CARACTERISTICILE APELOR NATURALE

50 mg/l Mg

I

100 mg/l Mg

Categoria a II-a

200 mg/l Mg

Fierul se gaseste īn 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 īn apele naturale depaseste adesea limita optima pentru alge (1-2 mg/l) devenind astfel un factor limitativ īn dezvoltarea populatiilor de cianoficee.

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

Fierul trivalent Fe este forma stabila īn mediul ambiant, compusii ferici oxigenati sunt practic insolubili īn apa. Īn 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 atāt pentru animal cāt si pentru plante. Organismul uman contine īn total 4,5 g Fe din care 72,7% īn hemoglobina si 2,3% īn mioglobina.

Īn cursul superior al rāurilor, unde cantitatea de Fe este mai mare, se gasesc ferobacterii (Gallionella). Scaderea cantitatii de fier īn apa la 2-3 mg/l īn conditiile unui pH de 7,3-7,6 asigura dezvoltarea diatomeelor: Pinnularia, Synedra etc. Cantitatea de fier īn apa conditioneaza raspāndirea unor alge, fierul inhibāndu-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), īn timp ce Esox lucius prezinta letalitate la nivel de 12 mg/l Fe.

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

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

Īn concentratii mari devine toxic pentru dezvoltarea populatiilor de alge, acest fenomen bazāndu-se pe utilizarea sulfatului de cupru ca algicid īn combaterea īnfloririi algale din bazinele acvatice.

Concentratii mari de cupru pot fi tolerate de pestii adulti, puietul fiind mai sensibil, intervenind īntr-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 īn proportie de peste 50%.

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

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

Siliciul se gaseste īn apele continentale si oceanice sub forma ionica si coloidala (bioxid de siliciu coloidal), avānd origine īn rocile scoartei. Mai poate fi īntālnit 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.

Īn patura superficiala pāna la 20 m concentratia siliciului este de cea. 20 mg/m³, la 30-40 m este de 1400 mg/m³, iar la adāncimi mai mari de 7000 mg/m³ īn Antarctica.

Īn apele temperate si polare se realizeaza un ciclu anual īn 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 īntre 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. Īn organismul uman ajunge prin hrana si foarte putin prin apa. Sulfatul de aluminiu se foloseste īn potabilizarea apei naturale, īn etapa de coagulare adica de limpezire si de colorare. S-a presupus existenta unei legaturi īntre boala Haltzaimer si prezenta ionului de aluminiu Al(iii) īn apa, presupunere infirmata de ultimele cercetari. Limita admisa de aluminiu īn apa de baut este de 0,1 ppm.

Zincul este prezent īn apele naturale īn concentratii mai mici fata de apele de canalizare, unde ajunge īn activitati umane legate de galvanizari, aliaje de zinc si cupru sau cu alte metale. Ionii de zinc prezenti īntr-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 īn apa sub diferite forme. Dintre elementele chimice absolut necesare īn 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 inhibānd cresterea si dezvoltarea plantelor.

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

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

Azotul se gaseste īn toate apele sub forma moleculara (N₂) sau īn combinatii anorganice si organice. Poate ajunge īn 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 aditionānd o molecula de apa formeaza hidroxidul de amoniu (NH₄OH). Este prezent īn apele superficiale pāna la 200 m. Scade odata cu adāncimea deoarece se oxideaza repede. Īn zona eutofica prezinta variatii cuprinse īn limite destul de mari ca urmare a procesului de fotosinteza.

Bacterioplanctonul utilizeaza azotul amoniacal transformāndu-l īn compusi oxidati sau de azot molecular. Diatomeele īl transforma īn azotati.

Amoniacul ia nastere īn apele naturale prin actiunea bacteriilor de putrefactie asupra proteinelor din corpul hidrobiontilor morti. Īn urma proceselor catabolice de dezaminare a proteinelor, hidrobiontii elimina īn 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

Īn 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 īn 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 īn fotosinteza si īnmagazinata īn gruparile fosfatice macroergice.

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

Fosfatii intra īn cursurile de apa din mai multe surse:

drenarile solurilor agricole;

apele meteorice;

deversarile din apele industriale;

produsii de excretie;

temperatura si intensitatea activitatii bacteriene.

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

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

Īn zona eufotica a apelor marine concentratia fosforului creste odata cu adāncimea. Apele de adāncime devin adevarate rezervoare de fosfati. La 700-1000 m se gasesc mai multi fosfati decāt īn apele abisale. Īn aceasta zona este minimul de oxigen dizolvat si sunt concentratii crescute de substante organice, "Ploaia de cadavre" determina raspāndirea inegala a fosfatilor īn apele adānci.

Timpul de circulatie al fosfatilor este redus. Īn apele de suprafata este de ordinul minutelor, iar īn 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 īn zonele abisale el nu mai este reintrodus īn circuit.

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

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

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

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

Pentru pesti, fosforul alb este toxic. Lepomis macrochirus, expus la fosfor alb īn 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 īn muschi la valori de 50 mg/kg, īn tesutul adipos tot la 50 mg/Kg, iar īn ficat pāna 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 atāt īn mediul acvatic cāt si īn 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 īn structura scheletului organismului si īn alcatuirea acizilor nucleici.

Gazele solvite īn apa

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

C = P x K₁₀, unde

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

P = presiunea partiala a gazului;

K = coeficientul de solubilizare al gazului la temperatura t

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

Oxigenul. A fost obtinut de J. Priestley īn 1771 prin calcinarea salpetrului, iar īn 1774 prin calcinarea oxidului rosu de mercur. W. C. Scheele (1771) descopera oxigenul si īl 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 Pamānt. Īn atmosfera, apa si īn scoarta pamāntului O₂ se gaseste īn proportie de 46,6%. Aerul atmosferic uscat contine 23,2% O₂ īn greutate si 20,9% īn volum.

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

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

O parte din O₂ eliberat īn 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 īn 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 īn apa se exprima īn ml O₂/l de apa sau mg/l (1 ml O₂ = 1,43 mg).

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

Cantitatea de oxigen care se poate dizolva īn 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 īn 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 īn instalatiile biologice si īn apele naturale. Fiind un indicator global care pune īn evidenta starea de impurificare a apelor uzate, se recomanda ca acest indicator privind oxigenul dizolvat sa fie analizat īn asociatie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen si stabilitatea relativa a apelor uzate.

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

Saturatia īn oxigen (%) =C C_o x 100, unde C= concentratia oxigenului dizolvat determinat īn 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 īn apele statatoare si īn anotimpul cald; "la īnflorirea apei" suprasaturatia poate depasi 200%.

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

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

Īn apele marilor si ale oceanelor O₂ prezinta variatii īn functie de latitudine si de adāncime. Īn apele polare continutul de Ch ajunge pāna la 8 cm³/l, īn timp ce īn apele tropicale superficiale este doar de 4,5 cm³/l.

Īn stratul superficial O₂ se gaseste la saturatie, datorita contactului permanent cu atmosfera. Spre adānc apele sunt mai bogate īn O₂ datorite fotosintezei, saturatia ajungānd pāna la 180% (Fig. 5).

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

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

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

Īn timpul circulatiei de primavara apa este saturata īn oxigen. Odata cu īncalzirea 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.

Īn timpul stagnatiei de vara īn lacurile eutrofe se īnregistreaza 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 īncarcate cu substante organice, sau cauze biologice precum respiratia vietuitoarelor si procesele de descompunere bacteriana. Īn timp ce cauzele fizice pot determina o scadere rapida a oxigenului din apa, cele biologice produc scaderi lente.

Mālul 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 īn zona profundala concentratia de oxigen sa scada continuu, īn baltile mici cu māl bogat instalāndu-se fenomenul de hipoxie ce afecteaza mai ales populatiile de pesti.

Īn 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 īntre izvor si varsare si de variatia continutului de substanta organica din acea apa.

Substantele organice solvite īn 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 īn 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 īn apa reprezinta 90-98% din cantitatea totala de substanta organica continuta īn apa. Bacteriile, protozoarele si unele alge planctonice pot folosi direct substantele organice dizolvate īn apa, īn 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 īn mediul acvatic, pot avea rol stimulator sau inhibitor a unor procese ce se desfasoara īn apa. Īn biocenoza, ele pot inhiba sau stimula metabolismul altor specii sau interveni īn succesiunea normala grupelor taxonomice de alge si zooplancton īn cadrul ecosistemului.

Concentratia substantelor organice din apa poate fi apreciata si prin consumul biochimic de oxigen care reprezinta cantitatea de oxigen consumata de microorganisme īntr-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 īi confera o anumita putere reducatoare care se determina prin cantitatea de permanganat de potasiu necesara pentru oxidarea apei īn mediu acid.

Ionii metalici

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

Metalele prezente īn urme īn apa se pot clasifica īn 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 īn 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 pāna la ppm sunt nutrienti iar la nivele mai mari sunt toxici: B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn

īn apa metalele sunt prezente īn 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 īn 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 (īnca se mai foloseste apa regala) sau suma metalelor dizolvate si metalelor īn suspensie

Metale extractibile īn 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. Īn stare naturala cromul este īn forme insolubile, cele solubile gasite īn sol sunt rezultatul contaminarii datorate emisiilor industriale.

Sursele antropogene cele mai importante ale cromului din mediu sunt:

> procesele de tabacire a pieilor

> acoperirea metalelor.

Īn procesul de tabacire a pieilor se foloseste sulfatul de crom (Cr₂(SO₄)₃) īn mediul bazic. īn procesele de cromare se foloseste cromatul de sodiu (Na₂Cr₂O₇) īn mediul de H₂SO₄. Solutiile reziduale vor contine un amestec de dicromat (Cr₂O₇^2-) si cromat (CrO₄^2-), īn care cromul este īn stare de oxidare sase si ioni de crom īn 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 īn care cromul este īn 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 īn apa este de 0.05 ppm.

Cromatul este iritant pentru ochi, nas si plamāni. 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 īn diferitele parti ale corpului. Metilarea mercurului are loc si īn mediul apos. Īn acest caz mercurul se poate bioconcentra īn pesti, motiv pentru care s-au stabilit regulamente nationale legate de nivelul admis de mercur īn 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 īn mediu este activitatea industriala, īn 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 īn 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. Īn emisiile de la automobile plumbul va fi sub forma de halogenuri volatile PbBrCl. Īn cazul temperaturii scazute aerosolii de PbBrCl vor avea diametrul sub 2 microni si vor patrunde usor īn plamāni 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.

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

Plumbul se leaga puternic de enzime si proteine (inclusiv hemoglobina) ca ADN si ARN, perturbānd multe procese metabolice. Plumbul este o otrava cumulativa. Timpul de rezidenta īn sānge si tesuturi moi este de o luna, dar īn 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. īn 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 īn apele de port la 0,002 - 0,008 ppb.  

Reziduul fix

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

Īn general se recomanda ca reziduul fix sa nu depaseasca 500 mg/l īn 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 īnsusiri corozive.

Uneori īn apele naturale concentratia sarurilor poate fi sub nivelul optim pentru dezvoltarea vietuitoarelor acvatice, astfel īncāt adaugarea de saruri poate avea efecte favorabile din acest punct de vedere. Īn 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 decāt 1/3 concentratia normala īn 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 decāt 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. Īn apele continentale cel mai frecvent radionuclid este potasiul iar īn cele marine strontiul. Elementele radioactive prezente īn apa īsi au originea īn litosfera, rocile granitice, fiind mai bogate īn aceste elemente decāt 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 īncarca cu materii īn suspensie, saruri dizolvate si impurificate radioactiv. Namolul format contine de asemenea elemente radioactive.

Pentru racirea reactoarelor nucleare se foloseste apa, īntr-un circuit primar, īnchis si unul secundar, deschis, īn acesta din urma putādu-se produce o contaminare radioactiva a apei.

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

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

Evacuarea apelor uzate radioactive īn apele de suprafata si subterane prezinta pericole deosebite, datorita actiunii radiatiilor asupra organismelor vii. Efectele substantelor radioactive asupra organismelor depind atāt de concentratia radionuclizilor, cāt 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 īn mg/dm³, reprezinta cantitatea de oxigen consumat de catre bacterii si alte microorganisme pentru decompunerea biochimica, īn conditii aerobe, a substantelor organice biodegradabile, la temperatura si īn timpul standard, de obicei la 20 ^oC si 5 zile, īn care caz se noteaza cu CBO₅.

Determinarea marimii CBO₅ se face īn functie de destinatia analizei probei pentru apele uzate brute, cāt 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 īn decantoare (īn apele uzate menajere aceste depuneri contin 1/3 din totalul solildelor organice, asa cum se prezinta īn tabelul 3).

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

faza primara a carbonului, īn care oxigenul se conuma pentru oxidarea substantelor organice care contin carbon si producerea de bioxid de carbon care ramāne īn 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), īn care oxigenul se consuma pentru oxidarea substantelor organice care contin azot, producāndu-se oxidarea pāna la stadiul de nitriti (sarurile acidului azotos,N₂O₃) si apoi, pāna īn stadiul de nitrati (sarurile acidului azotic, N₂O₅).

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

Īn figura 7 prezentam consumul biochimic de oxigen.

Viteza de oxidare īn faza de carbon sau viteza de consum a oxigenului la o temperatura constanta este proportionala īn fiecare moment cu cantitatea de substanta care se afla īn apa. Prin urmare, pe masura oxidarii substantei organice, īn cazul īn 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, īn 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 īntr-o ora), motiv ce recomanda efectuarea acestei determinari la apele uzate, īn special la cele īn 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) īn 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. Īn 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 īn mediu de H₂SO₄. Acest indicator se coreleaza cel mai bine cu CBO₅, cu observatia ca sunt oxidate īn plus si cca. 30-35% din substantele organice nebiodegradabile.

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

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

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

Document Info

Accesari: 13125
Apreciat:

Comenteaza documentul:

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

Creaza cont nou