Poluarea apelor

1. Definitii

Prin poluare apa isi modifica calitatile fizice, chimice si biologice si devine impropie utilizarii sale in mod normal.

Stroganof (1941) sublinia ca actiunea de poluare trebuie sa includa si aprecieri privind urmarile poluarii asupra posibilitatilor de utilizare a apei, considerand "poluare" acele situatii in care procesele biologice din apa bazinului se modifica ca rezultat al activitatii omului si nu mai decurg in interesele lui.

O serie de legi elaborate de diferite tari, privind constatarea si combaterea poluarii apei, dau diverse definitii poluarii, acestea referindu-se in general la efectele daunatoare pe care poluarea le cauzeaza. Astfel, in legea belgiana din 1950 se spune: "poluarea dauneaza apelor prin aceea ca le face urat mirositoare sau putrescibile, nocive pentru flora si fauna acvatica naturala sau cultivata, nepotrivite pentru adaparea animalelor, irigarea solului, pentru scopuri domestice sau industriale".

Legea federala privind combaterea poluarii apei, adoptata in 1955 in Elvetia, prevedea: "masuri necesare pentru combaterea poluarii sau altor deteriorari ale apelor de suprafata si freatice, astfel incat sanatatea umana si animala sa fie protejata, apa freatica sa fie potabila, apa de suprafata sa poata fi tratata spre a o face potrivita pentru consum si uz industrial, pentru ca pestii sa poata trai in ele, lucrarile de constructie sa nu fie deteriorate, iar tarmurile sa nu fie desfigurate".

Legea finlandeza din 1961 mentioneaza: "deversarea de reziduuri, lichide, gaze, ori alte materiale intr-un curs de apa, astfel incat direct sau indirect, sunt cauzate alterari ale calitatii apei, daune pentru peste, aspect neplacut, pericol pentru sanatate sau alte neplaceri de interes privat sau public".

Legea franceza din 1964, arata ca:" deversarile, drenajele, reziduurile, stocajele, materiale de orice fel pot cauza direct sau indirect, deteriorarea calitatii apei de suprafata , freatica, maritima, teritoriala, prin schimbarea caracteristicilor sale fizice, chimice, biologice, sau bacteriologice".

Conform legislatiei din Romania (Legea apelor Nr.107/1996), prin poluarea apelor se intelege: orice alterare fizica, chimica, biologica sau bacteriologica a apei, peste o limita admisibila stabilita, inclusiv depasirea nivelului natural de radioactivitate produsa direct sau indirect de activitati umane, care o fac improprie pentru o folosire normala in scopurile in care aceasta folosire era posibila inainte de a interveni alterarea.

2. Caracterizarea apelor naturale din punct de vedere fizico-chimic

Calitatea apelor naturale este determinata, in general, de totalitatea substantelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele in suspensie si organismele vii prezente.

Din punct de vedere al starii lor, impuritatile pot fi solide, lichide sau gazoase, provenind din diverse surse (Tabelul 1.).

Impuritatile dispersate in apa se pot clasifica dupa dimensiunile particulelor dispersate in suspensii, coloizi si solutii.

In apele naturale se mai pot gasi si alte tipuri de impuritati, cum ar fi plumbul sau cuprul, intalnite in urma proceselor de tratare a apelor sau din apele meteorice.

Alte ape naturale contin substante radioactive, in principal radium, dar numai in cazul unor ape subterane concentratia acestora poate atinge valori mari, prezentand un risc pentru mediu.

Alte surse naturale de ape contin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcalii, diferite metale sau poluanti organici, aduse in receptori de apele uzate provenite din industrie sau aglomeratiile urbane.

Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu conventional de caracteristici fizice, chimice, biologice si bacteriologice, exprimate valoric, care permit incadrarea probei intr-o anumita categorie, ea capatand astfel insusirea de a servi unui anumit scop .

Pentru stabilirea calitatii apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice si biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizeaza practic un numar limitat, considerate mai semnificative .

Sistemul mondial de supraveghere a mediului inconjurator prevede urmarirea calitatii apelor prin trei categorii de parametri :

- parametrii de baza: temperatura, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili 

- parametrii indicatori ai poluarii persistente : cadmiu, mercur, compusi organo - halogenati si uleiuri minerale ;

- parametrii optionali: carbon organic total (COT), consum biochimic de oxigen (CBO), detergenti anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri , uleiuri totale, streptococi .

Tabelul 1. Continutul in substante al apelor naturale

Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizeaza urmatoarea terminologie :

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizeaza pentru aprecierea acesteia in raport cu masura in care satisface un anumit domeniu de folosinta sau pe baza carora se poate elabora o decizie asupra gradului in care calitatea apei corespunde cu necesitatile de protectie a mediului inconjurator ;

- indicatori de calitate ai apei - reprezentati de caracteristici nominalizate pentru o determinare precisa a calitatii apelor ;

- parametri de calitate ai apei - sunt valori si exprimari numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape ;

- valori standardizate ale calitatii apei - reprezinta valori ale indicatorilor de calitate a apelor care limiteaza un domeniu conventional de valori acceptabile pentru o anumita folosinta a apei .

Indicatori de calitate ai apei

Pentru caracterizarea calitatii si gradului de poluare a unei ape se utilizeaza indicatorii de calitate (Tab. 2.). Acestia se pot clasifica dupa natura lor si dupa natura si efectele pe care le au asupra apei , dupa cum urmeaza:

A. Clasificare dupa natura indicatorilor de calitate:

- indicatori organoleptici ( gust, miros).

- indicatori fizici ( pH, conductivitate electrica, culoare, turbiditate).

- indicatori chimici

- indicatori chimici toxici

- indicatori radioactivi

- indicatori bacteriologici

- indicatori biologici

B. Clasificare dupa natura si efectul pe care il au asupra apei:

- indicatori fizico-chimici generali:

- temperatura

- pH

- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)

- consumul biochimic de oxigen (CBO₅)

- consumul chimic de oxigen (CCO_Cr si CCO_Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare

- reziduul fix

- cloruri, sulfati

- calciu, magneziu, sodiu, etc.

- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)

- azot Kjeldhal si azot total, fosfati

- duritate, alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici):

- cianuri

- fenoli

- hidrocarburi aromatice mono si polinucleare

- detergenti

- metale grele ( mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.)

- pesticide

- arsen

- uraniu natural

- trihalometani

- indicatori radioactivi

- activitate globala si

- activitate specifica admisa a fiecarui radionuclid

- indicatori biologici care reflecta gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populeaza mediul acvatic.

- indicatori bacteriologici care masoara nivelul de poluare bacteriana, in principal prin determinarea numarului de bacterii coliforme totale si de bacterii coliforme fecale.

Tabelul 2. Indicatori de calitate ai apei

Indicatori organoleptici

Indicatori fizici

Indicatori chimici generali

Indicatori chimici toxici

Indicatori radioactivi

Indicatori biologici

Tabelul 6. Indicatori de calitate pentru diferite categorii de ape

3. Proprietatile generale ale apelor naturale

Proprietatile apelor naturale sunt determinate in principal de substantele solide, lichide si gazoase existente sub forma de materiale in suspensie sau dizolvate. Aceste substante, foarte numeroase, provin din interactiile complexe hidrosfera - atmosfera - litosfera - organisme vii.

Exista mai multe criterii de clasificare a compusilor care definesc compozitia chimica a apelor naturale, dupa natura acestora, provenienta, efect toxic si metode de analiza (Tabelul 5.3.)

Tabelul 3. Criterii de clasificare a compozitiei chimice a apelor naturale

Caracterizarea indicatorilor organoleptici

Culoarea reala a apelor se datoreaza substantelor dizolvate in apa si se determina in comparatie cu etaloane preparate in laborator. Culoarea apelor naturale si a celor poluate poate fi o culoare aparenta care se datoreaza suspensiilor solide usor de filtrat prin depunere si filtrare .

Mirosul apelor este clasificat in sase categorii, dupa intensitate: fara miros; cu miros neperceptibil; cu miros perceptibil unui specialist; cu miros perceptibil unui consumator; cu miros puternic si cu miros foarte puternic .

Gustul se clasifica utilizindu-se denumiri conventionale, cum ar fi: Mb - ape cu gust mineral bicarbonato-sodic; Mg - ape cu gust mineral magnezic; Mm - ape cu gust mineral metalic; Ms - ape cu gust mineral sarat; Oh - ape cu gust organic hidrocarbonat; Om - ape cu gust organic medical farmaceutic; Op - ape cu gust organic pamantos; Ov - ape cu gust organic vazos .

Caracterizarea indicatorilor fizici

- Turbiditatea se datoreaza particulelor solide sub forma de suspensii sau in stare coloidala. Intr-o definitie generala se considera ca suspensiile totale reprezinta ansamblul componentelor solide insolubile prezente intr-o cantitate determinata de apa si care se pot separa prin metode de laborator (filtrare, centrifugare, sedimentare).

Se exprima gravimetric in mg/l sau volumetric in ml/l. Valoarea suspensiilor totale este deosebit de importanta pentru caracterizarea apelor naturale. In functie de dimensiuni si greutate specifica, particulele se separa sub forma de depuneri (sedimentabile) sau plutesc pe suprafata apei (plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezinta totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural intr-o anumita perioada limitata de timp.

Procentul pe care il reprezinta suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea si exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalatii destinate retinerii acestora. Suspensiile si substantele coloidale din ape reprezinta totalitatea substantelor dispersate in apa, avand diametrul particulelor intre 1 si 10 m. Caracterizate prin proprietati electrice de suprafata, prezinta un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile in mod natural.

Eliminarea substantelor coloidale din apa a impus tratarea chimica cu reactivi de destabilizare in vederea coagularii si precipitarii acestora.

Relatia dintre substantele in suspensie (proprietate gravimetrica) si turbiditate (proprietate optica) determina asa-numitul "coeficient de finete" al suspensiilor. Pentru aceeasi sursa de apa, coeficientul de finete variaza in limite bine determinate in cadrul unui ciclu hidrologic anual.

- Indicele de colmatare reprezinta puterea colmatanta a unei ape si are drept cauza toate elementele din apa a caror dimensiuni permit retinerea lor pe filtre.

- Temperatura apei variaza in functie de provenienta si de anotimp.

- Radioactivitatea este proprietatea apei de a emite radiatii permanente alfa, beta sau gama.

- Conductivitatea

Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizati in aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel putin din urmatoarele considerente:

- masuratorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea continutului total de saruri dizolvate in apa ;

- au avantajul diferentierii dintre saruri anorganice si organice (ponderal) pe baza mobilitatilor ionice specifice;

- elimina erorile datorate transformarii speciilor de carbonati/bicarbonati prin evaporare la 105^oC (conform metodologiei de determinare gravitationala a reziduului fix, in cazul bicarbonatilor pierderile sunt de circa 30%).

- Concentratia ionilor de hidrogen

pH-ul apelor naturale este cuprins intre 6,5 - 8, abaterea de la aceste valori dand indicatii asupra poluarii cu compusi anorganici .

pH-ul si capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din proprietatile esentiale ale apelor de suprafata si subterane, pe aceasta cale asigurandu-se un grad de suportabilitate natural fata de impactul cu acizi sau baze, sarurile de Na⁺, K⁺, Ca²⁺ si Mg²⁺ jucand un rol esential in acest sens. De subliniat ca aceasta capacitate de tamponare a pH-ului este deosebit de importanta nu numai pentru echilibrele din faza apoasa, dar si pentru cele de la interfata cu materiile in suspensie, respectiv cu sedimentele.

Concentratia ionilor de hidrogen din apa, reprezinta un factor important care determina capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme etc.

Intre valoarea pH-ului apei si aciditatea sau alcalinitatea acesteia nu exista o identitate. Cresterea alcalinitatii sau aciditatii nu sunt insotite si de variatii corespunzatoare ale pH-ului, datorita capacitatii de tamponare de care dispun indeosebi apele naturale. Principalul sistem tampon al apelor naturale il reprezinta sistemul acid carbonic dizolvat/carbonati, pentru care pH-ul apei are valori cuprinse intre 6,5-8,5.

Caracterizarea indicatorilor chimici

A.     Indicatori ai regimului de oxigen

Oxigenul este un gaz solubil si se afla dizolvat in apa sub forma de molecule O₂, prezenta oxigenului in apa conditionand existenta marii majoritati a organismelor acvatice. Toate apele care se afla in contact cu aerul atmosferic contin oxigen dizolvat in timp ce apele subterane contin foarte putin oxigen. Solubilitatea oxigenului in apa depinde de presiunea atmosferica, temperatura aerului, temperatura si salinitatea apei.

Continutul in oxigen al apei raurilor este rezultatul urmatoarelor actiuni antagoniste:

- reabsorbtia oxigenului din atmosfera la suprafata apei prin difuzie lenta sau prin contact energic, interfata apa-aer prezentand o importanta deosebita in acest sens. Acest transfer este serios perturbat de prezenta poluantilor cum ar fi detergentii si hidrocarburile;

- fotosinteza, care poate asigura o importanta realimentare cu oxigen a apei, ajungandu-se la valori care pot depasi saturatia;

- consumul biochimic de oxigen pentru biodegradarea materiilor organice poluante.

Din aceasta clasa de indicatori fac parte oxigenul dizolvat (OD), consumul chimic de oxigen (CCO), consumul biochimic de oxigen (CBO) si carbonul organic total (COT).

Oxigenul dizolvat (OD). Cel mai important parametru de calitate al apei din rauri si lacuri este continutul de oxigen dizolvat, deoarece oxigenul are o importanta vitala pentru ecosistemele acvatice.

Astfel, continutul de oxigen din apele naturale trebuie sa fie de cel putin 2 mg/l, in timp ce in lacuri, in special in cele in care functioneaza crescatorii de peste, continutul de oxigen dizolvat trebuie sa fie de 8 - 15 mg/l.

Consumul biochimic de oxigen (CBO) reprezinta cantitatea de oxigen, in mg/l, necesara pentru oxidarea substantelor organice din ape, cu ajutorul bacteriilor. Mineralizarea biologica a substantelor organice este un proces complex, care in apele bogate in oxigen se produce in doua trepte. In prima treapta se oxideaza in special carbonul din substratul organic (faza de carbon), iar in a doua faza se oxideaza azotul (faza de nitrificare). Din determinarile de laborator s-a tras concluzia ca este suficient sa se determine consumul de oxigen dupa cinci zile de incubare a probelor (CBO₅).

Consumul chimic de oxigen (CCO). Deoarece CBO₅ necesita un timp de cinci zile pentru determinare, pentru a depasi acest neajuns se utilizeaza metode de oxidare chimica diferentiate dupa natura oxidantului si a modului de reactie. Se cunosc doua tipuri de indicatori:

- CCO_Mn care reprezinta consumul chimic de oxigen prin oxidare cu KMnO₄ in mediu de H₂SO Acest indicator se coreleaza cel mai bine cu CBO₅, cu observatia ca sunt oxidate in plus si cca 30-35% din substantele organice nebiodegradabile.

- CCO_Cr care reprezinta consumul chimic de oxigen prin oxidare cu K₂Cr₂O₇ in mediu acid. Acest indicator determina in general 60-70% din substantele organice, inclusiv cele nebiodegradabile.

Prin aceste metode, prezentate anterior nu se pot determina substantele organice volatile.

Carbonul organic total (COT) reprezinta cantitatea de carbon legat in materii organice si corespunde cantitatii de dioxid de carbon obtinut prin oxidarea totala a acestei materii organice. Se utilizeaza pentru determinarea unor compusi organici aromatici, a caror randament de oxidare nu depaseste 60% cu metodele prezentate anterior. Pentru determinarea acestora se utilizeaza oxidarea catalitica la temperaturi ridicate (800-1100⁰C).

B.     Saruri dizolvate

In apele naturale se afla, in mod obisnuit, cationi si anioni, ioni de care depind cele mai importante calitati ale apei (Tab.5.).

In majoritatea cazurilor, sarurile aflate in apele naturale sunt formate din urmatorii cationi Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ si anioni HCO^-₃ , SO^2-₄, Cl^-. Ceilalti ioni se afla, in mod obisnuit, in cantitati nesemnificative, desi cateodata influenteaza esential asupra proprietatilor apei. Clorurile pot fi prezente in apa intr-o concentratie mare, datorita solubilitatii lor ridicate; astfel, solubilitatea clorurii de sodiu sau a celei de calciu la temperatura de 25^oC este in jur de 26%, respectiv de 46%.

Tabelul Principalii ioni din apele naturale

Apele naturale contin elemente fundamentale si elemente caracteristice. Dintre elementele fundamentale sunt cele care apartin tuturor apelor naturale, respectiv molecula de H₂CO₃ si ionii de HCO₃^-, CO₃^2-, H⁺, OH^-, Ca²⁺, iar dintre elementele caracteristice se pot cita ionii de SO₄^2-, Cl^-, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ etc.. Aceste elemente pot fi prezente sau nu in apele naturale, intr-o concentratie mai mare sau mai mica, conferind apei un anumit caracter.

C.     Reziduul fix reprezinta totalitatea substantelor dizolvate in apa, stabile dupa evaporare la 105^oC, marea majoritate a acestora fiind de natura anorganica. Valoarea reziduului fix in diferite ape naturale variaza in functie de caracteristicile rocilor cu care apele vin in contact, valorile reziduului fix al diferitelor ape fiind urmatoarele:

Ape de suprafata 100 - 250 mg/l;

Ape din panza freatica 200 - 350 mg/l;

Ape din panza de mare adancime 100 - 300 mg/l;

Ape de mare 20000 - 22000 mg/l;

Ape din regiuni saraturoase 1100 - 5000 mg/l;

Ape de ploaie 10 - 20 mg/l;

Ape minerale potabile 1000 - 3000 mg/l.

Continutul mineral al apelor naturale este strans legat de factorii meteorologici si climatologici. Astfel, in perioadele cu precipitatii sau in cele de topire a zapezilor, apele curgatoare isi reduc mineralizarea, datorita diluarii lor cu ape cu continut mineral foarte sarac. In aceste situatii, de exemplu, apele raului Dambovita au o mineralizare de 100 - 120 mg/l, iar cele ale Argesului de 80 - 100 mg/l. In perioada de iarna, cand apele de suprafata sunt alimentate in special de izvoare subterane, mineralizarea acestora este mai crescuta fiind de 200 -250 mg/l. Apele subterane si mai ales cele din panze freatice de mare adancime, se caracterizeaza printr-o mineralizare mai ridicata si in acelasi timp mai putin variabila, datorita contactului cu straturile minerale in care stationeaza.

D.     Indicatori biogeni

Compusi ai azotului. Amoniacul, nitritii si nitratii constituie etape importante ale prezentei azotului in ciclul sau biogeochimic din natura si implicit din apa .Azotul este unul dintre elementele principale pentru sustinerea vietii, intervenind in diferite faze de existenta a plantelor si animalelor. Formele sub care apar compusii azotului in apa sunt azot molecular (N₂), azot legat in diferite combinatii organice (azot organic), amoniac (NH₃), azotiti (NO₂^-) si azotati (NO₃^-). Amoniacul constituie o faza intermediara in ciclul biogeochimic al azotului.

Azotul amoniacal decelat in cursurile de apa poate proveni dintr-un mare numar de surse:

- din ploaie si zapada, care pot contine urme de amoniac ce variaza intre 0,1 - 2,0 mg/l;

- in apele de profunzime, curate din punct de vedere biologic si organic, amoniacul poate apare prin reducerea nitritilor de catre bacteriile autotrofe sau de catre ioni ferosi continuti;

- in apele de suprafata apar cantitati mari de azot amoniacal prin degradarea proteinelor si materiilor organice azotoase din deseurile vegetale si animale continute in sol. Aceasta cantitate de azot amoniacal este in cea mai mare parte complexata de elementele aflate in sol si numai o mica cantitate ajunge in rauri.

- un numar mare de industrii (industria chimica, cocserie, fabrici de gheata, industria textila etc.) sunt la originea alimentarii cu azot amoniacal a cursurilor de apa.

Prezenta amoniacului in apele de alimentare este limitata de normele recomandate de Organizatia Mondiala a Sanatatii, la cantitati foarte mici (sub 0,05 mg/l) datorita efectelor nocive pe care le poate avea asupra consumatorilor.

Nitritii constituie o etapa importanta in metabolismul compusilor azotului, ei intervenind in ciclul biogeochimic al azotului ca faza intermediara intre amoniac si nitrati. Prezenta lor se datoreste fie oxidarii bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitratilor.

Nitratii constituie stadiul final de oxidare a azotului organic.

Azotul din nitrati, la fel ca si cel din nitriti sau amoniac, constituie un element nutritiv pentru plante si, alaturi de fosfor, este folosit la cultura intensiva in agricultura. Prezenta nitratilor in apele naturale se poate explica prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

Compusi ai fosforului. Continutul de fosfati in apele naturale este relativ redus (0,5-5 mg/l). Daca apele strabat terenuri bogate in humus in care fosfatul este legat in compusi organici, acestea se imbogatesc in fosfati. De asemenea, o pondere importanta revine poluarii difuze din agricultura datorata administrarii de ingrasaminte pe baza de azot si fosfor. Fosfatul monocalcic poate proveni in apa mai ales prin mineralizarea resturilor vegetale sau animale. Fosfatul monocalcic este solubil in apa si reprezinta o forma de fosfor asimilabil. Concentratii mai mari de 0,5 mg/l P exprimat in PO₄^3- in apele de suprafata determinaeutrofizarea progresiva a lacurilor, prin favorizarea dezvoltarii algelor. Continuturi mai mari de fosfati in apele subterane sau de suprafata pot sa constituie un indiciu asupra poluarii de origine animala, mai ales daca se coreleaza cu dezvoltarea faunei microbiene. Fosforul sub forma de combinatii, poate fi prezent in apele de suprafata, fie dizolvat, fie in suspensii sau sedimente.

E. Indicatori ai capacitatii de tamponare ai apei

Aciditatea apei se datoreste prezentei in ape a dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali si a sarurilor de acizi tari sau baze slabe, sarurile de fier si de aluminiu, provenite de la exploatarile miniere sau din apele uzate industriale intrand in aceasta din urma categorie.

Aciditatea totala a unei ape exprima atat aciditatea datorata acizilor minerali, cat si cea datorata dioxidului de carbon liber, in timp ce aciditatea minerala exprima numai aciditatea datorata acizilor minerali.

Diferentierea aciditatii totale de aciditatea minerala se poate face, fie prin utilizarea schimbatorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N pana la puncte de echivalenta diferite si anume pana la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral si pH = 8,3 pentru titrarea aciditatii totale.

Alcalinitatea apei este conditionata de prezenta ionilor dicarbonat, carbonat, hidroxid si, mai rar, borat, silicat si fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentratia echivalenta a bazei titrabile si se masoara la anumite puncte de echivalenta date de solutii indicator. Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinitatii (p) a apei datorata hidroxidului si carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinitatii (m), datorata dicarbonatului.

Valoarea alcalinitatii (p) si (m) indica raportul existent intre ionii de carbonat, dicarbonat si hidroxid in cadrul alcalinitatii totale, intre acestea existand diferite relatii (Tab. 5.)

Duritatea apei a fost inclusa la capacitatea de tamponare a apei datorita ponderii carbonatilor de calciu si magneziu in apele naturale.

Se deosebesc urmatoarele tipuri de duritate:

- duritatea totala reprezinta totalitatea sarurilor de Ca²⁺ si Mg²⁺ prezente in apa;

- duritatea temporara reprezinta continutul ionilor de Ca²⁺ si Mg²⁺ legati de anionul HCO^-₃, care prin fierberea apei se poate inlatura deoarece dicarbonatii se descompun in CO₂ si in carbonati care precipita;

- duritatea permanenta reprezinta diferenta dintre duritatea totala si duritatea temporara, fiind atribuita ionilor de Ca²⁺ si Mg²⁺ legati de anionii Cl^-, SO₄^2- si NO₃^-. Acest tip de duritate ramane in mod permanent in apa, chiar dupa fierbere.

Tabelul 5. Calculul relatiilor de alcalinitate

Tabelul 6. Clasificarea apelor dupa duritate

F. Indicatori biologici si bacteriologici

Analiza hidrobiologica consta in inventarierea microscopica a fito si zooplanctonului, organisme din masa apei, precum si analiza organismelor bentonice (situate pe fundul apei) si a perifitonului (organisme fixate pe diferite suporturi), din probele de apa prelevate in sectiunea de control.

Stabilirea gradului de curatanie sau poluare a unui rau sau lac se face prin compararea organismelor existente cu tabele standard cuprinzand grupe faunistice si numar de unitati sistematice de organisme indicatoare de apa curata sau murdara.

Calitatea apei si modificarile datorate diverselor forme de poluare influenteaza compozitia biocenozelor acvatice (tip si numar de organisme), iar acestea pot reprezenta un mijloc de a diagnostica calitatea apei.

Analiza bacteriologica. Apa destinata utilizarii de catre om trebuie sa fie cat mai putin contaminata de bacterii sau virusi patogeni, aceasta regula fiind foarte stricta daca apa este destinata consumului potabil sau este folosita in industria alimentara; in acest caz, ea trebuie sa fie complet lipsita de germeni patogeni.

Pe de alta parte, cantitatea mare de apa folosita in mod centralizat de populatie prezinta pericolul ca in conditiile poluarii, apa sa constituie un factor important de imbolnavire. Bolile raspandite prin apa pot cuprinde, in general, un numar mare de persoane, imbracand caracterul unor boli cu extindere in masa.

In analiza bacteriologica a apei au fost adoptati ca indicatori bacteriologici numarul total de germeni si determinarea bacilului coli.

Caracterizarea specifica a diferitelor surse naturale de apa

Fiecare tip de sursa de apa prezinta caracteristici proprii, fizico-chimice si biologice, variind de la o regiune la alta in functie de compozitia mineralogica a zonelor strabatute, de timpul de contact, de temperatura si de conditiile climatice.

Pentru acelasi tip de sursa se pot evidentia anumite caracteristici comune, dupa cum rezulta din cele de mai jos.

A.     Apa de rau

Cursurile de apa, (rauri si afluenti), sunt caracterizate, in general, printr-o mineralizare mai scazuta, suma sarurilor minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l. Aceasta este formata din dicarbonati, cloruri si sulfati de sodiu, potasiu, calciu si magneziu. Duritatea totala este, in general, sub 15 grade, fiind formata in cea mai mare parte din duritate dicarbonatata.

Concentratia ionilor de hidrogen (pH-ul) se situeaza in jurul valorii neutre, fiind cu un pH = 6,8 - 7,8. Dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturatie intre 65 - 95% si bioxidul de carbon liber, in general sub 10 mg/l. Caracteristica principala a cursurilor de apa o prezinta incarcarea variabila cu materii in suspensie si substante organice, incarcare legata direct proportional de conditiile meteorologice si climatice. Acestea cresc in perioada ploilor, ajungand la un maxim in perioada viiturilor mari de apa si la un minim in perioadele de inghet.

Deversarea unor efluenti insuficient epurati a condus la alterarea calitatii cursurilor de apa si la aparitia unei game largi de impurificatori: substante organice greu degradabile, compusi ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergenti etc. De asemenea, in multe cazuri se remarca impurificari accentuate de natura bacteriologica. O particularitate caracteristica a apei din rauri este capacitatea de autoepurare datorata unor serii de procese naturale biochimice, favorizate de contactul aer-apa.

B.     Apa de lac

Lacurile, formate, in general, prin bararea naturala sau artificiala a unui curs de apa, prezinta modificari ale indicatorilor de calitate comparativ cu efluentul principal, datorita stagnarii apei un anumit timp in lac, insolatiei puternice si fenomenelor de stratificare (vara si iarna) si destratificare (primavara si toamna), termica si minerala. Stagnarea apei in lac conduce la o decantare naturala a materiilor in suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede si mai putin sensibila la conditiile meteorologice. Stratificarea termica, combinata la lacurile adanci si cu o stratificare minerala, conduce, in perioada de vara si toamna, la excluderea aproape completa a circulatiei apei pe verticala. Acest lucru atrage dupa sine scaderea concentratiei oxigenului dizolvat in zona de fund si aparitia proceselor de oxidare anaeroba, avand drept efect cresterea continutului in substante organice, in saruri de azot si fosfor si uneori, aparitia hidrogenului sulfurat la fundul lacului. In perioadele de destratificare termica si minerala (primavara si toamna), are loc o circulatie a apei pe verticala si o uniformizare calitativa a apei lacului, conducand la imbogatirea cu substante organice si nutrienti a apei din zona fotica. Continutul de substante organice si nutrienti, combinat cu insolarea puternica, conduce la posibilitatea dezvoltarii unei biomase fito si zooplanctonice apreciabile.

Din cele prezentate mai sus rezulta ca apa lacurilor se caracterizeaza, in general, printr-un continut mai ridicat in substante organice, nutrienti si biomasa planctonica, ce pot avea repercusiuni si asupra unor indicatori organoleptici si fizici cum ar fi gust, miros, culoare, turbiditate, pH.

Din punct de vedere al tratarii apei, acumularile au un efect favorabil asupra calitatii apei prin reducerea continutului de suspensii, asigurarea unei temperaturi scazute si relativ constante, eliminarea pericolului inghetului si formarii zaiului. De multe ori apar si influente defavorabile, dintre care se pot cita dezvoltari masive de biomasa, aparitia coloratiei apei, imbogatire in substante naturale.

Tratarea unei astfel de ape trebuie, pe de o parte sa foloseasca avantajele stationarii indelungate a apei, iar pe de alta parte sa rezolve si problemele corectarii indicatorilor mentionati mai sus.

C.     Apa subterana

Apele subterane sunt caracterizate, in general, printr-o mineralizare mai ridicata, continutul in saruri minerale dizolvate fiind peste 400 mg/l si format, in principal, din dicarbonati, cloruri si sulfati de sodiu, potasiu, calciu si magneziu.

Duritatea totala este cuprinsa intre 10-20 grade germane si este formata, in cea mai mare parte, din duritate dicarbonatata.

Concentratia ionilor de hidrogen se situeaza in jurul valorii neutre, corespunzand unui pH = 6,5 - 7.

Dintre gazele dizolvate predomina dioxidul de carbon liber, continutul in oxigen fiind foarte scazut sub 3 mg O₂/l.

In functie de compozitia mineralogica a zonelor strabatute, unele surse subterane contin cantitati insemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat si sulfuri, compusi ai azotului etc.

5. Resursele de apa, utilizarea si protectia lor.

Alaturi de aer, apa reprezinta un element foarte important, care conditioneaza existenta vietii si dezvoltarea comunitatilor umane. Este cunoscut faptul ca primele forme de viata au aparut in mediul acvatic sau ca primele comunitati umane s-au dezvoltat de-a lungul cursurilor de apa. Apa reprezinta mediul de desfasurare a reactiilor metabolice si orice tesut vegetal sau animal contine apa intr-o anumita proportie.

Ca urmare, apa fiind atat de importanta pentru toti locuitorii planetei, resursele de apa ale acesteia trebuie protejate impotriva poluarii.

Se estimeaza ca exista pe Terra 1,4 miliarde km³ apa, din care:

97,2% - ape sarate (apa oceanelor si marilor);

2,2% - gheata (calotele polare);

0,6% - ape dulci (ape curgatoare, lacuri, ape freatice)

Apele curgatoare contin circa 1250 km³ de apa reinnoibila, in medie in 12 zile.

In Romania, reteaua hidrografica este compusa din rauri, ape freatice, lacuri, etc. Un loc important il ocupa si apele artificiale (amenajarile de ape). Apele de suprafata constituie o parte integrala a peisajului natural, iar ecosistemele ce apartin acestor habitate sunt caracterizate printr-o mare biodiversitate. Sursele de apa dulce se gasesc la nivelul raurilor si lacurilor. In raport cu alte tari, resursele de apa ale Romaniei sunt reduse, cu variatii mari in timp si spatiu. Resursele totale de apa in Romania sunt de circa 40 miliarde m³/an, din care numai 5 miliarde m³/an sunt resurse de apa utilizabila.

Utilizarea apei. Resursele de apa sunt folosite in diferite scopuri in sectoarele industriale, activitati publice, agricultura, turism, producerea de energie, transport etc.

Cresterea demografica, industrializarea, intensificarea agriculturii, suplimentarea retelelor de apa, constructia rezervoarelor si cresterea folosirii apei pentru recreere si sport au dus la cresterea cerintei de apa. In acest context este necesar sa existe un management sustenabil al apei.

Sunt stabilite norme pentru fiecare dintre aceste categorii, fiinde mai stricte la prima si cea de-a doua categorie.

STAS 4706-88 cuprinde indicatorii de calitate (fizici, chimici, microbiologici si de eutrofizare) ce trebuie indepliniti pentru fiecare din categoriile de apa de suprafata, pentru ca apa sa poata fi utilizata ( Tab. 7.)

In Romania, din aproximativ 19 750 km de ape curgatoare ( rauri si fluviul Dunarea), 36,2% corespund din punct de vedere calitativ categoriei I, 33,3% corespund categoriei II, 13,6% corespund categoriei a III-a, iar restul de 16,9% sunt considerati ca degradati, necorespunzand nici uneia dintre categorii.

Cerinta de apa. Cele mai mari consumuri de apa se inregistreaza in industrie si agricultura. In timp ce industria, prin metode de tratare si recirculare, restituie apa in proportie ridicata, agricultura si populatia scot din circuitul hidrologic cantitati mari de apa, restituind numai un procent foarte mic.

Necesarul de apa se evalueaza dupa formula:

P = N - R , unde P este cerinta de apa (apa proaspata prelevata din sursa); N este necesarul de apa (cantitatea totala de apa utilizata in procesul tehnologic); R este cantitatea de apa recirculata intern.

R_s P - C R_s unde este cantitatea de apa restituita sursei dupa utilizare; P este cerinta de apa (apa prelevata); C este consumul de apa necesitat de folosinta, inglobat in produsul finit.

Apele restituite sunt ape uzate, care prezinta modificari ale structurii fizice, chimice sau bacteriologice. Factorii ce produc aceste modificari se numesc poluanti.

Protectia apelor este necesara in vederea mentinerii calitatii apelor dar si pentru sporirea resurselor hidrice, dat fiind cresterea consumului de apa.

Dintre modalitatile de protectie a surselor de apa mentionam:

crearea de zone de protectie, in regiunea montana, pe cursurile apelor;

amplasarea obiectivelor economice in concordanta cu capacitatea cursurilor de apa de a primi apele uzate;

dotarea surselor de poluare cu tehnologii de epurare a apelor uzate;

recircularea apelor in procesele tehnologice, in scopul economisirii resurselor de apa.

Tabelul 7. Indicatori pe categorii de calitate a apelor naturale

6. Poluarea apelor de suprafata. Surse ale poluarii apelor de suprafata.

Apele curgatoare de suprafata sunt principale surse de aprovizionare cu apa pentru industrie, consum menajer si agricultura. Pentru a fi utilizate, acestea trebuie sa prezinte o calitate cat mai buna, dar utilizarea lor va avea ca efect impurificarea, degradarea si incarcarea apelor cu produsii rezultati in diferite procese de productie (industriala sau agricola) sau ca urmare a utilizarii casnice.

In functie de modul de deversare a apelor uzate in cursurile de apa, daca se face in mod controlat sau necontrolat, se va produce o poluare locala (dilutia poluantului va creste pe masura ce ne indepartam de sursa) sau o poluare dufuza (poluarea se mentine constanta pe distante mari, in perioade lungi de timp).

O parte din poluantii din rauri se sedimenteaza sau sunt incorporati in microorganisme, o alta parte este inactivata prin procese chimice/biochimice si partea ramasa in solutie este transportata in bazinele de varsare, in lacuri sau in mari si oceane.

Fenomenele de poluare cele mai acute au loc in bazinele continentale - mari, lacuri (de ex. Marea Neagra, Lacul Aral etc.), care fiind inchise, receptioneaza poluantii din bazinele hidrografice inconjuratoare. Poluantii se sedimenteaza pe fundul bazinului, iar circulatia lor este redusa, mai ales in situatia in care nu exista curenti verticali, asa cum este cazul Marii Negre. Ca urmare, in situatia in care nu se pot recircula, autoepurarea apei fiind impiedicata, poluantii determina eutrofizarea bazinelor acvatice de receptie, perturband echilibrul ecologic si determinand modificari severe in structura si functionarea ecosistemului acvatic.

Poluarea apelor in masura mai mare sau mai mica, este greu de evitat. Statisticile au aratat ca sursele de poluare "punctiforme" provin de la orase sau fabrici si care sunt evacuate prin emisari in guri de descarcare, reprezinta doar 35% din totalul surselor de poluare, in timp ce cele "nepunctiforme", fara guri de descarcare reprezinta 65 % . Daca pentru prima categorie se pot lua masuri de epurare a lor, acest lucru nu este posibil in cazul surselor de poluare "nepunctiforme".

Sursele de poluare a apelor de suprafata pot fi grupate in doua categorii mari:

a)      surse neorganizate de poluare;

b)      surse de poluare organizate

a) Surse neorganizate de poluare. Sunt de mai mica importanta si au un caracter temporar si difuz, adeseori accidental. Aceste surse sunt insuficient cunoscute, de regula sunt neglijate, desi, nu arareori poluarile cauzate de ele au constituit cauzele unor epidemii de natura hidrica. Sunt reprezentate de diverse centre populate amplasate in apropierea cursurilor de apa, pe care le polueaza ca rezultat al raporturilor teritoriale si de folosinta a apei.

Starea de salubritate deficitara a unor centre populate, face ca dupa precipitatii, dezghet etc., apele de spalare a solului poluat sa ajunga in cursul de apa pe care-l polueaza uneori intr-o masura foarte mare.

In zonele de munte si deal ale raurilor, cu vai inguste, unde colectivitatile sunt amplasate in imediata vecinatate a raului, pe care il folosesc pentru toate necesitatile menajere si gospodaresti, apele de suprafata prezinta un grad ridicat de poluare, indeosebi bacteriologica, chiar incepand din apropierea izvoarelor. Unele explozii epidemice de febra tifoida si dizenterie aparute in regiunile montane, se explica prin existenta unor astfel de posibilitati de poluare a apei.

Diverse utilizari sezoniere ale apei (pentru scaldat, pescuit, topitul plantelor textile etc.) precum si unele deversari de reziduuri solide sau fecaloid-menajere (vidanjari), contribuie, de asemenea, la poluarea aapei.

Unii afluenti temporari pot contribui de asemenea in poluarea cursurilor de apa. Vaile acestor afluenti fiind seci o lunga perioada din an, constituie locul de depozitare a unor reziduuri provenite din colectivitati. In anumite situatii (dupa dezghet, precipitatii etc.) acesti afluenti devin torentiali, antrenand toate aceste reziduuri in cursul de apa in care se varsa, astfel contribuind la poluarea cursului de apa.

De asemenea, depozitarea de reziduuri pe marginea cursurilor de apa (gunoaie, rumegus, dejectii ale animalelor etc.) constituie posibilitati de poluare, mai ales dupa precipitatii, cand toate aceste reziduuri sunt spalate sau antrenate in cursurile de apa.

Amplasrea unor sonde petroliere, conducte de transport si rezervoare de depozitare a petrolului, benzinei, amenajarea de bataluri cu namol de sonda, existenta unor rampe de incarcare a petrolului sau benzinei etc. in imediata apropiere a raurilor, duc la posibilitati de poluare neorganizata a cursurilor de apa.

Reintoarcerea in rauri sau lacuri a apelor de irigatie a terenurilor agricole care, de regula sunt tratate cu pesticide, fertilizanti etc. sau chiar numai spalarea acestor terenuri de catre apele de pecipitatii, constituie alte posibilitati de poluare neorganizata a cursurilor de apa.

Din confruntarea efectelor tuturor acestor surse de poluare, foarte variate sub aspectul debitului si compozitiei lor, cu capacitatea de autopurificare caracteristica fiecarui bazin, in functie de particularitatile lui hidrologice, topografice, meteorologice etc. rezulta grade diferite de poluare a apei.

b) Surse de poluare organizate sunt acele surse ale caror reziduuri se deverseaza in rauri receptoare printr-un sistem de canalizare constituit in acest scop.

Aceste surse sunt de doua tipuri:

surse de poluare cu ape reziduale fecaloid-menajere - rezultate de la nivelul centrelor populate canalizate, din colonii muncitoresti, colectivitati inchise etc. ale caror debite variaza in raport cu marimea colectivitatii respective si cantitatea de apa distribuita. Aceste ape se caracterizeaza printr-un continut crescut in germeni microbieni, inclusiv germeni patogeni, enterovirusuri, oua de geohelminti, avand deci un potential epidemiologic crescut. Totodata, ele contin substante organice decomposabile consumatoare de oxigen, suspensii etc.

surse de poluare cu ape reziduale industriale - provenite din combinate si intreprinderi industriale, uzine, diverse instalatii, santiere etc.

Volumul si gradul lor de poluare variaza de la ape reziduale deversate in cantitati mici si relativ curate (ape reziduale provenite de la racirea masinilor, motoarelor, cu condensare etc. ) denumite ape rezuduale conventional curate, pana la ape reziduale industrial deversate in mari cantitaai si extrem de poluate, ale caror efecte se resimt asupra bazinului receptor pe lungi portiuni: ape reziduale petroliere, ape reziduale provenite din industria chimica etc.

Aceste ape reziduale se caracterizeaza prin prezenta de substante chimice, unele cu grad crescut de toxicitate, prin prezenta de pelicule uleioase, suspensii, etc.care pe unele sectoare de bazin distrug organismele acvatice si fac apa bezinului receptor improprie de a mai fi utilizata.

Apele reziduale industriale, care prezinta o nocivitate deosebita sunt apele reziduale provenite de la nivelul combinatelor si intreprinderilor chimice, metalurgice, de flotatie a minereurilor, de rafinare a petrolului, de la intreprinderi de preparare a gudroanelor, de fabricare a hartiei si celulozei, de prelucrare a pieilor si a altor produse animale, de fabricare a zaharului , amidonului, alcoolului, untului, marmeladei, combinatele de carne, etc.

Aceste doua categorii de ape reziduale (fecaloid-menajere si industriale) se devarsa in bazinele naturale fie printr-o canalizare proprie, fie prin intermediul canalizarii centrului populat respectiv. Majoritatea deversarilor de ape reziduale au un caracter permanent, altele, ca spre exemplu, acelea provenite de la intreprinderile de fabricare a zaharului, care lucreaza sezonier, au un caracter temporar.

Tipuri de poluare a apelor de suprafata

Dupa natura si efectele substantelor continute in apele reziduale distingem urmatoarele tipuri de poluare:

a)      Poluari care afecteaza proprietatile organoleptice si fizice ale apei

poluarea prin substante degradabile care consuma pana la epuizare oxigenul solvit, distruge pestele si produce mirosuri obiectionale;

poluarea prin substante solide, fie de natura anorganica ducand la innisipari si innamoliri, fie prin substante organice care favorizeaza depozitari de namol ce fermenteaza si se ridica la suprafata apei sub forma de spume plutitoare;

poluarea prin uleiuri, coloranti, descarcari de ape tulburi care modifica aspectul fizic al apei;

b)      Poluari care afecteaza proprietatile chimice sau biologice:

-poluari prin compusi toxici, ca metale grele, plumb, cositor, cupru, zinc, fier, antimoniu, crom, cianuri, etc. care rezulta de la intreprinderile de galvanizare (argintare si nichelare prin galvanizare), prelucrarea metalelor etc.

-poluare prin compusi organici nedegradabili sau greu degradabili biologic, ca detergenti, pesticide, antibiotice, medicamente etc., care pot avea propietati fizice si chimice nedorite sau pot conferi gusturi si mirosuri apei;

-poluare prin substante nutritive pentru plante (azot, fosfor, potasiu) care pot stimula dezvoltarea plantelor, algelor si planctonului, cu consecinte defavorabile asupra calitatii apei si desfasurarii proceselor de tratare a apei in scop potabil. Acesti poluanti se pot adauga la cei aflati in efluentii reziduali epurati conventional;

-poluare prin saruri anorganice, care ridica gradul de salinitate al apei. Acestea pot proveni de la mine de carbuni, sonde de petrol, de la drenarea solurilor agricole saline etc.;

-poluarea cu germeni microbieni , virusuri si paraziti care prezinta interes particular din punct de vedere al sanatatii publice.

Apele uzate care provin dintr-o serie de mari intreprinderi si combinate industriale, contin importante cantitati de petrol, fenol, metale grele, detergenti, pesticide, fertilizanti, etc. substante care exercita efecte deosebit de nocive asupra florei si faunei acvatice, ca si asupra sanatatii si confortului populatiei .

Daca unii poluanti cum ar fi de pilda detergentii, pesticidele, fenolii, reziduurile petroliere etc. in concentratiile in care se intalnesc de regula in apele de suprafata si respectiv in apele de baut, nu determina efecte toxice evidente, ele produc in schimb modificari intense ale propietatilor organoleptice ale apei, perturba si ingreueaza procesele de prelucrare a apei de suprafata in scop potabil si pentru alte necesitati, exercita efecte daunatoare asupra culturilor irigate cu astfel de ape etc.

Alti poluanti cum ar fi metalele grele, cianurile, nitratii si altele, atunci cand ating concentratii crescute in apa sau in produsele acvatice ce servesc de hrana omului (peste, scoici, etc.), pot exercita efecte toxice sau chiar letale.

La noi in tara, analiza statistica a situatiei principalelor surse de ape uzate, conform rezultatelor supravegherii efectuate in anul 2000, a relevat urmatoarele aspecte globale:

Fata de un volum total evacuat de 5611,202 milioane m³/an, circa 52%, constituie ape uzate care trebuie epurate, deci 2895,370 milioane m³/an;

Din volumul total de 2895,370 milioane m³/an, ape uzate necesitand epurare, 588,664 milioane m /an, respectiv circa 20%, au fost suficient (corespunzator) epurate. In rest, 874,527 milioane m³/an, adica circa 30%, reprezinta ape uzate neepurate si 1432,179 milioane m³/an - circa 50%, ape uzate insuficient epurate.

Prin urmare, in anul 2000, cca 80% din apele uzate, provenite de la principalele surse de poluare, au ajuns in receptorii naturali, in special rauri, neepurate sau insuficient epurate ( Fig. 5.1.).

Conform acestui criteriu, cele mai defavorabile situatii s-au inregistrat in cazul urmatoarelor bazine: Prut - aproape 100%; Ialomita - 99%; Arges - circa 99%; Vedea - circa 99%; Crisuri - circa 95%.

Referitor la aportul de ape uzate repartizat pe activitati din economia nationala, cel mai mare volum de ape uzate, inclusiv cele 'conventional curate', a fost evacuat de unitati din domeniile:

o       Energie electrica si termica: 2780,056 milioane m³/an - aproape 50% din total;

o       Gospodarie comunala: 2025,774 milioane m³/an - aproape 31%;

o       Industria chimica: 287,024 milioane m³/an - cca 5%.

Din punct de vedere al apelor uzate necesitand epurare, cele mai mari volume au fost evacuate in cadrul activitatilor:

o       Gospodarie comunala: 2025,542 milioane m³/an - cca 70%;

o       Industria chimica: 232,139 milioane m³/an - circa 8%;

o       Industrie metalurgica si constructii de masini: 135,675 milioane m³/an - circa 5%;

o       Energie electrica si termica: 260,769 milioane m³/an - cca 9%

o       Industria extractiva: 140,173 milioane m³/an - cca 5%.

Cele mai mari volume de ape uzate neepurate, provin de la unitati din domeniile:

o       Gospodarie comunala: 782,342 milioane m³/an - cca 89%;

o       Industria chimica: 30,633 milioane m³/an; - circa 3%;

o       Industrie metalurgica si constructii de masini - 10,628 milioane m³/an - cca 1%.

o       Energie electrica si termica: 37,961 milioane m³/an - cca 4%.

Referitor la apele uzate insuficient epurate, activitatile cu cea mai mare pondere se ordoneaza astfel:

o       Gospodarie comunala: 1058,373 milioane m³/an - peste 73%;

o       Industria chimica: 148,379 milioane m³/an - peste 10%;

o       Industrie extractiva: 57,735 milioane m³/an - cca 4%.

o       Industrie metalurgica si constructii de masini: 72,070 milioane m³/an - peste 5%.

Impactul surselor de poluare asupra receptorilor naturali depinde in afara de debitul efluent si de incarcarea cu substante poluante. Sub acest aspect, se evidentiaza urmatoarea repartizare, pe activitati economice:

- incarcari cu substante organice, suspensii, saruri minerale si ioni de amoniu:

• Gospodarie comunala;
• Prelucrari chimice;
• Zootehnie (substante organice, amoniu);
• Industria extractiva (suspensii, saruri minerale);

- poluarea cu micropoluanti: cianuri, fenoli, detergenti:

• Gospodarie comunala;
• Prelucrari chimice;
• Industrie metalurgica, industrie constructii de masini;

- incarcarea cu metale grele:

• Industria extractiva;
• Gospodaria comunala;
• Prelucrari chimice;
• Industria metalurgica, industrie constructii de masini.

S-ar putea concluziona ca cea mai mare pondere in impurificarea apelor de suprafata revine gospodariei comunale, industriei chimice, industriilor extractiva, metalurgica si zootehniei.

Fata de numarul total de 1441 de statii de epurare investigate in anul 2000, 602 de statii (42%) au functionat corespunzator, iar restul de 839 statii (58%) au functionat necorespunzator.

5.7. Poluarea apelor subterane. Surse de poluare

Poluarea freaticului este, cel mai adesea, un fenomen aproape ireversibil si, ca atare, depoluarea acestui tip de apa se realizeaza extrem de greu, daca nu chiar imposibil, cu consecinte grave asupra folosirii in scopuri potabile. Au fost situatii de renuntare la utilizarea acviferul freatic (aflat sub impactul poluantilor) si la cautarea si punerea in functiune a unor noi fronturi de captare, ceea ce a implicat eforturi si cheltuieli apreciabile. De aceea, pentru asigurarea calitatii apelor, trebuie sa primeze masurile de prevenire a proceselor de degradare calitativa a tuturor resurselor de apa.

Apele subterane sufera impurificarea, pe mai multe cai:

a) Deversarea apelor reziduale rezultate din industrie si din centrele populate.

Apele reziduale rezultate din industrie si din centrele populate, evacuate la suprafata solului, determina poluarea apelor subterane atunci cand solul nu are proprietati filtrante corespunzatoare sau cand stratul subteran de apa este amplasat la mica adancime.

Apele reziduale industriale continind substante chimice prezinta un risc toxic. Cum substantele nocive sau toxice continute in apele reziduale industriale sint extrem de variate, poluarea apelor subterane va putea fi foarte diversa. Astfel, poluari ale apelor subterane cu reziduuri de petrol, fenol, crezoli, cianuri, acizi (H₂SO₄, HCl etc.), NH₄, metale grele si amestecuri de diferite substante au fost semnalate atunci cind s-a utilizat procedeul de indepartare si tratare a apelor reziduale industriale prin intermediul solului. Se citeaza astfel cazuri de poluare a apelor subterane cu substante amoniacale si fenolice rezultate de la uzinele de gaz care indepartau apele lor reziduale la suprafata solului. Aceste substante, chiar la mari dilutii, au actiune nociva si altereaza intens proprietatile organoleptice ale apei, mai ales dupa clorare (formare de fenoli clorati care confera apei un gust si miros extrem de dezagreabil). Aceste substante fac inutilizabila apa nu numai pentru baut ci si pentru uz industrial (de ex.: pentru fabricile textile). Apele reziduale provenite de la uzinele de gaz se descompun extrem de lent, astfel ca, alterarea apei subterane in cazul poluarii ei, se mentine ani de zile. Un sol poluat cu fenoli, cresoli, reziduuri de petrol necesita ani, daca nu chiar zeci de ani, pana cind el nu mai prejudiciaza apa subterana.

Apele reziduale urbane fecaloid-menajere polueaza si contamineaza apele subterane indeosebi cu substante organice si agenti biologici (germeni, virusuri, paraziti), prezentand deci un risc infectios.

b) Deversarea unor reziduuri solide si semisolide.

Reziduurile solide si semisolide, rezultate din centrele populate si intreprinderile industriale precum si alte resturi sau deseuri provenite de la curatarea strazilor, pietelor etc., depozitate pe suprafata solului pot de asemenea periclita apele subterane prin componentii nocivi continuti.

Atunci cand aceste reziduuri sunt descarcate in cariere abandonate de pietris, nisip sau argila si cand grosimea stratului de sol suprajacent panzei de apa este micsorat, creste pericolul de infiltrare in apa subterana a substantelor nocive continute in aceste reziduuri. Prin umplerea acestor excavatii (goluri) si acoperirea cu sol fertil, aceste terenuri pot fi redate folosirii lor (culturilor, spatiilor verzi). Totusi in astfel de situatii au fost semnalate poluari a unor panze subterane de apa, chiar la distante apreciabile, deoarece, in afara unor resturi indestructibile (cioburi de sticla sau ceramica, bucati de metale etc.) aceste reziduuri contin numeroase substante susceptibile de a fi descompuse.

Daca straturile de sol care trebuie sa filtreze partea lichida provenita din descompunerea acestor resturi sunt prea permeabile sau insuficient de groase, compusii solubili si produsii de dezagregare a materiilor organice ca si germenii microbieni dezvoltati pe acest strat organic, vor fi antrenati in apa subterana.

Depozitarea reziduurilor solide pe malurile sau in apropierea lacurilor ori raurilor poate conduce deasemenea la poluarea apelor subterane si mai ales a celor de suprafata. In Elvetia, un studiu statistic a aratat ca depozitarea reziduurilor la suprafata solului a cauzat in 44 % din cazuri, prejudicii apelor de suprafata si in 30% din cazuri, apelor subterane. In 71 % din cazuri, zonele invecinate au fost incomodate de mirosuri, praf, fum si vermina. Prejudiciile cauzate surselor de apa, la distante mai mari sau mai mici pot dura uneori ani de zile.

Depozitarea de reziduuri fecaloid-menajere in anumite zone depresionare de teren (nisiparii dezafectate, excavatii ramase dupa extragerea de pietris, argila, etc.) poate avea drept urmare o poluare a apelor subterane daca straturile de teren absorbante subjacente nu au o grosime satisfacatoare sau daca prezinta o permeabilitate crescuta.

Poluari intense cu substante organice si germeni microbieni inclusiv germeni patogeni, urmate de episoade epidemice, au fost semnalate de numerosi autori in diverse zone lipsite de canalizare unde materialul vitanjat se depozita in astfel de conditii.

De asemenea in unele zone unde se folosesc fose septice si puturi absorbante pentru evacuarea dejectiilor umane s-au produs poluari si contaminari ale apelor subterane .

c) Apele reziduale si reziduurile provenite din agricultura.

Apele reziduale si reziduurile provenite din expluatari agricole ca si de la crescatorii de animale, folosite ca fertilizare se pot infiltra si cauza poluarea apelor subterane cu substanta organice, germani microbieni, etc.

Straturile subterane de apa prezinta o fragilitate deosebita in perioade de seceta, cand suprafata solului fiind fisurata, apele reziduale si reziduurile animale (purin, gunoi de grajd) raspandite cu scop de fertilizare, se pot infiltra cu mare usurinta in apele subterane.

De la nivelul gropilor sau excavatiilor in care se colecteaza purinul ca si de la nivelul depozitelor sau platformalor de gunoi animal necorespunzator amenajat, de la nivelul latrinelor, foselor septice sau tancurilor septice neetajate in care se colecteaza dejectele umane, de la ferme izolate, etc. se pot produce de asemenea infiltrari si contaminari ale apelor subterane.

In afara apelor reziduale fecaloid-menajere, purinului si gunoiului de grajd provenind de la locuinte si crescatorii de animale din mediul rural mai sunt si apele reziduale provenite de la silozuri incorect amenajate, care contin apa.

Alterarea apelor subterane este cauzata de epuizarea rezervei de oxigen din apa subterana, rezerva de oxigen consumata pentru descompunerea substantelor organice. Absenta oxigenului si producerea de cantitati crescute de acid carbonic poate duce la atacarea combinatiilor ce contin fier, ceea ce va stimula proliferarea bacteriilor feruginoase, facand astfel apa impropie pentru consum.

De asemenea se poate produce infiltrarea in apele subterane, a substantelor chimice folosite in agricultura ca fertilizante si pentru combaterea daunatorilor.

Se stie ca nitratii, ca urmare a folosirii pe scara tot mai larga a fertilizantilor azotati, au crescut in ultimele decenii intr-o masura foarte importanta in apele subterane ti cele de suprafata. O serie de pesticide si in particular pesticidele organoclorurate sunt deasemenea antrenate de pe terenurile agricole tratate, odata cu apele de precipitatii, in apele subterane.

c) Poluari ale apelor subterane de la nivelul rezervoarelor si tancurilor subterane. Aceste tipuri de poluare au loc cand se depoziteaza petrol, uleiuri si alte substante in rezervoare si tancuri care nu sunt etanse, favorizand scurgerea unor cantitati importante de substanta ce polueaza panzele subterane de apa. De asemenea poluarea apelor subterane se poate produce de la nivelul conductelor subterane care transporta petrol, uleiuri, gaze naturale etc., atunci cand acestea nu sunt suficient de etanse sau in situatia unor avarii.

d) Infiltrarea in panza subterana a apei din lacurile de acumulare

Raurile si fluviile cedeaza o parte din apa lor straturilor subterane mai ales cand sunt indiguite si cand nivelul lor se ridica. Infiltrarea in subteran a apelor din lac produce modificari profunde ale regimului fizico-chimic al apelor subterane.

Apa indiguita este incarcata in substante susceptibile de a fi descompuse astfel ca, infiltrarea lor in apele subterane le prejudiciaza din punct de vedere calitativ. In apele subterane, se continua dezintegrarea substantelor organice. Aceasta dezintegrare incepe in conditii aerobe pentru ca, la epuizarea oxigenului, sa degenereze anaerob, cum se intampla pe fundul lacurilor de acumulare. Apa devine coroziva, mai ales pentru fier si calcar(beton), corozivitate care este accentuata prin continutul crescut de acid carbonic. O astfel de apa devine agresiva pentru statiile de pompare si reteaua de conducte, avand totodata si propietatea de a dizolva mari cantitati de fier si mangan, pe contul carora se multiplica bacteriile feruginoase si manganice. Aglomerari ale acestor bacterii, sub forma de mase mucilaginoase, de marimea pumnului ajung adeseori la robinetele consumatorilor.

Fenomene asemanatoare se pot produce si in cazul deversarilor de ape riziduale in elestee sau iazuri artificiale. Sunt cunoscute episoade de poluare a apelor subterane prin infiltrarea in subteran din aceste iazuri a apelor poluate cu substante organice provenite de la fabrici de zahar, hartie sau de prelucrare a lemnului etc. Reziduurile organice (zahar, substante proteice ), se descompun in apa iazurilor, consumand rapid intreaga cantitate de oxigen. Descompunerea degenereaza apoi in putrefactie (anaerobioza) cu degajare de hidrogen sulfurat. Aceasta apa, lipsita de oxigen, dar inca incarcata cu substante organice semidezintegrate, se infiltreaza in panza subterana unde descompunerea se continua pe subterane lipsite de oxigen, vor ataca compusii feruginosi si manganosi, solubilizand importante cantitati de fier si mangan, cu consecintele mentionate anterior.

Starea apelor subterane si principalele surse de poluare in Romania.

In tara noastra, activitatea de cunoastere a calitatii apelor subterane freatice se desfasoara la nivelul marilor bazine hidrografice, pe unitati morfologice, iar in cadrul acestora, pe structuri acvifere (subterane), prin intermediul statiilor hidrogeologice, cuprinzand unul sau mai multe foraje de observatie.

Pentru monitorizarea acviferelor freatice au fost create mai multe categorii de statii hidrogeologice:

• de ordinul I, amplasate in vaile fluviatile ale principalelor cursuri de apa si in apropierea lacurilor, care au ca specific urmarirea legaturii dintre apele subterane si cele de suprafata;
• de ordinul II, amplasate in zonele de interfluviu de campie, care urmaresc regimul apelor subterane in legatura cu factorii climatici;
• amplasate in zonele de captare ale principalelor acvifere care urmaresc efectul exploatarii asupra regimului apelor subterane;
• experimentale, care au destinatii speciale, cercetarea apelor subterane sub aspectul stabilirii bilantului, propagarii poluarii, etc;
• amplasate in jurul unor unitati industriale importante.

Forajele de adancime din cadrul Retelei hidrogeologice nationale investigheaza zone necunoscute ale acviferelor de adancime, tinand seama de cunoasterea realizata prin alte foraje hidrogeologice de cercetare sau exploatare executate anterior. Acestea urmaresc comportarea acviferelor in regim natural. O alta categorie sunt amplasate in zone de captare a apelor subterane de adancime, scopul lor fiind urmarirea efectului exploatarii asupra regimului acestor ape.

Programul de masuratori in forajele Retelei hidrogeologice nationale consta din masuratori ale nivelului apei la 3 zile, 6 zile sau 15 zile in functie de amplitudinea de variatie a nivelului, din masuratori de temperatura la 6 zile in foraje caracteristice, precum si din pompari experimentale pentru determinarea caracteristicilor hidrogeologice ale stratelor si din recoltari periodice de probe pentru determinarea proprietatilor fizico-chimice ale apei.

Pentru supravegherea calitatii apelor freatice, se face uz de forajele retelei hidrogeologice de stat, considerate reprezentative.

Pentru urmarirea gradului de poluare a rezervelor subterane freatice datorita activitatilor antropice si pentru determinarea impactului care-l pot avea diverse surse de poluare asupra freaticului, se fac masuratori si observatii periodice si in forajele de poluare amplasate in jurul marilor surse de poluare, in fiecare bazin hidrografic.

Calitatea apelor freatice la nivel national

Facand o evaluare globala a informatiilor partiale, pe bazine hidrografice, o prima constatare este legata de situatia critica a calitatii acviferului freatic, din numeroase zone ale tarii, influentat puternic de impactul antropic exogen, chiar daca in ultima vreme s-a produs o reducere a volumului productiei industriale si, deci, a cantitatilor de substante poluante evacuate in receptorii naturali.

In regimul natural al apelor subterane au intervenit o serie de modificari cantitative si calitative, datorita executarii unor lucrari hidroameliorative si hidrotehnice, inclusiv captari, precum si datorita poluarii, cu deosebire in cazul apelor freatice.

In unele zone ale tarii s-au produs cresteri importante ale nivelurilor piezometrice, potentate in anii bogati in precipitatii, ex: campiile Bailetti, Romanati, si Baragan (2-15 m), precum si in Dobrogea de sud (3-10 m), fenomene legate de sistemele de irigatii din aceste zone, incorect proiectate, executate si exploatate.

In alte zone s-au produs scaderi importante ale nivelurilor piezometrice, datorita prelevarilor excesive de apa subterana, prin captari (exemplu Bucuresti, in cazul "Stratelor de Fratesti" cu scaderi ale nivelurilor de 20-50 m) sau ca urmare a secarilor din zonele miniere (exemplu Rovinari, cu scaderi de peste 80 m). Pericolul cel mai mare in acest caz il reprezinta atragerea accelerata de ape poluate spre zonele depresionate si scaderea drastica a debitelor exploatate ale captarilor din zonele afectate.

O alta constatare importanta este cea legata de modificarile calitative ale apelor subterane, produse prin poluarea cu substante impurificatoare care altereaza calitatile fizice, chimice si biologice ale apei.

Astfel, majoritatea hidrostructurilor au suferit in timp procesul de contaminare a apei cu azotati (NO . Poluarea se resimte insa diferentiat, existand zone in care acviferul este intens poluat cu concentratii ce se situeaza peste limita din STAS 1342/91 pentru acest indicator (Campia inferioara a Somesului, Culoarul Crasnei, zona mediana a Campiei Banatene; Culoarul Muresului pe tronsonul Reghin-Ludus; Culoarul Tarnavei Mari in aval de Sighisoara; zonele depresionare montane si submontane drenate de Olt-Ciuc, Brasov, Fagaras si Cibin; Campia inferioara a Dunarii pe tronsonul Calafat-Giurgiu; Campia piemontana a Ploiestiului; Culoarul Ialomitei pe tronsonul Urziceni-Tandarei; Campia Baraganului de Nord; Culoarul Siretului pe tronsonul aval Roman-amonte Adjud; Culoarul Bistritei aval Piatra Neamt; Culoarul Trotusului pe tronsonul aval Onesti-amonte Adjud; depresiunea intracolinara a Sitnei aval Botosani; Culoarul Bahluiului aval Podu Iloaiei; Culoarul Prutului aval Ungheni; estul Campiei Covurluiului si Campia inferioara a Siretului precum si jumatatea estica a Dobrogei de sud) si zone in care valoarea este sub 45 mg/l, concentraaie maxima admisa de STAS 1342/91.

Cauzele contaminarii acviferului freatic cu azotaai sunt multiple si cumulative.

Astfel, o sursa cu pondere importanta o constituie spalarea permanenta a solului de catre precipitatiile atmosferice contaminate cu diferiti oxizi de azot (NO

O alta sursa cu pondere o constituie apa din cursurile de suprafata (rauri, lacuri) in care s-au evacuat ape uzate incarcate cu azotati. La aceste doua surse cu functionalitate continua se adauga sursele cu caracter aleator, generate de aplicarea ingrasamintelor chimice pe unele categorii de terenuri arabile. In aceste ultime zone concentratiile azotatilor se situeaza frecvent in jurul valorii de 100 mg/l, putand atinge valori situate in jur de 300 mg/l. Acviferele astfel contaminate sunt de tip insular, iar trecerea la exploatarea apei pentru utilizari casnice si agricole a contribuit la mentinerea suprafetelor contaminate in general in limitele arealelor de intravilan.

In ceea ce priveste contaminarea apelor subterane freatice cu fosfati (PO , suprafetele afectate sunt mai restranse, existand numeroase acvifere in care prezenta acestui indicator nu a fost semnalata in cadrul determinarilor curente care s-au efectuat in anul 2000 si pentru acest indicator de calitate conditiile de poluare a apelor subterane freatice sunt in general similare cu cele ale azotatilor.

O situatie cu totul aparte o reprezinta contaminarea intensa a acviferelor cu substante organice, amoniu si mai ales poluarea bacteriana.

Formele cele mai intense de depreciere multipla a calitatii s-au identificat in zonele de intravilan rural, unde datorita lipsei unui minim de dotari cu instalatii edilitare, deseurile lichide ajung in subteran direct (prin intermediul latrinelor nepermeabilizate sau santurilor arterelor stradale), cat si indirect (de la depozitele de gunoi de grajd, gropi improvizate de gunoi, etc).

In functie de factorii care produc poluarea apei subterane, se constata la nivelul tarii noastre urmatoarele categorii de poluare:

cu produse petroliere; de exemplu, poluarea cu produse petroliere si compusi fenolici ai acviferului freatic din conul aluvionar Prahova-Teleajen, pe o suprafata de cca 70 km , datorita rafinariilor Petrobrazi, Astra si Petrotel Ploiesti;

cu produse rezultate din procesele industriale; de exemplu, poluare cu produse rezultate din procesele industriale, in care sunt cuprinsi o gama variata de poluanti, a zonelor din jurul marilor platforme industriale (VICTORIA Fagaras, Codlea, Tohanu Vechi, Zarnesti, Bod, Isalnita Craiova, etc);

cu produse chimice utilizate in agricultura; de exemplu, poluarea cu produse utilizate pentru fertilizare si combaterea daunatorilor in agricultura (compusi azotici - NH , NO si NO , fosfati, pesticide, etc) fie in zona marilor producatori de astfel de substante (AZOMURES, ARCHIM Arad, DOLJCHIM Craiova, OLTCHIM Ramnicu Valcea, AZOCHIM Roznov, etc), fie in camp prin administrarea incorecta a acestora. Poluarea difuza a acviferelor freatice produsa in acest fel a afectat in special puturile individuale din zonele rurale, dar si multe captari de ape subterane;

cu produse menajere si rezultate din zootehnie, mixta; de exemplu, poluarea cu produse menajere si produse rezultate din activitatea zootehnica (substante organice, compusi azotici, bacterii, etc) a apelor subterane din zona unor mari orase (Pitesti, Oradea, Bucuresti, Cluj, Suceava, etc), din zona marilor complexe zootehnice (Carei, Palota, Cefa, Halciu, Bontida, Bailesti).

O analiza la nivelul intregii tari, pe baza datelor prezentate de catre Directiile de apa bazinale pentru anul 2000, privind poluarea forajelor din stratul freatic si a celor de adancime, neluand in considerare forajele de poluare existente in jurul marilor platforme industriale, referitor la 4 dintre poluantii ce intra in categoria indicatori indezirabili, si anume: amoniu (NH ), azotati (NO ), substanta organica exprimata prin CCO-Mn si fosfati (PO ), arata ca:

- Referitor la STAS 1342/91, privind apa potabila, pe baza caruia se face interpretarea rezultatelor obtinute in urma monitorizarii si analizarii probelor de apa prelevate din foraje, situatia depasirilor limitelor admise de STAS, (in procente), se prezinta astfel:

• stratul freatic: pentru NH in 77,78% din foraje; pentru NO in 47,7%; pentru CCO-Mn in 80,78% din totalul forajelor analizate si pentru PO in 51% din foraje;
• stratul de adancime: pentru NH in 68,47% din foraje studiate; pentru CCO-Mn in 53,26% din foraje; pentru NO in 36,9% iar pentru PO in 38% din foraje.

Din aceste date rezulta ca resursele acvifere freatice, in special, prezinta un risc ridicat la poluare, atat pe termen lung, cat si pe termen scurt. Din acest motiv ele nu mai pot constitui surse de alimentare cu apa pentru populatie in multe zone ale tarii.