HIDROLOGIE_VOLUM APA

8/2/2019 HIDROLOGIE_VOLUM APA

1/42

HIDROLOGIE 3

Volumul de ap din natur

Motto:

"Cine se mbogete se ngreuneaz. Aceast ap mbogit cu attea reflexe i umbre este o ap grea".

Gaston Bachelard, Apa i visele, p.61

1. Generaliti

Pn la sfritul sec. al XlX-lea cererea de ap, calitatea acesteia i eficiena utilizrii ei

au reprezentat probleme de importan secundar. Secolul al XX-lea face n aa fel nct

aduce apa la stadiul de materie prim critic.

Terra, are o suprafa total de 510 mii.km2 (510*106km2), din care Oceanul Planetar

dispune de 361 mii. km* (361*106km2), adic 71% din suprafaa Globului, iar uscatul

continental de 149 mii.km2 (149*106km2), respectiv 29%. Din volumul total de ap pe care-1

deine planeta noastr, adic 1.454 mil.km3 (1.454*106km3) (1.500 mil.km3 sau 1.385 mil.km.3*),

oceanele dein 1.370 mil.km3 (1.370*106km3) (1.338 mil.km3*), ceea ce reprezint 94,2% din

volumul total de ap, n timp ce uscatul deine 84,3 mil.km 3 (84*106km3) (95 mil.km3 sau 47,9

mil.km3*), adic 5,8%; volumul de ap din atmosfer este de 14.000 km3 (0,014* 106km3)

(12.900 km3*). Din cele 84,3 mii. km3 de pe uscat se separ : 60 mii. km3 (23,4 mil.km3*) apele

subterane (71,17%); 24 mil.km3 (24,3 mil.km3") gheari i calote polare (28,36%); 315.000 km3

(0,37%) (191.100 km3*) depozitele de ap disponibil [adic 230.000 km3 (176.400 km3*) n

lacuri; 82.000 km3 (16.500 km3*) umiditatea solului; 2.000 km3 (1.120 km3*) apa biologic;

1.200 km3 (2.120 km3*) cursurile de ap i 14.000 km3 (12.900 km3*) apa din atmosfer (din

surse diferite, completate cu cele din Cosandey, Robinson, 2000).

Fig.1. Concentraia de ap pentru diferite organisme (Thurman, 1988)

Componente km3 %

Ape subterane 60000000 71,16

Gheari 24000000 28,46

Lacuri 230000 0,27Umiditatea solului 82000 0,09

Vaporii din 14000 0,016

Om 65% Hering 67% Crustacee 79% Meduz 95/.

1


2/42

Apa biologic 2000 0,002

Apa din ruri 1200 0,0014

TOTAL 84316600 100

Tabel 1. Repartiia volumului de ap dulce

Unele organisme nmagazineaz o mare cantitate de ap, proporia cea mai

mare deinnd-o meduza (95%) (fig.2)

Rspndirea apei i uscatului pe Terra nu este uniform, mai ales n ceea ce

privete repartiia acestora n cele dou emisfere. Apa, dac ar fi uniform repartizat pe

suprafaa Terrei, ar deine o grosime de 2.853m. Volumul su ar ncpea ntr-un cub cu

latura de 1.133 km (fig.3). Cea mai mare parte a uscatului se gsete n emisfera

nordic, unde apele acesteia ocup 53%, iar suprafaa uscatului 47% (Vanney, 1991);

n emisfera sudic apa ocup 89%, n timp ce uscatul deine doar 11% (iig.4).

Fig.2. Echivalenele bogiei de ape ale Terrei: a-grosimea unui strat uniform de ap pe suprafaa planetei; b-

un rezervor de form cubic (Diaconu, 1988)

Apa disponibil din lacuri, atmosfer i ruri reprezint doar 245.200 km3, adic

0,28% din totalul apei dulci (tabel 1). Despre raportul dintre apa marin i cea dulce, n

acest caz, nici nu mai poate fi vorba, prima deinnd practic monopolul.

2. Geneza apei

Acest imens volum de ap i are originea cu mult nainte ca primele forme de via

sai fac simit prezena; aceast remarc se bazeaz pe faptul c apa reprezint o

component de baz a vieii.

Asupra genezei i provenienei sale s-au fcut foarte multe supoziii, dar mult

mai trziu s-a ajuns la o oarecare accepiune universal. In doctrina lui Arislolel, care a

exercitat o puternic influen asupra credinei alchimitilor pn la finele secolului al

XVIlI-lea, apa reprezenta unul din cele patru elemente fundamentale: pmnt, aer, foc i

ap. n anul 1781, Cavendish a artat c ea se formeaz ca urmare a combustiei

hidrogenului. n 1805, Guy-Lussac i Humboldt au reuit sinteza eudiometric a apei,

dovedind astfel c ea este un compus chimic i nu un element.

2


3/42

inndu-se seama de compoziia sa chimic, se poate considera c ntr-o anumit

faz a formrii planetei noastre, a intervenit o stare critic din punct de vedere al

presiunii i temperaturii cnd, cele dou gaze ce actualmente alctuiesc apa, adic

hidrogenul i oxigenul, aflate n atmosfera iniial n cantiti foarte mari, au avut

posibilitatea, sub aciunea descrcrilor electrice de mare intensitate, s genereze

apariia apei, fenomen fizico-chimic dovedit i prin ncercrile de laborator ale lui

Lavoisier(1743 - 1794).

Fig.3. Repartiia continentelor i oceanelor (Vanney, 1998)

Fig.4. Repartiia volumului de ap n oceane, gheari, ap dulce i atmosfer

Iniial, s-au format mari cantiti de vapori de ap, dat fiind temperatura nc

ridicat pe care o avea Terra. Sub efectul unei rciri progresive, n condiii oarecumdiferite, vaporii de ap au generat adevrate fluvii" verticale de ap care, la rndu-le,

o parte se evaporau, iar alt parte se acumula n imensele depresiuni ale scoarei;

Gheari Ap dulce Atmosfera Oceane

3


4/42

aceast stocare ce s-a continuat timp de milioane de ani, a dat natere astfel mrilor

i oceanelor n forma lor primar, cu ape mineralizate ca urmare a ncrcrii lor cu

diferite sruri ce proveneau din splarea rocilor.

Combinarea a dou molecule de hidrogen cu una de oxigen nu a mulumit pe

toi cercettorii, acetia cutnd i alte explicaii: unii dintre ei afirm c apa ar proveni

din interiorul Pmntului, adus la suprafa prin intermediul vulcanilor, ns ntr-o faz

cnd acetia din urm se manifestau ntr-o mai mare proporie. Este adevrat c i

astzi vulcanii aduc importante cantiti de vapori de ap n atmosfer, dar nu

suficiente nct s explice marele volum de ap de pe Terra.

Poate c cea mai important ipotez ar fi cea care a ncercat s le mpace pe

cele dou mai sus amintite i care afirm c apa provine din combinarea a dou

molecule de hidrogen cu una de oxigen, dar i prin intermediul vulcanilor.

3. Resursele hidrosferei

Apa este cea mai important resurs a Terrei. n societatea actual este

considerat o resurs fundamental deoarece st la baza tuturor activitilor umane.

n unele domenii ale hidrosferei ea nu se gsete n stare pur. Conine

numeroase substane solubile ceea ce-i confer calitatea de mediu hrnitor pentru

diverse organisme, ele nsele reprezentnd o alt surs natural. n soluie sau

suspensie se gsesc, de asemenea, i o serie de substane minerale.

Utilizarea apei de ctre om este foarte variat deoarece proprietile pe care ledeine aceasta sunt i ele diverse. Prezena apei este o condiie indispensabil

apariiei i dezvoltrii vieii. Apa este elementul de prim importan n dezvoltarea

industriei, agriculturii i transportului.

Fig.5. Rezervoarele de ap mai mari de 500 mil.m3 (Vorosmarty et al., 1997)

Ca urmare a faptului c domeniile de utilizare s-au diversificat i apa este

4


5/42

folosit pe teritorii din ce n ce mai extinse, se simte o oarecare influen asupra

calitii i cantitii acesteia pe teritorii restrictive. Apare astfel necesitatea efecturii

unui bilan al resurselor de ap.

Din volumul total de ap existent pe Terra " nimic nu se pierde, nimic nu se

ctig ". Datorit ciclului hidrologic natural apa se rennoiete continuu i devine o

surs inepuizabil la nivel global. Pe plan regional, ns, ea poale lipsi total sau

parial.

Cea mai mare parte a resurselor de ap este cantonat n oceane, ceea ce

nseamn c ea nu poate fi folosit n alimentarea cu ap potabil, industrial sau

agricol. Restul este reprezentat de apa dulce de pe continente, care poate fi

cantonat n ruri, lacuri, gheari, ape subterane, atmosfer etc. Din pcate, nici

aceasta nu poate fi utilizat n ntregime deoarece o bun parte a ei se gsete n

forme inaccesibile.Din cele 5,8% ct reprezint apa dulce doa r 0,37% sunt reprezentate de

depozitele de ap disponibil.

Cu toate c apele oceanice sunt cele care dein ntietatea ca volum i

suprafa, cele mai importante, din punct de vedere economic, sunt cele continentale

(fig.5). Apele dulci sunt folosite pentru satisfacerea trebuinelor fiziologice, n

industrie i agricultur (fig.7). Sunt i ape continentale srate, cantonate, mai ales, n

lacuri, sau cele care ies sub forma unor izvoare; acestea sunt folosite ori pentru

transport, pentru extragerea srurilor sau n tratarea unor boli. Apa dulce, existentpe continente, nu este uniform repartizat.

Continent Suprafaa

km2

Precipitaii

mm

Scurgere

mm

Evapotranspiraie Coeficient de

scurgere

Africa 30,3*106 690 140 550 0,20Asia 45* IO6 720 290 430 0,40

Australia 8,7*10 6 740 230 510 0,31Europa 9,8*10 6 730 320 410 0,44

America de Nord 20,7*106 670 290 380 0,43

America de Sud 17,8*10 6 1650 590 1060 0,36

Tabel 2. Bugetul mediu anual al apelor continentale ( Lvovici, 1979 citat de Hornberger et al., 1998)

Din volumul total, cele mai mari proporii sunt deinute de apele subterane i

calotele glaciare. Apa cantonat n ghearii montani i calotele glaciare nsumeaz

un volum de 24.000.000 km 3. Cea mai mare proporie o deine Antarctida cu

21.000.000 km 3, dup care urmeaz Groenlanda i mai apoi, la mare distan,

ghearii montani. Importana lor se leag de volumul apreciabil de ap rezultat n

perioada de topire deoarece constituie sursa de alimentare a unor ruri. Exist

preocupri n direcia gsirii unor metode eficace pentru utilizarea icebergurilor.

Apa provenit din topirea lor ar putea reprezenta o surs pentru alimentarea

5


6/42

casnic, dar i pentru irigaii n zonele secetoase din apropierea litoralului.

Apele curgtoare reprezint una din prile cele mai reduse ale apelor dulci. Cu

toate acestea, omul le folosete din cele mai vechi timpuri. n fiecare an Oceanul

Planetar primete cea. 1.200 km 3 de ap provenit din ruri. Participarea reelei

hidrografice difer de la un continent la altul, n funcie de o serie de factori.

Existena unor organisme fluviale bine dezvoltate n cadrul Asiei (9 din cele 16 fluvii

cu un debit anual de peste 10.000 nr/s) situeaz acest continent pe primul loc (30,7%),

dup care urmeaz America de Sud (25,3%), America de Nord (17,6%), Africa (9,7%),

Europa (6,8%), Australia i Oceania (5%) i Antarctida (4,9%). n schimb, ordinea, dup

disponibilul de ap dulce pe locuitor, este cu totul alta: Australia i Oceania, care se situeaz

pe ultimul loc (ntre continentele locuite) la volumul de ap scurs, de data aceasta ocup

primul loc cu peste 106.727 m3/loc/an; urmeaz n ordine: America de Sud (50.256 m3/loc/an),

America de Nord (22.222 m3/loc/an), Africa (10.020 m3/loc/an), Asia (5.743 m3/loc/an) i pe

ultimul loc Europa (5.302 m3/loc/an). Media mondial pe locuitor este de 10.804 m3/loc/an. Pe

regiuni fizico-geografice, Iar raportare la numrul locuitorilor, raportul este altul.

Problema cea mai important, din acest punct de vedere, se pune cu stringen pentru

continentele Asia i Europa. La disponibilul de ap dulce pe locuitor, cele dou continente

ocup penultimul i respectiv ultimul loc. Ca numr de locuitori, ns, cele dou continente

dein cteva recorduri, primul la numrul de locuitori, iar cel de-al doilea la densitate (una

din cele mai ridicate - cca. 100 loc/km2).

Fig. 6.

Procentul utilizrii apei n diferite sectoare (dup Ressource mondiales, 1992)

Continentul Volumul de ap scurs Populaia Disponibilul de ap

dulce pe locuitor

6


7/42

km3/an % mii. loc. m /an

Asia 14410 30,7 3489 5743America de Sud 11760 25,3 322 50256America de Nord 8200 17,6 461 22222

Africa 4570 9,7 739 10020Europa 2310 6,8 728 5302

Australia i Oceania 2348 5,0 29 106727

Antarctida 2310 4,9 - -TOTAL 46848 100,0 5768 10804Tabel 3. Repartiia disponibilului de ap dulce

Disponibilul de ap pe cap de locuitor este mai mare de 8 ori n Asia i de 6 ori n

Europa, comparativ cu consumul mediu actual. Faptul c populaia este n continu cretere

i rezervele de ap rmn tot timpul aceleai (pe regiuni poate chiar scdea printr-un

consum intens sau prin poluare), astzi se pune un accent deosebit pe gospodrirea

rezervelor de ap, mai ales pentru continentele suprapopulate. Fa de Europa i Asia,

Africa este de dou ori mai bine dotat cu resurse disponibile de ape dulci pe locuitor,

America de Nord de 4 ori, America de Sud de 10 ori, iar Australia i Oceania de peste 20 ori.

Fig. 7. Repartiia resurselor de ap pe zone fizico- geografice (dup Jones, 1998)

Continent Suprafaa

(mii km2)

Debit mediu

anual,

km3/an

Cota

scurgerii

fluviale, %

Din

populaia

total

Populaia

2010 (mil.)

Dublarea

populaiei

(ani)

Africa 30,600 4220 11 15,2 1069 24Asia 44,600 13,200 36 60,4 4242 42

Australia

-Oceania

8420 1960 5 0,4 34 60

Europa 9770 3150 8.8 10,6 743 -

7


8/42

America de

Nord (Canada,

SUA, Mexic)

22,100 5960 15 4,8 334 105

America

Central i

de Sud

17,800 10,400 26 8,6 601 36

Total (fr

Antarctida)

134,000 38,900 - 100,00 7024 45

Tabel 4. Estimarea disponibilului de ap n vederea utilizrii (World Resources Institut, 1992-1993)

Cu toate acestea, chiar n cadrul continentelor, apar diferenieri foarte mari, sau

chiar n cadrul aceleiai ri (Australia, America de Sud, Africa, America de Nord etc). n

acest sens se pot cita deerturile Sahara i Kalahari din Africa, deserturile centrale din

Australia, deertul Atacama i Podiul Patagoniei din America de Sud, Podiul Mexicului i

Podiul Marelui Bazin din America de Nord care sunt departe de indicele mediu

continental al disponibilului de ap.

Fig.8. Resursele de ap ale Terrei raportate la numrul de locuitori (Ressources mondiales, 1992)

Continentul Europa are cel mai mare disponibil de ap dulce pe locuitor n sectorul vestic al

Peninsulei Scandinave, unde valoarea acestui indice este de peste 12 ori mai mare dect

media continental. Media mai este depit doar de Europa Nordic i Estic, n

regiunea muntoas nalt a lanului alpino-carpato-balcanic i n unele sectoare ale Europei

Occidentale. Valori apropiate de media continental se gsesc n unele sectoare ale Europei

Vestice, peninsulele Iberic i Italic. Valorile cele mai mici (de dou-trei ori mai sczute)sunt specifice Europei Centrale; acest din urm caz nu se explic prin lipsa resurselor de

ap, ci prin concentrarea masiv de locuitori, unde densitile depesc adesea

8


9/42

valoarea de 200-300 loc/km2. Pe ri, Norvegia are cel mai mare disponibil de ap

dulce pe locuitor, n timp .ce Ungaria se situeaz pe ultimul loc.

Resursele de ap ale rurilor din Romnia sunt estimate la 37.000.000.000 m3/

an, ceea ce nseamn c valoarea indicelui de disponibilitate pe locuitor este de

cca. 1.650 m3. Realitatea demonstreaz c procentul crete de 5 ori deoarece pe

teritoriul Romniei trece i Dunrea, care are un debit mediu anual la intrarea n ar

de 5.300 m3/s (170.000.000.000 m3 /an). Necesarul de ap n Romnia a crescut de la

un total de 1,4 km3 n 1950 la 43 km3 n 2000. n aceeai perioad, furnizarea apei

potabile a fost de 113 mil. m3/an n 1950 i de 2,5 mld. m3/an n 1987.

Anul Total

km3Din ape

subtera

Din Dunre Din ruri

interioar

1950 1,4 0,15 0,25 1,01955 1,0 0,21 0,29 1,51960 2,6 0,36 0,34 1,91965 4,7 0,50 1,70 2,51970 9,1 1,00 4,60 3,51975 14,4 1,20 6,20 7,01980 20,0 2,10 9,10 8,81985 22,0 2,40 10,50 9,11990 36,0 L 3,20 18,80 14,0

2000 43,0 4,50 19,50 19,0Tabel 5. Dinamica necesarului de ap din Romnia (Zvoianu, 1993)

Anul Centre populate Volumul

total mil.

Consum n

gospodrii mil.1950 101 113 481955 118 185 621960 172 264 931965 261 459 1601970 437 807 284

1975 739 1361 4841980 1541 1931 7551985 2059 2347 9391987 2207 2530 1090

Tabel 6. Furnizarea apei potabile n Romnia (Rusu, 1990)

Asia, n aceast privin, este un continent al contrastelor deoarece disponibilul

de ap pe locuitor oscileaz ntre 500 m3/loc/an i peste 50.000 m3/loc/an.

Regiunile cele mai dotate sunt Asia Nordic, Estic i Sud-Estic; n Asia

Central i Sud-Vestic valorile sunt de 5 pn la 20 ori mai mici dect media

continental.

Pe ri, cel mai mare disponibil l au majoritatea rilor din Indochina, partea asiatic a

9


10/42

C.S.I. i Mongolia. Pentru Mongolia i alte ri central-asiatice, disponibilul este

mare ca urmare a populaiei puin numeroase. Valorile cele mai mici ale acestui

indice sunt specifice rilor din Peninsula Arabiei (de 5-10 ori mai mic dect media

continental), urmate de Pakistan,' Bangladesh i Coreea de Sud (de 2-5 ori mai mic fa

de valoarea mediei continentale). Pentru rile nainte amintite valoarea indicelui este mic

deoarece sunt state suprapopulate. China i India, ri n care se afl aproape dou treimi

din populaia continentului, beneficiaz de un disponibil de ap dulce relativ sczut, cuprins

ntre 2.500-5.000 m3/loc/an. n cuprinsul acestor ri sunt i regiuni n care indicele este foarte

sczut i alimentarea cu ap deficitar (Deertul Thar, Podiul de Loess, Djungaria, Takla

Makan etc).

Africa prezint cele mai mari disproporii ntre regiuni i ri n privina disponibilului de

ap dulce pe locuitor asigurat de ruri.

Exist regiuni i ri unde indicele disponibilului de ap dulce scade pn la 500m3/loc/an, dar sunt i ri care depesc cu peste 100 ori valoarea consumului mediu global. n

topul disponibilului se gsesc rile din centrul i vestul continentului i Madagascar, iar la

partea inferioar sunt state precum Algeria, Maroc, Tunisia i Egipt.

Analiza situaiei pe ri nu reflect dect parial realitatea n privina dotrii cu astfel

de resurse. n cele mai multe ri (mai ales n cele mari) suma medie luat n considerare

provine din valori foarte diferite ale indicelui disponibilitii de ap dulce din diversele regiuni

ale rilor respective. Media anual, ns, nu d indicaii asupra repartiiei volumului de ap pe

luni sau pe anotimpuri. Pentru asigurarea necesarului de ap este de mare importan caperioadele din an care au un volum mare de ap scurs pe ruri s coincid cu cele de mare

consum, mai ales n domeniul agricol

Fig.9. Expansiunea global a suprafeelor irigate

Prin urmare, pe Terra, sunt regiuni unde problema necesarului de ap se pune cu

acuitate: regiunile deertice i semideertice, stepele secetoase, unele regiuni

10


11/42

mediteraneene etc. Sunt ns i regiuni unde necesarul de ap depete cu mult cerinele

populaiei: regiunile ecuatoriale, cele bntuite de alizee i musoni etc.

Pentru unele regiuni care cunosc o slab scurgere de suprafa apele subterane sunt

indispensabile (Africa, Australia, Asia Central, China etc.). ntre suprafaa topografic i

adncimea de 4.000m se gsete un volum de ap estimat la 8.340.000 km3 (>70 ori volumulapei din lacuri).

n funcie de adncimea la care se gsesc apele subterane se mpart n: ape

subterane libere (localizate n primul acvifer, imediat sub suprafaa topografic a solului i

au relaie direct cu apele de suprafa), ape subterane de subsuprafa (situate imediat

sub prima categorie, fiind desprite de un strat impermeabil) i apele de adncime (cele care

se afl la adncimi mari, de sute sau mii de metri i care uneori pot fi captive).

Cea mai mare cantitate de ap subteran se extrage din pnza freatic, mai ales prin

intermediul puurilor care nu necesit pompaje speciale. Epuizarea sau cantitatea

insuficient a apei freatice fa de consumul actual a impus i folosirea apelor de adncime.

Avntul industrializrii i urbanizrii, extinderea terenurilor agricole irigate etc. au

determinat o cretere spectaculoas a consumului de ap de la 400 km3 (1900), la 1.100 km3

(1950), la 2.600 km3 (1970), depind 3.000 km3 (1975); pentru anul 2000 se estimeaz o

dublare a consumului fa de anul 1975. Cca.50% din populaia S.U.A. utilizeaz apa

subteran; n unele state (Nebraska) se ajunge la proporii de peste 8 5%. ntre 1 950-1990,

stratul apei subterane din S.U.A. s-a diminuat cu 160% (Water Resources Council for the

United States, 1998).

S-au produs totodat modificri de structur: principalul consumator este i astzi

agricultura, numai c ponderea ei a sczut de la 88% n anul 1900, la 70% n anul 1975; n

acelai timp a crescut ponderea industriei de la 8% la 21% (fig.10). n Israel irigarea

terenurilor agricole se bazeaz, n proporie de 60%, pe apele subterane.

n Asia, Africa i America de Sud, cea mai mare pondere revine agriculturii, n timp ce

n America de Nord i Europa, continente puternic industrializate, ponderea este deinut de

industrie.

Importante resurse de ape subterane s-au pus recent n eviden n substratul deertului

Sahara. Ele sunt att de mari nct ar fi capabile s transforme deertul ntr-un adevrat

cmp agricol. Ca urmare a faptului c ele se afl la adncimi destul de mari (1.000-

3:000m) exploatarea lor este nerentabil, mai ales n condiiile unor ri dezvoltate, cum sunt

cele care se afl n aceste zone (Mali, Niger, Mauritania, Egipt, Libia etc).

Actuala epoc a creat condiii favorabile valorificrii unor surse noi de ap capabile s

le completeze pe cele tradiionale.

n acest scop, cea mai important msur este aceea de utilizare a apei OceanuluiPlanetar prin desalinizare. Pentru aceast operaie se folosesc diverse modaliti printre care

desalinizarea cu ajutorul energiei solare (Grecia), centrale atomo-electrice (C.S.I., S.U.A.),

11


12/42

centrale pe baza hidrocarburilor (Kuwait, Arabia Saudit, Qatar, Emiratele Arabe Unite,

Egipt, Libia, Iran, Venezuela etc). n acest din urm caz sunt ri care dein rezerve foarte

mari de petrol i i pot permite cheltuieli suplimentare pentru obinerea apei.

Desalinizarea se practic, de asemenea, i n ri cu un consum mare de ap, care nu

dispun de rezerve de hidrocarburi, dar care dein fondurile necesare: Japonia, Olanda,

Singapore, Malta, Bahamas etc.

Ghearii i calotele glaciare dein rezerve enorme de ap dulce. Din cauza faptului c

cea mai mare parte a gheii se afl la polii opui ai Terrei, adic la mare distan de centrele

populate, utilizarea apei din aceti gheari este mai puin rspndit astzi.

Ghearii din zonele montane, situai mai aproape de regiunile industriale i agricole, pot

constitui surse importante de aprovizionare. n acest sens se pot cita proiectele de

aprovizionare cu ap din ghearii montani ai Asiei Centrale. Acetia, n perioada cald a

anului, se topesc foarte puin iar rurile sunt slab alimentate. Utilizarea unor metode de

intensificare a topirii artificiale a ghearilor a dat chiar rezultate n zona Munilor Tian an,

numai c nc se mai afl n stadiul experimental.

Fig. 10. Consumul de ap pentru o ton de produs finit (Newson, 1994)

La nivelul anului 1998 industria se situa pe locul doi ntre consumatorii de ap cu

21%, la care se mai adaug i consumul menajer cu 5%. Pentru industrie apa este materie

prim (mai ales pentru industria chimic), adic un elemente tehnologic auxiliar de tipul

lichidului de rcire, de splare etc. i for energetic.

Toate procesele industriale, inclusiv producerea de energie, necesit cantiti

difereniate de ap pentru fluxurile i procedeele tehnologice. n final, chiar i apele

industriale, intr din nou n circuitul general al apei.

12


13/42

Industria chimic reclam cele mai mari cantiti de ap. Pentru 1 ton de cauciuc

sintetic se consum 2.000t de ap; pentru 1 ton de fibre sintetice se utilizeaz l ton de

ap. Pe locul doi, la consumul de ap, se situeaz industria neferoaselor: pentru 1 ton de

aluminiu se utilizeaz 1.200-1.500 1 de ap (fig. 11). Consumurile medii (90-900 m3/t

produs) sunt specifice industriei siderurgice, textile, ngrmintelor chimice etc.

Consumurile specifice mici (


14/42

a resurselor face s apar regiuni destul de ntinse ale Terrei cu bilan deficitar. Astfel de

regiuni se regsesc n zonele aride, puternic populate i cu o economie foarte dezvoltat,

n

care consumul depete mult media global, iar gradul de poluare este n continu

cretere.

Creterea excesiv a consumului de ap n marile orae determin o lips acut a acesteia.

c.Prevenirea extinderii regiunilor cu bilan deficitar presupune msuri drastice de

prentmpinare a degradrii calitii apei n toate regiunile Terrei, mai ales acolo unde

concentrarea masiv a populaiei i a diverselor genuri de activiti sporete pericolul polurii.

d. Circa 1/5 din populaia urban a lumii i 1/3 din cea rural nu dispun de o

aprovizionare corespunztoare cu ap potabil datorit repartiiei neuniforme a resurselor de

ap i a bazei tehnice deficitare. Fenomenul n cauz afecteaz sntatea populaiei.

Fig. 11. Accesul populaiei la ap potabil i legtura acesteia cu numrul deceselor (Leopold, 1997)

4. Ciclul apei

n fiecare moment Soarele nclzete o parte a continentelor i oceanelor datorit

energiei calorice pe care o trimite pe Pmnt. Variaiile termice sunt provocate demicarea de revoluie, micarea de rotaie i sfericitatea Terrei. Soarele provoac astfel

o transformare nencetat a apei lichide i solide n vapori. Procesele sunt nsoite de

14


15/42

un anumit consum energetic. Acetia din urm, transportai de vnt, circul

nestnjenii n atmosfer. Atunci cnd o mas de aer umed se rcete, vaporii pe care-

i conine se condenseaz i formeaz norii. Picturile de ap de dimensiuni

microscopice, care alctuiesc formaiunile noroase, se agreg n picturi din ce n ce

mai mari pn cad pe pmnt sub form de ploaie. n timpul iernii, n apropierea polilor

sau la altitudini ridicate, formaiunile noroase sunt alctuite din cristale de ghea care

cad sub form de zpad. Stabilitatea climatic este n funcie de factorii generali i

locali: uscat-ap, covor vegetal, vnturi, albedo etc. Ploaia i zpada se transform

apoi n cursuri de ap sau pot alimenta, prin intermediul infiltraiilor, pnzele

subterane. Apele pot stagna un timp n lacurile sau rezervoarele create de om, dar mai

devreme sau mai trziu, ele ajung tot n mare. Acestea sunt, pe scurt, marile etape ale

ciclului apei n natur.

Omul, foarte de timpuriu, a fost frapat de caracterul infinit al hidrosferei itotodat de perfeciunea echilibrului su.

Fig. 12. Energia caracteristic consumat n procesul de transformare a apei

Problema de baz n cadrul bilanului hidrologiceste partajarea apei care cade

sub form de precipitaii, pe de o parte, apoi evacuarea i scurgerea, pe de alt parte.

Prima ecuaie general a bilanului hidrologic aparine lui Perrault (1674):

15


16/42

P = E + Q,

unde:

P = ploaie;

E = evaporare i transpiraie;

Q = scurgere.

Dac aceast ecuaie este valabil la scar global, nu poate fi real pe un ecart de

timp scurt. Exist o stare latent ntre momentul cderii ploii pe sol i cel al reapariiei

n ciclul hidrologic sub forma evaporrii sau scurgerii. Formula operaional a

bilanului hidrologic trebuie s in cont de variaiile sezoniere. n acest caz ecuaia

practic valabil n orice spaiu devine:

P = E + Q + R,

Fig.13. Stocarea i circuitul apei n natur (Dingman, 1984)16


17/42

unde:

R = variaia rezervelor n ap. Rezervele n ap conin, pe de o parte, apa

prezent n partea superioar a solului, care asigur alimentarea cu ap a vegetaiei

("rezerva hidric", Ru), i pe de alt parte rezerva hidrologic (Rh), care asigurscurgerea (Cosandey, Robinson, 2000).

ntruct volumul total de ap de pe uscat, suprafee oceanice i atmosfer este

constant, doar distribuia sa spaial la momente diferite este variabil, procesul

circulaiei apei se consider ca un sistem nchis, motiv pentru care se mai numete i

ciclu hidrologic(erban et al, 1989).

Fig.14.. Diferitele faze ale bilanului apei n decursul anului hidrologic: a-sfritul verii; b-nceputul

iernii; c, d - reconstituirea rezervei hidrologice (Rh) (Cosandey, Robinson, 2000)

Ecuaia general a procesului sau ecuaia de bilan a apei este:

Pu + Po = Eo + Eu + S + dA/dt,

17


18/42

n care:

Pu = precipitaiile czute pe uscat;

Po = precipitaiile czute pe suprafaa Oceanului Planetar;

Eo = evaporaia din ocean;

Eu = evaporaia de pe uscat;

S = scurgerea apei de pe uscat n Oceanul Planetar; iar Aa , Ao , As i Ass sunt

cantitile de ap acumulate n atmosfer (Aa), ocean (Ao), sol (As) i subsol (Ass).

Secionarea acestui ciclu poate conduce la obinerea a trei sisteme distincte:

sistemul meteorologic, sistemul oceanic i sistemul hidrologic (sau faza terestr a

ciclului apei n natur). O mare parte din specialiti, n cadrul hidrologiei, elimin

sistemul meteorologic, lsnd n loc doar pe celelalte dou.

n cadrul ciclului hidrologic global, pe timpul unui an mediu, ia parte un volum de

ap evaluat la cca. 520 * 10 km3

, ceea ce reprezint numai o parte din volumul total alapei de pe glob.

Fig. 15. Ciclul global anual al apei (Vladimirescu, 1978)

Modul de circulaie a apei n ciclul global, ct i procentele afectate diferitelorspaii, se efectueaz n felul urmtor (fig.15):

1.Evaporri din cadrul hidrosferei Eo = 84%;

2.Precipitaii n spaiul hidrosferei Po = 77%;

3.Evaporri din spaiul litosferei, zona umed Elu = 10%;

4.Precipitaii n spaiul litosferei, zona umed P lu = 17%;

5.Evaporri din spaiul litosferei, zona arid E2u = 6%;

6. Precipitaii n spaiul litosferei, zona arid P2u = 6%;

7.Vapori transportai de curenii de aer din hidrosfer n litosfer 9%;8.Vapori transportai din zona umed n zona arid 2%;

9.Vapori transportai din zona arid n hidrosfer 2%.

18


19/42

Fig. 16. Inputul i outputul ciclului hidrologic (Newson, 1994)

Bilanuri pariale i bilanuri globaleDac pentru fiecare spaiu se iau n considerare cantitile de ap care intr i cele

care ies n decursul unui an mediu, se obin relaiile:

Hidrosfer: Po = Eo + 2% - 9% = Eo - 7%.

Litosfer:

- zona umed Plu = Elu + 9% - 2% = Elu + 7%;

- zona arid P2u = E2u + 2% - 2% = E2u

Hidrosfer + Litosfer: Po + Plu + P2u = Eo + Elu + E2u

= P = E,

adic volumul de ap obinut prin precipitaii (ploi + ninsori) ntr-un an mediu, este

egal cu volumul de ap evaporat.

Procentul A = 7% reprezint volumul mediu de ap care iese din spaiul

hidrosferei sub form de vapori, adic volumul de ap care revine n acelai spaiu

prin cursurile de ap din litosfer.

Prin circulaia ei n natur, apa efectueaz un sistem de circuite, din care dou

locale mai importante: local oceanic (sau oceanic) i local continental (sau hidrologic).

19


20/42

Fig. 17. Schema circuitelor locale: Zo = apa evaporat de pe suprafaa oceanelor; Zc=apa evaporat de pe

suprafaa continentelor; Xo = precipitaiile czute pe suprafaa oceanelor; X c=precip1taiile czute pe

suprafaa uscatului (Buta, 1983)

Prin evaporare, apa de pe suprafaa oceanelor se va ridica n atmosfer unde,

prin condensare, va precipita i sub influena gravitaiei, cea mai mare parte a ei, se va

rentoarce n oceane: acesta este circuitul local oceanic. De pe suprafaa Oceanului

Planetar se evapor anual cca.447.900 km3 (448.000) de ap din care 411.600 km3 se

rentorc n ocean, n timp ce 36.300 km3 (37.000) sunt transportai de curenii de aer

deasupra continentelor.

Fenomenul descris se repet i deasupra suprafeelor de uscat, cu deosebirea

c aici procesul evaporaiei este complicat de neomogenitatea suprafeelor

continentale precum i de modul diferit de nclzire i de rcire a uscatului fa de

ocean. Fenomenul se repet la scar continental determinnd apariia circuitului local

continental. De pe suprafaa continentelor se ridic anual 63.000 km3 (72.000) ap, n

timp ce cantitatea de precipitaii czut pe aceeai suprafa este mult mai mare, i

anume de 99.300 km3 (109.000); diferena de 36.300 km3 provine din vaporii

transportai de curenii de aer de deasupra oceanelor. Sunt cazuri cnd circuitul se

manifest foarte rapid, n cteva ore (Zona Calmelor Ecuatoriale) (fig. 18).

Dup ce ajunge la suprafaa uscatului, apa provenit din precipitaii (99.300. km3, adic

63.000 km3 evaporare de pe continente + 36.300 km3 ap adus de pe oceane)

urmeaz ci diferite: o parte (35.000 km3) se scurge n Oceanul Planetar, constituind

astfel procesul scurgerii de suprafa sau scurgerea superficial (S); o alt parte se

infiltreaz n scoara terestr (1.300 km3) unde ntlnete un strat impermeabil nclinat,

curge prin porii rocilor n direcia nclinrii suratelor, constituind acumularea i

scurgerea subteran care, uneori ajunge pn la oceane i mri (Ass); o alt parte se

evapor (Eu= 63.000 km3). Astfel, prin intermediul scurgerii de suprafa i a celei

subterane, apele se ntorc din nou n ocean: acesta este circuitul universalsau mare al

apei. El este mult mai complex dect cele locale, cuprinzndu-le i pe acestea. Aici,

20


21/42

seria proceselor fizice este mai mare (evaporare, condensare, precipitaii, scurgerea

superficial i subteran etc), iar drumul parcurs este mai lung i mai complicat.

Fig. 18. Ciclul apei n bazinul fluviului Zair (Davigneaud, 1976)

Fig.19. Ciclul general i valorile estimate ale precipitaiilor i evaporaiei (Jaeger, 1969 citat de Kalkenmark

et al., 1989)

La suprafaa continentelor se manifest un circuit rapid, pe traseul precipitaii -

scurgere de suprafa - ocean; n interiorul scoarei se desfoar un circuit lent, pe

traseul precipitaii -infiltraii - scurgere subteran - cursuri de ap - ocean. Cel mai

rapid circuit se manifest prin intermediul scurgerii hipodermice.

Oceanul poate fi privit ca fiind o imens mainrie care deine propriile-i

comenzi, propriile-i fore i efecte, puteri i chiar pot intra n pan. El poate produce

fluide (de la suprafaa evaporatoare la izvoarele ce au ape din strfundurile Terrei),

solide (de la litosfer la criosfera oceanic) i organisme.

21


22/42

Fig. 20. Circuitul rapid al apei n natur

Fig. 21. Scurgerea hipodermic

El acumuleaz, n timp, energie pe care o transmite i o consum adesea la mare

distan. Ansamblul acestei mainrii trebuie, n final, s fie considerat i tratat cu toate

circuitele ce le deine, cu geometria, randamentul i scderile sale.

Oceanul poate fi considerat ca fiind piesa metres a dou mainrii cuplate:

hidrosfera i litosfera. Capitaliznd aproape ntreaga cantitate de ap planetar

(94,2%), el reprezint motorul ntregii hidrosfere terestre; este propriul su rezervor i

totodat unicul su receptor. Totul pornete de la el i lotul se termin n el. Este

suficient a aprea uoare variaii ale mediului pentru ca apa s treac dintr-o stare n

alta cu cea mai mare uurin pe ntinderi foarte mari i ntr-un volum ridicat.

22


23/42

Fig. 22. Variaia proceselor hidrologice la scara timpului (Dingman, 1994)

Fenomenele de schimb (evaporare, precipitaii, nghe, topire, sublimare), de

transfer (dintr-o parte n alta a oceanului, de la poli la poli, dinspre mare spre uscat i

invers) i de stocare (n sedimente, n ghearii plutitori) care se nasc, mbrac o

amploare i importan cu totul deosebit fiind variabile n spaiu i timp (fig.23).

Aceast micare natural a apei se poate urmrii cel mai bine n cadrul ciclului su

global.

Trebuie remarcat faptul c numai 30% din apa primit de continente, din

cadrul atmosferei, revine n oceane pentru a o remprospta pe aceasta din urm.

Hidrosfera are un caracter perpetuu. Ea poate fi comparat cu o uria main cu

aburi n care fluidul este animat de cldura solar i micarea de rotaie a Pmntului.

Aceasta din urm creeaz o for centrifug care combate fora centripet determinat

de atracia gravitaional. n aceste micri prodigioase de aer i ap pe care aceste

btlii le ntrein, sensul de rotaie al planetei joac un rol deosebit. Masele fluide ale

hidrosferei i atmosferei au tendina s se organizeze n turbioane. Pentru un

observator care privete Pmntul din spaiu, aerul i apa sunt deviate n emisferanordic spre dreapta i n cea sudic spre stnga; fenomenul amintit poart numele de

fora Coriolis (dup numele inginerului francez care a descoperit-o n timp ce studia

23


24/42

devierea proiectilelor de artilerie).

5. Proprietile generale ale apei

Apa sau oxidul de hidrogen (H2O) se afl rspndit n natur sub cele trei

forme de agregare: vapori, solid, lichid.

Fig.23. Cele trei schimbri de faz ale apei

5.a. Molecula apei i structura ei

Compoziia procentual a apei: 88,89% oxigen i 11,11% hidrogen. Reacia de

formare a apei din cele dou elemente se petrece cu o mare degajare de cldur

(reacie exoterm):

H2 + 1/2 O2 = H2O +68,4 Kcal.

Masa molecular a apei este egal cu suma maselor atomice ale

componentelor. Dac masa atomic a hidrogenului este 1, iar a oxigenului 16, rezult

c masa molecular a apei este 18. Molecula apei are o form angular; unghiul oc

format din dreptele care unesc atomii de hidrogen cu atomul de oxigen, este de 104,5;

distana O - H este de 0,99L (1L' = 10 -8cm), pentru starea lichid ct i pentru cea

solid.

5.b. Caracteristicile calitative ale apelor

n stare natural apa nu este o substan pur ci o soluie care conine un

amestec de substane solide i gazoase pe care le dizolv n contact cu rocile i aerul.

5.b.l. Proprietile organoleptice

Aprecierea acestor proprieti se face cu ajutorul simurilor: gustul i mirosul.

24


25/42

Fig.24. Diagrama moleculei apei n stare lichid (Dingman, 1994)

Gustul apei

n stare natural apa este lipsit de gust; datorit amestecului pe care-1 conine,

apa are totui gust care poate fi definit prin:plcut - cnd conine cantiti reduse de Ca, Mg, CO2;

neplcut - concentraii mari de substane dizolvate;

dulceag - cantiti mari de substane organice;

srat - concentraii mari de NaCl;

amar - prezena MgSO (sarea amar);

acru - prezena alaunilor (sruri de potasiu);

slciu - srcirea n sruri minerale;

gust nedefinit.

Mirosul apei

n stare natural apa nu are miros. Acesta se determin numai pentru apa

nefiart i se apreciaz cu:

lipsete;

sttut;

de putrefacie.

Mirosul se poate datora substanelor n descompunere sau microorganismelor vii

(alge, protozoare etc.) sau prezenei unor substane chimice provenite din apa uzat

sau industrial (fenoli, crezoli etc).

25


26/42

5.b.2. Proprietile fizice ale apei n stare lichid

Temperatura

Este un factor influenat de mediul nconjurtor i se modific odat cu

temperatura aerului. Aceasta variaz de la 0C n regiunile cu temperaturi coborte tottimpul anului, pn la valori ridicate n zonele vulcanice sau cu alimentare din ape termale.

Moleculele de ap pot fi dispuse diferit n funcie de temperatur (fig.26).

Fig.25. Structura apei

Temperatura variaz i n funcie de latitudine (mai ridicat la ecuator i mai cobort la

poli), altitudine (media de coborre este de 6,4C la 1.000 m, adic 0,6C la 100 m), cu

expoziia bazinelor hidrografice, valabil mai ales pentru apele superficiale (mai mari pe

versanii sudici, adic pe "faa muntelui", dect pe cei nordici, adic pe "dosul muntelui"), cu

adncimea (chiar i apele subterane sunt supuse unor variaii diurne i periodice pn la o

anumit adncime, de unde aceasta rmne constant i egal cu temperatura medie anual

a locului respectiv; zona n cauz se numete neutr. Sub aceast zon temperatura crete cu

1C pentru fiecare 33m adncime - treapt geolermic normal, sau cu 1C pentru adncimi

mai mari de 33m - treapt geolermic anormal).

Totodat, regimul termic al apelor este condiionat de categoria i specificul lor:

26


27/42

curgtoare, stttoare etc. Apele curgtoare sunt mai reci dect cele curgtoare.

Apele Oceanului Planetar nmagazineaz lent mari cantiti de cldur, pe care le

degaj treptat, fr o scdere drastic a temperaturii. Extremele de la suprafaa

oceanului oscileaz ntre -2C n apele polare i 34-40C n Marea Roie i Golful

Arabo-Persic.

Fig.26. Dispoziia moleculelor de ap n funcie de temperatur

n adncime, temperaturile coboar de la suprafa pn la cca.500m unde

se nregistreaz 5C; de la aceast valoare temperatura se pstreaz cam la aceeai

limit pn la cele mai mari adncimi.

Culoarea

Apa este incolor doar n strat subire; cnd el depete 6 cm grosime are un

aspect albstrui. Existena culorii se datoreaz unor substane dizolvate (compui ai

manganului, oxizi fenici, acizi humici etc).Pentru exprimarea culorii apei se folosesc urmtoarele calificative:

incolor;

slab glbuie;

glbuie;

cafenie;

albastr;

lptoas.

Prezena srurilor acide de fier dau o culoare verde-glbuie, a clorurilor o

culoare albstruie, a substanelor humice o culoare glbuie pn la cafenie etc.

Stabilirea culorii se face prin comparaie cu o scar colorimetric etalon alctuit27


28/42

din clorur de platin i cobalt ntr-o anumit proporie.

Fig.27. Ptrunderea radiaiilor solare n ap

Transparena

Aceasta reprezint grosimea stratului de ap exprimat n centimetri, prin care se

poate distinge, n anumite condiii de iluminare, conturul unui obiect.

Valoarea transparenei se determin prin scufundarea n ap a unui disc special

(discul Secchi) i msurarea adncimii de la care acesta nu se mai poate distinge.Transparena este n funcie direct cu turbiditatea. Radiaiile solare, potrivit

lungimii de und, ptrund n ap la adncimi diferite (fig.28).

Turbiditatea

Reprezint concentraia suspensiei de silice (SiO2) fin dispersat n ap; se

exprim n miligrame pe litru (mg/l).

Aprecierea turbiditii se face comparativ cu soluia etalon, n scara silicei (1 mg

silice fin dispersat la 1 litru ap distilat reprezint 1 grad turbiditate).

Turbiditatea este n funcie de cantitatea substanelor minerale dizolvate i de prezena

sau lipsa substanelor organice.

28


29/42

Conduclibilitalea electric

Reprezint proprietatea apei de a conduce electricitate; apa pur este foarte slab

conductoare de electricitate; apa natural, cu un anumit coninut de sruri dizolvate, este

bun conductoare de electricitate.

Conductibilitatea electric se determin, de obicei, prin msurarea rezistivitii. Unitatea

de msur a conductivitii specifice este:

-1 x cm -1

Pentru apa obinuit conductibilitatea specific poate varia de la 33*10 -5 la 1,3 - 3 (.-1 x

cm -1), iar pentru apa pur de 4*10 -8 (.-1 x cm -1).

Densitatea

Reprezint raportul dintre mas i volum, la presiunea de 1 atm. i temperatura de 4C i

este egal cu unitatea (1 g/cm3

; 1 kg/l).

Fig.28. Variaia densitii apei n funcie de temperatur

Densitatea apei lichide crete de la 0C la 4C, cnd atinge valoarea maxim,

dup care coboar.

Temperatura C Starea Densitatea

kg/m-3-2 Solid 917,20 Solid 917,00 Lichid 999,84 Lichid 1000,010 Lichid 999,725 Lichid 997,1

Tabel 8. Densitatea apei pure la diferite temperaturi

Vscozitatea

Reprezint rezistena la curgere datorat frecrii interioare. Mai este denumit ivscozitate dinamic (r|); aceasta variaz odat cu temperatura avnd la 20C o valoare egal

cu 1 centipoise, care la rndu-i reprezint a suta parte dintr-un poise (dup numele lui

29


30/42

Poiseuille).

Valoarea vscozitii dinamice la o anumit temperatur se calculeaz cu relaia:

rj =0,0001817/1 = 0337 t +0,00022 t2 (kg/s/m2).

Fig. 29. Variaia vscozitii n funcie de temperatur

Radioactivitatea

Reprezint proprietatea apei de a emile spontan, fr o influen din afar, radiaii de foarte

mare energie.

Radioactivitatea apelor este determinat de contactul pe care-l are apa cu rocile

radioactive. Ea se exprim n uniti Mache (UM) sau "emane". O unitate Mache reprezint

concentraia de radium la 1 litru de ap care genereaz un curent de saturaie egal cu 0,001uniti electrostatice:

1UM = 3,6 "emane" = 10-3 uniti electrostatice.

Apele care depesc 3,5 UM/1 litru sunt considerate ape radioactive i folosite ca ape

curative.

5.b.3. Proprietile fizice ale apei n stare solid

Denumirea generic a apei n stare solid este aceea de ghea. Ea cristalizeaz n

sistemul hexagonal i prezint urmtoarele caracteristici:

- punct de topire: 0C la presiunea de 760 mm Hg.;

- masa specific; 0,917 g/cm3;

- cldura latent de topire a gheii i ngheare a apei: 79,55 kcal/kg;

- cldura specific sub presiune constant: 0,5 kcal/kg/grad;

- rezistena la rupere prin compresiune: 35 kg/cm2;

- rezistena la rupere prin ncovoiere: 20 kg/cm2;

- rezistena la forfecare: 10 kg/cm2;

Apa n stare solid poate cpta diferite forme: chiciur, brum, zpad, ghea.

5. b. 4. Apa n stare de vapori

30


31/42

Apa se transform n vapori la temperatura de 100C i presiunea de 760 mm Hg.; procesul are

loc cu absorbie de cldur egal cu 539 kcal/kg ap. Volumul vaporilor rezultat esle de 1.651 ori

mai mare dect cel corespunztor masei lichide. Presiunea vaporilor de ap crete cu

temperatura. n stare de vapori apa reduce transparena aerului i procesul evaporaiei.

Gheaa, apa i vaporii pot coexista n echilibru do.ar la presiunea de 4,6 mm Hg i

temperatura de =0,007C.

Fig.30. Variaia presiunii vaporilor de ap n funcie de temperatur

5. b. 5. Proprietile chimice

Utilizarea apei pe scar industrial i consum casnic este n funcie de proprietile sale

chimice.

Reziduu fix

Reprezint totalitatea substanelor solide, minerale i organice, existente n ap. Acesta se

obine prin nclzirea apei la temperatura de 104,5C n momentul cnd se realizeaz

evaporarea complet (se exprim n mg/l).

Duritatea apei

Reprezint coninutul de sruri de magneziu i calciu existent n soluie. Aceste sruri pot fi

carbonai, sulfai, cloruri. Se exprim n grade de duritate germane, franceze, engleze.

Duritatea apei variaz n timp i spaiu n funcie de aciunea de dizolvare a rocilor de ctre

ape.

Un grad de duritate reprezint 10 mg CaO sau 1,42 mg MgO la 1 1 de ap, adic 1 grad

german.

1 grad german = 17,9 grade franceze = 1,25 grade engleze.

Caracterizarea apelor dup gradul de duritate:

- foarte moi 0 - 4;

- moi 4 - 8;

-semidure 8- 12;

-destul de dure 12- 18;

-dure 18-30;

31


32/42

- foarte dure >30.

Apa potabil nu trebuie s depeasc 12. n acelai timp

duritatea apei poate fi:

- total (suma srurilor coninute n soluie);

- permanent (coninutul de sruri solubile de calciu i magneziu - sulfai, cloruri etc. -care nu dispar prin fierbere);

- temporar (reprezint diferena dintre duritatea total i cea permanent care este

determinat de coninutul de carbonai, care prin fierbere pierd dioxidul de carbon i

precipit sub form de carbonai insolubili, fcnd s dispar aceast duritate).

Aciditatea

Reprezint capacitatea unor substane aflate n compoziia apei, de a lega o cantitate

echivalent de baz tare. Ea este condiionat de prezena n ap a anionilor care sunt echilibrai

cu ioni de hidrogen, cu cationii bazelor slabe, ndeosebi ai metalelor grele.

Aciditatea se exprim prin expresia pH, care reprezint inversul concentraiei ionilor de

hidrogen.

Aciditatea sau alcalinitatea apei, considerat n funcie de valoarea pH-ului, se prezint

astfel:

- pH7 ap alcalin.

Valoarea pH-ului se determin cu ajutorul unor substane cunoscute sub denumirea de

indicatori de pH a cror culoare se schimb n funcie de concentraia ionilor de hidrogen.

Agresivitatea

Reprezint proprietatea unor ape de a ataca chimic i n mod permanent materialele prin

care circul sau cu care vin n contact.

Puterea agresivitii depinde de coninutul de sruri dizolvate, de coninutul de acizi,

temperatur, vitez de circulaie etc.

Agresivitatea apei potabile este condiionat numai de prezena gazelor dizolvate (O2 i

CO2).

5.b.6. Proprietile biologice i bacteriologice

Pentru determinarea calitii apelor, din punct de vedere igienic, se efectueaz numeroase

analize bacteriologice i biologice ce au ca scop determinarea substanelor organice coninute de

masa acvatic.

Analiza biologic poate semnala existena unui proces de impurificare, precum i

intensitatea acestuia prin stabilirea componenei calitative i cantitative a populaiei din apa

studiat.Analiza bacteriologic pune n eviden ncrcarea apei cu bacterii; acest lucru se afl n

strns legtur cu impurificarea ei.

32


33/42

Grupele de bacterii identificate n apele superficiale:

- saprofite (fac parte din microflora normal a apei i nu produc mbolnviri ale

organismului uman);

-patogene (provoac boli hidrice: febra tifoid, holera, dizenteria);

- coliforme (indic contaminarea cu ape uzate de canalizare, particule de sol etc).

5.b. 7. Compoziia apei marine

Fa de apa dulce, cea marin este diferit. n orice studiu hidrologic trebuie s se in

seama, i s se cunoasc, diferena dintre cele dou lichide. Se cunoate faptul c apa mrii este

srat. De fapt, ea constituie o soluie complex unde se amestec un foarte mare numr de ioni.

De regul, compoziia sa rmne aceeai n toate oceanele; analizele de mare finee

demonstreaz i o oarecare variaie local a acesteia.

Apa, ca urmare a proprietilor pe care le deine, are calitatea de a fi solvent (fig.31).

Elemente Concentraia

mg/litru

Masa total n oceane,

tone

Clor 18980 29,3 miliardeSodiu 10540 16,3 miliarde

Magneziu 1350 2,1 miliardeSulf 885 1,4 miliarde

Calciu 400 0,6 miliardePotasiu 380 0,6 miliardeBrom 65 0,1 miliarde

Carbon 28 0,04 miliardeStrontiu 8 12 milioaneAzot 0,5 780000Fosfor 0,07 110000

Iod 0,06 93000Zinc 0,01 16000Fier 0,01 16000

Aluminiu 0,01 16000Cupru 0,003 5000Uraniu 0,003 5000Nichel 0,002 3000

Magneziu 0,002 3000Argint 0,0003 500Aur 0,000004 6

Tabel 9. Elementele de mare importan existente n apa mrii

Fig.31. Calitatea de solvent a apei

33


34/42

Cantitatea total de sruri, pe care o conine apa mrii, poart denumirea de salinitate; ea

se exprim n % sau %o. n medie, apa marin deine un procent de 96,5% ap pur i 3,5%

sruri (3,5g sruri la 1 litru ap). Specialitii prefer exprimarea salinitii n %o, de unde i

media de 35%o (35 mg sruri la 1.000 ml de ap). Prin urmare, salinitatea reprezint totalitatea

srurilor care intr n compoziia apelor.

Diferite sruri, unele n raport cu altele, se gsesc n proporii constante nct nu este

necesar efectuarea unor analize detaliate; spre exemplu se calculeaz indicele clorului dizolvat

(elementul cel mai abundent din apa mrii, n afara oxigenului i hidrogenului) multiplicndu-se

aceast cifr cu coeficientul de 1,8.

Opt ioni formeaz mai mult de 99% din toate srurile dizolvate n apa mrii: clor, sodiu

magneziu, polasiu, ionul sulfat, ionul bicarbonat, bromul i carbonul. Aceti ioni, datorit

importantei i constanei lor, sunt numii "conservatori".

Substanele solide dizolvate n Oceanul Planetar sunt de ordinul a 500*1.014 t. Fiecare km

3

de ap marin conine cca.40 mil.t substane dizolvate, 12 dintre ele fiind n proporie de

1/1.000.000. 1 ton de ap marin poale conine cea.19 kg clor, 10,7 kg sodiu, 1,3 kg magneziu,

0,9 kg sulf, 0,4 kg calciu, 0,4 kg potasiu etc.

' hiele elemente sunt prezente n apa mrii n cantiti extrem de mici. Ele au ns o

importan fundamental n cadrul echilibrului fiziologic al fiinelor. Primul din toate acestea

este oxigenul: n lichidul oceanic se afl sub form de gaz dizolvat i servete la respiraia

animalelor acvatice ce dein branhii.

Unele regiuni ale oceanului, situate n afara manifestrii curenilor i puin bntuite devnt, dein o cantitate foarte mic de oxigen; viaa n aceste locuri este aproape imposibil. Cu

excepia unor bacterii anaerobe, aceste locuri sunt practic considerate "deerturi oceanice" sau

ntinderi abiotice. n acest caz este bine a exemplifica cu fundul Mrii N egre s au a 1 c torva

fiorduri rupte de restul oceanului.

Cantitatea de oxigen scade proporional cu adncimea apei, atingnd valori minime la 500-

70UPI, n zona intertropical i la 800-1.000 m n apele din zonele temperate i polare.

Concentraia oxigenului, n pturile superficiale ale apei, depinde de temperatur: este mai mare

n apele reci i puin adnci, cu dinamic puternic etc.Omul, prin activitile sale poluante, risc perturbarea delicatul mecanism de rennoire a

oxigenului marin. Acesta, provine esenialmente din fotosinteza efectuat de fitoplancton. Dac

organismele clorofiliene sunt private de lumin (ca de exemplu naintarea unei "maree negre"), ele

nceteaz producerea gazului vital. O alt ameninare o reprezint ngrmintele chimice i

detergenii transportai de marile fluvii. Aceste substane induc o proliferare a algelor i a

bacteriilor care omoar multe forme de via, prelevnd tot oxigenul disponibil. Procesul de

eutrofizarc, frecvent mai ales n lacuri, ncepe s fi observat i n golfurile marine cu caracter

nchis.Apele marine absorb o cantitate mult mai mare de bioxid de carbon, comparativ cu

atmosfera, concentraia acestuia fiind mult mai ridicat n ap dect n aer.

34


35/42

Un alt compus vital al apei de mare este fosforul; n medie, acesta se gsete n proporie de

0,07% El reprezint ceea ce ecologii numesc un "factor limitant" pentru creterea

fitoplanctonului. Atunci cnd acesta lipsete sau se gsete ntr-o cantitate mic, aa-numitele

"puni ale mrii" se vor degrada.

Elementele "critice" pentru creterea vegetaiei sunt azotul i siliciul. Primul, prezent sub

forma ionilor nitrai, este indispensabil formrii acizilor aminici, care reprezint "crmizile"

constructive ale proteinelor. Al doilea, adus n principal de ctre fluvii, este ncorporat n

cochiliile diatomeelor (alge uiiicelulare care formeaz o bun parte a fitoplanctonului).

Calciul, constituie i el un element indispensabil confecionrii cochiliilor de molute

(bivalve, gasteropode), a scheletelor de vertebrate i a polipilor de corali. Acetia din urm

formeaz, n cadrul mrilor tropicale, imense mase de recifi sau de atoli caracteristici.

Hidrogenul, azotul, carbonul, oxigenul i fosforul sunt constituenii fundamentali ai

organismelor. Alte elemente, precum potasiu, sodiu, sulf, cupru, fier etc. sunt indispensabile vieii.

Siliciul intr n compoziia cochiliilor de diatomee, dar i n scheletele de radiolari i a numeroase

microorganisme (foraminifere, globigerine etc).

5.b.7.1. Salinilatea

Salinitatea este caracteristic nu numai apelor oceanice ci i celor continentale (mai ales

lacurilor). n anul 1740, naturalistul veneian Moro sugera c salinitalea mrilor i oceanelor

trebuie cutat n vulcanism.

La sfritul sec. al XVIII-lea se isc o puternic polemic printre cei mai cunoscui oameni

de tiin; unii dintre ei (neptunitii), susineau c toate rocile au fost cndva depuse n mare sub

form de sedimente, n timp ce ceilali (plutonitii), afirmau c toate rocile i apa au venit din

mruntaiele Terrei. Astzi, se tie c exist ape "juvenile" care au rezultat din condensarea

vaporilor de ap ce provin din vulcanism. Totui, n raport cu vrsta Pmntului (4,6 miliarde de

ani), producia actual a apei juvenile este foarte mic. Unele molecule de ap pot cobor din nou

n adncurile scoarei putnd fi apoi reciclate n hidrosfer prin intermediul erupiilor vulcanice.

Incontestabil, exist i molecule care vin i de la adncimi mai mari, fiind aduse spre litosfer prin

intermediul curenilor leni de convece care anim mantaua intern a planetei noastre.

Terra, prin toate subsistemele sale, nu nceteaz s piard continuu ap. n straiele foate

nalte ale atmosferei moleculele de ap pot fi disociate de energia venit de la Soare. Atunci

cnd este cazul, atomii de hidrogen, foarte uori, se pierd n spaiu. Simpla agitaie termic le

permite s ating viteza de scpare necesar pentru aceast escapad. Atomii de oxigen, mai

grei, recad spre straturile dense ale atmosferei. n total, aceast deperdiie acvatic este excesiv de

slab n raport cu masa total a hidrosferei (dac aceasta din urm poate fi declarat constant).

Oceanul primitiv semna cu izvoarele calde de natur vulcanic: fum, vapori de ap

suprancini, acid. In aceste condiii el nu putea fi favorabil apariiei vieii. Acizii, intrnd nreacie cu rocile, ncep degradarea constituenilor mai puin stabili. Aceast aciune a fost ntrit i

de faptul c pe continente s-au abtut ploile acide. Potrivit ipotezei lui Lavoisier, formulat n sec.

35


36/42

al XVIII-lea, aceste ploi acide au fost cele care au fragmentat rocile, le-au redus la starea de sruri i

prin intermediul torenilor i mai apoi al rurilor i fluviilor, au condus srurile spre oceane.

ntr-un anumit sens, apa juvenil a fost ea nsi contaminat. Cantitile din ce n ce mai mari

de clorur de sodiu, de sulfai, de bicarbonat de calciu i bicarbonat de sodiu - pentru a nu cita

dect pe cele mai importante - sosesc continuu n bazinele oceanice; acestea, la rndul lor, vor fi

din ce n ce mai srate. Ciclul apei este cel care va duce la accentuarea acestor procese:

evaporarea va extrage din mare vapori de ap dulce; acetia, i ei, cad sub form de' ploaie,

disociaz noi molecule de sruri, care vor sosi n oceane prin intermediul fluviilor s.a.m.d.

Istoria salinitii apei de mare este foarte complex. Depozitele sedimentare actuale nu sunt

exact aceleai care au dat natere rocilor vechi. n general, se constat c tipurile de depozite

sedimentare recente sunt mai diverse, mai originale, comparativ cu acelea ale oceanului

original. Se poate spun c acestea sunt un "ctig de ordine", o "entropie negativ" a acestui

domeniu. ntr-o lume unde totul tinde spre dezordine, mrile i organismele vii, pe care acesteale-au dat, fac s se ntrein un proces contrar.

Cu timpul, se instaureaz un echilibru ntre aporturile srate ale fluviilor i pierderile

srurilor, consecutiv cu sedimentarea. Organismele care au nevoie de aceste sruri pentru a-i

edifica cochiliile, scheletele etc, joac un rol decisiv n acest proces. Mediul oceanic, cu timpul, se

stabilizeaz. El a devenit relativ stabil n momentul apariiei vieii deoarece aceasta are nevoie de o

anumit stabilitate pentru a conlribuii la echilibrul general.

n anumite regiuni adnci ale Mrii Roii i ale Oceanului Planetar exist numeroase

izvoare hipersrate calde. n jurul lor organismele se strng ntr-un numr foarte mare. Exemplul

artat poate reprezenta un smbure de adevr sau poate fi un rezumat al istoriei mrilor.

Recoltarea apei de mare nu este chiar att de simpl pe ct ar prea la prima vedere. Nimic

nu este, mai simplu ca atunci cnd trebuie analizat apa de suprafa (temperatur, salinitate

etc). Lucrurile se complic foarte serios atunci cnd se dorete analiza apei care se gsete la

10, 1.000 sau 10.000 m adncime. Apa, dat fiind faptul c este un lichid, are proprietatea de a

se amesteca foarte rapid ngreunnd astfel analiza ei.

Soluia acestei probleme a fost gsit la nceputul secolului nostru, fiind utilizat "Butelia

Nansen", numit astfel n onoarea savantului, explorator i om de stat norvegian, care a avut

pentru prima dat aceast idee. n acest caz este vorba de un aparat constituit dintr-un cilindru

metalic prevzut cu capace la fiecare extremitate. Acesta este lsat s coboare, n ntregime

deschis, pn la adncimea dorit. Cnd butelia ajunge la locul stabilit, de la suprafa se trimite un

'"mesaj", adic nite greuti care sunt capabile s declaneze un mecanism ce obtureaz ermetic

cele dou capace. n prile laterale ale buteliei lui Nansen se ataeaz un termometru special care

poate nregistra temperatura la adncimea dorit.

Pentru analiza unui profil, hidrologii sunt nevoii s scufunde o ntreag serie de buteliiNansen, acestea fiind comandate cu ajutorul unei singure greuti declanatoare. Cnd trebuie s

se preleveze eantioane de ap de la adncimi foarte mari, buteliile Nansen sunt acoperite cu o

36


37/42

cptueal de sticl foarte groas i dotate n acelai timp cu alte accesorii pentru a rezista

presiunii ridicate.

Prin scufundarea buteliilor Nansen, datorit hulei, valurilor sau curenilor, acestea sunt

deviate de la un traseu exact, ceea ce face imposibil o analiz exact a seciunii. Din fericire

navele oceanografice moderne sunt dotate cu dispozitive speciale: graie elicelor laterale ele pot fi

"poziionate dinamic". Diverse alte dispozitive permit, printre altele, anularea efectelor hulei la

adncimea de prelevare. Mainile, comandate de ordinatoare, pot suprima deriva i prin urmare

asigurarea unui eantion perfect.

n momentul n care buteliile de prelevare parvin n laboratoare pentru a fi analizate, pe

nav ncep i greutile. Din cauza ruliului este aproape imposibil s se recurg la metodele

comune. Oceanografii, pentru a elimina aceste inconveniente, au pus la punct o serie de reactivi

care Ie pot da. prin citirea direct, informaii utile. Metoda este folosit cu acelai succes i n

limnologie.Cnd se studiaz temperatura diferitelor strate aflate la adncime, mai ales n condiiile

dificile de prelevat (hule, valuri puternice etc), se utilizeaz, de cele mai multe ori,

batitermograful. Acesta, este capabil, la adncimea pe care o dorim, s noteze n orice moment

temperatura apei pe care o traverseaz. Totodat, la aceast aparatur se pot ataa i buteliile

Nansen aa-nct s se poat obine informaii corespunztoare asupra chimismului stratelor

ntlnite.

Studiile de oceanografie fizic constituie baza, fundamentul, tuturor tiinelor oceanice, dar

i hidrologice. Fr cunoaterea temperaturii i salinitii diverselor straie de ap ale mrii, nu sepot avansa idei i nu se poate explica propagarea undelor acustice din ocean; metodele de

explorare cu sonar permit obinerea celor mai senzaionale descoperiri.

Fr cunoaterea corect a fizicii apelor, la adncimi diferite, se vor interpreta greit i

fenomenele legate de oceanografia dinamic, mai ales a curenilor de suprafa i de adncime.

Fizica straielor acvatice determin prezena sau absena vieuitoarelor.

5. b. 7.2. Marea i atmosfera

Declanarea proceselor meteorologice influeneaz procesele hidrologice. Prin evaporare se

nelege fenomenul prin care apa, prezent n form lichid la suprafaa Terrei, se transform n

vapori. Procesul invers a primit numele de condensare.

Evaporaia medie la suprafaa Terrei, luat n totalitatea sa, este de cca. 100 cm/an.

Cu toate acestea, foarte puin ap sub form gazoas se gsete n permanent n

atmosfer, norii fiind alctuii din mici picturi de ap n stare lichid, sau din cristale de ghea

care mai apoi se pot transforma n ploaie sau zpad. Distana n timp, foarte mic, a acestui

ciclu, este evident n unele regiuni tropicale. S-a demonstrat c apa evaporat dimineaa din

cadrul bazinelor Amazon i Zair, se rentoarce sub form de ploaie la suprafaa pmntuluinainte de cderea serii a aceleiai zile.

37


38/42

Fig. 32. Formarea norilor de aerosoli

Evaporarea, la suprafaa mrii, depinde, n cea mai mare msur, de temperatura

ambiant. Ea variaz mult n funcie de vnt i de agitaia apei (valuri). n timpul furtunilor,

deferlarea lamelor i frecarea vntului cu apa creeaz aerosoli, adic un fel de nori alctuii din

picturi microscopice de ap (fig.32). n aceste condiii, pe enorma suprafa de separaie dintre

aer i ap, crete considerabil indicele de evaporare. Acesta, este mai ridicat n mrile agitate,

comparativ cu zonele oceanice calme aflate la latitudini medii.

Aerosolii de ap srat influeneaz vegetaia de coast, mai ales plantele agricole i

creterea animalelor (este intrat deja n circulaie formula "oi de pajiti srate"). n general,

picturile de ap (diametrul lor variaz ntre 0,5 - 50 miimi de milimetru, iar salinitatea medie se

ridic la 35%o) i mresc numrul odat cu asaltul uscatului deoarece vntul sufl n direcia

continentului.

Aerosolii se deplaseaz n atmosfer ca particule foarte fine de ap, se ridic i se

amestec n nori. Fenomenul se atenueaz odat cu avansarea spre interiorul continentului. n

unele regiuni fenomenul se simte chiar i la distane de 1.000 km de coast. n inuturile

occidentale, unde pluviozitatea este puternic, aceast ap se rentoarce rapid n mare. n

regiunile semiaride, din contr, srurile rmn; ele se acumuleaz n nisip sau chiar n legume i

fac s creasc sterilitatea biotopului.

Una din caracteristicile cele mai stranii a picturilor de ap srate, crate de vnt, este c la

nceputul fenomenului ele prezint concentraii de sruri diferite de cele ale apei marine. Sodiulse gsete din abunden n raport cu clorul, iar indicele iodului poate fi de mii de ori mai mare ca

cel din ocean.

Acest lucru explic probabil i existena unor "anomalii" geologice precum prezena

depozitelor foarte bogate n iod din deertul Atacama (Chile).

5.b. 7.3. Apele srate i dulci

Salinitatea apei marine variaz de la un bazin oceanic la altul, n funcie de intensitatea

evaporaiei locale, de aportul fluviilor n ap dulce, sau n funcie de aporturile submarine de ape

juvenile din regiunile vulcanice.

n ceea ce privete fenomenele de evaporaie i cele ale precipitaiilor, exist o diferen38


39/42

variabil ntre ceea ce se petrece pe mare i pe uscat. Deasupra ariilor continentale, evaporarea i

precipitaiile sunt n mare parte echilibrate, singura excepie constituind-o regiunile ecuatoriale

unde aportul oceanic permite ploilor s depeasc cu 40% cifra evaporrii. Pe mare exist dou

zone, corespunztoare latitudinilor anticiclonaie, n care evaporaia atinge valori superioare

precipitaiilor. Aceste fenomene apar foarte clar dac se privesc hrile oceanice cu distribuia

salinitii. Din cauza insolaiei i a presiunilor ridicate care mpiedic precipitaiile, regiunile

anticiclonale de la latitudini medii pierd ap dulce prin evaporaie i au indici ai salinitii foarte

ridicai (mai mult de 35%o, uneori chiar peste 37%o precum n partea central a Oaceanul

Atlantic). Mrile nchise, foarte calde, ca de exemplu Mediterana, Marea Roie sau Golful Arabo-

Persic, prezint indici record ai salinitii de pn la 40%o. Mrile nordice (Baltic, Bering,

Ohotsk, Golful Hudson) primesc o mare cantitate de precipitaii (ploi sau zpezi), iar n ele

debueaz numeroase fluvii, acest lucru explicnd i gradul de salinitate foarte sczut, uneori mai

puin de 10%o (Golful Botnic 3-5%o).

Fluviile uriae fac s se simt influena lor pn la mari distane n cadrul mrii.

Amazonul, cel mai puternic dintre ele, poate transporta apa dulce pn la cca.300 km i chiar

500 km n larg. Aceast ap poate fi but i la 50 km de rm, fiind deviat spre NV de

Curentul Ecuatorial. Acelai fenomen se poate observa i la gurile altor fluvii uriae: Zair, La

Plata, Chang Jiang, Mississippi etc..

Apele dulci i cele srate se amestec doar n cazul n care sunt agitate mpreun. Cnd nu

se petrece acest fenomen i fac apariia dou straturi suprapuse: apa srat trece sub cea dulce,

care este mai puin dens, fenomen ce apare adesea n regiunile din apropierea gurilor fluviale.

Apa dulce a fluviilor avanseaz n mare sub forma unei limbi omogene, pn la distane foarte mari

n largul mrii. n inuturile polare, atunci cnd banchiza se scufund i se topete, apar ape puin

srate, care uneori sunt bune i de but.

Datorit fluviilor, ghearilor i a cantitii mici de energie solar pe care le primesc mrile

arctice (mai ales cele care mrginesc Antarctida), indicele de evaporaie i de salinilalc la suprafa

este foarte sczut. Totui, formarea banchizei, pe timp de iarn, nu face altceva dect s creasc

salinitatea: gheaa de mare este srat, dar ntr-o proporie mai mic dect restul apei locale.

Acest fenomen provoac formarea, la latitudini mari, a unor enorme mase de ap foarte dens

care se afund n ocean i se deplaseaz, prin intermediul unor imeni cureni ascuni, pn n

cadrul regiunilor tropicale. Curenii de adncime din apropierea Antarctidei urc uneori pn n

emisfera septentrional.

Locurile unde apa de adncime urc spre suprafa, bogat n sedimente i materie

organic, poart numele de upwelling. Ele reprezint locuri de binefacere pentru toate

vieuitoarele marine i n consecin cele mai bune situri de pescuit.

Indicele cu cel mai mare grad de salinitate se ntlnete n bazinele marine cvasinchise iputernic expuse insolaiei. Marea Roie, nconjurat de deerturi aride, supus unei intense

evaporaii, unde nu plou dect n mod excepional i unde nici un fluviu de mare importan nu

39


40/42

debueaz, bate toate recordurile n aceast privin: salinitatea medie atinge 40%o. Pentru Marea

Mediteran salinitatea este de 39%o, iar construcia de la Assouan are deja o influen sensibil

asupra salinitii bazinului su oriental prin faptul c aceasta este n cretere. La cellalt capt al

scrii, n Golful Botnic din Marea Baltic, se gsete ap mai mult salmastr dect srat,

aceasta avnd o salinitate < 5%o.

Simpla consultare a unei hri cu distribuia salinitii arat cteva anomalii interesante:

Oceanul Atlantic este mai srat ca Oceanul Pacific, mai ales n regiunea cuprins ntre Ecuator i

latitudinea de 40N. Pentru acest fenomen au fost date mai multe explicaii: probabil c alizeele

transport peste Istmul Panama mari cantiti de ap dulce ce se evapor deasupra Atlanticului; n

regiunile unde apa evaporat din Pacific ar trebuii s ajung n Atlantic, ea este mpiedicat s

treac n cellalt bazin de ctre Munii Stncoi sau Cordiliera Andin (bariere comparabile nu

exist n estul Oceanului Atlantic pentru Europa sau Africa).

Variaiile de salinitate permit proliferarea florei i faunei marine. Organismele caresuport mari variaii de concentrrii n sruri ale mediului lor ambiant poart denumirea de

eurihaline; este cazul marii majoriti a migratorilor, adic a somonului, heringului, anghilelor etc.

Din contra, plantele i animalele care depind de un indice precis al salinitii i care mor dac

acesta se schimb, sunt numite stenohaline. Printre acestea se pot numra diverse specii de

molute, crustacee, burei i echinoderme. Cei mai exigeni la aceste schimburi sunt considerai a fi

coralii care nu triesc dect n locurile unde salinitatea este constant i ridicat, i unde, printre

altele, temperatura apei este de >20C, apa limpede i insolaia foarte favorabil.

5.b. 7.4. Apa dulce din cadrul mrii

Pentru a putea cltorii spre "cele apte mri" vechii navigatori trebuiau s cunoasc locurile

unde ei ar fi putut "gsi ap". Pentru acetia, era o chestiune de via i de moarte. Prin urmare,

gurile marilor fluvii au fost rapid reperate i foarte exact trecute pe hri. Totui, apa pe care o

gseau, nu era de cea mai bun calitate, prezentndu-se, de cele mai multe ori, sub form mloas

sau poluat. Marinarii tiau c n anumite locuri privilegiate puteau gsi ap dulce, de foarte bun

calitate, chiar n cadrul mrii.

Astzi, exist chiar o ramur a hidrologiei care se ocup cu aceast problem. Importana

unei asemenea cercetri apare evident n rile unde o mic parte din an populaia se stabilete

pe coastele oceanice.

Marinarii cunoteau faptul c n caz de naufragiu pe o insul deertic se putea procura ap

dulce doar prin simplul fapt de a spa o groap n nisipul plajei situat deasupra nivelului mareei

nalte. Realitatea demonstreaz c nu este vorba de o adevrat ap dulce, ci de un lichid uor

salmastru.

Proprietarii unei case sau cabane situate pe rmul mrii i pot furniza singuri apapotabil prin sparea unui pu foarte adnc. Totui, n regiunile costiere urbanizate, pnza de ap

freatic este, ntr-o mare parte a timpului, epuizat deoarece pompele electrice au golit-o dat fiind

40


41/42

faptul c au fost forate puuri din ce n ce mai adnci. Atunci cnd se pompeaz intens i foarte

adnc, se atinge stratul inferior al pnzei, care este srat, i astfel se sterilizeaz puul. Acest

fenomen s-a petrecut deja n unele regiuni ale Terrei. Situaia este mai dramatic atunci cnd

intervin i poluanii (hidrocarburi, detergeni etc).

Explicaia existenei stratelor de ap dulce att de aproape de mare ine de regula ce

poart numele de "Legea Chyben - Herzberg". Aceast lege se fondeaz pe principiul c apa de

mare, prin faptul c deine o mare cantitate de sruri (media de 35%o), este mai dens dect apa

dulce: 1.026 g/dm3, fa de 1.000 g/dm3 pentru apa pur. n condiii normale, adic n afara

tuturor agitaiilor, apa dulce, mai uoar, plutete pe stratul de ap srat.

n formaiunile permeabile cu nisipuri costiere, ploaia care cade i penetreaz n sol,

formeaz un strat superficial care nu se amestec cu apa srat subiacent venit din mare.

Punctul de jonciune a celor dou strate este situat la nivelul mediu al mrii.

Atunci cnd cantitatea de ap provenit din precipitaii este foarte mare, izvoarele de apdulce vor iei la suprafa chiar pe plaje. Sub stratele de ap dulce apa mrii se infiltreaz n

nisip potrivit termenilor Legii Chyben-Herzberg, care spune c pentru fiecare metru de ap dulce

care se ridic deasupra nivelului mrii, apa srat coboar mai jos cu 40 m. Atunci cnd se

pompeaz o cantitate foarte mare de ap dulce, ntr-o formaiune de acest tip, apa srat ia locul

apei dulci i determin apariia unui con de depresiune. Turbulena indus prin pompaj amestec

rapid cele dou lichide.

Totui, unele izvoare cu ap dulce, de mare importan, nu se gsesc pe uscat ci n larg.

Chiar grecii, din perioada antic, etruscii i romanii, le-au reperat n cadrul Mrii Mediterane cafiind adevrate "fntni de ap dulce". Acelai fenomen se poate observa n mai multe regiuni ale

Terrei, cunoscute foarte bine i de vechii marinari, mai ales n Golful Arabo-Persic, Golful Mexic

(largul Yukatanului), n apropierea Cubei, Floridei, Bahamasului i a mai multor insule din

Oceanul Pacific (Samoa, Caroline etc).

nainte de dezvoltarea uzinelor de desalinizare a apei de mare, unica surs de ap dulce din

insula Bahrein (situat n Golful Arabo-Persic) era o fntn submarin situat la o oarecare

distan fa de rm. Btinaii se puteau aproviziona cu preiosul lichid ajungnd la locul

izvorului cu brcile n care se ncrcau sacalele confecionate din piei de capr. Acestea erauumplute cu ajutorul unor evi care se scufundau n apa mrii pn la izvorul cu ap pur ca ntr-un

pu artezian. Izvorul din Bahrein este alimentat din ploile care cad n Munii Arabiei, la o distan

mai mare de 400 km.

n regiunile unde se ntlnesc aluviuni fluviale, apa se infiltreaz, ntlnete un strat

impermeabil, dup care iese din strat, canalizat uneori la o distan destul de mare de rm.

ntr-un inut calcaros apa dulce urmeaz canalele carstice de infiltraie i o conduc uneori sub

nivelul oceanului. Cel mai adesea, acest gen de circuit acvatic s-a stabilit la o epoc geologicunde nivelul mediu al mrilor era mult inferior celui existent n zilele noastre. n acest din urm caz,

zona unde se produce ploaia care alimenteaz fntna, poate fi situat la sute de kilometri distan

41


42/42

de resurgen.

Izvoarele de ap dulce care se gsesc n plin mare sunt foarte apreciate de populaia

local, mai ales acolo unde prin apropiere se afl regiuni deertice.

Caracteristica comun a tuturor fntnilor submarine cu ap dulce este c acestea n-ar

putea exista fr apariia unui soclu de roci calcaroase. Secretul acestui fenomen trebuie cercetat n

istoria variaiei nivelului general al oceanelor.

n timpul perioadelor glaciare, atunci cnd nivelul mrii era inferior cu 100 sau 150m fa

de nivelul actual, apa care se infiltra n terenurile calcaroase continentale putea s-i fac simit

prezena pe plaj. Acest gen de micare subteran se poate ntlni n toate formaiunile carstice.

Atunci cnd nivelul mediu al mrilor s-a ridicat din nou, dat fiind topirea calotelor glaciare,

reeaua fin de drenaj subteran a continuat s funcioneze i apa de ploaie continu aceleai trasee

subterane, ajungnd de data aceasta n mare.

HIDROLOGIE_VOLUM APA

Documents

Transcript of HIDROLOGIE_VOLUM APA