Chimie Anorganică

e Chimie 124

5. PRINCIPALII POLUANŢI AI APEI, SOLULUI,

AERULUI ŞI INFLUENŢA ACESTORA ASUPRA

MEDIULUI. CĂI DE PREVENIRE/REDUCERE A

POLUĂRII

5.1 Prezentarea componentelor de mediu: apă, sol, aer

Apa reprezintă o componentă principală a mediului, foarte importantă pentru

toate formele de viaţă. Apa acoperă aproximativ 70,9% din suprafaţa Pământului.

Din aceasta circa 97% se găseşte în oceane, 2,4% în gheţari şi calote glaciare,

0,6% în râuri, lacuri şi iazuri. O cantitate mică din apa de pe Pământ este

conţinută în organisme şi diferite produse. Atmosfera conţine aproximativ

0,001% apă sub formă de vapori, nori şi precipitaţii.

Cantitatea mare de apă de pe Pământ, ca întindere şi ca volum, a făcut ca ea să

constituie un înveliş important al planetei numit hidrosferă. Între toate cele trei

învelişuri ale planetei hidrosferă, atmosferă (masa de aer care înconjoară

Pământul pe o grosime de 3000 km) şi litosferă (învelişul solid situat la exteriorul

Pământului cuprins între 0 şi 30 kilometri pe continente şi între 0 şi 10 km sub

fundul oceanelor) există o strânsă legătură prin schimbul permanent de energie şi

materie.

Apele naturale sunt reprezentate de ape stătătoare (lacuri, mlaştini), ape

curgătoare (râuri, fluvii, izvoare), mări şi oceane, ape subterane. Proprietăţile

acestora sunt definite de substanţele prezente în apă. Impurităţile existente în mod

natural în apă pot fi solide, lichide sau gazoase şi sunt dispersate în apă sub formă

de suspensie respectiv emulsie, în stare coloidală sau dizolvate.

Indicatorii folosiţi pentru caracterizarea apelor sunt: duritatea, substanţele

dizolvate (TDS), turbiditate, carbon organic total (COT), consum chimic de

oxigen (CCOCr sau CCOMn), culoare, consum biochimic de oxigen (CBO5).

Substanţele minerale dizolvate prezente în apele naturale sunt bicarbonaţii,

carbonaţii, clorurile, sulfaţii de calciu, sodiu, magneziu, potasiu a cǎror

concentraţii sunt cuprinse între 1 şi 1000 ppm. Azotul, fosforul, fierul, manganul,

siliciul, fluorul sunt prezenţi în concentraţii cuprinse între 0,01 şi 10 ppm.

Substanţele minerale prezente în apele naturale provin din procesele de eroziune

a solului, de percolare a sedimentelor şi de alterare a rocilor. Conţinutul acestora

este modificat în urma proceselor metabolice şi de transport hidrologic.

Organismele acvatice intervin direct asupra concentraţiei compuşilor din apă prin

consumarea, transformarea sau stocarea acestora în procesele metabolice, sau

indirect, prin modificarea concentraţiei compuşilor care sunt importanţi în

echilibrul acvatic. Activitatea metabolicǎ a microorganismelor prezente în apǎ,

modificǎ prin producerea şi consumarea de dioxid de carbon, pH-ul apei care mai

departe determinǎ distribuţia compuşilor carbonici, a fosfaţilor, a sulfurilor, a

ionilor de fier si aluminiu, acizilor organici, precum şi modificarea valorilor de

saturaţie a compuşilor precipitabili care se formeazǎ în timpul reacţiilor acid-

bazǎ.

Solul reprezintă un component al ecosferei alături de atmosferă şi hidrosferă,

fiind un strat natural situat la suprafaţa scoarţei terestre, cu proprietăţi şi funcţii

specifice (capabil să întreţină viaţa plantelor terestre). Solul s-a format prin

acţiunea îndelungată şi conjugată a unor factori interdependenţi asupra rocilor.

Principalii factori sunt: clima, vegetaţia şi apa. Procesele de transformare au

condus la apariţia fenomenului de pedogeneză.

Solificarea (pedogeneza) este procesul complex de natură preponderent

Chimie Anorganică

e Chimie 125

biologică, prin care la suprafaţa terestră se acumulează materie organică moartă şi

prin care au loc transformările mineralelor şi a materiei organice în prezenţa

activităţii micro şi macroflorei.

Solul este alcătuit din:

1. o fază solidă care este datǎ de partea minerală şi organică cu cel mai important

component complexul argilo-humic;

2. o fază lichidă, soluţia solului care constǎ din apa conţinută în sol în care s-au

dizolvat săruri precum şi diverşi compuşi organici;

3. o fază gazoasă care constă din aerul din porii solului cu un ridicat conţinut de

CO2 şi alte gaze rezultate din metabolismul microorganismelor (figura 5.1).

1 rădăcina

2 apa adsorbita de către particulele

de sol

3 particule cu sol

4 spatii cu aer

5 sol saturat cu apă

6 drenarea apei subterane

Figura 5.1. Structura fină a solului cu ilustrarea fazelor

solidă, lichidă şi gazoasă

Solurile tipice sunt împărţite pe straturi distincte pe adâncime denumite

orizonturi. Stratul superior al solului este orizontul A care se caracterizeazǎ

printr-o activitate biologică maximă conţinând majoritatea materiei organice.

Orizontul B sau subsolul constă din materii organice, săruri şi particule de argilă

infiltrate din solul superior. În acest strat procesele biologice cum este degradarea

bacteriilor din biomasa plantelor reziduale, produc într-o oarecare măsură CO2,

acizi organici şi compuşi complecşi, compuşi care au fost transportaţi de către

apele pluviale în straturile joase ale orizonturilor unde ei interacţionează cu

argilele şi alte minerale şi au ca rezultat alterarea mineralelor.

Orizontul C este compus din roci caracteristice originii fiecărui sol. Rocile

primare din care s-a format solul au un rol important pentru determinarea

compoziţiei solului.

1 vegetatie

2 orizont „A”(strat superior al

solului)

3 orizont „B” (subsolul)

4 orizont „C” (roci primare

dezagregate)

5 strat de rocă

Figura 5.2. Profilul solului ilustrat prin orizonturile solului

Chimie Anorganică

e Chimie 126

Între fazele care alcătuiesc solul au loc permanente schimburi de substanţă:

dioxidul de carbon se dizolvă în apă, se formează acidul carbonic care disociazǎ

şi formează ioni de hidrogen. Aceştia dizolvă cationii reţinuţi pe complexul

argilo-humic (micelii coloidale) mobilizând calciul, magneziul şi au ca efect final

debazificarea solului. Efectul este intensificat de aportul de acizi poluanţi

(sulfuric şi azotic) proveniţi în special din ploile acide şi conduc la mobilizarea

fierului şi a aluminiului ceea determinând efecte toxice asupra organismelor.

Invers, în cazul în care se adăugă un amendament bazic (calcar, dolomită), ionii

de hidrogen din complexul argilo-humic sunt dizlocuiţi de ionii de calciu şi

magneziu determinând creşterea gradului de saturaţie a solului în baze. Echilibrul

care se stabileşte între ionii din soluţie şi faza solidă se modifică permanent sub

acţiunea microorganismelor datorită asimilării de către plante precum şi datorită

aportului de substanţă din exterior (îngrăşăminte, poluanţi).

În urma acţiunii organismelor vii (vegetale şi animale din sol) se formează

humusul cel mai important produs al proceselor pedogenetice.

Aprovizionarea solului cu apă este un factor determinant al fertilităţii care

depinde de: permeabilitatea solului, puterea de reţinere, pierderea apei şi de

factorii hidrogeologici. Indiferent de sursă (precipitaţii, pânzele freatice, scurgeri

de suprafaţă, scurgeri din interiorul solului, irigaţii), în sol apa este supusă unor

forţe care determină reţinerea sau mişcarea ei.

Fertilitatea solurilor se caracterizeazǎ cu ajutorul proprietăţilor specifice tipurilor

de sol. Astfel, fertilitatea unui sol podzolic depinde de gradul de saturaţie în baze

şi de cantitatea de aluminiu mobil. Fertilitatea solurilor mlăştinoase este

determinată de aprovizionarea cu potasiu şi fosfor şi de eventuale carenţe în

calciu, magneziu, bor, cupru şi zinc, iar fertilitatea unui sol organic alcalin de

eventuale carenţe în magneziu, bor, cupru şi zinc.

Activitatea umană conştientă poate dirija fertilitatea solului, în sensul creşterii

acesteia, deplasând echilibrul ecologic în limite raţionale, dar poate determina şi

o reducere a resurselor naturale din sol ducând de la reducerea fertilităţii până la

transformarea terenurilor fertile de odinioară în deşerturi şi pustiuri.

Principalii componenţi ai solului sunt de origine minerală şi de origine organică.

Constituenţii minerali sunt substanţele minerale din formaţiunile de roci primare

nealterate (pietre, nisipuri), formaţiunile secundare provenite din alterarea

chimică a rocilor primare (minerale argiloase, argile) şi de alte săruri şi reprezintǎ

60-90% din masa solului.

Tabelul 5.1. Compoziţia mineralogică a solului

Mineralele

din sol

Minerale primare provenite

din rocile primare fără nici o

modificare a structurii

chimice

Silicaţi şi aluminosilicaţi ai

unor metale

Minerale secundare provenite

din rocile primare sau

secundare prin modificarea

structurii chimice a

mineralelor primare sau prin

naşterea de combinaţii noi în

procesul de alterare chimică

Minerale argiloase

(aluminosilicaţi hidrataţi)

Oxizi şi hidroxizi de siliciu,

aluminiu, fier şi alte metale

sau metaloizi

Diferite săruri: carbonaţi,

sulfaţi, fosfaţi, nitraţi, cloruri

Constituenţii organici ai solului sunt compuşi nehumici (resturi organice

proaspete, produşi intermediari de descompunere a masei vegetale şi faunei

regăsite după moarte în sol şi microorganismele participante la diferite procese

biologice) şi compuşi humici (substanţe organice macromoleculare cu structură

foarte complexă, rezultate în urma policondensării şi polimerizării produşilor de

descompunere).

Chimie Anorganică

e Chimie 127

Microorganismele solului au un rol esenţial în cataliza proceselor redox.

Rădăcinile plantelor eliberează în sol acizi organici, odată cu exudatele şi joacă

un rol foarte important în circuitul elementelor în sol. Zona din sol influenţată

puternic de activitatea rădăcinilor plantelor se numeşte rizosferă.

Ponderea

diverşilor compuşi organici în plante şi în sol este prezentată în tabelul 5.2.

Tabelul 5.2. Compuşii organici din sol

Compuşii Compoziţia materiei

organice în plantele

mature, %

Compoziţia

materiei organice

din sol, %

Celuloze 20÷50 2-10

Hemiceluloze 10÷20 0÷2

Lignina 10÷30 35÷50

Grăsimi, substanţe tanante, ceruri 1÷8 1÷8

Protide 1÷15 28÷35

Cele trei invelişuri ale scoarţei terestre sunt strâns legate între ele, nu se pot

discuta separat şi cea mai evidentǎ legǎtura este planta.

Pentru producţia majorităţii culturilor sunt necesare cantităţi mari de apă. Pentru

a produce un kg de fân uscat sunt necesare câteva sute de kg de apă. Apa din sol

(prezentă în proporţie de 1÷50%) participă la descompunerea fizico-mecanică a

rocilor primare, la transformările chimice din procesul de mineralizare a

compuşilor organici şi reprezintă mijlocul de bază pentru transportul nutrienţilor

esenţiali plantelor din solul solid către rădăcina plantelor şi apoi mai departe prin

tulpină către frunze (figura 5.3).

Figura 5.3. Schema transportului apei de către plantele

din sol în atmosferă

Apa trece în atmosferă din frunzele plantelor printr-un proces de transpiraţie.

Datorită faptului că particulele solului au dimensiuni mici prezentând pori

capilari mici, faza apoasă nu este total independentă de conţinutul în materie

solidă a solului. Există o foarte puternică interacţiune între materia organică

solidă şi apa din sol. Dacă solul începe să se satureze cu apă atunci el suferă

modificări serioase ale proprietăţilor fizice, chimice şi biologice. Oxigenul

prezent în acest tip de sol este rapid utilizat de către microorganismele aerobe

pentru respiraţie ceea ce duce la o scădere a conţinutului de materie organică din

sol. În acest mod se rup legăturile dintre particulele coloidale din sol şi în acest

mod se distruge structura solului. Un exces de apă în sol influenţeazǎ negativ

creşterea plantelor şi solul nu mai conţine aerul necesar majorităţii plantelor

rădăcinoase (cu excepţia culturilor de orez).

Chimie Anorganică

e Chimie 128

Test de autoevaluare nr. 5.1

1. Indicaţi categoriile de ape naturale.

2. Menţionaţi sursele de substanţe minerale din apă.

3. Menţionaţi principalii indicatori folosiţi pentru caracterizarea apelor.

4. Precizaţi rolul organismelor acvatice asupra concentraţiei substanţelor prezente

în apă.

5. Definiţi solificarea.

6. Enumeraţi principalii componenţi ai solului.

7. Menţionaţi principalele orizonturi ale solurilor.

8. Precizaţi rolul microorganismelor din sol asupra compoziţiei chimice a

acestuia.

9. Definiţi rizosfera.

Atmosfera se defineşte ca stratul gazos care înconjoară Pământul cu rol

determinant în apariţia şi menţinerea vieţii, fiind una din caracteristicile de bază

care diferenţiază planeta Pământ de alte planete ale sistemului Solar.

Din punct de vedere compoziţional se apreciazǎ că există un număr imens de

compuşi, mai mult sau mai puţin definiţi, care alcătuiesc atmosfera şi care pot fi

formal clasificaţi în compuşi permanenţi (cu o concentraţie relativ stabilă) şi

compuşi aleatori (cu o concentraţie variabilă şi dependentă de o serie de factori

naturali sau antropogeni). Compoziţia atmosferei se prezintǎ astfel:

1. componenţi principali: azot 78,084%, oxigen 20,946%;

2. componenţi secundari: argon: 0,934%, dioxid de carbon: 0,033%, neon:

18ppm, heliu: 5ppm;

3. componenţi variabili: vapori de apǎ, ozon, dioxid de sulf, oxizi de azot,

monoxid de carbon, hidrogen, compuşi organici volatili (COV), particule solide,

ioni sau radicali liberi.

Din punct de vedere al compoziţiei, atmosfera terestră este într-o continuă

schimbare.

Din punct de vedere structural, atmosfera terestră se subdivide în 5 straturi

principale între care există 4 substraturi (figura 5.4):

STRATUL I -Troposfera (cel mai „subţire” strat) se caracterizează printr-o mare

instabilitate pe verticală şi pe orizontală. Aici se produc multe fenomene

meteorologice, temperatura scade cu altitudinea (în medie cu 6,5ºC/km) şi la

limita superioară se ating valori de 55ºC. În acest strat se concentrează

aproximativ 80% din totalul gazelor atmosferice şi tot aici este localizată şi

limita superioară a biosferei.

Tropopauza este un strat cu o grosime de câţiva km caracterizat de temperaturi

scăzute şi care joacă un rol deosebit în transferul poluanţilor între cele două

straturi, troposferă şi stratosferă.

STRATUL II – Stratosfera este zona unde se formează stratul de ozon cu rol

protector asupra sistemelor biotice de pe Pǎmânt care reţine radiaţiile UV în

proporţie de peste 98%. Temperatura creşte cu altitudinea de la valori de 55ºC

spre valori apropiate de 0ºC. Aici instabilitatea este extrem de mare şi se

întâlnesc „curenţii fulger” a căror viteză este de ordinul sutelor de km/orǎ şi cu

direcţia de deplasare de la V la E (direcţie dată de agitaţia termică a moleculelor

de gaz, de viteza şi sensul de rotaţie terestră) cu rol în dispersia poluanţilor

(proveniţi din sursele naturale sau sursele antropogene).

Stratopauza este caracterizată de o creştere uşoară a temperaturii şi o scădere

semnificativă a densitǎţii aerului.

Chimie Anorganică

e Chimie 129

Figura 5.4. Schema generală structurală a atmosferei

STRATUL III - Mezosfera are grosimea de 50÷70 km, cu o variaţie de

temperatură mult mai pronunţată. Este stratul caracterizat de valori scăzute şi

foarte scăzute ale temperaturii (sub 80ºC). Atmosfera este foarte rarefiată, iar

presiunea atmosferică scade la valori extrem de mici de ordinul 10-5

atm.

Mezopauza face trecerea spre zona temperaturilor ridicate ale următorului strat.

STRATUL IV – Termosfera are grosimea de câteva sute de km cuprinzând

ionosfera şi magnetosfera. Temperatura creşte spectaculos de la valori negative

la valori de ordinul miilor de grade Celsius. Caracteristica de bază a stratului este

ionizarea puternică a atmosferei, cu furtuni ionice şi magnetice care generează

aurora boreală.

STRATUL V Exosfera este ultimul strat atmosferic a cǎrui grosime este de

ordinul miilor de km. Stratul se caracterizeazǎ printr-o rarefiere treptată până la

dispariţia stratului gazos care înconjoară Pământul.

Compoziţia atmosferei este relativ omogenă până la o altitudine de aproximativ

100 km după care se înregistreazǎ o creştere a concentraţiei de He şi apoi de H2

concomitent cu formarea unor specii ionice, radicalice, electroni liberi.

Compoziţia, structura şi proprietăţile atmosferei joacă un rol important în

procesul de poluare atmosferică atât în ceea ce priveşte răspândirea poluanţilor

primari, cât şi generarea poluanţilor secundari sau a unor procese cu efect

poluant cum ar fi distrugerea stratului de ozon.

Test de autoevaluare nr. 5.2

1. Definiţi atmosfera.

2. Menţionaţi principalii componenţi ai atmosferei.

3. Enumeraţi principalele straturi ale atmosferei.

4. Definiţi poluanţii primari şi poluanţii secundari din atmosferă.

5. Indicaţi cum variazǎ compoziţia atmosferei cu altitudinea.

5.2. Poluarea mediului

Suprafaţa globului în proporţie de 2/3 este acoperită de apă, iar restul de pământ.

Populaţia globului este în continuǎ creştere ceea ce înseamnǎ un consum din ce în

ce mai mare de apǎ adicǎ o presiune asupra resurselor naturale de apǎ ale planetei

şi implicit o calitate mai slabǎ a acestora. O apǎ de calitate slabă înseamnǎ o apǎ

poluatǎ.

Chimie Anorganică

e Chimie 130

Termenul de poluare provine de la substantivul latin pollutio care înseamnǎ

profanare sau murdǎrire. Iniţial poluarea apelor a fost un proces natural datorat

depozitelor de deşeuri şi activitǎţii vulcanice. Ulterior activitatea economică,

dezvoltarea continuǎ a industriei producǎtoare de bunuri materiale, a

transporturilor şi comerţului a condus la poluarea masivǎ.

Poluarea datoratǎ activitǎţii umane a devenit din ce în ce mai accentuatǎ în urma

revoluţiei industriale. Atât timp cât populaţia globului a fost mai puţin

numeroasă, poluarea nu a însemnat o problemă gravă şi apele oceanului erau atât

de mari încât şansele de a fi poluate erau reduse. În zilele noastre populaţia

planetei determină o poluare masivă care pare a fi fără limite.

Se defineşte poluarea ca fiind contaminarea mediului înconjurător cu materiale

care interferează cu sănătatea umană, calitatea vieţii sau funcţia naturală a

ecosistemelor (organismele vii şi mediul în care trăiesc). Chiar dacă uneori

poluarea mediului înconjurător este un rezultat al cauzelor naturale cum ar fi

erupţiile vulcanice, cea mai mare parte a substanţelor poluante provine din

activităţile umane. Poluarea înseamnǎ alterarea caracteristicilor celor trei sfere ale

pǎmântului:atmosferǎ, hidrosferǎ, litosferǎ.

5.2.1. Surse de poluare

Sursa de poluare reprezintă orice activitate în urma căreia are loc eliminarea într-

un mediu a unui compus transportabil prin căile corespunzătoare mediului

respectiv (sub acţiunea curenţilor de apă – în cazul poluării apei, prin intermediul

apei subterane în cazul poluării solului, pe calea aerului – în cazul poluării

aerului).

Sursele de poluare sunt organizate (controlate) adicǎ apele reziduale transportate

prin sistemele de canalizare (ape reziduale menajere) şi evacuate în anumite

puncte stabilite, apele reziduale industriale, apele reziduale provenite din

zootehnie, din mine subterane.

In cazul poluǎrii atmosferei gazele reziduale sunt evacuate la coş şi se pot

identifica deci controla. Prin urmare sursele organizate sau controlate poluează

continuu şi/sau sistematic fiind de obicei cunoscute şi supravegheate putându-se

calcula totalul emisiilor.

Poluarea neorganizată (necontrolată) provine din surse de poluare care ajung în

emisari pe cale naturală, de cele mai multe ori prin intermediul precipitaţiilor.

În categoria surselor neorganizate sunt incluse: rezidenţele individuale fără

sistem de canalizare, deşeurile solide depozitate necorespunzător, pesticidele şi

îngrăşămintele spălate de precipitaţii sau de apele de irigaţie, sarea împrăştiată

iarna pe şosele contra zăpezii şi a poleiului, sursele ocazionale (spălarea

animalelor, a utilajelor, topirea inului şi a cânepii, deversări diverse) şi

accidentale (inundaţii şi alte calamităţi, deversări în urma unor accidente

industriale, rutiere) care sunt greu de monitorizat şi adesea rămân necunoscute.

În cazul atmosferei poluarea neorganizatǎ se manifestǎ printr-o evacuare

necontrolatǎ a gazelor în urma unor procese şi operaţii care au loc în spaţii

deschise, cum este cazul exploatărilor miniere, depozitării, ambalării şi a

transportului materialelor purverulente.

Pentru a defini grupuri de surse de ape uzate se defineşte poluarea normală şi

poluarea accidentală. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute,

colectate şi transportate prin sistemul de canalizare la staţia de epurare sau direct

în receptor. Poluarea accidentală apare în urma unor dereglări în procese

industriale, când cantităţi mari care sunt anormale de substanţe nocive ajung în

reţeaua de canalizare sau în urma defectării unor echipamente din staţia de

preepurare sau epurare.

Un alt criteriu de caracterizare a surselor de poluare le clasificǎ în surse

localizate care sunt/pot sǎ fie monitorizate şi surse difuze care sunt greu de

evaluat şi se manifestă indirect cum sunt ploile acide, sedimentele contaminate,

Chimie Anorganică

e Chimie 131

agricultura, depozite de deşeuri.

În funcţie de natură sursele antropice de poluare a atmosferei se clasifică în: surse

fixe reprezentate de emisiile provenite de la arderea combustibililor fosili

(cărbune, petrol, gaze naturale) pentru obţinerea de energie în scopuri industriale

- centrale electrice şi emisiile industriale (metalurgia feroasă, metalurgia

neferoasă, industria materialelor de construcţii şi industria chimică) şi mobile

reprezentate de mijloacele de transport rutiere, feroviare, aeriene şi maritime.

Mijloacele de transport indiferent de natura lor poluează atmosfera prin

funingine, oxizi ai carbonului, oxizi ai azotului, hidrocarburi, suspensii, plumb,

antioxidanţi.

În funcţie de forma emisiei sursele de poluare a atmosferei sunt: punctiforme

(coşuri), liniare (autostrăzi), de suprafaţă sau planare (oraşe), de volum

(explozii), difuze (suprafeţe foarte mari, terenuri agricole).

După modul de apariţie sursele de poluare a atmosferei pot fi continue (rezultate

din activitatea umană şi caracterizate prin indicatorii: cantitate sau volum de

poluant emis/zi, cantitate sau volum de poluant emis/unitate de produs, cantitate

sau volum de poluant emis/unitate de materie primă utilizată), discontinue (se pot

produce atât în activităţile tehnologice cât şi la transport, nu pot fi prevăzute

momentul emisiei şi cantitatea de poluant eliminată) sau întâmplătoare (a căror

loc, timp şi durată nu se poate stabili dinainte). Funcţie de natura activităţilor

antropogene, sursele de emisie cele mai importante sunt:

1. exploatări miniere, în special de suprafaţă;

2. instalaţii de îmbogăţire a materiilor prime solide şi de condiţionare a acestora

(mărunţire, sortare, flotaţie, aglomerare, uscare;

3. depozitarea, ambalarea şi transportul diverselor materiale (materii prime,

produse semifinite şi finite) în stare granulară sau pulverulentă;

4. prelucrarea unor materii prime în vederea obţinerii unor produse specifice cum

sunt industria materialelor de construcţii (ciment, ceramică, sticlă, var, ipsos),

industria siderurgică (obţinerea fontei şi a oţelului), industria de metalurgie

neferoasă (obţinerea zincului, cuprului, plumbului, aluminiului), alte industrii (de

prelucrare a lemnului), arderea combustibililor convenţionali, în special a celor

solizi (cărbuni fosili), cuptoare de incinerare a deşeurilor menajere şi industriale,

transporturi (în special cele rutiere şi feroviare).

Test de autoevaluare nr. 5.3

1. Definiţi poluarea.

2. Definiţi sursa de poluare.

3. Indicaţi cei mai importanţi poluanţi şi efectele acestora asupra mediului.

4. Prezentaţi consecinţele suprapopulării.

5. Identificaţi două tipuri globale de poluare şi descrieţi modul în care acestea

influenţează mediul local.

6. Menţionaţi câteva tipuri de poluare industrială.

7. Definiţi poluantul.

8. Definiţi o sursă punctiformă de poluare.

9. Precizaţi gradul de poluare a mediului.

10. Definiţi poluarea accidentală.

5.2.2. Poluarea apei

Apa este indispensabilă vieţii şi rolul ei este deosebit de important în echilibrele

naturale. De aceea poluarea acesteia determină efecte mai mult sau mai puţin

grave asupra populaţiei. Poluarea apei se defineşte ca fiind alterarea

caracteristicilor fizice, chimice şi biologice ale apei, produsă direct sau indirect

Chimie Anorganică

e Chimie 132

de activităţile umane şi care face ca apele să devină improprii utilizării normale

în scopurile în care această utilizare era posibilă înainte de a interveni alterarea.

Poluarea apei înseamnă că una sau mai multe substanţe deversate în apă într-o

anumită cantitate determină efecte serioase asupra florei şi faunei acvatice, dar şi

asupra omului. În mod natural oceanele, lacurile, râurile pot să se autoepureze

(totalitatea proceselor fizice, chimice şi biologice naturale ce au drept consecinţă

inactivarea şi degradarea poluanţilor din apă, prin acestea apa redobândeşte

caracteristicile fizico-chimice avute anterior impurificării) prin dispersie la o

anumită valoare a poluării, dar când nivelul de poluare este apreciabil acest lucru

numai este posibil şi sănătatea animalelor, plantelor şi a omului este afectată (de

exemplu: un pahar cu cernealǎ aruncat într-un râu, datorită dispersiei, în scurt

timp va dispărea; dacǎ se introduce un volum mai mare de cerneală la fiecare

câteva secunde, râul va deveni negru într-un timp destul de scurt).

Impactul poluării este dat de cantitatea de poluant eliminat şi de volumul de apă

receptor. O cantitate mică de substanţe chimice toxice determină un impact redus

dacă este deversată dintr-un vas în ocean, dar aceeaşi cantitate de substanţă

chimică poate să determine un impact mult mai mare dacă este pompată într-un

lac sau într-un râu unde volumul de apă este prea redus pentru a putea fi

dispersată.

Activităţile umane sunt sursa de poluare a apelor direct şi indirect în urma

poluării solului şi a atmosferei.

Apele de suprafaţă sunt cele mai vulnerabile la poluare fapt datorat dezvoltării

marilor comunităţi lipsite de sisteme sanitare adecvate, dezvoltării industriei,

dezvoltǎrii agriculturii intensive, a mineritului cu un impact sever asupra

mediului înconjurător. Compartimentele hidrosferei sunt legate şi depen-dente

unele de altele şi poluanţii sunt transportati şi transferaţi dintr-o sferă în alta.

Precipitaţiile introduc poluanţii din atmosferă, apele subterane aduc de asemenea

o serie de componenţi şi mai departe, poluarea apelor de suprafaţǎ determină

poluarea apelor freatice, iar râurile poluează lacurile şi mările în care se varsă.

Poluarea apelor se clasifică în funcţie de natura poluanţilor în:

1. poluare fizică: termică (deversarea de ape calde), radioactivǎ,

electromagnetică;

2. poluare chimică cu: compuşi organici, compuşi ai sulfului, ai flourului, ai

azotului, metale grele, pesticide, îngrǎşǎminte minerale, uleiuri şi reziduuri

petroliere, materii organice fermentabile;

3. poluare biologică cu: germeni, virusuri şi alte organisme patogene; substanţe

organice biodegradabile (ce consumă oxigenul); substanţe organice greu sau

nebiodegradabile;

4. poluare estetică: degradarea peisajelor datorită urbanizării, industriei,

sistematizării eronat concepute.

Fiecărui tip de poluare îi corespund efecte specifice care se manifestǎ asupra

calităţii apei, sănătăţii omului şi mediului.

Poluarea termică se datoreazǎ evacuǎrii de ape calde de obicei provenite din

industrie. Temperatura ridicatǎ a acestora determinǎ perturbări ecologice

importante. Organismele acvatice care nu se adaptează noilor condiţii mor, în

consecinţă se perturbă întregul ecosistem. Creşterea temperaturii determinǎ

scăderea concentraţiei de oxigen şi proliferarea masivă a diverselor clase de

microorganisme, inclusiv a germenilor patogeni.

Acidifierea apelor de suprafaţǎ (dulci) provine în principal de la ploile acide.

Chimistul Robert Angus Smith (1872) a introdus termenul de ploaie acidă

observând cum precipitaţiile atacǎ plantele şi clădirile.

În lipsa carbonaţilor, aciditatea poate fi neutralizatǎ de aluminosilicaţi, dar nu

foarte eficient, riscul acidifierii fiind în continuare prezent.

Ionul sulfat este un "ion transportor"; el provine din atmosferǎ şi când magneziul

Chimie Anorganică

e Chimie 133

şi calciu nu sunt în cantitǎţi suficiente, ionul sulfat scoate din roci aluminiu şi

ionii de hidrogen (H+) provocând acidifierea. Din acest motiv solurile care

prezintǎ capacitatea de a reţine sulfaţii previn acidifierea apelor.

Ionul azotat este mai puţin periculos, el este un nutrient care poate fi consumat de

organismele acvatice. Dacă însǎ este în exces ionul azotat genereazǎ acidifiere

prin acelaşi mecanism ca şi ionul sulfat.

Acidifierea adicǎ scăderea pH-ului determinǎ o creştere a solubilităţii metalelor

grele care sunt mobilizate din sedimente şi nu mai sedimenteazǎ. Metalele grele

sunt toxice pentru toate formele de viaţǎ. Unele metale pot sǎ fie dezlocuite şi

mobilizate chiar din combinaţii stabile prezente în sol. De aceea nu se poate

remedia un lac cu apă acidifiatǎ prin tratare cu var pentru cǎ metalele grele sunt şi

rǎmân în apǎ.

Solurile şi apele prezintǎ capacitatea de a neutraliza aciditatea datoritǎ

bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu. Capacitatea acestora este limitată şi se

reduce mult în cazul unui flux mare de ioni de hidrogen, de sulfat sau de azotat.

Mortalitatea piscicolă este efectul maxim constatat al acidifierii. La scăderea pH-

ului sub 6, mor unele componente ale ecosistemelor, peştii îşi pierd sursele de

hrană şi ca urmare ajung la deficit de minerale, decalcifierea oaselor, reducerea

fertilitǎţii. Reducerea pH-ului conduce la reducerea conţinutului în oxigen, la

dezvoltarea şi creşterea bacteriilor anaerobe, reducerea biodiversităţii,

dezvoltarea algelor filamentoase şi a macrofitelor acidotolerante.

Poluarea cu nitraţi (azotaţi). Provine în special din agricultură. Azotul este unul

dintre nutrienţii cu rol important în mediul acvatic. Se gǎseşte sub forma gazoasǎ

(N2 atmosferic, NOx), dizolvat (NO2 , NO3 , NH4+) sau sub forma "solidă" în

materia organică. Efectele compuşilor azotului asupra mediului şi asupra vieţii

sunt: eutrofizarea apelor, contaminarea acviferelor, afectarea sǎnǎtǎţii umane:

methemoglobinemie la copii, cancer gastric.

Sursele de nitraţi sunt:

1. precipitaţiile care au antrenat poluanţii evacuaţi în atmosferă, au spălat spaţii

improprii de depozitare a unor materii prime şi auxiliare, produse, subproduse, au

spǎlat rampe de depozitare a deşeurilor, neamenajate sau ilegale, au traversat

suprafeţe agricole fertilizate în exces şi au antrenat substanţele depuse sau

împrǎştiate pe suprafaţa solului;

2. oxizii de azot prezenţi în atmosferǎ de la arderea combustibililor fosili;

3. procesele care au loc in mod natural în sol în urma unor activitǎţi antropice.

Fermierii aplicǎ azot sub formă de îngrǎşǎmânt mineral sau ca îngrǎşǎmânt

natural culturilor lor. Acesta este convertit într-o formǎ disponibilǎ plantelor şi

microorganismelor prezente în sol şi plantele consumǎ o bunǎ parte din totalul de

nitraţi prezent. În cazul în care în sol existǎ o cantitate suficientǎ de materie

organicǎ, bacteriile din sol pot sǎ îndepǎrteze o cantitate apreciabilǎ de nitraţi

prin procesul de imobilizare. Azotul din nitraţi devine astfel parte a materiei

organice din sol prin imobilizare. Când conţinutul de oxigen este limitat, un alt

grup de bacterii utilizeazǎ nitraţii ca sursǎ de oxigen şi convertesc nitraţii în gaze

ca N2, NO şi NO2, proces numit denitrificare. Cantitatea de nitraţi care nu sunt

consumaţi de plante, nu sunt imobilizaţi de bacteriile din sol, nu sunt convertiţi la

gaze atmosferice, levigheazǎ cǎtre zona în care sunt rǎdǎcinile plantelor şi mai

departe spre apele subterane. Levigarea nitraţilor cǎtre apele subterane este mai

accentuatǎ când îngrǎşǎmântul conţine azot sub formǎ nitricǎ decât în cazul

îngrǎşǎmântului cu azot sub formǎ amoniacalǎ.

Distanţa între zona rǎdǎcinilor şi pânza de apǎ subteranǎ determinǎ

vulnerabilitatea aquiferului la poluare. Astfel cu cât zona în care se aflǎ rǎdǎcinile

plantelor este mai aproape de pânza de apǎ, cu atât nitraţii pǎtrund mai repede în

pânza de apǎ potabilă. Levigarea nitraţilor din solurile cultivate în zonele carstice

determinǎ o contaminare masivǎ a apei subterane.

În fermele zootehnice se foloseşte hranǎ bogată în azot. Cantitatea totalǎ de azot

Chimie Anorganică

e Chimie 134

din aceasta este mai mare decât necesarul de azot pentru culturi agricole.

Depozitarea hranei în zone deschise fǎrǎ protecţie la precipitaţii, deversarea

directǎ sau scurgerile în lagune contribuie la poluarea cu nitraţi a apelor de

suprafaţǎ sau subterane.

4. nitrificarea compuşilor azotului, uree şi amoniac, proveniţi de la dejecţiile

animale, cu microorganismele Nitrosomonas şi Nitrosococus şi a nitriţilor cu

Nitrobacter;

5. în urma eroziunii solurilor ce conţin nitrat care deşi apar ca surse “naturale”,

indirect sunt antropice;

6. deversarea apelor uzate cu conţinut de nitraţi.

Poluarea cu compuşi organici biodegradabili apare când cantitǎţi mari de

compuşi organici care sunt substrat pentru microorganisme sunt deversate în

receptori naturali. În procesele de descompunere, oxigenul prezent în receptorul

natural este consumat şi rezultǎ scǎderea concentraţiei în oxigen ceea ce

determinǎ efecte negative asupra biotei acvatice. Efluenţii organici conţin

cantitǎţi mari de suspensii solide care împiedicǎ sau absorb lumina necesarǎ

fotosintezei ceea ce conduce la alterarea caracteristicilor receptorului natural.

Compuşii organici constau din proteine (65%), carbohidraţi (25%), lipide (10%),

acizi nucleici şi o multitudine de combinaţii ale acestora.

Cea mai tipicǎ poluare cu compuşi organici biodegradabili este cea cu ape

menajere (fecaloid-menajere). În Anglia secolului XIX s-au realizat primele

canalizǎri pentru a rezolva problema epidemiilor transmise pe cale hidricǎ; apele

uzate menajere erau deversate în Tamisa pe care au transformat-o într-un râu

mort care degaja miros pestilenţial şi din cauza cǎruia în geamurile parlamentului

se atârnau cârpe îmbibate cu clorurǎ de calciu. Ca urmare s-a trecut la realizarea

primelor staţii de epurare a apelor.

O altǎ sursǎ de poluare cu compuşi organici este industria mai ales industria de

celulozǎ şi hârtie, industria alimentarǎ. Compuşii organici care ajung în receptorii

naturali: lacuri şi râuri, se descompun în prezenţa oxigenului şi cu ajutorul

microorganismelor şi se depun pe fundul apelor. Dacǎ existǎ oxigen dizolvat

suficient, degradarea este aerobǎ cu consum de oxigen, cu eliminare de dioxid de

oxigen (respiraţie) şi apǎ. Dacǎ oxigenul este insuficient, se creazǎ condiţiile

pentru procese de degradare anaerobǎ cum ar fi denitrificarea, dezaminarea,

reducerea sulfatului şi fermentarea care eliminǎ compuşi nedoriţi: metan şi

hidrogen sulfurat. Aceste procese au loc frecvent în lacuri comune şi în mlaştini,

dar foarte rar în râuri. În cazul în care un râu este poluat cu compuşi organici

biodegradabili, este de dorit sǎ fie poluat şi cu nitraţi care prin acţiunea bacteriile

denitrificatoare pot sǎ contracareze poluarea cu compuşi organici biodegradabili.

Un caz particular al poluǎrii cu substanţe organice sunt produsele petroliere care

chiar în concentraţii reduse conferǎ culoare, miros şi gust apelor în care sunt

deversate.

a. dispersie

b. evaporare

c. emulsie

d. oxidare

e. biodegradare

f. dizolvare

g. sedimentare

Figura 5.5. Procesele care au loc la deversarea produselor petroliere în apele de

suprafaţǎ

Chimie Anorganică

e Chimie 135

Principalele procese pe care le suferǎ produsele petroliere sunt transportul,

transferul şi transformarea (figura 5.5). Produsele petroliere sunt mai uşoare decât

apa şi de aceea formeazǎ o peliculǎ la suprafaţa apei care împiedicǎ oxigenarea

care poate conduce la dezechilibre ecologice.Suspensiile în râuri şi lacuri.

transportǎ nutrienţii, poluanţii organici şi anorganici. Aceste suspensii solide

rezultǎ în urma eroziunii naturale şi a celor produse de om, din producţia

endogenǎ din ape de la alge (maxim 20 mg/L în apele eutrofe), în urma

precipitǎrii carbonatului de calciu în apele dure şi cu alcalinitate mare.

Cele mai mari producǎtoare de suspensii sunt activitǎţile antropice cum sunt

arăturile pe pantă, suprapăşunatul, despăduririle, exploatarea pădurilor cu

drumuri de tractor sau pârtii de alunecare/târâre în pantă, incendierea vegetaţiei şi

mineritul la suprafaţă. Apa potabilǎ nu trebuie sǎ conţinǎ suspensii. Suspensiile

fine sunt greu de îndepǎrtat şi produc înfundarea conductelor de transport, a

filtrelor, conferǎ gust şi miros neplǎcut, perturbǎ operaţia de dezinfecţie,

transportǎ toxici, metale grele, determinǎ creşterea CBO5.

Eutrofizarea (de la grecescul eu: bine şi trophê: hranǎ) înseamnǎ o îmbogǎţire

excesivǎ pânǎ la saturare a unui mediu acvatic în elemente nutritive în special

fosfor (conţinut in fosfaţi) şi azot (conţinut în amoniu, nitraţi şi nitriţi) care are ca

rezultat înflorirea algalǎ.

Mecanismul de eutrofizare constǎ în urmǎtoarele: compuşi ai fosforului şi ai

azotului (din surse naturale şi antropice) sunt deversaţi în cantitǎţi mari în

receptorul natural. Apele naturale astfel îmbogǎţite permit reproducerea rapidǎ a

unor specii acvatice, în particular a algelor fenomen denumit înflorire algalǎ.

Aceste specii nu pot fi eliminate de organismele prezente în ecosistem, ca urmare

se mineralizeazǎ şi se depun la fundul lacului. Descompunerea materiei organice

moarte favorizeazǎ creşterea bacteriilor heterotrofe care consumǎ oxigenul

dizolvat. Dezvoltarea unor plante plutitoare împiedicǎ pǎtrunderea radiaţiilor

solare necesare pentru fotosinteza plantelor acvatice şi împiedicǎ de asemenea

schimbul cu atmosfera. Consumul de oxigen depǎşeşte producţia de oxigen şi

mediul devine mai întâi hipoxic şi apoi anoxic favorabil formǎrii gazelor metan,

hidrogen sulfurat. Efectele sunt moartea unor organisme acvatice aerobe (insecte,

crustacee, peşti), a florei acvatice care prin descompunere consumǎ oxigenul şi

determinǎ producerea de dereglǎri ale lanţurilor trofice.

Eutrofizarea este mai frecventǎ în lacuri care sunt ecosisteme cvasi închise şi mai

rar în râuri care sunt deschise. Pe cale naturalǎ viteza de eutrofizare este de regulǎ

lentǎ, dar în urma activtǎtilor umane ea este acceleratǎ.

Principalele cauze ale eutrofizǎrii sunt:

1. scurgerile din agricultură foarte bogate în îngrǎşǎminte cu azot şi fosfor;

2. evacuarea apelor uzate industriale şi/sau menajere bogate în nitraţi, amoniac,

materii organice netratate, polifosfaţi proveniţi de la detergenţi.

În funcţie de gradul de troficitate lacurile se clasifică în:

1. lacuri oligotrofe în care biomasa are valori până la 10 mg/L;

2. lacuri mezotrofe cu biomasa cuprinsă între 10 şi 20 mg/L;

3. lacuri eutrofe cu valori ale biomasei mai mari de 20 mg/L.

Caracteristici ale acestor tipuri de lacuri sunt prezentate în figura 5.6.

Efectele eutrofizǎrii sunt: reducerea biodiversitǎţii (animale şi vegetale);

reducerea calitǎţii apelor (gust şi miros neplǎcute, modificarea culorii, reducerea

concentraţiei de oxigen, creşterea concentraţiei de dioxid de carbon, metan,

hidrogen sulfurat, turbiditate ridicatǎ) ; creşterea excesivǎ a masei algale, a

biomasei de zooplanctonului gelatinos, a fitoplanctonului toxic. Ca urmare a

creşterii excesive a plantelor acvatice se blocheazǎ navigaţia, este afectatǎ

piscicultura, funcţia recreativǎ (apa prezintǎ turbiditate ridicatǎ, miros şi

Chimie Anorganică

e Chimie 136

Figura 5.6. Tipuri de lacuri în funcţie de gradul de troficitate

gust neplǎcute apariţia de dermatite şi conjuctivite la înotǎtori datoritǎ apei

încǎrcate cu toxine algale apare riscul la boli diareice), se blocheazǎ filtre,

funcţionarea ecluzelor şi a motoarelor de ambarcaţiuni.

Poluarea cu agenţi patogeni (microbiologicǎ). Agenţii patogeni care ajung în

ape sunt: bacterii, viruşi sau paraziţi. Bolile produse la om şi la animale sunt boli

transmise hidric, prin ingerare sau prin contact direct şi prin inhalare de aerosoli

proveniţi din apa contaminata.

Apele naturale conţin atât microorganisme patogene, cât şi nepatogene.

Microorganismele provin din apele din reţeaua de canalizare, de la ferme

zootehnice, din industrie, de la animale domestice.

Omul sau anumite animale sunt rezervoare de patogeni pe lângǎ care existǎ şi

specii ubicuitare. Unele specii de bacterii au tulpini patogene şi tulpini

nepatogene sau nu sunt patogene, dar pot produce boli la organisme slăbite, cu

imunitatea redusǎ. Un om elimină zilnic prin fecale miliarde de bacili coli, în

principiu nepatogeni. Majoritatea bacteriilor sunt specifice, dar unele provoacă

boli atât la om, cât şi la animale. Efectele produse de poluarea cu agenţi patogeni

sunt: bolile de contact (piele, mucoase), bolile digestive, bolile generale.

Poluarea cu metale grele. În categoria “metalelor grele” sunt incluse metale

tranziţionale, metaloizi, lantanide şi actinide. Controlul privind concentraţia de

metale grele este important datoritǎ efectelor pe care le au acestea asupra

mediului înconjurǎtor şi asupra omului. Astfel Hg, Cd, As, Pb, Cr sunt toxice

pentru sǎnǎtatea omului şi a mediului înconjurǎtor. Zn şi Pb determinǎ coroziune.

Cele 13 elemente As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, and Tl şi emisiile

acestora de la incinerarea deşeurilor sunt de mare importanţǎ. Unele metale în

cantitǎţi foarte mici sunt necesare omului: Co, Cu, Cr, Mn, Ni, în timp ce altele

au efecte cancerigene sau toxice şi afecteazǎ sistemul nervos central (Mn, Hg, Pb,

As), rinichii şi ficatul (Hg, Pb, Cd, Cu), pielea, sistemul osos sau dinţii (Ni, Cd,

Cu, Cr).

Sursele principale de metale grele sunt: surse geologice (naturale), industria

minieră şi industria de prelucrare a metalelor, tăbăcăriile (crom), fabricarea

pesticidelor (cupru şi arsen), bǎile de cromare sau de cadmiere, plumbul de la

benzinǎrii, excreţiile umane şi animale, infiltraţiile de la haldele de deşeuri.

Prin precipitare sau prin schimbul ionic în soluri şi nǎmoluri, metalele grele se

localizeazǎ şi rǎmân într-o stare latentǎ. În comparaţie cu compuşii organici,

metalele grele nu se degradeazǎ şi necesitǎ anumite tipuri de remediere. Sunt

metode de îndepǎrtare a metalelor grele din sol (mercurul) utilizând plante şi

microorganismele. Plantele care acumuleazǎ mercur sunt utilizate pentru

îndepǎrtarea acestuia din sol prin concentrarea în biomasă.

O problemǎ asociatǎ cu prezenţa şi persistenţa metalelor în mediu, în special în

ape, sunt bioacumularea (proces biochimic care determinǎ o creştere a

concentraţiei unei substanţe chimice într-un organism într-o proporţie mai mare

Chimie Anorganică

e Chimie 137

decât în mediul înconjurǎtor apropiat inclusiv hrana) şi biomagnitudinea

(procesul prin care concentraţia substanţei chimice devine mai mare decât cea în

hranǎ când principala cale de pǎtrundere în organism este hrana ingeratǎ) ceea ce

determinǎ o valoare mai mare a expunerii la contaminant a unor organisme faţǎ

de valoarea acesteia din mediul înconjurǎtor (speciile de peşte de coastǎ, pǎsǎrile

de mare sunt monitorizate privind prezenţa metalelor grele).

In figura 5.7. se prezintǎ un traseu al metalelor în naturǎ care în final duce la

contaminarea omului.

Figura 5.7. Cǎile de contaminare a omului cu metale grele

Micropoluanţii organici. Sunt compuşi organici cum ar fi pesticidele,

fungicidele, ierbicidele, insecticidele.

Frecvente sunt pesticidele organo-clorurate şi organo-fosforice, triazinele,

derivatele de uree, erbicidele tip hormon vegetal, solvenţii de uz casnic,

substanţele de sinteză şi reactivi din industrie, de exemplu cei pentru fabricarea

de polimeri. DDT-ul şi alte pesticide organoclorurate au fost interzise în aproape

toate ţările sau sunt foarte strict controlate, după ce s-au constatat efectele

produse.

Micropoluanţii produc efecte letale sau neletale, atât pe termen scurt, cât şi la

expunere cronică. Pesticidele produc moartea unor specii, determinǎ modificǎri

comportamentale şi fiziologice ale speciilor sǎlbatice. Ca urmare funcţia de

reproducere a indivizilor din aceste specii este alterată. Rezultatul ar putea fi

observat în urma concentrǎrii acestora într-un lanţ trofic. Efectele toxice ale

pesticidelor în special, ale compuşilor organici în general sunt date de structura

chimicǎ a acestora, de mecanismul de acţiune şi de transformǎrile care au loc în

organismul animal. Animalele reacţioneazǎ diferit la expunerea la un anumit

poluant şi rǎspunsul este în funcţie de specie şi de indivizi. Astfel unele specii de

animale metabolizeazǎ substanţa organicǎ în metaboliţi netoxici, iar altele nu pot

sǎ dea un rǎspuns specific.

Degradabilitatea biologică şi chimică a diverşilor micropoluanţi este extrem de

diferită. Unii persistă săptămâni (insecticide organofosforice), alţii luni (triazine),

iar alţii foarte mult (10 ani pentru DDT). Unii sunt reţinuţi/descompuşi prin

procedeele obişnuite de epurare a apei, alţii însă trec aproape nemodificaţi

(lindan, pentaclorfenol) şi se acumuleazǎ în organismele acvatice.

Contaminarea cu elemente radioactive rezultǎ din expunerea internă la anumiţi

radionuclizi care sunt absorbiţi şi mai departe fixaţi în organism. Apele naturale

Chimie Anorganică

e Chimie 138

pot sǎ conţinǎ uraniu (U), prezent în minereuri, zăcăminte însoţite de radon (Rn).

Radonul este prezent în apa contaminată radioactiv, se degajă uşor şi poate fi

inhalat când apa se foloseşte la duş, pentru vaporizatoare şi umidificatoare.

Radiul (Ra) din unele ape minerale în concentraţii foarte mari provine din

alterarea rocilor. În ape existǎ frecvent thoriu şi potasiu radioactiv. Apele mării

sunt de 100 de ori mai puţin radioactive decât sedimentele din râuri, dar sunt ape

termale puternic radioactive.

Pe lângǎ sursele naturale de contaminare radioactivă existǎ sursele antropice de

poluare radioactivă a apei: teste nucleare atmosferice şi submarine, descărcarea

sistematică de deşeuri radioactive în mări şi oceane, ape radioactive, recipiente cu

deşeuri radioactive, reactoare nucleare cu durata de utilizare expirată, armele

nucleare pierdute în ocean din accidente de bombardiere sau submarine de atac

nuclear scufundate în ocean.

Ca şi alţi poluanţi, radionuclizii se pot concentra în organismele vii de-a lungul

lanţurilor trofice. Un exemplu este fosforul radioactiv din apa unui râu, care de la

un factor de concentraţie 1, ajunge succesiv la factor 35 în nevertebrate, 2000 în

peşti, 7500 în raţe şi 200000 în ouăle de raţă.

Unii izotopi de stronţiu (Sr) şi cesiu (Cs) au timpul de înjumătăţire de ordinul

deceniilor şi fixarea lor în organism duce la o expunere de durată cu riscurile

corespunzătoare. Odatǎ ajuns într-un organism trebuie considerat timpul de

înjumătăţire biologic într-un anumit organ care depinde de starea fizico-chimică a

radionuclidului absorbit. Efectele somatice (apar la nivelul celulelor somatice şi

acţionează asupra fiziologiei individului expus la radiaţii provoând distrugeri care

conduc fie la moartea rapidă, fie la reducerea semnificativă a speranţei medii de

viaţă) apar la doze mari de radiaţie, în timp ce efectele cancerigene sau genetice

(în celulele germinale sexuale din testicule sau ovare – aceste mutaţii letale sau

subletale la descendenţi) apar în urma expunerii la orice doză (măsură a cantităţii

de substanţă chimică ce a ajuns în organism prin ingerare sau inhalare si care

poate fi cuantificată sau estimată printr-un număr mare de moduri). Într-o relaţie

dozǎ–rǎspuns existǎ un prag de la care efectele adverse sunt vizibile. În cazul

expunerii la radionuclizi la orice dozǎ existǎ un rǎspuns ca efect advers.

Test de autoevaluare nr. 5.4

1. Indicaţi cei mai importanţi poluanţi ai apelor.

2. Definiţi apa reziduală.

3. Propuneţi modul în care se poate preveni poluarea apelor.

4. Propuneţi modul în care se poate preveni poluarea termică a apelor.

5. Indicaţi impactul apelor poluate asupra ecosistemelor.

6. Menţionaţi câteva metode de economisire a apei.

7. Definiţi eutrofizarea apelor.

8. Prezentaţi clasificarea lacurilor în funcţie de gradul de troficitate.

9. Definiţi autoepurarea apelor.

10. Menţionaţi principalele surse de azotaţi din ape.

5.2.3. Poluarea solului

Se defineşte poluarea solului ca fiind orice acţiune care produce dereglarea

funcţionării normale a solului ca biotop, în cadrul diferitelor ecosisteme naturale

sau artificiale (antropice) afectând fertilitatea şi capacitatea sa bioproductivă

cantitativ sau calitativ. Solul este supus unor solicitări crescânde din toate

sectoarele de activitate, ceea ce determinǎ în final dezafectarea unor însemnate

suprafeţe.

Aprecierea globală a gradului de poluare a unui sol se poate face printr-un indice

valoric, constând din valoarea producţiei vegetale (recoltei) pierdute prin scăderea

Chimie Anorganică

e Chimie 139

fertilităţii sau prin cheltuielile necesare menţinerii capacităţii bioproductive la

parametri anteriori manifestării poluării. Acidifierea unui sol, din vecinǎtatea unei

termocentrale datorată poluării cu dioxid de sulf poate fi compensată prin

aplicarea unor amendamente calcaroase. Costul aplicării acestora în vederea

menţinerii fertilităţii iniţiale, exprimă măsura poluării solului respectiv.

OHCOCaSolCaCOHSol 22

2

32 (5.1)

Prin urmare poluarea solului include orice fenomen de degradare a solului chiar

dacă efectul acestora apare indirect, transmis prin lanţul sol-microorganisme-

plante superioare-animale-om-societate. Atât în zonele rurale, cât şi în cele urbane

solul este supus poluării fiind receptorul poluanţilor din activităţi antropice şi

naturale. Datorită acestui fapt şi în funcţie de compoziţia solului numeroase zone

de pe Glob sunt afectate de poluare.

Surse de poluarea a solului. Principalele forme de poluare a solului sunt:

eroziunea solului, degradarea structurii şi a proprietăţilor sale fizice, poluarea

chimică şi radioactivă, precum şi contaminarea microbiană.

Cei mai importanţi factori care determinǎ poluarea solului sunt: starea ridicată de

eroziune a solului, utilizarea excesivă a îngrăşămintelor chimice, utilizarea

biocidelor (pesticide, insecticide şi ierbicide), deşeuri lichide şi solide din zonele

urbane şi industriale, incendiile de păduri, inundaţiile şi seceta, procese legate de

capilaritate şi percolare.

Eroziunea este cea mai veche formă de poluare a solului datoratǎ intervenţiei

omului asupra unei singure verigi a lanţului ecologic ceea ce permite acţiunea

factorilor meteorologici, hidrologici şi geofizici cu consecinţe dezastruoase.

Eroziunea solului constă în transportarea solului de pe suprafaţa terenurilor de

către apele meteorice, vânturi, alunecări de teren etc. În stare nativă orice teren

este acoperit cu o vegetaţie proprie adecvată pentru fixarea solului; dispariţia

acestei protecţii naturale este cauza tuturor fenomenelor de eroziune. Cazurile

clasice de eroziune sunt iniţiate de despăduririle terenurilor care determinǎ o

primă fază de scădere a rezervelor de apă a solului şi o expunere directă a păturii

superficiale a terenului la acţiunile exterioare cu generarea de efecte în faza

secundară. În a doua fază se constatǎ micşorarea treptată a densităţii vegetaţiei

mai ales pe terenurile în pantă, datorită aprovizionării necorespunzătoare cu apă şi

expunerii mai puternice a solului la acţiunea vânturilor şi viiturilor. Acestea din

urmă se produc cu atât mai des şi mai intens cu cât rezervele de apă a solului scad

mai mult, ajungând ca, practic, orice ploaie să le producă.

Sărăturarea solului este procesul de îmbogăţire a scoarţei pedologice cu săruri

solubile. Un conţinut excesiv de săruri de sodiu determină salinizarea solului.

Poluarea solului este larg răspândită, iar impactul acesteia se resimte asupra

organismelor umane prin hrana şi apa consumată.

Sursele de poluare a solului sunt:

1. poluanţii chimici (substanţele chimice) produşi de industria textilă, industria

pesticidelor, a produselor farmaceutice, a hârtiei, zahărului, industria petrolieră şi

a sticlei; compuşii toxici organici produc efecte negative asupra fertilitǎţii solului;

2. efluenţii industriali - apele uzate de pe platformele industriale;

3. deşeurile biologice includ deşeurile alimentare, deşeurile stradale, deşeurile

menajere, animalele şi vegetaţia moartă şi deşeurile de spital; conţin

microorganisme şi ca urmare sunt producătoare şi transportatoare de diferite boli

datorită modului neigienic de depozitare. Agenţii patogeni ce pot fi transmişi

omului din sol, producând îmbolnăvirea acestuia sunt fie de origine umană sau

Chimie Anorganică

e Chimie 140

animală, fie din cele având solul drept habitat.

4. poluanţii metalici de tipul Hg, Cd, Cr eliminaţi de industrii cum ar fi industria

tăbăcăriei, pielăriei, oţelului, bateriilor, industria lacurilor şi vopselelor, chimică,

din agricultură, incinerarea deşeurilor, traficul auto intens şi din arderea

combustibililor fosili. În condiţii normale de pH, cele mai multe metale au

tendinţa de a se acumula în sol datorită formării de compuşi insolubili. La

scăderea valorii pH-ului metalele grele se solubilizează cu afectarea biotei din sol

manifestându-şi efectele toxice. Aceste metale constituie un risc pentru sănătatea

umană deoarece se deplasează de-a lungul lanţului trofic.

5. deşeurile din agricultură - deşeurile generate după recoltarea plantelor,

deşeurile zootehnice, reziduurile şi alte deşeuri agricole; folosirea directǎ a

acestora ca îngrăşăminte conduce la o serie de inconvenienţe cum sunt fermentaţia

în timpul depozitǎrii şi a transportului în/pe sol cu producerea de intermediari urât

mirositori, toxici pentru animale şi om (amine superioare) şi crearea unui mediu

prielnic pentru dezvoltarea de microorganisme patogene;

6. deşeurile municipale solide reprezintă un amestec de diferite substanţe care

includ cenuşă, praf, gunoi menajer, moloz, carcase de animale moarte, deşeuri

textile, nisip, pietre, frunze şi alte tipuri de vegetaţie moartă, deşeuri de la

magazine şi pieţe, inclusiv hârtie, paie, carton, fructe şi legime în descompunere şi

alte deşeuri solide generate de unităţi cum ar fi spitalele, şcolile, birourile;

7. pesticidele sunt substanţele chimice, naturale sau de sinteză, folosite pentru

distrugerea dăunătorilor animali şi vegetali care atacă omul sau organismele utile

lui (plantele de cultură, animalele domestice). Pesticidele includ insecticidele şi

fungicidele (aplicate preventiv sau pentru tratarea unor boli - pe partea aeriană a

plantelor sau introduse în sol odată cu semănatul), ierbicidele (aplicate fie pe sol,

fie pe plante). Pot avea efect direct asupra ecosistemului din sol sau indirect prin

transmiterea lor sau a produşilor de descompunere în alte ecosisteme.

8. îngrăşămintele - problema principală în folosirea îngrăşămintelor chimice este

legată de eficienţa cu care se asimilează substanţa activă de către plante, în

general scăzută (60%). Substanţa activă neasimilată se acumulează în sol

(fosforul) sau este levigat (azotul) în apele freatice şi rezultǎ poluarea acestora.

Creşterea concentraţiei de nitraţi în unele plante poate avea loc ca urmare a

suprafertilizării cu îngrăşăminte nitrice. Creşterea conţinutului de nitraţi în plante

la peste 300 ppm, considerată ca nivel critic, duce în urma consumării acestora de

către animale la methemoglobinemie (boală produsǎ ca urmare formǎrii unui

complex stabil care împiedicǎ transportul oxigenului). Substanţa activă din

îngrăşământul neasimilat de plante, levigată în apele freatice le conferǎ acestora

toxicitate, iar în apele de suprafaţă duce la dezvoltarea excesivă a vegetaţiei

acvatice şi la eutrofizarea apelor. Îngrăşămintele chimice administrate în condiţii

agrochimice necorespunzătoare pot determina acidifierea solului.

9. poluanţi radioactivi. Reactoarele atomice, instalaţiile nucleare şi fabricile de

producere a armelor nucleare elimină deşeuri radiaoctive care ajung în sol şi se

acumulează în acesta determinând poluarea solului. Izotopii 90

Sr, 137

Cs, 40

Ba

eliminaţi sunt periculoşi pentru organismele umane. Deşeurile radioactive

depozitate pe sol determină apariţia de radiaţii gamma care sunt periculoase

pentru plante, viaţa acvatică şi organismele umane.

10. depozitele subterane de petrol, gaze, substanţe chimice toxice şi deşeuri

umane întreţinute necorespunzător cum ar fi fosele septice pot polua solului şi pot

ajunge în apa subterană freatică;

11. ploile acide - provenite din dizolvarea în precipitaţii a dioxidului şi trioxidului

de sulf şi a oxizilor de azot din atmosferă determină scăderea pH-ului solului

(soluţiei solului);

12. materia organică în descompunere determină acidifierea solului.

Chimie Anorganică

e Chimie 141

Test de autoevaluare nr. 5.5

1. Definiţi poluarea solului.

2. Indicaţi cauzele şi efectele poluării solului.

3. Indicaţi sursele de poluare a solului.

4. Indicaţi ce este degradarea solului.

5. Definiţi sărăturarea solului.

7. Precizaţi dacă o sursă de poluare sunt cadavrele animalelor.

8. Enumeraţi avantajele şi dezavantajele utilizării materialelor plastice.

9. Precizaţi ce reprezintă deşeurile menajere pentru sol.

10. Indicaţi impactul deşeurilor provenite de la materiale nebiodegradabile.

11. Explicaţi necesitatea de a conserva solului.

12. Indicaţi rolul copacilor în controlul şi prevenirea poluării.

13. Indicaţi modalităţi de prevenire a poluării solului.

14. Indicaţi metodele de remediere a solurilor poluate.

15. Definiţi pesticidele şi precizaţi efectele acestora asupra ecosistemelor din

sol.

5.2.4. Poluarea atmosferei

Poluarea aerului reprezintă fenomenul de eliberare în atmosferă a unor substanţe

care la o anumită concentraţie pot sa producă efecte negative, nedorite asupra

organismelor umane, animale, vegetale sau asupra materialelor sau care pot să

modifice în sens negativ echilibrul natural al oricărui ecosistem.

Poluarea atmosfericǎ se consideră succesiunea urmǎtoarelor etape:

1. emisia poluanţilor ca proces prin care poluanţii generaţi din diferite surse

pătrund în atmosfera limitrofă surselor de emisie (emisia reprezintă eliminarea de

poluanţi în aer dintr-o sursă; urmăreşte concentraţia poluantului la punctul de

evacuare în aer a gazelor reziduale);

2. transmisia şi transportul poluanţilor ca proces de răspândire a poluanţilor din

zona de emisie în restul atmosferei;

3. imisia poluanţilor ca proces de pătrundere a poluanţilor dispersaţi în atmosferă

în zona receptorilor, considerată lipsită de poluanţi (imisia este rezultatul

dispersării în atmosferă a unuia sau mai multor poluanţi emişi dintr-o sursă).

Transportul poluanţilor are loc atât pe verticală (prin difuzie şi antrenare de către

curenţii ascendenţi de aer generaţi de variaţiile de temperatură şi presiune şi

factorii topografici locali), cât şi pe orizontală (prin difuzie şi antrenare de către

vânturi a căror direcţie, intensitate şi timp de manifestare sunt dependente de

factorii meteorologici şi topografici).

Poluarea atmosferei este datoratǎ atât unor factori naturali, cât şi unora umani.

Principalele surse naturale de poluare a atmosferei sunt erupţiile vulcanice şi

acţiunea factorilor meteorologici. Ca urmare în aer sunt emise cantităţi mari de

cenuşă vulcanică, gaze toxice, fum, praf, aerosoli etc.

Caracterul transfrontalier al poluării atmosferice a condus la manifestarea

efectelor poluante la o scară geografică mult mai mare, cum ar fi cele induse de

ploile acide, distrugerea progresivă a stratului de ozon, efectul de seră.

Poluarea cu compuşi ai carbonului. Principalii compuşi ai carbonului

identificaţi ca poluanţi ai aerului sunt CO şi CO2. Sursele de CO cele mai

răspândite sunt: arderile incomplete ale carburanţilor în motoarele cu combustie

internă, arderea combustibililor fosili, procese industriale, incinerarea

reziduurilor, incendii, fumat etc. CO formează cu hemoglobina – carboxi-

hemoglobina (COHb) care are ca efecte reducerea capacităţii hemoglobinei de a

transporta oxigenul prin organism. Afinitatea hemoglobinei pentru monoxidul de

carbon este de 250 de ori mai mare decât cea pentru oxigen. La concentraţii

Chimie Anorganică

e Chimie 142

reduse ale monoxidului de carbon (sub 30 ppm) un organism sănătos poate

compensa blocarea hemoglobinei (5% COHb) prin intensificarea volumului de

sânge circulat (coronarian). Efectele nocive ale oxidului de carbon vor fi mai

grave la persoanele care suferă de boli ale aparatului cardiovascular.

Dioxidul de carbon reprezintă produsul arderii complete a combustibililor fosili.

Nu reprezintă un pericol direct asupra organismului uman datorită nivelului

ridicat al concentraţiei minime toxice (3÷4%). Acumularea dioxidului de carbon

în atmosferă împreună cu alţi compuşi are drept urmare modificarea regimului de

transfer al căldurii de la nivelul solului în atmosferă şi favorizează efectul de

seră.

Poluarea cu gaze care produc efectul de seră conduce la: creşterea temperaturii

medii a atmosferei cu peste 2°C în 100 ani, modificări substanţiale ale climei,

reducerea severă a umidităţii solului, deplasarea zonelor ploioase spre nord, la

topirea zăpezilor şi a gheţarilor, la extinderea zonelor aride.

Poluarea cu compuşi ai sulfului şi sursele de emisie. Gazele industriale

naturale, sintetice sau reziduale pot conţine diverse specii moleculare cu sulf a

căror natură este dependentă de doi factori principali:

1. natura sursei primare de provenienţă a gazelor;

2. complexitatea transformărilor fizico-chimice la care gazele sunt supuse în

diverse procese.

Sursele primare de compuşi cu sulf sunt:

1. materii prime cu sulf, naturale sau sintetice: sulf nativ sau obţinut prin diverse

procese din alte materii prime, pirită, calcopirită, alte minereuri cu sulf (sulfuri de

Zn, Cu, Cd, Pb etc.), H2SO4, sulfaţi;

2. combustibili: cărbuni, petrol, gaze naturale şi produse derivate.

După natura proceselor la care sunt supuse materiile prime naturale sau

materialele sintetice cu conţinut de sulf derivă şi natura compuşilor cu sulf din

gaze. Dacă procesele sunt de oxidare sau se desfăşoară într-o atmosferă oxidantă

(în prezenţa O2 şi la temperaturi ridicate), compuşii cu sulf sunt de tip SO2 (în

cele mai multe cazuri), SO3 şi eventual vapori sau picături fine de H2SO4.

Dacă procesele sunt de tip reacţii de reducere sau se desfăşoară într-o atmosferă

reducătoare (în prezenţa H2, CO şi/sau hidrocarburi şi la temperaturi ridicate),

compuşii cu sulf sunt de tip H2S (în cele mai multe cazuri), COS, CS2, compuşi

organici cu sulf (mercaptani, sulfuri şi disulfuri, tiofen, benzotiofen sau alţi

compuşi organici) sau chiar sulf elementar.

Poluarea cu compuşi cu sulf este una dintre cele mai importante forme de poluare

a atmosferei şi deşi sunt cunoscute numeroase procedee de desulfurare, foarte

puţine sunt aplicate la ora actuală pe scară largă datorită costurilor ridicate.

Poluarea cu compuşi ai azotului şi sursele de emisie. Principalii oxizi ai

azotului (NOx) din gazele reziduale sunt: NO, NO2, N2O şi mai rar alţi oxizi (ca

de exemplu N2O4, care se formează prin dimerizarea NO2 şi care este stabil doar

la temperaturi joase). Formarea oxizilor de azot este asociată cu procesele de

oxidare sau de ardere care au loc la temperaturi ridicate.

Raportul cantitativ dintre cei doi oxizi ai azotului este dat în special de

temperatură şi de prezenţa oxigenului din aer:

2NO + O2 2NO2 (5.2)

La temperaturi joase, echilibrul reacţiei este deplasat în sensul formării NO2 iar la

temperaturi mari, în sensul formării NO, astfel încât în intervalul de temperatură

150 ÷ 600oC coexistă ambii oxizi, iar la temperaturi mai mari de 600

oC este

prezent doar NO. Datorită faptului că din zona de ardere până la evacuare în

atmosferă temperatura gazelor se modifică continuu, iar concentraţia O2 poate fi

şi ea destul de variabilă, este destul de dificil de precizat compoziţia specifică în

oxizi de azot în aceste gaze, justificându-se formularea generală NOx.

Chimie Anorganică

e Chimie 143

Oxizii de azot din atmosferă determină apariţia de ploi acide, smog fotochimic şi

indirect determină formarea ozonului troposferic şi a poluanţilor secundari de tip

PAN (peroxiacetil nitrati), PBN (peroxibenzoil nitraţi). Sǎnǎtatea omului este

grav afectatǎ de prezenţa oxizilor de azot care provoacă afecţiuni pulmonare.

Sursele antropogene de gaze reziduale cu conţinut de oxizi de azot sunt:

1. surse mobile: mijloacele de transport contribuie cu 50% din totalul emisiilor

antropogene de NOx, respectiv 70% în cazul marilor aglomeraţii urbane;

2. surse staţionare sau fixe: centralele termoenergetice (17%) pe bază de

combustibili solizi (cărbune), lichizi (păcură, motorină) sau gazoşi (gaze naturale,

gaze de provenienţă petrochimică sau carbochimică, biogaz etc.).

Ploile acide sunt determinate, în principal, de prezenţa în atmosferă a oxizilor de

sulf şi de azot, în concentraţie mare, proveniţi din arderea combustibililor fosili,

industria chimică şi metalurgică sau din procesele de oxidare a unor materiale

biologice care în contact cu apa de ploaie produc soluţii diluate de acid sulfuric

şi azotic. Aceste ploi se pot apare la distanţă mare (sute km) de locul emisiei

agentului poluant şi au efecte nocive asupra vegetaţiei, solului şi apelor:

1. distrugerea vegetaţiei prin atacul direct asupra clorofilei, în special a pădurilor

de conifere;

2. acidifierea solului prin dizolvarea sărurilor de calciu şi magneziu, rezultând

carenţe în nutriţia vegetaţiei;

3. dizolvarea stratului protector de ceară de pe frunze, ducând la scăderea

rezistenţei vegetaţiei la atacul daunătorilor; suprafertilizarea solului;

4. acidifierea apei lacurilor, ducând la scǎderea faunei acvatice.

Sursele antropice pentru aceşti poluanţi sunt instalaţiile de ardere a

combustibililor fosili, industria metalurgică, fabricarea celulozei, arderea

deşeurilor de lemn şi a rumeguşului în centrale termice, administrarea de

îngrăşăminte cu azot în agricultură, dejecţii şi fermentaţia enterică de la creşterea

animalelor, incinerarea deşeurilor şi unele procese din industria chimică.

Sursele mobile de poluanţi care determină apariţia ploilor acide sunt în principal

autovehiculele rutiere. De asemenea, există o categorie de surse de mică

importanţă individuală, cum sunt sistemele rezidenţiale, comerciale, instituţionale

de încălzire pe combustibili solizi sau lichizi care produc gaze acidifiante.

Procesele de transformare pe care le suferă dioxidul de sulf şi oxizii de azot în

atmosferă pot conduce, atunci când concentraţia acestora depăşeşte anumite

valori critice, la acidifierea atmosferei, la apariţia de precipitaţii acide cu efecte

negative asupra calităţii celorlalţi factori de mediu abiotici (apă, sol), dar şi

asupra ecosistemelor şi sănătăţii umane.

Mecanismul de formare a ploilor acide constă în oxidarea în atmosferă a oxizilor

de azot şi sulf la acid azotic şi sulfuric. Compuşii de reacţie ajung pe sol şi în ape

pe cale umedă sau uscată. Oxizii de azot şi de sulf ajung pe cale umedǎ odatǎ cu

precipitaţiile şi staţioneazǎ în atmosferă în medie mai multe zile ceea ce conduce

la afectarea unor regiuni depărtate. Pe cale uscată gazele ajung prin difuzie sau în

particule de aerosoli, ca azotat de amoniu sau sulfat de amoniu când staţionează

puţin în atmosferă şi ca urmare produc efecte numai în zona înconjurătoare nu în

zona îndepǎrtate.

Poluarea cu compuşi organici volatili. Se definesc compuşii organici volatili

(COV) ca fiind compuşi organici care se regăsesc în atmosferă şi se specificǎ din

punctul de vedere a reglementării şi caracterizării emisiilor şi al metodelor de

analiză aplicate la determinarea cantitativă a acestora. Principalele proprietăţi

care stau la baza definiţiei COV din aer sunt: volatilitatea exprimată prin

presiunea de vapori, punctul de fierbere, reactivitatea manifestată în reacţiile

fotochimice din atmosferă.

Compuşii organici volatili sunt prezenţi în atmosferă, dar şi sol sau în apele

contaminate. În acest caz definiţiile date COV pot să difere, criteriul de

Chimie Anorganică

e Chimie 144

clasificare fiind densitatea faţă de aer.

În literatura de specialitate apare şi noţiunea de “compuşi organici semi-volatili”

(COSV) care include “produşi de combustie incompletă”, produşi ai industriei

petrochimice, produşi biogeni şi compuşi din smogul fotochimic.

Poluarea cu particule solide. Particulele poluante au o provenienţă atât naturală,

cât mai ales antropogenă, caz în care sunt specifice mai ales activităţile

industriale (exploatări miniere, în special de suprafaţă, instalaţii de îmbogăţire a

materiilor prime solide şi de condiţionare a acestora (mărunţire, sortare, flotaţie,

aglomerare, uscare)), depozitarea, ambalarea şi transportul diverselor materiale

(materii prime, produse semifinite şi finite) în stare granulară sau pulverulentă,

prelucrarea unor materii prime în vederea obţinerii unor produse specifice,

industria materialelor de construţii (ciment, ceramică, sticlă, var, ipsos etc),

industria siderurgică (obţinerea fontei şi a oţelului), industria de metalurgie

neferoasă (obţinerea Zn, Cu, Pb, Al), alte industrii (de prelucrare a lemnului),

obţinerea energiei prin arderea combustibililor convenţionali, în special a celor

solizi (cărbuni fosili), cuptoare de incinerare a deşeurilor menajere şi industriale,

transporturi (în special cele rutiere şi feroviare)). Particulele solide cu dimensiuni

mai mari de 10 microni se colectează în sistemul respirator superior (partea

superioară a sistemului respirator – gât şi nas) şi se elimină prin strănut, tuse,

scuipat sau prin sistemul digestiv. Particulele mai mici pun probleme de sănătate

mult mai serioase determinând micşorarea capacităţii plămânilor de a absorbi

oxigenul, apariţia de boli cronice cum ar fi emfizemul, bronşite cronice, cancer şi

boli cardiovasculare.

Smogul fotochimic. Termenul de smog este rezultatul fuziunii a două cuvinte din

limba engleză: smoke = fum şi fog = ceaţă şi a fost utilizat pentru prima dată la

începutul secolului XX-lea de către fizicianul englez H.A.Des Vœux, cu ocazia

unei puternice poluări atmosferice în zona oraşului Glasgow în anul 1905. Atunci

au fost înregistrate 1063 de decese în rândul populaţiei civile.

Smogul este un amestec complex de poluanţi atmosferici (gazoşi, lichizi, solizi),

reprezentat ca un nor difuz de culoare galben-brună, staţionar deasupra marilor

aglomeraţii urbane timp de la câteva ore până la câteva săptămâni şi care prezintă

un potenţial toxic extrem de ridicat.

Cei mai importanţi factori care determină formarea smogului fotochimic într-o

zonă geografică relativ restrânsă, intens poluată sunt: topografia zonei geografice,

factori meteorologici, factori temporali.

Procesul de formare a smogului fotochimic este foarte complex atât datorită

prezenţei unui mare număr de poluanţi (gazoşi, lichizi, solizi), cât şi datorită

mecanismelor complexe de reacţie determinate de un număr mare de factori. Într-

o formă mult simplificată, procesul parcurge două etape: formarea ozonului

troposferic şi interacţia ozonului cu alţi poluanţi, în special cu compuşi organici

volatili şi cu NOx.

Efectele nocive asupra organismului uman ale smogului fotochimic sunt acute,

reprezentate de uscăciune a mucoaselor gurii, nasului, modificări ale acuităţii

vizuale, cefalee până la congestie pulmonară, edem şi moarte; la concentraţii de

0,02÷0,05 ppm ozonul este sesizat olfactiv; la 0,1÷1 ppm crează tulburări de

vedere, modificări ale funcţiei pulmonare, iar la 0,8÷1,7 ppm apar congestiile

pulmonare şi cronice: leziuni cronice pulmonare (bronşită, pneumonii), apariţia şi

dezvoltarea tumorilor pulmonare.

Poluarea cu freoni – distrugerea stratului de ozon. Rolul esenţial al stratului de

ozon este reţinerea radiaţiilor UV cu lungime de undă 200÷400nm, la nivel

stratosferic. După valoarea lungimii de undă, radiaţiile ultraviolete sunt de trei

tipuri: UVC (λ = 200÷280 nm), UVB (λ = 280÷315 nm), UVA (λ = 315÷400

nm).

Chimie Anorganică

e Chimie 145

Radiaţiile de tip UVA sunt puternic absorbite de moleculele de ozon şi în

consecinţă nivelul intensităţii acestora la sol este foarte scăzut. Absorbţia

celorlalte tipuri de radiaţii de către moleculele de ozon este puternic dependentă

de grosimea stratului de ozon.

La începutul secolului XX în SUA au fost sintetizaţi pentru prima dată la scară

industrială compuşi organici de tip cloro-fluoro-carburi (CFC). Compuşii CFC

prezintă câteva proprietăţi particulare faţă de alţi compuşi organici, motiv pentru

care aceştia şi-au găsit aplicaţii practice deosebite. Aplicaţiile mai importante ale

compuşilor CFC sunt: agenţi frigorifici (freoni), solvenţi speciali, agenţi de

formare de aerosoli, agenţi de formare a spumelor polimerice (polimeri

expandaţi), agenţi de sterilizare echipamente medicale.

Compuşii de tip CFC şi derivaţii acestora se acumulează în stratosferă şi participă

la reacţii fotochimice, sub incidenţa radiaţiilor UV având loc scindarea legăturilor

de tip C-Cl, C-F mai puţin stabile, cu eliberarea atomilor de halogen:

ClFCClUVFCCl 23 (5.3)

ClCClFUVFCCl 222 (5.4)

Atomii de clor formaţi reacţionează foarte rapid cu moleculele de ozon:

23 OClOOCl (5.5)

2OClOClO (5.6)

Se formează oxidul de clor (ClO) care este puţin stabil şi care reacţionează cu un

atom liber de oxigen. Atomul de halogen astfel eliberat reacţionează cu o nouă

moleculă de ozon. Ca urmare un singur atom de clor poate participa la o

succesiune de reacţii prin care moleculele de ozon sunt transformate în molecule

de oxigen descompunând astfel aproximativ 100 000 de molecule de ozon.

Compuşii chimici care au cel mai mare impact asupra distrugerii stratului de ozon

sunt cunoscuţi sub numele ODS („Ozone Depleting Substances”) sau ODC

(„Ozone Depleting Chemicals”) şi fac parte din următoarele categorii de compuşi

organici halogenaţi: CFC (cloro-fluoro-carburi), HCFC (hidrocloro-

fluorocarburi), BFC (bromofluorocarburi), HBFC (hidroclorofluorocarburi),

CCl4 tetraclorură de carbon, CH3Br bromură de metil, CH3 CCl3 metil

cloroform.

Distrugerea stratului de ozon prin acţiunea indirectă a poluanţilor atmosferici de

tip CFC determină o creştere a intensităţii radiaţiilor UV.

O reducere cu 50% a stratului de ozon determină o creştere a intensităţii

radiaţiilor UV la nivelul solului cu mai mult de 100%. Acţiunea eritemală este

dependentă de intensitatea radiaţiilor UV, de timpul de expunere dar şi de tipul

radiaţiilor, respectiv lungimea de undă a acestora.

Test de autoevaluare nr. 5.6

1. Definiţi importanţa stratului de ozon.

2. Precizaţi poluanţii responsabili de distrugerea stratului de ozon.

3. Enumeraţi cele mai importante gaze cu efect de seră.

4. Indicaţi consecinţele poluării cu gaze cu efect de seră.

5. Indicaţi efectele ploilor acide asupra organismelor umane.

6. Indicaţi raportul dintre poluarea antropică şi poluarea naturală.

7. Enumeraţi principalele surse de monoxid de carbon din atmosferă.

8. Indicaţi necesitatea de a controla emisiile de compuşi ai carbonului.

9. Definiţi smogul fotochimic.

10. Menţionaţi efectele negative ale ploilor acide.

Chimie Anorganică

e Chimie 146

5.3. Prevenirea/reducerea poluării

5.3.1. Prevenirea/reducerea poluării apelor

Autoepurarea. Apele naturale au capacitatea de a se autoepura prin: 1. procese fizice: diluare, amestecare, difuzie, sedimentare, coagulare, dizolvare

de oxigen, degajare de gaze în aer, sub acţiunea radiaţiei solare;

2. procese chimice: neutralizare, oxidare, reducere, precipitare, adsorbţie,

absorbţie, descompunere fotochimică;

3. procese biologice: prin biocenoza proprie ce concurează cu elementele străine,

fie direct, prin acţiune litică (bacteriofagi), filtrare (scoicile), consum (de către

protozoare), secreţia de substanţe toxice pentru “intruşi” (actinomicetele);

4. procese biochimice în ciclurile azotului, sulfului şi carbonului, pe baza

activităţii specifice a bacteriilor, fungilor care se desfǎşoarǎ sub influenţa pH-

ului, a radiaţiilor solare, concentraţiei în oxigen, temperaturii.

Procesul de autoepurare este influenţat negativ de curgerea lentă şi neturbulentă,

de valori extreme ale temperaturii apei, de prezenţa unor toxici în concentraţii

ridicate, de prezenţa de substanţe tensioactive.

Cel mai important proces este oxigenarea apei care se face exogen (dizolvarea

oxigenului atmosferic în apele liniştite se produce cu preluarea a 1,4 mg O2/zi/m2,

iar în apele turbulente a 50 mg O2/zi/m2) şi endogen prin fotosinteză. Un m

3 de

alge produce 23 g O2/zi la temperatură optimă în timpul zilei. Aceasta este

valoarea limitǎ la care eutrofizarea apei ar duce la o catastrofă în urma unei

consum exagerat de oxigen peste nivelul aportului posibil endogen sau exogen.

Apele sunt preluate din ciclul natural şi sunt utilizate în toate activitǎţile umane

începând cu domeniul menajer, agricultura, industrie etc. Apa este prelevată din

natură, tratată şi utilizată în diverse domenii (gospodǎrirea apelor = activităţile

care, printr-un ansamblu de mijloace tehnice şi măsuri legislative, economice şi

administrative, conduc la cunoaşterea, utilizarea, valorificarea raţională,

menţinerea sau îmbunătăţirea resurselor de apă pentru satisfacerea nevoilor

sociale şi economice, la protecţia împotriva epuizării şi poluării acestor resurse,

precum şi la prevenirea şi combaterea acţiunilor distructive ale apelor – Legea

apelor, 1996). După folosire apele trebuie să fie redate naturii. Pentru a proteja

resursele naturale în general, apele în particular, este nevoie de prevenirea

poluǎrii acestora. Când însǎ poluarea s-a produs este nevoie de un tratament care

poate fi costisitor şi complicat, dar obligatoriu de urmat. Datoritǎ folosinţelor,

calitatea apelor este mult afectatǎ şi de aceea principala mǎsurǎ de protecţie a

calitǎţii apelor de suprafaţă este epurarea apelor.

Epurarea - este ansamblul de operaţii care se aplicǎ apelor uzate pentru a le

aduce la condiţiile standard care fac posibilǎ deversarea acestora în receptor în

condiţii de siguranţǎ.

Istoric Prima etapă constǎ din colectarea apelor uzate prin sisteme de canalizare

care sunt relativ simple în cazul apelor uzate industriale şi mai complexe în cazul

apelor menajere (se colecteazǎ apele fecaloid menajere de la multe surse,

respectiv toate instalaţiile sanitare dintr-o localitate) la care se adaugǎ apele

pluviale. În cazul zonelor cu o densitate foarte micǎ de populaţie asemenea

sisteme complexe de colectare nu existau, dar pe mǎsurǎ ce lumea a evoluat, s-au

dezvoltat şi sistemele performante de canalizare în mediul urban şi în cel rural. În

prezent se poate spune cǎ numai în ţǎrile lumii a treia fecalele sunt depuse pe

stradă, sunt spălate de ploi, consumate de porci şi/sau câini sau sunt uscate de

soare şi transformate în praf.

Acum circa 5000 ani se pare cǎ au fost construite primele canalizǎri în valea

Indului. In Roma anticǎ celebra ”Cloaca maxima” deservea aproximativ un

milion de locuitori şi tot de atunci existǎ canalele romane care au fost astfel

construite încât şi azi sunt utilizabile. Rolul canalelor era sǎ deverseze apele uzate

Chimie Anorganică

e Chimie 147

din localitǎţi în receptori naturali, râu sau mare, în aval.

În urma lucrǎrilor arheologice din insula Creta s-au gǎsit patru sisteme de

colectare separatǎ la palatul regelui Minos care dateazǎ de la 1700 î.Hr. Apele

uzate erau colectate printr-un sistem de ţevi din teracotǎ care erau legate de un

canal colector în piatrǎ. Apele de ploaie alimentau cisterne şi apeducte cu apǎ de

la surse naturale pentru a deservi continuu sǎli de baie şi latrine care apoi erau

evacuate în râul Kairatos. De pe la anul 2000 î.Hr. întreaga insulǎ Creta avea un

sistem de colectare din teracotǎ a apelor. Sistemul transporta în principal apele de

ploaie, dar şi o parte din deşeurile umane.

În Evul mediu locuitorii din oraşele europene îşi aruncau fecalele în stradǎ, în

şanţul din mijlocul strǎzii.

Astǎzi toate comunitǎţile posedǎ sisteme de epurare, iar platformele industriale

îşi deverseazǎ efluenţii în emisari dupǎ ce în prealabil au fost preepuraţi şi/sau

epuraţi. În zonele rurale cu climat nu foarte rece şi nu foarte umed, se utilizeazǎ

sisteme de tancuri septice cu câmpuri de absorbţie pe sol. Existǎ de asemenea şi

tancuri septice închise care se vidanjeazǎ periodic şi conţinutul este condus la o

staţie de epurare. O altǎ variantǎ constǎ dintr-un tanc septic care reţine partea

solidǎ din apele menajere, iar partea lichidǎ este transportatǎ prin sistemul de

canalizare centralizat la staţia de epurare.

Staţia de epurare. Principiul constructiv al unei staţii de epurare constǎ din douǎ

sau trei trepte de epurare: treapta primară – mecanică, treaptă secundară –

biologică. Unele staţii de epurare conţin şi treapta terţiară de epurare care are

rolul de a înlătura compuşii în exces (nutrienţii) şi sǎ asigure dezinfecţia apelor

(prin clorinare) înainte de a fi deversate în receptorul natural.

Treapta primară de epurare se bazeazǎ pe procese fizice de separare şi cuprinde

urmǎtoarele utilaje:

1. grătarele cu rol de reţinere a corpurilor plutitoare şi a suspensiilor grosiere

(bucăţi de lemn, textile, plastic, pietre);

2. sitele au rol identic cu cel al grătarelor, dar au ochiuri mai dese şi au rolul de a

reţine solidele cu diametrul mai mic;

3. deznisipatoarele sau decantoarele au rolul de a reţine particulele grosiere;

asigură depunerea pe fundul bazinelor, a nisipului şi pietrişului fin şi a altor

particule care au trecut de site, dar care nu rǎmân suspendate în ape liniştite mai

mult de câteva minute;

4. decantoarele primare - longitudinale sau circulare. Rolul lor este sǎ asigure

staţionarea apei timp mai îndelungat pentru ca suspensiile fine sǎ se depunǎ. În

decantoarele longitudinale se pot adǎuga diverse substanţe chimice cu rol de

agent de coagulare/floculare pentru a determina depunerea suspensiilor fine.

Treapta secundară de epurare se bazeazǎ pe activitatea microorganis-melor

(metabolism şi creştere bacterianǎ) şi cuprinde urmǎtoarele utilaje:

1. bazin de aerare unde apa este amestecată cu "nămol activ" care conţine

microorganismele care descompun substanţele organice în condiţii aerobe. Se

introduce continuu aer pentru a susţine şi accelera procesele biochimice.

2. decantoarele secundare sunt bazine în care se sedimentează materialele de

suspensie formate în urma proceselor complexe din aerotancuri.(nǎmol). Nămolul

este trimis la metantancuri, iar gazele (ce conţin mult metan) se folosesc drept

combustibil (de ex. la centrala termică).

Treapta terţiarǎ este biologică, mecanică, chimică sau combinată. Se utilizează

tehnologii clasice (filtrarea) sau mai speciale (adsorbţia pe cărbune activ,

precipitarea chimică). În această treaptă se eliminǎ azotul în exces prin nitrificare

(transformarea amoniului în nitrit şi apoi nitrat) urmată de denitrificare

(transformarea nitratului în azot gaz care se degajă în atmosferă), iar fosforul se

elimină pe cale biologică sau chimică.

În urma trecerii prin staţia de epurare apele trebuie să aibă o calitate care să

corespundă standardelor pentru ape uzate epurate şi descǎrcarea apelor în

Chimie Anorganică

e Chimie 148

emisar sǎ fie în siguranţǎ fǎrǎ a produce efecte negative asupra mediului

înconjurǎtor.

Dacă emisarul nu poate asigura o diluţie avansatǎ, apele epurate trebuie să fie

foarte curate. Ideal ar fi ca apele să aibă calitatea care să nu le mai numeascǎ “ape

uzate – ape provenind din activităţi casnice, sociale sau economice, conţinând

substanţe poluante sau reziduuri care-i alternează caracteristicile fizice, chimice

şi bacteriologice iniţiale, precum şi ape de ploaie ce curg pe terenuri poluante

(Legea apelor, 1996)”, dar în realitate acest lucru se intâmplǎ foarte rar. Se

înregistrează situaţii în care ajung în apele fecaloid-menajere tot mai multe

substanţe poluante pe care staţiile de epurare nu le pot înlătura din ape.

În final apa epurată este evacuatǎ în emisar care este de obicei râul de unde a fost

prelevată în amonte de localitate. Apa conţine evident încă urme de poluant

motiv pentru care este avantajos ca debitul emisarului să fie mare şi sǎ asigure o

diluţie adecvată.

5.3.2. Prevenirea/reducerea poluării solului

În scopul menţinerii funcţiilor solului şi pentru reducerea riscului pentru mediu şi

sănătate trebuie întreprinse măsuri corespunzătoare pentru a limita introducerea

intenţionată sau neintenţionată a substanţelor periculoase pe/sau în sol, exclusiv

acelea cauzate de depuneri din aer şi acelea determinate de fenomene naturale cu

caracter excepţional, inevitabil şi irezistibil.

În acest scop se va recurge la: îmbunătăţirea tehnicilor agricole, reducerea

cantităţii de îngrăşăminte chimice şi pesticide folosite, gestionarea

corespunzătoare a deşeurilor, exploatarea judicioasă a solului, reîmpăduriri,

realizarea de lucrări de desecare-drenaj, folosirea de diferite adaosuri, adoptarea

de legislaţie corespunzătoare şi educarea populaţiei în spiritul protecţiei mediului

Îmbunătăţirea metodelor agricole utilizate poate ajuta la reducerea spălării

îngrăşămintelor (percolarea acestora). Rotaţia culturilor sau utilizarea de culturi

mixte poate îmbunătăţi fertilitatea solului. Aplicarea îngrăşămintelor biologice şi

a îngrăşămintelor naturale poate reduce cantitatea de îngrăşăminte şi pesticide

utilizată. Metodele biologice de combatere a dăunătorilor conduc la scăderea

cantităţii de pesticide utilizate şi în consecinţă la reducerea poluării solului. Dacă

poluarea solului se datorează eroziunii, prevenirea acesteia se poate realiza printr-

o exploatare judicioasă a solului. Aceasta se referă la folosirea adecvată a

irigaţiilor, a fertilizării, tratării cu pesticide, alternării culturilor, precum şi

folosirii unor echipamente adecvate. Alte măsuri importante care trebuie luate în

vederea prevenirii poluării solului prin eroziune sunt: evitarea suprapăşunatului,

evitarea exploatării necorespunzătoare a pădurilor şi amenajările antierozionale.

Utilizarea agriculturii biologice (ecologice) se bazează pe obţinerea de produse

agricole cu valoare nutritivă ridicată, folosirea unor metode de lucru compatibile

cu mediul, menţinerea şi ameliorarea durabilă a fertilităţii solului, evitarea

poluării solului, protejarea plantelor şi animalelor sălbatice, păstrarea

organismelor vii din sol prin rotaţii adecvate de culturi, prin tehnici adecvate de

lucrări şi prin menţinerea unui nivel mare de humus.

Compostarea reprezintă o metodă ecologică şi eficientă de reciclare a

reziduurilor în special a materialelor organice.

Compostul reprezintă fertilizatorul de bază al agriculturii biologice, bogat în

materii organice cu raportul Ca/P mai mic de 25, bine fermentat şi care nu

conţine agenţi patogeni pentru plante, animale şi om. Se foloseşte în cantitate de

6-10 tone/ha în funcţie de conţinutul de humus al solului. La prepararea

composturilor se folosesc reziduuri din: agricultură (reziduuri zootehnice, de la

culturile cerealiere şi plante tehnice), industria alimentară (de la abatoare,

carmangerii, de la prelucrarea peştelui), prelucrarea legumelor, industria berii, a

alcoolului şi din vinificaţie, industria lemnului, resturi menajere, resturi vegetale

Chimie Anorganică

e Chimie 149

din parcuri, ierburi marine, reziduuuri de canalizare.

Prevenirea poluării implică un domeniu larg de măsuri care au acelaşi obiectiv şi

anume reducerea sau eliminarea surselor de deşeuri şi alţi poluanţi cu alte cuvinte

eliminarea proceselor care le produc. Prevenirea poluării cu deşeuri şi alte tipuri

de poluanţi se realizează prin reducerea surselor de poluare precum şi prin

reciclarea deşeurilor.

Soluţia de perspectivă a problemei reprezintă schimbarea tehnologiilor clasice de

fabricaţie, prin concepţii noi, fără deşeuri de fabricaţie şi introducerea de

tehnologii de valorificare a materiilor prime sărace în substanţă activă. Limitarea

acestor soluţionări constă în cheltuieli mari aferente schimbărilor menţionate

făcând ca acestea să se realizeze doar treptat.

Reciclarea materialelor utile din deşeuri reprezintă cea mai bună măsură de

prevenire a poluării mediului ambiant, de reintegrare în circuitul economic a unor

materiale refolosibile.

Trebuie să fie realizat un sistem eficient de eliminare a deşeurilor pentru a face

faţă cantităţii mari de deşeuri solide evacuate. Deşeurile industriale pot fi tratate

fizic, chimic şi biologic până la obţinerea de compuşi mai puţin periculoşi.

Deşeurile solide trebuie pretratate şi reciclate. Doar o cantitate foarte mică din

astfel de deşeuri trebuie evacuată.

Reîmpădurirea şi plantarea de graminee ajută la prevenirea poluării solului. În

împădurire speciile native ar trebui să aibă au un avantaj faţă de speciile exotice.

Prevenirea sărăturării secundare se poate realiza: prin asigurarea unei bune

funcţionări a sistemului de desecare-drenaj (pentru a favoriza circulaţia

descendentă în solurile saline şi îndepărtarea din sol a sărurilor solubile odată cu

apele de evacuare), prin irigaţii de spălare în a doua parte a perioadei de

vegetaţie. Lipsa de apă a solului se previne prin irigările raţionale.

Prevenirea creşterii conţinutului de sodiu schimbabil din sol, la niveluri şi

adâncimi dăunătoare calităţii solului, se realizează prin asigurarea bunei

funcţionări a sistemului de desecare-drenaj (care să împiedice circulaţia

ascendentă a soluţiilor saline bogate în ioni de sodiu) şi prin irigaţii de spălare

însoţite în a doua parte a vegetaţiei de amendamente. Lucrările de hidro-

ameliorare se realizează pentru prevenirea excesului de umiditate a solului.

Folosirea asolamentelor, a fertilizării solului şi tratarea acestora se realizează

pentru prevenirea tasării solului.

În cazul poluării cu pesticide măsurile de ameliorare a mediului sunt diferite în

funcţie de natura pesticidului. Procedeele cele mai rapide sunt cele care se

bazează pe administrarea de adjuvanţi în sol, care au ca scop principal reţinerea

sau degradarea pesticidelor. Un număr mare de procedee de depoluare folosesc

capacitatea de reţinere a contaminanţilor sau noxelor de unele plante, cum ar fi de

exemplu: porumbul, trestia de zahăr, sorgul etc.

Alte măsuri importante care trebuie luate în scopul menţinerii calităţii solului se

referă la conştientizarea publicului privind importanţa protecţiei mediului asupra

calităţii vieţii pe Pământ şi adoptarea de legislaţie corespunzătoare. În cazul în

care se constată nerespectări ale legislaţiei în vigoare se vor aplica amenzi

corespunzătoare.

Reducerea poluării solului. Metodele de reducere a poluării solului diminuează

efectele acesteia asupra organismelor vii şi a ecosistemelor.

Principalele metode de reducere a poluării solului sunt:

1. reducerea, reutilizarea şi reciclarea – constă în micşorarea cantităţii de deşeuri

eliminată care ajunge în depozitele de deşeuri şi reciclarea „agresivă” în special a

bateriilor uzate, a cauciucurilor şi maselor plastice care conţin şi pun în libertate

substanţe chimice periculoase şi metale grele. Nu se vor arde materiale plastice

sau cauciucurile deoarece prin arderea acestora rezultă reziduuri care vor fi

transportate de curenţii de aer şi ca urmare vor polua atât atmosfera, cât şi solul.

2. remedierea solurilor are ca scop îndepărtarea poluanţilor din sol pentru

Chimie Anorganică

e Chimie 150

protecţia mediului şi sănătăţii. Remedierea este supusă unor serii de cerinţe de

reglementare. Principalele tehnologii de remediere a solurilor sunt: tehnologii de

distrugere sau alterare a contaminanţilor (poluanţilor) care includ tehnologii

termice, biologice şi chimice, tehnologii de extracţie şi separare a

contaminanţilor din sol care includ desorbţia termică, spălarea solului, extracţia

vaporilor din sol, tehnologii de imobilizare a contaminanţilor incluzând

stabilizarea, solificare şi izolarea. Acestea pot fi aplicate in situ (fără excavarea

matricei poluate a solului intervenţia având loc chiar în amplasamentul în care s-a

produs contaminarea) şi ex situ (solul contaminat este îndepărtat în prealabil din

locaţia iniţială).

3. evacuarea corespunzătoare a substanţele chimice de uz casnic Se va evita

evacuarea de recipiente deschise de diferite produse cum ar fi vopseaua,

materialele de curăţare şi solvenţi, uleiuri şi fluide auto.

4. compostarea deşeurilor de grădină cum ar fi gazonul tăiat, resturile de fructe şi

vegetale. Acestea trebuie utilizate ca strat protector care se depune pe sol cu rol

de a reţine umiditatea în sol, a reduce eroziunea, a suprima creşterea buruienilor

(plantelor dăunătoare) şi germinarea seminţelor şi de a furniza nutrienţii necesari

prin descompunerea materiei din stratul respectiv. Prin compostare se reduce

cantitatea de azot care s-ar elimina prin descompunerea deşeurilor de grădină şi

care ar ajunge prin percolare în apa subterană şi în apa de suprafaţă.

5. menţinerea (întreţinerea) corespunzătoare a rezervoarelor subterane de stocare

a uleiurilor, fosele septice şi sistemul de canalizare. Fosele septice trebuie

evacuate periodic şi trebuie verificate pentru a nu apărea diferite fisuri şi trebuie

verificate zonele ude din curte, cu miros neplăcut şi zonele în care s-a constatat o

creştere excesivă a plantelor.

6. eliminarea şi depozitarea corespunzătoare a deşeurilor menajere. Deşeurile de

origine animală trebuie eliminate într-un sistem de canalizare sau în fosele

septice la scurt timp după producerea acestora şi nu trebuie depozitate în grădini,

pe gazon. Deşeurile menajere trebuie colectate selectiv în recipiente speciale, pe

sortimente: sticlă, metal, hârtie, materiale plastice şi trebuie reciclate. Gropile şi

depozitele de deşeuri trebuie modernizate.

7. utilizarea de ierbicide şi pesticide organice, biodegradabile. Înainte de a utiliza

substanţele chimice trebuie cunoscute informaţii despre modul de acţiune şi

despre efectele acestora. Substanţele chimice trebuie utilizate cu moderaţie.

8. plantarea de specii indigene planificată astfel încât să se reducă scurgerile.

Aceasta va ajuta la reducerea cantităţii de apă şi de substanţe chimice de pe

plantaţii (gazon) necesare pentru menţinerea culturilor respective.

9. utilizarea corespunzătoare a îngrăşămintelor chimice. Îngrăşămintele chimice

trebuie utilizate în timp util şi nu se irigă culturile la care s-au administrat

îngrăşăminte pentru a împiedica scurgerile acestora. Se procedează la analiza

solului pentru a se asigura utilizarea de îngrăşăminte corespunzător necesităţilor

plantelor.

10. irigarea gazonului şi a culturilor trebuie făcută cât mai rar asigurându-se că

apa a pătruns în straturile inferioare ale solului. Irigarea se va face dimineaţa când

temperatura este scăzută. Aceasta previne scurgerea nutrienţilor din sol în timpul

irigărilor excesive şi reduce necesarul de îngrăşăminte.

11. respectarea reglementărilor în domeniul mediului şi realizarea unui lobby

pentru un control sever al poluanţilor industriali cum ar fi substanţele chimice şi

metalele grele din minerit, rafinării şi alte industrii grele. Companiile şi

întreprinderile trebuie sprijinite să utilizeze practici durabile şi nepoluante prin

cumpărarea produselor şi serviciile acestora şi nu ale concurenţilor lor. Chiar

dacă produsele acestora sunt mai scumpe faţă de cele ale competitorilor totuşi

economiile pe termen lung sunt importante.

Chimie Anorganică

e Chimie 151

5.3.3. Prevenirea/reducerea poluării atmosferei

Poluarea atmosferei este un proces dinamic, complex determinat de un număr

mare de factori. Reducerea concentraţiei poluanţilor atmosferici nu este posibilă

prin eliminarea lor din atmosferă ci prin limitarea surselor de emisie şi a

cantităţilor acestora.

Măsurile pentru controlul poluării aerului urmăresc:

1. identificarea şi inventarierea surselor de emisie a poluanţilor;

2. identificarea naturii şi caracteristicilor poluanţilor la fiecare sursă de emisie;

3. evaluarea cantitativă a emisiei poluanţilor;

4. identificarea şi cuantificarea efectelor poluanţilor atmosferici;

5. stabilirea unor norme generale şi specifice care să precizeze nivelul emisiilor

admisibile de poluanţi la fiecare sursă;

6. evaluarea costurilor totale pentru măsurile luate şi a beneficiilor.

Procesele implicate în prevenirea/reducerea poluării atmosferei sunt: adsorbţia,

absorbţia, condensarea şi diferite procese chimice.

Adsorbţia este operaţia unitară de transfer de masă prin care un component (sau

mai mulţi) dintr-o fază fluidă (gazoasă sau lichidă) este transferat şi reţinut la

suprafaţa unei faze solide. Procesele de adsorbţie se desfăşoară pe anumite

materiale cu proprietăţi adsorbante numite simplu adsorbanţi. Aceste materiale au

proprietatea de a adsorbi selectiv cantităţi apreciabile de componenţi gazoşi sau

lichizi.

Materiale adsorbante utilizate în procese de depoluare sunt: cărbunele activ,

oxizii micşti, silicaţii şi aluminosilicaţii, zeoliţii şi chiar polimeri organici cu

structură poroasă.

Absorbţia este operaţia unitară de transfer de masă prin care un component gazos

este transferat din fază gazoasă într-o fază lichidă prin dizolvare. Absorbantul

este un lichid, care poate fi monocomponent (apa) sau multicomponent (soluţii de

acizi, baze, săruri, amine etc, sau suspensii). Acestea pot fi soluţii apoase în care

se află componenţi cu solubilitate scăzută precum carbonaţi, hidroxizi sau CaO,

MgO.

Procesul de condensare este un proces fizic prin care un compus aflat în stare de

vapori este adus în fază lichidă prin modificarea parametrilor de stare (presiune şi

temperatură). Procesul se desfăşoară cu degajare de căldură (proces exoterm), cu

micşorare de volum deci este favorizat de temperaturi joase şi presiuni ridicate.

Eliminarea poluanţilor în stare de vapori din gazele reziduale se poate realiza prin

procese bazate pe scăderea temperaturii, a presiunii sau a temperaturii şi

presiunii. Agenţii de răcire deseori utilizaţi sunt aer, apă sau soluţii de răcire tip

solă care preiau atât căldura vaporilor, cât şi căldura gazelor purtătoare.

Procese chimice. Eliminarea poluanţilor din gazele reziduale prin procese

chimice presupune modificarea acestora prin reacţii chimice din care rezultă

produşi de reacţie mai putini poluanţi şi mai uşor de separat. Cele mai uzuale

procese chimice de depoluare a gazelor sunt de tip:

1. procese de neutralizare aplicabile poluanţilor cu caracter acid (HCl, HCN, H2S,

SO2, SO3, NO2, iar agenţii de depoluare sunt reactanţi cu caracter bazic:

a) suspensiile apoase de Ca(OH)2, Mg(HO)2, CaCO3, MgCO3, dolomită;

b) oxizii metalici şi carbonaţii: CaO, MgO, ZnO, CuO, Fe2O3, MnO2,

CaCO3, MgCO3, CaCO3∙MgCO3, soluţii de NaOH, Na2CO3, K2CO3,

Na3PO4, NH4OH, Ca(OH)2, baze organice (mono, di sau trietanolamine);

2. procese de oxidare aplicabile poluanţilor cu caracter reducător (CO, H2S, SO2,

COV). Reactantul cu caracter oxidant folosit în aceste situaţii este oxigenul.

Procesele de oxidare se pot desfăşura în trei variante:

a) oxidare catalitică, când oxidarea are loc la temperatură joasă, procesul se

desfăşoară în reactoare catalitice. Se aplică în cazul gazelor cu conţinut

de CO, H2S, SO2, COV;

b) oxidare termică procesul are loc pentru gaze cu conţinut de CO, COV, la

Chimie Anorganică

e Chimie 152

temperaturi ridicate în reactoare tip cameră de combustie;

c) incinerare sau combustie în flacără, este aplicabilă gazelor cu conţinut de

hidrocarburi sau COV. Procesul se desfăşoară la temperaturi ridicate în

arzătoare cu flacără. În urma reacţiei se obţin produşi nepoluanţi precum

CO2 şi H2O sau dacă în gaze există compuşi cu sulf (S, SO2 sau SO3) se

obţin produşi valorificabili (H2SO4);

3. procese de reducere: poluanţii care sunt eliminaţi sau reduşi prin acest proces

au caracter oxidant, gazele conţinând un conţinut mare de NOx şi SO2.

a) agenţii cu caracter reducător folosiţi ca reactanţi în cazul oxizilor de azot

sunt NH3, H2, CH4, hidrocarburi inferioare;

b) agenţi cu caracter reducător H2S sau CO, amestecuri CO H2 sau chiar

CH4 pentru SO2;

4. procese de descompunere termică aplicabile poluanţilor instabili termic, care la

temperaturi ridicate, se descompun cu formare de produşi nepoluanţi. Sunt mai

rar utilizate datorită consumului mare de energie şi sunt în general aplicate când

restul proceselor sunt ineficiente. Gazele reziduale cu conţinut ridicat de NOx pot

utiliza astfel de procese.

5. procedee de eliminare a particulelor solide au ca scop atât reducerea poluării

atmosferei, cât şi protecţia muncii; protejarea conductelor şi utilajelor de acţiunea

corozivă a particulelor din fluxurile gazoase ale procesului respectiv; protejarea

altor procese tehnologice de acţiunea particulelor aspirate împreună cu aerul

tehnologic necesar, recuperarea în vederea valorificării unor materiale (ciment,

pulberi metalice, cărbuni, pirite).

Eliminarea compuşilor cu sulf. Ţinând cont de natura surselor de emisie şi de

natura compuşilor cu sulf din gazele reziduale, poluarea atmosferei cu compuşi

cu sulf poate fi prevenită prin urmǎtoarele:

1. reducerea consumului de energie;

2. creşterea performanţelor tehnice ale procedeelor de prelucrare a materiilor

prime cu sulf şi de obţinere a compuşilor cu sulf (randamente de transformare

ridicate, posibilitatea recuperării şi utilizării compuşilor);

3. reducerea procentului de energie rezultată din arderea combustibililor

convenţionali (cărbuni şi produse petroliere grele);

4. folosirea compuşilor cu conţinut cât mai redus de sulf sau chiar a unor

combustibili fără sulf;

5. aplicarea procedeului de desulfurare în diverse etape:

a) folosirea unei etape preliminare de desulfurare avansată a combustibililor

înainte arderii acestora, denumită şi desulfurare primară. Prezintǎ

avantajul cǎ volumul de combustibil este mai mic decât volumul gazelor

de ardere, procesele de coroziune care pot apare datorită oxizilor cu sulf

sunt evitate, apare posibilitatea recuperării şi valorificării în mare parte a

sulfului din combustibili. Randamentul desulfurării combustibililor

depinde de natura acestora.

b) folosirea desulfurării ca etapă intermediară de prelucrare a gazelor

industriale (gaze de cocserie, a gazelor petrochimice) denumită

desulfurare intermediară. Aceasta constă în procese de chemosorbţie pe

oxizi metalici la temperaturi înalte. Dacă în gaze există cantităţi mari de

SO2 acestea se reţin sub formă de sulfiţi sau sulfaţi, iar dacă conţinutul de

H2S este predominant acesta trece în sulfură metalică. Procedeul este mai

eficient dacă este regenerativ şi recuperativ. Dezavantajele acestei

desulfurări sunt: consum mare de reactivi, formarea unor depozite mari

de deşeuri solide şi eficienţă relativ scăzută.

c) desulfurarea avansată a gazelor reziduale, mai ales cele ale proceselor de

ardere a combustibililor denumită desulfurare finală. Are loc înainte de

eliminarea gazelor reziduale în atmosferă. Prezintǎ eficienţǎ redusǎ

datorită prelucrării unor volume mari de gaze reziduale la temperaturi

ridicate şi cu concentraţii mici de SO2 (0,1 ÷ 0,2%), iar în cazul prezenţei

Chimie Anorganică

e Chimie 153

şi a altor compuşi cu concentraţii mai mari (CO2, H2O, NOx, cenuşii)

apar probleme de separare. Necesitǎ cheltuieli mari în investiţii pe

echipamente voluminoase din materiale anticorozive.

Eliminarea oxizilor de azot. Măsurile de prevenire a emisiilor mari de oxizi de

azot în procesele de ardere a combustibililor în scopuri energetice sunt denumite

măsuri primare de reducere a NOx. Ele acţionează asupra excesului de aer,

temperaturii de ardere şi timpului de staţionare în zona de reacţie. Aceste măsuri

prezintă o eficienţă bună şi cheltuieli relativ reduse.

În unele situaţii se propun măsurile secundare de reducere a emisiilor de NOx

care sunt mai costisitoare cum sunt: procedeele umede care au la bazǎ procese de

absobţie însoţite de reacţie chimică şi se aplicǎ mai ales gazelor provenite de la

fabricarea acidului azotic; procedeele uscate sunt procedee catalitice (reducerea

NOx la temperaturi moderate 200÷450ºC, cu utilizarea agenţilor reducători de tip

amoniac, uree, hidrogen, monoxid de carbon, amestecuri ale acestora) sau

necatalitice (adsorbţie pe cărbune activ, mordenit).

Eliminarea compuşilor organici volatili se realizeazǎ prin: înlocuirea COV în

procesele tehnologice (procese de degresare, de obţinere a vopselurilor,

cernelurilor şi a adezivilor) şi în produsele finale cu alţi compuşi; implementarea

celor mai bune practici de management sau modificarea procedeelor (utilizarea

sistemelor închise în timpul utilizării, stocării şi distribuţiei lichidelor cu puncte

joase de fierbere); recircularea şi /sau recuperarea COV prin adsorbţie, absorbţie,

condensare sau procese de membrană; distrugerea COV prin incinerare termică,

ardere catalitică sau tratare biologică.

Test de autoevaluare nr. 5.7

1. Menţionaţi procesele fizice care au loc în autoepurarea apelor.

2. Indicaţi diferenţa dintre autoepurare şi epurarea apelor.

3. Definiţia staţiei de epurare.

4. Definiţi compostul.

5. Menţionaţi principalele metode de reducere a poluării solului.

6. Indicaţi principiile de bază ale agriculturii biologice.

7. Precizaţi principalele procese implicate în reducerea poluării atmosferei.

8. Prezentaţi o metodă de a reduce emisiile de compuşi organici volatili din

atmosferă.

9. Menţionaţi procese chimice implicate în eliminarea poluanţilor din mediu.

10. Definiţi zeoliţii.

Chimie Anorganică

e Chimie 154

Bibliografie

1. D.F. Shriver , P.W. Atkins, C.H. Langford, Chimie anorganică, Ed.

Tehnică, Bucureşti, 1998

2. J.A. Dean, Lange’s Handbook of Chemistry, McGrawHill Inc, New York,

1999

3. W.R. Weiner, Applications of Environmental Aquatic Chemistry: A

Practical Guide, Taylor & Francisc Group, LLC, 2007

4. A. Bâtcă, Chimie anorganică modernă în întrebări şi răspunsuri, Ed.

ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti, 1981

5. C. Guran, Chime anorganică, Vol. I, Ed. ASAB, Bucureşti, 2007

6. I. Jitaru, Chimie anorganică structurală, Ed. Printech, Bucureşti, 2009

7. S.S. Zumdahl, Chemistry, D.C. Heath and Company, Lexington,

Massachusetts, Toronto, 1986

8. L.Stoica, Chimie anorganică, Ed. Printech, Bucureşti, 2001

9. A. Răzvan, Chimie pentru ingineri optometrişti, Ed. Printech, Bucureşti,

2005

10. http://www.webelements.com

11. http://goldbook.iupac.org

12. http://www.ptable.com

13. http://www.britannica.com/science-and-technology

14. P. Spacu, M. Stan, C. Gheorghiu, M. Brezeanu, Tratat de chimie

anorganică, vol III, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1978.

15. C.D. Neniţescu, Chimie generală, Ed. didactică şi pedagogică, Bucureşti,

1985.

16. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Basic Inorganic Chemistry, Ediţia a

3-a, Ed. John Wiley & Sons, Inc. New York, Chichester, Brisbane, Toronto,

Singapore, 1995.

17. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, Ed. Butterworth-

Heinemann, Oxford 1998.

18. C. Guran, D. Berger, Guide for inorganic chemistry, Ed. Politehnica,

Bucureşti, 2002.

19. E. Bratu, Operaţii şi utilaje în industria chimică, vol 1, Ed Tehnică,

Bucureşti 1985.

20. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook (8th edition), Mc Graw Hill, 2008.

21. T. D. Danciu, P. Postelnicescu, A. M. Dumitrescu, R. Onofrei, Bazele

Ingineriei Chimice, vol I-II, Ed. Fair Partners, 2004-2007.

22. R. Vîlcu, Termodinamica Chimică, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1975.

23. G. Boari, I.M. Mancini, E. Trulli, Technologies for water and wastewater

treatment, CIHEAM-Institut Agronomique Méditerranéen, - no. 31, 1997.

24. C. Chiriţă, S. Asandei, P. Papacostea, N. Hgondru, Ecopedologie cu baze de

pedologie generală, Ed. Ceres, Bucureşti, 1974.

25. C. Costache, C. Modrogan, Ecotoxicologia şi evaluarea riscului, Ed. AGIR,

seria Inginerie-Mediu, Bucureşti 2006.

26. R.J. Heinsohn, L.R. Cable, Sources and Control of Air Pollution, Prentice

Hall Inc, 1999.

27. R.E. Hester, R.M. Harrison (editori) Air Pollution and Health, RCS, 2000.

28. C. Higman, M. van der Burgt, Gasification, Second ed., 2009.

29. Gh. Lăzăroiu, Soluţii moderne de depoluare a aerului, Ed. AGIR, Bucureşti,

2006.

30. Legea nr. 107 din 25 sept. 1996 – Legea apelor publicată în Monitorul

Oficial Nr. 244 din 8 octombrie 1996.

31. S.E. Manahan, Environmental Science and Technology, Lewis Publishers,

New York, 1997.

Chimie Anorganică

e Chimie 155

32. M. Meltzer, Pollution Prevention: Avoiding the need to Manage Wastes –

Tehnologies for Environmental Cleanup: Toxic and Hazardous Waste

Management, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, Boston, London,

1994.

33. R.A. Meyers, D.K. Dittrick, Encyclopedia of Environmental Pollution and

Cleanup, vol. 1,2, John Wiley & Sons, Inc., 1999.

34. B. Shaw, C. Mechenich, L. Klessig, Understanding lake data, G3582, RP-

03/2004.

35. C.M. Simonescu, R. Stănescu, Noţiuni generale de ecologie, Ed. Printech,

Bucureşti, 2005.

36. C.M. Simonescu, R. Stănescu, Sz. Lanyi, Poluarea şi protecţia mediului,

Ed. Printech, 2002;

37. R. Stănescu, L. Bobirică, O. Orbuleţ, Remedierea solurilor contaminate, Ed.

AGIR, Bucureşti, 2006.

38. L.Theodore, A. Buonicore, Air polllution control Equipment, Berlin, 1994.

39. I. Untea, Controlul poluării aerului, Ed Politehnica Press, Bucureşti 2010.

40. www.greenagenda.org/eco-acqua, seria ECOAQUA