poluarea mediului si conservarea naturii

Upload: andrasoaia-alexandra

Post on 16-Jul-2015

591 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

POLUAREA MEDIULUI I CONSERVAREA NATURII

2

Cuprins Introducere 1. Poluanii i circulaia lor n biosfer 1.1. Clasificarea general a poluanilor 1.2. Circulaia poluanilor n biosfer 1.2.1. ncorporarea poluanilor n biomas 1.2.2. Concentrarea poluanilor n lanurile trofice 2. Aciunea antropic asupra mediului 2.1. Omul primitiv i alterarea mediului 2.2. Agricultura i impactul ei asupra mediului 2.3. Impactul civilizaiei tehnologice contemporane asupra biosferei 2.4. Explozia demografic uman i efectele sale asupra mediului 2.5. Reducerea diversitii biocenozelor 2.5.1. Distrugerea vegetaiei primitive 2.5.2. Reducerea diversitii faunei 2.6. Alterarea fizico-chimic a solului 2.7. Epuizarea rezervelor energetice i de materii prime 2.8. Reducerea rezervelor de ap dulce i alimentare 3. Poluarea atmosferei 3.1. Circulaia poluanilor n atmosfer 3.2. Poluanii atmosferei i modul lor de aciune 3.2.1. Originea i clasificarea poluanilor atmosferei 3.2.2. Poluani gazoi 3.2.3. Particule solide 3.3. Efectele polurii atmosferei asupra organismelor vegetale 3.4. Efectele polurii atmosferei asupra organismelor animale 3.5. Poluarea atmosferic i ciclurile biogeochimice 3.6. Efectele polurii atmosferei asupra climei 3.6.1. Efecte la nivelul macroclimatului 3.6.2. Efecte la nivelul mezoclimatului 3.7. Poluarea sonor i efectele sale 4. Poluarea solului 4.1. Poluarea solului cu reziduuri agricole, menajere i dejecii de animale 4.2. Poluarea solului cu fertilizani chimici 4.3. Poluarea solului cu metale grele 4.4. Poluarea solului cu pesticide 4.4.1. Clasificarea pesticidelor i modul lor de aciune 4.4.2. Particulariti ecologice ale pesticidelor 4.4.3.Efectul pesticidelor asupra speciilor, populaiilor i biocenozelor 5. Poluarea apelor 5.1. Poluarea biologic a apelor 3 5 7 7 8 8 9 12 12 13 14 15 18 18 20 22 23 25 29 29 31 31 32 39 40 42 43 45 45 50 52 54 56 58 59 61 62 67 67 70 71

5.1.1. Efectele polurii organice asupra mediului lotic 5.1.2. Efectele polurii organice asupra mediului lentic 5.2. Poluarea chimic a apelor 5.2.1. Poluani chimici ai apelor 5.2.2. Efectele polurii chimice asupra organismelor acvatice 5.3. Poluarea fizic a apelor 5.3.1. Poluarea termic a apelor 5.3.2. Poluarea radioactiv a apelor 5.4. Poluarea apelor subterane 5.5. Aprecierea gradului de poluare a apelor 5.6. Autoepurarea biologic a apelor 5.7. Epurarea apelor uzate 5.8. Poluarea apelor n Romnia 6. Poluarea nuclear a mediului 6.1. Radiosensibilitatea vieuitoarelor la doze letale 6.2. Radiosensibilitatea vieuitoarelor la doze subletale 6.3. Cderile radioactive i consecinele lor ecologice 6.4. Industria energetic i poluarea nuclear 7. Conservarea naturii 7.1. Bazele tiinifice ale conservrii mediului 7.1.1. Principiile strategiei mondiale de conservare a mediului 7.1.2.Principiile generale ale strategiei proteciei mediului n Romnia 7.2. Conservarea biodiversitii 7.2.1. Direcii de conservare a biodiversitii 7.2.2. Ipoteze i teorii privind cauzele dispariiei speciilor 7.2.3. Cauzele antropice ale extinciilor 7.2.4. Conservarea biodiversitii n Romnia 7.3. Conservarea diversitii speciilor. Lista roie 7.4. Conservarea comunitilor biologice n arii protejate 7.4.1. Principalele categorii de zone protejate 7.4.2. Arii protejate din Romnia 8. Legislaia privind protecia mediului nconjurtor 8.1. Dreptul mediului nconjurtor i principiile sale 8.2. Legiferarea ocrotirii naturii n Romnia 8.3. Acorduri i convenii internaionale Bibliografie selectiv

71 73 77 77 80 82 82 84 85 87 90 91 95 101 102 103 104 105 108 110 110 112 114 117 119 124 131 137 151 151 158 172 172 175 180 187

4

INTRODUCERE Poluarea nu este un fenomen recent i nici accidental. nceputurile civilizaiei umane sunt legate de apariia primelor surse de poluare, care erau ns puine i nesemnificative. Descoperirea i utilizarea focului de ctre om i mai apoi practicarea agriculturii, a constituit nceputul aciunii devastatoare a omului asupra naturii. Aceasta s-a intensificat odat cu apariia i dezvoltarea civilizaiei tehnologice contemporane, cu consecine dezastruoase asupra tuturor componentelor biosferei: modificarea fluxului energetic global, ruperea circuitului substanelor n natur, reducerea biodiversitii. Explozia demografic uman din secolul al XX-lea a accentuat impactul omului asupra naturii. Efectele acesteia, comparabile cu marile catastrofe geologice care au lovit de-a lungul timpului planeta, sunt previzibile: epuizarea rezervelor energetice i de materii prime, reducerea rezervelor alimentare i a celor de ap dulce, modificarea calitii fizico-chimice a aerului, apei i solului, reducerea diversitii biocenozelor. Aciunea antropic asupra biosferei se manifest n toate compartimentele acesteia. Dezvoltarea civilizaiei industriale a amplificat fenomenul de poluare a atmosferei, care a devenit un fenomen global. Este evident extinderea rapid a polurii atmosferei din zonele industrializate spre cele mai ndeprtate regiuni ale planetei, considerate pn nu demult nepoluate. Efectele poluanilor atmosferici se rsfrng asupra organismelor vegetale i animale, dar i asupra ciclurilor biogeochimice i climatului planetei. Poluarea solului cu reziduuri agricole i menajere, dejecii de animale, fertilizani chimici, pesticide i metale grele modific structura i compoziia solului, productivitatea lui natural, acionnd astfel asupra tuturor speciilor, populaiilor i biocenozelor. Deversarea diverilor poluani n apele naturale constituie cauza major a degradrii apelor de suprafa i freatice ale planetei. Indiferent de natura lor (biologic, fizic, chimic), toate aceste substane poluante modific proprietile fizico-chimice ale apei ca suport i mediu de via, perturb toate comunitile de hidrobioni, micoreaz productivitatea natural a apelor i, nu n cele din urm, atenteaz la sigurana vieii omului. O form relativ recent de poluare a mediului o reprezint poluarea nuclear, datorat n special industriei energetice nucleare. Efectele acestui tip de poluare s-au fcut resimite odat cu efectuarea primei experiene nucleare n S.U.A., la 16 aprilie 1945, dat care este considerat nceputul ere nucleare. Radiaiile nucleare, indiferent de natura i originea lor, afecteaz organismele vegetale i animale prin dou categorii de efecte majore: efecte somatice, care merg de la reducerea speranei de via i pn la moartea aproape instantanee a individului iradiat, i efecte genetice, concretizate n mutaii genetice letale sau subletale, n funcie de doza de radiaii, timpul de expunere, radiosensibilitatea organismului. 5

Impactul antropic major din ultimele dou secole a impus necesitatea ocrotirii naturii la nivel local, regional i global. Instituii specializate au stabilit la nivel global principiile strategiei mondiale a conservrii mediului, direciile i modalitile concrete de ocrotire i conservare a naturii. Scopul acestor msuri este, n final, conservarea biodiversitii la toate nivelele: genetic, al speciilor i al ecosistemelor. Ritmul alarmant de dispariie a speciilor la nivel planetar a impus inventarierea speciilor, stabilirea cauzelor antropice ale extinciilor i ncadrarea speciilor n diferite categorii de conservare, n funcie de gradul de ameninare cu dispariia. Au fost ntocmite astfel liste roii ale peciilor ameninate la nivel global, continental i la nivelul fiecrei ri. Conservarea eficient a comunitilor biologice ameninate se poate realiza prin constituirea de arii protejate la nivel global, regional i la nivelul fiecrei ri, prin managementul efectiv al acestor zone, prin implementarea de msuri de conservare n afara ariilor protejate, ct i prin restaurarea comunitilor biologice din habitatele degradate. Uniunea Internaional pentru Conservarea Naturii a stabilit la nivel global ase categorii de arii protejate, n care sunt luate msuri prioritare de conservare a speciilor i comunitilor biologie n funcie de unicitatea speciilor, pericolul de extincie i utilitatea imediat a speciilor pentru om. Romnia s-a aliniat la aceste cerine internaionale privind protecia mediului prin constituirea unei reele naionale de arii protejate i monumente ale naturii i prin stabilirea prin lege a zece categorii de arii protejate. Conform Legii 5/2000 suprafaa ocupat de arii protejate n ara noastr reprezint 5,18% din suprafaa Romniei, din care cea mai mare parte a suprafeei protejate revine parcurilor naionale, parcurilor naturale i Rezervaiei Biosferei Delta Dunrii. Aciunea distructiv a omului asupra naturii a luat forme din ce n ce mai diverse, manifestndu-se la nivel global. n acest context au fost promovate numeroase legi pentru protejarea mediului i s-a nscut o nou ramur juridic, dreptul mediului nconjurtor, care este fundamentat pe o serie de principii de baz i de principii decizionale. Preocuparea pentru legiferarea ocrotirii naturii n Romnia nu este nou. Cea mai veche astfel de reglementare dateaz de pe vremea lui tefan cel Mare, care constituie primele braniti, similare ariilor protejate actuale. n perioada modern, ocrotirea naturii devine o preocupare constant la numeroi oameni de tiin precum Grigore Antipa, Emil Racovi, Ion Borcea, Alexandru Borza. La iniiativa lor, n 1930, apare prima Lege pentru protecia monumentelor naturii, se nfiineaz Comisia monumentelor naturii i ia fiin la noi prima arie protejat major, Parcul Naional Retezat. Actualmente, activitatea de protecie i conservare a naturii este direcionat de Legea proteciei mediului nr. 137/1995, Legea 5 / 2000 privind planul de amenajare a teritoriului naional, Seciunea a III a Zone protejate i de Legea 462 / 2001 privind regimul ariilor protejate, conservarea habitatelor naturale, a florei i faunei slbatice. 6

1. Poluanii i circulaia lor n biosfer Definirea noiunii de poluare s-a fcut n diferite moduri, pornind de la faptul c etimologic, a polua nseamn a murdri, a degrada, a profana. Poluarea poate fi definit ca o modificare defavorabil mediului natural, care apare parial sau n totalitate ca urmare a activitii umane, are efecte directe sau indirecte asupra acestuia, alternd repartiia fluxului de energie, nivelul de radiaii, compoziia fizico-chimic a mediului natural i abundena speciilor. Aceste modificri pot influena omul direct sau indirect, prin intermediul produselor agricole, apei i altelor produse biologice, afecteaz obiectele fizice, posibilitile recreative ale omului i uresc natura (Ramade, 1992). Poluanii sau substanele poluante sunt produi de origine natural sau artificial care, ptrunznd n diferite compartimente ale biosferei, produc modificri fizico-chimice ale mediului natural, altereaz fluxul de energie i nivelul de radiaii la nivel global i influeneaz repartiia i abundena speciilor. Poluanii sunt rspndii n biosfer prin mecanisme specifice fiecrui mediu de via, sunt ncorporai n biomasa organismelor vegetale i animale i i mresc concentraia n diferite verigi ale lanurilor trofice printr-un mecanism activ de bioconcentrare. 1.1. Clasificarea general a poluanilor

Clasificarea poluanilor poate fi fcut dup foarte multe criterii, de exemplu: - dup natura agenilor poluani: fizici, chimici, biologici; - dup modul ecologic de aciune, adic dup mediul n care sunt emii i locul n care acioneaz; - dup modul de aciune asupra organismului animal: prin inhalaie, ingestie, cutanat, auditiv; Se pare c nici una din aceste clasificri nu poate fi atotcuprinztoare, deoarece aceeai substan poate aciona n diverse moduri i n diverse medii. De exemplu, mercurul prezent n sol poate trece n atmosfer sau n ap, el putnd fi ingerat odat cu alimentele sau inhalat sub form de vapori. Dup Ramade (1992), principalii ageni poluani pot fi clasificai astfel: - poluani fizici: - radionuclizi (radiaii); - temperaturi ridicate; - sunete i vibraii de joas frecven (infrasunete); - poluani chimici: - derivai gazoi ai carbonului i hidrocarburi lichide; - detergeni; - materiale plastice; - pesticide i ali compui organici de sintez; 7

-

derivai de sulf; derivai de azot; metale grele; fluoruri; particule solide i aerosoli; substane organice fermentascibile; - poluani biologici: contaminarea microbiologic a mediului cu bacterii i virui; modificarea biocenozelor prin introducere de specii noi de plante i animale; - modificri estetice: degradarea peisajelor i biotopilor naturali printr-o urbanizare excesiv sau o amenajare ru aleas; implantri industriale n biotopi naturali nemodificai sau puin modificai de om. 1.2. Circulaia poluanilor n biosfer

Substanele poluante sunt rspndite n biosfer prin mecanisme specifice fiecrei geosfere (ap, aer, sol), astfel c se impune prezentarea lor separat, n funcie de natura lor i de mediu de dispersie. Majoritatea poluanilor sunt ncorporai n biomasa organismelor vegetale i animale prin mecanisme de bioacumulare i trec dintr-o verig n alta a lanului trofic din ecosisteme, mrindu-i concentraia prin mecanisme de bioconcentrare. 1.2.1. ncorporarea poluanilor n biomas Dispersia poluanilor n biosfer nu este condiionat numai de factorii abiotici ce determin circulaia lor n atmosfer, hidrosfer i litosfer, ci ei pot fi ncorporai n organisme vegetale i animale prin diverse procese metabolice, ptrund n lanurile trofice din ecosisteme, se integreaz ciclului substanelor n biocenoze i exercit o aciune nefast asupra speciilor vegetale i animale. Prin intermediul animalelor migratoare (peti, psri, mamifere) se produce o dispersie activ a poluanilor i extinderea n acest mod a zonei contaminate cu un anumit poluant, la distane mari de sursa de emisie. Organismele vegetale i animale au capacitatea, n diferite grade, de a concentra poluanii din mediu n biomasa proprie, acionnd ca adevrai concentratori biologici. Multe organisme marine au capacitatea de a concentra din mediu substane naturale existente n concentraii foarte mici n apa mrilor i oceanelor. Astfel, alga Fucus concentreaz n talul ei cantiti nsemnate de iod, n sngele calmarilor sunt concentraii ridicate de vanadiu, n hepatopancreasul molutei Pecten sunt concentrate cantiti mari de cadmiu. Acelai fenomen are loc i cu poluanii sintetici, precum substanele organice de sintez sau radionuclizii. Observaii asupra procesului de concentrare 8

a poluanilor n biomasa organismelor animale i vegetale dateaz de cel puin 50 de ani. Foster (1954), releva c fitoplanctonul de pe coastele Columbiei are un nivel de radioactivitate de mii de ori mai mare dect al apei n care triete. Hant i Brishoff (1960) constat c fitoplanctonul dintr-un lac din California conine insecticidul TDE n concentraie de 360 de ori mai mare dect cea din ap. Aceleai caracteristici le au i plantele terestre. Bryant (1957) gsete n gramineele din unele pajiti din Marea Britanie o concentraie de Sr90 de peste 20 de ori mai mare dect n solurile pe care creteau acestea. Plantele de cultur, precum morcovul i salata, pot concentra n biomas cantiti nsemnate de substane minerale i organice, n special pesticide. Aceast mare putere de concentrare a poluanilor n biomas se manifest i la animalele terestre i acvatice. Rmele pot acumula n organismul lor concentraii de DDT de zeci de ori mai mari dect cea existent n humusul din sol. Molusca bivalv Crassostrea virginica poate acumula n organism DDT n proporie de 70.000 de ori mai mare dect n apa n care triete. n general, majoritatea vieuitoarelor au capacitatea de a acumula n organismul lor substane nebiodegradabile sau greu degradabile, dar sunt relativ puine cele care pot concentra foarte mult aceste substane, ducnd la un fenomen de amplificare biologic a polurii n ecosisteme. Factorul de concentrare al unui poluant, adic raportul dintre concentraia poluantului n esut i concentraia lui n mediu, este cu att mai mare cu ct acea substan este mai greu metabolizabil. 1.2.2. Concentrarea poluanilor n lanurile trofice Pornind de la acumularea poluanilor n biomasa productorilor primari, se constat c n lungul lanurilor trofice are loc o cretere treptat a concentraiei substanelor toxice, care ajunge n cantiti maxime n biomasa prdtorilor, aflai la captul acestor lanuri trofice. Robinson (1987), studiind un lan trofic din Marea Nordului, n care apa era contaminat cu insecticidul Dieldrine n concentraii nedecelabile, constat c n ficatul cormoranilor insecticidul avea o concentraie de 1600 ori mai mare dect cea din fitoplancton (tabelul 1.1). Tabelul 1.1. Concentrarea insecticidului Dieldrine ntr-un lan trofic marin (dup Robinson, 1987) Nivel trofic I II III IV Organisme Fitoplancton Zooplancton Crustacee Peti microfagi Peti carnivori Pescrui 9 Dieldrine (ppm) 10-3 1,5-2 10-2 3 10-2 1-2 10-1

1,2 (n ou) 1,6 (n ficat) n ecosistemele limnice poate fi pus n eviden concentrarea unor metale grele n lanurile trofice. Pornind de la o concentraie a mercurului n ap abia decelabil (sub 0,1 ppb), n biomasa fitoplanctonului mercurul ajunge la 10-100 ppb, se concentreaz n zooplancton la 100-500 ppb, iar n carnea petilor carnivori poate ajunge pn la 4 ppm (fig. 1.1). La Minamata, n Japonia, n anul 1956 a avut loc un fenomen de intoxicare cu mercur, concentrat n lungul lanurilor trofice marine, ce a dus la moartea a cteva sute de persoane i invaliditatea altor cteva mii. Ui (1972) arat c n esuturile petilor cu care se hrneau pescarii, concentraia mercurului era de 500.000 de ori mai mare dect n apa mrii. V Cormorani

Figura 1.1. ncorporarea i concentrarea mercurului ntr-o biocenoz limnic (dup Ramade, 1972)

Contaminarea laponilor cu Sr90 i Cs137 ca urmare a concentrrii radionuclizilor n lungul lanului trofic licheni reni laponi a fost studiat de Miettinen (1965), care arta c aceste populaii erau supuse la doze de radiaii de 35 de ori mai mare dect locuitorii din Helsinki, datorit consumului de carne i lapte de ren. Coeficientul de acumulare a Sr90 i Cs13 n licheni este deosebit de mare datorit particularitii solurilor din tundr. Lichenii care triesc pe aceste soluri foarte srace n sruri minerale nutritive mobilizeaz rapid radionuclizii de 10

stroniu i cesiu, analogi calciului i potasiului prin proprietile lor chimice i i ncorporeaz n biomas, astfel nct concentraia lor este de mii de ori mai mare dect a solurilor. n organismul renilor, care se hrnesc cu licheni, are loc o nou concentrare, apoi laponii se contamineaz n urma consumului de lapte i carne de ren. Cercetri similare au fost efectuate n Alaska i au pus n eviden o concentrare a Cs137 n lungul lanului trofic lichenicaribueschimoi. n esuturile de caribu concentraia de radiocesiu era de trei ori mai mare dect n licheni, iar n esuturile eschimoilor de dou ori mai mare dect n carnea de caribu cu care se hrneau aceti oameni. Dac figurm sub form de piramid concentraia anumitor poluani care contamineaz specii situate la diferite nivele trofice ntr-o biocenoz, se constat c aceasta are un aspect invers fa de piramida biomasei (figura 1.2). carnivore 2 carnivore 1 erbivore plante A plante B carnivore 2 carnivore 1 erbivore

Figura 1.2. Piramida biomasei (A) i piramida concentraiei poluanilor (B) ntr-un ecosistem. Exist o diferen ntre fenomenul de bioacumulare a poluanilor i bioamplificare a polurii. Dac majoritatea poluanilor sunt susceptibili de a fi absorbii de organismele vii i acumulai n corpul lor, numai o parte din acetia pot determina fenomene de bioamplificare n lanurile trofice. n acest sens se pot distinge trei situaii: - cazul elementelor biogene i a unor sruri indispensabile fiinelor vii, cnd are loc un transfer de la un nivel trofic la altul, fr creterea concentraiei n lungul lanului trofic; - cazul radionuclizilor i a unor substane puin biodegradabile, cnd se produce un fenomen de bioamplificare n lanurile trofice; - cazul substanelor incapabile s traverseze bariera intestinal a animalelor, precum plutoniul, cnd se observ o scdere a concentraiei poluantului n lungul lanului trofic.

11

2. ACIUNEA ANTROPIC ASUPRA MEDIULUI Aciunea devastatoare a omului asupra naturii a nceput nc din paleolitic, odat cu folosirea focului ca modalitate de extindere a suprafeelor de punat i ca tehnic de vntoare. Este nceputul distrugerii covorului vegetal primitiv i a faunei mari. Practicarea agriculturii, nc din neolitic, a nsemnat o nou imixtiune a omului n natur, cu consecine deosebit de grave: eliminarea covorului vegetal primitiv de pe suprafee ntinse i nlocuirea lui cu un numr mic de specii de plante cultivate, modificarea productivitii solului pn la deertificare total prin cultivarea unor terenuri cu structur fragil, prin irigare necontrolat i suprapunat, precum i modificarea zoocenozelor naturale prin eliminarea faunei mari erbivore, considerat concurent la hrana animalelor domestice. Civilizaia tehnologic contemporan a nsemnat, din pcate, transformarea radical a raporturilor dintre om i natur, cu consecine dezastruoase asupra tuturor componentelor biosferei: reducerea diversitii biocenozelor, ruperea circuitului substanelor n natur, modificarea fluxului energetic global. Adevrata explozie demografic uman din secolul al XX-lea, poate fi considerat un fenomen de amploarea marilor catastrofe geologice care au afectat planeta. Consecinele acesteia nu sunt greu de anticipat: epuizarea rezervelor energetice i de materii prime, reducerea rezervelor de ap dulce i a celor alimentare. 2.1. Omul primitiv i alterarea mediului Odat cu apariia lui Homo sapiens, a aprut pe Terra prima specie de animal a crui impact asupra biosferei constituie o surs potenial de dezechilibru, exercitnd asupra mediului o aciune destructiv, fr egal n istoria planetei. Omul apare ca unic responsabil de degradarea biosferei, dei dup prerea multor antropologi el n-a atins nc apogeul evoluiei sale. Strmoii notri din paleoliticul inferior, puin numeroi, fceau parte integrant din ecosistem, ca i celelalte specii de vieuitoare, fiind inclus n ciclul global al circulaiei materiei i energiei. Odat cu utilizarea focului ca modalitate de vntoare, omul din paleolitic a exercitat asupra mediului natural o aciune devastatoare care a nceput cu distrugerea covorului vegetal. n acest fel au fost distruse n Africa i Europa suprafee ntinse din pdurile primitive, care nu au mai regenerat niciodat. n diverse regiuni ale Africii, Asiei i Americii au fost distruse prin incendieri voite suprafee imense de pduri, n scopul formrii de pajiti cu graminee, care permiteau dezvoltarea unei faune copitate mai numeroase dect cea din pdurile primitive. Astfel a avut loc extinderea savanei n Africa de Vest i Asia de Sud - Est, extinderea preeriilor n America de Nord. 12

Vntorii din paleolitic, folosind focul i alte tehnici de vntoare, au redus puternic fauna de vertebrate mari care popula diferite regiuni ale globului. n Africa tropical, n pleistocen, a avut loc un adevrat masacru, care a fcut ca n numai 50.000 de ani s dispar peste jumtate din speciile de animale mari care triau la nceputul acelei perioade. n Magreb, vntorii din paleoliticul superior au distrus, n numai 12.000 de ani, mai mult de 60% din fauna de mamifere mari ce populau aceast regiune. n aceeai perioad, paleoindienii din America de Nord au decimat n ntregime turmele de mamui. 2.2. Agricultura i impactul ei asupra mediului La nceputul neoliticului, impactul omului asupra biosferei se acutizeaz prin practicarea agriculturii i creterea demografic care i-a urmat. Dezvoltarea agriculturii constituie prima mare perturbare a biosferei cauzat de om. Ea a dus la modificarea zoocenozelor, crescnd viteza de eliminare a faunei mari, considerate de pstori concurent la hrana animalelor domestice. Extinderea agriculturii a exercitat o influen negativa asupra majoritii ecosistemelor terestre. Covorul vegetal primitiv a fost eliminat definitiv de pe suprafee ntinse, fiind nlocuit cu un numr mic de plante cultivate. Despduririle masive i punerea n cultura a unor soluri fragile n regiunile temperate i tropicale au dus la distrugerea iremediabil a unor suprafee ntinse de teren. Domesticirea animalelor, n neolitic, urmat de creterea eptelului, a avut drept consecin distrugerea covorului vegetal prin suprapunat. n acest fel, suprafee ntinse au fost degradate pn la deertificare. Cultivarea unor soluri fragile, cu o structur pedologic special, irigarea necontrolat i fr discernmnt, suprapunatul, s-au dovedit a fi practici deosebit de duntoare, care au dus la modificarea productivitii ecosistemelor. Astfel de zone au fost supuse treptat aridizrii, apoi deertificrii totale. Teritorii ntinse din sudul Palestinei, nordul Siriei i Irakului, pe care acum 10.000 de ani se practica o agricultur intensiv, sunt astzi transformate n deerturi. Cultura cerealelor, creterea animalelor i mai apoi descoperirea unor tehnici eficiente de conservare a cerealelor n silozuri etane, a permis trecerea de la viaa nomad la cea sedentar a populaiei i apariia primelor concentrri umane. Dac un vntor din paleolitic avea nevoie pentru a supravieui de un teritoriu de 20 km2, unui agricultor din neolitic i sunt suficiente cteva hectare. Chiar dup apariia primelor aglomerri urbane, majoritatea populaiei tria din agricultur. Se poate spune c civilizaia agricol n-a modificat ntr-o manier semnificativ ciclul materiei i fluxul energetic n biosfer, aceast form de societate s-a integrat n ansamblul fenomenelor ecologice naturale. Impactul omului asupra naturii a rmas neschimbat, n esena sa, pn la nceputul secolului al XVIII-lea, cnd se pun n practic diverse descoperiri tiinifice ce vor determina apariia civilizaiei tehnologice contemporane.

13

2.3. Impactul civilizaiei tehnologice contemporane asupra biosferei Dup descoperirea i utilizarea primelor maini industriale, la nceputul secolului al XVIII-lea, au aprut i s-au dezvoltat n rile europene numeroase manufacturi. n agricultur au fost introduse noi plante de cultur i s-au pus la punct noi tehnologii de cretere a animalelor. Toate aceste transformri au constituit prologul unor transformri radicale a raporturilor dintre om i natura, ce au devenit semnificative n a doua jumtate a secolului al XIX-lea, cnd ncepe dezvoltarea industriei moderne. Poluarea industrial ncepe s-i fac simit efectele, mai ales n zonele din jurul exploatrilor de metale neferoase. n regiunea Swan Sea, la nceputul secolului al XVIII-lea, se constata contaminarea solului de ctre un atelier care prelucra minereuri de zinc i cupru, fapt ce a determinat dispariia ntregii vegetaii din zon. Un fenomen asemntor are loc n Sicilia, datorit unei instalaii primitive de rafinare a sulfului. n preajma anului 1700, locuitorii oraului Finale din Italia dau n judecat un atelier care producea clorur de mercur, pentru c deeurile aruncate n ap au otrvit numeroi ceteni. Se face simit tot mai mult nevoia unor surse de energie mai eficiente pentru funcionarea atelierelor i noilor mijloace de transport. Se trece treptat de la surse de energie nepoluante (mori de ap, mori de vnt, traciune animal) la folosirea n manufacturi a crbunelui de lemn, ceea ce a dus la distrugerea unor suprafee ntinse de pduri n Europa de Vest. De la nceputul secolului al XIX-lea, n industria care se ntea, se trece de la folosirea unor cantiti din ce n ce mai mari de combustibili fosili, n special crbune i petrol. Prin 1900, crbunele acoperea cca. 90% din nevoile energetice mondiale iar petrolul numai 4%. Ulterior cresc cantitile de petrol i gaze naturale folosite ca surse energetice i scad cele de crbune, nct spre sfritul secolului al XX-lea produsele petroliere acopereau peste 50% din nevoile energetice mondiale. Cantitile de combustibili fosili utilizai n scop energetic au crescut continuu i ntr-un ritm alarmant. Se estimeaz c masa total de combustibili fosili ari n 1990 pe plan mondial era echivalent cu 10% din cantitatea de energie solara fixat n fiecare an de toi productorii primari din ecosfer, sub form de compui organici. Din arderea combustibililor fosili n scopuri energetice rezult mase enorme de reziduuri de combustibili, care contamineaz grav ntreaga biosfer, nct se poate afirma c producia de energie este cauza primordial a polurii mediului. Dup 1945, chimia organic de sintez a pus la dispoziia oamenilor produse cu un impact deosebit asupra mediului, precum masele plastice, detergeni menajeri, pesticide, fertilizani. Asistm la o diversificare fr precedent a poluanilor chimici, nsoit de acumularea de cantiti imense de deeuri n toate compartimentele biosferei. Un alt participant activ la poluarea atmosferei este automobilul. Gazele de eapament conin o multitudine de produi toxici care sunt eliminai n mediu: 14

pentru fiecare litru de carburant consumat sunt eliminai 350 g de produi toxici diferii, iar 75% din plumbul coninut n carburani se regsete n atmosfer, dup arderea acestora. Poluarea nu este un fenomen punctiform, ci afecteaz suprafee din ce n ce mai extinse i la distanele mari de sursele de emisie. Pot fi gsite fragmente de mas plastic n plin ocean antarctic, la mii de kilometri de aezrile umane Ageni plastifiani emii n atmosfera marilor orae se regsesc n corpul animalelor din nordul Canadei. Pesticide, precum DDT, se regsesc n carnea i grsimea focilor i morselor din Antarctica. Ca urmare, se poate spune c poluarea a devenit un fenomen cu extindere planetar, care afecteaz ntreaga biosfer. Dup Fr. Ramade (1992), n societatea tehnologic contemporan structura i funciile ecosistemului uman sunt perturbate de trei procese majore, care tind s neutralizeze puterea homeostazic a ecosistemului i s strice ntr-un mod iremediabil echilibrul su spontan: reducerea diversitii biocenozelor, ruperea circuitului substanelor n natur i modificarea fluxului energetic global. Diversitatea biocenozelor se reduce treptat prin extinderea spaiilor urbane, artificializate, n biotopi naturali nealterai sau puin modificai, prin uniformizarea spaiului rural datorit extinderii monoculturilor pe spaii ntinse, prin distrugerea covorului vegetal spontan, restrngerea suprafeelor mpdurite, prin modificarea n totalitate a habitatelor considerate neexploatabile pentru specia uman, precum mlatinile. Ruperea circuitului substanelor n natur are loc prin acumularea unor cantiti imense de deeuri nereciclabile prin procese naturale de degradare i mineralizare, precum i prin inhibarea aciunii organismelor descompuntoare din sol i ap datorit polurii cu produi toxici a acestor medii de via. Apar n mediu produi de sintez care nu pot fi descompui, deoarece nu exist pentru acetia circuite naturale. De asemenea, omul a scos din litosfer, diverse minerale sau metale, foarte puin frecvente n litosfer precum mercurul sau aproape absente n condiii naturale i pe care le-a dispersat n aer, sol i ap n cantiti considerabile. Modificarea fluxului energetic global constituie un alt proces major de perturbare a biosferei, concretizat prin consumuri energetice exagerate n state cu o civilizaie industrial nfloritoare i mai ales prin creterea consumului energetic global ntr-un ritm alert. Toate acestea duc la epuizarea resurselor energetice neregenerabile n perioade scurte de timp i la degradarea ireversibil a mediului, procese accelerate de creterea demografic fr precedent care afecteaz astzi umanitatea. 2.4. Explozia demografic uman i efectele sale asupra mediului Dezvoltarea tehnologic a societii contemporane i creterea numeric a populaiei globului constituie astzi principalii factori de degradare ai biosferei. Explozia demografic uman din secolul al XX-lea este perceput de tot mai muli 15

ecologi ca un fenomen de amploarea marilor catastrofe geologice care au afectat planeta (Dorst, 1965). Istoria demografic a umanitii este cunoscut n linii mari, n ciuda absenei unor documente istorice nainte de anul 1650 privitoare la numrul exact al populaiei planetei. Dac se admite c primii reprezentani ai genului Homo au aprut acum 2 milioane de ani, se poate estima c de la apariia sa pe planet i pn astzi Pmntul a fost populat de 60 100 de miliarde de fiine umane. Efectivele de australopiteci i paleoantropoizi din Africa nu au depit 125.000 de indivizi n decurs de 1 milion de ani. n paleoliticul mijlociu (cca. 100.000 ani), se ajunge la cifra 1 milion de indivizi, iar la finele paleoliticului superior (cca. 10.000 ani) populaia uman este apreciat la 5 milioane de locuitori. Odat cu naterea civilizaiilor sedentare se constat o puternic cretere demografic nct acum 2000 de ani, pe vremea Imperiului Roman, populaia Terrei ajunge la 150 de milioane de oameni. De la nceputul cretinismului i pn la nceputul perioadei moderne, populaia planetei a crescut de 3,6 ori, ajungnd la cca. 545 milioane de locuitori n 1650. n aceast perioad efectivele populaiei umane au crescut cu fluctuaii mari determinate de trei factori importani: rzboi, foamete, epidemii. n secolul al XVIII-lea se continu creterea demografic datorit mririi cantitilor de produse alimentare obinute prin introducerea n cultur a unor noi plante precum cartoful i prin utilizarea unor tehnologii agricole mai eficiente. Totui, creterea populaiei s-a fcut n salturi datorit numeroaselor rzboaie i mai ales foametei. n 1810, populaia uman numra 1 miliard de locuitori, ca apoi creterea populaiei s se fac ntr-un ritm foarte rapid: 2 miliarde n 1930, 4 miliarde n 1975, 5 miliarde n 1987, ca la sfritul anului 1999 populaia planetei s ajung la 6 miliarde de locuitori. n fiecare secund se nasc 2 oameni, 78 milioane pe an, din care 52% sunt fete i 48% biei (tabelul 2.1.). Tabelul 2.1. Evoluia populaiei umane n ultimii 350 de ani Anul 1650 1800 1850 1950 1965 1985 2000 Numrul populaiei (milioane) 470 545 813 1.125 1.128 1402 2.486 3.289 4.842 6.251

Privind istoria creterii demografice umane, se constat c actualmente pe Terra triesc 5% din efectivele umane care au populat planeta de-a lungul timpului. Este evident o reducere puternic a timpului de dublare a populaiei pe 16

glob. Dac durata de dublare a populaiei de la 1 miliard (1810) la 2 miliarde (1930) a fost de 120 de ani, urmtoarea dublare de la 2 la 4 miliarde (1975) s-a fcut n numai 45 de ani. O nou dublare a populaiei la 8 miliarde ar putea avea loc n 2025, deci intervalul s-ar putea scurta la numai 38 de ani. Ritmul mediu de cretere al populaiei globului este estimat la 1,8 1,9% pe an, cu mari diferene de la o zon la alta: 0,3% pe an n Europa, 0,7% pe an n SUA, 0,9% n Rusia, 2,1% pe an n America de Sud, 2,9% pe an n Africa. Recordul creterii demografice se nregistreaz n Kenya, cu un ritm de cretere anual de 4,1%, deci o dublare a populaiei n 17 ani. Examinnd repartiia populaiei mondiale n plan geografic se constat existena a cinci mari zone, din punct de vedere demografic: - Europa densitate mare a populaiei, vitez de cretere slab; - Siberia, America de Nord i de Sud, Oceania densitate mic, ritm de cretere redus; - America Central, Africa, Orientul Mijlociu i Apropiat densitate medie, ritm de cretere accelerat; - China densitate mare i cretere moderat; - India i Asia de Sud Est densitate mare, cretere puternic. n Romnia, cel mai mare efectiv uman s-a nregistrat n 1990 cnd populaia rii a ajuns la 23.200.000 locuitori. n urmtorii ani populaia a sczut ajungndu-se n 1998 la 22.458.000 de locuitori. Cauzele scderii populaiei n Romnia par a fi schimbarea comportamentului demografic datorit situaiei economice precare fapt ce a dus la cel mai sczut coeficient de natalitate din acest secol, creterea mortalitii n special infantile, creterea ponderii populaiei vrstnice, nrutirea strii de sntate a populaiei i fenomenului de emigrare n special a tinerilor. Cauzele suprapopulaiei umane la nivel global sunt multiple. Scderea nivelului de mortalitate la toate vrstele i n special scderea mortalitii infantile pare a fi o cauz esenial. n rile cu civilizaii nfloritoare, mortalitatea infantil a ajuns la limite foarte sczute: 9,4 n Anglia, 8,1 n Frana, 6,8 n Japonia, 6,4 n Suedia. Sperana medie de via a crescut continuu datorit progreselor nregistrate de medicin, ameliorrii condiiilor de via, mai ales n mediul urban, progreselor tehnologiilor agricole care asigur cantiti ndestultoare de hran. De-a lungul timpului sperana medie de via a crescut continuu: 18 ani n neolitic, 25 de ani n vremea Imperiului Roman, 30 de ani n Evul Mediu, 50 de ani n 1900 i 77 de ani n Suedia, 1978. O alt cauz a creterii populaiei const n structura pe vrste a populaiei globului: peste jumtate din populaie este format din indivizi api s aib copii, deci s mreasc populaia Terrei. Tendinele demografice ale umanitii par a fi cele ale unei stabilizri treptate a numrului de locuitori ai planetei, la jumtatea secolului al XXII-lea la circa 10 miliarde (varianta minim), 12 miliarde (varianta medie) sau chiar 16 miliarde (varianta maximal) (tabelul 2.2.). Se constat, de asemenea, tendina 17

unei urbanizri excesive: n anul 2025 circa dou treimi din populaia globului va tri n orae, din care o treime n orae cu peste 1 milion locuitori. Tabelul 2.2. Tendina evoluiei populaiei umane n urmtorii 150 de ani Anul 2000 2050 2150 Varianta minim Varianta medie Varianta maxim (miliarde locuitori) (miliarde locuitori) (miliarde locuitori) 6,0 6,5 7,7 9,2 11,1 13,8 9,8 12,4 16,0

Unii experi n demografie, mai pesimiti, consider c populaia va continua s creasc exponenial, confirmnd tezele lui Malthus, care nc n 1798 arta c aceast cretere fr limite a populaiei umane va conduce la o foamete catastrofal, deoarece puterea de cretere a populaiei este infinit mai mare dect puterea Pmntului de a produce cele necesare existenei omului. n timp ce numrul oamenilor crete n progresie geometric, resursele alimentare nu pot crete dect liniar, n anumite limite, determinate de suprafeele agricole disponibile. Cei mai optimiti ecologi susin c omenirea va intra ntr-o faz de tranziie demografic, urmat de o stabilizare treptat a numrului populaiei, prere bazat pe exemplul Europei care a demonstrat n ultimul secol c explozia demografic nu este un fenomen de neoprit. 2.5. Reducerea diversitii biocenozelor nc de la apariia lui, omul a acionat asupra vieuitoarelor care-l nconjurau. Primele victime, se pare c au fost animalele care-i serveau ca hran, urmate de vegetaia primitiv, care a czut prad focului. Au fost eliminate astfel numeroase specii de erbivore mari i de carnivore. Treptat, aciunea distructiv s-a extins asupra pdurilor primitive, care au fost transformate n puni sau terenuri agricole. 2.5.1. Distrugerea vegetaiei primitive Distrugerea covorului vegetal primitiv a nceput nc din paleolitic, prin folosirea focului ca modalitate de vntoare i a continuat, ntr-un ritm alert, n neolitic odat cu nceputul practicrii agriculturii i creterii animalelor, prin defriri masive de pdure i transformarea acestor zone n terenuri agricole sau pune. O cauz important n reducerea suprafeelor mpdurite o constituie utilizarea lemnului ca materie prim i surs de energie, dei randamentul energetic al lemnului nu depete 25%. n Europa, ntre secolele al XVI-lea i al XIX-lea, s-au fcut tieri masive de pdure pentru producerea de crbune de lemn, 18

utilizat la prelucrarea metalelor. De altfel i astzi, n rile subdezvoltate, peste 50% din producia de lemn este folosit ca surs energetic. Consumul mondial de lemn s-a mrit fr ncetare. n ultimii 50 de ani consumul de lemn a crescut de peste 4 ori, de la 700 milioane/m3/an n 1952 la peste 3 miliarde/m3/an n 2000. Pe lng reducerea suprafeelor mpdurite, datorit faptului c ritmul tierilor depete ritmul de cretere al arborilor, se constat i o degradare calitativ a acestora, deoarece n unele zone, plantaiile naturale de specii autohtone valoroase au fost nlocuite cu specii repede cresctoare, precum pinul sau eucaliptul, aduse din alte regiuni biogeografice, dar care au o valoare economic mai redus. Dezvoltarea agriculturii a constituit, de asemenea, o cauz nsemnat a reducerii suprafeelor de pdure. Odat cu apariia i dezvoltarea comunitilor umane sedentare, pdurile ncep s fie tiate sistematic pentru mrirea suprafeelor agricole i pentru extinderea zonelor de punat. Regiunile cu cele mai vechi civilizaii precum China, India, bazinul mediteranean, Mexicul au cele mai reduse suprafee de pdure. De exemplu, n China suprafeele de pdure nu reprezint acum dect 10% din suprafaa rii. n Europa, un raport FAO din 1985, estima c suprafaa de pdure (fr Rusia) reprezint cca. 159 milioane de hectare, adic 33% din suprafaa continentului. n realitate, mare parte din suprafeele mpdurite se gsesc n Scandinavia i n Europa de Est, n timp ce n Europa Central i de Vest aceste suprafee sunt mult mai mici. Incendierea repetat a pdurilor mediteraneene pentru mrirea suprafeelor agricole sau pentru transformarea acestora n zone de pune a dus la apariia unor ecosisteme degradate, populate cu arbuti din specii xerofile, care nu formeaz un covor compact, ci las locuri goale ce vor fi supuse unei intense eroziuni eoliene i hidrice. Reducerea suprafeelor de pdure mediteranean a fost favorizat i de punatul intens al animalelor n pdure, prin consumul puieilor tineri i mpiedicarea regenerrii pdurii. Aciunea conjugat a acestor factori a fcut ca n aceste zone pdurea actual s nu reprezinte dect 5% din pdurile primitive. n acest fel, deertul s-a ntins pe suprafee altdat mpdurite n Magreb, n Orientul Apropiat, n Pandjab (India). Pdurile tropicale sunt cele mai afectate ecosisteme de aciunea direct a omului. La nceputul anilor 80 FAO estima suprafaa acestor pduri la 11,6 milioane km2 dar viteza lor de dispariie era evaluat la 157.000 km 2/an. n acest ritm, pn n anul 2057 ntreaga pdure tropical ar dispare de pe Terra. n Africa, numai 17% din suprafaa continentului este acoperit cu pduri dei acum 1000 de ani pdurea ocupa peste 60%. n Africa de Est, extinderea plantaiilor de ceai, cafea, ananas i alte plante care pot fi exportate, s-a fcut n exclusivitate prin tierea pdurilor tropicale vechi, care nu mai reprezint astzi dect cel mult 2% din teritoriul Kenyei i Tanzaniei. Se apreciaz c din pdurea tropical african iniial nu mai exist astzi dect cel mult 40%. 19

Marea pdure amazonian este i ea ameninat grav. Coloniile de agricultori instalate aici au nceput defriarea unor suprafee ntinse i transformarea lor n ferme agricole sau de cretere a animalelor. Numai n 10 ani (1966-1975) au fost astfel defriate 12 milioane de hectare de pdure. Datorit unor particulariti pedologice, solul zonelor despdurite este supus unei eroziuni puternice, este rapid deteriorat, invadat cu ierburi care nu sunt consumate de vite, nct n cel mult 10 ani aceste parcele sunt inutilizabile i se reia defriarea altor suprafee de pdure. Intervenia direct a omului n mediul natural se manifest ntotdeauna printr-o simplificare a ecosistemelor i apariia unei succesiuni de comuniti a cror biomas i diversitate este din ce n ce mai redus, fenomen denumit serie regresiv (de exemplu succesiunea pdure step - ogor). 2.5.2. Reducerea diversitii faunei Reducerea diversitii faunei terestre i acvatice s-a produs de-a lungul timpului prin trei procese majore: - vntoarea excesiv pn la exterminarea anumitor specii; - modificarea profund sau dispariia biotopilor la care erau adaptate anumite specii; - modificarea concurenei intraspecifice n ecosisteme prin introducerea de specii noi. Dup World Wildlife Foundation (1988) cele mai grave aciuni umane care au dus la dispariia speciilor sunt vntoarea (38%), alterarea habitatelor (30%) i introducerea de specii strine n ecosistemele naturale (tabelul 2.3.) Tabelul 2.3. Contribuia unor aciuni umane la extincia vieii slbatice (dup World Wildlife Found., 1988) Nr. crt. 1 2 3 4 5 6 7 8 Factorul perturbator Alterarea habitatelor Vntoarea pentru produse comerciale Vntoarea Introducerea de specii strine Combaterea duntorilor i animalelor de prad Comer cu animale de agrement Practici culturale i religioase Poluare Ponderea (%) 30 20 18 16 7 5 2 2

Vntoarea a constituit i constituie principalul factor de distrugere a speciilor de animale terestre, proces nceput nc din pleistocen, fapt ce a avut ca urmare dispariia marilor mamifere. Cu excepia carnivorelor mari, vnate datorit 20

pericolului potenial ce l reprezentau pentru om, celelalte specii au disprut ca urmare a vntorii n mas n scopuri economice. Numeroase specii de psri i mamifere au fost masacrate ncepnd din secolul al XIX-lea, ca urmare a descoperirii armelor de foc i a folosirii otrvurilor, ca modaliti de vntoare. n acest mod, n America de Nord au fost aproape exterminate n aceast perioad dou specii, care la nceputul secolului al XIX-lea numrau zeci de milioane de exemplare: cocoul de preerie (Tympanychus cupido) i porumbelul migrator (Ectopistes migratorius). Ultimul exemplar de coco de preerie a disprut n 1932, iar ultimul porumbel migrator n 1914. La nceputul secolului al XIX-lea, n America de Nord, existau aproximativ 60-100 milioane de exemplare de bizoni iar la sfritul secolului numai 541 de exemplare. Protejarea acestei specii prin lege, nc din 1894, a fcut ca astzi efectivele de bizoni s se ridice la 30.000 de exemplare, existente n parcuri i rezervaii. Comerul cu blnuri i piei constituie cauza principal a reducerii numrului de feline. Au fost vnate fr cruare mii de exemplare de pantere, gheparzi, tigri, jaguari, etc. Tot pentru piei au fost vnai i cangurii. n Australia, au fost perioade cnd au fost vnate circa 2 milioane de exemplare pe an. Comerul cu fildei este cauza unui adevrat masacru la care sunt supui elefanii africani (Loxodonta africana). Dac n 1979 n Africa existau aproape 1,4 milioane de elefani n numai 7 ani numrul lor a sczut la 760.000 de exemplare. Numeroase specii de egrete, papagali, colibri, psrile paradisului au fost vnate acerb pentru penele lor ornamentale. Alte specii de psri i mamifere sunt capturate i vndute ca animale de voliere sau pentru grdini zoologice private. Recoltarea oulor de psri marine de ctre colecionari sau pentru prepararea unor mncruri sofisticate reprezint o alt modalitate de scdere a efectivelor i de punere n pericol de dispariie a unor specii. Micorarea numrului de rinoceri asiatici este pus n legtur cu utilizarea cornului ca produs afrodisiac sau n medicina tradiional din unele ri asiatice. n acest fel, efectivele mondiale de rinoceri negri au sczut de la 65.000 la nceputul anilor 60 la numai 4.000 n 1985. La rinocerul alb efectivele sunt i mai reduse, cca. 500 de exemplare n Parcul Naional Garamba din Zair. O alt cauz a scderii numrului de animale slbatice o reprezint practicarea vntorii ca sport. Aceasta a dus la scderea alarmant a efectivelor de bizoni, uri grizli i cocori americani n America de Nord, feline i ungulate n Asia i a altor specii de animale rare n Europa. Multe specii de animale marine au disprut tot ca urmare a vnrii lor n mas. Primele victime au fost mamiferele marine: sirene, foci, cetacee. Sirena lui Steller (Hydromamalis stelleri), descoperit n anul 1712 n Marea Okhotsk, a fost exterminat n ntregime n numai 25 de ani. Datorit vntorii excesive a disprut complet foca clugr (Monachus tropicalis) din Caraibe, iar efectivul de foci din 21

Mediteran (Monachus monachus) era estimat n 1987 la numai 350 de exemplare. La nceputul secolului al XX-lea numrul de balene albastre (Baleinoptera musculus) din Oceanul ngheat de Nord depea 200.000 de exemplare. Vntoarea acestei specii s-a fcut ntr-un ritm care a depit cu mult capacitatea reproductiv a speciei. Numai n 1930 au fost vnate 29.400 de exemplare. Numrul lor s-a redus att de mult nct din 1964 s-a interzis prin legi internaionale vntoarea acestei specii. Vntoarea cetaceelor a continuat ns cu alte specii de balene (Baleinoptera physalus, Baleinoptera borealis, Megaptera noveangliae) i caaloi. Scderea numrului de balene a dus la o cretere puternic a cantitii de krill din mrile nordice, crustacee ce reprezentau cea mai mare parte de hran pentru aceste mamifere acvatice. Creterea necesarului mondial de hran a dus la dezvoltarea flotelor de pescuit i la mrirea continu a cantitii de pete capturat. n decurs de numai 37 de ani, cantitatea de pete capturat a crescut de peste 4 ori: de la 20 milioane tone n 1948 la peste 85 milioane de tone pe an n 1985. Exploatarea raional a petelui din mediul marin implic pstrarea unui echilibru ntre captura anual i efectivele de reproductori, n aa fel nct s existe posibilitatea refacerii stocurilor naturale de pete. Supraexploatarea rezervelor de pete oceanic amenin multe specii valoroase de peti, precum sardina de Pacific (Sardinops coerulea), anchois-ul peruan (Engraulis ringens), anchois de California (Engraulis mordax), etc. 2.6. Alterarea fizico-chimic a solului Pe lng efectele devastatoare asupra covorului vegetal primitiv, incendiile din pdurile mediteraneene i tropicale au afectat grav structura solului i capacitatea lui productiv. Datorit incendiilor, solul pierde o mare cantitate de humus care este distrus prin ardere, precum i o important surs de azot, prin distrugerea substanelor organice de pe sol i din sol. Are loc o solubilizare masiv a elementelor nutritive din sol i o cretere a pH-ului prin formarea de compui minerali bazici. n acelai timp, are loc o diminuare a capacitii de reinere a apei n sol. mbogirea solului cu minerale provenite din cenu nu este dect aparent deoarece, n cea mai mare parte, aceasta este antrenat rapid de vnt sau splat de ploi. Practicarea unei agriculturi intensive pe soluri fragile, cu o structur pedologic special, poate duce la alterarea ireversibil a solului. Aplicarea unor tehnologii greite de irigare a terenurilor, precum i structura i compoziia deosebit a unor soluri face ca n pturile superficiale ale acestora s se concentreze o cantitate mare de sruri, n special clorur de sodiu, devenind improprii agriculturii. Astfel de soluri deteriorate, numite soloneuri, i pierd fertilitatea i sunt considerate irecuperabile pentru agricultur. Prin aceste tehnici greite de irigaii au fost transformate n solone, n ultimul deceniu, peste 2 22

milioane de hectare de teren n Pakistan, dar i n alte zone precum India, Mali, Algeria, etc. n urma despduririi intensive n zone tropicale, cu umiditate mare i insolaie puternic, are loc fenomenul de laterizare. Solurile lateritice apar ca urmare a aciunii conjugate a temperaturilor ridicate i umiditii abundente n zonele despdurite, unde n straturile superficiale ale solului se acumuleaz cantiti mari de oxizi de fier i aluminiu. Solurile i pierd astfel fertilitatea, devin friabile i sunt supuse unei puternice eroziuni hidrice. Astfel de procese au avut loc n Gana, Dahomey, Nigeria, unde n urma tierii pdurilor tropicale s-au format sute de mii de km2 de soluri lateritice. n zonele aride de step, cu sol nisipos sau constituit din particule fine aluvionare, unde s-a ncercat practicarea unei agriculturi intensive, a avut loc un proces activ de eroziune eolian. Furtunile de praf, tornadele i turbioanele au mturat milioane de tone de sol fertil, lsnd roca goal, nefertil. Fenomenul se manifest pe teritorii ntinse n Asia, bazinul mediteranean, America de Nord (Texas, Oklahoma, Colorado, Dakota). n urma tierii pdurilor de pe versani, a folosirii focului pentru defriare i a suprapunatului, solul este deteriorat grav prin eroziune hidric. Stratul superficial de sol fertil, bogat n humus, este splat de ape, rezultatul fiind diminuarea progresiv a productivitii terenurilor. n lipsa unor msuri eficiente de combatere a eroziunii solului se estimeaz c pn n anul 2010 se va pierde cca. 20% din suprafaa cultivabil a lumii. n fiecare an dispar din stocul mondial de terenuri cultivate circa 20 de miliarde tone de sol fertil, adic 0,7% din stocul mondial. Deertificarea este ultimul stadiu de degradare a ecosistemelor terestre i reprezint expansiunea biotopului deertic n zonele aride i semiaride ca urmare a despduririi, suprapunatului i degradrii solului printr-o agricultur intensiv, necontrolat. Fenomenul de deertificare amenin o suprafa total de aproape 50 de milioane de km2, cu o populaie de aproape 1 miliard de locuitori. n Africa, din 4,73 milioane de km2 ai suprafeei sahariene, peste 88% este deja deertificat. Fenomenul este amplificat de creterea de peste trei ori a populaiei n ultimii 50 de ani i de triplarea eptelului de animale domestice. Din cauza suprapunatului circa 90% din suprafa altdat acoperit de pune a devenit deert. 2.7. Epuizarea rezervelor energetice i de materii prime O alt cauz major de dezechilibru n biosfer, datorat n special exploziei demografice umane, o constituie consumul din ce n ce mai mare de resurse energetice i de materii prime industriale. Asigurarea societii umane cu energie a devenit una din problemele majore ale lumii contemporane. Consumul uria de combustibili fosili a declanat acum 20 de ani criza energetic mondial. Sursele de energie utilizate de omenire n societatea tehnologic contemporan pot fi grupate n dou mari categorii: 23

- surse neregenerabile, precum combustibilii fosili i materialele radioactive; - surse regenerabile, inepuizabile, precum energia solar, energia geotermal, energia hidric i cea eolian. n ultimii 150 de ani se constat o cretere rapid i continu a consumului de combustibili fosili, dar i modificri calitative ale consumului, n sensul trecerii treptate de la combustibilii solizi (crbune de lemn i crbune de pmnt) la combustibilii lichizi (petrol) i gazoi (gaze naturale). De la jumtatea secolului al XX-lea a nceput utilizarea unei noi surse de energie, energia nuclear. De la originea sa i pn n 1860, adic timp de 1 milion de ani, se estimeaz c umanitatea a consumat pentru nevoi energetice cca. 35 miliarde tone echivalent carbon. n urmtoarea sut de ani consumul a fost de 10 ori mai mare, adic 350 miliarde tone echivalent carbon. Numai n 1986 consumul mondial energetic a fost de 11,6 miliarde tone echivalent carbon. Ritmul de cretere a consumului energetic mondial la sfritul secolului al XX-lea a fost estimat la 2,6-4,4% /an. n aceste condiii de exploatare, rezervele de crbune ar putea fi epuizate n cca. 590 de ani, cele de petrol n circa 40 de ani iar cele de gaze naturale n circa 55 de ani. Experi ONU apreciau n 1986, la nivel global, c aproape jumtate din totalul rezervelor de petrol descoperite erau deja consumate, iar n America de Nord, aproape 80% din totalul rezervelor de petrol descoperite i tehnic exploatabile, fusese deja arse. Criza energetic mondial este cu att mai iminent cu ct rezervele de combustibili fosili sunt cantonate n zone relativ restrnse ale planetei. De exemplu, rezervele mondiale de crbuni sunt concentrate n proporie de 75% n trei regiuni ale globului: CSI (30%), America de Nord (27%) , China i India (18%). Rezervele de petrol sunt cantonate in proporie de 85% tot n trei zone: Orientul Apropiat, CSI, China iar cele de gaze naturale se gsesc n proporie de peste 70% n Orientul Mijlociu, CSI i China. Singura surs energetic de durat pare s fie energia nuclear, dar pentru producerea acesteia se vehiculeaz anual mii de km3 de minereuri, iar problema depozitrii deeurilor radioactive n condiii de securitate este departe de a fi rezolvat. Soluia ecologic n privina producerii de energie este micorarea continu a cantitii de combustibili fosili utilizai ca surs energetic datorit impactului grav asupra mediului, a noxelor rezultate din arderea lor i utilizarea ntr-o msur mai mare a surselor energetice naturale, practic inepuizabile: energia solar, geotermal, eolian, hidric. Pe baza unor date recente privind rezervele mondiale de minereuri indispensabile activitii industriale, se apreciaz c n ritmul actual de exploatare i consum, rezervele de fluor, argint, zinc, mercur, plumb i tungsten vor fi epuizate n cel mult 50 de ani, cele de cupru i nichel n 75 de ani, cele de fier n cca. 200 de ani, iar cele de aluminiu i crom n cel mult 300 de ani (Ramade, 1992). Prelungirea acestor perioade poate fi fcut prin reciclarea avansat a acestor metale i prin punerea la punct a unor tehnologii de utilizare a minereurilor cu concentraii reduse de elemente utile. 24

Criza de minereuri utile devine iminent i datorit existenei acestora n zone strict limitate. De exemplu, rezervele mondiale sigure de fier (250 miliarde de tone) sunt deinute n proporie de 80% de 4 state: CSI (44%), Canada (13,5%), Brazilia (11,9%) i Australia (6,4%). n Romnia, n ritmul de consum din 1990, petrolul i gazele naturale vor fi epuizate n circa 20-30 de ani, iar cele de crbune n 75-100 de ani. Prin funcionarea celor 5 uniti nucleare de la Cernavod rezervele de uraniu pot fi terminate n circa 20 de ani. Rezervele de minereuri de fier, mangan, aur, argint, metale neferoase i bauxit vor mai putea fi exploatate la nivelul actual perioade de 7 pn la 20 de ani. Disponibile pe termen mai lung sunt rezervele de substane nemetalifere: sare, sulf, gips, feldspat, grafit, mic, diatomit, roci caolinice, etc. 2.8. Reducerea rezervelor de ap dulce i alimentare Un alt factor limitativ n dezvoltarea societii umane l reprezint existena unei cantiti reduse de ap dulce pe planet, cantitate care se reduce continuu prin aciunea direct sau indirect a omului. Criza apei potabile la nivel planetar se datoreaz inegalitii rspndirii pe glob a surselor de ap dulce, consumului mare din zonele intens populate sau cu civilizaii industriale nfloritoare i degradrii continui a surselor de ap prin poluare antropic. Din volumul total al hidrosferei, 97,3% reprezint apa marin i 2,7% apa dulce dar din aceasta peste trei sferturi este blocat n calotele polare.Volumul de ap dulce disponibil (ape continentale de suprafa i ape freatice) reprezint cca. 900.000 km3, dar masa hidric utilizabil (ape de precipitaii i din freatic ce ajung n apele de suprafa) este de numai 14.000 km3/an, din care numai 9.000 km3/an strbat zonele intens populate, restul de 5.000 km3/an sunt n zone slab populate, deci foarte puin folosite (tabelul 2.4). Tabelul 2.4. Repartiia apei pe glob (Conferina ONU asupra apei, Mar del Plata, 1997) Tipul de ap Volumul (miliarde km3) Oceane i mri interioare 1,362 miliarde km3 Ap dulce 38 milioane km3 Total 1,40 miliarde km3 Cantonarea apei dulci pe glob Calote polare i gheari 29,336 milioane km3 Apa subteran i umiditatea solului 8,512 milioane km3 Lacuri i bli 133 mii km3 Atmosfer 15,2 mii km3 Ruri 3,8 mii km3 % 97,3 2,7 100 77,2 22,4 0,35 0,04 0,01

25

n diferite zone ale globului, cantitatea de ap dulce disponibil este inegal rspndit. Cele mai bogate ri n ap dulce de pe glob sunt Brazilia (7400 mld. m3/an), SUA (3429 mld. m3/an) i Canada (3271 mld. m3/an). Tabelul 2.5. Resursele poteniale de ap dulce n diferite ri ale globului (n ordinea resursei specifice exprimat n m3/loc./an)Nr crt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 283

ara Canada Norvegia Brazilia Bulgaria Suedia Argentina SUA Irlanda Austria Ungaria Elveia Rusia Portugalia Grecia Cehia i Slovacia Frana India Turcia Germania (RFG) Japonia Italia Romnia Anglia Danemarca Germania (RDG) Spania Polonia Belgia

Resursa de ap (m3/loc./an) Ape de Ape Total suprafa subterane 3271,1 2901,5 369,5 463,7 463,7 7403,7 7403,7 208,0 205,0 3,0 186,0 186,0 583,2 583,2 3422,9 1908,9 1514,0 50,0 50,0 90,3 90,3 126,8 120,0 6,8 50,4 47,7 2,7 1420,0 1277,0 143,0 72,9 68,9 4,0 61,2 58,7 2,5 92,5 260,0 3221,8 201,4 199,0 398,4 187,0 75,0 129,8 13,0 34,0 76,0 68,8 13,4 90,0 210,0 3221,8 191,9 162,0 398,4 187,0 67,0 120,0 13,0 34,0 76,0 59,4 12,5 2,5 50,0 9,5 37,0 8,0 9,8 9,4 0,9

Populaia (mil. loc) 26,75 4,14 135,36 9,22 8,31 30,56 268,24 3,55 7,51 10,70 6,44 198,0 10,54 10,08 16,00 57,16 750,9 49,29 59,33 120,75 57,13 23,10 49,83 5,12 16,77 38,54 38,56 9,97

Resursa specific (m3/loc./an) 122.284 112.004 54.615 22.549 22.382 19.083 12.760 14.084 12.024 11.848 7.826 7.176 6.916 6.071 5.781 4.548 4.290 4.086 3.354 3.299 3.273 3.246 2.604 2.539 2.027 1.971 1.780 1.344

n ceea ce privete resursa specific de ap dulce, exprimat n m /locuitor /an, primele locuri n lume sunt ocupate de Canada (122.000 26

m3/loc./an), Norvegia (112.000 m3/loc./an) i Brazilia (55.000 m3/loc./an). La polul opus, cu cele mai srace rezerve de ap dulce, se gsesc mare parte din rile Africii, ri din Asia de Vest i de Sud, vestul SUA, Mexic, Australia i o mare parte din rile arabe. Europa a trecut deja n rndul regiunilor deficitare de ap, cantitatea raportat la numrul de locuitori fiind jumtate din media mondial de 8.000 m3/loc./an. Cele mai srace ri europene n ap dulce sunt Spania (1970 m3/loc./an), Polonia (1780 m3/loc./an) i Belgia (1344 m3/loc./an). Cele mai bogate ri europene n ap dulce sunt Norvegia (112.000 m3/loc./an), Bulgaria (22.000 m3/loc./an) i Suedia (22.000 m3/loc./an). (tabelul 2.5.). Romnia se afl n grupul rilor cu resurse relativ reduse de ap dulce, fa de media european de 4.000 m3/loc./an. Cantitatea total de ap dulce disponibil (inclusiv Dunrea) este estimat la 216 mld. m3/an, din care 38 mld. provin din apele de suprafa, 8 mld din apele freatice i circa 170 mld. m3 din Dunre. Cantitatea de ap repartizat pe locuitor (resursa specific) provenit din apele interioare se cifreaz la 1650 m3/loc./an, iar dac se adaug i apele Dunrii atunci resursa specific este de 3246 m3/loc./an (tabelul 2.6). Tabelul 2.6. Resursele disponibile i utilizabile de ap dulce din Romnia (Ministerul Mediului, 1996) Resursa Ape de suprafa interioare Dunrea Ape subterane Total Disponibil (mld. m3/an) 38 170-200 8 216 Utilizabil (mld. m3/an) 13 10 3 26

Adevrata explozie demografic din ultima jumtate a secolului al XX-lea, nsoit de degradarea continu a imense suprafee agricole, datorate n cea mai mare parte omului, au fcut ca resursele alimentare disponibile pentru omenire s fie relativ reduse, constituind un alt factor limitativ n dezvoltarea civilizaiei umane, n special din zonele subdezvoltate. Europa Occidental producea n 1950 circa 235 kg de cereale/loc./an, n timp ce Africa producea 157 kg/locuitor/an. n numai 35 de ani, datorit utilizrii unei tehnologii avansate, Europa de Vest reuea, la nivelul anului 1985, s produc 500 kg de cereale/locuitor, n timp ce Africa ajungea la circa 200 kg cereale/locuitor. Acest decalaj enorm se explic att prin tehnologiile agricole utilizate ct i prin veritabila explozie demografic din rile africane: n acest interval de 35 de ani, populaia Europei a crescut cu circa 20%, iar cea a Africii s-a dublat. Actualmente, rile dezvoltate, dei au o populaie de 22% din populaia globului, produc 60% din producia de cereale, 66% din cea de carne i peste 75% din producia de lapte 27

Studii al Bncii Mondiale art c sunt afectai de foamete circa 1 miliard de oameni din Asia, Africa i America Latin, din care peste 300 de milioane sunt copii. Pentru acetia, raia caloric zilnic este sub 90% din minimum energetic necesar pentru o activitate normal. Peste 200.000 de oameni, n majoritate copii, sunt n fiecare an victime ale foametei. Creterea cantitii de resurse alimentare s-ar putea face fie prin creterea suprafeelor agricole cultivate fie prin creterea eficienei tehnologiilor agricole folosite. Actualmente, suprafaa agricol cultivat la nivel global este evaluat la 1,47 miliarde de hectare. Cei mai optimiti consider c este posibil o mrire a suprafeelor cultivate pn la 4,1 miliarde de hectare. Ali cercettori sunt de prere c, n cel mai bun caz, este posibil o mrire a suprafeei cultivate de la 1,47 miliarde hectare la 1,54 miliarde hectare, restul fiind suprafee slab productive, practic neutilizabile n acest scop. Pentru acoperirea nevoilor alimentare ale omenirii creterea eficienei tehnologiilor agricole ar trebui s se fac pn la dublarea produciilor agricole obinute astzi, prin folosirea unor tehnologii agricole adecvate: fertilizare, irigaii, combatere biologic, soiuri de plante cu mare randament, etc.

28

3. POLUAREA ATMOSFEREI Dezvoltarea civilizaiei industriale a dus la amplificarea fenomenului de poluare a atmosferei, care a devenit un fenomen global. Asistm la extinderea rapid a polurii din zonele industrializate spre cele mai ndeprtate zone, considerate pn nu demult nepoluate. Atmosfera cuprinde mai multe zone care se succed n altitudine i n care presiunea descrete progresiv: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i exosfera. Primele dou straturi prezint un interes deosebit din punct de vedere al circulaiei i dispersiei poluanilor. Troposfera este ptura cea mai joas a atmosferei, se ntinde pn la altitudinea de 8 15 km i cuprinde circa 80 90% din masa gazelor din atmosfer. Temperatura scade progresiv i rapid, ajungnd la 60o C la limita superioar a troposferei, numit tropopauz, situat la 9 km la poli i 15 km la ecuator. Stratosfera se ntinde de la nivelul tropopauzei pn la altitudinea de 35 50 km, aerul este rarefiat, iar temperatura atinge 85o C, chiar la 18 km deasupra regiunilor ecuatoriale. n stratosfer, ozonul are concentraii foarte ridicate, formnd ptura sau ecranul de ozon. Concentraia maxim a ozonului n stratosfer este atins la 30 de km n regiunea ecuatorial i la 18 km n regiunea polilor. Cantitatea de vapori de ap din stratosfer este foarte mic, datorit temperaturilor sczute la aceast altitudine. n atmosfer compoziia chimic a aerului este relativ constant fiind format din azot (78,01%), oxigen (20,95%), argon (0,93%), bioxid de carbon (0,032%) i alte gaze (0,08%). Compoziia chimic a aerului nu este static, ci se afl ntr-un echilibru dinamic, rezultat din aciunea organismelor vii asupra atmosferei, hidrosferei i litosferei sau din aciunea unor fenomene din litosfer, precum vulcanismul, asupra atmosferei. 3.1. Circulaia poluanilor n atmosfer

Substanele poluante, care sunt introduse de om n atmosfer, pot fi constitueni naturali precum CO2, NO, SO2 i care se adaug cantitilor prezente n natur, provenii din vulcanism i diferite procese biochimice naturale sau pot avea origine artificial, precum radionuclizii, pesticidele i diverse substane organice de sintez. Poluanii atmosferici, indiferent de starea lor de agregare, n circuitul lor prin biosfer trec prin aer. Substanele lichide circul sub form de aerosoli sau sub form de vapori, cele solide sub form de pulberi fine, iar cele gazoase sub form de vapori. Datorit acestui fapt, micrile atmosferice sub forma curenilor ascendeni sau a vnturilor au rol fundamental n rspndirea agenilor poluani n biosfer. (figura 2.1). La nivelul tropopauzei, n emisfera nordic, acioneaz un vnt dominant din direcia vest, care bate cu o vitez de 35 m/s i care face ca substanele care 29

ajung la aceast altitudine s parcurg un tranzit circumterestru n numai 12 zile. Aceasta explic rapiditatea cu care particulele ajunse n troposfer, datorit vulcanismului sau exploziilor nucleare, sunt dispersate n ntreaga atmosfer planetar. Un rol important n dispersia poluanilor n troposfer l joac i curenii ascensionali, a cror vitez depete uneori 30 m/s. Micrile orizontale ale aerului pe direcia vest-est, combinate cu micrile ascensionale de la joas altitudine, genereaz un tip aparte de circulaie atmosferic numit celula lui Hadley, care permite schimbul de mase de aer ntre cele dou emisfere, la nivelul troposferei din regiunile ecuatoriale.

Figura 3.1. Schema circulaiei poluanilor n atmosfer (dup Goldsmith, 1995, modificat)

n stratosfer, circulaia poluanilor pe vertical este foarte lent datorit vitezei reduse a micrilor ascensionale ale aerului care nu depete civa centimetri pe secund. Din acest motiv, particulele care ajung n stratosfer pot rmne aici perioade de ordinul anilor. Particulele nesedimentabile rmn n atmosfer perioade diferite de timp, n funcie de altitudinea la care au ajuns: 6 zile n pturile joase ale atmosferei, 30 de zile n troposfer, 4 luni n tropopauz, 2 ani n stratosfer. Gazele care ajung n stratosfer rmn la aceast altitudine timp de 2-4 luni, deoarece nu exist mecanisme biogeochimice eficace pentru ca aceste substane s fie extrase din atmosfer, transformate i apoi acumulate n ap i sol. 30

Aa sunt unii compui volatili de sintez, care reacioneaz slab n stare liber i gazele rare, lipsite de reactivitate chimic, substane ce persist n atmosfer durate nedeterminate de timp. n general, majoritatea poluanilor atmosferei nu rmn perioade foarte mari de timp n acest mediu. Compui gazoi naturali precum CO2, SO2 sunt antrenai de precipitaii, transformai i adui pe sol sau n ap. Particulele solide, dup o perioad variabil de timp, se sedimenteaz pe sol, fie se dizolv n precipitaii i cad pe uscat i n Oceanul Planetar, de unde curenii marini i disperseaz n toat hidrosfera. 3.2. Poluanii atmosferei i modul lor de aciune

Poluanii atmosferici reprezint toate substanele strine mediului natural, a cror variaie de concentraie n atmosfer este susceptibil de a provoca un efect duntor organismelor vegetale sau animale sau mediului ambiant, n general. Poluarea atmosferei poate rezulta din modificri cantitative ale concentraiei unor constitueni normali ai atmosferei precum bioxidul de carbon, oxizi de azot i ozonul, din modificri calitative ale compoziiei atmosferei, prin introducerea pe diferita ci a unor substane strine precum radionuclizii i substanele organice de sintez sau prin combinarea modificrilor cantitative cu cele calitative. Intensitatea polurii atmosferei este greu de apreciat, deoarece concentraia poluanilor variaz n funcie de factorii meteorologici i de condiiile topografice ale zonei i datorit faptului c unele substane poluante, cu toxicitate iniial redus, se pot transforma n substane foarte toxice sau se combin ntre ele dnd substane cu un grad mare de toxicitate. Este cazul bioxidului de sulf care se oxideaz la trioxid de sulf i care n combinaie cu apa formeaz acidul sulfuric, cu aciune toxic puternic. De asemenea, oxidul de azot, n prezena hidrocarburilor saturate eliminate de motoarele cu ardere intern, formeaz compusul peroxi-acil-nitrat (PAN), mult mai toxic dect poluanii iniiali din care provine. 3.2.1. Originea i clasificarea poluanilor atmosferici Principalele substane care polueaz atmosfera pot fi mprite n doua grupe mari (tabelul 3.1): - gazele, care reprezint 90% din masa total de emisii din atmosfer; - particule solide (rar lichide, denumite i aerosoli), ce reprezint circa 10% din poluanii atmosferei. Poluanii atmosferici rezult n cea mai mare parte din utilizarea combustibililor fosili pentru producerea de energie, dar i din arderile din industria metalurgic, din industria chimic, din industria cimentului. 31

Tabelul 3.1. Principalii poluani ai atmosferei i sursele lor de emisie (Ramade, 1992) Natura poluantului 1. Gaze 1.1. Bioxid de carbon 1.2. Monoxid de carbon 1.3. Hidrocarburi 1.4. Compui organici 1.5. Derivai de azot 1.6. Radionuclizi 2. Particule solide 2.1. Metale grele i compui minerali 2.2. Compui organici naturali i de sintez 2.3. Radionuclizi Sursa de emisie Vulcanism, respiraie, combustibili solizi Vulcanism, motoare cu ardere intern Plante, bacterii, motoare cu ardere intern Industria chimic, incineratoare de gunoaie, bacterii, combustibili solizi Bacterii, diferite combustii Centrale atomice, explozii nucleare Vulcanism, eroziune eolian, industrial, motoare cu explozie activitate

Incendii de pdure, industria chimic, incineratoare de gunoaie, pesticide Explozii nucleare

Prin funcionarea centralelor nucleare i din exploziile nucleare experimentale rezult cantiti nsemnate de radionuclizi care contamineaz atmosfera. Prin fermentaia substanelor organice se degaj cantiti mari de gaze bogate n hidrogen sulfurat i ali compui ai sulfului. Ali poluani ai atmosferei provin din funcionarea motoarelor cu ardere intern. 3.2.2. Poluani gazoi Monoxidul de carbon este cel mai rspndit i mai comun poluant al aerului. Emisiile n atmosfer sunt estimate la 23 milioane tone / an i are o persisten maxim de 4 ani. n atmosfer, reacioneaz cu oxigenul molecular rezultnd CO2 i cu ozonul, dar viteza de reacie este mic la temperatura i presiunea atmosferic. Principalele surse de emisie de CO sunt centralele electrice pe crbune, petrol i gaze naturale, motoarele cu ardere intern (1 4% din volumul gazului de eapament), industria metalurgic, industria petrochimic (cracarea catalitic a petrolului), industria celulozei i hrtiei. Cantiti mari de monoxid de carbon se produc i din incendiile de pdure i prin arderea deeurilor n incineratoare. Rspndirea unor cantiti aa de mari de monoxid de carbon n atmosfer ar trebui s duc la dublarea concentraiei gazului la fiecare 4 5 ani, dar fenomenul acesta nu are loc datorit oxidrii CO la CO2 , ct i altor procese de ndeprtare a monoxidului de carbon din atmosfer. Expunerea animalelor la concentraii mari de monoxid de carbon produce moartea prin formarea n snge a compusului stabil carboxihemoglobina, care 32

blocheaz funcia de transport a hemoglobinei. La om, intoxicaiile cu CO produc cefalee, oboseal, anorexii, insomnii, tulburri de memorie i personalitate. La alte animale, expunerea ndelungat la acest gaz a relevat apariia unor modificri morfologice de la nivelul creierului i a inimii. La plante, expunerea la concentraii de CO de 100 ppm timp de trei sptmni nu a dus la modificri semnificative, dar la bacteriile fixatoare de azot, dup o expunere de 35 ore la 2000 ppm, s-a produs o inhibare a acestei funcii. Bioxidul de carbon se gsete liber n atmosfer n proporie de 0,03%, principalele surse de emisie fiind diferitele procese de combustie, respiraia vieuitoarelor i descompunerea materiilor organice. Procesele de combustie din centralele electrice pe crbune i petrol i ntreprinderile siderurgice sunt cele mai importante surse generatoare de bioxid de carbon. Din arderile combustibililor fosili n scopuri energetice se elibereaz anual n atmosfer cca. 5 milioane tone de CO2. Din respiraia vieuitoarelor i din descompunerea substanelor organice se produc cca. 21 miliarde tone CO2 /an, din care mare parte se consum n asimilaia clorofilian. n mediul natural nealterat se menine un echilibru relativ constant ntre cantitile de CO2 produse i consumate de organisme, dar datorit creterii explozive a populaiei umane, polurii industriale accelerate i reducerii suprafeelor mpdurite s-a produs un dezechilibru, manifestat prin creterea continu a concentraiei de CO2 din atmosfer. La nivel global, concentraia bioxidului de carbon din atmosfer a crescut continuu n ultimii 130 de ani, de la 260 ppm n 1860 la 346 ppm n 1990. Din anul 1958, de cnd se face monitorizarea continu a bioxidului de carbon la nivel planetar i pn la sfritul secolului trecut s-a nregistrat o cretere a concentraiei de CO2 de 9%. Cantitatea de bioxid de carbon emis n atmosfer variaz de la ar la ar n funcie de numrul populaiei, de gradul de industrializare, de natura combustibililor fosili utilizai ca surs energetic. Cei mai activi productori de bioxid de carbon sunt S.U.A. (5,26 tone/an/locuitor), Japonia (2,39 tone/an/locuitor), urmate de Rusia, China i Germania. rile n curs de dezvoltare produc n medie 0,24 tone CO2/locuitor/an: n rile din fostul bloc sovietic, n ultimii 15 ani, s-a nregistrat o scdere semnificativ a cantitii de bioxid de carbon emis, datorit recesiunii economice (figura 3.2.) n concentraii moderate, bioxidul de carbon pare s nu aib efecte toxice asupra organismelor animale, totui se bnuiete c n concentraii mai mari dect cele atmosferice ar produce modificri ale electroencefalogramei i electrocardiogramei. La nivel planetar, creterea concentraiei de CO2 produce aa numitul efect de ser.

33

Figura 3.2. Emisiile de bioxid de carbon pe regiuni economice (dup D.M.Roodman, 1995)

Hidrocarburile terpenice din atmosfer au ca surs de emisie vegetaia terestr, n cantiti de cca. 1 miliard tone/an. Contaminarea atmosferei cu hidrocarburi alifatice i aromatice, n concentraie de pn la 4 mg/cm3 de aer, este produs de motoarele cu explozie, combustiile casnice i industriale, evaporarea din rezervoarele autovehiculelor. Din arderea incomplet a carburanilor se produc i compui cu aciune cancerigen precum benzo 3,4 piren, benzantracen, fluoroantren, cholantren, substane prezente i n gudroanele i funinginea emanat de motoarele Diesel. S-a estimat c numai ntr-un singur an (1984), n SUA, au fost aruncate n atmosfer cca. 20 milioane tone de hidrocarburi, din care aproape 50% se datoreaz motoarelor cu ardere intern, 38% din industrie i 12% din alte surse. S-a calculat c pentru fiecare kilometru parcurs, un autoturism eman 2 g de hidrocarburi, 30 g de CO i 4 g de NO. Derivaii sulfuroi prezeni ca poluani ai atmosferei sunt oxizii de sulf i hidrogenul sulfurat. Oxizii de sulf ajung n atmosfer, n proporie de circa o treime din cantitatea total, din activiti umane ca urmare a proceselor de combustie a materialelor ce conin sulf. Industria metalurgic, rafinriile de petrol, fabricile de acid sulfuric i cocseriile sunt cele mai importante surse industriale de oxid de sulf. Din procese naturale, n special din erupii vulcanice, provine aproximativ dou treimi din cantitatea de sulf ce ptrunde n atmosfer. Bioxidul de sulf prezent n concentraii mici n aer duce la apariia de pete brune pe frunzele plantelor, iar la concentraii mari produce necroze ale esuturilor, datorit proprietilor lui reductoare i aciditii. La animale, n concentraii mici, ptrunde n snge i produce tulburri ale metabolismului glucidelor. n concentraii mari (5 10 ppm) duce la iritaii ale sistemului respirator i la apariia de spasme bronice.

34

Prin oxidarea SO2 la SO3 i combinarea acestuia cu vaporii de ap se formeaz acidul sulfuric, care corodeaz suprafeele metalice, deterioreaz faadele cldirilor, piatra, marmura, esturile i obiectele din piele. Hidrogenul sulfurat prezent n atmosfer poate proveni din fabricile de celuloz i hrtie bazate pe procedeul sulfat, de la cocsificarea crbunilor (cca. 3 kg de H2S pentru fiecare ton de crbune cocsificat), din cracarea catalitic a petrolului, din arderea deeurilor de antracit i din diferite ramuri ale industriei chimice (colorani, pesticide, fibre de vscoz). Din descompunerea bacterian a proteinelor vegetale i animale rezult cantiti nsemnate de H2S, care se acumuleaz n apa blilor neaerate sau poluate, de unde se evapor n atmosfer. Hidrogenul sulfurat mai este prezent n gazele naturale i n gazele emanate n timpul erupiilor vulcanice. La animale, n concentraii mici (sub 50 g / m3) produce conjunctivite, pierderea echilibrului, paralizii. La concentraii de peste 1 milion g / m3 de aer provoac moartea organismelor animale prin blocarea transferului oxigenului la esuturi i paralizia centrului respirator. La plante, apar efecte vizibile de la concentraii de peste 60.000 g / m3 de aer i se manifest prin ofilirea plantelor, cele mai sensibile fiind tomatele, castraveii i tutunul. Oxizii de azot sunt compui care pot rezulta din procese biologice naturale, precum aciunea bacteriilor nitrificatoare, dar n cea mai mare parte din surse artificiale cum ar fi arderea combustibililor fosili (n special a gazului metan), funcionarea motoarelor cu ardere intern, diverse surse industriale (fabricarea acidului azotic, fabricarea ngrmintelor chimice azotoase). La plante, oxizii de azot au aciuni diferite n funcie de doz. La expunerea n concentraii de 4 8 ppm apar necroze ale aparatului foliar iar la 25 ppm dup circa o or se produce cderea frunzelor. La animale, oxizii de azot acioneaz diferit n funcie de natura lor, bioxidul de azot fiind de patru ori mai toxic dect monoxidul. La concentraii mari NO produce paralizia sistemului nervos central iar NO2 la peste 100 ppm duce la moartea animalelor. La om, efectul toxic al NO2 a aprut numai n mprejurri profesionale i s-a manifestat prin edem pulmonar, bronhopneumonii, emfizem pulmonar, deces. Dintre derivaii halogenai cei mai importani poluani ai atmosferei sunt fluorurile, solvenii clorurai i clorurfluorcarbonaii. Fluorurile sunt emanate n atmosfer din tehnologia de obinere a aluminiului prin electroliz, proces n care se folosete drept catalizator fluorura dubl de aluminiu i sodiu. Dintre solvenii clorurai pot apare n atmosfer dicloretanul, clorura de etilen, etc. O alt surs de poluare a atmosferei cu derivai halogenai o constituie clorurfluorcarbonii (CFC) sau freonii, folosii ca lichid de rcire pentru frigidere, gaze propulsoare pentru diferite parfumuri, ageni de spumare pentru spume industriale i poliuretani. CFC-urile au fost produse pentru prima dat n 1900, dar producia lor industrial a nceput 30 de ani mai trziu. Aceste gaze nu sunt toxice pentru 35

oameni, nu sunt inflamabile, sunt stabile chimic, uor solubile i au un pre de producie sczut. Producia mondial de clorurfluorcarboni a crescut continuu, ajungnd la un maxim de 1.200 milioane de tone n 1986, dup care a nceput s scad nesemnificativ. Clorurfluorcarbonii eliminai n atmosfer nu se distrug la nivelul troposferei, fiind substane foarte stabile i inerte chimic, ajung n stratosfer, unde radiaiile ultraviolete cu lungimi de und mai scurt le descompun, elibernd atomii de clor. Acetia, fiind foarte agresivi chimic, sunt responsabili de desfacerea moleculelor de ozon. Perioada de timp necesar ajungerii freonilor n stratosfer este n medie de 15 ani, astfel nct CFC-urile produse n 1986 au fost decelate n stratosfer abia n 2001. Arderea materialelor plastice n incineratoarele de gunoaie reprezint o alt surs de poluare a atmosferei cu derivai halogenai. Policlorura de vinil degaj prin ardere cantiti importante de acid clorhidric. Prin arderea incomplet a materialelor plastice rezult i ageni plastifiani, substane cu proprieti fizicochimice i toxicologice asemntoare insecticidelor. Ozonul este un component natural al atmosferei, aflat n concentraii cuprinse ntre 15 ppb deasupra zonelor de deert i 200-3000 ppb deasupra regiunilor muntoase. Concentraia lui crete odat cu altitudinea, atingnd maximum n stratosfer, la 18 km n regiunea polilor i 30 km n regiunea ecuatorial. n atmosfera marilor orae poluate cu smog fotochimic s-a pus n eviden creterea concentraiei de ozon n troposfer pn la 1 ppm, cu efecte negative asupra organismelor vegetale i animale. n ultimii 50 de ani se constat o scdere cu cca. 30% a concentraiei de ozon din stratosfer (Rudler, 1986), iar n zona Antarcticii, n perioada primverii australe, chiar o reducere cu 50% (Stolarski, 1988). Aa numita gaur de ozon de deasupra Antarcticii este mai pronunat dect cea de deasupra Oceanului Arctic, datorit diferenei mari de de temperatur dintre ocean i calota de ghea antarctic. n timpul iernii australe se formeaz un curent turbionar (vortex) care urc pn n stratosfer, antrennd aerul mai cald i l coboar pe cel mai rece. Odat cu aerul rece din stratosfer este antrenat i ozonul, care ajunge n troposfer i se distruge prin combinarea cu oxizii de azot i freonii prezeni aici. Regenerarea ozonului n timpul iernii australe nu mai are loc, datorit lipsei luminii solare care contribuie la formarea moleculelor de ozon. Cauzele reducerii stratului de ozon din atmosfer par a fi ridicarea oxizilor de azot provenii din combustie, industrie i agricultur i a freonilor (CFC) la altitudini de 25-50 km, urmat de reducerea ozonului la oxigen molecular prin diferite reacii. NO + O2 NO2 + O2 CFClX rad. UV > FClX-1 + ClCl- + O3 ClO + O2 ClO + O-2 O2 +Cl36

Atomii de clor liberi rmn n stratosfer i se ataeaz altor molecule de ozon, continund procesul de distrugere a acestora pe o perioad de peste 100 de ani. Fiecare ion Cl- face s dispar din atmosfer cca. 100.000 molecule de O3. Subierea stratului de ozon apare n momentul n care concentraia atomilor de clor din stratosfer depete 1,5-2 ppb. Distrugerea stratului de ozon mai este produs i de clorofluorocarbonii halogenai (HCFC) i de haloni. HCFC- urile sunt compui chimici asemmtori CFC-urilor, care produc att distrugerea ozonului din stratosfer, ct i intensificarea efectului de ser. Halonii sunt compui halogenai, care prin descompunerea lor n stratosfer elibereaz molecule de brom, care sunt de 10100 de ori mai agresive dect clorul n ceea ce privete descompunerea moleculelor de ozon. Consecina major a subierii statului de ozon din stratosfer este creterea nivelului de radiaii UVB la nivelul solului, cu aciune dezastruas asupra tuturor formelor de via de pe planet. La om, aceasta se manifest prin arsuri grave n zonele expuse la soare, apariia cancerelor de piele, scderea eficienei sistemului imunitar, creterea procentului de cataracte i orbiri. Chiar dac emisiile de CFC-uri i de haloni ar nceta imediat pe tot globul, subierea stratului de ozon ar continua pn ctre 2050, deoarece perioada de distrugere n atmosfer a compuilor care distrug stratul de ozon, aa numitele ODS-uri (ozon depleting substances), este de ordinul zecilor de ani (tabelul 3.2). Tabelul 3.2. Durata de via a compuilor care distrug stratul de ozon (dup Europe's Environement, EEA Copenhaga, 1995) Substana CFC-11 CFC-12 CFC-113 CFC-114 CFC-115 HCFC-22 HCFC-123 HCFC-124 HCFC-141b HCFC-142b HCFC-225ca Durata de via n atmosfer (ani) 55 116 110 220 550 240 47 129 76 215 60 Substana HCFC-225b CCl 4 CH3CCl3 H-1301 H-1211 H-1202 H-2402 H-1201 H-2401 H-2311 CH3Br Durata de via n atmosfer (ani) 120 47 47 67 40 33 38 58 46 29 35

n Romnia, principalele surse de emisie a poluanilor atmosferici gazoi sunt centralele termoelectrice, arderea reziduurilor, arderea combustibililor fosili n instalaii industriale, transporturile i ntr-o mic msur agricultura i complexele zootehnice (tabelul 3 3). 37

Tabelul 3.3 Principalele surse de emisie a poluanilor atmosferici n Romnia i ponderea lor (Ministerul Mediului, 1996) Nr. crt. 1 2 3 4 5 6 7 8 Poluantul SO2 NOx CO CO2 CH4 N2O SOVNM NH3 Sursa de poluare Centralele termoelectrice Centralele electrice de termoficare Centrale termoelectrice Transportul rutier Arderea reziduurilor Combustia n instalaii industriale Centrale termoelectrice Combustia n instalaii industriale Complexele zootehnice Extracia i distribuia gazelor naturale Agricultura Procesele naturale Transporturile, procesele naturale Folosirea solvenilor Agricultura Ponderea 70% 60 65% 75 80% 75 80% 75 80% 75 75% 95 99% 96 98%

SOVNM = substane organice volatile nemetanice

Tabelul 3.4 Emisiile specifice de poluani n atmosfer n perioada 1989 1994 n Romnia (kg /locuitor /an) (dup Ministerul Mediului, 1996) Anul Poluantul SOx NOx SOVNM CH4 N2O NH3 CO CO2 CO2 - C 1989 65,1 25,0 36,1 101,8 5,3 14,7 143,1 8563 2335 1990 56,5 23,5 33,3 84,2 4,6 12,9 137,5 7374 2011 1991 44,6 20,0 29,0 76,4 3,9 11,5 116,2 6095 1662 1992 41,0 15,0 27,0 66,0 3,0 11,0 108,0 5430 1481 1993 40,0 13,3 27,3 66,0 4,3 9,6 104,9 5300 1445 1994 40,0 14,0 28,0 67,0 4,6 10,0 106,0 5400 1472 Media n Uniunea European 36 37 38 61 3 12 137 8822 2300

Din analiza cantitilor de poluani emii n atmosfer n Romnia, n perioada 1989 1994 (tabelul 3.4), se constat o scdere continu a cantitii de gaze poluante, n special datorit diminurii produciei industriale din ultimii 15 ani. 38

La nivelul anului 1994, cantitatea de poluani exprimat n kg i raportat la un locuitor, se apropie mult de media din Uniunea European la aproape toate gazele. Se remarc emisiile sczute de CO2 (5400 kg / locuitor / an fa de 8822 kg n Uniunea European), bioxid de carbon transformat n carbon (1472 kg fa de 2300 kg n Uniunea European) i oxizi de azot (14 kg / locuitor / an n Romnia fa de 37 kg n Uniunea European). 3.2.3. Particule solide Emisia de pulberi sau particule solide n atmosfer reprezint un alt element important al polurii acesteia. Pulberile pot avea origine natural, provenind din eroziune eolian i vulcanism sau origine antropic, provenind din diferite activiti industriale sau energetice (arderea incomplet a combustibililor fosili). Aerosolii sunt particule lichide aflate n suspensie n aer i pot proveni din funcionarea motoarelor cnd, odat cu gazele, se elimin i picturi de hidrocarburi, uleiuri i gudroane. Aerosolii pot proveni i din eliminarea gazelor higroscopice n mediul umed, cum este cazul combinrii SO3 cu vaporii de ap i formarea de picturi de H2SO4. Pulberile dispersate n aer, dup mrimea lor, pot fi pulberi cu diametru mare (sedimentabile), pulberi semifine (slab sedimentabile) i pulberi inframicroscopice (nesedimentabile). Pulberile cu diametru mare msoar n medie 20 , se localizeaz n troposfera joas (sub 3000 m) i cad rapid n vecintatea sursei de emisie si predomin n atmosfera zonelor puternic industrializate. Pulberile semifine au diametre cuprinse ntre 0,1 2,5 i sunt aduse pe sol de precipitaii sau prin sedimentare liber. Pulberile inframicroscopice au un diametru mediu de 300 A0, sunt prezente n toate pturile atmosferei dar concentraia lor scade n apropierea tropopauzei. Pulberile i aerosolii pot avea origine natural sau artificial. Sursele naturale de pulberi i aerosoli sunt furtunile de nisip, furtunile marine, eroziunea eolian, etc. n timpul erupiilor vulcanice n atmosfer sunt aruncate cantiti uriae de pulberi de toate mrimile i gaze sulfuroase, care n atmosfer se transform n acid sulfuric, iar pe sol formeaz sulfatul de amoniu. Incendiile de pduri din regiunile intertropicale constituie o surs important natural de pulberi i aerosoli. Ceata albastr observat deasupra Asiei de Sud Est, Braziliei i Africii se pare c se datoreaz acestei cauze. Sursele artificiale de pulberi sunt reprezentate de diferite activiti antropice. Fumul de origine industrial i gazele de eapament sunt astfel de surse. Cantiti nsemnate de pulberi rezult din industria materialelor de construcii (3% din producia de ciment se pierde n atmosfer), din industria siderurgic (staii de tratare i mbogire a minereurilor, cocserii, oelrii), etc. 39

Numeroase studii arat o tendin global de cretere a cantitii de pulberi i aerosoli n atmosfer, ceea ce a determinat creterea turbiditii atmosferice. Cantitatea total de pulberi emise de om n atmosfer depete 200 milioane de tone pe an (Goldberg, 1980). Durata medie de rmnere n atmosfer a particulelor variaz n funcie de regimul de precipitaii i de altitudinea la care au ajuns acestea. Aceasta este estimat la 6 14 zile n partea de jos a troposferei, 2 4 sptmni n tropopauz, 6 luni n stratosfer, 3 5 ani la limita mezosferei i 5 10 ani n termosfer i exosfer. Dintre metalele grele, cel mai important element care polueaz atmosfera este plumbul. Principalele surse de emisie a plumbului n atmosfer sunt ntreprinderile care extrag, prelucreaz i utilizeaz plumbul i compuii si, automobilul i incineratoarele de gunoaie. Aproape o treime din producia mondial de plumb este utilizat la fabricarea bateriilor electrice. Prin folosirea tetraetilului de plumb ca antidetonant i pentru ridicarea cif