Investigarea, remedierea si monitorizarea apei si solului din siturile contaminate; actiune stiintifica comuna de colaborare si formare

Necesitatea proiectului
     Diversele tipuri de poluanti deversati in ape si pe sol, compusi petrolieri, etc.,reprezinta o amenintare pentru sanatatea umana. Pentru imbunatatirea calitatii apelor freatice si depoluarea solurilor sunt necesare procedee moderne de investigare, monitorizare si remediere. Acest tip de proiect incadrandu-se in cadrul activitatilor din lista domeniilor CD prioritare: 3. Mediu.
     Acest domeniu de cercetare a fost studiat in ultimii ani de specialisti din ambele colective de cercetare, avand drept rezultat publicarea de diverse articole si rapoarte cu caracter tehnic si stiintific. Ca urmare a derularii acestui proiect, este de asteptat un efect sinergetic referitor la rezultatele stiintifice obtinute in cadrul celor doua colective.

Descrierea generala a proiectului
     Solurile si apele naturale nu contin poluanti in mod normal, dar pot avea unii compusi chimici care sunt considerati poluanti, ex. metalele grele, pesticidele. Activitatile umane, atat industriale cat si cele gospodaresti, pot afecta distributia geologica si biologica a unor compusi chimici datorita poluarii aerului, apei si solului.
     Scopul principal al acestui proiect este acela de a avea un schimb de idei, opinii si demersuri stiintifice despre investigarea, remedierea si monitorizarea apelor si solurilor din siturile contaminate. Activitatea stiintifica va fi orientata catre anumite situatii concrete in stransa coordonare cu alte proiecte similare ale celor doua parti.
     Unul din domeniile de cercetare il reprezinta demersurile stiintifice legate de monitorizarea metalelor din sol, ex. distributia metalelor grele in solul si apele freatice dintr-o zona industriala din judetul Valcea, si despre nivelurile limita admise de legislatie si modalitatile de remediere. Pentru o asemenea monitorizare se pleaca de la extractia conventionala si mineralizarea in cuptoare cu microunde si se merge pana la tehnici analitice de spectrometrie de adsorbtie atomica in furnale de grafit. Concentratia ridicata a metalelor grele in sol si ape freatice se reflecta printr-o crestere exponentiala a acestora in plante si apoi la animale si oameni. O tehnica de investigare o constituie utilizarea unor plante ca indicatori pentru poluarea mediului. Scopul unui asemenea studiu stiintific il constituie investigarea relatiei dintre continutul de ioni metalici poluanti, ex. Pb, Hg, As, Al, Zn, Cd, Cu, Fe, Ca, Mg, in ape si sol si acumularea acestora in plante. Analizele care au la baza spectrometria de adsorbtie atomica (AAS) utilizeaza metode statistice de calcul in vederea investigarii concentratiei ionilor metalici in plante, apa si sol.
     In cadrul laboratorului de spectrometrie de masa, cu ajutorul unui gaz-cromatograf cuplatcu spectrometru de masa (detector cu trapa ionica), se analizeaza compusi organici volatili (puncte de fierbere mai mici de 250 °C). Cu ajutorul acestui sistem se fac uzual analize calitative ale amestecurilor organice, determinari de pesticide din probe de apa si sol, analize ale compusilor volatili (COV) din probe de aer, apa si sol, cuantificarea triclorbenzenilor din apa etc. Analiza acestor compusi implica etape complexe de preparare a probelor ce cuprind extractia sau absorbtia contaminantilor, purificarea lor, prepararea etaloanelor, urmate de analiza propriu-zisa.
     Alt domeniu de interes stiintific pentru investigarea, remedierea si monitorizarea solurilor o constituie analizele izotopice, care sunt un element important in reconstructia paleoclimatica. Izotopii stabili ne ajuta sa distingem intre diferite tipuri de apa din diferite surse. Intre izotopii stabili ai apei (δ¹⁸O si δD) din precipitatii exista o relatie liniara empirica intre media anuala a temperaturiisi compozitia izotopica a precipitatiilor, constituind o baza in reconstructia paleotermica. Compozitia izotopica a oxigenului si hidrogenului din apa de ploaie variaza cu latitudinea, altitudinea, climatul si perioada anului.
     Analizele izotopice (D/H, ¹⁸O/¹⁶O, ¹³C/¹²C) facuta la ICSI Rm. Valcea utilizeaza o noua generatie de instrumente: Isotope Ratio Mass Spectrometer Continuous Flow (CF-IRMS) Delta V Plus, GasBench II, Flash EA/TC, spectrometru de masa CF-IRMS, etc. Aceste instrumente sunt utilizate la determinarea relatiilor dintre izotopii stabili din biomolecule in vederea probarii originii geografice si botanice. Aceasta metoda analitica a fost deja adoptata la nivelul UE ca metoda de monitorizare.
     Pe intreg parcursul procesului de remediere: planificare, selectie si implementare, trebuie luat in considerare minimizarea efectelor negative asupra mediului si maximizarea rezultatelor pozitive. Proiectul se va axa pe urmatoarele cele mai bune optiuni:
   a) selectarea optiunilor de remediere;
   b) implementarea;
   c) managementul resurselor si energiei.
     Procesul de remediere isi propune sa se autodefineasca prin doua subplanuri: primul consta in definirea liniilor generale de remediere si al doilea se refera la indicarea si selectarea tehnologiilor adecvate.

Indicii generale - planificarea
     In etapa de realizare a planurilor de remediere a sitului trebuie luate in considerare urmatoarele criterii:
   a) procesul de remediere sa fie complet astfel incat la final sa permita o utilizare fara restrictii a zonei;
   b) procesul sa se realizeze la fata locului;
   c) sa se ia in calcul utilizarea apei, energiei si a altor resurse;
   d) procesul trebuie sa ia in calcul si refacerea completa a sistemului ecologic din sit si imediata vecinatate.

Indicii generale - actiuni de remediere
     Dupa fiecare etapa de investigare si caracterizare a sitului trebuie selectata metoda de remediere, planul si implementarea actiunii de remediere, actiunile de mobilizare, constructie, operare si mentenanta, restaurarea si inchiderea operatiilor. Pentru aceasta trebuie luati in considerare urmatorii factori:
   a) prevenirea - minimizarea sau limitarea contaminarii sau impactului asupra sistemului ecologic;
   b) minimizarea poluarii aerului datorita utilizarii echipamentelor grele;
   c) minimizarea compactarii solului, eroziunii, revarsarii si a impactului hidrologic asupra sistemuluidin imediata vecinatate;
   d) reutilizarea cladirilor si minimizarea deseurilor din constructii (Green building construction and demolition);
   e) utilizarea de energii regenerabile pentru echipamentele din teren.

Indicii generale - utilizarea energiei si resurselor
     Managementul proiectului trebuie sa includa si o strategie de reducere a consumului de energie, apa sau alte resurse, diminuare a emisiilor de gaze cu e4fect de sera, intregul proces integrandu-se cu conceptele si criteriile remediere "verde":
   a) reducerea consumului de energie fara afectarea procesului;
   b) reducerea consumului de energie si a amprentei de carbon pe unitatea remediata:
   c) optimizarea eficientei energetice;
   d) utilizarea de resurse regenerabile, ex. biocarburanti, energie solara, etc.;
   e) managementul resurselor, reducerea, reutilizarea si reciclarea.

Selectarea tehnologiei adecvate si a programelor de calcul
     Principalele tehnologii si programe de calcul necesare actiunii de remediere care trebuie sa se ia in calcul si amprenta de carbon trebuie sa aiba in vedere urmatoarele:
   a) utilizarea de echipamente care functioneaza pe baza de energii regenerabile;
   b) minimizarea si optimizarea resurselor (reutilizare, reciclare si reducere);
   c) principii "verzi" in ceea ce priveste managementul constructiilor;
   d) bioremedierea in situ;
   e) utilizarea programelor de calcul referitor la managementul emisiilor si a amprentei de carbon.
     Indiciile generale, tehnologiile si programele de calcul mentionate anterior au fost si vor fi testate in situ in diverse aplicatii. Acestea includ situri contaminate cu petrol, explozivi sau metalegrele.

Referinte despre interesul comun existent al tarilor partenere pentru proiectul propus si justificarea necesitatii de colaborare cu celelalte echipe de cercetare
     Ambele grupe de cercetatori au experienta in acest domeniu de cercetare, implicandu-se in diverse proiecte de cercetare si avand participari in diverse jurnale de psecialitate sau conferinte stiintifice. Aria comuna de cercetare stiintifica a celor doua grupuri o reprezinta investigarea, remedierea si monitorizarea apelor si solului din siturile contaminate.
     Coordonatorii inteleg importanta cooperarii bilaterale internationale, utilizand aceasta sansa in vederea intelegerii aprofundate a acestui domeniu si intaririi colaborarii intre grupurile de cercetare ale ambelor tari.
     Mai mult, grupurile stiintifice dispun de tineri cercetatori cu experienta in domeniul de cercetare mentionat, ceea ce constituie o resursa umana importanta in retelele internationale de excelenta.

Referinte

• E. David, I. Stefanescu, etc., "Toxic chemicals in sediments from water and their effects on its quality", RMZ Materials and Geoenvironment, Ljubljana, SLO, Vol. 52, No. 1, 2005;
• E. David, I. Stefanescu, etc., "A New Solution for Waste Water Treatment", Proceedings of The 2^nd Israel-Palestinian-International Conference on "Water for Life in the Middle East", 2004;
• J. S. Cho, J.T. Wilson, F.P. Beck, "Vertical Profiles of Hydraulic Conductivity Measured with Direct Push Methods", ASCE Journal of Environment Engineering, 2000;
• J.S. Cho, W.H. Choi, M.H. Kim, "Pilot Tests for Design of Soil Bioventing", Korean Civil Engineering Research, vol. 20, 2-B, Korean Society of Civil Engineers, 2000;
• J.S. Cho, W.H. Choi, M.H. Kim, "Simulation of air flow during soil venting", Korean Civil Engineering Research, vol. 20, 2-B, Korean Society of Civil Engineers, 2000.