
SĂ CUNOAȘTEM APA
broșură editată în cadrul proiectului ECOAQUA XXI - promovarea calității apelor Someșului Mic, Crișului Repede și Crișului Negru prin întărirea parteneriatelor de mediu, derulat de CLubul Ecologic "Transilvania" în parteneriat cu Fundația "EcoTop" și Clubul de CIcloturism "NAPOCA", cu sprijinul consorțiului Parteneriatul de Mediu în Europa Centrală format din Fundația pentru Parteneriat Miercurea-CIuc și Hungarian Environmental Partnership Foundation.
CUPRINS
Problema apei este tot mai acută în țară și în lume. Științele și tehnologiile au progresat mult, dar și populația globului, exploatarea resurselor și poluarea au crescut continuu, astfel că asigurarea cantitativă și calitativă a apei pentru colectivitățile umane, în ciuda eforturilor deosebite pe plan național și internațional, nu este nici pe departe "rezolvată" și nici măcar aproape de rezolvare. În plus, se conștientizează tot mai mult aspectul ecologic și se impune abordarea globală și integrată a problemei apei, și nu prin viziuni predominant sectoriale și tehniciste ca până acum. Noile provocări impun noi abordări iar specialiștii de oferă, dar ca ele să fie preluate și puse în aplicare este nevoie de o apreciabilă transformare în percepția și gândirea oamenilor în general și a factorilor care conduc elaborarea și implementarea politicilor de ape în particular, de la primari și consilieri locali la miniștri și parlamentari, de la directori de agenți economici la cadre didactice, ziariști, conducători de diverse instituții și organizații și alți lideri sau formatori de opinie.
Aceste transformări necesare în modul de abordare a problematicii apei au început de mai multe decenii în statele dezvoltate. Apa fiind o problemă globală, decalajele trebuie recuperate și eforturile la nivel internațional coordonate. De aceea, Organizația Națiunilor Unite, prin organisme specializate precum Organizația Mondială a Sănătății, Programul Națiunilor Unite pentru Mediu, FAO, UNDP și altele promovează noile abordări necesare unei dezvoltări durabile, inclusiv cu privire la apă. Uniunea Europeană, prin Directiva-Cadru nr. 60 / 2000 privind Apa, a dat un impuls și un important cadru comun de acțiune către țările europene, inclusiv cele candidate, printre care se numără și România. Numeroase acte normative în domeniu au fost adoptate sau revizuite în ultimii ani, iar procesul este în continuare în plină desfășurare, calendarul fiind chiar fixat prin documentul de poziție al României la Capitolul 22 de negociere privind aderarea la UE și detaliat în documentele guvernului și Ministerului Apelor și Protecției Mediului. Greul va fi desigur punerea în practică a noilor standarde și prevederi legislative, proces programat eșalonat până în anul 2022.
Eforturile de adaptare a legislației și punerea ei în aplicare nu trebuie considerate ca fiind determinate exclusiv sau predominant de factorii amintiți, pentru că sunt valabile în orice conjunctură politică, economică sau socială internă și internațională, deoarece problemele apei sunt serioase și comunitățile umane ca și natura pe ansamblu au nevoie indispensabilă de ape sănătoase și îndestulătoare pe ansamblul României, altfel neexistând șanse reale de dezvoltare durabilă.
Toată această transformare necesară implică un efort dificil dar important, la care va trebui să contribuie întreaga societate. Într-o perioadă cu atâtea schimbări și greutăți desigur că nu este ușor să se obțină acceptanța și mobilizarea publicului, autorităților locale, factorilor politici și economici. Este nevoie în primul rând de o largă informare, deoarece problema nu e nici pe departe conștientizată real la toate nivelele sociale și mai ales nu se cunosc detaliile, conexiunile și implicațiile complexe, sursele de expertiză, soluțiile potențiale, posibilitățile de acțiune, exemplele de succes sau cauzele eșecurilor altora, din care s-ar putea învăța multe. Iar o dată acest gol umplut, va trebui în al doilea rând un lung efort de mobilizare la acțiune la nivelul întregii societăți.
Vasta acțiune de informare și mobilizare necesară depășește posibilitățile autorităților de resort și oricum ar fi de nedorit și neeficient ca această necesară schimbare să fie percepută ca venită "de sus" și să declanșeze prin aceasta o rezistență suplimentară a structurilor și mentalităților. Soluția mai bună este o gamă largă de eforturi multiple și sinergice din partea tuturor celor care știu, vor și pot face ceva.
De aceea, organizațiile neguvernamentale de mediu au decis să se implice și să contribuie după puterile lor la umplerea acestui gol de informare și de militare activă pentru APĂ. Clubul Ecologic "Transilvania" în parteneriat cu Fundația "EcoTop" și Clubul de Cicloturism "NAPOCA" au plăcerea să vă ofere un set de 10 broșuri dedicate problemelor apei. Ele au fost editate în cadrul proiectului ECOAQUAXXI - promovarea calității apelor Someșului Mic, Crișului Repede și Crișului Negru prin întărirea parteneriatelor de mediu, derulat cu sprijinul consorțiului Parteneriatul de Mediu în Europa Centrală format din Fundația pentru Parteneriat Miercurea-Ciuc și Hungarian Environmental Partnership Foundation.
Prezentul set de broșuri face o prezentare generală a, a importanței si și a problemelor care o amenință apei (fasciculul prezent, cu nr.1), apoi abordează mai detaliat apele de suprafață (fasciculul 2), apa potabilă (fasciculul 3) și epurarea apelor (fasciculul 4). În continuare, broșurile din seria ECOAQUA se opresc pe rând, cu rol de studiu de caz, asupra calității apei Someșului Mic (fasciculul 5) și a Crișului Repede și Crișului Negru (fasciculul 6), respectiv asupra apei Clujului (fasciculul 7) și apei Oradiei (fasciculul 8). În fasciculului 9 relația omului cu apele - politici publice, dileme și posibilitățile fiecăruia de a contribui la rezolvare. Al 10-lea fascicul e dedicat proiectului ECOAQUA XXI și unor anexe de interes.
Această serie de broșuri este destinată în principal primarilor și consilierilor locali și județeni, ONG-urilor de mediu, parlamentarilor, studenților, cadrelor didactice, funcționarilor publici din administrația locală și județeană și ziariștilor interesați de problemele apei. Abordarea este un compromis între una strict științifică și una de popularizare, nefiind deci destinată publicului larg în general și nici experților, ci celor care, fără a fi specialiști în ape, au un nivel de instruire peste medie și interesul de a aprofunda și înțelege problematica atât de complexă a apei. Spațiul desigur nu a permis decât o abordare ultrasintetică a diverselor capitole, cu rol de trecere în revistă, rămânând ca cititorul să aprofundeze opțional diversele subiecte în monografii și publicații de specialitate dedicate subdomeniilor respective. De asemenea, specialiștii dintr-un anumit domeniu vor găsi poate aspecte interesante din alte domenii, care să îi incite la o mai largă sau o nouă abordare. Pentru publicul larg am destinat o serie de pliante și materiale video cu caracter informativ-educativ care să ducă mesajul nostru și celor la care nu putem ajunge cu aceste broșuri din motive de tiraj sau de capacitate și disponibilitate de a le studia și înțelege.
În broșuri se întâlnesc abordări din unghiul geografiei, fizicii, chimiei, ingineriei civile, biologiei, medicinei etc., cu accent pe abordările ecologice și interdisciplinare. Deși avem convingerea că omul trebuie tratat obiectiv ca o parte din vastitatea naturii, am menținut o abordare cu accent pe necesitățile de apă ale colectivităților umane, deoarece în această formă mesajul nostru este mai ușor perceput de cei nefamiliarizați cu abordarea ecologică și totodată pentru că omul rămâne cel mai mare beneficiar dar și cea mai mare amenințare la adresa apelor și tot el este cel chemat să intervină activ în acest domeniu.
Publicațiile de față sunt bazate pe consultarea unei vaste literaturi de specialitate, predominant monografii străine recente și lucrări editate cu girul unor organizații internaționale de prestigiu sau ca urmare a unor conferințe internaționale de referință. Nefiind propriu-zis o lucrare științifică, nu a fost indicată prin indici sau note de subsol sursa fiecărei afirmații în parte, dar toate cele scrise sunt preluate sau susținute de lucrările din bibliografia selectivă indicată, pe care le ținem la dispoziția celor interesați. Unde există păreri contradictorii în literatură - și sunt destule cazuri - am reținut părerile majoritate sau mai recente, de regulă însă cu indicarea caracterului încă incert sau controversat.
Seria ECOAQUA nu se dorește o analiză de pe poziții riguros independente, ci este o un set de publicații militante, produse de organizații neguvernamentale de protecția mediului care activează pentru trecerea de la abordarea predominant hidrotehnică la abordarea predominant ecologică a problematicii apei, în concordanță cu concluziile științei și tendințele mondiale. Totuși abordarea nu este propagandistică, ci ne propunem să oferim cititorului o imagine succintă dar cât mai obiectivă și riguroasă asupra actualei situații a cunoașterii apei și problematicii ei, asupra dezbaterilor și tendințelor pe plan mondial și asupra soluțiilor posibile, evitând pe cât posibil afirmații sau concluzii nefundamentate științific sau scoase din context și absolutizate sau prezentate cu iz emotiv sau senzațional cum din păcate se întâmplă foarte frecvent în mass-media dar și în rândul oamenilor politici sau organizațiilor neguvernamentale.
În ciuda principiilor consacrate legislativ prin Legea Protecției Mediului și prin Legea Liberului Acces la Informațiile de Interes Public, am întâlnit numeroase obstacole în obținerea datelor necesare întocmirii prezentelor broșuri și elaborarea lor a fost mult întârziată și în final făcută sub o mare presiune a timpului. De aceea, cu tot efortul depus de a ne documenta cât mai bine, există probabil și neclarități, inexactități sau chiar greșeli pentru care ne cerem scuze anticipat și care rugăm insistent a ne fi semnalate pe coordonatele indicate pe copertă în vederea corectării lor în cadrul ediției a doua a acestei serii de broșuri, ediție care se impune evident și din alt cauze, printre care amintim apropiatele modificări în Legea Apelor și alte acte normative importante și preconizatei reorganizări a unor instituții de bază cu atribuții în domeniul apelor.
În final ne exprimăm mulțumirile noastre pentru sprijinul tuturor instituțiilor care ne-au permis accesul la documente sau au răspuns întrebărilor noastre: Compania Națională Apele Române / Direcția Apelor Someș-Tisa, Inspectoratul de Protecția Mediului Cluj, Universitatea de Medicină și Farmacie "Iuliu Hațieganu", Institutul de Cercetări Biologice Cluj-Napoca, Universitatea "Babeș-Bolyai", Institutul de Igienă și Sănătate Publică Cluj-Napoca, Consiliul Județean Cluj, Academia Română / Comisia pentru Ocrotirea Monumentelor Naturii, Direcția de Sănătate Publică Cluj, Regia Autonomă Județeană de Apă-Canal Cluj, pentru broșurile dedicate problemelor Someșului și apei Clujului, și respectiv Universitatea din Oradea, Direcția Apelor Crișuri, Regia Autonomă APATERM Oradea și Centrul Regional de Supraveghere Ecologică "Munții Apuseni", pentru informațiile legate de apa Crișurilor și apa Oradiei, și desigur încă o dată Fundației pentru Parteneriat căreia, ca finanțator al proiectului ECOAQUA , i se datorează apariția acestui set de broșuri care sperăm să fie o lectură interesantă, informativă și utilă unor categorii cât mai largi și să contribuie la o mai bună înțelegere, protecție și gestionare a factorului esențial de mediu care este APA.
Anticii considerau apa ca origine a tuturor lucrurilor, fruct al dragostei dintre pământ și cer. Concepțiile au evoluat, dar nimeni nu poate contesta rolul deosebit al substanței pe care Leonardo da Vinci o numea seva vieții pe pământ.
Englezii o numesc water germanii Wasser, francezii eau, spaniolii și portughezii agua, rușii voda, italienii acqua, arabii mayah, chinezii shui, danezii vand, finlandezii vetta, grecii hydor, hawaienii wai, evreii mayim, indienii pani, olandezii water, indonezienii air, japonezii mizuk, norvegienii vann, polonezii woda, suedezii vatten, maghiarii viz, turcii su, celții suire.... în esperanto se numește akvo, în latină aqua, în sanscrită udan....
Importanța apei se evidențiază în multe domenii: Stă la baza existenței biosferei; e mediu de viață pentru plantele acvatice; are energie cinetică și potențială utilizabilă pentru om și necesară naturii; e principalul agent de modelare a reliefului; e agent de răcire în tehnică dar și în natură; e materie primă în economie; e cale de transport pentru ambarcațiuni dar și pentru substanțe dizolvate; e mijloc de igienă pentru spălat și pentru diluat și îndepărtat poluanți; e agent terapeutic (băi, cure de ape minarale...)...
Toate aceste roluri și destule altele le îndelinește apa. E timpul să aflăm mai multe despre ea.
2.1 Apa în univers
Până nu demult se credea că apă există numai pe planeta noastră. Cercetările recente au demonstrat, prin metoda spectroscopiei, prezența indubitabilă a apei în univers, atât în formă gazoasă (vapori), cât și în formă solidă (gheață).
Apa moleculară apare în norii circumstelari și interstelari și este un constituent important al cozii unor comete (de exemplu Halley). De asemenea, apare la suprafața stelelor mai puțin fierbinți (giganți roșii), unde sunt întrunite cerințele speciale pentru existența moleculei de apă ( presiune ridicată, temperatură relativ joasă și radiație ultravioletă redusă).
În sistemul nostru solar, planeta Marte are, în calotele polare, mari cantități de apă, iar relieful tipic pentru foste albii de râu indică existența unei perioade cu apă lichidă. Pe Venus, procentul ridicat de deuteriu atmosferic a permis afirmarea existenței, în trecut, a apei. Sateliții marilor planete de la periferia sistemului solar au și ei apă (solidă), Mirinda (satelit al lui Uranus) fiind constituit aproape exclusiv din gheață. Astfel, găsirea apei pe alte planete, care părea cândva un mit, este astăzi obiect de cercetare febrilă.
2.2 Apa pe Terra
Originea apei terestre este destul de controversată. Se susține că ea e exista de la începutul formării Pământului dar nu în formă lichidă și nici ca vapori în atmosferă, ci legată în roci. Ea a fost eliberată treptat ca vapori de rocile fierbinți împreună cu bioxid de carbon, formând a doua atmosferă (cea inițială, de heliu și hidrogen, de la formarea pământului, se persupune că ar fi fost rapid "măturată" de vântul solar). Când răcirea scoarței a progresat destul, apa s-a condensat, au apărut ploile și s-au format mările, iar aportul de apă din adâncimi a continuat prin emanațiile vulcanilor.
Pământul este unicul loc cunoscut în care apa apare cert și în formă lichidă. Este rezultatul convergenței mai multor factori, mici modificări putând duce la dispariția apei lichide și deci a vieții: o variație de numai +/- 5% a distanței față de Soare, sau o variație a intensității sau compoziției spectrale a radiației acestuia, sau modificarea compoziției atmosferei planetei noastre.
Apa de pe Terra e o cantitate constantă, pe care nu o putem influența, spre deosebire de alte resurse cum e peștele sau cheresteaua, pe care teoretic le putem înmulți, sau altele precum combustibilii fosili (cărbune, petrol, gaz natural) pe care acum omenirea le reduce constant prin consum. Putem însă să îi alterăm calitatea și o facem din plin. Și chiar și cantitativ, deși teoretic ar fi pe pământ destulă apă pentru omenire, pentru prezent și viitor, la o privire mai detaliată vedem că ea este adesea e la locul nepotrivit, la timpul nepotrivit, în forma nepotrivită sau cantitatea nepotrivită pentru necesitățile noastre actuale, care au evoluat adesea ignorând faptul că apa nu e oriunde oricând oricum și oricât la dispoziția noastră. Cu toate acestea, omul modern încearcă să ajusteze acești factori în interesul său și să determine unde, când, câtă și ce fel de apă să existe și să îi servească interesele. El trece prea adesea cu vederea că și chiar într-o concepție antropocentristă, resursele Terrei - inclusiv apa - nu sunt o moștenire de la părinți ci doar un împrumut de la copii noștri, iar într-una mai ecologică noi suntem doar simpli beneficiari fericiți ai apei, alături de alte specii. Dincolo de concepții filozofice și etice, știința demonstrează că dacă abuzăm de apă lovim alte specii, natura și mediul în general și că, deși ne-am proclamat cu trufie în luptă cu natura și chiar învingători și stăpâni ai ei, suntem de fapt parte a ei și dependenți de ea, și că abuzul de cantitatea și calitatea apei în dauna altor specii sau echilibrului din mediu e de fapt un rău care ni-l facem nouă înșine și mai ales generațiilor viitoare. Pentru a avea apa dorită fără a compromite dezvoltarea durabilă, va trebui mai întâi să o cunoaștem și să o înțelegem, deoarece aparent banala apă este de fapt un întreg univers.
2.3 Hidrosfera
Apa de pe planeta noastră formează un veritabil înveliș al Terrei, pe care îl numim hidrosferă, și care e în strânsă relație și interpătrunderi cu alte "învelișuri": cel gazos, pe care îl numim atmosferă, cel solid, al rocii de la suprafața continentelor sau fundul oceanelor, pe care îl numim litosferă, sau cel viu - biosfera. Hidrosfera e formată din trei mari compartimente: Apa din atmosferă (numită apă meteorică), apa de la suprafața pământului (numită apă de suprafață) și apa de sub suprafața acestuia (numită apă subterană).
Apele de suprafață cuprind mările și oceanele, lacurile și bălțile (toate fiind ape stătătoare) și apele de șiroire și râurile (cu diversele lor denumiri în funcție de dimensiune - pârâu, râu, fluviu...), care sunt ape curgătoare. O categorie distinctă de ape de suprafață sunt cele în stare solidă. Mari suprafețe de pe pământ sunt acoperite sezonier sau permanent de zăpadă sau gheață. Gheața acoperă temporar suprafața multor râuri și lacuri și mări în zone de coastă, dar și în mod permanent suprafețe din munții înalți (ghețari alpini) sau din zone polare, formând ghețari continentali (de exemplu calota de gheață antarctică sau groenlandiană) sau banchize la suprafața mărilor polare (banchiza arctică, cele din jurul continentului antarctic) din care se desprind aisberguri ce se topesc lent și uneori sunt duse în derivă de curenții marini până în zone calde.
Din multitudinea de ape naturale, omul a intervenit asupra unora care le denumim modificate antropic (de obicei râuri care au fost regularizate) și chiar a creat el ape stătătoare sau curgătoare artificiale, cum sunt lacurile numite curent de acumulare sau respectiv canalele. Se face și o distincție importantă în funcție de conținutul de săruri dizolvate în apă: Mările și oceanele precum și unele lacuri sunt ape sărate, iar râurile și majoritatea lacurilor au apă dulce.
Apa subterană poate fi și ea apă dulce sau apă sărată. După adâncime distingem ape ape freatice și ape de profunzime. Ele se află de regulă în dinamică, în legătură cu apele de suprafață, dar sunt și unele bine izolate de milenii pe care le numim ape fosile. Apele subterane exploatabile de către om se numesc acvifere. Omul a început și el să influențeze apele subterane naturale tot mai mult și chiar să creeze acvifere artificiale. În sol există și apă în formă solidă. În zone temperate apa îngheață iarna până la o adâncime de la câțiva centimetri la câțiva metri, dar în munți înalți și mai ales în zonele arctice și antarctice, pământul e înghețat continuu de milenii pe adâncimi ce pot ajunge la sute de metri, acea apă numindu-se permafrost. Uneori în vara arctică respectiv australă se topește un strat subțire al suprafață, dar în profunzime apa rămâne în stare solidă.
2.4 Hidrologia - știința apei
Marea importanță și complexitate a problemei apei a determinat conturarea unei științe distincte dedicate apei - hidrologia. S-au dat zeci de definiții ale hidrologiei și tot nu există un consens general, deoarece hidrologia este de fapt o familie de științe, un teren deosebit de vast, la intersecția științelor naturale cu cele inginerești, vecin și cu științele economice, matematice, sociale etc. O putem încadra în principal în cadrul științelor naturale, subgrupa geoștiințelor, dar în formele ei de hidrologie aplicată aparține mai degrabă altor categorii. E strâns legată de fizică, chimie, biologie, geologie, mecanica fluidelor, matematică, statistică etc.
Putem deosebi diverse subramuri: meteohidrologia (știința apei atmosferice, înrudită cu meteorologia și climatologia), potamologia (știința râurilor), limnologia (știința lacurilor), criologia (știința despre zăpadă și gheață, cu subdiviziuni precum glaciologia și nivologia) și oceanologia (știința mărilor și oceanelor), hidrogeologia (știința apelor subterane, înrudită cu geologia, geohidrologia și geomorfologia), biohidrologia (știința apei în lumea vie, înrudită cu biologia, hidrobiologia, ecologia, silvicultura etc.).
Când accentul este pe studiul fizico-geografic al maselor de apă vorbim de hidrografie (legat de râuri și lacuri) respectiv de oceanografie (mări și oceane). Distingem hidrologie cantitativă și calitativă, iar cea care se ocupă de măsurători de debite o numim hidrometrie. Putem deosebi discipline de graniță cum sunt mecanica fluidelor, ingineria hidraulică, dreptul apei, igiena apei, economia, politica și managementul resurselor de apă, hidroenergetica, irigațiile, navigația, controlul eroziunii, hidrotehnica, controlul poluării, hidrogeografia, științele sportive despre sporturile acvatice, tehnologiile de epurare și depoluare etc. etc.
Istoria hidrologiei ca știință începe încă din antichitate. Trebuie să nu uităm ce realizări practice deosebite avuseseră multe popoare vechi, cum au fost marile sisteme de igigație ale egiptenilo și mesopotamienilor, apeductele romane, sistemele de alimentație cu apă și drenaj ale civilizației de pe Indus, sistmeele chinezești de irigație, canale și protecție contra inundațiilor etc. Evoluția hidrologiei se poate grupa orientativ în câteva mari perioade: a speculației (din antichitate până la 1400); a observației (1400-1600); a măsurătorilor (1600-1700); a experimentării (1700 - 1800), a modernizării (1800 - 1900), a empirsmului (1900 - 1930), a raționalizării (1930 - 1950), a teoretizării (după 1950). DIntre numeroasele personalități ale științei care s-au ocupat de ape merită amintiți Thales din Milet, Platon, Aristotel, Seneca, Plinius cel Bătrân, Marcus Vitruvius (primul care a înțeles și descris corect o parte din ciclul apei în natură), Leonardo Da Vinci, Einstein.....
Numeroase organizații și instituții se ocupă pe plan național, regional și mondial de probleme de apă. Iată câteva exemple: Asociația Internațională de Hidrologie Științifică (IASH, fondată în 1922); Societatea Internațională de Hidrologie și CLimatologie Medicală (ISMHC, fondată în 1922); Asociația Internațională de Cercetări Hidraulice (IAHR, fondată în 1935); Asociația internațională a Hidrogeologilor (fondată în 1960); Asociația Internațională de Meteorologie și Fizica Atmosferei (IAMAP, fondată în 1922); Asociația Internațională de Oceanografie Fizică (IAPO, fondată în 1919); Asociația Internațională de Limnologie Teoretică și Aplicată (IAL, fondată în 1922); COmisia Internațională pentru Irigații și Drenaje (ICID, fondată în 1950); COmisia Internațională a Marilor Baraje (ICOLD, fondată în 1928); Biroul Hidrografic Internațional (IHB, fondat în 1921) și multe altele. Importante sunt organismele specializate ale ONU, cum sunt FAO, UNEP și PNUD, Organizația Meteorologică Mondială și altele.
Publicațiile de specialitate, atât cărțile și manualele, cât și periodicele, abundă. Majoritatea însă sunt dedicate unor anumite ramuri ale hidrologiei. Pirma carte cu titlul "hidrologie" a fost probabil cea publicată de Melchior în 1694. Prima revistă de specialitate dedicată hidrologiei este probabil Zeitschrift fuer Gewaesserkunde, editată în Germania cu începere din 1898.
Învățământul hidrologic a fost mult timp parte din diverse alte discipline, lucru în fond firesc prin caracterul său interdisciplinar. Mai târziu a apărut și ca materie distinctă, și chiar ca specializare. În SUA spre exemplu primul curs universitar de hidrologie se pare că a fost cel de la Universitatea din Wisconsin în 1904, iar primele masterate ți doctorate în hidrologie au fost oferite de Universitatea din Arizona în 1961. În România, învățământul hidrologic are tradiție și a existat chiar ca specializare distinctă.
Să trecem în revistă câteva date esențiale despre ape, așa cum ni le oferă științele cu care tocmai am făcut cunoștință.
2.5 Cantitatea și repartiția apei pe Terra
Decenii întregi s-au făcut mari eforturi de a determina cantitatea și repartiția apei. Cantitatea totală actuală de apă de pe planeta noastră este estimată la circa 1,4 miliarde de kilometri cubi. Estimări mai exacte propun cifra de 1357,506 x1015 m3. Această cantitate se apreciază că a fost de multe zeci de ori mai redusă în urmă cu 4 miliarde de ani (20 x1015 m3) dar scoarța pământului a eliberat treptat 3400 x1015 m3 apă. Diferența până la valoarea actuală este pusă pe seama apei disociate definitiv prin fotosinteză, care a dat naștere actualei atmosfere. Acest proces continuă și în momentul de față, apreciindu-se că se pierd anual definitiv, prin fotosinteză, 550 x109 m3 de apă. Pierderile externe (disiparea din atmosferă în spațiul cosmic) sunt contrabalansate de aportul extern prin meteoriți și praf interplanetar (circa 10.000 tone anual), în care adesea există apă.
Din totalul apei din hidrosferă, 97,42 % este sub formă lichidă (1364 x 1015 m3), 2,57% în stare solidă (36 x1015 m3 ) și sub 0,00001% (0,013 x 1015 m3) în stare gazoasă. Această proporție a variat și ea de-a lungul erelor geologice, după temperatură (conform principiului lui Le Catelier din fizică). Topirea totală a calotei glaciare antarctice și groenlandiene ar produce creșterea nivelului oceanului planetar cu peste 90 metri, dar și o puternică ridicare a celor două suprafețe de uscat scăpate de povara gheții. Din apă, 1350 x 1015 m3 aparțin oceanelor, lacurilor sărate și mărilor interioare și doar 2,57% este dulce. Din aceasta (100%), 30% sunt ape subterane (lichide sau sub formă de permafrost), 50% ape de suprafață staționare și 20% ape de suprafață curgătoare. Cifre mai exacte estimează 125.000 km3 în lacuri cu apă dulce și 1250 km3 în râuri. Umiditatea din sol și apa vadoasă ar totaliza 67000 km3 in schimb apele subterane, până la 4000 m adâncime, ar cuprinde 8.350.000 km3, adică 0,61% din hidrosferă, iar ghețarii și calotele de gheață 29.200.000 km3 , adică 2,14 % din hidrosferă. În fine, biosfera înglobează numai 0,0006 x 1015 m3 de apă. La mari adâncimi există apă și în scoarța terestră, din care activitatea vulcanică mai aduc la suprafață alături de alte gaze.
Nevoile de apă ale omului nu par mari la prima vedere față de cifrele arătate. Însă din apele dulci lichide, numai 4% (0,2 x 106 m3) se estimează ca fiind prelevabile pentru consumul uman, cantitate foarte redusă ținând cont de creșterea puternică a consumului de apă în ultimele decenii și variația sezonieră și cea geografică a surselor.
Apa în Europa
Europa are resurse de apă estimate la 1015 m3 ape subterane, 2580 x 109 m3 ape de suprafață (din care 131 x 109 m3 în râuri, 2027 x 109 m3 în lacuri naturale și 422 x 109 m3 în acumulări artificiale) și 4090 x 109 m3 în ghețari. Scurgerea medie (runoff = precipitații minus absorbție în sol și evaporare) este de 304 mm / an, adică 3100 x 109 m3, pe un teritoriu de 10,2 milioane km2 . Raportat la populația Europei (680 milioane locuitori), înseamnă teoretic 4560 m3 / locuitor / an, la o captare totală actuală de 700 m3 / locuitor / an = 1920 l / locuitor / zi.
Aparent, nu ar trebui să existe probleme cantitative privind resursele de apă deși în America de Sud de exemplu există de 10 ori mai multă apă pe cap de locuitor decât în Europa.. Repartiția apei existente la nivel european este însă foarte inegală, țările din nordul Europei având, pe cap de locuitor, resurse de 6-8 ori mai mari decât celelalte. Și totuși se estimează că, în apropierea centrelor urbane din toate țările Europei, cu excepția Irlandei, resursele de ape subterane și de suprafață sunt supraexploatate. Consumul global pe fiecare țară trebuie și el detaliat, căci sunt diferențe importante. În plus, intervine puternica variație sezonieră, variația interanuală și alți factori.
Apa în România
În comparație chiar cu restul Europei, România este o țară cu resurse de apă reduse. În ciuda realizării a numeroase acumulări, volumul de ape de suprafață stătătoare este modest iar râurile au debit relativ mic. Cifric, resursele totale de apă ale României sunt evaluate la 40 x 109 m3 / an, din care din râurile interioare numai 5 x 109 m3 / an (10 x 109 m3 / an în regim amenajat) și 3 x 109 m3 / an apă subterană. Potențialul hidric e aproximat la 1750 m3/locuitor/an, față de media europeană de 4800 m3/locuitor/an. Dunărea este puțin utilizată ca sursă de apă și punerea ei în valoare în acest sens nu se întrevede în viitorul apropiat, deși planuri există. Chiar și ridicând mult procentajul utilizării Dunării ca sursă de apă, volumul de resurse pe cap de locuitor rămâne modest în comparație cu media în Europa.
Rezervele de apă diferă geografic, ele fiind bogate în zonele montane și reduse în Bărăgan și Dobrogea, precum și în unele zone carstice, unde utilizarea apelor meteorice pentru nevoile populației nu este o raritate. Diversele aducțiuni interbazinale nu au anulat discrepanțele și nu cresc pe ansamblu cantitatea de apă, fapt pentru care România are un motiv în plus să manifeste grijă față de apele ei, care pun probleme serioase nu doar cantitativ ci mai ales calitativ.
2.6 Circuitul apei în natură
Cantitățile și procentele anterior amintite la prezentarea cantității și repartiției apei pe Pământ sunt de fapt cantitatea medie de apă aflată la un moment dat într-unul dintre compartimentele hidrosferei (oceanul, ghețarii, apele terestre și subterane, atmosfera și biosfera). Aceasta este într-o continuă dinamică, apa parcurgând binecunoscutul circuit al apei în natură, cu cele două principale componente: terestră și atmosferică. În mod ultrasimplificat putem consdera că circuitul apei în natură se derulează astfel: DIn atmosferă apa ajunge în principal ca ploaie sau ninsori pe suprafața continentelor și oceanelor. De aici o parte se evaporă înapoi în atmosferă iar o altă parte este transportată prin apele de suprafață sau prin ape subterane și ajunge la ocean, de unde prin evaporație o parte ajunge iar în atmosferă. În realitate ciclul este foare complex, cu sute de "bucle" care uneori se închid local, alteori trec prin toate compartimentele hidrosferei la scare întregii planete, deoarece vânturile și curenții marini poartă aceiași moleculă de apă în călătorii pe distanțe uriașe.
Energia care "pune în mișcare" acest uriaș circuit este radiația solară. Dinamica ciclului este variabilă în funcție de sectoarele sale: Statistic, o moleculă de apă staționează în medie 9 zile în rezervorul atmosferic și mai multe milenii în rezervorul oceanic și în calotele glaciare. Totalul evaporației este evaluat la 70 x 1012 m3 / an deasupra continentelor și 350 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor, iar cantitatea totală de precipitații 100 x 1012 m3 / an deasupra continentelor și 320 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor. Diferențele sunt egalate de curgerea apei și gheții de pe continente în ocean la suprafață (38 x 1012 m3 / an) și prin subteran (1,6 x 1012 m3 / an).
Spațial, repartiția apei și raportul evaporare / precipitații cunoaște remarcabile diferențe, în funcție de latitudine, relief, ocean/uscat și alți factori. Temporal, sunt variații sezoniere, cantitatea medie / regiune fiind statistic constantă. Mai ales pe termen lung, căci de la un an la altul există diferențe, fiind cicluri de ani secetoși și respectiv ploioși. Cauzele sunt atât variații naturale cât și efectul de seră cauzat de oameni, a cărui aport este încă greu de cuantificat științific deși tema schimbărilor climatice este tot mult în atenția lumii științifice și politice la nivel mondial.
Norii sunt mase de apă uneori enorme, chiar dacă nouă ne par "ușori". Ei sunt cel mai mare mijloc de transport de pe Terra, deoarece un singur nor de furtună poate conține sute de mii de tone de apă! 633 mm de precipitații (cât e media anuală pe la noi) pe o suprafață de 1 km pătrat înseamnă 633.000.000 litri de apă, adică zeci de mii de vagoane pentru un singur km pătrat. România are 237500 km pătrați, deci.........
Formarea norilor necesită, paradoxal, existența unei cantități de particule solide fine cu rol de nuclee de condensare, adică dacă "poluarea" ar lipsi complet și aerul ar fi "pur" nu am avea nori!
Circuitul apei în natură este influențat de mulți factori. Unii vin din cosmos ( de exemplu variațiile activității soarelui, care determină și oscilații în cantitatea de energie radiată spre pământ), altele din interiorul pământului (de exemplu erupțiile vulcanice, care pot prin particulele ridicate în atmosferă să ecraneze pământul de radiația solară).
Dar clima nu e doar rezultatul a ce face cosmosul și interiorul Terrei, chiar dacă soarele este motorul climei și principalul determinant al temperaturii, vânturilor, precipitațiilor... Pe plan global, dar mai ales pe plan zonal și local, apa e mult legată de vegetație, și nu doar invers, cum putem fi tentați să credem. Și pentru că ne propunem să abordăm apa din punct de vedere ecologic, în capitolul "Apa și biosfera" ne vom apleca mai atent asupra influenței lumii vii asupra ciclului apei în natură și a efectelor acestuia.
2.7 Apa privită de aproape
După ce am văzut câtă apă există pe Terra, cum e repartizată și cum circulă la nivel global, e timpul să privim apa mai de aproape, începând chiar de la nivel de moleculă, pentru a înțelege apoi caracterele ei speciale fizice și chimice, care stau la baza rolului biologic atât de deosebit al apei.
Apa este o substanță chimică, cu formula chimică H2O. Mult timp s-a crezut că apa este o substanță primară ce nu poate fi descompusă în elemente; abia în 1781 Cavendish a infirmat această teorie, sintetizând artifical apă din oxigen și hidrogen, iar Lavoisier a descompus apa în cele două gaze componente, trecând vaporii de apă printr-un tub incandescent.
Apa este o moleculă formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Ca raport volumic avem 2:1 dar ca procent masic în apă este 11,11 % hidrogen și 88,89 % oxigen. Cei doi atomi de hidrogen sunt legați de oxigen prin legături polare covalente. Polaritatea permite ca moleculele să se lege între ele prin legături tip punte de hidrogen. DIstanța între atomul de oxigen și cel de hidrogen este de 0,096 nanometri. Cei doi nuclei de hidrogen stau față de oxigen sub un unghi de 104,50, astfel că molecula are o formă triunghiulară. Masa moleculară relativă a apei este 18, mai exact 18,01534. Energia de ionizare a moleculuei de apă este 12, 63 eV (electronvolți). Un gram de apă pură conține 10-7 grame de ioni H+.
Apa are și în stare lichidă un caracter parțial ordonat, formând asociații efemere în care o moleculă poate fi înconjurată de până la 6 alte molecule, formând efemere octaedre deformate. Densitatea maximă (1000 kg / m3) este la 40C (mai exact la 3,980C). La presiune atmosferică normală, apa fierbe la 1000C și îngheață la 00C. Tensiunea superficială a apei este foarte mare. Capacitatea calorică e de 4,1781 kJ/kg/K la 200C iar căldura specifică de topire 333,3 kJ/kg și de evaporare 2257 kJ/kg.
În stare solidă formează gheață, o structură cristalină deosebită, cu volum mai ridicat cu 9% decât cel al apei lichide, cristal tip hexagonal, cu structură tetraedrică, cu distanță de 0,276 nanometri între nuclee vecine de oxigen. Există însă și feluri mai speciale de gheață, care se formează în condiții deosebite (Gheață tip Ic, II, II, IV, V, VI,VII), unele cu alte structuri cristaline și densități decât gheața "normală". Dacă se produce condensarea din vapori direct ca zăpadă, apar structuri cristaline de o frumusețe și o diversitate nemaiîntâlnită. Au fost clasificate în 8 grupe de bază. Zăpada artificială are structură diferită de cea naturală. Un fulg de zăpadă are peste 1 milion de cristale dinstincte în compoziția sa, iar într-un metru cub de zăpadă pot fi peste 30 de milioane de fulgi! Zăpada e din start foarte diferită: La un centimetru de precipitații sub formă de ploaie corespund în medie un strat cu grosime medei de 12 cm de zăpadă: dacă e foarte afânată poate ajune la 5 cm! În timp, zăpada depusă suferă numeroase metamorfoze, transformări cristaline, de mare importanță practică pentru predicția riscului de avalanșe. Gheața pură perfect cristalizată e perfect transparentă, incoloră, rezistă mecanic pânp la o persine de 2,45 MPa (MegaPascali) și o tracțiune de 0,735 MegaPascali, dar gheața formată din apă de mare e mult mai puțin rezistentă, ceea ce face să poți circula pe râuri și lacuri înghețate dar și să poată spărgătoarele de gheață să răzbească prin banchize.
Apa este în realitate de mai multe feluri, pentru că hidrogenul are mai mulți izotopi. Astfel există și "apă grea" în care în locul hidrogenului este deuteriu. Apa grea există în natură în proporție de abia 1:5000 față de cea "normală" dar are unele proprietăți diferite, ceea ce în conferă importanță practică: Se topește la 3,820C, fierbe la 101,420C , atinge densitatea ei maximă la 11,1850C (deci nu prezintă anomalia de densitate a apei "normale"), densitatea este de 1105,34 kg / m3 la 200C, deci cu circa 10% superioară celei a apei "normale", diferă și indicele de refracție. Reactivitatea chimică e ceva mai mică. Biologic are efecte foarte diferite de apa "normală", fapt utilizat în medicină.
Proprietăților apei datorăm diverse fenomene optice atmosferice cum sunt curcubeul (cu caracteristici în funcție de dimensiunea picăturilor de apă), halourile (mic sau mare, în funcție de tipul de cristal de gheață din nori), aura, spectrul din Brocken etc.
2.8 Compoziția apei
Apa nu apare în natură în stare pură, ci are multe săruri dizolvate și alte substanțe. Desigur proporția variază mult între apele dulci și cele sărate, oceanice sau din lacuri sărate.
Astfel, în ea găsim cationi: calciu, magneziu, sodiu, potasiu, aluminiu, fier, mangan, titan, crom, nichel, cupru, staniu, plumb, zinc, cobalt, arsen, seleniu, cadmiu, sronțiu, bariu, litiu, beriliu etc. ;
anioni : fluor, azotat, brom, fosfat, bor, iod, cian, sulfat, carbonat, bicarbonat, hidroxil, azotit etc. ;
substanțe neionice: silice, substanțe uleioase, petroliere, grase, fenoli, detergenți, gaze dizolvate (oxigen, dioxid de carbon, azot, în cantități mai mici și metan, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, radon etc.) precum și microfloră și faună, care va fi descrisă l acapitolul "Apa și Biosfera".
Abundența relativă a solidelor dizolvate în apă este desigur dependentă mult de natura geologică a zonei și de alți factori. Totuși statistic unele elemente sunt prezente în cea mai mare parte a apelor și au concentrații semnificative, pe când altele apar rar sau numai în cantități extrem de reduse. O statistică asupra compoziției apei potabile propune următoarea ordine a abundenței:
· Constituenți majori (de la 1 la 1000 mg /litru): sodiu, calciu, magneziu, bicarbonat, sulfat, clor, silice;
· Constituenți secundari ( de la 0,01 la 10 mg / litru): fier, stronțiu, potasiu, carbonat, azotat, fluor bor;
· Constituenți minori (de la 0,0001 la 0,1 mg/litru): stibiu, aluminiu, arsen, bariu, brom, cadmiu, crom, cobalt, cupru, germaniu, iod, plumb, litiu, mangan, molibden, nichel, fosfat, rubidiu, seleniu, titan, uraniu, vanadiu, zinc;
· Constituenți prezenți ca urme (de regulă sub 0,001 mg/ litru): beriliu, bismut, ceriu, cesiu, galiu, aur, indiu, lantan, neobiu, platina, aur, ruteniu, scandiu, argint, thaliu, toriu, cositor, tungsten, yterbiu, itriu, zirconiu;
În funcție de ionii dominanți, putem clasifica apa dulce în 24 de categorii. În practică această distincție este foarte utilă la apele minerale. Majoritatea apelor râurilor mari sunt calcice-hidrocarbonatate.
Pentru a ne face o idee despre ce înseamnă în practică aceste concentrații, să vedem ce cantități impresionante de diverse minerale solvite există în medie într-un volum cubic de apă de mare cu latura de o milă: 120.000.000 tone de clorură de sodiu, 18.000.000 tone de clorură de magneziu, 8.000.000 tone de sulfat de magneziu, 6.000.000 tone de sulfat de calciu, 4.000.000 tone de sulfat de potasiu, 550.000 tone de carbonat de calciu, 350.000 de tone de bromură de magneziu, 60.000 de tone de sronțiu, 21.000 tone de bor, 6400 de tone de fluor, 900 tone de bariu, între 100 și 12.000 de tone de iod, 50 până la 350 tone de arsenic, 45 tone de argint, 25 de tone de aur și 7 tone de uraniu.... Într-adevăr, marea ascunde comori... Doar că nu avem capacitatea tehnică de a extrage la nivel industrial aceste minerale din apa mării și continuăm să o facem prin mineritul pe uscat, uneori cu consecințe de mediu catastrofale...
2.9 Caractere fizico-chimice speciale ale apei și importanța lor
Apa este substanța aparent cea mai comună și totuși ieșită din comun, prin caracterele fizico-chimice de excepție, din care derivă proprietăți unice. Despre ele se pot scrie tratate întregi. Prezentăm pe scurt cele care au consecințe importante practice din punct de vedere al rolului apei în lumea vie:
1 Variația neliniară a densității. Prezența punților de hidrogen produce în apa lichidă asociații moleculare de tip polimeric (H2O)n, unde n Î [2; 6], în funcție de temperatură. La presiunea de 1 atm (101325 Pa) și temperatura de 4oC (277,15 K), apa este din puct de vedere statistic un amestec de 30% trimer (având r =9080 kg/m3 ) 70% dimer (având r =10500 kg/m3 ), rezultând o densitate de r =104 kg/m3 - densitatea maximă a apei. În schimb, gheața are o densitate inferioară (r =9100 kg/m3 ), motiv pentru care ea se formează și plutește la suprafața apei, realizând un strat protector sub care viața poate continua. De asemenea, scăderea densității la îngheț produce fisurarea stâncii în care s-a infiltrat apa, deschizând calea pentru rădăcinile plantelor, în schimb congelarea țesuturilor vii produce lezarea lor prin expansiune.
2 Căldura latentă specifică de vaporizare (l ) a apei are o valoare ridicată (1940 kcal / mol). De aceea, transpirația este un mecanism foarte eficient de termoreglare, prin disiparea căldurii.
3 Căldura specifică (c) are o valoare ridicată (1 cal / g x grd). De aceea, apa din țesuturi amortizează șocurile termice, preluând sau cedând căldură cu modificări relativ reduse ale temperaturii, prevenind astfel degerăturile și arsurile. Din punct de vedere al habitatului, întinderile de apă au caracter moderator pentru temperatura ambiantă: Răcirea cu 1oC a 1 m3 de apă poate încălzi cu 1oC 3222,4 m3 de aer.
4 Conductibilitatea termică a apei este ridicată în comparație cu a altor lichide, ceea ce permite uniformizarea temperaturii și disiparea căldurii excesive de proveniență exo- sau endogenă dintr-o anume regiune a organismului.
5 Tensiunea superficială a apei este foarte mare comparativ cu masa ei moleculară, coeficientul de tensiune superficială fiind s =72,7 x 10-3 N/m. Aceasta îi conferă proprietăți capilare bune, importante pentru rolul reologic (în circulația în organismele vii), dar și biochimic, pentru fixarea substratului la suprafața moleculelor enzimatice.
6 Rezistivitatea electrică ridicată (permitivitatea = constanta dielectrică este e =80 la 20 oC) face ca apa să fie un dielectric perfect. În stare impură (săruri solvite), apa devine însă un bun cunductor electric.
7 Momentul de dipol al moleculei de apă este m =1,87 D la 20 oC. Astfel, polaritatea înaltă a moleculei îi permite legarea de ioni (iar punțile de hidrogen de substanțele nepolare), explicând caracterul de emulsionant și excelent solvent.
8 Neutralitatea electrochimică. Apa disociază spontan, dar în procent foarte redus, simetric, în ioni H+ și OH-, fiind pe ansamblu neutră. Ea este chiar element de referință, baza sistemului pH. Astfel, ea este un bun mediu de reacție și, prin caracterul amfoter, amortizează tendințele de modificare a pH-ului.
Proprietăți ale apei de importanță practică sunt și duritatea, alcalinitatea, culoarea, turbiditatea, gustul, mirosul, radioactivitatea etc
Apa este un element indispensabil vieții, pentru toate organismele și ecosistemele, datorită largii răspândiri și calităților deosebite pe care le are. Diversele teorii ale apariției vieții pe pământ acordă apei un rol central, majoritatea considerând oceanul primul și pentru miliarde de ani singurul leagăn al vieții.
Echilibrul natural este adesea perturbat de om, din cauza favorizării unor specii și distrugere a altora, direct sau indirect prin modificările aduse mediului. Dar echilibrul ecologic este un echilibru dinamic, și compoziția cantitativă și calitativă în specii evoluează în timp și spațiu, chiar fără influența omului, cu modificări ciclice sau ireversibile, echilibrul fiind doar pe ansamblu și în dinamică. Ba mai mult, "teoria catastrofelor" afirmă că evoluția ecosistemelor nu este liniară ci cu salturi determinate de evenimente majore climatologice sau de altă natură, iar în cazul particular al apelor de inundații, care sunt un element natural necesar evoluției naturale. De aceea, decelarea procentului contribuției omului la modificările din ecosistemele acvatice și evaluarea semnificației și consecințelor ecologice este o problemă complexă și dificilă. Nu orice modificare naturală sau indusă e dăunătoare și nu orice situație staționară înseamnă un mediu în bună stare ecologică. De aceea, relația apei cu biosfera trebuie cunoscută mai în detaliu.
Toate viețuitoarele, de la bacterii la mamifere, conțin un anumit procent de apă, ea jucând rol crucial, fiind mediul în care au loc toate procesele metabolice. Pentru organismele superioare, aportul de apă din mediu este indispensabil și carențele hidrice sunt mai greu suportate decât cele în alte substanțe.
3.1 Mediul acvatic ca loc de viață
O mare, un râu, un lac nu sunt doar mase de apă, ci trebuie privite împreună cu viețuitoarele din ele, ca ecosisteme. Viața există în aproape orice ape, chiar în cele mai "vitrege" condiții de temperatură, presiune, luminozitate, chimism etc. SUnt viețuitoare în abisurile oceanelor, sub calotele eterne de gheață, în lacuri vulcanice fierbinți sau acide, în apele subterane...
Mediul lichid e mai favorabil vieții ca cel terestru sau aerian, deoarece organismele acvatice se pot deplasa mai ușor în spațiu tridimensional plutind pasiv sau înotând, nedepinzând de un substrat solid. În schimb păsările nu pot rămâne continuu în aer, animalele terestre consumă multă energie pentru deplasare iar plantele terestre sunt cu rarissime excepții fixate la sol.
Apele naturale nu sunt pure, ci sunt emulsii, suspensii, soluții de diverse materii, deci pot fi considerate soluții nutritive. Astfel plantele nu au nevoie de rădăcini. Există alge (dinoflagelatele) care
înoată activ, ca animalele! Animalele acvatice la rândul lor pot trăi toată viața fixate pe un substrat, hrănindu-se și respirând cu hrana și oxigenul adus de curenții de apă ("hrănire prin filtrare") și tot prin apă pot face schimburile sexuale și se pot răspândi larvele.... De aceea, în ape diferența plante / animale nu este așa de clară ca în mediul terestru.
Heterogenitatea fizico-chimică a apelor este mai mare decât se poate crede, diferind în timp și spațiu viteza de curgere, compoziția apei, temperatura, lumina etc. Prin urmare există o diversitate mare a habitatelor, ceea ce permite o diversitate mare în compoziția biocenozelor. Pe de altă parte oscilațiile de temperatură sunt mai atenuate ca în mediul terestru, iar zilele sunt mai scurte din cauza fenomenului de reflexie totală a razelor soarelui la suprafața apei când unghiul de incidență crește peste valoarea-limită. În plus, la adâncimi mari domnește întuneric veșnic.
Definirea habitatelor dintr-un râu se poate face după diverse criterii, ca dimenisuni, plante acvatice, vegetația terestră riverană, substrat etc.
3.2 Noțiuni fundamentale despre organismele vii din ape
Mediul acvatic este destul de străin omului, care de regulă are o imagine foarte simplistă și parțială cu privire la viața acvatică. El se gândește la pești, eventual alge, meduze, scoici (mai ales dacă e vorba de mare), iar despre bacterii se gândește că e o nedorită poluare. În realitate în ape există o imensă diversitate de plante și animale. Cel mai mare animal de pe Terra e balena albastră, și specile de pești sunt extrem de multe, dar nu se pot compara cu complexitatea și diversitatea organismelor de mici dimensiuni, care da fapt au cantitativ și calitativ cel mai important rol.
Bentosul este totalitatea organismelor care trăiesc pe fundul apelor. E format din oligochete (aparținând grupului viermilor inelați); moluște (organisme cu cochilie) cuprinzând melci (gastropode) și scoici (bivalve); larve de insecte (plecoptere, efemeroptere, tricoptere, diptere, larve de libelule...) și altele.
Planctonul este format din organismele ce trăiesc în masa apei și nu se deplasează activ sau se deplasează nesemnifitiv față de antrenarea lor de curenții de apă. Planctonul se împarte în fitoplancton (cum sunt algele: verzi, albastre, diatomee, dinoflagelatele....); bacterioplanctonul; zooplanctonul (cuprinzând mici animale precum protozoare, rotifere, copepode, cladocri etc.)
Nectonul este format din animalele care înoată activ, nefiind obligați să urmeze direcția curenților de apă. E reprezentat în principal de pești.
Cicluri și interacțiuni
Relațiile dintre specii sunt foarte complexe. Clasic se descria circuitul mineralelor cu gruparea organismelor vii în producători (organisme care din substanțe anorganice sintetizează substane organice și eliberează și oxigen, de exemplu algele verzi și albastre, plantele superiare, bacterii etc.); consumatori (direcți sau indirecți cum sunt carnivorele); descompunători (organisme care descompun materiile organice în anorganice, cum sunt multe bacterii, mucegaiuri, ciuperci etc.). În funcție de faptul că atacă organisme vii pentru a își lua substanțele organice sau nu, descompunătorii pot fi clasificați în paraziți și saprofiți. Apa e o soluție de săruri inclusiv substanțe nutritive cum sunt azotul și fosforul. O concentrație mare a acestora și alte condiții favorabile duc la înmulțirea producătorilor primari ceea ce duce în cascadă la dezvoltarea celorlalte grupări. Acest model clasic s-a dovedit simplist și în ziua de astăzi se propun modele mult mai elaborate cu privire la ciclurile substanțelor și relațiile dintre viețuitoare. DUpă nivelul de substanțe trofice putem clasifica apele în oligotrofe, mezotrofe și eutrofe.
Dacă există destul oxigen în apă, descompunerea se face aerob și rezultă de regulă substanțe netoxice, care eventual sunt hrană penru producători. LIpsa de oxigen duce la creșterea proceselor anaerobe, din care rezultă compuși toxici cum sunt hidrogenul sulfurat și amoniacul, care perturbă funcționarea ciclurilor normale. Scăderea oxigenului dizolvat poate fi din cauze fizice ale acelui râu / lac etc. sau din cauze biologice, cum e excesul de nutrienți care duce la o creștere masivă a organismelor ce consumă oxigen.
3.3 Viața acvatică - indicator al calității apei
Analizele chimice reflectă starea de moment a apelor. Oricât de dese și precise ar fi, sunt orientative, nu arată starea generală, iar undele de poluare pot trece neobservate între două recoltări de probe. În schimb, organismele vii sunt suspuse tot timpul condițiillor mediului și supraviețuiesc cele ce rezistă la toate presiunile, toleranța fiind diferită de la specie la specie, unele fiind mai tolerante ("specii euribionte") iar altele mai puțin ("specii stenobionte"). Astfel prezența sau absența unei specii e indicator mai fidel de calitate decât o analiză fizică sau chimică periodică. Dar se poate ști mult mai mult dacă facem analize mai detaliate decât prezența sau absența unei specii. Procentul numeric și evoluția lui în timp, starea fiziologică / de sănătate și reproducere a indivizilor dintr-o specie dau indicații și mai detaliate.
Din cauza competiției naturale dintre specii, reducerea sau dIspariția uneia duce la la dezvoltarea mai puternică a alteia, care e mai adaptată sau adaptabilă la noile condiții intervenite. La deteriorarea mediuluide obicei dispar speciile autohtone și se înmulțesc cele mai rezistente dar care normal apăreau puțin sau deloc în acea apă. Oricum relațile sunt mult mai complexe decât o simplă competiție, există și unele de "colaborare" plus clasicul lanț alimentar. Asociațiile de viețuitoare nu sunt deloc întâmplătoare. De aceea, cantitatea totală de viețuitoare în sine nu spune mult despre sănătatea acelei ape și scăderea biodiversității trebuie să fie un semnal de alarmă.
DIn păcate nici o autoritate publică nu face analize ecologice complexe a apelor, pe toate grupele de organisme vii. Nu prea există inventare a ecosistemelor acvatice și prin urmare omul nici nu prea știe ce are de protejat și nici nu poate înțelege complet procesele din ecosistem.
Analiza biologică a apei se poate face în două moduri principale:
· Metode ecologice: SUnt directe și se bazează pe interdependența dinte organisme și mediu, făcându-se analize ale speciilor indicatoare și ale le biocenozelor pe ansamblu.
· Metode fiziologice: Sunt metode indirecte și au în vedere modul de comportare și reacțiile fiziologic ale organismelor acvatice față de mediu.
O metodă larg răspândită de analiză biologică este cea bazată pe sistemul saprobiilor. Bazele au fost puse de Kolkwitz și Marson în 1908 - 1900. Pe baza prezenței și abundenței anumitor specii microscopice în ape se poate determina gradul de poluare a acestora (în principal cu sunbstanțe organice biodegradabile). Sistemul clasic a fost mult criticat, dar există multe variante îmbunătățite și care au ân continuare o largă aplicabilitate. Există și specii indicatoare specifice de poluare cu anumite substanțe.
3.4 Efecte ale vieții acvatice asupra calității apei
Viața din ape incluențează masiv calitatea acestora. Prezentîm pe scurt câteva exemple:
Epurarea naturală a apelor
Epurarea naturală a apelor, impropriu numită autoepurare, este o sumă de procese fizice, chimice și biologice prin care se reduc treptat încărcăturile de poluanți deversate în râuri sau lacuri, în mod deosebit substanțele organice biodegradabile. Procesul biologic corespunde lanțului trofic tipic, care poate fi descris ultrasimplificat astfel: Bacteriile autotrofe consumă substanțe anorganice iar cele heterotrofe consumă substanțele organice din ape. Împreună cele două clase de bacterii constituie hrană pentru protozoare (ciliate, flagelate etc.) care de fapt pot consuma și direct detritus (substanță organică nevie), acestea pentru viermi, rotifere, larve, moluște etc. care la rândul lor sunt consumați de pești. Macronevertebratele contibuie mult și prin alte mecanisme: spongienii, brizoanele și bivalvele filtrează apa, tubificidele și larvele de chironomide aerează și afânează mâlul și îl stabilizează etc.
De asemenea, plantele clorofiliene produc oxigen, consumă bioxid de carbon și săruri minerale. la rândul lor sunt hrană pentru fitofage (animale ce consumă plante) și uneori ele extrag din apă și substanțe organice. Macrofitele sunt adevărate filtre biologice și de asemenea sunt și adăpost pentru alte specii. Unele plante pot absorbi eficient metale grele și radionuclizi, contribuind la detoxifierea respectiv dezactivarea apei, dacă nu se depășește o anumită concentrație. Pe această bază se poate realiza epurarea cu plante a apelor uzate sau decontaminarea unor ape prin intruducerea unor plante ce rețin respectivele substanțe și recoltarea și îndepărtarea acelor plante cu tot cu toxicul care prin alte metode ar fi fost extrem de greu sau deloc colectabil și evacuabil.
Concentrarea de-a lungul lanțului alimentar.
Unele viețuitoare acvatice, plante, animale sau microorganisme, din cauza modului și mediului de viață, al particularităților metabolice ale organismului lor și al farmacodinamicii unor substanțe, ajung să realizeze în cadrul ecosistemului acvatic respectiv o enormă concentrare a poluantului de-a lungul lanțului alimentar. De exemplu, într-un studiu, dieldrinul, nedozabil în apă, ajungea la 0,001 ppm în fitoplancton, 0,02 ppm în zooplancton, 0,1 ppm în pești și peste 1 ppm la cormorani. Pentru DDT, concentrarea este și mai intensă: Factorul de concentrare este de 100 în plancton, 10.000 în pește și 250.000.000 în ihtiofage!. Este pe de o parte un fel de proces de epurare biologică, dar astfel toxicul poate ajunge în cantități tot mai mari la animale superioare și la om deși în apă avea concentrații mici și nepericuloase.
Eutrofizarea
O apă bogată în nutrienți înseamnă viață intensă daca există ți destulă lumină, oxigen etc. Dacă sunt multe substanțe trofice se poate ajunge la o dezvoltare explozivă a algelor ("înflorirea apelor") sau altor producători primari și în cascadă a restului vieții acvatice prin ciclurile nutritive. Asta înseamnă și creșterea
consumului de oxigen (descompunători, producătorii în cursul nopți, peștii etc.). Uneori suprafața apei se blochează de plante sau transparența scade și fotosinteza e afectată. Pe ansamblu nu mai poat produce destul oxigen și face față cererii tot mai ridicate, plus algele albastre produc toxine, se ajunge la moartea peștilor etc. fenomen impropriu numit eutrofizare.
Plante invazive
Și plante superioare legate de ape pot crea mari probleme , în special dacă ajung ân medii străine, unde creșterea lor e favorizată de condițiile de climă etc. și nu au alte plante sau animale care să le conroleze înmulțirea. Se ajunge la înmulțiri spectaculoase care pot "sufoca" apele acoperindu-le comple,t cum s-a întâmplat în SUA în secolul XIX pe Mississippi. Ipactul negativ este și asupra biodivrsității și asupra calității apei.
Invaziile se combat mecanic (prin recoltare cu mașini specializate), chimic (prin erbicide specifice) și biologic (prin introducerea de specii care le consumă). Există și căi hibride, la limita dintre chimic și biologic. Astfel multe invazii de alge pot fi controlate punând în apă anume resturi de plante ce prin putrefacție produc substanțe inhibitoare puternice ale creșterii algelor.
Soluția este desigur să previi, să nu introduci specii străine decât cu extreme precauții.
3.5 Influența vegetației asupra circuitului apei în natură
Vegetația are o influență importantă asupra circuitului apei în natură prin intercepție, infiltrație, transpirație și reducerea eroziunii.
În lipsa vegetației, ploaia ( apele meteorice în general) se scurg total sau în cea mai mare parte pe suprafața solului spre apele curgătoare permanente, producând eroziunea solului și viituri. Vegetația însă interceptează ploaia și funcționează ca un rezervor temporar, stocând pe moment o mare parte din apă. Astfel, în funcție de specie și alți factori, un copac poate intercepta de la sub 5% la peste 50% din apa de ploaie incidentă, dar de regulă procentul se încadrează între 20 și 45 %. Contează nu doar specia de arbore ci și vârsta, starea lui de sănătate, anotimpul, temperatura etc.! Suprafețele deforestate și mai ales culturile agricole au un nivel de intercepție incomparabil mai redus. Nu degeaba pădurea este numită casa apelor
Apa interceptată de vegetație este aparent "stocată" pe moment Ea se scurge lent, treptat, iar o parte importantă se infiltrează în sol și respectiv se evaporă. Rata de infiltrație în sol depinde și ea foarte mult de tipul de vegetație, nu doar de natura, panta și configurația solului. Astfel, pădurea și pășunile au o rată de infiltrație foarte bună, pe când folosințele agricole au una mai redusă.
Rata de evaporare la rândul ei nu depinde numai de climă, ci foarte mult de vegetație. Aceasta interceptează ploaia și totodată mărește prin frunzele ei foarte mult suprafața de evaporare și în plus are și rol activ prin transpirație. Astfel vegetația contribuie puternic la menținerea unui nivel de umiditate atmosferică necesar unui climat perceput ca favorabil pentru om. Rata de transpirație este foarte diferită de la o plantă la alta. Astfel, pinul are un coeficient de 110, plopul tremurător 873, teiul 1038, cerul 669, ulmul 738, carpenul 787, fagul 1043... iar dintre plantele de cultură floarea soarelui 623, castraveții 1549, cartofii 2100, fasolea 1699, grâul 1100-2000.... De acest lucru trebuie ținut cont la alegerea culturilor agricole, în funcție și de apa disponibilă.
Un nivel înalt de intercepție asigură o eroziune redusă a solului și oscilații reduse a nivelului apelor curgătoare, fără viituri mari, evitând colmatări sau respectiv eroziuni puternice în maluri sau fundul albiilor. Pădurile asigură o foarte bună protecție la eroziune. Pe alte terenuri, eroziunea este mult mai puternică: De 1,6 ori la pădure defrișată, de 220 ori la drumuri nepavate, de 7-1500 ori la incendiere, de 100-1000 de ori la teren cultivat agricol, de 1000 de ori la minerit de suprafață și de 2000 de ori la activitate de construcții. Conform unor statistici din SUA, eroziunea solului îndepărtează anual pe o milă pătrată următoarele cantități de sol: 24t la păduri, 240 t la pășuni, 4800 t la terenuri agricole, 12000 t la teren defrișat, 48000 t la minerit la suprafață sau la activități de construcții.... După cum se vede, pădurile și apoi pășunile protejează solul, zonele transformate de om, chiar acoperite cu vegetație, fiind mult mai expuse eroziunii. În plus, apa nereținută de terenurile care nu mai au acoperirea de vegetație naturală rețin mult mai puțin apa și ea produce viituri și debite mari pe râuri. Râurile produc și ele o eroziune accelerată, ducând la pierdere de terenuri și colmatări în aval. În SUA de exemplu volumul total al lacurilor de acumulare scade anual în medie cu 0, 22%, dar cu mari diferențe de la un lac la altul. Îndiguirea râurilor nu înlătură eroziunea, ci o transferă în zona neîndiguite de mai aval sau / și o mută la fundul albiei râului, cu consecințe în lanț.
Intercepția și transpirația au importanță practică mai mare decât poate să poară la prima vedere. Înlocuirea unui tip de vegetație cu altul poate modifica dramatic regimul hidrologic într-un bazin, deși aparent s-a păstrat categoria de folosință a terenului. Astfel, coniferele interceptează mai puținăapă decât foioasele, dar nu și în perioadele când sunt desfrunzite. Anumite specii au rată de evaporotranspirație foarte ridicate și dacă au și rădăcini adânci pot scădea la anumite condiți climatice în mod dramatic debitele de apă de suprafață sau subterană. Astfel, în sud-vestul arid al SUA s-a răspândit enorm planta Tamarix pentandra, adusă din Asia pentru a combate eroziunea solului, de la 4000 de hectare în 1920 la peste 400.000 hectare în 1960. în New Mexico, în bazinul superior al Rio Grande, ocupând și malurile apelor, având rădăcini foarte adânci și o rată foarte mare de transpirație, a "izbutit" să reducă cu 45% debitele râurilor din regiune, afectând grav și alimentările cu apă și trebuind combătută ca un inamic...
De asemenea reîmpăduririle reduc scurgerea și deci normalizează situația, dar dacă între timp amenajările hidrotehnice reușesc pe moment acceptabil să controleze inundațiile și necesarul de apă e mare în aval, reîmpădurirea ajunge să fie percepută ca pericol pentru comunitățiule rivereane din aval deoarece prin creșterea intercepției și evaporotranspirației scad debitele pe râuri. S-a ajuns chair în unele țări să se facă defrișări intenționate pentru creșterea debitelor pe râuri, pentru a rezolva crize grave de alimentare cu apă în aval, ignorând consecințele negative locale în zonle defrișate și cele regionale climatologice...
Desecarea turbăriilor a produs surprize din punct de vedere hidrologic: La configurație morfologică și regim hidrologic inițial identic, s-a constatat că unele mlaștini de turbă drenate reținau mai multă apă, acționând ca tampon antiinundație, pe când altele aveau o intercepție mai scăzută. S-a constatat că intercepțai scădea la turboriile populate cu Sphagnum, care prin scăderea umidități involua și își reducea mult capacitatea de stocare a apei, pe când turbăriile cu alte specii de mușchi dovedeau modificări structurale mai reduse prin drenaj în schimb o intercepție mai mare, fiind mai uscate și cu "loc de stocaj disponibil" mai mare.
Inundațiile afectează și flora și fauna, dar unele specii sunt adaptate, altele nu. Majoritatea animalelor fug din calea inundațiilor, adesea le presimt și chiar pot fi organisme indicatoare. Marile mamifere știu să înoate, păsările și insectele zboară iar amfibienii și alte animale sunt oricum obișnuiși ai apei. Plantele nu pot evita apele, dar unele sunt adaptate. Astfel, la inundații se distrug culturile agricole, mor merii, prunii, dar și stejarii, molidul... în schimb salcia și teiul nu sunt afectate.
3.6 Un sanctuar al vieții: zonele umede
Zonele umede sunt un important habitat pentru pești și moluște, păsări de apă și un mare număr de animale, precum și pentru multe plante, insecte și alte viețuitoare. Contribuie la menținerea calității apei, filtrează poluanții, rețin materialul sedimentar, prin vegetația bogată oxigenează apa, absorb chimicale și nutrienții (azot, fosfor etc.) sau îi reciclează, reglează microclimatul, contribuie la prevenirea inundațiilor, a eroziunii, la reîncărcarea acviferelor, alimentarea cu apă, producția de cherestea, stuf și alte plante exploatabile, producția de energie (turbă), oferă loc de pășunat, pescuit, vânătoare, recreere, activități educative, cercetare științifică și nu în ultimul rând zonele umee au o valoare estetică ce trebuie apreciată.
Cauzele principale de dispariție sau degradare a zonelor umede sunt foarte diverse: Drenaj pentru obținere de teren arabil sau alte folosințe agricole și asimilate (forestier); drenaj pentru controlul înmulțirii unor specii de exemplu țânțari; dragare și îndiguire pentru navigație, protecție antiinundații, întreținere lacuri de acumulare; Umplere / acoperire în scop de depozitare de material dragat, nămol, moloz de construcții etc.; Construcții de șosele, locuințe, platforme industriale, alte asemenea folosințe; Distrugere a vieții din zona umede prin deversări de substanțe toxice, exces de nutrienți de proveniență dinape uzate sau agricultură etc.; Minerit de suprafață în zone umede pentru cărbune, nisip, fosfați sau alte materiale.
Mai sunt și cauze indirecte ce duc la reducerea sau dispariția zonelor umede: Schimbarea fluxului natural al sedimentelor prin baraje, îndiguiri, canalizare etc. ; Modificări hidrogeologice generate de construcții, canale adânci etc.; coborârea nivelului freatic prin supraexploatarea apelor subterane sau subsidența lor generată de exploatări de petrol, gaz, minerale diverse.
Există și factori naturali ce amenință zonele umede: Secete, uragane, ridicarea nivelului mării, eroziunea, efecte biotice de genul specii ce dezechilibrează ecosistemul.
Valoarea zonelor umede este tot mai mult conștientizată. Au fost adoptate și convenții internaționale pentru protecția lor. Sunt țări care au stopat desecările și chiar le refac, altele însă continuă să le agreseze.
Apa a fost și este un element central în viața societății umane, așezările și civilizația înflorind în prezența resurselor de apă și pierind adesea odată cu dispariția sau degradarea acestora. Apa poate fi atât factor pozitiv cât și negativ de dezvoltare, poate fi mijloc și obiect de muncă, este o resursă reînnoibilă dar de neînlocuit. De la bun universal și gratuit, asemenea aerului, a devenit o marfă cu preț uneori foarte ridicat
4.1 Nevoile de apă ale societății umane
Colectivitățile umane necesită apă pentru un spectru de nevoi mult mai larg decât alte viețuitoare și dețin în bună măsiră controlul resurselor de apă, pe care le utilizează în interesul propriei specii. Nevoile plantelor și animalelor care nu aduceau beneficiu direct ușor perceptibil omului au fost multă vreme ignorate, dar în ultimele decenii atitudinea e în curs de revizuire spre o abordare mai durabilă și ecologică a problemelor de management a apelor, cu care satisfacerea nevoilor colectivităților umane e compatibilă.
Să le trecem în revistă:
Nevoi ale colectivităților umane sunt în primul rînd sunt nevoile directe pentru populație (70-360 l/zi): Nevoi gospodărești / individuale cum sunt cele pentru asigurarea nevoilor fiziologice de aport hidric zilnic (2,5 l/zi), pentru asigurarea igienei personale, pentru întreținerea curățeniei locuinței (40-280 l/zi), pentru spălarea alimentelor, pentru prepararea hranei...
Urmează nevoi publice al comunității: consum divers de apă din unități sanitare, de cultură și educație, de deservire etc. (25 - 60 l/zi), nevoi pentru stingerea incendiilor și alte nevoi excepționale; nevoi urbanistice (5-20 l/zi/locuitor) cum sunt apele pentru spălatul și stropitul străzilor, piețelor etc., pentru fântâni arteziene și alte asemenea; pentru stropirea spațiilor verzi. Există și nevoi nevoi recreaționale - înot, navigație de agrement etc.
Avem apoi nevoile pentru activitățile economice ale colectivităților umane: Nevoi pentru industrie ( ape de răcire, pentru generare de energie electircă ex. în hidrocentrale, în procese tehnologice ca solvent sau reactant etc.), nevoi pentru zootehnie, pentru piscicultură, pentru stropiri și irigații în agricultură, nevoi pentru transport (navigație) etc.
Nu în ultimul rând, prin descărcarea apelor uzate în efluent, apa servește pentru înlăturarea deșeurilor (Deși dezavantajele create pentru natură - și implicit tot pentru om! - cer limitarea severă a acestei "utilizări").
Utilizarea apelor este în continuă dinamică. Statisticile oficiale oferă de regulă date detaliate depre consumul de apă potabilă, de consumul din industrie și agricultură. Alte folosințe merită și ele luate în seamă. De exemplu utilizarea pentru agrement a apelor, care este tot mai populară. În SUA, numărul de ambarcațiuni de agrement era de 8, 8 milioane în 1976, 11,8 milioane în 1980 și 13, 9 milioane în 1985, cu tendință de creștere continuă. NUmărul de licențe de pescar amator a crescut de la 31, 1 milioane în 1970 la 35,2 milioane în 1980 și 36,1 milioane în 1984. Activitățile recreative pe ape au înregistrat anual la navigare / călătorii pe ape 101868 mi ore vizitator, la schi nautic 6420, la înot și scufundări 56220 și la pescuit 190140 mii ore-vizitator... Agrementul pe ape își ia tributul: SUA au între 1000 și 1800 de morți pe an în accidente de navigație de agrement! De asemenea are impact asupra mediului, deoarece valurile de la barcile cu motor si schiul nautic erodează malurile lacurilor.
Irigațiile. 80% din apa consumată pe plan mondial este pentru irigații! dar peste 50% din apa prelevată pentru irigații de fapt nu ajunge la destinație!
Irigarea a produs numeroase catastrofe ecologice. Se apreciază că sfârșitul multor civilizații celebre a venit din cauza irigării excesive ce a dus la sărătrarea solului.
Și în epoca modernă irigațiile abuzează adesea de rezervele de apă. Marea Caspică și-a redus nivelul cu trei metri în ultimii 70 de ani, fapt ce poate fi pus parțial pe seama schimbărilor climatice dar la care contribuie și reducerea debitului afluenților - mai precis Volga - prin masivele prelevări de ape pentru irigații. Scăderea nivelului afectează nevigația dar mai grav este creșterea cu 30% a salinității, ceea ce are grave consecințe biologice și desigur și economice, prin reducerea recoltelor de pește. Prin canalul Volga-Don a fost adusă mai multă apă dulce din DOn pentru salvarea Mării Caspice. Natura însă pedepsește aceste manipulări negândite: Reducerea aportului de apă al Donului în Marea de Azov a făcut ca salinitatea ei să crească cu 40% în câteva decenii, cu consecințe foarte grave asupra faunei dar și a economiei piscicole.
Cel mai celebru este însă tragicul caz al Mării Aral:Cele două fluvii care o alimentau, Amu-Daria și Syr-Daria, au fost din anii '60 ținta unei prelevări nechibzuite de ape în scop de irigații, reducându-le debitul așa de mult încât în 30 de ani marea Aral a pierdut peste 40 % din suprafață și 60% din volum, salinitatea s-a triplat iar nivelul mării a scăzut cu 14 metri. Acest fapt a coborât nivelul apei freatice pe o suprafață lată de 80 până la 170 de km și a expus creat 24.000 km2 de sol acoperit cu sare - fostul fund al mării - de pe care vânturile antrenează furtui de praf de sare ce compromit terenurile agricole din jurul fostei mări.
Marea Moartă era alimentată de Iordan și intensa evaporare era compensată de apa dulce adusă de acest râu binecunoscut, menținându-se și o stratificație a mării, cu un strat superficial de circa 40 de metri mai puțin sărat decât apa de adâncime. Prelevarea intensă pentru irigații a făcut ca nivelul Mării Moarte să scadă și stratificația să dispară, apărând și un turnover spectaculos prin care au fost aduse la suprafață apele de adâncime deosebit de sărate și s-a intensificat cristalizarea sării pe maluri. COnsecințele ecologice sunt încă incomplet cunoscute.
Irigațiile sunt scumpe. Costul mediu statistic de creare a unui sistem de irigații este, pe hectar, de 1460 USD în Asia de SUd-Est, de 1500 USD în America Latină, 2400 USD în Africa și 2467 USD în Orientul Mijlociu. Reabilitarea unor sisteme existente costă statistic la hectar în medie 420 de USD în America Latină, 418 USD în Extremul Orient, 500 USD în Africa și 560 în Orientul Mijlociu.
Multiplele roluri și obiective impun o utilizare rațională a apei, motiv pentru care consumul este de regulă normat. Managementul resurselor de apă implică și măsuri de monitorizare cantitativă și calitativă a apelor, de prevenire și control al inundațiilor, de management bazinal și interbazinal (stocaj, drenaj, transferuri etc.), de controlare a salinității, sedimentelor, insectelor etc.
4.2 Sursele și situația asigurării necesarului de apă
Toate formele de viață au nevoie de apă. După cum am arătat anterior, nevoile biologice ale omului sunt modeste, de numai câțiva litri pe zi. Totuși, omul modern consumă mult mai mult. Până nu de mult însă omul a privit numai la necesitățile sale de apă, mereu crescânde, pentru satisfacerea cărora a apelat treptat la noi surse. Țări precum Ciprul, Danemarca, Slovenia, Elveția își asigură 80-100% din necesar din ape subterane; Spania, Belgia, Finlanda, Olanda își asigură peste 90% din ape de suprafață, Malta apelează și la ape meteorice, țările arabe se bazează mult (uneori exclusiv) pe desalinizarea apei marine și experimentează exploatarea ghețarilor, ploile artificiale etc.
Acumulările artificiale și sistemele de irigații, aducțiunile interbazinale și regularizarea cursurilor de apă, exploatarea masivă a pânzelor freatice și a apelor de adâncime și mai ales poluarea tuturor surselor de apă pun probleme serioase din punct de vedere ecologic, amenințând dezvoltarea durabilă în general și adesea deja și direct sănătatea colectivităților umane actuale.
Pe plan mondial, consumul de apă și domeniile de consum variază mult. Pe ansamblu este în creștere, dar țările dezvoltate, după ce au atins un vârf de consum la mijlocul anilor 70, au luat măsuri de economie și au reușit chiar o reducere treptată a consumului de apă. Astfel în 1980 consumul de apă pe cap de locuitor a fost de 1980 m3 în SUA, 1172 în Canada, 962 în Egipt, 946 în Finlanda, 836 în Belgia, 460 în China, 423 în Polonia, doar 60 în Malta..... În 1990, consumul de apă pentru industrie a atins 250 milioane tone pentru fier și oțel, 30 milioane tone pentru industria aluminiului, 21 milioane tone pentru industria îngrășămintelor chimice, 14 milioane tone pentru industria alimentară, 47 milioane tone pentru industria celulozei și hârtiei, 50 milioane tone pentru industria textilă, 9 milioane tone pentru industria cauciucului, 75 milioane tone pentru industria rafinări petrolului, 15 milioane tone în alte industrii.... În total peste 500.000.000 tone de apă!
Asigurarea corespunzătoare a populației cu apă este o problemă peste tot, deși este în principiu declarată prioritară față de satisfacerea altor nevoi de apă (industrie, agricultură etc.). Ca domeniu de utilizare, destinația este și ea foarte diferită în funcție de mulți factori. Astfel, pentru țări precum Olanda, Belgia, Austria sau Franța, principala utilizare ex situ este ca apă de răcire; pentru Norvegia și Suedia sunt alte utilizări industriale, pentru Grecia, Italia, Portugalia, Turcia principala utilizare este cea pentru irigații.....SUA, care are cel mai mare consum pe cap de locuitor, avea în 1985 ca principale utilizări ex situ sectorul energetic (la termocentrale) - peste 50% din total, urmată de irigații (30%) .... Din total, 81,7% din apă era dulce și 18,3% era apă de mare. Apa dulce era ca origine 78,3% apă de suprafață și 21,7% apă subterană. Apa potabilă utilizată a fost însă 56% din surse subterane, cu mari variații, de la sub 25% în Colorado la peste 90% în Florida, Idaho, Nebraska și New Mexico.
Consumul de apă a crescut continuu pe plan mondial, crescâbd de trei ori față de 1950, iar pierderile definitive din apele de suprafață sau subterane au crescut de peste șapte ori în ultimul secol.
În Europa, utilizarea apei pe categorii de folosință este foarte diferită de la o țară la alta. Astfel, în Germania, Belgia, Finlanda, Lituania, peste 80 % din apa captată este folosită în industrie. În Grecia, Italia, Danemarca, Spania, industria consumă sub 30 %. În Luxembourg, Anglia și Malta, nevoilor publice li se alocă peste 50 %, iar agricultura este principalul utilizator în toate țările din sudul Europei .
În România, utilizarea apei este foarte diversă, existând o serie de particularități. Prețul este încă foarte redus și consumul cu randament scăzut, putându-se frecvent vorbi de risipă. Situația s-a modificat mult în ultimii ani. A scăzut consumul în industrie și în zootehnie, prin reducerea activității espectivelor sectoare. Pentru irigații, în 1988, în 90 % din sisteme, apa nu corespundea normelor legale (STAS 9450 / 88). Actualmente, utilizarea apei pentru irigații s-a redus foarte mult, iar în privința calității ei nu mai există date. Pentru îmbăiere, nici o zonă amenajată naturală nu îndeplinea normele de calitate în vigoare ( STAS 12585 / 87, iar din iunie 2002 Normele de Calitate aprobate prin HG 459 / 2002), nefiind prin urmare niciuna autorizată sanitar. Legat de acoperirea nevoilor de apă ale populației, a crescut procentul de alimentare în sistem centralizat, actualmente peste 60 % din populație (90% din populația urbană și 15 % din cea rurală) are asigurată aprovizionarea cu apă potabilă în sistem centralizat. Sursa predominantă o reprezintă apele de suprafață. Consumul menajer mediu în 1995 de exemplu a fost de 264 l / om / zi, valoare puternic supraestimată din cauza marilor pierderi din rețele. Ca sisteme de alimentare individuală, sunt în evidență aproape un milion de fântâni. Problemele sunt numeroase și grave: Nu toate sursele de suprafață sunt protejate sanitar, multe rețele funcționează cu intermitențe peste limitele admise, iar o mare parte din instalațiile de tratare au eficiență sub 90 %.
4.3 Impactul antropogen asupra calității apei
Orice activitate umană are un impact potențial asupra mediului înconjurător. Ca parte a naturii, omul internacționează desigur cu mediul, dar stadiul la care a ajuns civilizația umană face ca noi să fim oarecum ieșiti parțial de sub legile naturii și mecanismele ei de reglare, ceea ce ne face mai puternici dar totodată foarte vulnerabili, greșelile nemaifiindu-ne corectate prompt de natură. Trebuie acum tot mai mult să ne purtăm de grijă singuri și nouă dar și naturii, de care conntinuăm totuși să depindem. De aceea trebuie să evaluăm cu atenție impactul omului asupra calității apelor, pe care îl putem sintetiza astfel:
Modificări ale ciclului hidrologic
Aceste modificări pot viza capacitatea de mixaj sau diluție sau echilibrul hidrologic al regiunii:
· Defișări: scade capacitatea de retenție a apei, crește eroziunea și sedimentarea
· Lacuri aritificiale: cresc evaporarea, sedimentarea și timpul de rezidență a apei, astfel că în aval scad nutrienții și suspensiile și adesea crește salinitatea; Prizarea de ape de la fund la lacuri adânci dau aval ape reci, anoxice, cu compuși toxici etc.; uzinarea neregulată produce debite cu mari oscilații;
· Irigațiile: Produc sărăturarea solurilor și apelor subterane în regiuni semiaride și aride;
· Dragarea pentru navigație produce mobilizarea sedimentelor și creșterea concentrației unor toxici;
· Aducțiuile interbazinale scad capacitatea de diluție a râului din care se fac și îi cresc salinitatea, coboară nivelele freatice și fac transfer interbazinal de poluanți;
· Desecările de zone umede: reduc biodiversitatea, capacitatea apelor de autoepurare biologică și biochimică; scad capacitatea de ateuare a apelor mari;
· SUpraexploatarea acviferelor costale și dragarea estuarelor duce la invazia apelor sărate în interior;
Modificări ale ciclurilor naturale biogeochimice, în sensul amplificării sau diminuării lor:
· Poluarea fecaloid-menajeră și îngrășămintele chimice aplicate neștiințific etc. aduc un mare aport;
· Reducerea zonelor umede reduce capacitatea naturală de stocare și degradare a poluanților și nutrienților;
· construcțiile, șoselele, decopertările, haldările, defrișările etc. cresc eroziunea mecanică și deci aportul;
Poluarea cu substanțe naturale:
Poluarea directă și indirectă prin deversări (directe sau indirecte) de substanțe naturale în apă, cum sunt sarea (clorura de sodiu) pusă pe șosele, îngrășămintele cu azot, fosfor și potasiu folosite în agricultură, dioxidul ce carbon și alși compuși rezultați din arderea petrolulu, cărbunelui, gazului metan și altor combustibil fosili; mineralele antrenate în ape din haldele miniere expuse la zi etc.
Poluarea cu substanțe sintetice:
Deversări directe sau indirecte de substanțe sintetice în apă, organice sau anorganice. Asemenea substanțe sunt de exemplul masele plastice, biocidele (pesticide, ierbicide, insecticide, fungicide etc.), tetraetilplumbul, deșeurile radioactive etc.
4.4 Principalele probleme de calitate a apei
Multe efecte ale poluării se văd doar pe termen lung. Cum omul poluează puternic mediul la scară globală abia de câteva decenii, este clar că nu cunoaștem exact consecințele, mai ales cele asupra unor sisteme complexe și vaste cum sunt oceanele, acviferele subterane, ecosistemele legate de ape. De aceea, principiul precauției ar trebui să fie luat mult mai în serios.
Poluarea apelor are o istorie în care putem oarecum distinge faze succesive de percepție a problemelor. În anii '50 principala temă de îngrijorare a fost scăderea oxigenului, în anii '60 s-a adăugat eutrofizarea, în anii '70 metalele grele, în anii '80 acidifierea, nitrații și micropoluanții organici. Anii '90 au concentrat puternic atenția pe degradarea apelor subterane. Aceste faze nu sunt faze de poluare ci de conștientizare publică succesivă a diverselor aspecte. Ar fi evident de dorit ca în probleme de ape să existe perceperi complete și corecte și nu doar "pe bucăți", abordări globale integrate proactive și nu "mode", abordări reactive și sectoriale.
Există mari diferențe de abordare și decalaje în lume. Astfel, țările tehnologic avansate sunt în ultimele decenii în curs de a își reface măcar parțial calitatea apelor grav afectată în perioada 1900 - 1950, pe cînd cele în curs de dezvoltare sunt acum în plin proces de a își degrada apele.
Principalele probleme de calitate a apei dulci de pe Terra pot fi grupate astfel:
· Agenții patogeni
Boli virale, bacteriene și parazitare. Problematica e abordată mai pe larg în fascicului "Apa potabilă"
· Compușii organici biodegradabili și conținutul de oxigen
Sunt în continuare o problemă mare. Monitorizarea doar prin parametrii CCO și CBO (consum chimic și biochimic de oxigen) nu e suficientă. Mulți compuși organici particulați sunt puțin și doar foarte general cunoscuți, de genul "acizi humici". Paradoxal, un râu grav poluat cu compușii organici biodegradabili e bine să fie poluat și cu mult azotat, ca in extremis să se poată furniza oxigen prin denitrificare! · Suspensiile
Suspensile în râuri și lacuri pe lângă efectele propri masice (colmatări, turbiditate etc.) sunt un transportator major de poluanți. Majoritatea se depun pe drum, nu ajung în ocean. Există și suspensii "autohtone" care nu au fost aduse în râuri / lacuri ci produse local de exemplu de unele alge, de precipitarea unor substanțe... Recoltările de probe pun mari probleme prin marea varianță a suspensiilor. Ele sunt adesea subestimate.
· Eutrofizarea
A fost prezentată în capitolul "apa și biosfera" și va fi reluată în fasciculul "Apele de suprafață".
· Nitrații
Pot afecta sănătatea omului. SUnt o mare problemă, generată mai ales de agricultură.
· Salinitatea
Se produce din cauza irigațiilor excesive, a mineritului, prsărării pe șosele, supraexploatării apelor subterane. Există și cauze naturale.
· Metalele grele
Prim marea lor toxicitate sunt o problemă gravă. Provin mai ales din industrie, minerit, depozite de deșeuri. SUnt și contaminări naturale.
· MIcropoluanții organici
SUnt în principal cei organo-halogenați, mai ales pesticidele. Se epurează greu și au o mare diversitate, fiind greu de identificat individual. AU și mare persistență și mlte sunt genotoxice.
· Acidifierea
Cauzele principale sunt ploile acide, apele de mină, poluarea cu nitrați a solului. Nu apare în zone calcaroase.
4.5 Impactul problemelor apei asupra omului
Impactul cantității: seceta si inundațiile
Secetele sunt considerata printre cele mai mari catastrofe naturale ca impact uman. Dar când durează de ani sau decenii nu mai sunt secete, ci schimbări climatice. Multe secete nu sunt capricii ale naturii ci omul prin ingerințe diverse le-a generat. De asemenea oscilațiile climatice au contribuție importantă. Irigații masive nu sut o soluție, deoarece în zone aride duc la sărăturare. Deșerturile sunt o componentă firească a Terrei și nu orice zonă cu ploi puține trebuie considerată ca fiind problematică: Pur și simplu condițiile climatice nu sunt peste tot favorabile anumitor culturi de plante dorite de om și e firesc să fie așa.
Inundațiile Inundațiile creează mari pagube materiale dar și victime omenești. La inundațiile din Europa ultimelor decenii auzim de câțiva morți, mai rar câteva duzini. Dar au fost în istorie inundații cu un tribut mult mai ridicat, de exemplu în Olanda 100.000 morți în 1228.... Iar pe alte continente, China deține recorduri tragice: 300.000 de morți în 1642, 900.000 în 1818, 100.000 în 1911, 3.700.000 în 1931!
Inundații apar nu doar din cauze meteorologice, ci și din ruperi de lucrări hidrotehnice - diguri, baraje.... Ruperea unui baraj de acumulare în Italia la 19 iulie 1985 a făcut 361 de morți.... Peste Ocean, americanii au avut și ei accidente mari, unele cu un număr foarte mare de victime, ca de exemplul ruperea barajului St. Francis (California) din 1928 (450 de morți) sau a celui de la Johnstown (Pennsylvania) cu 3000 de morți..... SUA au înregistrat ruperea a peste 20 de baraje de beton și peste 75 de baraje de anrocamente. Inundațiile "naturale" au făcut și ele destule victime în USA, un trist record fiind cele din Texas de la Glaveston (6000 de morți în 1900) sau Corpus Christi (900 de morți în 1919)
Măsurile de reducere a dezastrelor provocate de inundații se pot grupa în măsuri non-structurale și structurale. Dintre măsurile non-structurale amintim: Zonarea detaliată dpdv al riscului pentru toate zonele inundabile și elaborarea de reglementări detaliate privind regimul de construcții, alimentări cu apă, canalizare, depozitare de reziduuri etc. ; Revizuirea politicilor de dezvoltare cu eventuala schimbare a destinațiilor terenurilor, a drepturilor și infrastructurilor de deplasare, relocarea diverselor utilități și chiar evacuare permanentă; Planificarea pentru pregătire și răspuns la situații de dezastru; sisteme de prognoză și alarmare timpurie; Proiectare și testare pentru rezistență la inundații; Reducerea impactului inundațiilor asupra comunităților prin asigurări, politici fiscale, educație specifică și dezvoltarea de servicii de intervenție la dezastru, mecanisme și politici coerente de reconstrucție zonală postinundații.
Măsurile structurale au ca scop modificarea fizică a inundațiilor, prin baraje, acumulări, diguri, modificarea albiilor, deversoare de debite mari, măsuri de contenție on-site etc.
În același timp nu trebuie să uităm că percepția inundaților ca evenimente pur negative nu este corectă. Revărsările sunt un element natural, în anumite limite chiar necesar echilibrului ecologic în multe zone din lume. Inundațiile reîncarcă cu apă bălțile și brațele moarte ale râurilor, care sunt esențiale pentru multe specii de pești și alte organisme, aduc material aluvionar fertil, modifică morfologia albiilor creînd noi nișe și habitate și astupând gropile adânci făcute de balastiere, produc alte variații de care natura are nevoie pentru menținerea echilibrului dinamic și a evoluției. Regularizarea completă a râurilor cu menținerea constantă a debitelor este o greșeală și dincolo de unele aparențe e dăunătoare ecosistemelor acvatice și riverane. De aceea, în multe țări se crează artificial și pe râurile regularizate anumite oscilații de debit și chiar "inundația anuală de de întreținere a albiei", desigur fără a depăși anumite limite care ar avea efect negativ asupra râului cu sistem viu și fără a afecta grav infrastructurile și folosințele umane.
Anumite acțiuni umane au efecte neașteptate asupra probabilității apariției inundațiilor. Așa cum se prezintă mai în detaliu în capitolul "Apa și viața", reîmpădurirea în sine nu reduce necondiționat riscul de inundație, iar drenarea unor mlaștini poate favoriza sau dimpotrivă preveni inundațiil, în funcție și de asociațiile de plante ce populează zona respectivă. De asemenea solurile au furnizat surprize și au generat controverse: Drenarea unora în stare de saturație superficială cu apă a redus viiturile, la altele dimpotrivă s-au potențat inundațiile, constatându-se că anumite soluri au o capacitate limitată de stocaj și își modifică brusc comportamentul, "ca și cum s-ar deschide o ecluză".
Impactul calității apei asupra stării de sănătate a populației umane
Apa poate avea o mare influență directă sau indirectă asupra stării de sănătate a organismului uman. De acest subiect se ocupă în pricipal igiena, care este o ramură a medicinei prevenitve. Mai precis este o subramură a igieniei care de-a lungul timpului a avut variate denumiri precum igiena mediului, igiena comunală, sănătatea mediului etc. Prejudiciile pentru sănătate pe care le poate cauza direct sau indirect apa le grupăm în:
· boli produse de microbi și alte organisme dăunătoare ("agenți infecțioși") ce ajung la / în noi prin apă ("Patologia hidrică infecțioasă"), cuprinzând ca principale clase, în funcție de felul microorganismului în cauză: boli bacteriene, boli virale și boli parazitare;
· Boli produse de componente ne-vii din apă, deci diverse substanțe chimice organice sau anorganice a căror lipsă sau exces dăunează sănătății ("Patologia hidrică neinfecțioasă"), și care sunt generate de trei categorii de modificări: modificarea conținutului de micro și macroelemente chimice în apă; contaminarea apei cu substanțe chimice toxice și contaminarea apei cu elemente radioactive.
· Alte influențe ale apei asupra sănătății umane generate de probleme de calitatea apei, ca de exemplu de poluarea termică, eutrofizarea, suspensii, coloranți, duritatea apei, modificarea pH-ului etc.
Aceste influențe sunt prezentate mai detaliat în broșura "Apa potabilă".
Această scurtă trecere în revistă a unor aspecte legate de ape este avanpremiera seriei de 10 broșuri prin care încercăm să prezentăm problematica apei în general și studii de caz din bazinul hidrografic al Someșului și Crișurilor în special. Bibliografia aferentă acestei broșuri precum și celorlalte se găsește în fascicului nr.10 și merită a fi consultată, deoarece evident marea majoritate a problemelor au putut fi cel mult tratate succint sau doar menționate în prezenta broșură. Vă invităm să continuați lectura cu următorul fascicul, dedicat Apelor de Suprafață.