Protectia calitatii solului

Protectia calitatii solului

Pentru prevenirea si combaterea poluarii solului trebuie avute in vedere tipurile de poluare la care acesta este supus.

►Prevenirea eroziunii solului, datorita apelor sau a pantei terenului de 5 - 8 % se realizeaza prin:

● culturi antierozionale;

● executarea de culturi in fasii, cu sau fara benzi inierbate;

● lucrari de terasarea terenului;

● aplicarea asolamentelor;

● executarea araturilor pe curbele de nivel;

● plantarea de perdele forestiere;

● realizarea de constructii pentru prevenirea si combaterea efectelor torentilor;

● regenerarea pajistilor;

►Pentru prevenirea degradarii fizice sunt necesare:

● pregatirea solului in conditii de umiditate optima;

● irigari efectuate la timp si in cantitatea corespunzatoare

● rotatia culturilor;

● efectuarea lucrarilor agrare conform cerintelor si in graficul de timp.

►Pentru prevenirea acidifierii trebuie:

● utilizare corecta a fertilizantilor dupa analiza solului;

● controlul pH-ului solului;

● aplicarea de amendamente cu calciu in caz de sol acid.

►Pentru prevenirea si combaterea poluarii prin exces de apa se executa:

● retele de desecare si drenaj;

● lucrari de afanare la 70 - 80 cm adancime;

● irigarea va evita formarea de balti;

● se vor cultiva specii de plante corespunzatoare zonei;

►Saraturarea secundara se poate preveni si combate prin:

● mentinerea cantitatii de apa in sol la valorile optime;

● prevenirea formarii de cruste prin executarea de lucrari agricole;

● acoperirea cu covor vegetal pe durata cat mai indelungata;

● constructia de sisteme de drenaj si de desecare;

● urmarirea continutului de saruri din sol.

►Poluarea chimica, biologica si cu materiale radioactive se poate preveni prin controlul namolurilor aplicate, a conditiilor de depozitare a materialelor.

►Poluarea cu pesticide a solurilor se poate preveni prin:

● cultivarea de soiuri de plante rezistente la daunatori, care nu mai necesita tratamente cu pesticide;

● selectionarea semintelor;

● utilizarea asolamentelor;

● utilizarea metodelor biologice, ca de exemplu: insamantarea unei suprafete reduse, pe terenul de la care se urmareste o anumita cultura, cu un soi care atrage daunatorii, creandu-se astfel o zona capcana, in care se va realiza distrugerea locala a daunatorilor.

●utilizare de feromoni - substante chimice care perturba procesele naturale de reproducere a insectelor daunatoare (masculii nu mai pot identifica insectele femele).

Se mai aplica:

●atragerea unor pasari, a unor specii de insecte, sau de microorganisme, ce distrug parazitii de pe un teren cultivat.

►Insecticidele microbiene ofera o alternativa complementara la preparatele chimice atat sub aspect economic cat mai ales ecologic.

Ele se obtin pe baza unor microorganisme patogene, izolate din insecte moarte datorita epidemiilor naturale.

Preparatele bioinsecticide sunt constituite din specii foarte virulente de Bacillus thuringiensis, componentele active fiind sporii si cristalele toxice de deltaendotoxina pe care bacteria ii secreta in mod natural. Aceste preparate sunt active asupra stadiilor larvare de lepidoptere.

Dupa administrarea pe frunze, larvele ingereaza cristale proteice, care la nivelul tubului digestiv - datorita pH-ului si enzimelor specifice se dizolva si distrug celulele tubului digestiv, producand moartea. (MIU si colab., 2002).

Pentru protectia integrata a plantelor se utilizeaza o gama variata de produse care contin extracte vegetale, compusi extrasi din plante, in amestec cu alte substante organice sau minerale; dintre acestea citam cateva (tabelul 1).

Tabel 1. Produse comerciale utilizate in protectia integrata a plantelor (d.Oroian, 2008)

►Practicarea unei agriculturi durabile (ecologice) are ca scop realizarea unor sisteme agricole durabile, diversificate si echilibrate care sa asigure protejarea resurselor naturale si sanatatea consumatorilor.

● Principiile de baza sunt :

. eliminarea oricaror tehnologii poluante;

. realizarea structurilor de productie si a asolamentelor, in cadrul carora rolul principal il detin rasele, speciile si soiurile de inalta adaptabilitate;

. sustinerea continua si ameliorarea fertilitatii naturale a solului;

. integrarea cresterii animalelor in sistemul de productie a plantelor si produselor din plante.

. aplicarea unor tehnologii atat pentru cultura plantelor cat si pentru cresterea animalelor care sa satisfaca cerintele speciilor, soiurilor si raselor.

Conversia productiei conventionale la cea ecologica va avea in vedere realizarea unui agrosistem viabil si durabil.

Conceptul de agricultura ecologica vizeaza:

- eliminarea sau reducerea semnificativa a cantitatilor de fertilizatori chimici, pesticide si insectofungicide;

- valorificarea capacitatii unor microorganisme naturale sau modificate genetic de a fixa pe cale biochimica azotul atmosferic, de a solubiliza fosfati sau alte saruri minerale sau de a sintetiza substante cu rol insecticid, biopesticid, fitostimulator si/sau fitoprotector.

►O alternativa la utilizarea fertilizatorilor chimici o reprezinta preparatele bacteriene cunoscute sub denumirea generica de biofertilizatori, care sunt alcatuiti din una sau mai multe tulpini de bacterii utile soiului.

Dintre principalele specii bacteriene (forme naturale sau modificate genetic) utilizate pe scara larga ca biofertilizatori in Europa, Asia, America si Australia citam:

- Azotobacter chroococcum - bacterie libera fixatoare de azot;

- Rhizobium spp. si Bradyrhizobium japonicum- bacterii fixatoare de azot simbionte;

- Bacillus megaterium ssp. phosphaticum- bacterie solubilizatoare de fosfor si alte microelemente;

♦ Aceste bacterii se utilizeaza ca biofertilizatori in cultura cerealelor, plantelor tehnice, leguminoaselor si plantelor furajere

♦ Microorganismele obtinute industrial si utilizate separat sau in combinatii diferite, imbogatesc solul in azot asimilabil, fitohormoni (auxine, citochinine, gibereline), vitamine, acizi organici, factori de crestere si microelemente asimilabile.

♦ Rezultatul - utilizarii lor este imbunatatirea calitatilor nutritive ale solului, a starii de sanatate a plantelor, cu un spor de recolta de 10-30%.

♦ In plus, prin utilizarea lor in locul fertilizatorilor chimici, costurile se reduc cu cel putin 25%, in conditiile diminuarii poluarii cu nitrati si nitriti a solului, apelor freatice si produselor agricole.

Tehnologii de remediere a solului, apei si aerului cu ajutorul plantelor (fitoremediere)

► Definitia fitoremedierii scoate in evidenta acceptiunea de baza a termenului, aceea de utilizare a plantelor in tehnologiile de curatire a mediului.

Etimologic, termenul provine din cuvintele phyto (lb. greaca) = planta si remedium (lb. latina) = restabilirea echilibrului, remediere.

►Poluantii care pot fi inlaturati prin fitoremediere sunt: metale, pesticide, solventi, explozivi, uleiuri brute, hidrocarburi aromatice policiclice.

Decontaminarea se realizeaza asadar "in situ" si priveste: solurile, namolurile, sedimentele, apele de adancime ⁄ suprafata si chiar aerul.

►Specii utilizate:

►se cunosc aproximativ 300 specii de plante superioare care actioneaza adesea in asociatie cu o serie de microoganisme in procese de fitoremediere;

► dintre familiile cu cei mai numerosi reprezentanti cu potential in fitoremediere enumeram: Gramineae, Leguminosae, Brassicaceae, Salicaceae.

Numarul grupelor taxonomice ce cuprind plante considerate hiperacumulatori de metale variaza in functie de tipul de metal care este acumulat:

Ni este acumulat de plante din 300 grupe taxonomice; Co din 26, Cu din 24, Zn din 18, Mn din 8, Pb din 5, Cd din o grupa taxonomica.

●Plante - hiperacumulatori de metale (Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, B, Se): reprezentanti din familiile: Brassicaceace, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Poaceae (Baker, 1995).

►Ca exemple se pot cita:

Specii erbacee: Brassica juncea, Thlaspi caerulescens, Helianthus annuus, Nicotiana tabacum, Medicago sativa,etc

Specii lemnoase Populus deltoids x nigra, Salix nigra, Salix viminalis Betula pendula.

Specii higrofile si hidrofile: Scirpus lacustris, Typha angustifolia, Phramites australis, , Eichhornia crassipes, Lemna minor Potamogeton natans, Elodea canadensis.

►Caracteristicile morfologice si fiziologice ale plantelor, care le fac utilizabile in remedierea contaminantilor:

►tipul de radacina,

► adancimea la care aceasta poate patrunde,

► tipurile de microorganisme asociate,

► tipurile de exudate radiculare,

► rata de crestere,

► rata de transpiratie,

►mecanismele metabolice responsabile de remedierea diferitilor contaminati,

►particularitatile reproducerii,

► alelopatia etc.

►Tehnologii de remediere

1. Fitoextractia sau fitoacumularea

►Cu sau fara ajutorul chelatilor din sol, plantele absorb si concentreaza poluantii in partile lor recoltabile (frunze, tulpini, etc.);

►Cel mai adesea plantele sunt recoltate si incinerate;

2. Fitodegradarea (Fitotransformarea

►Unele plante produc enzime (dehalogenaze, oxigenaze etc.) care catalizeaza degradarea substantelor absorbite sau adsorbite;

►Substantele toxice sunt transformate in substante netoxice sau mai putin toxice prin metabolismul contaminantilor, in tesuturile plantelor sau / si prin organismele din rizosfera mentinute de catre plante (rizodegradare sau degradare prin rizosfera).

Exemplu:

► Exudatele radacinii de la Datura innoxia si Lycopersicum peruvianum contin peroxidaza, lacaza si nitrilaza care ar putea fi utilizate pentru a degrada unii poluantii organici din sol (Schnoor si colab. 1995; Lucero si colab. 1999):

3. Fitovolatilizarea

► Contaminantii solubili sunt preluati odata cu apa de catre radacina, transportati spre frunze si volatilizati in atmosfera, prin intermediul frunzei (stomate).

Exemplu:

► seleniu ar putea fi volatilizat prin transformarea sa in dimetilselenid de catre microorganisme si alge (Neumann si colab. 2003).

4.Fitostabilizarea

►Imobilizarea si reducerea accesibilitatii contaminantilor in sol se realizeaza prin acumulare la nivel radicular sau prin precipitarea in sol de catre exudatele radacinii.

► Plantele ce cresc pe locuri poluate ar putea de asemenea sa stabilizeze solul si sa constituie un covor protector care sa reduca eroziunea eoliana sau a apei si contactul direct al contaminantilor cu animalele.

5. Rizofiltrarea (fitofiltrarea

►Utilizata pentru depoluarea si refacerea surselor de apa subterane si de suprafata.

► Rolul principal in aceasta tehnica il detin fenomenele de adsorbtie si absorbtie radiculara, si in consecinta, aceasta tehnologie necesita in mod obisnuit o suprafata mare a radacinii.

6. Degradarea prin rizosfera

►Implica descompunerea enzimatica a poluantilor organici datorita activitatii enzimelor microbiene.

♦ Acesti produsi de degradare sunt volatilizati sau incorporati in interiorul microorganismelor si in matrixul solului din rizosfera.

► Speciile erbacee cu o densitate mare a radacinilor, leguminoasele care fixeaza azotul, specii care au o rata inalta de evapotranspiratie sunt asociate cu diferite populatii microbiene.

♦ Aceste specii creeaza un mediu aerob in sol care stimuleaza activitatea microbiana ce intensifica oxidarea compusilor chimici reziduali (Jones si colab. 2004; Kirk si colab. 2005).

►Numeroase studii arata ca speciile micorizante au abilitatea de a reduce toxicitatea metalelor grele pentru plantele superioare.

Aceasta depinde de micoriza si de metalul implicat:

Cd : Suillus bovinus - Pinus sylvestris; Paxillus involutus - Picea abies;

Pb: Paxillus involutus - Picea abies;

Zn: Paxillus involutus si Amanita muscaria - Betula sp.

7) Fitorestaurarea

►Implica remedierea completa a solului contaminat (Bradshaw 1997).

►In particular aceasta tehnologie utilizeaza plante care sunt specifice tipului respectiv de sol, pentru a-i reda starea naturala.

►Obiectivul principal al celor mai multe proiecte de fitoremediere il constituie restaurarea mediului care are un nivel de contaminare acceptat legal.

Combinarea mai multor tehnologii de fitoremediere ar putea fi mai eficienta pentru restaurarea mediului.

►Utilizarea simultana a mai multor tehnologii de remediere este in functie de tipul de deseuri de pe terenul respectiv.

►De exemplu, un sistem combinat de remediere ar putea include plante hiperacumulatoare de metale toxice si plante care stimuleaza activitatea microorganismelor specializate pentru degradarea contaminantilor organici.

Avantaje si limite

Avantaje:

● costul fitoremedierii este mai redus decat cel al procedeelor traditionale in situ si ex situ;

● plantele pot fi usor supravegheate;

● recuperarea si reutilizarea metalelor valoroase;

● este o metoda mai putin distructiva pentru ca utilizeaza organisme naturale si protejeaza starea naturala a mediului;

●tratamentele de fitoremediere pe termen lung pot fi destinate planurilor de refacere a peisajului;

De exemplu., bordurile de arbori utilizate pentru umbrire si design vizual pot, de asemenea, realiza remedierea apelor freatice.

Asemenea vegetatie poate crea valoroase nise ecologice, in particular, in ariile urbane.

Limite:

●fitoremedierea este limitata de suprafata si profunzimea radacinii;

●cresterea lenta si biomasa redusa solicita o investitie in timp la fel de importanta sau / si adaos de chelati sau alte substante;

●supravietuirea plantelor poate fi in pericol datorita toxicitatii solului contaminat si conditiilor generale ale solului;

●bioacumularea posibila a contaminantilor trecand in lantul alimentar, de la nivelul consumatorilor primari la nivelul celor secundari.

►Specii eficiente pentru a inlatura unii poluantii din aer (benzene, toluen, TCE - tricloretilena): Pelargonium domesticum, Ficus elastica,Chlorophytum comosum (mai eficienta),

Kalanchoe blossfeldiana