Curs A5 - Bazele Protectiei Mediului, Bio III [PDF]

Zitiervorschau

Liviu-Daniel GALATCHI

Bazele protectiei mediului

note de curs pentru studentii anului al III-lea, specializarea Biologie - draft -

Constanta 2010 1

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

2

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Liviu-Daniel GALATCHI

Bazele protectiei mediului

note de curs pentru studentii anului al III-lea, specializarea Biologie - draft -

Constanta 2010 3

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Aceste note de curs la disciplina “Bazele protectiei mediului” sunt destinate uzului studentilor specializarii Biologie – cursuri de zi, din cadrul Facultatii de Stiinte ale Naturii si Stiinte Agricole – Universitatea Ovidius din Constanta

Copyright 2010 © Toate drepturile sunt rezervate. S-au utilizat scheme publicate pe internet. Tehnoredactare: Lector univ. dr. Liviu-Daniel Galatchi

4

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Cuprins

1. Problematica protectiei mediului 1.1. Cresterea demografica si poluarea mediului 1.2. Termenii poluant si poluare 1.3. Substante poluante 1.4. Clasificarea tipurilor de poluare 1.5. Poluarea mediului si insusirile sistemelor biologice 1.6. Circulatia, condensarea si dispersarea poluantilor in biosfera 2. Sursele de poluare si principalele substante poluante 2.1. Principalele surse industriale de poluare 2.2. Agricultura ca sursa de poluare 2.3. Activitatile menajere 2.4. Motoarele cu ardere interna 2.5. Factorii de care depind efectele toxice 2.6. Elementele poluante si exprimarea toxicitatii 2.7. Componentele biocenozei si caracteristicile lor 2.8. Conditiile in care are loc poluarea 3. Poluarea aerului. Prevenirea si combaterea ei 3.1. Compozitia aerului atmosferic si poluarea 3.1.1. Sursele de poluare a aerului 3.1.2. Categorii de poluanti

5

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

3.1.3. Gazele cu efect de sera: formare, distributie, rol, cai de distrugere, consecinte 3.1.4. Incalzirea globala: cauze, proces, consecinte 3.2. Autoepurarea aerului 3.3. Prevenirea si combaterea poluarii aerului 3.4. Poluarea aerului: impact asupra organismelor 3.5. In loc de concluzii 4. Poluarea apelor. Prevenirea si combaterea ei 4.1. Aspecte generale. Circuitul apei in natura 4.2. Resursele de apa si asigurarea calitatii si cantitatilor necesare. Poluarea apelor 4.3. Eutrofizarea apelor 4.4. Eutrofizarea pe Fluviul Dunarea si in Delta Dunarii 4.5. Eutrofizarea de-a lungul litoralului romanesc al Marii Negre 5. Poluarea solului. Prevenirea si combaterea ei 5.1. Principalele functii ale solului 5.2. Elemente specifice in poluarea si depoluarea solului 5.3. Tipuri de poluare a solului. Natura si sursa poluantilor 5.4. Masuri pentru prevenirea si combaterea poluarii solurilor 5.5. Metode de depoluare a solului 5.6. Activitatea de monitoring a solului

6

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

1. Problematica protectiei mediului

1.1. Cresterea demografica si poluarea mediului • • • • •

Antropizare Vanatoare Cresterea animalelor Revolutia agriculturii Revolutia industriala • • • •

Impaduriri Indiguiri Desecari Extractie minereuri Deseuri

Degradarea solurilor Disparitia unor specii de plante si animale spontane Epuizarea unor resurse Poluare

7

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 1. Curba–J cu ilustrarea creşterii exponenţiale a populaţiei umane (după Miller, 2006)

Fig. 2. Populatia lumii in ultimele 2 secole

8

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Protectia mediului presupune: • gospodarirea rationala a resurselor • evitarea dezechilibrelor prin conservarea naturii • evitarea poluarii mediului • reconstructia ecologica

1.2. Termenii poluant si poluare Polluo-ere = a murdari, a degrada

Fig. 3. Forme de poluare

Poluant: • Produs de om sau fenomene naturale 9

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Actiune toxica sau genereaza disconfort Degradeaza si componentele nevii uneori Orice factor util devine toxic sau chiar letal (devine poluant) cand depaseste optimul Poluare: • Aparitia poluantului(ilor) cu producerea dezchilibrelor ecologice • Este amplificat de om • Pentru prevenire, este necesara reciclarea • Prin reciclare se evita: – poluarea – epuizarea rezervelor de materii prime • • •

1.3. Substante poluante Acestea sunt: 1. Substante aflate in natura anterior, dar care acum sunt in cantitati crescute; 2. Substante nou aparute prin sinteza chimica. Substantele aflate in natura si anterior, acum sunt in cantitati crescute datorita: 1. Produsi toxici din prelucrarea lor: • CO2; • NH3; • oxizi de Pb; • Sulfuri; • Hidrocarburi; • etc. 2. Exploatarea intensiva a resurselor: • petrol; • carbune; 10

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

• substante radioactive; • CaCO3; • etc. Substante nou aparute prin sinteza chimica: • ierbicide; • insecticide; • materiale plastice; • detergenti; • freoni; • etc.

1.4. Clasificarea tipurilor de poluare Se clasifica dupa: – Provenienta poluantilor: • poluarea naturala; • poluarea industriala; • poluarea agricola. – Natura poluantilor: • poluarea fizica; • poluarea chimica; • poluarea biologica; • poluarea “estetica”. – Starea fizica a poluantului: • poluarea cu lichide; • poluarea cu gaze; • poluarea cu obiecte solide. Poluarea dupa provenienta poluantilor: • poluarea naturala: – biologica; 11

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

datorata unor fenomene fizico-chimice din natura; – menajera. • poluarea industriala: • poluarea agricola; Poluarea dupa natura poluantilor: • Poluarea fizica: – termica; – sonora; – luminoasa; – radioactiva; – electrica. • Poluarea chimica: – cu derivati ai carbonului si hodrocarburi lichide; – cu derivati ai sulfului, azotului etc.; – cu derivati ai metalelor grele (Pb, Cr etc.); – cu derivati ai fluorului; – cu materii plastice; – cu pesticide; – cu materii organice fermentescibile. • Poluarea biologica: • contaminarea micrbiologica a mediilor inhalate si sau ingerate; • modificari ale biocenozelor; • invazii de specii si animale vegetale (de ex. introducerea de seminte de buruieni etc.); • Poluarea “estetica”: • degradarea peisajelor; • urbanizare si sistematizare incorecte; • etc. Poluarea dupa starea fizica a poluantului: • Poluarea cu lichide (miscibile sau nemiscibile); –

12

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

• •

Poluarea cu gaze; Poluarea cu obiecte solide (solubile si / sau degradabile.

1.5. Poluarea mediului si insusirile sistemelor biologice 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. •

•

•

Caracterul istoric Integralitatea Caracterul informational Programele genetice Heterogenitatea interna a organismelor si biocenozelor Echilibrul dinamic (homeostazia) Autoreglarea Autoorganizarea Autoreproducerea 1. Caracterul istoric: • solicita conditiile de mediu in care s-au format speciile; • nu sunt pregatite sa supravietuiasca in medii poluate. 2. Integralitatea: • frunze necrozate; • dispar specii; • raman nise ecologice neocupate. 3. Caracterul informational: • necesita prezenta receptorilor informationali; 13

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

daca ajung sa lipseasca, informatia genetica e alterata; • principala cauza: radioactivitatea nenaturala. 4. Programele genetice: • nu sunt adapatate la conditii de poluare; • biocenozele sunt afectate. 5. Heterogenitatea interna a organismelor si biocenozelor: • este afecatata si, prin ea, integralitatea. 6. Echilibrul dinamic (homeostazia): • nu se mai realizeaza (la nivel individual sau / si biocenotic); • dispar specii a caror nisa ecologca este ocupata de altele, daunatoare. 7. Autoreglarea: • nu se mai realizeaza; • raportul prada / pradator este afectat; • este impiedicata respiratia ostiolica prin pulberi din aer. 8. Autoorganizarea: • cresterea indivizilor afectati se face dezordonat; • fiziologia este afectata. 9. Autoreproducerea: • dereglari fiziologice ce intarzie cresterea si dezvoltarea organismelor (sunt afectate organele de reproducere). •

• • •

•

•

•

14

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

1.6. Circulatia, condensarea si dispersarea poluantilor in biosfera Dupa emanarea in mediu a poluantilor, acestia sunt trasportati de vectori: 1. curenti de aer; 2. apa; 3. particule de sol; 4. organisme vii; 5. om. Procesul: • preluarea poluantilor de catre plante din apa, aer si sol (cu diverse componente anatomice); • ierbivorele preiau poluantii in biomasa (dar si elimina o parte prin dejectii); • transmiterea poluantilor in lant trofic; • amplificarea biologica vs. diluarea biologica a poluantilor Amplificarea biologica (concentrarea biologica, bioconcentrarea etc.): • Unii poluanti nu sunt nici metabolizati, nici eliminati. Se acumuleaza! • Aceeasi cantitate de poluant se acumuleaza intr-o biomasa tot mai mica, in lant trofic => creste concentratia poluantului.

amplificare biologica 15

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 4. Acumularea Hg, DDT etc.

Exemplu de amplificare biologica a DDT in lant trofic: plancton 0,04 ppm

scoici 0,42 ppm

pescar 3,52–75,5 ppm

Contaminarea cu Hg din peste si boala Minamata (Japonia):

16

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 5. Localitatea si Golful Minamata (Japonia)

Fig. 6.Vedere din Goful Minamata (Japonia)

17

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 7. Copii afectati de boala congenitala Minamata datorita otravirii intrauterine cu metilmercur (Harada, 1986)

18

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 8. Problema Minamata azi, institutul si memorialul cu acelasi nume

Diluarea biologica • Sesizata in cazul insecticidului sistemic furadan (patrunde in intreaga planta) => timp de 2 luni planta e toxica (animalele care o consuma pot muri).

19

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Tabelul 1. DDT in grasimea corpului omenesc Tara Australia Germania Marea Britanie

DDT (ppm) 1,8 2,3

Tara Ungaria Israel

DDT (ppm) 12,6 19,2

5,2

India

25,1

Danemarca

5,2

Cehia

9,6

S.U.A.

9,6

Romania 1965 Romania 1985 Romania 2005

17,3 10,1 2,1

Fig. 9. Exemplu de diluare biologica

20

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

2. Sursele de poluare si principalele substante poluante 2.1. Principalele surse industriale de poluare 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Industria extractiva Siderurgia Industria materialelor de constructii Industria termoenergetica si a petrolului Industria chimica Industria hartiei Producerea materialelor plastice si a fibrelor sintetice 8. Producerea ierbicidelor 9. Industria alimentara 1. Industria extractiva • Poate fi: – “la zi” (la suprafata, in cariere): • sunt precedate de de decopertarea terenului: – faza 1: stratul fertil (cu humus) este luat, transpor-tat si depozitat separat si ulterior si celellate orizonturi; – faza 2: este indepartata si roca sterila;

21

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

dupa epuizarea zacamantului, se parcurg pasii inversi (readucerea sterilului si a humusului); – in subteran (activitati miniere): dupa epuizarea zacaman-tului, galeriile se umplu cu steril, pentru a nu aparea prabusiri (cu efecte si la suprafata!). 2. Siderurgia Emisii de fum: • Pulberi: maresc nebulozitatea, acopera componentele anatomice ale vegetatiei, obtureaza ostiolele => produc disfuntionalitati in procesul de fotosinteza; • Combustibili nearsi; • Cenusa; • Gaze de ardere: – anhidrida sulfuroasa: provine din sulful continut de combustibili (distruge clorofila, chiar si daca e in doze mici); – CO: provine din arderi incomplete; – compusi ai fluorului: provin din cuptoarele care folosesc CaF2 (pot diminua productivitatea cu 10-30%). 3. Industria materialelor de constructii Fabricile de: • ciment: – pulberi in aer, ce se pot sedimenta (pana la 200 g*m-2*zi-1), obturand ostiolele; – pulberile modifica pH-ul solului (e benefic doar in cazul solurilor acide) • var; • gips; • azbest: are efect cancerigen; • obiecte ceramice. •

22

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 10. Emisii de gaze din siderurgie

4. Industria termoenergetica si a petrolului • Unde se utilizeaza cox apar: • gaze, • pulberi, • CO2, • SO2, • SO3. • Unde se utilizeaza petrol apar: • SO2 (pana la 5% din totalul cantitatii de petrol), • fum, • hidrocarburi. • Centralele termice si producatorii de vapori sunt surse de: • SO2, • vapori calzi (poluare termica), • cenusa. • Toate afeceteaza vegetatia.

23

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 11. Influenta poluarii cu pulberi asupra starii stomatelor

5. Industria chimica • Industria producatoare de H2SO4 elimina: • SO2, • SO3. • Industria producatoare de HNO3 elimina: • NO, • NO2. • Fabricile de ingrasaminte chimice elimina: • compusi ai fluorului. 6. Industria hartiei Polueaza apa cu: • mercaptan, zonele limitrofe devin • metilmercaptan, improprii pentru viata • SO2, plantelor si animalelor • H2S, 24

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Albirea celulozei cu clor produce: • combinatii organoclorurate (inclusiv dioxina!) 7. Producerea materialelor plastice si a fibrelor sintetice • Emana: compusi greu degradabili • clorura de vinil, • dicloretilamina, • S2C, => mirosuri ce provoaca disconfort si • H2S efecte fiziologice nedorite la animale •

Stabilizatorii utilizati la fabricarea PVC (compusi cu Pb, Cd si ftalati) produc efect cancerigen. 8. Producerea ierbicidelor • Apar accidental scapari de produse cu efecte fitotoxice pentru vegetatia din apropiere. 9. Industria alimentara • Consuma multa apa. • La conservarea prin frig se folosesc fluorocarboni - freoni, (la fel ca si la spray-uri) – afecteaza stratul de ozon stratosferic si contribuie la aparitia gaurilor in stratul de ozon (acesta protejeaza organismele de efectul cancerigen al razelor ultraviolete UV).

2.2. Agricultura ca sursa de poluare •

Ajunge sa fie sursa de poluare prin: • Declansarea si favorizarea proceselor de degradare a solului 25

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

•

• • •

(eroziune, saraturare, compactare etc.); Pesticide, ideosebi acelea neselective (care distrug toate insectele, inclusiv pe cele folositoare, afectand grav biodiversitatea); Ingrasaminte in exces; Sectorul zootehnic; Imbunatatiri funciare.

Pesticidele • Toxicitatea nu se apreciaza dupa cantitatea totala de pesticid folosita, ci dupa DL50 (doza letala) ce revine la unitatea de suprafata. • De exemplu, in cazul furadanului DL50 = 10 mg*kg corp-1. Ca urmare, la o doza de 200 g furadan administrat la semintele folosite pe 1 ha, revin 20.000 DL50*ha-1. • Alt exemplu: insecticidul duplitox are DL50 = 500 mg*kg corp-1. Ca urmare, daca ajung 8 kg*ha-1, rezulta 16.000 DL50*ha-1. • Adica: nr. DL50*ha-1 = nr. kg*ha-1 : DL50 • Pesticide care pot provoca intoxicari acute: • Insecticide => insecticide selective!!! • rodenticide, 26

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

• nematocide, • moluscocide, • fungicide. • Pesticide care pot provoca intoxicari cronice: • ierbicide. Relatii intre ierbicide si mediul inconjurator: modul in care pesticidele circula in mdediu, incepand de la procesul de fabricare:

Fig. 12. Relatiile dintre ierbicide si modul in care acestea afecteaza mediul inconjurator

Ingrasamintele chimice Folosirea: • NH4NO3 un timp indelungat determina acidifierea unor soluri. • de ingrasaminte cu N, P, K produce carente ale micro-elementelor. • de ingrasaminte cu P produce si fenomenul de suprafosfatare a solului, care conduce la o carenta de Zn. • de ingrasaminte cu N poate duce la aparitia de nitrati si nitriti in apa, furaje si alimente: nitratii trec in nitriti si se combina cu 27

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

hemoglobina, rezultand methemoglobina (compus stabil) => anemii. • dozelor mari de ingrasaminte cu N in legumicultura => cresterea concentratiei de nitrati in organisme. Sectorul zootehnic • Dejectii lichide, coloizi in apele se spalare, gunoi de grajd aplicat in exces (=> poluarea apelor de suprafata si a celor freatice). • Disconfort generat de mirosurile neplacute (in functie de directia vanturilor). Tabelul 2. Continutul de nitrati in diferite legume si fructe (mg*masa cruda-1) Ridicat (pana la 5.000) Leustean Creson (Lepidium sativum) Salata (Lactuca satica) Spanac Sfecla

Mediu (300 - 600) Conopida

Scăzut 80-100) Varza de Bruxelles

Dovlecei

Mazare de gradina

Dovleac

Fasole

Ridiche japoneza Brojba (Brassica napus)

Cartofi

Mazare

Pastarnac

Varza (Brassica oleracea)

Hrean

Ceapa verde

Varza alba

Ridichi de luna

Morcov (Daucus carota)

28

Tomate Bulbi de ceapa (Allium cepa) Pepene galben (Cucumis melo) Pepene verde (Citrulus sp.) Fructe diverse

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Castraveti

Fructe (boabe) de baca

Fig. 13. Relatia dintre ecosistemele terestre si cele acvatice

Imbunatatirile funciare • Nu trebuie folosit stratul de sol cu humus la constructia de diguri, ramblee, nivelari etc., ci acesta se utilizeaza pentru recopertare. • Irigarea abuziva distruge structura solului, il compacteaza, ridica nivelul apei freatice si duce la saraturare. • Aparitia baltirilor prin irigare duce la inmultirea tantarilor => paludism (malarie, friguri). • Apele de drenaj pot contine pesticide, nitrati, pe care le poarta spre apele curgatoare. • Intreruperea aprovizionarii vegetatiei lacustre cu substantele nutritive purtate de rau, atunci 29

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

• • •

cand apar lacuri de acumulare => scade productia fitoplanctonica si cea piscicola. Trebuie create zone inundabile de-a lungul raurilor, pentru depunerea pontelor de catre pesti si procurarea hranei. Dispar meandrele apelor curgatoare. Desecarile duc la modificari de clima.

2.3. Activitatile menajere •

•

Deseurile: • menajere, • de la incalzirea menajera, • etc. Viteze de degradare: • tabla – dupa 100 de ani, • plastic: 250 de ani, • aluminiu: 500 de ani, • sticla: 4.000 – 5.000 de ani.

30

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 14. Resturi menajere greu degradabile

Efecte Sunt afectate: • circulatia capilara a apei, • germinarea semintelor, • rasarirea plantelor, • cresterea radacinilor. Depozitarea lor duce la: • proliferarea rozatoarelor, • proliferarea mustelor, • poluarea apelor de suprafata • poluarea apelor freatice • scoaterea din circuitul agricol suprafetelor ocupate.

a

2.4. Motoarele cu ardere interna •

•

Motoarele mijloacelor auto emit: • CO, • hidrocarburi: • nearse, • arse partial, • cracate, • oxizi de azot, • compusi ai sulfului. Benzinele cu tetraetil de Pb duc la eliminarea de Pb, care se depune pe sol si pe plante.

31

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 15. Smog creat de emisiile motoarelor cu ardere interna la Beijing (China)

2.5. Factorii de care depind efectele toxice Efectele toxice depind de: • Elemenetele poluante: » toxicitatea, » concentratia, » timpul cat actioneaza, » numarul lor, » etc. • Componenetele biocenozei si caracteristicile lor: » specii componente, » numarul lor, » varsta, 32

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

sexul, starea de sanatate, particularitatile individuale ce le confera rezistenta mai mare sau mai mica, » etc. Conditiile in care are loc poluarea: » temperatura, » umiditate atmosferica, » starea de aprovizionare a solului cu nutrienti si apa (la plante), » starea de nutritie (la animale). » »

•

2.6. Elementele poluante si exprimarea toxicitatii Toxicitatea se manifesta prin: • efecte acute: – se produc la putin timp dupa contact prin ingerare, inhalare etc.; – se exprima prin: » doza letala, » concentratie letala, » timpul letal, » concentratie maxima admisa (admisibila); • efecte cronice (dupa o perioada lunga de expunere). • Doza letala DL50 (mg*kg-1 masa corporala): • este cantitatea minima de substanta capabila sa omoare 50% 33

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

dintre animalele de experienta in timpul unei perioade de observatie de 14 zile. Tabelul 3. Scara toxicităţii (după Hodge şi Sterner) Grupa toxicităţii 1. 2. 3. 4. 5. 6.

•

•

•

Gradul toxicităţii Extrem de toxic Foarte toxic Moderat toxic Slab toxic Practic netoxic Relativ fara toxicitate

DL50 - doză sub 1 1 - 50 50 - 500 500 – 5.000 5.000 – 15.000 peste 15.000

Concentratia letala CL50/24…96 ore (mg*litru-1 sau µg*litru-1): • se utilizeaza in cazul poluarii apei; • este concentratia toxicului in solutie apoasa care provoaca moartea a 50% dintr-o populatie acvatica imersata, la un timp de expunere de 24-96 ore. Timpul letal TL50 (ore): • este timpul in care toxicul este letal pentru 50% din efectivul unei populatii imersate (la o concentratie data de toxic). Concentratia maxima admisa (admisibila) CMA (mg*m-3): • se utilizeaza pentru poluarea aerului sau a apei; • uneori (in cazul pulberilor), se exprima si prin numarul de particule*cm-3.

34

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Tabelul 4. Concentratiile maxime admise de poluanti (CMA) in aerul atmosferic, conform standardelor europene Poluantul HCl Aldehide NH3 Cd Cl NO2 SO2 Fenol Fluor H2S Pb Sulfura de carbon Pulberi in suspensie Pulberi sedimentabile (CMA, g * m-1 * lună-1)

CMA (mg * m-3) medie pe 30 medie pe 24 minute ore 0,03 0,1 0,0035 0,012 0,3 0,1 0,00002 0,1 0,03 0,3 0,1 0,75 0,25 0,1 0,03 0,03 0,015 0,008 0,0007 0,03 0,005 0,5 0,15 17 -

2.7. Componentele biocenozei si caracteristicile lor •

•

In aceeasi biocenoza, speciile au rezistenta diferita la acelasi ierbicid, datorita particularitatilor lor morfo-anatomice si/sau fiziologice. Efectele se propaga in intreaga retea trofica: daca se reduce biomasa vegetala, 35

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

• • •

nevertebratele fotifage neafectate sunt afectate de lipsa hranei de electie. Organismele tinere si cele cu varstele cele mai inaintate sunt primele afectate. Organismele sanatoase rezista mai bine actiunii poluantilor. Sexele prezinta resitenta diferentiata fata de poluanti.

Fig. 16. Exemplu de buletin de analiza a calitatii apei

36

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

2.8. Conditiile in care are loc poluarea Conditiile pot favoriza sau defavoriza organismele. • Lumina, temperatura, umiditatea (la valori mari) favorizeaza deschiderea ostiolelor plantelor => permit patrunderea poluantilor atmosferici in frunze. • De exemplu, umiditatea: SO2 + H20 => H2SO3 (agent coroziv, distruge tesuturile vii). •

Fig. 17. Mortalitati piscole masive, in urma otravirii cu substante poluante peste CMA, in Vietnam

37

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

3. Poluarea aerului. Prevenirea si combaterea ei

3.1. Compozitia aerului atmosferic si poluarea Aerul este un amestec de: • gaze, • particule de praf, • vapori de apa, • microorganisme, • polen, Poluarea aerului presupune: • schimbarea compozitiei sub aspectul proportiei dintre constituenti, • aparitia unor noi constituenti •

au efecte daunatoare asupra biocenozelor si/sau biotopului Tabelul 5. Constituentii aerului atoesferic cu umiditate minima Gazul

Simbol

38

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Azot

N2

Oxigen

O2

Argon

Ar2

Dioxid de carbon

CO2

Neon

Ne

Heliu

He

Alte gaze

Kr, H2, X, O3, Rd, CH4, N2O, NO2, NH3

•

•

Sursele de poluare a aerului sunt: – surse naturale: • solul – elibereaza particule de praf, • plantele si animalele – produc polen, puf, par, pene, mirosuri, • gazele si vaporii eliminati din sol si subsol • eruptiile vulcanice, • praful cosmic. – surse artificiale: • fixe • mobile. Sursele artificiale fixe de poluare a aerului: – bazate pe procese de combustie din activitatile industriale si menajere: • pulberi, • SOx, • COx, • etc. 39

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Ele se datoreaza calitatii slabe a combustibililor si arderilor incomplete. – bazate pe procese industriale (de ex. chimice, siderurgice, metalurgice, materiale de constructii etc.): • FeOx, • MnOx, • Cr, • Ni, • Zn, • Pb, • Cu, • Cd, • F, • Si, • etc.

40

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

41

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 18. Distributia poluantilor in cazul unor surse fixe (izonoxe)(a) si continutul de Pb in functie de distant ape ambele parti ale unei cai rutiere, in legatura cu directia vantului dominant (b)

Sursele artificiale mobile de poluare a aerului: toate mijloacele de transport. Ele disemineaza poluantii pe distante mari. • Ele produc: • 30% - 60% din emisiile de CO, • 35% - 95% din emisiile de Pb, • >10% din emisiile fine, • >5% din emisiile de SO2, • benzen, au efect cancerigen! • aldehide. Continutul de plumb in functie de distanta pe ambele parti ale unei cai rutiere, in legatura cu directia vantului dominant (b – figura 18). •

42

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 19. Variatia poluarii si intensitatea impurificarii aerului la diferite altitudini,intre doua orase (gradul poluarii scade si compozitia aerului este aproape de cea normala intre orase)

43

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 20. Propagarea poluarii in functie de altitudinea la care se elibereaza poluantii in atmosfera 1. cos de inaltime mica (sau absenta vantului) 2. cos de inaltime medie (sau vant de viteza medie) 3. cos de inaltime mare (sau vant de viteza mare)

Dupa starea de agregare si gradul de dispersie sunt 2 mari categorii de poluanti: – suspensiile din aer (aerosolii – sub forma lichida sau solida. Ø: 100 µm – 0,001 µm), – gazele si vaporii poluanti (sub forma de dispersie moleculara gazoasa). Gazele cu efect de sera: formare, distributie, rol, cai de distrugere, consecinte: • O3 are culoare albastruie si miros intepator (în atmosfera are o concentratie de cca. 0,04 ppm. • Cca. 90% din total e în stratosfera si cca. 10% în troposfera. • Ozon (ozein, gr.) = a mirosi •

44

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 21. Formarea ozonului: prin fotoliza moleculelor de oxigen (O2) sub actiunea radiatiilor UV si recombinarea atomilor de oxigen rezultati cu moleculele de oxigen existente in atmosfera:

45

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 22. Ozonul in atmosfera

Fig. 23. Repartitia ozonului in straturile atmosferei

46

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

•

•

•

Primele semnale de alarma: Primele observatii cu privire la rezultatele reactiei cloro-fluoro-carburilor (CFC) cu ozonul au fost facute de savantii americani M. Molina si S. Rowland în 1974. In 1985 cercetatorii de la British Antarctic Survey au descoperit o gaura în stratul de ozon deasupra Antarcticii. Au provocat ingrijorarea mondiala privind deprecierea stratului de ozon. Subtierea stratului de ozon este mai accentuata iarna si primavarara, când norii polari stratosferici favorizeaza descompunerea CFC si eliberarea clorului. Aceasta subtiere este potentata si de prezenta vortexului polar.

Fig. 24. Antarctica, continentul deasupra caruia a fost depistata cea mai mare gaura in stratul de ozon

Substante care distrug stratul de ozon: 47

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Distrugerea O3 este accelerata de unele gaze care contin N, H, Br si Cl. Cele mai cunoscute chimicale care deterioreaza in ultimii 30 de ani stratul de ozon sunt CFC-urile (cloro-fluoro-carburile), utilizate în urmatoarele sectoare: refrigerare, spume, aerosoli, stingerea incendiilor, solventi si fumigatia solului. Acestea sunt grupate în urmatoarele categorii: • Freonii - derivati halogenati ai hidrocarburilor saturate utilizati în producerea frigului artificial (instalatii casnice, comerciale si industriale), sau ca agenti de propulsare în industria cosmetica si farmaceutica (foarte periculosi prin actiunea lor de epuizare a stratului de O3). • Halonii - sunt spume utilizate la stingatoarele de incendii. • Solventii (tetraclorura de carbon, metilcloroform) - sunt lichide de spalare / degresare utilizate în domenii ca: industria electronica, curatatorii chimice, industria constructiilor de masini etc. • Bromura de metil - un fungicid utilizat în agricultura. • Protoxidul si oxizii de azot (NOx), monoxidul de carbon (CO), metanul (CH4), hidrogenul (H2) etc.

48

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 25. Recipientii de tip spray contin mari cantitati de freoni, cu impact distructiv asupra stratului de ozon

În mod natural, stratul de ozon sufera o permanenta formare si disociere a moleculelor de ozon prin reactiile care au loc intre compusii naturali continând N (eliberati de sol si de apa oceanelor), H (rezultat din vaporii de apa) si Cl (eliberat de oceane). Aceste reactii nu distrug echilibrul stratului de ozon stratosferic. Dezechilibrul este creat de aparitia în stratosfera a substantelor sintetice din clasele CFC-urilor, hidrocloro-fluoro-carburilor, halonilor si a altor substante organice cu continut de halogeni (CH3CCl3, CCl4, CH3Br etc). Acesti compusi au molecule stabile care ajung în stratosfera, unde sub actiunea radiatiei UV se disociaza rezultând atomul liber de Cl care este foarte reactiv, determinând descompunerea ozonului. CFC + UV => Cl + alti compusi Cl + O3 => ClO + O2 ClO + O => Cl + O2 Clorul rezista în atmosfera pâna la 120 de ani, ceea ce ii confera o mare capacitate de distrugere a moleculelor de O3.

49

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 26. Procesul de distrugere a ozonului

Consecintele deprecierii stratului de O3: • slabirea sistemului imunitar, • aparitia cataractelor (si chiar orbirea), • arsuri ale zonelor expuse la soare (la plante si animale), • îmbatrânirea pielii animalelor, • aparitia cancerului de piele, • actioneaza asupra structurii ADN, ducând la modificari in ecosistemele acvatice si terestre, cu implicatii majore în echilibrul trofic, • modificari ale temperaturii atmosferice.

50

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 27. Concentratia O3 deaspura Antarcticii (in luna octombrie a fiecarui an mentionat)

Incalzirea globala: cauze, proces, consecinte Efectul de “seră“: • o parte din radiaţia solară care atinge Pământul este reflectată înapoi în spaţiu, • din radiaţia rămasă, o parte este absorbită de atmosferă, însă cea mai mare parte este reţinută de mări şi oceane, • suprafaţa Pământului capteaza radiaţii infraroşii (IR), din care o parte sunt retrimise în spaţiu, • există unele gaze în atmosferă care formează un strat izolator ce împiedică iesirea căldurii emise de Pământ în spaţiu (gaze cu efect de “seră" - GES), ele avand ca impact absorbţia şi 51

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

•

retrimiterea căldurii spre suprafaţa Pământului => efectul de “seră” natural, efectul de sera natural este dezechilibrat de emisiile de gaze generate de dezvoltarea economica: CO2, CH4, halocarburile, protoxidul de azot (N2O), ozonul (O3), vapori de apă (H2O), aerosoli etc.

a)

52

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

b)

c) Fig. 28 a, b si c. Diferite reprezentari ale manifestarii efectului de sera

53

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Cauzele care stau la baza incalzirii globale: • Există o încălzire naturală a globului care permite dezvoltarea armonioasă a vieţii pe Terra. • Excesul de gaze din atmosferă (generate de activitatea umana) duce la apariţia fenomenului de încălzire globala. • Aceste gaze sunt: – CO2 (cca. 59%) - generat de arderea combustibililor fosili (carbune, petrol), de gazele de eşapament incomplet arse, tăierea în masa a padurilor etc. – CH4 (cca. 18%) - produs de vieţuitoare, de procesele de ardere a lemnului, a vegetaţiei, a combustibililor fosili etc. – Protoxidul de azot (cca. 6%) - rezultat în urma transformării microbiene a azotului din sol, din arderea combustibililor fosili, dejectii animaliere etc. – O3 de suprafaţă (sau O3 troposferic)(cca. 12%) - este reprezentat de moleculele de O3 din atmosferă care intră în reacţie cu poluanţi ca CH4, CO2 şi NOx care provin în special din gazele de eşapament. – Fluoro-hidrocarburi partial halogenate, hidrocarburo perfluorurate, hexafluorura de sulf - sunt compusi sintetici de asemenea responsabili de producerea efectului de sera. – Vaporii de H2O - au un rol prin concentratiile lor mari in atmosfera. 54

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 29. Variatia temperaturii suprafetei Pamantului in ultimii 140 de ani, respectiv in emisfera nordica in ultimii 1000 de ani

Consecinţe ale încălzirii globale: • Temperaturamedie anuala pe glob a crescut de la 14oC în anul 1880, la 15oC în anul 1980, iar previziunile pentru anul 2050 sunt de minimum 17oC, pâna la maxim 20oC. • Încălzirea atmosferei va duce la: – topirea gheţarilor, – creşterea nivelului apelor mărilor şi oceanelor cu 9 - 88 cm pâna la sfârsitul secolului al XXI-lea, – inundaţii, 55

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

•

– schimbări în structura ecosistemelor. Încălzirea globală crează: – modificari meteo-hidrologice: • inundaţii, • cataclisme, • secetă, • alternări meteorologice anormale, • etc. – creşterea frecvenţei şi puterii evenimentelor meteorologice extreme.

Fig. 30. Incalzirea globala afecteaza /desfiinteaza biotopul unor specii

56

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

3.2. Autoepurarea aerului Este procesul prin care aerul revine la compozitia anterioara poluarii. Se realizeaza prin: – curenti de aer: dilueaza poluantul (insa duce si la poluare trans-frontiera); – sedimentare: in conditii de acalmie atmosferica (insa duce si la poluare a solului, a apelor, reducerea intensitatii fotosintezei); – precipitatii, prin: • antrenarea mecanica a poluantilor; • dizolvarea poluantilor; • combinarea poluantilor cu apa -> ploi acide (ex.: SO2 + H2O -> H2SO3).

3.3. Prevenirea si combaterea poluarii aerului Masuri preventive: 57

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

• • • • • • • •

intretinerea si supravegherea utilajelor industriale, pentru evitarea scaparilor accidentale de substante toxice; adoptarea de tehnologii nepoluante (ori folosirea de materii prime care produc putini poluanti); folosirea surselor nepoluante de energie (eoliana, hidraulica, a mareelor); utilizarea “curata” a carbunilor, prin procedee care reduc poluarea; inlocuirea trasporturilor auto cu cele electrice (trenuri); motoare cu ardere interna la randament ridicat; inlocuirea materialelor energofage; plasarea intreprinderilor poluatoare in zone care sa permita diluarea / disiparea poluantilor.

Metodele de epuarare a aerului sunt: • fizice: – uscate; – umede; – combinate; • chimice, prin: – spalare; – reducere; – separare; – absorbtie; – adsorbtie.

58

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

3.4. Poluarea aerului: impact asupra organismelor Poluarea aerului dintr-o locuinta cu alergeni:  diferite substante chimice: ozon, parfumanti, produsi de ardere, lacuri, vopsele, materiale de constructie etc.;  animale, insecte, microorganisme etc.

Fig. 31. Surse de poluare a aerului intr-o locuinta

59

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 32. Substanţe poluante prezente într-o locuinţă

Legenda:

1. Cloroform sursă: apă clorinată, duşuri cu apă fierbinte risc: cancer 2. Paradiclorbenzen sursă: deodorant de cameră risc: cancer 3. Tetracloretilen

60

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

sursă: metodă de curăţare uscată a hainelor risc: afecţiuni nervoase, hepatice, renale 4. Formaldehidă sursă: materiale de construcţii, lemn aglomerat, mobilier risc: iritaţii oftalmice, ale pielii, ale gâtului, plămâni, greaţă 5. Benzipiren sursă: fum de ţigară, sursă de căldură risc: cancer pulmonar 6. Stiren sursă: carpete, produse din materiale plastice risc: afecţiuni renale, hepatice 7. Radon 222 sursă: elemente radioactive (apă, teren) risc: cancer pulmonar 8. Fum de ţigară sursă: ţigări risc: cancer pulmonar, afecţiuni cardiace 9. Clormetilen sursă: lacuri, vopsele risc: diabet zaharat, afecţiuni nervoase 10. Azbest sursă: pardoseli PVC, izolaţii planşee, învelitori azbociment risc: afecţiuni pulmonare, cancer pulmonar 11. Oxizi de azot sursă: aragaz cu gaz metan fără hotă, surse de încălzire risc: iritare pulmonară, dureri de cap 12. Monoxid de carbon sursă: sistem de încălzire cu gaze, motorină sau lemne risc: dureri de cap, aritmii cardiace, ameţeală 13. Tricloretan sursă: spray cu aerosoli risc: ameţeli, respiraţie neregulată 14. Hiperfrecvenţe

61

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

sursă: cuptor cu microunde, computer, TV, telefon celular, antene radio etc. risc: boli cardiace, anemie, cancer

Impactul poluarii aerului asupra plamanilor: Expunerea la O3 si la SO2 duce la aparitia problemelor respiratorii (mai ales la copii, varstnici si persoane susceptibile la bronsite sau astm)

Fig. 33. Schema modificarilor ce pot aparea la nivelul cailor respiratorii in urma pluarii aerului

Fig. 34. Impactul produs asupra organismelor terestre si acvatice prin ploile acide

62

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

In loc de conlcuzii:

Fig. 35. Surse, cai de transport si de eliminare a substantelor poluante din aer

63

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

4. Poluarea apelor. Prevenirea si combaterea ei

4.1. Aspecte generale. Circuitul apei in natura Tabelul 6. Resursele de apa ale planetei

64

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 36. Repartitia resurselor de apa la scara planetara

Cicluri biogeochimice:

a)

65

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

b) Fig. 37 a si b. Diferite reprezentari ale circuitului apei in natura

Fig. 38. Procese suferite de apa in cursul ciclului hidrologic

66

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

4.2. Resursele de apa si asigurarea calitatii si cantitatilor necesare. Poluarea apelor Imbunatatirea calitatii si a bilantului apelor se pot realiza prin: • epurarea apelor din industrie; • evitarea pierderilor de ape (in special in agricultura); • amenajarea complexa a bazinelor hidrografice; • crearea de stocuri de apa in lacuri de acumulare; • armonizarea folosintelor; • etc. Pentru asigurarea calitatii apelor este necesara: • dotarea surselor de poluare cu statii de epurare functionale; • readucerea in circuitul economic a unor cursuri de apa degradate si exploatarea lor corespunzatoare; • aplicarea stricta a legislatiei privind protectia calitatii apelor; • optimizarea amplasarii obiectivelor car epolueaza in raport cu capacitatea raurilor de a primi ape uzate; • crearea de zone de protectie. Marii consumatori de apa: 67

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

• • •

industria – restituie proportie apa utilizata agricultura activitatea menajera

in

mare

Calculul necesarului (cerintei) de apa: Ca = Na – Arecirc. ,

(1)

unde:  Ca = cerinta de apa (apa proaspata, prelevata din sursa);  Na = necesarul de apa (cantitatea totala de apa utilizata in procese tehnologice);  Arecirc. = cantitatea de apa recirculata intern in procesul tehnologic (ex.: apa de racire). Calculul cantitatii de apa restituita sursei dupa utilizare: Arestit. = Ca – Cf

,

(2)

unde:  Arestit. = cantitatea de apa restituita sursei dupa utilizare (diferenta dintre cerinta si consum);  Ca = cerinta de apa (apa proaspata, prelevata din sursa);  C = consumul de apa necesitat de folosinta (inglobat in produsul finit). Apele restituite sunt uzate , cu incarcatura fizico-chimica si bacteriologica diferita fata de apa prelevata.

68

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Substantele si agentii care schimba caracteristicile initiale ale apelor naturale se numesc poluanti. Alterarea calitatilor fizico-chimice si biologice ale apei, produsa direct sau indirect de activitati umane sau de unele procese naturale care o fac improprie pentru folosirea in scopurile pentru care era destinata anterior = poluarea apei. Dupa provenienta, apele uzate sunt: • ape uzate industriale: – ape de racire (poluantul este caldura); – ape uzate de spalare si transport provenite din conditionarea materiilor prime; – ape utilizate in sectiile de productie ca mediu de dizolvare sau de reactie • ape uzate menajere, poluate cu: – resturi alimentare; – dejectii; – sapunuri si detergenti; – microorganisme; – etc. • ape uzate din zootehnie, poluate cu: – resturi de furaje; – dejectii; – substante de spalare si dezinfectie; – microorganisme. Principalii poluanti ai apelor sunt: • Substante dizolvate; • Substante in stare de dispersie coloidala (cu aspect gelatinos – nu pot trece prin membrane); • Substante in stare de suspensii variate. Tipuri de poluare a apelor: • poluarea organica; 69

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

• poluarea anorganica; • poluarea biologica (microorganisme patogene). Poluarea cu nutrienti: punctiforma si nonpunctiforma Punctiforma: sursa este specifica, usor de identificat (de ex. apele industriale dintr-o fabrica); Non-punctiforma: sursa este dificil de identificat (de ex. terenurile arabile pe care s-au utilizat pesticide).

Fig. 39. Poluarea apelor de suprafata: ape curgatoare (rauri, fluvii) si ape statatoare (lacuri, mari):

70

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 40. Modificari si adaptari ale organisemlor de concentratia apei in mediu (vezi si fig. 13)

4.3. Eutrofizarea apelor Eutrofizarea antropica: • Cresterea rapida a continutului de nutrienti, datorita activitatilor antropice; • Cantitatea de nutrienti creste in timp ce ecosistemul ramane la aceleiasi dimensiuni (volum); • Este un fenomen ireversibil.

71

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 41. Tipurile de eutrofizare

Fig. 42. Succesiunea stadiilor trofice ale bazinelor acvatice

72

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 43. Lac afectat de procesul eutrofizarii in Delta Dunarii

Fig. 44. Starea trofica a ecosistemelor acvatice

73

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 45. Caracteristicile stadiilor trofice ale unui ecosistem acvatic

Fig. 46. Cauze si efecte ale procesului de eutrofizare in ecosistemele acvatice

74

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 47. Evolutia in etape a apelor unui lac

75

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Cauzele eutrofizarii: • nutrienti din sol; • pesticide care contin compusi de N si P; • detergenti; • ape uzate menajere; • dezvoltarea acvaculturii: poluari accidentale sau intentionate ale apei, cu hrana neconsumata pentru pesti sau cu excremente; • introducerea de specii exotice / straine: de ex. prin transportul accidenttal al unor specii de alge in apa de santina; • lucrari hidrotehnice: schimbari in timpul de retentie al apei.

Fig. 48. Efecte in cadrul procesului de eutrofizare

Efecte ale eutrofizarii: • Datorita eutrofizarii, macroalgele, fitoplanctonul si cianobacteriile care depind strict de nutrienti, vor inregistra o dezvoltare 76

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

• • •

brusca, rapida, cele din urma conducand la asa-numita inflorire algala; Unele dintre aceste organism e produc toxine cu risc potential pentru sanatatea umana; Structura populatiilor de zooplancton, macronevertebrate si pesti se modifica; Functionalitatea ecosistemului acvatic este diminuata, afectand si activitatea (economica) a omului.

4.4. Studiu de caz: Eutrofizarea pe Fluviul Dunarea si in Delta Dunarii Fluviul Dunarea - caracteristici: 

  

Izvoraste din Muntii Padurea Neagra (Germania) prin confluenta a 3 izvoare ( Breg, Brigach si Donau Quelle), varsandu-se in Marea Neagra prin 3 brate: Chilia, Sulina and Sf. Gheorghe. Suprafata bazinului de receptie este de 801.463 km2 (8% din suprafata Europei); Este al doilea fluviu ca lungime din Europa (2.840 km lungime), dupa Fluviul Volga; Cel mai international fluviu de pe planeta.

77

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 49. Vedere de ansamblu asupra bazinului Fluviului Dunarea:

78

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Tabelul 7. State al caror teritoriu situat in bazinul Dunarea

79

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Tabelul 8. Procente din suprafata tarilor aflate in bazinul Fluviului Dunarea

80

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Tabelul 9. Volumul mediu de apa tributara Fluviului Dunarea (m3*secunda-1)

81

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Proiectul Joint Danube Survey (JDS) - A oferit date legate de hidrobiologia si calitatea apelor Dunarii si principalilor sai tributari; - S-a bazat pe prelevarea de probe si analize simultane in laboratoare din tarile participante, utilizand metodologii standardizate. Cercetarea JDS ainclus analiza unor factori fizici: – temperature apei, – conductivitatea, – alcalinitatea, – pH, – oxigenul dizolvat, – suspensii solide. Nutrienti analizati: • N (NH+4), N (NO-2), N (NO-3), Norg P (PO3-4), Ptotal • • Siliciu Metale grele: • Al • As • Cd • Cr • Cu • Pb • Hg • Ni • Zn Prin acest proiect au fost descrise 3 sectoare ale Dunarii, divizate in 3 sub-sectoare: 1. Cursul superior: • Ulm - Inn • Inn - Morava • Morava - Gabcikovo 2. Cursul mijlociu: 82

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

• Gabcikovo – Budapesta • Budapesta - Sava • Sava – Portile de Fier 3. Cursul inferior: • Portile de Fier – Jantra • Jantra – Reni • Reni – Marea Neagra Reţeaua de apa a Dunarii sprijină alimentarea cu apă potabilă, agricultura, industria, pescuitul, turismul şi agrementul, producerea de energie, de navigare şi preia totodata apele uzate menajere dintr- o regiune dens populate a Europei. Problemele cele mai importante care afectează starea de sănătate a ecosistemelor Dunării şi a utilizatorilor de apa din bazinul sau, sunt incarcatura mare de nutrienţi (în special cu azot si fosfor), modificările ale modului de curgere a fluviului şi regimul transportului de sedimente, contaminarea cu substanţe periculoase, inclusiv petrol, concurenţa pentru apă şi contaminarea microbiologică. Sursele de nutrienţi sunt aceleaşi ca şi cele pentru ecosistemele raurilor. Ponderea fiecărui sector principal a fost estimat la:  agricultura: aproximativ 50% din sarcina totală;  oraşe şi sate: aproximativ 25% din sarcina totală;  industria: aproximativ 20-30% din sarcina totală.

83

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 50. Bazinul Fluviului Dunarea

Incarcatura totală de nutrienţi la Marea Neagră provenind din Dunăre (estimată din datele de monitorizare a apei din reţeaua Convenţiei de la Bucureşti) constă în 540.000 tone de azot anorganic şi aproximativ 45.000-50.000 tone de fosfor. Incarcatura efectivă într-un an este puternic influenţata de volumul total de ape evacuate. Mai multe elemente nutritive sunt transportate în anii cu precipitaţii ridicate decât în anii secetoşi. Există incertitudini considerabile cu privire la emisiile de substanţe nutritive in sistemul Dunării din diferite surse şi diferite ţări. Datele din rapoarte de tara dau aproximativ 700.000 t*an-1 de azot total şi aproximativ 90.000 t*an-1 de fosfor total. Apare o discrepanţă majoră între aceste cifre şi a datelor de monitorizare din Delta Dunării. Evident, o cantitate considerabilă de nutrienţi este transformata (de exemplu, prin denitrificare) şi / sau reţinuta în rezervoare şi luncile / zonelor umede de-a 84

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

lungul fluviului. Mult mai multe studii detaliate sunt necesare pentru a se ajunge la o înţelegere suficient de bună privind functiile de retinere şi de denitrificare ecosistemului fluviului şi a contribuţiei relative a regiunilor din bazinul Dunarii la incarcatura deletei si a Mării Negre.

Fig. 51. Emisiile de azot din toate sursele, de-a lungul intregii Europe (kg*ha-1)

1990: Infiintarea Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii: • 1990: declararea Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii de catre Guvernul Romaniei; • 1990: includerea in reteaua internationala a rezervatiilor biosferei MAB UNESCO; • 1991: declararea ca sit RAMSAR; • 1991: includerea in lista patrimoniului natural si cultural al omenirii. 85

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 52. Sigla Administratiei Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii

Obiective generale ale Administratiei Rezervatiei Biosferei Delta Dunarii: 1. Conservarea si protectia patrimoniului natural existent; 2. Utilizarea durab ila a resurselor naturale. Importanta Deltei Dunarii:  Cel mai tanar teren din Europa;  A treia delta ca marima din Europa;  A XXII-a delta din lume, ca suprafata ocupata;  A treia delta ca importanta intre cele 300 de delte-rezervatii ale lumii;  O foarte intinsa suprafata productiva , oferind o mare varietate de resurse biologice; 86

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

 

Cea mai compacta suprafata din lume acoperita cu stuf; Cea mai bogata fauna ornitologica din lume (peste 325 specii).

Fig. 53. Excavatii si indiguiri in perioada 1880-2010 in Rezervatia Bioseferei Delta Dunarii

87

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 54. Faze descrise in literatura de specialitate privind istoria recenta a Deltei Dunarii (inainte de inceperea amenajarilor, construirea de indiguiri si canale, activitatile de restaurare)

88

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 55. Harta cursului inferior al Dunarii cu indiguirile din ultima suta de ani

Fig. 56. Schimbari in chimia apelor Dunarii in ultimii ciurca 100 de ani

89

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Tabelul 10. Productiile de peste de apa dulce la pescariile de stat in perioada 1923-1927 (de remarcat productiile mari de caviar)

90

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 57. Statistici privind capturile pestilor de apa dulce in Delta Dunarii in perioada 1960-1998

Fig. 58. Schimbari procentuale in biodiversitatea comunitatilor pescicole de apa dulce din Delta Dunarii, in perioada anilor de dupa 1960 (se remarca dominanata stiucii, linului si crapului in prima jumatate a anilor ’60, urmata apoi de o dominanta a pestilor rapitori la sfarsitul deceniului ’60 si in ceputul anilor ’70, urmand dominata pestilor nerapitori pana spre sfarsitul anilor ’80, pentru ca dupa 1990 sa domine platica si salaul)

91

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Principalele obiective ale managementului pentru reconstructie ecologica in Delta Dunarii: Obiectivul 1. Protejarea si mentinerea populatiilor de specii si habitate cu valoare ecologica. Obiectivul 2. Managementul circulatiei apei pentru imbunatatirea conditiilor ecologice. Obiectivele proiectelor de restaurare ecologica in Delta Dunarii: • Restaurarea: • functiilor specifice ale zonelor umede; • connectivitatii laterale si reintegrarea in ritmul natural de viata al fluviului; • habitatelor naturale care sustin biodiversitatea si resursele naturale. • Revenirea la activitatile economice traditionale ale communitatilor locale.

92

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 59. Momentul practicarii unei brese in digul Ostrovului Babina de catre cercetatorii Institutului de Cercetare-Dezvoltare Delta Dunarii din Tulcea

Fig. 60. Refacerea functiilor naturale si a serviciilor zonelor umede (se observa apa limpede, lipsita de suspensii, in interiorul zonei reconstruite ecologic)

- teren agricol - teren agricol - crescatorie piscicola - teren agricol Zona aflata in studio spre a fi restaurata - crescatorie piscicola -

93

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 61. Lucrari desfasurate si/sau in curs de desfasurare pentru reconstructia ecologica in Rezervatia Biosferei Delta Dunarii

a)

b)

94

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 62. Imaginea unei amenajari agricole indiguite si abandonate in Ostrovul Babina, inainte de reconstructia ecologica (inainte de deschiderea digurilor pentru inundare) (a) si la 2 ani dupa inundare (b)

Fig. 63. Imagini satelitare ale ostroavelor Babina si Cernovca (se observa ca in anul 1993, inainte de inundare, ambele ostoave erau ocupate de vegetatie salbatica terestra, de saratura, iar in anul 1996, la doi dupa deschiderea digurilor si inundare, structura evidentiata este specifica vegetatiei de tip acvatic)

Capacitatea de filtrare biologica a vegetatiei palustre si a celei acvatice din zonele foste indiguite este mare (de exemplu se retin suspensiile si substantele chimice poluante care duc la sporirea in primul rand a biomasei vegetale a stufului).

95

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 64. Apa filtrata biologic

Fig. 65. Contactul apelor curate provenind dintr-o zona restaurata ecologic (apa inchisa la culoare) cu apele Dunarii bogate in sedimente (apa cu turbiditate ridicata)

96

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Evaluarea rezultatelor piscicole din zonele restaurate ecologic prin inundare dovedeste repopularea zonelor utilizate in trecut pentru agricultura (ulterior parasite si invadate de vegetatie salbatica) si indica atat prezenta reproducatorilor maturi, cat si a indivizilor tineri.

Fig. 66. Recolta de peste in zonele foste indiguite, la doi ani dupa redeschiderea fluxului apelor Dunarii

97

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 67. Beneficii economice si plus –valoare ecologica prin reconstructia ecologica in Delta Dunarii

Fig. 68. Nimphaea alba in Delta Dunarii

98

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

4.5. Studiu de caz: Eutrofizarea la litoralul romanesc al Marii Negre

Fig. 69. Delta Dunarii si Marea Neagra

Eutrofizarea Marii Negre: • Prima descriere a fenomenului: Zernov in anul 1913 – inflorire algala cu specia Gonyaulax poyedra. • Alti cercetatori: infloriri algale cu Rhisosolenia calcar avis, Skeletonema costatum, Thalassionema nitzschioides, Chaetoceros costatum, Cerataulina bergonii.

99

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

•

•

1981 - 1990: 46 inflori algale monospecifice, produse de 15 specii de alge; » 12 dintre acestea au atins cele mai mari densitati intalnite vreodata in apele litorale romanesti ale Marii Negre; 2000 – 2009: - au existat minim 35 inflori algale.

Fig. 70. Eutrofizare in Marea Neagra, la gurile Dunarii

100

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Fig. 71. Schema eutrofizarii in Marea Neagra

101

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

5. Poluarea solului. Prevenirea si combaterea ei

5.1. Principalele functii ale solului Solul: – este stratul superficial al scoarţei terestre rezultat în urma dezagre-gării şi alterării rocilor sub acţiunea factorilor de climatici, a celor fizici, chimici şi a celor biologici; – constituie: • suport si mediu de viata pentru plante si fauna specifica terestra; • principalul mijloc de productie agricola; • principalul mijloc de productie forestiera; – mediul de viaţă al multor orga-nisme vii; – are capacitatea de a satisface nece-sităţile de substanţe nutritive, apa şi aer pentru creşterea şi dezvol-tarea plantelor; Principalele functii ale sistemului organisme – sol sunt: sinteza… ...pana la mineralizare a • transformarea… materiei organice, • descompunerea… • acumularea si redistribuirea energiei prin lanturile trofice, • sorbtia selectiva a elementelor chimice si concentrarea lor. 102

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Porozitatea solului Solul contine spatii: – capilare: inmagazineaza apa (care este mediu de reactii chimice si dizolvant); – necapilare: inmagazineaza aerul (care permite oxidarea substantelor). Porozitatea solului depinde de: – textura solului; – structura solului; – gradul de tasare a solului.

Fig. 72. Functii ale solului

103

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

5.2. Elemente specifice in poluarea si depoluarea solului Poluarea solului consta in orice actiune care produce dereglarea functionarii normale a solului ca suport si mediu de viata in cadrul diferitelor ecosisteme naturale si antropice. La evaluarea gradului de depreciere a sa, abordarea se face sistemic, adica se are in vedere nu numai solul, ci si intregul ansamblu de implicatii in lant si retea trofica: sol animale

microorganisme plante superioare om societate umana biosfera

Dereglarea functionarii normale a solului se manifesta prin degra-darea: 1. fizica: compactarea stratului de sol, degradarea structurii; 2. chimica: poluarea cu metale grele, pesticide, modificarea pH-ului; 3. biologica: germeni patologici; 4. radioactiva. Solul este un sistem mai complex decat aerul si apa, caracterizat de: – patrunderea poluantului, – provocarea de dezechilibre,

104

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

inlaturarea poluantului este dificila si de durata, – intreruperea accesului poluantului nu duce implicit la depoluare si refacerea caracteristicilor initiale. Tipuri de poluare a solurilor (1): 1. prin lucrari de escavare la zi (exploatari la zi, balastiere, cariere etc.) 2. prin acoperirea solului cu halde, iazuri de decantare, depozite de steril, gunoaie etc. 3. cu deseuri si reziduuri anorganice industriale (minerale, materii anorganice, etc.) 4. cu substante purtate de aer (hidrocarburi, etilena, amoniac, SO2, cloruri, fluoruri, NOx, compusi cu Pb etc. 5. cu materii radioactive 6. cu deseuri si reziduuri organice din industriile alimentara si usoara 7. cu deseuri si reziduuri vegetale agricole si forestiere 8. cu dejectii animaliere 9. cu dejectii umane 10. prin eroziune si alunecare 11. prin saraturare 12. prin acidifiere 13. prin exces de apa 14. prin exces sau carenta de substante nutritive 15. prin compactare (inclusiv formare de crusta) 16. prin acoperirea solului cu sedimente produse prin eroziune 17. cu pesticide 18. cu agenti patogeni contaminanti (agenti infectiosi, toxine, aler-geni etc.) –

105

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

5.3. Tipuri de poluare a solului. Natura si sursa poluantilor

Fig. 73. Surse de poluare a solului

Poluarea solului prin depozitarea neconforma a deseurilor  deseurile si reziduurile vegetale agricole si forestiere => cresterea cantitatii de nitrati (vezi tabelul 2), agenti patogeni etc. si faciliteaza inmultirea buruienilor;  nitratii din sol ajung in compozitia plantelor => animale. Poluarea solului prin realizarea excavatiilor Efecte: 106

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

-

marirea suprafetei naturale afectate prin producerea infiltratiilor si a inundatiilor; fragmentare de habitat => disparitia unor specii; degradarea peisajului; dezvoltarea si crearea condiţiilor optime pentru aparitia speciilor oportuniste; scoaterea din circuitul agricol a unei suprafete importante de teren.

Fig. 74. Lucrari de excavatii

Poluarea solului prin depozitele de steril  zguri metalurgice;  cenusi de termocentrala. Poluarea solului prin materiale radioactive  provin din aer si ape poluate;  aceasta radioactivitate se adauga fondului radioactiv natural;  cea mai mare radioactivitate a solului se inregistreaza in emisfera nordica, indeosebi in zonele experientelor nucleare (de ex. la Semipalatinsk, in Kazahstan), sau a accidentelor nucleare (de ex. la Cernobal, in Ucraina). Poluarea solului prin activitatea de transport 107

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

 compactarea solului => se reduce aeratia;  dezvoltarea infrastructurii => scoaterea din uzul agricol a unor suprafete mari de teren;  scurgeri de combustibil => poluare chimica a solului => infiltrare in panza freatica. Poluarea solului prin efectuarea constructiilor  distrugerea unor ecosisteme naturale;  tasarea solului, compactarea;  dezvoltarea unor conditii optime pentru aparitia speciilor ubicviste, daunatoare;  materiale radioactive depozitate neconform => se combina cu substantele organice din sol (acizii humici) => creste pH-ul in sol, care devine mediu de viata impropriu pentru unele organisme. Poluarea solului prin activitati in agricultura  pasunatul intensiv, irigarea cu ape saline => saraturarea solurilor;  dejectiile animaliere, aplicate excesiv ca ingrasamant => poluare chimica si biologica a solului;  lucrarea solului cu masini grele => compactarea solului, duce la reducerea aeratiei, implicit a circulatiei apei;  folosirea pesticidelor => scade biodiversitatea;  aplicarea in exces de fertilizanti => acidifierea solului, scaderea pH-ului (valoarea optima 7), cresterea continutului de aluminiu => scade productia de masa biologica. Poluarea solului prin activitati din industrie -

aparitia hidrocarburilor pe sol, in jurul sondelor, a rezervoarelor cu produse petroliere, rafinarii, trasee de conducte; 108

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

poluarea solului cu metale grele (Cd, As) => scaderea activitatii biologice, inhibarea proceselor de nitrificare, sunt toxice pentru unele plante si provoaca afectiuni grave animalelor. In anul 1989, in Romania, au fost afectate cu hidrocarburi, aproxi-mativ 50.000 ha de teren agricol; o parte din aceasta suprafata a fost nerecuperabila pentru agricultura. Eroziunea si alunecarile de teren  sunt fenomene ce cauzeaza degradarea solurilor;  distrugerea habitatelor naturale;  favorizeaza aparitia desertificarii terenurilor;  distrugerea habitatelor umane. -

Fig. 75. Alunecari de teren la Eforie Sud (februarie 2011)

109

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

5.4. Masuri pentru prevenirea si combaterea poluarii solurilor  exploatarea rationala a padurilor (atat ca volum lemnos, cat si ca metode tehnice);  reconstructia ecologica a zonelor afectate de actiunea diferitilor poluanti;  impadurirea unor terenuri neproductive pentru agricultura;  utilizarea unor tehnologii “prietenoase” cu mediul in agricultura, industrie, transporturi etc.;  diminuarea utilizarii fertilizantilor, dar si a pesticidelor;  depozitarea conforma a deseurilor de orice natura;  respectarea legislatiei cu privirea la constructiile din zonele de coasta.

5.5. Metode de depoluare a solului Se pot utiliza diferite metode pentru depoluarea solului, ca de exemplu:  aplicarea sorbentilor naturali;  bioremedierea;  excavarea şi recopertarea; 110

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

 folosirea plantelor => fito-extractia;  folosirea organismelor => rizo-degradarea. Aplicarea sorbentilor naturali: • sorbenţii naturali sunt materiale biodegradabile şi resurse regenerabile; • se aplica, mai ales pe zonele contaminate cu produse petroliere; • prezintă cost scăzut pe unitate, eficienţă ridicată; • sunt reutilizabili şi reciclabili pe toată durata ciclului de viaţă; • produc impact scăzut asupra ecosistemelor dacă sunt eliberaţi sau pierduţi în timpul operaţiei de depoluare; • nu se generează deşeuri care să necesite depozitare; • pot fi disponibili sub formă de baraje, “batiste absorbante” etc.

Fig. 76. Batiste absorbante Fig. 77. Baraje biodegradabile (turba)

Bioremedierea: 111

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

solul contaminat este amestecat cu sol necontaminat si se depoziteaza pe platforme special amenajate si prin crearea unor conditii optime se dezvolta microorganisme care se hranesc cu substantele poluante; • aceasta metoda produce impact scăzut asupra ecosistemelor si are eficienţă ridicată; • durata procesului este mare. Excavarea şi recopertarea: • se decoperteaza stratul superior de sol, contaminat (de obicei) cu produs petrolier si se inlocuieste cu sol necontaminat; • aceasta metoda face posibila eliminarea totala a poluanţilor, dar aceasta se face prin schimbarea destinatiei initiale a terenului. •

Fig. 78. Lucrari de excavare si recopertare

Folosirea plantelor => fito-extractia: • metoda se bazeaza pe cultura plantelor cu toleranta, care pot acumula metale grele in componentele anatomice recoltabile; • aceste plante acumulatoare sunt capabile (prin fiziologia lor adaptată), de a acumula până la 1% din poluant, faţă de materia lor uscată. 112

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Folosirea de microorganisme => rizo-degradarea: • metoda utilizata mai ales pentru tratarea solului contaminat cu hidrocarburi; • principiul constă în faptul că microorganismele care trăiesc în rădăcinile unor plante vor degrada hidrocarburile încorporate în sol; • bacterii: Pseudomonas sp., Xanthomonas sp., Micrococcus sp.; • ciuperci: Aspergillus sp. sau Penicillium sp.

5.6. Activitatea de monitoring a solului Starea calităţii solurilor şi tendinţele de evoluţie a acestora se verifica prin sistemul naţional de monitoring, asigurandu-se în timp: - supravegherea, - evaluarea, - prognoza, - avertizarea, - intervenţia operativă. • se realizeaza studii pedologice, agrochimice şi studii pentru vegetaţia forestieră; • se alcatuieste o baza de date (accesibila si publicului). • Pe baza activitatii de monitoring, ulterior se pot intocmi planuri de inlaturare a surselor de poluare sau de diminuare a impactelor negative asupra solurilor produse de diversi factori.

113

Dr. Liviu-Daniel GALAŢCHI

Fig. 79. Schema abordarii integrate a problemelor de monitoring (Godeanu, 1997)

Aceste planuri pentru protectia solurilor pot consta din diferite lucrari, cum sunt:  îndiguiri şi regularizări ale cursurilor de apă;  desecări;  amenajări pentru combaterea eroziunii solului şi ameliorarea terenurilor afectate de alunecări de teren;  amenajarea unor perdele forestiere;  reconstructia ecologica a zonelor afectate;  rotatia culturilor;  împaduriri.

114

BAZELE PROTECŢIEI MEDIULUI

Bibliografie selectivă

115