind poluarea mediului inconjurator la nivel mondial si/sau national. (2h)

Clasificarea tipurilor de poluare dupa diverse criterii; marile probleme globale determinate de cresterea poluarii mediului. (2h)

Surse de poluare a mediului: naturale si antropice. Surse industriale, agricole, transporturi si comunitatile urbane. (4 h)

Poluarea aerului. Caracteristici ale calitatii aerului (2 h)

Surse de poluare a aerului (2 h)

Factori determinanti ai poluarii si ai autopurificarii atmosferei. (4 h)

Efectele poluarii aerului (Efectul de sera, distrugerea stratului de ozon, ploile acide)(2 h)

Poluarea apelor. Indicatorii de calitate si caracteristicile apelor naturale. (2h)

Poluarea apelor de suprafata si a apelor subterane. (2h)

Poluarea marilor si oceanelor. (2h)

Surse de poluare a solului si protectia sa. (4 h)

Evaluarea:

40% examen sesiune

20% prezentare referat individual

40% evaluare cunostinte lucrari practice

1. INTRODUCERE IN STUDIUL DISCIPLINEI

1.1. Evolutia si progresul ingineriei si stiintelor environmentale

Ingineria mediului si stiintele environmentale sunt domenii noi comparativ cu alte stiinte ingineresti, stiinte ale naturii, etc.

Initial intelegerea relatiilor organismelor cu mediul lor de viata a apartinut ramurilor biologiei ca stiinta.

Fermierii, pastorii si majoritatea oamenilor din antichitate stiau cel putin intuitiv de interconexiunile si relatiile existente intre organisme si mediul lor de viata.

Pentru sistematizarea si intelegerea acestora a fost nevoie de dezvoltarea stiintelor, asa cum sunt stiintele biologice. In sec.XVI Paracelus furniza date stiintifice despre modul in care organismul uman raspunde la stimuli, luand ca exemplu expunerea minerilor la contaminarea cu metale si aducand astfel contributie la aparitiei epidemiologiei environmentale.

Totusi, specialistii environmentali au aparut relativ recent. Profesii ca ecologist, cercetator environmentalist sau inginer environmentalist au aparut in secolul XX. Ecologia , stiinta interactiunilor organismelor cu mediul este foarte noua.

Stiinta environmentala aplica notiuni fundamentale de fizica, chimie si biologie precum si stiinte care deriva din acestea cum sunt geologia si meteorologia, pentru a intelege aceste relatii abiotice si biotice. In scopul intelegerii si controlului consecintelor ( rezultatelor) acestor relatii apare ingineria environmentala.

Nu numai disciplinele de mediu sunt tinere, dar si problmele de mediu aparute in zilelele noastre difera de cele petrecute in trecut pe aceasta planeta. Diferenta sta atat in felul cat si in gradul acestor probleme.

De exemplu, sinteza de substante chimice, in special a compusilor organici a crescut exponential dupa 1900. majoritatea organismelor nu dispun de macnisme metabolice pentru neutralizarea sau eliminarea acestor compusi. De asemenea, stresul existent asupra unor mici componente ale ecosistemelor inainte de Revolutia Industriala era scazut raportandu-l la gradul de deteriorare a acestora. Cu toate ca poluantii au fost descarcati in apele continentale de-a lungul istoriei speciei umane, numai recent descarcarile au foat atat de mari si de extinse incat sa diminueze calitatea ecosistemelor in intregime.

Ce este un contaminant? Se spune ca locuinta ta, curtea ta, sursa de apa sau aerul sunt contaminate se va intampla foarte probabil sa devii ingrijorat si vei dori sa afli cat de extinsa este contaminarea, cauza ei, ce consecinte poate avea si cum ai putea sa o reduci.

Contaminarea este de asemenea un termen care este folosit in diferite moduri de specialisti sau in general de populatie, sau printre specialisti in diverse domenii.

Deci, ce este contaminarea? In dictionarul explicativ „contaminare” inseamna „ a face ceva inferior, impur sau nepotrivit”.

Acestea sunt simple descrieri a ceea ce contaminantii determina. Atunci cand vin in contact cu oameni, ecosisteme, recolte, materiale sau cu orice alte valori ale societatii acestia produc neplaceri ( fac rau). Fac ca resursele sa-si reduca calitatea sau sa nu mai corespunda necesitatilor de folosinta a lor.

In cadrul sciintelor environmentale, prin contaminare se intelege de obicei contaminare chimica, cel mai adesea aceasta fiind asociata cu sanatatea umana.

Totusi, contaminantii pot fi si biologici ( virusuri scapate din statiile de tratare sau din alte surse), pot fi fizici ( piederea zonelor umede datorata lucrarilor de desecare, sau energia de la lumina ultravioleta, etc.). Un exemplu clasic de contaminant chimic este efectul efluentilor de apa calda in rauri. Este stiuta utilizarea apelor raurilor pentru racirea instalatiilor in centralele de producere a energiei.

Intelegerea politicii prin intelegerea stiintei

Se pare ca prea adesea ni se cere sa administram sau sa conducem fara o intelegere adecvata a ceea ce trebuie sa administram sau sa conducem.

Pentru intelegerea politicii de mediu ( determinarea si rezolvarea problemelor ecologice) este necesara abordarea interdisciplinara si stabilirea conexiunilor intre trei discipline stiintifice ce se adreseaza mediului:

Fizica ( legile miscarii, termodinamicii, trecerii dela o stare fizica la alta );

Chimia ( solubilitatea si reactivitatea gazelor, in special oxigenul, in diferite componente ale mediului);

Biologia ( degradarea microbiana si interdependentafata de conditiile fizice si chimice).

Conexiuni si interrelatii intre stiintele environmentale

Unul dintre avantajele muncii intr-o profesie environmentala este aceea a diversitatii mari. In luarea unei decizii de mediu trebuie luate in consideratie multe aspecte ale problemei respective. Dintr-o perspectiva stiintifica, inseamna ca trebuie sa se acorde consideratie caracteristicilor poluantului si caracteristicilor locului unde a fost gasit poluantul, cunoscut ca „ mediu environmental”, ce poate fi reprezentat de aer, apa, sol, sediment sau chiar biota.

Mediul poate fi chiar divizat. De exemplu apa, poate fi divizata in apa de suprafata si apa subterana. Apa de suprafata include de la cele mai mici mase de ape, pana la mari si oceane.

1.2. Mediul inconjurator si protectia sa.

Notiunea de mediu inconjurator este una din notiunile fundamentale care stau la baza ecologiei ca stiinta. Prin aceasta notiune desemnam toti factorii exteriori organismului, care determina si influenteaza existenta acestuia. Organismele sunt in permanenta in relatie stransa cu anumite componente ale mediului care le influenteaza cresterea, dezvoltarea, comportamentul.

Cu toate ca omul este dependent de mediu in aceeasi masura ca si celelalte vietuitoare ale planetei, in dorinta sa de a se emancipa si de a-si spori comfortul, omul a deteriorat mediul inconjurator, producand grave dezechilibre in cadrul tuturor ecosistemelor.

In conceptul actual, mediul inconjurator capata un caracter dinamic, fiind analizata functionarea sistemelor protejate in toata complexitatea lor.

Pentru progresul social protectia mediului devine o conditie indispensabila. Toate evenimentele ecologice ce se accentueaza peste tot in lume la ora actuala, ne arata ca ideea de politica ecologica trebuie sa dobandeasca aceeasi importanta ca politica economica si ca prognoza ecologica este la fel de importanta pentru luarea deciziilor ca si cea economico- sociala.

Omul utilizeaza in activitatea sa diferite resurse naturale, cum sunt resursele regenerabile( apa, aer, sol, flora, fauna), neregenerabile ( minerale si combustibili fosili) si permanente( energia solara, eoliana, geotermala si a valurilor).

Protectia mediului urmareste nu numai folosirea rationala a acestor resurse naturale de catre om, ci si corelarea activitatii de sistematizare a localitatilor pentru protejarea factorilor naturali, adoptarea de tehnologii de productie cat mai putin poluante si echiparea instalatiilor tehnologice cu dispozitive care sa limiteze poluarea si sa produca cat mai mici efecte daunatoare asupra mediului, recuperarea si valorificarea optima a substantelor reziduale utilizabile, precum si initierea actiunilor de cooperare tehnico-economica si stiintifica in domeniul protectiei mediului.

Astfel, notiunea de mediu inconjurator cuprinde de fapt toate activitatile umane in relatia om-natura .

Legatura dintre dezvoltarea economica si problemele ecologice este deosebit de importanta in cadrul actiunilor de protectia mediului. Problemele dezvoltarii si ale cresterii economice se intrepatrund tot mai mult cu cele ecologice, intr-o retea de cauze si efecte.

Relatia dezvoltare-mediu este in fapt o relatie prezent-viitor, dezvoltarea urmarind satisfacerea generatiilor prezente, dar protectia mediului urmarind asigurarea existentei generatiilor viitoare.

2. CLASIFICAREA TIPURILOR DE POLUARE DUPA DIVERSE CRITERII; MARILE PROBLEME GLOBALE DETERMINATE DE CRESTEREA POLUARII MEDIULUI.

Dezvoltarea economică, creșterea populației la nivel mondial, criza resurselor naturale, inarmarea și utilizarea armelor de orice tip (inclusiv cele nucleare) sunt factori determinanți in poluarea tuturor mediilor: aer, apă, sol, ducand și la apariția schimbărilor climatice globale, la dispariția a numeroase specii de plante și animale, dezechilibre ecologice mari ce s-au produs pe tot globul. Omul este confruntat la randul lui cu diverse maladii cauzate de poluare. Efectele ei sunt resimtite pană și in zonele polare, neatinse totuși de civilizatie. Astfel, poluarea a devenit un fenomen ce cuprinde astazi toate țările și continentele, transfrontier.

In accepția sa generală poluarea inseamnă deteriorarea materiei sau energiei dintr- un ecosistem. Acest termen iși are originea in limba latină: „ polluo”-ere, ce inseamnă a murdări, a degrada.

In sens biologic, poluarea reprezintă un proces de distrugere a echilibrului in cadrul ecosistemelor, datorită modificării concentrațiilor unor factori existenți, prin atingerea unor valori toxice, sau prin introducerea unor factori de mediu noi (Șchiopu D., 1997).

In cadrul Conferinței Națiunilor Unite pentru Mediul Inconjurator ce a avut loc la Stockholm -1972, poluarea era definită astfel:

„modificare a componentelor naturale sau prezența unor componente străine, ca urmare a activității omului și care, in lumina cunoștințelor noastre actuale, provoacă prin natura lor, prin concentrația in care se găsesc și prin timpul cat acționează, efecte nocive asupra sănătății, crează disconfort sau impietează asupra diferitelor utilizări ale mediului la care acesta putea servi in forma sa anterioară”.

Prin poluant ințelegem orice substanță (solidă, lichidă sau gazoasă) sau formă de energie, care manifestă un potențial dăunator asupra organismelor și mediului in cadrul unui ecosistem, producand disconfort și alterand starea ecosistemului. Factor poluant poate fi considerat orice element al mediului care prin valorile sale depășește limita de toleranță a speciilor existente in ecosistem, manifestandu-și astfel potențialul său nociv. Acțiunea poluantă este cu atat mai grava cu cat diferența dintre concentrația poluantului in mediu și limita de toleranță este mai mare și cu cat această acțiune este mai indelungată.

Poluanții emisi direct de surse se numesc poluanți primari iar cei rezultați in urma reacțiilor dintre poluanții primari intre ei sau dintre poluantii primari și celelalte componente ale mediului, se numesc poluanți secundari.

Noxa este agentul fizic, chimic sau biologic cu acțiune dăunătoare asupra organismelor vii, in mediul luat in consideratie. Acest termen cuprinde pe langă substanțe și radiațiile, zgomotul, microorganismele, etc.

SMOGUL.

In sens strict, smogul inseamnă un amestec de fum și ceață, dar termenul este mult mai complex, incluzand diferiși poluanți atmosferici. Smogul provine din multe surse, incluzand fabrici, oțelării, rafinării de petrol, combinate chimice și bineințeles motoarele vehiculelor. Ingredientele sale includ monoxidul de carbon, oxizii sulfului și ai azotului, plumb și diferite hidrocarburi. Acești poluanți se acumulează in atmosferă la suprafața solului in situații cand un strat de aer mai cald situat deasupra impiedică răspandirea lor – inversiune termică.

Efectele poluării atmosferei asupra sănătății au fost studiate intens la Los Angeles, unde există un fel particular de smog – fotochimic, cauzat de acțiunea radiațiilor solare asupra produșilor secundari industriali și asupra emisiilor autovehiculelor. Smogul din Los Angeles constă dintr–un amestec complex de monoxid de carbon, ozon și PAN– peroxiacetilnitrat. Efectele sale asupra populației se manifestă prin iritarea ochilor, migrene, dispnee și stări de amețeală și confuzie.

Smogul modifică compoziția aerului atmosferic și efectele sale pe termen lung pot fi foarte serioase. S–au facut eforturi mari pentru reducerea poluării atmosferei. De exemplu, in Marea Britanie legislația pentru aer curat a transformat atmosfera marilor orașe industriale. Dezastrul produs de smogul londonez, care ar fi cauzat moartea a 4000 de oameni in anul 1952 nu trebuie să se mai repete niciodată. Și in California echiparea autovehiculelor cu filtre ale emisiilor gazoase pare să prevină apariția smogului . Dar in ciuda acestor remedii, cantități imense de dioxid de sulf și alți poluanți sunt incă eliminați in atmosferă, pe intreg globul, in marile zone industriale. In aceste zone, ca și in zonele invecinate lor, concentrația dioxidului de sulf din atmosferă poate atinge valori ce provoacă daune organismelor, incluzand conifere și plante cultivate. Mai mult chiar, dioxidul de sulf reacționează cu apa din atmosferă, consecutiv ajungand la nivelul solului sub forma ploii acide. Acestea cresc aciditatea solurilor și lacurilor, distrugand flora și fauna, reduc recoltele, distrug pădurile, deteriorează clădirile, etc. Pe langă dioxidul de sulf, mai sunt de asemenea implicați și alți poluanți in producerea ploilor acide. Organismele cele mai sensibile la acțiunea dioxidului de sulf atmosferic sunt lichenii. Există o variație specifică a lichenilor la poluarea atmosferei, dar majoritatea lichenilor nu pot crește in zonele industriale. Acesta este și motivul pentru care nu poți găsi licheni pe scoarța copacilor in unele orașe. De altfel, lichenii sunt utilizați de mulți cercetători pentru determinarea concentrațiilor de dioxid de sulf din atmosferă. Din păcate poluanții atmosferici nu răman la locul unde sunt produși. O mare parte din dioxidul de sulf eliminat in marea Britanie este purtat de vant in Scandinavia.

Unii poluanți atmosferici pot influența viitorul acestei planete, asa cum este cazul dioxidului de carbon. In ultima sută de ani cantitatea de dioxid de carbon a crescut in atmosferă, in special datorită arderii combustibililor fosili dar și datorită despăduririi și modificării tipului de agricultură. Statisticile recente au inregistrat o creștere alarmantă a dioxidului de carbon in atmosferă, ceea ce ar determina incalzirea planetei (efectul de sera), urmată de perturbări catastrofale la nivelul biosferei (Mohan Ghe., 1993)

Radiațiile constituie alt tip de poluanți. Toți suntem expusi radiațiilor solare și spațiale. Radiația in contextul poluării inseamnă radiația produsă de reactoarele nucleare, razele X și alte echipamente, reziduurile radioactive și evident fallout-ul rezultat al exploziilor termonucleare. In afară de efectele sale imediate, cum sunt leucemia și tumorile osoase, radiațiile determină creșterea ratei mutațiilor in celulele germinative, ducand la abnormalități la generațiile viitoare.

Pe langă funcția lor in protejarea solului, pădurile au o acțiune purificatoare asupra aerului, absorbind bioxidul de carbon și cedand oxigenul, necesar respirației tuturor viețuitoarelor planetei. Din cele 14-16 miliarde de tone de bioxid de carbon lansate anual in atmosferă prin arderea combustibililor, la care se adaugă și cel produs prin respirația oamenilor și al animalelor, doua treimi sunt absorbite de păduri, "plămanii verzi" ai planetei. Pădurea mai are multe alte funcții: de regularizare a cursurilor raurilor, de a constitui habitatul multor specii de plante și animale foarte utile, dar și să asigure cerințele de agrement și turism, tot mai accentuate in condițiile vieții moderne, ambianța biofizică indispensabilă localităților balneo-climaterice (Popescu M., 2000).

In prezent, pădurile ocupă numai o treime din suprafața uscatului (circa 4 miliarde de hectare), ceea ce ar constitui un minim absolut necesar pentru a asigura omenirii supraviețuirea, in condițiile in care un automobil consumă pe distanța de 1000 km o cantitate de oxigen suficientă unui om pe timp de un an.

Clasificarea poluantilor

După natura lor, poluanții pot fi clasificați astfel:

fizici (radioactivitatea, temperatura, radiația luminoasa, electricitatea, zgomotul);

chimici : anorganici și organici, cu o imensitate de compuși aparținand acestor categorii;

biologici: microbiologici, invaziile de specii noi (plante sau animale) in ecosistem.

Dupa starea fizica a poluantului, exista:

poluanți gazosi

poluanți lichizi

poluanți solizi

Poluarea poate fi clasificată și ea:

a) Dupa mediul de impact al poluanților, avem poluarea aerului, poluarea apei și poluarea solului.

Dupa modul de apariție (proveniența) poluanților, poluarea poate fi naturală și artificială (antropică).

Dispersia poluanților in mediu și concentrarea lor in cadrul ecosistemelor

Odată emiși in mediu, de diferite surse (fixe sau mobile), poluanții sunt transportați și dispersați in mediu, prin intermediul unor vectori, cum sunt: curenții de aer, apă, aerosolii și organismele vii.

Curenții de aer pot transporta poluanții, pe distanțe mari, contribuind la poluarea transfrontieră. Precipitațiile pot determina transferul poluanților din aer in sol, avand astfel un caracter benefic pentru aer (epurarea sa) dar și un caracter nociv pentru sol (poluarea).

Aerosolii pot fixa diversi poluanți din aer și se pot depune sub forma de sulfați, carbonați, azotați, fosfați, etc., impurificand atat solul cat și apele de suprafață.

Organismele vii realizează transferul poluanților in cadrul unui ecosistem, de la un nivel trofic la altul. In acelasi timp, va avea loc și fenomenul de concentrare a poluanților in cadrul unui lanț trofic ( bioconcentrare sau bioacumulare), concentrarea realizandu-se de la producător la consumatorul de varf.

Acest fenomen se poate explica astfel: plantele pot prelua poluanții in masa lor, prin absorbția din toate mediile: sol, apă sau aer. In situația in care poluantul nu este metabolizat, inactivat sau eliminat in mod treptat in mediu, prin consumul plantelor de catre orice organism animal (consumator de ordin I), poluantul se va concentra in masa acestuia și mai departe in cadrul lanțului trofic, la ceilalți consumatori (de ordin II, III, etc.). Deci, raportat la biomasa fiecărui consumator, care scade de la un nivel trofic la altul superior, poluanții nedegradabili se vor concentra astfel incat conținutul in substanța poluantă crește procentual de la producător spre consumatorii de varf, fenomen cunoscut și sub denumirea de amplificare biologică. Se pot da multe exemple de astfel de substanțe, cum ar fi metalele grele (Pb, Hg, Cd, Cu, As), unele pesticide organoclorurate, hidrocarburile policiclice aromatice etc., care au fost depistate in concentrații foarte mari la consumatorii de varf (pești, păsări, mamifere și om) in timp ce concentrația lor in mediu era de sute de ori mai mică.

Prin mișcare, migrații, etc. animalele contribuie la dispersia și transportul poluanților in mediu. Vacile pot consuma diferite furaje care conțin poluanți, ca urmare a diverselor tratamente chimice aplicate la cultura acestora. Dejecțiile lor pot conține poluanți, care se pot imprăștia in zone „curate”, putand astfel să infesteze solul sau apelele freatice. Așa ne putem explica contaminarea unor produse de seră, chiar dacă acestea nu au suferit tratamente chimice, dar pămantul a fost ingrășat natural, prin folosirea gunoiului de grajd conținand diverși poluanți (Șchiopu D., 1997).

Marile probleme globale: cresterea demografica si epuizarea resurselor

La inceputul erei neolitice, pe Terra existau aproximativ zece milioane de oameni , care dispunand de unelte primitive nu puteau aduce mediului deteriorari, am putea spune ca traiau in armonie cu natura, ca si celelalte vietuitoare. La mijlocul secolului XIX, dupa declansarea revolutiei industriale, numarul locuitorilor globului a crescut la un miliard, deteriorarea mediului necunoscand inca manifestari preocupante, cu exceptia anumitor perimetre din unele tari occidentale( de ex. Anglia).

Poluarea devine o problema globala in secolul XX, mai precis in ultimele trei decenii ale acestuia, timp in care populatia lumii a crescut de la 5 la 6 miliarde de locuitori.

Unde va duce cresterea demografica si ce efecte va avea intensificarea poluarii ? Vom ajunge oare sa ne ingropam in „gunoaie”, sa bem „otrava” si sa respiram cu o „masca de gaze”, sau vom lua masuri pentru a evita acest cosmar ?

Iata cum luarea unor decizii trebuie sa tina seama de politica ecologica, astfel incat sa se actioneze eficient pentru a opri cresterea demografica. Este alarmanta aceasta crestere demografica din ultimele doua secole, cand populatia a crescut de 7 ori. In istoria sa, omenirea a inregistrat o asemenea crestere de-a lungul miilor de ani si nu a sutelor. O astfel de explozie demografica a populatiei umane pune in pericol epuizarea resurselor naturale, si deci propria ei existenta.

Astfel, devine tot mai evident faptul ca actiunea conjugata de scadere a resurselor naturale, risipite de tarile industrializate, si de crestere demografica sinucigasa, in tarile subdezvoltate, reprezinta principala cauza a crizei cu care se confrunta in prezent omenirea.

Aceasta "presiune demografica" asupra mediului inconjurator este o problema care-i preocupa pe demografi, economisti, medici si alti specialisti dar si pe oamenii politici.

Daca problema asigurarii hranei suficiente populatiei umane a fost ridicata cu mai mult timp in urma, facandu-se eforturi de solutionare a ei, nu acelasi lucru s-a intamplat si cu degradarea mediului ambiant ca urmare a intensificarii poluarii. Numai in ultimele trei decenii la nivel mondial a crescut nivelul de constientizare a populatiei cu privire la efectele poluarii mediului, la eroziune si la alte fenomene, datorate actiunii, voite sau nu, a omului, procese ce afecteaza nu numai posibilitatile de procurare a hranei, ci si alte aspecte ale existentei umane, pereclitand in primul rand sanatatea.

3. SURSELE DE DEGRADARE SI POLUARE A MEDIULUI : NATURALE SI ANTROPICE

Degradarea și poluarea mediului sunt determinate de două categorii mari de surse: naturale și antropice (artificiale).

3.1. Sursele naturale de degradare a mediului

Aceste surse există pe tot globul, neavand o repartiție uniformă, avand efecte locale sau regionale și contribuiind la deteriorarea mediului și la producerea unei poluări de fond (Șchiopu D., 1997).

In această categorie de surse se inscriu :

– praful cosmic și căderile de meteoriți, manifestand și un caracter radiactiv asupra zonelor de impact ; anual se depune 1000 t de praf cosmic pe suprafața Terrei, iar in ceea ce privește căderile de meteoriți, acestea sunt evaluate la 3600- 7200 t/ anual, provocand adevarate cratere și dezechilibre in zona de impact ;

solul, care prin eroziune poate elibera in aer și in apă particule solide sau substanțe organice rezultate prin descompunerea organismelor plante și animale ce trăiesc in sol, poate emana gaze (CO2, H2S, NH3) si substanțe odorante complexe ;

vanturile care transportă pe distanțe mari, cu intensități diferite, cantități mari de praf și nisip, in special in zonele de deșert și stepă, impedicand vizibilitatea, transportul, respirația plantelor și a animalelor, etc. ;

vulcanii activi, care emit gaze (CO, CO2, H2), vapori de apă, praf și lavă, cu acțiune devastatoare asupra biotopului invecinat, dar și asupra aerului; gazele și vaporii emanați pot ajunge la inălțimi extrem de mari, pană in stratosferă, avand efecte de lungă durată pe teritorii mult mai extinse decat zona de emisie ;

plantele, prin anumite produse ale lor: polenul, sporii, mucegaiurile, etc. declanșează fenomene alergice la oameni; de ex. in S.U.A. se apreciază că 12 milioane de oameni suferă de alergii declanșate de polenul din aer, in special in perioadele de inflorire a acestora ;

incendiile pădurilor și savanelor duc la apariția in aer a unor mari cantități de fum, gaze, cenușă, care poluează aerul dar și la distrugerea habitatelor precum și a speciilor de plante și animale din zonele afectate, determinand grave dezechilibre ale ecosistemelor ;

cutremurele duc la distrugerea solului, la eliberarea unor gaze in atmosfera ;

schimbările meteorologice bruște, așa cum sunt variațiile temperaturii și presiunii și precipitațiile pot avea de asemenea efecte nocive asupra speciilor de plante și animale dintr-un ecosistem, depășind posibilitățile de adaptare ale acestora la astfel de variații bruște ale unor factori de mediu.

3.2. Sursele artificiale ( antropice)

Ca urmare a existenței unei mari diversități de activități umane, există și o mare diversitate de surse de poluare, dar cele mai importante sunt reprezentate de industrie, transporturi, agricultură și comunitățile umane.

Industria poluează toate componentele mediului : aer, apă și sol, printr-o mare diversitate de substanțe (gazoase, lichide și solide) utilizate sau rezultate in diferite procese tehnologice. Depozitarea unor materiale cu potential toxic sau exploziv implică riscuri pentru personalul care lucrează in domeniul respectiv, dar și pentru populația din zonele invecinate. Atat in cazul depozitelor cat și in timpul exploatărilor și desfașurării proceselor tehnologice, ca urmare a unor erori umane, se pot produce accidente, soldate cu emisii mari ale poluanților la surse, a căror efecte s-au dovedit a fi devastatoare, aducand prejudicii mari mediului dar mai ales ducand la pierderea de vieți omenesti. Astfel de accidente au avut loc in toate statele lumii, pe toate continentele.

In iulie 1969, in aval de Bingen, Rinul a fost poluat cu endosulfan, un insecticid organoclorurat, prin scăparea accidentală in fluviu a unui recipient conținand acest produs. Deoarece nu se pot aplica tratamente de indepărtare a acestor substanțe din apă, timp de 1 săptămană, locuitorii Roterdamului au fost opriți să consume apă potabilă, căci orașul avea ca principală sursă Rinul contaminat.

Un accident similar a avut loc relativ recent (in anul 2000) la noi in țară, cand de la exploatările miniere au fost deversate cianuri in apele Tisei, afectand nu numai bazinul acestui rau, dar și pe cel inferior al Dunării. Pe langă distrugerile produse populațiilor de organisme acvatice au avut de suferit toți locuitorii ce aveau ca sursă de apă potabilă bazinele acestor ape. Această poluare a afectat și locuitorii de peste Tisa, din localitățile ungurești, constituind astfel o problemă transfrontieră.

In Italia, la Seveso, in 1976, prin explozia unui reactor dintr-o uzină de producere a erbicidelor și bactericidelor, s-a emis in atmosferă un nor gazos de dioxina, ce s-a răspandit deasupra a 4 localităti din apropierea uzinii, producand eczeme cutanate (cloracnee) la 200 de persoane (Popescu M., 2000).

In India, la Bhopal, tot datorită erorilor umane, in 1983 a explodat un rezervor ce conținea izocianat de metil. In decurs de 1 ora cat a durat eliberarea in aer a acestui gaz extrem de toxic, s-a format un nor de contaminare care s-a răspandit pe distanța de 200 Km si a dus la moartea a 6000 de persoane.

Inca mai păstrăm in memorie accidentul de la Cernobal, din aprilie 1985, cand a avut loc explozia unui reactor nuclear, care a dus la eliberarea in aer a 186·1016Bq de gaze rare( Xenon si Kripton) si a 186·1016Bq de alți radionuclizi, de I131, Cs137, ce au fost ridicați la altitudini de 1000 m, fiind transportați de curenții atmosferici la distanța de 2000 Km față de sursă, poluand astfel o mare parte din teritoriul Europei. Urmările au fost devastatoare pentru populația din zonă, determinand evacuarea a peste 135 000 de oameni și 10 000 de animale, imbolnăvirea sau moartea persoanelor care se aflau la locul accidentului, dar și contaminarea a mii de persoane aflate in zonele de impact ale norului radioactiv, efectele asupra acestora fiind de durată lungă.

Sursele de poluare industriala sunt fixe, astfel incat putem aprecia că există o concentrație mai mare a poluanților in apropierea sursei de emisie, iar pe măsura indepărtării de aceasta, va avea loc dispersia și diluția poluantului.

Industria extractivă iți desfasoară activitatea fie la suprafața solului – « la zi » ( in cariere, Fig. 2.1.), fie in subteran ( activități miniere). Pe durata exploatării resurselor minerale se elimina praf și cărbune, fiind distrus stratul de sol fertil, flora și fauna zonei de impact.

Ca urmare a distrugerii vegetației se produc eroziuni ale solului, alunecări de teren, și surpări ( fig. 2.2.).

Din operațiile de preparare a minereurilor, rezultă halde de steril, care scot din circulație solul, schimbă pH-ul solului, duce la poluarea atmosferei și a apelor și mai ales « poluează estetic » peisajul.

In ceea ce privește exploatările in subteran, in cazul abandonării minelor și neumplerii galeriilor cu steril, au avut loc prăbușiri și alunecări de teren (de ex. in Romania, in zonele miniere subcarpatice), soldate de multe ori cu mari pierderi materiale: distrugerea terenurilor agricole dar și a așezărilor omenești aflate in regiunile miniere (Șchiopu D., 1997).

Industria de extracție și prelucrare a țițeiului poluează prin emanația de gaze și scurgerile de țiței la sondele de extracție, poluand aerul, solul și apa freatică ( Fig. 2.3.).

De asemenea, prin transportul, prelucrarea și depozitarea produselor petroliere există riscul producerii unor explozii și incendii, pe langă efectele datorate scăpării acestor substanțe

in mediu. De aceea, instalațiile care servesc tuturor acestor operații trebuie să indeplinească anumite condiții : să nu fie corozive, să reziste la presiuni și temperaturi foarte mari, să fie prevazute cu sisteme de protecție și de răcire, așa cum este cazul rezervoarelor de benzină cu capacitate mare.

Industria energetica. Energia electrica se obtine din surse convenționale, astfel : 40% din arderea țițeiului, 27% din cărbune, 23 % din gaze naturale, 7% din procese nucleare și 3 % din forța apei. Cea mai mare pondere in obținerea energiei electrice o deține procesele de combustie.

Prin arderea combustibililor in centralele termo-electrice se poluează mediul cu mari cantități de oxizi ai sulfului, azotului și ai carbonului, cu hidrocarburi, reziduuri solide (praf și pulberi), are loc de asemenea o poluare termică și fonică a mediului. Acestea afectează puternic vegetația și produc disconfort sau chiar inbolnăviri grave ale populației din zonele invecinate surselor de poluare. Chiar și in condițiile reținerii pulberilor intr-o proporție de 95-99%, o centrală electrică de 2000 MW, alimentată cu cărbune, elimină anual in atmosferă circa 42 000 t de particule solide (pulberi).

Hidrocentralele modifică peisajul, deteriorează ecosistemul prin reducerea diversității și a numărului de specii, afectează calitatea apei, făcand-o impropie consumului de către populație, afectează agricultura prin infiltrațiile de apă, producand băltiri sau prin evaporarea apei, determină sărăturarea solului ( Fig. 2.4.).

Centralele nuclearo-electrice poluează mediul prin volumele mari de ape de răcire, conținutul in radionuclizi al gazelor, lichidelor și tuturor deșeurilor radiactive. Apa caldă rezultată din procesul de răcire duce la poluarea termică a bazinelor acvatice receptoare.

Energetica contribuie cu 57% la creșterea efectului de seră, deoarece emite 55% din totalul de CO2, 15% din CH4, 6 % din NOx si 7 % din CFC. Deține primul loc in emisiile oxizilor de sulf și azot ți al doilea loc (dupa industria materialelor de constructie) la emisiile de pulberi.

Ca surse neconvenționale de obținere a energiei termo-electrice avem centralele eoliene, solare și geotermale. Centralele eoliene poluează fonic mediul, datorită turbinelor și ocupă suprafețe mari de teren, ca și in cazul centralelor solare. Centralele geotermale pot aduce la suprafața solului gaze toxice( H2S și NH3) sau pot contribui la salinizarea apei.

Industria siderurgică poluează mediul prin cantitațile mari de pulberi emise in atmosferă (de ex: 10 kg pulberi la 1 tonă de otel produs, 12 Kg/t bronz sau 450 kg/t aluminiu). Pe langă pulberi, sunt emisi CO, SO2 precum și alte substanțe gazoase, datorită impurităților existente in materia primă.

In prima fază tehnologică are loc concentrarea in minereu util, operație care urmarește indepărtarea unor impurități nedorite (de ex. sulful), obținandu-se aglomerate cu conținut mare de fier. Poluarea cu pulberi se produce la incărcarea și descărcarea benzilor de transport al minereului, iar poluarea cu gaze are loc in timpul expunerii la foc.

Cocsificarea se face prin incălzirea cărbunilor la 1000 oC, in condiții anoxice, pentru imbogățirea in carbon (95%) și eliminarea substanțelor volatile. Pentru obținerea cocsului se folosește huila cocsificabilă, care are un conținut mare de bitum natural și compuși fuzibili, consituind liantul ce aglutinează praful de cărbune. Din procesul de cocsificare (distilare uscată a cărbunilor) rezultă : cenusă, funingine, SO2, H2S, HPA etc. Din fracțiunea gazoasă rezultată, se recuperează benzenul, naftalina, fenolul etc. Cocsul rezultat se brichetează, se incarcă in vagoane și se răcește cu apă, proces in care se degajă o mare cantitate de fenoli.

La producerea oțelului, prin oxidarea impurităților din fontă topită, la temperaturi foarte mari, are loc poluarea cu pulberi (fum roșu), CO, SO2, compuși ai fluorului, ai arsenului etc. Fumurile roșii conțin in principal oxizi de fier: 70% Fe3O4 si 8% Fe2O3, epurarea acestora ridicand probleme tehnologice mari, datorită volumului mare al gazelor din care trebuie recuperate pulberile, finețea mare a lor dar și datorită temperaturilor ridicate. Pentru obținerea oțelurilor de calitate se folosește și feromanganul, din care 10% se pierde in aer sub formă de oxizi.

Studiile au arătat că in cazul combinatelor siderurgice ce dispun de tehnologii invechite, valorile poluanților la surse depașesc cu mult CMA, chiar și la distanțe apreciabile de la surse, de 6 Km pentru pulberi, sau de 3 Km pentru fenoli. In unele cazuri, topografia locului de amplasare a combinatului influențează dispersia poluanților, așa cum se intampla la Reșița, unde codițiile de relief (vale ingusta) favoriza acumularea poluanților la sol.

Probleme deosebite crează metalurgia neferoaselor, poluand mediul cu Pb, Zn, Hg, Cd, As și F, fie ca urmare a eliberării lor din minereuri, fie prin adăugarea in procesul tehnologic a unor compuși cum este criolitul (AlF3 sau 3 NaF), care degajă fluor la electroliza aluminiului.

In procesele siderurgice sunt consumate mari cantități de apă, care sunt deversate in rauri, poluandu-le cu suspensii, metale grele, acizi etc.

Industria materialelor de construcții, pentru obținerea cimentului, ipsosului, bitumurilor, azbestului, varului, ceramicii și sticlei contribuie la poluarea mediului in diferite proporții, perincipala ramură poluatoare fiind cea de producere a cimentului ( Fig. 2.5.).

Cimentul se obține prin arderea la temperaturi mari (15000C) a calcarului și argilei, obținandu-se clincherul, care apoi este măcinat cu ghips sau alte materiale refolosibile (zgura, cenușa, calcarul). Chiar dacă de-a lungul proceselor tehnologice se folosesc electrofiltre, sunt emise in atmosferă cantități foarte mari de pulberi. In producție, se cunosc două procedee tehnologice: uscat și umed, cel din urmă reducand poluarea cu pulberi de 25-50%, in acest fel economisind și materia primă (Popescu M., 2000).

In obținerea celorlalte materiale de construcție, cum sunt ipsosul, varul, ceramica sau sticla, pulberile emise conțin silicați și sulfat de calciu, iar in cazul obținerii bitumurilor, are loc poluarea cu hidrocarburi și funingine.

Cimentul se obține prin arderea la temperaturi mari (15000C) a calcarului și argilei, obținandu-se clincherul, care apoi este măcinat cu ghips sau alte materiale refolosibile( zgura, cenusa, calcar). Chiar daca de-a lungul proceselor tehnologice se folosesc electrofiltre, sunt emise in atmosfera cantitati foarte mari de pulberi. In producție, se cunosc două procedee tehnologice: uscat și umed, cel din urmă reducand poluarea cu pulberi de 25-50%, in acest fel economisind și materia primă (Popescu M., 2000).

In obținerea celorlalte materiale de construcție, cum sunt ipsosul, varul, ceramica sau sticla, pulberile emise conțin silicați si sulfat de calciu, iar in cazul obținerii bitumurilor, are loc poluarea cu hidrocarburi și funingine. Prin prelucrarea azbestului ți producerea plăcilor de azbociment, se eliberează azbestul care are efecte cancerigene la om.

Industria chimică poluează mediul printr-o gamă mare de substanțe, aparținand la diferite clase, in timpul producerii reacțiilor chimice ale proceselor tehnologice, sau ca urmare a producerii unor avarii, dat fiind temperaturile și presiunile mari la care sunt supuse instalațiile, in multe cazuri necorespunzatoare solicitărilor.

Principalii poluanți rezultă de la producerea acizilor, unde este folosit ca materie primă mineralul ce conține nemetalul din compozitia acidului : Cl, S, N, P, F etc. Acizii fiind folosiți in multe ramuri industriale, alături de poluanții specifici industriei respective, se mai adaugă și cei chimici datorită utilizării acizilor.

In cadrul industriei chimice anorganice, la producerea și utilizarea acizilor sunt emiși următorii poluanți :

HCl, care provoacă eritem și arsuri ale pielii ;

H2SO4, produce arsuri grave la muncitorii care il manipulează, la obținerea superfosfaților, a mătăasii artificiale, producerea bateriilor (acumulatori), decaparea fontei, oțelului și a altor aliaje, rafinarea pertolului, obținerea alcoolului din alchene etc.

HNO3 si NOx ;

H3PO4 , HF, F ;

HF, H2SiF6, SO2 si H2S ;

H2S, urat mirositor și asfixiant ;

Cl2, CCl4- este periculoasa poluarea cu clor gazos in cazul avariilor ;

Ingrașămintele chimice, cele mai importante fiind cele fosfatice și azotoase, care folosesc ca materie primă acizii fosforic și azotic ăi sarurile (fosfați și azotați).

In jurul combinatelor de producere a ingrășămintelor chimice, a fabricilor de acizi, de pesticide etc. se produc cele mai grave efecte de poluare. Aceste combinate ar trebui să fie amplasate la o distanță suficient de mare de comunitățile umane, astfel incat consecințele poluării să nu fie resimțite de populația din zonă ( Fig. 2.6.).

In cazul industriei chimice organice, cantitatea de poluanți emiși este mai redusă, exceptand situația producerii unor avarii. Produșii sunt in majoritate volatili iar sistemul tehnologic se bazează pe ermetizare, recuperare și recirculare.

Poluanții produși diferă după ramura industrială, dupa cum urmează :

petrolieră : hidrocarburi, SO2, H2S, CO, mercaptanii, aldehide, acizi organici, amoniac, pulberi ;

petrochimică și carbochimică : hidrocarburi aromatice, benzină, hidrocarburi nesaturate, hidrocarburi clorurate, cetone, alcooli, eteri, fenoli etc ;

mase plastice și mătase artificială : compuși cu plumb, Cd și ftalati, clorura de vinil, dicloretilamina, S2C, H2S etc ;

– materiale de vopsitorie, chimico-farmaceutică, coloranți sintetici .

Din industria lemnului, hartiei și celulozei sunt eliminați in mediu următorii poluanți : mercaptani, metilmercaptani, SO2, H2S, rumeguș, pulberi etc.

Dupa 1989, in țara noastră ca urmare a schimbărilor socio-economice, au luat ființă mici intreprinderi de prelucrare a lemnului, care sunt mai numeroase in zonele montane și care nu dispun de tehnologii ecologice, astfel că aceste surse numeroase punctiforme de emisie a poluanților nu trebuiesc neglijate in evaluarea surselor generale de poluare a mediului.

Procedeele de albire a celulozei prin utilizarea clorului, determină poluarea cu substanțe organoclorurate, printre care sunt dioxinele, care prezinte toxicitate foarte mare (Popescu M., 2000).

Industria alimentară poluează mediul cu resturile vegetale și animale rezultate din procesele tehnologice, cu detergenți utilizați in spălări, cu freoni, utilizați ca agenți de răcire. Poluarea cea mai dezagreabilă este produsă de abatoare și de serviciile de ecarisaj. De asemenea sunt emise gaze toxice, urat mirositoare : metilamine, putresceina, acroleina, cadaverina, NH3, indol, scatol, H2S etc.

Industria pielariei și a altor produse animale cuprinde tăbăcăriile, intreprinderile de tratare a părului, unghiilor, pufului, oaselor, coarnelor etc. Astfel o fabrică de ulei sau de clei de oase poluează aerul cu substanțe urat mirositoare pe o distantă de 5 Km (de ex. Fabrica de oase de la Mărășești, Jud. Vrancea).

La noi in țară, in ultimii 15 ani au luat amploare activitățile de tăbăcire și prelucrare a pieilor in comunități mici, luand ființă multe societăți familiale, o adevarată industrie locală. Astfel, in orasele Sebiș și Pancota s-au inființat cate 100 de ateriere de tăbăcărie-cojocarie. In goana lor după un profit mai mare, intreprinzătorii ignoră complet legislația protecției mediului, dar și pe cea a sănătății și a muncii. Deoarece nu dispun de sisteme de neutralizare sau de tratare a apelor reziduale sau de recuperare și diminuare a noxelor la nivelul surselor, aceste ateliere au devenit un real pericol, atat pentru comunitățile in mijlocul cărora au rasarit, cat și pentru mediu.

Un inventar al poluanților și tipurilor de poluare produse arată urmatoarele aspecte :

poluare organică : resturi de hipodermă deversate necontrolat, pericol pentru declanșarea unor epidemii, imbolnăvirea oamenilor și animalelor din zonă ;

poluare chimică : prin acizii utilizati: H2SO4, acid lactic, alfa și beta naftalinsulfonici, NaOH sau apele reziduale și sărurile rezultate (de Cr), CaS, NH3, vopsele, lacuri, aniline etc. ;

poluarea aerului cu substanțe toxice și urat mirositoare (H2SO4 sau acid cromic) ;

poluare sonoră, fiind amplasate chiar in perimetrul orașului.

Transporturile

Dintre toate mijloacele de transport (autoturisme, navale, aeriene și feroviare), care poluează toate componentele mediului : aer, apă și sol, autovehicolele dețin contribuția cea mai mare in poluare, prin numărul lor imens. Situația aceasta se regăsește și in Romania, conform statisticilor efectuate de ministerul de resort in anul 2000 ( Fig.2.7.).

Fig. 2.7. Contribuția emisiilor cauzate de transporturi

la poluarea atmosferei (sursa MAPPM-internet)

In Los Angeles, de exemplu există un autovehicol la fiecare persoană. Deoarece majoritatea autovehiculelor sunt concentrate in orașe, ne explicăm și nivelul ridicat de poluare a atmosferei la orașe, comparativ cu alte zone. Pe langă poluarea chimică, transporturile produc și o poluare fonică, care in marile centre a devenit un factor de stres pentru populație. Foarte mulți locuitori ai orașelor iși iau măsuri de protecție a locuințelor față de acest tip de poluare, una dintre acestea fiind și folosirea unor geamuri antifonice.

Determinările poluanților emiși in diferite etape de rulaj a motoarelor au arătat valori diferite. Astfel, cele mai mari cantități de poluanți sunt emiși, atunci cand motorul este pornit și mașina staționează precum și la franarea autovehiculului, in cazul CO2 la motoarele care au aprindere prin scanteie, iar la motoarele Diesel este mai mare emisia de NOx, la acestea aprinderea se face prin compresie ( tab. 2.1. ).

Motoarele in doi timpi sunt cele mai poluante, deoarece, pe langă produșii obisnuiți de ardere, mai rezultă și produși proveniți din arderea uleiurilor. Motoarele in patru timpi, cu aprindere prin scanteie, elimină cantități mari de CO și hidrocarburi nearse, iar dacă utilizează și benzină cu Pb, poluarea crește mai mult prin eliminarea oxizilor cu Pb. Motoarele Diesel, datorită arderii in exces de aer produc cantități mici de poluanți. Cu cat motoarele au o uzură mai mare, indiferent de felul lor, cu atat cantitățile de poluanți emisi sunt mai ridicate

O situație paradoxală s-a inregistrat la noi după 1989, cand au fost aduse in țară multe autoturisme vechi, din vestul Europei, unde deja erau aplicate standardele de calitate ale aerului, față de care acestea nu mai corespundeau. Aduse in Romania, acestea au contribuit la creșterea nivelului de poluare a mediului (Fig. 2.9.).

Tabelul 2.1.Concentrațiile poluanților in gazele de eșapament

(după Vișan S., 2000)

MS Motoare cu apridere prin scanteie

MC Motoare cu apridere prin compresie( Diesel)

Fig.2.9. Evoluția numărului autoturismelor după 1989 in Romania

(sursa MAPPM-internet)

Dintre principalii poluanți emiși in atmosferă de către autovehicule enumerăm : CO, NOx, SO2, CO2, Pb, PAN, hidrocarburi nearse, aldehide, azbest, fum, pulberi etc. Despre particularitățile lor se va vorbi in capitolul ce trateaza poluarea atmosferei.

Transportul naval presupune utilizarea unor motoare puternice cu ardere internă, folosind combustibili grei. Conform legislației in vigoare, reziduurile combustiei, ape și uleiuri, trebuiesc deversate controlat, in bazine colectoare existente in toate porturile. De multe ori legislația nu este respectată sau au loc accidente, care se soldează cu poluarea apelor marine.

Aeronavele, cu toate că poluează aerul mai puțin decat autovehiculele, ca urmare a utilizării unui combustibil superior rafinat, totuși efectele zborurilor sunt resimțite in stratosferă, contribuind la creșterea efectului de seră. Faptul că stratosfera este mult mai rarefiată decat troposfera, face ca poluanții să iși prelungească timpul de acțiune. Vaporii de apă care rezultă in urma combustiei sunt solidificați la temperaturile scăzute, formand cristale fine de gheață, care crează nebulozitate și diminuează radiațiile solare. In plus, cu cat aeronava este mai mare cu atat cantitatea de CO2 emisă este mai mare. De exemplu, un transatlantic consumă 720 kg carburant/pasager eliminand in atmosferă peste 1 t CO2 si 1 t H2O.

Dintre toate vehiculele, locomotivele poluează cel mai puțin mediul. Avand motoare Diesel electrice, emit cantități minime de poluanți, ceea ce reprezintă un mare progres față de situația de acum 100 de ani, cand existau numai locomotive cu abur, bazate pe combustia cărbunilor.

Agricultura

Activitățile agricole pot dăuna solului sau pot constitui surse de poluare a mediului prin :

declanșarea unor procese de degradare a solului, cum ar fi eroziunea, sărăturarea, compactarea, etc. ;

efectuarea lucrărilor de imbunătățiri funciare (desecări, asanări, săpări, excavații, irigări in exces etc) ;

aplicarea pesticidelor, in scopul combaterii dăunătorilor vegetali sau animali, pentru protecția materialelor și a produselor stocate ;

utilizarea ingrășămintelor chimice și fertilizările in exces (cu azotat de amoniu, care duce la acidifierea solului)  ;

zootehnia, prin dejecțiile animale, sau prin substanțele dezinfectante utilizate la curățirea adțposturilor de animale si prin folosirea biostimulatorilor ;

preindustrializarea și industrializarea unor produse agricole ;

Dintre toate aceste surse, pesticidele reprezintă cei mai de temut poluanți prin toxicitatea lor ridicată asupra tuturor componentelor mediului, atunci cand utilizarea lor nu se face corect sau in cazul unor avarii la locul de producție sau de depozitare a lor (Coste I. și colab. 2001). Din cantitatea totală de pesticide aplicată in activitățile din agricultură, numai o mică parte este activă, cea mai mare cantitate este emisă in sol, aer și apă, contribuind la poluarea acestora. Acest fapt este demonstrat de rezultatele analizelor solului precum și a plantelor și organismelor ce trăiesc in sol, care au arătat conținutul excesiv in pesticide.

Toxicitatea pesticidelor se exprima prin DL50, efectele fiind diferite, in funcție de natura si concentrația pesticidului aplicat.

Astfel, pesticidele se pot grupa in 4 grupe de toxicitate (Tab.2.2.). Persistența pesticidelor in sol se exprimă prin timpul de injumatățire TD50- timpul in care dispare 50% din produs ( Șchiopu S., 1997).

Efectele de intoxicare acută sunt determinate de insecticide, rodenticide, nematocide, moluscocide precum și de unele fungicide.

Tabelul 2.2. Grupele de toxicitate ale pesticidelor

( după Vișan S, 2000)

In unele situații s-a constatat că toxicitatea unor astfel de produse crește extrem de mult, in cazul in care apar impurități in produsul de bază, datorită defectelor de fabricație. Așa cum s-a intamplat, in Pakistan, in 1976, cand pentru combaterea paludismului s-a folosit un insecticid pe bază de malation, produs de catre o firmă fără licență de producere, astfel că produsul aplicat a conținut impurități (2% izomalation), fiind extrem de toxic și determinand imbolnavirea a 2500 și moartea a 5 muncitori.

Datorită rezistenței, procentului scăzut de acționare și toxicității ridicate, unele pesticide au fost interzise pe plan internațional, inclusiv in Romania (de ex. DDT, Aldrin, Dieldrin, Dinase s.a.).

Ingrășămintele aplicate in exces (N, P, K) reprezintă de asemenea o sursă de poluare gravă atat pentru sol cat și pentru apele subterane sau alte surse de apă potabilă, punand astfel in pericol viața animalelor și a omului, cum este cazul azotaților. De asemenea, fertilizanții in exces determină carențe de microelemente in sol, ducand la apariția unor boli la plante, diminuand astfel recoltele.

Comunitățile umane

Gunoiul menajar a inceput să constituie o problemă pentru mediul inconjurator in ultima sută de ani, odată cu creșterea demografică explozivă și cu intensificarea emancipării sociale, a manifestării revoluției tehnologice pretutindeni in lume. Așa cum s-a mai scris, vom ajunge oare să ne ingropăm in propiile gunoie ?

Daca in S.U.A. statisticile inregitrau in 1926 numai 1,25 Kg deșeuri/locuitor/zi, 50 de ani mai tarziu arătau o dublare a deșeurilor, iar peste numai 10 ani acestea ajungeau la 4 Kg/locuitor/zi. In special hartia și materialele plastice crează probleme, deoarece cantitățile zilnice ajung in S.U.A. la circa 30 mil.t. hartie, 4 mil.t. materiale plastice, dar si milioanele de tone de cutii metalice si de sticle (Sadgrove, 1999).

Trebuie avută in vedere viteza de degradare a acestor deșeuri, care in cazul unora, cum ar fi aluminiul sau sticla este de sute sau chiar mii de ani. Astfel incat, pentru soluționarea problemei trebuiesc aplicate măsuri de recirculare și de tratare a deșeurilor.

Pe langa aspectul estetic neplacut, disconfortul creat de mirosurile neplacute ale depozitelor de gunoie la marginea orașelor, sau chiar intre blocuri, o alta problemă pe care o ridică deșeurile menajere, in special cele de natură alimentară, este aceea a declanșării unor epidemii la animale și la om, de aceea problema amplasării și siguranței gropilor de gunoi este foarte importantă pentru protecția mediului.

Oriunde ai călători in țară, fie că ești pe malul mării, fie că urci pe cele mai inalte varfuri ale munților, oamenii lasă urme ale «civilizației » lor: ambalaje de tot felul, resturi alimentare etc., care pe langă pericolul contaminării mediului crează și un mare disconfort iubitorilor de natură.

4. POLUAREA AERULUI. CARACTERISTICI ALE CALITATII AERULUI

Compoziția și structura atmosferei

Atmosfera este invelișul gazos al Pămantului, care prezintă o grosime cuprinsă intre 1000-3000 km. In compoziția acestui amestec gazos se mai găsesc particule de praf, vapori de apă, microorganisme, polen etc.

Compoziția aerului in volume este de aproximativ 78% azot, 21% oxigen și 1 % alte gaze (Tab. 3.1.)

Tabelul 3.1. Compoziția aerului perfect uscat in atmosferă

Cunoașterea mecanismelor de acțiune a poluanților in atmosferă și efectele acestora necesită discutarea structurii atmosferei terestre ( Fig.3.1.).

Datorită atracției gravitaționale, partea inferioară a atmosferei este mai densă decat zona superioară. De fapt, ½ din masa atmosferică este situată pană la o altitudine de 6,5 km. Datorită acestei situații, atmosfera a fost imparțită in 2 zone mari:

HOMOSFERA, zona inferioară, denumită astfel datorită compoziției relativ uniforme a acesteia, situată pană la o altitudine de 100 Km  ;

HETEROSFERA, zona superioară, caracterizată printr-o densitate mult mai mică, unde particulele se ciocnesc rar, spre deosebire de zona inferioară, unde particulele se ciocnesc des, situată la peste 100 km, cu zonele: ionosfera (< 500 km) și ezosfera (> 500 km).

Ezosfera reprezintă stratul cel mai inalt și mai rarefiat al atmosferei, avand loc disocierea gazelor, la temperaturi 1200-1700oC, conținutul său fiind caracteristic gazului interplanetar, cu aproximativ 600 protoni și 600 electroni pe cm3.

O altă structurare a atmosferei este realizată de meteorologi, in funcție de temperatură și presiune, variația acestor parametrii realizandu-se in funcție de altitudine.

Atmosfera cuprinde 4 straturi importante :

TROPOSFERA – temperatura scade odată cu creșterea altitudinii

STRATOSFERA – temperatura crește odată cu creșterea altitudinii

MEZOSFERA – temperatura scade odată cu creșterea altitudinii

TERMOSFERA – temperatura crește odată cu creșterea altitudinii.

Trecerea intre 2 tipuri de straturi se face prin “ pauze”:

tropopauza

stratopauza

mezopauza.

TROPOSFERA reprezintă zona cea mai importantă pentru om, deoarece aceasta este responsabilă pentru menținerea vieții, schimbările sezoniere afectand sau influențand diversele forme de viață.

Nu trebuie neglijată și importanța celorlalte zone, in special al stratosferei, care prin importanța proceselor sale contribuie la filtrarea razelor ultraviolete, ca urmare a stratului de ozon din structura sa.

Dezvoltarea industriei și amplificarea fenomenelor de emisii in atmosferă au afectat cele 2 straturi atmosferice, ultimul secol fiind răspunzator de aceste modificări majore.

Figura 3.1. Structura atmosferei (linia continuă – temperatura actuala ;

linia intreruptă – temperatura prognozată peste 100 de ani)

Transferul de căldură in troposferă presupune deplasările marilor mase de aer in plan orizontal (latitudinal și longitudinal) și pe verticală (altitudinal). Teoria contemporană a circulației maselor mari de aer din troposferă susține existența a trei celule de aer: celula Hadley, celula Ferrel și celula Polară (Fig. 3.2).

Figura 3.2. Circulația atmosferică in emisfera nordică

( după Popesu M., 2000)

In privința mișcărilor verticale, așa după cum se observă din schemă, la intalnirea a două celule Hadley, la ecuator, se formează mișcări ascendente de aer, ce determină formarea maselor imense de nori, ce ajung pană la altitudinea de 18 km, in pătura superioară a troposferei, fiind transportate spre Nord și coborand la nivelul latitudinilor medii, in cadrul celulei Ferrel. Apoi sunt transportate spre zona polară, parcurgand zona superioară din celula polară, ca apoi ajungand la pol să coboare la altitudini mici.

Analiza mișcărilor maselor de aer pe direcție orizontală arată că in zona de convergență acuatorială, a alizeelor, deplasările maselor de aer se fac oblic, de la S-E spre N-W in emisfera australă și de la N-E la S-W in emisfera boreală, ca urmare a mișcării Pămantului.

Se constată că mișcările maselor de aer se realizează de la presiune mare la presiune mică. In zonele polare, aerul este rece și dens la suprafața Pămantului (presiune mare), iar la altitudinile mari este foarte rarefiat, presiunea fiind scăzută. Există la latitudinea medie o zonă de presiune mică, situată intre cele doua zone cu presiune mare (subtropicală și polară). Se vor crea două circuite de aer de mică altitudine, spre zona temperată: unul de la marile presiuni polare și celălalt de la marile presiuni subtropicale, iar returul acestor circuite, de aer rece și respectiv de aer cald, care converg in zona temperată , se va face in direcție oblică, datorită mișcării Pămantului.

5. POLUAREA AERULUI – SURSE DE POLUARE

Omul consumă zilnic cca 15,5 kg aer (12m3), de 10 ori mai mult față de consumul de alimente. In schimb, omul nu poate trai mai mult de 3 minute fără aer, a cărei calitate condiționează sănătatea sa. Prezența altor substanțe impurificatoare in concentrație sub 1%, presupune deja poluarea aerului.

Poluarea atmosferei se defineste ca: prezența in atmosferă a unor substanțe care in funcție de natură, concentrație și timp de acțiune afectează sănătatea, generează disconfort și/sau alterează mediul. Putem considera poluanți atat unii dintre constituenții normali ai aerului in cazul in care se găsesc in alte concentrații decat cele normale cat și alte substanțe in afara constituenților normali ai aerului. CO2, care in proporție de 0,03% este un constituent normal al aerului, poate deveni poluant cand ajunge la concentrații mai mari (efectul de seră), afectand sănătatea mediului.

Din acest punct de vedere Organizația Mondială a Sănătății ( OMS) definește poluarea aerului ca fiind determinată de prezența unei substanțe străine de compoziția sa normală sau variația importantă a proporțiilor componenților săi și care pot avea, ținand cont de cunoștințele științifice actuale, efecte nocive sau pot produce direct sau indirect alterarea sănătății omului.

Poluarea poate fi simplă cand este cauzată de un singur poluant sau complexă, intalnită in mod frecvent in jurul marilor platforme industriale sau in zone urbane aglomerate și cu circulație intensă de autovehicule.

Din punct de vedere al naturii poluanților se distinge:

poluarea chimică, datorată diversității substanțelor chimice emise in atmosferă

(industria, transporturile, agricultura etc.);

poluarea fizică in care factorii poluanți sunt radioactivitatea, radiațiile calorice și ultraviolete, zgomotul, vibrațiile;

poluarea biologică, datorată germenilor patogeni care pot fi răspandiți de om și animale.

Poluarea de fond a atmosferei este poluarea existentă in zonele in care nu se manifestă direct influența surselor de poluare.

Evaluarea poluanților se face in cm3poluant/m3aer ( 1 000 000 cm3), in condiții normale( Nm3), ceea ce inseamnă volume per milion ( V.p.m.). Pentru cantitățile mai mici de poluanți se mai utilizeaza: volume per bilion ( V.p.b.) sau volume per trilion ( V.p.t.). Pentru compararea toxicității substanțelor poluante, se recomandă ca exprimarea concentrației acestor substanțe in aer să se faca și in mg/Nm3.

Nivelul de poluare reprezintă concentrația poluanților in aer, intr-un punct sau intr-o zonă, determinată prin măsuratori sistematice in raport cu anumiți factori, cum sunt riscul pentru sănătate, poluarea de fond, concentrația maximă admisă etc.

Concentrația maximă admisă ( C.M.A.) este concentrația cea mai mare de poluant, conform legislației, pentru anumite zone și intervale de timp, care nu au efecte nocive asupra organismelor vii sau asupra mediului.

Pragul de acțiune este concentrația minimă a unui poluant in aer, la care apar primele efecte decelabile asupra omului sau asupra mediului.

Toxicitatea unei substanțe depinde de concentrație (c) și de timpul de expunere (t), deci de doza (W), W = c · t.

Zona poluată este o anumită arie din mediu, in care prin măsurători, s-au determinat concentrații ale poluanților ce depășesc C.M.A.

Sursele de poluare pot fi :

surse naturale ;

surse antropice (artificiale).

a) Sursele naturale mai importante sunt: vulcanii, acțiunea de erodare a solului de către vanturi și transportul particulelor de pe suprafața solului la mari distanțe, incendiile spontane ale pădurilor, descompunerea naturală a materiilor organice etc.

Vulcanii, cu toate că in timpul erupțiilor aruncă in atmosferă mari cantități de pulberi, monoxidul și bioxidul de carbon, dioxid de sulf și oxizi de azot, nu pun probleme deosebite de poluare decat in zonele apropiate, care in general sunt puțin populate.

Pulberile rezultate din erodarea solului de către vant și transportul lor la mari distanțe pot produce in unele zone o poluare masivă a atmosferei, este diminuată radiația solară, iar vizibilitatea se poate reduce cu 50-60 %. Asemenea fenomene sunt mai frecvente in Asia și Africa.

Descompunerea naturală a materiilor organice, cu toate că volumul poluanților emiși poate fi foarte mare, nu ridică probleme de poluare deoarece acestea sunt repartizate uniform pe glob. Se estimează că prin acțiunea anumitor bacterii asupra compușilor organici naturali care conțin azot și prin descărcările electrice naturale se produce de zece ori mai mult monoxid de azot decat produc toate sursele industriale, contribuind la poluarea de fond a atmosferei.

Incendiile pădurilor, care apar in diverse zone in anotimpul secetos, poluează atmosfera cu mari cantități de CO2, fum, hidrocarburi, cenușă etc. Se apreciaza că incendiile spontane ale savanelor și pădurilor din zonele temperate emit anual in atmosferă peste 34 milioane de tone de cenușă și fum și aproximativ 340.000 tone de hidrocarburi.

b) Principalele surse de poluare a aerului sunt insă cele antropice sau tehnologice, care se pot clasifica după importanța lor, in procese de combustie in instalații fixe, transporturile și procesele industriale diverse.

Procesele de combustie in instalații fixe au loc ca urmare a funcționarii electro și termocentralelor, care funcționeaza pe bază de carbune, petrol sau gaze naturale, prin arderea cărora se formează mari cantități de poluanti. Un combustibil ideal n-ar trebui să producă prin ardere decat dioxid de carbon și apă sub formă de vapori dar, practic nu există un asemenea combustibil sau nu pot fi indeplinite condițiile tehnologice care să ducă la asemenea rezultate. Chiar la arderea gazelor naturale care conțin in cea mai mare parte metan se elimină in atmosferă oxizi de azot și in funcție de condițiile de ardere, oxid de carbon, aldehide, acizi organici și uneori hidrocarburi aromatice și funingine. Utilizarea gazelor naturale in producerea energiei se răstrange pe plan mondial pentru că acestea au devenit o materie primă valoroasă pentru industria chimică.

Arderea cărbunelui și petrolului sunt răspunzatoare de cele mai mari cantități de poluanți emise in atmosferă. In cazul carbunelui acești poluanți pot fi pulberi sau gaze ca dioxid de azot, COx, SO2, aldehide și acizi diversi. Pulberile provin de regulă din componenta minerală a combustibilului – cărbune sau petrol – care se transformă in procesul de ardere in oxizi, carbonați sau sulfați. Dioxidul de sulf este considerat poluantul major eliminat de instalațiile de ardere a combustibililor fosili. Cărbunele și petrolul conțin cantități importante de sulf (cărbunii intre 1 și 3%, iar petrolul pană la 5%) sub formă anorganică, de obicei sulfați, sau sub formă organică. In procesul de ardere a combustibililor fosili, prin oxidarea incompletă a hidrocarburilor se formează aldehide și acizi organici. La arderea cărbunilor se formează de exemplu pană la 2,5 g aldehide (exprimate in formaldehidă) pe tonă de cărbune. In general, apariția acestor poluanți in cantități apreciabile este legată ca și in cazul monoxidului de carbon de conducerea procesului de ardere, fapt pentru care sursele de poluare cele mai importante sunt combustiile in instalații locale sau casnice.

Un alt grup de poluanți dependent de asemenea de condițiile de ardere este reprezentat de hidrocarburile nearse sau hidrocarburile aromatice policiclice care pot lua naștere in procesul de distilare – piroliza – ce se petrece in cazul insuficienței oxigenului. Se produc astfel benzo (alfa) piren, piren, fenantren, crizen și altele care se adsorb pe particulele de cărbune nears sau pe particulele de funingine și sunt transportate la mari distanțe.

Funinginea se formează de asemenea in condițiile unor cantități insuficiente de oxigen din combustibilul volatilizat și nears. Este emisă ca particule cu dimensiuni submicronice care in atmosferă se coagulează și formează agregate care in final se sedimentează.

Metanul este un combustibil superior, care prin combustie elimină numai CO2 și urme de CO.

Transporturile terestre, maritime și aeriene a dus la o creștere accentuată a poluării aerului. Volumul poluanților emiși in atmosferă de mijloacele de transport se situează imediat după cel al combustiilor din surse fixe dar, ținand seama de faptul că mijloacele rutiere de transport elimină poluanții la nivelul solului, riscul pentru sănătate al acestui tip de poluare, in special in zonele intens populate, este mult mai crescut.

Poluanții emisi, fiind vorba de instalații mobile de ardere, sunt in general cei specifici arderilor: COx, NOx, pulberi, funingine, hidrocarburi nearse și produși de oxidare ai acestora (aldehide și acizi organici) dar și Pb.

Oxidul de carbon rezultă ca urmare a arderii combustibilului intr-o cantitate limitată – insuficientă – de aer. Gazele de eșapament conțin in medie 4% oxid de carbon in cazul motoarelor cu benzina și numai 0,1% in cazul motoarelor Diesel.

Oxizii de azot se formează prin sinteza directa, la temperatura ridicată din camera de ardere, din azotul și oxigenul din aerul din camera de combustie iar gazele de eșapament conțin in medie 0,06% monoxid de azot la motoarele cu benzina și 0,04% la cele Diesel.

Hidrocarburile nearse din cauza insuficienței oxigenului sau a timpului scurt de staționare in camera de ardere sunt eliminate in atmosferă inaintea inceperii unui nou ciclu; gazele de eșapament conțin in medie 0,5 % hidrocarburi nearse la motoarele cu benzina și numai 0,02 % la cele Diesel.

Pb este un poluant specific motoarelor cu benzină deoarece acesteia spre a i se imbunătăți cifra octanica i se adaugă cca 0,5 g/litru tetraetil de plumb. In urma arderii este eliminat Pb, odată cu gazele de eșapament, sub formă de halogenuri de plumb. Se apreciază că 70-80 % din Pb introdus in benzină se elimina in atmosferă sub formă de aerosoli, in timp ce restul rămane in camera de combustie, in țeava de eșapament și in filtrul de ulei, de unde nu se elimină decat prin spălarea motorului. Cantitățile de plumb emise in atmosferă sunt foarte mari.

In timpul arderii o parte din hidrocarburi sunt oxidate parțial și eliminate ca aldehide, acizi organici sau radicali liberi ai hidrocarburilor, impreună cu monoxidul de azot și in anumite condiții atmosferice duc la formarea in atmosferă a unor poluanți secundari – peroxiacetilnitrații ( PAN) – deosebit de iritanți.

In afară de poluanții emiși prin țevile de eșapament, autovehiculele care funcționează cu benzină poluează atmosfera și prin evaporarea combustibilului care se realizează atat in rezervor prin vehicularea benzinei cat mai ales după oprirea motorului pană la racire. In acest proces de evaporare un rol important il are poluarea cu tetraetil de plumb care are o nocivitate mai mare decat plumbul sub formă de aerosoli.

Un caz special de poluare datorat mijloacelor de transport il reprezintă transporturile aeriene. In general poluarea produsă de acestea nu afectează direct sănătatea dar poluanții emiși in cantități mari pot modifica echilibrul din atmosferă.. Inălțimea la care zboară supersonicele și cantitățile mari de combustibil consumat, deci și cantitățile de poluanți emiși nu pot rămane fără urmări in viitor. Vaporii de apă și dioxidul de carbon aruncați in atmosferă pot modifica balanța termică și pot influența transparența. In același timp vaporii de apă și oxizii de azot reprezintă un pericol pentru stratul de ozon care se gasește in straturile inalte ale atmosferei și care protejează viața față de acțiunea nocivă a radiațiilor ultraviolete cu lungime de undă mică. Dublarea umidității aerului in stratosferă reduce cu 1% concentrația de ozon iar dublarea cantității de oxizi de azot pot provoca o reducere de 18% a concentrației ozonului.

Procesele industriale cu diversitatea de poluanți pe care-i aruncă in bazinul aerian, din punct de vedere al volumului emisiilor se situează pe locul al treilea, poluarea produsă de aceasta fiind limitată la zone restranse. Cu toate acestea in unele orașe sau zone puternic industrializate acest tip de poluare poate ridica probleme foarte serioase pentru confortul și sănătatea populației. Poluarea produsă de industrie poate fi analizată in funcție de natura poluanților emiși sau in funcție de profilul industriei.

Rafinarea petrolului. Petrolul brut fiind un amestec de hidrocarburi cu mici cantități de sulf, oxigen, azot și alte elemente, pentru obținerea gamei largi de produse necesare este supus unor prelucrări: distilare, cracare, tratare chimică, desulfurare etc. In cursul acestor operații de rafinare se pot elimina in atmosferă diverși poluanți ca oxizi ai sulfului, hidrocarburi, oxizi ai azotului, pulberi funigene, oxid de carbon, aldehide, amoniac. Pe faze de prelucrare poluanții emisi sunt:

la depozitare și manipulare, in funcție de volatilitatea produselor și temperatura ambiantă, se pot degaja vapori ai hidrocarburilor respective;

la regenerarea cristalizatorilor, operație in care cocsul format pe suprafața acestora in timpul cracării catalitice și hidrogenării este indepărtat, se poate polua atmosfera cu pulberi, hidrocarburi diverse, CO, NO2 și SO2;

la operațiile de distilare și cracare se elimină dioxid de sulf (din sulful conținut in petrol) oxizi de azot, pulberi și mici cantități de hidrocarburi și acizi organici;

faclele in care se ard gazele reziduale și hidrogenul sulfurat poluează atmosfera cu funingine și dioxid de sulf;

intr-o serie de operații de incărcare și descărcare a produselor sau la separarea apelor reziduale, se pot produce scurgeri de hidrocarburi, care se volatilizează, in timp ce unele dispozitive din instalații cum sunt valvele conductelor, pompele, compresoarele, din cauza presiunii, temperaturii ridicate sau a coroziunii, produc pierderi de hidrocarburi in atmosferă.

Industria cimentului. Fabricile de ciment de regulă poluează intens atmosfera cu pulberi. Materiile prime, calcarul, marna și argila sunt concasate, măcinate și apoi prin incălzire la temperatură ridicată transformate in clincher din care, in final, prin măcinare se obține cimentul. Se cunosc două procedee de fabricare a cimentului, procedeul uscat in care materiile prime sunt introduse in cuptoarele rotative de ardere (de transformare in clincher) sub formă uscată și procedeul umed in care amestecul de materii prime este introdus in cuptoarele rotative de ardere in stare umedă sub forma unei suspensii. Pentru obținerea cimentului, clincherul este măcinat in mori cu bile pană se obține o pulbere in care particulele au diametrul de cca 50 μm. Emisiile cele mai mari de pulberi le dau cuptoarele rotative iar pe ansamblu, fabricile care aplică procedeul uscat. In cazul utilizării petrolului drept combustibil se emit și mari cantități de SO2.

Deoarece majoritatea fabricilor de ciment produc și azbociment sub formă de plăci sau tuburi și cum 2/3 din producția de azbest este utilizată la obținerea produselor de azbociment, poluarea atmosferei cu azbest ridică, pentru zonele respective probleme deosebite.

Industria sticlei și ceramicei. Materiile prime sunt silicații, carbonații iar in cazul sticlei dioxidul de siliciu (cuarț), iar principalii poluanți sunt pulberile.

In cazul fabricării sticlei, pentru a obține sticla incoloră nisipul se spală cu acid clorhidric pentru indepărtarea urmelor de fier care colorează sticla in verde. La uscarea nisipului după spălare se elimină in atmosfera acid clorhidric. Pentru obținerea sticlei de bună calitate, sticla pentru oglinzi sau geamuri clare, in amestecul agregatelor se adaugă anhidrida arsenioasă in proporție de 1%o care in final se elimină pe coș sub formă de aerosoli iar pentru obținerea sticlei cristal, sticlei optice sau sticlei pentru baloanele becurilor electrice, amestecului i se adaugă litarga (PbO) in proporție de pana la 30 %, pe coș putandu-se elimina cantități de plumb sub formă de aerosoli.

Metalurgia feroasă, siderurgia poluează atmosfera cu mari cantități de poluanți ca: pulberi, dioxid de sulf, oxid de carbon, funingine, gudroane, fenoli și altele. Principalele faze generatoare de poluanți sunt:

– prepararea minereului, unde pentru indepărtarea unor impurități și pentru obținerea de aglomerate cu un conținut mai mare de metal, minereul este ars in anumite condiții. In acest proces se degajă praf și dioxid de sulf provenit din sulfurile metalice;

– prepararea cocsului – operatie ce are loc in cocserii. In scopul elimin[rii unor impurități din cărbune acesta este ars in anumite condiții și apoi stins cu apă. In cursul acestor operații se degajă in atmosferă particule de cărbune, cenușă, funingine, gudroane, dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, oxid de carbon și fenoli.

– prepararea fontei este operația in care minereul este redus la metal. In cursul acestei operații se elimină in atmosferă mari cantități de pulberi cu compoziție diversă: SiO2,Al12O3,CaO, K2O,Na2O, ZnO precum și oxid de carbon și dioxid de sulf.

– la obtinerea oțelului se degajă pulberi roșii de Fe2O3 care fiind foarte fine sunt greu de reținut in dispozitivele de recuperare, dioxid de sulf, precum si oxid de mangan. Pentru dezoxidarea oțelului precum și pentru obținerea oțelurilor manganoase se adaugă feromangan.

Metalurgia neferoasa. Poluarea produsă de metalurgia neferoasă este deosebit de importantă deoarece topirea minereurilor se face la temperaturi ridicate, eliminandu-se aerosolii metalelor respective, care in general sunt toxici, iar minereurile care sunt bogate in sulfuri și degajă mari cantități de dioxid de sulf.

Emisiile de poluanți au loc in primul rand la obținerea concentratelor de minereuri, cand se degajă mari cantități de pulberi și dioxid de sulf și in al doilea rand la operațiile de topire și rafinare.

La topirea cuprului se degajă aerosoli solizi cu un conținut de pană la 15% Cu, 50% Fe, 4 % As și cantități mici de Pb, Sb, Bi, Cd, P, Hg si Zn. La rafinarea cuprului prin electroliză deosebit de periculos poate să fie hidrogenul arseniat care se poate forma in mediul acid al băii, din urmele de arsen rămase in cuprul brut.

In metalurgia plumbului, pulberile eliminate in atmosferă pot conține pană la 14% Pb iar la metalurgia zincului in afară de fumuri de zinc (ZnO) se elimină și plumb (pulberile eliminate contin intre 25 si 50 % Pb).

Cu toate că majoritatea aerosolilor de metale neferoase sunt toxici, cei mai periculoși răman aerosolii de plumb care pot fi răspandiți la mari distanțe.

Emisiile de SO2 sunt mult mai mari decat cele de la operațiile de obținere a fierului. Aceasta se explică prin faptul ca in cazul metalurgiei feroase sulful era conținut in cărbunele cocsificabil și numai ca urme nedorite in minereu, pe cand in cazul metalelor neferoase minereurile sunt sulfuri.

In cadrul metalurgiei neferoase, un loc deosebit il deține industria aluminiului. Minereul de baza este bauxita (cu un continut de 30-70 % Al2O3 ) din care se prepară alumina – materia primă pentru obținerea aluminiului. Aluminiul se obține prin electroliza aluminei, dar deoarece aceasta se topește la o temperatură foarte ridicată, i se adauga criolit (conține F), care coboară punctul de topire la cca 1000 o C și permite separarea electrolitică a aluminiului din masa topită de Al2O3. Prezența criolitului determină degajarea fluorului și deci poluarea atmosferei cu acid fluorhidric și floruri sub formă de aerosoli.

Industria chimică organică are la bază industria acizilor sulfuric, clorhidric și azotic. Poluanții sunt de regulă acizii respectivi sub formă de gaz sau aerosoli și alti poluanți rezultați din procesele tehnologice.

– La fabricile de acid sulfuric se degajă, in funcție de procedeul de obținere, dioxid și trioxid de sulf alături de aerosoli de acid sulfuric. Acidul sulfuric are o largă intrebuințare in industrie, cele mai mari cantități fiind consumate de industria ingrașamintelor fosfatice. Superfosfații se obțin prin tratarea minereurilor fosfatice cu acid sulfuric, de unde rezultă ca produși secundari o serie de substanțe care pot polua atmosfera: HF, Si F4, CO2, SO2, HCl.

– H2SO4 reprezintă materia primă pentru prepararea HF; fluorina (CaF2) conține ca impurități Si sau S, alături de HF se formeaza acid silicoflorhidric – H2SiF4, SO2 și H2S.

– La fabricarea HCl, in funcție de metoda utilizată, se poate impurifica atmosfera cu Cl si HCl. Industria clorului pune probleme deosebite de poluare a aerului cu clor de lichefiere, la umplerea recipienților sau cisternelor și la curățirea lor. Avand o largă utilizare in industria chimică, la fabricarea compușilor organici clorurați – triclor și percloretilena, clorura de metilen, tetraclorura de carbon – in industria maselor plastice, la fabricarea clorurii de vinil și de viniliden, la fabricarea pesticidelor clorate, in industria celulozei și hartiei, in industria textila, posibilitățile de poluare a aerului sunt multiple.

– HNO3 are de asemenea o largă utilizare in industrie dar cele mai mari cantități sunt folosite la fabricarea ingrasămintelor azotoase. HNO3 se obține prin oxidarea catalitică a amoniacului, avand ca produși intermediari NOx care apoi sunt transformați in acid azotic. O parte din oxizi fiind absorbiți se elimină in atmosferă. Eliminările acestor acizi sunt de obicei masive, iar in concentrații de 0,13-0,19 % in volume se recunosc după culoarea brun roșcată pe care o au gazele evacuate.

Industria celulozei și hartiei impurifică atmosfera cu poluanți care in primul rand creează disconfort. Astfel, la fabricarea celulozei prin procedeul sulfat, in care lemnul se fierbe cu o soluție de sulfură, hidroxid și carbonat de sodiu la care se adaugă mici cantități de sulfit și de sulfat de sodiu, grupările metoxi se scindează și se transformă in metilmercaptan- CH3SH și dimetilsulfura – CH3SCH3, foarte toxice și cu un miros dezagreabil, care se degajă impreună cu H2S rezultat din sulfuri.

Industria este foarte diversă și posibilitățile de poluare a atmosferei de către industrie sunt multiple insă de regulă, se intreprind măsuri pentru reținerea sau neutralizarea poluanților.

6. FACTORII CE DETERMINĂ POLUAREA ȘI AUTOPURIFICAREA AERULUI

Poluanții emiși in atmosferă, aflați in concentrații mari la emisie, sunt antrenați de curenții de aer, indepărtați de sursă, diluați și supuși unor fenomene fizico-chimice – sedimentare pentru particule și aerosoli, absorbție pe particulele in suspensie, sau transformări chimice pentru gaze și vapori – care duc la scăderea concentrației lor, realizandu-se intr-o anumită măsură, autopurificarea atmosferei. In aceste condiții persistența in atmosferă a unor poluanți este relativ mică (Tab. 3.2.)

In afară de deplasările maselor de aer, care dispersează poluanții, contactul acestora cu solul și cu suprafața apelor in care se dizolvă contribuie intr-o măsură apreciabilă la fenomenul de autopurificare. Dacă procesele de diluare, dizolvare și sedimentare duc intotdeauna la scăderea concentrației poluanților din aer, reacțiile chimice la care aceștia pot participa duc uneori la formarea unor substanțe noi cu agresivitate crescută.

Tabelul 3.2. Persistența in atmosferă a unor poluanti

Procesul de autoepurare nu poate asigura menținerea calității aerului decat in cazul in care cantitatea de poluanți deversați in bazinul aerian nu depășește o anumită limită.

Atat producerea poluării cat și autopurificarea, care presupune restabilirea proprietăților naturale ale aerului, sunt condiționate de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt: natura și volumul emisiilor, factorii meteorologici, factorii geografici și factorii urbanistici.

a) Natura și volumul emisiilor

Concentrația poluanților la sol, la nivelul la care se desfășoară viața in general, variază in funcție de starea fizică a acestora: pulberi sau gaze. In cazul pulberilor, concentrațiile sunt dependente de dimensiunile acestora, iar in cazul poluanților gazoși, de densitatea lor. De exempliu, monoxidul de carbon, avand densitatea mică, va difuza mai ușor, pe cand clorul (densitatea față de aer la 0 0C = 3,22), fiind mult mai greu decat aerul, se va acumula la nivelul solului.

Volumul emisiilor joacă de asemenea un rol important, deoarece emisii masive de poluanți ingreunează capacitatea de difuziune și duc la creșterea concentrației lor.

Temperatura poluanților emiși și mai ales diferența dintre temperatura lor și temperatura atmosferei ambiante influențează difuzia. Dacă temperatura poluantului la emisie este apropiată sau egală cu temperatura aerului ambiant, acesta va stagna și se va acumula in jurul sursei, in schimb dacă temperatura poluantului la emisie este mai mare decat temperatura mediului ambiant, viteza ascensională a acestuia va crește.

De asemenea, importantă este viteza de eliminare a poluanților și inălțimea la care se face eliminarea. Cu cat raportul dintre viteza de ieșire a poluanților și viteza vantului este mai mare, cu atat poluanții se vor ridica mai sus in atmosferă.

Inălțimea coșului are o importanta deosebită in menținerea, la nivelul solului, a unor concentrații scazute; pentru aceasta inălțimea trebuie să depășească zona de inversie termică care se găsește de obicei la mică inălțime.

b) Factorii meteorologici

Factorii meteorologici influențează in mare măsură fenomenul de poluare și procesele de autopurificare. Principalii factori sunt: temperatura aerului, umiditatea și precipitațiile, curenții de aer și iradierea solara.

Temperatura aerului scade cu altitudinea și acest fapt creează o instabilitate a aerului pe verticală, mai ales in zilele de vară cand incălzirea rapidă a solului de către soare incalzește straturile de aer de la suprafață.

In aceste condiții iau naștere puternici curenți ascensionali, care antrenează poluanții la altitudine. In anumite condiții, in special in nopțile senine, se poate intampla ca solul și atmosfera de contact să se răcească mai repede decat stratul atmosferic mai ridicat, care rămane cald. O astfel de pătura de aer cald acționează ca un ecran care se opune difuziei poluanților – inversie termică ( Fig.3.3.).

Fig. 3.3. Fenomenul de inversie termică

O emisie de aer cald incărcat cu poluanți intalnind in drumul său ascensional acest ecran, oprește ascensiunea și poluanții sunt blocați sub stratul de inversie termică. Mișcarea ascendentă a aerului se oprește deci la nivelul stratului de inversie termică și dacă acesta se află la mică altitudine, in cazul emisiilor importante de poluanți, concentrația acestora poate crește pană la niveluri periculoase. De regulă, primele raze ale soarelui distrug inversia și restabilesc circulația aerului pe verticală, dar, in cazul in care cerul este acoperit, soarele nu mai poate incălzi pămantul și inversia termică poate dura ziua intreaga sau chiar mai multe zile in sir.

Inversia termică poate apare cu regularitate in unele zone cu o poziție geografică deosebită, ca de exemplu la Los Angeles. Orașul, așezat pe coasta Pacificului este mărginit la est de un platou puternic insorit. Inversia se stabilește la altitudinea platoului datorită aerului cald care circulă dinspre platou spre mare. In această regiune numărul zilelor cu inversie termică este de aproape 200 pe an. Orașul este cunoscut pentru gradul ridicat de poluare a aerului – asa numita ceață fotochimică, care apare și datorită existenței acestui fenomen, ce impiedică dispersia poluanților.

Umiditatea aerului impiedică difuzia poluanților, iar umiditatea crescută duce la formarea ceței, care de obicei este un fenomen meteorologic favorabil acumulării poluanților. Intr-o atmosferă cu umiditate crescută, particulele in suspensie se răcesc mai repede decat aerul și devin nuclee de condensare, in jurul cărora vaporii de apă din atmosferă se condensează chiar dacă temperatura nu a atins punctul de rouă. Formandu-se in straturile inferioare ale atmosferei, ceața duce pe de o parte la creșterea concentrației poluanșilor, iar pe de altă parte, picăturile de ceață dizolvă poluanții solubili și capătă proprietăți nocive.

Umiditatea atmosferei – picăturile fine de apă – permite dizolvarea unor poluanți, limitand viața lor in atmosferă. Astfel, dioxidul de sulf fiind foarte solubil in apă trece in acid sulfuros :

SO2 + H2 = H2SO3

Acidul sulfuros fiind puțin stabil, mai ales in prezența unor catalizatori (oxizi metalici) frecvent intalniți in zonele poluate, se oxidează la acid sulfuric, poluant cu ac’iune mult mai nocivă decat dioxidul de sulf.

Dioxidul de azot se dizolvă de asemenea cu ușurință și formează acid azotic și azotos, care cu un exces de dioxid de azot trece in acid azotic și monoxid de azot.

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

HNO2 + NO2 = HNO3 + NO

–––––––––––––-

3NO2 + H2O = 2 HNO3 + NO

Aceste fenomene conferă picăturilor de apă un caracter acid și efectul binefăcător al ploii asupra purificării atmosferei devine, in zonele intens poluate cu astfel de gaze, dăunător pentru vegetație și sol.

Precipitațiile favorizează purificarea atmosferei prin antrenarea și depunerea pe sol a particulelor in suspensie, dar eficacitatea acestei epurări diminuează cu scăderea dimensiunii particulelor și devine neglijabilă pentru particulele cu diametrul egal sau mai mic de 2 µm.

Curenții de aer și in special curenții orizontali pot fi considerați ca cei mai importanți factori de dispersie a poluanților in atmosferă. Dispersia poluanților incepe de la viteze relativ slabe (2m/sec) ale curenților de aer și crește direct proporțional cu viteza acestora. Obstacolele din calea curenților de aer, denivelări de teren, clădiri, păduri etc. favorizează dispersia poluanților.

In același timp curenții de aer pot transporta mase importante de poluanți la distanțe considerabile, poluand zone fără surse de poluare.

Lipsa curenților de aer – calmul atmosferic – este cea mai nefavorabilă condiție meteorologică pentru poluarea aerului, deoarece, pe măsura producerii, poluanții se acumulează și concentrația lor crește progresiv.

Iradierea solară permite producerea unor reacții fotochimice la care participă unii poluanți și unii constituenți normali ai aerului și din care rezultă compuși noi, cu toxicitate mai mare decat a poluanților primari.

Un rol important in producerea acestor reacții il au radiațiile ultraviolete. Sub acțiunea lor, de exemplu, oxizii de azot reacționează cu hidrocarburile și aldehidele eliminate de autovehicule și rezultă o serie de substanțe noi, ca nitrat de peroxiacetil, ozon, precum și o serie de radicali liberi care participă in continuare la alte reacții. Acest fenomen cunoscut sub numele de „smog oxidant” sau ceață fotochimică a fost observat pentru prima data in 1944 la Los Angeles și este specific zonelor cu circulație intensă a autovehiculelor, deci eliminări masive de oxizi de azot și hidrocarburi, insorire puternică și posibilitatea apariției la o anumită inălțime a unui strat de aer mai cald – inversia termică.

c) Factorii geografici

Factorii geografici fiind in stransă legătură cu factorii meteorologici influentează, de asemenea, fenomenul de poluare.

Relieful, influențand condițiile meteorologice, poate favoriza dispersia sau acumularea poluanților. Astfel, prezența unei văi sau depresiuni este de regulă defavorabilă dispersiei poluanților. Aerul rece, mai dens, se acumulează in depresiune și temperatura scăzută determină formarea frecventă a ceței care, după cum s-a arătat mai sus, favorizează acumularea poluanților. In plus, in văi pot apare fenomene de inversie termică, creand astfel condițiile stagnării poluanților la nivelul surselor de emisie ( Fig. 3.4.). Văile in care sunt amplasate activități industriale sunt cunoscute prin frecvența cu care se formează smogul. In schimb, un relief plat, permițand circulația aerului, facilitează dispersia poluanților.

Lacurile contribuie la reducerea poluării prin posibilitatea de a fixa suspensiile din aer, cat și prin dizolvarea unor poluanți gazoși. De asemenea, mările și oceanele au o importanță deosebită in purificarea atmosferei, prin dizolvarea și fixarea poluanților.

Fig. 3.4. Asocierea factorilor meteorologici și geografici in menținerea poluării la sol

Zonelor de litoral le sunt caracteristici curenții locali – brizele – care ziua, datorită incălzirii mai accentuate a uscatului, circulă dinspre mare spre uscat – briza de mare (Fig. 3.5.), iar noaptea, datorită racirii rapide a uscatului, circulă dinspre uscat spre mare – briza de uscat (Fig. 3.6.).

Figura 3.5. Briza de mare

Figura 3.6. Briza de uscat

Briza de uscat transportă poluanții deasupra mării unde aceștia sunt fixați prin dizolvare și sedimentare. WiIlliston S.H. măsurand concentrația mercurului in aerul purtat de brize a stabilit că deasupra oceanului concentrația este mai mică decat deasupra solului. Astfel, briza marină conține cca 2 mg Hg /m3 aer, in timp ce briza de uscat, provenind din zone industriale, conține intre 8 si 20 mg Hg /m3 aer.

Vegetația contribuie in mod deosebit la purificarea atmosferei, atat prin fixare de dioxid de carbon și degajare de oxigen, cat si prin umidificarea aerului și influența acestuia asupra climatului local. In afară de CO2, zonele verzi și in special pădurile, au posibilitatea să rețina și alți poluanți ca SO2 și in special pulberile. Efectul purificator al vegetației este exploatat prin crearea de zone tampon intre industrie și zonele rezidențiale, plantate cu arbori rezistenți poluanților emiși de industrie. Astfel de zone rețin și undele sonore, reducandu-se astfel și poluarea sonoră.

d) Factorii urbanistici

Principalele elemente care afecteaza climatul unui oraș și de care depinde persistența poluanților in aer sunt: caracteristicile regiunii in care este situat orașul, densitatea și inăltimea clădirilor, lărgimea străzilor, orientarea lor față de curenții dominanți și suprafața spațiilor verzi intravilane.

Aceste principale elemente, corelate cu numărul și potențialul surselor industriale de poluare, cu numărul autovehiculelor și intensitatea circulației și cu modalitatea de incălzire a orașului, pot da o imagine asupra nivelului de poluare.

Temperatura aerului in zonele urbane este mai ridicată decat a zonelor inconjuratoare. Această situație favorizează crearea unor curenți ascendenți care antrenează poluanții. De asemenea, străzile largi și clădirile inalte permit crearea curenților de aer care dispersează poluanții atmosferici din zona respectivă.

7. EFECTELE POLUARII AERULUI

Din multitudinea de poluanți ai atmosferei, acumularea unora la anumite niveluri, in straturile inalte ale atmosferei, poate avea consecințe grave asupra desfăsurării vieții pe Pămant. Aceste consecințe se pot manifesta pe termen lung (zeci sau sute de ani), influențand in mod direct condițiile meteorologice și implicit funcționarea oricărui ecosistem.

a) Efectul de seră

Tendința actuală de incălzire globală a Terrei este influențată de creșterea „efectului de seră”. Invelișul gazos al Pămantului este implicat in acest fenomen. Acest inveliș, situat in troposferă, este bogat in vapori de apă și o serie de gaze, care provin in cea mai mare parte de pe Pămant, cum sunt: CO2, CH4, NO2, O3, freonii (CFC), halogenii (bromo-, fluorocarboni O=Br), etc. numite gaze de seră.

Radiațiile solare străbat atmosfera, inclusiv acest inveliș gazos și ajung pe suprafața Pămantului. Acesta iradiază o parte din radiațiile primite sub formă de raze infraroșii, care ajungand la invelișul gazos, sunt reținute in mare parte, constituind astfel un inveliș cald al planetei. Este cunoscut acest efect benefic de „seră”, faptul că in lipsa lui, temperatura medie a atmosferei ar fi de –15 0C. Efectele negative sunt insă la fel de importante ca și cele pozitive. Acestea apar prin amplificarea „efectului de seră”, ca urmare a creșterii emisiilor din sursele de poluare și a acumulării gazelor de seră , una dintre consecințele ce decurg de aici fiind și aceea a creșterii temperaturii globale pe Pămant ( Fig.4.1.).

Dintre gazele de seră, CO2 se găsește in cantitatea cea mai mare, avand aportul cel mai mare in producerea efectului de seră ( Tabelul 4.1), fiind emis din procese de ardere industriale, motoare, consum casnic, vulcanism, etc.

Cele mai mari emisii de CO2 rezultă de la centralele termoelectrice, prin arderea combustibililor fosili, in special a cărbunelui și mai puțin de la arderea produselor petroliere sau a gazului metan. In ultimele decenii, s-a inregistrat o creștere continuă a emisiei acestui gaz ca urmare a creșterii consumului energetic ( Tabelul 4. 2. )

In mod natural, CO2 este preluat din atmosferă pe diferite căi: plantele il utilizează in fotosinteză, se dizolvă in apa mărilor și oceanelor, in apele continentale sau reacționează cu rocile alcaline, formand carbonații. Datorită faptului că nivelul emisiilor depașește capacitatea naturală de preluare a acestui gaz din atmosferă, prin autoepurare se inregistrează an de an o acumulare a sa in atmosferă. Daca in anul 1960, CO2 inregistra o concentrație de 320 ppm, prognozele arătau pentru anul 2000 o concentrație de 370-400 ppm.

Figura 4.1. Apariția efectului de seră

Studii efectuate in Romania in anul 2000, de către INMH, la stația de monitorizare a poluării de fond de la Fundata, au demonstrat inregistrarea unor valori foarte apropiate de cele prognozate, remarcandu-se o creștere a valorilor de emisie in lunile de iarnă, ca urmare a creșterii consumurilor casnice de energie ( Tab. 4.3.)

Tabelul 4.1. Aportul diferiților poluanți gazoși in producerea efectului de seră

( după Vișan S., 2000 )

Tabelul 4. 2. Estimarea emisiei de CO2 in perioada 1971- 2010

(după Vișan S., 2000 )

Stațiile de supraveghere a poluării de fond se amplasează in zone convențional „curate”, situate la altitudini de 1000-1500m și la distanțe de minim 20 Km de centrele populate, drumuri, căi ferate, obiective industriale etc.

In ceea ce priveste situația emisiei tuturor gazelor de seră din țara noastră, se apreciază că după 1989, emisiile acestora au scăzut in principal datorită reducerii activității economice, dar și prin demararea unor programe de reducere a emisiilor.

Dintre poluanții reglementați prin Protocolul de la Kioto, semnat și de Romania in anul 1999, au fost inventariate urmatoarele emisii de gaze cu efect de seră: dioxidul de carbon, oxizii de azot și metanul, urmand ca in perspectivă să se inventarieze și celelalte gaze prevăzute in protocol (hidrocarburi fluorurate, perfluorocarburi și hexafluorura de sulf). Conform datelor publicate de INMH, emisia de dioxid de carbon in anul 1989 a fost de 194.826 Gg (considerată valoare de referință), iar la nivelul anului 1994 de 125.597 Gg, urmand ca inventarul la zi pentru gazele cu efect de seră să fie reactualizat și validat, din perspectiva noului sistem de raportare a datelor.

In baza datelor disponibile, prezentate in comunicarea națională a Romaniei in anul 2002, privind modul de aplicare a prevederilor Convenției cadru privind schimbările climatice, există o capacitate reală de utilizare a mecanismelor specifice de aplicare a prevederilor din Protocolul de la Kyoto. Aceleași analize relevă faptul că se poate face o reducere suplimentară a emisiilor de gaze cu efect de seră de minim 6%, față de angajamentul oficial pe care Romania și l-a asumat in procesul de integrare europeană (8%) – Tab.4.4.

Tab.4.3. Valori medii lunare ale emisiei de CO2 determinate la Stația Fundata

in anul 2000 ( date INMH)

Chiar și cei mai sceptici specialiști recunosc faptul că in ultimul secol s-au produs schimbări climatice, ca urmare a impactului poluării. Astfel, s-a determinat că suprafața Pămantului s-a incălzit cu 0,3-0,6° C, iar ultimii ani au fost cei mai caldurosi din 1860, de cand au inceput să se inregistreze fenomenele meteorologice.

In ultimii ani au fost inregistrate o mulțime de evenimente meteorologice deosebite in intreaga lume, precum: valuri de caldura, inundații, uragane, furtuni.

Efectele schimbărilor climatice au fost observate și in Romania, cu precădere in ultimii ani. De asemenea, trecerea de la anotimpul rece la cel cald nu se mai face treptat, ci brusc, cu variații mari de temperatură.

In anul 2000 temperatura medie pe țară a fost cu 1,8°C mai ridicată decat normala climatologică (8,3°C). Față de valorile medii multianuale, temperaturile medii ale anului 2000 au prezentat abateri pozitive cuprinse intre 0 -1°C in centrul țării și intre 1-2°C in cea mai mare parte a teritoriului. Precipitațiile căzute pe intreg teritoriul țării in anul 2000 (430,7 mm) comparativ cu normala climatologică (647,0 mm) au prezentat un regim deficitar. Cantitatea anuala de precipitatii cazuta la nivelul intregii tari a fost cu 33,4% mai redusa decat cantitatea medie multianuala, abaterile fata de media multianuala fiind mai reduse cu 20 – 40% in centrul si estul tarii si cu 40 – 60% in vestul si sud-vestul teritoriului. Exceptand lunile ianuarie, martie si septembrie, in care regimul precipitatiilor a fost excedentar, in celelalte luni din an precipitatiile au fost deficitare. Ne confruntam deci, de la an la an, cu situații extreme in ceea ce privește temperaturile și regimul precipitațiilor.

Specialițtii au ajuns la concluzia că in viitoarele decade climatul Terrei se va schimba ca rezultat al impactului antropic, iar cea mai semnificativă schimbare va fi aceea a incălzirii globale. In aceste condiții, temperatura medie a globului pămantesc, staționară practic de mai mult de 100.000 de ani, va crește. Variațiile in distribuția și intensitatea ploilor și temperaturii vor influența indeosebi agricultura; nivelul apelor mărilor și oceanelor are tendința de a se ridica, iar extremele in ceea ce privește starea vremii, vor fi mult mai frecvente.

In ultima perioadă s-au intensificat preocupările cercetătorilor in studierea impactului acestor fenomene asupra mediului pentru a putea propune strategii globale in vederea diminuării efectelor negative.

Tabelul 4.4. Prognoza ICIM privind emisiile unor gaze cu efect de seră

(Gg CO2 echivalent/an) – după INMH

Degradarea stratului de ozon

Distrugerea ozonului stratosferic, cu efectele sale potențiale asupra creșterii radiației UV-B la nivelul solului constituie o caracteristică atmosferică la scară globală.

Stratul de ozon se formează la altitudini mari ( 20-50 km), in stratosferă, fiind un strat benefic, ce protejează sănătatea umana și implicit viața pe Terra. Importanța stratului de ozon și efectele benefice ale acestuia sunt cunoscute doar cu cateva decenii in urmă.

Energia solară determină in stratosferă o fotodisociere a oxigenului, cu formare de oxigen atomic, instabil, care atacă celelalte molecule pentru a forma in final ozonul, compus reactiv.

O2 + hv 2 O·

2 O2 + 2 O· 2 O3

Ozonul are proprietatea de a absorbi sau de a reflecta razele ultraviolete emise de soare. In același timp el constituie un filtru care absoarbe razele ultraviolete B, emise de soare și nocive vieții. Scăzand doar cu 1 % concentrația de ozon stratosferic, fluxul de radiații ultraviolete B crește cu 2%, crescand de 6 ori frecvența cancerului pielii, a bolilor oculare, de asemenea diminuand simțitor recoltele la plante, diminuand fitoplanctonul și implicit fauna acvatică etc. In ceea ce privește locuințele și spațiile construite, se constată degradarea unor materiale de construcții, cel mai evident efect observandu-se la materialele plastice dure, care plesnesc și se decolorează.

Degradarea stratului de ozon s-a observat după 1963, cand s-a constatat ca iarna și primavara se formează goluri in stratul de ozon in Arctica și Antarctica, cantitatea de ozon scăzand cu 30-40%.

Degradarea stratului de ozon se datorează acumulării emisiilor gazoase din sursele de poluare antropice, cum sunt: CO, CO2, CH4, hidrocarburi, NO, fluoruri, halogeni, H2, vapori de apă, ce determină producerea unor importante reacții in fotochimia troposferei și stratosferei. Degradarea stratului de ozon in aceste condiții este efectul unor reacții chimice din domeniul chimiei eterogene, care au loc la mari altitudini și temperaturi scăzute (-80 0C) in norii stratosferei din cortexul arctic sau subarctic.

Există deci mecanisme ce duc la consumul O3 și distrugerea acestui strat. Mărirea vitezei este determinată de urme de gaze care sub influența rad. UV eliberează cloruri și bromuri in stratosferă. Aceste gaze ajung in stratosferă in urma traziției troposferei fără modificări.

Aceste gaze sunt compușii fluorului și carbonului :

– compuși complet halogenați ;

– haloni ( au 1 sau mai multi atomi de Br) ;

alti compuși ( CCl 4, metil-cloroform) etc.( Lista 1)

Cl eliberat in stratosferă din compușii fluorului și ai carbonulului sub acțiunea rad. UV reacționeaza cu O3, formand ClO.

Cl reactionează și cu alte gaze, noile componente neavand efect asupra O3.

Cl + CH4= HCl

Cl + NO2= Cl ONO2 ( nitrat de Cl)

Acești compuși ( HCl și Cl ONO2) devin rezervoare de atomi de Cl, rezultand «  norii sidefii », care sunt staționari, chiar in cazul unor vanturi puternice. Acești nori se formează la temperatura de – 89 o C, la altitudini foarte mari ( 10- 100 Km), in stratosferă. Au fost numiți nori polari stratosferici ( PSC din lb.engleză : polar stratosferic clouds ). Procesul de eliberare a Cl incepe primavara, cand in Antarctica soarele disociaza Cl2 in atomi de clor. Cl atomic reacționează cu O3, eliberand O2 (Fig. 4.3.).

Cl 2 Hv Cl + O3 Cl O O2

+

Cl ClO

soare

Cl2O2 O2

Figura 4.3. Mecanismul distrugerii ozonului in stratosfera

ClO reacționează cu Cl și rezultă Cl2O2 (instabil). Br reacționează in același mod cu clorul. Clorul manifestă un mare potențial de distrugere a moleculelor de ozon – pană la 100.000 de molecule de ozon la o singură moleculă de C.F.C.

Așa cum s-a constatat din ultimile evaluări internaționale, a continuat declinul ozonului in emisfera nordică in stratosfera arctică. In lunile ianuarie-februarie s-au atins, episodic, scăderi de aproximativ 60% la inălțimi de cca 18 km, iar temperaturile stratosferice din această regiune au fost cele mai scăzute din ultimii 10 ani. In primele două săptămani din luna martie 2000, cantitatea de ozon total din zona polară a fost cu 16% mai mică decat valorile din anii 1980. La sfarșitul lunii martie, la latitudinile europene medii, cantitatea medie de ozon total a fost cu 15% sub valorile medii neperturbate.

In Romania, acumularea unui fond de date timp de 21 ani a permis evaluarea, cu un grad de confidență ridicat, a starii ozonului total. Tendința de scădere a continuat și in cursul anului 2000, aceasta reprezentand 9,41% față de mediile lunare multianuale.

Abaterile medii lunare ale ozonului total din anul 2000 față de valorile corespunzatoare din ultimii 5 ani sunt negative in totalitate, ceea ce confirmă tendința de scădere, aceasta fiind accentuată in plus de valorile negative mari din cursul anotimpului cald (Tabelul 4.5.).

Lista 1. CFC responsabile de distrugerea stratului de ozon, conform datelor

Agentiei Guvernamentale de Protectia Mediului din S.U.A. ( EPA)

Datorită dependenței ridicate a concentrației ozonului de transportul atmosferic la scară mare, episodic se pot inregistra concentrații ridicate de ozon, care determină abateri pozitive. Edificatoare in acest sens este evoluția ozonului total in cursul anului 1998, care a fost caracterizat ca un an “normal”. Aceste fenomene au loc la scară regională și nu constituie dovezi ale refacerii stratului de ozon.

Valorile măsurate ale UV-B din anul 2000 sunt asemănătoare cu cele măsurate in anul 1999, in lunile de iarnă și primavară, dar, incepand de la sfarșitul lunii mai și pană in luna august inclusiv, valorile medii zilnice din zilele cu soare sunt mai mari cu 1-2%, iar valorile maxime din lunile iunie și iulie sunt mai mari cu 5-6% decat valorile corespunzatoare din anul 1999. Această creștere se datorează, in principal, conținutului scăzut de vapori de apă din intreaga coloană atmosferică.

Consecințele ireversibile ale acestui fenomen atat asupra ecosistemelor terestre, acvatice și asupra sănătății populației, cat și asupra sistemului climatic au condus la necesitatea unui efort concentrat la nivel global, și ca urmare, a fost instituit regimul internațional al ozonului, la care sunt astăzi parte 176 de țări.

Romania a aderat la Convenția de la Viena privind protecția stratului de ozon, adoptată la 25 martie 1985, la Protocolul de la Montreal privind substanțele care epuizează stratul de ozon, adoptat la 16 septembrie 1987 și la Amendamentul adoptat la Londra la 27-29 iunie 1990 prin Legea nr. 84/15 decembrie 1993.

De asemenea, a fost inițiată procedura de acceptare a Amendamentului la Protocolul de la Montreal, adoptat la Montreal in 1997, care prevede instituirea unui sistem de licențe pentru producția, importul și exportul de substanțe care epuizează stratul de ozon, in scopul prevenirii traficului ilicit cu aceste substanțe.

Perioada 1 iulie 1999 -1 iulie 2000 a reprezentat anul inghețării consumului de clorofluorocarburi (CFC) la nivel național și intrarea intr-o nouă etapă a procesului de eliminare treptată a acestor substanțe, in concordanță cu obligațiile care revin țării noastre ca semnatară a tratatelor internaționale menționate. Cu un consum de 350 tone CFC, Romania s-a incadrat in limitele de producție și consum stabilite in cadrul protocolului.

Ploile acide

Ploaia acidă este un tip de poluare atmosferică, formată cand oxizii de sulf și cei de azot se combină cu vaporii de apă din atmosferă, rezultand acizi sulfurici și acizi azotici, care pot fi transportați la distanțe mari de locul originar producerii, și care pot precipita sub formă de ploaie.

Ploaia acidă este in prezent un important subiect de controversă datorită acțiunii sale pe areale largi și posibilității de a se răspandi și in alte zone decat cele inițiale formării.

Intre interacțiunile sale dăunătoare se numără: erodarea structurilor, distrugerea culturilor agricole și a plantațiilor forestiere, amenințarea speciilor de animale terestre dar și acvatice, deoarece puține specii pot rezista unor astfel de condiții, deci in general distrugerea ecosistemelor.

Problema poluării acide iși are inceputurile in timpul Revoluției Industriale și efectele acesteia continuă să crească din ce in ce mai mult.

Severitatea efectelor poluării acide a fost de mult recunoscută pe plan local, exemplificată fiind de smog-urile acide din zonele puternic industrializate, dar problema s-a ridicat și in plan global. Oricum, efectele distructive pe areale in continuă creștere a ploii acide au crescut mai mult in ultimele decenii. Zona care a primit o atenție deosebită din punct de vedere al studierii sale, o reprezintă Europa nord-vestică. In 1984, de exemplu, raporturi privind mediul ambiant indicau faptul că aproape o jumătate din masa forestieră a Pădurii Negre din Germania, a fost afectată de ploi acide. Nord-estul Statelor Unite și estul Canadei au fost de asemenea afectate in special de această formă de poluare.

Emisiile industriale constituie cauza majoră a formării ploii acide. Datorită faptului că reacțiile chimice ce decurg in cadrul formării ploii acide sunt complexe și incă putin ințelese, industriile au tendința să ia măsuri impotriva ridicării gradului de poluare a acestora, și de asemenea s-a incercat strangerea fondurilor necesare studiilor fenomenului, fonduri pe care guvernele statelor in cauză si-au asumat răspunderea să le suporte. Astfel de studii eliberate de guvernul Statelor Unite in anii ’80, implică industria ca fiind principala sursă poluantă ce ajută la formarea ploii acide in estul Statelor Unite și Canada.

In 1988 o parte a Națiunilor Unite, Statele Unite ale Americii și alte 24 de națiuni au ratificat un protocol ce obligă stoparea ratei de emisie in atmosferă a oxizilor de azot, la nivelul celei din 1987. Amendamentele din 1990 la Actul privind reducerea poluării atmosferice, act ce a fost semnat incă din 1967, pun in vigoare reguli stricte in vederea reducerii emisiilor de dioxid de sulf din cadrul uzinelor energetice, in jurul a 10 milioane de tone pe an pană pe data de 1 Ianuarie 2000. Această cifră reprezintă aproape jumatate din totalul emisiilor din anul 1990.

Studii publicate in 1996 sugerează faptul că pădurile și solul forestier sunt cu mult mai afectate de ploaia acida decat se credea prin anii ’80, și redresarea efectelor este foarte lentă. In lumina acestor informații, mulți cercetători cred că amendamentele din 1990 in vederea reducerii poluării și a purificării aerului nu vor fi suficiente pentru a proteja lacurile și solurile forestiere de viitoarele ploi acide.

8. Poluarea apelor. Indicatorii de calitate si caracteristicile apelor naturale.

Definiții

Prin poluare apa iși modifică calitățile fizice, chimice și biologice și devine impropie utilizării sale in mod normal.

Conform legislației din Romania (Legea apelor Nr.107/1996), prin poluarea apelor se ințelege: orice alterare fizică, chimică, biologică sau bacteriologică a apei, peste o limită admisibilă stabilită, inclusiv depășirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirect de activități umane, care o fac improprie pentru o folosire normală in scopurile in care această folosire era posibilă inainte de a interveni alterarea.

– Caracterizarea apelor naturale din punct de vedere fizico-chimic

Calitatea apelor naturale este determinată, in general, de totalitatea substanțelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele in suspensie și organismele vii prezente.

Din punct de vedere al stării lor, impuritățile pot fi solide, lichide sau gazoase, provenind din diverse surse (Tabelul 5.1.).

Impuritățile dispersate in apă se pot clasifica după dimensiunile particulelor dispersate in suspensii, coloizi și soluții.

In apele naturale se mai pot găsi și alte tipuri de impurități, cum ar fi plumbul sau cuprul, intalnite in urma proceselor de tratare a apelor sau din apele meteorice.

Alte ape naturale conțin substanțe radioactive, in principal radium, dar numai in cazul unor ape subterane concentrația acestora poate atinge valori mari, prezentand un risc pentru mediu.

Alte surse naturale de ape conțin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcalii, diferite metale sau poluanți organici, aduse in receptori de apele uzate provenite din industrie sau aglomerațiile urbane.

Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convențional de caracteristici fizice, chimice, biologice și bacteriologice, exprimate valoric, care permit incadrarea probei intr-o anumită categorie, ea căpătand astfel insușirea de a servi unui anumit scop .

Pentru stabilirea calității apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice și biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un numar limitat, considerate mai semnificative .

Sistemul mondial de supraveghere a mediului inconjurător prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri :

– parametrii de bază: temperatură, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili 

– parametrii indicatori ai poluării persistente : cadmiu, mercur, compuși organo – halogenați și uleiuri minerale ;

– parametrii opționali: carbon organic total (COT), consum biochimic de oxigen (CBO), detergenți anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri , uleiuri totale, streptococi .

– Caracterizarea specifică a diferitelor surse naturale de apă

Fiecare tip de sursă de apă prezintă caracteristici proprii, fizico-chimice și biologice, variind de la o regiune la alta in funcție de compoziția mineralogică a zonelor strabătute, de timpul de contact, de temperatura și de condițiile climatice.

Pentru același tip de sursă se pot evidenția anumite caracteristici comune, după cum rezultă din cele de mai jos.

Apa de rau

Cursurile de apă, (rauri și afluenți), sunt caracterizate, in general, printr-o mineralizare mai scăzută, suma sărurilor minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l. Aceasta este formată din dicarbonați, cloruri și sulfați de sodiu, potasiu, calciu și magneziu. Duritatea totală este, in general, sub 15 grade, fiind formată in cea mai mare parte din duritate dicarbonatată.

Concentrația ionilor de hidrogen (pH-ul) se situează in jurul valorii neutre, fiind cu un pH = 6,8 – 7,8. Dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturație intre 65 – 95% și bioxidul de carbon liber, in general sub 10 mg/l. Caracteristica principală a cursurilor de apă o prezintă incărcarea variabilă cu materii in suspensie și substanțe organice, incărcare legată direct proporțional de condițiile meteorologice și climatice. Acestea cresc in perioada ploilor, ajungand la un maxim in perioada viiturilor mari de apă și la un minim in perioadele de ingheț.

Deversarea unor efluenți insuficient epurați a condus la alterarea calității cursurilor de apă și la apariția unei game largi de impurificatori: substanțe organice greu degradabile, compuși ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergenți etc. De asemenea, in multe cazuri se remarcă impurificări accentuate de natură bacteriologică. O particularitate caracteristică a apei din rauri este capacitatea de autoepurare datorată unor serii de procese naturale biochimice, favorizate de contactul aer-apă.

Apa de lac

Lacurile, formate, in general, prin bararea naturală sau artificială a unui curs de apă, prezintă modificări ale indicatorilor de calitate comparativ cu efluentul principal, datorită stagnării apei un anumit timp in lac, insolației puternice și fenomenelor de stratificare (vara și iarna) și destratificare (primavara și toamna), termică și minerală. Stagnarea apei in lac conduce la o decantare naturală a materiilor in suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede și mai puțin sensibilă la condițiile meteorologice. Stratificarea termică, combinată la lacurile adanci și cu o stratificare minerală, conduce, in perioada de vară și toamnă, la excluderea aproape completă a circulației apei pe verticală. Acest lucru atrage după sine scăderea concentrației oxigenului dizolvat in zona de fund și apariția proceselor de oxidare anaerobă, avand drept efect creșterea conținutului in substanțe organice, in săruri de azot și fosfor și uneori, apariția hidrogenului sulfurat la fundul lacului. In perioadele de destratificare termică și minerală (primavara și toamna), are loc o circulație a apei pe verticală și o uniformizare calitativă a apei lacului, conducand la imbogațirea cu substanțe organice și nutrienți a apei din zona fotică. Conținutul de substanțe organice și nutrienți, combinat cu insolarea puternică, conduce la posibilitatea dezvoltării unei biomase fito și zooplanctonice apreciabile.

Din cele prezentate mai sus rezultă că apa lacurilor se caracterizează, in general, printr-un conținut mai ridicat in substanțe organice, nutrienți și biomasa planctonică, ce pot avea repercusiuni și asupra unor indicatori organoleptici și fizici cum ar fi gust, miros, culoare, turbiditate, pH.

Din punct de vedere al tratării apei, acumulările au un efect favorabil asupra calității apei prin reducerea conținutului de suspensii, asigurarea unei temperaturi scăzute și relativ constante, eliminarea pericolului inghețului și formării zaiului. De multe ori apar și influențe defavorabile, dintre care se pot cita dezvoltări masive de biomasă, apariția colorației apei, imbogațire in substanțe naturale.

Tratarea unei astfel de ape trebuie, pe de o parte să folosească avantajele staționării indelungate a apei, iar pe de altă parte să rezolve și problemele corectării indicatorilor menționați mai sus.

Apa subterană

Apele subterane sunt caracterizate, in general, printr-o mineralizare mai ridicată, conținutul in săruri minerale dizolvate fiind peste 400 mg/l și format, in principal, din dicarbonați, cloruri și sulfați de sodiu, potasiu, calciu și magneziu.

Duritatea totală este cuprinsă intre 10-20 grade germane și este formată, in cea mai mare parte, din duritate dicarbonatată.

Concentrația ionilor de hidrogen se situează in jurul valorii neutre, corespunzand unui pH = 6,5 – 7.

Dintre gazele dizolvate predomină dioxidul de carbon liber, conținutul in oxigen fiind foarte scăzut sub 3 mg O2/l.

In funcție de compoziția mineralogică a zonelor străbătute, unele surse subterane conțin cantități insemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat și sulfuri, compuși ai azotului etc.

– Resursele de apa, utilizarea si protectia lor.

Alături de aer, apa reprezintă un element foarte important, care condiționează existența vieții și dezvoltarea comunităților umane. Este cunoscut faptul că primele forme de viață au apărut in mediul acvatic sau ca primele comunități umane s-au dezvoltat de-a lungul cursurilor de apă. Apa reprezintă mediul de desfășurare a reacțiilor metabolice și orice țesut vegetal sau animal conține apă intr-o anumită proporție.

Ca urmare, apa fiind atat de importantă pentru toți locuitorii planetei, resursele de apă ale acesteia trebuie protejate impotriva poluării.

Se estimează ca există pe Terra 1,4 miliarde km3 apă, din care:

97,2% – ape sărate (apa oceanelor și mărilor);

2,2% – gheața (calotele polare);

0,6% – ape dulci (ape curgătoare, lacuri, ape freatice)

Apele curgatoare conțin circa 1250 km3 de apă reinnoibilă, in medie in 12 zile.

In Romania, rețeaua hidrografică este compusă din rauri, ape freatice, lacuri, etc. Un loc important il ocupă și apele artificiale (amenajările de ape). Apele de suprafață constituie o parte integrală a peisajului natural, iar ecosistemele ce aparțin acestor habitate sunt caracterizate printr-o mare biodiversitate. Sursele de apă dulce se găsesc la nivelul raurilor și lacurilor. In raport cu alte țări, resursele de apă ale Romaniei sunt reduse, cu variații mari in timp și spațiu. Resursele totale de apă in Romania sunt de circa 40 miliarde m3/an, din care numai 5 miliarde m3/an sunt resurse de apă utilizabilă.

Utilizarea apei. Resursele de apă sunt folosite in diferite scopuri in sectoarele industriale, activități publice, agricultură, turism, producerea de energie, transport etc.

Creșterea demografică, industrializarea, intensificarea agriculturii, suplimentarea rețelelor de apă, construcția rezervoarelor și creșterea folosirii apei pentru recreere și sport au dus la creșterea cerinței de apă. In acest context este necesar să existe un management sustenabil al apei.

Cerința de apă. Cele mai mari consumuri de apă se inregistrează in industrie și agricultură. In timp ce industria, prin metode de tratare și recirculare, restituie apa in proporție ridicată, agricultura și populația scot din circuitul hidrologic cantități mari de apă, restituind numai un procent foarte mic.

Necesarul de apă se evaluează după formula:

P = N – R , unde P este cerința de apă (apa proaspătă prelevată din sursă); N este necesarul de apă (cantitatea totală de apă utilizată in procesul tehnologic); R este cantitatea de apă recirculată intern.

Rs = P – C , Rs unde este cantitatea de apă restituită sursei după utilizare; P este cerința de apă (apa prelevată); C este consumul de apă necesitat de folosință, inglobat in produsul finit.

Apele restituite sunt ape uzate, care prezintă modificări ale structurii fizice, chimice sau bacteriologice. Factorii ce produc aceste modificări se numesc poluanți.

Protecția apelor este necesară in vederea menținerii calității apelor dar și pentru sporirea resurselor hidrice, dat fiind creșterea consumului de apă.

9. Poluarea apelor de suprafață si a apelor subterane

(Surse ale poluarii)

Apele curgatoare de suprafață sunt principale surse de aprovizionare cu apă pentru industrie, consum menajer și agricultură. Pentru a fi utilizate, acestea trebuie sa prezinte o calitate cat mai buna, dar utilizarea lor va avea ca efect impurificarea, degradarea si incarcarea apelor cu produsii rezultati in diferite procese de productie (industriala sau agricola) sau ca urmare a utilizarii casnice.

In funcție de modul de deversare a apelor uzate in cursurile de apă, dacă se face in mod controlat sau necontrolat, se va produce o poluare locală (diluția poluantului va crește pe măsură ce ne indepărtăm de sursă) sau o poluare dufuză (poluarea se menține constantă pe distanțe mari, in perioade lungi de timp).

O parte din poluanții din rauri se sedimenteaza sau sunt incorporati in microorganisme, o alta parte este inactivata prin procese chimice/biochimice si partea ramasa in solutie este transportata in bazinele de varsare, in lacuri sau in mari si oceane.

Fenomenele de poluare cele mai acute au loc in bazinele continentale – mări, lacuri (de ex. Marea Neagră, Lacul Aral etc.), care fiind inchise, recepționează poluanții din bazinele hidrografice inconjuratoare. Poluantii se sedimenteaza pe fundul bazinului, iar circulatia lor este redusa, mai ales in situatia in care nu exista curenti verticali, asa cum este cazul Marii Negre. Ca urmare, in situatia in care nu se pot recircula, autoepurarea apei fiind impiedicata, poluantii determina eutrofizarea bazinelor acvatice de receptie, perturband echilibrul ecologic si determinand modificari severe in structura si functionarea ecosistemului acvatic.

Poluarea apelor in măsură mai mare sau mai mică, este greu de evitat. Statisticile au arătat ca sursele de poluare „punctiforme” provin de la orase sau fabrici si care sunt evacuate prin emisari in guri de descarcare, reprezinta doar 35% din totalul surselor de poluare, in timp ce cele „nepunctiforme”, fara guri de descarcare reprezinta 65 % . Daca pentru prima categorie se pot lua masuri de epurare a lor, acest lucru nu este posibil in cazul surselor de poluare „nepunctiforme”.

Sursele de poluare a apelor de suprafață pot fi grupate in două categorii mari:

surse neorganizate de poluare;

surse de poluare organizate

a) Surse neorganizate de poluare. Sunt de mai mică importanță și au un caracter temporar și difuz, adeseori accidental. Aceste surse sunt insuficient cunoscute, de regula sunt neglijate, desi, nu arareori poluarile cauzate de ele au constituit cauzele unor epidemii de natura hidrica. Sunt reprezentate de diverse centre populate amplasate in apropierea cursurilor de apa, pe care le polueaza ca rezultat al raporturilor teritoriale și de folosință a apei.

Starea de salubritate deficitară a unor centre populate, face ca după precipitații, dezghet etc., apele de spalare a solului poluat sa ajunga in cursul de apa pe care-l polueaza uneori intr-o masura foarte mare.

In zonele de munte și deal ale raurilor, cu văi inguste, unde colectivitățile sunt amplasate in imediata vecinătate a raului, pe care il folosesc pentru toate necesitățile menajere și gospodărești, apele de suprafață prezintă un grad ridicat de poluare, indeosebi bacteriologică, chiar incepand din apropierea izvoarelor. Unele explozii epidemice de febră tifoidă și dizenterie apărute in regiunile montane, se explica prin existenta unor astfel de posibilitati de poluare a apei.

Diverse utilizări sezoniere ale apei (pentru scăldat, pescuit, topitul plantelor textile etc.) precum și unele deversari de reziduuri solide sau fecaloid-menajere (vidanjari), contribuie, de asemenea, la poluarea aapei.

Unii afluenți temporari pot contribui de asemenea in poluarea cursurilor de apă. Văile acestor afluenți fiind seci o lungă perioadă din an, constituie locul de depozitare a unor reziduuri provenite din colectivitati. In anumite situații (după dezghet, precipitații etc.) acești afluenți devin torentiali, antrenand toate aceste reziduuri in cursul de apa in care se varsa, astfel contribuind la poluarea cursului de apa.

De asemenea, depozitarea de reziduuri pe marginea cursurilor de apă (gunoaie, rumegus, dejecții ale animalelor etc.) constituie posibilități de poluare, mai ales după precipitații, cand toate aceste reziduuri sunt spălate sau antrenate in cursurile de apă.

Amplasrea unor sonde petroliere, conducte de transport și rezervoare de depozitare a petrolului, benzinei, amenajarea de bataluri cu namol de sonda, existenta unor rampe de incarcare a petrolului sau benzinei etc. in imediata apropiere a raurilor, duc la posibilitati de poluare neorganizata a cursurilor de apă.

Reintoarcerea in rauri sau lacuri a apelor de irigație a terenurilor agricole care, de regulă sunt tratate cu pesticide, fertilizanți etc. sau chiar numai spălarea acestor terenuri de către apele de pecipitații, constituie alte posibilități de poluare neorganizată a cursurilor de apă.

Din confruntarea efectelor tuturor acestor surse de poluare, foarte variate sub aspectul debitului și compoziției lor, cu capacitatea de autopurificare caracteristica fiecarui bazin, in functie de particularitatile lui hidrologice, topografice, meteorologice etc. rezulta grade diferite de poluare a apei.

Surse de poluare organizate sunt acele surse ale căror reziduuri se deversează in rauri receptoare printr-un sistem de canalizare constituit in acest scop.

Aceste surse sunt de două tipuri:

surse de poluare cu ape reziduale fecaloid-menajere – rezultate de la nivelul centrelor populate canalizate, din colonii muncitorești, colectivități inchise etc. ale căror debite variază in raport cu mărimea colectivității respective și cantitatea de apă distribuită. Aceste ape se caracterizează printr-un conținut crescut in germeni microbieni, inclusiv germeni patogeni, enterovirusuri, ouă de geohelminti, avand deci un potențial epidemiologic crescut. Totodată, ele conțin substanțe organice decomposabile consumatoare de oxigen, suspensii etc.

surse de poluare cu ape reziduale industriale – provenite din combinate și intreprinderi industriale, uzine, diverse instalatii, santiere etc.

Volumul și gradul lor de poluare variază de la ape reziduale deversate in cantități mici și relativ curate (ape reziduale provenite de la racirea masinilor, motoarelor, cu condensare etc. ) denumite ape rezuduale conventional curate, pană la ape reziduale industrial deversate in mari cantităăi și extrem de poluate, ale căror efecte se resimt asupra bazinului receptor pe lungi porțiuni: ape reziduale petroliere, ape reziduale provenite din industria chimica etc.

Aceste ape reziduale se caracterizează prin prezența de substanțe chimice, unele cu grad crescut de toxicitate, prin prezența de pelicule uleioase, suspensii, etc.care pe unele sectoare de bazin distrug organismele acvatice și fac apa bezinului receptor improprie de a mai fi utilizată.

Apele reziduale industriale, care prezintă o nocivitate deosebită sunt apele reziduale provenite de la nivelul combinatelor și intreprinderilor chimice, metalurgice, de flotație a minereurilor, de rafinare a petrolului, de la intreprinderi de preparare a gudroanelor, de fabricare a hartiei și celulozei, de prelucrare a pieilor și a altor produse animale, de fabricare a zahărului , amidonului, alcoolului, untului, marmeladei, combinatele de carne, etc.

Aceste două categorii de ape reziduale (fecaloid-menajere și industriale) se devarsă in bazinele naturale fie printr-o canalizare proprie, fie prin intermediul canalizării centrului populat respectiv. Majoritatea deversărilor de ape reziduale au un caracter permanent, altele, ca spre exemplu, acelea provenite de la intreprinderile de fabricare a zahărului, care lucrează sezonier, au un caracter temporar.

Tipuri de poluare a apelor de suprafață

Dupa natura și efectele substanțelor conținute in apele reziduale distingem următoarele tipuri de poluare:

Poluari care afectează proprietățile organoleptice și fizice ale apei

poluarea prin substanțe degradabile care consumă pană la epuizare oxigenul solvit, distruge pestele și produce mirosuri obiectionale;

poluarea prin substanțe solide, fie de natură anorganica ducand la innisipări și innămoliri, fie prin substanțe organice care favorizează depozitări de nămol ce fermentează și se ridică la suprafața apei sub formă de spume plutitoare;

poluarea prin uleiuri, coloranți, descărcări de ape tulburi care modifică aspectul fizic al apei;

Poluări care afectează proprietățile chimice sau biologice:

-poluări prin compuși toxici, ca metale grele, plumb, cositor, cupru, zinc, fier, antimoniu, crom, cianuri, etc. care rezultă de la intreprinderile de galvanizare (argintare și nichelare prin galvanizare), prelucrarea metalelor etc.

-poluare prin compuși organici nedegradabili sau greu degradabili biologic, ca detergenți, pesticide, antibiotice, medicamente etc., care pot avea propietăți fizice și chimice nedorite sau pot conferi gusturi și mirosuri apei;

-poluare prin substanțe nutritive pentru plante (azot, fosfor, potasiu) care pot stimula dezvoltarea plantelor, algelor și planctonului, cu consecințe defavorabile asupra calității apei și desfașurării proceselor de tratare a apei in scop potabil. Acești poluanți se pot adăuga la cei aflați in efluenții reziduali epurați convențional;

-poluare prin săruri anorganice, care ridică gradul de salinitate al apei. Acestea pot proveni de la mine de cărbuni, sonde de petrol, de la drenarea solurilor agricole saline etc.;

-poluarea cu germeni microbieni , virusuri și paraziți care prezintă interes particular din punct de vedere al sănătății publice.

Apele uzate care provin dintr-o serie de mari intreprinderi și combinate industriale, conțin importante cantități de petrol, fenol, metale grele, detergenți, pesticide, fertilizanți, etc. substanțe care exercită efecte deosebit de nocive asupra florei și faunei acvatice, ca și asupra sanătății și confortului populației .

Dacă unii poluanți cum ar fi de pildă detergenții, pesticidele, fenolii, reziduurile petroliere etc. in concentrațiile in care se intalnesc de regulă in apele de suprafață și respectiv in apele de băut, nu determină efecte toxice evidente, ele produc in schimb modificări intense ale propietăților organoleptice ale apei, perturbă și ingreuează procesele de prelucrare a apei de suprafață in scop potabil și pentru alte necesități, exercită efecte dăunătoare asupra culturilor irigate cu astfel de ape etc.

Alți poluanți cum ar fi metalele grele, cianurile, nitrații și altele, atunci cand ating concentrații crescute in apă sau in produsele acvatice ce servesc de hrană omului (pește, scoici, etc.), pot exercita efecte toxice sau chiar letale.

Impactul surselor de poluare asupra receptorilor naturali depinde in afară de debitul efluent și de incărcarea cu substanțe poluante. Sub acest aspect, se evidențiază urmatoarea repartizare, pe activități economice:

– incărcări cu substanțe organice, suspensii, săruri minerale și ioni de amoniu:

Gospodărie comunală;

Prelucrări chimice;

Zootehnie (substanțe organice, amoniu);

Industria extractivă (suspensii, săruri minerale);

– poluarea cu micropoluanți: cianuri, fenoli, detergenți:

Gospodărie comunală;

Prelucrari chimice;

Industrie metalurgică, industrie construcții de mașini;

– incărcarea cu metale grele:

Industria extractivă;

Gospodăria comunală;

Prelucrări chimice;

Industria metalurgică, industrie construcții de mașini.

S-ar putea concluziona că cea mai mare pondere in impurificarea apelor de suprafață revine gospodăriei comunale, industriei chimice, industriilor extractivă, metalurgică și zootehniei.

Față de numărul total de 1441 de stații de epurare investigate in anul 2000, 602 de stații (42%) au funcționat corespunzător, iar restul de 839 statii (58%) au funcționat necorespunzator.

– Poluarea apelor subterane. Surse de poluare.

Poluarea freaticului este, cel mai adesea, un fenomen aproape ireversibil și, ca atare, depoluarea acestui tip de apă se realizează extrem de greu, dacă nu chiar imposibil, cu consecințe grave asupra folosirii in scopuri potabile. Au fost situații de renunțare la utilizarea acviferul freatic (aflat sub impactul poluanților) și la căutarea și punerea in funcțiune a unor noi fronturi de captare, ceea ce a implicat eforturi și cheltuieli apreciabile. De aceea, pentru asigurarea calității apelor, trebuie să primeze măsurile de prevenire a proceselor de degradare calitativă a tuturor resurselor de apă.

Apele subterane suferă impurificarea, pe mai multe căi:

a) Deversarea apelor reziduale rezultate din industrie și din centrele populate.

Apele reziduale rezultate din industrie și din centrele populate, evacuate la suprafața solului, determină poluarea apelor subterane atunci cand solul nu are proprietăți filtrante corespunzatoare sau cand stratul subteran de apă este amplasat la mică adancime.

Apele reziduale industriale conținind substanțe chimice prezintă un risc toxic. Cum substanțele nocive sau toxice conținute in apele reziduale industriale sint extrem de variate, poluarea apelor subterane va putea fi foarte diversă. Astfel, poluări ale apelor subterane cu reziduuri de petrol, fenol, crezoli, cianuri, acizi (H2SO4, HCl etc.), NH4, metale grele și amestecuri de diferite substanțe au fost semnalate atunci cind s-a utilizat procedeul de indepărtare și tratare a apelor reziduale industriale prin intermediul solului. Se citează astfel cazuri de poluare a apelor subterane cu substanțe amoniacale și fenolice rezultate de la uzinele de gaz care indepărtau apele lor reziduale la suprafața solului. Aceste substanțe, chiar la mari diluții, au acțiune nocivă și alterează intens proprietățile organoleptice ale apei, mai ales după clorare (formare de fenoli clorați care conferă apei un gust și miros extrem de dezagreabil). Aceste substanțe fac inutilizabilă apa nu numai pentru băut ci și pentru uz industrial (de ex.: pentru fabricile textile). Apele reziduale provenite de la uzinele de gaz se descompun extrem de lent, astfel că, alterarea apei subterane in cazul poluării ei, se menține ani de zile. Un sol poluat cu fenoli, cresoli, reziduuri de petrol necesită ani, dacă nu chiar zeci de ani, pană cind el nu mai prejudiciază apă subterană.

Apele reziduale urbane fecaloid-menajere poluează și contaminează apele subterane indeosebi cu substanțe organice și agenți biologici (germeni, virusuri, paraziți), prezentand deci un risc infecțios.

b) Deversarea unor reziduuri solide și semisolide.

Reziduurile solide și semisolide, rezultate din centrele populate și intreprinderile industriale precum și alte resturi sau deșeuri provenite de la curățarea străzilor, piețelor etc., depozitate pe suprafața solului pot de asemenea periclită apele subterane prin componenții nocivi conținuți.

Atunci cand aceste reziduuri sunt descărcate in cariere abandonate de pietriș, nisip sau argilă și cand grosimea stratului de sol suprajacent panzei de apă este micșorat, crește pericolul de infiltrare in apa subterană a substanțelor nocive conținute in aceste reziduuri. Prin umplerea acestor excavații (goluri) și acoperirea cu sol fertil, aceste terenuri pot fi redate folosirii lor (culturilor, spațiilor verzi). Totuși in astfel de situații au fost semnalate poluări a unor panze subterane de apă, chiar la distanțe apreciabile, deoarece, in afara unor resturi indestructibile (cioburi de sticlă sau ceramică, bucăți de metale etc.) aceste reziduuri conțin numeroase substanțe susceptibile de a fi descompuse.

Dacă straturile de sol care trebuie să filtreze partea lichidă provenită din descompunerea acestor resturi sunt prea permeabile sau insuficient de groase, compușii solubili și produșii de dezagregare a materiilor organice ca și germenii microbieni dezvoltați pe acest strat organic, vor fi antrenați in apă subterană.

Depozitarea reziduurilor solide pe malurile sau in apropierea lacurilor ori raurilor poate conduce deasemenea la poluarea apelor subterane și mai ales a celor de suprafață. In Elveția, un studiu statistic a arătat ca depozitarea reziduurilor la suprafața solului a cauzat in 44 % din cazuri, prejudicii apelor de suprafață și in 30% din cazuri, apelor subterane. In 71 % din cazuri, zonele invecinate au fost incomodate de mirosuri, praf, fum și vermină. Prejudiciile cauzate surselor de apă, la distanțe mai mari sau mai mici pot dura uneori ani de zile.

Depozitarea de reziduuri fecaloid-menajere in anumite zone depresionare de teren (nisipării dezafectate, excavații rămase după extragerea de pietriș, argilă, etc.) poate avea drept urmare o poluare a apelor subterane dacă straturile de teren absorbante subjacente nu au o grosime satisfacatoare sau dacă prezintă o permeabilitate crescută.

Poluări intense cu substanțe organice și germeni microbieni inclusiv germeni patogeni, urmate de episoade epidemice, au fost semnalate de numerosi autori in diverse zone lipsite de canalizare unde materialul vitanjat se depozita in astfel de conditii.

De asemenea in unele zone unde se folosesc fose septice și puțuri absorbante pentru evacuarea dejecțiilor umane s-au produs poluări și contaminări ale apelor subterane .

c) Apele reziduale și reziduurile provenite din agricultură.

Apele reziduale și reziduurile provenite din expluatări agricole ca și de la crescătorii de animale, folosite ca fertilizare se pot infiltra și cauza poluarea apelor subterane cu substanța organice, germani microbieni, etc.

Straturile subterane de apă prezintă o fragilitate deosebită in perioade de secetă, cand suprafața solului fiind fisurată, apele reziduale și reziduurile animale (purin, gunoi de grajd) răspandite cu scop de fertilizare, se pot infiltra cu mare ușurință in apele subterane.

De la nivelul gropilor sau excavațiilor in care se colectează purinul ca și de la nivelul depozitelor sau platformalor de gunoi animal necorespunzător amenajat, de la nivelul latrinelor, foselor septice sau tancurilor septice neetajate in care se colectează dejectele umane, de la ferme izolate, etc. se pot produce de asemenea infiltrari și contaminări ale apelor subterane.

In afara apelor reziduale fecaloid-menajere, purinului și gunoiului de grajd provenind de la locuințe și crescătorii de animale din mediul rural mai sunt și apele reziduale provenite de la silozuri incorect amenajate, care conțin apă.

Alterarea apelor subterane este cauzată de epuizarea rezervei de oxigen din apa subterană, rezerva de oxigen consumată pentru descompunerea substanțelor organice. Absența oxigenului și producerea de cantități crescute de acid carbonic poate duce la atacarea combinațiilor ce contin fier, ceea ce va stimula proliferarea bacteriilor feruginoase, facand astfel apa impropie pentru consum.

De asemenea se poate produce infiltrarea in apele subterane, a substanțelor chimice folosite in agricultura ca fertilizante și pentru combaterea dăunătorilor.

Se știe că nitrații, ca urmare a folosirii pe scară tot mai largă a fertilizanților azotați, au crescut in ultimele decenii intr-o măsura foarte importantă in apele subterane ți cele de suprafață. O serie de pesticide și in particular pesticidele organoclorurate sunt deasemenea antrenate de pe terenurile agricole tratate, odată cu apele de precipitații, in apele subterane.

c) Poluări ale apelor subterane de la nivelul rezervoarelor și tancurilor subterane. Aceste tipuri de poluare au loc cand se depozitează petrol, uleiuri și alte substanțe in rezervoare și tancuri care nu sunt etanșe, favorizand scurgerea unor cantități importante de substanță ce poluează panzele subterane de apă. De asemenea poluarea apelor subterane se poate produce de la nivelul conductelor subterane care transportă petrol, uleiuri, gaze naturale etc., atunci cand acestea nu sunt suficient de etanșe sau in situația unor avarii.

d) Infiltrarea in panza subterană a apei din lacurile de acumulare

Raurile și fluviile cedează o parte din apa lor straturilor subterane mai ales cand sunt indiguite și cand nivelul lor se ridică. Infiltrarea in subteran a apelor din lac produce modificări profunde ale regimului fizico-chimic al apelor subterane.

Apa indiguita este incărcată in substanțe susceptibile de a fi descompuse astfel că, infiltrarea lor in apele subterane le prejudiciază din punct de vedere calitativ. In apele subterane, se continuă dezintegrarea substanțelor organice. Această dezintegrare incepe in condiții aerobe pentru ca, la epuizarea oxigenului, să degenereze anaerob, cum se intamplă pe fundul lacurilor de acumulare. Apa devine corozivă, mai ales pentru fier și calcar(beton), corozivitate care este accentuată prin conținutul crescut de acid carbonic. O astfel de apă devine agresivă pentru stațiile de pompare și rețeaua de conducte, avand totodată și propietatea de a dizolva mari cantități de fier și mangan, pe contul cărora se multiplică bacteriile feruginoase și manganice. Aglomerări ale acestor bacterii, sub formă de mase mucilaginoase, de mărimea pumnului ajung adeseori la robinetele consumatorilor.

Fenomene asemănătoare se pot produce și in cazul deversărilor de ape riziduale in eleștee sau iazuri artificiale. Sunt cunoscute episoade de poluare a apelor subterane prin infiltrarea in subteran din aceste iazuri a apelor poluate cu substanțe organice provenite de la fabrici de zahăr, hartie sau de prelucrare a lemnului etc. Reziduurile organice (zahăr, substanțe proteice ), se descompun in apa iazurilor, consumand rapid intreaga cantitate de oxigen. Descompunerea degenerează apoi in putrefacție (anaerobioză) cu degajare de hidrogen sulfurat. Această apă, lipsită de oxigen, dar incă incărcată cu substanțe organice semidezintegrate, se infiltrează in panza subterană unde descompunerea se continuă pe subterane lipsite de oxigen, vor ataca compușii feruginoși și manganoși, solubilizand importante cantități de fier și mangan, cu consecințele menționate anterior.

Starea apelor subterane și principalele surse de poluare in Romania.

In țara noastră, activitatea de cunoaștere a calității apelor subterane freatice se desfășoară la nivelul marilor bazine hidrografice, pe unități morfologice, iar in cadrul acestora, pe structuri acvifere (subterane), prin intermediul stațiilor hidrogeologice, cuprinzand unul sau mai multe foraje de observație.

Pentru monitorizarea acviferelor freatice au fost create mai multe categorii de stații hidrogeologice:

de ordinul I, amplasate in văile fluviatile ale principalelor cursuri de apă și in apropierea lacurilor, care au ca specific urmărirea legăturii dintre apele subterane și cele de suprafață;

de ordinul II, amplasate in zonele de interfluviu de campie, care urmăresc regimul apelor subterane in legătura cu factorii climatici;

amplasate in zonele de captare ale principalelor acvifere care urmăresc efectul exploatării asupra regimului apelor subterane;

experimentale, care au destinații speciale, cercetarea apelor subterane sub aspectul stabilirii bilanțului, propagării poluării, etc;

amplasate in jurul unor unități industriale importante.

Forajele de adancime din cadrul Rețelei hidrogeologice naționale investighează zone necunoscute ale acviferelor de adancime, ținand seama de cunoașterea realizată prin alte foraje hidrogeologice de cercetare sau exploatare executate anterior. Acestea urmăresc comportarea acviferelor in regim natural. O altă categorie sunt amplasate in zone de captare a apelor subterane de adancime, scopul lor fiind urmărirea efectului exploatării asupra regimului acestor ape.

Programul de măsurători in forajele Rețelei hidrogeologice naționale constă din măsurători ale nivelului apei la 3 zile, 6 zile sau 15 zile in funcție de amplitudinea de variație a nivelului, din măsurători de temperatură la 6 zile in foraje caracteristice, precum și din pompări experimentale pentru determinarea caracteristicilor hidrogeologice ale stratelor și din recoltări periodice de probe pentru determinarea proprietăților fizico-chimice ale apei.

Pentru supravegherea calității apelor freatice, se face uz de forajele rețelei hidrogeologice de stat, considerate reprezentative.

Pentru urmărirea gradului de poluare a rezervelor subterane freatice datorită activităților antropice și pentru determinarea impactului care-l pot avea diverse surse de poluare asupra freaticului, se fac măsurători și observații periodice și in forajele de poluare amplasate in jurul marilor surse de poluare, in fiecare bazin hidrografic.

10. Poluarea marilor si oceanelor.

Hidrocarburile, principalii poluanti ai mediului marin.

Hidrocarburile în mediul marin: distribuție și evoluție

Evoluția petrolului scurs în mare este determinată de o serie de procese care duc la dispersarea lui în mediu, acționând în același timp în sensul trasformării lui. Această transformare poate duce în timp la dispariția petrolului din mediul marin sau la apariția unor compuși cu toxicități mai mari decât ale componenților inițiali.

Impactul asupra vieții marine se datorează toxicității și efectelor poluante, efecte ale compoziției chimice a petrolului, care interferă cu diversitatea și variabilitatea sistemelor biologice.

Descărcările de produse petroliere provocate de om constituie în continuare o cauză majoră a poluării zonelor costiere, deși aceste descărcări de petrol au scăzut de la 3,2 mil. t. în 1983 la 2,35 mil. t. în 1990. Desigur, această estimare variază mult în funcție de numărul și mărimea accidentelor petroliere din fiecare an [131].

Distribuția petrolului deversat în mare. Cercetările întreprinse atât în mediu cât și în condiții experimentale de laborator ca urmare a numeroaselor accidente petroliere survenite în zonele costiere marine au arătat că efectele deversărilor petroliere asupra biotei marine sunt dependente de procesele ce însoțesc evoluția hidrocarburilor în mediul marin din momentul deversării acestora în mediu [56].

Câteva din procesele cunoscute, asociate degradării, includ: evaporarea, dizolvarea, emulsificarea și biodegradarea (de către organismele marine), descompunerea chimică și fotochimică.

Răspândirea este cel mai semnificativ proces în primele faze ale scurgerii de petrol în mare. Principala forță ce inițiază răspândirea petrolului o reprezintă cantitatea sa. O scurgere instantanee de proporții mari se va împrăștia mult mai rapid decât o scurgere mică. Tensiunea superficială afectează rapid procesul de răspândire.

Vâscozitatea petrolului influențează puternic aceste prime faze de formare a peliculelor coerente. Scurgerile de petrol cu vâscozitate mare se răspândesc foarte lent, iar cele situate la temperaturi sub punctul lor de curgere, se răspândesc foarte greu sau deloc [54].

Evoluția petrolului deversat în mediul marin. După pătrunderea lui în mediul marin petrolul suferă acțiunea conjugată a unei serii de procese interactive care îi determină soarta (Figura 3. 1).

Figura III. 1. Etape generale și mecanisme privind evoluția petrolului

în mediul marin [153]

Dispersia. Valurile și curenții de la suprafața apei marine contribuie la producerea picăturilor de petrol cu diferite mărimi [54].

Picăturile suficient de mici pentru a rămâne în suspensie se vor amesteca în masa de apă; acestea vor suferi ulterior procese de biodegradare sau de sedimentare.

Grosimea peliculei, care depinde de cantitatea de petrol scurs și gradul de răspândire, reprezintă un important factor al ratei de dispersie. Petrolul fluid care nu este afectat de alte procese de descompunere se poate dispersa complet în condițiile unei mări moderate, în câteva zile.

Petrolul vâscos, care formează emulsii cu apa, are tendința să formeze "lentile" subțiri la suprafața apei și va prezenta o tendință redusă de dispersare, persistând câteva săptămâni.

Evaporarea. Rata și extinderea evaporării sunt determinate în primul rând de volatilitatea petrolului [54]. Procesul de evaporare este mai intens cu cât crește proporția componenților cu punct de fierbere scăzut. Un alt factor ce influențează evaporarea este suprafața de răspândire. O suprafață mai mare de răspândire intensifică procesul de evaporare a componentelor volatile.

Alți factori pozitivi sunt: agitația mării, intensitatea vântului și temperatura ridicată. Acele componente ale petrolului cu p.f.<200°C se vor evapora în aproximativ 24 ore în condițiile climei temperate. În cazul unor produși rafinați (kerosen, gasolina) evaporarea se poate realiza complet doar în câteva ore, în timp ce fracțiunile ușoare din petrolul brut pot pierde prin evaporare în decursul primei zile până la 40%.

În contrast, fracțiunile grele din petrolul brut sau păcură se evaporă extrem de puțin sau deloc.

Viteza de evaporare depinde de cantitatea de fracții ușoare, cu limite de fierbere scăzute, cât și răspândirea pe suprafața apei, astfel pentru aceleași condiții meteo și hidro date [54] avem:

– amestecurile de fracții ușoare se evaporă cam 50% în primele ore, iar după 24 h integral;

– fracțiile medii (C13…C16) se evaporă 50% după 24 h, C17 atingând același procent de evaporare doar după 21 zile – procesul continuând lent timp de luni și chiar ani;

– fracțiile grele, din combustibilii grei sau reziduali se evaporă numai 10% în 24 h, procesul având drept consecințe modificări de densitate, vâscozitate, etc., care conduc la apariția de conglomerate de reziduuri, cu conținut mare de asfaltene.

Oxidarea. In prezența oxigenului din abundență majoritatea reacțiilor chimice care au loc în petrol sunt de oxidare [54]. O mare parte a acestor procese au loc la nivelul materialului petrolier plutitor, restul producându-se în coloana de apă conținând produșii petrolieri.

Reacții de reducere au loc probabil pe fundul oceanului, unde concentrația oxigenului este foarte scăzută.

Reacțiile de oxidare pot fi pur chimice și/sau mediate biologic.

Termenul de autooxidare se referă la procesele de oxidare care au loc în prezența oxigenului atmosferic, la temperatură obișnuită sau ușor mai ridicată. Auto-oxidarea este accelerată de lumină și de acțiunea catalitică a metalelor.

Dizolvarea. Prin acest proces fizic compușii hidrocarbonați cu greutate mică și unii compuși nehidrocarbonți cu polaritate ridicată trec din petrol în apă. Rata și gradul de dizolvare a petrolului depind de compoziția chimică, densitate, vâscozitate, punctul de curgere al petrolului, tensiunea lui superficială, solubilitate, etc. [54].

Deși dizolvarea are loc rapid, acțiunea ei se manifestă totuși pe termen lung, deoarece în timp, prin oxidarea hidrocarburilor din compoziția petrolului, se formează compuși polari (acizi grași, alcooli grași, etc.), mai solubili decâț compușii originali.

Dintre compușii cu greutate moleculară mică, aromatele monociclice prezintă solubilitatea cea mai mare.

Emulsionarea. Rata de emulsionare este în primul rând dependentă de starea de agitație a mării, deși petrolul vâscos are tendința de a absorbi foarte încet apa [54]. Procesul de emulsifiere poate decurge în două direcții: formarea de emulsii de petrol în apă, în care apa marină constituie faza continuă sau formarea de emulsii apă în petrol. Principalele caracteristici ale celor două tipuri de emulsii sunt:

Emulsii apă în hidrocarburi:

– sunt emulsii stabile, plutitoare pentru perioade mai mari de 100 de zile, cu un conținut de apă care variază între 30 și 80%;

– formarea lor este determinată probabil de reziduurile nevolatile, în special de asfaltenele din petrolul brut și este condiționată de agitația puternică de la suprafața mării și pelicule de petrol relativ groase.

Emulsii de hidrocarburi în apă:

– se formează în cazul produșilor petrolieri mai ușori, distilați, atunci când la suprafața apei acționează factori care determină separarea petrolului în picături, forțând pătrunderea acestora în masa apei;

– de regulă sunt instabile, cu tendințe de dispersare sub acțiunea vânturilor și valurilor;

– agenții chimici (dispersanți), utilizați în combaterea deversărilor de petro, favorizează, în general, formarea acestor emulsii, datorită naturii lor puternic hidrofilă;

– formarea lor poate fi favorizată și de surfactanții produși prin degradarea petrolului de către unele organisme.

Emulsificarea favorizează dizolvarea compușilor mai solubili din petrol sau din produșii petrolieri [54].

Sedimentarea. Hidrocarburile ajunse în mediul marin pot fi fixate prin procese de adsorbție/absorbție pe materialul particulat în suspensie șî se depun odată cu acesta. Cantitativ, acest proces este mai important în estuare și în zonele costiere, unde turbiditatea este mai mare.

Rata sedimentării, a absorbției hidrocarburilor pe particulele din suspensie este dependentă de temperatură. Natura și dimensiunea particulelor joacă de asemenea un rol important [54]. Spre exemplu 20 mg/l suspensie de caolin poate fixa până la 4 mg hidrocarburi (cu p. f. mari).

Fenomenele de sorbție (adsorbție și absorbție) se pot asimila cu un proces discret, a cărui rată condiționează apariția altor fenomene. Adsorbția și absorbția sunt procese concomitente, ce se delimitează mai greu.

Compușii organici mai hidrofobi sunt mai probabil sorbiți pe sedimente sau țesuturi animale, unde adsorbția/absorbția depinde de solubilitatea acestora în asociere cu natura sorbentului și caracteristicile fizico-chimice ale acestuia, date de expresia matematică:

C= KC, unde C și reprezintă concentrația compusului în faza solidă (sediment/țesut) și respectiv în apă, K este coeficientul parțial de sorbție iar 1/n este factorul exponențial (aprox. 1) [33].

Biodegradarea. Mediul marin este populat de bacterii și micro-organisme ce pot utiliza petrolul ca sursă de carbon și energie. Deși sunt larg răspândite în mare, ele tind să abunde în apele poluate cronic.

Rata de biodegradare a petrolului este dependentă de temperatură, conținutul de O2 și nutrienți, în special N și P [54].

Fiecare microorganism tinde să degradeze un grup specific de hidrocarburi.

Componentele petrolului brut suferă o biodegradare diferențiată, unele fiind rezistente la atacul bacterian.

In marea deschisă, microorganismele sunt mai puțin numeroase, dar în condiții favorabile înmulțirea lor are loc rapid, până când procesul devine limitat de nutrienți sau de lipsa oxigenului.

Biodegradarea are loc la interfața petrol-apă. Petrolul eșuat pe țărmuri, rămas izolat de apă, poate persista mult timp (câțiva ani), biodegradarea sa realizându-se extrem de încet. In mediul marin, formarea de picături de petrol pe cale naturală sau prin dispersie chimică duce la creșterea suprafeței de interfață absolut necesară activității biologice, favorizând degradarea bacteriană.

Varietatea factorilor ce influențează biodegradarea face dificilă aprecierea ratei de înlocuire a petrolului.

In apele temperate ratele zilnice sunt de 0,001 – 0,03 g/t apă de mare, iar în zonele cu poluare cronică, unde există o abundență de microorganisme, atinge 0,5 – 60 g/t apă de mare.

Descompunerea claselor de hidrocarburi cu rate diferite înregistrează o scădere pe măsură ce masa moleculară, ramificarea și gradul de substituție al hidrocarburilor cresc.

In sedimente, degradarea microbiană a hidrocarburilor petroliere este mai rapidă aproape de suprafață decât în straturile profunde, depinzând de capacitatea de oxidare a acestora [87]. Hidrocarburile reținute în sedimente pot fi remobilizate spre suprafață prin difuzie în porii cu apă, favorizându-se astfel biodegradarea hidrocarburilor aromatice cu masă moleculară mică.

Poluarea Mării Negre cu hidrocarburi petroliere. Marea Neagră constituie un important bazin de deversare a unor mari fluvii care străbat zone puternic industrializate din centrul și estul Europei. Acestea constituie o sursă majoră de poluare cu hidrocarburi petroliere, afectând atât zonele costiere cât și sedimentele platoului continental și chiar cele din zona abisală.

Datorită regimului hidrologic special, navigației intense, activităților portuare și dezvoltării industriei extractive și de prelucrare a petrolului sectorul nord-vestic al Mării Negre înregistrează cel mai ridicat nivel de poluare cu produși petrolieri.

Unele zone, în special zonele de influență fluvială directă și zonele portuare sunt extrem de grav afectate de poluarea petrolieră. Cea mai afectată este zona Sevastopolului, unde concentrația medie anuală a hidrocarburilor în apa de mare este estimată la 5 mg/l, de 100 de ori mai mare decât concentrația maximă admisă conform standardelor impuse de Federația Rusă.

Poluarea cu petrol de-a lungul liniilor de navigație este și ea ridicată (în general concentrații de 0.3 mg/l), probabil datorită mai ales debalastărilor și descărcărilor de apă de santină, în timp ce în marea deschisă concentrațiile sunt în general de 1 – 3 µg/l.

Poluarea cu produși petrolieri afectează de asemenea sedimentele marine. Un studiu recent [151] relativ la prezența unor hidrocarburi alifatice și poliaromatice în sedimentele de pe platoul continental și din zona abisală a dus la următoarele concluzii:

– Dunărea este sursa majoră de hidrocarburi petrogene, astfel că în zona ei de vărsare se înregistrează cele mai ridicate concentrații;

– intrările fluviale de hidrocarburi de origine terigenă, atât n-alcani cât și reten (PAH) afectează îndeosebi sedimentele marginale;

– transportul eolian este important pentru introducerea alcanilor normali din cerurile epicuticulare ale plantelor superioare și a hidrocarburilor poliaromatice rezultate din procese pirolitice sau de combustie în zona centrală a Mării Negre;

– influxurile de hidrocarburi în sedimentele recente sunt de 10x mai mari pentru hidrocarburile alifatice și de 100x mai mari pentru cele poliaromatice decât în perioada preindustrială;

– concentrațiile hidrocarburilor alifatice în sedimente variază de la 153 µg*g-1 de sediment uscat la 105°C (g. u.) în zona de vărsare a Dunării la 10 µg*g-1 (g. u.), în sedimentele din zona abisală;

– concentrațiile hidrocarburilor poliaromatice, între care domină cele de origine pirolitică, variază între 1250 ng*g-1 (g. u.) și 200 ng*g-1 (g. u.).

In termeni generali, datele existente la ora actuală referitoare la poluarea Mării Negre cu produși petrolieri pot fi sintetizate după cum urmează [131]:

– concentrațiile hidrocarburilor sunt în general comparabile cu cele raportate în Marea Mediterana și în alte regiuni;

– în termeni de hidrocarburi totale, zonele cele mai contaminate sunt asociate cu deversările de ape reziduale din zona Odessa, cu influxul fluviului Dunăre și cu cel din zona portului Soci;

– nivele de contaminare relativ reduse s-au înregistrat în probe din nordul Mării Negre (coasta ucrainiană);

– concentrații relativ scăzute de hidrocarburi s-au înregistrat și în zona de influx a apelor Bosforului în Marea Neagră;

– majoritatea probelor sunt contaminate mai ales cronic, cu petrol degradat;

– contribuții importante de petrol “proaspăt” au loc prin intermediul Dunării;

– concentrațiile hidrocarburilor poliaromatice sunt în general scăzute, acestea provenind atât din surse petrogene cât și pirogene.

In contextul general al poluării Mării Negre cu produși petrolieri litoralul românesc se confruntă cu o serie de probleme specifice. Principalele surse de poluare sunt zonele portuare Constanța, Agigea, Mangalia și combinatul de prelucrarea a petrolului Petromidia.

In conformitate cu rezultatele cercetărilor științifice executate într-un studiu din 1998 [114] s-a constatat prezența permanentă în apa marină, de-a lungul întregului litoral, a unui conținut semnificativ de hidrocarburi, identificându-se astfel un proces de poluare caracterizat printr-o intensitate specifică fiecărei zone studiate, în funcție de gradul de asociere al factorilor antropici, de natura lor și de influența hidroclimatică dominantă.

Studiul analitic a constatat prezența permanentă a agentului poluant petrolier în masa eșantioanelor de apă marină, ordinul de mărime al concentrațiilor identificate la gurile de vărsare ale Dunării fiind situat în domeniul valoric de la 10,5 µg/l la 1733,9 µg/l, în perioada 1995-1997. Procesul este determinat de efectul de suprapunere a potențialului poluant furnizat de fluviu prin canalele Sulina (estimat la 1652,9 µg/l în 1995) și Sf. Gheorghe la fondul existent, determinat de vărsarea celorlalte fluvii din sectorul N -V al Mării Negre. Datorită efectului de diluție, în zonele de influx concentrațiie hidrocarburilor în apă descresc treptat odată cu creșterea distanței de transport.

Apele marine din zona litorală cuprinsă între localitățile Năvodari și Vama Veche înregistrează de asemenea un anumit grad de poluare; în intervalul batimetric 0 – 10 m concentrațiile hidrocarburilor ating valori de 7391 µg/l la mal (maxima în 1996) și de 2388 µg/l (maxima în 1995) la izobata de 10 m.

Și în zona de influență a deversărilor în mare a apelor reziduale de la PetroMidia S.A. (de la Vadu – Sinoe până la Stațiunea Mamaia) au fost semnalate hidrocarburi în apa mării, domeniile de concentrații pentru intervalul batimetric 0 – 10 m variind, în perioada 1990-1997, în limite extrem de largi (Tabelul 3. 1., după Piescu, 1998).

Punctele de control situate la țărm, în zone de interes turistic, au înregistrat în special în perioada estivală valori maxime de concentrare a hidrocarburilor; eșantioanele colectate în iulie 1995 au prezentat următoarele valori:

– stația Cazino Mamaia: 2193 µg/l;

– plaja Modern Constanța: 1180,25 µg/l;

– stația Eforie-Nord: 6478,9 µg/l, concentrație extrem de ridicată, explicată prin eșuarea pe țărm a rezidurilor evacuate în largul mării în anul 1994, care a precedat studiului.

Analiza gradului de contaminare cu hidrocarburi a apei marine din zona Port Constanța a stabilit prezența permanentă a poluantului petrolier în eșantioanele colectate [113], domeniul de variație a concentrațiilor fiind delimitat de valorile: 48,02 µg/l – 5985,05 µg/l.

Tabelul 3. 1. Conținutul în hidrocarburi al apei marine în zona Mamaia [114]

Plafonul mediu situat la valoarea de 751,33 µg/l, cât și frecvența în proporție de 45% a concentrațiilor superioare valorii de 1000 µg/l, a condus la identificarea celui mai intens proces de poluare cronică cu hidrocarburi, comparativ cu restul zonelor studiate în 1995.

Poluarea generală a Mării Negre cu hidrocarburi petroliere a determinat efectuarea unui număr mare de experimente pentru determinarea in vitro a efectelor acestora asupra organismelor.

Smolyar [130] a urmărit supraviețuirea și intensitatea nutriției în cazul unor nevertebrate asociate biocenozei Cystoseira, în condiții de intoxicație acută și cronică cu produși petrolieri. Supraviețuirea a fost urmărită la trei specii asociate Cystoseirei – Mylilaster lineatus, Rissoa splendida și Idotea baltica – în cazul expunerii de scurtă durată (zile) la doze mari de compuși petrolieri (concentrații de 100, 75, 50, 25 și 10 ml/l apă marină).

Supraviețuirea și intensitatea nutriției au fost urmărite și în condițiile unei intoxicații cronice cu petrol, durata expunerii fiind de 100 zile. Sensibilitatea organismelor s-a dovedit a fi aceeași, cea mai scăzută mortalitate după 80 zile de expunere înregistrându-se la M. lineatus – 10%. După 100 zile toate bivalvele prezentau creșteri reduse în greutate și mărime.

A fost studiată [95] acțiunea fenolului asupra unor nevertebrate și pești, în condițiile unei contaminări acute, stabilind concentrațiile minime letale și LC50.

Studiile efectuate în ultimii ani de diferite echipe de cercetare în scopul cunoașterii stării calitative și cantitative a principalelor componente ale ecosistemelor marine de la litoralul românesc au arătat că în zonele Vadu și Mamaia, aflate sub influența deversărilor industriei petrochimice și a altor platforme industriale se evidențiază, în general, o degradare ecologică avansată comparativ cu situația existentă în anii 60-70, în etajul mediolitoral și în stratul freatic supralitoral învecinat.

Studii experimentale, în condiții de laborator, au fost inițiate în ultimul deceniu de către M.-T. Gomoiu și colaboratorii săi [73] asupra unor nevertebrate comune la litoralul românesc, urmărind efectul unor ape reziduale provenind din industria petrolieră asupra acestor organisme marine.

Surse de poluare a solului si potectia sa.

Rolul solului ca factor de mediu

Pentru om solul, prin natura lui prezintă particularități pe cat de deosebite de ale celorlalți factori de mediu inconjurător, pe atat de importante pentru biosferă. Ca suport și mediu de viață pentru plante, solul, prin conținutul lui in humus, realizează principalele legături in lanțurile trofice ale ciclului biologic al elementelor, de la sinteza materiei organice pană la produsele mineralizării acestuia. Solul este intim implicat in toate procesele biogeochimice ciclice care contribuie la intreținerea și asigurarea existenței vieții pe pămant.

Pedosfera, incluzand atat invelișul de sol al uscatului cat și cel al acvatoriilor cu ape puțin adanci este de neinlocuit in multiplele sale funcții :

de mediu favorabil dezvoltării organismelor ;

de rezervor și sursă de apă, elemente nutritive și energie ;

de intermediar activ in toate ciclurile biogeochimice globale de apă, oxigen, azot, fosfor, sulf, etc. ;

de intervenție in procesele sau mecanismele care determină balanța bioenergetică a biosferei și peisajului.

Aceste funcții au acționat neintrerupt in trecut, actioneaăa in prezent și vor continua să acționeze și in viitor, bineințeles cu intensități și ritmuri diferite in diferitele ecosisteme de pe glob.

Datorită capacității de a intreține viața plantelor, solul constituie principalul mijloc de producție agricola, dar existența și dezvoltarea societății umane vor fi condiționate incă multă vreme de abundența și calitatea plantelor superioare terestre, care trebuie să asigure oamenilor hrană și materii prime pentru imbrăcăminte, adăpost, medicamente și alte cerințe.

Solul este locul unde se adună poluanți sub formă de pulberi din aer, gaze toxice dizolvate de ploaie, ape de infiltrație poluate, rauri poluate, irigații cu ape poluate, aglomerările de deșeuri menajere sau industriale. Reziduurile de tot felul care n-au fost evacuate in apă și aer acoperă uscatul, infestand terenurile agricole acolo unde sunt mai fertile și strică peisajele atat de căutate pentru frumusețea lor.

Distrugerea invelișului de sol sau inlocuirea lui cu teritorii neproductive biologic, care s-a intensificat pe glob in ultimul timp, va conduce, evident, la modificări importante, unele imprevizibile, in procesele și ciclurile geochimice și hidrologice, ca și in regimurile de climă atmosferică, de căldură și energie ale biosferei, avand ca rezultat schimbări nefavorabile pentru viață in general.

Dacă distrucția invelișului de sol va continua, dereglările in funcționarea biosferei, locale sau regionale in prezent, vor afecta areale din ce in ce mai mari ducand cu timpul la perturbații catastrofale in intreaga biosferă. De aceea, in prezent specialiștii iși indreaptă tot mai intens atenția asupra cercetării complicatelor fenomene negative regionale de aridizare și deșertificare, de schimbare a climatului, de poluare periculoasă a mediului prin ploi acide sau alte modalități, precum și asupra măsurilor de prevenire a acestor fenomene.

Rolul solului in stocarea și eliberarea apei in natură

Funcțiile pedosferei in legătură cu hidrosfera sunt foarte importante. Solul joaca un rol activ in circuitul hidrologic al Terrei prin faptul că determină raportul dintre evapotraspirația in atmosferă, scurgerea de suprafață in rauri și infiltrația in subteran din precipitațiile care cad la suprafața uscatului, participand astfel la bilanțul de apă local sau regional și implicit, la cel general al uscatului.

Solul prin sistemul polidispers al masei sale, reține apa din precipitații sau condensează vapori de apă din atmosferă formand rezerve de apă, filtrează apa care percolează in adancime in ape freatice sau subterane. Rezervele de apă ale solului sunt folosite in procesul de evapotranspirație in raport cu cantitatea de biomasă care a fost sintetizată și ariditatea climei și are loc o creștere a umidității aerului in apropierea solului acoperit cu vegetație.

Apa de percolare și scurgere in adancime dizolvă mulți dintre componenții solului influențand compoziția chimică a apelor de adancime sau ale raurilor in care ajunge și in care transportă produse solubile ale alterării și solificării, inclusiv metaboliți ai proceselor biologice.

Zonalității sau regionalității geografice a invelișului de sol ii corespunde și o zonalitate sau regionalitate a compoziției chimice a apelor naturale. In ultimă instanță, privind la scară geologică , insuși compoziția chimică a mărilor și oceanelor este de fapt condiționată de funcția geochimică a solului care in ciclul biogeochimic natural concentrează elementele biofile restituind in hidrosferă cu precădere celelalte elemente.

In funcție de tipul de bilanț al apei in sol sunt și caracteristicile solului și apelor subterane :

tipul evaporativ sau exudativ de bilanț, specific regiunilor aride , determină formarea de ape mineralizate și soluri saline indeosebi in teritorii joase (către care au loc scurgeri locale).

tipul percolativ de bilanț al apei in sol, specific regiunilor umede, cu soluri permeabile, conduce la formarea de soluri intens spălate, sărăcite in elemente minerale, cu aciditate ridicată și fertilitate redusă.

tipul acumulativ de bilanț al apei in sol din terenuri joase mlăștinoase sau din jurul lacurilor sau mărilor este răspunzator pentru stagnarea apei și condiții anaerobe , insoțite adesea de formarea de sulfuri și aciditate cauzate de prezența sulfatului de aluminiu.

Modul de reținere, infiltrare, circulație laterală, evaporare și transpirație a apei in sol reprezintă mecanismele esențiale care determină direcțiile și intensitatea proceselor geochimice la scară globală , ca și alimentarea plantelor la nivel local.

Prin funcția sa de filtru solul are și o acțiune importantă de reținere a unor substanțe care ar putea contamina apele subterane prevenind deci poluarea acestora.

Capacitatea de producție a bazinelor de apă (lacuri, iazuri, eleștee, etc.) este deasemenea mult influențată de caracteristicile și calitatea solului submers existent in acestea.

Surse de poluare a solului

Solul poate fi poluat fie direct, prin deversarea pe sol de deșeuri și reziduuri industriale și prin răspandirea de pesticide și ingrășeminte odată cu apa de ploaie, sau indirect, prin depunerea agenților poluanți, injectați in atmosferă, pe sol, de către apa de ploaie și de către vant.

Poluarea solului prin activități industriale. Industria exercită o puternică acțiune poluantă prin diversele sale ramuri: energetica, metalurgirca, construcții de mașini, chimie, industria lemnului, industria usoară și alimentară. Rezultatele acestor exploatări din industrie sunt halde intregi de rezduuri care blochează temporar, alteori definitiv, mari suprafețe de terenuri agricole, cu soluri dintre cele mai fertile. Ca deponii sunt considerate: cenușa de la termocentrale, sterilul din cocsul siderurgic, rumegusul și resturile lemnoase, reziduurile anorganice, iazuri de decantare, etc.

Pentru țara noastră, cifrele arată incă de la nivelul anului 1981, avem acoperite prin deponii circa 19000 ha de terenuri agricole, din care numai cu zgură și cenusă 18000ha (date I.C.P.A.C., Răuță și colab., 1983).

S-au incercat diferite soluții, cu sau fără copertare cu sol fertil, pentru a fixa aceste deponii (pe care vantul le spulberă, poluand atmosfera cu pulberi) și astfel se pot reintroduce terenurile respective in circuitul agricol. Astfel, s-au stabilit tehnologii pentru inierbarea haldelor de steril rezultate de la prepararea metalelor neferoase de la Deva, Tarnita- Gura Humorului, tehnologii de cultivare a haldelor de cenușă de la centralele termoelectrice (Șchiopu, D., 1997)

Poluarea solului cu metale grele. Aceasta se produce in vecinătatea marilor combinate industriale și de-a lungul căilor rutiere, ca urmare a autoepurarii aerului.

Astfel de cazuri, cu depășiri a limitelor normale și a CMA din sol la plumb, cadmiu, zinc, cupru au fost observate la Copșa Mică, fiind poluate circa 180 000 ha. La Valea Călugărească, unde funcționa Combinatul pentru Ingrășeminte Chimice a fost observată o poluare gradată a solului cu metale grele ( Ni, Co, Pb, Zn, Cu si Cd), in funcție de distanța față de sursa de emisie, fiind depășite valorile CMA la distanță mai mică de 1000m față de sursă.

Dacă condițiile din sol permit, metalele grele trec direct in soluția coloidală și de aici, prin absorbție de către plante ajung in organismul animalelor și implicit al omului. Efectul dăunator este legat de mobilitatea metalelor respective, de solubilitatea lor in apă. Astfel, o serie de constituenți ai solului trebuie să aibă anumite insușiri. De pildă, humusul, cu cat cantitatea este mai redusă, cu atat metalele grele devin accesibile pentru plante și invers. In cazul pH, se consideră că limită minim accesibilă a unui metal toxic in sol, valoarea de 6,6. Capacitatea totală de schimb cationic (T) –determinată la randul ei de argilă și humus, cu cat are valori mai reduse, cu atat solul este mai puțin protejat la accesul metalelor grele. Textura influențează accesibilitatea metalelor grele, in situația cand este mijlociu–grosieră sau, solul devine protejat, in cazul fracțiunilor fine, lentargiloase și argiloase.

Dintre metalele grele, cu influență nocivă asupra plantelor, dar nu numai, o au următoarele: Pb, Zn, Cu, Cd, Hg ,Cr, Co, Mo, Fe.

In zona Zlatna s-a observat că poluarea cu metale grele și SO2 a avut efecte diferite la arbori : gorunul a fost mai rezistent decat fagul și carpenul.

Tot ca urmare a efectului metalelor grele este perturbată activitatea microbiană din sol, afectand formarea humusului, fapt ce atrage deteriorarea insușirilor fizice și chimice ale solurilor. Ca urmare, in zonele afectate de acest tip de poluare, vegetația dispare. Dispariția vegetației agravează degradarea solului și sub acțiunea precipitațiilor se declanșează eroziunea solului și se produc alunecări de teren ( Șchiopu, D., 1997).

Poluarea prin activitatea din agricultură. Se diferențiază pe cele două domenii: producția vegetală și cea animală. In funcție de activitățile specifice, vom intalni și cazuri de poluare a solului prin: deșeuri și reziduuri vegetale, pesticide, surplus de ingrășăminte chimice in sol, dejecții de la complexele zootehnice, etc.

Poluarea solului cu deșeuri și reziduuri vegetale agricole și forestiere are loc cand aceste materiale se depozitează dezordonat, se aruncă la intamplare, putand incărca excesiv solul cu nitrați și agenți patogeni. Uneori asemenea suprafețe devin focare de imburuienare.

Poluarea solului prin dejecții animaliere a căpătat o mare amploare odată cu dezvoltarea sistemelor concentrate de creștere și ingrășare a animalelor (cu deosebire porcine și păsări). Sunt apreciate zilnic ca fiind aduse in sol, substanțe provenite din hrana animalelor, astfel circa 10 g Na Cl/porc si 100 kg soda caustică, folosită pentru igienizarea padocurilor, la un complex de 100.000 porci (Căzănești-Călărași). O serie de substanțe folosite in hrana păsărilor, sau pentru combaterea anumitor boli, unele chiar pentru stimularea creșterii, odată eliminate provoacă poluarea datorită și unor insușiri negative pe care le au. Ajung astfel in sol elemente precum Cu sau Ar, a căror acțiune poluantă s-a constatat anterior.

Cercetările asupra dejecțiilor animaliere au dovedit că odată aplicate pe sol, acestea ridică conținutul de Zn și Fe mobil.

Poluarea solului prin hidrocarburi afectează suprafețele de teren situate in preajma exploatărilor petrolifere, pe traseele conductelor ce aprovizionează cu țiței combinatele petrochimice, etc. se consideră că viața plantelor devine critică, atunci cand cantitatea de țiței depășește 1kg/m3. In punctele de extracție, petrolul este insoțit și de ape mineralizate, care sărăturează solul.

Un rol important in depoluarea perimetrelor cu hidrocarburi revine microorganismelor din sol și anume: bacteriile denitrificatoare și sulfato-reducătoare, care utilizează petrolul ca sursă de energie, ceea ce favorizează mineralizarea și oxidarea parțială a acestuia.

Poluarea solului prin acidifiere. După cum se știe solurile acide sunt acelea unde valoarea pH-ului coboară sub 7.

Poluarea prin acidifiere poate fi consecință a autoepurarii aerului care conține cantități mari de SO2 sau de oxizi de azot care au determinat formarea ploilor acide.

Excesul de ingrășăminte cu fosfor induce carențe de zinc. Aplicarea ingrășămintelor chimice cu NPK și neaplicarea microelementelor a făcut ca produsele agricole să fie lipsite sau să conțină in cantități mici aceste microelemente, cu consecințe dăunătoare pentru sănătatea oamenilor și animalelor, rezultand necesitatea de a aplica zinc, molibden și bor pe sute de mii de hectare, dar și alte microelemente, ca nichel, mangan, fier, calciu, magneziu etc.

Poluarea solului cu pesticide a apărut in urma chimizării agriculturii, in scopul combaterii organismelor dăunatoare plantelor, a diversificării gamei substanțelor de combatere pentru protecție la diverse boli și dăunători. Pesticidele circulă prin sol prin intermediul soluției coloidale, odată cu apa din precipitații sau din irigații, dar și prin volatilizare.

Există diverse moduri de aplicare a pesticidelor: prafuri, pulberi, spume, granule, soluții, suspensii. Cele mai nepoluante sunt considerate capsulele și granulele, care se dizolvă in condiții corespunzătoare de umiditate și pH.

Poluarea solului cu materii radioactive. Pămantul este supus permanent radiațiilor ionizate provenite din cosmos sau a celor telurice. Efectul nociv al acestora a inceput să fie urmărit după folosirea combustibililor nucleari in centrale electrice sau, in urma experiențelor militare.

Nocivitatea mai mare sau mai mică, depinde de perioada de injumătățire a elementului respectiv, de climatul local sau de substratul litologic. S-a constatat de pildă, că unele din elementele radioactive, deși cu durată scurtă sau moderată și care rareori ajung in sol, devin extrem de agresive la timp ploios, cand il penetrează și implicit il poluează radioactiv. Sunt exemplificate: stronțiu 89, zirconiu 95, barul 110, iodul 133, et. Cele cu viață mai lungă in sol sunt: cesiul 137 și stronțiul 90, cu o durată de 50, respectiv 27 ani.

O problemă importantă cu implicații in poluarea radioactivă a solului privește transportul și depozitarea deșeurilor in containere speciale, rezultate din procesul tehnologic al energeticii nucleare.

Pentru țara noastră, concret in cazul centralei Cernavodă, se preconizează depozitarea in containere speciale de plumb și ingroparea lor in depozite lessoide cu pat argilos (mont morillonitul reprezentand mineralul cu ponderea cea mai ridicată) la o adancime de 10-20m.

Solul și rolul care-i revine in cadrul ecosistemelor terestre ca sistem depoluator, folosirea invelișului de soluri, ca suport al deșeurilor diverselor forme de activități a condus și continuă să supună acest strat fertil al scoarței terestre, la degradare continuă, cu consecințe grave pentru societate.

Poluarea solului prin depozitarea deșeurilor. Managementul deșeurilor și compostarea solului.

Ecosistemul care cuprinde și solul are două funcții esențiale: de depozitare, furnizor de elemente nutritive și apă pe de o parte, și de recipient și transformator al reziduurilor și deșeurilor, pe de altă parte, avand deci rolul de regulator al ecosistemului și de purificator al mediului inconjurător. De la aceasta face abstracție zona marilor orașe, unde reziduurile sunt inlăturate mai mult pe suprafețe mai reduse, dar totuși prin implicațiile pe care le au asupra mediului sunt principalele surse de poluare.

Industrializarea excesivă din ultimele 15 decenii a rupt echilibrul natural, prin contaminarea mediului inconjurător cu numeroase substanțe toxice.

In prezent, in lume sunt generate 2 miliarde tone deșeuri pe an, din care circa jumătate sunt deșeuri industriale periculoase.

Deșeurile de compuși macromoleculari naturali sunt mineralizate de către microbiota din sol, in timp ce deșeurile de compuși macromoleculari sintetici sunt mai greu (sau foarte greu) biodegradabile și răman in sol timp foarte indelungat, creand probleme legate de poluare.

Procesul de degradare abiotică și biotică a compușilor macromoleculari in sol sunt deosebit de complexe, iar impactul acestora asupra solului este destul de puțin studiat.

Datorită compușilor organici intermediari formați după inceperea proceselor de biodeteriorare/biodegradare, solul iși modifică unele proprietăți (in primul rand pH), ajungandu-se in unele cazuri la modificarea fertilității. Prin cultivarea plantelor din familia Leguminoase pe aceste soluri, ele iși pot totuși reface capacitatea de fertilizare.

Managementul deșeurilor. In toate țările dezvoltate, pentru prelucrarea deșeurilor municipale și a celor nereciclabile (inclusiv cele de polimeri) se utilizează diferite procedee și instalații in vederea reducerii poluării mediului:

depozitarea controlată sau necontrolată in halde sau deponii

compostarea aerobă a deșeurilor

incinerarea controlată

Cel mai utilizat procedeu de eliminare a deșeurilor este depunerea controlată (65-80%), apoi incinerarea și compostarea.

Compostarea. Compostarea este un proces de fermentare aerobă datorită unor microorganisme (bacterii, fungii sau actinomicete) cu producere de căldura, dioxid de carbon și apă. Materia organica moartă este convertită intr-un material omogen, asemănător humusului denumit compost. Deșeurile municipale supuse compostării sunt mai intai prelucrate in vederea separării unor materiale precum obiecte din fier, cutii de conserve sau lame de ras, după care are loc procesul de mărunțire pentru mărirea suprafeței de contact cu microorganismele.

Compostarea asigură o bună protecție a mediului prin reciclarea substanțelor fertilizante, nutrienților (azot, fosfor, potasiu), evitarea mirosurilor neplăcute, inlăturarea prezenței muștelor, șobolanilor și cainilor. Compostul obținut poate fi răspandit pe terenurile agricole invecinate.

Parametrii necesari unei bune funcționări a unei exploatări de compostare sunt:

raportul C:N la inceputul procesului de compostare trebuie să aibă valoarea 35 și circa 25 pe tot parcursul compostării. Pentru realizarea și menținerea acestor rapoarte, se pot adaugă in timpul procesului diferite materiale cu conținut in carbon sau azot.

pH amestecului inițial trebuie să aibă valori cuprinse intre 3-11, de 5,5 –8,0 in timpul procesului de compostare și 4-7 la finalul procesului. Reglarea pH-ului se poate face prin adăugarea de carbonat de calciu.

umiditatea și structura fizică a amestecului sunt parametri importanți pentru circulația aerului și a apei și pentru dezvoltarea microorganismelor. Umiditatea materialelor cu granulație mare trebuie să fie de 70-75% (reglarea se face prin adaos de reziduuri de hartie, rumeguș, carton), in timp ce materialele cu granulație fină supuse compostării trebuie să aibă o umiditate de 55-60% ; dacă in timpul procesului de compostare materialul se deshidratează, se adaugă apă in compost.

temperatura optimă de compostare este cuprinsă intre 40 și 50 0 C, temperaturi mai ridicate pot conduce la inhibarea dezvoltării microorganismelor, și in consecință, la micșorarea vitezei de biodegradare a substanței organice. Temperatura poate fi controlată prin ventilare forțată.

aerarea masei de fermentare este un parametru important pentru menținerea fermentației aerobe. In timpul fermentării, oxigenul este necesar atat pentru metabolismul aerobic (respirația microorganismelor), cat și pentru oxidarea materialelor organice prezente in masa compostului.

Starea solurilor in Romania

In ceea ce privește repartiția solurilor Romaniei pe categorii de folosințe (Tab.6.1.), ponderea principală o dețin terenurile agricole (62%), urmate de păduri și alte terenuri cu vegetație forestieră (28%). Alte terenuri ocupă 10% din suprafața țării (ape, bălți, curți, construcții, căi de comunicație, terenuri neproductive).

In ultimii 25 de ani se constată modificări survenite in structura folosințelor (Tab.6.2.). Astfel, suprafața terenurilor arabile și a culturilor permanente a scăzut cu 6% față de anul 1975, in timp ce suprafața pajiștilor a crescut cu 10% comparativ cu același an. Această creștere s-a produs in special prin neluarea in cultură a unor terenuri arabile după anul 1990. A crescut cu 4% suprafața ocupată de curți, construcții etc. Suprafața pădurilor a crescut cu 1% prin luarea in evidența a unor terenuri ocupate cu vegetație forestieră (pășuni impădurite, lunci inundabile etc).

Tabelul 6.1. Repartiția folosințelor solurilor in anul 2000

(după date furnizate de MAAP)

Practic insă suprafața pădurilor incheiate, care fac parte din fondul forestier amenajat, a scăzut, ca urmare a tăierilor abuzive efectuate după anul 1990.

Ca urmare a creșterii indicelui demografic, in ultimii 65 ani suprafața arabilă pe locuitor a scăzut de la 0,707 ha (in anul 1930) la 0,42 ha in anul 1999, practic resursele in cadrul acestei folosințe fiind epuizate.

Tabelul 6.2. Schimbari in utilizarea terenurilor

(Dupa datele Anuarelor statistice ale Romaniei-1975-1991 si MAAP -2000)

Unul din factorii cu efect negativ asupra performanțelor din agricultură il reprezintă farămițarea proprietății in zeci de milioane de parcele.

In ceea ce privește repartiția terenurilor pe clase de pretabilitate, aceasta se caracterizează printr-o pondere variabilă a acestora (Tab. 6.3.).

Astfel, fără aplicarea de măsuri ameliorative, in clasa I (pretabilitate foarte bună) se incadrează numai 2,8% din terenurile agricole, circa 3,8% fiind terenuri arabile. In clasa a II-a, cu restricții mici, se incadrează 24,7% din terenurile agricole și 35,9% din cele arabile; in clasa a III-a, cu restrictii mijlocii, intră 20,8% din solurile agricole și respectiv 25,3% din cele arabile, in timp ce in clasele a IV-a și a V-a, cu restricții mari și foarte mari se incadrează 51,7% din terenurile agricole, și respectiv, 35% din cele arabile. Practic, numai circa 4 milioane ha teren agricol, din care 3,8 milioane ha arabil intrunesc condițiile minime pentru dezvoltarea unei agriculturi competitive.

Principalele restricții ale calității solurilor. Din inventarierea executată de către I.C.P.A. in colaborare cu O.S.P.A., pentru 41 județe, si cu alte unități de cercetare, pe circa 12 milioane ha de terenuri agricole, din care pe aproximativ 7,5 milioane ha de teren arabil (circa 80% din suprafața arabilă), calitatea solului este afectată intr-o măsură mai mică sau mai mare de una sau mai multe restricții (Tab.6.4.). Influențele dăunătoare ale acestora se reflectă in deteriorarea caracteristicilor și funcțiilor solurilor, respectiv in capacitatea lor bioproductivă, dar, ceea ce este și mai grav, in afectarea calității produselor agricole și a securității alimentare, cu urmări serioase asupra calității vieții omului.

Aceste restricții sunt determinate fie de factori naturali (climă, forme de relief, caracteristici edafice etc), fie de acțiuni antropice agricole și industriale; in multe cazuri factorii menționați pot acționa sinergic in sens negativ, avand ca efect scăderea calității solurilor și chiar anularea funcțiilor acestora.

Seceta se manifestă pe circa 7,1 milioane ha, din care și pe cea mai mare parte a celor 3,2 milioane ha amenajate anterior cu lucrări de irigație. După datele M.A.A. și din Anuarele Statistice ale Romaniei reiese o creștere a suprafețelor irigate in intervalul 1980-1995, după care s-a inregistrat un declin puternic, ajungandu-se ca la mijlocul anului 2000, doar 200 mii ha sa fie udate.

Excesul periodic de umiditate in sol (Tab.6.4.) afectează circa 3,9 milioane ha, din care o mare parte din perimetrele cu lucrări de drenaj (3,2 milioane ha), care nu funcționează cu eficiența scontată.

Eroziunea hidrică este prezentă pe 6,3 milioane ha, din care 2,3 milioane amenajate cu lucrări antierozionale, in prezent degradate puternic in cea mai mare parte; aceasta impreună cu alunecările de teren (circa 0,7 milioane ha) provoacă pierderi de sol de pană la 41,5 t/ha.an.

Eroziunea eoliană se manifestă pe aproape 0,4 milioane ha, cu pericol de extindere, cunoscand că, in ultimii ani, s-au defrișat unele păduri și perdele de protecție din zone susceptibile acestui proces de degradare.

Conținutul excesiv de schelet in partea superioară a solului afectează circa 0,3 milioane ha.

Tabelul 6.3. Repartizarea terenurilor agricole ale Romaniei pe clase de pretabilitate,

fără aplicarea măsurilor ameliorative (după datele furnizate de MAAP, 2000)

Sărăturarea solului se resimte pe circa 0,6 milioane ha, cu unele tendințe de agravare in perimetrele irigate sau drenate și irațional exploatate, sau in alte areale cu potențial de sărăturare secundară, care insumează inca 0,6 milioane ha.

Deteriorarea structurii și compactarea solului ("talpa plugului") se manifestă pe circa 6,5 milioane ha; compactarea primară este prezentă pe circa 2 milioane ha terenuri arabile, iar tendința de formare a crustei la suprafața solului, pe circa 2,3 milioane ha.

Starea agrochimică, analizată pe 66% din fondul agricol, prezintă urmatoarele caracteristici nefavorabile:

aciditate puternică și moderată a solului pe circa 3,4 milioane ha teren agricol și alcalinitate moderată-puternică pe circa 0,2 milioane ha teren agricol;

asigurare slaba pană la foarte slabă a solului cu fosfor mobil pe circa 6,3 milioane ha teren agricol;

asigurare slabă a solului cu potasiu mobil se resimte pe circa 0,8 milioane ha teren agricol;

asigurarea slabă a solului cu azot, pe aproximativ 5,1 milioane ha teren agricol;

asigurarea extrem de mică pană la mică a solului cu humus pe aproape 7,5 milioane ha teren agricol;

carențe de microelemente pe suprafețe insemnate, mai ales carențe de zinc, serios resimțite la cultura porumbului pe circa 1,5 milioane ha.

După datele M.A.A., consumul aparent total de fertilizanți (N, P2O5, K2O) a scăzut continuu, incepand cu anul 1986, de la 1295 mii tone la 293 mii tone in anul 1998 și a inregistrat o ușoară creștere in anul 1999 (305 mii tone substanță activă). In mod corespunzător, consumul total de N, P, K kg/ha a scăzut in aceeași perioadă, de la 86 kg/ha la circa 21 kg/ha in anul 1999. Această scădere sistematică se reflectă și in dinamică parametrilor corespunzători ai solului, prin creșterea suprafețelor cu conținuturi foarte mici de N, P, K.

Poluarea chimică a solului afectează circa 0,9 milioane ha, din care poluarea excesivă circa 0,2 milioane ha; efecte agresive deosebit de puternice asupra solului produce poluarea cu metale grele (mai ales Cu, Pb, Zn, Cd) și dioxid de sulf, identificată in special in zonele Baia Mare, Zlatna, Copșa Mică.

Deși, in ultimii ani, o serie de unități industriale au fost inchise (ROMFOSFOCHIM-Valea Calugareasca), iar altele și-au redus activitatea, poluarea solului se menține ridicată și in alte zone (Targu Mureș, Turnu Măgurele, Tulcea, Slatina s.a.).

Poluarea cu petrol și apa sărată de la exploatările petroliere și transport este prezentă pe circa 50 mii ha.

Distrugerea solului prin diverse lucrări de excavare afectează circa 15 mii ha, această constituind forma cea mai gravă de deteriorare a solului, intalnită in cazul exploatărilor miniere la zi, ca de exemplu, in bazinul minier al Olteniei. Pretabilitatea terenurilor afectate de acest tip de poluare a scăzut cu 1-3 clase, astfel că unele din aceste suprafețe au devenit practic neproductive.

Acoperirea solului cu deșeuri și reziduuri solide a determinat scoaterea din circuitul agricol a circa 18 mii ha terenuri agricole și lunci.

Daunele economice directe asupra producției agricole datorate restricțiior menționate se estimează prin diminuarea acesteia cu circa 20% pe an.

Tabelul 6.4. Suprafața terenurilor agricole afectate de diverși factori limitativi

ai capacității productive (după datele furnizate de MAAP, 2000)

1 Aceeași suprafață poate fi afectată de unul sau mai mulți factori restrictivi.
2Amenajările menționate sunt in cea mai mare parte nefuncționale, datorită neintreținerii lor și lipsei fondurilor financiare