Curs Srsd.pdf

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

CURS STRATEGII DE REABILITARE A SOLURILOR DEGRADATE [email protected]

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

1.1. SOLUL – COMPONENT AL ECOSISTEMELOR TERESTRE

1.2. REGLEMENTĂRI LEGISLATIVE NAȚIONALE ȘI INTERNAȚIONALE

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Curs 1 – 1.1. SOLUL – COMPONENT AL ECOSISTEMELOR TERESTRE Strat afânat, moale și friabil de la suprafața scoarței pământești, care (împreună cu atmosfera din jur) constituie mediul de viață al plantelor; suprafața pământului; p. ext. pământ, teren. Solul este partea superioară, afânată, a litosferei, care se află într-o continuă evoluţie sub influenţa factorilor pedogenetici, reprezentând stratul superficial al Pământului în care se dezvoltă viaţa vegetală. Stratul fertil al solului conţine nutrienţi şi este alcătuit din humus şi din loess. Un sol lipsit de o cantitate suficientă de nutrienţi de numeşte oligotrofic.

Cum se numeste știința care studiază geneza, evoluţia, structura şi distribuţia solurilor?

PEDOLOGIE

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

FUNCȚIILE SOLULUI Ancorarea rădăcinilor

Reţine apa îndeajuns ca plantele să se poată folosi de ea

Stochează nutrienţii care menţin viaţa

Adăposteşte o mare parte a biodiversităţii terestre

Solul este mediul de viaţă pentru nenumărate microorganisme, ce desfăşoară multiple transformări biochimice, începând de la fixarea azotului atmosferic până la descompunerea materiei organice a organsimelor moarte.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

TERRA ROMÂNIA

1.5 miliarde ha agricole (dintr-un total de 13,4 miliarde de ha de sol) 14.7 mil. ha agricole

6.3 mil ha eroziune a solului

2.5 mil ha grav afectate

În momentul de faţă, fiecărui locuitor al Terrei îi revin circa 1.1 ha teren agricol, din care 0.3 ha teren arabil în timp ce în România revin pe locuitor 0,67 ha teren agricol şi 0.44 ha teren arabil.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

ÎN AGROCHIMIE, solurile sunt cotate după conţinutul de elemente nutritive: cele extrem de productive au clasa I, cele bune - clasa a II a, până la cele cu o fertilitate foarte slabă – clasa a V-a. S-a constat că în ultimii 10 ani solul românesc a pierdut o clasă de calitate şi e pe cale să mai piardă una. În prezent, suntem în clasa III, şi în 30 de ani se preconizează că se va ajunge la clasa a IVa.

În Romania, datorită diversităţii mari a condiţiilor şi factorilor de solificare, învelişul de sol este variat şi cuprinde de la solurile cele mai fertile din lume (cernoziomuri) la solurile cele mai nefertile (solonceac, soloneţ, regosol, etc.).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

PE LÂNGĂ FUNCŢIA DE CEA MAI IMPORTANTĂ COMPONENTĂ A BIOSFEREI, SOLUL ÎNDEPLINEŞTE ŞI FUNCŢIA DE PRINCIPAL MIJLOC DE PRODUCŢIE VEGETALĂ.

ROMÂNIA A FOST CONSIDERATĂ GRÂNARUL EUROPEI ÎNSĂ LA ORA ACTUALĂ AVEM UN NIVEL DE PRODUCŢIE DE CIRCA 40% DIN MEDIA COMUNITĂŢII EUROPENE.

O ALTĂ FUNCŢIE A SOLULUI ESTE DATĂ DE FAPTUL CĂ ACESTA REPREZINTĂ O SURSĂ DE ELEMENTE NUTRITIVE PENTRU PLANTE

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Solul poate fi contaminat de mai multe categorii de poluanţi, dintre care amintim: • poluanţi biologici, reprezentaţi de organisme (bacterii, viruşi, paraziţi), eliminate de om şi de animale, fiind în cea mai mare parte patogene. Ele fac parte integrantă din diferite reziduuri (menajere, animaliere, industriale); • poluanţi chimici, în cea mai mare parte de natură organică. Importanţa lor este multiplă: servesc drept suport nutritiv pentru germeni, insecte şi rozătoare, suferă procese de descompunere cu eliberare de gaze toxice şi pot fi antrenate în sursele de apă, pe care le degradează; • poluanţi fizici care provoacă dezechilibrul compoziţiei solului: inundaţii, ploi acide, defrişări masive.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• În condiţiile unor practici agricole normale în circa 40 de ani; iar într-o situaţie oarecum obişnuită de formare a solului pe roci compacte, formarea solului este posibil să dureze de la 200 până la 1000 de ani. Aşadar, formarea solului, are loc prin procese de alterare şi levigare, cu o viteză care reflectă combinaţia efectelor în timp ale intensităţilor climatului şi organismelor vii condiţionate de relieful terenului şi natura materialului parental, la care intervine, tot mai intens şi pe arii tot mai mari, activitatea social-economică a omului.

• Configuraţia şi natura profilului solului, împreună cu orizonturile lui, constituie morfologia solului. • Majoritatea orizonturilor de sol (orizonturilor pedogenetice) se disting uşor unele de altele printr-o serie de caracteristici, cum sunt textura, culoarea, conţinutul de materie organică, conţinutul de diferite săruri, reacţia (pH), structura, compactitatea, neoformaţiunile, etc.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Solurile pot fi împărţite în mai multe straturi, cum ar fi: • stratul A, stratul mineral format la suprafaţa solului mineral, caracterizat de acumularea materiei organice, de regulă acest strat este mai închis la culoare decât stratul subiacent; • stratul AC, strat de tranziţie între stratul A şi stratul C; • stratul B, strat mineral format sub stratul A, în care se constată o alterare a materialului parental cu sau fără acumulare prin iluviere de argilă, sau materie organică; • stratul C, strat mineral situat în partea inferioară a profilului de sol, constituit din materiale neconsolidate (materiale parentale).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Unii specialişti consideră că 1 cm de sol se formează: în 12 ani pe o rocă afânată; în 40 de ani în condiţiile unei practici agricole normale şi între 200 şi 1000 de ani pe roci compacte.

În ceea ce priveşte constituenţii solului se porneşte de la faptul că acesta este constituit din 3 faze: solidă, lichidă şi gazoasă. Proporţiile acestor faze sunt variabile de la sol la sol şi chiar în cadrul aceluiaşi sol, fiind în funcţie de condiţiile climatice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Faza solidă cuprinde constituenţi minerali, organici şi organo-minerali. •Constituenţii minerali cuprind fracţiunea minerală grosieră (nisip şi praf), argile, oxizi şi hidroxizi de fier şi aluminiu. •Constituenţii organici cuprind diferitele fracţiuni ale materiei organice din sol, inclusiv substanţele organice nehumice şi humice. Proporţia aproximativă a diferitelor fracţiuni, raportată la un hectar care conţine 100 tone materie organică este: rădăcini (2-6 tone), microorganisme (1-2 tone), substanţe nehumice (8- 12 tone) şi respectiv substanţe humice (80-85 tone). •Constituenţii organo-minerali din sol se grupează în două asociaţii: complecşii organici cu ioni metalici de cupru, fier, mangan, etc., precum şi asociaţiile între argile şi substanţele organice humice şi nehumice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Principalele interacţiuni între pedosferă (sol), atmosferă (aer), hidrosferă (apă), litosferă (rocă) şi biosferă (plante şi animale) [1]

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Putem concluziona că solurile ca şi componentă a unui sistem global poate fi regăsit încadrat în următoarele tipuri de sisteme: • Climatic. Solurile sunt asociate tipurilor de climate influenţând ciclul apei, stocarea carbonului în sol şi emisia gazelor cu efect de seră (vapori de apă, CO2, NOx, metan). • Ciclul hidrologic. Solul constituie o legătură esenţială şi un sistem tampon la nivelul ciclului hidrologic planetar. Se cunoaşte faptul că, aproximativ 60% din apa dulce, este reţinută în sol fiind disponibilă pentru plante. Prin funcţiile sale, solul reglează dinamica apei din râuri şi fluvii, dar şi din pânzele freatice: acestea din urmă alimentează zonele umede, constituind surse pentru irigaţii, contribuind la alimentarea localităţilor dar şi a platformelor industriale.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Elementele nutritive eliberate din interiorul sistemului - sol prin alterarea rocilor sau fixate de către sol din aporturile atmosferice (inclusiv din apa de precipitaţii), sunt reciclate prin activităţile biologice iar toxinele sunt neutralizate. Perturbaţiile ciclurilor prin aporturile în exces a îngrăşămintelor chimice sau a deşeurilor, pot contribui la apariţia proceselor de eutrofizare şi a poluării solurilor şi apelor. De asemenea, peste tot în lume, diminuarea conţinutului de elemente nutritive în sol printr-o exploatare agricolă excesivă, ameninţă într-o anumită măsură viaţa organismelor din solurile agricole. • Eroziunea excesivă a solurilor poate duce la dispariţia "peliculei" vii şi a funcţiilor sale. La acestea se mai adaugă faptul că, sedimentele rezultate în urma proceselor erozionale vor ajunge în râuri, lacuri şi chiar pe soluri fertile, scoţându-le din circuitul agricol. Totuşi, eroziunea nu are numai consecinţe nefaste, un exemplu în acest sens este dat de existenţa solurilor fertile, ce s-au format pe depozite sedimentare, câmpii aluviale şi deltaice, platouri de loess, formate în urma unei eroziuni vechi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Majoritatea solurilor conțin patru componente de bază: particule minerale, apă, aer și materie organică. Materia organică poate fi împărțită în humus, rădăcini și organisme vii. Valorile date mai sus sunt pentru un sol normal/mediu.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Humusul este o substanță biochimică care conferă straturilor superioare o culoare neagră. El are o culoare maro spre negru. Este greu să vezi humusul singur deoarece de obicei este combinat cu minerale mai mari și cu particule organice. Humusul oferă solului o serie de beneficii: -Crește capacitatea solului de a reține și înmagazina apa. -Reduce elutrierea nutrienților solubili din profilul solului. -Îmbunătățeste structura solului, lucru necesar pentru creșterea plantelor. Elutrierea = extracția solid-lichid

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Sandy= nisipos Clay= lutos Sandy= nisipos

chalky= calcaros Silty= nămolos peat= turbă loamy=argilos

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

REGLEMENTARI INTERNE ȘI INTERNAȚIONALE ÎN PROBLEMATICA SOLURILOR

Evoluţia planificată iniţial pentru directiva cadru a solului

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Hotărâre de Guvern nr. 1408 / 23.11.2007 privind modalităţile de investigare şi evaluare a poluării solului şi subsolului; • Hotărâre de Guvern nr. 1403 / 26.11.2007 privind refacerea zonelor în care solul, subsolul și ecosistemele terestre au fost afectate; • Ordonanţă de urgenţă nr.68 - 28/06/2007 privind răspunderea de mediu cu referire la prevenirea şi repararea prejudiciului asupra mediului; • Legea nr. 265 / 29.06.2006 pentru aprobarea Ordonanței de urgență a Guvernului nr.195 din 22 decembrie 2005 privind protecția mediului; • Legea nr. 107 / 16.06.1999 pentru aprobarea OG nr.81/1998 privind unele măsuri pentru ameliorarea prin împădurire a terenurilor degradate; • Legea nr. 237 / 07.06.2004 pentru modificarea Legii minelor nr. 85/2003; • Legea minelor nr. 85/18.03.2003; • Legea petrolului nr. 238/07.06.2004 • Legea 138/27.04.2004 a îmbunătățirilor funciare; • Ordinul nr.756/03.11.1997 pentru aprobarea Reglementării privind evaluarea poluării mediului;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Ordinul nr. 184/21.09.1997 pentru aprobarea Procedurii de realizare a bilanțurilor de mediu; • Ordinul 242/26.03.2005 pentru aprobarea organizării sistemului național de monitoring integrat al solului, de supraveghere, control și decizii pentru reducerea aportului de poluanți proveniți din surse agricole și de management al reziduurilor organice provenite din zootehnie în zone vulnerabile și potențial vulnerabile la poluarea cu nitrați și pentru aprobarea Programului de organizare a Sistemului Național de Monitoring Integrat al Solului, de supraveghere, control și decizii pentru reducerea aportului de poluanți proveniți din surse agricole și de management al reziduurilor organice provenite din zootehnie în zone vulnerabile și potențial vulnerabile la poluarea cu nitrați; • Ordin 36/07.01.2004 privind aprobarea Ghidului tehnic general pentru aplicarea procedurii de emitere a autorizației integrate de mediu.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• În

conformitate

cu

prevederile

HG

1408/2007

care

reglementează modalităţile de investigare şi evaluare a poluării solului şi subsolului în scopul identificării prejudiciilor aduse

acestora şi stabilirii responsabilităţilor pentru refacerea mediului geologic, Agenţiei Naţionale pentru Protecţia Mediului îi revine obligaţia de a realiza identificarea preliminară a siturilor

contaminate,

prin

instituţiile

din

subordine,

pe

baza

chestionarelor prevăzute în anexele nr. 1 şi 2 ale HG 1408/2007,

a documentaţiei existente pentru actul de reglementare emis şi a rapoartelor anuale efectuate de Oficiul de Studii Pedologice şi Agrochimice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• În cursul anului 2008 au fost realizate acţiuni în scopul identificării preliminare a siturilor contaminate. În acest scop, potrivit prevederilor articolului 9, alineatul 1 al hotărârii de guvern mai sus numite, precum şi la solicitarea ANPM, Agenţia pentru Protecţia Mediului Botoșani a transmis chestionarele menţionate unui număr de 176 de operatori economici şi 78 primării. Chestionarele completate ( 89 de la operatorii economici şi 51 de la primăriile care au răspuns solicitărilor) au fost verificate şi completate de APM Botosani şi au fost transmise Agenţiei Regionale pentru Protecţia Mediului. • Etapa de investigare şi evaluare a poluării solului şi subsolului, pentru siturile potenţial a fi contaminate precum şi pentru siturile care vor fi incluse în cele două liste menţionate mai sus, se va realiza după aprobarea acestora, şi în conformitate cu prevederile „Ghidului Tehnic privind modalităţile de investigare şi evaluare a poluării solului şi subsolului” care urmează a fi aprobat prin ordin comun al Ministrului Mediului, Ministrul Finanţelor şi Ministrul Agriculturii Pădurilor şi Dezvoltării Rurale.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Pentru a inventaria siturile contaminate a fost elaborată o bază de date „on-line”, accesibilă pe site-ul ANPM, secţiunea „Inventar Naţional, situri contaminate – faza pilot”, în care agenţiile teritoriale pentru protecţia mediului vor completa date privind siturile potenţial contaminate, în urma analizării şi evaluării informaţiilor deţinute de APM Botosani (în cadrul documentaţiilor depuse de titularii de activităţi pentru obţinerea avizelor/autorizaţiilor de mediu şi a chestionarelor privind siturile potenţial contaminate). • Dupa evaluarea chestionarelor si verificarea datelor analitice referitoare la contaminarea elementelor de mediu aer, ape de suprafaţă/ape subterane şi sol prezente în rapoartele la bilanţul de mediu de nivel II, eventual în rapoartele de amplasament, precum si a sesizarilor din teren, au fost identificate 14 situri potential contaminate/contaminate. Tabelul a fost trimis catre ARPM Bacau pentru verificare si confirmare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

•Autoritate competentă - autoritate de mediu, de ape, sănătate sau altă autoritate împuternicită potrivit competenţelor legale să execute controlul reglementărilor în vigoare privind protecţia aerului, apelor, solului şi ecosistemelor acvatice sau terestre. •Emisie de poluanţi/emisie - descărcare în atmosferă a poluanţilor proveniţi din surse staţionare sau mobile. •Evaluare a riscului - analiza probabilităţii şi gravităţii principalelor componente ale unui impact asupra mediului. •Folosinţă sensibilă şi mai puţin sensibilă - tipuri de folosinţe ale terenurilor, care implică o anumită calitate a solurilor, caracterizată printr-un nivel maxim acceptat al poluanţilor. •Impact de mediu - modificarea negativă considerabilă a caracteristicilor fizice, chimice şi structurale ale elementelor şi factorilor de mediu naturali; diminuarea diversităţii biologice; modificarea negativă considerabilă a productivităţii ecosistemelor naturale şi antropizate; deteriorarea echilibrului ecologic, reducerea considerabilă a calităţii vieţii sau deteriorarea structurilor antropizate, cauzată, în principal, de poluarea apelor, a aerului şi a solului; supraexploatarea resurselor naturale, gestionarea, folosirea sau planificarea teritorială necorespunzătoare a acestora; un astfel de impact poate fi identificat în prezent sau poate avea o probabilitate de manifestare în viitor, considerată inacceptabilă de către autorităţile competente. •Obiective de remediere - concentraţii de poluanţi, stabilite de autoritatea competentă, privind reducerea poluării solului, şi care vor reprezenta concentraţiile maxime ale poluanţilor din sol după operaţiunile de depoluare. Aceste valori se vor situa sub nivelurile de alertă sau intervenţie ale agenţilor cotaminanţi, în funcţie de rezultatele şi recomandările studiului de evaluare a riscului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Poluare potenţial semnificativă - concentraţii de poluanţi în mediu, ce depăşesc pragurile de alertă prevăzute în reglementările privind evaluarea poluării mediului. Aceste valori definesc nivelul poluării la care autorităţile competente consideră că un amplasament poate avea un impact asupra mediului şi stabilesc necesitatea unor studii suplimentare şi a măsurilor de reducere a concentraţiilor de poluanţi în emisii/evacuări. • Poluare semnificativă - concentraţii de poluanţi în mediu, ce depăşesc pragurile de intervenţie prevăzute în reglementările privind evaluarea poluării mediului. • Prag de alertă - concentraţii de poluanţi în aer, apă, sol sau în emisii/evacuări, care au rolul de a avertiza autorităţile competente asupra unui impact potenţial asupra mediului şi care determină declanşarea unei monitorizări suplimentare şi/sau reducerea concentraţiilor de poluanţi din emisii/evacuări. • Prag de intervenţie - concentraţii de poluanţi în aer, apă, sol sau în emisii/evacuări, la care autorităţile competente vor dispune executarea studiilor de evaluare a riscului şi reducerea concentraţiilor de poluanţi din emisii/evacuări. • Probă de referinţă - probă materială produsă de un institut specializat, ce poate fi utilizată pentru a identifica precizia şi acurateţea tehnicilor de analiză chimică a solurilor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate Hidrocarburi aromatice şi poliaromatice, hidrocarburi din petrol (mg/kg substanţă uscată) Praguri de alertă Praguri de intervenţie Poluantul Mai puţin Mai puţin Sensibile Sensibile sensibile sensibile HIDROCARBURI AROMATICE MONONUCLEARE Benzen <0.01 0.25 0.5 0.5 2 Etilbenzen <0.05 5 10 10 50 Toluen 5 15 30 30 100 Xilen 7 5 15 15 25 HIDROXILBENZENI Fenol <0.2 5 10 10 40 Catechol <0.05 5 10 10 20 Resorcina 2 5 5 5 10 Hidrochinona <0.05 2.5 5 5 10 Cresol <0.05 2. 5 5 10 Total HA <0.5 25 50 50 150 HIDROCARBURI AROMATICE POLINUCLEARE Antracene <0.05 5 10 10 100 Benzoantracen <0.02 2 5 5 50 Benzofluoranten <0.02 2 5 5 50 Benzoperilen <0.02 5 10 10 100 Benzopiren <0.02 2 5 5 10 Chrisen <0.02 2 5 5 50 Fluoranten <0.02 5 10 10 100 Indeno(1/2/3)piren <0.02 2 5 5 50 Naftalină <0.02 2 5 5 50 Fenantren <0.05 2 5 5 50 Piren <0.5 5 10 10 100 Total HPA <0 1 7.5 25 15 HIDROCARBURI DIN PETROL Total hidrocarburi din petrol <100 200 1000 500 2000 Valori normale

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

2.1. ZONE POLUATE 2.2. EXPUNEREA LA SOLURILE POLUATE

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Ţara noastră a luat în considerare această problemă cu precădere după anul 1990 când au fost identificate zonele cu impact negativ asupra mediului înconjurător. Poluarea chimică a solului afectează circa 0.9 milioane ha, din care: poluarea excesivă circa 0.2 milioane ha; efecte agresive deosebit de puternice asupra solului produce poluarea cu metale grele (mai ales Cu, Pb, Zn, Cd) şi dioxid de sulf, identificată în special în zonele Baia Mare, Zlatna şi Copşa Mică.

Distrugerea solului prin lucrări de excavare ce afectează circa 15 mii ha, aceasta constituind forma cea mai gravă de deteriorare a solului întâlnită în cazul exploatărilor minere la zi cum ar fi bazinul miner al Olteniei. Calitatea terenurilor afectate de acest tip de poluare a scăzut cu 1-3 clase, astfel că unele din aceste suprafeţe au devenit practic neproductive.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Acoperirea solului cu deşeuri şi reziduuri solide a determinat scoaterea din circuitul agricol a circa 18 mii ha terenuri agricole. Daunele economice directe asupra producţiei agricole datorate restricţiilor menţionate se estimează prin diminuarea acesteia cu mai mult de 20% pe an. Sărăturarea solului se resimte pe circa 0.6 milioane ha, cu unele tendinţe de agravare în perimetrele irigate sau drenate şi iraţional exploatate, sau în alte areale cu potenţial de sărăturare secundară, care însumează încă 0.6 milioane ha.

Eroziunea eoliană se manifestă pe aproximativ 0.4 milioane ha cu pericol de extindere, cunoscând că în ultimii ani s-au defrişat păduri şi perdele de protecţie din zonele susceptibile acestui proces de degradare. Deşertificarea degradarea terenului în zonele aride, semiaride şi uscat-subumede, cauzată de diverşi factori incluzând variaţiile climatice şi activităţile umane.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

CLASIFICAREA ZONELOR POLUATE Se defineşte zona poluată ca fiind un spaţiu unde s-au desfăşurat şi se desfăşoară activităţi productive de transport, servicii şi unde din cauza neglijenţelor, a concepţiei sau a mentenanţei proceselor care au loc apar daune şi riscuri pentru mediul înconjurător. Zonele poluate se pot clasifica pe baza diferitelor criterii: situaţia juridică, natura poluantului (sau a poluanţilor), modalităţi de dispersie a poluanţilor, tipul de activitate şi numărul de poluanţi, etc.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

ÎN FUNCȚIE DE CADRUL JURIDIC Zone caracterizate printr-o încetare nerecentă a activităţilor ce au indus fenomenul de poluare şi a cărui proprietar actual nu poate fi făcut responsabil de activtăţile din trecut; depoluarea acestor zone devine în acest caz o responsabilitate colectivă. Zone în care s-au încetat recent activităţile ce au condus la fenomenul de poluare. Această încetare bruscă a activităţilor se poate datora fie dezafectării unor obiective industriale datorită nerentabilităţii acestora (cum ar fi industria minieră), a concurenţei internaţionale sau a costului prea ridicat cu energia şi materiile prime (industria metalurgică).

Zone cu activităţi industriale în funcţiune şi unde proprietarul obiectivului industrial este uşor de identificat. În acest caz reabilitarea zonei poluate va cuprinde 2 faze: eliminarea cauzelor ce provoacă o poluare a mediului în afara obiectivului şi aplicarea metodelor de depoluare şi decontaminare a zonei incriminate.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

ÎN FUNCȚIE DE DISPERSIA POLUANŢILOR Poluare difuză atunci când poluantul sau poluanţii se răspândesc în mediu în mici cantităţi dar regulat şi pentru perioade lungi de timp. Este cazul poluării datorate gazelor de ardere şi a cenuşii de la centralele termoelectrice. Acest tip de poluare mai este cunoscut şi ca poluare cronică.

Poluare în masă corespunzătoare unor refuzuri ce se petrec într-un timp scurt. Este cazul răsturnării unui camion cisternă sau a exploziei unui rezervor din industria petrochimică. Avem de-a face cu aşa numita poluare accidentală.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

În cele două cazuri enumerate mai sus, forma sursei de poluare constituie un element de clasificare primordial: sursa de poluare este întinsă (mare) iar dispersia are loc pe o suprafaţă întinsă; sursa de poluare este punctuală cu acţiunea poluantului întrun loc bine precizat şi restrâns ca spaţiu (de exemplu o spărtură într-o cuvă de stocare);

sursa este lineară orizontală sau verticală.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Prin poluarea solului se înţelege „orice acţiune care produce dereglarea funcţionării normale a solului ca suport şi mediu de viaţă (mai ales pentru plantele terestre superioare) în cadrul diferitelor ecosisteme naturale sau create de om, dereglare manifestată prin degradarea fizică, chimică sau biologică a solului ori apariţia în sol a unor caracteristici care reflectă deprecierea fertilităţii sale, respectiv reducerea capacităţii bioproductive atât din punct de vedere calitativ cât şi/sau cantitativ”. Poluarea solului reprezintă modificarea proprietaţilor fizice, chimice şi biologice ale mediului geologic, restrângând proprietăţile de folosire ale elementelor constituente ale acestuia (sol, formaţiuni geologice, acvifer freatic, acvifere de adâncime).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Pentru identificarea, caracterizarea, clasificarea şi cartografierea solurilor poluate s-a găsit necesar să se ţină seama de un ansamblu de criterii cum sunt: natura şi sursa poluării, gradul de poluare, activitatea care generează poluarea etc.

Clasificarea solurilor poluate (SP) Simbol SPF SPC SPB SPR

Semnificaţie Poluare fizică Poluare chimică Poluare biologică Poluare radioactivă

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Tipurile de contaminări ale solurilor Simbol SP1 SP2 SP3 SP4 SP5 SP6 SP7 SP8 SP9 SP10 SP11 SP12 SP13 SP 14 SP 15

Denumire Contaminarea solului prin acoperirea cu diverse depozite (de steril, de deşeuri, de decantare etc.) Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri anorganice Contaminarea solului cu substanţe purtate în aer (hidrocarburi, etilenă, amoniac, dioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxizi de azot, compuşi cu plumb, etc.) Contaminarea solului cu metale grele Contaminarea solului cu fluor Contaminarea solului cu materii radioactive Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri organice de la industria alimentară şi uşoară Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri vegetale agricole şi forestiere Contaminarea solului cu nămoluri de la apele uzate Contaminarea solului prin sărăturare Contaminarea solului prin acidifiere Contaminarea solului prin exces sau carenţe de elemente nutritive Contaminarea solului cu pesticide Contaminarea solului cu agenţi patogeni contaminanţi Contaminarea solului cu hidrocarburi

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Clasificarea gradului de poluare

Simbol

Aprecierea

0 1 2 3 4 5

Nepoluat Slab poluat Moderat poluat Puternic poluat Foarte puternic poluat Excesiv poluat

Reducerea cantitativă şi/sau calitativă a producţiei vegetale obţinute, raportată la producţia vegetală care se poate obţine în condiţiile în care solul este practic nepoluat Sub 5% 6-10% 11-25% 26-50% 51-75% Peste 75%

Gradul de poluare a solurilor este apreciat în funcţie de reducerea cantitativă şi/sau calitativă a producţiei vegetale ce se poate obţine pe solul respectiv practic nepoluat în condiţii climatice şi tehnologice normale

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Gestionarea problemelor de poluare a solului

Abordarea unei probleme de poluare a solului presupune: • culegerea şi tratarea informaţiilor; • construirea şi folosirea modelelor de prognoză; • verificarea modului în care se realizează prognoza. Culegerea şi tratarea informaţiilor presupune: • identificarea sistemului; • înregistrarea informaţiilor numerice; • structurarea informaţiilor ne-numerice (calitative); • optimizarea informaţiilor si a controlului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate Ramura economica

Activitatea Extragerea petrolului şi a gazelor naturale Extragerea sării geme în soluţie şi recristalizarea acesteia

Industria extractivă Extragerea şi prepararea substanţelor minerale utile metalice, nemetalifere şi carbuni Sidelurgie Industria metalurgică feroasă Industria metalurgică neferoasă Industria chimică anorganică

Industria chimică organică

Industria materialelor de construcţii Industria energetică

Cocserie Construcţii de maşini Unităţi industriale pentru obţinerea Pb, Cu, Zn, Ca, Ni, etc. Unităţi industriale pentru obţinerea clorului, sodei, acizilor, pesticidelor anorganice

Principalele substanţe potenţial poluatoare din procesele activităţii Petrol brut, gaze naturale, noroaie de foraj, materiale de cimentare

Saramura şi fluid izolant, vapori salini, praf de sare Minerale şi roci sterile, ape uzate de mină şi de la preparare, ape impurificate cu minerale şi metale grele, acizi, baze, reactivi de flotaţie, de cianurare, de amalgamare, de floculare

Suspensii minerale, carbune, cenuşă, cianuri, fenoli, ape acide Fenoli, cianuri, amoniu Fenoli, cianuri, petrol, ape alcaline Suspensii minerale, uleiuri, cianuri, acizi, metale grele, fluor Acizi, baze, metale grele

Unităţi industriale pentru fabricarea cauciucului

Fenoli

Unităţi industriale pentru fabricarea polimerilor

Fenoli, acizi, mercur

Unităţi industriale pentru fabricarea detergenţilor

Acizi, detergenţi

Unităţi industriale pentru prelucarea petrolului

Petrol, fenoli, crezoli, mercaptani, acizi, sulfuri, saruri minerale

Unităţi industriale pentru fabricarea coloranţilor sintetici

Metale grele, reziduuri periculoase

Unităţi industriale pentru fabricarea produselor fitosanitare şi a pesticidelor organice Unităţi industriale pentru fabricarea materialelor de construcţii Depozite de materiale de construcţii Centrale termoelectrice Centrale atomo electrice

Substanţe periculoase Ciment, azbest, suspensii minerale, acizi, baze carburanţi Pulberi Ape calde, cenuşă, zgură,pulberi Ape calde, cenuşă, zgură,pulberi

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Ramura economică

Industria pielăriei şi textilă

Industria celulozei şi hârtiei Industria lemnului Industria alimentara Servicii

Agricultură

Transport Activitate militară Instalaţii pentru stocarea, tratarea, sortarea, incinerarea sau depozitarea substanţelor, deşeurilor

Activitatea Unităţi industriale pentru fabricarea ţesăturilor Topitorii Unităţi industriale pentru fabricarea vâscozei Unităţi industriale pentru fabricarea pielăriei Unităţi industriale pentru fabricarea celulozei şi hârtiei Unităţi industriale pentru fabricarea cherestelei, gatere Unităţi industriale pentru fabricarea spirtului, alcoolului, zahărului, uleiului, cărnii, peştelui şi a altor produse alimentare Curăţătorii chimice, servisuri auto, spălătorii auto, etc. Depozite de deşeuri rezultate din agricultură, zootehnie, creşterea păsărilor, etc. Depozite de ingrăşăminte chimice şi fitohormoni sintetici Depozite de produse fitosanitare Sisteme de canalizare deficiente Aeroporturi, depouri, etc. Poligoane, aeroporturi, depozite de armament şi muniţie, fabrici de armament şi muniţie, etc. Depozite de deşeuri municipale Depozite de deşeuri necontrolate Depozite de deşeuri rurale Depozite de deşeuri industriale

Principalele substanţe potenţial poluatoare din procesele activităţii Ape alcaline, carburanţi Ape alcaline, carburanţi Acizi, baze, sulfuri, săruri Tanin, crom, azotaţi, amoniac, acizi, baze Suspensii, fibre, sulfaţi, sulfiţi,fenoli, săruri Pulberi, uleiuri, carburanţi Suspensii, alcaloizi vegetali, microorganisme, paraziţi, etc. Percloretilenă, carburanţi, uleiuri, detergenţi, etc. Nitraţi Îngrăşăminte cu azot, cu fosfor, complexe, acetilenă, etilenă, carbamat, etc. Erbicide, insecticide, fungicide, etc. Scurgeri de ape uzate Hidrocarburi, metale grele Metale grele, hidrocarburi, Metale grele, uleiuri, nitraţi, scurgeri de lixiviat

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Grupa de poluanţi

Hidrocarburi petroliere curente

Principalii poluanţi Benzină, motorină, combustibil pentru încălzire, carbutanţi pentru aviaţie, petrol brut

Hidrocarburi grele

Combustibil greu, gudroane de huilă, gudroane de petrol, creozot

Hidrocarburi halogenate alifatice

Triclor etilenă, tetraclor etilenă, diclormetan, cloroform, bromoform

Hidrocarburi oxigenate

Glicoli, alcooli, cetone, fenoli, furani, aditivi pentru carburanţi

Halogenaţi ciclici

Multe pesticide, PCB-uri, pentaclorfenol

Proprietăţi comune - mai uşori decât apa - biodegradabili - în general puţin solubili - volatili sau deţinători ai unei fracţii volatile - vâscozitate şi absorţie variabile - densitate variabilă - biodegrabilitate redusă - solubilitate mică - volatilitate mică - vâscozitate - capacitate de absorţie în general ridicată - densitate ridicată - biodegrabilitate redusă - relativ solubili - volatili - vâscozitate mică - capacitate de absorţie în general slabă - foarte solubili - biodegradabili - alte proprietăţi variabile specifice - volatilitate redusă - nebiodegradabili sau foarte puţin biodegradabili

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Grupa de poluanţi

Principalii poluanţi

Proprietăţi comune - capacitate de absorţie Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Cd, Metale grele - capacitate de complexare Ba, Hg, Pb - capacitate de precipitare - capacitate de absorţie Alte substanţe minerale Acizi, baze săruri, cloruri, nitraţi - capacitate de complexare - capacitate de precipitare - în general au stabilitate mare Cianuri complexe ale Hexacianoferit (fericianura), - ionul de ferocianură este aproape inert, motiv fierului hexacianoferat (ferocianura) pentru care este netoxic, spre deosebire de fericianură Ag(CN)-2, Cu(CN)2-3, Cd(CN)2-4, - disociere Alte cianuri Zn(CN)2-4 - concentraţie de CN- liber - capacitate de reţinere în sol - poate trece în amoniu în contact cu apa Compuşii azotului Amoniac, azotiţi, azotaţi - poate fi oxidat de bacterii şi transformat în azotiţi şi apoi azotaţi, care sunt substanţe uşor solubile în apă, cu proprietăţi oxidante

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Expunerea la solul contaminat

Expunerea poate fi definită ca fiind cantitatea de poluant prezent într-un mediu care reprezintă un potenţial pericol atât pentru sănătatea umană cât şi pentru alte organisme vii. Într-o zonă contaminată, atunci când poluantul intră în contact cu oamenii, se poate observa migrarea acestuia în corpul uman urmând ca într-un final acesta să fie asimilat de către corp. Pentru prevenirea unor viitoare pericole ce pot apare datorită poluanţilor în zonele mari contaminate, trebuiesc luate în calcul toate căile de expunere ce ar putea duce la contaminarea oamenilor sau a ecosistemelor vulnerabile.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Schema expunerii umane la poluare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

INGESTIA SOLULUI CONTAMINAT Ingestia directă a solului reprezintă principala cale de expunere. Foarte rar oamenii consumă în mod deliberat “noroi”, însă copiii duc noroi la gură cu ajutorul mânuţelor, iar adulţii pot ingesta sol contaminat de pe legume.

CDI 

C  CF  IRadj  EF  MF AT

[mg/(zi*kgcorp)]

CDI = consumul zilnic cronic (mg/kgcorp/zi); C = concentraţia contaminantului din sol (mg/kgsol); CF = factorul de conversie = 10-6 kgsol/mg; EF = frecvenţa expunerii (zi/an); AT = timpul mediu (zile); MF = factorul de bază, este valabil pentru disponibilitate biologică a contaminantului datorită lipirii de matricea solului. În lipsa informaţiilor, MF este luat 1.0; IRadj = cantitatea ingestată adaptată în funcţie de viata;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

INGESTIA DATORITĂ CONSUMULUI DE FRUCTE ŞI LEGUME CRESCUTE ÎN GOSPODĂRIE Contaminarea fructelor, legumelor şi ierburilor crescute în gospodărie reprezintă o preocupare des întâlnită a oamenilor ce locuiesc în zonele contaminate, precum şi în aproprierea acestora. Există o diferenţă substanţială între absorbţia contaminanţilor în funcţie de tipul contaminantului şi a speciei plantei. Cadmiu este absorbit mult mai repede decât plumbul, însă plumbul poate adera la praful ce se depune pe frunzele legumelor.

CDI 

C  PUF  IPadj  EF  Pg AT

[mg/(zile*kgcorp)]

CDI = consumul zilnic cronic (mg/kgcorp/zi); C = concentraţia contaminantului din sol (mg/kgsol); PUF = factorul de absorbţie a legumelor şi fructelor (adimensional); EF = frecvenţa de expunere (zi/ani); AT = timpul mediu (zile); = (ED x 365) zile pentru necancerigene prin convenţie sau (70 ani x 365) zile pentru cancerigene, reprezentând expunerea pe durata vieţii, prin convenţie; Pg = proporţia legumelor şi fructelor crescute la faţa locului; IPadj = cantitatea ingestată în funcţie de vârstă şi produs;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

INHALAREA CONTAMINANŢILOR VOLATILI Pentru contaminanţii volatili, inhalarea poate reprezenta un mod important de expunere. Inhalarea prafului este o cale minoră de expunere, însă poate reprezenta singura cale de expunere pentru oamenii ce locuiesc în apropierea zonei contaminate.

IR  C  VF  EF  ED CDI  AT  BW

[mg/(zi*kgcorp)]

CDI = consumul zilnic cronic (mg/kgcorp/zi); C = concentraţia contaminantului din sol (mg/kgsol); VF = factorul de volatilizare (kgsol/m3); EF = frecvenţa expunerii (zi/an); AT = timpul mediu (zile); = (ED x 365) zile pentru necancerigene prin convenţie sau (70 ani x 365) zile pentru cancerigene, reprezentând expunerea pe durata vieţii, prin convenţie; ED = durata expunerii (ani); IR = volumul inhalat (m3/zile); BW = greutate corporală (kgcorp);

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

ABSORBŢIE DERMICĂ A SOLULUI CONTAMINAT Absorbţia dermică apare în cazul a mai multor contaminanţi precum cei anorganici. Concentraţii ridicate ale senbilizatorilor alergici, precum crom VI şi nichel, pot reprezenta un pericol dermic.

CDI 

C  AH adj  AR  AF  EF  CF AT

[mg/(zile*kgcorp)]

CDI = consumul zilnic cronic (mg/kgcorp/zi); C = concentraţia contaminantului din sol (mg/kgsol); AR = suprafaţa de piele expusă (faţă, gât, antebraţe, braţe) (cm2/zi); AF = factor de absorpţie (adimensional); EF = frecvenţa de expunere (zi/ani); CF = factor de conversie (10-6 kgsol/mg); AT = timpul mediu (zile); = (ED x 365) zile pentru necancerigene prin convenţie sau (70 ani x 365) zile pentru cancerigene, reprezentând expunerea pe durata vieţii, prin convenţie; AHadj = aderenţa solului în funcţie de vârstă;

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

3.TIPURI DE POLUARE A SOLURILOR

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

• Contaminarea solului prin acoperirea cu diverse depozite (de steril, de deşeuri, de decantare, etc.); • Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri anorganice; • Contaminarea solului cu substanţe purtate în aer ( etilenă, amoniac, dioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxizi de azot, compuşi cu plumb, etc.); • Contaminarea solului cu metale grele; • Contaminarea solului cu fluor; • Contaminarea solului cu materii radioactive; • Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri vegetale agricole şi forestiere; • Contaminarea solului cu nămoluri de la apele uzate; • Contaminarea solului prin sărăturare; • Contaminarea solului prin acidifiere; • Contaminarea solului prin exces sau carenţe de elemente nutritive; • Contaminarea solului cu pesticide; • Contaminarea solului cu agenţi patogeni contaminanţi; • Contaminarea solului cu hidrocarburi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului prin acoperirea cu diverse depozite (de steril, de deşeuri, de decantare, etc.) Creşterea volumului de deşeuri menajere şi industriale ridică numeroase probleme pentru sănătatea oamenilor şi a animalelor ocupând suprafeţe importante de teren. În afara depozitelor în funcţiune pentru deşeuri industriale, există un număr de depozite care nu mai sunt utilizate fie pentru că au capacitatea epuizată, fie pentru că generatorul de deşeuri în proprietatea căruia se află şi-a încetat activitatea. În marea majoritate a cazurilor, închiderea acestor depozite nu s-a realizat în conformitate cu normele europene şi naţionale în vigoare, astfel că suprafeţele respective au devenit "zone contaminate".

Din datele inventarierii preliminare rezultă că acest tip de poluare afectează 5.266 ha în 30 judeţe din care 4.265,3 ha sunt afectate în mod excesiv. Cele mai mari suprafeţe se înregistrează în judeţele Alba-372,5 ha, Bacău–340 ha, Cluj-344 ha, Dolj-670 ha, Harghita 227 ha, Hunedoara 735 ha, Maramureş 486 ha.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Aceste situri ridică probleme din cauza situaţiei juridice incerte în care se găsesc, determinată, în principal, de următoarele aspecte:  unele depozite de deşeuri industriale au aparţinut şi au fost utilizate de unităţi economice la care statul era acţionar majoritar şi în prezent şi-au încetat activitatea;  o serie de depozite de deşeuri industriale, cu capacitatea epuizată, au fost utilizate de unităţi economice care ulterior s-au privatizat, dar noul proprietar nu a preluat şi obligaţiile legate de depozitul de deşeuri;

 depozitul a fost abandonat şi/sau a avut loc falimentul proprietarului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

O fabrică de hârtie care prelucrează anual 4 milioane tone de lemn şi consumă 400 mii de tone combustibil, produce în afara celulozei (1,5 milioane tone/an) şi o cantitate de peste 3,4 milioane tone deşeuri pentru a căror degajare se folosesc suprafeţe mari de teren. De asemenea pentru depozitarea unui milion de tone de cenuşă de termocentrală sunt necesare 1,2 hectare. Deoarece haldele de reziduuri industriale sunt neraţional amplasate, acestea blochează suprafeţe mari de teren ce devin inutilizabile şi de asemenea provoacă şi numeroase accidente grave (un exemplu ar fi accidentul din Anglia, unde alunecările de halde de steril au îngropat locuinţe şi oameni).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri anorganice Toate aceste deşeuri şi reziduuri provin din diverse procese tehnologice şi pot fi reprezentate prin materii prime, materiale finite sau intermediare cu o compoziţie foarte variată, în funcţie de ramura industrială şi tehnologia utilizată, cuprinzând mai ales, metale, substanţe chimice, nămoluri de la staţiile de epurare, cenuşă, zgură, etc. alături de care se mai pot adăuga şi diversele deşeuri şi reziduuri rezultate de la construcţii sau salubrizarea centrelor populate. Se estimează că poluarea cauzată de deşeuri şi reziduuri anorganice rezultate din industrie (inclusiv industria minieră) afectează circa 560 ha. Majoritatea zonelor fiind situate în acele judeţe în care activităţile miniere şi industria feroasă şi neferoasă sunt foarte dezvoltate (Galaţi – 177 ha, Maramureş – 103 ha, Suceava – 106 ha etc). În prezent, suprafaţa totală afectată este estimată la peste 4 000 ha.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu substanţe purtate în aer (etilenă, amoniac, dioxid de sulf, cloruri, fluoruri, oxizi de azot, compuşi cu plumb, etc.) Substanţele toxice din atmosferă cad pe sol şi pătrund în el fie direct, fie prin intermediul precipitaţiilor. Ponderea lor este mai mare în jurul unor obiective industriale care produc aceste substanţe. Asemenea zone sunt cele din apropierea întreprinderilor Neferal şi Acumulatorul Bucureşti care emană Cu, Pb şi Zn, Târnaveni, Copşa Mică, Zlatna, Baia Mare, Hunedoara, Reşiţa, Galaţi, Târgovişte, Călăraşi, unde emanaţiile de metale grele afectează mari suprafeţe de sol. În jurul combinatelor de îngrăşăminte chimice cu fosfor, a industriilor de aluminiu, sticlă, ceramică, se degajă în atmosferă importante cantităţi de fluor sub forma de gaze (HF, Si, F4) precum şi fluoruri de siliciu şi calciu. Prin intermediul precipitaţiilor acestea ajung în sol unde sunt extrase de către plante. Distanţa de poluare poate merge până la 3 – 4 km de sursă.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Principalele surse de poluanţi purtaţi de aer Surse Naturale

Solul Vulcanii şi alte cataclisme naturale

Exemple Particule minerale şi organice Particule minerale, gaze şi vapori

Cosmosul Centrale termoelectrice

Praf cosmic Pulberi de cărbune, cenuşă, fum

Agricultură şi silvicultură Aşezări umane

Îngrăşăminte, pesticide Cenuşă, fum, SO2 Pulberi, SO2, SO3, compuşi cu arsen şi plumb Pulberi de minereu, pulberi de fier, oxizi de fier, arsen, mangan Pulberi, vapori şi oxizi metalici de plumb, cadmiu, cupru, etc. Pulberi de ciment, fluor Hidrocarburi, solvenţi, eteri, fenoli

Industria extractivă Industria siderurgică Antropice

Metalurgie neferoasă Industria materialelor de construcţie Industria chimică de produse organice Industria de hârtie şi celuloză Industria farmaceutică Industria cauciucului sintetic Industria alimentară şi produse animaliere Transporturi

Pulberi, Cl, mercaptani Hidrocarburi Eteri, cetone, fenoli Pulberi, compuşi de plumb Hidrocarburi, sodiu, plumb

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Cercetările efectuate în zone cu un conţinut de plumb în sol ce variază între 2500 ppm şi 5500 ppm demonstrează că mai întâi are loc dispariţia arboretului şi apoi a pădurii, observându-se că există şi specii mai rezistente cum ar fi Castanea sativa şi Pinus silvestris. Alţi agenţi poluanţi care afectează solul sunt particulele solide purtate de aer, cum sunt pulberile de marnă, argilă, de metale, praful de ciment, etc. Gravitatea influenţei asupra solului depinde de caracteristicile fizico-chimice ale solului, ca şi de condiţiile climatice, mai ales precipitaţiile. Efectele ploilor acide sunt legate atât de apropierea de sursele de poluare, cât şi de natura şi proprietăţile materialelor afectate de ploile acide. Acestea afectează solul prin spălarea acestuia de elemente nutritive, prin reducerea pH-ului şi prin acidifiere. Acidifierea influenţează solublitatea diferitelor elemente nutritive, precum şi viaţa bacterială din sol.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Pulberile rezultate de la prelucrarea unor metale şi de la arderea combustibililor constituie o altă grupă de substanţe care pot polua solul. Aceste pulberi conţin elemente care, în funcţie de potenţialul de poluare se clasifică în patru grupe: •elemente cu potenţial foarte mare de poluare: Cd, Cu, Cr, Sb, Ag, Au, Hg, Pb, Tl, Sn. •elemente cu potenţial mare de poluare: Bi, U, Mo, Ba, Mn, Ti, Fe, Se, Te. •elemente cu potenţial mijlociu de poluare: F, Be, V, Rb, Ni, Co, As, Li, Ge, In, B, Br, I, Cs, W, Al. •elemente cu potenţial redus de poluare: Sr, Zr, Ta, La, Nb. Prafurile de metale care pătrund în sol se acumulează şi, prin intermediul plantelor, ajung în hrana omului şi animalelor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu metale grele Poluarea solului cu metale grele se datorează în principal activităţilor de extracţie şi prelucrare a minereurilor feroase şi neferoase, de extracţie şi prelucrare a petrolului, de producţie a aluminiului şi aluminei, ingrăşămintelor chimice, cimentului, arderii combustibililor fosili, termocentrale, etc. Concentraţia de metale prezentă în soluri este favorizată de irigarea cu ape uzate, mijloacele de transport, aplicarea pe sol a nămolurilor rezultate de la staţiile de epurare, deşeurile, utilizarea pesticidelor, fertilizarea şi amendarea solurilor, etc. Elementele chimice se pot întâlni în alcătuirea scoarţei terestre sub formă de agregate monominerale (cuarţ, gips, calcar, etc.) şi poliminerale – roci (granit, diorit, etc.). Elementele chimice se regăsesc în sol în diferite cantităţi specifice, de exemplu unele au conţinuturi mai mici în roci decât în soluri, iar altele mai mari în roci decât în soluri.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Starea coloidală a materiei joacă un rol foarte mare în procesele de alterare, cu implicaţii în fenomenele de migrare, prin dimensiunile extrem de mici (1x10-5 – 1x10-7 cm) şi sarcina particulelor.

Sarcinile electrice ale unor particule coloidale

Coloidul Fe(OH)3 Al(OH)3 Cr(OH)3 Cd(OH)2 Ti(OH)4 Zr(OH)4 Ce(OH)4

Sarcina electrică + + + + + + +

Coloidul Coloizii argiloşi Substanţe humice SiO2 MnO2 SnO2 As2S3 PbS, Au, Ag şi Pt

Sarcina electrică -

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Concentraţiile tolerabile ale diferitelor elemente chimice în soluri care constituie limite tolerabile pentru plante Element Be F B Cr Ni Co Cu Zn As Se Mo Cd Hg Pb

Concentraţia în soluri normale (ppm) 0.1 – 10 10 – 500 2 – 100 1 – 100 1 – 100 1 – 50 2 – 100 10 – 300 1 – 50 0.1 – 100 0.2 – 10 0.01 – 1 0.01 – 1 0.1 – 10

Toleranţa în soluri (concentraţia propusă) (ppm) 10 500 100 100 100 50 100 300 50 10 10 5 5 100

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Metalele grele se caracterizează în general prin schimbarea valenţelor, prin solubilitatea redusă a hidroxizilor lor, printr-o capacitate mare de a forma compuşi complecşi şi printr-o afinitate ridicată pentru sulfuri, de aceea este natural ca unii dintre aceştia să aibă rol de cationi. Factorii care determină reţinerea metalelor grele de către sol includ: adsorbţia de schimb de la suprafaţa argilelor şi humusului, formarea complecşilor cu humusul, adsorbţia de către oxizii hidrataţi de aluminiu, fier, mangan, etc, precum şi formarea de compuşi insolubili, mai ales în condiţii de reducere. Procesele de transport şi reţinere, ce determină comportarea metalelor grele în sol, sunt asemănătoare cu cele ce determină comportamentul altor cationi. Însă, metalele grele apar, adeseori, în concentraţii reduse în soluri formând complecşi stabili de compuşi organici şi intrând în reacţii specifice de adsorbţie mai uşor decât metalele alcaline şi alcaline pământoase.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Transportul metalelor grele în sol În ceea ce priveşte transportul metalelor grele în sol, acesta poate avea loc sub formă lichidă şi în suspensie, prin intermediul rădăcinilor plantelor şi în asociaţie cu microorganismele din sol. Transportul compuşilor dizolvaţi are loc prin difuzie sau prin mişcarea soluţiei propriu-zise. Microorganismele pot contribui la transportul metalelor prin încorporarea sau absorbţia metalelor. De asemenea, în anumite condiţii, transportul prin intermediul rădăcinilor plantelor sau cel asociat cu diferite organisme poate fi important.

Însă, dintre toate tipurile de mecanisme de transport, cel mai important este cel prin intermediul fazei lichide, deoarece majoritatea metalelor intră în sol în forme dizolvate sau în suspensie în apă şi, de fapt, toate interacţiunile care au loc între metalele grele şi constituienţii solizi ai solului au loc la interfaţa solid-lichid.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Metalele grele şi efectele asupra solului

Metalele grele din sol se supun unei acumulări biologice, ajung în plante, de unde prin consum la om. Fiecare din acestea pătrund în lanţul trofic şi sunt supuse unor procese specifice. În circuitul metalelor grele, acţionează diferite bariere biologice, datorită cărora are loc o bioacumulare selectivă în scopul apărării organismelor vii împotriva excesului acestor elemente. Totuşi, acţiunea barierelor biologice este, în general, limitată şi, cel mai adesea, are loc o concentraţie prin acumulare

S-a observat că solurile nisipoase au o capacitate mai mică de reţinere şi de aceea reţin foarte slab metalele grele, cu excepţia molibdenului şi seleniului, care sunt absorbite foarte uşor de către plante. Chiar dacă sunt în concentraţii mici, aceste metale pot deveni toxice pentru plante.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Plumbul se găseşte de obicei în sol în cantităţi de la 0.1 la 20 ppm Pb. Plumbul provoacă dereglări în metabolismul microorganismelor, afectând procesele de respiraţie, de înmulţire a celulelor. Pentru om, dacă plumbul se acumulează în exces în organismul uman, acesta poate produce leziuni grave cum sunt encefalopatii saturnice, degenerarea nervilor periferici, stază venoasă şi scleroză pulmonară, hipertrofie cardiacă, ficat icteric, rinichi sclerozaţi, etc. Zincul apare în sol, în general, în concentraţii de 10 – 300 ppm, mai frecvent între 30 şi 50 ppm. Zincul este absorbit uşor de către plante din sol, acumulânduse în proporţie mai mare în organele verzi ale plantei. El devine toxic atunci când avem concentraţii de peste 400 ppm, deoarece împiedică absorbţia altor elemente esenţiale. Excesul de zinc din sol are urmări destul de grave deoarece provoacă modificări ale proprietăţilor fizico-chimice ale solului reducând astfel activitatea biologică din sol. Zincul acţionează asupra microorganismelor atât direct cât şi indirect, dereglând procesele de transformare a materiei organice din sol. Acţiunea toxică a excesului de zinc asupra microorganismelor constă în încetinirea proceselor fiziologice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Cuprul se găseşte în sol în cantităţi de 1 – 20 ppm Cu. Poluarea cu cupru afectează proprietăţile fizice şi chimice ale solului, (prin scăderea numărului de agregate, printr-o stabilitate hidrică mai mică a agregatelor) ceea ce duce la creşterea susceptibilităţii la eroziune şi compactare. Creşterea concentraţiei de cupru din sol are ca şi consecinţă slăbirea activităţii biologice din sol ce are loc datorită creşterii fracţiei mobile a humusului modificându-se astfel compoziţia humusului, creşterea acidităţii hidrolitice şi reducerea cationilor bazici. Cuprul este toxic pentru plante la concentraţii în soluţie de peste 0.1 ppm, iar concentraţiile de peste 20 ppm Cu în furaje sunt toxice pentru oi, în timp ce cele de 15 ppm Cu sunt toxice pentru miei. Toxicitatea cuprului se manifestă la plante prin reducerea intensităţii respiraţiei, prin încetinirea procesului de formare a clorofilei şi influenţează negativ activitatea unor fermenţi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Cadmiu se găseşte în soluri în concentraţii de 1 ppm Cd, însă au fost înregistrate şi valori de peste 1700 ppm în jurul topitorilor de zinc. Cadmiul este considerat la ora actuală unul din cele mai periculoase metale grele, fiind toxic pentru om şi animale. În natură, cadmiul este asociat, de regulă, cu zincul şi este slab reţinut de sol şi, ca atare, uşor absorbit şi translocat de către plante. Toxicitatea cadmiului pentru plante este mai mare decât a zincului, reducând substanţial producţia plantelor sensibile chiar la o doză de 10 kg/Cd/ha. Efectul dăunător al excesului de cadmiu din sol constă în blocarea proceselor microbiologice. Astfel ionii de Cd în concentraţie de 12.25 ppm frânează procesul de sinteză al azotului atmosferic, precum şi procesele de amonificare, nitrificare şi denitrificare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

•Mercurul se găseşte în sol în cantităţi de 0.01 – 1 ppm, uneori ajungând la 500 ppm, iar limita tolerabilă fiind de 2 ppm. S-a observat că în sol avem un conţinut redus de mercur deoarece se pierde uşor prin volatilizare la suprafaţa solului. Principala sursă de poluare a solului cu mercur este reprezentată de prezenţa produselor chimice ce sunt folosite în agricultură. Mercurul adăugat în sol, sub formă de fenil-acetat de mercur, este adsorbit foarte intens de humus şi argilă. Solul argilos adsoarbe fenil-acetatul de mercur nu numai prin schimbul de ioni, dar şi prin sistemul de adsorbţie specific. Formele compuşilor organici de mercur sunt supuse la modificări datorită atât a proceselor chimice, cât şi biologice •Cromul se găseşte în sol de obicei în cantităţi de 2 – 50 ppm Cr, ajungând uneori în solurile poluate la 20000 ppm Cr, faţă de limita tolerabilă în sol de 100 ppm Cr. Poluarea solului cu crom, rareori, constituie o problemă, deoarece acesta este toxic pentru plante numai când se găseşte în formă de anion oxidat (cromat hexavalent), formă care poate apare numai în anumite condiţii de pH şi potenţial redox, dar care nu durează mult timp în sol.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Nichelul se găseşte în cantităţi de 2-50 ppm ajungând uneori la 10000 ppm, cantitatea tolerabilă în sol fiind de 50 ppm Ni. În general, concentraţia în soluţia solului este de 0.005 – 0.05 ppm, iar conţinutul în plantele sănătoase nu depăşeşte 1 ppm substanţă uscată. Nichelul este foarte toxic pentru plante şi pare a ocupa o poziţie intermediară în ce priveşte absorbţia şi translocarea în lăstari şi frunze. Se apreciază că fitotoxicitatea nichelului este de 4 ori mai mare decât cea a zincului. De asemenea se consideră că nichelul nu este foarte toxic pentru animale, şi probabil nu pune probleme în cazul consumului de furaje de către animale, furajele având de obicei, un conţinut redus de nichel .

Arsenul se găseşte în sol în cantităţi de 0.1 – 20 ppm As, ajungând la 8000 ppm în solurile poluate. Limita tolerabilă în sol este de 20 ppm As (după unii autori) sau de 5 ppm As, limită care de obicei afectează creşterea plantelor .

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

•Borul se găseşte în sol în cantităţi de 5 – 20 ppm B, putând ajunge până la 1000 ppm în solurile poluate, limita tolerabilă fiind de 25 ppm. Comparativ cu celelalte metale grele analizate, borul se elimină din sol prin levigare într-o măsură mult mai mare, astfel că nu se poate acumula în sol în cantităţi mari chiar la aplicări repetate. Excesul de bor în sol este toxic pentru plante, de aceea trebuie să nu se aplice mai mult de 4.5 kg/ha/an în cazul culturilor de câmp şi 7 kg/ha/an pe pajişti. Cobaltul se găseşte în sol în cantitate de 1 – 10 ppm, putând ajunge în solurile poluate până la 800 ppm, iar limita tolerabilă în sol fiind de 50 ppm. Acest element poate fi toxic pentru plante, cele mai multe specii de plante necesită o concentraţie de cobalt în soluţie nu mai mare de 0.1 ppm. Cobaltul este adsorbit de constituienţii solului şi fixat în reţeaua mineralelor argiloase. În urma cercetărilor efectuate s-a demonstrat că efectele cobaltului asupra sănătăţii sunt minore

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

•Molibdenul se găseşte în sol în cantităţi de 0.2 – 5 ppm, ajungând până la 200 ppm în solurile poluate, limita tolerabilă fiind de 5 ppm. Spre deosebire de celelalte metale grele, molibdenul devine mai accesibil pentru plante pe măsură ce pH-ul creşte, astfel că amendarea cu carbonat de calciu care poate fi folosită pentru combaterea poluării solului cu alte metale, poate intensifica absorbţia molibdenului de către plante. Acest element este cel mai cunoscut pentru carenţa sa în anumite soluri. În condiţii normale, molibdenul din sol predomină în formă anionică (molibdat), supus la adsorbţie de către oxizii şi hidroxizii de fier, ca şi fosfaţii.

Seleniul se găseşte în sol în cantitate de 0.01 – 5 ppm, ajungând până la 1200 ppm în unele soluri poluate cu seleniu, în timp ce limita tolerabilă este de 5 ppm. Acest element prezintă o mobilitate mai ridicată la pH mai mare. Seleniul este un element esenţial pentru animale, de aceea furajul uscat trebuie să conţină 0.5 – 1 ppm Se.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu fluor Poluarea solului cu fluor este întâlnită pe amplasamentele întreprinderilor din industria chimică şi petrochimică, de fabricare a cimentului, aluminiului şi aluminei cât şi în cazul centralelor electro-termice precum şi în imediata vecinătate a acestora. Fluorul este foarte răspândit în scoarţa terestră, sub formă de combinaţii diverse, dar cea mai mare parte dintre acestea sunt insolubile sau puţin solubile în apă.

Conţinuturile de fluor în sol sunt foarte variabile, în funcţie de natura şi compuşii lor. Frecvent, în sol se găsesc cantităţi de 50-200 ppm F, dar uneori în solurile poluate cu fluor, putem avea o cantitate de până la 8000 ppm F, limita tolerabila în sol fiind de 200 ppm. Solurile nisipoase au în compoziţia lor cantităţi mici de fluor, pe când la solurile argiloase (aceste soluri au o putere de reţinere a fluorului mult mai mare decât celelalte tipuri), conţinutul de fluor este proporţional cu conţinutul de argilă. Atunci când sunt precipitaţii, se întâlneşte fenomenul de levigare a fluorului ce se găseşte în parte superioară a solului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Concentraţii de fluor de 50 până la 200 ppm în sol mobilizează cantităţi însemnate de materie organică şi aluminiu şi mai mici de fier. Pe solurile poluate cu fluor, producţia plantelor este redusă sensibil, iar intensitatea fotosintezei variază în sens negativ. Conţinutul de fluor (ppm) în sol şi secară Sol conţinut total 126 450 1062

Secară (masă uscată) Paie Boabe 6.5 0.3 7.3 0.4 8.7 0.4

Plantele care conţin 1 ppm fluor pot fi periculoase pentru animale, acestea fiind afectate la nivelul ţesutului osos, a scheletului şi a dinţilor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu materii radioactive Contribuţia solului la poluarea radioactivă a alimentelor nu este de neglijat, mai cu seamă în ceea ce priveşte transferul radionucleidelor cu viaţă lungă, cum ar fi Sr-90 şi Cs-137. În prezent, în jurul marilor oraşe, unde este concentrată industria, cât şi în jurul reactorilor nucleari, în sol se găsesc cantităţi de Sr-90, deocamdată, în limite tolerabile. Dacă această limită este păstrată atunci nu ar trebui să fie afectat mediul, însă o dată cu trecerea timpului pot apare fie diverse emanaţii naturale, fie unele accidente de la centralele nucleare electrice, ceea ce va duce la apariţia unor consecinţe foarte grave (nu numai la nivelul solului). Efectul nociv depinde de natura radiaţiei, de perioada de înjumătăţire a substanţei radioactive şi de posibilitatea de eliminare a ei. Nucleidele cu viaţă scurtă sau moderată (iod 133, stronţiu 89, zirconiu 95, etc.) de obicei „mor” înainte de a ajunge pe sol; însă pot deveni periculoase pe timp ploios atunci când picăturile de ploaie accelerează căderea lor pe sol. Cele periculoase sunt bariu 140, iod 131, uraniu 238, zirconiu 95 şi mai ales cele cu viaţă lungă cum sunt cesiu 137 (50 de ani) şi stronţiu 90 (27 de ani) .

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu deşeuri şi reziduuri vegetale agricole şi forestiere În acest tip de contaminare se includ toate solurile poluate prin depozitarea dezordonată sau, pur şi simplu, prin aruncarea la voia întâmplării a deşeurilor şi reziduurilor vegetale agricole şi forestiere.

Deşi au un caracter mai mult sau mai puţin accidental, totuşi, este necesar ca, în cadrul acţiunii de prevenire şi combatere a poluării solului, asemenea situaţii dăunătoare să facă obiectul unei preocupări distincte, evitându-se astfel poluarea mediului înconjurător. Acest lucru se poate realiza prin scoaterea din circuitul economic a terenurilor respective datorită prezenţei unui conţinut ridicat de nitraţi în urma mineralizării materiei organice. Aceste soluri constituie o sursă de poluare a apelor cu nitraţi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu nămoluri de la staţiile de epurare a apelor uzate Cantităţile de nămoluri ce rezultă sunt tot mai mari, estimându-se că producţia echivalentă de nămol de la apele uzate orăşeneşti este de circa 30 kg/om/an. În general, nămolul de la apele uzate, dintr-un oraş industrial, conţine următoarele substanţe: • proteine adecvate pentru nutriţia animală; nămolul de la apele uzate, de exemplu, poate avea până la 40% proteine; • elemente nutritive pentru plante, cum ar fi azot şi fosfor în diferite forme; cca. 6 kg azot şi 3 kg fosfor sunt produse anual, în medie, de un om; cantităţi şi mai mari rezultă din unele procese industriale, mai ales de la industria alimentară; • metalele, cum sunt cuprul, nichelul, cromul, plumbul, zincul, cadmiul, mercurul, fierul, calciul, etc. care sunt concentrate, mai ales în nămol.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

O problemă specială o prezintă nămolurile provenite de la epurarea apelor uzate supuse unor procese de precipitare mai puternică a fosforului (peste 80%) prin adăugarea de săruri cu Ca, Al sau Fe, de unde rezultă nămoluri cu conţinuturi mai mari de metale grele decât cele provenite de la tratamentele clasice.

În urma cercetărilor efectuate s-a observat că prin adăugarea de nămol îngroşat (adică cu reducerea conţinutului de apă de la 90-99.5% la 50-85% şi fermentare parţială) la o cantitate egală de gunoi menajer şi material de compostare, se poate obţine un compost mai bogat în substanţe nutritive şi organice decât compostul făcut numai din gunoiul menajer. În timpul compostării se realizează o temperatură de 60-700C, care contribuie efectiv la distrugerea agenţilor patogeni din nămol, produsul final fiind corespunzător din punct de vedere sanitar.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Acumularea excesivă a metalelor în plante în urma aplicării nămolului cu concentraţie mare în metale grele are ca efect exercitarea unei acţiuni fitotoxice îndelungate asupra plantelor. De exemplu, după aplicarea nămolului cu conţinut de 100 ppm Ni, concentraţia acestui metal în bobul de ovăz a fost de 30 ppm. Concentraţiile ridicate de Cu şi Zn în sol au inhibat creşterea pomilor fructiferi şi a altor culturi. Aceste două metale alături de Ni sunt toxice pentru plante atunci când sunt în concentraţii mari în sol. În general, cuprul este considerat de două ori şi nichelul de patru ori mai toxic decât zincul pentru plante. Cadmiul, în concentraţie mai mare în sol, este toxic pentru toate plantele, dar conţinuturile normale de cadmiu din nămolurile aplicate pe sol nu provoacă prejudicii plantelor. Cromul, prezent în nămolul aplicat pe sol, este convertit într-o formă care nu este absorbită de plante sau nu este dăunătoare acestora. În schimb, plumbul din nămol poate fi toxic pentru plante în cazul solurilor acide şi sărace în fosfor. Totuşi, plumbul poate să fie netoxic în cazul în care nămolul conţine o cantitate mare de fosfor care blochează plumbul şi astfel împiedică prejudicierea plantelor .

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Borul, la concentraţiile obişnuite în nămoluri, nu este dăunător plantelor, cu excepţia situaţiei când nămolul ce se aplică pe soluri are concentraţii mari de bor.

Concentraţiile de molibden, seleniu şi cobalt sunt aşa de reduse în nămoluri încât, pentru a se atinge concentraţii maxime, dăunătoare, ar fi necesară aplicarea unor cantităţi foarte mari de nămol. Deci, concentraţia metalelor grele va fi factorul care limitează cantitatea de nămol de la apele uzate care poate fi aplicată cu succes pe teren pe o perioadă lungă. Parametru Cadmiu Cupru Nichel Plumb Zinc Mercur Crom Cobalt Arsen AOX* PAH** PCB***

Valoare limită 10 500 100 300 2000 5 500 50 10 500 5 0,8

Concentraţiile maxime admisibile de metale grele din nămolurile destinate pentru utilizarea în agricultură (mg/kg de materie uscată)

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului prin sărăturare Prin sărăturare se înţelege procesul de acumulare atât a sărurilor solubile, cât şi a sodiului schimbabil în cantitate suficient de mare pentru a dăuna capacităţii productive a solului.

Sărăturile includ soluri saline (cu conţinut foarte mare de săruri solubile, până la solonceac), soluri alcalice (cu conţinut de peste 5 – 10% sodiu schimbabil, până la soloneţ), ca şi soluri atât salinizate, cât şi/sau alcalice (soloneţizate). Problema poluării solului prin sărăturare nu este întâlnită doar într-o singură zonă de pe glob, ci poate fi întâlnită şi în Europa, şi în ţările Orientului Mijlociu, în Asia, America şi Australia.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Cauzele ce duc la apariţia salinizării în ţara noastră sunt: • ridicarea nivelului apelor freatice mineralizate; • suspendarea regimului hidric periodic percolativ de salinizare – desalinizare sub influenţa inundaţiilor cu regim hidrosalin nereversibil; • intensificarea ascensiunii capilare a apei din apa freatică prin suprapăşunat, agrotehnică necorespunzătoare, etc.; • irigarea cu ape de calitate necorespunzătoare; • aducerea la suprafaţă a stratelor salifere din adâncime. În urma realizării unor analize s-a observat că efectul dăunător pentru plante al sărurilor solubile în exces în sol este evident, astfel: •un conţinut sub 0.10% efectul este practic neglijabil, •conţinutul de 0.10 – 0.15% poate fi restrictiv pentru culturile foarte sensibile; •conţinutul de 0.15 – 0.35% este restrictiv pentru majoritatea culturilor, •conţinutul de 0.35 – 0.70% este suportat satisfăcător numai de culturile tolerante; •pentru un conţinut mai mare de 0.75%, numai culturile foarte tolerante la săruri pot asigura recolte satisfăcătoare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului prin acidifiere Solurile acide sunt acele soluri ce au un pH mai mic de 7 (în scara 0 - 14), fiind considerate soluri sărace sau nefertile. Pe măsură ce creşte aciditatea, creşte conţinutul de aluminiu schimbabil şi în aceeaşi măsură scade conţinutul de ioni ai elementelor nutritive.

Aciditatea poate apare datorită mai multor factori ce contribuie la acest fenomen. Printre aceste fenomene putem enumera: • disocierea grupurilor funcţionale ale humusului; • descompunerea microbiologică a materiei organice; • mineralele argiloase silicatice; • hidroxizii de fier şi aluminiu; • săruri acide (îngrăşăminte chimice) care sunt supuse proceselor de hidroliză sau nitrificare; • compuşii sulfului ce se găsesc în mlaştini, după ce acestea sunt drenate şi începe manifestarea proceselor de oxidare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Acidifierea solului are loc în condiţiile intensificării continue a agriculturii, cu folosirea în doze tot mai mari a îngrăşămintelor minerale cu azot, şi în funcţie de: •capacitatea de schimb cationic; •gradul iniţial de saturaţie cu baze; •diferenţierea texturală a profilului de sol; •permeabilitatea solului; •conţinutul de humus; •activitatea biologică.

S-a observat că dacă se aplică 1000 kg/ha azot sub formă de azotat de amoniu sau uree, se reduce valoarea pH-ului cu 0.4 – 0.5 unităţi, ceea ce înseamnă că după o perioadă mai lungă de ordinul anilor, solurile cu o reacţie slab acidă, pot deveni acide afectând astfel recoltele.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului prin exces sau carenţe de elemente nutritive Cu toate că majoritatea solurilor prezintă carenţă de azot, local apar şi situaţii cu exces de azot datorită aplicării neraţionale a îngrăşămintelor cu azot care au ca efect poluarea solului şi, prin sol, poluarea produselor agricole, cu scăderea cantitativă şi calitativă a recoltelor, ca şi poluarea apelor Excesul de azot poate provoca: • reducerea calităţii recoltei; • o sensibilitate ridicată a legumelor şi fructelor la transport şi păstrare; • formarea unor ţesuturi suculente mai susceptibile la atacurile bolilor şi dăunătorilor (în cazul plantelor fertilizate cu cantităţi excesive de azot); • o reducere a capacităţii de păstrare şi a proprietăţilor cartofului; • probleme la extragerea şi rafinarea zahărului din sfecla de zahăr; • o creştere a conţinutului de nitraţi în salată şi alte legume.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Un alt element ce poate influenţa dezvoltarea plantei este fosforul a cărui deficit sau exces este mai puţin evident decât în cazul azotului. Carenţa fosforului poate duce la: •întârzierea dezvoltării plantei în partea aeriană şi partea subterană; •obţinerea unor furaje deficitare în fosfor din punct de vedere nutriţional; •scăderea recoltei datorită aplicării doar a îngrăşămintelor cu azot.

Un alt element important este potasiu, a cărui carenţă în sol poate afecta convertirea aminoacizilor în proteine şi acumularea hidraţilor de carbon în plantă, ori prin căderea plantelor sau prin modificări vizibile la aparatul foliar. Modificările vremii din ultimul timp au făcut ca potasiul să fie considerat unul din cele mai importante elemente a cărui rol în realizarea producţiei scontate, atât cantitativ cât şi calitativ, este însemnat.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu pesticide

Pesticidele sunt compuşi organici cu greutate moleculară mică şi solubilitate diferită în apă. Proprietăţile pesticidelor influenţează procesele de adsobţie – desorbţie pe coloizii solului.

Pesticidele sunt aplicate sub diferite forme ca: prafuri, pulberi, granule, capsule, soluţii, suspensii, aerosoli, spume, gaze, vapori, paste, etc. Cea mai sigură metodă de aplicare a pesticidelor pe sol este sub formă de capsule şi granule care se dizolvă în condiţii corespunzătoare de umiditate şi de reacţie a solului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

•Zoocide – mijloace pentru combaterea dăunătorilor animali: •Insecticide – mijloace de combatere a insectelor; Din această categorie fac parte trei clase importante, care se aplică direct pe sol pentru distrugerea insectelor nedorite : •compuşi organo – fosforici; •carbamici; •organocloruraţi. •Rodenticide – mijloace de combatere a rozătoarelor; •Moluscocide – mijloace de combatere a moluştelor; •Nematocide – mijloace de combatere a nematozilor; •Larvicide – mijloace de combatere a larvelor; •Aficide – mijloace de combatere a afidelor; •Acaricide – mijloace de combatere a acarienilor; •Ovicide – mijloace de distrugere a ouălelor de insecte şi acarieni. •Fungicide şi fungistatice – mijloace de combatere a ciupercilor şi ciupercostatice, împreună cu bactericidele şi virocidele. •Erbicide – mijloace de combatere a buruienilor. Din această categorie fac parte triazinele, derivaţi de uracili, derivaţi tiocarbamici, derivaţi carbamici. •Regulatori de creştere – mijloace care stimulează sau inhibă procesele vitale la plante: •Defoliante – mijloace de defoliere a plantelor; •Desicante – mijloace de uscare a plantelor înainte de recoltare; •Deflorante – mijloace de înlăturare a cantităţii excesive de flori. •Atractante – mijloace de ademenire; •Repelente – mijloace de respingere.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Odată ce pesticidele au ajuns în sol, acţiunea acestora se întinde şi către microorganisme apărând astfel modificări cantitative şi calitative atât în structura populaţiei edafice, cât şi în activităţile fiziologice. Cât de mari sunt efectele pesticidelor, depinde de mai mulţi factori, însă cel mai important este natura şi doza substanţei active, proprietăţile solului şi condiţiile climatice. Adsorbţia constă în schimbul de ioni, fie cationic datorită sarcinilor electrice negative ale argilelor şi ale grupărilor acide ale substanţelor humice, fie anionic datorită prezenţei hidroxizilor metalici (Al(OH)3, Fe(OH)3) sau în schimbul de molecule. Mişcarea pesticidelor în sol are loc în soluţie, prin volatilizare sau odată cu deplasarea particulelor coloidale pe care sunt adsorbite. Migrarea în sol, în stare de soluţie, este dependentă atât de procesele de difuzare, cât şi de cele de transport de masă

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Persistenţa unui pesticid în sol depinde de o multitudine de factori şi condiţii, cum sunt: •conţinutul de materie organică; •natura şi conţinutul mineralelor argiloase; •pH; •microflora şi microfauna din sol; •regimul aerohidric; •temperatura; •capacitatea de schimb cationic; •practicile culturale; •expunerea la vânt şi lumină; •precipitaţii. Procesele de degradare a pesticidelor se manifestă o dată ce acestea ajung pe suprafaţa solului. Aceste fenomene de degradare joacă un rol important în disiparea multor substanţe de acest fel, şi sunt determinate de factori şi procese abiotice şi biotice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Contaminarea solului cu hidrocarburi Poluarea solului are loc în special datorită pierderii de hidrocarburi (însoţite uneori şi de apă sărată) prin fisuri ale conductelor colectoare, produse prin ruginire sau perforare intenţionată de către traficanţii de gazolină. Pentru depistarea unor astfel de fisuri sunt angajaţi muncitori calificaţi, dar de la semnalarea lor şi până la reparaţia propriu-zisă a conductelor pot trece uneori mai multe zile, timp în care terenul este deja compromis, de obicei pe o suprafaţă de mai mulţi metri pătraţi În prezent, circa 80% dintre terenuri sunt contaminate cu produşi de origine petrolieră (hidrocarburi, solvenţi, etc.) utilizaţi ca sursă de energie în cadrul industriei petrolului, ca şi a celei chimice. Există o multitudine de produse poluante care afectează solul şi subsolul, precum: carburanţi şi uleiuri, produse oxigenate, reziduuri de hidrocarburi, petrol brut, alte produse rezultate în urma exploatării (carburile alifatice saturate şi nesaturate, ca şi cele aromatice monociclice şi policiclice).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Efectul dăunător al produselor petroliere asupra solului şi culturilor de soia şi cereale

% ţiţei în sol <0,5 0,5 0,5÷1,0 1,0÷2,0 4,0

Efecte asupra culturilor pe suprafeţe egale Îmbunătăţirea creşterii plantelor; Posibile reduceri ale vitezei de creştere a plantelor Reducere a producţiei cu până la 40% Plante firave, reducerea producţiei cu până la 100% Toate plantele mor

Poluarea solului cu hidrocarburi mai poate fi provocată şi de scurgerile de gaz natural de la conductele îngropate. Consecinţa acestui tip de poluare este privarea de oxigen a vegetaţiei aflată în zona adiacentă conductelor fisurate, deoarece oxigenul din faza gazoasă a solului este epuizat datorită oxidării gazului metan din sol de către microorganisme.

Sit poluat ?

DIAGNOSTIC

Starea sitului

DIAGNOSTIC

Faza de ancheta

Faza de teren

DIAGNOSTIC detaliat

EVALUAREA RISCULUI Risc ridicat

Sit depoluat ?

ALEGEREA FILIEREI DE DEPOLUARE Studii de fezabilitate

CONTROL SI BILANT

LUCRARI DE DEPOLUARE SI REABILITARE

Risc scazut si mediu

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

4.1. METODE DE DEPOLUARE 1

4.2. FACTORI IMPLICAȚI ÎN ALEGEREA UNEI FILIERE DE DEPOLUARE

4.3. COSTURI ECONOMICE ALE DEPOLUĂRII SOLURILOR

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

4.1. METODE DE DEPOLUARE 1 Metodele de remediere sunt tehnici de tratare sau controlare a poluării astfel încât poluanții să fie mai puțin periculoși pentru sănătatea umană și pentru mediu.

Tehnologiile de tratare a solurilor pot fi împărțite în: • Tratamente ex-situ: atunci când solul este excavat înainte de a fi tratat, și avem: o Tratamente on site: când solul excavat este tratat tot la fața locului; o Tratamente off site: când solul contaminat este excavat și tratat în altă parte. • Tratament in situ: atunci când solul contaminat este tratat la fața locului fără însă a-l excava.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

O a doua clasificare poate fi realizata în funcție de principiul remedierii, și anume: • Tratamente fizice și chimice; • Tratamente biologice; • Tratamente termice

O ultimă clasificare poate fi realizata în funcție de efectul final asupra agenților poluanți: • Tratamente finalizate cu distrugerea poluanților; • Tratamente de extragere sau separare a poluanților.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

4.2. FACTORI IMPLICAȚI ÎN ALEGEREA UNEI FILIERE DE DEPOLUARE

Alegerea unei filiere de depoluare este influențată de numeroși factori. Se disting două categorii de factori: - factorii corelați cu criteriile tehnice; - factorii legați de problemele economice.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Criterii tehnice La nivel tehnologic, avem de-a face cu mai mulți factori. Tehnologia propusă va trebui să fie pe de o parte, cea optimă pentru zona tratată, pe de altă parte trebuie să fie o tehnologie disponibilă pe piață. Aplicarea unui procedeu de depoluare a solului pe un anumit sit se va face asigurându-se ca tehnica propusă a fost mai întâi verificată la scara unuia sau mai multor situri (și că nu este vorba doar de o experiență de laborator). Soluțiile propuse vor trebui să țină cont de tipul de poluare și de produșii ce urmează a fi înlăturați sau degradați. Comportamentul și caracteristicile fiecărui poluant prezent vor influența determinarea metodelor folosite. Din punct de vedere tehnologic, soluția propusă trebuie să țină cont de volumul ce trebuie tratat și mai ales de concentrația de poluant din mediul afectat. Nu trebuie pierdut din vedere faptul că fiecare tehnologie are o eficacitate maximă pentru un ordin de mărime a concentrației date iar anumite metode ce sunt mai eficiente pentru concentrații ridicate pot deveni ineficiente dacă avem de-a face cu concentrații mai mici de poluant.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

În afară de mărimea suprafaței zonei ce urmează a fi depoluată, un rol important în determinarea tehnologiei de tratare îl joacă: vârsta solului, ușurința cu care se poate ajunge la zona contaminată precum și cât de aglomerată este această zonă.

Soluția aleasa va depinde de mediul poluat (sol, apa subterana, etc.) precum și de caracteristicile acestuia (sol argilos impermeabil, pietriș aluvionar foarte permeabil, etc.). Toate tehnologiile ce presupun pomparea sau injecția gazelor sau a lichidelor direct în sol, implică cunoașterea unor noțiuni de permeabilitate și porozitate.

Un alt factor important care va influența alegerea unei anumite filiere de depoluare a solului îl reprezintă cerințele colectivităților locale.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Criterii economice Această estimare a costurilor nu va putea fi reprezentativă pentru întreg proiectul deoarece nu este posibil întotdeauna să se estimeze cu precizie, înainte de a începe lucrările propriu-zise, randamentul procesului de depoluare cât și timpii necesari pentru atingerea obiectivelor ce au fost fixate la început. Se va realiza o previziune a costului de depoluare, pe de o parte pe unitatea de timp, pe de altă parte pe unitatea de volum. Alegerea unei soluții tehnice înseamnă și luarea în calcul a unei abordări economice. Acest lucru înseamnă estimarea unui cost financiar care va fi cerut proprietarului zonei contaminate sau responsabilului de repunerea acesteia în funcțiune. Costurile de depoluare au evoluat practic exponențial în ultimii ani.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

4.3. COSTURI ECONOMICE ALE DEPOLUĂRII SOLURILOR Cheia reuşitei acestei comparaţii este alegerea unui criteriu comun pentru toate metodele sau tehnologiile utilizate. Soluţia cea mai des folosită constă în reducerea costului tratamentului la o unitate de volum (sau de masă) a materialului tratat. Deci totul se va reduce la compararea mai multor tehnologii raportate la preţul unei tone de sol excavat sau la un metru cub de apă pompată.

Odată ce a fost ales criteriul pentru comparare, ne vom lovi de o altă problemă majoră: ce anume se va lua în calcul pentru determinarea costurilor. Rezultatul obţinut variază foarte mult în funcţie de elementele luate în calcul.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Se admite că de obicei nu se introduce în calculul următoarelor costuri:

• Studiile de caracterizare, incluzând şi diagnosticarea zonei, analiza de risc şi studiul de fezabilitate a filierei de depoluare. În cazul în care sunt necesare teste de prefezabilitate sau de probe la scara reală, atunci ar trebui incluse şi preţurilele acestora; • Realizarea controlului operaţiunilor de depoluare de un birou specializat şi independent, care va supraveghea buna desfăşurarea a proiectului şi care va trebui să realizeze bilanţul final; • Repunerea în funcţiune a zonei afectate după realizarea operaţiunilor de depoluare, înţelegând printre altele, umplerea zonelor excavate şi reamenajarea împrejurimilor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

În ceea ce priveşte costurile de depoluare, acestea presupun luarea în considerare a următoarelor: •montarea propriu-zisă a instalaţiilor de depoluare; •materialele ce se vor consuma în cadrul procesului de depoluare (carbonul activ, geomembranele, solvenţii, etc); •energia consumată (termică şi electrică);

•costurile cu personalul tehnic ce se ocupă de realizarea operaţiunilor, plus cheltuielile cu operarea; •amortizarea cheltuielilor cu materialele şi cu instalaţiile; la un moment dat acestea se vor identifica ca un „leasing” deoarece după o perioadă determinată de timp instalaţiile de depoluare vor deveni proprietatea clientului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

În costul unitar ar putea fi incluse şi cheltuielile cu mentenanţa instalaţiilor pentru o perioadă determinată, de exemplul în cazul în care după un prim tratament, sistemul trebuie să fie menţinut operaţional. Contextul diferit de punere în practică a metodelor de depoluare a solurilor pot induce diferenţe de comportament şi de reacţii din partea tuturor părţilor implicate, care influenţează costurile de reabilitare într-o manieră notabilă: economice (de exemplu starea pieţii naţionale şi a concurenţei între operatori); juridice (diferite reglementări în ceea ce priveşte aplicarea diferitelor tehnologii); climatice (condiţii de iarnă cu perioade lungi de ger); Pentru a reuşi să se facă o estimare cât mai reală a costurilor este foarte important să se poată estima timpii necesari pentru decontaminarea unui volum unitar de sol poluat. Aceşti timpi însă nu au acelaşi ordin de mărime pentru toate metodele. La stabilirea costurilor de producţie a aplicării metodelor de depoluare a solurilor contaminate, factorul naţional joacă un rol important.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Tehnologii de decontaminare – ordin de mărime a preţurilor practicate pe unitate de suprafaţă, volum şi masă (preţurile sunt prezentate în euro) Tehnologie Depozitare la o groapă de gunoi Ventilare – extracţie prin „Vacuum de aer” (pentru un nivel al poluantului între 1000 şi 100 ppm) Acoperire cu o calotă, cu colectoare de gaz Vitrificare in situ Spălarea solului Reducere/Oxidare Dehalogenare Incinerare

Tratamente termice la faţa locului Biobarbotare, bioventilare Fitoremediere Zone umede

Estimarea preţului unitar 80 – 160 Euro/t 15 – 40 Euro/t pt o perioadă între 4 şi 8 luni 40 – 50 Euro/m2 200 – 410 Euro/t 40 – 100 Euro/m3 15 – 100 Euro/m3 >160 Euro/t 300 – 490 Euro/t urcând chiar şi până la 7000 Euro/t 65 – 220 Euro/t 15 – 50 Euro/t nu a fost determinat nu a fost determinat

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Influenţa gradului de investigare a unei zone asupra costurilor de reabilitare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Pentru a fixa ordinele de mărime ale costurilor finale trebuiesc luate în considerare costurile corespunzătoare diferitelor etape de studiu şi de lucrări efectuate asupra unei zone poluate: realizarea unei documetări, de ordinul a 5 000 – 10 000 Euro; diagnosticul terenului, eşantionare şi analize, de ordinul 100 000 – 250 000 Euro; operaţiunile de decontaminare, de ordinul milioanelor de euro.

Costurile vor fi total diferite în funcţie de mărimea zonei, complexitatea sa şi riscurile ce le prezintă produşii poluanţi. Astfel, de exemplu, pentru diagnosticul terenului unui complex industrial chimic de mai multe hectare acesta va necesita un studiu ce va valora între 0.5 – 2 milioane de Euro, pe când pentru o benzinărie investigarea ar putea costa aproximativ 10 000 Euro.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5. METODE DE DEPOLUARE 1 5.1. Excavarea 5.2. Tratamente termice

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Metodele de remediere sunt tehnici de tratare sau controlare a poluării astfel încât poluanţii să fie mai puţin periculoşi pentru sănătatea umană şi pentru mediu.

EX SITU

ON SITE

IN SITU

OFF SITE

FIZICO - CHIMICE

Tratamente finalizate cu distrugerea poluanţilor

BIOLOGICE

TERMICE

Tratamente de extragere sau separare a poluanţilor

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.1. EXCAVAREA Excavarea reprezintă săparea efectivă a solului poluat în ideea de a fi tratat sau depus pe o groapă de gunoi ecologică.

- Identificarea zonei afectate

- Depozitarea materialului in containere - Excavarea materialului contaminat - Tratarea materialului

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

EXCAVAREA Perioada de desfăşurare a unei excavări poate varia de la o zi până la câteva luni, iar decontaminarea solului poate dura mai mult.

Timpul total necesar pentru excavarea şi tratarea solului depinde de mai mulţi factori: - cantitatea şi tipul poluantului ce se află în sol; - suprafaţa şi adâncimea zonei afectate; - tipul de sol, etc.

Utilizarea excavării este necesară atunci când alte tehnologii de remediere nu sunt eficiente sau când sunt prea scumpe.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2. Tratamente termice Tratamentele termice sunt procedee ce au ca scop depoluarea solurilor contaminate prin încălzirea poluanţilor. Poluanţii încălziţi trec prin solul poluat şi ajung în zona puţurilor subterane de unde sunt colectaţi şi pompaţi la suprafaţă, unde aceştia pot fi trataţi utilizând una din metodele de curăţare disponibilă.

Incinerare ex-situ

Piroliza

Desorpţie termică (in situ sau ex situ)

Vitrificare in- situ

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.1. Incinerare ex situ Incinerarea reprezintă procesul de ardere a materialelor cu scopul de a distruge substanţele chimice periculoase din acestea.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.1. Incinerare ex situ Reduce şi cantitatea de material care va trebuie depusă la o groapă de gunoi ca reziduu final. Chiar dacă incinerarea distruge o gamă largă de poluanţi, cum ar fi PCB, solvenţii, şi pesticidele, ea nu poate elimină metalele.

Distruge poluanții prin oxidare termică. Incinerarea este o tehnologie "ex situ" care implică procese ce se desfăşoară la temperaturi ridicate (800 - 2500°C). Timpul de retenţie a solului la temperaturile înalte din interiorul reactorului precum şi timpul de retenţie a gazelor de ardere la temperaturi înalte (2-3 sec).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Pentru a creşte eficienţa procesului trebuie controlată cantitatea de căldură şi de aer din incinerator. Pe măsură ce creşte temperatura, poluanţii trec în fază gazoasă şi se deplasează către focar. Gazele ajung la temperatura procesului descompunându-se în fracţii simple se combină cu oxigenul rezultând gaze de ardere şi vapori de apă (cu grad de toxicitate redus). Gazele produse în incinerator trec prin echipamentul de epurare unde sunt reţinute metalele grele, acizii şi particulele de cenuşă. Deşeurile rezultate în urma acestui tratament sunt toxice, trebuind îndepărtate corespunzător şi depozitate într-o groapă de gunoi autorizată. Vaporii de apă, CO, CO2, N2 rezultate în urma incinerării sunt eliberate în aer.

Solul sau cenuşa care rămâne în incinerator după ardere poate fi depozitat fie într-o groapă de gunoi, fie în zona de unde a fost extras.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Sistemele de incinerare tipice cuprind instalaţii de pretratare, una sau două camere de combustie şi instalaţii de post - tratare pentru solide şi gaze. În funcţie de tipul camerei de combustie utilizate, dimensiunea maximă a particulelor care pot fi tratate este de ordinul 0.3 - 0.025 m în diametru.

Sunt disponibile trei tipuri de sisteme pentru remedierea solului, incluzând cuptoarele incineratoare rotative cu ardere directa şi indirecta, incineratoare cu strat fluidizat şi incineratoare cu infraroşii.

Schema simplificată de incinerare cu cuptor rotativ

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.1.Incinerare ex situ Timpul de decontaminare prin incinerare a solurilor poluate depinde de mai mulţi factori: - Suprafaţa şi adâncimea zonei poluate; - Tipul şi cantitatea poluanţilor prezenţi; - Dacă trebuie sau nu să se transporte solul la un incinerator Incineratoarele de mari capacităţi sunt capabile să depolueze sute de tone de sol în fiecare zi. Capacitatea incineratoarelor din Europa este de 13000 - 100000 tone/an.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.2. Piroliza Piroliza constă în încălzirea materialului poluat în absenţa oxigenului la o temperaturi între 450 – 800 C.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.2. Piroliza Piroliza provoacă „fisurarea” moleculelor organice în compuşi simpli, de exemplu metanul. Solul poluat este transformat în gaz şi în reziduu solid conţinând fracţia de inerte şi carbonul fix. În final, fracţia gazoasă ce urmează a fi tratată este compusă din constituienţi organici şi din o mică fracţie de gaze inerte menţinute în circulaţie în interiorul cuptorului. Absenţa oxigenului şi temperaturile mici fac din piroliză o tehnologie bună pentru tratarea solurilor bogate în materie organică şi deşeuri fără generare de dioxină.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.3. Vitrificarea Vitrificarea presupune încălzirea până la topire a solului poluat pentru a forma produşi sticloşi (vitroşi). Temperaturile înalte asociate vitrificării produc combustia poluanţilor organici, iar poluanţii anorganici, cum ar fi metalele grele, sunt imobilizaţi în interiorul materialului sticlos.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Timpul necesar aplicării acestei metode de depoluare variază de la săptămâni la luni în funcţie de mai mulţi factori, printre care: suprafaţa şi adâncimea zonei poluate, tipul şi cantitatea de poluant, umiditatea solului (solul umed trebuie uscat ceea ce durează mai mult).

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică ex situ Desorbţia termică înlătură poluanţii din sol şi alte materiale (nămol sau sedimente) prin folosirea căldurii având ca scop transformarea poluanţilor în gaze. Aceste gaze sunt colectate cu ajutorul unui echipament special. Praful şi poluanţii dăunători sunt separaţi din gaze şi apoi înlăturaţi. Solul curat este readus la locul de unde a fost luat. Desorbţia termică nu este acelaşi lucru cu incinerarea care foloseşte căldura ca să distrugă poluanţii.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică ex situ Sistemele tipice de desorbţie termică includ pretratarea, desorbţia şi post-tratarea materialului solid şi al gazelor rezultate. Pretratarea implică procese cum ar fi acţiuni de sortare, deshidratare, neutralizare şi amestecare. Desorbţia se realizează în instalaţii a căror clasificare poate fi făcută în funcţie de sistemul de încălzire utilizat, cu toate că multe sisteme existente utilizează o combinaţie a diferitelor soluţii disponibile. Post - tratarea gazelor reziduale depinde de factori specifici echipamentelor şi poate include: - combustia la temperaturi înalte (peste 14000C) urmată de epurare şi eliminare; - arderea la temperaturi moderate (200 – 4000C) utilizând catalizatori; - epurarea şi eliminarea gazelor arse.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Timpul necesar curăţării poate fi de câteva săptămâni pentru zone cu o suprafaţă mică şi contaminată cu un număr mic de poluanţi. Acest timp depinde de mai mulţi factori, printre care: - Cantitatea de sol poluat; - Condiţia solului; - Tipul şi cantitatea poluanţilor prezenţi.

Metoda desorbţiei termice ex situ poate fi aplicată pentru zonele cu sol uscat şi pentru anumite tipuri de poluanţi, cum ar fi: păcura, cărbune, solvenţi. Uneori această metodă este preferată în locul altora care nu pot curăţa o zonă ce conţine o cantitate mare de poluanţi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică in situ

Toate metodele termice in situ lucrează pe principiul încălzirii solului poluat. Căldura ajută la deplasarea poluanţilor prin sol până în zona puţurilor de colectare. Ea ajută şi la distrugerea sau evaporarea anumitor poluanţi. Atunci când se evaporă, substanţele chimice se transformă în gaze, putându-se astfel mişca mult mai uşor prin sol. Puţurile de colectare, captează şi pompează la suprafaţa solului atât substanţele chimice dăunătoare cât şi gazele rezultate. Metodele termice pot fi utile în cazul în care avem de-a face cu NAPL care nu se dizolvă şi nici nu se mişcă uşor în apele subterane.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică in situ Injecţie de abur: se injectează abur în sol cu ajutorul unor puţuri săpate în zona poluată. Aburul încălzeşte zona şi mobilizează, evaporă şi distruge poluanţii. Injecţie de aer fierbinte: similar cu injecţia de abur exceptând faptul că se injectează aer fierbinte prin puţuri în loc de abur. Aerul fierbinte încălzeşte solul cauzând evaporarea poluanţilor .

Injecţie cu apă fierbinte: de asemenea este un procedeu similar celor două procese prezentate anterior, introducându-se apă fierbinte de această dată în loc de abur sau aer fierbinte. Încălzire cu rezistenţe electrice: distribuie un curent electric în sol prin puţurile realizate din oţel. Căldura generată de acest curent electric vaporizează apa subterană şi apa din sol creându-se condiţiile evaporării poluanţilor Încălzire cu unde radio: în mod normal implică amplasarea unei antene ce emite unde radio într-un puţ. Acestea încălzesc solul producând evaporarea poluanţilor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică in situ

Schema funcţională a unui sistem de desorbţie termică (injecţie cu abur)

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.2.4. Desorbția termică in situ Grupele de poluanţi ce pot fi eliminaţi prin aceasta metodă sunt: -Poluanţi organici: substanţe volatile şi semivolatile, compuşi halogenaţi şi nehalogenaţi, hidrocarburi policiclice aromate; - Poluanti anorganici: metale grele, cianuri. Timpul necesar depoluării solului utilizând metodele termice in situ variază de la câteva luni la câţiva ani. Acest lucru depinde de mai mulţi factori, cum ar fi: - Tipul şi cantitatea de poluanţi prezenţi; - Suprafaţa şi adâncimea zonei poluate; - Tipul solului şi condiţiile prezente.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.3. Metode de reținere a poluării 5.4. Metode biologice

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.3. Metode de reținere a poluării Def: Metodele de reţinere a poluării constau în oprirea fizică a materialului contaminat cu ajutorul unui dispozitiv de barare, prin „învelirea” zonei şi/sau prin etanşări în partea inferioară. Aceste metode pot fi aplicate în trei moduri: 1. controlarea poluării la faţa locului

2. excavarea unui volum de sol poluat şi încapsularea acestuia 3. acoperirea şi etanşarea in situ a zonei contaminate Din motive tehnice şi financiare, aceste tehnici au rezultate mai bune dacă se lucrează cu volume sau suprafeţe relativ reduse. Aplicarea in situ a metodei este posibilă cu condiţia ca zona contaminată să fie bine definită şi delimitată în prealabil.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Împiedicarea pătrunderii apei în zona contaminată

Obiectiv 1

1. amenajarea în partea superioară a zonei a unei învelitoare etanşe 2. Folosirea unor pereţi etanşi pentru a opri apa din amonte să nu intre în contact cu zona contaminată 3. intercalăm între zona contaminată şi apa din amonte un perete care joacă rol de baraj

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Obiectiv 2

Reducerea riscurilor ce implică migrarea poluării

Dacă operaţiunea se realizează după ce a avut loc Dacă se lucrează in situ, se va coborî un perete în excavarea solului, se va pune solul contaminat partea laterală şi va fi ancorat într-un strat geologic într-o alveolă a cărei parte inferioară este etanşă. impermeabil ce se află în acea zonă.

În cazul în care nu avem un strat impermeabil, vom fi nevoiţi să coborâm acei pereţi etanşi până la o adâncime ce depăşeşte nivelul inferior al zonei contaminate.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Aceste sisteme de control al solului contaminat sunt necesare atunci când: Există un risc real şi imediat a contaminării mediului, iar înlăturarea materialului poluant nu se poate realiza, din motive tehnice şi economice.

Există un risc al poluării apei subterane. Este necesară izolarea unei zone poluate pentru a se aplica o tehnologie de remediere. Acoperirea zonei cu un calotă (acoperire cu un înveliş);

Control lateral

Bariere hidraulice

Control inferior

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Acoperirea cu o calotă (capping) Capping-ul implică plasarea unui înveliş deasupra materialului contaminat cum ar fi deşeurile dintr-un depozit controlat. Asemenea învelişuri se numesc calote. Ele nu curăţă materialul contaminat, ci doar îl păstrează sub control astfel încât să nu intre în contact cu oamenii şi cu mediul înconjurător. O calotă este aşezată deasupra zonei şi poate acţiona în trei moduri posibile:

1. Opreşte apa de ploaie să ajungă în zona poluată 2. Opreşte împrăştierea poluanţilor în mediu datorită vântului 3. Evită contactul dintre zona poluată şi mediu înconjurător

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

1. strat de iarbă ce preia apa de ploaie împiedicând infiltrarea ei în stratul următor, şi evită erodarea solului de la suprafaţă 2. pietriş şi are ca principală funcţie absorbirea apei care reuşeşte să treacă de primul strat. 3. Al treilea strat poate fi adăugat pentru a controla şi capta gazele ce pot fi emanate. 4. Ultimul strat care se află direct pe solul contaminat, este din argilă şi este învelit într-un material sintetic numit geomembrană. este folosit pentru oprirea apei ce ar putea să treacă de primele două straturi.

Construirea unei calote poate dura de la câteva zile la câteva luni. Acest timp depinde de mai mulţi factori care variază în funcţie de: • Suprafaţa zonei poluate; • Designul şi grosimea calotei; • Disponibilitatea solului curat şi a argilei.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Sistem tipic aplicat pe o groapă de gunoi

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Dintre materialele utilizate pentru bariere avem: materialele naturale cu o permeabilitate redusă (argilele); geomembranele artificiale. În primul caz, stratul protector este format din sedimente argiloase, acumulate întrunul sau mai multe straturi, de câţiva zeci de centimetri până la un metru, în funcţie de disponibilitatea materialului. Fiecare tip de sedimente are un anumit nivel de permeabilitate, argilele fiind considerate prin excelenţă nişte sedimente impermeabile. Al doilea tip de material folosit la etanşare; geomembranele, sunt produse sintetice impermeabile, având la baza realizării lor răşini polimerice ce sunt în straturi mai mult sau mai puţin dense. Produsul cel mai des întâlnit este membrana din polietilenă de densitate ridicată (PEHD), însă se găsesc în aceeaşi măsură şi produse pe baza de PVC, polietilenă clor sau elastomeri.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Control lateral Controlul lateral al solului contaminat previne migrarea poluanţilor în mediu. Un astfel de sistem poate fi realizat prin realizarea unor şanţuri de jur împrejurul zonei contaminate şi plasarea unor panouri impermeabile (din metal, material plastic, ciment sau beton).

Adâncimea sistemului de izolare depinde de condiţiile specifice ale locului: de exemplu uneori este necesar ca să se ajungă la roca de bază, în alte cazuri adâncimea poate fi mai mică dacă condiţiile nu permit o adâncime mai mare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Trei posibilităţi pentru cazul controlului lateral al solului contaminat: izolare parţială doar în amonte (a), izolare parţială în aval (b) şi izolare completă (c)

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Control inferior Controlul inferior al unei zone poluate poate fi obţinut în două moduri: prin realizarea unui sistem lateral de izolaţie sigur ce este introdus adânc în straturile impermeabile sau printr-o barieră impermeabilă oblică care este introdusă sub solul contaminat.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Bariere hidraulice Barierele hidraulice pot fi încadrate în categoria tehnicilor de control a poluării. Această tehnologie este asemănătoare cu tehnologia de pompare. Barierele hidraulice sunt folosite pentru a evita curgerea apelor subterane în zona contaminată Pentru a realiza acest lucru există două soluţii: fie prin pompare se scade nivelul apei subterane astfel încât să ajungă la un nivel inferior celui corespunzător solului contaminat, fie curgerea apei subterane este deviată astfel încât să nu ajungă în punctele de unde este prelevată pentru a fi folosită ca apă de băut. Apa care este pompată trebuie neapărat să fie tratată. Această tehnologie este folosită destul de des, deoarece în primul rând echipamentul său şi instalarea acestuia sunt relativ simple, şi în al doilea rând este destul de ieftină comparativ cu alte tehnologii.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Schemă pentru barierele hidraulice ce utilizează puţuri de extracţie

Schemă pentru barierele hidraulice ce utilizează puţuri de injecţie

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Modul de aplicare al acestei metode este următorul: În cazul unei poluări a solului şi/sau a pânzei freatice, produşii contaminaţi au tendinţa de a migra în aval şi de a ieşi la suprafaţă. În prima figură este prezentată evoluţia contaminării în cazul în care nu se aplică nici un fel de metodă de remediere. Astfel se poate observa că zona contaminată se dispersează încetul cu încetul de-a lungul pantei până se întâlneşte cu zona joasă a colinei şi a râului.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Pentru a contracara această mişcare naturală, pomparea se poate realiza la nivelul zonei poluate; în afară de a extrage apa poluată din subsol, pomparea va crea o depresiune în jurul zonei de pompare, vorbim de un con de depresiune, limitând o parte din flux spre aval; din acelaşi motiv, poluarea va fi ţinută la sursă şi dispersia ei spre exterior va fi redusă simţitor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.4. Metode biologice Biodegradarea este un fenomen natural şi este rezultatul degradării moleculelor organice de către microorganisme (bacterii). Dezvoltarea acestor micro-organisme se realizează prin intermediul oxidării carbonului care este utilizat ca sursă de energie.

Grupele compuşilor biodecontaminare, sunt:

poluanţi,

ce

reprezintă

„ţinte

probabile”

pentru

combustibili lichizi; deşeurile rezultate din exploatarea petrolului, nămolurilor şi reziduurilor de ulei; produşi şi reziduuri organice rezultate din industria chimică, cum ar fi acetone, alcoli, fenoli, aldehide şi alţi solvenţi; compuşi organici halogenaţi, incluzând solvenţi alifatici şi aromatici şi PCB; compuşi complexi, cum ar fi hidrocarburile policiclice aromatice, pesticide; nitraţi şi sulfaţi.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Cele două condiţii ce trebuiesc respectate pentru aplicarea remedierii biologice sunt: 1.produsele utilizate pentru tratarea zonei contaminate trebuiesc puse în contact cu mediul poluat cât mai intim posibil; 2.dezvoltarea biomasei şi transformarea compuşilor poluanţi trebuiesc controlate, şi trebuie să se acorde o atenţie deosebită sub-produselor rezultate.

În cazul în care aceste două cerinţe sunt respectate, decontaminarea biologică poate fi aplicată pe două căi, fie la faţa locului prin introducerea în sol a aditivilor necesari pentru dezvoltarea biomasei, fie tratând în unităţi speciale apa pompată sau solul excavat . Primul factor ce trebuie luat în considerare este biodegradabilitatea poluantului, care depinde nu doar de produsul în sine de degradat, dar şi de produsele acompaniatoare şi de condiţiile termice. Compuşi Acetonă Benzen Toluen Fenol Cloroform Pentaclorofenol

Biodegradabilitate Degradabil Degradabil Degradabil Degradabil degradabil degradabil

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Al doilea factor ce trebuie luat în considerare este tipul de microorganisme. Putem să avem de-a face cu bacterii, ciuperci, alge, etc. Pentru degradarea hidrocarburilor, pot fi folosite un număr mare de specii ce se pot găsi în mod natural în sol, printre acestea amintim: arthrobacter, achromobacter, novocardia, pseudomonas, flavobacterium. Alegerea acceptorului de electroni şi de nutrienţi reprezintă întotdeauna un punct cheie al fezabilităţii unei operaţiuni de biodecontaminare. Termenul de „acceptor de electroni” se referă la acei produşi ce acceptă electroni în urma unor reacţii de oxidoreducere, şi care sunt folosiţi de către microorganisme pentru a transforma compuşii organici în energie. Caracteristicile materialului sau a mediului ce urmează a fi tratat intervin în mod egal în fezabilitatea unei depoluări utilizând o metodă biologică. În afară de stocul de C/P/N şi cantitatea de O2 disponibile în mediul ce urmează a fi tratat, alte calităţi fizicochimice pot influenţa la fel de mult randamentul biodegradării. Dintre aceste caracteristici putem aminti pH-ul, temperatura şi umiditatea.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Avantajele oferite de această tehnologie sunt: este o eficientă metodă de depoluare, distrugând poluanţii în loc să-i transfere; tratamentul este complet, pentru toate mediile prevazute (apă, sol, aerul din sol) şi pentru diverse faze posibile ale poluantului (solidă, lichidă, gazoasă); în plus atunci când decontaminarea se realizează in situ, toată zona contaminată este tratată în acelaşi timp; este una dintre cele mai rentabile tehnologii, cu cel mai mare raport calitate/preţ.

Limitarile oferite de această tehnologie sunt: tehnologia nu poate fi aplicată pentru produsele nebiodegradabile; deoarece se aplică in situ, va trebui ca permeabilitatea solului să fie mai mare de 10-6 m/s; dacă poluarea este realizată de un amestec de contaminanţi, biodegradarea poate fi inhibată, deoarece unii poluanţi pot fi toxici pentru micro-organisme; perioada de aplicare a acestei metode se întinde pe o perioadă de câteva luni, atât pentru cazul in situ cât şi pentru ex situ.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Bioremedierea Bioremedierea permite proceselor naturale să curăţe poluanţii ce se află în mediu. Pentru ca microbii să neutralizeze poluanţii, în soluri sau în apele subterane trebuie să existe următoarele condiţii: temperatura optimă; nutrienţii (fertilizatorii); o cantitate suficientă de oxigen.

Căile prin care aceste condiţii pot fi îmbunătăţite sunt: pomparea de aer; alimentare cu nutrienţi sau substanţe din subteran.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Bioremedierea este o metodă foarte sigură pentru că se bazează pe microbii ce apar în mod natural în sol. Aceşti microbi sunt utili şi nu prezintă nici un risc pentru oamenii de la faţa locului sau pentru comunitate. În procesul de bioremediere nu sunt folosite nici un fel de substanţe chimice periculoase. Nutrienţii adăugaţi pentru a facilita dezvoltarea microbilor, sunt fertilizatori normali ce sunt utilizaţi şi în agricultură. Bioremedierea transformă poluanţi în apă şi gaze inofensive.

Factori care limitează aplicabilitatea şi eficacitatea procesului de bioremediere: 1.microbii se dezvoltă preferenţial putând duce la înfundarea puţurilor de injecţie a apei şi a nutrienţilor; 2.bioremedierea nu trebuie aplicată în cazul argilelor, datorită limitărilor transferului de oxigen; 3. metalele cu concentraţii mari, substanţele organice ce conţin clor într-o cantitate mare, hidrocarburile, şi sărurile anorganice trebuiesc îndepărtate din sol cu ajutorul altor metode; 4. bioremedierea încetineşte la temperaturi joase; 5. prezenţa peroxidului de hidrogen în apele subterane într-o concentraţie cuprinsă între 100 şi 200 ppm inhibă activitatea micro organismelor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Timpul necesar tratamentului prin bioremediere variază de la 6 luni la 5 ani şi depinde de mulţi factori, specifici zonei contaminate.

Bioremedierea este folosită deoarece prezintă avantajele unui proces natural. Solul poluat, precum şi apa subterană contaminată pot fi tratate la faţa locului, fără a fi nevoie să fie transportate în altă parte pentru depoluare. Dacă există sau se crează condiţiile optime în sol, atunci apa subterană şi solul contaminat pot fi tratate fără a mai fi nevoie să fie excavate. Acest lucru permite evitarea contactului între muncitori şi zona contaminată. De asemenea este evitată eliberarea în aer a gazelor ce se pot evapora. Factorii care afectează costurile implicate sunt: tipul solului; tipul şi cantitatea de ameliorări; tipul şi întinderea contaminării.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Fitoremedierea Procesul de fitoremediere foloseşte plantele pentru a ecologiza solurile poluate. Plantele ajută la depoluarea multor tipuri de contaminanţi dintre care putem aminti: metalele, pesticidele, substanţele explozive precum şi petrolul. De asemenea, ele sunt utile şi pentru a împiedica răspândirea poluanţilor datorită vântului, apei de ploaie şi a apelor subterane

Fitoremedierea are o eficienţă ridicată pentru zonele cu un conţinut scăzut şi chiar mediu de poluanţi. Plantele pot curăţa poluanţii ce se află la adâncimea la care ajung rădăcinile Odată ce ajung în interiorul plantei, poluanţii pot fi: 1. Depozitaţi în rădăcini, tulpini, sau frunze; 2. Schimbaţi în substanţe chimice inofensive în interiorul plantei; 3. Schimbaţi în gaze ce sunt eliberate în aer pe măsură ce planta transpiră.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Procesul de fitoremediere

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Fitoremedierea intervine chiar dacă poluanţii nu ajung în rădăcinile plantelor. De exemplu, poluanţii se pot lipi sau adsorbi de rădăcinile plantelor, sau pot fi schimbate în substanţe inofensive de către microorganismele ce trăiesc pe lângă rădăcinile plantelor. Plantelor li se permite să se dezvolte pentru a absorbi sau adsorbi poluanţii, după care sunt tăiate şi distruse. Plantele pot stopa migrarea poluanţilor de la o zonă la alta şi pot limita cantitatea de poluanţi ce poate fi transportată de vânt sau apa de ploaie ce se infiltrează în pământ sau doar se scurge pe sol.

Timpul necesar pentru depoluarea unei zone, folosind fitoremedierea depinde de mai mulţi factori, printre care putem aminti: 1. Adâncimea zonei de tratament este determinată de plantele folosite pentru realizarea fitoremedierii. În cele mai multe cazuri, zona este limitată la solurile superficiale; 2. Poluanţii ce au concentraţii ridicate pot fi toxici pentru plante; 3. Implică aceleaşi limitări ale transferului de masă ca orice alt bio-tratament; 4. Poate fi sezonier, depinzând de locaţie; 5. Poate transfera contaminarea din sol în aer; 6. Este încă într-o etapă demonstrativă; 7. Nu se cunoaşte întotdeauna toxicitatea şi bio-valabilitatea produşilor de biodegradare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Tehnica „zonelor umede” Principiul metodei constă în dezvoltarea în aval de zonele poluate a unor suprafeţe mlăştinoase care sunt traversate de efluenţi. Metalele grele prezente în cantităţi mari în efluenţi, sunt imobilizate de acţiunea vegetaţiei (flora bacteriană, alge, plante superioare specifice zonelor mlăştinoase). De asemenea este redusă şi aciditatea zonei.

Prin amenajarea zonelor umede, se reţin temporar efluenţii şi se creează un mediu bogat în materie organică şi în vegetaţie, dezvoltându-se astfel condiţii anaerobe.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Asemenea condiţii favorizează reducerea compuşilor poluanţi şi provoacă precipitarea metalelor sub formă sulfurată, datorită acţiunii catalitice a bacteriilor (aceste bacterii poartă numele de sulfo-reducătoare). Atâta timp cât condiţiile anaerobe sunt menţinute, metalele imobilizate sub formă sulfurată, pot rămâne în această stare, fără a afecta în vreun fel mediul.

Această metodă reprezintă un proces eficace ce este adaptat mai ales pentru imobilizarea metalelor grele şi reducerea acidităţii provenite din efluenţii ce conţin substanţe poluante. Dar, ca toate procedeele ce depind de condiţiile biologice, această metodă prezintă unele limitări. Este cazul când capacitatea sa a fost supraestimată în raport cu stocul de metal ce trebuie imobilizat. De asemenea, trebuie luat în considerare şi faptul că această tehnică presupune mari suprafeţe de teren pentru realizarea mlaştinilor.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

5.5. Metode fizico-chimice de depoluare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Multe tehnologii de remediere folosesc substanţe chimice pentru a distruge poluanţii sau unele procese chimice pentru a schimba structura acestora astfel încât să nu mai prezinte un pericol pentru mediu. Alte tehnologii de remediere sunt bazate pe efectul fizic al schimbării fazei.

SVE (extragerea vaporilor din sol) şi AS (injecţie de aer)

Decontaminarea solului prin spălare

Oxidarea chimică

Dehalogenarea chimică

Extragerea solvenţilor

Bariere permeabile reactive (PRB)

Solidificarea/stabilizarea

Tehnologii electrocinetice

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

SVE (extragerea vaporilor din sol) şi AS (injecţie de aer) Această tehnică de extragere a poluanţilor se poate aplica in situ şi poate trata partea nesaturată a solului (sub nivelul pânzei freatice), însă în aceeaşi măsură poate trata şi pânza freatică.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Compus Benzen Toluen Tricloretilenă Tetraclorură de carbon Clorură de vinil Fenol Pentaclorofenol (PCP) Naftalină

Presiune vapori [mmHg] 95,2 28,1 57,9 90,0 30,0 0,353 1,5*10-5 0.054

Constanta lui Henry 240 330 450 1300 390000 0.016 0.13 22

Produşi precum benzenul sau tricloretilen, uşor volatilizabili, pot fi îndepărtaţi uşor prin extracţie

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Schema sistemului SVE – AS

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Metoda SVE implică injectarea aerului într-unul din puţuri ducând la o evaporare mai rapidă a poluanţilor. Numărul puţurilor de injecţie sau de extracţie poate varia de la unu la o sută, depinzând de aria suprafeţei poluate. AS-ul lucrează aproape la fel ca SVE. Diferenţa dintre cele două metode constă în faptul că puţurile de injecţie sunt forate până la nivelul solului îmbibat cu apă adică sub oglinda apei. Timpul necesar depoluării depinde de anumiţi factori: - suprafaţa şi adâncimea suprafeţei poluate, - tipul solului (solul umed sau dens poate încetini procesul), - tipul şi cantitatea poluanţilor. Dacă ar fi să facem o paralelă între cele două metode prezentate mai sus şi metodele naturale de depoluare, vom ajunge la concluzia ca SVE şi AS sunt mult mai rapide decât metodele naturale.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Decontaminarea solului prin spălare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Decontaminarea solului cu ajutorul unui jet puternic de apă Schema de tratare prin spălare, B – vapori

Schema de tratare prin spălare, A - apă caldă

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Sistem de inundare a solului

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Un sistem tipic pentru tratamentul solului prin spălare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Schema de tratare ex situ a solurilor prin spălare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Oxidarea chimică

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Oxidarea chimică poate produce destulă căldură cât să fiarbă apa. Căldura produsă poate duce la evaporarea poluanţilor din sol şi schimbarea acestora în gaze. Gazele se ridică la suprafaţă unde sunt captate şi curăţate.

Această tehnologie de depoluare este destul de sigură, însă există şi unele riscuri. Oxidanţii sunt corozivi, ceea ce înseamnă că pot transporta cu ei diferite materiale care pot produce arsuri ale pielii.

Atunci când oxidarea chimică este aplicată in situ, poluanţii sunt distruşi în subteran fără a fi nevoie să fie extraşi prin excavare sau cu ajutorul unui puţ pentru a fi transportaţi către un sistem de tratare.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Puterea oxidanţilor Potenţialul standard de oxidare (volţi) 2.8

Puterea relativă (clor = 1) 2.0

Radical sulfat (SO4-)

2.5

1.8

Ozon Persulfat de sodiu

2.1 2.0

1.5 1.5

Peroxid de hidrogen

1.8

1.3

Permanganat (Na/K)

1.7

1.2

Clor

1.4

1.0

Oxigen

1.2

0.9

Ion de peroxid (O-)

-2.4

-1.8

Speciile chimice Radical hidroxil (OH-)

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Principalele avantaje ale metodei de remediere a solurilor poluate prin utilizarea oxidării chimice sunt: - Contaminanţii pot fi distruşi la faţa locului; - Distrugere/degradare rapidă a contaminanţilor (reduceri în câteva săptămâni sau luni); - În afară de agentul Fenton, nu se produc deşeuri semnificative; - Unii oxidanţi (nu este cazul agentului Fenton) sunt capabili să oxideze complet MTBE - methyl tertiary butyl ether (însă apare o problemă la formarea produşilor de degradare); - Costuri reduse de operare şi monitorizare; - După realizarea oxidării chimice, se poate aplica şi o altă metodă de remediere (ca o completare), şi anume atenuarea naturală monitorizată.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Principalele dezavantaje ale tehnologiei de remediere a solurilor poluate prin oxidare chimică sunt: - Oxidanţii nu pot distruge contaminanţii ce se găsesc în solurile cu o permeabilitate redusă;

- Agentul Fenton poate produce o cantitate semnificativă de gaz exploziv. Sunt necesare măsuri suplimentare de control pentru implementarea corespunzătoare a acţiunilor de remediere ce implică agentul Fenton sau peroxidul de hidrogen; - Pot reapare în sol anumite concentraţii de poluanţi după săptămâni sau luni de la aplicarea oxidării chimice; - Pot apărea probleme importante de sănătate şi siguranţă în urma utilizării oxidanţilor;

- Contaminanţii nu pot fi înlăturaţi în totalitate dacă se află la o adâncime foarte mare sau dacă au o concentraţie foarte mică; - Pot apărea consumuri mari de oxidanţi, deoarece aceştia ar putea să reacţioneze cu alte materiale din sol decât cu contaminanţii.

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Dehalogenare chimică Dehalogenarea chimică este o metodă care înlătură halogenii din substanţele poluante ale solului, reducându-le toxicitatea. Halogenii reprezintă o clasă de elemente chimice ce includ clorul, bromul, iodul şi fluorul.

Procesul de dehalogenare glycolate

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Procesul de dehalogenare utilizând APEG

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Extracţia solvenţilor

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Bariere permeabile reactive

Descrierea procesului ce implică utilizarea unei PRB

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Solidificare/Stabilizare

Universitatea POLITEHNICA din Bucuresti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice- Catedra de Sisteme Biotehnice Cursul: Strategii de reabilitare a solurilor degradate

Tehnologii electrocinetice

Centrifugare (bifazica/trifazica) – se utilizează pentru tratarea șlamurilor cu conținut de deșeuri periculoase. Reprezintă o etapă pregătitoare, de reducere importantă a umidității/conținutului de hidrocarburi/etc., fiind urmată, după caz, de oricare dintre metodele de tratare descrise anterior.