Transcript Aer si sol - Grupa 1312

Chimia mediului.
Aerul si solul ca factori de mediu
Aerul atmosferic si poluantii specifici atmosferei
• Constituenti ai atmosferei sunt oxigenul si azotul in raport de 1: 4. In
completare exista urme de gaze precum argon, neon, heliu. Toti
acestia sunt denumiti constituienti permanenti deoarece procentele
lor raman aproximativ aceleasi in timp si variaza putin cu locul
determinarii. In tabelul (1.1) sunt redati acesti componenti alaturi de
cei care variaza functie de timp si loc si poarta numele de variabili.
• Gaze permanente
• Procente de volum Azot N2 , 78 oxigen O2 ,20, 9 Argon, Ar 0,93 ,
• Ppm ( in volume ) Neon Ne 18,2; Heliu He 5,2; Kripton Kr 1, 1
;Hidrogen H2 0,5; Oxid de azot (II) N2O 0,3 ;Xenon Xe0,09
• Gaze variabile
• Procente de volum Vapori apa H2O 0,7 ;Bioxid carbon CO2 0,032
ppm Metan CH4 0,1 ;Carbon monoxid CO 0,02 ; Ozon O30, 01
Amoniac NH30,001; Bioxid de sulf SO20,002 ;Hidrogen sulfurat H2S
Dioxid de azot NO20,02
gaze variabile
• Cea mai importanta este umiditatea
• gaze variabile cum sunt metanul, monoxidul de carbon si ozonul pot
afecta de asemenea calitatea aerului. Aceste gaze apar in
atmosfera ca urmare a unor procese naturale, dar pot fi produse si
prin activitatea omului.
•
Metanul apare prin descompunerea unor materiale organice,
iar CO este produs de plante si animale marine. Ozonul se produce
si el in atmosfera prin actiunea radiatiilor ultraviolete asupra
oxigenului. Amoniacul, bioxidul de azot si compusii cu sulf se produc
in importante cicluri ecologice. Toate aceste gaze contamineaza
aerul intr-o masura mai mare sau mai mica, functie de natura lor
chimica, efect biologic, cantitatea in care se afla in atmosfera si
timpul lor de injumatatire (prin timp de injumatatire a unui
contaminant se intelege timpul necesar pentru indepartarea in mod
natural a unei cantitati egale cu jumatate din cea initiala)
•
In masura in care aceste gaze apar in mod nenatural in
atmosfera, aceste gaze sunt poluante si pot fi clasificate in poluanti
primari si secundari.
poluanti primari si secundari.
• Cei primari se descarca direct in atmosfera si prin actiunea luminii
sau a altor componenti atmosferici participa la reactii chimice
conducand la poluanti secundari. O serie de poluanti secundari sunt
mai nocivi decat cei primari.
•
Prin poluarea aerului se intelege deci prezenta in atmosfera a
contaminantilor cum ar fi praf, gaze, fum sau vapori in astfel de
cantitati, caracteristici, sau durata de timp, incat pot deveni nocive
pentru viata sau proprietatile omului, plantelor, animalelor.
•
Principalii poluanti ai aerului sunt O3; SOx; COx; NOx si unele
particule. x este frecvent 1 sau 2, iar prin particule se inteleg
aerosolii, particule fine de cenuse, praful ( de marime mai mare
decat particulele coloidale) deci particule solide sau lichide.
• Se adauga metale grele ( ex. Pb provenit din arderea benzinei in
tarile in care aceasta benzina este admisa). Sursele de poluare a
aerului sunt legate de necesitatea de W, puterea electrica folosita,
necesitatile de transport.( incluzand automobilul individual, incalzirea
si eliminarea deseurilor ).
• Efectul cresterii [CO2] in atmosfera, este legat de cresterea
temperaturii la suprafata pamantului. Pe langa [CO2], care probabil
ridica temperatura atmosferica, in mod cert actioneaza si
particule.Energia pierduta de om sub forma de caldura este si ea un
tip de poluare caci pote duce la schimbari de temperatura.
Temperatura oraselor
• este mai ridicata decat a suburbiilor inconjuratore
datorita pierderilor de caldura prin imprastiere in spatii
mai largi si datorita capacitatii termice a strazilor si
cladirilor de a absoarbi Wsolara.
• Orasele sunt mai calde, mai acoperite de ceata si clima
este mai ploioasa, iar SO2 si H2S pot produce ploi acide
si caderi de zapada suplimentare.Cand particolele de
SO2 intereactioneaza cu aer umed se poate forma acid
sulfuric. Efectul este cresterea aciditatii in plante si sol,
chiar la mare distanta de producerea SO2, datorita
vantului. Acestea pot cauza cresterea aciditatii in lacuri si
in mari cu urmari in degradarea vietii acvatice; in acest
fel este lezat echilibrul la nivelul unui intreg ecosistem.
• o cantitate uriasa de SO2 este produsa prin arderea
combustibililor (peste 66%) iar restul provine din
transport, motoarele vehiculelor de transport, diferite
procese industriale si din reziduri.
prag de nocivitate
• Concentratia minima de poluant la care apar efectele daunatoare
asupra organismelor si bunurilor materiale poarta numele de prag
de nocivitate si este un indice al gradului sau de periculozitate.
Efectul concentratiei in functie de timp este o variabila de interes in
stabilirea efectului daunator al unui poluant asupra unei specii. Este
astfel cunoscuta legea O`Gare care reda relatia concentratie
poluant-timp in urmatoarea expresie matematica:
t (c  c0 )  k
•
unde cu t s-a notat timpul in ore pentru a produce un anume
efect daunator asupra unei anume specii; c este concentratia unui
gaz anume exprimata in parti per milion (p.p.m); c0 reprezinta
concentratia anume a gazului (in p.p.m) care produce efectul
daunator; se prezinta ca o relatie liniara intre c si 1/t. Exista insa
numeroase abateri. Asupra plantelor, efectul poluantului in timp este
de imbatranire prematura, necroza si colaps la nivelul sub 0,05
p.p.m. SO2. Plantele tinere sunt si mai susceptibile . Se cunoaste de
asemenea si faptul ca amestecuri de poluanti manifesta efecte
sinergetice
Ozonul
• Este de subliniat ca poluant este numai O3 din troposfera si nu cel din
stratosfera, care formeaza stratul de ozon protector. Pe cale naturala
O se formeaza in urma descarcarilor electrice si sub actiunea razelor
solare. Poate apare si artificial din surse de poluare terestre, de la
autovehicule, de la NOx si compusi organici volatili rezultati la
arderea si prelucrarea titeiului. Formarea lui este un proces
fotochimic . Este un oxidant puternic cu miros caracteristic si are
culoare albastruie. Actiunea lui se exercita prin urmatoarele doua
mecanisme:
• 1)- oxidarea grupurilor sulfhidril si amino-acizi ai enzimelor, coenzimelor, proteinelor si peptidelor;
• 2)-oxidarea acizilor grasi polinesaturati, la acizi grasi peroxidici.
Membranele fiind alcatuite din proteine si lipide vor fi deci susceptibile
la actiunea lui. La concentratii de 160-300g/m3h. s-au remarcat
scaderi ale functiei pulmonare in special la organisme tinere.
SO2 si NOx
• SO2 provine in special din arderea carbunilor si a petrolului; este
usor transportat la distante mari caci se fixeaza pe particule de praf,
fum sau aerosoli. SO2 in prezenta O2 din aer si a umiditatii se poate
transforma si in H2SO4.; SO2 altereaza functia respiratorie la om.
Asupra vegetatiei efectele sunt variabile in functie de capacitatea
plantelor de a transforma SO2 toxic in forme netoxice. Conform
reactiilor: SO2 + H2O  H2SO3 se poate obtine acid sulfuros prin
dizolvarea in apa a SO2 precum si saruri ale H2SO3
• Oxizii de azot cei mai frecventi in atmosfera sunt NO, gaz incolor
care rezulta din combinarea directa a azotului cu oxigenul la
temperaturi foarte inalte si NO2 gaz de culoare bruna care rezulta
din oxidarea NO in aer. Impreuna cu radicalii OH, NO2 formeaza
HNO3. Pana la anumite concentrati, care reprezinta praguri toxice
oxizii de azot au efecte benefice asupra plantelor. Peste aceste
praguri toxice, efectul fitotoxic depinde de concentratia poluantului,
timpul de expunere, lumina si umezeala.
Compusi organici volatili
•
•
•
•
Compusi organici volatili cei mai reprezentativi sunt: produsele petroliere,
benzina, esterii de petrol, benzen, acetona, heterocicli, nitroderivati.
Impactul asupra mediului este asemanator celui descris de O3, deoarece
compusii organici volatili si NOx, contribuie in mod hotarat la formarea
ozonului. S-au pus in evident efecte mutagene si cancerigene cauzate de
compusii organici volatili.
H2S hidrogenul sulfurat sau acidul sulfhidric este un gaz incolor cu miros de
oua stricate. Este agent reducator care arde in aer cu formare de SO2 si
H2O. Provine din industria petrochimica si din fabricile de coloranti, etilena,
celuloza. Este un toxic puternic care in concentratie mare provoaca moartea
prin formarea unei combinatii cu hemoglobina si paralizia centrului de
comanda al respiratiei.
NH3 apare in industria chimica si in agricultura si este un gaz incolor care
afecteaza caile respiratorii; are foarte mare solubilitate in apa; cu aerul
poate forma amestecuri explozive.
Particule in suspensie- pot fi solide netoxice cu diametrul pana la 20m care
patrund in pamant si se depun. Pot fi si particule purtatoare de metale grele
cum este cazul cenusii de carbune care este un compus deosebit de
agresiv. In general substantele toxice aero
smogul clasic si fotochimic
•
smogul clasic, (un amestec de fum, ceata, umezeala), care se formeaza in
special iarna cand se consuma mult combustibil, in regiunile cu gaze
contaminante.
•
smogul fotochimic se formeaza la T ridicate in special in orase cu circulatie
mare de mijloace de transport. Efectele sale caracteristice sunt iritatii la ochi
si la sisitemul respirator. Componentii principali sunt: oxizii N si
hidrocarburile, care apar prin arderea combustibililor, in special a benzinei.
Componentii periculosi sunt poluantii secundari produsi prin actiunea luminii
soarelui asupra NOx si hidrocarburilor si prin reactii intre poluantii primari si
secundari. In termeni chimici si biologici actiunea lor este foarte complexa.
Provenit din motoarele automobilelor sau din uzine electrice, NO( incolor )
este oxidat si trece in NO2,( brun) un gaz toxic la concentratii de 10 p.p.m.
•
Hidrocarburile provin din combustibilul automobilelor, dar si din orice alt
proces de combustie. In smogul fotochimic, ele concureaza cu oxigenul
molecular pentru a aditiona O atomic si formeaza radicali HCO si  HCO3
care pot reactiona cu oxigenul si formeaza ozon sau cu NO2 si formeaza
PANS (peroxiacilnitrati). PANs si O3 actioneaza sinergetic, conducand la
pagube importante. Efectele se detecteaza la 0,01-0,05
p.p.m.peroxiacilnitrati, cand sunt afectate plantele tinere si copacii.
Efect CO si Oxizi S
• CO rezulta din arderea incompleta a unor combustibili
sau arderea in cantitate insuficienta de oxigen; conditiile
propice de ardere conduc la bioxid de carbon. CO
actioneaza asupra organismului viu prin inlocuirea
oxigenului in hemoglobina. Efectul CO depinde nu numai
de concentratia in p.p.m, dar si de timpul de expunere.
• Prezenta oxizilor de sulf si de azot in aer conduce la
aparitia H2SO4 si HNO3 sub forma de aerosoli. Aerosolii
sunt sisteme disperse cu mediu de dispersie gaz si faza
dispersa lichid. Aceste sisteme sunt cauza ploilor acide.
Acidul azotic si sulfuric sub forma de aerosoli, pot
reactiona inainte de a se depune din aer cu NH3 sau
NH4OH sau cu particule de oxizi metalic (MO).
Reactiile care se pot petrece in atmosfera
NH 3  HNO3 
 NH 4 NO3
NH 3  H 2 SO4 
( NH 4 ) 2 SO4
2 NH 4 OH  H 2 SO4 
( NH 4 ) 2 SO4  2 H 2 O
NH 4 OH  HNO3 
 NH 4 NO3  H 2 O
MO  2 HNO3 
 M ( NO3 ) 2  H 2 O
MO  H 2 SO4 
 MSO4  H 2 O
actiune mecanica, chimica si de difuzie in atmosfera
• Atmosfera nu este un mediu inert prezentand :
• caracterul oxidant al oxigenului;
• reactia de hidroliza datorita umiditatii;
• stimularea reactiilor fotochimice sub actiunea radiatiei solare;
acestea de exemplu ridica caracterul poluant al gazelor de
esapament, in care datorita arderii incomplete se gasesc aldehide
RCHO si cetone RCOR` care pot suferi la rindul lor alte reactii:
CH COCH CH CO  CH 
• primare de tip
CH CO  CH  
CH CO  CH
• de disproportionare
h
3
3
• combinare
• schimb de H
• descompunere
3
3
3
3
2
4
CH 3  CH 3  
C2 H 6
CH 3  CH 3COOCH3 
CH 4  CH 2 COCH 3
CH 3CO  
CH 3  CO 
• Pentru aldehide reactiile sunt
h
HCHO 
H  CHO 
h
CH 3CHO 
CH 3    CHO
Surse de poluare ale atmosferei
.
• se clasifica din mai multe puncte de vedere, dupa cum urmeaza:
• dupa forma. Acest criteriu imparte sursele in:
• surse punctuale cand poluantul este eliberat in atmosfera printr-o
gura de evacuare de dimensiuni neglijabile;
• surse liniare cand poluantul este eliberat printr-un sistem cu o
singura dimensiune in plan orizontal ;
• surse de suprafata cand eliberarea in atmosfera a poluantului se
face in doua dimensiuni;
• surse de volum cand emisiile au loc in trei dimensiuni.
• Dupa inaltimea la care are loc emisia fata de sol sursele pot fi:
• a) surse care se manifesta la sol;
• b) emisii care petrec la inaltimi joase sub 50 m;
• c)emisii de inaltimi medii cuprinse intre 50 si 150 m;
• surse inalte unde emisia are loc la inaltimii mai mari de 150 m.
• Dupa mobilitate sursele se impart in:
• surse fixe cum ar fi cosurile de evacuare;
• surse mobile cum ar fi mijloacele de transport precum automobilul
Clasificare dupa regimul de functionare
•
•
•
sursele pot fi:
cu functionare continua si emisie constanta pe diferite
perioade medii sau lungi de timp;
cu functionare intermitenta in cazul in care emisia se
intrerupe la diverse perioade de timp;
•
surse instantanee cu emisii pe perioade scurte de
timp ( in aceasta categorie intra accidentele
industriale)
Clasificare surselor dupa origine
•
•
•
naturale cand sunt rezultatele proceselor naturale care au loc in
diferite ecosisteme, deci apar ca urmare a existentei omului,
plantelor, animalelor, solului si apei si transformarilor lor. Tot in
aceasta categorie intra descarcarile electrice, vulcanismul,
radioactivitatea terestra si cosmica, etc;
antropice cand sunt create prin activitatea omului care conduce
la evacuarea de substante existente sau nu in compozitia
naturala a atmosferei. Sursele antropice se pot subamparti la
randul lor dupa tipul activitatii care le-au generat, existand surse
si poluanti specifici fiecarui tip de activitate
Referitor la gazele variabile existente in atmosfera este de
subliniat actiunea SO2 deoarece acesta apare in multe procese
industriale si are multe efecte nocive asupra populatiilor si
materialelor. Standardul american admis la SO2 este 0,14p.p.m,
pentru o medie de 24 ore. Efectele asupra unei cantitati mai mari
de SO2 se pot vedea nu numai asupra organismelor vii, dar si
asupra metalelor. Coroziunea in mediu de SO2 este un tip de
coroziune electrochimica deosebit de periculoasa.
Determinarea si controlul emisiilor
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Evaluarea emisiilor se face prin urmatoarele metode:
prin calcul pe baza continutului in diferite elemente ale produsilor implicati.
Metoda nu se pote aplica la particule solide.
Prin masuratori care pot fi la randul lor de doua feluri: a) continue cu
echipament de masurare ce permite inregistrari permanente. (instrumentele
de masura au la baza diferite proprietati,ca de ex. optice in masurarea
particulelor solide); b) aleatorii, care se fac pe o perioada de timp oarecare.
Masurarea particolelor solide necesita prelevare izocinetica astfel ca la fiecare
punct de masurare se extrage cu curent partial in asa fel incat sa se asigure
aceiasi viteza in sonda. Echipamentul trebuie sa contina:
-sonda izocinetica cu instrument de inregistrare a vitezei
-un filtru cu suport
-echipament de incalzire
-echipament de racire si uscare gaze
-manometru
-pompa
Colectarea gazelor se face in sticle, sau tuburi cu absorbant (de ex. carbune
activ pentru solventi organici)
Principalii poluanti ai atmosferei se gasesc in gazele de ardere sub
forma de praf si substante gazoase de tip SO2, NOx, HCl si HF.
Retinerea suspensiilor solide
•
camere de linistire a caror principiu de functionare este cel al gravitatiei; se aplica la
particulele de dimensiuni mari, cu viteza de deplasare scazuta in camere cu sectiuni
mari. Avantajul lor este simplitatea.
•
Cicloanele a caror functionare se bazeaza pe forta centrifuga, care la introducerea
tangentiala si cu viteza mare a gazelor, va separa particulele solide la perete de unde
cad si se elimina; pentru aceasta particulele trebuie sa fie uscate pentru a nu adera la
perete.
•
Filtre semipermeabile, semiporoase care la trecerea gazului retin partea solida.
Domeniul de lucru al filtrului (temperatura si tipul de gaze) este dictat de materialul
filtrului care poate fi sticla, polimer sintetic, bumbac. Se remarca teflonul pentru o
rezistenta deosebita la acizi si baze si temperatura de lucru pana la 3000C. Filtrele
necesita curatare care se realizeaza mecanic sau cu jet de aer.
•
Filtrele electrostatice reprezinta metoda cea mai eficienta, dar si cea mai scumpa.
Principiul de functionare se bazeaza pe forta electrostatica. Gazele trec printr-un camp
electric puternic creat intre electrozi de semn opus. Electrozii negativi, numiti si de
descarcare datorita aplicarii unei tensiuni inalte incarca particulele cu sarcina negativa;
astfel incarcate conform legilor electrostaticii vor fi atrasi de electrozii pozitivi, numiti
din aceasta cauza electrozi de colectare. La scuturarea mecanica praful se va colecta
usor.
Fenomene specifice aerului atmosferic
•
•
•
•
•
Dintre fenomenele de o deosebita importanta pentru
atmosfera, care implica procese fizico-chimice cu
actiune de poluare a mediului trebuie sa mentionam:
A).variatia grosimii stratului de ozon situat la o altitudine
de 30-40km de pamant caruia ii asigura protectie;
Ozonul are o entalpie pozitiva de formare manifestanduse ca o substanta endoterma conform reactiei:
3/2O2  O3
Primele masuratori cu sonde stratosferice efectuate la
nivelul anilor 1930 au condus si la aparitia primului
model de formare si descompunere a O3 care se
datoreste lui Chapman
B) efectul de sera si incalzirea globala a planetei
Ozonul
• . In atmosfera Pamantului, ozonul apare la toate inaltimile, incepand
de la sol si pana la aproximativ 100 km. Cantitatea maxima se
gaseste in stratosfera, unde la 25 km altitudine concentratia poate
atinge 5 1012 molecule/cm3. In mezosfera densitatea ozonului
scade, fapt care se constata si in troposfera, dar care nu impiedica
micsorarea rolului vital pe care-l joaca in fizico-chimia atmosferei din
aceasta regiune, prin reglarea bilantului termic radiativ.
• Problema stratului de ozon protector este cunoscuta de abia de
cateva zeci de ani. Pentru un constituient minor O3, joaca un rol
important in chimia atmosferei si in mentinerea vietii.
Macromoleculele, ca proteinele si acizii nucleici, care sunt
caracteristice celulelor vii sunt deteriorate de radiatii cu  <290nm.
• Componentii majori ai atmosferei cum ar fi O2, pot filtra radiatia
solara din ultraviolet cu  <230nm. Ramane un domeniu critic intre
230-290nm in care intervine O3 care in ciuda concentratiei sale
foarte mici, prezinta o absorbtie puternica fiind un filtru eficient.
Efect de sera
• Ca urmare a activitatii antropogene se estimeaza ca
temperatura medie a globului, stationara de peste 100.000
ani va creste. Invelisul gazos al planetei situat in troposfera
contine vapori de apa, CO2, CH4, NO2, O3,
clorofluorocarboni (CFC) si haloni (CFBr) numite gaze de
sera. Acest invelis poate fi reprezentat ca un acoperis de
sera. Lumina solara strabate atmosfera si ajunge pe
pamant care radiaza infrarosii; acestea ajung la invelisul
gazos de unde revin pe terra cu o pierdere foarte mica.
Acest fenomen,poate ridica temperatura medie a
pamantului la +150, reprezentand aspectul benefic al
efectului de sera.
•
In conditiile unui consum ridicat de combustibili, a unei
industrializari puternice, cantitatea de CO2, CH4 si NO2 s-a
marit si deci potentialul de incalzire a pamantului a crescut.
Se apreciaza ca CO2 este implicat in proportie de 50% in
efectul de sera urmat de CFC in proportie de 17% si de
ozon cu 8%.
Potential de incalzire globala
• Aceasta problema imbraca mai multe fatete, fiind stras legata de
problema ozonului S-a definit astfel si notiunea de “potential de
incalzire globala” ca raportul intre incalzirea calculata intr-un regim
permanent pentru fiecare unitate de gaz emis de atmosfera si
incalzirea calculata pentru fiecare unitate de masa dintr-un gaz de
referinta. Drept gaz de referinta s-a ales un cloroflorocarbon, CFC
11.
• Sunt in studiu numeroase modele care analizeaza un spectru larg
de hidroclorofluorocarboni (HCFC) hidrofluorocarboni (HFC); (CFC)
si durata lor de degradare in troposfera cu ajutorul carora s-au
calculat variatii in continutul gazelor de sera si respectiv posibilitati
de reducere a poluarii. S-au utilizat atat metode fizice cat si
simularea pe calculator .
• Se cunoaste ca potentialele de incalzire globala ale halocarbonilor
pentru compusi complet halogenati sunt mai mici decat aceea ai
halocarbonilor hidrogenati, astfel ca o prima masura a fost inlocuirea
in tehnologiile folosite a HCFC si HFC cu compusi complet
halogenati mai putin nocivi, urmand ca ulterior si tehnologiile de
poluare redusa sa fie treptat inlocuite cu tehnologii total nepoluante.
Solul
• Una dintre cele mai importante componente ale biosferei
este solul. Solul este stratul afânat, moale şi friabil, care se
găseşte la suprafaţa scoarţei terestre, şi care împreună cu
atmosfera constituie mediul de viaţă al plantelor.
• Degradarea solului este procesul care determină
distrugerea stratului fertil de la suprafaţa şi imposibilitatea
refacerii lui. Acţiunea antropică asupra solului prin defrişare,
a avut drept consecinţă apariţia „pământurilor rele” pe care
nu se mai formează vegetaţia.
•
Solul este un corp natural format în timp îndelungat în
urma unor procese pedogenetice şi are alcătuire complexă.
Compoziţa chimică a solului
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
. Solul conţine toate substanţele chimice cunoscute, însă cantitatea în care
aceste substanţe sunt răspândite în sol este foarte diferită de la un sol la
altul.O compoziţie întâlnită este:
Feldspaţi de sodiu şi calciu 44,5%
Cuart (SiO2) 15%
Feldspaţi de potasiu
14
Silicaţi de magneziu şi fier
13,9%
Mica
10,2%
Minereuri de fier
1,7%
Celelalte minerale
0,75
Silicaţii provin în cea mai mare parte din magma topită. La răcirea şi
solidificarea magmei s-au separat întâi silicaţii mai săraci în SiO2;
ortosilicaţii Mg2SiO4; (MgFe)2SiO4; CaMgSiO4; ZnPbSiO4 apoi silicaţii cu
conţinut mare de SiO2- feldspaţii şi mica şi în sfârşit SiO2 de tip cuarţ.
Dintre aceşti silicaţi remarcăm caolinul Al2O3 SiO2. H2O silicat de
aluminiu hidratat, apoi argilele şi.silicaţii amorfi; la sfârşit s-au separat oxizii
de fier şi substanţele organice.
Solul
• Solul este format din particule solide, de formă şi
dimensiuni variabile cunoscute sub denumirea de granule
sau grunj. Compoziţia solului este alcătuită din substanţe
minerale provenite din degradarea rocilor şi din substanţe
organice produse prin transformarea resturilor vegetale,
cum ar fi acizi humici, celuloza, grăsimi,etc.
• Mineralele conţin 1% piatră şi 99% pământ mărunt.
Granulele sunt particulele cele mai mici care rezistă la
deformări mecanice. Spaţiile rămase libere între granulele
din sol formează porii solului, al caror volum total formează
porozitatea, o caracteristică fizica a solului.
Solul este străbătut de aer şi apă, calitate care poartă
numele de permeabilitate.
Solul
Permeabilitatea pentru aer a solului depinde de mărimea
porilor şi nu de volumul total al acestora. Ex solurile
formate din particule mari ca pietrişul şi nisipul sunt
foarte permeabile pentru aer, deşi porozitatea lor este
redusă. Cu cât solul conţine o cantitate mai mare de aer,
cu atât procesele biologice care se petrec în sol sunt mai
active. Ca urmare a proceselor biologice de degradare a
substanţelor organice aerul teluric (din interiorul
pământului) este diferit de cel atmosferic, procentul de
oxigen fiind mult mai scăzut, iar cel de CO2 mult mai
ridicat; dupa degradare în compoziţia aerului din sol
pot apărea şi alte gaze ca NH3, H2S şi CH4 etc. Cu cât
compoziţia aerului teluric este mai apropiată de cea
atmosferică, solul este mai curat.
Zonele lui Hoffman
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Permeabilitatea pentru apă a solului este determinată tot de mărimea porilor, dar şi de volumul
total al acestora. În linii mari, apa din sol se găseşte aşezată în straturi succesive descrise sub
denumirea de “zonele lui Hoffman\
zona de evaporare –apa de suprafaţă care este supusă fluctuaţiilor determinate de variaţia de
temperatură.a
Zona de filtrare b– care este străbătută de apă în timp ce diverse impurităţi sunt reţinute. Ea are
un rol important de protecţie a calităţii apelor subterane
Zona de capilaritate c- zona în care apa subterană
se ridică în porii solului, menţinând permanent
a
stare de umectare
d-zona apei propriu zise sau a stratului purtător de apă
cu o grosime variabilă şi care reprezintă de fapt,
pânza de apă subterană.
b
e-Sub această zonă se găseşte stratul
de sol impermeabil
c
•
•
•
d
•
e
•
•
•
Proprietatile fizice ale solului
•
O alta proprietate fizică a solului este capilaritatea. Ea reprezintă
capacitatea solului de a permite apei subterane să se ridice prin porii săi
către solurile superioare. Capilaritatea se găseşte într-un raport invers cu
permeabilitatea; cu cât solul prezintă o capilaritate mai restrânsă cu atât
este mai permeabil pentru apa. Ex. edificator îl constituie nisipul care are
permeabilitate ridicată datorată porilor mari iar capilaritatea este restrânsă.
•
Selectivitatea, reprezintă calitatea solului de a reţine în porii săi diferite
impurităţi care îl străbat. Impurităţile sunt purtate de aer şi mai ales de ape.
Impurităţile sunt reţinute pe granulele din sol. Solurile greu permeabile sunt
şi cele mai selective. Impurităţile care sunt reţinute în primul rând sunt cele
în suspensie, inclusiv microorganismele. Astfel, dacă se trece printr-un sol o
suspensie microbiană, iar apa care străbate solul are medii de cultură, ea
pote fi practic sterilă.
Selectivitatea este una din cele mai importante calităţi ale solului prin
care se realizeaă protecţia apelor subterane.
•
•
A cincea proprietate caracteristică este temperatura solului
Poluarea solului
• Organizaţia Mondială a Sănătăţii consideră că poluarea solului este
consecinţa depozitării necorespunzătoare, a rezidurilor rezultate din
activitatea omului, a deşeurilor industriale precum şi utilizării în
agricultură în mod defectuos a substanţelor chimice, a dejecţiilor
animaleetc. Poluarea solului se împarte în poluare chimică şi poluare
biologică (datorată activităţii microorganismelor patogene, inclusiv a
diverselor substanţe organice).
•
Poluarea chimică (prin substanţe chimice toxice, radioactivitate
etc). Poluarea chimică a solului este produsă prin reziduuri menajere şi
zootehnice, reziduuri industriale şi radioactive şi utilizarea compuşilor
chimici din îngrăşăminte furajere.
•
Poluarea organică persistă în sol un timp limitat, datorită
capacităţii mari a solului de degradare a acestor substanţe, prin
intermediul microorganismelor.
•
Prin transformarea materiei organice în substanţe minerale se
realizează ciclul natural al elementelor chimice care trec astfel din sol în
plante şi animale, respectiv om, pentru a reveni în sol sub forma
organică şi a relua ciclul. Acest ciclu este caracteristic pentru azot şi
carbon, dar şi alte elemente urmează acest circuit.
Poluarea solului
• Diversele substanţe organice, în funcţie de compoziţia lor chimică
urmează diferite circuite. Astfel, hidrocarburile sunt descompuse într-o
primă fază până la glucoză , iar cea de a doua fază până la CO2 şi
H2O.În cursul descompunerii apar compuşi intermediari ca acizii
gluconic, fumaric, succinic în cazul descompunerii aerobe şi acetona,
acid acetic, acid butiric, acid lactic, acid propionic în cazul descompunerii
anaerobe.
•
Lipidele sunt descompuse într-o primă fază, în glicerină şi acizi
graşi; în faza a doua glicerina se descompune în CO2 si H2O. Acizii graşi
mult mai rezistenţi se cumulează în sol fie ca atare, sau ca produşi
intermediari, degradându-se mai lent.
•
Proteinele sunt descompuse în polipeptide sub acţiunea florei
proteolitice, iar ulterior sub influenţa unor enzime în aminoacizi, care prin
dezaminare şi decarboxilare ajung la amoniac. Din acest moment
descompunerea substanţelor organice se termina şi începe procesul
mineralizării. Mineralizarea constă în oxidarea NH3 la nitriţi (azotiţi) într-o
primă fază şi în trecerea azotiţilor în azotaţi, în a doua fază. Procesul
este identic pentru sulf şi fosfor, în sensul că are loc descompunerea
substanţelor organice până la H2S şi PH3, iar ulterior transformarea lor în
sulfaţi şi fosfaţi.
Poluarea industrială
•
Reprezintă poluarea cu substanţe chimice toxice, care pot fi
concentrate de diverse organisme din lanţul alimentar al omului.
Datele O.M.S. arată că cel puţin 50% din materiile prime utilizate în
industrie contribuie la formarea deşeurilor industriale din care 15%
sunt toxice sau nocive pentru organismul uman.
• Poluarea cu metale grele a solului. Poluarea cu metale grele
depinde şi de distanţa de la sursa de emisie.
• Poluarea cu produşi chimici utilizaţi în agricultură. Compuşii
organometalici cu plumb, sărurile acidului arsenic se descompun şi
au tendinţa de a se depozita persistent în sol. În acelaşi timp
produsele organo-clorurate cum ar fi D.D.T., se descompun greu şi
rămân un timp îndelungat în sol.
• Poluare radioactiva rezulta din depunerile radioactive şi
depozitarea pe sol a reziduurilor cu conţinut bogat în izotopi
Indicatorii poluării chimice a solului.
•
•
Indicatori direcţi- reprezintă substanţele chimice poluante ajunse în sol şi care
au o activitate directă, nocivă, asupra sanătăţii omului şi animalelor. Plantele
concentrează cea mai mare parte a substanţelor chimice poluante din sol.
Plantele care fixează cea mai mare cantitate dintr-o substanţă se numesc
plante test. Pentru pesticide, plantele test sunt morcovii si cartofii. Pentru
substanţe chimice solubile, plante test sunt arborii fructiferi tineri.
Indicatori indirecţi- Se stabilesc prin metode organoleptice şi chimice.
•
Metode organoleptice. Solurile poluate prezinta o structură mai omogenă,
cu granule mici, de culoare mai închisă si mirosuri particulare neplăcute
conferite de produsii de descompunere a substanţelor organice poluante.
•
Metode chimice. Adaosul de substanţe străine conduce la modificarea
compoziţiei solurilor, reflectată în pH şi în raportul dintre elementele
componente.
Nu există pană-n prezent stabilite concentraţii maxime admise pentru
substanţe poluante ale solului. Un test chimic indirect al poluarii îl reprezintă
azotul organic.
Cifra sanitară- Indicele lui Hlebnicov –reprezinta raportul dintre azotul
organic tehnic si azotul organic total; are totdeauna valoare subunitara,
deoarece numai o parte a azotului din sol trece în azot tehnic, dar cu cât
aceasta parte este mai mare, sau cu cât este mai apropiata de unitate, cu atât
solul poate fi considerat mai curat.
•
•
Autopurificarea şi asanarea solului.
•
Datorită microorganismelor prezente în sol, acesta are o putere de
autoepurare mult mai mare decat aerul şi apa.
•
Solurile poluate au tendinţa naturală de autopurificare prin procese
complexe, fizice, chimice si biologice, cu durată şi intensitate de
desfaşurare diferită, în functie de natura substanţelor poluante şi gradul
poluarii.
•
•
•
Poluantii anorganici sunt integraţi în structura solului prin procese:
fizice (dizolvare si difuzie),
procese chimice (reactii de neutralizare, reactii de oxidare si reducere, cu
compuşii chimici din substanţele din sol),
procese biologice (asimilarea de către microfloră, absorbţia de către
plante).
•
•
Poluantii organici sunt dezintegraţi în compusi simpli şi integraţi
apoi in structura solului prin procese fizice, chimice şi biologice.