Stadiul actual al cunoștiințelor privind poluarea [618452]

Stadiul actual al cunoștiințelor privind poluarea
solului cu metale grele si problematica
contaminării produselor agricole vegetale cu
metale grele

2
Cuprins
Introd ucere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 4
Capitolul 1 – METALELE GRELE ………………………….. ………………………….. ………………………….. 5
1.1 Definiția de “metale grele “ ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 5
1.2 Sursele de metale grele în ecosistemele terestre ………………………….. ………………………….. … 6
1.2.1 Surse naturale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 7
1.2.2 Originea antropică a metalelor grele ………………………….. ………………………….. ……….. 10
1.2.3. Metale esențiale și metale toxice ………………………….. ………………………….. ……………. 12
1.2.4. Mobilitatea și biodisponibilitatea ………………………….. ………………………….. ……………. 15
1.2.5. Bioacumularea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 17
1.2.6. Indicatorii biologici / biomarkeri ………………………….. ………………………….. ……………. 18
1.3 Clasificarea metalelor grele ………………………….. ………………………….. ………………………….. 19
1.4. Poluarea cu metale grele, cazul Pb, Cd, Cu, Zn. ………………………….. ………………………….. 21
1.5. Acțiunea metalelor grele asupra organismelor vii ………………………….. ……………………….. 23
1.5.1. Ecotoxicologia Pb ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 24
1.5.2. Ecotoxicologia Cd ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 25
1.5.3. Ecotoxicologia Cu ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 26
1.5.4 . Ecotoxicologia Zn ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 27
Capitolul 2 – PROBLEMATICA CONTAMINĂRII PRODUSELOR AGRICOLE VEGETALE
CU METALE GRELE. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 28
2.1. Contaminarea produselor agricole cu metale grele ………………………….. ………………………. 28
2.2. Efecte le contaminării produselor agricole vegetale cu metale grele ………………………….. . 30
2.3. Legislația privind contaminarea cu metale grele ………………………….. …………………………. 31
2.4. Calit atea și siguranța produselor alimentare în contextul reglementărilor impuse de
Uniunea europeană. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 32
2.5. Descrierea botanică și ecologică a speciilor leguminoase luate în studiu (Capsicum
annu um, Lactuca sativa var. capitata, Allium cepa). ………………………….. ………………………….. 34
2.6. Importanța economică a speciilor leguminoase studiate. ………………………….. ……………… 39
Capitolul 3 – COMUNITĂȚILE MICROBIENE DE SOL ȘI ACTIVITATEA SA BIOLOGICĂ
………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 43
3.1. Biomasă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 43
3.2. Structura comunităților microbiene ………………………….. ………………………….. ………………. 45
3.3. Activitatea enzimatică ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 46
3.4. Efectele metalelor grele asupra microorganismelor ………………………….. …………………….. 46
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 48

3
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 49

4
Introducere

Metalele grele sunt compuși naturali ai scoarței terestre care nu pot fi descompuse sau
distruse. Ajung în organismul uman într -o cantitate foarte mică împreună cu ingestia de hrană, apă
și prin respirație. Ca și elemente esențiale, unele metale grele (ex. Cu, Se, Zi) sunt vitale în
menținerea metabolismului corpului uman dar în concentrații mari ele pot fi toxice. Poluarea cu
metale grele este o mare problemă în cele mai multe părți ale lumii, dar este, de asemenea,
responsabil ă pentru pie rderea productivității agricole, multe industrii și activități agricole
contribu ie la contaminarea cu metale grele a zonelor urbane (1; 2) . Efectul negativ al metalelor
grele poate rezulta, de exemplu, prin intermediul apei de băut contaminate (ex. țevi de plumb),
niveluri ridicate în concentrații ale aerului din jurul surselor emițătoare, sau asimilarea prin
intermediul lanțului trofic. Metalele grele sunt periculoase deoarece ele tind să se bioacumuleze in
diferite organe ale organismelor vegetale și animale ducând la efecte nedorite (3).
În ultimii ani, a existat o preocupare de sănătate publică și ecologică la nivel mondial în
creștere asociate cu contaminarea mediului de către aceste metale. De asemenea, expunerea umană
a crescut dramatic ca urmare a unei creșteri e xponențială a utilizării acestora în mai multe aplicații
industriale, agricole, interne și tehnologice (4).
De exemplu in România exp loatările miniere au dus la contaminarea unor zone întinse ,
poluarea solurilor prin exploatări miniere „la zi”, pentru extragerea cărbunelui (lignit) este cea mai
gravă deoarece se pierde stratul fertil de sol și dispar diferite folosințe agricole și forestiere. După
datele preliminare, la nivel de țară, sunt afectate 24.432 ha, dintre care 23.640 ha sunt excesiv
afectate. Cele mai mari suprafețe sunt în județul Gorj (12.093 ha), județul Cluj (3.915 ha) și județul
Mehedinți (2.315 ha) și datorită solurilor aluvionare extrem de contaminate cu metale grele
ducând la contaminarea masivă a terenurilor necontam inate anterior (5; 6) .

5
Capitolul 1 – METALELE GRELE

1.1 Definiția de “metale grele “

Nu existată încă nici o definiție coerentă dată de către un organism de autoritate pentru
termenul de “metal greu” a cesta având o gamă largă de sensuri (7). Dar în ultimiele două decenii
termenul a fost folosit de numeroase publicații și legislații pentru a indica un anume grup de metale
sau semimetale care produc efecte toxice pentru om, ani male și plante. Deși termenul este
imprecis, neexistând nici o legătură între proprietățile acestor metale, ca: densitatea, număr atomic,
greutate atomică, proprietăți chimice și toxicitate, totuși termenul de “metal greu” este definit de
mulți cercetători . Trei categorii de metale grele sunt de interes, și anume, metalele toxice (Hg, Cr,
Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn, etc.), metalele prețioase (Pd, Pt, Ag, Au, Ru, etc .) și radionuclizi
(U, Th, Ra, A m, etc.) (8).
Metalele grel e sunt definite ca elemente metalice care au o densitate relativ mare în
comparație cu apa (4). Sadler le definește ca fiind elementele cu densitatea specifică (masă pe
unitate de volum) mai mare de 6 g/cm3. Conform acestei def iniții, toate metalele din Grupa I și
Grupa II ar putea fi c aracterizate ca și metale grele dar Alloway restrânge definiția specificând că
doar metalele cu importanță industrială și biologică trebuie caracterizate ca și metale grele (Cd,
Cr, Co, Hg, Mn, Mo , Ni, Pb, Se și Zn ). Wild include în categoria metalelor grele elementele cu o
densitate specifică mai mare decât 5 g/cm3 și care sunt rezultate în urma proceselor industriale (9).
Datorită efectului nociv pe care aceste metal e îl au pentru organismele vii, au fost
redenumite „elemente toxice" . Cele mai periculoase fiind As, Cd, Hg, Pb, TI și U dar s -a renunțat
la această denumire și s-a propus termenul de „element cu potențial toxic" (PTE -potential toxic
element) deoarece o serie de metale sunt esențiale organismelor vegetale și animale, într -o anumit ă
limită de concentrații pentru o bună dezvoltare a organismelor vegetale (Zn, Cu, Mn) sau animale
(Co, Mn, Cu, Zn), devenind toxice doar dacă se găsesc în concentrații mari (9).

6
1.2 Sursele de metale grele în ecosistemele terestre

Toate solurile conțin metale grele aflate în tabelul periodic, dar concentrațiile variază
considerabil, iar unele pot fi sub limita de detecție pentru anumite proceduri analitice (5). Poluarea
cu metale grele este foarte diversificată, acest tip de poluare derivă în special din exploatarea
minereurilor și utilizarea metalelor de către populația umană, dar și din alte activități de producție.
Activitățile umane sporesc fluxurile metalelor printr -o diversitate de activități, fiecare având un
aport important asupra perturbării ecosistemelor terestre (10). Contaminarea din surse multiple pot
da naștere unor concentrați i foarte mari de metale grele, ce pot provoca toxicitate în organismele
vegetale dar și microorganismelor din sol, acest lucru depinzând de factorii care afectează
biodisponibilitatea elementelor. O bună cunoaștere a surselor naturale (geochimice) și antro pice a
metalelor grele și metaloizilor din soluri, a relației lor cu solul și plante, precum și posibilele
probleme de toxicitate sau deficiențe asociate acestora este importantă pentru protecția mediului,
a sănătății umane și a productivității agricole (5).

Sursă Pb Cd Cu Zn As
Minerit și procesarea minereurilor √ √ √ √
Metalurgie √ √ √ √ √
Industria chimică √ √ √ √ √
Industria aliajelor √
Industria vopselelor √ √ √
Industria sticlei √ √
Industria celulozei ș i hârtiei √ √
Tăbăcirea pieilor √ √
Industria textilă √ √ √ √ √
Industria îngrășămintelor chimice √ √ √ √ √
Industria Cl -alcalilor √ √ √ √
Rafinării petroliere √ √ √ √ √
Arderea cărbunilor √ √ √ √

Tabel 1. Tabel Surse de poluare pentru 5 me tale grele după Vlad Dumitrescu (10)

Metale grele, sunt dispersate în mediu prin intermediul efluenților industriali, deșeuri
organice, transport și generarea de energie electrică. Cu ajutorul vântului ele pot fi duse în locur i
îndepărtate față de surse, indiferent daca acestea sunt in formă gazoasă sau ca particule. În cele din
urmă poluanții metalici sunt indepărtate din aer prin ploaie pe sol și în apale de suprafață (11).
Astfel metale sunt o sursă majoră de poluare a solului. Un alt mijloc de dispersare este deplasarea

7
apei de drenaj din bazinele care au fost contaminate cu deșeuri din unitățile miniere și industrie
(11; 10) .

1.2.1 Surse naturale

Metale grele apar în mod natural în mediul de sol din procesele pedogenetice de degradare
a materialelor de bază la niveluri care sunt considerate ca fiind urme (<1000 mg kg -1) și rareori
toxice (12). Cea mai importantă sursă naturală de contaminare cu metale sunt dezagregarea rocilor
și activitățile vulcanice. O cantitate mare de metale suspendate în atmosferă pot ajunge pe sol și
în apale de suprafață prin depunere uscată sau prin precipitații. Sursele naturale de contaminare cu
metale grele atmosferică includ în principal, picăturile de apă uscate din oceane, particule de praf
de la vulcani, eroziunea solului, rocilor și a incendiilor forestiere. Biodegradare organismelor
animale și vegetale contribuie și ele în mod semnificativ la nivelurile (11) de bioacumulare în sol
a metalelor grele.
Figura 1. Dispersarea metalelor grele în mediu inconjurător după S. K. Agarwal (11)

Depunere
Ploi
Atmosferă
Sisteme
terestre
Lacuri si
râuri
Oceane
Emisii de
metale grele
Pește
Cereale
Sedimen
te
Fructe
de mare
Irigare
Drenare

8
Concentrația de metale grele prin diferite metode geolo gice sau geochimice dau naștere la
zăcăminte de metale grele care pot fi usor toxice pentru om prin consumul apei mineralizate direct
de la izvor (11), dar nu prezintă interes toxicologic. Cele mai multe minereuri minerale conț in
cantități variabile de metale grele ce tind să devină liber e în mediu datorită activităților miniere și
de prelucrare. Rocilor sterile lăsate la locurile de exploatare minieră și suprafața expusă după
activitățile miniere sunt răspunzătoare de eliberare a majorității metalelor în stare liberă, acest lucru
datorânduse intemperiilor și oxidării. În anumite cazuri, microorganismele joacă și ele un rol
important in eliberarea de metale, un astfel de exemplu este "drenajul acid de mină", în care
bacteriile ac idofile oxidează metalele . Combustibili fosili (cărbune și petrol) sunt un alt depozit
unde există urme de metale, spre exemplu nivelul mediu de zinc și mangan în cărbune este de
maxim iar cel al mercurului este minim. Pe de altă parte petrolul este bogat în venedium și săracă
în cadmiu și arsenic (11).

Element Sursă naturală de metale și minerale metalice
Antimoniu Stibnit (Sb 2S3), izvoare geotermale, drenaj mina
Arsenic Arseni metalici și arsenați, minereuri sulfuroase (ars enopirită), Arsenitul (HAs0 2), gaze vulcanice,
izvoare geotermale
Beriliului Beril (Be 3Al2Si6016), Phenacite (B ~ Si0 4)
Cadmiu Carbonat de zinc și minereuri sulfuroase. Carbonat de cupru și minereuri sulfuroase
Crom Cromit (FeCr 20), oxid cromic Cr 203)
Cupru Metal liber (Cu°), sulfură de cupru (CUS 2). Calcopirita (CuFeS 2), drenaj mina
Plumb Galena (PbS)
Mercur Metal liber (HgO), Cinabrul (HgS)
Nichel minerale Ferromagnesian, minereuri sulfuroase feroase, Pentladite ((Ni,Fe) 9S8), oxid de nichel
(Ni0 2), hidroxid de nichel (Ni (OH) 3)
Seleniu Element liber (Se0), Ferroselite (FeSe 2) "depozite de uraniu, șisturi negru, calcopirita – Pantladite –
depozite pirhotita
Argint Metal liber (AgO), clorură de argint (AgCI2) "Argentide (AgS2), cupru, plumb, minereu ri de zinc
Taliu Cupru, plumb, reziduuri de argint
Zinc Zinc blende (ZnS), Willemite (ZnSiO 4), calamina (ZnC0 3) drenaj mina

Tabel 2. Surse naturale de metale și elemente din lista prioritară de poluanți. După
Kabata -Pendias, Alina (13).

Metalele sunt unele dintre elementele cele mai abundente în scoarța terestră. Minerale, cum
ar fi cele enumerate în tabel, reprezintă sursa originală de metale găsite în soluri și medii acvatice.
Minerale dezagregate (natural) sau procesele miniere (antropice), in principal, sunt apoi
responsabile pentru distribuirea metalelor în sistemele terestre, acvatice și atmosferice. Solurile

9
sunt erodate de minerale îmbogățite și de alți compuși, cum ar fi descompunerea și mineralizarea
materiei orga nice. În soluri, metale sunt o parte din minerale sau cea mai mare parte există sub
formă de complecși și particule de diferite forme (13).
Atunci când metale toxice se adaugă la sol și apă (sedimente), vor fi supuse aglomerări i cu
liganzi. Liganzii sunt constituenți chimici organici și anorganici, care se combină cu metale într –
un complex chimic. Din chimie ne este cunoscut faptul că metale precipită, ca urmare a
modificărilor pH -ului, oxidării și altor modificări de compoziție i in chimia lor (13).
Salomons și Forstner ne exemplifică cauzele majore pentru precipitarea și aglomerarea
metalelor (13).
Acestea sunt:
– oxidarea componentelor limitate, cum ar fi fierul, manganu l și sulfurile
– reducerea valenței metalelor prin interacțiunea cu materia organică (Seleniu, argint),
– reducerea sulfatului la sulfură (fier, cupru, argint, zinc, mercur, nichel, arsen și seleniu
care sunt precipitate ca sulfurile metalice),
– reacții de tip alcalin (Stronțiu, mangan, fier, zinc, cadmiu și alte elemente sunt
precipitate de pH -ul crescut, de obicei fiind cauzată de interacțiunea cu roci alcaline și
sedimente sau prin amestecarea cu ape alcaline),
– adsorbție sau coprecipitarea ionilor metalici cu fier și oxizi de mangan, argile și a
particulelor de materie organică.
– reacții ale schimbului de ioni în principal cu argile (13).

În soluri aerobe și sedimente de apă dulce siturile de sorbție sunt asigurate de carbon
organ ic, argile și oxizii hidratați de fier și mangan. La Fe și Mn oxizii au de asemenea o capacitate
de schimb ionic limitat, oxizii de fier care conține apă adsorb puternic crom, în timp ce oxizii de
mangan adsorb nichel, fosfatul de calciu adsoarbe cadmiu, p lumb și alte metale. În sedimente
există mercur, mai ales ca di -metil mercur (CH 3)2-Hg) este puternic absorbit de materia organică.
DiToro et al. susține că în soluri anaerobe și sedimente precipitarea de sulfură este importantă în
aglomerare metalelor tox ice și mai multi cercetători au constatat că ionul de metal liber este
componenta cea mai toxică pentru organisme. Al ți compuși metalici nu sunt biodisponibili, prin
urmare, prezența compușilor care vor reacționa cu ionul metalic și provoacă precipitarea s au

10
adsorbție pe solide vor reduce toxicitatea metalelor și le va face mai puțin biodisponibili pentru
organisme (13).

1.2.2 Originea antropică a metalelor grele

Cu toate c ă metalele grele sunt prezente î n mod natural în sol și se găsesc pe toată scoarța
terestră, contaminarea cea mai mare a mediului rezultă din activități antropice, cum ar fi
operațiunile de extracție și de topire a metalelor, producției industriale și de utilizare, precum și
produsele de uz casnic și agrico l a metalelor și a compușilor cu conținut de metale (4; 2) . Spre
exemplu activitățile miniere nu expun numai mineralele metalice la procesele naturale de oxidare,
o cantitate mare de metale grele sunt eliberate în medi ul acvatic din drenarea apei de mină (11) și
ajung cu ușurință și în sol.
Studiile anterioare au arătat că, în solurile agricole prezența unor metale, cum ar fi Cd, Cr,
Co, Zn, Ni, Mn, Cu și Pb, este o preocupare în creștere d atorită potențialului lor ridicat de
persistența și toxicitate (2) devenind în esență contaminanți ai solului, deoarece:
– rata lor de producție este mai rapide datorită intervenției omului decât cele naturale,
– acestea devin tran sferabile de la mine la punctele aleatorii din mediu astfel riscul de
expunere directă fiind mai mare
– concentrațiile metalelor în produsele aruncate sunt relativ mari în comparație cu cele
din mediul receptor,
– forma chimică în care se găsește un metal în sistemul receptor al mediului îl poate face
biodisponibil (12).
Un simplu bilanț de masă a metalelor grele din sol poate fi exprimată după cum urmează:

Mtotal =(M p + M a + M f + M ag + M ow + M ip) – (Mcr + M l),

Unde " 𝑀" Este me talul greu, "𝑝" Este materialul de bază "𝑎" Este depunerea atmosferică,
"𝑓" Sunt sursele de îngrășăminte "ag" Sunt sursele agrochimice "ow" Sunt sursele de deșeuri
organice, "ip" Sunt alți poluanți anorganici, "cr" Este îndepărtarea culturilor, și " 𝑙" Sunt pierderile
prin leșiere, volatilizare, și așa mai departe. Se estimează că emisiile antropice în atmosferă, pentru

11
mai multe metale grele, este de unu -la-trei ordine de mărime mai mare decât fluxurile naturale
(12).
Olade (1987) a arătat că principalele surse de poluare cu metale grele antropice din Africa
sunt combustibilii fosili, arderea cărbunelui, a efluenților industriali, eliminarea deșeurilor solide,
îngrășăminte, exploatări miniere și de prelucrare a metalelor (2).

Figura 2. Contaminare cu metale grele și efectele lor toxice asupra microorganismelor,
palntelor și animalelor

Industrie
Activități
agricole
Activități
miniere
Rezidenti
al
Transport
Deversarea
deșeurilor
solide,
lichide și
gazoase
Poluarea
aeruluiu
Poluarea
solului
Poluarea
apei
Deșeuri solide
și lichiude
Deșeuri solide
și lichiude
Particule de
praf/gaz
Ploi
Alterarea diversității
microorganismelor
Afectează
productivitatea
plantelor de cultură
Poluanții
organici
Poluanții
anorganici
Alterarea
activității
metabolice
Bioacumular
e
Biodegradare
Probleme de sănătate
la plante și animale

12

Solurile pot fi contaminate prin acumularea de metale grele și metaloizi prin emisiile
provenite de la extind erea rapidă a zonelor industriale, halde de steril minier, eliminarea deșeurilor
mari ale metalelor, benzina cu plumb si vopsele, împrăștierea îngrășămintelor, dejecții de animale,
nămolul de epurare, pesticide, irigarea cu apă uzată , reziduuri de ardere a cărbunelui, scurgerile
de produse petrochimice, și depunerile atmosferice (12). Prezența metalelor toxice în sol poate
inhiba sever biodegradarea contaminanților organici (12). Contaminarea cu meta le grele a solului
poate prezenta riscuri și pericole majore pentru oameni și ecosisteme prin: ingestie directă sau
contactul cu solul contaminat, lanțul alimentar (sol -plantă -om sau sol -plantă -animal -om), apa de
băut din pânza freatică contaminată, reduce rea calității produselor alimentare (de siguranță și de
comercializare) prin intermediul fitotoxicității, reducerea gradului de utilizare a terenurilor pentru
producția agricolă care provoacă insecuritate alimentară, precum și probleme de proprietate
funci ară (12).

1.2.3 . Metale esențiale și metale toxice

Din cele 90 de elemente care apar în mod natural, 53 sunt metale grele , dar nu toate au
importanță biologică . În condiții fiziologice normale bazate pe solubilitatea lor, 17 metale grele
sunt disponibile celulei vii și sunt importante pentru organisme și ecosisteme (1) atunci când sunt
prezente în mediul de cultură în concentrații scăzute (micronutrienț i: Cu, Zn, Fe, Mn, Mo, Ni, Co );
acestea însă pot avea efecte foarte toxice la concentratii ridicate (14; 2) . Prin implicarea lor în
diverse enzime și alte molecule active fiziologic, micronutrienți sunt importante pentru expresia
genelor; biosinteza proteinelor, a cizilor nucleici, substanțe de creștere, clorofilă și metaboliți
secundari; carbohidrați și metabolismul lipidic; de asemenea, implicarea structurală și funcțională
a integrității membrane lor și a altor componente celulare (14). Deficiența uni micronutrient ar
putea facilita absorbția unuia sau mai multor micronutrienți diferiți de cel necesar (14). Spre
exemplu u nele specii de plante sunt adaptate la un nivel ridicat de micronutrienți.
Esențiale în diferite procese biochimice metalele (ex. Zn, Cu, Cr, Fe, Mn ) sunt necesare în
cantități mici pen tru organism, dar devin toxice în cantități mari (15; 16) .
Altor metale li s -a găsit utilizare terapeutică în medicină.

13

Toxicitatea în care sunt implicate me tale grele, poate fi întâlnită :
– în cadrul expunerii profesionale din industrie, farmaceutică, agricultură; efectele toxice ale
expunerii cronice la metale grele sunt mai obișnuite decât toxicitatea acută; expunerea c ronică
poate conduce la o varietate de afectări în funcție de calea de expunere și de metabolismul de
depozitarea a elementului în cauză; cele mai obișnuite metale implicate în toxicitatea acută
și/sau cronică sunt Pb, As și Hg;
– indusă iatrogen , se poate întâlni pentru următoarele metale: bismut, aur, litiu, galiu și
aluminiu;
– în ingestie int enționată/neintenționat ă ex. ingestia de arsenic recunoscută ca mijloc de
suicidere/omucidere (15).
Metalele pot pătrunde în organism pe cale: orală (prin alimente, apă), inhalatorie sau p rin
absorbție la nivelul pielii de asemenea f iziopatologia toxindroamelor metalelor grele a rămas
relativ aceeași; de obicei, metalele grele se leagă de oxigen, nitrogen și grupările sulfhidril din
protein e, determinând alterări ale activității enzimatice. Creșterea sintezei proteinelor care leagă
metale (metaloproteinele), ca răspuns la nivelul ridicat de metale, este primul mecanism de apărare
al organismului împotiva toxicelor. Aproape toate organele sun t implicate în toxicitatea prin
metalele grele; cele mai afectate organe sunt: sistemul nervos central, sistemul nervos periferic,
sistemul gastrointestinal, hematopoetic, renal și cardiovascular; în mai mică măsură, toxicitatea Pb
implică sistemul musculo scheletal și reproductiv; tipul organului afectat și severitatea afectării
variază cu metalul implicat, vârsta individului și nivelul toxicității (15).
În concluzie metalele esențiale sunt considerate metalele cu un important r ol biologic pentru
sanatatea organismelor iar cele neesențiale sunt acele metale care nu joacă un rol benefic cunoscut
ale funcțiilor biologice (16).

14
Metal Utilizări industriale comune Efecte toxice principale
Aluminiu Aliaje, electronice, ambalarea
produselor alimentare Expunerile de mediu, relativ non –
toxic
Arsen Pesticide, erbicide, produse agricole Cancer pulmonar, boli de piele
Beriliu Electronice, aliaje, nave spațiale Boli pulmonare
Cadmiu Baterii, materiale p lastice, pigmenti Leziuni renale, cancer pulmonar,
tulburări osoase
Crom Aliaje, coloranți Cancer pulmonar, efecte
respiratorii, dermatita alergică
Cobalt Aliaje, vopsele, porțelan Expunerile de mediu, relativ non –
toxic
Cupru Cabluri electrice, conduc te de apă,
aliaje Expunerile de mediu, relativ non –
toxic
Plumb Baterii, sârmă și cablu, aliaje Efecte neurologice, leziuni ale
sistemului hematopoietic, efecte
negative asupra reproducerei
Mangan Pesticide, ceramica, baterii, oțel Efecte ale sistemului nervos central
Mercur industrie cloralcalină, pesticide,
termometre, baterii Efecte neurologice, leziuni renale
Nichel Monede, bijuterii, aliaje, baterii expunerile de mediu, relativ non –
toxic; dermatită
Taliu Electronice, aliaje Efecte cardiace, pulmon are, renale,
hepatice și neurologice
Staniu Materiale plastice, ambalaje
alimentare, pesticide, conservanți
pentru lemn Staniu anorganic este relativ non –
toxic; compuși organici -au efecte
neurologice
Titan Vopsele, aliaje, ceramica, materiale
plastice Expunerile de mediu, relativ non –
toxic
Zinc Baterii, aliaje, galvanizare,
coloranți, produse farmaceutice Efecte gastro -intestinale, anemie

Tabel 3. Principalel efecte toxice ale metalelor în industria comună după Donkin et al. (16)

15
1.2.4. Mobilitatea și biodisponibilitatea

Depozitarea deșeurile industriale, precum și depozitarea nămolul din canalizarile
domestice și deșeurilor menajere pe sol este o practică comună și u na dintre problemele cu care ne
confruntăm la ora actu ală privind introducerea de metale grele în sol. Migrația metalelor prin sol
au fost explicate de către mulți autori și s-a constata că soluțiile de nămol par să crească mobilitatea
elementelor în sol. Creșterea mobilității oligoelementelor este adesea atr ibuită unei combinații de
factori, inclusiv complexarea de liganzi dizolvați organic, anorganic , concentrația mare de metale
și alți ioni. Biodisponibilitatea și mobilitatea metalelor în sistemul de sol sunt funcții ale speciilor
de metal aflate în soluție de sol și distribuind metalele în componentele solide ale solului.
Solubilitatea absorbției plantelor și mobilitatea metalelor în sol sunt influențate de pH -ul solului,
formele chimice ale metalelor, cationii de sol capacitate de schimb, potențial redox al solului,
textura și materia organică, formele acidului fulvic împreună cu metale, care se pot drena din
bazinul de depozitare putând contamina rezervoarele de apă. Costul tot mai mare al
îngrășămintelor chimice au dus la o preocupare mai intense în ut ilizarea eficientă a resurselor
naturale , acest lucru a generând un interes pentru utilizarea gunoiul de grajd (11), in locul
ingrășămintelor chimice, astfel gunoiul proaspăt de grajd este folosit ca îngrășământ și condiționer
pentru cultivarea culturilor. Dar gunoiul conține concentrații foarte mari de oligoelemente și
împrăștierea de gunoi crește concentrația de oligoelemente în sol (11) astfel crescând și mobilitatea
metalelor grele .
Datorita apli cării repetate a gunoiului de grajd se acumulează diferite niveluri fitotoxice de
oligoelemente în sol acestea fiind o amenițare reală in practicile agricole. Având în vedere că
eliminarea acestor elemente este lent ă, acumularea lor prezintă un potențial pentru o fitotoxicitate
pe termen lung. Cele mai multe problemele asociate aplicării de gunoi poate fi evitată prin
gestionare ratională, prin selectarea adecvată a deșeurilor, a solurilor și a culturilor și dependența
adecvată pentru testarea solului și a plantelor. Mobilitatea metalelor grele în sol scad, în general,
cu doze tot mai mari de materii organice din sol. Scăderea mobilității acestora poate fi atribuită
materiei organice și formării complexului de argilă . Ordinul de mobilitate fiind Mn> Zn> Cu> Fe,
care sunt în ordinea inversă a parametrului ; mărimea lor de ioni, precum și legarea rezistenței cu
humus din sol. Pe de altă parte, mobilitatea crește odată cu creșterea dozelor de acid humic (HA).

16
Această creștere indică formarea complecșil or de acid humic metalic stabil și solubile cu metalele
nutrienți la pH -ul solului 8.8 (11).
Mobilitatea elementelor de nutrienți prin solurile modificate cu nichel, crom, plumb și
cadmiu – sol, materie organică și complecși de acid humi c duce la mobilizarea lor mai mare.
Tendința poate fi explicată datorită capacității nichelului și cromului de a fi mai complexe, în
natură formarea materiei organice din sol -metal -materie organică, este capabilă să blocheze
absorbanți sau schimbaburile si te-urilor d e coloizi de argilă, facilitând nutrienții pentru a devini
mai mobili, scăderea mobilității nutrienților în cazul unui sistem de acid cadmiu -sol de materie
organică / humic se datorează stabilității sale mai mici, mai degrabă decât complexeleor
nutrienților din metal -organici din sol astfel, se poate deduce că întinderea materiei organice din
sol și ingredientele lor joacă un rol major în a decide mobilitatea elementelor în urme prin sol (11).
Mobilitatea și biodispon ibilitatea metalelor grele din mediul nu depinde numai de
concentrația totală a acestora, ci și de asocierea lor cu faza solidă la care sunt legați. Aceste
asociații sunt guvernate de o serie de procese fizico -chimice diferite, cum ar fi: sorbție a / desorb țiea
și precipitare a / dizolvare a. De asemenea pH -ul solului, capacitatea de schimb de cationi,
conținutul de sare, etc. afectează aceste procese. Dar riscurile generate de mobilitatea metalelor
grele depinde in mare măsură de caile pe care metalele toxice le urmează, acestea fiind împărțite
în două calea sol -plantă și calea apă -sol. În primul caz, un risc important este generat de intrarea
metalelor în lanțul trofic, urmat de dispersia ulterioară asociată cu fauna locală. În al doilea caz,
mobilitatea meta lelor prin dizolvare și infiltrare sau percolarea apei care prezintă un risc direct de
contaminare a apelor subterane, este de așteptat ca cele două mecanisme menționate mai sus să își
exercită efectul cu intensitate diferită în funcție de metalul în cauză și tipul și cantitatea de
electroliți prezente în sistem. (17; 11) . Mobilitatea metalelor grele scade în sol cu materia organică,
în comparație cu materii organică descompusă. Acest lucru se poate datora capacității r idicate de
absorbție a materiei organice din sol asociată cu particulele de argilă și interacțiunii materiei
organice (11).
Fracțiunea de metale grele, care pot fi mobilizate cu ușurință în mediul de sol și preluat de
rădăcinil e plantelor se consideră biodisponibil e (2). Dintre aceste fracțiuni de metal, cel mai ușor
preluate de către plante sunt metalele prezente în soluția de sol, cu alte fracțiuni de metal fiind mai
puțin disponibile. Biodisponibi lității urmelor de elemente în soluri contaminate cu metale depinde
de condițiile fizico -chimice care dau cadrul în care factorii biologici pot modifica disponibilitatea

17
metalului. În special, disponibilitatea elementelor plantelor este controlată de speci ație de metal în
sol, care, la rândul său, este influențată de condițiile de management. Metalele grele pot influența
în mod direct creștere, senescență, și procesele de sinteză a energiei din cauza reactivității lor
ridicate. Metale grele există în diferi te forme și sunt asociate cu o serie de componente de sol care
determină biodisponibilitatea lor și toxicitate potențială (2).

1.2.5. Bioacumularea

Bioconcentrare este acumularea materiei, amplificate prin niveluri succesive din lanțul
alimentar, până când ajung la niveluri toxice, într -o singură persoană sau un organism viu. Chiar
și atunci când metalul este prezent într-o concentrație scăzută, în decursul timpului, aceasta poate
duce la boli cronice. De exemplu, cadmiu, plum b, bifenil , mercur. Substanțele bioconcentrative
pot fi grupate în două categorii, bazate pe mecanisme de reținere:
Prima categorie include metale grele, cum ar fi mercur sau plumb, care au o afinitate
puternică față de grupurile sulfidril și legături disu lfidice. Acestea sunt capabile de inactivare sau
denaturante enzime lor și proteine lor, prin urmare interferează cu mecanismele de control și pot
paraliza integritatea celulară. A doua categorie de substanțe bioconcentrative sunt reprezentate de
substanțe c himice organice persistente, cum ar fi DDT -ul și PCB -uri. Acestea se concentrează
printr -o afinitate pentru solvenți nepolari și compuși cu solubilitate scăzută în apă. Contaminanții
migra rapid în țesuturile grase, lipide fracții celulare, atunci când ace stea produc de ob icei tulburări
hepatice (ficat) (11).
Contaminanții, poluanți și metaboliții lor de mediu (agenți chimici) pot fi găsite în toate
compartimentele biogeochimice (aer, apă, sol / sedimente). Acești agenți pot fi atât organice, cât
și anorganice iar acumularea unui agent chimic de către organismele vii depinde de fracțiunea lui ,
care este chimic si fizic disponibil pentru biota. Forma chimică a contaminanților și poluanți
prezenți în mediul înconjurător va defini calea, absorbția mai mare sau mai mică a agentului chimic
de către organismele și în consecință bioacumulare acesteia (3).
Bioacumularea este, prin urmare, un fenomen natural care devine și mai relevantă atunci
când elementul chimic sau compusul respectiv este distribuit în mediul înconjurător în concentrații
mai mari decât nivelul său natural sau, în cazul compușilor sintetici, este prezentă chiar și în
cantități minime (3).

18
Bioacumularea diferite lor metale grele depinde de speciile vegetale, de conditiile de mediu
și disponibilitatea plantei la metal de asemnea studiile arată că absorbția și acumularea de metale
prin diferite specii de plante depind de mai mulți factori, cum ar fi pH -ul solului, c apacitatea de
schimb de cationi, conținut de substanțe organice din sol, textura solului și interacțiunea sol –
radăcină -microbi care joaca un rol important in reglarea de circulație a metalelor grele din sol la
părțile comestibile ale legumelor. Acest lucru poate duce la o acumulare excesivă de metale grele
din organism. Unele metale grele, care sunt cel mai adesea considerate a fi responsabile pentru
daunele dăunătoare pentru oameni sunt de plumb, cadmiu, crom, cobalt și nichel. Unele metale
grele, cum ar f i cupru, crom, fier, zinc și mangan, sunt necesare pentru organism, dar în caz de
supraexpuner ii, acestea pot duce la apariția simptomelor de toxicitate de metale grele (3).
Mecanismul utilizat de rădăcini pentru absorbției met alelor biodisponibile din sol este de
asemenea crucial pentru succesul bioacumulării, în plus față de mecanismele utilizate pentru a
transloca metale de la rădăcină la lăstarii după absorbție (18). De astfel există o corelație înt re
metale din sol și legume, care transferă metalele grele în lanțul alimentar (3).

1.2.6. Indicatorii biologici / biomarkeri

Și cercetarea de mediu , datorită evoluțiile recente din domenii cum ar fi biochimia și
biologia mol eculară ce au condus la o mai bună înțelegere a mecanismelor și proceselor implicate
în interacțiunile dintre substanțele chimice și organisme , este acum îndreptată spre abordarea
indicatorilor biologici sau biomarkerilor. Indicatorii biologici pot fi defi niți ca o schimba re într -un
răspuns biologic ce poate fi legat de o expunere sau efectul toxic al unui produs chimic sau
substanțe chimice ȋn mediu (19).
De asemenea există mai multe tipuri de Indicatori biologici pe care voi i ncerca să ii
definesc în acest articol:
Indicatori biologici de expunere – Acesti biomarkeri indică faptul că a avut loc expunerea
la un produs chimic sau o clasă de substanțe chimice, dar nu oferă cunoașterea despre efectul toxic
la nivelul organismului (19).
Indicatori biologici de efect – Acești biomarkeri indică faptul că atât expunerea cât și
efectele adverse, inclusiv efecte le toxice, s -au produs. Printre acestea se numără acei indici care
reflectă o stare de deteriorare din cauza expunerii chimice, cum ar fi producția de macromolecule

19
dăunătoare, leziunile celulare și tisulare, precum și capacitatea redusă de a se dezvolta, reproduce,
și de a supraviețui (19).
Indicatori biologici de susceptib ilitate – Aceste biomarkeri sunt folositi ca instrumente
pentru a evalua o limitare inerentă sau dobândită a unui organism de a răspunde la expunerea la
substanțe chimice (19).
Efect toxic – Acest efect este definită ca fiind r eacția unui organism la una sau mai multe
substanțe chimice care are ca rezultat o capacitate redusă de a se dezvolta, reproduce sau
supraviețui (19).
Biomarkeri poate fi folosit pentru a măsura o gamă largă de răspunsuri la pr oduse chimice
la nivel tisular, celular sau biochimic. Ei nu poate da o predicție fiabilă a efectelor toxice asupra
organismelor , dar măsoară interacțiunile toxice la nivel molecular . Astfel de interacțiuni sunt
interesante, deoarece acestea pot furniza p redicții ale efecte lor toxice asupra indivizilor fiind
posibil ăpredicția efectelor toxice la nivelul populației măsurate pe eșantioane de indivizi . Testele
de toxicitate s-au dovedit a fi foarte utile în detectarea și cuantificarea efectelor adverse ale
substanțelor chimice individuale, amestecuri, apele uzate și sedimente. Cu toate aces tea, există
limitări serioase în această abordare: un număr foarte limitat de specii sunt disponibile pentru
testare de rutină, iar acestea, de obicei, nu sunt speci i de int eres economic; cele mai multe teste de
toxicitate sunt pe termen scurt, iar testele pe termen lung sunt foarte scumpe; și experimente cum
ar fi acumularea de -a lungul lanțului alimentar și disponibilitatea substanței chimice organismului
țintă adesea nu su nt permise în proiect area experimentală (19).

1.3 Clasificarea metalelor grele

Studiul toxicității metalelor trebuie să ia în considerare mai multe caracteristici unice
pentru acest grup. Mai multe tipuri de propri etăți fiz ice și chimice general stabilite al e metale lor
fac diferența între ele și alte elemente. Printre acestea putem enumera puterea, maleabilitate a,
reflectivitatea, conductivitate a electrică și termică ridicată și valența scăzută a electronilor care
rezultă din tendință de a ioniza în soluție. Din punct de vedere toxicologic unele dintre aceste
proprietăți prezintă interes, deoarece acestea afectează absorbți a, distribuția, metabolismul din care
rezultă efectele biologice ale metalelor. Faptul că metalele sunt elementele ce nu se degradează în
mediu înseamnă că ei au o persistență foarte mare și au un potențial mai mare de expunere decât

20
alte substanțe chimice toxice mai puțin persistente. De asemenea metalele pot exista în mediu sub
formă de complecși cu alte s ubstanțe însă aceste complexe pot diferi în mod dramatic în ceea ce
privește proprietăți le chimice și toxicologice (de ex. mercur vs metil mercur) (16).
Nieboer și Richardson separă metalele în grup e distincte pe baza datele te rmodinamice
empirice, și anume evoluția mărimii constantelor de echilibru care descriu formarea complecșilor
/ ligand de metal -ion. In termeni generali, această reacție și constanta de echilibru corespunzătoare
sunt definite după cum urmează:
1. M + L = ML
2. 𝐾𝑀𝐿= [𝑀𝐿]
[𝑀][𝐿]
Unde M reprezintă ionul metalic, L este ligandul, ML complexul metal -ligand și K ML
stabilitatea constantă; parantezele pătrate denotă concentrarea în unități adecvate pentru soluții
apoase.
Clasa A metale sunt cele care, pe baza magnitudinilor constantelor de echilibru, au
următorul ligand c sau secvența de preferință un atom donor pentru liganzi:
F– > Cl– > Br– >I–
și pentru legarea atomilor donori în liganzi ai metalelor:
O ˃ S ≅ Se
N > As
O > N > S
În contrast, ionii metalici din clasa B prezintă secvențele de preferință opuse:
I – > Br – > Cl – > F –
Și
Se ≅ S > O și As > N
S > N > O
Ionii metalici de graniță formează un grup intermediar, care este ambivalentă.
Pe baza acestor criterii, ionii metalici pot fi împărțite în tr ei grupe, existând o separare clară
între clasa A și ionii metalici de graniță, dar deosebirea dintre clasa B și ionii metalici de graniță
este mai puțin clară, însă datele termodinamice susțin aceste concluzii. Trebuie subliniat faptul că
această clasific are se bazează pe argumente termodinamice, independente de orice considerații
cinetice (20).

21

Figura 3. C lasific are ionilor metalici bazată pe argumente termodinamice (20)

1.4. Poluarea cu metal e grele, cazul Pb, Cd, Cu, Zn .

Fenomenele naturale, dar mai ales cele antropice cum ar fi sursele industriale ce includ
prelucrarea metalelor în rafinării, arderea cărbunelui în centralele electrice, arderea de petrol,
centrale electrice nucleare și linii de înaltă tensiune, materiale plastice, textile, microelectronica,
conservarea lemnului, și instalații de prelucrare a hârtiei contribuie semnificativ la poluarea cu
metale grele (4; 13) a ecositemelor.
În sol ul din apropierea minei de fier abandonată din zona Daduk în Coreea, s-au înregistrat
creșteri ale conținutului de Cd, Cu, Pb, Zn cu valori medii de 8,57 ppm, 481 ppm, 4450 ppm și
753 ppm (21).

22
A fost investigat ă contaminarea solului cu metale grele (Cd, Cu, Pb, Zn) în vecinătatea
minei de aur și argint în Imcheon, Coreea după ce minele s -au închis în 1978, prin erozi une de
suprafață, vânt, și acțiunea apei o cantitate ma re de deșeuri, au fost răspândite în straturile de sol ,
care sunt folosite acum la cultivarea orezului și grădini lor. Concentrațiile crescute de metale (Cd,
Cu, Pb, Zn), s -au găsit în sol . Ca urmare a răspândirii metalelor , probe de sol din locațile din jurul
haldelor de steril au un conținut mai mare de metal (0.8 -2.6, 9.8-57.2, 100 -225 și 104 -465 ppm
pentru Cd, Cu, Pb, Zn ), comparativ cu solul de control (0,8 ppm, 33,4 ppm, 51 ppm și 108 ppm
pentru Cd, cu, Pb, Zn și respectiv) (21).
În perioada ianuarie – martie 2000 a avut loc un colaps a două baraj e a unor iazuri de
decantare din județul Maramureș, nord -vestul R omânia, care a eliberat circa 200. 000 m3 de apă
contaminată și circa 40. 000 tone de material rezidual în afluenții râului Tisa, care este un afluent
mare al Dunării. Din cauza acest or accidente au crescut concentrațiile de cianură și metale , cauzând
intoxicația peștilor , nu numai în România, ci și în Ungaria, Serbia, și Bulgaria. În iulie 2000, din
regiunea afectată de aceste accidente, au fost analizate 65 de probe de apă și sedimen te de râu rile
de suprafață și 45 de probe de sedimente, din zonele agricole pentru a se analiza conținutul de
metal. Poluarea cu Pb, Zn, Cu, Cd a fost redus ă drastic în aval de către minele active ș i a iazurilor
de decantare . Concentrațiile de metale grele în apa râurilor și sedimente la granițele Ungariei și
Ucrainei sunt în majoritate sub standardele legale ale Uniunii Europene, insă pe teritoriul României
conținutul de Zn, Cu și Cd din sedimente fluviale se apropie sau care depășesc aceste limite (21).
De asemenea inundațiile au și ele efecte asupra continutului de metale grele din sol.
Cantitatea totală de metale (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) în sedimente le fluviale au fost determinate în
probele de sol la suprafață (0 -30 cm) colectate înainte de anul 2009 și după de inundații le râului
Odra din vestul Poloniei în 2010 . Probele de sol după inundații au suferit modificări în ceea ce
privește proprietățile fizico -chimice, precum și conținutul metalelor testate. La probele din 2009,
concentrațiile totale au fost determinate după cum urmează: Zn (1270 ppm), Pb (340 ppm), Cu
(243 ppm), Ni (96,8 ppm), Cr (8 3,5 ppm) și Cd ( 20.2 ppm). După inundațiiile din 2010, ace ste
concentrații sunt crescute cu excepția Ni și Cu , iar v alorile lor au f ost 1,544 ppm pentru Zn, 404
ppm pentru Pb, 234 p pm pentru Cu , 80,2 ppm pentru Ni, 133 ppm pentru Cr și 86,7 ppm pentru
Cd, arătând o creștere nesemnificativă statistic a conți nutului total de Cd, Cr, Cu, Pb, dar c u toate
acestea, concentrațiile totale de Cu, Cd, Cr, Pb, Zn în sedimente, înainte și după inundații ,
depășesc valorile admisibile în Polonia (21).

23
Efectele directe ale focului asupra caracteristicilor solului par să fie observabile timp
indelungat și este importantă monitorizarea schimbărilor caracteristicilor solului, în special în ceea
ce privește c antitatea de metale grele . După incendiul care a distrus complet baza de cercetare
brazilian ă în Antarctica, concentrația elementelor potențial toxice (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni , Pb, V și
Zn) în probele de sol, care au fost colectate înainte de 2008 și după 2012 . Au fost analizate un total
de 34 de probe după incendiu și s-au observate concentrații foarte mari in interiorul ruinelor bazei
de cercetare pentru Cu, Pb și Zn (34.000, 13.700 și 42.200 ppm), care sunt 85, 46, și de 42 de ori
mai mari decât valorile pentru zonele rezidențiale propuse de Consiliul Național de Mediu din
Brazilia (21).
Prin urmare sursele de poluare cu metale grele (Pb, Zn, Cu, Cd) pot fi accidentale, produse
de inundații, cauze meteorologice (furtuni), erupții vulcanice și incendii.
Contaminarea legumelor cu metale grele din cauza contaminării solului și atmosferei
reprezintă o amenințare pentru calitatea și siguranța acestuia , aportul alimentar în metale grele, de
asemenea, prezinta un risc pentru animale și a sănătății umane (22).

1.5. Acțiunea metalelor grele asupra organismelor vii

Metalele devin de obicei mai mobile în mediu și mai accesibile organismelor când pH -ul
scade (16) odată introduse în doze mici, pentru o lungă perioadă de timp în organism poate provoca
intoxicații acute sau cronice. Un număr de metale grele este o componentă constantă și necesară a
unui organism viu (fie r, zinc, cupru, mangan, cobalt), altele, (mercur, plumb, cadmiu, taliu) sunt
nocive pentru organism (23).
Humus ul este materialul organic prezent în sol și are o mare afinitate pentru cationi de
metale grele. Plante preiau acești compuși, împreună cu apa și le trec prin plantă, apoi plante care
au acumulat aceste substanțe sunt mâncate de animale . Metalele grele sunt, de asemenea, reținute
în sol prin adsorbția particule lor minerale prezente în reacțiile din sol, astfel metale grele intră în
lanțul alimentar .

24
1.5.1. Ecotoxicologia Pb

Plumb are un număr atomic 82, masa atomică 207,2, densitatea 11,4 g cm-3, punctul de
topire 327.4°C, și punctul de fierbere 1725° C. Este al 50 -lea cel mai abundent element și se găsește
inițial la concentrații scăzute în scoarța terestră predominant ca Pb sulfurat. Plumb este un metal
greu neesential și extrem de toxic, care are efecte dăunătoare asupra sistemelor biologice. Pb există
în două stări, Pb2+, mai frecvente și, Pb6+ forma cel mai puțin frecventă. Apariția pe scară largă a
Pb în mediul înconjurător se datorează în mare parte din surse antropice, cum ar fi aplicarea de
îngrășăminte chimice și agro -chimice din terenurile agricole, țevi și instalații sanitare, pigmenți ș i
vopsele, aditivi benzina, materiale de construcție și baterii Pb -Acid. In plus, utilizarea sa a crescut
cu industrializarea și a crescut în mod dramatic, cu utilizarea sa în industriile de automobile. Prin
urmare, plantele care cresc lângă autostrăzi sun t de obicei expuse la mai Pb decât alte localități.
De asemenea, unele nămoluri de epurare care conțin cantități mari de Pb si sunt aplicate in mod
frecvent sub formă de amendamente organice pe câmpuri și solurile de grădină. Astfel, creșterea
nivelului de Pb în terenuri agricole pot inhiba germinarea semințelor și de a exercita o gamă largă
de efecte negative asupra creșterii plantelor și a metabolismului. Plumb este o urmă de metal toxic
care poate afecta organismul uman prin inhalare și prin ingestie a a erului contaminat, apa, sol, și
produse alimentare. De exemplu, Cheng și Hu (2010) au arătat că efectele de otrăvire Pb periferice
și a sistemului nervos central, sisteme de rinichi și a tensiunii arteriale. În Africa, copiii sunt cei
mai vulnerabili la to xicitatea Pb, deoarece acestea sunt în mod frecvent în contact cu solurile
contaminate. Poluarea cu plumb este crescută datorită utilizării fără restricții a benzinei cu plumb,
baterii Pb -acid în automobile și, mai important, industriile artizanale neregle mentate asociate cu
un sistem electronic de reciclare a deșeurilor (2).
De exemplu, plumb și cadmiu sunt printre metalele grele, cele mai abundente și sunt
deosebit de toxice. Conținutul excesiv al acestor metale în produsele a limentare este asociată cu o
serie de boli, mai ales cardiovasculare, renale, nervos, precum și boli ale oaselor. In plus, ele
provoacă, de asemenea, carcinogeneză, mutageneză și teratogeneza (3).

25
1.5.2. Ecotoxicologia Cd

Cadmiul are numărul atomic 48, masa atomica 112,4, densitate 8,65 g cm-3, punct de topire
320.9° C și punctul de fierbere 765° C. Acesta este clasat pe locul 67 din abundență printre cele
90 de elemente existente în mod natural pe Pământ. CD -ul este consid erat unul dintre cele mai
toxice substante din mediu, apare în scoarța terestră, la o concentrație de 0,1 0,5 ppm și este
frecvent asociată cu Zn, Pb, și minereuri Cu. Sursele naturale de Cd includ roca de bază care stau
la baza sau un material de bază, cu m ar fi transportat glacial pînă și aluviunile. Cu toate acestea,
contaminările antropice au loc prin depuneri atmosferice, biosolidelor, gunoi de grajd și aplicarea
îngrășămintelor de fosfat. Concentrațiile de Cd în solurile de suprafață depind de factori , cum ar fi
pH-ul, materia organică, argilă și conținutul de oxid, geochimie naturale și amploarea
contaminării. În mediu, Cd există într -un singur stare de oxidare (2+) și nu suferă reacții de oxido –
reducere. Cadmiul este un element neesențial, care este rapid preluat de rădăcinile plantelor și
eficient transportate la țesuturile vii ale plantelor. Acest transfer eficient de Cd din sol la plante
reprezintă un potențial pericol pentru sănătatea umană prin intermediul lanțului alimentar. Sursele
majore de Cd în terenuri agricole și în special în câmpurile de orez de orez sunt contaminate cu
apă pentru irigații, minerit și procese industriale. De exemplu, Street și colab. (2009) au arătat că
Cd contaminarea solurilor agricole în Africa de Sud se datorează unei creșteri a aplicării
îngrășămintelor, de eliminare a apelor uzate și a activităților miniere. Cu toate acestea, simptomele
de toxicitate vizibile ale prezenței Cd în plante au fost raportate doar în câteva studii datorită
concentrației sale scăzute. În ce ea ce privește impactul asupra sănătății umane, expunerea pe
termen lung la Cd a fost demonstrat de a provoca probleme de sanatate, inclusiv cancerul și boala
Itai-Itai. Cadmiul este considerat un agent cancerigen uman de către Agenția Internațională pentr u
Cercetare în Domeniul Cancerului și Programul Național de Toxicologie. Cadmiu exercită efecte
toxice asupra organelor umane și animale, prin formarea de pietre la rinichi, pneumopatie cu edem
pulmonar și poate avea un impact, de asemenea, sistemul osos (2).

26
1.5.3. Ecotoxicologia Cu

Cupru a fost unul dintre primele metale extrase vreodată și utilizate de către oameni. Acesta
are un număr atomic 29, greutate atomică 63,5, densitate 8,96 g cm-3, punct de topire 1083° C și
cu punct de fierbere 2595° C. Cupru este cel mai abundent element a 25 -a Pământului și apare ca
un metal roșiatic moale, care poate fi găsit nativ ca bolovani de mari dimensiuni sau ca zăcămintele
de sulfuri. Acestea din urmă sunt amestecuri complexe de cup ru, fier și sulf, în combinație cu alte
metale, cum ar fi Ca, Zn și argint. Cupru conduce caldura si electricitate eficient. Ca rezultat, Cu
fost important pentru oameni timpurie și continuă să fie un material de alegere pentru generarea
de energie electri că și de transport, fabricarea de produse electronice, producția de mașini și de
transport vehicule industriale și aplicații de înaltă tehnologie. Ionii de cupru pot exista în ambele,
oxidată, cupric (Cu2+), sau reduse, cupros (Cu+), dar este predominant e xistă în (Cu2+) starea și cea
mai mare parte este complexat sau strâns legat de materie organică. deversărilor naturale de Cu
aer și apă, poate avea loc de la praf suflat de vânt, erupții vulcanice, solurile native, vulcani, și
vegetația în descompunere. S ursele antropogene sunt din minerit și fabricile care fac sau utilizarea
de Cu metale sau compuși Cu. Cupru poate introduce, de asemenea, mediul înconjurător prin apele
reziduale menajere, arderea combustibililor fosili și a deșeurilor, producția de lemn ș i producția de
îngrășăminte fosfat. Un studiu efectuat în Africa de Est, a arătat că utilizarea repetată a fungicidelor
de Cu pentru a controla boala boabe de cafea poate duce la creșterea conținutului de Cu în sol și
vegetație și sporind astfel nivelurile de poluare și riscurile pentru sănătatea umană. Cuprul joacă
un rol important în organisme, cum ar fi plante, bacterii si mamifere, deoarece acesta este implicat
într-o serie de procese vitale bioenergetice (sinteza ATP) necesare pentru creștere, dezvolta re și
întreținere. Cu toate acestea, în exces, Cu este un metal greu toxic care afectează în primul rând
ficatul, deoarece este primul site de depunere Cu dupa ce intra in sistemul circulator sanguin.
Excesul de Cu în sol joacă un rol fitotoxică, induce st res, întârzierea creșterii plantelor și cloroza
frunzelor. Pentru oameni și animale, toxicitatea Cu se manifestă prin dezvoltarea de ciroza
hepatica, leziuni renale, tubulilor ale creierului si a altor organe (2). O mare cantit ate de zinc poate
produce interacțiuni medicamentoase cu nutrienți cu Cu si reduce functiei imune si nivelurile de
lipoproteine cu densitate mare (3).

27
1.5.4 . Ecotoxicologia Zn

Zincul are un număr atomic 30, masa atomică 65,4 , densitatea 7,14 g cm-3, punct de topire
419.5 ° C și punctul de fierbere 906° C. Este al 27 -lea cel mai abundent element din scoarta terestra.
Zincul se gaseste in aer, sol, apă și în toate produsele alimentare. Zinc se produce în cantități mici,
în apro ape toate rocile magmatice și în sulfuri, sfaleritul și minerale wurzite. Datorita proprietatilor
sale unice, Zn este utilizat într -o gamă largă de consumatori, infrastructură, produse agricole și
industriale. Prin urmare, cele mai mari surse antropice de Zn pentru mediu includ producția de
metale, incinerarea deșeurilor, consumul de combustibil fosil, îngrășăminte fosfat, erbicide și
producerea cimentului. Mai important, Zn este un micronutrient esențial, joacă un rol important în
procesele biologice, în s pecial în buna funcționare a proteinelor în toate organismele vii. Zincul
este crucial pentru diviziunea celulară, reglarea azotului, fotosinteza și creștere. Zincul este
considerat a fi relativ non -toxice pentru om, deoarece, conform bazei de date Toxnet a Bibliotecii
Naționale de Medicina SUA, doza letală orală (DL 50) pentru Zn este aproape de 3 g kg-1 greutate
corporală. Această doză este de 10 și de 50 de ori mai mare decât cea a Cd și mercur, respectiv.
Cu toate acestea, excesul de Zn este toxic pentru plante, provocând perturbări ale unei game largi
de procese biochimice și fiziologice, inducând fier (Fe) deficit în plante care rezultă din defoliere
frunzei. praguri de sol pentru potențialul de toxicitate Zn au fost 175,6, 74,9 și 101,0 mg kg-1 pentru
varză chinezească, choi pak, și țelină (tulpină), respectiv (2).

28
Capitolul 2 – PROBLEMATICA CONTAMINĂRII PRODUSELOR AGRICOLE
VEGETALE CU METALE GRELE.

2.1. Contaminarea produselor agricole cu metale grele

Solul e ste unul dintre elementele cheie pentru toate ecosistemele terestre ce oferă substanțe
nutritive pentru plante precum și produșii de degradare și de transfer de biomasă. Contaminarea
cu metale grele a solurilor a devenit o problemă serioasă în zone industr iale, urbane, miniere unde
se practica și activitatea agricolă, afectând randamentul culturilor și calitatea, biomasa și fertilitatea
solului ducând la bioacumularea metalelor in plante, prezentând riscuri serioase pentru om prin
ingestia de metale grele bioacumulate, prin intermediul lanțului alimentar (24)
Plantele acumulează elemente minerale din sol în principal sub formă de ioni anorganici
prin rădăcină, capacitatea de absorbție chia r și la concentrații scăzute face ca absorbtia minerală
să fie foarte eficientă. Elementele minerale pot fi împărțite în două grupe: substanțele nutritive
esențiale și elemente toxice. Mineralele esențiale includ macronutrienti azotul (N), potasiu (K),
calciu (Ca), magneziul (Mg), fosfor (P) , sulf (S) și siliciu (Si), iar micronutrienti clor (CI), fier
(Fe), bor (B), manganul (Mn), sodiu (Na), zincul (Zn), cupru (Cu), nichel (Ni), andmolybdenum (
Mo) (25).
Plante care cresc în sol contminat cu metale și poluate , pot acumula metale toxice în
diferite organe contribuind astfel la decontaminarea mediului. Riscurile de transfer de metale grele
în lanțul alimentar depinzând de mobilitatea speciilor de metale grele și disponibilitatea acestora
în sol (26).
Solurile agricole sunt predispuse la contminarea cu substanțe antropogene, unele din ele
menite să sporească productivitatea agricolă. Irigarea cu apă uzată, arderea combustibililor fosili,
emisiile vehiculelor, mineritul / activitățile indu striale, depuneri atmosferice din sectoarele
municipale, precum și aplicarea de îngrășăminte, pesticide și nămolul de epurare (folosite ca
îngrăsământ natural) au avut ca rezultat contaminarea solurilor agricole cu metale grele.
Contaminarea solului / polu area prin activități antropogene este un fenomen stabilit cu rapoarte
ce datează 100 î.Hr. Metale grele au o densitate relativ ridicată și sunt otrăvitoare la concentrații
extrem de scăzute. Concentrațiile ridicate de metale grele în solurile agricole sun t deosebit de
periculoase datorită persistenței, toxicității, perioadei lungi de înjumătățire și potențialului lor de
bioacumulare (27; 26) .

29
Sursele de metale grele în sol pot fi clasificate în surse de metal din s urse punctiforme și
de metal ne punctiforme. Surse din metal punctiforme indică surse de contaminare cum ar fi
activitățile minere, activitățile industriale și municipale, în timp ce sursele de metal ne punctiforme
care sunt difuze acoperă suprafețe mari și inclu de includ practici agricole nefavorabile solului,
arderea combustibililor fosili, și depunerile atmosferice. Câteva surse de contaminare cu metale
grele a solului pot fi: aplicarea pesticidelor și fertilizanților; irigarea terenurilor cu apă reziduală;
depuneri atmosferice (27).
O estimare globală a contaminării solului cu metale grele din depunerile atmosferice a fost
facuta de Nriagu și Pacyna în 1988 de unde rezultă că valorile cele mai mari (Zn, Pb, Cu, Cd) sunt
raportate î n zonele agricole din apropiere punctelor cu trafic intens (27).

Nr. Metale grele 106 kg /an
1 Arsenic 8.4–18.0
2 Cadmiu 2.2–8.4
3 Crom 5.1–38
4 Cupru 14–36
5 Mercur 0.63–4.3
6 Mangan 7.4–46
7 Molibden 0.55–4.0
8 Nich el 11–37
9 Plumb 202–263
10 Antimoniu 1.0–3.9
11 Seleniu 1.3–2.6
12 Vanadiu 3.2–21
13 Zinc 49–135

Tabel 3. Estimare globală a contaminării solului cu metale grele din depunerile atmosferice

Creșterea cantității de metale grele în solurile agricole poate duce la consecințe ecologice
grave, adică, fitotoxicitate, riscuri pentru organismele din sol, contaminarea lanțului alimentar și
probleme de sănătate publică, siguranța alimentară fiind pusă în pericol datorită unor activități
antropice necorespunză toare (27).

30
2.2. Efectele contaminării produselor agricole vegetale cu metale grele

Efectul toxic al metalelor la nivelul tesuturilor si celulelor vegetale variază în funcț ie de
concentratie, la concentra ții mari poate fi inhibat chiar intregul proces de crestere si dezvoltare al
plantei, in timp ce la concentratii mai mici efectele sunt foarte reduse sau chiar absente. La
pătrunderea în plantă aceste elemente trebuie să treacă mai întâ i bariera membranelor celulare. De
exemplu, la o plantă spontană sudica din fam.Caryophyllaceae, Silene cucubalus, permea bilitatea
membranei era pierdută imediat prin adaugarea de cupru. Metalele grele determina marirea vitezei
de formare a radicalilor liberi activi ( H2O2 peroxidul de hidrog en, O2¯ anion superoxid , OH¯
radicalul hidroxil) în celulele aerobe, av ând ca urmare initierea unu i proces de peroxidare a
lipidelor, ceea ce duce la alterarea functionarii biomembranelor (28).
Inhibarea enzimatica este de asem enea unul dintre efectele metalelor gre le, funcționâ nd
prin acelasi mecanism principal al afinitatii pentru gruparile sulfhidril necesare activitatii
catalitice, prin oxidarea acestora sau prin substituirea unor cationi divalenti din alcatuirea enzimei.
Un efect important evidentiat in cazul unor metale ca mercur, cobalt, cadmiu, zinc este
inhibarea sintezei de pigmenti clorofilieni (Phasoelus vulgaris , unele speci de alge). S -ar parea ca
un prim efect al ionilor de cadmiu la nivelul frunzelor este de inch idere a stomatelor si respectiv
de inhibare a fixarii CO 2 la nivelul cloroplastelor (spanac ) (28).
S-au stabilit 2 mecanisme principale de inhibare a activitatii enzimatice sub actiunea
metalelor:
– legarea metalelor la grupari le functionale ( -SH) importante pentru activitatea catalitica;
– substitutia ionului din structura enzimei cu unul toxic, respectiv determinarea carentei de
ioni necesari pentru metaloenzime.
La diferite concentra tii ridicate, unele metale pot î nsă determi na și efecte de inducț ie
enzimatica. Acest proces este î nsa unul secundar si apare doar ca urmare a aplicarii „in vivo” a
metalelor (28).

31
2.3. Legislația privind contaminarea cu metale grele

Fructele proaspete pot contin e maximum 0,5 mg/kg As, 0,05 mg/kg Cd, 0,5 mg/kg Pb, 5
mg/kg Zn, 5 mg/kg Cu, 0,05 mg/kg Hg.
Legumele de frunze pot contine pana la 0,2 mg/kg Cd, 0,5 mg/kg Pb, 0,03 mg/kg Hg.
Legumele proaspete (exceptand cele de frunze) vor contine pana la 0,5 mg/kg Pb, 0 ,5
mg/kg As, 0,1 mg/kg Cd, 0,05 mg/kg Hg, 5,0 mg/kg Cu (29)
Conform ordinului nr. 756 din 3 noiembrie 1997 pentru aprobarea Reglementarii privind
evaluarea poluarii mediului , publicat în Monitorul Oficial cu numarul 303bis din data de 6
noiembrie 1997 in anexă ne sunt prezentate valoriele de referință pentru urme de elemente chimice
în sol – Compusi anorganici (mg/kg substanta uscata) :
Urme de
element Valori
normale Praguri de alerta/
Tipuri de folosinte Praguri de interventie/
Tipuri de folosinte
Sensibile Mai putin
sensibile Sensibile
Sensibile Mai putin
sensibile
Metale
Antimoniu (Sb) 5 12,5 20 20 40
Argint (Ag) 2 10 20 20 40
Arsen (As) 5 15 25 25 50
Bariu (Ba) 200 400 1000 625 2000
Beriliu (Be) 1 2 7.5 5 15
Bor solubil (B) 1 2 5 3 10
Cadmiu (Cd) 1 3 5 5 10
Cobalt (Co) 15 30 100 50 250
Crom (Cr):
Crom total
Crom
hexavalent 30 100 300 300 600
1 4 10 10 20
Cupru (Cu) 20 100 250 200 500
Mangan (Mn) 900 1500 2000 2500 4000
Mercur (Hg) 0.1 1 4 2 10
Molibden (Mo) 2 5 15 10 40
Nichel (Ni) 20 75 200 150 500
Plumb (Pb) 20 50 250 100 1000
Seleniu (Se) 1 3 10 5 20
Staniu (Sn) 20 35 100 50 300
Taliu (Tl) 0.1 0.5 2 2 5
Vanadiu (V) 50 100 200 200 400
Zinc (Zn) 100 300 700 600 1500

32

Conform Ordinului nr. 640 di n 19/09/2001 privind conditiile de securitate si calitate pentru
legume si fructe proaspete destinate consumului uman, publicat in Monitorul Oficial nr. 173 din
13/03/2002, Art. 7., limitele maxime de arseniu si metale grele in legume si fructe proaspete
destinate comercializarii si consumului uman, exprimate in mg/kg produs proaspat, sunt
urmatoarele:

Legume și fructe As Cd Pb Zn Cu Sn Hg
Legume proaspete, cu excepția legumelor frunze 0,5 0,1 0,5 15 5,0 – 0,05
Legume frunze – 0,2 0,5 – – – 0,03
Fructe proaspete*) 0,5 0,05 0,5 5,0 5,0 – 0,05
Notă *) Inclusiv pepeni, struguri de masa și capsune.

2.4. Calitatea și siguranța produselor alimentare în contextul reglementărilor impuse de
Uniunea europeană.

Alimentele, fie ele de origine vegetală sau ani mală , sunt indispensabile omului, întrucât
asigură energia și substanțele nutritive de bază, foarte necesare pentru buna desfășurare a
proceselor metabolice, creșterea și dezvoltărea individului. Hrana reprezintă, de fapt, regulatorul
proceselor de schimb dint re organism și mediul înconjurător . Se pune tot mai mult accent pe
valoarea nutritivă a produselor comercializate și crește răspunderea celor care fabrică și
comercializează alimente, în ceea ce privește starea lor de de a nu constitui un pericol pentru
oameni .
Deși au fost stabilite legături între alimentație și sănătate încă din cele mai vechi timpuri,
o alimentație săracă în substanțe nutritive de bază (proteine, glucide, lipide, vitamine, săruri
minerale, apă) atrage după sine efecte negative asupra să nătății omului, reducându -i astfel
capacitatea de muncă, rezistența în fața factorilor stresanți și la acțiunea agenților patogeni de tot
felul și, totodată, amplifică gravitatea unor afecțiuni metabolice etc.
Problema unei alimentații științifice și rațio nale, pe plan mondial, constituie preocuparea
fundamentală a Organizației pentru Alimentație și Agricultură (F.A.O.). Constituit încă din
octombrie 1946, acest organism specializat al O.N.U. își are activitatea structurată după două
principii: ameliorarea nutriției să devină un obiectiv esențial al dezvoltării rurale; dezvoltarea
economică și socială a fiecărei țări trebuie măsurată în termeni de ameliorare nutrițională. Conform

33
Uniunii Europeane și Organizației Mondiale a Sănătății – siguranța alimentelor este o
responsabilitate a tuturor, începând de la originea lor până în momentul în care ajung pe masă.
Alimentele prezintă, însă, riscul de a fi contaminate pe tot parcursul lanțului tehnologic, cu
substanțe chimice sau diverși agenți patogeni. Contaminare a produselor alimentare de origine
vegetală poate fi de două tipuri, în funcție de factorii care o determină: contaminare biologică –
produsă de bacterii, fungii, viruși sau paraziți. La acest tip de contaminare, produsele prezintă în
cele mai multe cazuri semne vizibile, organoleptice. contaminare chimică – produsă de substanțe
chimice provenite din mediu, reziduuri de metale grele sau altele care ajung în produse
neintenționat sau accidental, în timpul manipulării substanțelor, în procesele pe care le imp lică
agricultura, prelucrarea produselor, transport sau ambalarea.
Comisia Codex Alimentarius a elaborat Standardul CAC / RS 71 – 1976 (seria a cincea)
privind limitele maxime internaționale recomandat e pentru reziduuri de pesticide. Prezența
metalelor gre le în produsele alimentare este reglementată prin norme de igienă elaborate de
Ministerul Sănătății. Conform manualului procedural al Comisiei Codex Alimentarius (FAO/
OMS), aditivii alimentari sunt reprezentați de orice substanță, chiar de natură microbio logică, care
nu este consumată în mod natural ca aliment și care nu este folosită în mod natural ca ingredient,
chiar dacă are sau nu valoare nutritivă, a cărei adăugare în produsele alimentare este legată de un
scop tehnologic și organoleptic.
Promovarea unui management performant și sporirea calității produselor agricole vegetale
va face să crească competitivitatea pe piața națională și internațională. De asemenea implementate,
în fiecare unitate de procesare a produselor alimentare, diverse proceduri și mecanisme de control,
care să asigure faptul că produsele care ajung pe masa consumatorului sunt calitative, cu un risc
de contaminare redus până la zero, în așa fel încât populația să fie mai sănătoasă în urma
beneficiilor aduse de alimente sigure și sănă toase (30).

34
2.5. Descrierea botanică și ecologică a speciilor leguminoase luate în studiu ( Capsicum
annuum, Lactuca sativa var. capitata, Allium cepa ).

ARDEIUL (Capsicum annuum L ), face parte din familla Solanaceae, este o legumă
aliment, cultivăndu -se pentru fructelor sale dulci sau iuti, care se consumă proaspete, preparate sau
conservate. De asemenea sub formă de ardei iute sau ardei de boia este folosit pentru
condimentarea măncărurilor salatelor, murăturilor. Din pun ct de vedere medicinal fructele de ardei
aduc în hrana zilnică un important aport de vitamine și săruri minerale, avănd un mare continut de
vitamina C. De asemenea stimulează pofta de măncare și ajută in digestie, fiind foarte apreciat de
consumatori. Se p oate folosi și 1a prepararea medicamentelor, a unguentelor cu capsicină fiind
foarte in tratarea bolilor reumatice. Agrotehnic, ardelul valonfică foane bine terenurile fertile și
irigate avȃnd soiuri de hibrizi care se preteazăla cultura ȋn camp sau cultur a in spații protejate (sere
sau solarii).
Se cultiva următoarele specii de ardei: Capsicum annum I., C. frutescens L., C. chinense
Jacquin, C. pendulum Wildenow, C. pubescens Ruiz și Pavon.
In țara noastră se cultivă urmatoarele subspecii:
– Ardeiul gras – Capsicum annuum var. grossum;
– Ardeiul gogoșar – Capsicum annuum var. grossum:
– Ardeiul lung – Capsicum annuum var. longum:
– Ardeiul de boia – Capsicum annuum var. accummatum:
– Ardeiul iute – Capsicum annuum var. accuminatum.
– Ardei ornamental Capsicum an nuum var. lasciculatum) care se remarc orin forma și
culoarea fructelor.
Particularitățile biologice – ardeiul este o plantă perenă ȋn țările tropicale, la noi este
cultivată ca plantă anuală. Rădăcina este initial pivotantă, după care se ramifică puterni c ȋn stratul
superficial al solului (0 – 30 cm). La rasadul ne repicat rădăcinile ajung la 70 – 100 cm, iar la cel
repicat adăncimea este de 40 – 50 cm. Rădăcina plantei emite în zona hipocotilului rădăcini
adventive, care împreună cu ramificatiile princip ale asigură stabilitatea plantei și extragerea apei
și a elementelor nutritive din sol. Datorită cerințelor mari de apă, cultura se va efectua doar în
condiții de irigare. Ardeiul este o plantă ierboasă, cu tendință de lemnificare spre toamnă. Are
formă de tufă, în câmp putând atinge inălțimea de 40 — 70 cm, iar în spații protejate 1,5 – 2,2 m.
Tulpina, în secțiune are forma cilindrică sau ușor muchiată, glabră, erectă și puternic ramificată

35
simpodial. Dacă tulpina este tăiată la 1 — 4 cm deasupra coletului , din mugurii laterali se formează
noi lăstari care fructifică. Frunzele sunt simple de formă elipsoidală sau oval -lanceolată cu pețiol
subțire și lung. Culoarea lor este verde -lucioasă (31).
Florile sunt actinomorfe și hermafr odite de culoare albă. Se formează Ia locul de ramificare
a tulpinii, fiind solitare, câte două sau mai multe. inserarea lor pe tulpină se face printr -un pedicel
scurt. Pe o plantă se pot forma peste 100 de flori. Polenizarea are loc la TricePutui deschide rea
florii, plantele fiind autogame. Sunt însă și soiuri la care alogamia poate ajunge la 50 – 75%, mai
ales la piantele cu fructe mici. Avortarea florilor este un fenomen frecvent la această specie,
depinzănd de temperatură, intensitatea luminii, procesel e fiziologice ale plantei.
Fructele se formeaza la inceput pe tulpina principals și apoi pe rarnificatiile laterale. Ele
sunt bace uniloculare, cu multe seminte, cu diverse forme §i culori, in functie de tipul de ardei, de
soi, etc. în România se cultiva cinci varietati: ardeiul gras, ardeiul gogoșar, ardeiul lung, ardeiul
iute și ardeiul de boia (31).
Semintele de ardei sunt rotund -turtite, cu diametrul de 2 -5 mm de culoare galben -bej sau
galben -aurie. Într -un fruct se formea za 100 — 300 de seminte, masa a 1000 de seminte fiind de 4
— 9 g. Semintele germineaza in 10 -20 zile in conditii optime (sere) sau mai tarziu (20 -30 zile) in
rasadnite sau solarii. Semintele își păstrează germinația timp de 5 -6 ani. În general, ciclul de
vegetatie al ardeiului yariaza astfel: – 10 — 30 de zile dureaza germinatia semintelor (in functie de
temperature). La 7 -10 zile dupe rasarire apare prima frunza adeyarata. Dupe 50 — 60 de zile se
formeaza primii boboci florali, care dupe 15 – 20 de zile m nfloresc. Primele recoltari de fructe la
maturitatea tehnologica se fac dupe 100 — 120 de zile de la rasarire, iar pentru maturarea
fiziologica a fructelor sunt necesare Inca 30 — 35 de zile (31).
Cât priveste relatiile cu fact orii de mediu – temperatura aerului și solului este unul din
factorii limitativi pentru cultura ardeiului, toate varietatile de ardei cultivate la noi fiind termofile.
Temperatura de germinare a semintelor începe la 14 — 15 °C, find optimă la 20 — 25°C. La peste
30 °C afecteaza calitatea tinerelor plante. Plantele de ardei cresc Ia temperaturi cuprinse intre 15
35 °CI optimul termic fiind de 20 — 25 °C. Bilantul termic (suma gradelor de temperature active
— peste 17 °C) este de minimum 3000 °C (31).
Apa influenteaza puternic creșterea și dezvoltarea ardeiului.
Plantele au un sistem radicular superficial, care pentru a patrunde mai adanc se va proceda
la suspendarea udarilor dupa plantare i dupa prinderea in camp, o perioada de 7 -8 zile, pentru a

36
consolida inradacinarea acestora. In absenta acestei masuri, radacinile raman superficiale, jar
plantele sunt sensibile Ia lipsa apei in sot. De asemenea pot fi culcate chiar rupte de vanturi sau de
greutatea fructelor. Udarea in prima tu na dupa plantare se va face doar atunci cand este nevoie,
pentru o mai bung Tncalzire a pamantului. Dar o perioada prelungita a secetei in sot și o umiditatea
atmosferica scazuta poate duce Ia defolierea plantetor intarzierea vegetatiei acestora, motiv pen tru
care se va evita seceta. S – a observat ca plantele fructifica bine Ia 70 – 800/c din capacitatea de
camp a solului la umiditatea relativa a aerului de 60 — 70%. Exigențele culturii față de apa cresc
în perioada de înflorire, fructificare și creșterea f ructelor. Lipsa apei în aceasta perioadă determină
caderea bobocilor, florilor, fructelor. De asemenea fructele care sunt afectate mai târziu de secetă,
raman mici, putrezesc în zona apicală (plantele extrag apa din fructe) și chiar se ofilesc.
Ardeiul est e o specie pretențioasă la fertilitatea tipului de sol. Se obtin productii mari pe
solurile fertile cu continut ridicat în humus, permeabile, cu textura luto -nisipoasa, cu pH -ul de 6 –
6,8. Cele mai indicate terenuri sunt solurile usoare aluviale, cernozio murile, solurile brun roșcate
de pădure, nivelate și obligatoriu irigate. Se vor evita solurile grele argiloase, cu permeabilitate
redusă, care se încălzesc greu. Față de factorul aer, culturile din sera și solarii se vor aerisi bine în
perioada fructifică rii, vara a se crea curenti reci (31).
După Stoian (2005) data semănatului răsadului de ardei este între 1 -10 martie și
temperatura solului trebuie sa fie mai mare de 12 -140C. Iar perioada de plantare a răsadurilor este
1 – 20 mai.
Recoltarea se realizează în diferite stadii de maturitate (maturitate tehnologică sau
fiziologică), corespunzător speciei, destinației producției și cerințelor pieței. Fructele de ardei își
continuă maturarea dacă se recoltează la începutul schimbării culorii și au atins dimensiunea
specifică soiului. Recoltarea se face manual, la toate speciile de ardei. După defrișarera culturilor,
resturile vegetale se toacă și după uscare și compostare se folosesc pentru fertilizarea solului (31).

SALATA – Lactuca sativa L. face parte din familia Compositae, se cultivă 3 varietăți de
salată:
– Salată de căpățână – Lactuca sativa L., convar. incocta Helm.var. capitala L .
– Marula – Lactuca sativa L. convar. sativa, var. longifolia La m. (var. romam Carsault )
formează căpățâni mult alungite.

37
– Salata de frunze – Lactuca sativa L. convar. incocta Helm. var. crispa L. (var. secalina
Alef.), care nu formează căpățăni.
Dintre acestea, la noi în țară se cultivă salata de căpățână. Specia se cultivă pentru
căpățânile folosite în stare proaspătă la prepararea unor mâncăruri. După Voinea și Gherman
(1974), frunzele conțin canfități importante de săruri minerale: 43 mg calciu, 32 mg fosfor, 0,3 mg
fier, 350 mg potasiu, vitamine: C – 15 mg, A – 4,2 mg, B1 0,07 mg, B2 0,08 mg, PP 0,5 mg, glucide
– 1,25 % zahăr total, polifenoli – 0,5 %, la 100 g frunze, cețuloză – 6,1 % din substanță uscată. Se
cultivă primăvara devreme și toamna târziu, în culturi succesive, sau intercalate (31).
Salata este o plantă erbacee, anuală, cu o perioadă de 45 -55 zile pana la recoltarea frunzelor
și 120 zile, până la obținerea semintelor. Rădăcina principală este pivotantă și pătrunde în sol până
la 60 — 70 cm. Radacinile secundare sunt fascic ulate și răspândite pe 10 -15 cm în jurul plantei.
La culturile Inființate prin răsad, rădăcinile cresc în stratul superficial al solului în primii 15 cm.
Frunzele au aspectul, mărimea și culoarea în funcție de soi. După o anumită perioada, planta
formează o capâțâna caracteristică. În această perioadă se recoltează pentru consum. Frunzele au
gust și aromă caracteristică. După 40 — 65 de zile, de la rasarire, axul capațânii Incepe să crească,
formând o tulpina floriferă cu înălțimea de 60 — 120. Tulpina este puternic ramificată în partea
superioară terminându -se cu inflorescențe eu 12 -25 flori. Florile hermafrodite și autogame sunt
mici, galbenă, tubulare sau ligulate. Intr -o inflorescență, florile se deschid în mai multe reprize,
determinând o maturizare eșa lonată a semințelor. Fructul este o pseudoachenă mică, argintie,
cafenie sau neagră eu o singură sământă și un papus. Sămânța este alungită, de 3 -4 mm lungime,
0,8-1,0 mm lățime și 0,3 -0,5 mm grosime. Masa a 1000 de semințe este de 0,8 -1,2 g. Facultatea
germinativă este de 63 -82% timp de 3 ani. Plantele răsar după 4 -5 zile de la semănat (31).
Salata este o plantă rustică rezistentă la frig. Sămânța germinează la 2 — 3 °C. La peste
25°C plantele unor soiuri de salată nu mai răsa r. În faza de 2 — 3 frunze suportă brumele și
înghețurile târzii de primăvară. În faza de căpățână și emitere a tijelor florale, temperaturile
negative afectează vegetația plantelor. Salata este pretențioasă la umiditatea din sol și din aer, mai
ales în pe rioada de răsărire și creștere a căpățânilor. Seceta reduce producția și calitatea frunzelor,
care devin amare. Temperaturile ridicate și seceta grăbesc emiterea tulpinilor florale. Excesul de
umiditate determină îmbolnăvirea plantelor și moartea lor. Sala ta are cerințe mari față de lumină.
Sunt soiuri de salată ale căror semințe umectate germinează la lumină mai bine decât în sol. Salata
este o plantă de zi lungă. 1n condiții de zi scurtă formează multe frunze și căpățâni mari. În condiții

38
de zi scurtă nu mai formează căpățână, trecând direct la formarea tuipinii. Dacă se seamănă prea
des, nu se rărește și este umbrită, plantele se alungesc și nu fac căpâțână. Ca urmare se vor asocia
cu plante care nu umbresc: morcovul, castraveții, fasolea pentru păstăl, t omatele și ardeiul în
primele faze. Salata necesită soluri bogate în humus 5 -7%, cu pH — 6 — 7,2 (31).
Răsadul se produce pe brazde în câmp, în luna august, pentru cultura din toamnă și în
răsadnițe sere sau solarii în lunile i anuarie – februarie, pentru cultura din primăvară. Sămânța se
seamănă pe rânduri, distanțate la 5 cm, folosind 2 -2 5 g sâmânță/m2 . Răsadul se repică în palete
alveolare, fiind bun de plantat la locul definitiv la 4 -5 săptămăni de la răsărire, respectiv: 1 0 – 31
martie la culturile de primăvară; 15 – 30 august și 1 – 10 septembrie, la culturile de toamnă, pentru
consumul din luna octombrie; 10 – 30 septembrie, pentru recolta din primăvară (31).

CEAPA — Allium cepa L . – se cult ivă primăvara, pentru bulbi, frunze verzi și tulpina falsă
și în restul anului pentru bulbi.
Ceapa comună poate fi: bienală – in primul an se seamănă sămânța și se obtine bulbul, iar
în anul al doilea din bulbi se obțin tulpinile cu flori și se formează s ământa; trienală – în primul an
se seamănă semințele și se obțin bulbi mici arpagic. Arpagicul se plantează in câmp toamna sau
primăvara și în anul al II -lea se obțin bulbii pentru consum sau în anul al III -lea se obțin tulpinile
florifere, care formează s emințe. Ceapa are două tipuri de rădăcini: rădăcinile normale care
formează din momentul germinării semințelor și trăiesc până la forrnarse bulbului; rădăcini
adventive fasciculate, care cresc din discul tulpinii pe toată perioada de vegetație a plantei. A poi
mor și se formează anul următor rădăcini noi din țesutul tulpinii o dată cu reluarea vegetației plantei
(31).
Ceapa prezintă două tipuri de tulpini. În faza de bulb, tulpina este sub formă de disc. Pe
partea inferioară se i nseră rădăcinile, iar pe partea superioară frunzele și 1 — 3 muguri sau mai
mulți. in faza de plantă semincer se formează al doilea tip de tulpină, din unul din mugurii bulbului,
În această fenofază, tulpina este înaltă de 50 — 80 cm, glaucă, fistuloasă, f usiformă, având la bază
frunzele. În vârful tulpinii se formează o inflorescență globuioasă. În partea superioară a tulpinii
subterane (discului) se află noduri și internoduri foarte apropiate. La noduri sunt inserate tecile
frunzelor care se îmbracă unele pe altele, formând bulbul. Tecile din interiorul bulbului au culoare
albă, gălbuie, roșie, etc. și sunt cărnoase. Tecile exterioare se numesc foi, tunici sau catafile și sunt
subțiri, pergamentoase. Tecile cărnoase din centrul buibului au la subsuară 1 — 3 sau mai mulți

39
muguri, din care în anul următor vor crește tijele florifere. Tecile care formează buibul, se continuă
cu partea aeriană a frunzei, care este verde, fistuloasă, de formă cilindrică cu vârful ascuțit. Floarea
se formează în al doilea an (cea pa bienală), sau în al treilea an (ceapa trienală). Florile în număr
de până la 2000 pe o plantă, formează o inflorescență globuloasă, (cimă umbeliformă) Până la
înflorire, inflorescența este acoperită cu o bractee membranoasă de culoare alb verzuie. La
Tnflorire, bracteea se rupe. Polenizarea este entomofilă, deși floarea este hermafrodită. Florile se
deschid eșalonat, într -o perioadă de 30 de zile. Fructul este o capsulă sferică cu pană la șase
semințe. Semințele au formă poliedrică, fiind mici de 3 — 4 mm și au culoarea neagră. Germinația
și răsărirea semințelor se face cu cotiledoanele prinse in tegumentul seminței. Dacă este crustă,
iese doar o parte a tulpinii care formează un cot care în prezența crustei smulge planta din rădăcină,
tegumentul și cotil edoanele rămânând fixate în sol. Ca urmare planta moare (31).
Plantele de ceapă au în general pretenții moderate față de căldură. În condiții de lumină cu
durata mai scurtă de 8 -10 ore, plantele vegetează fără să formeze bulbi dar formează frunze verzi.
În condiții de zi lungă sau lumină continuă, formarea și creșterea bulbilor se accelerează foarte
mult. În consecință se recomandă o durată zilnică a luminii de 8 -10 ore până la formarea bulbilor
cu dezvoltarea unui aparat foliar bogat și 14 -16 ore pentru formarea și creșterea bulbilor, ceea ce
poate fi asigurat în condițiile țării noastre prin înființarea culturii de ceapă în câmp primăvara cât
mai timpuriu posibil (31).
Plantele de ceapă au un consu m mic de apă. Datorită înrădăcinării superficiale, acestea
pretind o umiditate la nivel ridicat în sol, mai ales în prima parte a perioadei de vegetație. Spre
sfârșitul perioadei de vegetație, cu circa 2 -3 săptămâni înainte de recoltare, scăderea cantități i de
apă din sol determină maturizarea rapidă a bulbilor. Pentru cultura cepei sunt recomandate solurile
ușoare sau miilocii, ca textură și structură bună, permeabile, cu o capacitate optimă de reținere a
apei (31).

2.6. Impor tanța economică a speciilor leguminoase studiate.

Importanța economică și socială a Ardeiului este mare, fructele de ardei consumȃndu -se pe
tot parcursul anului. Este o cultură cu cheltuieli mari pentru producerea răsadurilor, plantatul in
cȃmp sau spații protejate, ȋntreținere și recoltare, dar prețurile de valorificare sunt foarte bune
permițȃnd obținerea unor profituri destul de consistente in condițiile de producție a peste 20 t / ha

40
dar necesită multă fortă de muncă manuală pentru un ha de cultură ȋn agricultura ecologică fiind
necesare 2000 / 2200 de ore / om / ha (31). În anul 2008 în comerțul intemațional au fost incluse
2,1 milioane tone (8% din producția globală), ceea ce este cu 34% mai mult decât în anul 2003. În
aceeași perioadă, valoarea exporturilor de ardei dulce a crescut cu un ritm mai avansat (+65%),
ajungând în anul 2008 la 3,9 miliarde dolari SUA. Prețul mediu mondial la care s -au efectuat
operațiunile de export (condiții FOB) a crescut de la 1521 dolari/tona In 2003 la I 908 dolari/tonă
în 2008 (+25%) (Raport USAID, 2009). Pe plan mondial fructele plantelor din genul Capsicum
sunt consumate în mod special ca și legume proaspete, congelate sau conservate, fructe de pimento,
jalapeăo, serrano, pepperoncini, New Mexican etc., dar și ca produse prelucrate, dezhidratate,
fructe de cayenne, ancho, pasilla, mirasol, piquin, de arbol etc.. În completarea importanței
fructelor de ardei consumate In stare proaspătă, ca și alimente complementare dietei umane, se
poate me nționa potențialul neutraceutical a acestora, datorat conținutului ridicat de fitochimicale
(carotenoizi, flavonoizi, acid ascorbic, compuși fenolici, capsacina), fiind putemici antioxidanți.
Datorită compoziției chimice, amintită în subcapitolul anterior, și în special a conținutului de
fitochimicale, consumul de ardei previne bolile tumorale și glaucomul, nu permite depunerea
colesterolului și protejează Impotriva bolilor de inimă și a artritei. Ardeiul este un stimulent
digestiv, recomandându -se în asten ii digestive și în dispepsii atone. Unele specii și varietăți de
ardei au o deosebită valoare decorativă, artizanală și se pretează pentru a fi cultivate și în ghiveci,
spații restrânse sau grădini formale, pentru decorarea spațiilor interioare restrânse. Dintre toate
varietățile existente se cultivă în scop decorativ ardeii iuți omamentali, datorită efectului decorativ
al fructelor (32).
Salata se cultivă pentru frunze și căpățâni care se utiliează în stare proaspătă sau sub for mă
preparată. Este solicitată de consumatori tot timpul anului, fiind cultivată atât în câmp cât și în
spații protejate, în culturi succesive sau asociate. Salata conține un spectru larg de minerale, deși
acestea saunt prezente în cantități destul de modes te. Este de asemenea o sursă importantă de
clorofilă și vitamina K. Marula este cea mai bogată în substanțe nutritive dintre salate, prezentând
cantități însemnate din vitaminele A, B1, C, acid folic, Mn și Cr. Există o foarte bine recunoscută
discrepanță între valoarea nutritivă a salatei de căpățână și celelalte forme de salată, în favoarea
celor din urmă. Această diferență se referă de fapt doar la conținutul în vitaminele A, C și la cel în
Ca și este datorată proporției mai mari de frunze colorate în ve rde intens ale salatei de frunze și
marulei.

41
Salata este o legumă slab calorică, motiv pentru care poate fi consumată în cantitate mare,
fiind recomandată în toate regimurile de slabire. Datorită conținutului ridicat în apă și fibre
vegetale, salata are nu meroase influențe favorabile asupra sănătății, dincolo de conținutul ei
nutritiv . Efectele ei terapeutice se datorează conținutului ridicat în alcaloizi precum : asparagina,
lactucina, hiosciamina. Ea ajută la digestie imbunătățind activitatea ficatului. Poate de asemenea
să reducă riscul bolilor de inimă, al cancerului și previne apariția cataractei. Salata ,,
Iceberg’’conține o cantitate importantă de colină ce protejează sistemul nervos, intervine în
reglarea funcției hepatice și în metabolismul grăsimi lor.
Dintre constituenții salatei, cu influență nefavorablă asupra sănătății consumatorilor, o
atenție deosebită trebuie acordată nitraților. Nivelul conținutului de nitrați în salată este influențat
atât de factori genetici (cultivarul folosit), cât și de cei ecologici (temperatură, intensitatea
luminoasă, umiditatea solului) și tehnologici (fertilizare cu azot, folosirea îngrășămintelor cu
eliberare treptată a substanței active). Dintre acești factori fertilizarea cu azot și intensitatea
luminoasă s -au do vedit a avea o influență majoră asupra nivelului de nitrați acumulați în salată.
Carența de molibden din sol poate conduce de asemenea la acumularea excesivă de nitrați
în plantele de salată. Vitamina C previne transformarea nitraților în nitriți atât în ț esuturile plantei
cât și în corpul uman.
Perioada scurtă de vegetație și rezistența la temperaturi scăzute fac posibilă cultivarea
salatei primăvara devreme și toamna târziu precum și extrasezon, în sistemul culturilor protejate,
micșorând astfel deficitul de aprovizionare cu legume verzi în aceste perioade (33).
Ceapa se cultivă pentru bulbi, frunze și tulpina falsă. Are o mare valoare alimentară,
energetică și terapeutică. Este binecunoscut efectul antibacterial și antifungic determinat de
substanțele volatile cu conținut de sulf, numite “fitoncide”. Ceapa are si importanță economică,
permițând obținerea unor venituri importante la unitatea de suprafață (34). Are importanță
alimentară putând fi cons umată proaspătă, în salate (când este mai greu de digerat), la prepararea
de mâncăruri și în industria conservelor. Conține proteine 1 – 230, hidrați de carbon 5 — 12%,
lipide, săruri minerale de fier, calciu, vitaminele B1, B2, fitoncide pe bază de sulf, c u efect
antibiotic. Are potasiu, numeroase proprietăți medicinale putând fi folosită în tratarea bolilor de
inirnă, prevenirea arterosclerozei, reducerea colesterolului din saange, în tratamentul diabetului,
astmului și cancerului, a bolilor renale (datori tă efectului diuretic). Are efect toxic asupra
bacteriilor, ciupercilor și viermilor, flind bactericidă și/sau bacteriostatică, fungicidă sau

42
fungistatică (Fenwick și Hanley, 1985), sau antihelmintică, datorită alicinei. Ceapa se poate cultiva
în sistem pr otejat, ca ceapă verde sau în câmp ca ceapă verde sau ceapă uscată. Cultura se poate
face prin semănat direct (ceapa bienală) sau prin arpagic, ceapa trienală. Cultura cepei este ușoară,
putându -se mecaniza în întregime. Dacă se înființează prin semănat di rect, cheltuielile sunt reduse.
Cheltuielile cresc foarte mult, dacă se cultivă prin arpagic, cu plantarea manuală. Bulbii de ceapă
nu sunt perisabili. Se transportă și se depozitează ușor, o perioadă lungă de timp (31).

43
Capitolul 3 – COMUNITĂȚILE MICROBIENE DE SOL ȘI ACTIVITATEA SA
BIOLOGICĂ

Comunitatile microbiene, cu referire speciala la bacterii reprezinta o veriga trofica foarte
importanta intre detritus si lantul trofic clasic, numita “bucla mic robiana”. Prin “bucla microbiana”
au loc descompunerea si mineralizarea materiei organice. Trecerea materiei org anice particulate
din detritus î n faza de materie organica dizolvata este me diată de activitatea hidrolitică a bacteriilor
atasate, de autoliza celulelor, de hranirea “neglijentă ” a zooplanct onului si excretiile plantelor ș i
animalelor. Acest proces depinde de capacitatea enzimatica a comunitatilor microbiene în
transferul material si energetic ca si in functionarea mecanismelor de reglaj, rolul h otarator il au
relatiile trofice care genereaza o retea trofica foarte complexa in care microorganismele au o
pozitie foarte importanta. (35).

3.1. Biomas ă

Biomasa microbiană (MB) definește componentele funcționale ale microo rganismelor în
sol, și este în principal responsabil ă pentru d escompunerea materiei organice și reciclarea
nutrienților . Biomasa microbiană a solului poate fi defintă ca partea vie a materiei organice din
sol, cu excepția rădăcinil or plantelor și animalelo r cu dimensiunea mai mari ca a amoebei. În ciuda
unei mici părți care reprezintă materia sau biomasa microbiană din sol participă foarte activ la
descompunerea materiei organice moarte care intră în sol ca așternut sau resturile de animale sau
plante și este o sursă de nutrienți (N, P și S) pentru plante cu o rată ridicată de fluctuație (elemente
de flux) . În plus, ea joacă un rol esențial în formarea struc turii solului și în stabilizare și poate fi
utilizată ca indicator ecologic sensibil al sch imbărilor d e mediu. Modificări materie i organice din
sol sunt foarte lent e și este nevoie de mai mulți ani pentru a măsura modificările care rezultă în
urma întreruperii; cu toate acestea, există dovezi că proprietățile biologice pot reprezenta un
potențial stres eco logic cu privire la refacerea ecosistemelor . În prezent, a fost recunoscut rolul
microorganismelor în păstrarea și eliberarea de nutrienți în sol, în sistemul de putere și de a
îmbunătăți fertilitatea. Experimentele de teren au arătat că modificările organ ice nu numai să
acționeze în vederea îmbunătățirii structurii solului și ca sursă de nutrienți, dar, de asemenea, au o
influență puternică asupra microflorei din sol (36).

44
Caracteristicile microbiologice ale solului sunt influ ențate de natura intrinsecă a solului și
de o serie de factori externi cum ar fi condițiile de mediu, temperatura și umiditatea sunt o acțiune
decisivă ce se bazează pe respirație și poate determina variația sezonieră a acelorași fluctuații în
biomasa micro biană , de asemenea, tipul de vegetație și fertilizarea afectează intensitatea activității
biologice și mărimea populației de microorganisme din sol . Pentru toate acestea, atunci când s e
studiază relația dintre proprietățile fizice și chimice ale acestora, precum și mediul biologic poate
fi adecvată pentru a se încerca standardizarea tuturor factorilor pentru a se obține variația
caracteristicilor microbiologice ce depind numai de variația proprietăților solului (37).
Determinare a biomasei este una dintre cele mai importante variabile într -un bioproces
datorită determinării lor ce ne conduce la înțelegerea eficienței. Aceasta este o varia bilă-cheie
pentru a stabili rata de producție, aportul de nutrienți și calcularea bilanțuri lor de masă al oricărui
proces biologic . Metodele clasice de determinare , metode directe de biomasă , se bazează pe
numărul de celule sau greutatea celulei. Metodele de enumerare celulară sunt metode de
observație, pe baza propr ietăților fizice sau activității biologice . În prezent, există un mare interes
în metodele alternative de determinare a biomasei. Aceste meto de sunt indirecte și să estimează o
componentă celulară sau o activitate metabolică specifică și nu necesită o examina re vizuală a
organismelor sau incubare (38).

Metode
Metode directe de
determinare a biomasei metode gravimetrice
metode spectrofotometrice
metode microscopice în
camere de numărare de celule
metode microscopice de
epifluorescență
metode de cultivare
Metode indirecte de
determinare a biomasei componente celulare
specifice acizi nucleici
proteine
polizaharide
lipide
Adenozintrifosfat sau ATP
metode biochimice activitatea esterazei
dehidrogenază (DHA)
metode cinetice adapt ări ale repirometrului
Warburg

45
rata de respirație
rata de dispariție a
substratului
potențialul de producție
biochimică de metan (BMP)
metode continue

Tabel 4. Diferitelor metode de determinare a biomasei .

3.2. Structura comunităților micr obiene

Ințelegerea interacț iunilor dintre populațiile bacteriene reprezintă, î n continuare, o
provocare pentru comunitatea stiintifica internationala, aceasta stand la baza elaborarii si/sau
optimizarii protocoalelor de management tehnologic si operatio nal al sistemelor inchise de
productie (39). Comunități microbiene din sol reglementează ciclurile de nutrienți în ecosisteme
terest re, a ceastă lips ă de cunoștințe apare din complexitatea extraordinară a comunităților
microbiene din sol. Se estimează că un singur gram de sol poate conține mai mult de 4.000 de
echivalenți genomic i diferite (40). Microorganismele sunt o parte fundamentală a vieții pe planetă.
Flora bacteriană este o componentă esențială a lanțului alimentar în ecosistemele acvatice și
terestre , atât în activitatea dar și în cantitatea de biomasă, care contribuie la regenerarea nutrienților
și care interacționează cu o gamă largă de organisme. Detectarea și identificarea acestor
microorga nisme poate fi dedusă din diversitatea populației din eșantionul analizat sau sănătatea
consumatorului. Pe de altă parte, această cunoaștere poate oferi indicii importante în utilizarea
tulpinilor microbiene sau a metaboliților în procesele biotehnologice (41).
Observația că organismele izolate din sol reprezintă doar o parte din grupările microbiene
prezente in situ , comp lică și mai mult problema deoarece majoritate a microorganismelor nu au
fost incă cultivate. Nu există nici o urmă de îndoială că comunitățile microbiene sunt sensibile la
schimbările din sol , studii comparative au documentat faptul că aceste comunități microbiene se
pot schimba ca răspuns la perturbarea solului și de asemenea s-au observat diferențe între
comun itățile microbiene din diferite terenuri ce au fost supuse unor amendamente, irigate, folosite
în agricultură și structurii comunității plantelor (40).

46
3.3. Activitatea enzimatică

Enzime le din sol, ca indicatori ai metabo lismului microbian, joacă un rol important la
nivel ul ecosistem elor, de asemenea sunt indicatori ai proceselor de investigație și metab olismul
nutrienților microbiene. Ele joacă un rol important în sol datorită mineralizării carbonului organic .
Deoarece a ctivitatea enzimei extracelulară face legătura disponibilității nutrienților de mediu cu
producția microbiană modele pe scară largă a activitatea enzimei extracelulară pot furniza
informații cu privire la constrângerile de biomasă și enzimatice in relați ile microbiene asupra
compoziție i materiei organice a solului (42).
Prezența unei enzime este recunoscut în general prin apariția reacției chimice pe care le
catalizează, iar cantitatea de enzimă prezentă poate fi determinată prin măsurarea vitezei acestei
reacții. Activitatea enzimatică este o măsură a cantității de enzimă activă prezentă și este astfel
dependentă de condiții, care trebuie să fie specificate. Activitatea enzimatică = mol de substrat
transformat pe unitatea de timp = rata x volumul de reacție (43).

3.4. Efectele metalelor grele asupra microorganismelor

Un număr tot mai mare studii sugerează că microorganismele sunt mult mai sensibile la
stresul metale lor grele decât animalele din so l sau plante care cresc pe aceleași soluri , nu în mod
surprinzător, cele mai multe studii de toxicitate a metale lor grele asupra microorganismelor din sol
s-au concentrat asupra efectelor în cazul în care pierderea funcției microbiene poate fi observată și
totuși, astfel de studii pot masca efectele subiacente asupra biodiversității în cadrul populațiilo r și
a comunităților microbiene . Metalele grele sunt bine cunoscute ca fiind toxice pentru majoritatea
organismelor atunci când sunt prezente în concentrați i excesive . Primele observații ale efectelor
metalelor grele asupra proceselor microbiene din sol datează de la începutul acestui secol .
Contaminare a extremă cu metale în vecinătatea topitorii lor cauzează în mod vizibil efecte , cum ar
fi acumularea materie i organice in straturi profunde de pe suprafața solului și inhibă activitățile
microorganismelor din sol și a faunei solului (44).
Un număr mare de studii de laborator și de teren au fost efectuate cu privire la efectele
meta le grele asupra microorganismelor din sol care joacă un rol important ca descompunatori în
ecosistemele de sol. Mulți autori au raportat că populația microbiană din sol este puternic afectată
de metale grele. De exemplu, numărul de ciuperci a fost relativ mai mare în soluri poluate cu

47
metale decât în solurile nepoluate și populațiile de bacterii, actinomicete și ciuperci a u scăzut într –
un sol de pădure contaminat cu zinc la 33,000 mg / kg sol . Populația de bacterii și fungi a scăzut
în sol ul contaminat cu P b la 21320 mg / kg sol și Zn la mg 1.273 / kg sol. Însă raportul dintre
numărul de microorganisme tolerante la metale grele spre deosebire de numărul total de
microorganisme a fost mai mare în soluri poluate cu metale grele. Cu toate acestea, cele mai mult e
dintre aceste studii au fost efectuate în zonele în care conținutul de metale grele a fost mai mare
de 10.000 mg / kg sol (45).
Atunci când datele din literatură privind toxicitatea metalelor asupra procese lor microbiene
din sol și a populațiilor este prezentată variabilitate enormă a datelor ce devine evidentă . De
exemplu exudate le rădăcinilor plante lor afectează disponibilitatea metal elore atât direct, cât și prin
efectele exudate lor asupr a activității microbiene și rezultă chimie a rizosferei . Deoarece bacteriile
sunt prezente în interiorul colonii în sol sau p roiectate pe argile ele nu pot fi expuse unei actiuvități
de echilibrtu a soluțiilor de metale grele . Metalele pot deveni legați de pereții celulelor bacteriene
sau fun gice sau polizaharide extracelulare de bacterii și inge rarea acestor bacterii de către
protozoare sau nematode va avea ca rezultat o expunere foarte diferită la metale în organismele
fagocitare decât ar rezulta din simpla expunere la metale prezent în solu ția de sol.
Microorganismele pot modifica, de asemenea, disponibilitatea de metal în vecinătatea lor, datorită
acidifierii din mediul înconjurător , sau produce compuși de metale complexe (44).

48
Concluzii

1. O bună cu noaștere a surselor naturale (geochimice) și antropice a metalelor grele și
metaloizilor din soluri, a relației lor cu solul și plante, precum și posibilele probleme
de toxicitate sau deficiențe asociate acestora este importantă pentru protecția mediului,
a sănătății umane și a productivității agricole (5)
2. Mobilitatea și biodisponibilitatea metalelor grele din mediul nu depinde numai de
concentrația totală a acestora, ci și de asocierea lor cu faza solidă la care sunt legați.
Aceste asociații sunt guvernate de o serie de procese fizico -chimice diferite, cum ar fi:
sorbție a / desorbție a și precipitare a / dizolvare a (11; 36) .
3. Fenomenele naturale, dar mai ales cele antropice cum ar fi sursele in dustriale ce includ
prelucrarea metalelor în rafinării, arderea cărbunelui în centralele electrice, arderea de
petrol, centrale electrice nucleare și linii de înaltă tensiune, materiale plastice, textile,
microelectronica, conservarea lemnului, și instalaț ii de prelucrare a hârtiei contribuie
semnificativ la poluarea cu metale grele (4; 13) a ecositemelor.
4. Creșterea cantității de metale grele în solurile agricole poate duce la co nsecințe
ecologice grave, cum ar fi fitotoxicitate, sau dezechilibrul florei microbienbe din sol și
au efecte toxice asupra întregului lanț alimentar. Probleme de sănătate publică și
siguranța alimentară fiind puse în pericol datorită unor activități antropice
necorespunzătoare.
5. Prin urmare, exis tă o necesitate pentru monitorizarea pe termen lung a metalelor grele
pentru a facilita conținutul, evoluția și impactul asupra mediului al metalelor grele în
general și al plantelor de interes economic în special .

49
Bibliografie
1. Asiya Hameed, Saiema Rasool, M.M. Azooz, Mohammad Anwar Hossain, Mohammad Abass
Ahanger, Parvaiz Ahmad. HEAVY METAL STRESS: PLANT RESPONSES AND SIGNALING. 2016.
2. Diouf, Aissatou. Effect of Organic Amendments on Heavy Metal Distribution and Uptake in Veg etable
Gardens in Senegal. 2016 .
3. Gebrekidan, Abraha. Toxicological assessment of heavy metals accumulated in vegetables and fruits
grown in Ginfel river near Sheba Tannery, Tigray, Northern Ethiopia. 2013.
4. Paul B Tchounwou, * Clement G Yedjou, Anita K Patlolla, Dwayne J Sutton. Heavy Metals Toxicity
and the Environment. [book auth.] Chris Winder. Molecular, Clinical and Environmental Toxicology:
Volume 3: Environmental Toxicology. s.l. : Springer Basel, 2012.
5. Alloway, Brian J. Heavy Metals in Soil s. Reading : Springer Dordrecht Heidelberg New York London,
2013. 978 -94-007-4469 -1 / 1566 -0745.
6. Cosmina S. Băbuț, Valer Micle, Adrian F. Potra. Studiu privind utilizarea microorganismelor la
decontaminarea solurilor poluate cu metale grele. s.l. : Ecot erra – Journal of Environmental Research and
Protection, 2012.
7. DUFFUS, JOHN H. “HEAVY METALS” —A MEANINGLESS TERM? (IUPAC Technical Report). s.l. :
INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY, 2002. Vol. 74.
8. Wang Y, Song J, Zhao W, He X, Chen J, Xiao M. In situ degradation of phenol and promotion of plant
growth in contaminated environments by a single Pseudomonas aeruginosa strain. s.l. : Journal of
Hazardous Materials, 2011.
9. (Chirilă) Fâciu, Ema Maria. STUDIUL DISTRIBUȚIEI METALELOR GRELE ÎN SOL ÎN PERIMETRUL
MUNICIPIULUI BACĂU FOLOSIND SISTEME INFORMAȚIONALE GEOGRAFICE – Teză de Doctorat. Bacău :
s.n., 2013.
10. Dumitrescu, Vlad. Contribuții la fundamentarea măsurilor de control al mobilității metalelor în
bazinul Ampoiului. [.pdf] Bucuresti : Facultatea de Biologie, Secția Ecologie și Protecția Mediului, 2011.
11. Agarwal, S. K. Heavy Metal Pollution. New Delhi : New Delhi : A.P.H. Pub. Corp., 2009, 2009.
12. Wuana, Raymond A. and Okieimen, Felix E. Heavy Metals in Contaminated Soils: A Revi ew of
Sources, Chemistry, Risks and Best Available Strategies for Remediation. s.l. : ISRN Ecology, 2011. Vol.
2011.
13. Kabata -Pendias, Alina. Heavy Metals Problems and Solutions. s.l. : Springer, 1995.
14. Z.Rengel. Heavy Metals as Essential Nutrients. [ book auth.] M.N.V. Prasad and J. Hagemeyer. Heavy
Metal Stress in Plants. s.l. : Springer, 1999.

50
15. Synevo.ro. Profil toxicologie metale grele. Synevo. [Online] [Cited: Februarie 15, 2017.]
http://www.synevo.ro/profil -toxicologie -metale -grele/.
16. Donkin , S. G., Ohlson, D. L. and Teaf, C. M. Properties and Effects of Metals. [book auth.] Ph.D.
Phillip L. Williams, Ph.D. Robert C. James and Ph.D. Stephen M. Roberts. Principles of Toxicology:
Environmental and Industrial Applications, Second Edition. Hoboke n, NJ, USA : s.n., 2000.
17. Acosta, J.A., et al. Salinity increases mobility of heavy metals in soils. 2011.
18. Dharmendra Kumar Gupta, Hildegarde Vandenhove, Masahiro Inouhe. Role of Phytochelatins in
Heavy Metal Stress and Detoxification Mechanisms in Plants. [book auth.] Dharmendra K. Gupta,
Francisco J. Corpas and José M. Palma. Heavy Metal Stress.
19. Peakall, David B. and Shugart, Lee R. BIOMARKERS. 1993.
20. NIEBOER, EVERT and RICHARDSON, DAVID H. S. THE REPLACEMENT OF THE NONDESCRIPT TERM
'HEAVY METALS' BY A BIOLOGICALLY AND CHEMICALLY SIGNIFICANT CLASSIFICATION OF METAL IONS.
s.l. : Environmental Pollution, 1980.
21. Jovanovic, Vesna Stankov, et al. Heavy Metals in the Post -catastrophic Soils. Heavy Metal
Contamination of Soils – Monitoring and R emediation. s.l. : Springer International Publishing Switzerland
2015, 2015.
22. Sharma, Rajesh Kumar, Agrawal, Madhoolika and Marshall, Fiona M. Heavy metal (Cu, Zn, Cd and
Pb) contamination of vegetables in urban India: A case study in Varanasi. 2008.
23. Bołzan, Beata Draszawka –. Effect of heavy metals on living organisms. s.l. : World Scientific News,
2014.
24. Monferrán, Magdalena Victoria and Wunderlin, Daniel Alberto. Biochemistry of Metals/Metalloids
Toward Remediation Process. [book auth.] Dharmen dra K. Gupta, Francisco J. Corpas and José M. Palma.
Heavy Metal Stress in Plants. s.l. : Springer, 2013.
25. DalCorso, Giovanni. Heavy Metal Toxicity in Plants. Plants and Heavy Metals. s.l. : Springer, 2012.
26. Efremova, Marina and Izosimova, Alexandra. Contamination of Agricultural Soilswith Heavy Metals.
[book auth.] Combatting Soil Degradation.
27. Zeshan Ali, Alvina G. Kazi, Riffat N. Malik, Mehreen Naz, Tayyaba Khan,Asim Hayat, and Abdul M.
Kazi. Heavy Metal Built -Up in Agricultural Soils of Pakist an: Sources, Ecological Consequences, and
Possible Remediation Measures. [book auth.] Irena Sherameti and Ajit Varma. Heavy Metal
Contamination. s.l. : Springer, 2015.
28. Mehra, A. and Farago, M. E. Metal Ions and Plant Nutrition. [book auth.] M. E. Farag o. Plants and
the Chemical Elements: Biochemistry, Uptake, Tolerance and Toxicity. Weinheim, Germany : Wiley -VCH
Verlag GmbH, 1994.

51
29. Gherghi A, Burzo I, Bibicu M, Margineanu L, Badulescu. Biochimia si fiziologia legumelor si fructelor.
s.l. : Ed.Academi ei Romane, 2001.
30. MICU, Lavinia Mădălina and PETANEC, Doru Ion. CALITATEA ȘI SIGURANȚA PRODUSELOR
ALIMENTARE ÎN CONTEXTUL REGLEMENTĂRILOR IMPUSE DE UNIUNEA EUROPEANĂ. s.l. : Buletinul AGIR,
2008.
31. Maria, Călin. Ghidul cultivării legumelor în agriculu tura biologică. Bacău : Edutura Alma Mater, 2010.
978-606-527-086-2.
32. Ing. HOBLE, Adela Gabriela V. CERCETĂRI PRIVIND INFLUENȚA UNOR FACTORI TEHNOLOGICI ÎN
CONDIȚII DE IRIGARE, ASUPRA PRODUCȚIEI LA ARDEI CULTIVAȚI ÎN CÂMP – Teză Doctorat. Cluj-Napoca :
s.n., 2011.
33. Infohorticultura.blogspot.ro. Infohorticultură. infohorticultura.blogspot.ro. [Online] septembrie 17,
2010. [Cited: februarie 15, 2017.] http://infohorticultura.blogspot.ro/2010/09/salata.html.
34. Agrointel.ro. agrointel.ro. Agrointel. [Online] martie 31, 2015. [Cited: februarie 15, 2017.]
http://agrointel.ro/32017/seminte -ceapa -agrosel/.
35. Ionica, Doina. Rolul comunităților microbiene din zone de ecoton de tip lentic – terestru din Delta
Dunării în degradarea materiei organice. s.l. : Gra nt CNCSIS, 2003 -2005 .
36. Acosta, Yudith and Paolini, Jorge. Dinámica de la biomasa microbiana (C y N) en un suelo de la
península de Paraguaná tratado con residuos orgánicos. Punto Fijo, Venezuela : Multiciencias, 2006.
37. Alvarez, Roberto and SaManatog lia, Oscar J. ACTIVIDAD BIOLOGICA Y BIOMASA MICROBIANA EN
DIFERENTES SUELOS INCUBADOS BAJO LAS MISMAS CONDICIONES AMBIENTALES. . s.l. : Ciencia del
suelo, 1985.
38. Arnáiz, Carmen, Isac, Laura and Lebrato, Julián. Determinación de la biomasa en procesos
biológicos. s.l. : ARTICULOS TECNICOS, 2000.
39. Loredana, Dediu. Manipularea comunităților microbiene în scopul bioremedierii efluentului de
acvacultură intensivă. s.l. : POSDRU 89/1.5/S/5232.
40. Bucldey, D.H. and Schmidt, T.M. The Structure of Microbial C ommunities in Soil and the Lasting
Impact of Cultivation. s.l. : MICROBIAL ECOLOGY, 2001. DOI: t 0.1007/s002480000108.
41. Cruz -Leyva, María Concepción de la, et al. Importancia y estudios de las comunidades microbianas
en los recursos y productos pesquero s. Villahermosa : Ecosistemas y recur. agropecuarios vol.2, 2015.
42. Xua, Zhiwei, et al. Soil enzyme activity and stoichiometry in forest ecosystems along the North -South
Transect in eastern China (NSTEC). s.l. : Soil Biology and Biochemistry, 2017.
43. (NC-IUB), Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry. Units of Enzyme
Activity. s.l. : Eur. J. Biochem., 1979.

52
44. Ken E Gillera, Ernst Witterb, Steve P Mcgrathc. Toxicity of heavy metals to microorganisms and
microbial processes in a gricultural soils: a review. s.l. : Soil Biology and Biochemistry, 1998.
45. Hiroki, Mikiya. Effects of Heavy Metal Contamination on SoilMicrobial Population . s.l. : Soil Science
and Plant Nutrition, 1992.