Determinarea Concentrației de Cd și Ni din Aer prin Tehnica GFAAS în Aglomerarea Baia Mare

1. INTRODUCERE - ARGUMENT

Atmosfera poate fi afectată de o multitudine de substanţe solide, lichide sau gazoase. Dat fiind faptul că atmosfera este cel mai larg şi în acelaşi timp cel mai imprevizibil vector de propagare al poluanţilor, ale căror efecte sunt resimţite în mod direct şi indirect de om şi de către celelalte componente ale mediului, se impune ca prevenirea poluării atmosferei să constitue o problemă de interes public, naţional şi internaţional. Potenţial, poluarea aerului este cea mai gravă problemă, întrucât are efecte pe termen scurt, mediu şi lung. Pe termen scurt şi mediu, poluarea are efecte negative, de natură să pună în pericol sănătatea omului, să dăuneze resurselor biologice şi ecosistemelor, să provoace pagube economice. Pe termen lung poluarea produce modificări asupra mediului prin efectul de seră, distrugerea stratului de ozon şi ploile acide. Starea atmosferei este evidenţiată prin prezentarea poluării de impact cu diferite noxe, calitatea precipitaţiilor atmosferice, situaţia ozonului atmosferic, dinamica emisiilor de gaze cu efect de seră şi unele manifestări ale schimbărilor climatice.

Omul inhalează zilnic aproximativ 15 000 litri de aer. Acest aer este compus în mare parte din azot (78%) şi oxigen (21%) însoţit de argon (0.9%) şi dioxid de carbon (0.035%). Restul este format din gaze rare (heliu, cripton, xenon) şi hidrogen. Straturile inferioare ale atmosferei conţin şi ele vapori de apă.

Insă în aer mai întâlnim, chiar dacă în cantităţi infime, poluanţi, cum ar fi: oxizi de sulf, ozixi de azot, ozon, oxid de carbon, particule în suspensie, etc. Aceşti poluanţi sunt emişi în atmosferă de către surse naturale (vulcani, vegetaţie, eroziune, etc.) dar şi antropice (transporturi, industrie, încălzire, agricultură, etc.). Transportaţi şi transformaţi în anumite condiţii meteorologice, aceştia se regăsesc la sol sub formă de depuneri uscate sau umede şi expun omul şi ecosistemul la un grad de poluare care depăşeşte uneori limitele admise de poluare a aerului. Astfel, trebuie să implementăm acţiuni pentru a reduce nivelul emisiilor (reglementarea surselor şi recomandări comportamentale) pe de o parte, iar pe de altă parte, pentru a reduce efectele acestor poluanţi, mai ales asupra sănătăţii (recomandări sanitare).

Problematica calităţii aerului a fost deosebit de critică în perioada înainte de 1989, când dezvoltarea economică nu a avut în vedere aspectele de mediu rezultante şi impactul negativ al activităţilor economice asupra tuturor factorilor de mediu.

Se cunoaşte foarte bine situaţia municipiului Baia Mare, în care industria minieră şi de metalurgie neferoasă a poluat zeci şi chiar sute de ani factorii de mediu prin emisii de pulberi în suspensie cu conţinut de metale grele (Pb, Cd) şi de gaze, îndeosebi dioxid de sulf.

La ora actuală, prin închiderea multor operatori economici, prin conformarea activităţilor ce se derulează în continuare la cerinţele de protecţie a mediului înconjurător impuse odată cu intrarea României în Uniunea Europeană, calitatea aerului şi a celorlalţi factori de mediu s-a îmbunătăţit simţitor.

Pentru protejarea sănătăţii umane, directivele europene prevăd obligativitatea statelor membre de a monitoriza în aglomerări şi în locuri unde se evidenţiază probleme, o serie de indicatori/poluanţi printre care şi metalele în aer. Cercetările în domeniu au pus în evidenţă efecte deosebit de periculoase asupra sănătăţii umane. Pulberile, praful, aerosolii şi fumul pot, pe termen scurt sau lung, să aibă efecte negative asupra mediului, respectiv asupra sănătăţii umane, în principal. Efectele constau in iritarea ochilor, a gâtului şi reducerea rezistenţei la infecţii (Negulescu şi al., 1995).

Impactul antropic asupra poluării atmosferei este un fenomen bine cunoscut în întreaga lume. Poluanţii apar în diferite forme, cu nivele diferite de toxicitate, şi printre aceştia se numără şi metalele în urme, care pot produce efecte acute şi cronice grave asupra sănătăţii umane. Aceşti poluanţi sunt emişi continuu în aer din diferite activităţi umane, în special în aglmerările umane unde se concentrează un număr mare de locuitori şi activităţi industriale. Metalele toxice au fost studiate în aerosoli, praful de casă, combustibili şi sânge, pentru a determina concentraţia şi a face corelarea cu originea lor, în vederea protejării sănătăţii umane (Mendoza, 2007).

Spectrometria de absorbţie atomică cu atomizare electrotermică (prescurtat ETAAS, electrothermal atomic absorption spectrometry), cunoscută şi sub numele de tehnica cuptorului de grafit (prescurtat GFAAS, graphite furnace atomic absorption spectrometry), este o metodă larg folosită la ora actuală pentru determinarea metalelor în urme (la nivel de ppb, μg/l) în diferite probe de mediu (particule în suspensie în aer, apă, sol, vegetaţie). Metoda oferă o sensibilitate mult mai bună, chiar cu câteva ordine de mărime, decât tehnica în flacără care este tehnica de bază a spectrometriei de absorbţie atomică. Un alt avantaj deosebit al metodei constă în faptul că pentru analiză este necesar un volum mic de probă (de ordinul μl).

Determinarea metalelor în particulele în suspensie din aer (fracţiile PM10, PM2,5 şi mai recent PM1) este realizată la ora actuală aproape exclusiv prin GFAAS (Karaca şi al., 2008, Mendoza şi al., 2007, Rajsic şi al., 2005). Directivele Uniunii Europene prevăd această metodă ca fiind metoda de referinţă pentru determinarea Pb, Cd, Ni şi As din diferitele fracţii ale pulberilor în suspensie din aerul înconjurător.

Tehnica ETAAS este utilizată ori de câte ori este nevoie să se determine conţinuturi mici de metale, chiar urme, indiferent de natura probelor, după o mineralizare/digestie corespunzătoare a acestora. Astfel această tehnică se foloseşte la determinarea metalelor din plante. După digestia în cuptorul cu microunde s-a determinat conţinutul de As, Ba, Cr, Co, Cu, Cd, Mn, Ni, Pb şi V în orezul din Turcia şi s-a dovedit că acest orez corespunde tuturor standardelor internaţionale (Aksu şi al., 2004) sau în inflorescenţa de lavandă şi extrasul de ulei de lavandă în Bulgaria (Bozhanov şi al., 2007), analize care au dus la concluzia că nu există nicio corelare între conţinutul de Cd, Cr, Cu, Fe, Mn şi Pb în inflorescenţă şi în uleiul extras din inflorescenţele respective. S-au întreprins numeroase cercetări pentru determinarea conţinutului de metale în vin, însă digestia acidă urmată de ETAAS la determinarea Cd înlătură toate deficienţele altor metode legate de interferenţele de matrice şi de volatilitatea Cd în mediu organic (Cvetkovic şi al., 2006).