Apa si Solul

10.2. 2 POLUANTII APEI

10.2.2.1.Calciul si duritateaCalciul se gaseste in natura in diverse roci si in apa ca urmare a echilibrului

CaCO3 + H2O + CO2 aq = Ca+2 + 2HCO3-1

a) Duritatea apei

Duritatea apei reprezinta cantitatea de saruri solubile de calciu si magneziu existenta in unitatea de masa de apa.

In functie de natura sarurilor de calciu si magneziu se deosebesc urmatoarele tipuri de duritate: duritate temporara, duritate permanenta si duritate totala.

Duritatea temporara Dt este data de dicarbonatii de calciu si magneziu, saruri care la incalzire se descompun, conform reactiilor:

Ca(HCO3)2 ( CaCO3 + CO2 +H2O

Mg(HCO3)2 ( MgCO3 +CO2 + H2O

Deci duritatea temporara dispare la incalzirea apei.

Duritatea permanenta Dp este data de celelalte saruri solubile ale calciului si magneziului, ex CaCl2, MgCl2, CaSO4, Mg(NO3 )2 etc.

Duitatea totala DT este suma celor doua duritati.DT=Dt + Dp

Duritatea apei se exprima in grade de duritate.

Continutul de 10 mg l-1 CaO se noteaza cu D si este denumit in mod conventional grad de duritate.

In functie de duritate, apele se clasifica in: ape moi -cu duritatea cuprinsa intre 5 si 10 D; ape cu duritate medie, cu duritatea cuprinsa intre 10 si 20 D, ape dure cu duritatea cuprinsa intre 20 si 30 D si ape foarte dure cu duritatea mai mare de 30 D.

Alti componenti ai apelor naturale: Al, Cl-1, F-1, Fe, Mg, Mn, Azot:NH4+, NO3-, NO2-, K, P, Si, S, Na.

Substante complexate Cd(CN)+, Cd(CN)2, Cd(CN)3-, P2O74- pirofosfat, agenti de chelare cu formare de structura inel;

10.2.2.2. Metale si compuii lor

Dup Farbe [] toxicitatea metalelor este atomic adic este imprimat de unii atomi sau ioni. De ex aproape toti compuii anorganici sau organici ai Pb, Hg, As sunt toxici spre deosebire de alti compui ca pesticide, medicamente care posed o toxicitate molecular deci de ansamblu al organizrii atomilor; nu simpla prezen a atomilor de carbon. Unele metale sunt foarte importante n metabolism: Na, K, Ca, Mg, Fe. In anumite organe n timp se acumuleaz i cantiti de metale cu aciune toxic din alimente iar de la o anumit concentraie a acestora ncepe s se manifeste aciunea toxic.

a) Mercurul i compuii si sunt utilizati n industriile: clorosodice, acetaldehid, aparatur electronic, fungicide (acetat de fenil mercur, metoxietil mercur), ngrminte, in cantitatea vehiculat n industrie numai 20% se recircul restul este trimis n mediul nconjurtor. Astfel transferul de Hg de pe continent n ocean este estimat la 3500t/an sub form de metil mercur solubil, acest compus este nglobat n ciclul trofic prin ptrunderea lui fitoplencton, apoi n pesti, si ajunge la om. Dup moartea fitoplanctonului, metil mercurul rmne n sedimente i ciclul rencepe. Metil mercurul este greu biodegradabil acumulndu-se n ton, crustacee, fructe de mare n care concentraia de Hg a fost de pn la 850.000 ori mai mare decit n apa de mare -Accidentul de la din golful Minamata boala Minamata care a provocat 1200 de victime, n special anomalii congenitale datorit aciunii mutagene a metil mercurului. Alte accidente Suedia, Canada, Frana, Germania la minerii din minele de aur ( extrgeau aurul prin amalgamare), fier. Toi compuii ionizabili, anorganici sau organici ai Hg sunt toxici deoarece mercurul ionic are afinitate mare pentru gruprile SH- din proteine i astfel se acumuleaz n organism provocind boala hidrargirism care se manifest printr-o dereglare total a functiilor celulare, precipitarea proteinelor, uremie, caderea prului, a dinilor i moartea.

b)Plumbul

Surse: ind metalurgica, aditivarea benzinelor, tipografii literele sunt de Pb, fabricarea bateriilor, grunduri . annual 37000 t ajunge n ocean. Produce boala numita saturnism cu efecte somatice i genetice dezastruase. Modific mineralizarea organismului extrgnd fosforul i ferul cu care formeaz compui stabili deci produce anemie, tulburri de nutriie, senilitate precoce pericol prin acumulare poate produce probleme i n generaia urmtoare.

c) Arsenul

A fost utilizat din cele mai vechi timpuri la obinerea vopselelor i ca otrav. Se utilizeaz n industria farmaceutic, la obinerea pesticidelor, vopselelor. Omul introduce anual n organism cca 7,2 mg As care se elimin aproape n totalitate. Anumii compui n doze mici au aciune terapeutic i sunt introdui prin alimetaie de ex unii peti conin 0,25 mg/Kg iar fructele de mare pn la 1 g/Kg; tutunul conine cca 10mg/g foi uscate din care 20% trece n fumul de igar. As2O3 otrav- oricioaic- Actiunea toxicologic este aprox aceeai ca la Hg.

d) Cromul

Compuii de crom hexavalent sunt toxici, cromul trivalent nu, chiar este un element esenial pentru via. Intoxicaii n metalurgie, ind chimic, vopsele porelan Pulberile i aerosolii produc perforarea septului nazal i leziuni ale pielii i mucoaselor.

e) Manganul

Este element important dar pulberea de MnO2 provoac paralizii ca la Parkinson .

f) Cadmiul tulburri pulmonare renale i osoase.

10.2.2.3 Pesticidele i insecticide

Pesticidele reprezint una dintre clasele de substane care au avut un rol yridine n evolui societii omeneti din ultimii 50 de ani. Sunt substane cu actiune slectiv care prin compoziie, doz sau mod de administrare sunt capabile s distrug insecte, ierburi, ciuperci, spori (otrvuri) cu aciune selectiv asupra unor insecte responsabile de cumplite maladii ca malaria sau tifosul care au decimat populaii ntregi. De asemenea au revoluionat produia agricol salvnd populaii ntregi de la foamete. Un singur lucrtor din industria pesticidelor nlocuiete 100 de lucrtori agricoli care ar lupta mpotriva dauntorilor. In cea mai mare parte sunt compui organici de sintez.

Insecticidele sunt substane toxice care distrug insectele:

compui organoclorurai,

DDT diclor-difenil-triclor- etan este o otrav liposolubil produce paralizia i moarte insectei. Limita de toleran pentru om este de 7ppm pe alimente. In yridin nu se mai utilizeaz pentru c se degradeaz foarte lent acumulndu-se n esuturile grase. Doar In arile foarte srace n lupta mpotriva malariei.

HCH hexaclorciclohexanul-gamexanul- izomerul yridi foarte toxic este foarte putin solubil n ap de acees se acumuleaz n sol.

esteri organo-fosforici au foast obinui n laboratoarele pentru arme chimice sabia a fost transformat n plug.

Erbicidele sunt mai noi acizi fenoxiacetici, triazine, yridine clorurate. Unele dintre ele au experimentate n rzboiul din Vietnam n cantitate 1,7 Kg/ha s-a produs o astfel de contaminare a solului nct exist riscul ca pe aceste soluri s nu mai creasc niciodat nimic ( la 60g/ha elimin ntreaga v egetaie)

Fungicidele sunt substane oerganice sau anorganice cu proprietatea de adistruge sporii i a mpiedica dezvoltarea ciupercilor care produc anumite boli vegetaiei ca mana viei de vie, a cartofului, rugina cerealelor, etc. Sunt sruri de cupru , compui cu sulf, compui organomercurici. Efectul utilizrii pe scar foarte larg a acestor substane n scopul creterii productivitii agricole se resimte ns din punct de vedere ecologic: prin lipsa specificitii lor atac i plante gazd; au disprut anumite buruieni care servea drept hran unor specii de animale.

10.2.2.4 Lubrifianii

Substane care reduc frecarea, se utilizeaz n turntorii, n industria de prelucrri mecanice. Lubrifianii solizi sunt n general sruri Pb, Zn Cd ai acizilor grai i unele ceruri.

10.2.2.5 Substanele ignifuge i fungicide

Pentru ignifugare se utilizeaz n special fosfaii organici deci sunt surs de fosfor n ape.

10.2.2.5. Detergenii

Sunt substane tensioactive utilizate n cantiti din ce n ce mai mari att n consumul casnic ct i industrial. In general conin trei componenei de baz: substana tensioactiv, parfumuri i substane oxidante ca nlbitori. Dintre detergeni cei mai toxici pentru biosfera acvatic sunt cei cationici care distrug microflora bacterian i algele ceea ce duce la scderea cantitii de hrana pentru fauna acvatica iar pe de lat parte inhib activitatea bacteriilor descompuntoare ceea ce duce la cetinirea procesului natural de autopurificare a apelor.

Cei mai utilizai detergeni sunt cei anionici cei mai puin toxici i destul de biodegradabili, ex alchil sulfonatul liniar este biodegradabil n proporie de 90%. In Tarile uniunii europene este legiferat interzicerea producerii detergenilor nebiodegradabili, sau pe baza de fosfai.

10.2.2.6 Ingrmintele

Poluarea apelor cu ngrminte pe baz de azot i fosfor este una dintre cele mai importante probleme. Normele CCE admit un coninut de max 10ppm nitrai n apa potabil deoarece acestia sunt transformai n procesele metabolice n nitrii i apoi n nitrozamine considerae pn n prezent cele mai cancerigene substane.-(Inr-o porie de salam conservat cu nitrii se gasete tot atta nitrozamin ct n 10 tablete de piramidon iar din fumul unei singure tigri se ingereaz pn la 100 ori mai mult dect ntr-un prnz ntreg cu salam.)

Fluviile transport spre ocean un flux de nitrii de origine antropic de 10 ori mai mare dect cel natural. Cantitatea de fosfor mineral ce ptrunde n ap este de aprox 2Kg/om an i determin eutrofizarea apelor i n special a bazinelor colectoare.

10.2.2.7 Produii petrolieri-mareele negre

Poluarea apelor naturale cu compui petrolieri este una dintre cele mai serioase probleme legate de ecologia biotopului Terra. Poluarea petrolierA a apelor s-a accentuat datoit intesificii exploatrilor petroliere marine i datorit accidentelor de exploatare i de transport Vase ( sunt transportate anul aprox.1 miliard t petrol pe mare )i conducte. O cantitate nsemnat (0,3%) este deversata n apele oceanului planetar n mod constient n procesele de splare.

Primul accident de forare s-a produs 1971 la Santa Barbara California, iar cel mai mare n Golful Mexic cnd ntre iunie 1979 i martie 1980 s-au scurs n ocean 500000 t petrol.

Mareele negre sufer transformari naturale de evaporare i biodegradare n urma arora sunt transformai n noduli bituminoi i colonizai de unele specii de crustacee. Aceasta este cea mai grav poluare a oceanului planetar care a ajuns i n cel austral.

10.2.2.8 Poluare radioactive

Radionuclizi: nuclei atomici care emit radiatii ionizante

23892U

23490Th + 2 +energie

3717Cl +10n 3817Cl +

3817Cl 3818Ar +0-1Radionuclizii naturali sunt: U237, C14, K40, Ra226, Pb210,

Radionuclizii reactori : Sr90, Cs137, I131, Co60,

Timpii de injumatatite (ani): 28 30 8zile

10.2.2.9 Poluarea termica

10.2.2.10 Eutrofizarea antropogena a bazinelor acvatice

Prin eutrofizare se nelege mboguirea unui mediu n substane biogene, nutritive pentru anumite tipuri de organisme; antropogen = fcut de om, deci este vorba despre mbogirea apelor naturale n elemente nutritive ca urmare a activitilor, a interveniei umane. Explicaie: substanele implcate n ciclurile biologice sufer modificri biochimice succesive i n final ajung n mediul acvatic- ca la reaciile n lan; substane biogene =hrana i produi metabolici = hrana transformat n urma unui metabolism. Inceputul acestui lant este considerat ptrunderea n ap a formelor minerale ale azotului i fosforului sau a substanelor organice uor asimilabile, iar funcionarea acestui reactor paote fi msurat prin cantitatea de substan organic sintetizat n unitatea de timp. Ruperea lanului are loc prin evacuarea substanelor biogene, prin depozitarea lor in depuneri de fund de ex datorit pescuitului excesiv. In conditii naturale, starea staionr se atinge greu. Prin creterea cantitii de biogeni crete biomasa total ceea ce duce treptat la eutrofizarea bazinelor acvatice. Aceste procese sunt naturale, dar atunci cnd drept conseci a activitii omului cantitile de azot i fosfor deversate sunt mari atunci dezvoltarea vieii depete posibilitile biotopului i de ex,cantitatea exagerata de alge verzi de la suprafa apei va mpedica patrunderea reazelor de lumin n adncime mpedicnd fotosinteza deci nefurniznd oxigenul necesar vieii, deci algele care se gsesc n straturi inferioare mor, intr n putrefacie iar concentraia produilor de descompunere, muli dintre ei foarte toxici, creste i astfel viaa este pus n pericol.

10.2. 3 Poluantii solului

Modalitati de poluare a solului :

*poluare directa prin deversarea pe sol a deseurilor, reziduurilor industriale, pesticidelor, ingrasamintelor;

*indirect, prin depunerea agentilor poluanti, injectati in atmosfera pe sol de catre apa de ploaie si vint. Deci gradul de poluare depinde si de regimul precipitatiilor care spala atmosfera sau antreneaza de pe sol poluantii, si de regimul vinturilor.

10.2.3.1 Poluarea directa

Utilizarea fertilizantilor a devenit o necesitate ceruta de necesarul de hrana al unei populatii tot mai numeroase. Plantele iau din sol cantitati insemnate de N, P si K elemente fundamentale pentru fotosinteza organica primara, iar datorita lentoarei ciclurilor naturale, aceste elemente vitale nu se reintorc in sol in perioadele scurte de timp impuse de cultivarea intesiva a terenurilor. Deci pentru mentinerea productivitatii solurilor este necesar un aport din exterior al acestor elemente nutritive sub forma de ingrasaminte.

Necesarul de saruri minerale: NaCl; Ca- pentru schelet; -favorizeaza cresterea si dezvoltarea normala a mamiferelor; lipsa iodului in organism se manifesta prin aparitia gusei; Zn se gaseste in special in enzimele respiratorii; exista plante care acumuleaza zincul zincofile;Fe, Co, Cu in hemoglobina; exista o planta care creste in zonele bogate in cupru floarea de cupru in Zair este un indicator al zacamitelor cuprifere; Se exista anumite plante selenofile de asemenea indicatoare ale zacamintelor bogate in seleniu; Mg in plante; N si P in proteine; P in schelet, creier.

10.2.3.2 Ingrasamintele sau fertilizantii sunt substante de origine antropogena care au rolul de a inlocui elementele fundamentale nutritive din sol N,P K. Necesitatea utilizarii acestor adaosuri de elemente nutritive rezida din doua cauze;

Practicarea unei agriculturi intensive care curata complet terenul industrializind practic toate partile plantelor- mai putin radacinile in general; in acest mod sunt intrerupte ciclurile naturale de descompunere realizate de consumatorii saprofagi si descompunatori, practic inlaturind complet plantele nu mai are ce sa fie descompus;

Ciclurile naturale ale materiei asa cum le-am invatat sunt lente, iar necesarul de hrana al omenirii cere utilizarea unor culturi rapide, succesive , eventual mai multe intr-un an si in acest mod potentialul solului nu se poate reface natural. La sfirsitul unui ciclu de viata al unei culturi in productia agricola respectiva s-au acumulat elemente biogene ce trebuiesc inlocuite in mod artificial pentru a pastra potentialul roditor al solului.

Consumul de elemente biogene este diferit in principalele etape de dezvoltarea plantelor fig. 1.

Figura 10.1 Necesarul de elemente biogene in functie de perioadelke de dezvoltare a plantelor

Secatuirea solului are doua consecinte negative;

Scaderea fertilitatii;

Scaderea rezistentei la eroziune prin scaderea cantitatii de masa verde ce protejaza solul.

Ingrasaminte cu azotFormele legate ale azotului sunt scoase din circuitul de substanta cu o viteza mult mai mare decit viteza de formare a humusului, in acest mod ecosistemele solului nu mai au rezerve. De asemenea, cresterea animalelor in complexe zootehnice, adica concentrarea acestora in spatii mici a adus lipsa azotului organic animal, raspindit pe suprafete mari si a intrerupt de asemenea lantul natural de refacere a potentialului de azot.

Provenienta substantelor azotoase

Cea mai mare parte a sarurilor cu azot provin din descompunerea substantei organice moarte

Azotul amoniacal adus de precipitatii substante fotosintetizate in atmosfera.

Azotul atmosferic captat de bacteriile fixatoare de azot si algele albastre.

Aportul suplimentar de azot se aduce sub forma de NH4NO3; Ca(NO3)2; (NH4)2SO4; uree- CO(NH2)2; productia mondiala a ingrasamintelor cu azot este de aproximativ 54 milioane t din care in spatiul fostei URSS aproximativ 10 milioane t.

Azotul este un stimulent de crestere pentru plante, dar excesul de azot in sol are efecte negative: frineaza sinteza unor proteine, a unor enzime, a clorofilei, hidratilor de carbon, provocind:

Scadea rezistentei la depozitare a legumelor si fructelor;

Scaderea valorii nutritive, astfel scade cantitatea de zahar din sfecla de zahar

La un adaos de 150Kg/ha la paioase scade rezistenta mecanica a paielor;

La un ados de 200 Kg/ha scade procentul semintelor ce germineaza.

In general excesul de azot in sol se acumuleaza ca nitrati solubili, este dizolvat de apa si ajunge in pinza freatica provocind poluare (s-a discutat la ape);

Excesul de azot din sol se acumuleaza si in plante animale

Omnitriti nitrozaminecancer

Azotul din hrana stimuleaza dezvoltarea micotoxinelor provocatoare de cancer, astfel 5% din cazurile de cancer ale organelor de nutritie si excretie se datoreaza azotului din alimente. Cantitatea de azot din hrana trebuie sa fie