Emisii poluante din sol

Emisii poluante din sol

1. Poluanti organici

1.1. Produse petroliere

Produsele petroliere reprezinta un amestec de hidrocarburi, volatile si nevolatile, care ajung la suprafata solului prin varsare sau datorita depozitarii impreuna cu alte deseuri. Ele pot contamina suprafata solului, zona nesaturata si apele subterane si reprezinta o sursa de poluare pe termen lung.

Soarta amestecului de hidrocarburi (tabel 4.5) depinde de schimbarile intervenite in regimul apei din sol, ca efect al unui fenomen de „levigare”. In timpul levigarii, continutul de contaminati petrolieri se modifica datorita unor procese simultane (retinere, volatilizare, dizolvare, biodegradare), influentate de proprietatile materialului poros inconjurator si de natura amestecului.

Pe de alta parte reziduurile petroliere ajunse pe sol genereaza hidrocarburi aromatice policiclice (fenantren, piren, antracen etc.) care sunt contaminati cu potential cancerigen recunoscut. Adsorbtia acestora pe materia organica naturala este un factor care afecteaza viteza de degradare microbiana (limitand utilizarea ca substrat) si favorizeaza persistenta in mediu. O serie de bacterii sulfat reducatoare pot realiza totusi biodegradare, fapt ce subliniaza capacitatea de autoepurare a solului.

Tabel 4.5. Relatia dintre gradul de poluare si continutul de carbon

1.2. Poluanti organici persistenti     

Cum ajung in sol pesticidele si alti poluanti organici persistenti (POP)?
Cea mai raspandita cale este dispersarea pe suprafata solului a solutiilor, suspensiilor, prafurilor ce contin acesti compusi. Chiar daca pesticidele sunt destinate sa cada pe frunzele plantelor, o buna parte a lor ajunge pe suprafata solului. Asemenea metoda s-a practicat si in perioada utilizarii DDT-ului.
O alta cale de poluare a solului cu POP este incorporarea pesticidelor direct in sol cu semanatoarele sau agregatele speciale. In acest caz, toata cantitatea de substante chimice ramane in sol, influentand microorganismele, pedofauna si plantele.

Pesticidele apartin diferitilor compusi cu structura chimica specifica fiecarui grup; cele mai importante sunt substantele organo-clorurate, organo-fosforice si derivati metil-carbamici. Dintre acesti compusi chimici cei mai toxici sunt cei organo-fosforici, care, in general, se descompun usor in mediu. Compusii organo-clorurati au toxicitate mai mica, dar o persistenta foarte mare.

Folosirea pesticidelor organo-fosforice in agricultura a luat o extindere din ce in ce mai mare din cauza eficacitatii mari contra daunatorilor si a rapiditatii cu care se degradeaza in produsi netoxici sau mai putin toxici. Din cauza toxicitatii lor foarte mari, este obligatoriu sa se determine remanenta lor in mediu. Din punct de vedere chimic pesticidele organo-fosforice sunt esteri ai acizilor fosforic, trifosforic, pirofosforic. Cei mai folositi sunt: parationul, metilparation, diazinon, malation, Rogor etc.

Pesticidele carbamice sunt folosite pentru protectia plantelor pe scara din ce in ce mai mare din cauza persistentei lor scazute in sol si a gradului de toxicitate redus pentru animalele cu sange cald. Cele mai raspandite sunt sevinul (carbarilul), methiocarbul etc.

Astazi, practic nu exista loc pe pamant unde nu ar fi depistate urme de pesticide, ele se gasesc chiar si in rezervatiile naturale. Se considera ca acestea nu influenteaza semnificativ asupra solului, insa ele au proprietatea de a-si mari concentratiile in lantul trofic: plante, insecte, animale de prada, om. Existenta in sol a diverselor bacterii ce consuma substantele organice in calitate de hrana, reduce treptat concentratiile de pesticide. Astfel, are loc distrugerea (descompunerea) naturala a acestora.

Pericolul utilizarii DDT-ului si a altor insecticide consta in faptul ca, odata cu distrugerea insectelor daunatoare culturilor, se distrug si alte insecticide care ajuta solul si culturile in etapa de dezvoltare si crestere. In organismele vii poluantii organici persistenti, din categoria pesticidelor, se acumuleaza in tesuturile animalelor, exercitand actiuni cancerigene, mutagene, embrionotoxice, neurotoxice, imunotoxice, modifica sistemul hormonal, provoaca anemie, hepatite etc. DDT-ul modifica mult structura cojii de ou a pasarilor, subtiind-o, reduce simtitor capacitatea de reproducere a pasarilor, pestilor si serpilor. Un alt compus organic deosebit de toxic, toxafenul, provoaca vatamari ale vertebrelor pestilor care devin foarte fragile si la miscari bruste se rup usor, ceea ce conduce la paralizia partii anterioare a corpului si in final moartea pestilor. Concentratia acestei substante este destul de mare in ihtiofauna intregii planete.

De asemenea, din sol, pesticidele ajung in fructele si legumele consumate de om, in iarba pe care o pasc animalele si apoi in corpul acestora. Studiile epidemiologice demonstreaza o frecventa sporita a afectiunilor neurotoxice (prioritar din partea sistemului periferic), hepatotoxice, cancerigene ca urmare a expunerii indelungate a oamenilor la DDT (acest pesticid a fost utilizat abundent in agricultura in anii '70 si '80). Cercetarile efectuate in SUA au confirmat legatura directa dintre expunerea oamenilor la DDT si frecventa cancerului mamar. Glanda mamara poate fi considerata ca organ-tinta, deoarece in serul sangelui la femeile bolnave si la cele ce au contactat DDT a fost determinat DDE, un metabolit al DDT-ului.

S-a demonstrat ca ciclodienele clorinate (aldrinul, dieldrinul, heptaclorul, clordanul, endosulfanul etc.) au proprietati toxice mai accentuate decat DDT-ul. Spre deosebire de acesta, efectul toxic produs de ciclodienele clorinate se manifesta prin convulsii, ameteli, spasme cronice, cefalee etc. Majoritatea acestor POP-uri au efect cancerigen, provocand frecvent tumori hepatice. Studiile au demonstrat o sporire a ratei mortalitatii, in special, in mediul rural. In anul 1985 mortalitatea generala datorata prezentei POP-urilor in organismul uman, la sate a fost circa 13,2 decese la 1000 de locuitori, iar in orase 8,0 decese la 1000 de locuitori. La aceasta a contribuit aplicarea intensa, pe parcursul a douazeci de ani, a pesticidelor, in primul rand a celor clororganice. Actualmente mortalitatea se mentine ridicata fiind 11-12 decese la 1000 de locuitori, cea mai mare continuand a fi in mediul rural.

Masurile de prevenire a poluarii mediului si intoxicarii cu POP a populatiei sunt prevazute prin Conventia de la Stockholm (mai 2001) unde se recomanda ca fiecare tara sa elaboreze si sa implementeze strategii si planuri care ar contribui la reducerea sau excluderea din folosinta a acestor substante toxice.

1. Ingrasaminte chimice pe baza de fosfor

Valoarea ingrasamintelor cu fosfor se apreciaza dupa continutul in P₂O₅. Amofosul este un amestec de fosfat de amoniu primar, NH₄H₂PO₄ si fosfat de amoniu secundar, (NH₄)₂HPO₄ folosit drept ingrasamant pentru plante.

Dintre toti fosfatii care se folosesc drept ingrasaminte pentru plante, cel mai important este fosfatul tricalcic, Ca₃(PO₄)₂, care datorita continutului bogat in fosfor are un rol important in agricultura. Plantele nu pot asimila direct fosfatul tricalcic, deoarece acesta este greu solubil in apa, dar radacinile plantelor secreta substante acide care transforma fosfatul tricalcic in fosfat monocalcic, care este solubil si poate fi asimilat cu usurinta de plante.

Superfosfatul este un amestec de fosfat de calciu primar sau fosfat monocalcic, Ca(H₂PO₄)₂ si sulfat de calciu, CaSO₄. Fosfatul monocalcic este singurul fosfat de calciu solubil in apa. Amestecul de fosfat primar de calciu si ghips poarta numele comercial de superfosfat normal. El are o compozitie mult mai complexa continand pe langa ghips, rezultat din reactie, impuritatile initiale ale materiei prime, adica mici cantitati de acid fosforic, fosfati dicalcic si tricalcic si diversi compusi cu fier, magneziu, aluminiu, care pot altera solubilitatea superfosfatului prin formare de fosfati insolubili. Superfosfatul dublu se obtine din fosfatii bogati in carbonati, dar saraci in acid fosforic si are in compozitie doar Ca(H₂PO₄)₂. Superfosfatul normal are un continut de 16 – 20% P₂O₅, dar uneori se prepara si superfosfat triplu care are un continut de 46 – 48% P₂O₅ si este mai eficient.

Fosfatul de calciu secundar, CaHPO₄, desi este greu solubil, este utilizat ca ingrasamant numai in solurile acide, deoarece este usor asimilat de plante. Fosfatul dicalcic, rezulta ca subprodus la fabricarea cleiului de oase si a gelatinei. Oasele degresate, din care s-au indepartat substantele grase, sunt tratate mai intai cu HCl (care solubilizeaza si carbonatii de calciu) si apoi cu lapte de var. Fosfatul de calciu secundar contine circa 35 – 42% P₂O₅. El este utilizat cu succes in zootehnie, drept substanta intaritoare pentru oasele animalelor.

Faina lui Thomas rezulta prin macinarea captuselii convertizoarelor in care se obtine otelul. Acest ingrasamant chimic contine fosfat tricalcic si oxid de calciu, Ca₃(PO₄)₂ CaO si s-a dovedit ca este mai greu asimilata de plante decat superfosfatii.

Deoarece plantele au nevoie atat de fosfor, cat si de azot si potasiu, se fabrica ingrasaminte complexe care cuprind intr-un singur ingrasamant toate cele trei elemente nutritive necesare plantelor. Prepararea lor se poate face fie prin simpla amestecare a diferitelor saruri fie printr-un proces chimic combinat.

2. Poluanti anorganici din sol

2.1. Amoniacul si nitratii din sol

Dintre compusii minerali ai azotului intalniti in sol, amoniacul si nitratii au o mare stabilitate; nitritii ca forma intermediara intre amoniac si nitrati, se gasesc mai rar in sol.

Concentratia nitratilor din sol se datoreaza transformarilor enzimatice a substantelor humice care au loc in sol sub actiunea microorganismelor. Microorganismele nitrificatoare, nitrobacter, sunt sensibil influentate de temperatura avand un optim intre 25 – 35⁰C. Peste 45⁰C si sub 10⁰C activitatea acestor microorganisme inceteaza complet. Conditiile de umiditate pentru activitatea microorganismelor nitrificatoare sunt cuprinse intre 40 – 70%. Sub si peste aceste limite procesele de nitrificare sunt franate. De asemenea, pH-ul solului influenteaza considerabil mineralizarea substantelor organice din sol; astfel, un pH prea acid sau prea alcalin franeaza activitatea bacteriilor din grupa Nitrobacter. Daca conditiile din sol sunt favorabile activitatii bacteriilor nitrificatoare formele celelalte de azot mineral, ca amoniac si nitriti nu se pot acumula in sol. Solul se mai poate imbogati in nitrati din ingasaminte si din diversi poluanti organici si anorganici care contin nitrati.

Ionul nitrat nu formeaza saruri insolubile cu nici unul din constituentii organici si minerali din sol, de aceea poate fi usor antrenat in apele de infiltratie in panza subterana acvifera, imbogatind aceste ape. Continutul crescut de nitrati din apa, au efecte nocive asupra sanatatii copiilor sub varsta de 1 an hraniti artificial, determinand methemoglobinemia sau cianoza infantila.

Azotul amoniacal se gaseste in sol atat sub forma schimbabila in complexul adsorbitiv al solului sau fixat in reteaua minerala, cat si sub forma de ioni liberi ai unor saruri disociate in solutia solului. Cantitatea de azot amoniacal schimbabil este mica, iar azotul amoniacal fixat in reteaua minerala nu poate fi dislocuit decat prin distrugerea retelei cristaline. De aceea pentru aprecierea gradului de aprovizionare a solului cu azot amoniacal, se determina nu numai forma solubila, dar si cea schimbabila. Limitele de apreciere a gradului de aprovizionare cu azot amoniacal (ppm) sunt redate in tabelul 1.

Tabelul 1. Limitele de apreciere a gradului de aprovizionare cu azot amoniacal

Grad de aprovizionare	Culturi de camp			Culturi in sere si solarii
Tipul solului	Soluri nisipoase	Soluri lutoase	Soluri argiloase	Soluri nisipoase	Soluri lutoase	Soluri argiloase
slaba	<5	<7	<10	<10	<15	<20
mediocra		Lucrare: Proiect didactic Muntii Carpati - geografia Romaniei Referat: Comuna Cotnari - istoric
normala
buna
foarte buna	>25	>30	>40	>40	>60	>80

Amoniacul apare in sol in cursul procesului de autopurificare prin transformarea substantei organice cu continut de azot sub actiunea microorganismelor din sol.

Bacteriile amonificatoare nu sunt prea mult influentate de temperatura deoarece atat la temperaturi ridicate de 50 – 60⁰C, cat si la temperaturi scazute, sub 10⁰C activitatea acestor bacterii nu este modificata substantial. Se pare deci ca acest proces in sol este determinat de specii de microorganisme foarte diferite din punct de vedere al temperaturii optime de dezvoltare. De asemenea, activitatea bacteriilor amonificatoare nu este influentata nici de variatii extreme de umiditate. Reactia acida, ca si cea bazica modifica conditiile pentru desfasurarea normala a procesului de amonificare.

O concentratie crescuta de azot amoniacal indica o impurificare recenta a solului (tabel 2).

Tabelul 2. Relatia dintre gradul de impurificare a solului si continutul in N(NH₃) amoniacal in procente, fata de azotul total

2.2. Metalele grele    

Metalele grele rezulta din industria materialelor feroase si neferoase, din industria chimica, industria alimentara, agricultura, industria petrochimica etc.

A. Cadmiu

Cadmiul este un metal argintiu stralucitor, de duritate mica, care se dizolva in acizi, dar nu se dizolva in hidroxizi alcalini si apa. Se foloseste la protejarea anticoroziva a fierului si a otelului, in electrotehnica, la fabricarea acumulatoarelor alcaline, ca moderator in tehnica nucleara, la obtinerea aliajelor cu puncte de topire scazute: aliaje de lipit, aliaje de lagare, aliaje pentru tipografie si la obtinerea de aliaje usor fuzibile, aliaj Newton etc., utilizate in dispozitivele de siguranta pentru rezervoarele cu amestecuri explozive. Amalgamul de cadmiu se foloseste in tehnica dentara si drept catod in electrolizoare.

Directiva 83/513/CEE privind valorile limita si obiectivele de calitate pentru evacuarile de cadmiu (Legea 645/2002 si Legea 118/2002) impune masuri speciale cu privire la utilizarea cadmiului si masurile de indepartare a acestuia din apele reziduale.

Cadmiul este unul din cele mai toxice metale grele. Poate patrunde in organism pe cale respiratorie si digestiva si se poate localiza in plamani sau se depoziteaza la nivelul ficatului, rinichilor si splinei. Cadmiul prezinta efecte toxice asupra sistemului renal, pulmonar, osos, testicular si nervos. La concentratii mari cadmiul poate produce leziuni interne, boli grave ale ficatului sau ale aparatului digestiv. Toxicitatea cadmiului poate fi explicata prin producerea metalotioneinei. Descompunerea complexului cadmiu-metalotioneina in interiorul celulelor elibereaza cadmiu liber in interiorul acestora, ceea ce conduce la distrugere celulara. Leziunile hemoragice sunt specifice toxicitatii cu cadmiu in testicule, plamani si creierul nou nǎscutilor. Fauna si flora acvatica sufera distrugeri mari daca sunt deversari accidentale de ape reziduale care contine cadmiu, deoarece cadmiul are o persistenta mare in timp.

B. Mercur

Mercurul este un metal alb, lucios ca argintul, lichid la temperatura camerei, care emite vapori in atmosfera la temperatura obisnuita. Din cauza tensiunii superficiale mari, mercurul formeaza usor picaturi ce iau forma sferica. Toate metalele formeaza amalgame cu mercurul, cu exceptia fierului si a platinei. Mercurul se utilizeaza in aparate de fizica si tehnica, lampi cu incandescenta, explozivi, medicina, agricultura (antidaunatori), in industria electrochimica etc.

Reactivitatea mercurului este mica, la temperatura obisnuita nu se oxideaza. Se regaseste in apele uzate in urma unor procese industriale. Hg se dizolva atat in solventi polari, cat si in solventi nepolari. In apa la temperatura ordinara se dizolva circa 6∙10^-11 g/l.

Este un metal greu, foarte toxic pentru organismul uman si animal. Poate patrunde in organism pe cale respiratorie (vapori de mercur, pulberi, aerosoli lichizi), pe cale digestiva (saruri, alimente si apa contaminata). Acumularea de mercur se face initial la nivelul plamanilor, apoi trece treptat in sange. Ionul Hg²⁺ este foarte toxic si are actiune complexa. Provoaca dezintegrare celulara si inhiba sistemul enzimatic fundamental de oxido-reducere prin blocarea gruparilor tiolice. Vaporii de mercur si organomercur (alchilmercur) patrund in sistemul nervos central (prin penetrarea barierei sange-creier) cu foarte mare usurinta si sunt considerati deosebit de toxici. Mecanismele neurotoxice ale mercurului sunt extrem de complexe. Combinatii ale urmatoarelor mecanisme au loc: (a) inhibitia sintezelor de proteine si macromolecule (de exemplu ADN); (b) fosforilare post-translationalǎ modificatǎ; (c) homeostazia defectuoasa a calciului si a fluxului ionic; (d) homeostazia anormala a transmiterii neuronale; (e) leziuni oxidative; (f) dezagregari ale celulelor osoase; (g) disfunctii mitocondriale. Odata cu intoxicarea masiva cu metilmercur din Japonia (Minamata), intoxicarea cu metilmercur este cunoscuta sub denumirea de boala Minamata.

Ionii anorganici de mercur (Hg²⁺) nu sunt neurotoxici puternici, deoarece nu traverseaza in mod eficient bariera sange-creier. Sarurile de mercur anorganice in schimb sunt foarte toxice pentru rinichi producand necrozarea unor tesuturi renale Mercurul este un toxic cumulativ. Plamanii reprezinta zona cea mai importanta de absorbtie a mercurului. Dupa absorbtie, plamanii retin 80% din mercurul total, spre deosebire de sistemul gastro-intestinal unde absorbtia este mai mica de 0,01%. Mercurul liber care circula in fluxul sanguin, traverseaza bariera sange-creier cu o foarte mare usurinta. Mercurul liber se oxideaza rapid la Hg²⁺, care nu este usor solubil in lipide. Aceasta oxidare este specifica sistemelor biologice. Microorganismele transforma mercurul liber de la starea +1 la cea +2; aceste microorganisme metileaza, de asemenea, mercurul transformandu-l in clorura de monometil mercur sau dimetil mercur. Acesti compusi solubili in lipide care pot fi ingerati de catre pesti sunt depozitati in ficat

Directiva 84/156/CEE (la noi Legea118/2002, Legea 188/2002 si HG 472/2000) privind valorile limita si obiectivele de calitate pentru evacuarile de mercur din sectoare, altele decat cele care provin din electroliza clorurilor alcaline si Directiva 82/176/CEE privind valorile limita si obiectivele de calitate pentru evacuarile de mercur provenite din sectorul de electroliza al clorurilor alcaline.

C. Plumb

Plumbul este un metal alb-argintiu, care in prezenta aerului devine repede cenusiu. Este foarte moale, este ductil, are rezistenta mica la tractiune, poate fi deformat la temperatura obisnuita. Formeaza aliaje cu Sb, Sn, Cu, Bi, Ca. Este utilizat ca material de protectie pentru radiatiile X si γ. Izotopii ²¹⁰Pb si ²¹²Pb poseda radioactivitate β^- si se folosesc ca indicatori radioactivi. Se acopera cu un strat protector de oxid la temperatura obisnuita.

Plumbul fin divizat este piroforic. Apa potabila care contine bicarbonati de calciu si magneziu, precum si sulfati, formeaza pe suprafata metalului un strat subtire si dur de carbonat si de sulfat de plumb, care impiedica dizolvarea. De aceea tevile de plumb au fost folosite mult timp pentru transportul apei potabile la consumatori. Plumbul se foloseste cu succes la confectionarea acumulatoarelor, la captusirea aparatelor folosite in industria chimica etc.

Unul dintre cele mai cunoscute efecte ale plumbului anorganic este impactul sau asupra sintezei hemoglobinei, conducand la anomalii ale eritrocitelor si anemie. Sunt inhibate doua enzime mitocondriale, producand astfel reducerea insertiei Fe²⁺ in hem si a sintezei de protoporfirina.

Expunerile cronice la plumb sunt de cele mai multe ori specifice copiilor si se refera la contaminari cu cantitati mici provenite din apa de baut, vopsele ce contin plumb sau mediu inconjurator bogat in plumb. Modificari importante ale neurocomportamentului si deficiente legate de procesul de invatare sunt raportate la animalele si la copiii expusi la plumb la o varsta mica. Mecanismele de manifestare a neurotoxicitatii plumbului au mai multe fatete, incluzand alterǎri in homeostazia calciului, a canalelor ionice si a neurotransmitǎtorilor, a transmiterii semnalului si a sistemului mesager al calciului. Plumbul organic folosit ca un aditiv pentru benzina a constituit o problema serioasa a mediului inconjurator.

D. Cupru

Cuprul este un metal de culoare rosie caracteristica; in foite foarte subtiri apare in transparenta albastru-verzui. Cristalizeaza in retea cubica cu fete centrate. Cuprul pur este un metal moale (duritatea 3 in scara Mohs), maleabil si ductil. Din cupru se pot trage fire cu diametrul de 0,03 mm, greutatea a 1000 m din asemenea fir fiind 7g. De asemenea, este si foarte tenace; un fir de cupru cu diametrul de
2 mm poate sustine o greutate de 140 kg.

Cuprul este caracterizat si prin o deosebita conductibilitate electrica si termica; din acest punct de vedere este intrecut numai de argint. Cu numeroase metale, cuprul formeaza aliaje. Cuprul, desi are reactivitate redusa, este totusi cel mai reactiv dintre elementele grupei 11 a sistemului periodic al elementelor. In bloc metalic, la temperatura camerei cuprul nu se oxideaza in aer uscat; fin divizat insa trece in oxid de cupru violet. La temperatura de 200sC, Cu se oxideaza la Cu₂O, apoi la CuO negru. Cuprul sub forma de Cu²⁺ initiaza peroxidarea lipidelor cu lipoproteine umane de densitate inalta, joasa, sau foarte joasa. In timpul acestei reactii, cuprul este rapid redus la Cu⁺.

In stare metalica, cuprul nu este otravitor; combinatiile lui sunt, insa, toxice cand sunt luate in doze mari (2-3 g). Pentru a nu se forma combinatii toxice cu acizii din alimente, vasele de cupru pentru alimente sunt cositorite in interior. Din cauza marii sale conductibilitati electrice, cuprul este intrebuintat in industria electrotehnica pentru fabricare de cabluri electrice, colectoare ale motoarelor si dinamurilor electrice, capete de contacte. Datorita conductibilitatii sale termice si pentru marea sa maleabilitate, cuprul este folosit la construirea de vase si caldari, aparate pentru cercetari stiintifice, recipiente industriale, tevi pentru fierbatoare, vase de bucatarie (cositorite), ceasornice, munitii. In chimia preparativa, este intrebuintat drept catalizator, mai ales pentru oxidari. In cantitatile cele mai mari, cuprul, este intrebuintat in prepararea aliajelor sale.

Cuprul conduce la febra cuproasa. La inhalare ataca caile respiratorii, iar intoxicatiile cronice conduc la modificarea formulei sangvine si a probelor hepatice. Este admis in cantitate de 0,01 ppm. In zonele cu ateliere de galvanizare apa freatica prezinta concentratii crescute si se iau masuri de reducere a emisiilor.

E. Zinc

Zincul este un metal alb-argintiu, se acopera in aer cu o pelicula protectoare de ZnO, are duritate mica 2-2,9 in scara lui Mohs si se prelucreaza bine prin presare. La 100⁰C zincul se poate lamina. Zincul reactioneaza usor cu oxigenul. Dupa potentialul lui de oxidare, zincul este un metal electropozitiv, formand cu usurinta ioni divalenti in reactii cu acizi neoxidanti

Zincul se utilizeaza ca metal pentru protectie anticoroziva (zincare), ca agent reducator in metalurgie, in electrotehnica, sub forma de aliaje de lipit, alame, Cu-Zn, aliaje de turnat sub presiune etc.

Zincul nu are o actiune toxica deosebita, in schimb compusii lui sau impuritatile cu zinc si arsen pot conduce la intoxicatii, tulburari nervoase, paralizia extremitatilor.

F. Arsen

Arsenul este un citotoxic general care provoaca leziuni la majoritatea celulelor si sistemelor din organismul uman. Arsenul formeaza chelati cu acidul α-lipoic care este un co-factor esential pentru piruvat dehidrogenazǎ, o enzima importanta in productia mitocondrialǎ de ATP. Arsenul formeaza de asemenea un oxianion care este asemanator oxianionului fosfat si prin aceasta perturba o varietate de procese biologice, inclusiv sinteza de ATP etc.

G. Crom

Cromul este un metal alb-stralucitor, dur si casant. Este antiferomagnetic, se dizolva in HCl si H₂SO₄, iar apa regala si acidul azotic dizolva cromul incet, numai la cald. In aer nu se oxideaza si nici umiditatea nu-i modifica luciul. Acidul azotic pasiveaza cromul.

Cromul imprima otelului o duritate mai mare, deoarece el formeaza cu carbonul o carbura de crom, un compus foarte dur. Otelurile speciale cu crom sunt folosite pentru confectionarea de unelte, bile si role de rulmenti, piese inoxidabile. Intra in compozitia unor aliaje cu nichel si cupru, iar in procesele industriale se practica cromarea ca metoda de protectie a metalelor impotriva coroziunii.

Patrunderea cromului in organism se face pe cale respiratorie sau digestiva. Se depoziteaza in ficat, splina rinichi. Compusii de Cr³⁺ si Cr⁶⁺ sunt iritanti si alergizanti, iar in timp conduce la cancer bronhopulmonar. In contact prelungit cu mainile provoaca „ulcerul de crom” caracteristic, plasat pe fata dorsala a mainilor.

Dintre toti compusii anorganici, cromul sub forma sa de Cr⁶⁺ este cel mai activ atat ca agent cancerigen, cat si ca agent mutagen. Acest ion este genotoxic in toate sistemele studiate. Cr⁶⁺ este de asemenea considerat un cancerigen uman de catre Organizatia Mondiala a Sanatatii.

H. Mangan

Manganul se aseamana la aspect cu fierul, este gri, dur si casant. Se sfarama la lovire. Manganul, se utilizeaza ca feromangan in siderurgie, atat ca element de aliere, cat si ca dezoxidant si desulfurant. Dupa proportia in care este introdus, imprima otelului diferite calitati. Otelurile cu 2-6% Mn sunt casante. Daca, insa, otelul are un continut foarte scazut in carbon, atunci devine ductil si poate fi folosit la confectionarea de organe de masini (ce sunt supuse la eforturi mari). Otelurile cu 5-7% Mn sunt folosite la piesele care trebuie sa aiba o mare duritate, dar o mica rezistenta la soc. Rezistenta otelului poate fi insa imbunatatita prin tratamente speciale. Asemenea oteluri sunt adecvate pentru confectionarea de falci de concasoare, mori cu bile, incrucisari si macazuri pentru caile ferate etc.

Manganul este un metal greu, toxic, care patrunde in organism pe cale respiratorie sau digestiva. In sange formeaza complecsi labili cu albuminele. Se depoziteaza in ficat, rinichi, plamani si creier. Compusii manganului sunt iritanti si corozivi, provoaca alterari ale celulelor nervoase, lezarea tractului digestiv, tulburari cardiovasculare si respiratorii. Desi manganul este un element in urme esential pentru sistemele biologice, supraexpunerea la acesta conduce la toxicitate. In situatii cronice, semnele neurologice specifice intoxicǎrii cu mangan sunt asemanatoare celor din boala Parkinson. Toxicitatea manganului este legata de transformarea ionului de Mn²⁺ in Mn³⁺ cu autooxidarea dopaminei, ceea ce conduce la producerea de radicali liberi citotoxici.

I. Aluminiu

Aluminiul este un metal alb-argintiu, cu duritate 2,6 si structura cubica cu fete centrate. Conduce caldura de doua ori mai putin decat cuprul si de doua ori mai bine decat fierul Conductibilitatea electrica a aluminiului este de 60% din cea a cuprului, dar este mai mare decat conductibilitatea electrica a fierului. Aluminiul metalic este maleabil si se pot obtine fire si foi subtiri. La 600⁰C aluminiul devine casant si se poate pulveriza. La aer, aluminiul se acopera cu un strat monomolecular de Al₂O₃ puternic aderent si protector. Sub forma de pulbere fina si in foi subtiri arde cu flacara luminoasa orbitoare. Sarma si tabla de aluminiu, incalzite la flacara, nu ard din cauza conductibilitatii termice mari, care face imposibila atingerea temperaturii de aprindere care este mai mare decat punctul de topire.

Pulberea de aluminiu se foloseste in aluminotermie. Din aluminiu curat se confectioneaza foi subtiri pentru ambalaje, vase de bucatarie, vase si aparate industriale. Aluminiul se foloseste la obtinerea aliajelor usoare si dure, utilizate in constructii de avioane, automobile etc. De asemenea, se foloseste in industria electrotehnica, metalurgie, industria chimica.

Pulberea de aluminiu este toxica pentru organism. Inhalata in cantitati mari, determina o boala caracteristica manifestata prin scleroza pulmonara. De asemenea, sarurile de aluminiu pot provoca iritatii gastrointestinale, dermite de contact si astm bronsic.

Aluminiul este considerat un metal neurotoxic care induce modificari biochimice semnificative si neuropatologie citoscheletalǎ. Neuronii motori, nucleele din talamusul anterior si neuronii din parasubiculum, sunt in mod deosebit sensibili la aluminiu. Mecanismul de baza a neurotoxicitatii aluminiului implica alterari in procesele ce includ homeostazia calciului, metabolismul energetic, sinteza ARN-ului etc.

J.   Nichel

Multe eforturi s-au inregistrat pentru a evalua caracterul cancerigen al nichelului prin implantare directa a compusilor de nichel in organe si tesuturi specifice. Nichelul si compusii sai sunt agenti cancerigeni. In prezent, multe grupuri de cercetatori studiaza potentialul cancerigen al compusilor cu nichel.

K. Fierul

Fierul este, in prezent, cel mai important metal, datorita rolului pe care il au cele doua aliaje ale sale: fonta si otelul. Ca metal pur, fierul are o utilizare foarte redusa in industria electrotehnica, pentru construirea unor bare de transformatoare sau sub forma de pulbere pentru realizarea unor piese presate. Spre deosebire de fierul care contine carbon, fierul pur isi pierde magnetismul de indata ce este indepartat campul magnetic. Pe aceasta proprietate se bazeaza folosirea lui in electrotehnica, de exemplu ca miez de transformatoare. Conductibilitatea electrica a fierului este 19% din ceea a Ag si relativ este un bun conductor. Fierul este rezistent in aer uscat, la temperatura obisnuita; incalzit in aer la temperatura inalta se oxideaza formand magnetita, Fe₂O₃, (acest oxid se formeaza la forjarea fierului incalzit la rosu). In stare fin divizata este priforic in curent de oxigen.

Fierul chimic pur este un metal alb, lucios; are duritate 4,5, densitatea mare 7,86 g/cm³ si se topeste la 1528⁰C. Fierul pur prezinta ca proprietate caracteristica feromagnetismul, proprietate pe care o pastreaza pana la 768⁰C. La temperatura obisnuita, in absenta aerului, fierul nu este atacat de apa pura, intrucat se formeaza un strat de Fe(OH)₂, care are actiune protectoare. In prezenta aerului umed sau in apa, in prezenta oxigenului si a CO₂ este atacat, fenomen cunoscut sub denumirea de ruginire, dupa numele compusului format – rugina cu formula FeO(OH), care este putin aderenta pe suprafata fierului si sfaramicioasa, din care cauza procesul de corodare progreseaza spre interior. La temperaturi ridicate (peste 700⁰C), fierul reactioneaza cu apa, formand Fe₃O₄ si pune in libertate hidrogen (una dintre cele mai vechi metode tehnice pentru obtinerea hidrogenului consta in trecerea vaporilor de apa peste fier inrosit).

Fierul nu este un metal toxic, dar este poluant deoarece favorizeaza culturile bacteriene. Este admis sub 0,3 ppm.

Pe langa emisiile de metalele grele rezultate din activitatile industriale, o sursa importanta de metale grele o constituie deseurile menajere.

Prezenta deseurilor menajere sau industriale in apropierea apelor de suprafata curgatoare, eliminarea apelor reziduale provenite din industria usoara (textila, lacuri si vopsele etc.) din industria grea, direct sau dupa o tratare superficiala, eliminarea sau depozitarea unor deseuri sub forma de cenusi sau composturi etc. conduc la poluarea directa a solului. Este foarte interesanta repartitia unor metale grele in diferite componente ale deseurilor menajere sau industriale care sunt depozitate in spatii nepermise de legislatia in vigoare.

Tabel  Continutul de metale grele in deseurile menajere in Romania, 2006

Principalele surse de metale grele, din deseurile menajere sunt:

Baterii si acumulatori care aduc in deseurile menajere din totalul de metale grele: 90% din Hg, 45% din Zn si 20% din Ni.

Metalele – care aduc in deseurile menajere din totalul de metale grele 40% din Pb, 30% din Cu si 10% din Cr.

Deseurile marunte care sunt purtatoare de Cu, Pb, Ni si Zn.

Hartia si cartonul care aduc in deseurile menajere din totalul de metale grele 20% din Pb si 10% din Cr.

Principalele metale grele toxice, prezente atat in compozitia deseurilor menajere, cat si in cea a produselor rezultate din incinerarea acestora, sunt Pb, Cd si Hg.

4. Aciditatea solului

Solubilitatea metalelor grele este puternic dependenta de aciditatea solului. Astfel, pH-ul solului este determinat de natura solului, de procesele biologice si chimice care au loc in sol, de vegetatie, ingrasamintele care se folosesc, acizii minerali si organici, de dioxidul de carbon care rezulta in sol prin respiratia vegetalelor, animalelor si descompunerea substantelor anorganice sub actiunea microorganismelor etc.

In timpul verii pH-ul solului este mai mic, ca urmare a activitatii crescute a microorganismelor care determina acumularea sarurilor minerale si organice din sol, iar in anotimpurile mai reci si bogate in precipitatii, pH-ul este mai crescut.

In soluri calcaroase si argiloase solubilitatea metalelor grele este scazuta; in solurile acide (tabel 4), cantitati semnificative de metal se pot dizolva si devin disponibile pentru plante. In plus, acidifierea solurilor, ca o consecinta a oxidarii deseurilor de pirita, poate cauza remobilizarea metalelor grele si a aluminiului.

Activitatea fizica, chimica si biologica a solului este influentata de mentinerea unei concentratii active a ionilor de hidrogen in solutiile de sol.

Tabel 4.   Reactia solului la diferite valori de pH

5. Legislatia privind problemele legate de poluarea solului

In Romania exista din anul 2000 Nivelul I de monitorizare denumit „Monitoringul starii de calitate a solurilor din Romania”. Acesta este rezultatul colaborarii intre Institutul de Cercetari Pedologice si Agrochimice (ICPA) Bucuresti, Institutul de Cercetari si Amenajari Silvice (ICAS) Bucuresti si Oficiile Judetene de Studii Pedologice si Agrochimice (OJSPA). Informatiile cuprinse sunt concretizate in doua proiecte de cercetare, „Evaluarea calitatii solurilor din Romania” si „Reabilitarea solurilor poluate din Romania”.

     Council Directive 86/278/EEC on the protection of the environmet and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture.

     O 125/1996 privind aprobarea procedurii de reglementare a activitatii economice si sociale cu impact asupra mediului inconjurator.

     H.G. 1001/1997 pentru aprobarea Normelor speciale privind caracterul si marimea zonelor de protectie sanitara.

     ORD. 981/1994 pentru aprobarea Normelor de igiena privind mediul de viata al populatiei.

     Legea 137/1997, modificata de Legea 294/2003, modificata de O.U.G. 195/2005 privind protectia mediului, completata de legea 265/2006, cu completari aduse de OUG 164/19.11.2008.

     Directiva Consiliului 1999/32/CE privind reducerea continutului de sulf al anumitor combustibili lichizi si de modificare a Directivei Consiliului 93/12/CEE

     ORD. 344/708-2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protectia mediului in special a solurilor, cand se utilizeaza namoluri de epurare in agricultura.