Profesor îndrumător: Elev: Chelariu Andreea Ing. Buhu Narcisa Clasa a XII – a E

Argument 

Capitolul I: Factorii care influenţează procese de autoepurare2.1 Factorii fizici

 2.2 Factorii chimici 

2.3 Factorii biochimici 

2.4 Factorii biologici

 Capitolul II: Rolul organismelor în procesul de autoepurare 

Capitolul III:Procese aerobe şi anaerobe în autoepurareaapelor

Capitolul IV:Ciclurile principalelor element chimice încursul autoepurării 

Capitolul VI:Dinamica dezoxigenării si reaerării apei înprocesul de autoepurare

Dezoxigenarea apei 

Reaerare apei 

Capitolul VI:Legea protecţiei mediului 

Bibliografie  

Argument

Prin autoepurare se înţelege ansamblu proceselor naturale de epurare, prin care receptorii sunt deduşi la caracteristicile lor calitative iniţiale. Aceste procese naturale de epurare se desfăşoară după aceleaşi legi obiective, indiferent de natura receptorului, în schimb desfăşurarea lor ca durată sau ordine de succesiune şi amplasare, depind de gradul de impurificare, de temperatură, de viteză şi timpul de curgere al apei, până la punctul de folosinţă, de mărimea depozitelor de sedimente pe patul albiei, de hidrografia bazinului etc.

jmjm

Factorii care influenţează procese

autoepurare

Autoepurarea este un proces complex care implică mecanisme fizice, chimice şi biologice în funcţie de natura şi gradul poluării.

Autoepurarea se realizează în esenţă prin îndepărtarea din masa apei a materiilor solide în stare de suspensii şi prin transformarea unor substanţe pe cale chimică sau biochimică.

Aceste procese, dinamica lor, sunt influenţate de numeroşi factori fizici, chimici şi biologici.

Factorii fizici

Principalii factori fizici care joacă un rol direct sau indirect în autoepurarea apei sunt: procesul de sedimentare a sedimentelor, lumina, temperatura şi mişcarea apei.

• Sedimentarea - se realizează prin descompunerea materiilor în stare de suspensie pe fundul apei (limpezire)

• Lumina - are o importanţă deosebită influenţând direct sau indirect reacţiile chimice şi procesele biologice care intervin în autoepurare.

• Temperatura - influenţează majoritatea proceselor fizice, chimice şi biologice care participă în cadrul autoepurării.

• Miscarea apei - influenţează procesul de amestec al apelor uzate cu cele ale receptorului , viteza de aerare, viteza de sedimentare a suspensiilor etc., şi joacă un rol important în poluarea cu organisme a bazinelor acvatice.

Factorii chimici

• Factorii chimici acţionează de obicei împreună cu cei fizici şi biologici, fie simultan, fie succesiv, unii creând premisele pentru ceilalţi

• Oxigenul este elementul cu cea mai mare importanţă în realizarea procesului de autoepurare, în funcţie de prezenţa şi concentraţia sa desfăşurându-se descompunerea biochimică a substanţelor organice, oxidarea unor substanţe minerale şi poluarea mediului cu organisme aerobe.

• Mineralizarea materiilor organice în condiţiile artificiale. Astfel o reducere de 90% a CBO5 necesită cca. 10 zile în apa unui râu mare şi adânc, în timp ce într-un bazin cu nămol activ sunt necesare 5 ore, iar într-un filtru biologic procesul se termină într-o oră.

Factorii biochimici

• Procesele biochimice de transformare şi descompunere a materiei organice sunt mult mai complexe şi diverse.

• O serie de microorganisme (bacterii, ciuperci, etc.) participă la aceste procese, fiecare din ele fiind realizate de o anumită grupă de organisme. Complexitatea acţiunilor şi interacţiunilor dintre diferitele grupe, duce la transformarea şi dezintegrarea substanţelor organice, la scindarea moleculelor cu greutate moleculară ridicată şi la mineralizarea lor. O serie de factori cum ar fi: temperatura, insolaţia, ph-ul, tensiunea oxigenului din mediu, etc. influenţează modul şi intensitatea de descompunere a substanţelor organice. Astfel temperatura acţionează după legea lui Van’Hoff, adică descompunerile la o creştere a acestuia cu 10ºC.

• Procesele de autoepurare a apei se desfăşoară în mod diferit şi se evidenţiază prin indicatori de asemenea diferiţi, după cum este vorba de poluări cu substanţe organice uşor biodegradabile din apele rezidual menajere sau dimpotrivă cu substanţe greu biodegradabile, cum ar fi poluări cu reziduuri petroliere de fenoli, detergenţi,etc.

Factorii biologici

• Dacă factorii fizico-chimici intervin în diferite moduri în procesul de autoepurare, rolul cel mai important revine, fără îndoială, organismelor acvatice. Principalele grupe de organisme cu rol în procesul de autoepurare sunt bacteriile, protozoarele, plantele şi animalele acvatice. Ansamblu de organisme în suspensie din apele naturale care intervin pentru realizarea autoepurării poartă denumirea de plancton.

• Capacitatea de autoepurare depinde,în primul rând, de compoziţia cantitativă şi calitativă a biocenozelor .Între speciile care alcătuiesc biocenoza,pe de o parte, şi între acestea şi biotopul pe care îl populează, pe de altă parte.

• Autoepurarea se desfăşoară, prin urmare, în două faze distincte: faza oxidativa – prin procesele biochimice de oxido-reducere, cu

ajutorul bacteriilor în care materiilor organice instabile sunt mineralizate, transformate deci într-o formă stabilă, cu producere de energie şi faza de sinteză organică în care pe seama materiilor prime şi a energiei solare se sintetizează materia organică, restabilindu-se astfel echilibrul biocenotic din ecosistem

Rolul organismelor în procesul de

autoepurare

• Bacteriile au rolul principal în procesul de autoepurare a apelor, restul organismelor, cu puţine excepţii, continuând transformările începute de bacterii, eventual stimulând inele dintre ele

• Din punctul de vedere al nutriţiei, bacteriile se împart în autotrofe şi heterotrofe.

• Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrana substanţe minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor şi proteinelor îl iau din bioxidul de carbon, carbonaţi şi bicarbonaţi

• Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursa de carbon şi de energie. În acest scop, ele utilizează hidraţii de carbon şi aminoacizii, care împreună cu sărurile minerale servesc la sinteza materiilor celulare

• În procesele de autoepurare a apelor încărcate cu materii organice intervin toate diferite categorii de bacterii: : aerobe, care au nevoie de oxigen liber şi care joacă rolul principal în autoepurarea apelor, anaerobe, care utilizează în procesele lor metabolice oxigenul combinat, chimic (din sulfaţi,azotaţi etc.), şi facultativ aerobe, care au posibilitatea să utilizeze atât oxigenul molecular, cât şi cel combinat chimic.

Procese aerobe şi anaerobe în

autoepurarea apelor• Între procesele de anaerobioză şi

aerobioză exisţa legături reversibile. Uneori, pe fundul apei, în malul bogat în substanţe organice, au loc procese anaerobe, iar în stratul de apă de deasupra procese aerobe.

• Treapta anaerobă a autoepurării constă din următoarele transformări mai importante: degradarea proteinelor, a hidraţilor de carbon şi a grăsimilor în compuşi mai simpli; transformarea ureei în compuşi de amoniu; reducerea sulfaţilor la hidrogen sulfurat iar a azoţilor la azotiţi, azotul şi amoniac,

• Treapta aeroba a autoepurării. acţionează exclusive bacteriile, în treapta aerobă sunt implicate toate grupele de organism,rolul principal revenind însă tot bacteriilor.

Ciclurile principalelor element chimice în cursul autoepurării

• Ciclul carbonului. Substanţele organice existente în mod normal în apele uzate industrial şi menajere sunt oxidate de către bacteriile aerobe în prezenţa oxigenului dizolvat cu producere de bioxid de carbon

• Ciclul azotului. Materiile organice, care conţin în molecula lor azot, se descompun pe cale aerobă sau anaerobă cu producere de amoniac.

• Ciclul sulfului (fig. 2.6). În bazinele acvatice, bacteriile pot utiliza sulful din săruri şi din substanţele proteice cu conţinut de sulf.

• Ciclul fosforului. Fosforul este o substanţă biogenă, care se află în apele natural sub formă organică şi anorganică,

• Ciclul fierului. Fierul poate exista în apă fie în formă solubilă, ca săruri feroase şi ferice sau complecşi, coloidali organic şi anorganici, fie în formă insolubilă, ca hidroxid feric, fosfat feric etc. şi ca fier legat organic

• Macronevertebratele au o importanţă multiplă. Luând în considerare, în primul rând, rolul lor negativ,în calitate de consumatoare de oxigen prin respiraţie,s-a demonstrat că acest consum nu are un rol important în economia generala a râului, neafectând echilibrul general al acestuia.• Unele macronevertebrate, spongierii, briozoarele şi lamelibranhiateleîndeplinesc un rol de filtrare a apei , reţinând particulele solide şicontribuind astfel la limpezirea apei şi chiar la o modificare fizico-chimică aacesteia• În general aceste animale au şi rol foarte important în procesul deautoepurare a apelor ca producătoare de oxigen, ca agenţi activi înmetabolizarea substanţelor organice şi îndeplinesc un rol complementar îndiferite procese care concură în autoepurare.• Macrofitele, dezvoltate abundent în apele stătătoare şi în râurile cu uncurs domol, acţionează ca adevărate filtre, care reţin particulele organicesolide depuse pe suprafaţa lor.• plantele servesc ca hrană şi loc de adăpost pentru mulţimea animalelormărunte – crustacee, larve de insecte, moluşte, viermi etc., care-şi aducaportul în procesul de autoepurare.• Rolul cel mai important al plantelor verzi în autoepurare este înoxigenarea apei. Dacă în apele curgătoare procesul de oxigenare serealizează mai ales prin difuzarea aerului atmosferic, în cele stătătoare rolulpruncial revine plantelor clorofiliene,

Dinamica dezoxigenării si reaerării apei în

procesul de autoepurare

• Dezvoltarea economiei a tras după sine şi problema impurificării apelor care a căpătat un caracter tot mai complex datorită diversităţii substanţelor chimice evacuate de industrie ca principală sursă de impurificare.

• La baza proceselor de descompunere a substanţelor organice se află oxigenul, elementul necesar în procesul de autoepurare. În mediul anaerob, descompunerile sunt incomplete, oprindu-se la produşii intermediari care se oxidează ulterior, o dată cu schimbarea condiţiilor de mediu.

• Într-o apă, în fiecare moment este consumată în aceste procese o cantitate de oxigen,dar în acelaşi timp apare o altă cantitate prin difuzia din atmosferă sau prin fotosinteză

Dezoxigenarea apei

Oxidarea biochimică se face în două faze: - faza carbonului, care se petrece în circa 20 de zile, corespunde

oxidării compuşilor cu carbon, cu producere de bioxid de carbon, şi a compuşilor cu azot, cu producere de amoniac;

- fază de nitrificare, în care procesul esenţial constă în transformarea amoniacului în nitriţi şi nitraţi. Aceasta începe cu puţin înainte de terminarea primei faze şi durează un timp foarte lung.

Reaerare apei

• După cum s-a arătat, concentraţia oxigenului din apă la un moment dat este rezultatul a două fenomene simultane şi opuse: consumul de oxigen de către substanţele organice şi refacerea rezervelor de oxigen din aerul atmosferic şi din asimilaţia clorofiliană. Oxigenul existent în apă înainte de primirea apelor uzate, constituie prima sursă de reoxigenară de care trebuie să se ţină seama în calculele privind autoepurarea organică. Această cantitate de oxigen este limitată de concentraţie la saturaţie, care, la rândul ei, depinde in primul rând de temperatură, şi scade odată cu presiunea atmosferică, în condiţii de temperatură constantă precum şi de mărimea debitului receptor.

• O a doua sursă de reoxigenare a apelor o constituie oxigenul produs prin fotosinteza de către plantele acvatice, în principal de către alge. Acest proces are loc în special în apele stătătoare şi în anotimpul cald şi constă în asimilarea bioxidului de carbon de către vegetaţia acvatică sub acţiunea luminii solare, concomitent cu degajarea de oxigen, care poate produce chiar o suprasaturare a apei în cazul prezenţei algelor în cantităţi mari; la înflorirea apei, suprasaturaţia poate depăşi 200%.

• A treia sursă de reoxigenare a apelor de suprafaţă o constituie reaerare prin dizolvarea oxigenului din atmosferă. Cantitatea de oxigen obţinută prin reaerare constituie sursa cea mai importantă pentru oxigenarea apei.

• Prin reaerare, deficitul de oxigen adică diferenţa dintre concentraţia la saturaţie şi cea existentă la un moment dat, scade necontenit; viteza cu care are loc acestă scădere este proporţională cu deficitul la timpul respective. Fig.2.8).

• Dezoxigenarea şi reoxigenarea apei sunt procese dinamice influenţate de mulţi factori, între care nămolul de pe

fundul bazinelor respective şi plantele clorofiliene.

Legea Protecţiei Mediului