2.3. Compoziia fizico-chimic general a apelor naturale

Calitatea apelor naturale este determinat, n general, de totalitatea substanelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele n suspensie i organismele vii prezente. Din punct de vedere al strii lor, impuritile pot fi solide, lichide sau gazoase. Acestea pot fi dispersate n ap, i se pot clasifica dup dimensiunile particulelor dispersate n suspensii, coloizi i soluii.Majoritatea substanelor care se gsesc n apele naturale, ntr-o cantitate suficient pentru a influen a calitatea lor, se pot clasifica conform tabelului 2.15. Desigur, o anumit ap nu poate conine toate aceste impuriti concomitent, cu att mai mult cu ct existena unora dintre acestea este incompatibil cu echilibrul chimic stabilit n ap. n afara acestor substane menionate, n apele naturale se mai pot gsi i alte tipuri de impuriti. Astfel, plumbul sau cuprul se pot ntlni n urma proceselor de tratare a apelor sau datorit sistemului de transport precum i din apele meteorice. Unele ape naturale conin seleniu sau arsen ntr-o cantitate suficient ca s le afecteze calitatea. De asemenea, se poate afirma c toate apele naturale conin substane radioactive, n principal radium, dar numai n unele cazuri de ape subterane concentraia acestora atinge valori periculos de mari. Alte surse naturale conin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcalii, diferite metale sau poluani organici, toate aduse n receptori de apele uzate provenite din industrie sau aglomeraii urbane.

2.3.1. Modaliti de definire a calitii apei.

Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizice, chimice, biologice i bacteriologice, exprimate valoric, care permit ncadrarea probei ntr-o anumit categorie , ea cptnd astfel nsuirea de a servi unui anumit scop . Pentru stabilirea calitii apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice i biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizeaz practic un numr limitat,considerate mai semnificative . Sistemul mondial desupraveghere a

mediului nconjurtor prevede urmrirea calitii apelorprin trei categorii

de parametri :

Tabelul 2.15

Substane ntlnite n apele naturale

Surse deSuspensiiColoiziGazeSubstaneIoniIoni

apariieneionizatepozinegativi

i dipolitivi

-nmolargilaCO2Ca2+HCO3-

-nisipSiO2Mg2+Cl-

-alteFe2O3Na+SO42-

substaneAl2O3K+NO3-

Din solulanorganiceMnO2Fe2+CO32-

mineralMn2+HSiO3-

i rociZn2+H2BO3-

HPO42-

H2PO4-

OH-

F-

N2H+HCO3-

Din atmosferO2SO42-

CO2

SO2

-sol-materiiCO2-materiiNa+Cl-

organicvegetaleNH3vegetaleNH4+HCO3-

Din-resturiorganiceO2colorateH+NO2-

descompunereaorganice-resturiN2-resturiNO3-

materieiorganiceH2SorganiceOH-

organiceCH4HS-

H2radicali

organici

-peti-virui

Organisme vii-alge-bacterii

-diatomee-alge

-organisme-diatomee

minuscule

- parametri de baz : temperatur, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili ;

- parametri indicatori ai polurii persistente : cadmiu, mercur, compui organo - halogenai i uleiuri minerale ;- parametri op ionali : carbon organic total ( COT ), consum biochimic de oxigen ( CBO) detergeni anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri , uleiuri totale, streptococi .

Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizeaz urm toarea terminologie :

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizeaz pentru aprecierea acesteia n raport cu msura n care satisface un anumit domeniu de folosin sau pe baza crora se poate elabora o decizie asupra gradului n care calitatea apeicorespunde cu necesitile deproteciea mediului nconjurator ;

- indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici

nominalizate pentru o determinare precisa calitii apelor ;

- parametridecalitateaiapei sunt valori iexprimri

numerice aleindicatorilorde calitate aunei ape ;

- valori standardizate alecalitii apei - reprezintvalori ale

indicatorilorde calitatea apelor carelimiteaz un domeniu convenional

de valori acceptabile pentruo anumitfolosin a apei .

2.3.2. Indicatori de calitate ai apei

Aa cum s- a artat deja, pentru caracterizarea calitii i gradului de poluare a unei ape se utilizeaz indicatorii de calitate. Acetia se pot clasifica dup natura lor i dup natura i efectele pe care le au asupra apei , dup cum urmeaz:

A. Clasificare dup natura indicatorilor de calitate:

indicatori organoleptici ( gust, miros). indicatori fizici ( pH, conductivitate electric, culoare, turbiditate). indicatori chimici

indicatori chimici toxici

indicatori radioactivi indicatori bacteriologici indicatori biologici

B. Clasificare dup natura i efectul pe care l 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 (CCOCr i CCOMn)

indicatorii gradului de mineralizare reziduul fix cloruri, sulfai calciu, magneziu, sodiu, etc. indicatori fizico - chimici selectivi carbon organic total (COT) azot Kjeldhal i azot total, fosfai duritate, alcalinitate

indicatori fizico - chimici specifici ( toxici):

cianuri fenoli hidrocarburi aromatice mono i polinucleare detergeni metale grele ( mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.) pesticide arsen uraniu natural trihalometani indicatori radioactivi

activitate global i

activitate specific admis a fiecrui radionuclid

indicatori biologici care reflect gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populeaz mediul acvatic.

indicatori bacteriologici care msoar nivelul de poluare bacterian, n principal prin determinarea numrului de bacterii coliforme totale i de bacterii coliforme fecale.Clasificarea indicatorilor de calitate ai apei, concentraiile maxime admisibile pentru acetia precum i metodele standardizate pentru determinarea lor sunt prezentate n tabelul 2.16

Indicatoride calitate ai apeiTabelul 2.16.

Indicatoriorganoleptici

IndicatoriValori admiseValori admiseMetoda de analiza

excepional

Miros, grade22STAS 6324 - 61

Gust, grade22STAS 6324 - 61

Indicatorifizici

IndicatoriValoriValori admiseMetoda de

admiseexcepionalanaliza

STAS

Concentraia ionilor de hidrogen (pH),6,57,4max. 8,56325 - 75

uniti de pH

Conductivitatea electrica s/cm100030007722 - 84

Culoare, grade15306322 - 61

Turbiditate, grade sau uniti de5106323 - 88

turbiditate de formazin

Indicatorichimicigenerali

IndicatoriValoriValoriMetoda de

admiseadmiseanaliza

excepionalSTAS

Aluminiu (Al3+), mg/dm30.050.26326 - 90

Amoniac (NH4+), mg/dm300.56328 - 85

Azotii (NO2-), mg/dm300.33048/2-90

Calciu (Ca2+), mg/dm31001803662 - 62

Clorrezidual in apa dezinfectata prin

clorizare (Cl2 ) , mg/dm3

- laconsumator

- clorrezidualliber0.10..0.25-

- clorrezidualtotal0.10..0.28-6364 78

- laintrarea nreea

-clorrezidualliber0.50

-clorrezidualtotal0.55-

Cloruri (Cl-), mg/dm32504003049 - 88

Compui fenolici distilabili ,mg/dm30.0010.00210266 - 87

Cupru (Cu2+), mg/dm3, max0.050.13224 - 69

Detergeni sintetici, anionici, mg/dm30.20.57576 - 66

Duritate totala, grade germane20303026 - 76

Fier (Fe2++Fe3+), mg/dm30.10.33086 - 68

Fosfai (PO4-), mg/dm30.10.53265 - 86

Magneziu (Mg2+) ,mg/dm3.50806674 - 77

Mangan (Mn), mg/dm30.050.33264 - 81

Oxigen dizolvat (O2), mg/dm3666536 - 87

Reziduu fix, mg/dm3, min100303638 - 76

max8001200

Substane organice oxidabile, mg/dm3

- prin metoda cu KMnO4, exprim. n:

- CCOMn (O2)2.53.0

- KMnO410123002 - 85

- prin metoda cu K2Cr2O7

- CCOCr (O2)35

Sulfai (SO42-), mg/dm32004003069 - 87

Sulfuri i hidrogen sulfurat, mg/dm300.17510 -66

Zinc (Zn2+), mg/dm3576327 - 81

Indicatori chimici toxici

IndicatoriValoriMetoda de analiz

admiseSTAS

Amine aromatice, mg/dm3011139 - 78

Arsen (As3+), mg/dm30.057885 - 67

Azotai (NO3-), mg/dm3453048/1 - 77

Cadmiu (Cd2+), mg/dm30.005ISO 5961; 11184 - 77

Cianuri libere (CN-) mg/dm30.0110847 - 77

Crom (Cr6+) mg/dm30.057884 - 67

Fluor (F), mg/dm31.26673 - 62

Hidroc. policiclice aromatice, g/dm30.01

Mercur (Hg2+), mg/dm30.00110267 - 89

Nichel (Ni2+), mg/dm30.1

Pesticide(insecticide, ierbicide),

g/dm30.112650 - 88

-fiecare component0.5

-suma tuturor componentelor

Plumb (Pb2+), mg/dm30.056362 - 85

Seleniu, mg/dm30.0112663 - 88

Trihalometani, mg/dm3

-total0.1

-cloroform (CHCl3)0.03

Uraniu natural, mg/dm30.02112130 - 82

Indicatori radioactivi

ActivitateaValoriValori admiseMetoda de analiza

global, max .admiseexcepionalSTAS

Bq/dm3

-alfa0.12.310447/1 - 83

-beta05010447/2 - 83

Indicatori biologici

ValoriMetode de

Indicatoriadmiseanaliz

STAS

Volumul estonului obinut prin filtrare prin fileu1-10

planctonic,cm3/m3:

Organisme animale, vegetale i particule vizibile

cu ochiul liberlipsa

Organisme animale microscopice,numr/dm320

Organisme care prin nmulirea n mas modificlips; se admit6329 90

proprietile organoleptice sau fizice ale apei / 100exemplare

dm3izolate n

funcie de

specie

Organisme indicatoare de poluarelips

Organisme duntoare sntii: ou de

geohelmini, chisturi de giardia, protozoarelips

intestinale patogene

2.3.3. Proprietile generale ale apelor naturale

Proprietile apelor naturale sunt determinate n principal de substanele solide, lichide i gazoase existente sub form de materiale n suspensie sau dizolvate. Aceste substane, foarte numeroase, provin din interaciile complexe hidrosfer atmosfer litosfer - organisme vii. Astfel, ntr-un studiu efectuat de echipa Cousteau (1991-1992) asupra calitii apelor fluviului Dunrea, s-au pus n eviden peste 800 de compui organici i anorganici, dintre care peste 50% se regsesc n esuturile vegetale i animale din mediul acvatic.

Exist mai multe criterii de clasificare a compuilor care definesc compoziia chimic a apelor naturale, dup natura acestora, provenien, efect toxic i metode de analiz, prezentate n tabelul 2.17.

Tabelul2.17.

Criterii de clasificare a compoziiei chimice a apelor naturale

Nr.CriteriiExemplificri

crt

1NaturacomponenilorGaze dizolvate; subst.anorganice;subst. organice

chimici

2Forma sub care se gsescSolubilizat;suspensii;coloizi;emulsii;

n mediul acvaticabsorbii/adsorbii n sedimente i / sau pe suspensii;

bioacumulai de ctre biocenoze; sub form liber;

complexai.

3ProvenienNaturale; antropic.

4EfecteIndicatori de calitate; indicatori generali de poluare;

indicatori specifici de poluare.

5ProprietiPersisten; toxicitate; bioacumulare; efecte mutagene;

teratogene; cancerigene.

6Dup metodele de analizIndicatori globali (COT, reziduul fix); indicatori

selectivi (pesticide); specifici (HCN).

7Dup rolul jucat nRegim de oxigen; salinitate; nutrieni; capacitate de

ecosisteme acvaticetamponare; metale grele; micropoluani organici.

Pornind de la aceast clasificare n continuare se vor prezenta principalele proprieti organoleptice, fizice i chimice ale apelor naturale corelate cu compuii chimici care determin aceste proprieti i cu indicatorii de calitate ai apei specifici acestora.

2.3.3.1. Indicatori organoleptici

Culoarea real a apelor se datoreaz substanelor dizolvate n ap i se determin n comparaie cu etaloane preparate n laborator. Culoarea apelor naturale i a celor poluate poate fi o culoare aparent care se datoreaz suspensiilor solide uor de filtrat prin depunere i filtrare .

Mirosul apelor este clasificat n ase categorii, dup intensitate: fr miros ; cu miros neperceptibil ; cu miros perceptibil unui specialist ; cu miros perceptibil unui consumator ; cu miros puternic i cu miros foarte puternic .Gustul se clasific utilizindu-se denumiri convenionale ,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 srat ; Oh - ape cu gust organic hidrocarbonat ; Om - ape cu gust organic medical farmaceutic ; Op - ape cu gust organic pmntos ; Ov - ape cu gust organic vazos .

2.3.3.2. Indicatori fizici

- Turbiditatea se datoreaz particulelor solide sub form de suspensii sau n stare coloidal. ntr-o definiie general se consider c suspensiile totale reprezint ansamblul componentelor solide insolubile prezente ntr-o cantitate determinat de ap i care se pot separa prin metode de laborator (filtrare,centrifugare,sedimentare) .Se exprim gravimetric n mg/l sau volumetric n ml/l. Valoarea suspensiilor totale este deosebit de important pentru caracterizarea apelor naturale.n funcie de dimensiuni i greutate specific, particulele se separ sub form de depuneri(sedimentabile) sau plutesc pe suprafaa apei(plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezint totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural ntr-o anumit perioad limitat de timp. Procentul pe care l reprezint suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea i exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalaii destinate reinerii acestora. Suspensiile i substanele coloidale din ape reprezint totalitatea substanelor dispersate n ap, avnd diametrul particulelor ntre 1 i 10 m. Caracterizate prin propriet i electrice de suprafa, prezint un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile n mod natural.

Eliminarea substanelor coloidale din ap a impus tratarea chimic cu reactivi de destabilizare n vederea coagulrii i precipitrii acestora.

Relaia dintre substanele n suspensie (proprietate gravimetric) i turbiditate (proprietate optic) determin aa-numitul coeficient de finee al suspensiilor. Pentru aceeai surs de ap, coeficientul de finee variaz n limitebine determinate n cadrul unui ciclu hidrologic anual.

- Indicele de colmatare reprezint puterea colmatanta unei

ape i are dreptcauza toate elementele din ap a cror dimensiunipermit

reinerealorpefiltre.

anotimp.- Temperatura apei variaz n funcie de provenieni de

- Radioactivitatea este proprietatea apei de a emiteradiaii

permanentealfa , beta sau gama.

- Conductivitatea

Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai

utilizainaprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puin din

urmtoareleconsiderente:

-msurtorile de conductivitate (rezistivitate) a apeipermit

determinarea coninutului total de sruri dizolvate n ap ;- au avantajul diferenierii dintre sruri anorganice i organice (ponderal) pe baza mobilitilor ionice specifice; elimin erorile datorate transformrii speciilor de carbonai/bicarbonai prin evaporare la 105 0C (conform metodologiei de determinare gravitaional a reziduului fix, n cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30%).

- Concentraia ionilor de hidrogenpH-ul apelor naturale este cuprins ntre 6,5 - 8 , abaterea de la aceste valori dnd indicaii asupra polurii cu compui anorganici .pH-ul i capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din proprietile eseniale ale apelor de suprafa i subterane, pe aceast caleasigurndu-se un grad de suportabilitate natural fa de impactul cu acizi sau baze, srurile de Na+, K+, Ca2+ i Mg2+ jucnd un rol esenial n acest sens. De

subliniat c aceast capacitate de tamponare a pHului este deosebit de important nu numai pentru echilibrele din faza apoas, dar i pentru cele de la interfaa cu materiile n suspensie, respectiv cu sedimentele.

Concentraia ionilor de hidrogen din ap, reprezint un factor important care determin capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme etc.

ntre valoarea pH -ului apei i aciditatea sau alcalinitatea acesteia nu exist o identitate. Creterea alcalinitii sau aciditii nu sunt nso ite i de variaii corespunztoare ale pH-ului, datorit capacitii de tamponare de care dispun ndeosebi apele naturale. Principalul sistem tampon al apelor naturale l reprezint sistemul acid carbonic dizolvat/carbonai, pentru care pH-ul apei are valori cuprinse ntre 6,5-8,5.

2.3.3.3. Indicatori chimici

A. Indicatori ai regimului de oxigen

Oxigenul este un gaz solubil i se afl dizolvat n ap sub form de molecule O2, prezena oxigenului n ap condi ionnd existena marii majoriti a organismelor acvatice. Toate apele care se afl n contact cu aerul atmosferic conin oxigen dizolvat n timp ce apele subterane conin foarte puin oxigen. Solubilitatea oxigenului n ap depinde de presiunea atmosferic, temperatura aerului, temperatura i salinitatea apei.

Con inutul n oxigen al apei rurilor este rezultatul urmtoarelor aciuni antagoniste:- reabsorbia oxigenului din atmosfer la suprafaa apei prin difuzie lent sau prin contact energic, interfaa apa-aer prezintnd o importan deosebit n acest sens. Acest transfer este serios perturbat de prezena poluanilor cum ar fi detergenii i hidrocarburile;- fotosinteza, care poate asigura o important realimentare cu oxigen a apei, ajungndu-se la valori care pot depi saturaia;- consumul biochimic de oxigen pentru biodegradarea materiilor organice poluante.Din aceast clas de indicatori fac parte oxigenul dizolvat (OD), consumul chimic de oxigen (CCO), consumul biochimic de oxigen (CBO) i carbonul organic total (COT).Oxigenul dizolvat (OD) Cel mai important parametru de calitate al apei din ruri i lacuri este coninutul de oxigen dizolvat, deoarece oxigenul are o importan vital pentru ecosistemele acvatice. Astfel, coninutul

de oxigen din apele naturale trebuie s fie de cel puin 2 mg/l, n timp ce n lacuri, n special n cele n care funcioneaz cresctorii de pete, coninutul de oxigen dizolvat trebuie s fie de 8 15 mg/l.

Consumul biochimic de oxigen (CBO) reprezint cantitatea de oxigen, n mg/l, necesar pentru oxidarea substanelor organice din ape, cu ajutorul bacteriilor. Mineralizarea biologic a substanelor organice este un proces complex, care n apele bogate n oxigen se produce n dou trepte. n prima treapt se oxideaz n special carbonul din substratul organic (faza de carbon ), iar n a doua faz se oxideaz azotul (faza de nitrificare). Din determin rile de laborator s-a tras concluzia c este suficient s se determine consumul de oxigen dup cinci zile de incubare a probelor (CBO5).

Consumul chimic de oxigen (CCO) Deoarece CBO5 necesit un timp de cinci zile pentru determinare, pentru a depi acest neajuns se utilizeaz metode de oxidare chimic difereniate dup natura oxidantului i a modului de reacie. Se cunosc dou tipuri de indicatori:

- CCOMn care reprezint consumul chimic de oxigen prin oxidare cu KMnO4 n mediu de H2SO4 . Acest indicator se coreleaz cel mai bine cu CBO5, cu observaia c sunt oxidate n plus i cca 30-35% din substanele organice nebiodegradabile.

- CCOCr care reprezint consumul chimic de oxigen prin oxidare cu K2Cr2O7 n mediu acid. Acest indicator determin n general 60-70% din substanele organice, inclusiv cele nebiodegradabile.

Prin aceste metode, prezentate anterior nu se pot determina substanele organice volatile.Carbonul organic total (COT) reprezint cantitatea de carbon legat n materii organice i corespunde cantitii de dioxid de carbon obinut prin oxidarea totala a acestei materii organice . Se utilizeaz pentru determinarea unor compui organici aromatici, a cror randament de oxidare nu depete 60% cu metodele prezentate anterior. Pentru determinarea acestora se utilizeaz oxidarea catalitic la temperaturi ridicate (800-11000C).

B. Sruri dizolvate

n apele naturale se afl, n mod obinuit, cationii i anionii prezentai n tabelul 2.18., ioni de care depind cele mai importante caliti aleapei. n majoritatea cazurilor, srurile aflate n apele naturale sunt formate din urmtorii cationi Ca2+, Mg2+, Na+, K+ i anioni HCO3-, SO42-, Cl-. Ceilali ioni

se afl, n mod obinuit, n cantiti nesemnificative, dei cteodat influeneaz esenial asupra proprietilor apei. Clorurile pot fi prezente n ap ntr-o concentraie mare, datorit solubilitii lor ridicate; astfel, solubilitatea clorurii de sodiu sau a celei de calciu la temperatura de 25 C este n jur de 26%, respectiv de 46%.

Principalii ioni din apele naturaleTabelul 2.18.

CATIONIANIONI

DenumireFormulaDenumireFormula

HidrogenH+HidroxidOH-

SodiuNa+BicarbonatHCO3-

PotasiuK+ClorurCl-

AmoniuNH4+HidrosulfitHS-

CalciuCa2+NitritNO2-

MagneziuMg+NitratNO3-

Fier bivalentFe2+FluorurF-

Fier trivalentFe3+SulfatSO42-

BariuBa2+SilicatSiO32-

AluminiuAl3+OrtofosfatPO43-

n esen, se poate spune c apele naturale conin elemente fundamentale i elemente caracteristice, dintre care 6 elemente fundamentale sunt cele care aparin tuturor apelor naturale, respectiv molecula de H2CO3 i ionii de HCO3-, CO32-, H+, OH-, Ca2+, iar dintre elementele caracteristice se pot cita ionii de SO42-, Cl-, Mg2+, Na+, K+ etc.. Aceste elemente pot fi prezente sau nu n apele naturale, ntr-o concentraie mai mare sau mai mic, conferind apei un anumit caracter.

C. Reziduul fix reprezint totalitatea substanelor dizolvate n ap, stabile dup evaporare la 1050C, marea majoritate a acestora fiind de natur anorganic. Valoarea reziduului fix n diferite ape naturale variaz n funcie de caracteristicile rocilor cu care apele vin n contact. Informativ se dau n continuare, cteva valori ale reziduului fix al diferitelor categorii de ape:

Ape de suprafa100 250 mg/l;Ape din pnza freatic200 350 mg/l;

Ape din pnza de mare adncime100300 mg/l;

Ape de mare20000 22000 mg/l;

Ape din regiuni srturoase11005000 mg/l;

Ape de ploaie1020 mg/l;

Ape minerale potabile10003000 mg/l.

Coninutul mineral al apelor naturale este strns legat de factorii meteorologici i climatologici. Astfel, n perioadele cu precipitaii sau n cele de topire a zpezilor, apele curgtoare i reduc mineralizarea, datorit dilurii lor cu ape cu con inut mineral foarte srac. n aceste situaii, de exemplu, apele rului Dmbovia au o mineralizare de 100 120 mg/l, iar cele ale Argeului de 80 100 mg/l. n perioada de iarn, cnd apele de suprafa sunt alimentate n special de izvoare subterane, mineralizarea acestora este mai crescut fiind de 200 250 mg/l. Apele subterane i mai ales cele din pnze freatice de mare adncime, se caracterizeaz printr-o mineralizare mai ridicat i n acela i timp mai puin variabil, datorit contactului cu straturile minerale n care staioneaz.

D. Indicatori biogeni

Compui ai azotului. Amoniacul, nitriii i nitraii constituie etape importante ale prezenei azotului n ciclul su biogeochimic din natur i implicit din ap .Azotul este unul dintre elementele principale pentru susinerea vie ii, intervenind n diferite faze de existen a plantelor i animalelor. Formele sub care apar compuii azotului n ap sunt azot molecular (N2), azot legat n diferite combinaii organice (azot organic), amoniac (NH3), azotii (NO2-) i azotai (NO3-). Amoniacul constituie o faz intermediar n ciclul biogeochimic al azotului. Azotul amoniacal decelat n cursurile de ap poate proveni dintr-un mare numr de surse:

din ploaie i zapad, care pot conine urme de amoniac ce variaz ntre 0,1 - 2,0 mg/l; n apele de profunzime, curate din punct de vedere biologic i organic, amoniacul poate apare prin reducerea nitriilor de ctre bacteriile autotrofe sau de ctre ioni feroi coninui; n apele de suprafa apar cantiti mari de azot amoniacal prin degradarea proteinelor i materiilor organice azotoase din

deeurile vegetale i animale coninute n sol. Aceast cantitate de azot amoniacal este n cea mai mare parte complexat de elementele aflate n sol i numai o mic cantitate ajunge n ruri.

- un numr mare de industrii (industria chimic, cocserie, fabrici de ghea, industria textil etc.) sunt la originea alimentrii cu azot amoniacal a cursurilor de ap.Prezena amoniacului n apele de alimentare este limitat de normele recomandate de Organizaia Mondial a Snt ii, la cantit i foarte mici (sub 0,05 mg/l) datorit efectelor nocive pe care le poate avea asupra consumatorilor.Nitri ii constituie o etap important n metabolismul compuilor azotului, ei intervenind n ciclul biogeochimic al azotului ca faz intermediar ntre amoniac i nitrai. Prezena lor se datorete fie oxidrii bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitrailor.Nitra ii constituie stadiul final de oxidare a azotului organic. Azotul din nitrai, la fel ca i cel din nitrii sau amoniac, constituie un element nutritiv pentru plante i, alturi de fosfor, este folosit la cultura intensiv n agricultur. Prezena nitrailor n apele naturale se poate explica prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

Compui ai fosforului Coninutul de fosfai n apele naturale este relativ redus (0,5 -5 mg/l). Dac apele strbat terenuri bogate n humus n care fosfatul este legat n compui organici, acestea se mbogesc n fosfai. De asemenea, o pondere important revine polurii difuze din agricultur datorat administrrii de ngrminte pe baz de azot i fosfor. Fosfatul monocalcic poate proveni n ap mai ales prin mineralizarea resturilor vegetale sau animale. Fosfatul monocalcic este solubil n ap i reprezint o form de fosfor asimilabil. Concentraii mai mari de 0,5 mg/l P exprimat n PO43 - n apele de suprafa determin eutrofizarea progresiv a lacurilor, prin favorizarea dezvoltrii algelor. Coninuturi mai mari de fosfai n apele subterane sau de suprafa pot s constituie un indiciu asupra polurii de origine animal, mai ales dac se coreleaz cu dezvoltarea faunei microbiene. Fosforul sub form de combinaii, poate fi prezent n apele de suprafa, fie dizolvat, fie n suspensii sau sedimente.

E. Indicatori ai capacitii de tamponare ai apei

Aciditatea apei se datorete prezen ei n ape a dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali i a srurilor de acizi tari sau baze slabe, srurile de fier i de aluminiu, provenite de la exploat rile miniere sau din apele uzate industriale intrnd n aceast din urm categorie.Aciditatea total a unei ape exprim att aciditatea datorat acizilor minerali, ct i cea datorat dioxidului de carbon liber, n timp ce aciditatea mineral exprim numai aciditatea datorat acizilor minerali.Diferenierea acidit ii totale de aciditatea mineral se poate face, fie prin utilizarea schimbtorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N pn la puncte de echivalen diferite i anume pn la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral i pH = 8,3 pentru titrarea aciditii totale.Alcalinitatea apei este condiionat de prezena ionilor dicarbonat, carbonat, hidroxid i, mai rar, borat, silicat i fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentraia echivalent a bazei titrabile i se msoar la anumite puncte de echivalen date de soluii indicator. Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinitii (p) a apei datorat hidroxidului i carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinitii (m), datorat dicarbonatului.Valoarea alcalinitii (p) i (m) indic raportul existent ntre ionii de carbonat, dicarbonat i hidroxid n cadrul alcalinitii totale, relaiile dintre ele fiind prezentate n tabelul 2.19.

Calculul relaiilor de alcalinitateTabelul 2.19.

ValoareaOH-CO32-HCO3-

alcalinitii (p)

000m

< m/202pm-2p

m/202p0

>m/22p-m2(m-p)0

mm00

m = alcalinitateafa de metiloranj n mlHCl0,1 N

p = alcalinitatea fa de fenolftalein n ml HCl0,1 N

Duritatea apei a fost inclus la capacitatea de tamponare a apei datorit ponderii carbonailor de calciu i magneziu n apele naturale. Se deosebesc urmtoarele tipuri de duritate:

duritatea total reprezint totalitatea srurilor de Ca2+ i Mg2+ prezente n ap;

duritatea temporar reprezint coninutul ionilor de Ca2+ i Mg2+ legai de anionul HCO-3, care prin fierberea apei se poate nltura deoarece dicarbonaii se descompun n CO2 i n carbonai care precipit;

duritatea permanent reprezint diferena dintre duritatea total i duritatea temporar, fiind atribuit ionilor de Ca2+ i Mg2+ legai de anionii Cl-, SO42- i NO3-.Acest tip de duritate

rmne n mod permanent n ap, chiar dup fierbere.n tabelul 2.20 este prezentat o clasificare a apelor dupduritatea lor.Tabelul 2.20Clasificarea apelor dup duritate

Uniti deClasa de duritate

msur1234

mg/l0-5556-100101-200200-500

m val/l0-1.11,1-2,02,0-4,04,0-10

CaracterizareaMoaleSlab durModeratFoarte

apeidurdur

F.Indicatori biologici i bacteriologici

Analiza hidrobiologic const n inventarierea microscopic a fito i zooplanctonului, organisme din masa apei, precum i analiza organismelor bentonice (situate pe fundul apei) i a perifitonului (organisme fixate pe diferite suporturi), din probele de ap prelevate n seciunea de control. Stabilirea gradului de curenie, sau poluare a unui ru sau lac se face prin compararea organismelor existente cu tabele standard cuprinznd grupe faunistice i numr de uniti sistematice de organisme indicatoare de ap curat sau murdar.

Calitatea apei i modificrile datorate diverselor forme de poluare influenteaz compoziia biocenozelor acvatice (tip i numr de organisme), iar acestea pot reprezenta un mijloc de a diagnostica calitatea apei.

Analiza bacteriologic. Apa destinat utilizrii de ctre om trebuie s fie ct mai puin contaminat de bacterii sau virui patogeni, aceast regul fiind foarte strict dac apa este destinat consumului potabil sau este folosit n industria alimentar; n acest caz, ea trebuie s fie complet lipsit de germeni patogeni.Pe de alt parte, cantitatea mare de ap folosit n mod centralizat de populaie prezint pericolul c n condiiile polurii, apa s constituie un factor important de mbolnvire. Bolile rspndite prin ap pot cuprinde, n general, un numr mare de persoane, mbrcnd caracterul unor boli cu extindere n mas.n analiza bacteriologic a apei au fost adoptai ca indicatori bacteriologici numrul total de germeni i determinarea bacilului coli.

2.3.4. Specificul calitii diferitelor surse naturale de ap

Fiecare tip de surs prezint caracteristici proprii, fizico-chimice i biologice, variind de la o regiune la alta n func ie de compoziia mineralogic a zonelor strabtute, de timpul de contact, de temperatur i de condiiile climatice. Pentru acelai tip de surs se pot evidenia anumite caracteristici comune, dup cum rezult din cele de mai jos.

A. Apa de ru

Cursurile de ap, (ruri i aflueni), sunt caracterizate, n general, printr-o mineralizare mai sczut , suma srurilor minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l. Aceasta este format din dicarbona i, cloruri i sulfai de sodiu, potasiu, calciu i magneziu. Duritatea total este, n general, sub 15 grade, fiind format n cea mai mare parte din duritate dicarbonatat.Concentraia ionilor de hidrogen (pH-ul) se situeaz n jurul valorii neutre, fiind cu un pH = 6,8 - 7,8. Dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturaie ntre 65 - 95% i bioxidul de carbon liber, n general sub 10 mg/l.

Caracteristica principal a cursurilor de ap o prezint nc rcarea variabil cu materii n suspensie i substane organice, ncrcare legat direct propor ional de condiiile meteorologice i climatice. Acestea cresc n perioada ploilor, ajungnd la un maxim n perioada viiturilor mari de ap i la un minim n perioadele de nghe.

Deversarea unor eflueni insuficient epurai a condus la alterarea calitii cursurilor de ap i la apariia unei game largi de impurificatori: substane organice greu degradabile, compui ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergeni etc. De asemenea, n multe cazuri se remarc impurificri accentuate de natur bacteriologic. O particularitate caracteristic a apei din ruri este capacitatea de autoepurare datorat unor serii de procese naturale biochimice, favorizate de contactul aer-ap.

B. Apa de lac

Lacurile, formate, n general, prin bararea natural sau artificial a unui curs de ap, prezint modificri ale indicatorilor de calitate comparativ cu efluentul principal, datorit stagnrii apei un anumit timp n lac, insolaiei puternice i fenomenelor de stratificare (vara i iarna) i destratificare (primavara i toamna), termic i mineral. Stagnarea apei n lac conduce la o decantare natural a materiilor n suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede i mai puin sensibil la condiiile meteorologice. Stratificarea termic, combinat la lacurile adnci i cu o stratificare mineral, conduce, n perioada de var i toamn, la excluderea aproape complet a circulaiei apei pe vertical. Acest lucru atrage dup sine scderea concentraiei oxigenului dizolvat n zona de fund i apariia proceselor de oxidare anaerob, avnd drept efect creterea coninutului n substan e organice, n sruri de azot i fosfor i,uneori, apari ia hidrogenului sulfurat la fundul lacului. n perioadele de destratificare termic i mineral (primavara i toamna), are loc o circulaie a apei pe vertical i o uniformizare calitativ a apei lacului, conducnd la mbogirea cu substane organice i nutrien i a apei din zona fotic. Coninutul de substane organice i nutrieni, combinat cu insolarea puternic, conduce la posibilitatea dezvoltrii unei biomase fito i zooplanctonice apreciabile.Din cele prezentate mai sus rezult c apa lacurilor se caracterizeaz, n general, printr-un coninut mai ridicat n substane organice,

nutrieni i biomasa planctonic, ce pot avea repercusiuni i asupra unor indicatori organoleptici i fizici cum ar fi gust, miros, culoare, turbiditate, pH.

Din punct de vedere al tratarii apei, acumulrile au un efect favorabil asupra calitii apei prin reducerea coninutului de suspensii, asigurarea unei temperaturi sczute i relativ constante, eliminarea pericolului ngheului i formrii zaiului. De multe ori apar i influene defavorabile, dintre care se pot cita dezvoltri masive de biomas, apariia coloraiei apei, mbogire n substane naturale.Tratarea unei astfel de ape trebuie, pe de o parte, s foloseasc avantajele staionrii ndelungate a apei, iar pe de alta parte s rezolve i problemele corectrii indicatorilor menionai mai sus.

C. Apa subteran

Apele subterane sunt caracterizate, n general, printr-o mineralizare mai ridicat, coninutul n sruri minerale dizolvate fiind peste 400 mg/l i format, n principal, din dicarbonai, cloruri i sulfai de sodiu, potasiu, calciu i magneziu. Duritatea total este cuprins ntre 10-20 grade germane i este format, n cea mai mare parte, din duritate dicarbonatat.Concentraia ionilor de hidrogen se situeaz n jurul valorii neutre, corespunznd unui pH = 6,5 - 7.Dintre gazele dizolvate predomin dioxidul de carbon liber, coninutul n oxigen fiind foarte sczut sub 3 mg O2/l.

n func ie de compoziia mineralogic a zonelor strb tute, unele surse subterane conin cantiti nsemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat i sulfuri, compui ai azotului etc.S-a considerat a fi sugestiv prezentarea centralizat n tabelul 2.21, a indicatorilor de calitate pentru diferitele categorii de ap ntlnite curent, i anume ap distilat, ap de ru, ap de lac, ap subteran, ap din reeaua de ap potabil i ap mineral.Compararea valorilor diferiilor indici de calitate permite, chiar i unui nespecialist, evidenierea specificului diferitelor categorii de ap.

Tabelul 2. 21

Indicatori de calitate pentru diferite categorii de ape

IndicatorUnitate deMetoda deApaApa ruApa lacApaApaApa

msurdeterminaredistilatsubteranpotabilmineral

TemperaturC6324/61201813,8141915

Turbiditategrade SiO26323/6101903,50,704

Culoaremg Pt/l7576/6601735000

pH-6325/615,67,856,957,77,75,8

Reziduu fixmg/l3638/53153251244292352030

Suspensiimg/l3638/53153251244292352030

ConductivitateS204882315933483700

Alcalinitate (m)mval/l6363/610,153,251,558,1520628,70

Alcalinitate (p)mval/l6363/6100,120000

Duritate totalgrade3026/62011,654,7011,968,4054,10

Duritate temporargrade3026/6209,184,3411,965,7754,10

Duritate permanentgrade3026/6202,470,3602,630

O2 dizolvatmg/l6536/621,808,699,661,267,20-

OxidabilitatemgKMnO4/l3002/611,5848,3328,7715,245,698,80

CCO-CrmgO2/l6954/611,3026,809,064,042,409,70

CBO5mgO2 /l6560/628,964,963,830,901,20-

CO2mg/l3253/61007,378,806,602970

Camg/l3662/62056213948242

Mg2+mg/lcalcul017828788

Na++K+mg/lcalcul644129930455

Fe2+mg/l8634/700000,72000,010

Fe totalmg/l8634/7000,500,6000,8350,0310,021

Mnmg/l3264/6200,0250,0250,10000

Cl-mg/l2049/5244681137365

SO2mg/l3069/68060196505

4

CO2mg/lcalcul070000

3

NH+mg/l6328/610,0190,2960,4696,0000,0510,116

4

NOmg/l3048/610,0030,0300,0100,00400,016

2

NOmg/l8900/7104,7610,3320,4552,0820,044

3

N total mineralmg/l7312/650,0161,3140,4435,1250,5100,105

PO3mg/l3265/610,0904,4680,0100,2500,0340

4

P totalmg/l1006/850,0370,6600,0230,3600,0130

SiO2mg/l3225/610,140,90,601,561,502,10

H2Smg/l7510/660003,2000

Fenolimg/l7167/650,00170,007000,00860