Apa in doua ipostaze - apa pura - Stare naturala

Apa in doua ipostaze

Apa, izvorul vietii !

Apa are un comportament ciudat pentru un lichid: se dilata atunci cand ingheata, in loc sa se contracte, la fel ca si celelalte compuse. Are puncte de fierbere si solidificare neasteptate, in comparatie cu cel ale moleculelor cu structura similara: hidrogenul sulfurat.

Dar apa este un compus chimic fara de care viata nu ar fi putut aparea pe Terra. Racind cu vaporii ei planeta timp de mai bine de patru miliarde de ani, apa in stare de vapori a devenit 'solventul vietii'. De asemenea, apa in stare lichida a facut posibila inchiderea unor mari cantitati de gaz carbonic pe fundul oceanelor. Acest factor a limitat foarte mult efectul de sera de pe planeta si a facilitat aparitia conditiilor de viata pe Terra.

Condensandu-se dupa racirea Terrei, apa de la suprafata va da nastere oceanelor in care va aparea viata. Recentele misiuni spatiale au lansat ipoteza potrivit careia cometele sunt alcatuite din gheata in care s-ar afla incorporati diversi compusi organici. Nu este exclus ca, in perioada in care Terra era bombardata in continuu de

aceste corpuri celeste , o mare cantitate de apa sa fi ajuns pe Pamant si in acest mod.

Rezervoare de apa pura

In regiunile cele mai reci ale globului , caderile de zapada abundente fac sa se formeze nevene, la a caror baza se produc concretiuni de gheata care vor da nastere ghetarilor. Acest proces extrem de indelungat care se poate intinde pe parcursul a mai multor milioane de ani, da nastere unor enorme volume de gheata. Masive intregi se afla sub calota glaciara din care razbat la suprafata doar piscurile cele mai inalte. Dupa ultimele estimari stiintifice, ghetarii ar cuprinde in masa lor mai bine de trei sferturi din rezervele de apa ale Pamantului; topirea lor ar face ca nivelul marii sa se ridice cu 60 de metri.

La aceste altitudini, si ca urmare a presiunii atmosferice, gheata nu mai este casanta, si prezinta chiar o anumita vascozitate; drept urmare, ea se scurge intr-un ritm relativ regulat, de zece m/an. In miscarea lor de la suprafata , ghetarii antreneaza stanci si fragmente de sol, pe care le depun sub forma unor imense gramezi de piatra. Astfel se formeaza morenele.

Apa - element esential al vietii

Multe secole apa a fost considerata ca un element.

In 1781, fizicianul englez H. Cavendish a aratat ca apa se formeaza prin explozia unui amestec de hidrogen si oxigen, cu ajutorul scanteii electrice.

In 1783, Lavoisier a repetat experienta, realizand pentru prima oara sinteza cantitativa a apei. S-a stabilit atunci ca 2g de hidrogen se combina cu 16g oxigen pentru a da 18g apa.

In 1805, Humboldt si Gay-Lussac au aratat ca apa este formata din doua volume de hidrogen si un volum de oxigen.

Apa naturala consta in amestecul speciilor de izotopi ai oxigenului: 16O, 17O, 18O, cu cei trei izotopi ai hidrogenului: 1H, 2H, 3H. Combinarea acestora genereaza 18 specii de molecule de apa.

Apa pura este intotdeauna un amestec de apa usoara (H2O) si de cantitati extrem de mici de apa grea (D2O) si apa hipergrea (T2O).

Stare naturala

In natura, apa se gaseste din abundenta, in toate starile de agregare:

' in stare lichida (forma in care acopera 2/3 din suprafata pamantului; sub forma de

mari, oceane, rauri, fluvii, ape subterane);

' in stare solida (formeaza calote glaciare);

' in stare gazoasa (atmosfera contine o cantitate considerabila de apa, sub forma de

vapori de apa, invizibili).

Apa urmeaza un circuit in natura.

Caldura soarelui determina evaporarea apei de suprafata. Vaporii rezultati se ridica in atmosfera. Daca in atmosfera saturata cu vapori de apa apare o scadere a temperaturii, parte din vaporii condensati iau forma de nori, ceata, ploaie, zapada sau grindina.

In anotimpurile calde, dar cu nopti racoroase se depune roua, iar daca temperatura solului este sub 0 C, se depune bruma.

Apele ajunse la nivelul solului sau cele ce rezulta din topirea zapezilor, in parte umplu din nou lacurile, raurile, fluviile, marile si oceanele. Alta parte strabate straturile de pamant, la diferite adancimi, formand apele freatice. Apa subterana poate reaparea la suprafata, fie prin izvoare, fie extrasa prin fantani, puturi sau sonde.

In cadrul acestui mare circuit natural se disting circuite secundare, dintre care, importanta deosebita prezinta circuitul biologic. Acesta consta in patrunderea apei in organismele vii si redarea ei in circuitul natural prin respiratie, transpiratie si moartea organismelor. Distingem si un circuit apa-om-apa care se refera la interventia activitatii omului in circuitul natural.

In natura nu exista apa pura; date fiind interactiunile cu mediul ea contine gaze, substante minerale si organice dizolvate in suspensie.

Chiar apa de ploaie, care ar trebui sa fie cea mai curata apa naturala (devenita astfel printr-o distilare naturala) poate prezenta dizolvate anumite impuritati de tipul: CO2, NH3 sau chiar H2S, SO2- ca urmare a contactului prelungit cu aerul.

In regiunile tropicale, apa de ploaie are o putere de dizolvare foarte mare. Specialistii au calculat ca in peninsula Indochina, apa de ploaie ce cade pe un hectar, pe parcursul unui an, contine 8 kg HNO3. In Brazilia, 50g apa la m3 de ceata contine 15-18 mg H2CO3 si 19 mg HNO3. Este o apa acida ce ataca rocile.

Cea mai variata compozitie dintre toate apele naturale o au apele subterane. Ele contin cantitati mari de substante solide sau gazoase. Ajunse la suprafata, aceste ape, formeaza izvoare de ape minerale.

Se spune ca, atunci cand evreii insetati au traversat desertul Sinai, Moise a lovit cu toiagul sau o stanca si apa a tasnit. De la Moise la radiestezisti a fost un drum extrem de lung.

Prin radiestezie, termen intens studiat in ultima perioada, se intelege capacitatea unei persoane de a percepe actiunea campului electric si magnetic emis de o panza de ape subterane, de zacaminte- in special feroase.

Inainte chiar de invazia romana, galii cunosteau calitatea apelor minerale; s-au gasit mici altare construite de acestia in preajma unor astfel de izvoare. In statiunile termale din Masivul Central, Alpi sau Pirinei s-au gasit urme ale vechilor captari galo-romane si piscine uriase.

Dupa compozitie, apele minerale pot fi: acide (continut ridicat de CO2), alcaline (predomina sulfatii de magneziu si sodiu), sulfuroase (contin sulfuri alcaline), feruginoase (contin carbonati de fier di si trivalent).

Tara noastra are un potential ridicat de ape minerale. Sunt cunoscute statiunile balneo-climaterice ca cele de la Buzias (ape carbogazoase si feruginoase), Calimanesti, Govora, Caciulata (ape sulfuroase), Slanic Prahova, Ocna Sibiului (saline).

Factorii determinanti ai efectului terapeutic precum: termalitate, prezenta gazelor dizolvate (O2, CO2, H2S, CH4, N2, gaze rare), prezenta unor substante de natura minerala sau organica (hormoni, antibiotice) permit utilizarea acestor ape in tratarea unei game foarte largi de afectiuni ale aparatului cardio-vascular, locomotor, anemii, boli ale sistemului nervos si boli endocrine.

Apele din rauri au o compozitie variabila. Sunt in general slab mineralizate. Contin Ca2+ si HCO3- si mai rar SO42- si Cl-.

Apele marilor si oceanelor sunt puternic mineralizate. Marile interioare au concentratii in saruri, fie mai mari (Marea Mediterana), fie mai mici (Marea Neagra- in special NaCl) comparativ cu apele oceanelor. In cazul Marii Moarte, concentratia de saruri este atat de mare incat viata nu poate exista.

Sarurile apei de mare contin 89 cloruri, 10 sulfati, 0,2 carbonati.

Totalitatea apei pe pamant este de aproximativ 1,46 miliarde km3 din care 97 in oceane si mari, 2 in calote glaciare si 1 in rauri, lacuri, panze subterane.

Apa potabila nu trebuie sa contina organisme animale si vegetale si sa satisfaca cerinte de calitate superioara privind indicatori fizico-chimici, biologici si bacteriologici.

Alimentarea cu apa a centrelor urbane prezinta o mare importanta, caci apele trebuie sa fie tratate inainte de a fi puse la dispozitia populatiei.

Pentru epurarea apei se folosesc: ozon, clor, hipoclorit de calciu (apa de Javel), cloramina. In cazul clorului se utilizeaza aproximativ 0,1 mg clor la litru. O cantitate prea mare de clor da insa apei un gust dezagreabil si chiar un miros urat.

Serviciile americane adauga apei potabile putina fluorura de sodiu, pentru a combate cariile dentare.

Apa pentru vietuitoare

Apa este un component indispensabil vietii. Un om consuma in medie 3 l apa/zi, iar corpul sau are un continut de 60-70 apa. Un pom evapora aproximativ 200 l apa/zi.

In organismele vii, apa este continuta in forma: intracelulara (50 ), interstitiala (15 ) si circulanta (5 ).

Tesutul adipos si oasele contin 33 apa, muschii 77 , plamanii si rinichii 80 , substanta cenusie 85 , iar lichidele biologice: plasma 90 , saliva 99,5 .

Un om adult, cantarind 70 kg contine apa intr-un procent de 65-70 din greutatea sa, adica pana la 50 kg apa.

Fiintele vii nu pot supravietui in absenta apei, toleranta la deshidratare depinzand de specia respectiva.

Apa este nu numai un constituent al organismelor vii dar joaca si un rol extrem de important ca cel de regulator termic sau de irigator al tesuturilor vii.

Un adult normal trebuie sa absoarba aproximativ 2,5-3 l apa/zi, preluati fie sub forma de bauturi sau apa continuta in alimente precum si apa de combustie a alimentelor si tesuturilor (aport endogen).

Daca ne raportam la regnul vegetal, apa este continuta in: salate, castraveti, andive (95 ) sau in rosii si morcovi (90 ). Merele contin 85 apa, cartofii 80 , sporii bacteriilor doar 50 apa, fosolele si mazarea 10 .

Daca apa joaca un rol atat de important pentru viata, in mod firesc se pune intrebarea: care este rezistenta organismelor in conditiile lipsei apei?

Camilele traversand desertul isi pot produce aproximativ 40 l apa prin oxidarea grasimilor ce se gasesc in cocoasa. In conditii normale, camila se hraneste insa cu plante verzi, ce contin multa apa.

Se cunosc insecte ce iau apa de la vegetale uscate dar higroscopice (absorb umiditatea din aer).

Rozatoarele din deserturi pot trai in absenta apei consumand doar ierburi, scoarta de copaci, frunze uscate. In captivitate apa este procurata pe cale endogena adica prin oxidari celulare, reusind sa traiasca fara sa bea chiar 6 luni.

Carnivorele care au nevoie imediata de apa, pentru a-si elibera reziduurile azotoase se hranesc cu erbivore ale caror tesuturi contin multa apa.

Omul s-a adaptat la conditiile mediului inconjurator- populatia nomada a deserturilor consuma o cantitate mai mica de apa decat populatia sedentara.

Se cunosc si plante care au o rezistenta mare la deshidratare- cacteele contin tesuturi imbibate cu apa, asa-zis ,,suculente''.

Toate animalele de pe glob, ca si omul, poseda modalitati de procurare a apei.

In timpul activitatilor zilnice, in organismul uman sunt ,,arse'' zaharuri si grasimi. Prin arderea lor se formeaza CO2 si H2O; CO2, toxic, este inlaturat iar H2O se poate utiliza pentru diferite necesitati ale organismului.

Din 1g zaharuri rezulta 0,56 g H2O, iar din 1g grasimi se formeaza 1,07 g apa. Zilnic, un adult sintetizeaza 300 g apa.

Animalele din stepele uscate si deserturi, serpi, soparle, girafe, zebre, struti au capacitatea de a acumula mari cantitati de lipide (grasimi) prin oxidarea carora rezulta apa (la o camila rezerva de grasimi din cocoasa este de 110-120 kg).

Viata nu ar fi fost posibila in zonele de desert daca animalele din aceste zone nu ar fi invatat sa se ascunda ziua de caldura si daca nu ar fi avut posibilitatea de a impiedica evaporarea apei din organism.

Extrem de interesant este experimentul realizat cu 300 de ani in urma de un savant- Sanctorius- care a observat ca greutatea organismului uman se modifica neincetat. El a construit un cantar mare si asezat ore in sir pe acest cantar isi urmarea propria greutate. Peste noapte, Sanctorius pierdea aproape un kg. Cauzele sunt multiple: prin indepartarea CO2 din organism, greutatea omului scade cu 75-85 g in 24 ore. Pe cale pulmonara se evapora 150-500 g apa zilnic, iar prin piele si mai multa.

Prin transpiratie, pe vreme rece, se evapora 250-1700 g apa. In cazul unei munci fizice dificile, prestata pe vreme uscata si calda, cantitatea de transpiratie poate atinge chiar 10-15 l in 24 ore. Pe aceasta cale, organismul combate de fapt supraincalzirea. Pentru evaporare se consuma o cantitate de caldura de 600 calorii pentru 1 l sudoare. Daca aceasta caldura ar fi toata furnizata de corpul omenesc, temperatura lui ar cobori cu aproximativ 10 C.

Corpul omenesc furnizeaza pentru evaporare doar o cantitate mica de caldura; astfel transpiratia nu poate asigura racirea corpului, dar permite evitarea supraincalzirii. Numai datorita evaporarii apei la nivelul plamanilor si pielii, temperatura corpului uman se mentine la valori in jurul a 37 C, chiar daca temperatura ambientala este de 40-50 C.

Se stie ca arsita din zonele de desert este mai suportabila decat cea din padurile tropicale umede. Aceasta se explica prin faptul ca in atmosfera umeda sudoarea se evapora lent, se aduna in picaturi ce se preling pe corp si nu apare senzatia de usurare.

De ce nu putem bea apa de mare?

Raspunsul este la indemana daca se cunoaste compozitia apei de mare. Aceasta contine saruri.

O cantitate de 100 g saruri provenite prin consumarea apei de mare, ajunse in sange pot genera adevarate accidente. Daca limita normala de saruri in sange este depasita, organismul tinde sa se debaraseze de cantitatea suplimentara de saruri, un rol important in aceasta curatire jucandu-l rinichii.

Un adult elimina aproximativ 1,5 l urina in decursul unei zile, adica jumatate din cantitatea de apa primita in 24 de ore. Cu apa sunt eliminate simultan si Na, Ca, K.

Concentratia sarurilor in apa de mare fiind mult mai mare decat a sarurilor din urina, pentru ca organismul sa elimine aceste saruri patrunse odata cu apa de mare, ar fi necesara o cantitate mult mai mare de apa decat cea bauta.

Pestii au un aparat de desalinizare, ce se afla la nivelul branhiilor unde, celulele specializate preiau din sange sarurile si impreuna cu un mucus foarte concentrat le elibereaza in mediul inconjurator.

Apa are proprietati uimitoare si cu multiple implicatii, dar cea mai putin cunoscuta pare a fi capacitatea ei de a forma o pelicula superficiala rezistenta, ce este rezultatul unei atractii reciproce foarte puternice dintre moleculele stratului ei superficial.

De existenta acestei pelicule superficiale este legata viata multor insecte. Gonitorii (Gerris) traiesc numai la suprafata apei, fara a se scufunda in apa si fara a iesi pe uscat. Ei pot sa alunece pe luciul apei, cu labutele larg desfacute. Pelicula superficiala cedeaza sub greutatea lor, dar nu se rupe. De pelicula apei se pot agata si larve de tantari, gandaci de apa.

Care este regimul de apa al plantelor? Cum absorb plantele apa? Plantele superioare terestre absorb apa in mod pasiv si activ.

Absorbtia pasiva

Datorita transpiratiei la nivelul frunzelor, celulele acestora se afla intr-o stare de nesaturatie marind forta de suctiune (franceza: succion = sugere). Aceasta se transmite prin tulpina si radacina pana la perii absorbanti. Acestia patrunsi printre particulele solului, aderand la acesta. Are loc absorbtia apei de capilaritate din spatiile ramase intre particulele solului. Acest tip de absorbtie asigura cea mai mare cantitate de apa absorbita de o planta terestra superioara.

Absorbtia activa se realizeaza prin aparitia unei presiuni pozitive in radacina plantei (presiune radiculara) bine aprovizionata cu apa .Astfel, apa este absorbita de radacina si condusa prin tulpina pana la frunza.

Ascensiunea apei in corpul plantei este determinata de presiunea radiculara mai ales primavara, inainte de aparitia primelor frunze, astfel incat, apa ajunge pana la muguri. Astfel, radacina absoarbe cantitati mari de apa si transpiratia este redusa. Ascensiunea apei este generata de forta de suctiune a celulelor din frunze abia dupa aparitia acestora.

Intensitatea absorbtiei apei este conditionata de: cantitatea de apa din mediul inconjurator, temperatura, pH, substante toxice din sol.

Ofilirea se manifesta atunci cand apare un dezechilibru in aprovizionarea cu apa a unei plante. Datorita unei accentuate lipse de umiditate, in cazul unor secete, apare ofilire de durata.

Combaterea secetei se realizeaza prin irigatie, folosindu-se ape cu un continut mic de saruri dizolvate. Apa de irigatii se introduce in pamant prin udari, preferabil pana la adancimea de 1 m (la aceasta adancime ajung majoritatea radacinilor plantelor de cultura).

Administrarea unor cantitati prea mari de apa in sol nu este de dorit caci, prin evaporare apa antreneaza cantitati mari de saruri, avand ca rezultat saraturarea solului.

Cantitati prea mari de apa, strabatand doar o portiune mica din sol, se evapora repede, ceea ce de asemenea nu este indicat.

Iata suficiente aspecte ce releva importanta biologica a apei, motiv pentru care este considerata pe drept cuvant ,,izvorul vietii''.