5/11/2018 TehniciAleBiotehnologieiinDepoluareaSolurilorSiApelor-slidepdf.com http://slidepdf.com/reader/full/tehnici-ale-biotehnologiei-in-depoluarea-solurilor-si-ape CUPRINS Introducere.....................................................................................................................................2 Capitolul 1. Poluarea apei si solului,in ce consta........................................................................5 1.1 Poluarea apei.......... ………………………………………………………...............5 1.2 Poluarea solului……………………………………………………………..............6 1.3 Pericolul poluarii…………………………………………………………................7 Capitolul 2. Remedierea unei poluari a solului...........................................................................8 Capitolul 3. Depoluarea prin metode fizico-chimice...................................................................9 Capitolul 4. Depoluarea prin metode biotehnologice ...............................................................11 4.1 Flosirea bacteriilor pentru depoluare........................................................................11 4.2Exemplu de decontaminare a unei zone cu biopila(ex-situ).....................................16 4.3Exemplu de decontaminare in “situ” a zonelor poluate cu motorina........................16 Capitolul 5. Folosirea plantelor .................................................................................................18 5.1 Introducere................................................................................................................18 5.2 Fito-stabilizare..........................................................................................................19 5.3 Fito-extractie ............................................................................................................20 5.4 Rizo-degradare .........................................................................................................22 5.5 Alte metode: Fito-restaurare sau rizo-filtrare( pentru apele uzate)...........................23 Capitolul 6. Concluzii ..................................................................................................................27 Bibliografie....................................................................................................................................28 - 1 -
29
Embed
Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
Omul prin acţiunile sale produce modificări în sistemele ecologice şi în complexe naturale.
Modificările antropogene din natură sunt acele transformări ce se produc în mediulambiant ca rezultat al activităţii economice a omului.
Se pot evidenţia 4 factori principali de influienţă a omului asupra mediului ambiant:1. Modificarea structurii scoarţei terestre.
Aproximativ 10% din uscat este transformat ca urmare a construcţiei oraşelor, întreprinderilor industriale, drumurilor, desţelenirii stepelor, tăierii pădurilor, asanării bălţilor etc.
Aceasta include extragerea minereurilor,eliminarea diferitelor substanţe în atmosferă şi hidrosferă,modificarea ciclului umidităţii, chimizarea agriculturii, etc.
3. Modificarea bilanţului energetic (termic) a unor regiuni şi a planetei în general.
Aceste modificări pot să exercite o influienţă serioasă asupra climei Terei.4. Modificările induse în natura vie.Este vorba despre exterminarea unor specii, selecţia unor specii noi de animale şi plante,
permutarea organismelor în locuri noi de viaţă, etc.Toate modificările din natură pot fi împărţite în premeditate şi de însoţire.
• Modificările premeditate includ valorificarea pămînturilor şi agricultura, construirearezervoarelor de apă, construcţia oraşelor, a căilor de comunicaţii, extragerea minereurilor,transformări ameliorative, etc.
• Modificările de însoţire din mediul ambiant trebuie să fie reduse la minim.Acestea sunt: poluarea mediului ambiant, sărăcirea numărului speciilor de animale,dezvoltarea proceselor de eroziune, ridicarea gradului de îmbolnăvire a oamenilor, etc.
Prin poluarea mediului se înţelege admisia în mediul ambiant a substanţelor solide, lichidesau gazoase, microorganizmelor sau energiei (termică, electromagnetică, sonoră) în cantităţi care provoacă schimbarea compoziţiei şi calităţii componenţilor naturali şi exercită o acţiune nefastăasupra omului, florei şi faunei.
Formele de poluare sunt muliple,cele mai importante dintre ele sunt: evacuarea poluanţilor în atmosferă, pătrunderea în mediul acvatic a diferitelor deşeuri de producţie şi comunale, produse
petroliere, săruri minerale degradarea peisajelor cu deşeuri solide, utilizarea vastă a pesticidelor, ridicarea nivelului de radiaţie ionizantă, acumularea căldurii în atmosferă şi
hidrosferă, intensificarea influienţei sonore.Poluarea chimică este factorul decisiv de acţiune nefastă asupra mediului ambiant.Poluării antropogene îi sunt supuse toate mediile de existenţă a vieţii. Poluarea antropogena a aerului se caracterizeaza prin eliminarea în atmosferă, în deosebi
atmosfera nordică (93,5%), sute de milioane tone oxizi de azot, sulf, carbon, particule suspendatesolide şi lichide (spray-uri), milioane tone de substanţe organice gazoase. Poluarea atmosferei arecaracter global; ea este în stare să producă o schimbare a climei, mărirea fluxului de radiaţiiultraviolete dure pe suprafaţa pămîntului, creşterea numărului de boli la oameni.
- 2 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
Poluarea antropogenă a solurilor este legată de deşeurile solide şi lichide ale industrieiconstrucţiilor, gospodăriei comunale sau orăşeneşti şi producţiei agricole precum şi intervenţiilenemotivate ale omului în regimul de alimentare a solurilor cu apă în condiţiile irigării cîmpurilor şitransformărilor ameliorative, cu folosirea necontrolată a îngrăşămintelor şi pesticidelor.
Poluarea antropogena a apelor.Dacă atmosfera şi solul primesc marea masă a poluanţilor, atunci bazinele acvatice
slujesc drept colectoare a deşeurilor chimice ale activităţii umane.La căderea precipitaţiilor şi odatăcu scurgerile de suprafaţă, în perioada revărsării apelor de primăvară, în ape ajung poluanţi care aufost evacuaţi iniţial în atmosferă sau introduşi în sol.
Poluarea apelor naturale este legată de asemenea şi de folosirea resurselor de apă în industriagricultură, energetică, pentru necesităţile comunale, în legătură cu dezvoltarea transportului pe apăetc. După utilizare, apa se întoarce în bazinele de apă naturală antrenând schimbarea conţinutuluichimic, temperaturii, poluanţilor biologici.
Drept surse de poluare antropogenă a mediului ambiant citam obiectivele industrialecomunale ale activităţii umane (tab.1.).
Tabelul 1. Poluanţi şi surse de poluare
Poluantul Ramura industrială pentru care estecaracteristic poluantul dat
Particule în suspensie Gospodăria comunalăSubstanţe biogene şi solubile Agricultura, gospodăria orăşeneascăProduse petroliere Industria petrolului şi de prelucrare a petroluluiIoni ai metalelor grele Industria de extracţie a minereurilor, de
construcţii de maşiniPesticide AgriculturaColoranţi, fenoli TextilăCMM, lignină Celuloză şi hîrtieDizolvanţi organici ChimicăSTA Scurgeri orăşeneşti.
- 3 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
Metodele şi căile de luptă cu poluarea antropogenă a mediului ambiant sunt multiple:
• construcţia staţiilor de epurare,• montarea filtrelor de captare a gazelor şi pulberilor,•
crearea tehnologiilor fără deşeuri sau cu cantităţi mici de deşeuri,• utilizarea deşeurilor în calitate de materie primă pentru fabricarea de produse utile,• aplicarea ciclurilor închise de întrebuinţare a apei,• folosirea metodelor biologice de luptă cu dăunătorii culturilor agricole şi ai pădurilor,• optimizarea regimurilor de utilizare a tehnicii,• perfecţionarea fabricării motoarelor cu ardere internă,• căutarea unor surse noi de combustibil şi energie.
În acelaş timp cu poluarea antropogenă, în mediul ambiant acţionează şi factorii poluării naturale:
• activitatea vulcanică,• incendiile pădurilor,• furtunile de praf,• autopoluarea biologică a bazinelor de apă (înflorirea apelor) etc.
• Poate fi evitată poluarea mediului ambiant?
• Teoretic se poate.
Pentru aceasta ar fi necesar să se obţină apă curată din apă uzată, iar nămolul activrezultat să fie utilizat în agricultură ca îngrăşământ
Probabil că este posibil ca toate deşeurile să fie supuse recirculării şi să se obţină din elemărfuri.
Chiar CO2 şi H 2O provenite din respiraţie pot fi transformate cu ajutorul fotosintezei înhidraţi de carbon şi oxigen.
Dar pentru toate acestea este necesară energie care trebuie găsită undeva, în mediul ambiant, de exemplu în rezervele de cărbune, petrol, etc.
• Problema constă în alegerea acelei activităţi care să exercite o daună ecologică mai mică
- 4 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
recicla, chiar de a elimina elementele nedorite sau periculoase, precum hidrocarburile sau metalele
grele. Folosind activitatea unor bacterii, este posibil reducerea caracterului periculos al metalelor
prin fixare sau, în opoziţie, a facilita recuperarea lor.
Pentru a acoperi nevoile energetice, aceste bacterii vor lua drept hrană, compuşi organici,
minerali sau lumina, pornind astfel procesul de biodegradare. În stare naturală, acestemicroorganisme vor reduce impactul poluării într-un timp destul de lung. Aici, intervine mâna
omului astfel încât putem accelera procesul de reabilitarea a terenului.
Asta presupune:
• analize precise
• izolarea familiei de bacterii active şi stabilirea proceselor bacteriene,
• metodele de implementare şi• extrapolarea principiului de la scara laboratorului la scara semi-industrială, ultimul popas
înainte de implementarea unui proces de tratare.
Exemplu de clasificare a bacteriilor
BIODEPOL (program european) a clasificat bacteriile în funcţie de tipul de poluare. Astfel, avem:(
Bacterii Scopul – FinalitateBacterii care oxidează compuşi sulfuraţi: • Implementarea proceselor bio-
2 Sursa : Biodepol 99- 14 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
4.2 Exemplu de decontaminare a unei zone cu biopilă (ex-situ)
Tratarea cu bacterii este însă folosită la ora actuală cel mai mult în cazul poluării cu
hidrocarburi clasice precum benzina şi motorină.
Tehnică de implementare « Ex-situ » este pila de bio-remediere.
Se amestecă bacteriile cu nutriente şi se injectează prin ţevile mari cu o cantitate de aer.
Aerul catalizează buna dezvoltare a microorganismelor.
Se consideră că această procedură trebuie să dureze cam 6 luni. Astfel se accelerează
procesul natural care altfel s-ar desfăsura în câţiva ani . Majoritatea terenurilor depoluate adică 60-
70%, poate fi folosite chiar ca pământ agricol.
Această metodă este însă limitată în funcţia de tipul de teren şi are dezavantajul că
pământul trebuie excavat din zona poluată şi adus la centru de retratare.
4.3 Exemplu de decontaminare in „situ” a zonelor poluate cu motorină
În prima etapă, se face o recoltare a solului pentru analiză la laborator. Apoi, se corecteaz
pH solului cu adăugare de P şi N. Bacteriile se dezvoltă optim dacă raportul C/N/P este de 100/10/1
(3)
Bacteriile sunt pulverizate sub formă lichidă pe suprafaţa solului sau injectate în sol.
Penetrarea lentă a bacteriilor şi repetarea acestei manipulări permit degradarea poluantului.Această metodă are şi limitele ei şi trebuie ţinut cont de anumiti parametri:
• permeabilitatea solului
• condiţii climatice locale
• tip de hidrocarbură şi concentraţia ei
3 Envirotop : societate de bio-remediere, Malmedy , Belgia- 17 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
Omul a ştiut întotdeauna să folosească plantele pentru supravieţuirea lui. Au fost folosite
primul rând ca resursă alimentară şi apoi, ca material de construcţii. De asemenea sunt folosite şi
pentru realizarea uneltelor. Omul, dar si maimuţele le folosesc de mult pentru caracteristicile
terapeutice, pentru tratarea bolilor sau pentru a izgoni paraziţii.
In secolul XVI, Andréa Cesalpino, botanist florentin, descoperă o plantă care creşte numa
pe stânci bogate în metale precum nichel. In 1814, studiile vor merge mai departe şi vor descoperi o plantă Alysum bertolonii care acumulează în organismul ei o concentraţie importantă de metale
prezente în sol. Insă, doar în 1970 se va dezvolta conceptul de folosire a caracteristicilor plantelor
pentru fito-remediere.
Uniunea Europeană a pornit un program de cercetare de fito-remediere: PHYTOTEC.
Şapte tări sunt partenere : Polonia, Italia, Spania, Cehia, Tăriile de nord şi Franţa. Alte industrii şi
organisme de cercetări lucrează împreuna precum Institutul Pasteur, Ineris, Agenţia Apeim CEA,
CNRSSP. Obiectivele urmărite sunt de a pune în comun rezultatele asupra metodelor de depoluare
costurilor aferente.
Fito-remedierea se poate face prin mai multe mecanisme. Ea, se declină în 2 categorii:
• Remedierea activă care distruge propriu- zis poluarea
• Remedierea pasivă care nu face decât sa o stabilizeze
Tehnicile de depoluare cu plante sunt de 4 tipuri:
• Fito-stabilizare
• Fito-extracţie
• Rizo-degradare
• Fito-volatilizare
- 19 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
In Europa, acest procedeu a avut succes: cel mai ilustru exemplu este cel de Maatheide în Belgia.
Tratarea acestui sit, foarte poluat în zinc şi cadmiu a fost realizat cu adaosul unui reziduu de
incinerare: beringită, şi apoi, replantat. Depoluarea s-a desfăşurat într-un termen de 10 ani.
Astăzi sunt repertoriate peste 320 de plante acumulatoare de metale grele(4) şi alti poluanţi care sun
clasificate astfel:- tip I: cele care acumulează Al, Ag, As, Be, Cr, Cu, Mn, Hg, Mo, Pb, Pd, Pt, Se, Zn,
Naphtalène
- tip II: Nichel
- tip III: radionucleide, hidrocarburi şi solvenţi organici.
5.4. Rizo-degradare
Este utilizat mai mult pentru
tratarea poluării cu hidrocarburi. Este
realizat de plante şi mai ales de
microorganisme rizo-carpice (care
trăiesc în rădăcini).
Principiu: microorganismele
care trăiesc în rădăcinile plantelor, vor degrada hidrocarburile incorporate în sol. O concentraţie de
tone pe hectar a poluantului permite o creştere normală a plantei şi un ritm de degradare ridicat de
către microorganismele care trăiesc în rizosferă (5).
Aceste micro-organisme pot fi bacterii precum P seudomonas, Xanthomonas, Micrococcu
sau ciuperci precum Aaspergillus sau Penicillium şi au capacitatea de degradare a compuşilor
organici prezenţi în sol. Fiind heterotrofe, vor lua ca hrană această materie organică după ce l-au
degradat prin enzimele pe care le secretă. Aceste organisme trăiesc în mod natural în sol. Insă, s-a
demonstrat că prezenţa unor plante pe sol poluat, le cresc eficienţa .
4 S.L. Hutchinsona, A.P. Schwab et M. K. Banks. « Phytoremediation of Aged Petroleum Sludge, Effect of Irrigation Techniques and Scheduling ». Journal of Environmental Quality 2001, 30:1516-1522
adâncime de 0,3 - 0,5m de masă filtrantă şi de dren. La acest nivel, apa trece doar la o tratare
biologică.
Filtrele sunt constituite dintr- un substrat filtrant cu o granulometrie variabilă în funcţie de
adâncime. Drenul de ieşire limitează debitul. Capacitatea de percolare al filtrului este întotdeauna
mai mare decât debitul apei la ieşire astfel încât apa poate sta pe filtru un timp necesar pentru tratar
Se consideră un debit de 0,05 litri de apa pe secundă si pe m2 de filtru.
Planta folosită pentru astfel de epurare este stuful. S-a încercat alt tip de plante terestre şi
acvatice însă, datorită producţiei înalte de biomasă şi de expunere îndelungată în apa, nu prearezistă. Ei fixează nămolul şi îi facilitează mineralizarea.
Astfel de filtre sunt estetice şi nu necesită o curăţare periodică. Sunt adaptate pentru
localităţi care nu depăşesc 2000 – 3000 de locuitori.
Exemplu: SAUDRUP pe malul fluviului MEUSE.
Înfiinţare Capacitate Apa primită Costul
1996 250 locuitori 200 locuitor 145 000 €
Număr de filtre Suprafaţa totală AlternanţaPrimul etaj
4 390 m-p 2 ori pe săptămânaAl doila etaj
2 270 m-p Săptămânal
- 26 -
5/11/2018 Tehnici Ale Biotehnologiei in Depoluarea Solurilor Si Apelor - slidepdf.com
• Bercea M. - Ecologie generală şi protecţia mediului, Ed.Ceres, Bucureşti, 2000
• S.L. Hutchinsona, A.P. Schwab et M. K. Banks. « Phytoremediation of Aged Petroleum Sludge, Effect of Irrigation Techniques and Scheduling ». Journal of Environmental Quality2001, 30:1516-1522