|
|
|
I. Apa. Generalitati
Apa ca si aerul , este un factor de mediu indispensabil vieti . Apa se gaseste intodeauna acolo unde esxista viata si formeaza substanta cea mai raspandita pe Pamant. Ea a avut un rol de prim ordin in aparitia vietii pe planeta noastra si continua sa aiba un asemenea rol pentru ca :
- apa constituie factorul de care depinde productivitatea plantelor si animalelor ;
- ea intra in constitutia tuturor organismelor animale si vegetale , toate schimburile organismului cu mediul si implicit mentinerea vietii acestuia petrecandu-se prin intermediul apei ;
- inlesneste si regleaza procesele fizico-chimice din cellule , difuziune substantelor nutritive in cellule si tesuturi, procesele de digestie , absorbtie , circulatie si hranire ale celulelor ;
- procesul de fotosinteza pe care-l indeplinesc plantele verzi , prin care acestea sintetizeaza substanta organica din saruri minerale , nu poate avea loc in afara apei ;
- apa transporta in interiorul organismului , sub forma de solutii si suspensii , diferite substante din mediul exterior si tot ea vehiculeaza spre exterior toate resturile de substante de care organismul nu mai are nevoie ;
- regleaza caldura organismului prin evaporarea la suprafata.
Apa ,in natura , se gaseste sub urmatoarele forme : apa de suprafata ( ghetari , oceane , mari , fluvii , rauri , lacuri ) si apa subterana ( straturi acvifere , izvoare ) . In mod obisnuit , in natura , apa se gaseste intr-un circuit continuu . Astfel apa din rauri , lacuri , mari si oaceane se evapora si trece in atmosfera sub forma de vapori , alcatuind apa atmosferica . Aceasta este purtata de curenti de aer pana atinge zone mai reci , cand condenseaza si cade la suprafata solului sub forma de apa meteorica . Odata ajunsa pe sol, apa poate intalni un strat permeabil , pe care-l strabate cu usurinta pana la altul impermeabil , ramanand la suprafata acestuia din urma si formand apa subterana . In cazul in care suprafata solului este impermeabila , apa meteorica , impreuna cu cea subterana , ajunsa la suprafata prin curgere in sol , formeaza apa de suprafata. In natura , apa nu exista in stare pura , ea contine : gaze , substante minerale si organice dizolvate sau in suspensie .
II. Fenomenul de poluare a apelor
Primul semnal de alarma la aparitia poluari il dau vietuitoarele acvatice marunte. Pentru stabilire modificarilor calitati apei , sensibilitatea microorganismelor prezinta o importanta deosebita. In miscare sau fixate pe fund sau pe maluri , traesc miliarde de vietati microscopice care se localizeaza acolo unde gasesc fizico-chimice favorabile (temperature , lumina , oxygen dizolvat , saruri ). La randul lor , ele influenteaza compozitia apei si pot asimila , in anumite limite , substanete aduse de apele uzate.
Corelatiile intre organisme si mediul acvatic s-au stability in decursul evolutiei vietii. Desfasurarea lor normala este conditionata de echilibrul dinamic al transformari materiei ; substante care apar intr-o prima etapa trebuie sa fie assimilate in etapa urmatoare. Excesul care nu se poate metabolize provoaca efecte nocive asupra populatiilor acvatice si consumatorilor de apa.
Poluarea este modificarea directa sau indirecta a compozitiei sau stari apelor unei surse oarecare, ca urmare a activitatii omului , in asa masura incat ele devin mai putin adecvate tuturor sau numai unora dintre utilizarile pe care le pot capata in stare naturala. (Conferinta internationala privind situatia poluari apelor din Europa , Geneva 1961)
III. Poluantii apei
Se considera poluanti acele substante care in concentratie suficenta pot produce un effect masurabil asupra omului , animalelor si plantelor.
Clasificare:
a) Dupa provenienta si caracterele commune se disting urmtoarele categorii de poluanti :
- substante organice : hidrocarburi , detergenti , pesticide ;
- substante anorganice : metale grele ,N , P ;
- suspensii : steril de la exploatari miniere sau din cariere , fibre de lemn si celulo- za, par , deseuri de carne ;
- substante radioactive : din atmosfera , in urma exploziilor nucleare , de la reactori uzinelor nuclearo-electice , din laboratoarele de cercetari cu izotopi radioactivi ;
- produse petroliere : de la foraj-extractie , din rafinari , din uzinele petrochimice , de la transportul naval , auto si prin conducte ;
- ape fierbinti : din industries au din centralele termoelectrice ;
- microorganisme patogene : din spitale , crescatorii de animale , stranduri , locuinte.
b) Dupa natural lor , poluanti pot fi :
- poluanti fizici : substante radioactive , ape termale ;
- poluanti chimici : Pb, Hg , N , P , hidrocarburi , detergenti , pesticide ;
- poluanti biologici : microorganisme.
c) Dupa modificarile pe care le produc apei , poluanti sunt:
- poluanti care modifica proprietatile chimice si / sau biologice ale apei:
- compusi toxici organici : Pb,Hg,Cu,Zn,Cr,cianuri ;
- compusi organici greu sau nedegradabili : pesticide , detergenti ;
- saruri organici : provenite din mine sau exploatari petroliere ;
- substante fertilizatoare : N , P ;
- microorganisme : bacterii , virusi , paraziti .
- poluanti care modifica proprietatile fizice si / sau organoleptice ale apei :
- uleiuri , coloranti ;
- substante degradabile care consuma oxigen din apa ;
- substante solide : suspensii .
IV. Surse de poluare a apei
Sursa de poluare in sens larg o reprezinta orice actiune sau activitate umana care produce poluare.
Sursele de poluare sunt multiple. Poluantii solizi , lichizi sau gazosi ajung in apele naturale direct sau , in cele mai multe cazuri prin intermediul apelor uzate .
Clasificare
a) In functie de actiunea poluantilor in timp :
- continue , cu caracter permanent ( canalizarea unui oras , industii );
- discontinue , temporara sau temporara mobila (canalizarea unei fabrici care func- tioneaza sezonier , colonii provizorii, nave , autovehicule, locuinet , instalatii industriale deplasabile );
- accidentale (avarii de instalatii , de rezervoare ).
b) In functie de provenienta poluantilor:
Surse de poluare organizate - reprezentate de apele uzate rezultate din utilizare de catre de catre colectivitati a apei in diferite scopuri , colectate prin sisteme de canalizare. Principalele surse de poluare organizate sunt :
- ape uzate menajere , care rezulta din utilizarea apei in locuinte , institutii publice , bai , spalatorii , spitale , scoli , hoteluri , unitati comerciale si de alimentatie publica. Peste 80% din totalulapelor utilizate scopuri casnice se evacueaza poluate. Apa este un agent de spalare excelent pus la dispozitie de natura. Apa spala si singura , ploile antreneaza gunoaiele , uleiurile , benzina de pe strazi , fumul si praful din aer , de pe cladiri , de pe plante. Rezultatul curateniei facute este poluarea apei. Impuritatile acetor ape sunt de provenienta biologica ( microorganisme , paraziti ) , substante organice (produse petroliere , detergenti , pesticide ) , substante minerale ( rezultate din operatii casnice ).
- apele uzate industriale , care rezulta din diverse procese de fabricatie si care constituie cea mai masiva si nociva categorie de poluare. Caracteristica esentiala a apelor uzate industriale o constituie varietatea nelimitata de poluanti si nocivitatea lor deosebita. Astfel , unele contin germeni patogeni , precum cele din industria alimentara , altele , substante in suspensie , ca si cele provenite de la statiile de flotatie , iar cele mai multe substante chimice potential toxice. Numarul substantelor chimice poluante este foarte mare , cele mai fregvente fiind metalele grele , acizi minerali si organici , substante azotate , coloranti , fenolii , detergenti. Unele pot fi degradabile , dar cele mai multe au o persistenta indelungata. Industriile cele mai poluante sunt chimica , metalurgica , miniera, alimentara , forestiera.
- apele uzate agrozootehnice , care rezulta din utilizarea apei in scopuri agricole (irigaii) , alimentarea animalelor si solubizarea crescatoriilor de animale. In conpozitia acestor ape intra dejectiile animalelor , produsi de eroziunea solului , ingrasaminte naturale sau sintetice ( substante chimice folosite impotriva daunatorilor agricoli , biostimulatori , agenti infectiosi specifici animalelor).
Surse de poluare neorganizate - reprezentate de : apele meteorice ( ploaia sau zapada ) , rezidurile solide de tot felul , diversele utilizari necorespunzatoare ( topirea inului sau a canepei ). Ele au un character intermittent , de obicei cu debite reduse si o compozitie diversa , producand o poluare difuza , dificil de stabilit si mai ales de stapanit. In compozitia lor intra , in general , suspensiile organice sau minerale , germeni patogeni , paraziti antrenati de pe sol , unele substante toxice.
V. Influenta poluantilor apelor asupra mediului
In rauri , poluarea devine cel mai puternic factor care conditioneaza viata nevertebratelor si a pestilor. Datorita pluari , are loc fenomenul de uniformizare a faunei , raurile poluate adapostesc aceleasi specii care pot suporta prezenta substantelor toxice ( cateva oligochete si larve de insecte acvatice ).
In rauri , poluantii sunt transportati inaval , se depun pe fundul apei si se acumuleaza in mal ; aceste depozite de poluanti elibereaza incet , in timp , substante nocive functionand ca niste "bombe chimice" cu efect intarziat. Totodata sub influenta unor microorganisme si a oxigenului dizolvat , aceste substante pot suferi transformari care le fac si mai periculoase.
Cei mai sensibili la poluare sunt pastravul , cleanul , mreana , scobarul , mihaltul , specii care au nevoie de o apa curate , bine oxigenata. Poluarile severe , cu substante foarte toxice ( amoniu , cianuri ) , distrug in totalitate populatiile de pesti. Pestii si nevertebratele (scoicile) acumuleaza in tesuturi metale grele si alti poluanti , pe care le iau direct din apa sau din hrana (alge si nevertebrate deja contaminate). In acest fel , consumul pestilor contaminate devine un pericol pentru sanatatea oamenilor , dar si pentru viata pasarilor sau a mamiferelor care se hranesc cu pesti.
a) Substantele organice
Substantele organice de origine materiala (vegetala) consuma oxigenul din apa atat pentru dezvoltare , cat si dupa moarte. Lipsa oxigenului din apa are ca efect oprirea proceselor aerobe printer care si autoepurarea.
Fenolul este pentru pesti un toxic nervos , el inprima gust si miros neplacut carni pestilor. Fenolii au actiune toxica directa asupra pestilor , dar si actiune indirecta , prin scaderea cantitati de oxigen dizolvat in apa.
Detergenti se plaseaza la suprafata apei sub forma de spuma si impiedica autoepurarea apei si folosirea ei pentru irigatii.
Pesticidele pot constitui cauza unor boli grave (cancer) , tulburari neurologice , afectiuni ale glandelor endocrine. Sub acest nume de pesticide sunt cuprinse substantele utilizate pentru combaterea speciilor considerate ca daunatoare economiei sau/si sanatati omului. Odata cu distrugerea daunatorilor sunt distruse si alte vietuitoare , deoarece pesticidele nu se bucura de prosperitati selective deosebite.
Unul dintre efectele alarmante ale utilizari pesticidelor consta in acumularea acestora in lungul lanturilor trofice , de la baza lantului (producatori primari) catre speciile de varf. Prima veriga de acumulari o reprezinta plantele , iar procesul de acumulare si efectul lui difera la diferite grupuri de plante.
b) Substante anorganice
Sarurile anorganice pot provoca crestere duritati , iar apele cu duritate mare produc depuneri si micsoreaza capacitatea de transfer a calduri.
Clorurile , peste anumite limite , fac apa inproprie pentru alimentatie si irigatie.
Metalele grele au actiune toxica asupra arganismelor acvatice , imbiband in acelasi timp si procesele de autoepurare. Metalele grele produc intoxicatii grave ale organismului uman.
-intoxicatia cu Pb duce la anemie , insomnie , greata , gust metalic;
-intoxicatia cu Hg are ca manifestari dureri de cap , ameteli , insomnie , oboseala , se acumuleaza in organism mai ales in rinichi si ficat ;
-intoxicatia cu Cd se manifesta prin afectiuni ale rinichilor , ficatului. Acest metal are o puternica actiune toxica asupra arganismelor , desi efectele variaza mult de la o specie la alta.patrunderea de Cd in organism este intensificata prin crestere temperature si scaderea salinitati.
-intoxicatia cu As are ca effect asupra organismului cefalee , ameteli , oboseala , dureri abdominale , reactii cutanate.
Sarurile de N si P produc dezvoltarea rapida a algelor la suprafata apei process numit eutrofizare (inflorirea apelor , inflorirea algala). Eutrofizarea reprezinta un ansamblu de transformari suferite de un ecosistem acvatic in urma acumulari de substante poluante , dar mai ales de N si P , aceste 2 elemente , sub forma unor saruri , provenind in principal din agricultura. In prezenta unei cantitati anormale de N si P , are loc o competitie intre alge , castigatoare fiind doar algele albastre-verzi. Dezvoltarea lorexagerata nu numai ca elimina celelate alge , dar duce la consumul de oxigen dizolvat (pana la disparitie) si la acumularea de toxine rezultate dupa moartea celulelor algale. In aceste conditii se produce o mortalitate in masa a pestilor si a animalelor nevertebrate.
c) Suspensiile
Atat suspensiile organice , cat si cele anorganice se depun , formeaza bancuri care impiedica navigatia , consuma oxigenul din apa. Daca substantele in suspensie sunt numai de natura organica , ele conduc la formarea de gaze rau mirositoare.
d) Substantele radioactive
Evacuarea apelor uzate radioactive , in apele de suprafata si subterane , prezinta pericole deosebie datorita actiuni radiatiilor asupra organismelor vii. Radiatile pot actiona din exteriorul sau din interiorul organismului. Efectul biologic al radiatiilor poate fi somatic (asupra sistemului nervos central) sau genetic (perturbari ale codului genetic prin mutatii).
e) Produsele petroliere
Datorita nemiscibilitati titeiului cu apa , cea mai mare parte a lui se ridica la suprafata si formeaza o pelicula uleioasa impiedicand difuzia si accesul aerului atmosferic in mediul acvatic si blocand aproape total asimilatia clorofiliana si respiratia organismelor. Produsele petroliere dau apei gust si miros neplacut , se depun pe diferite instalatii , obturandu-le , uneori chiar blocandu-le , colmateaza filtrele pentru tratarea apei , sunt toxice pentru flora si fauna acvatica , fac inutilizabila apa pentru alimentarea instalatiilor de racier , impiedica folosirea apei pentru irigatii , agreement.
f) Apele calde
Apele calde impiedica dezvoltarea normala a pestilor , pentru ca apa calda sta deasupra , pestele se retrage la fund , zona in care nu se produce dezvoltarea lui normala. O data cu marirea temperature , concentratia de oxigen devine mai mica si viata organismelor este mai dificila.
g) Microorganismele
Microorganismele puternic vatamatoare , produc infectarea apei facand-o inutilizabila. Bolile infectioase transmise prin apa : boli microbiene ( febra , dizenterie , holera ) , boli virotice ( poliamelita , hepatita epidemica ) , boli parazitare.
VI. Modul de dispersie a apelor poluate
Apa este un vector important al agentilor poluanti. Raspandirea acestora prin apa se face cu o viteza mai redusa , deoarece circulatia apei este mai inceata decat circulatia aerului datorita vanturilor.
Caracteristicile apei ca agent poluant sunt:
- poate dizolva multe substante nocive mobilizandu-le in loc sa le lase pe locul de producere ;
- poate vehicular si materiale mai dense care in atmosfera s-ar depune mai usor;
- prezinta conditii favorabile pentru concentrari fizice , chimice si biologice ale agentilor poluanti;
- fiind cea mai importanta substanta pentru procesele biochimice , poluarea ei poate influenta in cel mai inalt grad intreaga textura a lanturilor alimentare.
In tara noastra , aproape toate unitatile industriale isi evacueaza apele uzate in emisarul invecinat. Emisarul reprezinta apa de suprafata curgatoare sau statatoare , care colecteaza apele reziduale provenite de la intreprinderile industriale sau apele menajere.
Curenti de apa au un mare rol in dispersarea agentilor poluanti; in apele statatoare , curenti verticali si orizontali au ca effect o simpla amestecare , in apele curgatoare insa , fluxul de apa antreneaza continuu , unidirectional si da o directie privilegiata dispersarii agentilor poluatori. In masa de apa poluata (efluentul) , de-a lungul evolutiei acesteea , de la punctual de emisie pana la dispersia si dilutia sa completa , se disting 3 zone principale :
- zona de jet , care apare de la punctual de emisie si se continua atata timp cat sursa de energie preponderenta este aceea proprie efluentului;
- zona de tranzitie , care apare atunci cand energia proprie a efluentului ajunge de acelasi ordin de marime cu aceea a emisarului;
- zona de dispersie , zona in care efluentul isi pierde toata energia proprie si evolueaza sub actiunea dinamici emisarului.
VII. Autoepurarea apei
Intr-o acceptie mai larga toate fenomenele de reducere naturala a poluarilor fac parte din procesul de autoepurare a apelor. Evaporarea se poate considera etapa fundamentala de autoepurare intrucat regenereaza unica sursa a apelor dulci , ploaia , dar si alte fenomene ca : diluarea sarurilor, sedimentarea suspensiilor , "moartea" produselor radioactive.
Prin reactie chimica directa cu oxigen dizolvat sau prin metabolismul organismelor acvatice , substantele organice sunt transformate in compusi anorganici , adica mineralizarea lor.
Substantele organice care formeaza hrana bacteriilor din masa sau de la fundul apelor sunt atacate si lichefiat de enzimele secretate pentru a fi apoi incorporate prin osmoza microorganismelor periferice in general substante de origine biologica , dar in anumite conditii pot accepta unele produse chimice ca fenolii , cianuri sau substante greu biodegradabile : produse petroliere , detergenti , lignina.
In autoepurare mai intervin cu un aport considerabil si plantele acvatice care absorb dioxidul de carbon , saruri si degaja oxigen. Animalele ca bureti , scoicile si viermi retin in organism poluantii din apa absorbita. Este un fel de filtrare biologica avand ca revers concentrarea poluantilor in organsime, cu urmari nocive.
VIII. Masuri pentru protectia mediului si combaterea poluarii
Combaterea poluari apelor se realizeaza prin masuri ce urmaresc , in primul rand, prevenirea poluari apelor.
Pentru multe ramuri industriale , pentru zootehnie si diverse activitati sociale , modalitatea cea mai eficienta de combatere si limitare a poluari este epurarea apelor uzate inainte de evacuare. In aceasta operatie , apele uzate sunt supuse unor tratamente successive , prin care continutul de poluanti este diminuat , astfel incat , in urma diluarii cu apele raurilor in care ajung sa inregistreze concentratii cat mai mici.
Tratamentele care se aplica include tehnologii bazate pe procese si fenomene naturale :fizice, chimice si biologice aplicate diferentiat la diferite categorii de apa uzata , iar in cadrul acestora se deosebesc diferite tehnici si metode de lucru , in functie de compozitia apelor uzate.
Epurarea mecanica (epurarea primara) se bazeaza pe procese fizice de epurare a poluantilor din apele uzate. In prima etapa se indeparteaza materiile grosiere in suspensie , mai mari de 1 mm , in general solide organice plutitoare , prin retinerea lor pe gratare si site. In a II-a etapa , prin procese de decantare gravitationala , in instalatii numite deznisipatoare , se indeparteaza suspensiile constituite din particule minerale ( sol si nisio ). Apele uzate , dupa primele 2 etape , sunt conduse in instalatii numite decantoare primare , unde sedimenteaza restul de substanta in suspensie si partial cele aflate in dispersie coloidala , care contin substante organice.
Epurarea chimica . Pentru indepartarea poluantilor se utilizeaza procese chimice si fizico- -chimice. Aceasta epurare se aplica atat poluarilor in suspensie cat si celor dizolvati. Astfel materialele in suspensie fina care nu se decanteaza in decantorul primar , se elimina cu ajutorul unor reactivi chimici numiti coagulanti ( saruri de Al , Fe in asociere cu alti reactivi ) , se mai folosesc si coagulanti sintetici numiti polielectroliti.
Epurarea biologica (epurarea secundara) se aplica pentru eliminarea poluantilor organici biodegradabili , care pot constitui hrana pentru microorganisme. Eliminarea substantelor organice dizolvate in apa se face prin absortia lor la suprafata celulelor microorganismelor , in principal bacterii.
a) Cu namol active - instalatia de epurare contine un basin de aerare (aerotanc) , in care apa uzata provenita de la decantorul primar este aerate puternic cu ajutorul unor dispositive de insuflare a aerului si un basin de sedimentare ( decantorul secundar).
b) Cu biofiltre - instalatia contine biofiltrul propriu-zis , care este un turn de 1-4m inaltime , ce contine o umplutura de material inert , formata din piatra sau mase plastice , si un decantor secundar.
c) Cu iazuri de oxidare - se utilizeaza pentru epurarea apelor agrozootehnice ; iazul biologic poate fi amenajat in gropi de pamant cu adancime mica , sub 1m , si dotat sau nu cu instalatie de agitare si racier.
Epurarea avansata are mai multe procedee dupa cum urmeaza:
a) Procedeul de epurare cu absortie se aplica pentru eliminarea cantitati mici de substanta organica ramasa dupa epurarea biologica. Se utilizeaza pentru epurarea fenolilor , detergentilor si a substantelor care dau miros si gust neplacut apei de baut. Ca material absorbent se utilizeaza carbunele active.
b) Procedeul de epurare cu schimbatori de ioni se aplica pentru determinarea apelor uzate sau de alimentare , deseurile anorganice nefiind epurate in instalatiile clasice. Schimburile de ioni se utilizeaza fregvent pentru eliminarea poluantilor minerali , aflati in apa sub forma ionica , iar unele nisipuri sintetizate in special pentru acest scop pot epura si compusi organici ca fenoli , detergenti , coloranti.
c) Procedeul de oxidare chimica utilizeaza o gama larga de produsi chimici cu proprietati oxidante , uzuale fiind substantele care degaja oxigen : O3 , H2O2 si Cl2 cu produsi sai : bioxid de clor , hipoclorit. Metodele de oxidare se aplica cu rezultate bune la indepartarea substantelor poluante organice : fenoli , coloranti , unele pesticide , precum si a celor organici : cianuri , sulfuri , unele metale grele.
IX. Bibliografie
1. Ecologie si protectia mediului
Editura Economica Preuniversitaria , 2000
Autori : Rodica Ciarnau , Aurelia Buchman , Maria B. , Marcela G.
2. Ecologie si protectia mediului
Editura Economica Preuniversitaria , 2001
Autori : Nicolae Galdean , Gabriela Staicu
3. Ecologie si protectia mediului
Editura Economica Preuniversitaria , 2002
Autori : Nicolae Galdean , Gabriela Staicu , Dorel Rush
4. Poluarea si protectia mediului
Editura Stintifica si Enciclopedica , Bucuresti 1975
Autori : dr. Matei Barnea , ing. Corneliu Papadopol
5. Ecotoxicologie
Universitatea Politehnica Timisoara ( Facultatea de Hidrotehnica ) , Timisoara 1999
Autor : Alexandru Marton
