RAPORTUL STIINTIFIC SI TEHNIC (RST)

PROIECTUL:

Cercetari interdisciplinare privind corelaţia sol-planta, stabilirea unor factori de transfer pentru

zone cu poluare istorica antropica (CISPPA)

ETAPA I

CU TITLUL:

Studii si analize documentare privind situatia

existenta

CUPRINS

1. Obiectivele etapei de cercetare 3 1.1. Obiectivele generale ale proiectului 3 1.2. Obiectivele specifice ale etapei de cercetare 3 2. Rezumat 4 3. Descrierea stiintifica si tehnica 5 3.1. Surse de poluare istorica si curenta a solului 5 3.1.1. Generalitati 5 3.1.2. Surse de poluare antropica 12 3.1.3. Biogeochimia microelementelor 16 3.2. Stadiul actual al cercetarii in domeniu pe plan national si international 24 3.2.1. Cercetari pe plan national 24 3.2.1.1. Cercetari in zona Baia Mare 24 3.2.1.2. Cercetari in alte zone din Romania 26 3.2.2. Cercetari pe plan international 28 3.3. Metode experimentale de analiza a microelementelor in probe de sol si plante 35 3.3.1. Metode de prelevare a probelor de sol si vegetatie 35 3.3.2. Metode de analiza a microelementelor din probe de sol 37 3.3.3. Metode de analiza a microelementelor din probe de vegetatie 42 3.4. Metode de determinare a parametrilor fizico-chimici ai solului 51 3.4.1. pH-ul extractului de sol 51 3.4.2. Continutul de materii organica 52 3.4.3. Potentialul redox al extractului de sol 53 3.4.4. Capacitatea de schimb cationic 54 4.5. Absorbtia microelementelor din sol in plante. Mecanisme de absorbtie 54 4.5.1. Proprietati ale membranelor biologice 54 4.5.2. Absorbtia microelementelor de catre plante 55 4.6. Factori care influenteaza transferul microelementelor din sol si acumularea in plante 71 4. Concluzii 77 5. Gradul de indeplinire a obiectivelor 78 Bibliografie 79

REZUMAT

Obiectivele etapei sunt realizarea de studii documentare privind sursele de poluare cu microelemente a solului, studii privind factorii care determina acumularea acestor microelemente in plante prin preluare din sol si studii referitoare la metodele de analiza a microelementelor in probe de sol si in plante.

Din punct de vedere chimic microelementele sunt metale, semimetale (As) sau nemetale (Se) aflate in cantitati mici in mediu: in sol, roci, apa si in organismele vii incluzand aici si omul. În organismele vegetale şi animale sunt identificate cca. 80 de elemente, dintre care 75 % sunt microelemente

In conditiile in care unele microelemente se gasesc in sol in cantitati mari, urmare a aparitiei in stare naturala sau prin poluarea excesiva cumulata in timp si datorita existentei in forme disponibile pentru preluarea de catre plante, aceste microelemente pot deveni toxice pentru acestea si pentru intregul lant trofic subsecvent (Intawongse, 2006).

Se considera ca solul este contaminat cu microelemente daca concentratia acestora depaseste nivelul natural dar fara sa aiba efecte negative asupra solului şi plantelor. Pe de alta parte se considera ca solul este poluat cu microelemente daca nivelul lor este peste nivelul natural, devenind nociv pentru plante şi alte componente ale mediului

Sursele de poluare antropice ale solului sunt industria, agricultura, transportul rutier, depozitarea deseurilor pe sol, depunerile de poluanti din atmosfera. Sursele industriale sunt: industria miniera, industria metalurgica, alte ramuri industriale ( industria maselor plastice, a textilelor, industria microelectronica etc). In agricultura solul este poluat cu microelemente datorita folosirii de amendamente: ingrasaminte, in special namolul din statiile de epurare, pesticide anorganice, datorita irigatiilor.

In bazinul minier al Baii Mari sursele de poluare ale solului sunt gurile de mina; haldele de steril; iazurile de decantare; uzinele de preparare a minereurilor; uzinele metalurgice. Acestea actioneaza de peste 100 de ani cu o intensificare puternica in ultimii 50 de ani. Agresarea mediului s-a produs prin emisie de ape, gaze, pulberi in suspensie si pulberi de steril purtatoare in principal de Pb, Zn, Cu, As, Cd, Mn, Ti, Cr, Ni, Ba, cianuri, xantati. Activitatile industriale localizate in zone bine delimitate , uneori foarte aproape sau chiar in aglomerari umane, au condus in cazul zonei Baia Mare la aparitia unor surse intense de poluare a mediului cu efecte asupra starii de sanatate a populatiei. Efectul in timp al proceselor si emisiilor mentionate a generat o acumulare neomogena cantitativ, calitativ si ca distrubutie, conducand la un inalt grad al poluarii remanente actuale. Concentratiile de Pb (200-1200 mg/kg s.u.) si Cd (0,2-8 mg/kg s.u.) in sol pentru zona Baia Mare prezinta valori care depasesc chiar pragul de interventie, in general situandu-se peste pragul de alertă

Alte zone din Romania in care s-a studiat poluarea cu microelemente a solului sunt: Zlatna, Copsa Mica, Bazinul Vaii Ariesului, centrul Transilvaniei.

Pe plan international s-au efectuat o serie de studii vizand gradul de poluare al solului cu microelemente datorat diferitelor surse antropice, evaluarea efectelor poluarii asupra plantelor prin deteminarea factorilor de transfer a diferitelor microelemente din sol in plante.Astfel se pot mentiona cateva studii din ultimii doi ani: poluarea solului la Mina Lousal, Portugalia(Reis, 2007), studiul mobilitatii microelementelor Cd, Ni si Zn in solurile poluate prin depozitatea de deseuri industriale si orasenesti din Bangladesh (Kashem, 2007),

poluarea solului datorata surselor miniere si urbane – industriale in regiunea Linares din sudul Spaniei (Martınez, 2008), poluarea solului cu Sb si As asociata cu activitatea miniera in provincia Zamora, Spania(Casado, 2007), poluarea cu microelemente intr-o regiune agricola cultivata intensiv din Thessalia, Grecia(Golia, 2007), studiu de teren privind translocarea metalelor in vegetatia naturala intr-o laguna de cenusa, la centrala termica Santaldih, India(Maiti, 2008).

In sol, microelementele se gasesc sub doua forme: puternic legate (complexate) şi slab legate (disponibile pentru plante). Fractia de microelement care poate fi usor mobilizata in mediul din sol si preluata de catre radacinile plantelor constituie fractia biodisponibila. Biodisponibilitatea reprezinta gradul in care un compus chimic poate fi preluat (absorbit) de un organism viu si poate ajunge in circulatia sistemica

Majoritatea studiilor de specialitate apreciaza ca principalii parametri ai solului care pot influenta transferul microelementelor din sol in plante sunt: pH-ul extractului apos, continutul de materii organice, potentialul redox al extractului de sol, capacitatea de schimb cationic si coeficientul de repartitie intre sol si extract de sol pentru microelmentele studiate.

Factorii de transfer raportati in literatura de specialitate variaza in limite destul de mari, explicabil avand in vedere multitudinea de parametri pe care ii integreaza, incepand cu procesele chimice, fizice, biologice, hidrologice in sol si cele fiziologice din plante, care prezinta fiecare o larga variabilitate individuala si terminand cu influentele factorilor externi cum ar fi clima si practicile agricole umane. Trebuie de asemenea sa se tina cont competitia intre ionii prezenti in sol (Ehlken, 2002). In consecinta, este evident ca acesti factori de transfer descriu situatii strict locale si trebuie determinati si interpretati pentru fiecare caz in parte, fiind indicatori specifici locali in baza carora se poate aprecia potentialul real de poluare a solului in relatie cu plantele si cu lantul trofic. Determinarea metalelor în urme din probe de sol şi de plante se face, de obicei, prin tehnici instrumentale, prin care proprietăţile fizico-chimice ale elementelor studiate sunt utilizate atât pentru analiza calitativă, cât şi pentru analiza cantitativă. Spectrometria atomică, optică (emisia, absorbţia şi fluorescenţa) sau de masă, reprezintă cea mai răspândită metodă de determinare instrumentală.

Realizarea unor analize chimice presupune mai multe etape: recoltarea şi conservarea probelor; mineralizarea (dizolvarea sau extracţia); concentrarea (dacă este necesară); determinarea calitativă şi cantitativă a analitului. Există trei modalităţi de recoltare a probelor: recoltarea aleatorie, recoltarea sistematică, şi recoltarea stratificată. Modul de recoltare a probelor este esenţial pentru eficacitatea programului de monitorizare deoarece determină calitatea rezultatelor parametrilor estimaţi. In urma studiului documentar realizat se poate concluziona ca la ora actula gradul de poluare a solului este mai degraba definit de concentratia efectiva a acestora in solul considerat, decat de cantitatea de microelemente preluate de plante din sol. Acest aspect este inca putin studiat in conditii concrete de teren, dar este reflectat si punctat de absenta in acquisul comunitar a unor reglementari privind limite maxime de componenti chimici in sol.

Disponibilitatea microelementelor in sol este mai importanta decat concentratia totala a acestuia in sol, deoarece intereseaza in primul rand cantitatea diponibila pentru a fi preluata de catre plante. De aceea, studiile recomanda determinarea atat a concentratiei totale cat si fractiei disponibile pentru microelementele de interes.

Pe baza studiilor realizate in aceasta etapa se vor selectiona zonele de prelevare a probelor de sol si plante, locatiile acestora si se vor realiza protocoalele de lucru ce vor fi aplicate pentru analiza probelor care vor fi prelevate