CURS 11 SOLUL – ELEMENT CONSTITUTIV PRIMAR AL MEDIULUI. POLUAREA SOLURILOR, ASPECTELE ŞI EFECTELE ACESTEIA.

11.1 Solul - element constitutiv primar al mediului [2]

Solul este termenul generic prin care se defineşte întregul ansamblu de corpuri naturale care acoperă o mare parte din suprafaţa uscatului, constituite din materii minerale şi organice, uneori modificate sau chiar create de om, care conţin materie vie şi pot susţine vegetaţia direct sub cerul liber.

Limita superioară a solului este atmosfera sau straturi subţiri de apă, în timp ce limita inferioară a solului este zona de trecere la roca compactă sau la roca afânată (material parental), virtual lipsită de prezenţa rădăcinilor vegetaţiei, de animale sau alte indicii ale activităţii biologice. Deci, grosimea solurilor este zona de înrădăcinare a plantelor perene naturale, cu valori de până la 2 m (chiar dacă, în anumite cazuri, activitatea biologică sau procesele pedogenetice curente se pot extinde la adâncimi mai mari de 2 m, limita adăncimii solulurilor, se consideră 2 m).

Solurile sunt geomembrane vii, protectoare prin care trec energia, elementele nutritive şi apa, pe măsură ce întreţin viaţa de pe uscat. Prin poziţia, natura şi rolul său în cadrul mediului natural înconjurător, solul, produs al interacţiunii dintre factorii biotici şi abiotici, reprezintă componenta biosferei, denumită pedosferă, care este un mediu foarte specializat interpus între litosferă şi atmosferă, care participă la multiplele cicluri terestre vitale, şi anume: ciclul energiei, ciclul apei, ciclul elementelor biogene, marile cicluri biogeochimice, etc.

Solul, împreună cu factorii fizico-geografici şi cu factorii climatici, constituie subsisteme, denumite biotopuri, care împreună cu plantele şi animalele asociate (fitocenoze şi biocenoze) alcătuiesc ecosistemele terestre.

Importanţa deosebită a solului ca, componentă primară a mediului înconjurător, rezultă din multilele funcţii pe care acesta le îndeplineşte în cadrul ecositemelor terestre, care se pot clasifica în: funcţii ecologice, funcţii industriale şi funcţii tehnico-economice.

Ca funcţii ecologice se menţionează următoarele:

- contribuţia la producerea de biomasă, prin care solul serveşte atât ca suport pentru plante, cât şi ca rezervor de substanţe nutritive, apă şi aer, necesare creşterii şi dezvoltării plantelor, toate aceste însuşirii conferindu-i o funcţie esenţială, şi anume fertilitatea;

- funcţia de filtrare, tamponare şi transformare, care devine tot mai importantă, odată cu intensificarea fenomenelor de poluare a mediului îmconjurător; această funcţie este importantă nu numai pentru protecţia fondului edafic (structura şi componenţa specifice ale solului), ci şi pentru prevenirea poluării apelor şi a produselor agroalimentare, deci a perturbării lanţului trofic sol – plante – animale – om;

- funcţia de rezervă genetică, prin care asigură condiţiile de existenţă a biodiversităţii specifice mediului edafic.

Ca funcţii industriale şi tehnico-economice se menţionează următoarele:

- funcţia de utilizare a solului ca suport pentru diferitele construcţii;- funcţia de utilizare a solului pentru depoziterea deşeurilor;- funcţia de utilizare a solului ca meterie primă.

De menţionat că funcţiile industriale şi tehnico-economice sunt, în general, în contradicţie cu funcţiile ecologice.

Importanţa ecologică a solului rezultă şi din funcţia sa energetică: astfel capacitatea productivă a solurilor se datorează prezenţei în structura acestora a unor cantităţi apreciabile de produşi de transformare a substanţelor fotosintetizante, produşi care se acumulează sub formă de humus şi reprezintă atât rezervoare de elemente nutritive, cât şi acumulări de energie. De fapt materia organică din sol, respectiv rezervele de humus, reprezintă principala bogăţie a solului, şi

este totodată sediul a numeroase activităţi biologice şi funcţiuni esenţiale ale acestuia, ca element de bază pentru stabilitatea ecosistemelor terestre. După unele estimări, energia acumulată în solurile României (în funcţie de conţinutul de humus în primii 0,5 m de la suprafaţă) este de aproape 40 de ori mai mare decât energia reprezentată de producţiile de petrol, gaze naturale şi cărbune din ţara noastră în anul 1980 [2].

Îndiferent de nivelul de dezvoltare a societăţii, solul a fost şi rămâne principalul mijloc de producţie agricolă şi forestieră şi o sursă practic inepuizabilă de resurse alimentare pentru omenire. Creşterea nevoii de alimentaţie pe plan mondial accentuează necesitatea utilizării raţionale şi prezervării calităţii solurilor.

11.2 Poluarea solurilor, aspectele şi efectele acesteia

Fenomenul complex de poluare a solurilor include, pe lângă efectul agresiv al unor substanţe poluante (reziduri) care ajung pe suprafaţa sau în interiorul solurilor, şi acţiunea unor fenomene naturale sau a consecinţelor unei gospodăririi neraţionale a acestora, care au ca urmare atât degradarea solurilor cât şi alterarea caractericii lor fundamentale şi anume fertilitatea.

Poluarea solurilor se poate clasifica în mare luând în considerare diversele surse de poluare şi natura rezidurilor poluante, astfel [1]: poluare organică, poluare industrială, poluare radioactivă şi poluare agricolă.

Poluarea organică a solurilor este cauzată în principal de rezidurile menajere şi zootehnice, dar şi de unele reziduri industriale provenite mai ales din industria alimentară. Acest tip de poluare persistă un tip limitat datorită marii capacităţi a solului de degradare a acestor substanţe prin intermediul microorganismelor telurice. Procesele de degradare a substanţelor organice din sol sunt asemănătoare cu cele din apă , dar se petrec la niveluri mult mai intense, datorită numărului mare de germeni care acţionează în sol. Prin descompunerea materiei organice şi transformarea sa în substanţe minerale, se închide ciclul natural al elementelor chimice (în principal al carbonului şi azotului, dar şi al altor elemente) care sunt sub formă minerală sunt absorbite de către plante, apoi ajung pe cale lanţului alimentar la om, de unde revin sub formă organică înapoi în sol.

Poluarea industrială a solurilor se face cu deşeuri industriale care de cele mai multe ori au un conţinut bogat în substanţe chimice cu potenţial toxic (se consideră că circa 50% din materiile prime folosite în industrie ajung în reziduri industriale, din care în jur de 15% pot fi considerate toxice sau nocive pentru organismul uman). Consecinţele acestui tip de poluare constau în degradarea avansată a solurilor, care creează mari dificultăţi de reintegrare a acestora în circuitul agricol. În plus poluarea solurilor cu substanţe toxice creează premiza trecerii acestora în apele freatice sau în plante cu influenţe de cele mai multe ori nefaste pentru sănătatea oamenilor. De asemenea întreprinderile industriale pot contribui la poluarea solurilor cu substanţe chimice emise de acestea în atmosferă, mai ales în zonele din proximitatea lor.

Poluarea radioactivă a solului constă din depunerile radioactive rezultate în urma unor accidente nucleare sau a depozitării pe sol a unor reziduri industriale sau medicale cu conţinut bogat de izotopi radioactivi. Cei mai periculoşi radionuclizi sunt cei cu durată de viaţă lungă, ca de exemplu: stronţiu 90 (26 de ani) şi cesiu 137 (30 de ani), dar şi alţi radionuclizi semnificativi cum ar fi: iod 131, bariu 140, ruteniu 160 şi alţii emişi de reactoarele nucleare şi care contribuie la radiaţia gama globală. În ultimul timp se dă importanţă şi carbonului 14, care ia naştere în atmosferă pe cale naturală din compuşi de azot, sub acţiunea radiaţiei cosmice, care se precipită şi se depozitează în sol de unde pătrunde cu uşurinţă ciclul metabolic al plantelor, si de aici în lanţul alimentar, cu consecinţe încă neelucidate pentru sănătatea oamenilor.poluarea radioactivă a solului ca urmare depunerii produşilor de fisiune nucleară a condus în prezent la creşteri cu 10 până la 30% a radioactivităţii naturale de fond şi poate constitui o preocupare dintre cele mai importante din punct de vedere al protecţiei mediului.

Poluarea agricolă a solului se face cu substanţe provenite din tratamentele de fertilizare şi fitosanitare aplicate culturilor agricole, şi reprezintă una din cele mai importante, dar şi

controversate probleme de sănătate. Cea mai mare parte a acestor substanţe fiind de natură organică, suferă în sol un proces micobiologic de descompunere (biodegradare) şi neutralizare. Această situaţie nu este generală pentru toate produsele de fertilizare sau fitosanitare, unele dintre acestea fiind greu biodegradabile. Astfel compuşii cu plumb sau mercur (compuşi organometalici) sau sărurile acidului arsenic se descompun greu şi au tendinţa de a se depozita persistent în sol. În acelaşi sens produsele organo-clorurate de tip DDT, HDH, lindan, eldrin şi altele, se descompun foarte greu şi ca urmare rămân în sol produşi de degradare timp foarte îndelungat. Mai mult chiar în aczul unor astfel de substanţe cu mare remanenţă în sol nu se cunoaşte încă precis dacă produşii intermediari de descompunere au o acţiune mai toxică sau mai puţin toxică decât compuşii iniţiali. În această situaţie posibilitatea de adsorbţie în plante apare nu numai la data efectuării tratamentelor, ci după o perioadă foarte îndelungată. Ca urmare a adsorbţiei compuşilor organo-cloruraţi în plante, se favorizează pătrunderea acestora în lanţul alimentar ajungând în ultimă instanţă la în organismul uman, unde se concentrează în ţesutul adipos, şi produce efecte carcinogene şi mutagene. Tot pe calea lanţului alimentar pot pătrunde în corpul uman şi nitraţi proveniţi din culturi fertilizate cu îngrăşăminte pe bază de azot, preponderent chimice, prin intermediul unor produse vegetale cum ar fi: ţelină, morcovi, spanac, salată, ridichi, mărar, pătrunjel, etc., care îi sintetizează în concentraţii peste limitele acceptate de normele în vigoare. Dacă unele din aceste produse ajung în hrana copiilor le pot afecta grav sănătatea deoarece mai ales aceştia sunt foarte sensibili la cantităţi crescute de nitraţi.

O clasificare precisă a reziduurilor poluante ale solurilor este destul de greu de făcut din cauza marii lor heterogenităţi, totuşi se poate încerca o clasificare combinată a reziduurilor după forma sub care se găsesc şi după provenienţă acestora.

După forma sub care se găsesc, reziduurile pot fi solide sau lichide.După provenienţa lor, reziduurile solide pot fi:

- reziduuri menajere rezultate din activitatea menajeră sau socială a oamenilor (în locuinţe sau obiective sociale) sau în urma activităţilor în aer liber şi de agrement, care au o compoziţie foarte diversă, dar în mare parte dominată de resturi alimentare, sticle, ambalaje, hârtii, dejecţii, etc., a căror cantitate este în continuă creştere (după O.M.S. ritmul de creştere este al cantităţii de astfel de reziduri este de 2 – 3% anual); marele pericol al acestiu tip de reziduri este că mare parte dintre acestea sunt greu biodegradabile sau nebiodegradabile;

- reziduuri industriale rezultate din diverse activităţi industriale sau din construcţii, care cuprind atât materii brute cât şi produse finite sau semifinite; în compoziţia acestora intră materii organice (provenite preponderent din industriile alimentară, celulozei şi hârtiei, petrochimică, etc.), substanţe anorganice (provenite preponderent din industriile chimică, siderurgică, metalurgică, constructoare de maşini, etc.); tot în această grupă pot fi încadrate cantităţile mari de steril rezultate din exploatările miniere sau din unităţile extractoare de neferoase; principalul pericol al acestei grupe de reziduri îl reprezintă conţinutul mare de substanţe toxice;

- reziduurile zootehnice rezultate din unităţile de creştere şi întreţinere a animalelor sunt formate din dejecţii, furaje, aşternuturi, etc.; cantităţile de astfel de reziduri este mare, iar compoziţia acestora este preponderent organică la care se mai pot adăuga şi unii compuşi chimici ca: biostimulatori, pesticide, antibiotice, etc, toate cu potenţial toxic; principalul pericol al acestei grupe de reziduri îl reprezintă diseminarea materiilor organice poluante;

- reziduuri radioactive rezultate ca urmare a folosirii izotopilor radioactivi în diverse sectoare ale industriei, agronomiei, medicinii, cercetării stinţifice sau a emanării de materialradioactiv în urma unor accidente nucleare; principalul pericol al acestei grupe de reziduri îl reprezintă conţinutul de radionuclizi cu viaţă lungă şi activitate mare.

După provenienţă, reziduurile lichide pot fi:

- ape reziduale provenite din aglomerările rurale fără sisteme de canalizare, a căror volum este aproximativ egal cu cel al apei potabile utilizate de populaţia din aglomerările rurale şi a căror compoziţie este dominată de materii organice sub formă de dejecţii sau reziduuri rezultate din activităţile gospodăreşti;

- ape reziduale industriale provenite în urma unor procese tehnologice sau utilizate pentru răcirea sau spălarea agregatelor şi acre sunt deversate direct pe sol; volumul acestor ape reziduale este variabil de la unitate la alta, iar în compoziţia acestora pot fi prezente materii organice, substanţe chimice diverse, substanţe radioactive, etc.;

- ape reziduale meteorice provenite din precipitaţii sau topirea zăpezilor, care curg sub formă de şuvoaie pe suprafaţa solurilor şi pot antrena în curgerea lor diferite reziduri sau materiale; în general apele reziduale meteorice sunt puternic încărcate cu suspensii solide.

Degradarea solurilor cauzată de acţiunea unor fenomene naturale sau ca, consecinţe ale unei unei gospodăririi neraţionale conduc la următoarele efecte [2]:

- terenuri pe care se manifestă secetă frecventă, dintre care în majoritate au fost dotate cu sisteme de irigaţii, care în prezent nu mai sunt funcţionale;

- terenuri cu exces periodic de umiditate în sol, dintre care unele prevăzute cu lucrări de drenare dar care nu funcţionează cu eficienţa scontată; în acord nu noile concepţii ecologice moderne, unele dintre aceste terenuri, cu exces de umiditate trebuie să facă obiectul unor strategii care să le permită să joace un rol esenţial în ceea ce priveşte asigurarea biodiversităţii în natură;

- terenuri pe care se manifestă eroziunea hidrică şi alunecările de teren, prin care se provoacă pierderi de sol de până la 41,5 t/ha.an, îndepărtând de pe terenurile agricole până la uneori peste 100.000.000 t sol/an care conţin aproximativ 1500000 t humus şi respectiv 400000 – 500000 t azot, fosfor şi potasiu (nutrienţi), elemente esenţiale pentru creşterea plantelor şi calitatea produselor agricole;

- terenuri pe care se manifestă eroziunea eoliană, a căror suprafaţă este în continuă extindere cunoscând că în ultimii ani s-au defrişat păduri şi perdele de protecţie din zone susceptibile acestiu proces de degradare;

- terenuri cu conţinut excesiv de schelet în partea superioară a solului;- terenuri pe care se manifestă sărăturarea solului, reprezentând perimetre irigate sau

drenate însă iraţional exploatate; totodată se estimează că din perimetrele amenajate cu sisteme de irigaţii sau cu sisteme de desecare, o parte semnificativă prezintă risc de sărăturare secundară;

- terenuri care prezintă deteriorarea structurii şi compactarea solului; în condiţii optime circa 50% din volumul total al solului trebuie să fie ocupat de spaţiul lacunar, din care, jumătate, de spaţiu lacunar necapilar, şi cealaltă jumătate, de spaţiu lacunar capilar; actualmente, pe 65% din suprafaţa arabilă a ţării această proporţie este departe de a fi îndeplinită în zona arată a solului, dar mai ales în zona imediat de sub zona arată (sub „talpa plugului”); de asemenea pe cca. 20% din suprafaţa arabilă, solurile au începând de la 0,3 – 0,4 m adâncime, un strat cu grosime variabilă, cu textură fină şi compact (compactare primară), dezvoltat ca urmare a proceselor pedogenetice naturale; pe cca. 25% din suprafaţa arabilă, mai ales în perimetrele irigate cu soluri luto – nisipoase se manifestă tendinţa îngrijorătoiare de formare a crustei la suprafaţă , cu efecte dăunătoare, în special în perioada de răsărire a plantelor;

- terenuri pe care a fost afectat solul prin lucrări de excavare;- terenuri acoperite cu deşeuri şi reziduri solide;- terenuri poluate cu petrol sau apă sărată de la exploatările petroliere;- terenuri poluate chimic dintre care terenuri excesiv poluate cu metale grele (mai ales cu

cupru, plumb,zinc şi cadmiu) la care concentraţiile poluanţilor se menţin la valori ridicate atât în sol, cât şi în plante (cca. 200000 ha în zonele Baia Mare, Zlatna, Copşa Mică); terenuri poluate cu dioxid de sulf; terenuri poluate cu fluor; terenuri poluate cu HCH şi DDT, la care nivelurile de poluare se menţin ridicate, cu toate că în ţara noastră folosirea pesticidelor organofluorurate este interzisă; în figura 11.1 este prezentată harta principalelor surse chimice de poluare în România;

- terenuri la care calitatea solurilor este proastă din punct de vedere al stării agrochimice, la care se se manifestă următoarele carenţe; solurile au o reacţie puternic până la moderat acidă, pe aproximativ 20% din suprafaţa arabilă (22% din suprafaţa agricolă); solurile sunt slab până la foarte slab asigurate cu fosfor mobil, pe aproximativ 36% din suprafaţa arabilă (42% din suprafaţa agricolă); solurile sunt slab asigurate cu potasiu mobil, pe aproximativ 3% din suprafaţa arabilă

Fig. 11.1 Harta principalelor surse chimice de poluare în România [2]

(5% din suprafaţa agricolă); solurile sunt slab asigurate cu azot, pe aproximativ 31% din suprafaţa arabilă (32% din suprafaţa agricolă); solurile au o rezervă de humus care variază de la extrem de mică până la foarte mică, pe aproximativ 35% din suprafaţa arabilă (32% din suprafaţa agricolă); soluri cu conţinut deficitar de microelemente, cu toate că se cunoaşte că majoritatea terenurilor arabile din România conţin importante rezerve de microelemente, datorită procesului de intensificare al agriculturii, s-au semnalat carenţe de zinc (pe aproximativ 1500000 ha teren arabil ) şi sporadic carenţe de molibden, bor, etc.

Bibliografie

1. Mănescu S., Cucu M., Mona Ligia Diaconescu – Chimia sanitară a mediului - Editura Medicală, Bucureşti, 1994, ISBN 973-0249-7.

2. Răuţă C. şi colectiv - Monitoringul stării de calitate a solurilor din România - Editura Publistar S.R.L., Bucureşti, 1998.