20

2.6. Poluarea apei 2.6.1. Resursele de ap i nevoile umane

Apa este un factor indispensabil existentei i continuitii vieii pe planeta noastr. n natur apa are o importan biologic deosebit reprezentnd baza structural i funcional a organismelor vii. Apa este constituent esenial al materiei vii, avnd rol deosebit n desfurarea proceselor vitale. Apa se gsete n natur ntr-un circuit continuu. n condiiile n care 2/3 din suprafaa globului este acoperit cu ap, se estimeaz c planeta dispune de 1,4 miliarde km3 de ap. Mai exact, rezerva de ap a globului, sub toate formele sale, totalizeaz 1,38 miliarde km3 (97,3% ap de mare i 2,7% ap dulce). Cantitatea de ap dulce direct utilizabil de ctre om este redus, doar 0,3 % (fluvii, ruri, lacuri, ape subterane cu o adncime 800m). Apele dulci neutilizabile n mod direct (gheari, calote polare, ape subterane de profunzime, umiditatea atmosferic) reprezint 2,4% (Popa M., 2001). Resursele de ap dulce sunt neuniform repartizate pe glob; 60% din rezervele de ap dulce sunt concentrate n 10 ri (pe primele locuri situndu-se Brazilia, Rusia i China)(Rdulescu H., 2001). Nevoile de ap sunt variate att la nivel individual, precum i la nivel comunitar, determinnd consumuri specifice. La nivel planetar global, consumul de ap nu acoper de multe ori nevoile ceea ce impune protejarea resurselor de ap dulce existente, ct i cutarea unor resurse noi.

1. Nevoi individuale Nevoile individuale de ap trebuie s acopere urmtoarele cerine: nevoile fiziologice urmresc meninerea n echilibru a balanei hidrice, respectiv pentru adultul sntos, un aport de ap ingerat n medie de 2,5 litri zi (1,5 litri ap ca atare, restul apa din compoziia alimentelor i cea care rezult din metabolizarea diferitelor substane n organism) care s egalizeze pierderile de 2,5 litri zi (1,5 litri prin urin, 0,5 litri prin transpiraie, 0,35 litri prin aerul expirat, 0,15 litri prin fecale); nevoi pentru igiena personal vizeaz meninerea cureniei corporale prin toaleta zilnic (baie, du, splarea minilor, a feei, etc.); nevoi casnice cuprind apa pentru uzul alimentar (prepararea hranei, splarea fructelor, legumelor) i pentru splarea veselei, a mbrcminii.

2.Nevoi comunitare Nevoile comunitare de ap se refer la cantitile de ap necesare unei comuniti, unei colectiviti pentru a-i asigura existena i confortul. Deosebim:

nevoi industriale sunt n general foarte mari, reprezentnd consumul de ap aferent desfurrii proceselor tehnologice industriale (dizolvare, decantare, splare, rcire a materiilor prime, produselor semifabricate i finite) i ntreinerii n condiii optime a utilajelor, aparaturii de lucru i a echipamentelor individuale (splare, dezinfectare);

nevoi agricole i zootehnice sunt de asemenea mari, reprezentnd apa necesar pentru irigarea culturilor agricole i pentru creterea animalelor (splarea i adparea animalelor, ntreinerea cureniei n adposturi, prepararea hranei);

nevoi ale localitilor (urbanistice) cuprind apa necesar pentru administrarea localitilor folosit n urmtoarele scopuri:

asigurarea agentului termic pentru locuine; asigurarea salubritii publice;

crearea unui ambient plcut, ecologic, cu rol de purificare a aerului atmosferic (irigarea vegetaiei din parcuri, a spaiilor verzi stradale, funcionarea fntnilor arteziene i bazinelor decorative).

2.6.2. Surse de poluare a apei

Poluarea apei este fenomenul prin care se produc modificri calitative negative ale proprietilor naturale ale apelor, ce au ca urmare scoaterea lor parial sau total din folosin. Dup definiia dat de O.N.U., poluarea apei reprezint modificarea n mod direct sau indirect a compoziiei normale a acesteia, ntr-o msur n care mpieteaz asupra tuturor folosinelor la care putea servi n starea sa natural.

21

Datorit circuitului apei n natur i participrii apei la toate activitile umane, posibilitile de poluare sunt multiple. Comparativ cu atmosfera, apa prezint o diversitate mult mai mare de poluani i o concentraie mai ridicat a acestora.

A. Clasificarea surselor de poluare

I) Dup originea sursei de poluare a apei deosebim: a) poluare natural apare independent de activitatea social-economic a omului, ca urmare a ncrcrii cu suspensii de natur mineral sau organic a apelor de suprafa cauzat de:

sruri minerale solubile provenite din splarea rocilor de ctre apele de suprafa sau freatice sau din eroziunea solului; particule organice rezultate din eroziunea solului sau datorit vegetaiei acvatice submerse i emerse care prin descompunere determin scderea cantitii de oxigen din ap sau produce substane toxice (resturi de animale sau plante aflate n descompunere); particule care ptrund n ap ca urmare a unor fenomene geologice (erupii vulcanice, cutremure) sau meteorologice (uragane, inundaii, furtuni de praf).

b) poluare artificial (antropic) apare ca urmare a activitii omului n diverse sectoare social-economice i din sectorul casnic. Poate fi cauzat de:

ape uzate neepurate sau epurate insuficient: ape reziduale comunale sau ape menajere :provin din locuine, spltorii sau ape fluviale.

Aceste ape prezint valori ridicate ale coninutului de substane organice, detergeni, sruri minerale; sunt contaminate cu poluani biologici.

ape uzate industriale: provin din diferite sectoare industriale (combinate chimice, siderurgice fabrici de celuloz i hrtie, etc;) i conin substane minerale dizolvate sau n suspensie, substane organice, unele substane toxice.

ape reziduale agricole: provin din sectoarele agrozootehnice, din irigaii; pot conine germeni patogeni microbieni. surse de poluare neorganizate: reziduuri menajere din localitile necanalizate, depozitele de reziduuri din albia major a rurilor care n timpul viiturilor sunt antrenate n ap; scurgeri accidentale de produse petroliere de la sonde, conducte de transport, rezervoare. II) Dup natura poluanilor deosebim: poluare chimic, biologic, fizic.

2.6.3. Tipuri de poluare a apei

A. Poluarea chimic

Este reprezentat de ptrunderea n ap a unor substane chimice de natur anorganic sau organic (uor biodegradabile sau toxice cu persisten ndelungat i remanen).

A.1 Poluarea cu nitrai i nitrii Nitraii i nitriii se formeaz n mod natural n mediu prin ciclul azotului. Sursele de poluare cu aceste substane sunt naturale sau antropice (dejecii umane i animale, fertilizani, pesticide). Nitraii (azotaii) (NO3-) pot constitui o problem major, concentraia lor n apa potabil peste limitele admise fiind frecvent la noi n ar. n legume, nitraii sunt puternic concentrai. Azotaii sunt nocivi numai la concentraii foarte mari. Nitriii (azotii) (NO2-) rezult din nitrai fie naintea consumului (reducere n fntni etc.) fie n interiorul tubului digestiv, n cazul migrrii, n diverse mprejurri, spre stomac i intestinul subire a elementelor reductoare din flora intestinal. Consecina este methemoglobinemia, ce afecteaz schimburile gazoase la nivelul barierei alveolo-capilare. Mai sensibili la aceast afeciune sunt copiii, dar uneori i adulii (cum ar fi cei cu rezecii gastrice).

A.2.Poluarea cu detergeni

Detergenii sunt produse indispensabile civilizaiei umane, producndu-se n cantiti foarte mari. Sunt produi tensioactivi care modific tensiunea superficial a apei; conin n medie 20 % ageni tensioactivi, 35% fosfai, 20% sulfat de sodiu, 10% silicat de sodiu, 10% perborat de sodiu la care se adaug n cantiti mici stabilizatori ai spumei, antioxidani, colorani, parfum (Popa M., 2001). Componenii nebiodegradabili (circa 20%) reprezint o important surs de poluare apei.

22

Efecte ecologice .La concentraii mici, de 1 mg/ l ap produc: spumarea apei ce are ca efect perturbarea schimburilor de oxigen cu atmosfera; reducerea fotosintezei fitoplanctonului, asfixierea fitoplanctonului i chiar a petilor. La concentraii mai mari de 1-2 mg/ l produc accidente (salmonidele fiind cele mai sensibile). Unele plante acvatice cum ar fi specii ale genului Potamogeton suport o concentraie de 2,5 mg /l; bacteriile sunt mai rezistente, ele suportnd concentraii de 60mg/l.

Fosfaii coninui n detergeni sunt responsabili de eutrofizarea lacurilor i rurilor.

A.3.Poluarea cu pesticide Pesticidele cuprind substane de sintez folosite pentru combaterea bolilor (fungicide),

duntorilor (insecticide), buruienilor din culturile agricole (erbicide), roztoarelor (rodenticide), etc. Pesticidele ptrund n apele dulci din urmtoarele surse: deversarea de ape reziduale rezultate din fabricile de pesticide; prin splarea echipamentelor de protecie folosite la aplicarea pesticidelor; prin aplicarea direct a pesticidelor n apele curgtoare n scopul distrugerii vegetaiei acvatice duntoare, a petilor duntori.

Efecte ecologice. Modific proprietile fizice i organoleptice ale apei, limitnd consumul acesteia. Majoritatea pesticidelor au capacitate de acumulare n corpul hidrobionilor i de bioconcentrare n lanurile trofice acvatice, nct la captul unui lan trofic concentraia pesticidului poate fi de peste 200 ori mai mare dect concentraia lui n ap. Au toxicitate crescut pentru nevertebrate i vertebrate. Erbicidele blocheaz creterea fitoflagelatelor i a cianoficeelor fixatoare de azot precum i pe cele din genul Chlamidomonas.

Insecticidele inhib fotosinteza organismelor fitoplanctonice, stopeaz germinarea sporilor la cloroficee (Chifu T., Murariu A.,1999). Dintre cele mai periculoase pesticide enumerm: lindanul, atrazina, simazina.

A.4.Poluarea cu sruri i metale grele

Acest tip de poluare s-a identificat n ultimele decenii. Sursele de poluare a apelor cu metale grele sunt: naturale: teritorii geologice ; antropice: industria minier i prelucrtoare de metale; utilizrile industriale i casnice ale srurilor de metale grele (crom la tbcrii, cupru i arsen n pesticide, plumbul n benzin); din excreiile umane i animale; din infiltraiile de la haldele de gunoi, etc. Metalele grele includ plumbul, arsenul, mercurul, cadmiul, cobaltul, nichelul, seleniul, zincul, cromul, cobaltul, manganul. Metalele grele au proprietatea de a se concentra n organismele vii, manifestndu-se o toxicitate cronic. Plumbul prezent n ap are origine preponderent tehnologic (industria extractiv, industria productoare de baterii, din arderea benzinei, etc.). Plumbul poate trece n lanurile trofice ale biocenozelor acvatice fiind acumulat n concentraii diferite la diferite specii. CMA sunt mai mici de 0,1 mg/l. Mercurul devine poluant pentru apele dulci la concentraii mai mari de 0,05 ppm. Eliminat n ape sub form organic sau mineral se transform sub influena unor bacterii n metilmercur (substan toxic i greu biodegradabil) care se acumuleaz n diferite specii ce compun reelele trofice. Arseniul, dac se afl n apele dulci este foarte toxic. De remarcat c amestecul de poluani poate avea efecte mai periculoase dect poluarea poluanilor luai separat, ca urmare a reaciilor ce le pot provoca, care sunt greu de prevzut.

A.5. Poluarea cu produse petroliere

Sursele polurii apelor de suprafa cu produse petroliere sunt: instalaiile de extracie (de pe uscat sau din mare) i prelucrare a ieiului; conductele de transport i rezervoarele de nmagazinare a ieiului; accidentele survenite n cazul transportului fluvial sau maritim al acestor produse. deversri de ape reziduale rezultate de la rafinrii de petrol, instalaii de prelucrare a ieiului.

23

Anual, n Oceanul Atlantic se acumuleaz ntre 1,9 x 105 7,6 x105 tone reziduuri petroliere, iar n Marea Mediteran ntre 5.3 x 105 2,1 x 106 tone reziduuri petroliere (Vlad C.D., 2007). Efectele ecologice se manifest la mari distane de sursa de poluare, produsele petroliere distrugnd fito - i zooplanctonul. Fiind mai uoare ca apa, produsele petroliere formeaz pelicul / strat la suprafaa apei, ce mpiedic oxigenarea. Culoarea, gustul i mirosul apei se modific chiar la concentraiile reduse . Psrile marine i mbib penele cu petrol care altereaz procesul de termoreglare i distruge stratul de aer izolator din penaj, fenomen care se soldeaz cu moartea (Vlad C. D., 2007). Produsele petroliere grele se depun pe fundul rurilor i lacurilor, iar prin descompunere degaj hidrogen sulfurat care este toxic.

B. Poluarea biologic

Sursele sunt reprezentate de : 1. diferite microorganisme, fungi, nevertebrate parazite (poluanii biologici) care exist n mod natural n ap sau sunt introduse n ap;

2. materii organice de fermentaie. 1. Poluanii biologici pot fi:

primari: ageni biologici introdui n ap odat cu apele menajere sau apele uzate neepurate sau insuficient epurate.

Exemplu. Salmonella typhi febra tifoid;Vibrio cholerae holera; Streptococus fecalis, ali germeni fecali, viermi parazii, protozoare patogene. secundari (bacterii saprofite, fungi, alge): se gsesc n mod natural n ap i prolifereaz devenind poluani ca urmare a introducerii unor substane nutritive. Epurarea clasic nu reuete s elimine dect parial agenii infecioi. Autoepurarea apelor reduce i ea din contaminarea bacterian, dar puin, n caz de temperatur joas sau nivel ridicat de poluare. 2. Materiile organice susceptibile de a suferi fermentaii bacteriene sunt considerate substane poluante, datorit slabei solubiliti a oxigenului n ap, iar prin prezena acestor materii organice n ap se declaneaz proliferarea bacteriilor aerobe care consum oxigenul. Sunt posibile dou tipuri de reacii:

fermentaii aerobe: apa este bogat n oxigen i materiile organice sunt abundente. Ca produi de reacie se formeaz dioxid de carbon, nitrai, fosfai, care sunt folosii de plante ca nutrieni.

fermentaii anaerobe: apa are puin oxigen dizolvat iar materiile organice n suspensie sunt n cantitate mare.Ca produi de reacie se formeaz metan, amoniac, acizi grai, produse toxice (fenoli, mercaptani, crezoli, etc.) Prin intermediul apei pot fi transmise o serie de boli, prin contact direct: mbiere, splare, contact cu apa n cursul diverselor activiti, cu alimente contaminate. Dintre bolile infecioase, amintim conjunctivita i afeciuni ORL ce pot rezulta n urma imersiei n ap contaminat; dizenteria, diareea, gastroenteritele care se transmit prin contact direct cu apa infestat. Muli poluani din ape pot cauza afeciuni dermatologice, prin mecanism alergic. Dintre bolile parazitare citm: giardiaza, ascaridioza, oxiuroza. De asemenea, modificarea coninutului unor macro i microelemente din ap poate determina apariia unor afeciuni ale organismului uman.

C. Poluarea fizic Poluarea fizic a apelor naturale este produs de ageni fizici precum: a) temperaturile ridicate (poluare termic); b) diferii radionuclizi (poluare radioactiv).

a) Poluarea termic Se produce ca urmare a utilizrii apelor continentale sau a apelor oceanice litorale ca ape de rcire n termocentrale i centrale nucleare. Poluarea termic a apei produce perturbri ecologice importante. Creterea temperaturii apelor naturale prin aport de ape calde determin:

24

modificarea concentraiei oxigenului dizolvat n ap, prin micorarea coeficientului lui de solubilitate;

creterea activitii microorganismelor din ap i prin aceasta intensific descompunerea substanelor organice, proces ce are loc cu consum de oxigen; dar totodat determin i proliferarea unor germeni patogeni. De exemplu, temperatura apelor de rcire evacuate de la centralele nuclearo-electrice este de 37-38oC, ideal pentru multe bacterii saprofite dar i patogene pentru organismul uman.

sporirea nevoii de oxigen a hidrobionilor. Multe organisme acvatice fiind poichiloterme, nclzirea apei le modific temperatura organismului spre valori pentru care nu sunt adaptate. Prin apartenena lor la lanurile alimentare este afectat secundar ntreg ecosistemul.

scderea concentraiei ionilor de calciu i prin aceasta modific metabolismul osos la peti i formarea exoscheletului la molute i alte nevertebrate acvatice;

diminuarea diversitii fitoplanctonului. Primele afectate sunt diatomeele: creterea temperaturii apei cu 10 0C scade de 2,5 ori diversitatea specific a populaiilor de diatomee; unele diatomee termofile precum Navicula sau Surriela ovata nregistreaz o proliferare anormal odat cu nclzirea apei;

efecte negative asupra faunei bentonice, n special molutele care sunt deosebit de sensibile la poluarea termic;

efectul polurii termice asupra petilor este dificil de analizat deoarece rspunsurile sunt diferite la speciile autohtone fa de cele aclimatizate sau n curs de aclimatizare.

perturbri n migraia petilor. De exemplu, la anghilele ajunse n zone cu ape mai calde provenite de la hidrocentrale s-a constatat o oprire a migraiei ctre mare, perturbnd astfel reproducerea. Odat cu apele care intr n hidrocentrale pentru rcirea agregatelor, sunt antrenate i numeroase organisme acvatice nevertebrate i vertebrate care sunt omorte att de ocurile termice ct i de ocurile mecanice suportate n momentul trecerii prin instalaii.

b) Poluarea radioactiv Poate avea ca surse: contaminarea accidental a apelor naturale cu reziduuri radioactive de la centralele nucleare, care o perioad de timp au fost depozitate n containere speciale pe fundul gropilor oceanice; cderile radioactive provenite din exploziile nucleare experimentale sau a accidentelor de la centralele nucleare; industria extractiv a materialelor radioactive. Efecte ecologice:

diminuarea vigorii fiziologice a organismelor animale; ncetinirea creterii, scderea rezistenei la intoxicri; afecteaz genomul prin inducerea de mutaii defavorabile; la nivel populaional, radionuclizii se acumuleaz n biomasa hidrobionilor i

contamineaz lanurile trofice prin bioconcentrare. Acest tip de poluare afecteaz toate organismele acvatice, diferit n funcie de doza de radiaii,

timpul de expunere i de specia asupra creia acioneaz.

2.6.4. Eutrofizarea Eutrofizarea este un fenomen natural, care se produce lent i corespunde cu dinamica normal a ecosistemelor, determinnd susccesiunea lor ecologic, respectiv trecerea de la tipul de ecosistem acvatic oligotrof ( conine puine substane organice) la cel eutrof (conine multe substane organice). Eutrofizarea const n mbogirea apei cu substane nutritive pentru plante - n primul rnd azot i fosfor - conducnd la o proliferarea intens a algelor i macrofitelor ("nflorire"). Eutrofizarea se produce cel mai adesea n lacuri; n ruri fenomenul este mai rar.

Lacurile naturale i cele artificiale se mpart n funcie de gradul de eutrofizare astfel: oligotrofe; mezotrofe i eutrofe. Omul accelereaz acest proces prin evacuarea de ape ncrcate cu diverse substane organice bogate mai ales n fosfor i azot, ngrminte, detergeni. Eutroficarea este un termen ce desemneaz caracterul artificial al fenomenului, n opoziie cu eutrofizarea. Acest proces se produce n ruri lente i mai ales n lacuri, unde curenii sunt insuficieni pentru evacuarea apelor uzate.

25

2.6.5. Aprecierea gradului de poluare a apelor

Aprecierea gradului de impurificare a apelor cu diferite substane poluante se face prin metode: chimice (determinarea CBO5, CCO-Cr (Mn), coninutul de oxigen din ap. CMS, concentraia n elemente minerale, etc);

biologice (stabilirea supravieuirii hidrobionilor la diferite doze de poluani); ecologice: bazate pe utilizare unor specii indicatoare; determinarea simultan a celor 3 categorii de metode. Prin aplicarea sistemului saprobiilor (sapros = descompunere, bios = via) (Kollowitz i Marson,1908), se poate aprecia gradul de poluare a apelor naturale cu substane organice. Sistemul, n diferite variante, se bazeaz pe: determinarea concentraiei substanelor organice din ap; prezena unor specii indicatoare. Dup acest sistem, apele de suprafa se mpart n trei categorii: a) ape oligosaprobe: aceast zon corespunde teoretic autoepurrii totale a apei poluate; sunt

ape curate, srace n substane organice, populate cu numr mare de specii. Dintre speciile indicatoare citm: alge (Melosira italica); briofite (Fontinalis sp.); fanerogame (Potamogeton sp); cladocere (Daphnia polymorfa); peti (Salmo truta fario, Leucistus cephalus). Plante cu rol n autoepurarea apelor poluate: Juncus sp., Phragmites australis, etc.

b) ape mezosaprobe: slab poluate cu substane organice (aminoacizi, ali compui ai azotului); conin cantiti moderate de oxigen i mici de hidrogen sulfurat.

Dup gradul de ncrcare cu substane organice i coninutul n oxigen deosebim: ape i mezosaprobe:

ape mezosaprobe conin cantiti reduse de oxigen; ca specii indicatoare deosebim: Oscillatoria sp., Euglena viridis, protozoare ciliate, viermi (hirudinee). ape mezosaprobe au cantiti suficiente de oxigen; ca specii indicatoare deosebim: Melosira varians, Spirogyra crassa; Lemna sp., Elodeea canadensis, specii de rizopode (ciliate, crustacei), peti. c) ape polisaprobe: conin cantiti mari de substane organice sub form de proteine nedescompuse, hidrogen sulfurat; cantiti mici de oxigen. Sunt ape puternic poluate; mineralizarea substanelor organice se face preponderent anaerob. Ca specii indicatoare deosebim: alge albastre, Polytoma uvela, ciliate Paramoecium sp.

Teme de verificare i evaluarea cunotinelor 1.Explicai termenii: nevoia de ap individual comunitar, poluarea apei, eutrofizare, eutroficare, sistemul saprobiilor. 2.Clasificai sursele de poluare a apei i exemplificai fiecare caz. 3.Formai asociaii corecte ntre urmtorii termeni: ape menajere, detergeni, boli parazitare, poluare termic, ape oligosaprobe, perturb migraia petilor, poluare biologic, poluare fizic, bioconcentrare, Salmo truta fario, Paramoecium sp., ape polisaprobe, produse petroliere, erupii vulcanice, poluare chimic, radionuclizi, metale grele, pesticide.

Teme de evaluare final

1.Argumentai n 7 - 8 fraze urmtoarea afirmaie Apa este un factor indispensabil existentei i continuitii vieii pe planeta noastr. 2.Dai exemple de surse de poluare a apei din zona localitatea de reedin i clasificai-le. 3.Dai exemple de poluani din zona localitatea de reedin i precizai efectele lor ecologice. 4. Apele uzate pot fi considerate o surs principal de poluare a apei? Motivai rspunsul! 5.n ce msur estimai c poluarea apelor afecteaz i celelalte medii (aer, sol). Exemplificai! 6.Ce importan prezint sistemul saprobiilor n aprecierea gradului de poluare a apelor ?