Poluarea apelor

Poluarea apelor

In rauri, poluarea devine cel mai puternic factor care conditioneaza viata nevertebratelor (viermi, crustacee, scoici, larve de insecte) si a pestilor . Datorita poluarii, are loc fenomenul de uniformizare a faunei: raurile poluate adapostesc acealeasi specii care pot suporta prezenta substantelor toxice.

In rauri poluantii sunt transportati in aval, se depun pe fundul apeo si se acumuleaza in mal. Aceste depozite de poluanti elibereaza incet, in timp, substante nocive, functionand ca niste <<bombe chimice>> cu efect intarziat. Totodata, sub influenta unor microorganisme si a oxigenului dizolvat, aceste substante pot suferi transormari care le fac si mai periculoase.

Cei mai sensibili la poluare sunt pastravul, cleanul, mrena, scobarul, mihaltul, specii care au nevoie de apa cutata, bine oxigenata. Poluarile severe, cu substante foarte toxice, amoniu, cianuri - distrug in totalitatea populatiile de pesti.

Pestii si nevertebratele acumuleaza in tesaturi metale grele si alti poluanti, pe care le iau direct din apa sau din hrana . In acest fel, consumul pestilor contaminate devine un pericol pentru sanatatea oamenilor, dar si pentru viata pasarilor sau mamiferelor care se hranesc cu peste .

Factorii de poluare a apelor pot fi clasificati in: factori gemografici, reprezentati de numarul populatiei dintr-o anumita zona, poluarea este proportionala cu densitatea populatiei. Factorii urbanisti, corespunzatori dezvoltarii asezarilor umane, care utilizeaza cantitati mari de apa pe care le intorc in natura sub forma de apa uzate intens impurificate. Factorii industriali sau economici, reprezentati de nivelul de dezvoltare economica si cu precadere industriala al unei regiuni in sensul cresterii poluarii paralel cu dezvoltarea industriei .

Sursele de poluare a apelor se impart in: surse naturale ( periodice sau accidentale ) si surse artificiale ( menajere, industriale si agrozootehnice ). In functie de dinamica se impart in: surse continue, periodice si accidentale.

Evaluarea gradului de impurificare se efectueaza prin: masuri directe, instrumentale, ale principatilor ecofactori (factori fizici si chimici ) , din aer, apa si sol, masurari realizate continuu sau pe perioade de timp bine definite, in scopul determinarii gradului de variatie a factorilor cercetati si al intelegerii cauzelor respectivelor variatii, sau prin deducerea schimbarilor ce au aparut in structura, functiile, numarul de indivizi si modul de asociere a organismelor vii vizate ( microorganisme , plante si animale ), ca urmare a unor interactiuni specifice cu mediul.

Indicatorii de apreciere a gradului de impurificare sunt: indicartori organoleptici, indicatori fizici, indicatori chimici, indicatori biologici si dispersia poluantilor.

Indicatorii organoleptici sunt: culoarea, mirosul si turbiditatea. Culoarea aparuta ca urmare a prezentei unor substante dizolvate sau a particulelor in suspensie fina, se aprecieaza colorimetric, fata de etaloanele colorimetrice platincobalt sau bicromat- cobalt. Mirosul se determina organoleptic si se exprima pe o scara de intensitati. Gustul se determina prin tinerea a 1 ml apa in gura timp de cateva secunde putand fi: acidulate, sarat, amar, sarat-amarui, acru, special. Intensitatea gustului se apreciaza dupa o scara asemanatoare cu cea de la miros. Turbiditatea se determina nefelometric (pe baza efectului Tyndall) utilizandu-se ca etaloane suspensii de caolin in apa distilata. Un grad de turbiditate reprezinta turbiditatea produsa de 1 mg caolin in suspensie intr-un litru de apa distilata.

Indicatorii fizici sunt: temperatura, tubiditatea si culoarea . temperatura apei are valori normale 8-15° C pentru apa de baut si 0-14° C pentru apele subterane, in cazul unei poluari termice se inregistreaza cresteri peste cresterile normale. Se folosesc diferite tipuri de termometre, de preferat direct la sursa de apa, se recomanda masurarea temperaturii aerului. Culoarea intensa a apei indica poluarea cu substante toxice. Culoarea se poate determina prin doua metode: metoda calitativa- culoarea apei de analizat se compara cu culoarea apei bidistilate si metoda cantitativa- culoarea apei de analizat se compara cu o scara colorimetrica standard, exprimata in grade de culoare. Turbiditatea este data de prezenta unor particule aflate in suspensie si care nu sedimenteaza la timp. O apa tulburata poate contine germeni patogeni. Tubiditatea se determina prin trei metode: metoda calitativa- apa de analizat se compara cu apa bidistilat, metoda semicantitativa- cu ajutorul unui turbidometru se stabileste daca apa este limpede, opalescenta sau tulbure, metoda cantitativa, spectrofotometrica- turbiditatea se exprima in grade, fiecare grad corespunzand la 1 mg bioxid de siliciu pentru 1 litru de apa.

Indicatorii biologici exprima evaluarea gradului de perturbare a biocenozelor existente in ecosistemul acvatic datorita prezentei uner specii si poluanti specifici. Se deosebesc specii indicatoare cu sensibilitate mare si specii indicatoare de acumulare care sunt mai putin sensibile, dar capabile sa acumuleze substantele daunatoare. In functie de monitoring se deosebesc: monitoring-ul active, prin care organismele studiate sunt pastrate in viata prin metode standardizate, pentru a fi ulterior expuse stresului fizic sau contaminarii.

Poluarea termica afecteaza 20% din debitul apelor curgatoare. Crestreea temperaturii apelor de suprafata modifica proprietatile fizice ale apei: vascozitatea, presiunea de vapori, densitatea, tensiunea superficiala, solubilitatea si difuziunea oxigenului. Viteza reactiilor chimice se dubleaza la cresterea temperaturii cu 10% °C, astfel vor fi afectate proprietatile fizico-chimice: puterea ionica, conductivitatea, solubilitatea si corozivitatea. Cresterea temperaturii determina cresterea vitezei de evaporare a apei, cresterea vitezei procesului de sedimente si afecteaza procesele de foculare, filtrare si schimb ionic in tratarea apelor. Evacuarea de ape calde la suprafata lacurilor favorizeaza procesul de stratificare termica. In general, cu cat temperatura este mai ridicata cu atat microorganismele devin mai active, atata timp cat temperatura nu este prea ridicata sin u constituie un factor limitative. Modalitatile de evitare a poluarii termice se refera la evacuarea in receptor cu o dispersie cat mai buna, recuperarea inaintata a caldurii prin reproiectarea utilajelor implicate, utilizarea apelor: incalzire sere, culturi de alge, irigarea cu apa calda.

Poluarea chimica constra in prezenta unor compusi organici, anorganici, anorganici si a celor organici biodegradabili. Cea mai grava fiind insa impurificarea cu compusi toxici si compusi organici nebiodegradabili.

Eutrofizarea reprezinta un ansamblu de transformari suferite de un ecosistem acvatic in urma acumularii de substante poluante, dar mai ales de azot si fosfor, aceste doua elemente, sub forma unor saruri, provenind in principal din agricultura. Este vorba despre ingrasamintele cu azot si fosfor care, utilizate in cantitate mare, nu sunt in totalitate folosite de plante de cultura, excesul fiind spalat de apa de precipitatii sau prin irigatii si ajungand in bazinele acvatice. In prezenta acestui exces de saruri minerale are loc dezvoltarea algelor albastre-verzi care produc fenomenul cunoscut sub numele de inflorirea apelor sau inflorirea algala.

In conditiile prezentei unei cantitati anormale de azot si fosfor, are loc o competitie intre speciile de alge, dar duce la consumul oxigenului dizolvat , pana la disparitie si la acumulare de toxine rezultate dupa moartea celulelor algale. In aceste conditii, se produce o mortlitate in masa a pestilor si a animalelor nevertebrate.

Efectele produse de poluanti depind de cantitatile deversate si tipul substantelor poluante. Materiile organice biodegradabile sunt actiunea enzimelor unor bacterii ce se descompun cu consumarea oxigenului dizolvat, suferind un proces de mineralizare- pot aparea compusi daunatori biocenozelor acvatice, acestea suferind transformari, restructurari in procesul de adaptare la noi conditii fizico-chimice.

Suspensiile se depun afectand organismele ce alcatuiesc bentosul si alterand locurile de ponta ale pestilor. Substantele ce modifica pH-ul apelor si cele toxice pot provoca moartea organismelor acvatice- reduce capacitatea de autoepurare a apei. Sarurile minerale cresc duritatea apelor ( Ca2+ , mg2+ ) , maresc turbiditatea sau produc colorarea apei. Compusi organici toxici nebiodegradabili sau greu biodegradabili ( DDT ) intoxica organismele animalelor acvatice, acumulandu-se si ajungand in hrana omului.

Printer efectele produse de poluanti se mai numara si modificarea proprietatilor organoleptice, modificarea proprietatilor fizice ale apei , efecte economice negative-limitarea sferei de folosire a apei dar si efectele ecologice negative: perturbari in dezvoltarea unei biocenozei, distrugerea sau intrzierea excesiva a organismelor, in special cele vegetale, care pot contribui la accentuarea poluarii apei.

Poluarea apelor cu substante anorganice se face prin catini ai metalelor grele: principalii cationic care pun probleme deosebite din punct de vedere al toxicitatii chiar in concentratii mici sunt Cd2+, Pb2+ si Hg2+, alti cationi Ni2+, Cu2+,Cr2 pun probleme deosebite la concentratii relativ mari, ei fiind necesari dezvoltarii vietii in calitate de microelemente, majoritatea cationilor metalelor grele precipita, la anumite valori ale concentratie, in prezenta ionilor sulfat, fosfat depunandu-se in sedimente. Alt tip de poluare prin substante anorganice este poluarea prin meraloizi ( arsen, selenium, staniu si crom ) cara formeaza anioni toxici pentru viata acvatica. Ultimul tip de poluare cu substante organice se face prin azotati si fosfati care, desi, nu sunt toxici pot conduce la efectele negative prin favorizarea unei dezvoltari excessive a florei acvatice producand eutrofizarea apelor de suprafata. Excesul de azotati in apa potabila produce la sugari methemoglobinemia. La pesti, cadminul se acumuleaza mai ales in ficat si in rinichi. Puietul de peste este foarte sensibil la prezenta in apa a acestui metal foarte toxic si dezvoltarea sa se reduce foarte semnificativ. Concentratii mici de cianuri afecteaza sistemul digestiv, reduce rezistenta si capacitatea de inot a pestilor. Cuprul influenteaza negative dezvoltarea oualelor de crap si duce la deformarea coloanei vertebrale a puietilor. Sarurile de cupru inhiba fotosinteza unor alge. Fenolii au actiune toxica directa asupra pestilor, dar si actiune indirecta, prin scaderea cantitatii de oxigen dizolvat in apa. Mercurul este toxic mai ales in combinatii organice si provoaca intoxicarea pestolor si inhiba cresterea puietului.

Poluarea in apele urbane este reprezentata de un continut ridicat de solide in suspensie si dizolvare, materii organice- continut evaluat prin CBO5 sau CCO, bacterii ciliforme- indica poluarea fecaloida, metale- Pb, Cu, Zn, Cr, Ni, si metaloizi- As, Se.

Apele uzate industriale sunt poluate datorita extractiei si prelucrarii primare a minereurilor si combustibililor: ape de mina cu continut de acid sulfuric, metale toxice provenite din degradarea minereurilor sulfuroase, ape provenite din extractia carbunilor cu continut de compusi organici si suspensii, ape cu continut de petrol ce au in compozitie compusi organici toxici. A doua sursa de poluare a apelor uzate industriale este industria de prelucrare a materiilor si industria chimica: industria celulozei si hartiei, industria alimentara, industria prelucratoare de petrol. Ultima sursa de poluare pentru acest tip de ape sunt utilizatorii materiilor si produselor chimice: industria electronica- solventi de galvanizare- industria usoara-detergenti, pigmenti, coloranti organici, produsi chimici folositi in tabacarii- agricultura - pesticide, ingrasaminte, coloranti.

Factorii care intensifica poluarea sunt: calitatea poluantului/masa de apa poluata, structura mediului acvatic receptor, caracteristicile surselor de poluare, conditiile in care are loc difuzia poluantilor, natura poluantului, gradul de persistenta= disparitia, mentinerea, accentuarea efectului poluant-reactivitatea poluantului in contact cu alti poluanti in mediul acvatic.

Poluarea cu detergenti se face cu detergenti ionici (anionici si cationici ) si neionici. 75% din detergenti pot fi anionici, 20% neionici si doar 5% cationici. Detergentii sunt substante tensioactive. Agentii tesioactivi modifica tensiunea superficiala a apei, ei sunt agenti activi de suprafata. Majoritatea detergentilor solizi au doua componente de baza: agentul tensioactiv su sarurile bazice.

Sursele de poluare a apelor cu detergenti pot fi apele reziduale urbane, apele stradale, cele industriale-fabrici textile, pielarie, spalatorii-si fungicidele ai insecticidelor folosite in agricultura, ce contin agenti tensioactivi.

Poluarea cu hidrocarburi provine din urmatoarele surse: exploatari petrolifere, accidente la transport, industria prelucatoare de titei din fisurarea rezervelor ingropate.

Efectele poluarii cu hidrocarburi sunt: cresterea temperaturii si cresterea turbiditatii, formarea unei pelicule de petrol la suprafata apei care impiedica aerarea, formarea unor emulsii , modificarea compozitiei apei prin dizolvarea in acesta a substantelor petrolifere solubile, toxice in anuminte concentratii, pentru organismele acvatice, om si animale.

Indicatorii de poluare cu hidrocarburi petroliere sunt: sibstantele extractiile in eter-ca indicator chimic global, microorganismele petrol oxidante- ca indicator bacteriologic, se inmultesc mai intens cand stratul este mai bogat in produse petroliere- ca indicatori de autoepurificare de reziduuri petroliere.

Determinarea micropoluantilor chimici: micropoluantii se caracterizeaza prin concentratia lor scazuta in apa, dar prin influentele negative asupra organismelor acvatice si omului. Unii dintre ei au efecte cumulative, adica actioneaza in timp, incetul cu incetul, determinand o crestere a sensibilitatii organismului uman fata de diferite afectiuni. Micropoluantii pot fi determinati global, prin absorbtie de carbine acvatice sau pe categorii de compusi, prin metode colrimetrice, cromatografe, distilare etc.

produse petroliere- formeaza pelicule plutitoare

detergentii-scad tensiunea superficiala a apei favorizand patrunderea altor substante nocive

fenoli- provin din poluarea industriala sau din descompunerea materiilor vegetale

pesticide

Determinarea indicatorilor chimici de poluare a apei: indicatori de poluare sunt elemente sau substante care nu au efecte nocive asupra organismelor vegetale, animale sau asupra organismului uman, dar indica prezenta in apa a unor substante toxice sau agenti microbieni patologici. Categoria indicatorilor chimici de poluare cuprinde: oxigenul dizolvat, deficitul de oxigen si cerinta biochimica de oxigen, substantele oxidabile, diverse forme de azot, fosfati si hidrogen sulfat.

Determinarea oxigenului activ in apa:cantitatea de oxigen dizolvat in apa depinde de temperatura apei, presiunea atmosferica, continutul de substante oxidabile si microorganisme. Cea mai cunoscuta metoda de determinare este metoda Winkler. Metoda a fost introdusa in practica in anul 1888 de L. W. Winkler, la Budapesta si consta in oxidarea hidroxilului de mangan de catre oxidul dizolvat in apa, rezultand un produs teravalent. Atunci cand apa care contine compusul teravalent este acidifiata se elibereaza iod prin oxidarea iodurii de potasiu. Cantitatea de iod liber este egala cu cantitatea de oxigen dizolvat din proba analizata si este estimata prin titrarea cu o solutie- standard de tiosulfat de sodiu. La temperaturi scazute, spere 0sC, apa curata este saturata in oxigen, concentratia acestuia atingand valori de peste 15 mg la litrul de apa; la temperatura de 30°C, apa curata dizolva ceva mai putin de 8 mg de oxigen la litru.

Determinarea deficitului de oxigen din apa : deficitul de oxigen este diferenta dintre cantitatea de oxigen dizolvat in conditiile de saturatie si cantitatea de oxigen gasita in apa de analizat. Cu cat deficitul de oxigen este mai mare, cu atat apa este mai poluata.

Determinarea cerintei biochimice de oxigen( CBO5 ): cerinta biochimica de oxigen din apa este cantitatea de oxgigen consumata de microorganisme intr-un anumit interval de timp, pentru descompunerea substantelor organice care se gasesc in apa. Se noteaza CBO5, deoarece timpul- standard stabilit pentru analiza este de 5 zile la o temperatura de 20 s C . Determinarea se face tot dupa metoda Windkler. O apa poluata poate avea o valoare pentru CBO5 de 12 mg oxigen la litrul de apa, ceea ce artata ca prezenta unei cantitati mari de substanta organica determina o activitate intensa a microorganismelor care o descompun.

Determinarea substantelor oxidabile din apa sunt acele substante care se pot oxida la rece sau la cald sub actiunea unui oxidant. Metoda se mai numeste si consumul chimic de oxigen, deoarece masoara cantitatea de oxigen consumata in procesele de transformare chimica a substantelor din apa. Oxidarea se realizeaza fie cu permanganate de potasiu.

Determinarea azotului din apa: in mod obijnuit, se pot determina urmatoarele forme ale azotului:

azotul organic:azotul din compusii biologici-proteine

azotul total: azot organic si azot mineral

amoniac: rezulta in urma degradarii incomplete a substantelor organice si indica o poluare recenta

nitriti

Metodele de masurare se bazeaza pe titrare, colorimetrie si distilare.

Determinarea fosfatilor din apa:fosfatii provin din poluarea cu ape reziduale, industriale, pesticide, ingrasaminte si detergenti. Metoda de masurare este colorimetrica.

Determinarea hidrogenului sulfurat din apa: acest compus apare ca urmare a lipsei oxigenului si a aparitiei unor procese anaerobe. Se identifica prin dozare si colorimetrie.

Analize biologice si microbiologice ale apei: starea sanitara a apelor este determinata prin tehnici microbiologice prin care se masoara cantitatea de germeni cloroformi si streptococi. In vase speciale, sterile, cu medii de cultura, se transfera o cantitate de apa de analizat. Dupa un timp de pastrare le o temperatura constanta, se observa si se estimeaza gradul de incarcare cu bacteriile care s-au dezvoltat pe mediul de cultura.

In apele poluate se dezvolta o mare varietate de bacterii patogene si nepatogene:

bacterii patogene: pot deduce boli grave ca holera, dezinteria, febra tifloida . Alaturi de aceste bacterii apar si virusurile hepatitei

bacterii nepatogene: indicand mai ales polurea apelor cu materii fecale: germenii coliformi, germenii de tipul streptococilor: acestia sunt mai rezistenti la clor decat coliformii si prezenta lor in piscine sau apele de scalda indica poluare.

Saprobiologia este studiul biologic, fiziologic si biochimic al degradarii apelor, produsa de materii organice aflate in descompunere. In 1908-1909, doi cercetatori , Kolkwitz si Marsson, au introdus primul sistem al saprobiilor, pentru estimarea calitatii apei din punct de vedere biologic: un sistem de organisme acvatice-bacterii, plante si animale care arata, prin prezenta si activitatile lor vitale, existenta a diferite niveluri de calitate a apei, de la apa pura la apa poluata.

Pe baza acestui sistem, sunt recunoscute trei niveluri de calitate a apelor:

ape polisaprobe: bogate in substante organice pe care microorganismele le descompun, ceea ce conduce la scaderea cantitatii de oxigen dizolvat;

ape mezostaprobe: cu un nivel mai scazut de substante organice, datorita actiunii biologic, apa polisaproba isi poate imbunatati calitatile, in timp, devenind mezostaproba. Apele mezastoprobe sunt clasificate in functie de cantitatea lor in α-mezostaprobe si β-mezostaprobe.

Ape oligodsprobe, curate, bogate in oxigen

Cercetarile ulterioare au corelat cantitatea apelor stabilita pe baza analizelor fizico-chimice si chimice si a sistemului saprobiilor cu prezenta altor organisme considerate a avea valoare de bioindicatori.