CARACTERISTICILE APELOR NATURALE

50 mg/l Mg

I

100 mg/l Mg

Categoria a II-a

200 mg/l Mg

Fierul se gaseste în ape sub forma feroasa, ferica sau coloidala, legata de prezenta acizilor humici. Starea bivalenta sau trivalenta a fierului depinde de pH-ul apei. Concentratia fierului în apele naturale depaseste adesea limita optima pentru alge (1-2 mg/l) devenind astfel un factor limitativ în dezvoltarea populatiilor de cianoficee.

Fierul are un rol important în viata unor hidrobionti. Fierul bivalent Fe²⁺ poate exista în apele sarace în oxigen dizolvat si provine din drenari de la mine sau din apele minerale.

Fierul trivalent Fe este forma stabila în mediul ambiant, compusii ferici oxigenati sunt practic insolubili în apa. În conditii de pH acid, o parte din Fe²⁺ se oxideaza prin biocataliza datorita unor bacterii fier oxidante de tipul Thiobacillus ferooxidans, Metalogenium etc.

Fierul este un oligoelement esential atât pentru animal cât si pentru plante. Organismul uman contine în total 4,5 g Fe din care 72,7% în hemoglobina si 2,3% în mioglobina.

În cursul superior al râurilor, unde cantitatea de Fe este mai mare, se gasesc ferobacterii (Gallionella). Scaderea cantitatii de fier în apa la 2-3 mg/l în conditiile unui pH de 7,3-7,6 asigura dezvoltarea diatomeelor: Pinnularia, Synedra etc. Cantitatea de fier în apa conditioneaza raspândirea unor alge, fierul inhibându-le dezvoltarea.

Deficitul de fier la organismele animale provoaca anemii feriprive.

Pentru pesti si alti hidrobionti fierul poate fi toxic. Concentratia de 0,9 mg/l Fe este toxica pentru Cyprinus carpio (la pH 5,5), în timp ce Esox lucius prezinta letalitate la nivel de 12 mg/l Fe.

Cuprul este prezent în apa sub forma ionica sau de complex organomineral în concentratii cuprinse în 10 si 100 mg/m³ apa. Compusii carbonici ai cuprului sunt insolubili, se depun pe fundul apelor sub forma de malahit sau azurit, perturbând viata organismelor acvatice.

În natura se gaseste si în stare nativa în diferite minerale: calcosina (Cu₂S), calcopirita (CuFeS₂), cuprita (Cu₂O) etc.

În concentratii mari devine toxic pentru dezvoltarea populatiilor de alge, acest fenomen bazându-se pe utilizarea sulfatului de cupru ca algicid în combaterea înfloririi algale din bazinele acvatice.

Concentratii mari de cupru pot fi tolerate de pestii adulti, puietul fiind mai sensibil, intervenind într-o serie de procese redox si enzimatice pentru organismele vii, ca activator sau ca inhibitor. La Salmogairdneri oxidarea acidului lactic la nivelul branhiilor este inhibata în proportie de peste 50%.

Cuprul este necesar la formarea unor enzime si intra în structura unor pigmenti respiratori precum hemocianina, cerebrocuprina, hepatocuprina.

Cuprul în apa, desi nu constituie un pericol pentru sanatatea umana, poate afecta folosirea domestica a apei. Se recomanda sa nu fie depasita limita maxima admisa, în cazul apei de baut aceasta fiind de 1,0 ppm.

Siliciul se gaseste în apele continentale si oceanice sub forma ionica si coloidala (bioxid de siliciu coloidal), având origine în rocile scoartei. Mai poate fi întâlnit si sub forma de silicati. Se acumuleaza prin aport terigen, dar si din activitatea organismelor. Este utilizat de protozoare (Radiolari, Acanthari) si de diatomee si spongieri.

În patura superficiala pâna la 20 m concentratia siliciului este de cea. 20 mg/m³, la 30-40 m este de 1400 mg/m³, iar la adâncimi mai mari de 7000 mg/m³ în Antarctica.

În apele temperate si polare se realizeaza un ciclu anual în functie de evolutia organismelor. Maximul de concentratie a SiO₂ solubil coincide cu maximul dezvoltarii bacteriilor si cu minimul fitoplanctonic, iar minimul de concentratie corespunde maximului fotosintezei.

S-a stabilit un raport între concentratia siliciului, oxigenului, azotului si a fosforului, care ar fi: 270/16/16/1. Uneori acest raport este riguros constant ceea ce probeaza existenta unui echilibru dinamic mentinut de anumite mecanisme.

Aluminiul nu este un nutritiv esential pentru om. În organismul uman ajunge prin hrana si foarte putin prin apa. Sulfatul de aluminiu se foloseste în potabilizarea apei naturale, în etapa de coagulare adica de limpezire si de colorare. S-a presupus existenta unei legaturi între boala Haltzaimer si prezenta ionului de aluminiu Al(iii) în apa, presupunere infirmata de ultimele cercetari. Limita admisa de aluminiu în apa de baut este de 0,1 ppm.

Zincul este prezent în apele naturale în concentratii mai mici fata de apele de canalizare, unde ajunge în activitati umane legate de galvanizari, aliaje de zinc si cupru sau cu alte metale. Ionii de zinc prezenti într-o concentratie mai mare de 5 ppm confera apei un gust astringent. Apa poate deveni opalescenta, deci se recomanda mentinerea concentratiei zincului din apa sub 5 ppm.

Substantele biogene

Substantele biogene stau la baza procesului de biosinteza. Ca urmare producatorii au nevoie de o serie de elemente chimice, aliate în apa sub diferite forme. Dintre elementele chimice absolut necesare în procesele de biosinteza, cele mai importante sunt: N₂, P, Fe, Si, Mg, Ca, Mn, Cu.

Azotul si fosforul reprezinta biogenele de prima importanta, lipsa lor inhibând cresterea si dezvoltarea plantelor.

În apele naturale are loc un adevarat circuit al substantelor biogene. Bioelementele din apa sunt utilizate de producatorii primari si transformate în biomasa. Prin descompunerea corpului hidrobiontilor morti, elementele biogene ajung din nou în apa fie sub forma anorganica, fie sub forma organica. Astfel, dupa moartea fitoplanclonului 20-25% din cantitatea totala de fosfor revine în masa apei sub forma anorganica, iar 30-40% sub forma organica.

Azotul Este un element esential pentru existenta vietii în biosfera deoarece intra în structura acizilor nucleici si a proteinelor. Azotul se gaseste în natura în cantitati mari, însa, în cea mai mare parte în forme inaccesibile plantelor si animalelor.

Azotul se gaseste în toate apele sub forma moleculara (N₂) sau în combinatii anorganice si organice. Poate ajunge în ape din atmosfera datorita coeficientului mare de solubilitate sau din procesele de denitrificare, sub actiunea bacteriilor denitrificatoare. Azotul molecular poate fi utilizat direct de unele cianoficee precum Nostoc sau Anabena sau de bacteriile fixatoare de azot.

Se gaseste sub forma de amoniac, saruri de amoniu, azotiti si azotati si sub forma de compusi organici complecsi.

Azotul amoniacal rezulta din hidratarea amoniacului care aditionând o molecula de apa formeaza hidroxidul de amoniu (NH₄OH). Este prezent în apele superficiale pâna la 200 m. Scade odata cu adâncimea deoarece se oxideaza repede. În zona eutofica prezinta variatii cuprinse în limite destul de mari ca urmare a procesului de fotosinteza.

Bacterioplanctonul utilizeaza azotul amoniacal transformându-l în compusi oxidati sau de azot molecular. Diatomeele îl transforma în azotati.

Amoniacul ia nastere în apele naturale prin actiunea bacteriilor de putrefactie asupra proteinelor din corpul hidrobiontilor morti. În urma proceselor catabolice de dezaminare a proteinelor, hidrobiontii elimina în apa produsi cu toxicitate mai redusa precum sarurile amoniacale, ureea, acidul uric.

Amoniacul prezinta un grad mare de toxicitate pentru majoritatea organismelor animale din ecosistemele acvatice. Concentratiile crescute de amoniac din ape indica existenta unei poluari avansate cu substante organice.

Acetobacter aerogenes este activ la concentratii mici de NH₃.

Azotul organic

În apa se gaseste sub forma coloidala sau de molecule de aminoacizi provenite din cadavrele organismelor hidrobionte. Prin activitatea lor metabolica organismele excreta compusi cu azot precum aminoacizi, polipeptide, uree, hidroxilamina etc.

Fosforul este prezent în apa sub forma organica legat de unii radicali sau de substante complexe sau sub forma de saruri ale acidului fosforic.

Fosforul mineral este indispensabil proceselor biologice, deoarece este purtatorul energiei preluate de la soare în fotosinteza si înmagazinata în gruparile fosfatice macroergice.

Fosfatii (CaPO₄) reprezinta nutrienti majori pentru plante si sunt implicati în fenomenul de eutrofizare.

Fosfatii intra în cursurile de apa din mai multe surse:

drenarile solurilor agricole;

apele meteorice;

deversarile din apele industriale;

produsii de excretie;

temperatura si intensitatea activitatii bacteriene.

În bazinele acvatice fosforul se gaseste sub forma de compusi organici si anorganici. Oxizii sunt toxici, la fel si fosfatul în concentratii mari.

Concentratia normala a fosforului în apele dulci este de 0,1 mg/m³, în apele oceanice si marine concentratia este mult mai mica: 0,07 mg/m³.

În zona eufotica a apelor marine concentratia fosforului creste odata cu adâncimea. Apele de adâncime devin adevarate rezervoare de fosfati. La 700-1000 m se gasesc mai multi fosfati decât în apele abisale. În aceasta zona este minimul de oxigen dizolvat si sunt concentratii crescute de substante organice, "Ploaia de cadavre" determina raspândirea inegala a fosfatilor în apele adânci.

Timpul de circulatie al fosfatilor este redus. În apele de suprafata este de ordinul minutelor, iar în ecosistemul de ansamblu de 4-5 zile.

Pe fundul oceanului se gasesc mari cantitati de fosfor, ceea ce probeaza faptul ca circuitul bio-geo-chimic al acestuia este deschis. Acumulat în zonele abisale el nu mai este reintrodus în circuit.

Fosforul înlesneste bacteriilor fixatoare de azot sa acumuleze azotul din aer si de asemenea faciliteaza desfasurarea proceselor de amonificare si nitrificare.

În procesul de eutrofizare se pot considera diferite stadii de evolutie, care se pot desfasura si concomitent, suprapunându-se. "Înflorirea apelor" se asociaza cu concentratiile înalte de fosfor si de alti nutrienti, cum sunt azotul si oligoelementele K, Mg, Co, Zn, Fe, Mn etc.

Între algele implicate în procesul de eutrofizare mentionam: Scenedesmus quadricauda, Synedra acus, Asterionella formosa, Oscillatoria rubescens etc.

În concentratii mari fosforul devine toxic. Fosforul în forma elementara (fosfor alb, solubil în grasimi si solventi organici) este toxic si supus bioacumularii.

Pentru pesti, fosforul alb este toxic. Lepomis macrochirus, expus la fosfor alb în apa distilata, la 26°C si pH 7, a prezentat valori CL - 50/48 h si 160 h de 0,105 si respectiv 0,025 mg/l.

Pestii concentreaza fosforul elementar din apa ce contine mai putin de 1 mg/l. Codul expus la 1 mg P/l, timp de 18 ore a concentrat acest element în muschi la valori de 50 mg/kg, în tesutul adipos tot la 50 mg/Kg, iar în ficat pâna la 250 mg/Kg.

Fertilitatea chimica a apelor poate fi apreciata si pe baza raportului N/P exprimata prin azotati si fosfati. Acest raport este relativ constant atât în mediul acvatic cât si în compozitia chimica a planctonului indiferent de compozitia sa specifica. Modificarea acestui raport indica o alterare a metabolismului normal al ecosistemului prin fenomene de poluare organica sau fenomene geochimice normale (Papadopol, 1978).

Compusii organici ai fosforului, ADP si ATP sunt principalele substante macroergice ale metabolismului. De asemenea, fosforul intra în structura scheletului organismului si în alcatuirea acizilor nucleici.

Gazele solvite în apa

La suprafata aer-apa are loc un permanent schimb de gaze între atmosfera si apa conform legii lui Henry: concentratia unui gaz într-o solutie saturata este proportionala cu presiunea la care se gaseste gazul respectiv când vine în contact cu solutia:

C = P x K₁₀, unde

C = concentratia gazului în apa (mg/l);

P = presiunea partiala a gazului;

K = coeficientul de solubilizare al gazului la temperatura t

Din atmosfera pot trece în apa în diferite proportii gaze precum (O₂, CO₂, N₂, H₂, H₂S, CH₄ etc. Concentratia acestor gaze în apa depinde de coeficientul de solubilitate al gazului, temperatura si salinitatea apei, presiunea atmosferica.

Oxigenul. A fost obtinut de J. Priestley în 1771 prin calcinarea salpetrului, iar în 1774 prin calcinarea oxidului rosu de mercur. W. C. Scheele (1771) descopera oxigenul si îl numeste aerul focului. A. L. Lavoisier reia experimentele lui Priestley si concluzioneaza ca oxigenul este un gaz. Oxigenul este cel mai abundent element de pe Pamânt. În atmosfera, apa si în scoarta pamântului O₂ se gaseste în proportie de 46,6%. Aerul atmosferic uscat contine 23,2% O₂ în greutate si 20,9% în volum.

Oxigenul este produs prin procesul de fotosinteza, deci prin actiunea luminii. Bacterium photometricum produce oxigen în lipsa luminii. Oxigenul este dupa hidrogen, heliu si neon cei mai abundent gaz în Soare si stelele fixe. Omul respira în repaus 1 m³ aer/ora si retine circa 1/5 din O₂.

În natura oxigenul este produs prin actiunea plantelor verzi si a procariotelor din grupul Oxyphotobacteria (Cyano-bacteriales, Prochterophytes si Aalobacterium), care traiesc în zona eufotica a bazinelor acvatice.

O parte din O₂ eliberat în atmosfera este convertit sub actiunea radiatiilor ionizante la ozon (O₃) si sustras din circulatia bio-geo-chimica.

Oxigenului obtinut din biofotoliza apei i se adauga cel provenit din surse nebiologice sub forma de apa, CO₂, oxizi anorganici (fig. 4).

Solubilitatea oxigenului în apa variaza invers proportional cu temperatura si salinitatea apei si este favorizata de miscarea apei si de cresterea presiunii atmosferice (Tabel nr. 1, nr. 2).

Cantitatea de oxigen solvit în apa se exprima în ml O₂/l de apa sau mg/l (1 ml O₂ = 1,43 mg).

Oxigenul dizolvat este un indicator care arata în mod global gradul de poluare al apelor cu substante organice.

Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curata - asa numita limita de saturatie - depinde de temperatura si variaza de la 7,63 mg/dm³ la 30°C - la 9,17 mg/dm³ la 20°C si la 14,23 mg/dm³ la 0°C. Solubilitatea oxigenului în apa mai depinde si de turbulenta la suprafata apei, de presiunea atmosferica, marimea suprafetei de contact, cantitatea de oxigen din apa sau din atmosfera etc.

Continutul de oxigen din apa uzata indica gradul de prospetime ale apei brute, precum si stadiul descompunerii substantelor organice în instalatiile biologice si în apele naturale. Fiind un indicator global care pune în evidenta starea de impurificare a apelor uzate, se recomanda ca acest indicator privind oxigenul dizolvat sa fie analizat în asociatie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen si stabilitatea relativa a apelor uzate.

Gradul de saturatie în oxigen al apei se exprima procentual si se calculeaza dupa formula:

Saturatia în oxigen (%) =C C_o x 100, unde C= concentratia oxigenului dizolvat determinat în momentul recoltarii probei; C_o = concentratia la saturatie a oxigenului la temperatura din momentul recoltarii.

La un grad de saturatie de 100% oxigenarea apei prin dizolvarea oxigenului atmosferic se reduce practic la zero; fac exceptie apele cu un grad ridicat de turbulenta care pot ajunge la suprasaturare. De asemenea, procesul de suprasaturare poate fi cauzat si de procesul de fotosinteza care se manifesta mai intens în apele statatoare si în anotimpul cald; "la înflorirea apei" suprasaturatia poate depasi 200%.

Deseori vara, în lacuri cu vegetatie abundenta, datorita fotosintezei intense are loc suprasaturarea apei în oxigen. O suprasaturatie slaba este inofensiva pentru majoritatea hidrobiontilor în timp ce una puternica poate fi fatala, în special puietului de peste, datorita emboliei gazoase care apare în aceste conditii.

În apele curgatoare sau cu un grad mare de turbulenta, masa de apa este bine amestecata si oxigenul ajunge pâna în straturile profunde. O situatie similara se înregistreaza si în largul marilor si al oceanelor, unde rar se înregistreaza deficiente în oxigen.

În apele marilor si ale oceanelor O₂ prezinta variatii în functie de latitudine si de adâncime. În apele polare continutul de Ch ajunge pâna la 8 cm³/l, în timp ce în apele tropicale superficiale este doar de 4,5 cm³/l.

În stratul superficial O₂ se gaseste la saturatie, datorita contactului permanent cu atmosfera. Spre adânc apele sunt mai bogate în O₂ datorite fotosintezei, saturatia ajungând pâna la 180% (Fig. 5).

Sub zona eufotica concentratia gazului scade în asa masura încât între 400-1200 m apele contin cea mai mica cantitate de oxigen. Spre adânc cantitatea de O₂ creste din nou, iar la nivelul sedimentelor are loc o noua reducere.

Importante modificari în concentratia oxigenului pot fi corelate cu activitatea organismelor în bazinele acvatice, mai ales în râurile în care sunt debusate mari cantitati de substante organice. Substantele organice determina cresterea exponentiala a bacteriilor heterotrofe si scaderea concentratiei oxigenului pâna la deficit.

Datorita variatiilor termice sezoniere în apele stagnante are loc o adevarata stratificare a oxigenului. În timpul iernii difuzia oxigenului din atmosfera este împiedicata de patura de gheata, oxigenul produs prin fotosinteza este redus cantitativ, dar gradul de solubilitate al oxigenului este mare datorita temperaturilor scazute.

În timpul circulatiei de primavara apa este saturata în oxigen. Odata cu încalzirea apei are loc o scadere a cantitatii de oxigen din hipolimnion, datorita proceselor de oxidare, descompunerii bacteriene sau fermentative a substantelor organice si respiratiei vietuitoarelor, procese ce se desfasoara cu consum de oxigen.

În timpul stagnatiei de vara în lacurile eutrofe se înregistreaza o scadere puternica a oxigenului datorita descompunerii substantelor organice provenite din biomasa hidrobiontilor.

Scaderea cantitatii de oxigen din lacuri poate avea cauze fizice precum cresterea temperaturii, scaderea presiunii atmosferice, deversarea de ape uzate încarcate cu substante organice, sau cauze biologice precum respiratia vietuitoarelor si procesele de descompunere bacteriana. În timp ce cauzele fizice pot determina o scadere rapida a oxigenului din apa, cele biologice produc scaderi lente.

Mâlul de pe fundul bazinelor acvatice nu contine, de regula, oxigen dar aici au loc procese intense de descompunere a substantelor organice cu consum de oxigen preluat din apa din vecinatatea fundului lacului. Acest fenomen face ca în zona profundala concentratia de oxigen sa scada continuu, în baltile mici cu mâl bogat instalându-se fenomenul de hipoxie ce afecteaza mai ales populatiile de pesti.

În apele curgatoare exista o stratificare a oxigenului datorita miscarii continue a apei. Variatiile continutului de oxigen din lungul unei ape curgatoare sunt legate de diferentele de temperatura între izvor si varsare si de variatia continutului de substanta organica din acea apa.

Substantele organice solvite în apa

Substantele organice din apa sunt dupa natura lor chimica protide, aminoacizi, vitamine, lipide, glucide si compusi intermediari ai acestora. Dupa originea lor, ele pot fi autohtone, fiind rezultatul activitatii biologice din respectivul ecosistem sau alohtone, aduse în bazin de apele de siroire.

Substantele organice autohtone pot proveni din corpul hidrobiontilor precum proteinele, lignina, celuloza, sau din activitatea metabolica a hidrobiontilor precum substantele ectocrine.

Substanta organica solvita în apa reprezinta 90-98% din cantitatea totala de substanta organica continuta în apa. Bacteriile, protozoarele si unele alge planctonice pot folosi direct substantele organice dizolvate în apa, în dezvoltarea lor. Exista date care arata ca aceste substante pot fi utilizate si de rotifere, crustacee (Riley, 1963) sau bivalve.

Substantele ectocrine, rezultate din metabolism si eliminate în mediul acvatic, pot avea rol stimulator sau inhibitor a unor procese ce se desfasoara în apa. În biocenoza, ele pot inhiba sau stimula metabolismul altor specii sau interveni în succesiunea normala grupelor taxonomice de alge si zooplancton în cadrul ecosistemului.

Concentratia substantelor organice din apa poate fi apreciata si prin consumul biochimic de oxigen care reprezinta cantitatea de oxigen consumata de microorganisme într-un interval de timp pentru descompunerea biochimica a substantelor organice din apa. Timpul standard este de 5 zile Ia temperatura de 20°C (CBO₅²⁰).

Cantitatea de substante organice din apa îi confera o anumita putere reducatoare care se determina prin cantitatea de permanganat de potasiu necesara pentru oxidarea apei în mediu acid.

Ionii metalici

Metalele grele prezente normal în natura nu sunt periculoase pentru mediu, deoarece sunt prezente doar în cantitati foarte mici. Metalele grele devin poluanti doar daca apar în mediu în cantitati mai mari uneori cu mult mai mari decât nivelul natural si de obicei cauza acestui fapt este industrializarea.

Metalele prezente în urme în apa se pot clasifica în 5 categorii:

Metale care altereaza proprietati organoleptice ale apei: Fe, Mn, Cu si Zn

Metale toxice la concentratii mici: As, B, Ba, Cd, Cr, Hg, Pb si Se

Metale toxice dar care la nivelele uzuale la care sunt prezente în apa nu sunt toxice: Ag, Be, Bi, Ni, Sb

Metale nctoxice la nivelul de concentratie de ordinul ppm (mg/l apa): Ga, Ge, Sn, Sr, Ti, V, Zn

Metale care la nivelul de concentratie ppb pâna la ppm sunt nutrienti iar la nivele mai mari sunt toxici: B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn

în apa metalele sunt prezente în diferite forme si anume:

Metale dizolvate: partea de metale din apa neacidulata care trece printr-un filtru de membrana de 0,45 micrometri

Metale prezente în suspensie: partea de metale din apa neacidulata care este retinuta de filtru de membrana de 0,45 m

Metale totale: Concentratia totala de metale din apa determinata dupa o dezagregare puternica (înca se mai foloseste apa regala) sau suma metalelor dizolvate si metalelor în suspensie

Metale extractibile în mediul acid: Concentratia metalelor din proba de apa dupa ce proba neflltrata este tratata la cald cu acid mineral diluat. Reprezentantii cei mai studiati sunt: cadmiul, cromul, mercurul, plumbul staniul, arsenul si manganul.

Crom (Cr)

Majoritatea rocilor si solurilor contin mici cantitati de crom. În stare naturala cromul este în forme insolubile, cele solubile gasite în sol sunt rezultatul contaminarii datorate emisiilor industriale.

Sursele antropogene cele mai importante ale cromului din mediu sunt:

> procesele de tabacire a pieilor

> acoperirea metalelor.

În procesul de tabacire a pieilor se foloseste sulfatul de crom (Cr₂(SO₄)₃) în mediul bazic. în procesele de cromare se foloseste cromatul de sodiu (Na₂Cr₂O₇) în mediul de H₂SO₄. Solutiile reziduale vor contine un amestec de dicromat (Cr₂O₇^2-) si cromat (CrO₄^2-), în care cromul este în stare de oxidare sase si ioni de crom în stare de oxidare trei, Cr³⁺.

Cromul are multe utilizari si sub forma de aliaje, ca agent oxidant, inhibitor al coroziunii, pigment pentru textile si sticle etc.

Ionul cromat si dicromat în care cromul este în stare de oxidare superioara adica Cr(VI). se reduce usor de catre substantele organice din mediu la Cr(III).

Dintre cele doua forme solubile Cr(III) si Cr(VI), cromul hexavalent este cancerigen si valoarea maxima admisa în apa este de 0.05 ppm.

Cromatul este iritant pentru ochi, nas si plamâni. Expunerea prelungita la cromati poate provoca efecte adverse asupra ficatului, rinichilor si poate produce cancer. Concentratii mici de cromat pot cauza dermatite.

forme sunt diferiti si vor avea efecte diferite în diferitele parti ale corpului. Metilarea mercurului are loc si în mediul apos. În acest caz mercurul se poate bioconcentra în pesti, motiv pentru care s-au stabilit regulamente nationale legate de nivelul admis de mercur în pesti de 1 ppb (fig. 6).

Plumb (Pb)

Plumbul este unul din cele mai abundente metale grele din natura si a fost printre primele metale folosite de om pe scara larga. Nu este un element nutritional esential si este toxic pentru om. O sursa importanta de plumb în mediu este activitatea industriala, în special sub forma de metal (ca si conducte, cabluri, acumulatoare), dar si sub forma de compusi (ca si coloranti sau aditivi pentru benzine precum Et₄Pb).

Sursa antropogena cea mai importanta a plumbului în mediu este combustia benzinei cu plumb. In benzina se adauga plumb sub forma de Pb(CH₂CH₃)₄, dar si diverse combinatii organoclorurate sau organo-bromurate ca de exemplu CH₂Cl-CH₂Cl si CH₂Br-CH₂Br. În emisiile de la automobile plumbul va fi sub forma de halogenuri volatile PbBrCl. În cazul temperaturii scazute aerosolii de PbBrCl vor avea diametrul sub 2 microni si vor patrunde usor în plamâni unde vor fi metabolizati.

Principalele surse de expunere umana la plumb sunt:

inhalarea particulelor din aer

ingerarea plumbului din hrana

plumbul din apa

plumbul din fumul de tigara.

În mediu plumbul sufera putine transformari si se va gasi ca ion Pb²⁺ sau ca si compusi de plumb insolubili. Schimbarile în mediu depind de unele procese de precipitare si dizolvare în functie de conditiile ambientale.

Plumbul se leaga puternic de enzime si proteine (inclusiv hemoglobina) ca ADN si ARN, perturbând multe procese metabolice. Plumbul este o otrava cumulativa. Timpul de rezidenta în sânge si tesuturi moi este de o luna, dar în ficat este de 50 de ani. Simptomele otravirii cu plumb includ: hipertensiune, hiperactivitate, afectiuni ale creierului, perturbari ale fluxului sangvin.

Limita maxim admisa pentru plumbul din apa de baut este de 0,01 ppm.

Staniu (Sn)

Compusii staniului sunt chimicale cu efecte variate pentru mediu. în timp ce compusii anorganici ai staniului au toxicitate scazuta, compusii organometalici ca tributilstaniu , trifenilstaniu sunt foarte toxici. Sunt constituenti ai vopselelor antivegetative, folosite la vopsirea vapoarelor si altor ambarcatiuni, si ca atare s-a stabilit limita în apele de port la 0,002 - 0,008 ppb.  

Reziduul fix

Reprezinta totalitatea substantelor dizolvate în apa, stabile, dupa evaporarea la 105°C, marea majoritate a acestora fiind de natura anorganica. Valoarea reziduului fix în diferite ape naturale variaza în functie de caracteristicile rocilor cu care apele vin în contact. Continutul mineral al apelor naturale depinde si de conditiile meteorologice si climatologice. Astfel, în perioadele cu precipitatii sau în cele de topire a zapezilor apele curgatoare îsi reduc mineralizarea datorita diluarii lor cu ape cu continut mineral scazut.

În general se recomanda ca reziduul fix sa nu depaseasca 500 mg/l în cazul surselor pentru apa de baut. Valorile ridicate ale reziduului fix pot avea urmari economice negative, sau efecte fiziologice daunatoare si pot conferi apelor gust sau miros neplacut. Continuturile mari de sulfati si cloruri, confera adesea apei însusiri corozive.

Uneori în apele naturale concentratia sarurilor poate fi sub nivelul optim pentru dezvoltarea vietuitoarelor acvatice, astfel încât adaugarea de saruri poate avea efecte favorabile din acest punct de vedere. În schimb, exista limite de admisibilitate pentru concentratiile mari peste care efectele osmotice provoaca deshidratarea celulelor tisulare.

Pentru conservarea faunei este recomandabil ca apa sa nu contina mai mult de 50 milimoli de substante dizolvate, ceea ce echivaleaza cu 1.5 g/l clorura de sodiu. O astfel de recomandare presupune desigur ca substantele dizolvate sunt netoxice. Pe de alta parte, se recomanda ca totalul substantelor dizolvate sa nu depaseasca cu mai mult decât 1/3 concentratia normala în sursa de apa respectiva. Aceasta ultima restrictie se bazeaza pe faptul ca sursele de hrana pentru consumatorii acvatici (cum ar fi diatomeele) pot fi mult mai sensibile la materialele dizolvate decât organismele care le consuma. Distrugerea sursei de hrana poate conduce odata cu disparitia unor organisme dorite, la proliferarea altora daunatoare.

Substantele radioactive din apele naturale

Cele mai frecvente elemente radioactive din ape sunt: uraniul, toriu-232, radiu-226, carbonul, potasiul si strontiul. În apele continentale cel mai frecvent radionuclid este potasiul iar în cele marine strontiul. Elementele radioactive prezente în apa îsi au originea în litosfera, rocile granitice, fiind mai bogate în aceste elemente decât cele bazaltice. Aceasta explica radioactivitatea variabila a izvoarelor. Carbonul radioactiv (¹⁴C) ia nastere din azotul atmosferic sub actiunea radiatiilor cosmice de unde este antrenat de precipitatii.

Impurificarea radioactiva a apelor provine din industria extractiva, din laboratoarele care utilizeaza aceste substante, din practica industriala si agricola, sau de la instalatiile de foraj etc. Operatiile de concentrare a minereurilor radioactive: extragerea, concasarea, macinarea, ca si cele de rafinare si purificare, se realizeaza cu consum mare de apa. Aceasta se încarca cu materii în suspensie, saruri dizolvate si impurificate radioactiv. Namolul format contine de asemenea elemente radioactive.

Pentru racirea reactoarelor nucleare se foloseste apa, într-un circuit primar, închis si unul secundar, deschis, în acesta din urma putâdu-se produce o contaminare radioactiva a apei.

Apele reziduale cu potential mare de contaminare mai rezulta si din instalatiile în care se trateaza si se separa substantele radioactive. Pericolul de contaminare prin apele reziduale este ceva mai redus, deoarece în aceste cazuri se utilizeaza îndeosebi elemente cu viata scurta - ioni, fosfor, aur - si care, dupa utilizare au o radioactivitate mai redusa.

Desi în apa sunt trimise cantitati nesemnificative de materii radioactive, acestea se concentreaza însa în organismele acvatice si în acest fel, radioactivitatea devine foarte periculoasa, deoarece concentratia în organisme poate ajunge de câteva mii de ori mai mare decât în apa.

Evacuarea apelor uzate radioactive în apele de suprafata si subterane prezinta pericole deosebite, datorita actiunii radiatiilor asupra organismelor vii. Efectele substantelor radioactive asupra organismelor depind atât de concentratia radionuclizilor, cât si de modul cum acestea actioneaza din exteriorul sau din interiorul organismului, sursele interne fiind cele mai periculoase.

Regimul de oxigen

Consumul biochimic de oxigen (CBO), exprimat în mg/dm³, reprezinta cantitatea de oxigen consumat de catre bacterii si alte microorganisme pentru decompunerea biochimica, în conditii aerobe, a substantelor organice biodegradabile, la temperatura si în timpul standard, de obicei la 20 ^oC si 5 zile, în care caz se noteaza cu CBO₅.

Determinarea marimii CBO₅ se face în functie de destinatia analizei probei pentru apele uzate brute, cât si pentru apele epurate. Rezulta ca CBO₅ va indica cantitatea de oxigen necesara pentru oxidarea materiilor organice coloidale si dizolvate, precum si a acelei parti de materie organica nedizolvata care a fost retinuta în decantoare (în apele uzate menajere aceste depuneri contin 1/3 din totalul solildelor organice, asa cum se prezinta în tabelul 3).

Mineralizarea biochimica a substantelor organice, respectiv consumul biochimic de oxigen, este un proces complex care, în apele bogate în oxigen, se produce în doua faze:

faza primara a carbonului, în care oxigenul se conuma pentru oxidarea substantelor organice care contin carbon si producerea de bioxid de carbon care ramâne în solutie sau se degaja. Aceasta prima faza are o durata la apele menajere de aproximativ 20 zile, la temperatura de 20°C;

faza secundara (a azotului), în care oxigenul se consuma pentru oxidarea substantelor organice care contin azot, producându-se oxidarea pâna la stadiul de nitriti (sarurile acidului azotos,N₂O₃) si apoi, pâna în stadiul de nitrati (sarurile acidului azotic, N₂O₅).

Aceasta faza începe dupa circa 10 zile, la temperatura apei de 20°C si se desfasoara într-o perioada mai lunga, de cca. 100 zile; aceasta faza poarta denumirea de nitrificarea substantelor organice.

În figura 7 prezentam consumul biochimic de oxigen.

Viteza de oxidare în faza de carbon sau viteza de consum a oxigenului la o temperatura constanta este proportionala în fiecare moment cu cantitatea de substanta care se afla în apa. Prin urmare, pe masura oxidarii substantei organice, în cazul în care nu exista un aport suplimentar de substanta organica, viteza de oxidare scade treptat.

Consumul chimic de oxigen (CCO)

Mai este cunoscut si sub denumirea de oxidabilitatea apei, reprezinta cantitatea de oxigen, în mg/dm³, necesara pentru oxidarea tuturor substantelor organice sau minerale oxidabile fara ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezinta cantitatea de oxigen echivalenta cu consumul de oxidant. Substantele organice sunt oxidate la cald, iar cele minerale la rece. Oxigenul chimic necesar se consuma destul de repede (uneori chiar într-o ora), motiv ce recomanda efectuarea acestei determinari la apele uzate, în special la cele în amestec cu ape uzate industriale pentru a elimina unele neajunsuri specifice determinarii CBO-ului legate de timpul mare necesar efectuarii analizei, incertitudinea stabilirii vitezei consumului de oxigen (k₁) si a consumului total de oxigen (L_o) în faza primara (vezi CBO).

Pentru apele uzate industriale care contin substante toxice ce distrug microorganismele din apa si deci nu se poate determina CBO, aceasta determinare va constitui singurul indicator asupra prezentei substantelor organice. În schimb, nu ofera posibilitatea de a diferentia materia organica stabila si nestabila (putrescibila) din apa uzata.

Se cunosc doua tipuri de indicatori:

CCO-Mn care reprezinta consumul chimic de oxigen prin oxidare cu KMnO₄ în mediu de H₂SO₄. Acest indicator se coreleaza cel mai bine cu CBO₅, cu observatia ca sunt oxidate în plus si cca. 30-35% din substantele organice nebiodegradabile.

CCO-Cr care reprezinta consumul biochimic de oxigen prin oxidare cu K₂Cr₂O₇ în mediu acid. Acest indicator determina în general 60-70% din substantele organice, inclusiv cele nebiodegradabile.

Pentru aceste ape, în fig. 8 se prezinta graficul raportului dintre CCO si CBO în procesul de epurare biologica.

În cazul prezentei în apa a unor substante greu oxidabile (benzen, toluen, piridina) rezultatele nu reflecta continutul real în substante organice.

Document Info

Accesari: 13335
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta

Creaza cont nou