Definirea notiunii de poluare s-a facut in diferite moduri, pornind de la faptul ca etimologic, a polua inseamna a murdari, a degrada, a profana. Poluarea poate fi definita ca o modificare defavorabila mediului natural, care apare partial sau in totalitate ca urmare a activitatii umane, are efecte directe sau indirecte asupra acestuia, alterand repartitia fluxului de energie, nivelul de radiatii, compozitia fizico-chimica a mediului natural si abundenta speciilor. Aceste modificari pot influenta omul direct sau indirect, prin intermediul produselor agricole, apei si altelor produse biologice, afecteaza obiectele fizice, posibilitatile recreative ale omului si uratesc natura (Ramade, 1992).

Poluantii sau substantele poluante sunt produsi de origine naturala sau artificiala care, patrunzand in diferite compartimente ale biosferei, produc modificari fizico-chimice ale mediului natural, altereaza fluxul de energie si nivelul de radiatii la nivel global si influenteaza repartitia si abundenta speciilor.

Poluantii sunt raspanditi in biosfera prin mecanisme specifice fiecarui mediu de viata, sunt incorporati in biomasa organismelor vegetale si animale si isi maresc concentratia in diferite verigi ale lanturilor trofice printr-un mecanism activ de bioconcentrare.

Clasificarea generala a poluantilor

Clasificarea poluantilor poate fi facuta dupa foarte multe criterii, de exemplu:

dupa natura agentilor poluanti: fizici, chimici, biologici;

dupa modul ecologic de actiune, adica dupa mediul in care sunt emisi si locul in care actioneaza;

dupa modul de actiune asupra organismului animal: prin inhalatie, ingestie, cutanat, auditiv;

Se pare ca nici una din aceste clasificari nu poate fi atotcuprinzatoare, deoarece aceeasi substanta poate actiona in diverse moduri si in diverse medii. De exemplu, mercurul prezent in sol poate trece in atmosfera sau in apa, el putand fi ingerat odata cu alimentele sau inhalat sub forma de vapori.

Dupa Ramade (1992), principalii agenti poluanti pot fi clasificati astfel:

- poluanti fizici

radionuclizi (radiatii);

temperaturi ridicate;

sunete si vibratii de joasa frecventa (infrasunete);

- poluanti chimici

derivati gazosi ai carbonului si hidrocarburi lichide;

detergenti;

materiale plastice;

pesticide si alti compusi organici de sinteza;

derivati de sulf;

derivati de azot;

metale grele;

fluoruri;

particule solide si aerosoli;

substante organice fermentascibile;

- poluanti biologici

Analiza: Rezervatia biosferei Delta Dunarii - istoric, configuratie geografica, relieful Eseu: Atmosfera

contaminarea microbiologica a mediului cu bacterii si virusi;

modificarea biocenozelor prin introducere de specii noi de plante si animale;

- modificari estetice

degradarea peisajelor si biotopilor naturali printr-o urbanizare excesiva sau o amenajare rau aleasa;

implantari industriale in biotopi naturali nemodificati sau putin modificati de om.

Circulatia poluantilor in biosfera

Substantele poluante sunt raspandite in biosfera prin mecanisme specifice fiecarei geosfere (apa, aer, sol), astfel ca se impune prezentarea lor separata, in functie de natura lor si de mediu de dispersie. Majoritatea poluantilor sunt incorporati in biomasa organismelor vegetale si animale prin mecanisme de bioacumulare si trec dintr-o veriga in alta a lantului trofic din ecosisteme, marindu-si concentratia prin mecanisme de bioconcentrare.

1.2.1. Incorporarea poluantilor in biomasa

Dispersia poluantilor in biosfera nu este conditionata numai de factorii abiotici ce determina circulatia lor in atmosfera, hidrosfera si litosfera, ci ei pot fi incorporati in organisme vegetale si animale prin diverse procese metabolice, patrund in lanturile trofice din ecosisteme, se integreaza ciclului substantelor in biocenoze si exercita o actiune nefasta asupra speciilor vegetale si animale.

Prin intermediul animalelor migratoare (pesti, pasari, mamifere) se produce o dispersie activa a poluantilor si extinderea in acest mod a zonei contaminate cu un anumit poluant, la distante mari de sursa de emisie.

Organismele vegetale si animale au capacitatea, in diferite grade, de a concentra poluantii din mediu in biomasa proprie, actionand ca adevarati concentratori biologici. Multe organisme marine au capacitatea de a concentra din mediu substante naturale existente in concentratii foarte mici in apa marilor si oceanelor. Astfel, alga Fucus concentreaza in talul ei cantitati insemnate de iod, in sangele calmarilor sunt concentratii ridicate de vanadiu, in hepatopancreasul molustei Pecten sunt concentrate cantitati mari de cadmiu.

Acelasi fenomen are loc si cu poluantii sintetici, precum substantele organice de sinteza sau radionuclizii. Observatii asupra procesului de concentrare a poluantilor in biomasa organismelor animale si vegetale dateaza de cel putin 50 de ani. Foster (1954), releva ca fitoplanctonul de pe coastele Columbiei are un nivel de radioactivitate de mii de ori mai mare decat al apei in care traieste. Hant si Brishoff (1960) constata ca fitoplanctonul dintr-un lac din California contine insecticidul TDE in concentratie de 360 de ori mai mare decat cea din apa.

Aceleasi caracteristici le au si plantele terestre. Bryant (1957) gaseste in gramineele din unele pajisti din Marea Britanie o concentratie de Sr⁹⁰ de peste 20 de ori mai mare decat in solurile pe care cresteau acestea. Plantele de cultura, precum morcovul si salata, pot concentra in biomasa cantitati insemnate de substante minerale si organice, in special pesticide.

Aceasta mare putere de concentrare a poluantilor in biomasa se manifesta si la animalele terestre si acvatice. Ramele pot acumula in organismul lor concentratii de DDT de zeci de ori mai mari decat cea existenta in humusul din sol. Molusca bivalva Crassostrea virginica poate acumula in organism DDT in proportie de 70.000 de ori mai mare decat in apa in care traieste.

In general, majoritatea vietuitoarelor au capacitatea de a acumula in organismul lor substante nebiodegradabile sau greu degradabile, dar sunt relativ putine cele care pot concentra foarte mult aceste substante, ducand la un fenomen de amplificare biologica a poluarii in ecosisteme. Factorul de concentrare al unui poluant, adica raportul dintre concentratia poluantului in tesut si concentratia lui in mediu, este cu atat mai mare cu cat acea substanta este mai greu metabolizabila.

1.2.2. Concentrarea poluantilor in lanturile trofice

Pornind de la acumularea poluantilor in biomasa producatorilor primari, se constata ca in lungul lanturilor trofice are loc o crestere treptata a concentratiei substantelor toxice, care ajunge in cantitati maxime in biomasa pradatorilor, aflati la capatul acestor lanturi trofice.

Robinson (1987), studiind un lant trofic din Marea Nordului, in care apa era contaminata cu insecticidul Dieldrine in concentratii nedecelabile, constata ca in ficatul cormoranilor insecticidul avea o concentratie de 1600 ori mai mare decat cea din fitoplancton  (tabelul 1.1).

Tabelul 1.1. Concentrarea insecticidului Dieldrine intr-un lant trofic marin

(dupa Robinson, 1987)

In ecosistemele limnice poate fi pusa in evidenta concentrarea unor metale grele in lanturile trofice. Pornind de la o concentratie a mercurului in apa abia decelabila (sub 0,1 ppb), in biomasa fitoplanctonului mercurul ajunge la 10-100 ppb, se concentreaza in zooplancton la 100-500 ppb, iar in carnea pestilor carnivori poate ajunge pana la 4 ppm (fig. 1.1).

La Minamata, in Japonia, in anul 1956 a avut loc un fenomen de intoxicare cu mercur, concentrat in lungul lanturilor trofice marine, ce a dus la moartea a cateva sute de persoane si invaliditatea altor cateva mii. Ui (1972) arata ca in tesuturile pestilor cu care se hraneau pescarii, concentratia mercurului era de 500.000 de ori mai mare decat in apa marii.

Figura 1.1. Incorporarea si concentrarea mercurului intr-o biocenoza limnica

(dupa Ramade, 1972)

Contaminarea laponilor cu Sr⁹⁰ si Cs¹³⁷ ca urmare a concentrarii radionuclizilor in lungul lantului trofic licheni → reni → laponi a fost studiata de Miettinen (1965), care arata ca aceste populatii erau supuse la doze de radiatii de 35 de ori mai mare decat locuitorii din Helsinki, datorita consumului de carne si lapte de ren. Coeficientul de acumulare a Sr⁹⁰ si Cs¹³ in licheni este deosebit de mare datorita particularitatii solurilor din tundra. Lichenii care traiesc pe aceste soluri foarte sarace in saruri minerale nutritive mobilizeaza rapid radionuclizii de strontiu si cesiu, analogi calciului si potasiului prin proprietatile lor chimice si ii incorporeaza in biomasa, astfel incat concentratia lor este de mii de ori mai mare decat a solurilor. In organismul renilor, care se hranesc cu licheni, are loc o noua concentrare, apoi laponii se contamineaza in urma consumului de lapte si carne de ren.

Cercetari similare au fost efectuate in Alaska si au pus in evidenta o concentrare a Cs¹³⁷ in lungul lantului trofic licheni→caribu→eschimosi. In tesuturile de caribu concentratia de radiocesiu era de trei ori mai mare decat in licheni, iar in tesuturile eschimosilor de doua ori mai mare decat in carnea de caribu cu care se hraneau acesti oameni.

Daca figuram sub forma de piramida concentratia anumitor poluanti care contamineaza specii situate la diferite nivele trofice intr-o biocenoza, se constata ca aceasta are un aspect invers fata de piramida biomasei (figura 1.2).

carnivore 2

carnivore 2

plante

A B

Figura 1.2. Piramida biomasei (A) si piramida concentratiei poluantilor (B)

intr-un ecosistem.

Exista o diferenta intre fenomenul de bioacumulare a poluantilor si bioamplificare a poluarii. Daca majoritatea poluantilor sunt susceptibili de a fi absorbiti de organismele vii si acumulati in corpul lor, numai o parte din acestia pot determina fenomene de bioamplificare in lanturile trofice. In acest sens se pot distinge trei situatii:

- cazul elementelor biogene si a unor saruri indispensabile fiintelor vii, cand are loc un transfer de la un nivel trofic la altul, fara cresterea concentratiei in lungul lantului trofic;

- cazul radionuclizilor si a unor substante putin biodegradabile, cand se produce un fenomen de bioamplificare in lanturile trofice;

- cazul substantelor incapabile sa traverseze bariera intestinala a animalelor, precum plutoniul, cand se observa o scadere a concentratiei poluantului in lungul lantului trofic.