1

INVESTIGAREA FACTORULUI DE MEDIU APĂ

11.01.2012

2

APA (Lat. Aqua), lichid incolor, fără gust şi fără miros,

compus hidrogenat al oxigenului, care formează unul din

învelişurile Pământului. (Sursa: DEX '98)

Apele reprezintă o resursă naturală regenerabilă,

vulnerabilă şi limitată, element indispensabil pentru viaţă şi

pentru societate, materie primă pentru activităţi

productive, sursă de energie şi cale de transport, factor

determinant în menţinerea echilibrului ecologic.(Legea

107/1996)

3

• gaz sau vapori de apă, ceaţă, aburi şi nori

• lichidă în râuri, mlaştini, lacuri, mari sau

oceane

• solidă sau gheaţă

4

Poluare - Prelevare – Conservare – Transport

Analiză

5

Poluarea apelor - alterarea caracteristicilor fizice, chimice şi biologice ale apei, produse direct sau indirect de activităţile umane şi care face ca apele să devină improprii utilizarii normale în scopurile în care această utilizare era posibilă înainte de a interveni alterarea. (Pop Gh., 2009).

Cel mai important factor care duce la poluarea apelor este acela prin care numeroşi poluanţii ajung în apele de suprafaţă şi reduc cantitatea de oxigen dizolvat existentă. Oxigenul constituie un element important în mediul acvatic, un factor limitat pentru majoritatea organismelor ce traiesc în el.

Poluarea apelor poate fi de natură fizică, chimică şi biologică

6

Poluarea fizică.Principalii agenţi fizici cu rol important în poluarea apei sunt reprezentaţii de substanţele radioactive existente şi numeroasele ape termale rezultate din procesele de răcire tehnologică a diferitelor produse industriale.

7

Poluarea chimicăPrincipalii poluanţi chimici ai apelor sunt: plumbul, mercurul, azotul, fosforul, hidrocarburile, detergenţii şi pesticidele. Acestea, majoritatea provin din industria chimică.

8

Poluarea biologicăPoluarea biologică este produsă de diverşi

poluanţi biologici precum microorganismele care provin din diferite tipuri de deversări industriale sau menajere.

Eutrofizarea, reprezintă si ea o sursă de poluare biologică. Aceasta rezultă în urma itroducerii unor cantitati excesive de nutrienti, ca urmare a activitatilor umane.

9

Prelevarea probelor de apă

- recoltarea apei se face în flacoane de sticlă sau plastic, închise ermetic. Vasele de recoltare trebuie spălate foarte bine pentru a îndepărta orice urmă de substanţe organice sau alte impurităţi care ar putea denatura compoziţia probei. Spălarea se face cu detergenţi, apoi se clatesc bine cu apă de la robinet, cu apă distilată şi apă ultapură.- în momentul recoltării, flaconul se va clatii de 2-3 ori cu apa ce urmează să fie recoltată, apoi se umple cu apa de analizat pana la refuz, iar dopul se va fixa în aşa fel încât să nu rămână bule de aer în interiorul vasului.

10

1. Din apele de suprafaţă recoltarea se face pe firul apei corespunzător adâncimii maxime şi în aval de efluent. Pentru recoltarea apelor la adâncime se foloseşte batometrul care permite coborârea recipientului la adâncimea dorită şi apoi se face deschiderea,

11

2. Din fântani, recoltarea se face în funcţie de tipul fântânii. Pentru cele prevăzute cu găleată, recoltarea se face la 30 cm sub oglinda apei, iar în cazul în care fântâna este prevăzută cu pompare, recoltarea se va face dupa o pompare de minim 10 minute.

12

3. Din reţeaua de distribuţie recoltarea se face după un timp de curgere de 5minute. Din rezervoare, recoltarea se face din punctul de evacuare după un timp de curgere necesar evacuării apei staţionare pe conducte. 4. Din apele reziduale recoltarea se face din efluentul general sau din efluenţiidiferitelor secţii.

13

Conservarea probelor de apă Un alt aspect important al procesului de recoltare este grija pentru conservarea probelor pentru analiză, deoarece analiza apei are o valoare limitată dacă probele au suferit modificări fizico-chimice sau biologice în timpul transportului sau păstrării. În general este indicat să treacă un timp foarte scurt - de maxim 4 ore - între recoltare şi analiza probelor de apa.

14

Schimbările de temperatură şi presiune pot avea ca rezultat pierderea unor substanţe în stare gazoasă (O2, CO2, H2S, Cl2, CH4), fapt pentru care este recomandat ca determinările de gaze să se facă la locul de recoltare sau să se fixeze, tratându-se cu diverşi reactivi, astfel:

15

- pentru fixarea oxigenului dizolvat se adaugă 2 ml clorură manganoasă 50% şi 2 ml amestec de KI 15% şi NaOH 35%, pentru 200 ml apă; - pentru hidrogenul sulfurat se adaugă 2ml acetat de cadmiu, sau de zinc 5%, pentru 200 ml apă.- Pentru cianuri se conserva prin aducerea pH-ului la minim 11 prin adaos de hidroxid de sodiu sau potasiu

16

Pentru ionii metalelor grele, se recomandă acidifierea probelor la pH în jur de 3,5, care are ca scop împiedicarea precipitării şi a reţinerii acestor ioni de pe pereţii vasului în care se face recoltarea.

17

Probele conservate trebuie ţinute la temperatura de 6° - 10°C şi luate în lucru după cum urmează: • pentru apele curate, analizele se fac până

la cel mult 72 ore din momentul recoltării; • pentru apele cu poluare medie, până la 48

ore din momentul recoltării; • pentru apele poluate, până la 12 ore din

momentul recoltării probei.

18

Transportul probelorFlacoanele cu probele de apă vor fi transportate în ambalaj izoterm, care să le ferească de loviri bruşte, care pot produce spargerea recipientului şi pierderea probei. Probele recoltate vor fi însoţite de o fişă de recoltare care trebuie să cuprindă următoarele: - informaţii generale: • numele şi prenumele persoanei care a făcut recoltarea; • localitatea şi denumirea sursei de apă; • folosinţa apei; • data, ora şi locul unde s-a făcut recoltarea; • scopul analizei;

19

- informaţii specifice:Pentru apa de suprafaţă:- distanţa da la mal la locul de recoltare- adâncimea apei în punctul de recoltare- natura geologică a terenului- condiţiile meteo în momentul recoltării- prezenţa în aval sau amonte a unui afluent

20

Pentru apa recoltată din fântâni:- caracterul fântânii (publică sau particulară)- adâncimea până la oglinda de apă şi adâncimea totală a apei din fântână- felul construcţiei şi natura pereţilor- modul de extragere al apei- distanţa până la eventuale surse de impurificare- dacă apa se tulbură dupa ploiPentru ape reziduale:- denumirea locului de recoltare (secţiei)- sistemul de canalizare în care se deversează

21

Analiza fizico-chimică a apei

Analiza fizico - chimică a apei constă în determinarea proprietăţilor organoleptice şi fizice precum şi a compoziţiei chimice.

Analiza apei se execută după un plan bine stabilit, ţinând cont de sensibilitatea mai mare sau mai redusă a proprietăţilor şi componenţilor apei. În acest sens, unele determinări se fac la locul de recoltare, astfel: determinările organoleptice (gust, miros), determinarea temperaturii, fixarea oxigenului dizolvat şi a hidrogenului sulfurat, determinarea clorului rezidual, a bioxidului de carbon liber şi agresiv, determinarea de pH..

22

Numeroase, alte determinări se fac în laborator, în urma conservării corespunzătoare a apei precum: determinarea turbidităţii, a suspensiilor, determinarea reziduului fix, determinarea fosfaţilor, a oxidabilităţii, a formelor de azot, determinarea metalelor grele, a durităţii temporare (carbonatată), etc.

Determinări care se efectuează în primele 24 de ore de la recoltarea probelor: determinarea alcalinităţii şi acidităţii, determinarea durităţii totale, a calciului şi a magneziului, determinarea fluorului.

23

Aparatură de laborator folosită în cadrul Facultăţii de Ştiinţa şi Ingineria Mediului pentru analiza probelor de apă

24

1. Determinări electro-chimice - determinarea pH-ului

- determinarea conductivităţii- determinarea oxigenului dizolvat

Aceste determinări se realizează cu multiparametru , iar rezultatele sunt generate automat de către aparat.Aparatura folosită:- multiparametrul (Fig.6)- electronul pentru măsurarea pH-ului- electronul pentru măsurarea conductivităţii- electonul pentru măsurarea oxigenului dizolvat- un pahar berzelius în care se pune proba

25

2. Determinari prin cromatografie - determinări prin gaz-cromatografie (Fig.3.)- determinări prin cromatografia lichidelor (HPLC)

Cromatografia înglobează o gamă largă de metode fizice utilizate pentru a separa şi analiza compuşii chimici din amestecuri complexe.

Cromatografia ajută la separarea şi identificarea calitativă cât şi cantitativă a poluanţilor organici în diferite matrici de mediu.Cu ajutorul gaz- cromatografiei se poate realiza separarea şi analiza calitativă /cantitativă al amestecurilor care pot fi trecute în stare gazoasă şi care nu se descompun în alte specii chimice în timpul şi în urma proceselor termice aplicate.

26

Componentele principale ale unui gaz-cromafograf:

• gazul purtător• injectorul• cuptorul• coloana (polară, nepolară)• deterctorul• cromatograma

27

Importanţa cea mai mare în gaz-cromatografie este dată de coloană. Aceasta trebuie aleasă cu o mare exactitate pentru fiecare tip de analiză.Rezultatele sunt citite şi interpretate de pe cromatogramă.Gaz-cromatografia este foarte utilizată pentru analizele în care poluantul principal este reprezentat de pesticide. Cu ajutorul acestei metode putem depista cantinatea de pesticide existente într-o proba de apă , prelevata din zona de cercetare.

28

Metoda HPLC reprezintă metoda analitică utilizată în scopul separării, identificării şi dozării substanţelor organice şi anorganice aflate în soluţie.Aplicabilitatea acestei metode este una foarte vastă. Această metoda poate fi aplicată în diferite domenii precum: analize de mediu, analize farmaceutice, clinice, toxicologice, industriale, alimentare, etc.Componentele unui cromatograf de lichide:• solvent• pompă• injector• coloană• detector• cromatogramă

29

Principiul analizei HPL constă repartiţia diferită a componentelor unui amestec între două faze: cea mobilă (solvenţi organici sau anorganici) şi cea staţionară (coloana), având ca rezultat deplasarea cu viteze diferite a componentelor purtate de faza mobilă, de-a lungul fazei staţionare. Cea mai utilizată metodă în cromatografia lichidelor, privind apa, este aceea de determinarea a conţinutului de fenoli existenţi în apele de suprafaţă şi subterane.

30

. Determinări spectrometrice (metale prin AAS) Determinarea metalelor grele din probele de apă cu ajutorul spectrometrului de absorbţie atomică (Fig.1.).Prin metoda spectrometriei de absorbţie atomică se determină concentraţia unui element dintr-o probă, prin măsurarea absorbţiei unei radiaţii electromagnetice de o frecvenţă specifică şi caracteristică elementului urmărit, la trecerea acestuia printr-un mediu, care conţine atomii liberi ai probei, uniform distribuiţi. Pentru realizarea acestei practici analitice se parcurg mai multe etape.

31

a) Proba de analizat trebuie să fie obţinută sub formă de atomi liberi, în stare energetică fundamentală. Aceasta se realizează într-un domeniu de temperatură potrivit, cu ajutorul unei flăcări, produse prin arderea unui combustibil gazos în amestec cu un oxidant gazos, sau într-un cuptor de atomizare. În urma evaporării substanţei de analizat şi apoi a disocierii termice, se generează atomii liberi ai probei.În acest caz, flacăra, respectiv cuptorul de atomizare, devine un spaţiu delimitat, unde sunt conţinuţi atomii liberi de analizat, sau făcând analogie cu spectrometria de absorbţie moleculară a soluţiilor, o cuvă cu atomi liberi.

32

b) Atomii liberi ai unui element din proba de analizat pot absorbi radiaţiile electromagnetice care au frecvenţe egale cu radiaţiile ce pot fi emise de atomii acelui element.Componentele unui spectrometru de absorbţie atomică

33

Componentele unui spectrometru de absorbţie atomică

34

Spectrometrul de absorbtie atomică

35

Analizor TOC, analizarea carbonului organic prin combustie

36

Gaz Cromatograf, determinări de pesticide

37

Spectrofotometrus UV-VIS, determinări de spectrometrie

38

Balanţă analitică

39

Multiparametru, pH, conductivitate

40

Bibliografie • http://aqua-welt.ro/shop1/impho2.php• http://www.usgs.gov/• http://www.wisegeek.com/geothermal-water.htm• Anderson.(2001) Water Rights: Scarce Resource Allocation, Bureaucracy, and

the Environment • Clarke, M. (2003). Blue Gold: The Fight to Stop the Corporate Theft of the

World's Water• DEX '98• de Villiers, Marq.(2007) Water: The Fate of Our Most Precious Resource• Handbook of Elemental Speciation: Techniques and Methodology, Handbook

of Elemental Speciation: Techniques and Methodology R. Cornelis, H. Crews, J. Caruso and K. Heumann, 2003 John Wiley & Sons, Ltd ISBN: 0-471- 49214-0

• J. D. WINEFORDNER - Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry, 2003 by John Wiley & Sons, Inc., ISBN 0-471-32845-²

41

• Metodologia cercetării sanitare a apei, http://www.hydrop.pub.ro/PrelevareConservareTransport.pdf

• Michael D. Cole, 2003 -THE ANALYSIS OF CONTROLLED SUBSTANCES, The Analysis of Controlled Substances.

• Momeu, L., (2008), Evaluarea calităţii apelor de suprafaţă – râuri şi lacuri (naturale şi de acumulare) pe baza analizei fitoplanctonului şi a fitobentosului, Suport de curs, Cluj-Napoca

• Legea 107/1996 • Perkin Elmer . Analytical methods for Atomic Ansorbtion Spectrometry,

2000,• 4.Jose A. C. Broekaert - Analytical Atomic Spectrometry with Flames and

Plasmas, 2002 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, ISBNs: 3-527-60062-0 (Electronic)

• Roddick, Anita (2004). Troubled Water: Saints, Sinners, Truth And Lies About The Global Water Crisis

• Sorocovschi, V., Maier, A., Stoia, Ileana, Ciangă, N., (1975), Calităţile apelor freatice din Câmpia Transilvaniei, în Lucrări Ştiinţifice, seria A Matem., Fiz., Geogr., Oradea., pag. 115-124

• STAS 1342-1950• Vandana, Shiva (2002). Water Wars: Privatization, Pollution, and Profit

42