Situatia Siturilor Contaminate cu Produse Petrolifiere din Cadrul Petrom Si Metodele de Remediere Adoptate

Solul este un corp viu minunat. El reprezintă suportul vieții omenești și a bunăstării. Acesta oferă ancorare rădăcinilor, reține apa îndeajuns ca plantele să se poată folosi de ea, și stochează nutrienții care mențin viața – în lipsa acestor calități Pământul ar fi la fel de steril ca și planeta Marte. Solul este mediul de viață pentru nenumărate microorganisme, ce desfășoară multiple transformări biochimice, începând de la fixarea azotului atmosferic până la descompunerea materiei organice a organismelor moarte. Solul adăpostește animale microscopice, dar și râme, furnici și termite. De fapt, o mare parte a biodiversitătii terestre se găsește în sol și nu deasupra lui. Toata această activitate biologică contribuie la “fabricarea” solului: solul nu există fără viață și nici viața nu poate exista fără sol.

INTRODUCERE

Murdărie, noroi, argilă, pământ, sol: avem multe cuvinte pentru el dar puține sunt acelea care îl denumesc de drept. În lumea virtuală de azi mulți dintre noi au pierdut literalmente legătura cu solul. Dar solul este învelișul viu al pământului care se întinde pe stratul de rocă de dedesubt și care face posibilă viața pe pământ. La fel ca și aerul și apa, solul face parte din sistemul care ne întreține viața.

Strămoșii noștri au avut o relație mult mai strânsă cu solul. Mulți dintre ei îl lucrau în fiecare zi. Apoi, până în zilele noastre, solul a jucat un rol crucial în asigurarea hranei. Ceea ce nu s-a înțeles în trecut este rolul esențial pe care îl are solul în schimbările climatice, acesta fiind un depozit natural uriaș de carbon.

O analiză a perioadei actuale arată că societatea a ajuns la un nivel superior de dezvoltare științifică și tehnică. Setea continuuă de dezvoltare cu orice preț a condus la diferite probleme create mediului. Lipsa de măsură, preocuparea ardentă pentru producții și randamente record, lăcomia, capcanele inteligenței egoiste și ale orgoliului, absența, uneori, a înțelepciunii și a prevederii, au făcut să se tulbure grav echilibrul milenar al naturii, să se calce legile acesteia, să se distrugă “puncte de sprijin” ale planetei, degradând factorii de mediu, respectiv aerul, apa și solul. Dintre acești factori, de prima importanță, este solul care, sub diferitele sale aspecte, este un “organism viu”, integrat în biosferă.

Contextul european și național în care preocupările pentru protecția solului, utilizarea durabilă a acestuia, conservarea și acolo unde este adecvat refacerea capacității acestuia de a îndeplini cât mai multe dintre funcțiile sale, este într-o evoluție ascendentă semnificativă. În cadrul acestui domeniu larg și complex, protecția solului la procesele de contaminare are abordări distincte. În interiorul acestora, România a început să-și creeze propria competență și experiență, ceea ce a condus la începerea soluționării corespunzătoare a situațiilor existente.

Siturile contaminate reprezintă o realitate a României de care începe să se țină seama. Pericolul potențial pentru om și mediu este primul motiv. Un al doilea motiv îl reprezintă numărul mare de terenuri contaminate unde funcțiunile și utilizările acestora se alterează, se restrâng sau chiar se pierd. Activitățile economice ale României au produs în timp o multitudine de tipologii de contaminări ale mediului geologic: contaminări cu țiței și produse petroliere, substanțe chimice periculoase, substanțe organice, pesticide, substanțe radioactive, etc. Ele au afectat solul cu rol pedologic, formațiunile geologice și acviferele, de la suprafața terestră, din apropierea suprafeței sau chiar la adâncimile mai mari până la care a ajuns activitatea umană. Activitățile economice recente sau actuale produc în continuare, accidental, contaminări ale mediului geologic.

CAPITOLUL 1. SITUATIA LA NIVEL INTERNATIONAL SI NATIONAL

POLUAREA SOLURILOR IN EUROPA

Timp de multe secole, funcțiile solului au fost menținute fără prea mare dificultate. Problemele au început să apară o dată cu industrializarea și utilizarea intensivă a terenurilor din ultimele decenii. Extinderea așezărilor și a infrastructurii în special a celei din industrie și transporturi depozitarea deșeurilor, exploatarea materiilor prime și agricultura intensivă sunt activități care exercită presiuni asupra solului. Uneori modificările introduse de oameni sunt pozitive și consolidează anumite funcții ale solului (spre exemplu, construcția de terase a condus la reducerea eroziunii solului), însă de cele mai multe ori activitățile umane au ca rezultat perturbarea acestor funcții. Perturbarea oricărei funcții a solului diminuează calitatea și valoarea acestuia, precum și capacitatea sa de a susține ecosistemele.

Începând din a doua jumătate a anilor '80, în țările [NUME_REDACTAT] au fost făcute încercări identificare și înregistrare a terenurilor contaminate. Astfel, conform unui studiu efectuat, din cele 200.000 hectare de teren industrial abandonat din Europa, aproximativ 25% au fost distruse de industria minieră și industria metalurgică, mai mult de 90% din această suprafață fiind concentrată pe teritoriul a numai 5 state europene (Belgia, Franța, Germania, Spania și [NUME_REDACTAT]). [NUME_REDACTAT] de Est, 70.000 hectare de teren au fost abandonate, fiind distruse în urma exploatării lignitului.

[NUME_REDACTAT] de Vest și Centrală, mari suprafețe de păduri au fost afectate ireversibil de acidifierea solurilor, iar afectarea pădurilor a avut repercursiuni serioase asupra biodiversității. [NUME_REDACTAT], în prezent, 30% din suprafața pădurilor (75 milioane hectare) este afectată de acidifiere. Dacă acest fenomen nu va fi redus, se estimează că în viitor suprafața afectată va crește până la 45% (110 milioane hectare.

S-a estimat că la nivel european, în jur de 33 milioane hectare de teren (reprezentând 4% din suprafața de teren a Europei) sunt amenințate de riscul compactării solului. Solurile adânci, cu un conținut de argilă mai scăzut de 25%, sunt cele mai sensibile la producerea acestui fenomen. Astfel de soluri acoperă zone extinse în [NUME_REDACTAT], Polonia, Germania, Olanda, Belgia și nord-vestul Franței.

Evaluarea amplasamentelor contaminate este un proces dificil, însă unele țări europene, cum sunt Danemarca și Olanda, au demarat un program de înregistrare sistematică, monitorizare și remediere a acestora. Inventarierea preliminară relizată de Olanda indică faptul că pe 20% din fostele amplasamentele industriale și din cele existente în momentul de față se va produce o gravă poluare a solului. [NUME_REDACTAT] se estimează că un procent cuprins între 10 și 20% din cele 135.000 amplasamente suspectate (zone industriale, rampe de deșeuri și amplasamente militare) vor fi, potențial, confirmate ca fiind contaminate.

S-a încercat realizarea unui inventar al terenurilor contaminate existente în țările [NUME_REDACTAT], însă acesta evidențiază mai curând inconsistența definițiilor utilizate (în multe țări, ceea ce se înțelege prin amplasamente contaminate se rezumă numai la rampele de deșeuri), decât numărul actual al amplasamentelor contaminate. În cele de mai jos se prezintă o astfel de listă care se referă la numărul de amplasamente contaminate înregistrate din [NUME_REDACTAT], cheltuielile de remediere deja efectuate și costurile estimate pentru remedierea amplasamentelor aflate într-o situație critică.

Tabelul 1.1.: Remedierea solului în [NUME_REDACTAT]

Notă: di: date incomplete; 1ECU = aprox. 1,3 USD

Informații mai bune referitoare la aceste amplasamente contaminate pot fi obținute numai dacă ele sunt înregistrate în mod adecvat și sunt stabilite nivelurile de referință pentru toți contaminanții potențiali.

Studiile realizate până în prezent arată că numărul de amplasamente contaminate din țările [NUME_REDACTAT] este deja uriaș și costurile necesare pentru remedierea acestora sunt imense, un calcul sumar arătând că acestea se ridică la peste 100 miliarde ECU. De asemenea, este de așteptat ca situația în [NUME_REDACTAT] și de Est să fie cel puțin la fel de gravă, mai ales în zonele industriale. Luând în considerare costurile de reabilitare a acestor terenuri, trebuie făcut un compromis între acțiunile de remediere durabile din punct de vedere economic și efectele potențiale asupra sănătății.

POLUAREA SOLURILOR IN ROMANIA

Ca urmare a desfășurării activităților economice, atât istorice cât și de dată recentă, în lipsa unui cadru legislativ adecvat de prevenirea poluării și protecție a solului și subsolului, în România există un număr de 1.682 situri contaminate/potențial contaminate, inventariate la momentul actual.

Industria minieră și metalurgică

Mineritul și metalurgia sunt activități care se desfășoară în România de mai mult de 2000 de ani. România a extras cărbune, cupru, aur, argint, uraniu, sare, etc.. Aproximativ 60 de minerale diferite au fost extrase din trecut până în prezent din resursele subsolului României. Procesarea și depozitarea deșeurilor s-a făcut în multe dintre cazuri fără măsuri preventive, ca urmare a lipsei cadrului legislativ, efectul fiind afectarea calității factorilor de mediu. În consecință, multe situri miniere și metalurgice (ex: judetele:Alba, Maramureș, Hunedoara, Harghita, Suceava, etc.) au un impact semnificativ asupra sănătății umane și a mediului. Impactul principal asupra mediului din industria minieră provine de la iazurile de decantare și de la haldele de steril, precum și de la instalațiile de prelucrare, poluarea solului și a apei subterane putând fi cauzată de metalele grele, cianuri, hidrocarburi, aciditate, salinitate, etc, în zonele unde s-au desfăsurat astfel de activitati. Infiltrarea contaminanților în sol ape subterane și de suprafață și emisiile în aer au de asemenea impacte majore asupra calității factorilor de mediu.

Industria chimică

România deține combinate chimice, petrochimice și fabrici de medicamente care funcționează de mulți ani. Majoritatea siturilor pe care sunt amplasate aceste facilități sunt într-o stare tehnică și de mediu precară. O parte dintre aceste combinate desfășoară încă activități, dar majoritatea sunt abandonate și necesită acțiuni de remediere. Instalațiile rămase pe aceste situri abandonate conțin de multe ori substanțe periculoase, care constituie riscuri imediate pentru mediu și sănătatea umană. Industria chimică și farmaceutică este caracterizată prin numărul mare de situri, unde nivelul de poluare este foarte complex. Poluanții solului, subsolului și apei subterane, din acest sector sunt foarte numeroși și diverși. Industria chimică, petrochimică și farmaceutică a fost și este foarte diversă în România, fiecărui proces de producție fiindu-i asociate o diversitate de chimicale utilizate ca materii prime sau rezultate ca produse finale, produse intermediare sau deșeuri.

Industria petrolieră

De mai mult de 150 de ani, industria petrolieră este considerată în România ca fiind extrem de importantă pentru dezvoltarea economică. Activitățile din acest sector acoperă întregul ciclu, de la producție până la desfacere. Industria petrolieră poate fi caracterizată prin multiplele situri (câmpuri de sonde/puțuri de extracție, depozite, stații de distribuție carburanți, rafinării, bataluri, etc), fiecare având un impact (semnificativ) specific asupra mediului. Siturile contaminate aferente industriei petroliere variază de la cele mici (cîmpuri de extracție) la cele mari și complexe (rafinării sau instalații mari de depozitare-distribuție a produselor petroliere). Contaminarea solului și freaticului asociată industriei petroliere constă în prezența poluanților de tipul hidrocarburilor (ușoare și/sau grele) și a unor metale grele cum ar fi: plumb, zinc, cupru și nichel, etc.

Depozitele vechi de pesticide

[NUME_REDACTAT] există zone vechi de depozitare a pesticidelor care prezintă un risc semnificativ pentru sănătatea umană și mediu. Aceste depozite sunt amplasate în general pe suprafețe relativ mici, dar care conțin substanțe foarte periculoase pentru sănătatea umană și mediu.

Alte activități la scară mare

În plus față de activitățile majore menționate mai sus, mediul a fost afectat semnificativ și de alte activități la scară mare, cum ar fi industria de prelucrare a metalelor, depozitele de deșeuri menajere neconforme, siturile militare, industria de prelucrare a lemnului, centralele electrice pe cărbune, activități de transport, activități de service, etc.

Fig.1.1 Distribuția națională pe baza datelor disponibile a siturilor contaminate, pe sectoare de activitate [Strategia nationala de gestionare a siturilor, Iunie 2011]

Tabelul 1.2 Numărul de situri contaminate corespunzător fiecărui sector [Strategia nationala de gestionare a siturilor, Iunie 2011]

Punerea la dispoziția întreprinzătorilor privați a infrastructurii complementare economiei reprezintă o condiție indispensabilă pentru dezvoltarea sectorului privat. Practic, existența acestui tip de infrastructură este cea care îi determină pe intreprinzătorii privați să opteze pentru o anumită regiune, județ, localitate. Acest tip de infrastructură vizează, infrastructura necesară activitătilor productive între care se numără și reabilitarea mediului vechilor situri industriale degradate și al intreprinderilor închise, pentru ca potențialul infrastructural deja existent al acestora, să poată fi utilizat pentru noi tipuri de activități.

Astfel, a devenit o necesitate pentru România să fie reabilitate zonele rămase în urma închiderii unor intreprinderi, în cazul platformelor industriale sau a terenurilor poluate, ca și consecință a unor foste activități poluante, pentru care poluatorul nu se cunoaște. Reabilitarea acestor situri este benefică atât din punct de vedere al îmbunătățirii stării mediului, cât și al dezvoltării economiilor locale, prin creare de condiții pentru investiții în noi activități.

LEGISLATIE

Având în vedere importanța protecției solului împotriva factorilor poluanți, atât pe plan european cât și la nivel național au fost elaborate o serie de acte normative, menite să reglementeze interacțiunile mediului antropic cu solul.

LEGISLATIA INTERNATIONALA

În ceea ce privește situația europeană, diferite politici ale UE joacă un rol cheie în eforturile de atingere a obiectivului de exploatare sustenabilă a solului. Cateva dintre actele legislative de referinta pentru politica [NUME_REDACTAT] sunt:

[NUME_REDACTAT] Europene de Mediu (EEA) din august 2007 “ Progress in management of contaminated sites” (CSI 015): 250 000 de zone unde este necesară aplicarea unor metode de decontaminare a solurilor poluate;

22 Sptembrie 2006, [NUME_REDACTAT] a adoptat Strategia tematică pentru protecția solului. Directiva COM (2006) 232 stabilește un cadru pentru protecția solului și amendează directiva 2004/35/EC din 21 Aprilie 2004 despre “răspunderea de mediu cu privire la prevenirea și repararea daunelor aduse mediului”;

Directiva 2008/1/CE a [NUME_REDACTAT] și a Consiliului din 15 ianuarie 2008 privind prevenirea și controlul integrat al poluării.

In anul 2006 a fost comunicata de către [NUME_REDACTAT] ”Strategia tematică pentru protecția solului”, care constituie o comunicare oficială adresată statelor membre pentru stabilirea unei directive și efectuarea unui studiu de impact pe care activitățile umane îl au asupra sănătății solului în cadrul UE. Această strategie a stabilit un cadru de timp, de 10 ani de zile, pentru stabilirea unui set de principii comune care să servească la protejarea solului.

Raportul privind starea mediului pentru 2010, întocmit de [NUME_REDACTAT] de Mediu, demonstrează că degradarea solului este în creștere. În perioada 1990-2000, în UE s-au pierdut zilnic cel puțin 275 de hectare de sol, ceea ce înseamnă 1 000 km2 pe an. Între 2000 și 2006, pierderile au crescut în UE cu 3% în medie, însă cu 14% în Irlanda și Cipru și cu 15% în Spania. În perioada 1990-2006, 19 state membre au pierdut o capacitate potențială de producție agricolă echivalentă, în total, cu 6,1 milioane de tone de grâu, cu mari variații regionale. Această cifră este departe de a fi nesemnificativă, având în vedere faptul că, pentru a compensa pierderea unui hectar de teren fertil în Europa, ar fi necesar să se pună în folosință o suprafață de până la zece ori mai mare în altă parte a lumii.

De la adoptarea strategiei, [NUME_REDACTAT] și-a continuat activitatea în următoarele contexte:

• Politica agricolă comună (PAC). De la introducerea ecocondiționalității în 2003, aspectele legate de protecția solului au format parte integrantă din bunele condiții agricole și de mediu (GAEC). S-a pus accentul pe limitarea eroziunii, pe menținerea și îmbunătățirea materiei organice și pe evitarea compactării. Ținând seama de experiența acumulată, Comisia a propus, în octombrie 2011, clarificarea și specificarea în amănunt a standardelor legate de sol, în contextul reformei globale a PAC până în anul 2020;

• Instalațiile industriale. Recent adoptata directivă privind emisiile industriale (IED – [NUME_REDACTAT] Directive) a introdus dispoziții care să garanteze faptul că exploatarea unei instalații nu duce la deteriorarea calității solului (și a apelor subterane). Aceste dispoziții instituie un fel de politică a „toleranței zero” pentru noile tipuri de poluare și stau la baza principiului „poluatorul plătește”. Cu toate acestea, un număr mare de activități potențial poluante nu se încadrează în domeniul de aplicare al IED, care, în orice caz, vizează numai instalațiile active. Un instrument care poate fi important pentru urmărirea poluanților industriali este [NUME_REDACTAT] al [NUME_REDACTAT] și Transferați (E-PRTR);

• Politica de coeziune. În ciuda faptului că nu există un temei juridic specific la nivelul UE în ceea ce privește protecția solului, în perioada 2007-2013, în cadrul politicii de coeziune, s-au alocat, pentru reabilitarea siturilor industriale și a terenurilor contaminate, aproximativ 3,1 miliarde EUR dintr-un total de aproximativ 49,6 miliarde EUR reprezentând investițiile planificate ale UE la capitolul „mediu”;

• Ajutoarele de stat pentru decontaminarea solului. Statele membre pot acorda ajutor de stat pentru acțiuni de decontaminare a solului, în temeiul orientărilor privind ajutoarele pentru mediu. Astfel de ajutoare pot fi acordate numai în cazul în care principiul „poluatorul plătește” este respectat, și anume dacă poluatorul responsabil de contaminare nu este cunoscut sau nu poate fi obligat să suporte costurile. În perioada 2005-2010, Comisia a considerat că mai multe scheme sau măsuri individuale care vizau decontaminarea unor situri din Austria, Belgia, Cehia, Estonia, Germania, Țările de Jos, Slovacia și [NUME_REDACTAT] sunt compatibile cu tratatul. Aceasta a verificat aplicarea corespunzătoare a principiului „poluatorul plătește”, prin asigurarea transferului corect al responsabilităților de mediu. Ajutorul total astfel aprobat a depășit 8 miliarde EUR.

LEGISLATIA NATIONALA

[NUME_REDACTAT] reglementarea care stabilește procedurile și normele tehnice privind identificarea prejudiciilor aduse mediului, în scopul determinării responsabilităților pentru remedierea acestora este reprezentată de Ordinul nr. 756/1997, emis în baza prevederilor articolelor 36, 42 și 48 din Legea protecției mediului nr. 137/1995 și în baza prevederilor articolului 15, alineatul (5) din Legea apelor nr.107/1996.

De asemenea trebuie menționat faptul că instrumentul de implementare în România a politicii UE în domeniul deșeurilor este [NUME_REDACTAT] de Gestionare a Deșeurilor, întocmit pentru o protecție eficientă a mediului de lungă durată. Acest plan a fost transpus în legislația românească prin Ordonanta de Urgență a Guvernului 78/2000 privind regimul deșeurilor, modificată și aprobată prin Legea 426/2001.

Prin intermediul acestui ordin sunt create condiții de:

conservare a resurselor naturale ca urmare a reducerii cantităților de deșeuri generate (principiul acțiunii preventive)

diminuarea impactului asupra mediului și sănătății umane (principiul precauției)

accentuarea responsabilității generatorilor de deșeuri (principiul “poluatorul plătește”)

realizarea unei rețele integrate și adecvate de instalații și facilități de eliminare a deșeurilor.

[NUME_REDACTAT] Sanatatii 98/94 a aprobat Normele de igiena privind mediul de viata al populatiei, care includ si o serie de reglementari referitoare la prevenirea poluarii solurilor si a apelor subterane. La acestea se adauga Normele tehnice de protectie a solului din 1977. Prin toate reglementarile se cauta:

·         prevenirea poluarii casnice;

·         prevenirea poluarii industriale;

·         prevenirea poluarii agricole;

·         prevenirea poluarii generate de transport;

·         prevenirea poluarii captarilor de apa subterana.

Ordinul 756/1997 al [NUME_REDACTAT], Padurilor si [NUME_REDACTAT] privind Evaluarea poluarii mediului stabileste procedurile si normele tehnice privind identificarea prejudiciilor aduse mediului, in scopul determinarii responsabilitatilor pentru remedierea acestora. Ordinul face prezentarea reglementarilor privind:

–          evaluarea poluarii solului;

–          evaluarea poluarii aerului;

–          evaluarea poluarii apelor de suprafata si subterane.

O serie de acte legislative in domeniul decontaminarii solurilor la nivelul României sunt:

STRATEGIA NAȚIONALĂ DE GESTIONARE A SITURILOR CONTAMINATE -2011

HG nr 1408/23.11.2007 privind modalitățile de investigare și evaluare a poluării solului și subsolului;

HG nr. 1403/26.11.2007 privind refacerea zonelor în care solul, subsolul și ecosistemele terestre au fost afectate;

Ordinul 756 din 1997 privind evaluarea poluarii mediului, în care sunt prezentate limitele concentrațiilor de poluanți ce se pot regăsi la nivelul solului

OUG nr.68/28.06.2007 privind răspunderea de mediu cu referire la prevenirea și repararea prejudiciului asupra mediului;

Legea nr. 265/29.06.2006 pentru aprobarea Ordonanței de Urgență a Guvernului nr 195 din 22 decembrie 2005 privind protecția mediului;

Ordinul 242/26.03.2005 pentru aprobarea organizării sistemului național de monitoring integrat al solului, de supraveghere, control și decizii pentru reducerea aportului de poluanți proveniți din surse agricole și de management al reziduurilor organice provenite din zootehnie în zone vulnerabile și potențial vulnerabile la poluarea cu nitrați;

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

Ordin 184/1997 pentru aprobarea Procedurii de realizare a bilanturilor de mediu;

Ordinul 1144/09.12.2002 ORDIN, privind inființarea Registrului poluanților emiși de activitățile care intră sub incidența art. 3 alin. (1) lit. g) si h) din Ordonanța de urgență a Guvernului nr. 34/2002 privind prevenirea, reducerea și controlul integrat al poluării și modul de raportare a acestora.

CAPITOLUL 2. SOLUL

Prin pozitia, natura si rolul sau, solul este component al biosferei și produs al interacțiunii dintre mediul abiotic si biotic, repreztând o zonă specifica de concentrare a organismelor vii, a energiei acestora, produse ale metabolismului si a descompunatorilor.

       Solul si vegetatia acopera scoarta terestra, formeaza o unitate inseparabila, sistemul pedoecologic mondial, sistem în care planta și solul activează împreuna.

Pe baza principurilor general acceptate, pe plan mondial, solurile se separă în:

– soluri supuse inundatiilor (fluvii soluri);

– soluri dominate de hidromorfism (glisoluri);

– soluri în care materia organică se acumulează pe o adâncime mare în prezența carbonatului de calciu (cernoziomuri);

– soluri caracterizate de procese iluvionare a argili cu staturare în baze schimbabile ridicată (luvisoluri) sau scăzută (acrisoluri)

– soluri în care predomină iluvionarea materiei organice și a sesevioxizilor (podzoluri).

În țara noastră, datorită diversitătii mari a condițiilor și factorilor de solificare, învelișul de sol este foartre variat și complex, de la solurile cele mai fertile din lume (cernoziomuri) la solurile cele mai nefertile (podzol, solonceac, soloneț, regozol).

2.1. PROPRIETATILE SOLULUI

Proprietati fizice

1. [NUME_REDACTAT] solului este una din proprietatile importante ale solului. In primul rand, de ea depind posibilitatile de crestere ale plantelor, si asta pentru ca sub 0° C nu poate exista activitate biotica, iar pentru cele mai multe plante germinarea semintelor si dezvoltarea lor se poate realiza doar la temperaturi ale solului mai mari de 5° C. La fel, fauna din sol are si ea nevoie de o anumita temperatura pentru a putea trai. De asemenea, in functie de temperatura este si intensitatea cu care se desfasoara in sol diferitele procese fizice, chimice si biologice.

2. Alcatuirea granulometrica

In urma proceselor de dezagregare si alterare a rocilor, rezulta particule minerale, predominant silicatice, de diverse dimensiuni. Exprimarea procentuala a acestei proportii a fost denumita in pedologie alcatuire granulometrica, compozitie mecanica sau textura. Ea se poate realiza in teren sau in laborator.

3. Densitatea aparenta. Porozitatea. Compactarea.

Solul este un corp natural, constituit din material relativ afanat, ce a rezultat in urma a numeroase procese pedogenetice. Particulele, ce alcatuiesc materia minerala solida a solului, se gasesc intr-o asezare mai compacta sau mai laxa, astfel ca, intre particule raman goluri de diferite dimensiuni. Acest mod de asezare se poate reda prin indicatorii: densitate aparenta, porozitate si compactare (grad de tasare).

Densitatea si densitatea aparenta

Densitatea solului (D) reprezinta masa unitatii de volum si se exprima in g / cm3. Ea se calculeaza dupa formula:

D = M / Vs

unde: D – densitatea (g / cm3), M – masa solului uscat (g), Vs – volumul particulelor solide ale solului (cm3)

Densitatea unui corp depinde de densitatea componentilor partii solide a solului.

Densitatea aparenta (DA) reprezinta raportul dintre masa unui corp si volumul lui, limitat la suprafata exterioara, adica inclusiv volumul porilor.

Densitatea aparenta depinde in mare masura de continutul de materie organica al solului, de compozitia mineralogica, de gradul de structurare sau de cel de compactare pe care il prezinta solul. Densitatea aparenta influenteaza multe din insusirile fizice ale solului, cum este capacitatea de retinere a apei, porozitatea, aeratia solului, permeabilitatea sau rezistenta mecanica la patrunderea radacinilor plantelor sau a uneltelor la efectuarea lucrarilor agricole.

Porozitatea solului (P)

Porozitatea este proprietatea unui corp de a avea pori in masa sa. In ce priveste porozitatea solului, ea reprezinta, din punct de vedere fizic, spatiul lacunar ocupat de apa si aerul din sol. Volumul total al acestui spatiu defineste ceea ce numim porozitate totala si se exprima in procente din unitatea de volum.

Calcularea porozitatii totale se face pe baza relatiei:

PT = 100 · (1 – DA / D)

unde: PT – porozitatea totala (% v / v), DA – densitatea aparenta (g / cm3), D – densitatea (g/cm3)

Valorile porozitatii totale se gasesc in relatie directa cu cele ale densitatii aparente, fiind foarte mari la solurile cu un continut ridicat de materie organica (solurile turboase si solurile organo-minerale), ca si la cele evoluate pe materiale vulcanice amorfe.

Compactarea solului

Compactarea solului este un proces provocat de cauze naturale sau artificiale, in urma caruia densitatea aparenta creste foarte mult, iar porozitatea totala si cea de aeratie scade sub valorile obisnuite.

Proprietatile fizico-mecanice ale solului

Proprietatile fizico-mecanice ale solului au fost studiate din necesitatea cunoasterii miscarii solului ca urmare a unor activitati ale omului. Studiile pedologice au in vedere cunoasterea proprietatilor fizico-mecanice ale solului pentru rezolvarea problemelor de exploatare agricola a terenurilor.

1. Coeziunea solului

Coeziunea reprezinta atractia dintre moleculele unui corp, prin aceasta putandu-se explica rezistenta opusa de acesta cand incercam sa-l faramitam. Coeziunea apare datorita fortelor intermoleculare, care intre anumite distante limita devin atractive. Rezistenta solului la sfaramare depinde de umiditatea acestuia si de continutul de argila.

2. [NUME_REDACTAT] solului este o proprietate a acestuia de a se lipi de obiectele cu care vine in contact ca urmare a fortelor de atractie. Aceste forte, cunoscute sub numele de Van der Waals, se exercita prin intermediul moleculelor de apa, care, fiind absorbite la suprafata particulelor de sol, sunt atrase totodata si de suprafata obiectului cu care vin in contact. Adeziunea devine mai mare pe masura ce creste continutul de argila.

3. Consistenta si plasticitatea

Particulele solide ce alcatuiesc materialul solului prezinta la diferite stari de umiditate anumite forte de legatura intre ele, acestea stabilind formele de consistenta ale solului.

In determinarea formelor de consistenta ale solului un rol insemnat il are continutul de argila, deoarece pe masura cresterii acestuia, se modifica limitele dintre diferitele forme. Solurile cu textura extrem grosiera nu prezinta stari de consistenta, deoarece intre particule, practic, nu exista forte de coeziune, acestea fiind definite in geotehnica soluri necoezive. De asemenea, consistenta solului este influentata de compozitia mineralogica a argilei, de continutul de humus si activitatea biologica din sol, de gradul de saturatie in baze si tipul cationilor de schimb etc.

Rezistenta la penetrare

Proprietatea solului de a se opune la patrunderea unui corp. Ea se determina cu un dispozitiv special, numit penetrometru, rezistenta exprimandu-se in kg/cm2.

Rezistenta solului la penetrare depinde de unele insusiri ale acestuia, cum sunt: compozitia granulometrica, gradul de compactare si structurare, continutul de humus sau umiditatea solului.

Gonflarea si contractia

Doua procese ce provoaca modificarea volumului solului, ele avand caracter contrar. Modificarea volumului este cauzata de variatiile umiditatii, ca urmare a interactiunii fizico-chimice intre particulele solului si moleculele de apa.

Gonflarea are loc prin hidratarea particulelor coloidale, acestea avand capacitatea de a adsorbi moleculele de apa si a forma pelicule in jurul fiecarei particule elementare de sol. Cu cat sunt mai fine aceste particule, cu atat poate fi retinuta o cantitate mai mare de apa si prin urmare, solul va avea o capacitate de gonflare mai mare. Prin deshidratarea solului apare fenomenul de contractie, acesta producandu-se doar pana la o anumita umiditate, numita limita de contractie.

Proprietati chimice

1. [NUME_REDACTAT] aciditate din sol se mai numeste si aciditate totala. Ea reprezinta insumarea aciditatii solutiei solului, adica a aciditatii actuale, cu aciditatea complexului adsorbtiv al solului, numita si aciditate potentiala.

[NUME_REDACTAT] principala a sarurilor din sol o reprezinta rocile si mineralele din scoarta terestra. Cele mai comune saruri sunt carbonatii, clorurile, sulfatii, silicatii sau nitratii. Dintre acestea, o parte sunt considerate usor solubile (cele cu un grad de solubilitate mai mare decat CaSO4), asa cum sunt clorurile de Na, K, Mg si Ca si sulfatii si carbonatii de Na si K. Carbonatii de calciu si magneziu sunt solubili doar in prezenta CO2 dizolvat in apa. Cunoasterea gradului de salinizare a solului are o deosebita importanta in practica agricola, pentru ca in functie de aceasta si de natura sarurilor solubile se stabilesc sortimentul de plante ce pot fi cultivate si masurile ameliorative necesare pentru diminuarea continutului de saruri solubile, cel putin in stratul de inradacinare al plantelor.

[NUME_REDACTAT] alcalina a solurilor este data fie de prezenta sarurilor alcaline (carbonati si bicarbonati ai metalelor alcaline si alcalino-pamantoase), fie de imbogatirea complexului adsorbtiv in Na+ schimbabil.

Proprietati biologice

Proprietățile biologice ale solurilor sunt determinate de faună și microorganismele din sol.

Solul, mai ales în orizontul de la suprafață, constituie sediul unei popularității abundente de microfaună și microfloră, aceasta din urmă fiind reprezentată de vegetația superioară.

Fauna din sol exercită o acțiune mecanică intensă în sol prin fragmentarea foarte fină a resturilor vegetale și îngroparea lor la diferite adâncimi, prin formarea galeriilor cu rol foarte important în circulația apei și aerului.

În activitatea microorganismelor din sol (protozoare, alge, ciuperci, actinomicete, bacterii) se disting trei tipuri de acțiuni esențiale:

        – acțiunea enzemică, acțiunea principală a microorganismelor din sol de care este legată evoluția tuturor elementelor din sol;

       – acțiunea de stabilire a echilibrilui biologic al solului – actiune foarte importantă;

       –  activitatea simbiotică.

Ca majoritatea organismelor vii, organismele din sol pot avea influiență bună, neutră sau dăunătoare asupra vieții din sol și mai ales asupra productivității acestora. Unele sunt absolut necesare creșterii plantelor, altele nu sunt nici bune, nici dăunătoare, iar altele produc daune catastrofale reducând sau distrugând recoltele. Astfel se apreciază că nematozii, paraziți din solurile din SUA, provoacă pierderi în producția vegetală anuală de circa 1,6 miliarde dolari.

 O serie de dăunători ce trăiesc în sol ca Pythium și Fusarium provoacă anual daune la cereale, pomi fructiferi și legume de un milion de dolari, iar unele organisme aparținând microfaunei, fac pagube de milioane de dolari în fiecare an.

Cu toate acestea organismele binefăcătoare din sol depășesc ca efect pe cele dăunătoare. De exemplu, microfauna aerează și structurează solul, râmele de asemenea îmbunătățesc fertilitatea și productivitatea solului.

Bacreriile autotrofe sintetizează hrana din materiile anorganice și pot convertri oxidul de carbon otrăvitor, în bioxid de carbon folositor sau în gaz metan, pot nutrifica amoniul și nitrații și reduc excesul de nitrați în azot inert.

Bacteriile heterotrofe simbiotice și nesimbiotice ca și algele verzi-albastre, fixează azotul atmosferic, un element nutritiv important pentru creșterea plantelor.

Bacteriile heterotrofe nefixatoare de azot (acelea care trăiesc pe materie organică), cele mai obișnuite dintre toate tipurile heterotrofe, descompun materia organică, mai ales cenozele, ligninile și rășinele ce se descompun într-un ritm mai lent. Ciupercile simbiotice (micorizele) ajută rădăcinile plantelor gazdă specifice să absoarbă apă și elemente nutritive, cum ar fi zincul. Actinomicetele, care au caracteristici atât de ciuperci cât și de bacterii, descompun materia organică și sunt sursa multor antibiotice. Algele adaugă materia organică în sol și îmbunătățesc aerația, iar tipul de alge verzi-albastre poate fixa azotul atmosferic. Totodată, microorganismele descompun erbicidele, fungicidele și insecticidele, ca și alte substanțe chimice aplicate pe și în sol sau ajunse în sol prin alte căi. Din păcate unele pesticide sunt toxice și pentru unele microorganisme binefăcătoare.

. COMPOZITIA SOLURILOR

2.2.1. Constituienți minerali

În urma proceselor de dezagregare și alterare rocile compacte suferă modificări de natură fizică și chimică dând naștere la depozite afânate care conțin:

constituienți primari (moșteniți);

constituienți secundari (rezultați în urma alterării).

1) Constituienții primari sunt reprezentați de fragmente de rocă cu diametrul mai mare de 2 mm care formează scheletul solului (partea inactivă) . Acești constituienți primari se găsesc predominant și în fracțiunile granulometrice ale „pământului fin” cum ar fi nisipul (0,02 2 mm) și praful (0,02 2 mm). Prezența predominantă a constituienților primari (cuarț, feldspați, mică, piroxeni, etc) în diferite fracțiuni granulometrice se datorează rezistenței lor la acțiunea de transport a apei și la alterarea chimică, dat fiind dimensiunile mai mari ale particulelor și gradul de mărunțire mai scăzut. Rezistența la acțiunea de transport a apei crește de la feldspați la piroxeni, amfibioli, hematit, ortoză, cuarț, apetit, magnetit; rezistența la alterare scade odată cu creșterea conținutului de fier, elemente alcaline (Na, K) și alcalino – pământoase (Ca, Mg).

2) Constituienții secundari sunt rezultați în urma alterării constituienților primari fiind reprezentați de săruri, oxizi și hidroxizi și minerale argiloase .

Sărurile din sol se împart în trei grupe (după gradul de solubilitate): săruri ușor solubile, săruri moderat solubile și săruri greu solubile.

Sărurile ușor solubile precum NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaHCO3, se acumulează numai în condiții specifice care favorizează formarea solurilor sărăturate (salinizate și alcalizate). Clorura de sodiu (NaCl) este o sare prezentă în solurile saline, în apele freatice și în lacurile sărate fiind toxică pentru plante. Prezența NaCl în sol mărește solubilitatea gipsului fapt ce trebuie luat în seamă la stabilirea măsurilor de ameliorare a solurilor sărăturate. Ea hidrolizează neutru și nu determină în mod direct alcalinizarea solului. Sulfatul de sodiu (Na2SO4) este o sare prezentă în solurile sărăturate și hidrolizează neutru dar, în prezența carbonatului de sodiu (Na2CO3) și a acidului carbonic (H2CO3), determină alcalinizarea soluției solului.

Sărurile moderat solubile sunt reprezentate de gipsul mineral constituit din sulfat de calciu hidratat (CaSO42H2O). Dizolvat în apa de infiltrație el este transportat și depozitat în straturile mai profunde ale solului. Gipsul se folosește ca amendament pentru corectarea reacției alcaline a solului precum și la ameliorarea solurilor acide cu un conținut ridicat de Al3+ (toxic pentru plante). Avantajele utilizării gipsului la ameliorarea solurilor acide constau în faptul că el este mai solubil (are efect mai rapid) decât carbonatul de calciu folosit în mod frecvent și că are însușirea de a contribui la ameliorarea stratului subarabil (Brady 1996).

Sărurile greu solubile sunt reprezentate de carbonații alcalino-pământoși (CaCO3, MgCO3). Carbonatul de calciu (CaCO3) influențează favorabil proprietățile fizice și chimice ale solului. În general carbonații alcalino-pământoși din sol sunt solubilizați si transportați de către apa de infiltrație spre adâncime unde precipită, se depun și formează orizontul carbonato-acumulativ-Cca.

Oxizii și hidroxizii de Si, Al, Fe și Mn intră în alcătuirea fracțiunii coloidale a solului și se formează prin procesele de alterare a substratului mineral. Ei se prezintă sub forme amorfe sau în diferite grade de cristalizare.

Cuarțul (SiO2) se întâlnește în toate solurile minerale constituind cea mai mare parte a fracțiunii nisipoase (0,02 – 2 mm) și o parte importantă din fracțiunea „praf” (0,002 0,02 mm). Este, în general, moștenit din roca parentală fiind foarte rezistent la agenții fizici de dezagregare și la agenții chimici care provoacă alterarea. Din punct de vedere chimic și mineralogic, dioxidul de siliciu (SiO2) este un compus „polimorf” întâlnit sub diferite stări: stare cristalină (calcedonia) și stare amorfă (opalul).

Oxizii și hidroxizii de fier și aluminiul sunt prezenți în sol sub diferite forme ca: pelicule pe suprafața altor minerale și/sau compuși amorfi polimerizați în spațiul lamelar al mineralelor argiloase. Compușii hidratați ai fierului imprimă solului culoare gălbuie iar oxizii de fier imprimă culoare roșcată sau ruginie. Prezența simultană a oxizilor și a hidroxizilor de fier în același orizont pedogenetic imprimă o culoare (rezultantă) portocalie.

Oxizii și hidroxizii de mangan se formează prin oxidarea ionilor de mangan eliberați în urma alterării, în condițiile unei umeziri excesive temporare. Ei apar sub formă de pete și concrețiuni de culoare brună închisă până la neagră.

Minerale argiloase sunt constituite din minerale filosilicatice care imprimă plasticitatea argilei umede sau duritatea argilei uscate și celei arse (Gugenheim și Martin, 1995 citați de C. Crăciun, 2000).

Mineralele argiloase trimorfice de tip 2:1 au o structură de bază alcătuită din două straturi de tetraedri (SiO4) între care se află un strat de octaedri (AlO2(OH)4).

Mineralele din această grupă sunt reprezentați de illit, vermiculit, smectit, montmorilonit, ș.a..

Illitul cuprinde „mineralele micacee” de dimensiuni coloidale mai mici de 0,002 mm: mica, hidromice, illitul și interstratificațiile sale, sericitul.

Vermiculitul este mineral argilos cu rețea extensibilă ce se formează prin alterarea biotitului. Vermiculitul are capacitate mare de „fixare” sau „sorbție” a cationilor de K+ și NH+4 provenite din îngrășăminte sau alte surse. El este prezent în toate solurile – mai ales în cele acide – și contribuie la mărirea capacității de schimb cationic datorită densității mari a sarcinilor negative aflate în interiorul particulelor.

Montmorilonitul prezintă o structură cristalochimică ordonată. Distanța dintre foițe este variabilă în funcție de gradul de hidratare al mineralului. Acest mineral se dispersează puternic în apă, „suprafața specifică” poate atinge valori de 800 m2/g. Montmorilonitul conferă solului o mare plasticitate, coeziune, gonflare în perioada umedă și contracție în perioada secetoasă a anului. În orizontul superior al profilului de sol, mineralele de tip „montmorilonit” conferă solului rezistență mare la eroziunea prin apă și la efectuarea lucrărilor mecanice.

Mineralele argiloase dimorfice de tip 1:1 au o structură de bază alcătuită dintr-un strat de tetraedri de SiO4 și unul de octoedri de AlO2(OH)4. Foițele sunt legate prin punți de H, distanța dintre foițe fiind de 7A. Ele pot reține un număr mic de ioni numai pe suprafețele de ruptură sau clivaj. Dintre acestea menționăm: Caolinutul, Halloysitul și Metahalloysitul. Caolinitul – Particulele caolinit sunt neexpandabile iar rețeaua este rigidă. Capacitatea de schimb cationic este mică (5 15 me / 100 g) din cauza reținerii ionilor numai pe suprafața exterioară a particulelor. Anionii „fosfat” (PO43-) și „sulfat” (SO42-) sunt ușor reținute la sarcinile libere pozitive a ionilor de aluminiu aflate la exteriorul particulelor de Caolinit.

Allofanele sunt aluminosilicați hidratați și/sau amestecuri dispersate de geluri de silice și hidroxizi de aluminiu cu o compoziție chimică variabilă.

2.2.2. Constituienți organici ai solului

Toate organismele vegetale și animale care trăiesc în sol formează componenta vie a acestuia sau „edafonul solului”.

Edafonul microorganic este alcătuit din microflora (bacterii, actinomicete, fungi, alge) și microfauna (protozoare nematozi).

Edafonul macroorganic este reprezentat de sistemul radicular al tuturor speciilor vegetale ancorate în sol prin sistemul lor radicular și de macrofauna solului (râme, insecte, animale vertebrate).

Materia organică – inclusiv substanțele humice – este un element definitoriu al solului constituind criteriul fundamental al diferențierii solului de materialul parental.

Materia organică este alcătuită dintr-o mare varietate de materiale organice care pot fi împărțite în două mari categorii:

totalitatea organismelor vii (edafonul solului);

materia organică moartă.

1) Edafonul solului – totalitatea organismelor vii

Bacteriile sunt microorganisme vegetale „procariote” (cu structură simplă – fără organite interne). Celulele bacteriilor pot avea formă sferică („coci”) de bastonașe („bacili”) sau spiralată („spirili”). Mărimea lor variază în mod frecvent între 0,5 și 1,5 microni. Numărul cel mai mare de bacterii se înregistrează în partea superioară a solului, zonele cele mai populate fiind cele din imediata vecinătate a rădăcinilor și mai cu seamă în rizosferă. Ele preferă condiții de reacție a solului slab acidă, neutră și slab alcalină. Bacteriile se pot dezvolta în prezența oxigenului (bacterii aerobe) sau în lipsa acestuia (bacterii anaerobe). După modul de nutriție bacteriile pot fi: autotrofe și heterotrofe .

Fungii sau Ciupercile sunt microorganisme heterotrofe predominant aerobe care trăiesc ca saprofite pe resturi organice sau ca parazite pe plante preferând un mediu acid. Activitatea unor ciuperci are efect bactericid prin produșii antibiotici specifici (penicilina, streptomicina); alte ciuperci dau naștere pe rădăcinile plantelor verzi unor formațiuni de simbioză denumite „micorize” în cadrul cărora ciuperca folosește de la plante hidrații de carbon iar planta primește azot și unele elemente nutritive mobilizate de către ciuperci.

Algele sunt microorganisme unicelulare sau pluricelulare, cu formă filamentoasă, lamelară sau tridimensională. Ele sunt fotosintetizatoare, în citoplasma celulară având cromatofori dintre care predomină pigmenții clorofilieni. În sol se întâlnesc alge verzi (în partea superioară a solurilor neinundabile și cu reacție acidă) alge verzi-albastre (mai frecvente în pajiști), alge galbene-verzui și alge diatomee (predominante în solurile din livezi). Prezente în partea superioară a profilului de sol (0-10cm), algele sintetizează și acumulează materia organică utilizând pentru aceasta substanțe minerale, uneori concurând plantele la asimilarea compușilor de azot. Algele au un rol însemnat în formarea elementelor structurale hidrostabile din sol datorită mucilagiilor vâscoase pe care le eliberează.

Animalele vertebrate cele mai răspândite în sol sunt Cârtița (Talpa europea), Hârciogul (Cricetus cricetus), Șoarecele de câmp (Microtus arvalis) ș.a. Aceste mici animale sapă numeroase galerii cu diametrul cuprins între 3 și 10 cm prin care transportă spre adăposturile lor cantități de produse vegetale. În acest mod se realizează și un tranzit intens de material pământos din orizonturile mijlocii și inferioare ale solului spre partea superioară. Activitatea animalelor vertebrate din sol determină în timp amestecarea profundă și intensă a solului și – implicit – atenuarea limitelor dintre orizonturile pedogenetice.

Râmele, în macrofauna solului, sunt unele dintre cele mai importante specii ce contribuie la îmbunătățirea stării de fertilitate. Rețeaua de canale sau galerii formate prin activitatea râmelor poartă denumirea de „cervotocine” iar masa de materie organică și de sol trecută prin corpul râmelor poartă denumirea de „coprolite” și au aspectul unui „sirag de mărgele” cu un conținut mai bogat în materie organică și bacterii decât solul din preajmă. Contribuția majoră a râmelor la îmbunătățirea stării de fertilitate a solului se realizează prin faptul că ele impregnează materialul tranzitat cu enzime digestive și microfloră intestinală iar, după moarte, însăși corpurile lor constituie o sursă de elemente nutritive pentru plante. Galeriile rezulate din activitatea râmelor măresc aerația și drenabilitatea (și – implicit – infiltrația apei din sol), reduc gradul de compactare a solului și îmbunătățesc stabilitatea structurii. Existența galeriilor poate avea și efecte negative prin faptul că mărirea permeabilității duce la intensificarea procesului de infiltrare a substanțelor poluante în pânza freatică, proces parțial diminuat de prezența coprolitelor care au o bună capacitate de adsorbție a substanțelor poluante.

Compușii organici de fotosinteză ai plantelor verzi constituie sursa principală de materie organică din sol. Cantitatea de materie organică din sol. Cantitatea de materie organică alcătuită din rădăcini și alte resturi vegetale (frunze, tulpini, fructe) ce cad pe suprafața solului variază funcție de diferiți factori. Pe terenurile cultivate cu frecvente lucrări ale solului, resturile vegetale sunt încorporate an de an în masa solului. Pe terenurile necultivate se formează la suprafața solului, acumulări de resturi organice stratificate de-a lungul anilor, acumulări care poartă denumirea de „litieră”. În funcție de persistența masei de materie organică pe sol, litiera poate avea difirete grosimi; astfel întâlnim litieră de pădure, litieră de mușchi, litieră de ierburi.

Fixarea plantelor în sol realizată prin pătrunderea rădăcinilor are un efect fizic dar și un efect chimic. La nivel radicular are loc, prin respirație, eliminarea CO2 și, în urma schimbului ionic implicat în nutriția plantelor, elaborarea ionilor de H+ sau a anionilor (oxalat, tartrat, citrat) care favorizează alterarea mineralelor. Rădăcinele plantelor superioare cresc, se dezvoltă și rămân în sol (după încheierea ciclului de vegetație) constituind sursa principală de carbon și energie pentru microorganisme. Acțiunea benefică a rădăcinilor în sol se materializează și prin aceea că favorizează formarea agregatelor structurale, că îmbunătățește circulația apei și aerului prin canalele explorate, că favorizează structurarea solului datorită numărului mare de microorganisme prezente în exudatele rădăcinilor și că influențează nutriția minerală a microorganismelor care, la rândul lor, influențează nutriția minerală a plantelor. În sfârșit, în rizosferă (1 ÷ 2 mm în jurul rădăcinilor active) valorile pH-ului sunt de zeci de ori mai mici decât în sol.

2) Materia organică moartă este fracțiunea organică a solului care include reziduurile de plante și animale aflate în diferite stadii de descompunere, celulele organismelor din sol și substanțele specifice solului sintetizate sau transformate de către microorganisme . Fracțiunea de materie organică moartă nehumificată se compune din lignine, celuloze, proteine, zaharuri, grăsimi, substanțe tanante, ceruri, etc. Prin procesul de humificare a substanțelor organice are loc formarea humusului care este, prin urmare, un produs natural rezultat din degradarea biologică a resturilor organice și este alcătuit dintr-un amestec de mai multe substanțe.

Substanțele humice sunt substanțe organice de culoare închisă, specifice solului, care provin din transformarea (descompunere și sinteză) substanțelor nehumice: organismele vegetale și animale, produșii de descompunere a acestora și produșii metabolismului microbian. Substanțele humice se grupează în două categorii:

a) substanțe humice solubile în soluțiile alcaline – acizii humici;

b) substanțe humice insolubile în soluțiile alcaline – huminele.

a) Acizii humici sunt compuși macromeleculari aflați în stare de dispersie coloidală și rezultă din policondensarea produselor intermediare de descompunere. Ei au o structură policiclică cu grupări principale carboxilice (- COOH) și fenolice (- OH) se întâlnesc în sol în diferite grade de polimerizare. Principalii reprezentanți ai acizilor humici sunt acizii fulvici și acizii humici.

Acizii fulvici sunt fracțiuni de substanță humică, solubili în soluții alcaline diluate și nu precipită la adaos de acizi minerali. În soluție, acizii fulvici au o culoare deschisă (galben în diferite nuanțe). Ei se deosebesc de acizii huminici prin conținutul mai mic de carbon (43 ÷ 52%) și azot (1,9 ÷ 2,5%), conținutul mai mare de oxigen (40 ÷ 48%), aciditatea mai ridicată (pH 2,6 2,8) și gradul mai redus de condensare (greutatea moleculară 2000 9000). În sol acizii fulvici se găsesc atât în stare liberă cât și în legături cu hidroxizii de fier și aluminiu sub formă de compuși organo – minerali de tip chelat . Grupările ce conțin azot au o mare afinitate pentru unele elemente tranziționale, cum ar fi Cu și Ni cu care formează combinații complexe . Datorită solubilității mari și reacției foarte puternic acide, acizii fulvici determină alterarea intensă a mineralelor din sol.

Acizii huminici reprezintă o porțiune a substanțelor humice din sol având o culoare închisă, fiind solubili în soluții alcaline diluate și precipitând la adaos de acizi minerali și în extract. Acizii huminici au o culoare închisă, sunt solubili în soluții alcaline, diluate și insolubile în alcool. Forma sferică și dimensiunile coloidale conferă rezistența la alterare. Ei posedă grupări funcționale oxidril-fenolice (-OH), carboxilice (-COOH) și aminice (-NH2, -NH) iar greutatea lor moleculară este foarte mare (10000 100000). Caracterul lor acid este determinat de grupările hidroxil fenolice și carboxilice.

b) Huminele sunt polimeri cu un grad avansat de condensare și reprezintă fracțiunea stabilă a substanțelor humice din sol, au o culoare neagră și sunt insolubile în apă, acizi, soluții alcaline și alcooli. Ele formează cu argila complexe organo-minerale foarte stabile. Vârsta medie a huminelor este cuprinsă între 5000 și 10000 de ani.

Tipuri de humus

Humusul din solurile agricole și, mai cu seamă, din cele forestiere se prezintă sub o mare diversitate de tipuri și subtipuri a denumit diversele tipuri de humus „forme de humus“ deoarece ele se disting și se separă în primul rând morfologic. Prin urmare formele de humus se diferențiează între ele în primul rând pe criteriul însușirilor morfologice și micromorfologice ale orizonturilor cu humus și în al doilea rând, pe criteriul însușirilor chimice, fizice și biologice.

Criteriile morfologice se referă la grosimea orizontului organic („O”), la succesiunea și corterele morfologice a orizonturilor și suborizonturilor cu humus, la gradul de descompunere a materiei organice și la gradul de amestecare a materiei organice cu materia minerală.

Criteriile chimice și biochimice se referă la indicele C/N. la raportul dintre acizii humici și fulvici, la rezistența diferitelor fracțiuni la extracția cu anumiți reactivi.

Principalele forme de humus din sol, în ordinea descrescândă a humificării sunt: MULLUL, MODERUL și MORUL (humusul brut).

Humusul „Mull” este format din materie organică complet humificată și, ca urmare a activității biologice intense de transformare a resturilor organice sub acțiunea râmelor și bacteriilor, intim amestecată cu partea minerală a solului. Această formă de humus se întâlnește în zone cu climă caldă și semiumedă sau umedă, în soluri bogate în substanțe nutritive și condiții echilibrate de aerație și umezire.

[NUME_REDACTAT]. Materia organică este încorporată în solul mineral, fapt pus în evidență de limita neconturată între orizontul organic „O” și orizontul „A”, de inexistența procesului de formare a complexului argilo-humic și de prezența unei microstructuri alcătuite din microagregate organice și particule minerale. [NUME_REDACTAT] are un conținut ridicat de lignine și alte produse intermediare, un raport C/N între 15 și 25, o valoare subunitară a raportului „acizi humici / acizi fulvici” și o reacție pH puternic acidă. În solurile cu humus „Moder” lipsesc râmele din cauza conținutului scăzut de proteine a resturilor organice și a condițiilor de climă: solurile îngheață pe toată grosimea – mai ales cele superficiale.

Humusul brut (Morul) este un humus forestier format din frunze de Rășinoase stratificate la suprafața solului, aflate în diferite grade de transformare și care se separă tranșant de solul mineral. El se formează în climate reci și umede cu arborete de rășinoase, pe roci acide, sărace în elemente nutritive; la formarea lui contribuind pătura vie a solului reprezentată de Vacciunmmyrtilus și alte specii din familia Ericaceae; transformarea materiei organice este făcută îndeosebi de ciuperci cu o participare foarte slabă a mezofaunei. Humusul brut este puternic acid, slab saturat în baze (<15%), sărac în elemente nutritive, raportul C/N are valori cuprinse între 30 ÷ 40; conținutul ridicat de acizi solubili și dispersați coloidal în soluția solului determină alterarea intensă (distrucția) silicaților primari. Pătura groasă de humus brut împiedică aerația solului și pătrunderea apei.

Humusul reprezintă sursa energetică principală a solurilor, cu o influență benefică asupra majorității proprietăților lor. Terenul fără humus nu poate fi considerat sol. Solurile au un conținut în humus foarte diferit, atât cantitativ cât și calitativ, în funcție de vegetația naturală sub care s-au format, clima, relieful, tipul de sol, tehnologia de cultură etc.

CAPITOLUL 3. POLUAREA SOLURILOR

TIPURI DE POLUARE A SOLURILOR

Poluarea solului reprezintă orice acțiune care dereglează funcționarea normală a solului. Activitățile de producție au afectat în timp solurile, prin : lucrări miniere, excavații, depozite de deșeuri, alunecări de teren, eroziune, salinizare, acidifiere, etc. S-au produs în multe zone dezechilibre în nutriția plantelor, care au mers până la dispariția plantelor , deșertificare.

Poluarea poate veni de la surse difuze (dispersate) sau punctuale, adică localizate și concentrate. Poluanții solurilor sunt extrem de variați și depind de originea poluării.

Fig. 3.1 Surse de poluare

Prezența unui poluant în sol nu este periculoasă în sine. Putem vorbi de un risc de poluare atunci când acest poluant poate interfera cu mediul: fauna, flora și om.

Fig. 3.2 Propagarea poluarii în sol și metode de intervenție

Poluarea solului se manifestă prin: degradare fizică (compactare, degradarea structurii); degradarea chimică (creșterea conținutului de metale grele , pesticide, modificarea pH-ului); degradarea biologică (cu germeni patogeni). Deci există poluare fizică, chimică, biologică și, uneori, radioactivă.

3.1.1. Poluarea solului prin lucrări de excavare la zi

Astfel de situații se constată în cazul exploatărilor miniere la zi , balastiere, cariere, foraje. Se apreciază că în zonele adiacente solurilor distruse direct prin excavații, se afectează suprafețe de patru și uneori până la zece ori mai mari. Acestea sunt necesare pentru drumuri de acces, organizări de șantier, depozitare steril, decopertări.

Fig. 3.3 Lucrări de excavare la zi

Din cauza excavărilor, pe terenurile învecinate se distruge biodiversitatea, se schimbă regimul apelor subterane, are loc o modificare geochimică naturală a elementelor, se manifestă intens procesele de eroziune. În urma unor astfel de lucrări rămân adevarate “peisaje lunare”, denumite și “pustiuri industriale”.

3.1.2. Poluarea solului cu halde, depozite, iazuri

Marea majoritate a activităților umane, dar în special cele industriale, care atrag dupa ele și o creștere a depozitelor de deșeuri solide. Acestea pot fi minerale sau simplu steril, deșeuri sau reziduuri industriale, deșeuri sau reziduuri menajere.

Acumularea, depozitarea, eliminarea deșeurilor solide au devenit, în ultimul timp, prin amploarea volumelor vehiculate, probleme de mare importanță pentru calitatea mediului înconjurator.

Haldele, iazurile sau depozitele blochează mari suprafețe de teren, care devin total inutilizabile.

Amplasarea sau amenajarea lor necorespunzătoare poate provoca:

– alunecări ale haldelor cu provocarea unor grave accidente;

– poluarea atmosferei (pulberi, bacterii, mirosuri, compuși organici volatili );

– poluarea chimică a solului care poate afecta pentru mulți ani proprietățile fertile ale acestuia;

– poluarea apelor subterane prin migrarea și antrenarea de substanțe poluante;

– accentuarea poluării difuze a apelor de suprafață prin apele de ploaie și șiroire.

3.1.3. Poluarea solului cu îngrășăminte chimice și pesticide

Noțiunea de sol este indisolubil legată de productivitate, care depinde de ciclul de conversie, adică de viteza repunerii în circulație a materiei și a energiei din habitatul complex pe care-l formează biocenozele solului care, la rândul lor sunt influențate, printre altele de chimizarea în exces și unilaterală, ca și de pesticidele ajunse în sol. Pentru a preîntâmpina scăderea productivității solului ca urmare a chimizării, se recomandă asocierea îngrășămintelor minerale cu cele organice, sau alterarea administrării lor, astfel ca îngrășămintele organice să fie administrate cel puțin odată la 3-4 ani.

Folosite timp îndelungat, îngrășămintele chimice pot opri reciclarea substanțelor organice din solurile cultivate, amenințând grav fertilitatea lor. Creșterea cantităților de îngrășăminte chimice reduce tot mai mult componentele organice și humusul din sol. Aceasta are drept efect deteriorarea structurii pedologice, contribuind astfel la declinul complexului absorbant argilo-humic din sol.

Fig. 3.4 Poluare cu îngrășăminte și pesticide

3.1.4. Poluarea solului cu substanțe poluante din atmosferă

Prin poziția și caracteristicile sale solul constituie locul de întâlnire al tuturor poluanților din care cea mai mare parte vin din atmosferă.

În grupa principalilor poluanți ai solului ce vin pe calea aerului se includ particulele minerale solide și diverși compuși chimici sub formă de sulfați, carbonați, fosfați, cloruri, precum și unii compuși gazoși ca oxizii de sulf, de azot, de carbon și unele hidrocarburi.

Substanțele toxice din atmosferă cad pe sol și pătrund în el fie direct, fie indirect prin intermediul precipitațiilor. Ponderea lor este mai mare în jurul unor obiective industriale care produc aceste substanțe.

3.1.5. Poluarea solului cu metale grele

Ele provin din emanațiile mijloacelor de transport, ale motoarelor cu ardere internă, din nămolurile apelor uzate, deșeuri și reziduri de la exploatările miniere, din fertilizanți din pesticide, îngrășăminte organice etc.

Figura 3.5 Poluare cu metale grele

Metalele grele devin periculoase numai atunci cînd ajung în soluția solului de unde pot fi absorbite de către plante. Efectele lor depind deci de solubilitatea lor în sol.

3.1.6. Poluarea solului prin sărăturare

Sărăturarea solurilor reprezintă acumularea de săruri solubile, în special de sodiu. Apare în zone aride și semiaride, din cauze naturale și antropice. Cauzele naturale ale procesului de sărăturare pot fi: creșterea nivelului apelor freatice mineralizate si aducerea la suprafață a unor straturi salifere.

Dintre cauzele antropice generatoare de sărăturare se evidențiază: irigările cu ape salinizate, suprapășunatul, inundațiile cu regim hidrosalin ireversibil, creșterea nivelului apelor freatice în sol și chiar băltiri în apropierea lacurilor de acumulare. Vara, apa se evaporă, concentrând astfel solul cu săruri; în apropierea sondelor, deoarece țițeiul se extrage împreună cu ape salinizate și gaze.

Figura 3.6 Poluare prin sărăturare

3.1.7. Poluarea solului prin compactare

Compactarea solului se datorează folosirii mașinilor grele la activitățile agricole, lipsei asolamentelor, suprapășunatului etc. Ea reduce aerarea solului și împiedică circularea normală a apei în sol. Compactarea solului se înlătură prin lucrări agricole la 70-80 cm. Prin compactare se reduce aerația, circulația apei.

Fig. 3.7 Poluare prin compactare

3.1.8. Poluarea solului prin dejecții animale

Dejecțiile animale aplicate excesiv ca îngrășăminte afectează proprietățile solurilor. Acestea pot conține NaCl, biostimulatori, uree, medicamente, agenți patogeni, care produc poluarea chimică și biologică solurilor, scad permeabilitatea și pot difuza până la pânzele de ape freatice, transformându-le în focare de substanțe chimice, viruși, mai ales că unii viruși, cum sunt cei entirici pot persista și 9 luni.

Fig. 3.8 Poluare cu dejecții animale

3.1.9. Poluarea solului prin eroziune și alunecare

Eroziunea și alunecările de teren sunt alte fenomene ce cauzează degradarea solurilor.

Fig. 3.9 Poluare prin eroziune și alunecare

Eroziunea rocilor și a solurilor apare datorită vântului, ploilor, activităților umane, cum sunt: lucrările agricole necorespunzătoare, care distrug textura solului, deci apa se evaporă, sau se scurge la suprafață; tratamente cu pesticide și fertilizanți chimici; ploi acide; defrișări. Defrișările și excavațiile la suprafață, în contact cu cantități mari de apă de ploaie pot cauza alunecări de teren. Urmările alunecărilor de teren sunt dezastruoase: se distrug obiective, se schimbă cursuri de apă, la suprafață ajung roci nefertile.

3.1.10. Poluarea solului prin acidifiere

Acidifierea înseamnă scăderea pH-ului solului sub valoarea 7. Solurile devin nefertile, crește conținutul de Al, scad conținuturile în alți ioni. Pe glob, aproximativ 20% din soluri sunt acidifiate, iar în România aproximativ 2 milioane ha. Cauzele producerii acestui proces sunt fie naturale (existența unor soluri argiloase, silicatice, cu hidroxizi de fier și aluminiu, sau din descompunerea microbiologică a substanțelor organice în alte tipuri de soluri), fie antropice (aplicarea unui exces de fertilizanți, ploile acide).

3.1.11. Poluarea cu hidrocarburi

Poluarea solului are loc datorită pierderii de hidrocarburi (însoțite uneori și de apă

sărată) prin fisuri ale conductelor colectoare, produse prin ruginire sau perforare intenționată

de către traficanții de gazolină. Pentru depistarea unor astfel de fisuri sunt angajați muncitori

numiți "liniori", dar de la semnalarea lor și până la reparația propriu-zisă a conductelor pot

trece uneori mai multe zile, timp în care terenul este deja compromis, de obicei pe o suprafață

de mai mulți metri pătrați (dar uneori mult mai mult).

Poluarea solului cu hidrocarburipetroliere este recunoscută astăzi ca fiind o problemă semnificativă, reprezentând un risc major pentru sănătatea umană și mediul înconjurător.

Hidrocarburile petroliere (HP) reprezintă contaminanți comuni ai siturilor, metodele de prelevare și analiză a mediilor pentru familia hidrocarburilor petroliere fiind considerate în general metode HTP ([NUME_REDACTAT] din Petrol). Termenul de hidrocarburi totale din petrol se referă la rezultatele analitice și la impactul asupra mediului și sănătății ale hidrocarburilor petroliere. Datorită complexității componenților HTP, nu se cunoaște decât relativ impactul acestora asupra mediului și sănătății.

Hidrocarburile formează un film impermeabil la suprafața solului, care impiedică circulația apei și schimbul de gaze, provocând sufocarea rădăcinilor și favorizând procesele de reducere. Pe măsură ce mediul devine mai anaerob, numărul și activitatea metabolică a bacteriilor se reduce. Existența hidrocarburilor în solurile cultivate afectează germinația semințelor, creșterea plantelor și producția. La contact, hidrocarburile pot penetra semințele și pot omorî embrionul ori afecta germinația prin reducerea fluxului de apă către semințe ori prin descreșterea oxigenului necesar pentru germinare.

Deoarece petrolul este bogat în carbon, raportul C:N din sol crește, având o influență negativă asupra activității microbiologice și nutriției plantelor cu azot.

O severă salinizare a solului poate avea loc acolo unde apare poluarea cu hidrocarburi și apă sărată; o creștere alarmantă a sodiului schimbabil poate fi înregistrată.

Fig. 3.10 Poluare cu hidrocarburi

CAPITOLUL 4. TEHNOLOGII DE DECONTAMINARE

4.1. CLASIFICARE

În funcție de locul de aplicare tehnologiile de depoluare se clasifica în :

a) tehnologii aplicate ex-situ solului poluat

a1) tehnologii aplicate on-site

a2) tehnologii aplicate off-site

b) tehnologii aplicate in-situ

a) Tehnologiile aplicate ex-situ, constau, mai întâi, în excavarea solului poluat și apoi supunerea acestuia diferitelor tratamente de decontaminare.

Tehnologiile din această categorie au avantajul unei depoluari rapide și eficiente, dar au dezavantajul că sunt deosebit de costisitoare mai ales din pricina costurilor ridicate ale lucrarilor de excavare și de transport.

a1) Tehnologiile aplicate on-site constau în excavarea solului poluat, după excavare, solul fiind depoluat cu ajutorul unor instalații mobile de depoluare amplasate chiar pe sit. a2) tehnologii aplicate off-site presupun excavarea solului contaminat, încărcarea și transportul acestuia în unități specializate unde, în instalații speciale, unde se realizează depoluarea până la obținerea indicatorilor calitativi doriți, după care solul este readus în vechiul amplasament.

b) Tehnologiile aplicate in-situ, sunt acele metode care se aplică solului în amplasamentul său.

4.2. TEHNOLOGII DE DEPOLUARE A SOLURILOR DUPA PRINCIPIILE TEHNICE

În funcție de principiile tehnologiei de depoluare sunt folosite în prezent tehnologii bazate pe metode fizice, chimice, termice și biologice.

4.2.1. Tehnologii fizice de depoluare

a) Tehnologii bazate pe imobilizarea fizică a poluanților în solul și subsolul poluat. Tehnologiile din această categorie se aplică în situ și cuprind următoarele categorii de metode:

1. Etanșarea. Constă în izolarea solului și a subsolului sitului poluat, utilizând tehnologii specifice, în scopul evitării dispersiei poluantului în zonele limitrofe.

2. Alveolarea. Constă din excavarea pământului poluat și depunerea lui într-o alveolă ( groapă) etanșă situată pe sit în apropierea zonei de excavare.

3. Stabilizarea. Constă în transformarea unui poluant solubil în situ într-unul insolubil utilizând o reacție chimică sau prin absorbție pe o matrice neutră.

4. Inertarea. Constă din amestecarea solului poluat în situ cu anumite substanțe în scopul obținerii unui material compozit solid, impermeabil și nereactiv.

b) Tehnologii bazate pe extracția fizică a poluanților din solul poluat. Principalele tehnici de depoluare care se înscriu în această categorie sunt următoarele:

1. Excavarea. Constă în eliminarea stratului de sol poluat, încărcarea, transportul și depunerea lui în locuri unde prezența substanțelor sau a produselor poluante pe care le conține solul nu afectează mediul de depunere.

2. Spălarea. Constă din scoaterea poluanților din matricea solului cu ajutorul apei curate, soluțiilor, solvenților sau a emulsiilor. Spălarea se poate realiza în afara sitului, pe un sit sau în situ.

Fig. 4.1 Spălarea în situ sau spălarea solului

3. Flotația. În acest procedeu scoaterea poluanților din matricea solului se face în afara sitului sau pe sit, în mașini de flotație, care folosesc ca principiu de funcționare diferența dintre tensiunea superficială a substanțelor poluante și cea a scheletului mineral al solului.

4. Ventilarea.Este o metodă de extracție, direct din zona nesaturată a solurilor, a poluanților gazoși. În principiu aceștia sunt extrași cu ajutorul unor puțuri care absorb (sunt legați la o pompă de vid), din porii solului, substanțele poluante gazoase.

Fig. 4.2 Ventilarea

5. Barbotarea de aer. Este asemănătoare cu ventilarea numai că utilizează două tipuri de puțuri: unul pentru extracție și unul sau mai multe puțuri, pentru injecție în sol a aerului sub presiune. Injecția de aer sub presiune are ca scop intensificarea proceselor de volatilizare a substanțelor poluante volatile și semivolatile aflate atât în zona nesaturată cât și în cea nesaturată a solurilor.

Fig. 4.3 Barbotarea de aer

6. Extracția electrocinetică. Se bazează pe deplasarea controlată a poluanților sub acțiunea unui câmp electric creat de doi eletrozi.

Pentru exemplificare se prezintă în continuare o instalație tehnologică de depoluare prin spălare, deosebit de eficientă, a cărui principiu de funcționare se aplică, la ora actuală, pe scara largă în lume. Este vorba despre instalația Eimco-Wemco.

Cel mai frecvent, o astfel de instalație se folosește pentru depoluarea solurilor poluate cu hidrocarburi.

4.2.2. Tehnologii chimice de depoluare

Tehnologiile chimice constau în folosirea unor reacții chimice de eliminare, neutralizare sau transformare a poluanților din soluri în specii cu caracter nepoluant.

Principalele metode de depoluare înscrise în această categorie sunt:

a) Extracția chimică se bazează pe separarea poluanților față de mediul poluant cu ajutorul unor reactivi chimici. În principiu se folosește:

1. Extracția cu solvenți se folosește la depoluarea solurilor contaminate cu hidrocarburi grele, gudroane, hidrocarburi aromatice policiclice, policlorbifenoli, pesticide organice. Solvenții cei mai folosiți sunt: alcanii, alcoolii, cetonele.

2. Extracția acidă se utilizează la depoluarea solurilor contaminate cu metale grele. Principalii acizi folosiți sunt: HCl, HNO3, H2SO4.

3. Extracția bazică se utilizează pentru extracția unor poluanți ca: cianuri, metale, amine, eteri, fenoli, cel mai utilizat reactiv este soda caustică.

b) Reducerea. Se folosește la decontaminarea solurilor poluate cu substanțe organice și metale grele. Cel mai folosit agent reducător este fierul care se administrează în soluri sub formă de pulbere. Prin reducere produsul poluant toxic se transformă într-unul inofensiv care nu este necesar să fie extras din sol.

c) Declorurarea constă din înlocuirea ionilor de clor din poluanții anorganici cu radicali ( OH ). Pentru declorurare sunt folosiți hidroxidul de sodiu și hidroxidul de potasiu. Declorurarea se aplică pe sit sau în afara sitului într-un reactor.

d) Oxidarea. Constă în folosirea unor oxidanți puternici (cei mai frecvenți folosiți sunt ozonul și apa oxigenată) care, pe de o parte, cauzează degradarea directă a poluantului, iar, pe de altă parte, îmbogățește mediul în oxigen și determină creearea unui mediu favorabil dezvoltării microorganismelor care vor accelera biodegradarea poluanților. Se foloseste la depoluarea zonei saturate a solurilor.

Fig. 4.4 Schema de principiu a oxidării chimice în situ (amestec mecanic în situ)

e) Precipitarea este o metodă de decontaminare a apelor subterane după pomparea lor la suprafața terenului.

4.2.3. Tehnologii termice de depoluare

Tehnologiile termice de depoluare a solurilor sunt utilizate în lume pe scară largă. În principiu metoda constă în încălzirea solului contaminat la diferite temperaturi în vederea extracției, neutralizării, distrugerii sau imobilizării poluanților. Sunt aplicate în prezent următoarele tehnologii de tip termic:

a). Incinerarea. Solul contaminat este excavat, încărcat, transportat și supus mai întâi unor operații de uscare, mărunțire și clasare granulometrică după care este introdus într-un incinerator care realizează depoluarea în două etape: în prima etapă la o temperatură de circa 400 ˚C se realizează volatilizarea poluanților iar în a doua etapă, prin încălzire la temperaturi mai mari de 1000 ˚C, se obține distrugerea poluanților.

b). Piroliza. Acest procedeu termic reprezinta descompunerea termica a deseului organic, intr-o atmosfera inerta, pentru a obtine un produs gazos continand CO2, CO, H2, CH4, C2H6, C2H4, benzen etc., un produs lichid alcatuit din gudron, hidrocarburi cu masa moleculara mare, apa, precuma si un produs solid format din carbune.

c). Desorbția termică. Se aplică pentru poluări ale solului cu compuși volatili și semivolatili. Procesul tehnologic de desorbție presupune, de asemenea, după operația de pregătire, parcurgerea a doua etape: în prima etapă, la temperatura de 200-450 ˚C se realizează o volatilizare a poluanților iar în a doua etapă se realizează tratarea gazelor rezultate, în scopul separării și concentrării poluanților.

d). Vitrificarea. Constă din topirea solului la temperaturi înalte și transformarea acestuia, după răcire, într-un material inert din punct de vedere chimic. Tratarea se face în situ cu ajutorul unor electrozi înfipți în teren. Temperatura de vitrificare este de circa 2000 ˚C.

Fig. 4.5 Incinerarea și desorbția termică

4.2.4. Tehnologii biologice de depoluare

Tehnologiile biologice de depoluare a solurilor cuprind trei categorii de metode:

a). Biodegradarea constă dintr-o acțiune cumulată a microorganismelor prezente în sol (bacterii, ciuperci ), asupra substanțelor poluante și transformarea acestora prin procese succesiv de degradare în apă și dioxid de carbon. În acest proces de biodegradare se mizează, în primul rând, pe microorganismele prezente în mod natural în soluri a căror activitate este stimulată prin introducerea de nutrienți (azot și fosfor) la care se adaugă aducerea, în mod obligatoriu, a unui supliment de oxigen pentru a stimula și ajuta activitatea de degradare a poluanților de către microorganismele aerobe. Biodegradarea se poate realiza în afara sitului, pe sit și în situ.

b). Bioacumularea. Metoda presupune acumularea biologică a poluanților care conduce la scoaterea din circuitul natural al materiei ecosistemul solului. Există doua tipuri de bioacumulări: bioacumulări pasive care constau din fixarea poluanților (metale grele) la suprafața anumitor microorganisme sau plante care mai apoi sunt incinerate, depozitate controlat sau prin procedee fizico-chimice se realizează recuperarea metalelor și bioacumularea activă care constă din bioacumularea poluanților în celulele microorganismelor și a plantelor.

c). Biolixivierea constă din extracția metalelor grele din soluri după ce acestea au fost separate de scheletul mineral al solului de către bacterii. În principiu metoda folosește bacteria ,,de mină” care are capacitatea de a oxida metalele grele aducându-le în forme ușor solubile.

d). Metoda zonelor umede. Această metodă constă din amenajarea unor suprafețe mlăștinoase în care sunt introduse apele poluate. La trecerea, apelor poluate prin zona mlăștinoasă substanțele poluante vor fii reținute de flora microbiană și de organismele vegetale superioare. În paralel vor intra în acțiune o serie de procese fizico-chimice și microbiologice care au ca rezultat declanșarea și dezvoltarea proceselor de descompunere – fermentare. În final, la ieșirea din zona mlăștinoasă apa este lipsită aproape în totalitate de elemente și substanțele poluante avute la intrare.

Fig. 4.6 Biopile

CAPITOLUL 5. SITUATIA SITURILOR CONTAMINATE CU PRODUSE PETROLIERE DIN CADRUL PETROM SI METODELE DE REMEDIERE ADOPTATE

5.1. Stadiul siturilor contaminate cu produse petroliere la nivelul [NUME_REDACTAT], ca țara producătoare și cu tradiție în prelucrarea țițeiului, este afectată din păcate, de fenomene accidentale nedorite care duc la poluarea mediului înconjurător cu țiței, produse petroliere și reziduuri provenite din procesul de prelucrare a petrolului.

Principalele surse de poluare sunt: activitatea extractiva, prelucrarea și transportul țițeiului și produselor petroliere, poluantii rezultați de la aceste surse afectând atât aerul, apele de suprafață și subterane, vegetația și în special solul.

În zonele de extracție a petrolului, fenomenele de poluare cu reziduuri de petrol și cu ape uzate, uneori sărate, sunt destul de extinse, impactul asupra ecosistemelor depășind intensitatea altor acțiuni antropice.

Petrolul modifică radical proprietățile solului, atât fizice și chimice cât și cele biologice . Acesta formează o peliculă impermeabilă la suprafața solului care împiedică circulația apei în sol și schimbul de gaze dintre sol și atmosferă, producând asfixierea rădăcinilor și favorizând manifestarea procesului de reducere. Pe măsura ce solul devine mai anaerob scade numărul și activitatea metabolică a bacteriilor . Petrolul, fiind bogat în carbon organic (98% hidrocarburi), crește raportul C/ N în sol, influențând negativ activitatea microbiologica și nutriția plantelor cu azot.

În zonele de extracție a petrolului problema poluării solului datorită acestei activități devine și mai complicată deoarece , concomitent cu poluarea cu reziduuri petroliere, are loc și o poluare cu ape uzate, sărate, capabile să provoace și o salinizare puternică a solurilor poluate cu petrol. În condițiile unei astfel de poluări solul devine practic neproductiv, fiind scos complet din circuitul economic.

Eliminând efectele poluării și refăcând starea inițială a ecosistemelor se pune în aplicare conceptual de dezvoltare durabilă, care, în domeniul științei solului, reprezintă optimizarea funcțiilor solului generatoare de fertilitate.

Având în vedere că poluarea cu țiței, produse și reziduuri petroliere afectează însăși capacitatea solurilor de a susține viața, elaborarea unei metodologii de remediere, adaptată condițiilor din România se impunea cu necesitate.

Zeci de mii de hectare dintre cele mai bune terenuri agricole și silvice sunt poluate cu țiței, reziduuri petroliere, produse rafinate și apă sărată, adjuvant al țițeiului în activitatea de transport. După evaluarea efectuată în 1999 în cadrul ICPA, s-a stabilit că o suprafață considerabilă, peste 50 000 ha de tren, este poluantă cu astfel de produse, cele mai mari suprafețe intalnindu-se în județele Teleorman, Brăila, Bihor, Dolj, Dâmbovița, Giurgiu și Gorj.

Pe lângă acestea, în zonele de exploatare petrolieră, mari suprafețe sunt scoase din producția vegetală, datorită amplasării la suprafața terenului a unor conducte, sonde scoase din exploatare, depozitării unor materiale și deșeuri, la care se adaugă drumuri și poteci construite legal și inegal, linii electrice și telefonice etc.

Toate aceste cauze, la care se adaugă și faptul că la această dată, mecanismele procesului de remediere a solurilor poluate cu țiței încă sunt quasinecunoscute, actualizează în mod constant necesitatea aprofundarii cercetărilor în vederea remedierii solurilor contaminate, care să elucideze aceste probleme.

5.2. Stadiul siturilor contaminate exploate de PETROM

Deversările de hidrocarburi sunt unul din factorii cheie de risc ai activității Petrom, ca urmare a pagubelor de mediu pe care le pot provoca.

Unul din cele mai importante obiective ale strategiei E&P a Petrom este de a controla acest risc până în 2015. În 2013, operațiunile firmei au produs 1.666 de deversări. Pentru a aborda această problemă, au desfășurat o gamă largă de activități, inclusiv crearea de hărți ale riscului de deversare, care oferă detalii privind punctele critice de pe traseele conductelor și zonele-cheie de risc pentru operațiunile noastre. În prezent, aceste hărți acoperă 60% din activele de explorare și producție ale Petrom. În 2013, au fost inspectate 4.400 de conducte, 12.000 de echipamente fixe și 600 de facilități, precum parcuri de rezervoare și stații de comprimare. La acestea se vor adăuga investigații mai detaliate ale facilităților ce prezintă cel mai mare risc.

La fel ca în cazul oricărei companii petroliere, activitățile Petrom generează deșeuri solide și lichide, inclusiv nămoluri cu reziduuri petroliere, deșeuri chimice, catalizatori uzați și deșeuri provenite din construcții.

În 2012, cantitatea totală de deșeuri a crescut cu 30% comparativ cu 2011. Acest lucru se datorează în primul rând deșeurilor nepericuloase provenite din demolări, cele mai multe dintre acestea fiind reciclate. Cantitatea totală de deșeuri periculoase generată în anul 2012 a fost similară cu cea din anii anteriori.

Fig. 5.1

Continuând activitățile de anul trecut, divizia E&P a finalizat procesul de curățare a celor 44 de batale, finanțat prin intermediul împrumutului BERD/BSTDB destinat proiectelor pentru protecția mediului. Batalele conțineau aproximativ 600.000 mc de șlam care a fost îndepărtat, tratat cu ajutorul unor unități mobile și eliminat.

Un număr de 26 de batale a necesitat lucrări de demolare complexe. Unul dintre acestea (de la Abramut, în Suplac) a implicat ample lucrări hidrotehnice în vederea captării și filtrării izvoarelor de apă aflate sub șantier. Pe parcursul implementării proiectului, au fost derulate peste 300 de audituri operaționale și de mediu, precum și audituri privind sănătatea și siguranța.

Până în prezent, Petrom E&P a construit un total de nouă instalații de bioremediere și două depozite de deșeuri, ca parte a programului de implementare a unei infrastructuri pentru deșeuri, finanțat în baza împrumutului BERD/BSTDB. Acesta a contribuit la asigurarea infrastructurii pentru deșeuri necesare pentru reabilitarea solului contaminat, precum și pentru abandonarea a aproximativ 26.000 de sonde de țiței și a 1.100 de instalații de producție.

Proiectul de remediere a celor două batale externe de șlam de la rafinăria Petrobrazi a fost finalizat până la sfârșitul lui 2012 și a fost finanțat folosind, de asemenea, împrumutul BERD/BSTDB. Aceste batale, amplasate în apropierea gărilor Brazi și Triaj, au fost transformate în batale de șlam ca urmare a acumulării, de-a lungul timpului, a diferitelor reziduuri de petrol, deșeuri menajere netratate și alte deșeuri generate de demolări. Amândouă aparțineau unor proprietari diferiți și erau amplasate într-o zonă fără acces la utilități, drumuri sau electricitate, ceea ce a dus la creșterea gradului de dificultate.

O cantitate totală de aproximativ 218.000 tone de șlam a fost îndepărtată din cele două batale, reziduurile fiind tratate prin intermediul unui proces de desorbție termică. A fost remediată o suprafață totală de aproximativ 33.000 mp. După golirea batalelor și instalarea sondelor de monitorizare atât în aval, cât și în amonte, a fost demarată următoarea etapă a umplerii cu materiale curate și înierbării.

Prin remedierea solului și reconstrucția ecologică a zonei, terenul a fost readus, aproape în totalitate, la starea sa naturală, fiind eliminate riscurile existente în zona afectată.

În 2012, au fost înregistrate șase deversări majore de hidrocarburi (>1.000 l, nivel 3 pe o scară de la 1 la 5) și 1.796 de incidente minore (față de 1.955 în 2011). Cantitatea totală deversată a fost de 217.264 l. (2011: 460.697 l).

5.3. Metode de decontaminare utilizate pentru remedierea solurilor exploatate de PETROM

5.3.1. Tratamente fizice, biologice și termice aplicate pentru reabilitarea nămolului petrolier

Locația: [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]: Halde de namol petrolier

Envisan a reabilitat 3 halde mari cu namol de ulei. Envisan a proiectat si a construit o instalatie de tratare moderna care a permis incinerarea namolului poluat fara utilizarea combustibilului extern si cu recuperare de energie electrica. Instalatia avea inclusa, printre altele, o zona de pre-tratare, tratament termic, o turbina pentru transformarea aburului in electricitate, un spatiu pentru epurarea apei uzate si unul pentru depozitare. Pentru intregul proiect a fost tratat 180 000 m3 de namol de ulei.

Unitatea de incinerare Envisan cu recuperare de energie in timpul arderii este unitatea de tratare termica cu pat fluidizat (- 850 ° C).

Este o investitie de 30 000 euro, inceputa in 2010 si finalizata in 2013, cu 80 de angajati din Romania si 10 din Belgia. Au fost aplicate diferite tratamente de remediere:

tratare termică 190 000 tone de namol;

centrifugare: 120 000 m3 namol;

bioremediere: 40 000 tone namol.

Fig. 5.2 Halde de namol petrolier Fig. 5.3 [NUME_REDACTAT]

Incineratorul are o capacitate de 22.5 MWth – 10.85 t/h si este folosit pentru deseurile calorifice medii sau ridicate cu continut solid scazut. Tehnologia folosita este tehnologia cu pat fluidizat cu barbotare.

Fig. 5.4 Structura metalică a incineratorului si bazinul stației de epurare

Fig. 5.5 Rezultatul final

5.3.2. Tratamente fizice și termice pentru tratarea șamului petrolier

Locație: Groapa de namol – Albotesti, judetul Bacau (9.000 m ², 16.000 t namol)

Tratat: Șlam petrolier

[NUME_REDACTAT] 2013, Clientul a solicitat DEKONTA să furnizeze lista de activitati necesare pentru lucrările care trebuie realizate, înainte de reabilitarea / restaurarea terenurilor pentru un numar de11 amplasamente, aflate în administrarea Petrom OMV.

[NUME_REDACTAT] care face obiectul acestui studiu este situată în periferia estică a Moineștiului, și se află lângă depozitul de țiței / stația de pompare Albotești. Este reprezentată de o fostă zonă de depozitare în trecut a șlamului petrolier. Slamul petrolier a fost îndepărtat și tratat.

Fig. 5.6 [NUME_REDACTAT] – zona de interes (sursa – [NUME_REDACTAT])

Figura 5.1 arată zona considerată în cadrul investigațiilor – doar partea interioară a unității de depozitare. Zona de interes are aproximativ 0.77 ha și este încercuită cu taluz de pământ cu o înălțime medie de cca. 2 m deasupra terenului. Batalul este parțial umplut cu apă – un amestec de apă subterană și precipitații acumulate. Linii uleioase vizibile pe partea interioară a taluzului de pământ, încercuind batalul indică un nivel al apei destul de stabil în batal și, în consecință o comunicare între apa subterană și apa acumulată în interiorul batalului – acest lucru poate duce la împrăștierea contaminării în acviferul aluvionar. Contaminarea apei din batal este demonstrata prin prezența unei pelicule uleioase la suprafața apei și petice uleioase acumulate pe plantele din interiorul batalului (a se vedea figurile 5.2 și 5.3 de mai jos). Adâncimea batalului variază în intervalul de cca. 3.0 – 3.6 m de la vârful taluzului, ceea ce înseamnă că grosimea stratului de apă în batal variază în intervalul 2.0-2.5 m.

Fig. 5.7 Linia uleioasă pe pereți Fig. 5.8 Peliculă uleioasă la suprafața apei

Probele de sol au fost colectate de către reprezentantul DEKONTA a.s. [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] reprezentantul INCD ECOIND, în perioada 20-21 august 2013. Reprezentantul INCD ECOIND a fost implicat în prelevarea probelor pentru a asigura obiectivitatea și reprezentativitatea probelor.

Fig. 5.9 Puncte de prelevare la batalul [NUME_REDACTAT] de sol din taluzul care împrejmuiește batalul au fost colectate cu un prelevator standard de sol acționat manual (Eijkelkamp). In total, 6 puncte de prelevare au fost selectate pe taluz (A-1 – A-6, a se vedea figura 5.4) – pentru fiecare dintre aceste poziții s-a ajuns la adâncimea de 40 cm și probe de sol compozite au fost colectate (a se vedea figura 5.5).

Fig. 5.10 Prelevator de probe de sol

Tab. 5.1 Rezultatele lucrărilor de laborator

Explicație: NA= ne-analizat; = depășire prag de alertă; = depășire prag de intervenție.

Nămolul excavat din carieră a fost centrifugat, iar faza solida rezultata din centrifugă a fost colectata și tratata prin tehnica desorbției termice.

Fig. 5.11

5.3.3. Tratamente termice: Coincinerarea in fabrici de ciment

Reabilitarea interna a batalurilor de namol in [NUME_REDACTAT]: Ecovalor.

Peste 11 000 m2 au fost reabilitati, mai mult de 100 000 t de deseuri eliminate din batalurile de namol, deșeuri solide livrate în afara amplasamentului pentru:

recuperare în industria cimentului (10%)

eliminare (90%), la groapa de gunoi terța.

Sit-ul a fost returnat pentru uz industrial în conformitate cu legea română.

Fig. 5.12 Inainte (2006) Fig.5.13 In timpul remedierii (2009)

Fig. 5.14 Remediere finalizata (Mai 2010)

5.3.4. Desorbtie termica la temperatura inalta

Remedierea batalurilor de noroi in [NUME_REDACTAT] de desorbtie termica Racon – Ludan – temperatura ridicata: 400 – 450oC.

Tratarea deseurilor din batalul de namol extern – din afara sit-ului rafinariei.

Fig. 5.15

15 700 t de deșeuri de la batalul de la Brazi tratate in septembrie-decembrie 2010, volumul total de deșeuri estimat: 110 000 m3 Brazi + 65 000 m3 [NUME_REDACTAT] centrifugare, nămolul de ulei este trimis la tratament termic; gazele evacuate sunt apoi oxidate și purificate

Solul tratat cu ulei <1 000 mg / kg poate fi folosit ca rambleu (daca vrei sa spui ca umplutura….).

5.3.5. Demolarea si decontaminarea partiala in [NUME_REDACTAT]

Pe terenul unde este amplasat actualul sediu Petrom ([NUME_REDACTAT]) a existat un depozit de combustibili, funcțional în perioada interbelică și în anii celui de-al doilea război mondial. Niste poze edificatoare prezinta situatia existentă in acea perioada:

Fig.5.16 Fig. 5.17

Fig. 5.18 Fig. 5.19

După cum se poate vedea pe o imagine aeriană, la nivelul anului 2001, pe teren încă era amplasat depozitul de combustibili.

Fig. 5.20

În 2007 a demarat [NUME_REDACTAT] City, care reprezinta cea mai mare investitie facuta de o firma care activeaza in Romania intr-un sediu propriu (nivel anul 2011).

Inainte de ridicarea constructiei, Petrom a cheltuit 10 milioane de euro pentru decontaminarea unei suprafete duble de teren, proprietate a companiei. Operatiunea a fost facuta de firma austriaca Zublin prin intermediul [NUME_REDACTAT]. Aceasta a presupus curatirea solului, fiind decopertati 100.000 m3 de pamant, cat si a panzei freatice in care s-a infiltrat combustibilul dupa bombardamentele din 1944 si cutremure. 

Operatiunile de decontaminare a solului au presupus:

Demolarea si remedierea unei ferme de cisterne de 20ha

Demolarea a aproximativ 100 de cladiri si 65 de tancuri de stocare;

Extractia a 2000 m3 produse petroliere in timpul procesului de decontaminare (oil phase);

Excavarea solului contaminat;

Decopertarea a 100 000 m3 de pamant.

Tratament microbiologic asupra solului contaminat: 210000m3;

Pregatirea terenului (20ha) pentru constructie;

Tratarea apei subterane contaminate (capacitate 150 m3/h).

Fig. 5.21 Fig. 5.22

BIBLIOGRAFIE

http://biblioteca.regielive.ro/licente/ecologie/studiu-asupra-lucrarilor-de-reconstructie-ecologica-a-siturilor-industriale-neutilizate-si-poluate-233772.html?ref=doc3

METODE DE INVESTIGARE A GRADULUI DE POLUARE AL SITURILOR INDUSTRIALE ȘI TEHNICILE DE REABILITARE ALE ACESTORA

DECONTAMINAREA SOLULUI POLUAT CU PETROL

http://cristisorin.blogspot.ro/2012/09/solul-component-al-ecosistemelor.html

http://www.scritub.com/geografie/geologie/Proprietatile-solului34316.php

http://www.utgjiu.ro/revista/ing/pdf/2011-3/39_POTRA_ADRIAN_FLORIN.pdf

http://www.eea.europa.eu/ro/articles/solul

http://mmediu.ro/new/wp-content/uploads/2014/01/2013-10-29_strategie.pdf

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/RO/TXT/?uri=CELEX:52012DC0046

http://biblioteca-digitala-online.blogspot.ro/2013/01/proprietatile-fizice-ale-solului.html

http://rdz.ro/referat/referat-biologie/rolul-microorganismelor-in-formarea-solului.html

http://www.petroleumclub.ro/downloads/seminarmediu/2012/Jan_Van_den_Bogaert-Envisan.pdf

http://www.envisan.com/en/activities/environmental-works/specific-waste-products-and-alternative-raw-materials

[NUME_REDACTAT] Report 2012

Raport anual Petrom 2013

Blaga, Gh.; Filipov, F.; Rusu, I.; Udrescu, S.; Vasile, D. Pedologie 2005 [NUME_REDACTAT] Ed. AcademicPress

Brady 1996

Gugenheim și Martin, 1995 citați de C. Crăciun, 2000

Mihalache, M. Pedologie – geneza, proprietățile și taxonomia solurilor. 2006 [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT], C. Soluri forestiere 1975 Ed. [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] 1990 [NUME_REDACTAT]. Al. I. Cuza