APELE DE SUPRAFAŢĂ

1. INTRODUCERE

Numim planeta noastră PĂMÂNTUL, şi tot aşa numim şi suprafeţele de uscat, de parcă ele ar fi predominante. În realitate pe Terra mările şi oceanele ocupă 70,8% din suprafaţă: 361200000 km², adică de 36 de ori mai mult decât suprafaţa Europei. "Uscatul" însă - continentele şi insulele - nu sunt deloc uscate. gheţurile acoperă 1.600.000 km², lacurile circa 2.000.000 km².... Iar suprafaţa râurilor nici nu o ştim, pentru că e variabilă. Mlaştinile ocupă şi ele 2700000 km². Mai mult, o parte din "uscat" e acoperit temporar cu zăpadă - în medie 61.000.000 km² (75.000.000 în emisfera nordică, în timpul iernii boreale, şi 18.000.000 în emisfera sudică, în timpul iernii australe). Aceasta înseamnă că şi din "uscatul" planetei de fapt mai mult de jumătate e acoperit cu apă (în formă solidă sau lichidă). De aceea, planeta noastră e numită oarecum impropriu PĂMÂNT, fiind de fapt mai degrabă o PLANETĂ A APELOR.

Cea mai mare parte din apa de pe Terra e apă de suprafaţă. Pe noi ca oameni ne interesează mai ales apa dulce, şi în particular apa potabilă. Totuşi aceasta se obţine de cele mai multe ori din ape dulci de suprafaţă. De aceea este regretabilă tendinţa oamenilor de a acorda cea mai mare parte a atenţiei lor apei potabile cu neglijarea apelor de suprafaţă. Între ele şi cele subterane există numeroase legături, iar apa potabilă se obţine frecvent tot din apa de suprafaţă. În plus, o multitudine de alte utilizări ale apei în colectivităţile umane se bazează pe apele de suprafaţă, ceea ce impune să li se acorde importanţa cuvenită.

2. PRIVIRE GENERALĂ ASUPRA APELOR DE SUPRAFAŢĂ

Apele dulci de suprafaţă reprezintă majoritatea rezervei de apă dulce lichidă. Ele formează reţeaua hidrografică, fără de care peisajul geografic ne-ar fi multora de neconceput. Morfologic, ele fac impresia unui sistem vascular al pământului, ceea ce în anumite privinţe şi sunt.

2.1 Clasificare şi caracteristici.

Apele de suprafaţă se clasifică în ape stătătoare (mări şi oceane, lacuri etc.), ape curgătoare (izvor - pârâu - râu - fluviu) şi ape stagnante. Distingem lacuri naturale şi lacuri artificiale, cursuri de apă naturale, modificate artificial / regularizate sau construite artificial (canale).

Apele dulci de suprafaţă diferă după foarte multe caracteristici: debitul şi variaţiile sale (la cele curgătoare), temperatura, concentraţia şi natura substanţelor dizolvate sau aflate în suspensie, conţinutul biologic şi microbiologic etc., fiecare masă de apă lichidă cu albia ei şi vieţuitoarele din ea fiind un ecosistem distinct. Totodată, apele dulci de suprafaţă au şi numeroase caractere comune: Spre deosebire de cele subterane, ele sunt de regulă mai puţin mineralizate, mai bogate în elemente biologice, mai influenţabile de către alţi factori (naturali şi antropici), mai uşor poluabile, mai puţin stabile în caracteristici, dar totodată au şi capacităţi mai crescute de a-şi automenţine calitatea.

2.2 Utilizare de către oameni

Apele dulci de suprafaţă sunt folosite in situ (navigaţie, îmbăiere, sporturi nautice, piscicultură, hidroenergetică etc.), dar mai ales captate şi folosite ex situ pentru nevoile cele mai diverse - pentru potabilizare, în industrie, transporturi, agricultură etc. Neadmisă oficial, utilizarea directă în scop potabil nu este o raritate. Din diversele utilizări, crucială pentru oameni rămâne satisfacerea nevoilor populaţiei, fiind interzisă prin lege limitarea accesului ei în detrimentul altor folosinţe. La fel de importantă ar trebui să devină şi asigurarea apei necesare vieţii sălbatice. În România, apele de suprafaţă constituie sursa majoră pentru necesităţile umane, inclusiv pentru apa potabilă.

2.3 Elemente de mecanica fluidelor

Hidrologia, fizica şi matematica îşi dau întâlnire în disciplina pe care o numim mecanica fluidelor şi care permite o analiză, explicare, calculare şi prognozare a comportamentului apei lichide în variate împrejurări, fără de care ar fi greu de conceput studiul şi managementul modern al râurilor şi mai ales proiectarea şi exploatarea de baraje, canale, aducţiuni de ape şi nici, la scară dimensională mai mică, reţele de conducte de alimentare cu apă sau canalizare, pompe, apometre şi alte instalaţii şi aparate în legătură cu apa.

Dintre proprietăţile fizice ale fluidelor sunt importante densitatea, greutatea specifică, compresibilitatea, vâscozitatea, presiunea vaporilor (de saturaţie, sau mai mare sau mai mică, ducând la condensare respectiv evaporare), tensiunea superficială. S-au definit şi se folosesc în practică parametri adimensionali cum sunt Numărul lui Reynolds, Numărul lui Froude şi Numărul lui Weber.

În cadrul staticii fluidelor sunt importante noţiunile de presiune, presiune hidrostatică, centru de presiune, principiul lui Arhimede, centrul de plutire, echilibru stabil, instabil sau neutru la plutire etc.

Dinamica fluidelor este o ştiinţă foarte vastă. Sunt importante noţiunile de viteză, debit, curgerea uniformă sau neuniformă, laminară şi turbulentă, separaţia, ecuaţia de continuitate, cea de moment şi cea de energie pentru curgere, rezistenţa, strat marginal, ecuaţiile Darcy-Weisbach şi Colebrook-White, diagrama Moody, formula Hazen-Williams, metoda Cross-Doland, ecuaţiile DuBoys, Chezy, Manning, Lacey, Inglis, Bose, Kalinske, Einstein, Meyer-Peter, Bagnold, Colby, salt hidraulic, profile de curgere, formula Francis etc. etc.

Sutele de formule de calcul şi metode matematice avansate permit modelarea şi calcularea unei mari varietăţi de probleme de statică şi dinamică a apei, cu largi aplicaţii: Aparate de măsură a debitului, pompe, proiectarea de conducte şi reţele, reductoare de presiune etc. De asemenea se pot calcula curgerile şi fenomenele ce apar în conducte, canale şi chiar în râuri cu diverse caracteristici ale albiei, cu metode pentru estimat sedimentarea sau eroziunea, valurile, modificarea formei albiei (meandre etc.), curgerea în jurul diverselor obstacole, contracurenţi etc. etc.

Hidrologia se foloseşte mult de matematici, de analiză statistică şi probabilistică (de frecvenţă, de regresie şi corelaţie, de varianţă, covarianţă şi serii temporale.)

2.4 Principalele ape dulci de suprafaţă: râurile şi lacurile

· Râurile

Cele mai mari 15 râuri duc 1/3 din scurgerea globală de apă pe continente. Cel mai lung e Nilul iar debitul cel mai mare îl are Amazonul.

Curgerea râurilor este foarte diferită în funcţie de pantă, configuraţia albiei (rugozitate, formă, adâncime etc.) şi de alţi factori. Viteza de parcurs variază pe diversele secţiuni şi este importantă de cunoscut, mai ales pentru a putea prezice poziţia la un moment dat a unei unde de viitură sau de poluare. Aceste lucruri se deduc prin analizarea datelor hidrologice (debit) şi de calitate a apei în diversele puncte ale unui râu, date din care se poate observa viteza de înaintare a unei anume mase de apă mai voluminoase sau cu o anume compoziţie distinctă (de exemplu o undă de poluare) între două secţiuni de control. Modele de curgere se pot stabili şi experimental prin marcarea apei cu trasori cum sunt coloranţii (fluoresceină) sau trasorii radioactivi. Cunoscând bine morfologia albiei şi alte elemente se pot face şi modelări teoretice, dar de obicei albia unui râu are o complexitate prea ridicată pentru a permite o modelare teoretică a curgerii a cărei rezultate să fie utile practic, cu excepţia unor porţiuni scurte sau a râurilor mari şi lente.

În cadrul aceluiaşi râu, apa nu curge cu viteză uniformă, ci lent spre fund şi maluri şi mai rapid spre suprafaţă şi mijloc. Dar de regulă curgerea nu e laminară ci turbulentă iar variaţiile de pantă, lăţime, adâncime a albiei, pragurile şi obstacolele şi alţi factori determină o curgere de mare complexitate şi variabilitate, incluzând vârtejuri, bulboane, zone de contracurent sau cvasistaţionare alternând cu repezişuri. Acest fapt la rândul său determină o variaţie spaţială şi temporală a albiei râului şi curgerii apei. Toate aceste au o mare importanţă pentru autoepurarea apei şi pentru calitatea ecologică, oferind habitate variate în cadrul aceluiaşi râu, ceea ce este esenţial pentru biodiversitate.

O moleculă de apă face în unele râuri zile sau săptămâni, dar în Nil drumul ei spre mare poate dura un an. Dacă pe parcurs întâlneşte un lac, molecula de apă poate fi "întârziată" mult, de la zile sau săptămâni până la secole întregi în lacuri mari precum Tanganyka sau Superior.

Râurile cu curgere rapidă şi turbulentă duc la un continuu amestec al apei şi deci la o compoziţie relativ uniformă. La râurile mari şi lente amestecul se face mai puţin. Astfel, apele Amazonului şi ale lui Rio Negro sunt în continuare separate chiar la mai multe sute de kilometri aval de confluenţă, la fel şi cele ale lui MIssissippi cu Missouri! În lacuri de asemenea nu se tinde oriunde spre uniformizare şi există gradiente persistente în echilibru dinamic, nu doar pe verticală, ci şi pe orizontală, de la o zonă la alta, chiar dacă există curenţi. Acest factor are mare importanţă în prelevarea de probe de apă, unde supraestimarea uniformităţii poate duce la falsificarea rezultatelor.

Râul este un sistem dinamic, a cărui morfologie e normal să sufere anumite modificări în timp, atât ca şi configuraţie internă a albiei minore, cât şi c modificare a traiectului albiei, prin migrarea meandrelor şi alte fenomene.

Fitoplanctonul în râuri există mult mai mult de cât se credea şi e de origine chiar din râu dacă acesta e destul de lung sau lent sau cu destul golfuri, nişe de contracurent etc. Până la începutul anilor '90 subiectul a fost sistematic neglijat, considerându-se că fitoplanctonul din râuri e nerelevant deoarece dacă există e adus din lacuri şi nu autohton.

În râuri, în spatele obstacolelor (bolovani, picioare de pod, arbori etc.) apar vârtejuri, contracurenţi etc. car sunt de fapt microretenţii de apă care, însumate, dovedesc că într-un râu putem avea de fapt un important procent de apă stagnantă şi nu "curgătoare" după modelul clasic. Evaluări cantitative direct s-au putut face numai relativ recent, cu ajutorul teledetecţiei termice, deoarece apa din microretenţii e mai caldă ca cea ce curge normal pe râu. Aceste rezultate influenţează predicţia evoluţiei concentraţiei unor poluanţi sau a posibilităţilor de productivitate biologică a unui râu. De asemenea trebuie luat în calcul hyporheosul, zona de sub fundul apei unde sunt multe vieţuitoare acvatice ce trăiesc continuu sau doar temporar în sedimente.

De la izvoare spre aval, râurile îşi modifică treptat caracteristicile de curgere, configuraţia albiei şi calitatea apei. Corespunzător variază şi structura biocenozelor. Pentru peşti putem distinge în zona noastră geografică pe un râu porţiuni de dominanţă a unei specii sau asocieri: zona fântânelului; zona păstrăvului (specii însoţitoare: boiştean, grindel, zlăvoacă); zona lipanului şi moioagei (specii însoţitoare: lostriţă, clean dungat) etc.

· Lacurile

Lacurile sunt ape stătătoare şi se împart în naturale şi artificiale. Cele naturale sunt majoritatea situate într-o depresiune naturală închisă a scoarţei pământului, dar există şi lacuri de altă origine, cum sunt cele de baraj natural, sau în cratere vulcanice etc. Majoritatea sunt lacuri cu apă dulce, însă există multe cu apă sărată, mai ales în zone aride, dar şi în alte împrejurări cum sunt foste saline inundate, golfuri marine ce au fost separate de mare etc. Unele lacuri sunt alimentate de râuri sau pâraie / izvoare, altele aparent numai de precipitaţii şi eventual izvoare submerse. Unele au scurgere prin râuri sau chiar fluvii, altele sunt lipsite de scurgere. Majoritatea lacurilor sunt permanente, dar există şi numeroase lacuri temporare în zone carstice sau aride, unele de foarte mari dimensiuni cum sunt lacul Erie din Australia, pe care geografii voiau să îl şteargă de pe hărţi căci nu avusese apă multe decenii dar brusc s-a reumplut după ploi puternice....

Suprafaţa totală a lacurilor este de circa 2,7 milioane km², adică aproximativ 1,8% din suprafaţa uscatului). Cel mai mare lac este Marea Caspică, cu 400.000 km² (dar cu apă sărată şi considerată de unii ca fiind o mare, chiar dacă nu are legătură cu oceanul planetar) Urmează ca mărime lacul Superior (80.000 km²), apoi lacul Victoria şi alte circa 30 de lacuri cu peste 5000 km². Cel mai adânc lac este lacul Baikal, , ce atinge 1620 metri profunzime, fiind cel mai mare rezervor de apă dulce lichidă de pe Terra.

Lacurile artificiale sunt în marea lor majoritate lacuri de acumulare create prin bararea văilor cu baraje de beton sau anrocamente, creând în spatele lor lacuri de acumulare. Primul baraj se pare că a fost construit în Egipt acum peste 5000 de ani. La nivelul anului 1982, numărul de mari lacuri de acumulare era de: peste 18.500 în China, peste 5300 în SUA; peste 2100 în Japonia, peste 1000 în India, peste 690 în Spania, peste 600 în Coreea, peste 580 în Canada, peste 520 în Marea Britanie, peste 490 în Brazilia, 432 în Franţa, 408 în Italia, 219 în Norvegia, 184 Germania, 142 Cehoslovacia, 134 Suedia, 130 Elveţia, 114 Yugoslavia, 112 Austria, 108 Bulgaria.... Principala folosinţă pentru majoritatea acumulărilor este cea hidroenergetică. Hidrocentralele sunt de diverse tipuri, determinate mai ales de caracteristicile de debit şi cădere. Astfel, turbinele tip Pelton se folosesc la debite reduse cu căderi mari de apă, cele tip Francis la căderi medii dar debite medii sau meri, cele tip Kaplan la căderi mici sau debite oscilante... Există şi turbine tubulare, turbine reversibile (ce pot funcţiona şi ca pompe) iar pentru stocare de energie se construiesc hidrocentrale prin pompaj.

O teorie clasică susţinea că un lac este o formaţiune efemeră la scara erelor geologice, că evoluţia lui naturală este din punct de vedere biologic spre eutrofizare iar din punct de vedere hidrografic spre colmatare şi dispariţie, prin afluxul de sedimente (râuri, vânt, erodarea malurilor....) şi prin depunerea de substanţe organice din "ploaia biologică". Totuşi se constată că într-adevăr lacurile eutrofe, politrofe sau hipertrofe merg rapid spre colmatare, pe când cele oligotrofe nu au depuneri semnificative pe fund de la procesele biologice. Şi nu în toate lacurile există aport exogen ridicat de material care să se sedimenteze, astfel că unele lacuri sunt practic nemodificate de milioane de ani.

În secolul XX toate marile lacuri fără scurgere din lume şi-au redus nivelul (Marea Caspică, Marea Aral, Marele Lac Sărat, Marea Moartă etc.). Cauza este prelevarea de mari cantităţi de apă pentru irigaţii dar şi o aridizare a climei.

3. FACTORI DETERMINANŢI AI CALITĂŢII APELOR DE SUPRAFAŢĂ

3.1 Factori ce influenţează calitatea apelor de suprafaţă

Calitatea apei este influenţată de factori antropici şi naturali.

Apele meteorice aduc gaze dizolvate din atmosferă, naturale sau provenite din poluarea aerului, particule de praf, pulberi şi particule radioactive, materiale antrenate în cursul şiroirii pe suprafaţa solului, cum sunt frunze, ierburi şi alte materiale vegetale în toate fazele posibile de biodegradare, bacterii, argile, insecticide şi erbicide, substanţe organice solubile extrase din vegetaţia în putrefacţie etc.

Utilizările casnice ale apelor aduc aport de material organic nedegradat ex. gunoi menajer, grăsimi etc. , material organic parţial degradat cum ar fi materiale fecale trecute parţial sau deloc prin proces de epurare, bacterii inclusiv patogene, virusuri, ouă de viermi, hârtie, plastic, detergenţi etc.

Utilizarea industrială generează un input de materiale organice biodegradabile, solide anorganice, reziduuri chimice extrem de diverse, ioni de metale.

Folosinţele agricole aduc în apele de suprafaţă cantităţi suplimentare de săruri şi ioni, resturi de îngrăşăminte chimice, insecticide şi ierbicide, particule de sol, detritus organic.

Utilizările consumptive de apă reduc debitele şi implicit măresc concentraţiile de solide dizolvate sau în suspensie.

3.2 Variaţia spaţio-temporală a calităţii apelor de suprafaţă

Calitatea apei nu rămâne constantă în timp, ci poate să varieze din cauza multor factori, fie produşi de om (factori antropici), fie de origine naturală (dintre care evident la unii are şi omul o contribuţie).

·  Factori antropici

Factori antropici de variaţie spaţio-temporală a calităţii apelor de suprafaţă sunt în primul rând poluările antropice accidentale, dar şi descărcarea discontinuă de ape uzate ce produce variaţii-şoc de concentraţie a poluantului, greu de suportat pentru vieţuitoarele acvatice.

Irigaţiile determină debite de reîntoarcere (cu încărcare specifică) numai în perioada de irigare a culturii în cauză. Fabricile de conserve de legume de regulă funcţionează (şi deci poluează) sezonier. Apele fecaloid-menajere neepurate ajung în emisar în cantităţi crescute la anumite ore, corespunzător programului locuitorilor. Apele uzate industriale adesea se generează în perioadele de activitate a fabricii (cu excepţia celor unde se lucrează în 3 schimburi), iar detergenţi şi alte substanţe se antrenează la sfârşit de schimb sau în pauze când se fac spălări etc.

· Factori naturali

Condiţiile climatice: Apele din topirea zăpezii sunt noroioase, moi, cu conţinut bacterian ridicat. Apele în perioade de secetă sau din zone aride sunt dure şi cu conţinut mineral înalt, semănând cu apele subterane. Apele la inundaţii sunt noroioase şi adesea au antrenat o multitudine de compuşi diverşi. Radiaţia solară, vânturile, variaţia de temperatură şi ciclul îngheţ-dezgheţ, atacă şi sfărâmă rocile dure, generând astfel şi particule antrenabile de ape ca suspensii.

Condiţiile geografice: Apele de munte, cu curgere rapidă, diferă de cele de şes ca putere de transport, gradient, acoperire a albiei etc. În apropierea mării, vântul aduce cantităţi importante de săruri ce ajung apoi în ape determinând salinitate crescută.

Condiţii geologice: Solurile argiloase produc noroi. Cele organice şi mlaştinile produc coloraţie. Terenurile cultivate dau particule de sol, îngrăşăminte, ierbicide şi insecticide. Rocile fisurate sau fracturate permit intrarea în apele subterane a bacteriilor, suspensiilor etc. Conţinutul mineral depinde de roci, atât cantitativ cât şi calitativ. Astfel, capacitatea relativă de dezagregare a apei este de 1 pentru granit, 12 pentru calcar şi 80 pentru sare! Prezenţa activităţii hidrotermale sau vulcanice poate duce la mari poluări "naturale", căci unele ape vulcanice au aciditate extremă ( lacul Kawah Idjen din insula Java, cu pH 1,5 !). La fel de mari influenţe pot avea alunecările de teren, cedarea bruscă a gheţarilor sau domurilor de sare sau alte asemenea evenimente catastrofice naturale ce duc la descărcarea bruscă de ape cu mare conţinut salin sau de suspensii.

Vegetaţia: Vegetaţia atacă prin rădăcini (mecanic) şi prin mecanisme biochimice roca dură, generând astfel şi particule antrenabile de ape ca suspensii. În plus produce frunziş şi alte resturi vegetale, care cad direct în ape sau sunt antrenate de vânt sau viituri. Vegetaţia acvatică influenţează şi ea calitatea apei: Procesele biochimice productive sau de degradative reglează adesea cantitatea de azot şi fosfor, pH-ul, carbonaţii, oxigenul dizolvat şi alte substanţe din apă. Acest control este pregnant în lacuri dar poate să se manifeste şi în râuri.

Anotimpul: Toamna în ape e antrenat frunziş şi alte resturi vegetale, modificându-se culoarea, gustul, conţinutul bacterian şi cantitatea de carbon organic şi azot din ape. Sezonul mai uscat determină creşterea concentraţiilor de săruri. Organismele acvatice se dezvoltă şi ele sezonier. Amestecul apei din lacuri se produce sezonier. Inundaţiile sunt şi ele de regulă sezoniere, la fel şi perioadele secetoase, cu debite reduse.

Variaţia diurnă: Ziua algele din apă produc oxigen, noaptea consumă. Concentraţia de oxigen dizolvat prin urmare variază şi ea într-o anumită măsură.

Practicile manageriale cu privire la resursele naturale: Terenurile suprapăşunate sau denudate sunt susceptibile la eroziune Pădurile mult mai puţin, dar sunt sursă de detritus organic, ca şi mlaştinile.

· Variaţia naturală în spaţiu a calităţii apelor de suprafaţă

Ca urmare a acestor factori majori şi a altora, calitatea apei din râuri este variabilă în spaţiu. Diferenţele pot fi mari în râurile cu bazin mic, deoarece un singur factor din cei amintiţi poate modifica major calitatea apei. La râuri cu bazin de sub 100 km² variaţiile diverşilor parametri ating adesea magnitudini de mai multe ordine de mărime, pe când in cazul râurilor cu bazin hidrografic mai mare, de peste 100 km², calitatea este mult mai constantă, variaţiile fiind de regulă cu maxim un ordin de mărime pentru fiecare parametru chimic. Pe baza ordinii concentraţiilor ionilor majori, putem clasifica apa râurilor în 24 de grupe. Râurile mari însă curg prin regiuni variate din punct de vedere geologic şi se produce un amestec al diverselor tipuri de ape, încât nu se mai pot face asemenea diferenţieri şi avem în final un singur tip de apă. În peste 97% din cazuri apa pe care o varsă râurile în oceane este apă calcico-bicarbonatată.

În concluzie, nu orice apă naturală nepoluată antropic este utilizabilă pentru consum uman, neexistând o apă naturală "standard" faţă de care să le considerăm pe altele ca "poluate natural" deşi concepţia antropocentristă a făcut să apară şi un asemenea termen, relevant numai pentru utilizare apei de către om şi nu pentru înţelegerea apei în ansamblu. Oricum, în aproape în toate apele există viaţă care s-a adaptat condiţiilor respective. Nu acelaşi lucru se poate spune despre apele cu calităţi modificate de om.

· Variaţia naturală în timp a calităţii apelor de suprafaţă

De asemenea, variaţia calităţii apei din cauze naturale poate fi semnificativă şi în timp, periodică sau neperiodică, de cauză biotică sau abiotică, internă sau externă acelei mase de apă. Variaţiile depind mult de regimul hidrologic al respectivei ape de suprafaţă şi de originea şi comportarea fizico-chimico-biologică a diverşilor constituenţi.

Pentru râuri, variabilitatea temporală cea mai mare şi tipică este cea a debitului. Această variaţie determină importante variaţii ale concentraţiei de ioni şi alte substanţe dizolvate transportate. Primul gând ar fi că un debit mai mare duce la concentraţii mai mici, prin diluţie. În practică lucrurile sunt mult mai complexe, putându-se distinge 7 modele.

Primul model este într-adevăr scăderea concentraţiei odată cu creşterea debitului, prin diluţie, şi se verifică de regulă pentru principalii ioni. Un alt doilea model este o creştere limitată a concentraţiei odată cu creşterea debitului. Acest lucru se întâmplă pentru materiale organice şi compuşii de azot pe care apele de şiroire îi spală de pe sol şi îi duc în râu. Un al treilea model de corelaţie este o curbă pesudogaussiană, cu un maxim atins la vârful de viitură, prin diluţie. Al patrulea model este creşterea exponenţială a concentraţiei suspensiilor şi a substanţelor ataşate acestora, cum sunt metalele şi pesticidele. Al cincilea model este unul de tip buclă, ce apare la inundaţii, unde maximul de turbiditate este atins înaintea maximului de debit. Al şaselea model este concentraţia cvasiconstantă în ciuda creşterii debitului, şi se verifică în caz că apa din râu are provenienţă predominant subterană, ca în regiunile carstice, sau dacă alimentarea se face dintr-un lac sau dacă substanţele în cauză au origine atmosferică. Al şaptelea model de evoluţie este o comportare neregulată a concentraţiei, fără clară corelare cu debitul, ce se verifică în cazul aporturilor externe întâmplătoare sau a fenomenelor biologice variabile din apă nelegate de debit ci de alţi factori cum e ciclul nictemeral (noapte / zi).

În lacuri, dacă timpul de rezidenţă a apei este de peste un an, majoritatea variaţiilor în timp a calităţii apei au ca şi cauză procesele interne, determinate climatic şi biologic. În regiunile temperate, biomasa algală atinge de regulă un maxim în mai şi eventual un nou maxim la sfârşitul verii. Concordant variază şi parametri cum sunt oxigenul dizolvat, nutrienţii, pH-ul, calciul şi bicarbonatul. În lacurile de acumulare, datorită timpului de rezidenţă scurt al apei şi a variabilităţii descărcării de debite de apă din lac, evoluţiile sunt mai complexe.

Sedimentele de pe fundul lacurilor sunt un excelent martor al calităţii apei, înregistrând fidel de-a lungul mileniilor evoluţiile, inclusiv evenimente catastrofice precum inundaţii excepţionale, poluări de la erupţii vulcanice etc.

Pe baza acestor factori se poate modela şi înţelege modul de evoluţie a concentraţiei poluanţilor şi altor substanţe în ape, prezentat mai pe larg în capitolul "Poluare apelor de suprafaţă".

3.3 influenţa compoziţiei naturale a apei asupra folosinţelor ei

Apele de suprafaţă pot avea compoziţie variabilă şi fără a fi "poluate" de om. Principalele substanţe ce se găsesc în mod natural dizolvate în apă au şi influenţă considerabilă asupra calităţii ei şi a posibilelor folosinţe umane, lucru de care trebuie ţinut cont înainte de a analiza nivelul şi impactul poluanţilor de origine antropică. Cele mai frecvente substanţe prezente naturale în ape şi care influenţează calitatea şi utilizările posibile sunt:

Silicea (bioxid de siliciu - SiO₂) are concentraţii de obicei de la 1 la 30 mg / litru, dar au fost găsite ape şi cu 4000 mg / litru! În prezenţa calciului şi magneziului, se depune în boilere şi turbine de abur, precipitatul e foarte aderent şi crează probleme mari de utilizare a apei. În schimb la ape moi se adaugă silice pentru a preveni corodarea ţevilor de fier.

Fierul se găseşte de regulă în concentraţii de sub 0,5 mg / litru în ape oxigenate, dar la ape subterane urcă des spre 50 mg /l. La ape acide termale, ape de mină şi ape uzate industriale s-au găsit concentraţii de 6000 mg /litru.... La ape bine aerate la concentraţie de peste 0,1 mg / litru precipită, cauzând turbiditate, ruginire, pătarea hainelor la spălat, modificând gustul şi mirosul. Peste 0,2 mg / litru face ca apa să fie improprie majorităţii folosinţelor industriale. Frecvent se practică din aceste motiv deferizarea apei. El nu afectează sănătatea. Frecvent exisă în organismul uman un deficit. Absorbţia intestinală e foarte diferită.

Manganul apare de regulă în concentraţii de sub 0,2 mg / litru. Apa subterană şi apele de mină conţin uneori peste 10 mg / litru iar apele din lacurile de acumulare care au suferit fenomenul de inversare (turn-over sezonier) pot ajunge la peste 150 mg/ litru. La concentraţii de peste 0,2 mg / litru, în prezenţa oxigenului, precipită , cauzând depuneri în reţele de distribuţie a apei şi filtre. Peste 0,2 mg / litru face ca apa să fie problematică pentru multe folosinţe industriale. De aceea se practică uneori demanganizarea apei. Este esenţial pentru viaţă. Omul necesită 1,5 - 5 mg / zi. Nu este toxic.

Calciul ajunge uneori în râuri la 600 mg / litru, dar în ape foarte sărate poate atinge 75000 mg / litru. El nu afectează sănătatea dar prin duritatea crescută poate afecta conductele, spălatul, poate afecta gustul alimentelor de exemplu ceaiul, cafeaua etc.

Magneziul ajunge uneori în unele râuri la mai multe sute mg / litru, în apa mării sunt peste 1000 mg / litru în ape foarte sărate poate atinge 57000 mg / litru. Calciul şi magneziul se combină cu bicarbonatul, carbonatul, sulfatul şi silicea şi se depun ca "piatră" aderentă în boilere, calorifere şi alte asemenea. În plus ionii de calciu şi magneziu se combină cu acizii graşi din săpunuri şi reduc puterea de spălare a acestora, fiind necesare cantităţi mult mai mari de săpun pentru a face clăbuci şi a spăla. Magneziul în concentraţii mari are efect laxativ, producând diaree de exemplu la cei neobişnuiţi cu acea apă. Mulţi oameni au deficit de magneziu, dar de obicei din cauza absorbţiei reduse a lui din cauze interne.

Sodiul este metal alcalin, al 6-lea element chimic ca răspândire pe Terra. Atinge în unele râuri concentraţii de 1000 mg / litru, în apa mării 10.000 mg / litru şi în ape foarte sărate chiar 25.000 mg / litru. Vântul îl duce din mare până la 100 km în interiorul continentului şi poate polua apa subterană. Cantităţi mari ingerate pot produce hipertensiune arterială. Peste 50 mg / litru în prezenţă de suspensii produce spumare ce accelerează precipitarea şi depunerea de "piatră" în boilere şi cazane iar peste 65 mg / litru de sodiu crează probleme în fabricarea gheţii.

Potasiul este tot metal alcalin, esenţial pentru viaţă. E de obicei sub 10 mg / litru, atinge însă 100 mg / litru în unele izvoare termale şi peste 25.000 mg / litru în ape sărăturoase. Peste 50 mg / litru în prezenţă de suspensii produce spumare ce accelerează precipitarea şi depunerea de "piatră" în boilere şi cazane. Excesul e toxic pentru peşti.

Carbonatul e de regulă aproape absent în ape de suprafaţă şi sub 10 mg / litru în ape subterane, dar creşte în ape care au mult sodiu.

Bicarbonatul e de regulă sub 500 mg / litru dar poate urca la peste 1000 mg / litru în ape cu mult bioxid de carbon. La încălzire, bicarbonatul se transformă în apă, bioxid de carbon şi carbonat. Acesta se combină cu calciu şi magneziu şi formează depuneri calcare în interiorul ţevilor, cazanelor etc. creând mari probleme. De aceea, ape cu încărcarea mare de alcaline şi bicarbonaţi sunt improprii multor folosinţe industriale.

Sulfaţii sunt de regulă sub 1000 mg / litru în ape, dar pot ajunge la 200.000 mg / litru în ape salmastre. Sulfaţii se pot combina cu calciul şi precipita ca depuneri aderente în cazane şi instalaţii. Concentraţii peste 250 mg /litru nu sunt admise în unele utilizări industriale. Apa cu 500 mg /litru e amară iar la peste 1000 mg / litru catarală (iritantă). Au roluri în organismul animal dar nu sunt esenţiali căci pot fi produşi intern din alte substanţe. Pot la concentraţii mai mari în apa potabilă produce diaree, dar în timp există o anumită obişnuire.

Clorurile au concentraţii de obicei sub 10 mg / litru în regiuni nearide, în schimb în apa mării depăşeşte 19300 mg / litru şi în unele ape foarte sărate chiar 200.000 mg / litru. La concentraţii peste 100 mg / litru gustul apei este sărat. În multe industrii concentraţia de cloruri peste 100 mg / litru e inacceptabilă. Apa cu exces de cloruri nici pentru consumul uman nu e adecvată, putând avea efecte nocive asupra sănătăţii.

Fluorul de regulă nu depăşeşte 01 mg/ litru în ape de suprafaţă şi 10 mg / litru în cele subterane, dar n unele ape foarte sărate atinge 1600 mg/litru. Fluorul în concentraţii până la 1,5 mg % litru are efect benefic asupra sănătăţii umane, la mai mult se produc afecţiuni ale dinţilor şi oaselor.

Nitraţii în ape de suprafaţă nepoluate sunt de obicei sub 1 mg / litru, uneori până la 5 mg / litru. În ape subterane pot atinge 1000 mg / litru. De aceea uneori apele subterane trebuie amestecate cu alte ape pentru a putea fi utilizate. La peste 100 mg / litru apa are gust amar şi poate fi dăunătoare sănătăţii. Poate genera methemoglobinemie la copii.

Solide dizolvate: De regulă nu depăşesc 3000 mg / litru la ape de suprafaţă sau 5000 mg / litru la ape subterane. În regiuni aride sau cu sărături se poate ajunge la 15.000 mg / litru şi există ape sărate cu peste 300.000 mg / litru solide solvite. Cantităţi de peste 500 mg / litru solide dizolvate fac apa improprie consumului uman iar multe industrii necesită apă cu încărcare sub 300 mg/litru.

·  Influenţe indirecte

La multe substanţe, cum sunt de exemplu metalele, esenţială nu e doar concentraţia (deci cantitatea) ci forma (solvită respectiv legată). Sunt mulţi factori ce intervin. Astfel, metalelor le creşte solubilitatea şi mobilitatea la scăderea pH-ului, creşterea salinităţii, prezenţa factorilor de chelare, detergenţilor sau a proceselor redox. Acidifierea apei mobilizează metalele grele din sedimente şi astfel determină în mod secundar o poluare cu metale a apei. În plus, trebuie ţinut cont că efectele biologice ale unui anumit compus depind nu doar de concentraţia lui în apă, ci şi de biodisponibilitatea lui - dacă se absoarbe în organismul viu, dacă există bioacumulare în individ sau acumulare în lanţul alimentar etc. Compuşii organici suferă procese de absorbţie, evaporare, hidroliză, fotoliză, procese biochimice etc. şi deci îşi modifică concentraţia în timp....

3.4. Efectele modificării antropice a râurilor şi lacurilor

·  Probleme generate de "amenajarea" râurilor

Vechea paradigmă "omul contra naturii" a lăsat urme teribile pe râuri, pe care societatea umană a depus eforturi deosebite să le îmblânzească. Deşi s-a dovedit profund dăunătoare, ieşim cu greu din braţele acestei concepţii. Oamenii de ştiinţă nu au prea ştiut sau nu s-au străduit nici ei foarte tare să transmită concluziile lor către cei ce iau decizii, lăsând impresia că mult timp s-a făcut ştiinţă pentru ştiinţă. În trecut de râuri s-au ocupat mai ales inginerii şi nu geomorfologii. Neînţelegând evoluţia naturală şi dinamica unui râu, inginerii l-au considerat sau au încercat să îl forţeze să devină un element static, previzibil şi comandabil, cu debit cu oscilaţii reduse şi mai ales cu albie constantă, lucru comod pentru cadastru, fond funciar, infrastructuri etc. dar contrar naturii. Astfel s-au făcut masive lucrări antierozive şi antiinundaţii şi totuşi problemele persistă, ceea ce e firesc, deoarece au fost vizate efectele şi nu cauzele. "Amenajând" cursuri de apă, omul a neglijat faptul că orice modificare a stării naturale are şi efecte negative şi că ar trebui studii de impact foarte atente. Astfel, la majoritatea râurilor mari din Europa şi alte continente s-au făcut în trecut masive amenajări pentru navigaţie, limitarea inundaţiilor, câştigul de teren agricol etc. Astăzi se constată că multe amenajări trebuie demolate, cu toate reticenţele ce se mai manifestă. Pentru că masivele amenajări hidrotehnice au o multitudine de efecte nedorite:

Tăierea meandrelor. Una din cele mai frecvente măsuri a fost tăierea meandrelor. Acest fapt însă duce la creşterea vitezei de curgere, care măreşte eroziunea, ceea ce atrage lăţirea sau / şi adâncirea albiei. Prin aceasta omul pierde mai mult teren agricol decât a câştigat prin tăierea meandrelor sau e forţat să îndiguiască râul.

Îndiguirile râurilor. Îndiguirea pare să rezolve problema inundaţiilor şi eroziunii prin râuri. Dar ea ar trebui folosită cu măsură, numai în locuri esenţiale (localităţi, infrastructuri importante) şi păstrate zone inundabile pentru apele mari, deoarece îndiguirile crează probleme mult, printre care distrugerea zonelor umede şi afectarea vieţii acvatice, scăderea capacităţii de autoepurare etc. Viteza crescută de curgere face ca mediul să nu mai fie favorabil multor specii acvatice. Dispare şi efectul lor filtrant, ceea ce afectează calitatea apei. Viteza crescută de curgere nu e favorabilă sedimentării, ceea ce reduce şi ea calitatea apei. Eroziunea nu dispare ci se mută la fundul albiei, ceea ce subminează malurile sau adâncind râul coboară nivelul freatic ceea ce afectează vegetaţia şi seacă fântânile, iar apărarea antiinundaţii prin diguri înseamnă de fapt mutarea problemei spre aval unde râul nu e îndiguit sau unde digul va fi mai slab şi va ceda etc. Ba mai mult, odată apa trecută peste diguri, la scăderea nivelului apei din cursul principal al râului nu se mai poate retrage de pe zona inundată, obţinându-e astfel o mare prelungire a perioadei de inundaţie, deci efect contrar celui scontat prin îndiguire. Mari fluvii sunt astăzi îndiguite pe porţiuni mari: Nilul pe peste 1000 km, HuangHo-ul pe peste 700 km, Râul Roşu din Vietnam pe peste 1400 km iar în bazinul Mississippi peste 4500 km! Din punct vedere ecologic nu sunt deloc nişte râuri fericite!

Betonarea albiilor. Betonarea albiilor râurilor este cea mai dăunătoare măsură din toate. Ea însemnă distrugere peisagistică şi distrugere biologică, dar şi afectarea calităţii apei şi a capacităţii de a rezista poluării, prin diminuarea gravă a capacităţii de autoepurare. Dacă nici mecanic nu se asigură o albie cu curs variat, ci una uniformă, şi asta pe porţiuni lungi, râul este condamnat şi devine doar un canal de scurgere a unui fluid pe care nu mai merită să îl numim cu adevărat apă. Alternative la betonare există destule, de exemplu cuşti cu pietre, blocuri de piatră sau fascine de lemn în exteriorul localităţilor... În plus, impermeabilizarea malului împiedică o comunicare cu apele subterane din vecinătate şi astfel se ajunge fie la o sărăcire a acestora în debit ş chiar o coborâre a nivelului freatic (cu grave consecinţe asupra vegetaţiei) fie, la irigare sau precipitaţii abundente - la o creşterii a nivelului freatic şi chiar înmlăştinire a zonelor învecinate din cauza drenării insuficiente.

Lăţirea şi nivelarea albiilor minore. Pentru a putea prelua debite de inundaţie, multe albii minore au fost lăţite dar şi fundul a fost nivelat. Acest fapt face ca la debite mici şi viteza de curgere să fie foarte redusă, adâncimea la fel, să crească temperatura râului şi astfel să scadă concentraţia de oxigen, să se depună tot sedimentul din suspensii şi albia să nu mai aibă variaţia necesară pentru viaţa din râu etc. Corect este să amenajezi o mini-albie pentru ape mici, cu coturi, bulboane şi repezişuri, cu variaţii de viteză, cu pietre şi stânci care să dea direcţionările necesare etc.

Praguri artificiale. Pe multe râuri s-au construit praguri de beton pentru a scădea panta (deci viteza şi puterea erozivă) şi a crea bulboane şi o mai bună oxigenare. Dar pragul de beton nu e cea mai ecologică soluţie, putându-se face mai bine grămezi de bolovani sau stânci în albie.

"Igienizarea" şi dragarea albiilor minore. Încă mai întâlnim ideea de "igienizare" a albiilor în sensul îndepărtării vegetaţiei, arborilor şi altor "obstacole", prin tăiere sau chiar dragare a albiei chiar fără necesităţi reale pentru navigaţie sau pentru îndepărtarea obstacolelor mari şi a mări debitul prealabil în albie la inundaţii, ci pentru a "îmbunătăţi" curgerea şi "estetica" râului, mai ales când în vegetaţie sa agaţă gunoaie sau plante moarte duse de ape şi edilii consideră că cea mai comodă soluţie e o albie care să asigure că totul e "cărat la vale" de râu şi "mizeria" nu se opreşte pe acea secţiune. Această practică este dăunătoare şi dovedeşte neînţelegerea râului ca un ecosistem. "Obstacolele" din albie sunt foarte importante pentru viaţa acvatică. Bolovanii, stâncile etc. modifică regimul de curgere, fac zone de repeziş şi de contracurent, bulboane etc. dar şi mai importante sunt arborii din albie, rădăcinile, plantele acvatice. Ele modifică şi mai complex curgerea, şi cu efecte micro, deoarece forma şi densitatea diferită a platelor de apă, individuale sau în grupuri / bancuri, determină regimuri şi viteze specifice de curgere şi microcurgere, ce pot fi calculate dacă ştim specia (Unele plante cresc turbulenţa curgerii, altele dimpotrivă...). în plus suprafeţele plantelor sunt foarte diferite ca rugozitate, material etc. Cum fiecare vieţuitoare acvatică are un anumit regim de curgere care îi prieşte, şi eventual un anumit tip de suprafaţă optimă pentru a se ataşa, numai plantele acvatice în cantitate şi diversitate suficientă pot oferi habitatul optim pentru o largă biodiversitate în râu, începând cu planctonul şi mergând până la specii de peşti de mari dimensiuni. Sub trunchiuri şi în bancuri de plante găseşte fauna refugiu şi supravieţuieşte la ape mari şi de acolo recolonizează râul.

Aducţiunile interbazinale. Oamenii eu elaborat şi planuri hidrotehnice care chiar dacă tehnic şi economic ar putea fi realizate sunt de-a dreptul iresponsabile ca potenţiale consecinţe climatice şi ecologice. Astfel, s-a proiectat bararea strâmtorii Gibraltar şi transformarea Mediteranei într-un lac închis, care să fie alimentat din ... râul Zair, care să fie adus prin Sahara din centrul până în nordul Africii (Proiectul "Atlanteuropa"). Alt proiect viza devierea râurilor din nordul Canadei şi Alaskăi spre sud până în bazinul lui MIssissippi şi Colorado! Şi era cât pe ce ca URSS să demareze în practică proiectul de deviere a marilor fluvii siberiene Obi şi Irtâş spre sud, spre Marea Aral. Alte proiecte vizau legarea Mediteranei de Marea Moartă, inundarea depresiunii El Quattra, devierea fluviului Zair spre lacul Ciad etc.

Bararea râurilor: Lacuri de acumulare. Construirea de baraje pe râuri are şi numeroase efecte negative, detaliate în următorul subcapitol.

· Probleme generate de acumulările artificiale

Lacurile de acumulare au roluri multiple şi sunt percepute ca un element valoros pentru societate. Majoritatea oamenilor însă nu acordă destulă atenţie şi aspectelor negative.

Stratificaţia. Lacurile adânci afectează negativ calitatea apei. Apare fenomenul de stratificaţie: Apa din stratul superior se încălzeşte şi fiind mai uşoară stă la suprafaţă. Lumina favorizează dezvoltarea algelor care produc oxigen, iar vântul produce curenţi care asigură amestecul apei din stratul superficial şi deci o bună distribuire a oxigenului dizolvat. În straturile profunde, fără curenţi verticali, nu există aport de oxigen, iar în lipsa luminii nici nu se produce. În schimb ajung din straturile superficiale ale lacului substanţe organice ("ploaia biologică") ce coboară lent, în ore sau zile, spre fundul lacului. Viaţa în aceste straturi adânci este redusă la forme simple cu metabolism anaerob, ceea ce la rândul ei duce la reducerea calităţii apei. Astfel lacurile adânci se stratifică, putând distinge stratul superficial (epilimnion) şi unul profund (hypolimnion) între care se găseşte aşa-zisul metalimnion numit şi termoclină.

Acest fenomen nu este foarte grav în zona temperată, deoarece apare fenomenul de "turnover" bazat pe variaţia sezonieră de temperatură şi pe faptul că apa are cea mai mare densitate la 4⁰C, atât cea mai rece cât şi cea mai caldă fiind mai uşoare. Dacă lacul îngheaţă iarna la suprafaţă, turnoverul se produce de două ori pe an iar lacul se numeşte dimictic. Dacă nu apare îngheţ la suprafaţă, amestecul e o dată pe an şi lacul e numit monomictic. Lacurile puţin adânci pot fi polimictice, iar cele adânci din zona tropicală sunt amictice, adică nu se produce amestec. Distingem şi lacuri mecromictice, adică cu amestec vertical incomplet.

Mecanismul de turnover este următorul: Apa din epilimnion se răceşte toamna treptat şi când ajunge să aibă densitate mai mare ca cea din hipolimnion se lasă spre fund şi deci apa se amestecă.

Dacă lacul îngheaţă, apa de la fund se menţine la 4⁰C şi nu îngheaţă, iar stratul superficial e mai rece, sub stratul de gheaţă. Primăvara, dacă lacul a fost îngheţat, după topirea gheţii stratul superficial se încălzeşte şi atinge nivelul de densitate maximă, ceea ce produce lăsarea spre fund şi deci o a doua amestecare.

Aparent un lac care îngheaţă, prin cele două turnoveruri, ar fi mai favorabil vieţii. În realitate stratul de gheaţă are şi efecte negative, reducând sau anulând aerarea şi cantitatea de lumină solară ce pătrunde în lac deci implicit producţia de oxigen prin fotosinteză, încât există riscul de apariţie a condiţiilor anoxice şi reducătoare.

În lacurile adânci tropicale, unde stratificaţia e netă şi continuă, nu se produce turnover. Acolo apa de fund e anoxică, încărcată de produşi toxici cum e hidrogenul sulfurat, săruri de mangan şi fier şi alte substanţe ce modifică negativ culoarea, gustul şi mirosul apei. De exemplu marile lacuri din riftul african (Tanganyka, Malawi etc.) sunt lacuri anoxice şi cea mai mare parte a apei nu are o calitate bună.

În cazul lacurilor de acumulare artificiale, din aceleaşi motive, adâncimea ridicată este un dezavantaj, din cauza acestui fenomen de stratificaţie ce afectează negativ calitatea apei. Prin urmare lacurile prea adânci nu sunt de dorit. La acumulări se poate combate stratificaţia, de exemplu prin amplasarea de prize de apă la înălţimi diferite în baraj, astfel că prizând de la diferite nivele se produce amestec şi nu iese apă neoxigenată de fund de lac cum adesea se întâmplă acum când la multe baraje se uzinează şi restituie în râu aval de baraj apă prizată la fund şi deci cu calitate mai redusă.

Variaţii de debit Teoretic lacurile de acumulare ar trebui să atenueze viiturile şi să asigure un debit mai constant pe râuri, în aval. În practică însă, rolul principal este hidroenergetic şi, la lacurile situate pe râuri cu debit mic, uzinarea este numai în perioade scurte, de vârf de consum, în rest curgând pe râu aval doar un minimal debit de servitute (în cazul bun!). Astfel au loc mari fluctuaţi de debit pe râu, de la un debit minimal în perioadele de nefuncţionare a hidrocentralei la debite mari şi foarte mari în timpul uzinării apei la capacitate maximă. Aceste extreme oscilaţii au efecte negative asupra râului, în special asupra vieţii acvatice.

Eroziunea în aval. Lacurile de acumulare reţin cea mai mare parte a sedimentelor din ape. În aval de baraj, râul erodează albia dar, nevenind din amonte alt sediment care să "umple" ce se erodează, se produce adâncirea albiei, erodarea malurilor şi multe alte consecinţe nedorite. Fenomenul e amplificat dacă uzinarea apei din lacul de acumulare se face în salturi, cu creşteri bruşte de debit analoge viiturilor. Eroziunea albiei în aval duce la eroziune regresivă pe afluenţi în sus iar coborârea nivelului apei din râu duce la coborârea nivelului freatic din zonă, cu consecinţe grave pe mari suprafeţe.

Colmatare albiei în aval. Efectul barajelor în aval poate fi şi invers: Dacă aval de baraj vin afluenţi care aduc mari cantităţi de aluviuni dar râul principal nu mai asigură debit de transport spre aval al acelor aluviuni, acestea se depun, colmatează albia şi îi înalţă fundul, ajungându-se la inundaţii grave şi alte consecinţe.

Depleţia în nutrienţi a zonelor din aval. Se ştie din vechiul Egipt că fertilitatea solului era dată de mâlul adus anual de revărsarea Nilului. Odată cu ridicarea barajului de la Assuan aportul de sediment bogat în nutrienţi a scăzut dramatic, ceea ce obligă la folosirea de îngrăşăminte artificiale, cu toate consecinţele ce decurg de aici. În plus, delta Nilului se erodează iar cantitatea de nutrienţi a scăzut semnificativ în apele Mediteranei de sud-est, cu consecinţe asupra faunei piscicole. În SUA, râul Colorado ducea în ocean între 125 şi 150 de milioane de tone de sedimente anual. După 1930 barajele au făcut treptat ca el să nu mai ducă în ocean nici sediment nici apă!

Sărăturarea solului Un lac artificial are oglinda mai sus decât alte ape naturale din zonă, adesea aproape de sau deasupra nivelului unor terenuri vecine. Prin presiunea hidrostatică apa se infiltrează din el în maluri, dizolvă săruri şi le împinge spre solul terenurilor vecine, contribuind major la sărăturare, alături de cea prin irigaţiile care frecvent se bazează la rândul lor tot pe lacurile artificiale.

Modificarea nivelului freatic Un lac artificial are oglinda mai sus decât alte ape naturale din zonă, ceea ce prin principiile hidrostatice determină ridicarea pânzei freatice din regiune, ceea ce produce înmlăştinire sau sărăturare, afectarea vegetaţiei, siguranţei construcţiilor etc.

Scufundarea solului Prin imensa presiune hidrostatică pe de o parte şi prin ridicarea nivelului freatic şi excavarea de goluri subterane de către infiltraţiile din lacuri etc. se pot produce tasări şi scufundări ale solului din zonă.

Cutremure Tot imensa presiune hidrostatică şi forţele mari de tracţiune ale barajului asupra zonei de ancorare poate favoriza sau chiar genera în unele zone geologic instabile adevărate cutremure.

Alunecări de teren Alunecări de teren pot fi generate sau favorizate de lacurile de acumulare prin infiltraţia apelor şi prin presiunea puternică asupra versanţilor şi formaţiunilor geologice din zonă.

Modificarea faunei şi florei. Apariţia unui lac modifică profund flora şi fauna zonei. În primul rând cea specifică râului e înlocuită de cea specifică unui lac. Oglinda de apă întinsă şi volumul de apă mare atrage păsări de apă şi o populaţie mai mare de peşti, dar adesea diversitatea e mai redusă şi dacă e un lac adânc apare zona hipolimnică cu puţină viaţă. Se modifică şi lumea insectelor, dar şi vegetaţia de pe maluri. Efectele se simt şi la distanţă prin modificarea microclimatului. Barajele împiedică migraţia peştilor (dar se pot face unele amenajări speciale).

Modificarea microclimatului Apariţia unui mare lac de acumulare înseamnă o creştere a umidităţii atmosferice locale şi zonale, a nebulozităţii, un efect de atenuare a oscilaţiilor de temperatură dintre zi şi noapte şi intersezoniere etc.

· Acumulări subterane - o alternativă?

Dezavantajele marilor baraje au făcut ca oamenii să se gândească la realizarea de acumulări artificiale subterane de apă. La rândul lor acestea au însă dezavantaje. O situaţie comparativă se prezintă astfel:

· Siguranţa lucrărilor de amenajare a râurilor şi lacurilor

O mare parte din lucrările hidrotehnice au rol de a preveni inundaţiile. Pe de altă parte pot fi ele însele cauză de inundaţie în caz de accidente la asemenea lucrări hidrotehnice, cum sunt ruperi de diguri sau baraje. Acţiunea în situaţii de inundaţii sau accident hidrotehnic este o importantă activitate de apărare civilă dar totodată şi de management al apei. În România, activitatea este reglementată de Legea Apelor (reprodusă în extras în fasciculul 9 din prezenta serie de broşuri) şi în mod specific în Regulamentul de apărare împotriva inundaţiilor, fenomenelor meteorologice periculoase şi accidentelor la construcţiile hidrotehnice, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 638 din 5 august 1999, publicată în Monitorul Oficial al României nr. 385 din 13 august 1999.

4. POLUAREA APELOR DE SUPRAFAŢĂ

Orice activitate umană e o potenţială sursă de poluare a apelor, eventual indirectă (prin intermediul poluării atmosferei sau solurilor). Poluarea a început probabil cu milenii în urmă, odată cu primele oraşe. Apoi a venit mineritul, despăduririle, gunoaiele, devenind deja o problemă majoră în Imperiul Roman şi China antică. Poluarea radioactivă a început abia în anii '40... Despăduririle au fost masive în ultimii 200-300 de ani, acum continuă să fie intensive în America de Sud şi Africa.... Dar şi reîmpăduririle pot aduce poluare, căci înlocuirea pădurilor de foioase cu conifere determină apreciabile scăderi de pH.... Continuă să se reducă zonele umede, a crescut mult uzul de fertilizante şi pesticide în agricultură, s-a intensificat mineritul, industria, consumul primar de energie şi s-au înmulţit accidentele industriale grave.....

Poluarea apelor este definită în diverse moduri. Astfel, Conferinţa de la Geneva din 1961o prezintă ca “modificarea directă sau indirectă a compoziţiei sau stării apelor unei surse oarecare, ca urmare a activităţii omului, astfel încât apele devin inadecvate utilizărilor pe care le au în mod obişnuit, ridicând risc pentru sănătatea omului şi pentru integritatea ecosistemelor acvatice".

Unii recunosc şi noţiunea de poluare naturală. În acest sens, o definiţie simplă şi largă a poluării ar fi: ”Poluarea apei = modificarea calităţii acesteia datorită activităţii umane sau în urma unor fenomene naturale”. Definiţiile sunt deci destul de arbitrare, pentru că de fapt şi poluarea "naturală" uneori nu e chiar naturală - apa anoxică provine adesea de la fundul unui lac artificial, invaziile de alge apar mai ales pe terenul excesului de nutrienţi generat de poluarea cu nitraţi şi fosfaţi, suspensiile după ploi masiv vin în mare parte de pe terenuri poluate sau defrişate de om....

Poluarea apelor de suprafaţă constituie la ora actuală o problemă majoră şi care la scară globală se va amplifica, deoarece în lumea a III-a se dezvoltă rapid mari oraşe fără sanitaţie corespunzătoare, industria chimică, agricultură cu tot mai mult uz de produşi chimici şi minerit cu tehnologii cu grav impact de mediu.

Trebuie ţinut cont şi de interdependenţa dintre apele de suprafaţă şi cele din celelalte compartimente ale hidrosferei: Precipitaţiile introduc poluanţi din atmosferă, apele subterane aduc şi ele diverşi componenţi, respectiv poluarea apelor de suprafaţă determină adesea poluarea celor freatice, râurile poluează lacurile ţi mările în care se varsă etc.

4.1 Surse de poluare

Sursele de poluarea a apei se clasifică în principal în surse organizate şi neorganizate.

· Surse de poluare organizate

Cele organizate sunt, în principal: apele reziduale comunale (fecaloid-menajere); apele reziduale industriale; apele reziduale agrozootehnice. Apele fecaloid-menajere sunt poluate mai ales chimic (substanţe organice, detergenţi etc.) şi bacteriologic şi provin în principal din spălat şi de la grupuri sanitare. De exemplu râul Zamuna care curge prin New Delhi are amonte o încărcare de 75.000 bacili coli / litru iar în aval de 240.000.000 bacili coli pe litru! În cadrul celor industriale, de mare diversitate, trebuie menţionate cazurile mai deosebite ale apelor uzate radioactive (din minerit, centrale nuclearo-electrice etc.), ale celor poluate termic (surse variate, mai ales centrale termice), din industria extractivă şi prelucrătoare de ţiţei, din mineritul cu profil de metale neferoase, din industria chimică.

O mare sursă de poluare apelor de suprafaţă este mineritul hidraulic, procedeu cu impact deosebit de mare faţă de mediu. În Australia, de exemplu, ultima mină cu astfel de tehnologie a fost închisă abia în 1994.

Sursele organizate de regulă poluează continuu sau sistematic şi sunt de obicei cunoscute şi supravegheate, calculându-se totalul emisiilor. Astfel, Rinul a trebuit să transporte în anii '80 anual până la 700 tone cadmiu, 130 tone mercur, 4000 tone de plumb şi peste 1400 de substanţe poluante diferite!

· Surse de poluare neorganizate

Sursele neorganizate sunt în principal: surse individuale fără sistem de canalizare; reziduuri solide depozitate îl locuri / moduri neadecvate; pesticide, îngrăşăminte spălate de apele meteorice sau de irigaţie.

O importantă sursă neorganizată de poluare sunt sărurile folosite iarna pe şosele contra zăpezii şi poleiului. Multe ţări dezvoltate au interzis sau limitat sever împrăştierea de sare, dar la noi continuă. Este o sursă de poluare importantă: De exemplu în SUA în iarna 1982 / 1983 s-au împrăştiat pe 320.000 mile de şosele o cantitate de 2,5 milioane tone de sare (NaCl) şi 200.000 tone clorură de calciu, precum şi peste 5 milioane de tone de material antiderapant!

În sursele neorganizate se includ însă şi sursele ocazionale (spălarea de animale, utilaje etc; topirea inului şi cânepii, deversări diverse) şi accidentale (de exemplu inundaţii şi alte calamităţi, deversări în urma unor accidente industriale, rutiere etc.), care sunt greu de monitorizat şi rămân adesea necunoscute.

Sursele accidentale intervin mai rar, dar pot avea deosebită gravitate, iar poluarea poate surveni pe căi neaşteptate. Iată câteva poluări accidentale deosebite, survenite în Franţa în anii 1986-1988, şi care au afectat surse de apă ce deserveau peste 500000 locuitori: Un incendiu la uzina Sandoz, în cursul stingerii căruia apa utilizată de pompieri a antrenat în Rin produse organofosforice şi organomercurice; prăbuşirea în apele Loirei a unui camion încărcat cu detergent; deversarea, în urma unui accident rutier, a 20000 l benzină uşoară dintr-o cisternă .... Tot studiul precedent citează alte numeroase poluări în urma stingerii unor incendii, prin cadavre de oameni şi animale ajunse în castele de apă, poluări voluntare şi chiar criminale, inundaţii, refularea canalizării în uzine de apă şi chiar poluare accidentală a unei surse considerate prefect protejate, prin ..... prăbuşirea unui avion exact în acel loc. În Berlin un poluant organo-clorurat a ajuns în canalizare şi a dizolvat materialul de etanşare dintre segmentele de conducte, ducând la exfiltrări masive ale apelor uzate în sol, deci o catastrofă în lanţ. În SUA în deceniul 1974-1984 au fost înregistrate anual între 11000 şi 14500 poluări accidentale ale apelor. De exemplu în 1984, cele 10745 de poluări accidentale s-au grupat astfel: 245 petroliere, 545 barje petroliere, 1667 alte nave, 554 la conducte petroliere, 707 de la vehicule terestre, 1108 construcţii şi instalaţii pe ţărm, 198 la construcţii şi instalaţii costiere, 521 la construcţii şi instalaţii în largul mării, 176 de la construcţii şi instalaţii în interiorul continentului.

Dacă scufundarea unor vapoare a provocat mari poluări accidentale, nu mai puţin grave sunt descărcările intenţionate şi sistematice de reziduuri în mări şi oceane. De regulă sunt substanţe mai puţin periculoase, dar în schimb în cantităţi foarte mari. Nu e vorba de deversările costiere de ape neepurate sau de aportul râurilor poluate, ci de faptul că foarte multe ţări, incluzând pe loc fruntaş ţările dezvoltate, au deversat sistematic în ocean cantităţi imense de deşeuri cu vapoare speciale de "gunoi". După 1990 multe ţări au redus drastic sau stopat aceste deversări, altele însă continuă. De exemplu SUA au aruncat în ocean anual milioane de tone de deşeuri industriale (5,051 milioane tone în 1973, 2,548 milioane tone în 1978, dar apoi "numai" 304500 tone în 1983), nămol de la apele uzate (4,890 milioane tone în 1973, 5,535 milioane tone în 1978, 8,312 milioane tone în 1983), moloz de la construcţii (974000 tone în 1973, dar deloc în 1983), chimicale incinerate (800000 tone în 1982), lemn ars (11.000 tone în 1973, 31.000 tone în 1983), explozibil (300 tone în 1981) etc. Germania a deversat în 1978 o cantitate de 728000 tone de deşeuri industriale în mare, iar Marea Britanie peste 5 milioane de tone!

Dacă sursele localizate au şansa de a fi monitorizate, cele difuze sunt greu de evaluat şi se manifestă adesea indirect (din ploile acide, bunăoară) şi sunt încadrate la categoria de surse neorganizate, deşi sunt adesea pe ansamblu de departe mai importante decât cele organizate.

4.2 Tipuri de poluare a apelor şi modele de comportament a poluanţilor în râuri, lacuri şi ape subterane

· Tipuri de poluare - surse, caracteristici, efecte şi evoluţie

Distingem mai multe tipuri de poluare: cu germeni, virusuri şi alte organisme patogene; cu substanţe organice biodegradabile (ce consumă oxigenul); cu substanţe organice greu- / nebiodegradabile;

cu îngrăşăminte agricole; cu substanţe minerale diverse; cu substanţe uleioase şi reziduuri petroliere; cu substanţe radioactive; deversări de ape calde etc.

Fiecărui tip de poluare îi corespund efecte specifice asupra calităţii apei, sănătăţii omului şi mediului. De fapt orice poluare a apei se răsfrânge asupra lumii vii inclusiv a omului, direct sau prin intermediul florei şi faunei, uneori prin lungi lanţuri şi cicluri trofice.

Poluarea cu nitraţi provine mai ales din agricultură. Azotul e element esenţial pentru viaţă şi în ape suferă foarte multe procese chimice şi biochimice. Apare mai ales ca azotat, azotit, amoniu, azot gazos şi cel fixat în compuşi organici, grupe între care există continue transformări / tranzitări, formându-se "ciclul azotului". Excesul duce la eutrofizare, contaminarea acviferelor, posibila afectare a sănătăţii umane: methemoglobinemie la copii, cancer gastric...

Sursele de azotaţi în ape sunt naturale şi antropice. Sursele naturale sunt : Din precipitaţii: Oxizi de azot din atmosferă, produşi de fulgere şi de arderea combustibililor fosili; Aportul prin spălarea din roci şi cenuşă de vegetaţie arsă ajunsă în ape); Din nitrificarea amoniului (prin microorganismele nitrosomonas şi notrosococcus) şi a nitriţilor (prin nitrobacter); Din izvoare în urma dizolvării lor la adâncime în roci (nitratul având solubilitate crescută în ape); Din eroziunea solurilor ce conţin azotat. Aceste surse "naturale" sunt adesea indirect tot antropice. Surse antropice "directe" sunt cele punctiforme (deversări de ape uzate conţinând azotaţi) şi difuze, în principal azotaţii proveniţi din agricultură, din îngrăşămintele chimice şi din îngrăşămintele naturale - gunoi de grajd - aplicate pe câmpuri, sau de la latrine. Dejecţiile conţin de fapt uree şi amoniu, care se transformă în azotat de către microorganisme prin nitrificare. Pentru zootehnie putem calcula echivalenţa aproximativă de producţie de dejecţii 1,5 vite adulte = 7 porci = 100 găini ouătoare.

Apare frecvent exces pe câmp de azotat pe care plantele nu-l pot absorbi, fie pentru că pe ansamblu cantitatea e prea mare, fie pentru că a fost aplicată la momentul greşit, în afara perioadei de vegetaţie. Acest fapt se întâmplă frecvent prin împrăştiatul toamna sau iarna a gunoiului de grajd pe câmp. (Multe ţări interzic gunoirea în perioada 15 octombrie - 15 februarie). Astfel excesul de nitraţi ajunge în sol şi în ape, pe care le poluează.

Îndepărtarea nitraţilor din apa potabilă este scumpă şi complicată. S-au experimentat tehnici chimice (schimbători de ioni) şi biochimice sau se recurge la amestecarea apelor contaminate cu altele cu concentraţie mai redusă de azotaţi. Dar e mult mai uşor şi ieftin să previi. În plus, pentru surse individuale (fântâni) prevenţia e singura şansă, altfel trebuie abandonate. Există posibilitatea tehnică de a măsura de rutină azotul din sol înainte de însămânţare, în timpul şi după recoltă, ceea ce permite aplicarea dozei exacte necesare, fără exces. Trebuie analize periodice, nu ajunge că ai studiat o dată acel sol şi "ştii ce tip este".

În apa subterană, NO₃ este modificat, transformat de microorganisme, reacţionează cu fier, sulfaţi sau bicarbonaţi etc. Astfel solul este un "filtru" bun dar dacă i se depăşeşte capacitatea, concentraţia de azotat va creşte brusc în apele de suprafaţă sau subterane sau nu va creşte azotatul ci sulfatul pe care îl dezlocuieşte din combinaţii azotatul! În plus nitraţii pe care îi tot deversăm actualmente în sol vor ajunge în unele acvifere peste doar ani sau decenii, când ne putem trezi brusc cu o prăbuşire a calităţii multor ape.

Azotaţii au asupra organismului animal efect de toxicitate prin multe mecanisme, direct sau prin alţi compuşi pe care îi formează (azotiţi, nitrozamine etc.).

Acidifierea apelor dulci vine în principal de la ploile acide. Ele au fost observate încă din secolul XVII în Anglia. Termenul de ploaie acidă l-a introdus chimistul Robert Angus Smith în 1872, văzând cum ploaia ataca plantele şi clădirile. Doar din anii '50 s-a constatat că problema e transfrontalieră. Suedia a constatat că îi mor lacurile prin acidifiere şi a identificat ca şi cauză emisiile de poluanţi transfrontalieri din Europa centrală şi de vest. Era şi rezultatul coşurilor foarte înalte de fum din Germania şi alte ţări, care nu disperaseră poluarea ci... o împinseseră mai departe. Problema a fost luată în serios numai când fenomenul a apărut şi în Europa centrală şi de vest. În 1978 s-a lansat programul european EMEP de cercetare şi monitoring în domeniu, iar SUA au lansat iniţiative similare în 1980, ajungându-se apoi la programe mondiale.

Cauza principală sunt bioxidul de sulf şi oxizii de azot degajate în atmosferă. Pe plan global sursele naturale au aceeaşi magnitudine cu cele antropice, care sunt în principal arderea combustibililor fosili, dar care în zone industriale le eclipsează pe cele de origine naturală. Astfel oamenii au emis în 1975 80x 10⁶ tone de oxizi de sulf şi 90x 10⁶ tone în 1985. Europa a contribuit cu 44%, America de Nord cu 24%, Asia cu 23%, America Centrală şi de Sud cu 5,2%, Africa cu 3% şi Oceania cu 1%. Producţia de oxizi de azot e estimată la 50x 10⁶ tone anual, din care 35% din surse naturale, 25% din arsul biomasei şi 40% din arderea de combustibili fosili - jumătate de la motoarele vehiculelor şi jumătate din termocentrale şi alte surse staţionare. S-a reuşit ca emisiile de bioxide de sulf să nu mai crească ba chiar s se reducă după 1970 în ţările dezvoltate, însă cele de oxizi de azot continuă creşterea. Mecanismul de formare a ploii acide constă în oxidarea în atmosferă a oxizilor de azot şi sulf la acid azotic şi sulfuric sau aerosoli de azotat şi sulfat, prin procese complexe incomplet elucidate de oameni. Ajung pe sol şi în ape pe cale umedă sau uscată. Pe cale umedă ajung prin ploaie sau ninsoare sau "ocult" prin ceaţă, chiciură etc. Staţionarea în atmosferă durează în medie mai multe zile, permiţând astfel afectarea unor regiuni depărtate. Pe cale uscată ajung prin difuzie ca şi gaze sau în particule de aerosoli, ca azotat de amoniu sau sulfat de amoniu. În aceste cazuri staţionează puţin în atmosferă, astfel că afectează mai mult regiunea înconjurătoare nu marile depărtări.

O altă sursă importantă de ape acide vine de la poluarea solului cu amoniu, care bacteriile îl nitrifică rezultând însă şi ioni de hidrogen, ce dau aciditate. De asemenea din minerit pirita expusă la aer şi umiditate eliberează H⁺ acidificând puternic apele.

Solurile şi apele au capacitatea de a neutraliza aciditatea prin bicarbonaţii de calciu şi magneziu. Capacitatea însă e limitată şi se pierde la bombardarea cu un aflux ridicat de ioni de hidrogen şi de sulfat sau azotat. Acidifierea lacurilor nu e dată de simpla creştere a H⁺ atmosferic, ci prin procese complexe mediate de sol. Acidifierea apelor nu apare în zone calcaroase. De aceea ea s-a manifestat mai ales în nordul Americii şi Europei, unde a fost glaciaţiune şi nu prea este calcar. În lipsa carbonaţilor, aciditatea e anihilată de aluminosilicaţi, dar nu aşa de eficient, existând riscul acidifierii. După riscul de acidifiere şi capacitatea de tamponare, rocile se clasifică în 4 tipuri: I sensibilitate foarte mare: granit, gresie quarţitică; II sensibilitate crescută: gresii, conglomerate; III sensibilitate redusă: multe din rocile vulcanice; IV sensibilitate nulă la acidifiere (capacitate te tamponare teoretic infinită): calcare, dolomite

Sulfatul este un "ion transportor". Venit din atmosferă ia cu el calciu şi magneziu. Dacă nu sunt destule, scoate din roci aluminiu şi H⁺, provocând acidifiere. De aceea solurile care au capacitatea de a reţine sulfaţii previn acidifierea apelor. Azotatul crează mai puţine probleme căci e folosit ca nutrient de organismele acvatice. Dacă e în exces poate genera acidifiere prin acelaşi mecanism ca ionul sulfat.

Pot apărea acidifierii temporare "naturale" la topirea zăpezilor, dar majoritatea sunt din cauze antropice. Scăderea pH-ului atrage o creştere a solubilităţii metalelor grele, toxice pentru viaţă, care sunt mobilizate din sedimente sau nu se mai sedimentează. Unele metale toxice pot fi dezlocuite şi mobilizate chiar din combinaţii stabile din sol. De aceea degeaba tratezi lacul acidifiat cu var, că ridici din nou nivelul de pH dar metalele grele sunt şi rămân în apă, deci nu mai poţi de fapt "însănătoşi" lacul. Mortalitatea piscicolă este numai manifestarea extremă a acidifierii, vârful aisbergului! De fapt deja la scăderea sub pH 6 mor unele componente ale ecosistemelor şi peştii îşi pierd sursele de hrană , ajung la deficite de minerale, consecinţa fiind debilitate fizică, decalcifiere a oaselor, infertilitate.... De asemenea, reducerea pH-ului duce la reducerea oxigenului, creşterea bacteriilor anaerobe, reducerea biodiversităţii, dezvoltarea algelor filamentoase şi macrofitelor acidotolerante etc. Ploaia acidă afectează şi pădurea, agravând criza apei, favorizând inundaţiile etc. deci consecinţe în lanţ. Apele acide sunt agresive şi pentru conducte, beton etc.

Poluarea cu compuşi organici biodegradabili

De rutină pentru a evalua această poluare se determină indicatori indirecţi cum sunt consumul chimic de oxigen (CCO) şi consumul biochimic de oxigen (CBO), plus concentraţia oxigenului. Mulţi specialişti consideră că CCO şi CBO sunt mult prea generali şi informaţia rezultată nu este suficientă.

Trebuie înţelese şi respectate metodologiile de analiză şi interpretare, altfel se riscă concluzii greşite. O parte din substanţele organice din ape sunt în continuare cunoscute doar vag, în linii generale, de exemplu cele naturale complexe gen "acizi humici" sau "humus acvatic". Evoluţia nivelelor de compuşi organici degradabili aval de o deversare într-un râu se poate modela şi corela bine cu evoluţia oxigenului dizolvat, dioxidului, amoniului, azotiţilor şi azotaţilor, a bacteriilor, protozoarelor, algelor, crustaceelor şi rotiferelor, peştilor etc., existând succesiuni tipice previzibile.

Cea mai tipică poluare cu compuşi organici biodegradabili este cea cu ape fecaloid-menajere. Un om de exemplu poluează zilnic în medie la nivel de: 45-55 g CBO₅, 1,6 - 1,9 x CBO₅ g CCO-Cr, 0,6 - 1,0 x CBO₅ g carbon organic total, 170-220 g suspensii totale, 10-30 g grăsimi, 4-8 g cloruri, 6-12 g azot total (circa 40% organic), 0,6 - 4,5 g fosfor total (circa 30% organic). Ştiind aceasta se poate prezice cantitatea de poluanţi produsă de un oraş cu un anumit număr de locuitori şi s-a introdus pentru această categorie de poluare o unitate de măsură numită locuitor-echivalent. În SUA; după adoptarea în 1972 a "Clean Water Act", CBO a scăzut cu 45% în apele fecaloid-menajere şi cu 70% în cele industriale.

Alte poluări frecvente cu compuşi organici biodegradabili provin de la industrie, mai ales de la cea a celulozei, alimentară etc. Biodegradabilitatea practică scade mult până la zero dacă sunt prezente în apă substanţe toxice sau inhibitoare pentru bacteriile ce realizează biodegradarea compuşilor organici.

Compuşii organici din lacuri şi râuri se oxidează şi descompun, sau se depun ca particule pe fundul apelor. Există şi degradare fotolitică, dar redusă. Baza este degradarea microbiologică. Dacă există oxigen dizolvat destul degradarea este aerobă, cu consum de oxigen şi producţie de bioxid de carbon şi apă (respiraţie). Dacă oxigenul e insuficient, se trece la procese anaerobe cum sunt denitrificarea, dezaminarea, reducerea sulfatului, fermentarea. Acestea produc oxigenul necesar descompuneri substanţelor organice dar şi compuşi nedoriţi precum hidrogenul sulfurat, metanul etc. Aceste procese anaerobe sunt rare în râuri dar frecvente în lacuri adânci şi comune în mlaştini. Aparent paradoxal, dacă un râu e poluat cu substanţe organice biodegradabile, e de dorit să fie poluat şi cu azotaţi, căci prin denitrificare bacteriile pot obţine oxigenul necesar descompunerii substanţelor organice, altfel râul devine anoxic, deci poluarea cu nitraţi contracarează poluarea cu compuşi organici biodegradabili!

Bioxidul de carbon CO₂ s-a dovedit a nu fi totdeauna corelat cu nivelul de încărcare organică, mai ales când substanţele organice în cauză sunt puţin sau deloc biodegradabile sau când curgerea este turbulentă şi deci CO₂ se degajă uşor în atmosferă.

Distincţia între carbonul organic particulat (COP)şi cel dizolvat (COD) este relativ arbitrară, în funcţie de diametrul moleculei, testat practic prin trecerea sau nu prin filtrul cu o anumită porozitate. COP e de regulă mai mare decât COD în râuri, dar sunt excepţii cum sunt râurile din Arctica sau America de Sud... La nivel global se estimează transportul în râuri la 0,42-0,57 x 10⁹ tone / an pentru COP şi 0,11 - 0,25 x 10⁹ tone / an pentru COD. Estimările sunt foarte dificile şi multe "adevăruri consacrate" au fost infirmate în ultimul deceniu, inclusiv corelaţiile debit - COP - COD. sau CBO - O₂ dizolvat. COP poate fi stabil sau labil (metabolizabil) cum sunt zahărurile, aminoacizii etc. (6-30% din COP). Din COP ajuns până în mare, 30-70% e degradat în estuare, restul rămâne ca sediment pe fundul mării. COD poate fi şi el degradabil sau nedegradabil.

Poluările petroliere - caz particular de poluări cu substanţe organice - sunt un mare duşman al apelor, deoarece culoarea, gustul şi mirosul sunt afectate chiar la concentraţii reduse. Sunt grav afectate multe organisme acvatice, ceea ce duce la dezechilibru ecologic. Fiind mai uşoare ca apa, produsele petroliere formează peliculă / strat la suprafaţa apei, ce împiedică oxigenarea. În ape subterane sunt şi mai persistente, căci biodegradarea e redusă sau absentă în lipsa oxigenului şi luminii... Pe apele navigabile provin de cele mai dese ori de la accidente cu petroliere sau de la spălarea ilegală a rezervoarelor navelor...

Suspensiile în râuri şi lacuri. Suspensiile sunt un transportator major de nutrienţi şi poluanţi organici şi anorganici. Particulele transportate de râuri nu sunt doar suspensiile clasice ci şi particulele târâte / rostogolite pe fundul apei ("bed load"). Suspensiile provin din poluare, dar şi din eroziunea naturală (şi cea provocată de om!) şi din producţia endogenă din ape (care provine din alege - până la 20 mg / litru în ape eutrofe - şi din precipitarea carbonatului de calciu la ape dure şi alcalinitate ridicată...). Activităţile umane cele mai mari generatoare de suspensii sunt arăturile - mai ales pe pantă -, suprapăşunatul, despăduririle, exploatarea pădurilor cu drumuri de tractor sau pârtii de alunecare / târâre în pantă, incendierea vegetaţiei şi mai puternic ca toate mineritul la suprafaţă. Majoritatea suspensiilor nu ajung în ocean ci se depun pe fundul apelor, în lacuri sau în zonele inundate. Suspensiile depind mult de panta râului, de natura geologică a regiunii etc. Apa potabilă nu trebuie să conţină suspensii. Cele organice şi anorganice fine sunt greu de îndepărtat şi crează probleme: înfundare filtre; gust şi miros neplăcut; perturbarea dezinfecţiei, transportul de toxice, metale grele, poluanţi diverşi; creşte CBO₅-ul...

În râuri concentraţia de suspensii e foarte variabilă în timp şi chiar în cadrul secţiunii pe un râu, ceea ce o face mai greu de monitorizat corect.

Eutrofizarea se defineşte ca îmbogăţirea apei cu substanţe nutritive pentru plante - în primul rând azot şi fosfor (ceilalţi zeci de compuşi necesari dezvoltării fiind foarte rar limitanţi) - conducând la o creştere puternică a algelor şi macrofitelor ("înflorire") care apoi mor, cu consecinţe grave: Scăderea calităţii apei (culoare, gust, miros, tulburare, scăderea oxigenului, creşterea concentraţiei de fier, mangan, bioxid de carbon, amoniu, metan, hidrogen sulfurat etc.); corodarea conductelor; afectarea funcţiunilor recreative (turbiditate crescută a apei şi miros ce o fac neatractivă, afectarea înotătorilor prin dermatite şi conjunctivite de contact cu apa alcalină, risc crescut de diverse boli ex. schistostomiază, risc boli diareice la înghiţirea apei încărcate cu toxice algale); afectarea pisciculturii (mortalitate piscicolă, dezvoltarea speciilor nedorite); alte consecinţe diverse: înfundarea filtrelor, ţevilor etc. Unele boli apar mai des odată cu eutrofizarea deoarece ea determină creşterea macrofitelor (plante de apă) ce favorizează creşterea unor organisme ce sunt gazde ale paraziţilor. De asemenea, înmulţirea algelor albastre duce la producere de toxine ce pot otrăvi animalele care se adapă şi cresc şi nitraţii de pot produce methemoglobinemie. Uneori plantele acvatice crescute exploziv şi excesiv pot bloca navigaţia pe râuri şi lacuri....

Eutrofizarea se produce mai rar în râuri şi e mai puţin gravă ca cea pe lacuri. Eutrofizarea se produce în multe zone şi pe cale naturală, dar de regulă lent. de aceea cel mai corect ca poluare de origine antropică ar trebui să vorbim de eutrofizare accelerată. Ea a devenit o mare problemă în ţările dezvoltate. unde se ajunsese ca în 1985 65% din lacuri să se considere eutrofe (numai 12% în Canada, 28% Africa de Sud, dar 70% în SUA!). Suedia avea deja în 1990 la 80% din staţiile de epurare şi treaptă terţiară pentru eliminarea fosforului. NU sunt bani aruncaţi, deoarece odată produsă eutrofizarea, costurile de "reparaţie" sunt enorme. Austria a plătit peste 750 milioane USD pentru 28 de lacuri , peste 1 milion USD / km² lac!

Eutrofizarea se poate reversa (Metode sunt descrise într-un subcapitol ulterior) dar trebuie o mare grijă deoarece fenomenul este foarte complex şi în ciuda intenselor cercetări este încă incomplet cunoscut şi înţeles de oameni. Se pot face deja predicţii, există şi formule de calcul. Lupta cu eutrofizarea accelerată a înregistrat succese dar şi eşecuri multe. Ea nu se poate rezolva cu măsuri tehnice punctiforme, deoarece e o adevărată boală a civilizaţiei moderne, trebuind abordată strategic, p escară largă de spaţiu şi timp, în toate politicile de dezvoltare urbană, investiţii, legislaţie etc.

Agenţi patogeni care ajung în ape pot fi bacterii, virusuri sau paraziţi. Ei provoacă la om şi animale boli transmise hidric, fie prin ingestie fie prin contact direct sau inhalare de aerosoli din apă contaminată. Creşterea procentuală a bolilor virale din ultimele decenii este nereală, explicaţia fiind creşterea procentului de diagnosticare prin îmbunătăţirea tehnică. Rezervoarele de patogeni pot fi oamenii sau anumite animale, dar sunt şi specii ubiquitare. Multe specii de bacterii au tulpini patogene şi tulpini nepatogene, sau nu sunt patogene ci doar oportuniste, provocând boli la organisme slăbite, cu imunitatea slăbită. De exemplu un om elimină zilnic prin fecale miliarde de bacili coli, în principiu nepatogeni. Majoritatea bacteriilor sunt specifice de specie, dar sunt şi unele ce provoacă boli şi la om şi la animale. Viruşii sunt specifici fiecărei specii, neinfluenţând alte specii. Bolile pot fi de contact (piele, mucoase), digestive sau generale. În practică de regulă nu se determină prezenţa agenţilor patogeni în ape, ci prezenţa contaminării fecale, care indică şanse crescute ca să existe şi patogeni. Indicatorii de poluare fecală (coliformi totali, coliformi fecali, streptococi fecali etc.) însă nu sunt adecvaţi estimării riscurilor de boli transmise prin contact cu apa, nu prin ingestie. În plus, ape dezinfectate prin clorinare pot avea indicatorii de poluare fecaloidă cu valori foarte joase, indicând teoretic şanse reduse de existenţă a patogenilor. Dar clorinarea nu distruge mulţi dintre viruşi şi paraziţi, motiv pentru care în aceste cazuri valoarea "indicatorilor" este redusă. Monitorizarea bacteriologică este obligatorie oricât de perfectă ar fi considerată o staţie de epurare sau tratare. Epurarea clasică nu reuşeşte să elimine decât parţial agenţii infecţioşi. Autoepurarea apelor reduce şi ea din contaminarea bacteriană, dar puţin în caz de temperatură joasă sau nivel ridicat de poluare...

Contaminarea salină a apelor este cea mai răspândită poluare a apelor subterane dar afectează indirect şi apele de suprafaţă. Cauzele sunt în principal irigaţiile şi infiltraţiile apelor marine în acviferele dulci. Problema nu e nouă. Acum 6000 de ani, sumerienii şi-au distrus propria civilizaţie prin irigarea excesivă a Mesopotamiei.

Sursele de salinizare sunt naturale (evaporaţie crescută; dizolvarea de minerale; sarea de mare adusă de vânt pe continent; ape vulcanice sau de mare saline ce erup) şi antropice (irigaţii; exfiltraţii din canale şi halde de gunoi; intruzie salină de la minerit, dezgheţarea şoselelor cu sare; extracţia petrolului sau altele inclusiv minerit hidraulic pentru sare). Fierul e frecvent în exces în unele ape, subteran şi în apa proaspătă nu se văd modificări, dar ulterior dă precipitat brun de hidroxid de fier. La fel şi borul în concentraţii excesive (ce apar mai ales în zone vulcanice) e toxic pentru plante.

Principala sursă de salinizare a apelor rămân irigaţiile excesive: Se apreciază că peste 50% din apa prelevată pentru irigaţii de fapt nu ajunge la destinaţie! În plus, din cauza aplicării în exces, doar 40-80% din apă este efectiv "consumată" de plante, restul se evaporă (dar sărurile rămân) sau se infiltrează în sol la adâncimi mai mari decât cele ale rădăcinilor (ajungând în apa freatică după ce pe drum a dizolvat săruri) sau se scurge la suprafaţă şi dizolvă diverse substanţe şi le antrenează în ape... Din canalele deschise şi din lacurile de acumulare create pentru irigaţii se produce evaporare intensă şi deci creşte mineralizarea acelor ape; În acumulări la nivel crescut apa prin presiune se infiltrează în maluri dizolvă din sol sare şi o scoate la suprafaţa solurilor înconjurătoare sau la scăderea nivelului aduce sărurile în lac.

S-a început "spălarea" solurilor sărăturate cu mari cantităţi de apă, dar aceasta nu face decât să mute excesul de săruri în altă parte. Frecvent se salinizează apa subterană şi creşte şi nivelul freatic din care, devenind apropiat de nivelul solului, începe evaporare intensă ceea ce produce salinizare secundară, deci un adevărat cerc vicios. Prin aceşti multipli factori, irigarea a produs numeroase catastrofe ecologice.

O altă mare sursă de contaminare salină este mineritul, în special cel pentru cărbune, fosfaţi şi uraniu, şi în oarecare măsură cel pentru metale. Efectuându-se sub nivelul freatic, se pompează la zi ape de mină foarte mineralizate. În plus apele de şiroire dizolvă săruri din haldele de steril. Extracţia petrolului implică şi ea mari cantităţi de ape sărate, ce trebuie puse în bazine de evaporare sau reinjectate profund. Pe şosele se mai pune la noi multă sare, în schimb în multe ţări dezvoltate se renunţă pe cât posibil.

Salinitatea crescută în principiu nu afectează direct sănătatea, dar degradează terenurile agricole şi sursele de apă potabilă. Sunt însă săruri ce au impact direct negativ: Cele de fluor, de fier, sulfatul etc.

Poluarea cu metale grele. Problema s-a manifestat acut în anii '50 - '70 în ţări dezvoltate, unde au fost mari scandaluri şi grave afectări ale sănătăţii publice (inclusiv cazuri cu sute de morţi în Japonia de exemplu). Deşi în toate ţările s-au luat măsuri, problema este departe de a fi stăpânită. Chiar dacă de mâine teoretic nu s-ar mai deversa în apă metale grele, avem în continuare apele de mină, cele provenind din haldele de gunoaie orăşeneşti (unde decenii întregi au ajuns, şi în unele ţări - inclusiv România - continuă să ajungă şi deşeurile periculoase) şi mai ales sedimentele depuse de-a lungul multelor decenii pe fundul râurilor puternic contaminate cu metale grele, de unde la dragare sau viitură sau modificarea chimismului apei se pot uşor mobiliza cantităţi imense de metale grele.

Metalele grele includ plumbul, arsenul, mercurul, cadmiul, cobaltul, nichelul, seleniul, fierul, argintul, zincul, cromul, cobaltul, manganul..... De regulă nu se ajunge la intoxicaţii acute, însă metalele grele au proprietatea de a se concentra în organismele vii, manifestându-se toxicitatea cronică. Nivelele toxice sunt relativ bine cunoscute pentru om, dar nici pe departe pentru imensa diversitate de organisme acvatice. Contaminarea omului depinde mult de obiceiurile alimentare, vârstă, stare de sănătate etc. Contează foarte mult şi forma, nivelul de absorbţie şi de toxicitate find diferit între Cr³⁺ şi Cr⁶⁺ sau între mercurul metalic şi cel legat organic.... Aluminiul a produs uneori mortalitate piscicolă sau a algelor.

Principalele surse de poluare a apelor cu metale grele sunt: surse geologice (naturale); industria minieră şi prelucrătoare de metale; utilizările industriale şi casnice ale sărurilor de metale grele de exemplu cele de crom la tăbăcării, cele de cupru şi arsen în pesticide, sau plumbul în benzină; din excreţiile umane şi animale; din infiltraţiile de la haldele de gunoi. Monitorizarea concentraţiilor de metale grele este destul de dificilă.

Micropoluanţii organici sunt compuşi organo-cloruraţi, fenoli, cetone etc. Mulţi intră în clasa biocidelor (pesticide, fungicide, ierbicide, insecticide etc.). Există peste 10 milioane de compuşi chimici, din care zeci de mii sunt în uz în industrie, ceea ce face ca în apă să poată ajunge o uriaşă varietate, imposibil de identificat şi dozat individual. De aceea se monitorizează numai compuşii mai frecvenţi şi mai toxici. Există în legislaţie liste cu substanţe prioritare ce trebuie eliminate. Frecvente sunt pesticidele organo-clorurate şi organo-fosforice, triazinele, derivatele de uree, erbicidele tip hormon vegetal, solvenţii de uz casnic, substanţele de sinteză şi reactivi din industrie, de exemplu cei pentru fabricarea de polimeri... Unele produse cum sunt DDT şi alte pesticide organoclorurate au fost interzise aproape în toate ţările sau sunt foarte strict controlate, după ce s-a constatat ce dezastre au produs.

Efectele toxice ale diverşilor micropoluanţi pot fi letale sau neletale, atât pe termen scurt cât şi la expunere cronică. Mari probleme şi controverse sunt cu privire la efectele cancerigene şi genotoxice în general la expuneri cronice la cantităţi reduse de substanţă, deoarece informaţia ştiinţifică e incompletă.

Degradabilitatea biologică şi chimică a diverşilor micropoluanţi este extrem de diferită. Unii persistă săptămâni (de exemplu insecticide organofosforice), altele luni (triazine de exemplu) iar altele foarte mult (10 ani DDT-ul!). Unele sunt reţinute / descompuse de procedeele obişnuite de epurare / preparare a apei, altele însă trec aproape nemodificate (lindan, pentaclorfenol etc.).

Pentru identificarea micropoluanţilor se folosesc metode de laborator foarte diverse: evaporare, ultrafiltrare, spumare, extracţie, schimb de ioni, adsorbţie pe carbon activat, pe oxid de aluminiu, pe nămol activ, precipitare cu săruri de fier sau aluminiu, cromatografie gazoasă, spectrofotometrie etc.

· Modele de comportament a poluanţilor în ape

Evoluţia concentraţiei unei anumite substanţe ajunse în apă, depinde de caracterul reactiv sau non-reactiv al substanţei, de dimensiunea acelei mase de apă, de timpul mediu de rezidenţă a apei (în acel lac, râu sau acvifer) şi de intensitatea proceselor de amestec şi difuzie în acea masă de apă. Cunoaşterea şi înţelegerea acestor factori ne permit să prezicem consecinţele şi evoluţia concentraţiei unei anumite substanţe ajunse într-un râu, lac sau acvifer, fapt foarte important mai ales în cazul că e vorba de un poluant.

Cea mai mare parte a substanţelor ajunse în apă nu sunt complet nonreactive în sensul că nu se comportă exact ca apa. Se pot precipita, pot fi absorbite pe roci, complexate sau fixate pe particulele în suspensie, incluse în diverse cicluri biologice, suferi diverse procese chimice sau fotochimice etc. Sodiul, ţi clorul pot fi aproximate bine ca nonreactive în râuri şi lacuri, la fel tritiul. Dimensiunea masei de apă variază enorm, cu cinci sau şase ordine de mărime. Cel mai mare râu are peste 175.000 m³/s (Amazonul), cel mai mare lac 23.000 km³ (Baikalul) iar acviferul cel mai mare (cel nubian, din Africa de nord, cu volum de mii de miliarde de metri cubi) se întinde pe 10⁶ km² (Alte mari acvifere se găsesc în Asia centrală şi Australia). Timpul de rezidenţă a unei molecule de apă poate atinge un an în cele mai lungi râuri, secole în lacurile mari şi milenii în unele acvifere cu ape "fosile". Mixajul se produce în râuri destul de repede, nu şi în cele mari şi lente, unde poate necesita sute de kilometri după confluenţă (Amazonul cu Rio Negro, MIssissippi cu Missouri etc.). În lacurile adânci poate apărea termostratificaţia ce duce la o separare netă şi împiedică amestecul. Acviferele de regulă permit o mixare şi difuzie mult mai lentă, dar depinde mult de tipul de acvifer.

De exemplu, într-un râu, o poluare punctiformă va produce în aval la o anumită secţiune de control o creştere temporară a concentraţiei cu un grafic în formă de clopot. Maximul va fi atins mai repede la debit mare dar nu va avea amplitudinea celui atins la debite mici, când unda de poluare ajunge mai lent dar concentraţiile sunt mai mari. Tot aşa, o poluare cronică într-un lac mic atinge mai repede un palier de concentraţie; într-un lac mai mare cu acelaşi timp de rezidenţă a apei, palierul e atins mai târziu şi e la un nivel mai jos, fiind diluţia mai puternică. Diferenţa de timp de rezidenţă a apei face ca nivelul concentraţiilor peste limita critică să se menţină mai mult timp dacă e un lac sau acvifer cu timp lung de rezidenţă şi să scadă mai rapid sub concentraţia critică la mase de apă cu timpi scurţi de rezidenţă.

Aceste modelări ale evoluţiei concentraţiei diverselor substanţe aproximează mai bine ape cu proprietăţi uniforme. În practică însă amestec bun există numai în râuri cu curgere turbulentă, sezonier în lacuri cu ocazia "turnoverului" şi niciodată în apele subterane. De asemenea aşa cum am arătat nu există substanţe perfect "nereactive" şi nici măsurătorile cele mai exacte nu pot caracteriza perfect un râu, lac sau acvifer, motiv pentru care calculele teoretice şi predicţiile matematice vor avea întotdeauna o precizie limitată şi trebuie obligatoriu făcute observaţii concrete pe teren prin prelevarea de probe de apă.

4.3 Efectele poluării apelor de suprafaţă

Poluarea apelor de suprafaţă, ca de altfel şi a celor subterane, are efecte grave asupra biosferei, afectând viaţa acvatică de la microorganisme la insecte, peşti şi păsări, dar şi sănătatea animalelor şi plantelor terestre. În plus, poluarea afectează posibilitatea oamenilor de a folosi apa. În funcţie de natura ţi intensitatea poluării poate fi diminuată sau anulată utilizabilitatea aproape în aproape orice scop (fiziologic, igienic, industrial, recreativ etc.).

Cea mai gravă implicaţie este cea asupra sănătăţii diverselor specii de plante şi animale care trăiesc în ape sau vin direct sau indirect în contact cu acestea. Fiecare specie are necesităţile ei cantitative şi calitative şi poate fi afectată mai mult sau mai puţin grav, mai mult sau mai puţin direct, de poluarea apelor, prin mecanisme foarte diferite.

Omul nu face excepţie şi de aceea vom prezenta implicaţiile directe şi indirecte ale poluării apelor de suprafaţă asupra sănătăţii umane. Ne-am putea aştepta ca efectele să fie puţine şi minore, ştiind că în principiu omul nu foloseşte pentru băut apele de suprafaţă netratate. Şi totuşi vom vedea în continuare cât poate fi de afectat. Prin urmare e lesne de imaginat ce implicaţii poate avea poluarea apelor asupra altor vieţuitoare, care nu beneficiază ca noi de staţii de tratare apei şi sunt deci expuse mult mai mult.

Un mare număr de boli pot fi transmise pe cale hidrică prin contact direct ( îmbăiere, spălare, contact cu apa în cursul diverselor activităţi). Dintre bolile infecţioase, amintim diversele conjunctivite şi afecţiuni ORL (oto-rino-laringologice: nas - gât - urechi) ce pot rezulta în urma imersiei în apă contaminată. Leptospiroza, tularemia şi schistostomiaza se transmit prin contact direct cu apa infestată. Mulţi poluanţi din ape pot cauza afecţiuni dermatologice, prin mecanism alergic, chiar chimic. Toxici liposolubili prezenţi în apă (cum sunt derivaţii halogenaţi) se pot absorbi prin piele. Alte elemente pot pătrunde indirect, prin degajarea din apă şi inhalarea lor, cum este radonul, în special în cazul pulverizării apei la duş sau în instalaţii de condiţionare a aerului.

Poluarea apei de suprafaţă poate sta şi la baza îmbolnăvirilor prin ingestie, deoarece se realizează procesul de prelucrare în scopul potabilizării, dar acesta nu poate înlătura decât parţial mulţi poluanţi chimici dar şi parazitologici şi virusologici. Astfel, OMS consideră prezenţa virusurilor enterice în apa de suprafaţă ca risc pentru sănătatea populaţiei. În unele cazuri, apele de suprafaţă sunt utilizate direct, în scop potabil, implicaţiile asupra sănătăţii fiind identice cu cele ale apei potabile.

Efectele posibile ale poluării apei asupra sănătăţii omului sunt prezentate mai pe larg în fasciculul "Apa potabilă", deoarece poluarea ei e cea mai directă ameninţare pentru specia noastră.

4.4 Autoepurarea apelor de suprafaţă

Până la un punct, apele au capacitate de purificare naturală, denumită impropriu autoepurare sau autopurificare, şi definită prin “capacitatea pe care o are apa naturală de a neutraliza impurităţile ajunse în ea şi de a restabili echilibrul ecologic existent anterior impurificării”. Autopurificarea se realizează prin:

- procese fizice: diluare, amestec, difuzie, sedimentare, coagulare, dizolvarea de oxigen, degajare de gaze în aer, influenţate şi de radiaţia solară IR şi UV, temperatura apei;

- procese chimice: neutralizare, oxidare, reducere, floculaţie, precipitare, adsorbţie, absorbţie, descompunere fotochimică;

- procese biologice: prin biocenoza proprie ce concurează elementele străine, fie direct, prin acţiune litică (bacteriofagi), filtrare (scoicile), consum (de către protozoare) sau secreţia de substanţe toxice pentru “intruşi” (actinomicetele);

- procese biochimice - în cadrul ciclurilor azotului, sulfului şi carbonului, pe baza activităţii microorganismelor specifice (bacterii, fungi). Acestea sunt mult influenţate de diverşi factori, cum sunt pH, însorirea, saturaţia în oxigen, temperatura. Aceasta din urmă acţionează conform legii lui Vant’ Hoff: descompunerile se dublează la creşterea cu 10^oC.

Autoepurarea este influenţată negativ de curgere lentă şi neturbulentă, de temperaturi prea joase sau prea înalte ale apei, de concentraţii prea mari de toxice, de spume sau substanţe ce formează pelicule la suprafaţa apei etc.

Esenţială este oxigenarea apei, care se face exogen (dizolvarea oxigenului atmosferic: cele liniştite preluând 1,4 mg oxigen / zi / m², cele ce curg f. turbulent însă chiar 50 mg!) şi respectiv endogen (prin fotosinteză: Un m³ de alge poate da ziua la temperatură optimă 23 grame de oxigen zilnic! Acesta este factorul limitant care la eutrofizarea apei poate duce la catastrofă prin creşterea exagerată a consumului de oxigen peste nivelul aportului posibil endogen sau exogen.

5. MANAGEMENTUL CALITĂŢII APELOR DE SUPRAFAŢĂ

5.1 Măsuri de protecţie şi refacere a calităţii apelor de suprafaţă

Creşterea calităţii apei unui râu o putem obţine prin tehnici nestructurale (stoparea poluării, modificări în legislaţie, standarde, educaţie, schimbarea regimului de uzinare în hidrocentrale; refacerea zonelor umede etc.) şi tehnici structurale: garduri, pază, deflexie curenţi, remodelare albie; manipularea vegetaţiei şi substanţelor organice etc.

Prevenirea este desigur mai simplă decât tratamentul. Acest principiu este perfect valabil

în cazul apelor, fiind important să prevenim poluarea râurilor şi lacurilor. Când măsurile preventive au venit prea târziu sau nu au avut efectul scontat, trebuie să recurgem la tratament, care poate fi la ape extrem de costisitor, complicat şi totdeauna cu riscuri şi efecte secundare nedorite.

Protecţia nu se face numai prin evitarea ajungerii în ape a anumitor poluanţi, ci şi prin menţinerea apelor într-o formă cât mai naturală şi sănătoasă, cu capacitate intactă de epurare naturală. Numai ca anexă la o politică generală de protecţie şi promovare a sănătăţii râurilor şi lacurilor sunt eficiente şi măsurile specifice dedicate anumitor clase de poluanţi, dintre care îi prezentăm pe unii în continuare:

Acidifierea se poate evita prin reducerea emisiilor de oxizi de azot şi sulf. Există convenţii internaţionale în acest sens. mai puţin s-a făcut pentru reducerea amoniului care apare în mari cantităţi din cauza agriculturii. Apele acide de mină se neutralizează cu var sau alte alcaline. În caz extrem apele naturale acidifiate, cum sunt lacurile, pot fi tratate cu var ("liming"). Astfel Suedia a tratat astfel peste 4000 de lacuri în perioada 1977 - 1987, dar e doar o soluţie de moment şi cu impact de mediu apreciabil.

Eutrofizarea afectează mai ales lacurile. Se poate combate prin măsuri externe masei de apă vizate şi prin măsuri interne.

Măsurile externe vizează reducerea aportului de azot şi fosfor, prin: reducerea utilizării lor ca fertilizatori agricoli sau în alt scop în zonă; epurarea lor din apele uzate; canalizare inelară în jurul lacurilor ca să nu mai existe deloc deversări; sedimentarea şi precipitarea directă a substanţelor nutritive în efluent; înlocuirea fosfaţilor din detergenţi; reîmpăduriri, reducerea zootehniei intensive etc.

Unde prevenţia nu a avut succes trebuie măsuri interne, în lacul în cauză, instituită o "terapie intensivă", constând în manipulare fizică, chimică şi sedimentică sau biologică. Dintre metodele de manipulare fizică amintim aerarea hipolimnetică ( furtun cu aer comprimat la fundul lacului, uneori continuu timp de ani în şir!), destratificare (asigurarea amestecului apei de fund cu cea de suprafaţă), eliminarea apei hipolimnice (pomparea afară din lac a apei din adâncime), modificarea regimului de şiroire; Din metodele chimice şi sedimentare amintim precipitarea nutrienţilor in situ; dragarea mâlului anoxic de pe fundul lacului sau inactivarea lui; Dintre manipulările biologice amintim cosirea şi extragerea vegetaţiei (macrofite) şi algelor chiar peştilor; aplicarea de substanţe toxice - ierbicide, algicide, pesticide; manipulări directe ale echilibrului ecologic şi lanţului trofic prin introducere de specii alohtone etc.

Costurile sunt imense, ajungând în Austria de exemplu la 740 milioane USD în perioada 1989 - 1995, când au trebuit tratate 28 de lacuri cu suprafaţă totală de 960 km², ceea ce înseamnă peste 1 milion USD / km pătrat de lac tratat!

Suspensiile în concentraţii ridicate în apă pot fi prevenite prin prevenirea eroziunii, realizabil mult prin rotaţia culturilor, aratul pe contur, recoltare în fâşii; terasări ale pantelor; menţinerea de perdele şi centuri forestiere sau evitarea tăierilor pe ras, plantarea de vegetaţie pe malul amenajărilor hidrotehnice etc.

Apa cu mare turbiditate se poate decanta în lacuri sau râuri cu curgere liniştită, dar produce colmatare; Dragările au şi ele mari efecte negative, ceea ce face ca tot prevenţia să fie singura cu adevărat fezabilă.

Nitraţii în ape pot fi combătuţi prin diverse măsuri: Să aibă cine să consume azotul fixat suplimentar în sol de unele legume; să nu se aplice îngrăşăminte pe câmp în exces sa în afara perioadei de vegetaţie; reducerea eroziunii solului.... Plus toate metodele preventive menţionate la secţiunea dedicată prevenirii şi combaterii eutrofizării. În cazuri extreme se pot folosi metode directe de combatere, printre care precipitare chimică in situ şi inhibitori de nitrificare pentru a frâna mineralizarea azotului.

Salinizarea se poate combate prin irigarea eficientă (prin stropitoare circulare sau pe role, sau mult mai bine prin microirigare cu tuburi găurite direct la rădăcina plantelor, evitarea pierderilor pe reţeaua de aducţiune a apei, evitarea canalelor deschise de irigaţii şi a irigării excesive); prin drenaj (astfel ca nivelul freatic să fie la 2-3 metri sub nivelul solului); prin evitarea realizării de lacuri cu oglinda mai sus ca terenul înconjurător, prin depozitarea şi injectarea foarte atentă a apelor sărate, prin epurarea celor industriale sărate, stoparea presărării de sare pe şosele. Desalinizarea terenurilor prin spălare cu multă apă nu este o soluţie adevărată pe ansamblu deoarece împinge doar problema în altă parte.

5.2 Monitorizarea calităţii apelor de suprafaţă

Pentru monitoringul mediului, la nivel mondial exist㠓Monitoringul de fond global integrat al poluării mediului” - IGBM şi “Sistemul global de monitoring al mediului” GEMS. Primul se ocupă de monitoringul de fond (înainte de intervenţia poluării) iar al doilea de monitoringul de impact (după intervenţia poluării). Componenta GEMS pentru ape a fost lansată în 1977, cuprinzând peste 300 de staţii de monitorizare răspândite în toată lumea. GEMS are norme şi monitorizează zeci de parametri de calitate a apei, pentru diverse categorii de apă, inclusiv unii cum sunt clorofila, borul, hidrogenul sulfurat, molibdenul, vanadiul, numeroşi compuşi organici care nu sunt analizaţi de rutină în multe ţări.

În România funcţionează Sistemul Naţional global de monitoring al mediului GEMS-RO şi Monitoringul Naţional de fond global integrat al poluării mediului IGBM-RO, cu subsisteme pentru aer, apă şi sol. Pentru apă, există la noi în ţar㠓secţiuni de referinţă”, dar până în prezent nu sunt puse în funcţiune staţii de monitoring de fond, ceea ce îngreunează evaluările impactului.

În cadrul Monitoringului Naţional al Calităţii Apelor, se urmăreşte, prin Compania Naţional㠓Apele Române”, calitatea apelor de suprafaţă pe peste 300 de secţiuni de control de ordinul I: 65 de secţiuni în flux informaţional rapid (zilnic) iar în flux informaţional lent pe peste 250 de secţiuni de ordinul I (analize lunare) şi un mare număr de secţiuni de ordinul II. Diferite analize legate de calitatea apelor de suprafaţă mai fac multe alte instituţii. Totalitatea datelor legate de ape constituie “Fondul naţional de date de gospodărire a apelor”.

Poluatorii mari sunt obligaţi să îşi facă automonitorizare şi în plus sunt controlaţi de Compania Naţională "Apele Române". Acest lucru nu este uşor de făcut. De aceea în alte ţări s-au imaginat tot felul de procedee. Unul este de a obliga poluatorul să ia des, chiar de mai multe ori pe zi, probe de apă pe care să le conserve / congeleze şi să la păstreze neprelucrate mai multe săptămâni. În caz de nevoie se pot atunci face multe analize retroactiv (nu chiar toate, că unii parametri se modifică ) şi mai ales poţi să le faci specific, stabilind concentraţii, evoluţii etc. care altfel ar fi imposibil de stabilit deoarece a lua şi prelucra exhaustiv aşa des probe de apă e economic imposibil. În afară de anchetarea în detaliu a unei (posibile) poluări se pot face şi analiza aleator din acel stoc de probe. Astfel poluatorul se simte mult mai supravegheat, altfel poate adesea polua liniştit şi falsifica analizele proprii, că nu e greu de aflat când şi ce analize face periodic de rutină autoritatea de ape sau de mediu....

5.3 Standarde şi reglementări pentru calitatea apei de suprafaţă

Primele legi privind asigurarea calităţii apelor au fost emise în Anglia în 1338 şi apoi în Franţa în 1404. Culegerea de legislaţie de ape a Germaniei are nu mai puţin de 6 volume. La noi sunt în vigoare parţial STAS 4708 / 88 ca şi cadru general şi o serie de reglementări sectoriale care treptat înlocuiesc prevederile STAS 4708 / 88..

·  Norma generală încă parţial în vigoare pentru apele de suprafaţă: STAS 4706 / 88

Principalul normativ - încă parţial în vigoare - pentru apele de suprafaţă este STAS 4706 / 88. Acesta este normativ-cadru; Pentru anumite folosinţe au apărut între timp reglementări sectoriale mai noi. Categoriile şi condiţiile tehnice de calitate pentru apele de suprafaţă prevăzute de STAS 4706 / 1988 sunt:

- Categoria I sunt ape care pot fi folosite pentru alimentarea centralizată cu apă potabilă şi a unităţilor zootehnice, industria alimentară, anumite irigaţii, piscicultură (pt. salmonide), piscine etc.

- Categoria a II-a de ape pot fi utilizate în industrie, pentru piscicultură (exceptând salmonidele), pentru agrement şi nevoi urbanistice etc.

- Categoria a III-a de ape pot fi utilizate pentru irigaţii, alimentarea hidrocentralelor, răcirea agregatelor, alimentarea staţiilor de spălare etc.

Evaluarea calităţii apei se face prin prisma indicatorilor organoleptici, fizici, chimici, de radioactivitate, biologici (de eutrofizare) şi microbiologici. Valorile admise sunt prezentate în continuare:

Categorii şi condiţii tehnice de calitate pentru apele de suprafaţă - cursuri de apă în situaţie naturală sau amenajată, lacuri naturale şi lacuri de acumulare (După STAS 4706 / 88)

În practică se determină doar unii dintre indicatorii chimici specifici, în schimb se mai determină: debitul, temperatura, conductivitatea, duritatea permanentă, duritatea temporară, duritatea totală, număr de germeni totali mezofili (uneori şi coliformi fecali şi streptococi fecali), diverşi indicatori biologici, saprobitatea, încărcarea parazitologică (chiste de Giardia, ouă de geohelminţi...) şi virusologică (bacteriofagi etc.).

·  Noua reglementare pentru apa destinată potabilizării: HG 100 / 2002

În principiu apa destinată potabilizării trebuie să îndeplinească prevederile pentru calitatea I de ape din STAS 4706 / 88, care a fost anterior prezentat şi după care parţial se mai lucrează în continuare la momentul actual la instituţiile de profil. Această situaţie este însă în curs de modificare, deoarece pe măsura apariţiei de reglementări sectoriale normele din STAS sunt implicit înlocuite. Astfel în domeniul potabilizării avem Hotărârea Guvernului nr. 100 din 7 februarie 2002 pentru aprobarea Normelor de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare şi a Normativului privind metodele de măsurare şi frecvenţa de prelevare şi analiză a probelor din apele de suprafaţă destinate producerii de apă potabilă, publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 130 din 19 februarie 2002. Reproducem în extras cele mai importante prevederi ale acesteia:

Hotărârea Guvernului nr. 100 din 7 februarie 2002

pentru aprobarea Normelor de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare şi a Normativului privind metodele de măsurare şi frecvenţa de prelevare şi analiză a probelor din apele de suprafaţă destinate producerii de apă potabilă

-EXTRAS-

[.........]

Art. 1. - Se aprobă Normele de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare, NTPA-013, prevăzute în anexa nr. 1.

Art. 2. - Se aprobă Normativul privind metodele de măsurare şi frecvenţa de prelevare şi analiză a probelor din apele de suprafaţă destinate producerii de apă potabilă, NTPA-014, prevăzute în anexa nr. 2.

[.........]

ANEXA Nr. 1

NORME DE CALITATE pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare NTPA-013

[.........]

Art. 1. - (1) Prezentele norme de calitate reglementează cerinţele de calitate pe care apele dulci de suprafaţă utilizate sau destinate potabilizării, denumite în continuare ape de suprafaţă, trebuie să le îndeplinească după o tratare corespunzătoare.

(2) Apa subterană şi apa salmastră nu fac obiectul prezentelor norme de calitate.

(3) Aplicarea prezentelor norme de calitate conduce la reducerea nivelului de tratare a apei brute de suprafaţă, cu influenţă directă asupra costurilor.

(4) Sunt considerate ape potabile toate apele de suprafaţă din care se captează apa pentru consumul uman şi care se transportă prin reţele de distribuţie pentru uz public.

Art. 2. - Apele de suprafaţă se clasifică, în funcţie de valorile limită, în 3 categorii: A1, A2 şi A3. Fiecărei categorii îi corespund o tehnologie standard adecvată de tratare, prezentată în anexa nr. 1a), şi caracteristicile fizice, chimice şi microbiologice, prezentate în anexa nr. 1b).

Art. 3. - (1) Autorităţile bazinale de gospodărire a apelor stabilesc pentru apa de suprafaţă, din toate punctele de prelevare sau pentru fiecare punct individual de prelevare, valori pentru toţi parametrii/indicatorii de calitate prevăzuţi în anexa nr. 1b).

[.........]

(4) În situaţia în care în tabel nu sunt prevăzute valori decât în col. G, autoritatea bazinală de gospodărire a apelor le va utiliza pe acestea ca linii directoare/valori ghid în stabilirea valorilor limită pentru parametrii din avizele şi autorizaţiile de gospodărire a apelor pe care le emite. După caz, aceasta poate stabili în avizele şi în autorizaţiile de gospodărire a apelor condiţii mai severe decât cele prevăzute în col. G din anexa nr. 1b).

Art. 4. - [.........] (3) În conformitate cu prezentele norme de calitate, autoritatea competentă în domeniul gospodăririi apelor, prin autorităţile sale bazinale de gospodărire a apelor, va lua toate măsurile necesare asigurării îmbunătăţirii calităţii apelor. Pentru aceasta va întocmi un plan-cadru de acţiune pe 10 ani, cu un program calendaristic de ameliorare a calităţii apelor de suprafaţă, cu precădere a celei din categoria A3.

(4) Planul-cadru de acţiune şi programul calendaristic prevăzute la alin. (3) se stabilesc atât în funcţie de necesităţile de îmbunătăţire a calităţii mediului şi în special a apelor, cât şi de limitările de ordin economic şi/sau tehnic existente ori care pot apărea la nivel naţional sau local.

[.........] (6) Autoritatea competentă în domeniul gospodăririi apelor urmăreşte şi raportează anual autorităţii publice centrale din domeniul apelor şi protecţiei mediului îndeplinirea prevederilor planului-cadru de acţiune şi respectarea programului calendaristic.

(7) Apele de suprafaţă ce prezintă caracteristici fizice, chimice şi microbiologice sub limitele obligatorii prevăzute pentru categoria A3 nu vor fi utilizate pentru potabilizare. Totuşi, în cazuri excepţionale o apă de calitate inferioară poate fi folosită pentru potabilizare după o tratare adecvată, inclusiv prin amestecarea cu o apă de calitate mai bună, pentru a fi adusă la caracteristicile de calitate corespunzătoare nivelului apei brute din categoria A3.

[.........] Art. 5. - (1) Se consideră că o apă de suprafaţă îndeplineşte condiţiile pentru potabilizare, dacă probele prelevate la intervale regulate de timp, din acelaşi punct de control utilizat şi pentru captarea apei de băut, arată că ea corespunde din punct de vedere calitativ, în cazul în care:

a) la 95% din numărul de probe prelevate parametrii de calitate respectă valorile cuprinse în col. I din anexa nr. 1b);

b) la 90% din numărul de probe prelevate parametrii de calitate respectă celelalte cerinţe cuprinse în anexa nr. 1b).

(2) De asemenea, cele 5-10% din numărul de probe care nu se conformează cerinţelor calitative se consideră că pot fi potabilizate când:

a) calitatea apei nu se abate cu mai mult de 50% de la valorile parametrilor stabiliţi, excepţie făcând: temperatura, pH, oxigenul dizolvat şi indicatorii microbiologici;

b) apa nu prezintă pericol pentru sănătatea publică;

c) valorile parametrilor analizaţi la probe consecutive de apă, prelevate la intervale determinate statistic, se încadrează în valorile stabilite pentru parametrii relevanţi/de interes.

(3) La calculul procentajelor prevăzute la alin. (1) şi (2) nu vor fi luate în considerare valorile mai ridicate decât cele pentru apa de suprafaţă respectivă, dacă ele sunt cauzate de viituri, dezastre naturale sau de condiţii meteorologice anormale.

(4) Prin punct de prelevare se înţelege secţiunea prizei de apă de unde se captează apa de suprafaţă înainte de a fi trimisă la tratare.

Art. 6. - Autoritatea publică centrală din domeniul apelor şi protecţiei mediului poate oricând să fixeze valori mai severe decât cele stabilite prin prezentele norme de calitate.

Art. 7. - [.........] (2) Derogări de la prevederile prezentelor norme de calitate se pot acorda în următoarele situaţii:

a) în caz de inundaţii sau de alte dezastre naturale;

b) în cazul anumitor parametri marcaţi cu O în anexa nr. 1b), din cauza unor condiţii geografice sau meteorologice excepţionale;

c) dacă apa de suprafaţă se îmbogăţeşte pe cale naturală cu anumite substanţe, ceea ce conduce la depăşirea valorilor limită prevăzute în anexa nr. 1b), pentru categoriile A1, A2 şi A3;

d) în cazul apelor de suprafaţă puţin adânci sau al lacurilor aparent stagnante, pentru parametrii marcaţi cu asterisc în anexa nr. 1b), această derogare este aplicabilă numai lacurilor cu o adâncime care nu depăşeşte 20 m, cu un schimb de apă mai redus de un an şi în care nu se descarcă ape uzate.

(3) Îmbogăţirea naturală a apelor înseamnă procesul prin care, fără intervenţia omului, o masă de apă primeşte din sol anumite substanţe pe care acesta le conţine.

(4) Derogările prevăzute la alin. (2) nu se aplică dacă prin aceasta sunt afectate cerinţele impuse pentru protecţia sănătăţii publice.

[.........]

Art. 8. - Ori de câte ori cunoştinţele ştiinţifice şi tehnice ori tehnologiile de tratare înregistrează un progres sau când standardele de apă potabilă se modifică, autoritatea competentă în domeniul gospodăririi apelor, pe baza unei propuneri a autorităţii bazinale de gospodărire a apelor, poate revizui valorile numerice şi lista cuprinzând parametrii din anexa nr. 1b), care cuprind caracteristicile fizice, chimice şi microbiologice ale apei de suprafaţă.

ANEXA Nr. 1b) la normele de calitate

CARACTERISTICILE

apei de suprafaţă utilizate la obţinerea apei potabile

Nr. Unitatea A1 A2 A3

crt. Parametrii de măsură -------------------------------------------------------------

G I G I G I

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. pH unităţi pH 6,5-8,5 5,5-9 5,5-9

2. Coloraţie (după filtrare simplă)mg/l pe scara de Pt 10 20 (O) 50 100

3. Materii în suspensie, total mg SS/l 25

4. Temperatura 0C 22 25 (O) 22 25 (O) 22 25 (O)

5. Conductivitate ľs/cm-1 la 200C 1000 1000 1000

6. Culoare (factor de diluţie la 250C) 3 10 20

7.*) Azotaţi mg NO-3/l 25 50 (O) 50 (O) 50 (O)

8. Fluoruri mg F-/l 0,7 la 1 1,5 0,7 la 1,7 0,7 la 1,7

9. Compuşi organici cu clor extractibili, mg Cl-/l

10.*) Fier dizolvat mg Fe/l 0,1 0,3 1 2 1

11.*) Mangan mg Mn/l 0,05 0,1 1

12. Cupru mg Cu/l 0,02 0,05 (O) 0,05 1

13. Zinc mg Zn/l 0,5 3 1 5 1 5

14. Bor mg B/l 1 1 1

15. Beriliu mg Be/l

16. Cobalt mg Co/l

17. Nichel mg Ni/l 0,05 0,05 0,1

18. Vanadiu mg V/l

19. Arseniu mg As/l 0,01 0,05 0,05 0,05 0,1

20. Cadmiu mg Cd/l 0,001 0,005 0,001 0,005 0,001 0,005

21. Crom total mg Cr/l 0,05 0,05 0,05

22. Plumb mg Pb/l 0,05 0,05 0,05

23. Seleniu mg Se/l 0,01 0,01 0,01

24. Mercur mg Hg/l 0,0005 0,001 0,0005 0,001 0,0005 0,001

25. Bariu mg Ba/l 0,1 1 1

26. Cianuri mg CN-/l 0,05 0,05 0,05

27. Sulfaţi mg SO42-/l 150 250 150 250 (O) 150 250 (O)

28. Cloruri mg Cl-/l 200 200 200

29. Agenţi de suprafaţă anionici mg laurilsulfat/l 0,2 0,2 0,5

30.*) Fosfaţi mg P2O5/l 0,4 0,7 0,7

31. Fenoli (indice fenolic) mg C₆H₅OH/l 0,001 0,001 0,005 0,01 0,1

p-nitroanilină 4

aminoantipirină

32. Hidrocarburi dizolvate sau în emulsie mg/l 0,05 0,2 0,5 1

33. Hidrocarburi policiclice aromatice mg/l 0,0002 0,0002 0,001

34. Pesticide totale (paration, HCH, dieldrin) mg/l 0,001 0,0025 0,005

35.*) Consum chimic de oxigen (CCO)mg O₂/l 10 20 30

36.*) Gradul de saturaţie în oxigen dizolvat % O2 > 70 > 50 > 30

37.*) Consum biochimic de oxigen (CBO₅)mg O2/l < 3 < 5 < 7

38. Azot Kjeldahl (fără NO₃^-) mg N/l 1 2 3

39. Amoniu (NH₄⁺) mg /l 0,05 1 1,5 2 4 (O)

40. Substanţe extractibile în cloroform mg SEC/l 0,1 0,2 0,5

41. Carbon organic total mg C/l

42. Carbon organic rezidual mg C/l după floculare şi filtrare pe membrană (5ľ) TOC

43. Coliformi totali la 370C /100 ml 50 5.000 50.000

44. Coliformi fecali /100 ml 20 2.000 20.000

45. Streptococi fecali /100 ml 20 1.000 10.000

46. Salmonella Absent în 5.000 ml Absent în 5.000 ml

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

I = valori obligatorii

G = valori orientative

O = condiţii climatice şi geografice excepţionale

ANEXA Nr. 2

NORMATIV din 7 februarie 2002 privind metodele de măsurare şi frecvenţa de prelevare şi de analiză a probelor din apele de suprafaţă destinate producerii de apă potabilă NTPA-014

[..........]

·  Noile norme pentru calitatea apei de îmbăiere: HG 459 / 2002

Reglementările de calitate pentru apa de îmbăiere diferă după natura acesteia. Pentru piscine şi alte bazine de înot care folosesc apă potabilă se aplică normele de calitate pentru apa potabilă. Pentru apele de suprafaţă folosite pentru îmbăiere - râuri şi lacuri naturale sau artificiale, amenajate pentru înot, există STAS 12585/87. Mai recent a apărut o nouă reglementare, şi anume Hotărârea Guvernului nr. 459 din 16 mai 2002 privind aprobarea Normelor de calitate pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere

, publicată în Monitorul Oficial, Partea I nr. 350 din 27 mai 2002, care a intrat în vigoare al 16 iunie 2002 şi care, pentru a fi pusă în aplicare, mai necesită o serie de norme şi alte acte ce trebuie adoptate de diverse ministere. Reproducem în extras prevederile mai importante:

Hotărârea Guvernului nr. 459 / 2002

privind aprobarea Normelor de calitate pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere

[.......]

ANEXĂ

NORMĂ DE CALITATE din 16 mai 2002 pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere

[.......]

Art. 1. - Prezentele norme de calitate reglementează cerinţele de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere, cu excepţia apei folosite în scopuri terapeutice şi a apei din piscine sau bazine de înot.

Art. 2. - În sensul prezentelor norme de calitate, termenii şi expresiile de mai jos se definesc după cum urmează:

a) apă de îmbăiere - un râu sau un lac ori părţi ale acestora, precum şi apa de mare, în care:

- îmbăierea este explicit autorizată de către Ministerul Sănătăţii şi Familiei;

- îmbăierea nu este interzisă şi este tradiţional practicată de un număr mai mare de 150 de persoane;

b) zonă de îmbăiere - orice loc unde există apă de îmbăiere;

c) sezon de îmbăiere - perioada pe durata căreia un număr mai mare de 150 de persoane este de aşteptat să

folosească apa în acest scop, conform obiceiurilor, oricăror reguli locale referitoare la îmbăiere ori condiţiilor de climă.

Art. 3. (1) Parametrii de calitate şi valorile admise pentru apa de îmbăiere din zonele naturale sunt prevăzute în anexă.[..........]

Art. 4. - (1) Ministerul Sănătăţii şi Familiei poate aproba, pentru calitatea apei de îmbăiere într-o anumită zonă de îmbăiere, şi alte valori pentru parametri decât cele prevăzute în anexă.

(2) Valorile stabilite potrivit alin. (1) nu trebuie să fie mai mari decât valorile cuprinse în coloana "Valori obligatorii" prevăzută în anexă.

Art. 5. - (1) Ministerul Alimentaţiei Publice, Ministerul Apelor şi Protecţiei Mediului şi Ministerul Sănătăţii şi Familiei vor lua toate măsurile necesare pentru a asigura conformarea cu parametrii de calitate prevăzuţi la art. 3, în termen de 5 ani de la data intrării în vigoare a prezentelor norme de calitate.

(2) Toate zonele de îmbăiere stabilite, special echipate în acest scop, trebuie să fie autorizate de către Ministerul Sănătăţii şi Familiei, iar valorile din coloana "Valori obligatorii" prevăzută în anexă trebuie să fie urmărite din momentul în care îmbăierea este permisă pentru prima dată.

(3) În primii 2 ani de la data intrării în vigoare a prezentelor norme de calitate apa din zonele de îmbăiere autorizate potrivit alin. (2) poate respecta doar valorile obligatorii prevăzute în anexă.

[.......]

Art. 6. - (1) Cerinţele de calitate pentru apa dintr-o zonă naturală amenajată pentru îmbăiere sunt considerate ca fiind corespunzătoare dacă rezultatele analizelor efectuate din acea apă, din aceleaşi puncte şi la intervalele prevăzute în anexă arată că ele se conformează valorilor parametrilor de calitate în cazul:

a) a 95% din probele prelevate pentru parametrii din coloana "Valori obligatorii" prevăzută în anexă;

b) a 90% din probele prelevate pentru toţi ceilalţi parametri, cu excepţia coliformilor totali şi a coliformilor fecali, pentru care procentajul poate fi de 80%.

(2) Diferenţele de 5%, 10% sau 20% din probele prelevate, care nu sunt conforme cerinţelor de calitate, se

consideră corespunzătoare când: a) depăşirea valorii respectivului parametru nu este mai mare de 50%, cu

excepţia valorilor pentru parametrii microbiologici, pH şi oxigenului dizolvat;

b) în probele prelevate consecutiv, la intervale statistic determinate, valorile nu depăşesc valorile stabilite pentru parametrii relevanţi.

(3) Depăşirile valorilor stabilite potrivit art. 4 nu se iau în considerare în calculul procentajelor prevăzute la alin. (1) şi (2), dacă aceste depăşiri sunt consecinţa inundaţiilor, a altor dezastre naturale sau a condiţiilor meteorologice excepţionale. [.........]

Art. 7[.........] (4) Pentru autorizarea sanitară a zonei şi a apei de îmbăiere se fac investigaţii locale privind condiţiile din amonte în cazul apelor curgătoare şi condiţiile din zonă, cu posibil impact, în cazul lacurilor şi mărilor, investigaţii ce trebuie făcute periodic în scopul obţinerii de date geografice şi topografice cât mai complete şi al determinării volumului, naturii şi efectelor deversărilor poluante sau potenţial poluante.

(5) Dacă în cadrul inspecţiei efectuate de către autorităţile de sănătate publică teritoriale împreună cu autorităţile locale de mediu sau dacă din rezultatele obţinute în laborator se evidenţiază prezenţa unei deversări sau a unei posibile deversări ce poate contribui la modificarea calităţii apei, se vor preleva probe adiţionale. Probele adiţionale se vor recolta ori de câte ori există suspiciunea unei posibilităţi de deteriorare a calităţii apei.

[.........]

Art. 9. - (1) Ministerul Sănătăţii şi Familiei poate acorda derogări de la prezentele norme de calitate în următoarele situaţii: [........]

Art. 10. - Valorile parametrilor prevăzuţi în anexă pot fi revizuiţi prin ordin al ministrului sănătăţii şi familiei, în funcţie de progresul tehnic şi ştiinţific în domeniu.

Art. 11. - (1) Sezonul de îmbăiere este de la 1 iunie la 15 septembrie.

(2) În funcţie de condiţiile locale, sezonul de îmbăiere poate fi stabilit pentru o altă perioadă de către administraţia publică locală sau de Ministerul Turismului.

(3) Populaţia va fi informată asupra perioadei sezonului de îmbăiere de către organele administraţiei publice, prin anunţ public.

(4) În zonele de îmbăiere autorizate pentru acest scop de către Ministerul Sănătăţii şi Familiei populaţia va fi informată de către acesta asupra oricăror modificări în calitatea apei.

(5) În zonele de îmbăiere folosite tradiţional în acest scop şi neautorizate pentru folosire, populaţia va fi, de

asemenea, informată prin panouri avertizoare asupra calităţii apei de îmbăiere. Informarea populaţiei se va face conform normelor de supraveghere, inspecţie sanitară şi control elaborate potrivit art. 2 din hotărâre.

[.......]

ANEXĂ

PARAMETRII DE CALITATE

[..........]

------------------------------------------------------------------------------------------------

|Nr. | PARAMETRI DE REFERINŢĂ | VALORI OBLIGATORII | VALORI DE REFERINŢA

Parametrii microbiologici

1 |Coliformi totali/100ml | 500 | 10000 |

2 |Coliformi fecali/100 ml | 100 | 2000 |

3 |Streptococi fecali/100 ml | 100 | - |(2) |

4 |Salmonella/L | - | 0 |(2) |

5 |Enterovirusuri UFP/10 L | - | 0 |(2) |

Parametrii fizico-chimici

6 |pH | - | 6-9 (0) |(2) |

7 |Culoare | - |Fără modificări |

8 |Uleiuri minerale mg/l | <= 0,3 | Fără film | |

9 |Substanţe tensioactive | <= 0,3 | Fără spumă |

10 |Fenoli |<= 0,005 | Fără miros |

11 |Transparenţa m | 2 | 1 (0) |

12 |Oxigenul dizolvat % de | 80-120 | |(2) |

13 |Reziduuri de gudron şi materiale plutitoare cum ar fi lemn, articole din plastic, sticle, recipiente din sticlă, cauciuc sau din orice alt material. Deşeuri sau aşchii | Absente | |

14 |Amoniu mg/l NF4 | | categoria A1 - |(3) |

15 |Azot - Kjeldahl mg/l N | | categoria A1 - |(3) |

Alte substanţe considerate ca indicatoare de poluare

16 |Pesticide (paration, HCH, dieldrin | | categoria A1 - |(2) | | |) mg/l

17 |Metale grele mg/l | | categoria A1 - |(2) |

18 |Cianuri mg/l | | categoria A1 - |(2) |

19 |Nitraţi | | categoria A1 - |(2) | |

20 |CBO5 mg/l O2 | 5 | categoria A1 - |

21 |Suspensii totale | Absente | - | |

NOTE:

* Valoarea de referinţă este acea valoare, superioară calitativ valorii obligatorii şi care trebuie atinsă în perioada de derogare solicitată

** Valoarea obligatorie este acea valoare minimă a fi respectată pentru parametrii fizico-chimici, microbiologici, speciali şi toxici, în momentul utilizării apei cu scop de îmbăiere.

[............]

· Norme de calitate pentru apa pentru irigaţii: STAS 12585 / 87

Calitatea apei pentru irigaţii este prevăzută în detaliu de STAS 12585 / 87 dar care are aplicare mai rară deoarece irigaţiile s-au redus foarte mult în România.

· Noile norme pentru apa destinată pisciculturii şi acvaculturii: HG 201 / 2002 şi HG 202 / 2002

Şi în acest domeniu au apărut reglementări recente, care se aplică şi apelor naturale de suprafaţă în care se practică piscicultura şi respectiv creşterea moluştelor şi care conţin norme detaliate de calitate a apei. Este vorba de Hotărârea Guvernului României nr. 202 din 28 februarie 2002 pentru aprobarea Normelor tehnice privind calitatea apelor de suprafaţă care necesită protecţie şi ameliorare în scopul susţinerii vieţii piscicole, publicată în Monitorul Oficial, Partea I nr. 196 din 22 martie 2002, şi respectiv HG 201 / 2002, publicat în acelaşi monitor oficial, ce prescrie norme de calitate pentru apele marine şi salmastre pentru moluşte.

· Apa destinată vieţii sălbatice

State precum SUA au standarde de calitate a apei pentru viaţa acvatică, care normează peste 50 de poluanţi. Există şi liste detaliate cu concentraţiile letale pentru diverse substanţe, pe specii.

România nu are deocamdată norme de calitate a apei specifice pentru protecţia vieţii acvatice, toate fiind gândite numai pentru utilizările umane (consum direct, îmbăiere, irigaţii, piscicultură etc. etc.).

5.4 Interpretarea indicatorilor de calitate a apei

·  Probleme de metodologie a monitorizării

Toate standardele de calitate a apei sunt şi vor rămâne un instrument subiectiv şi imperfect, din mai multe cauze: Abordările cu adevărat ştiinţifice sunt blocate de diverse mentalităţi şi deprinderi sociale cum sunt percepţia diferită a riscului, punerea pe prim plan a intereselor omului desprinse din ansamblul naturii etc. De asemenea standardele sunt încă uniforme deşi apa diferă de la râu la râu, analizele se prelevează din timp în timp relevând deci doar situaţia din segmente temporal înguste, metodele statistice pot masca situaţii grave de moment, interpretările diferă în funcţie de scopul analizelor, există briere tehnico-economice ce impun compromisuri şi axarea numai pe situaţi "tipice" etc. Astfel, însăşi noţiunea fundamentală de "concentraţie maximă admisă" e o noţiune în realitate destul de arbitrară, un compromis, şi la interpretare trebuie cunoscute şi luate în calcul principiile şi metodologia pe baza căreia s-au stabilit acele valori.

Această situaţie se încearcă a fi parţial compensată prin alegerea de multiple categorii de valori determinate în cursul analizelor de apă. După cum s-a menţionat, din varii cauze, la unii indicatori se pot obţine date care, interpretate izolat, pot conduce la aprecieri greşite. O parte din concluziile nereale se pot atenua sau elimina prin corelarea şi compararea indicatorilor de diverse categorii: organoleptici, fizici, chimici, biologici, bacteriologici etc.

La interpretarea datelor trebuie ţinut cont de diverşi factori care intervin în planificarea, recoltarea, conservarea, transportul, prelucrarea probelor de apă prelevate pentru analiză. Toate recoltările şi analizele se fac teoretic după metode riguros standardizate, fapt care teoretic ar trebui să asigure o uniformitate şi comparabilitate. Totuşi sunt parametri pentru care nu există metode standardizate de analiză, sau pentru care există probleme de aparatură (prea veche sau inexactă sau defectă sau necalibrată etc.) sau reactivi (lipsă sau impuri etc.), mai intervin şi erori umane, contaminare a probelor de apă etc. În plus există întotdeauna riscul ca proba recoltată să nu fie reprezentativă, chiar dacă metodologic totul pare în regulă la recoltare - de exemplu să se fi produs în amonte chiar atunci o deversare masivă punctiformă de poluant. Invers, la o poluare sistematică dar discontinuă, dacă proba se prelevează tocmai în "fereastra" dintre deversări în râu, rezultatul înşeală. Aceste situaţii se încearcă a fi evitate prin prelevări repetate, prin ignorarea rezultatelor obţinute când proba s-a recoltat la regim de viitură etc. Suspensiile de exemplu variază foarte tare în râuri, fapt care ar trebui să determine o analizare mult mai deasă. În plus există o mare heterogenitate în secţiunea râului, ceea ce ar trebui să determine utilizarea nu a unui punct de prelevare, ci a unui front de prelevare, cu probe recoltate atât la mal cât şi la mijloc, atât la fund cât şi la suprafaţă etc. În plus ar fi esenţială prelevarea de probe pentru suspensii la viituri şi inundaţii, când e transportul maxim, şi nu ignorarea acelor probe cum se practică de regulă acum! 90% din sedimente se transportă în 10% din timpul unui an. De aceea, prin analizele "regulate" se ajunge la o puternică subestimare a transportului real de suspensii şi deci de poluanţi, motiv pentru care organismele specializate ale ONU (OMS şi PNUM ) recomandă frecvenţe de analiză mai ridicate decât cea obişnuită, lunară.

O mare problemă izvorăşte din metodologia de prelucrare statistică şi interpretare a datelor. Analizele se fac pe probe de apă prelevate periodic. Pentru că, în actuala concepţie valabilă în România şi în multe ţări, scopul principal este să se monitorizeze apa ca potenţial de utilizare pentru diverse folosinţe umane şi ca nivel de poluare produs de diversele folosinţe umane (în vederea calculului cantităţilor totale de poluanţi transportaţi de ape, a penalizării sau amendării poluatorilor etc.), rezultatele anunţate sunt medii statistice care, dacă nu cunoaştem cum se calculează, ne pot înşela profund asupra calităţii apei chiar dacă în sine fiecare probă a fost perfect recoltată ţi analizată şi rezultatele fiecărei analize sunt foarte riguroase. Astfel, un prin caz tipic este faptul că de regulă se preiau şi se prelucrează statistic nu concentraţiile / valorile efective, reale, ci cele ponderate cu debitul (în cazul râurilor) respectiv cu volumul de apă (la lacuri). Aceste concentraţii ne arată dacă creşterea sau scăderea nivelului unui anumit poluant este reală, indicând deversare mai ridicată sau redusă, sau este aparentă din cauza diluţiei diferite prin debitul oscilant al apei. Rezultatul este foarte util pentru monitorizarea surselor de poluare, nu însă şi pentru viaţa acvatică! Pe o anumită vieţuitoare o "interesează" concentraţia reală efectivă a unui anumit poluant / nivelul unui anumit indicator în apa în care trăieşte în acel moment. Nu-i ajută faptul că în râu nu au ajuns mai mulţi poluanţi ca de obicei ci s-a atins o concentraţie letală de poluant prin faptul că debitul apei este foarte redus şi deci nu se mai asigură diluţia obişnuită.... Pentru organisme care rezistă mai mult timp unui stres ridicat sau pentru poluanţi unde pentru efecte negative e nevoie de expunere cronică, aprecierea calităţii apei pe baza indicatorilor calculaţi cu ponderare cu debitul poate să fie parţial relevantă. Pentru organisme foarte sensibile sau pentru substanţe cu toxicitate prag, concentraţiile devin complet nerelevante dacă le ponderăm cu debitul. Se mai folosesc la noi şi concentraţii ponderate cu debite teoretice de exemplu Q80% sau Q95%, debite-model ce se estimează a fi regăsite într-un anumit procent de situaţii. Aceste concentraţii sunt importante pentru comparabilitatea concentraţiilor de poluanţi în apele cu debit variabil, pentru calculul cantităţilor de substanţe transportate de râuri, pentru estimarea impactului potenţial al unei poluări dacă debitul ar fi avut un anumit nivel etc. Dar nu sunt relevante pentru situaţia reală pe râu la un moment dat. Astfel putem avea valori care o analiză le arată ca indicând apă de calitatea I, la ponderare cu debitul să iasă însă categoria I sau III sau "degradat" iar concentraţia ponderată cu debite teoretice Q95 sau Q80 să indice iar altceva. De aceea, la tragerea de concluzii din date de analize trebuie atent ţinut cont de faptul că acea concentraţie / cifră e cea efectivă sau a fost ponderată cu debitul real sau cu un debit teoretic....

O a doua problemă este calcularea mediilor statistice, care să facă posibile evaluări de ansamblu, deoarece analizele de apă dintr-un anumit punct de recoltare se fac periodic, de exemplu zilnic ("flux rapid"), săptămânal sau lunar ("flux lent") sau trimestrial sau semestrial.... Se ştie că metodele de calcul pot influenţa puternic rezultatul dacă nu sunt adecvate scopului urmărit. Astfel, dacă am calcula media aritmetică a vârstei unui grup de 100 de persoane şi rezultatul ar fi 15 ani, am putea crede că e un grup de adolescenţi, deşi ar putea foarte bine să fie 50 de mame de 30 de ani şi 50 de nou-născuţi.... La fel, dacă am calcula timpul în care trec trenuri pe o anumită secţiune de cale ferată ar putea rezulta că locul e bun de a parca maşina, fiind "sigur" în 99,999% din momentele zilei.... Butada "există minciună, minciună sfruntată şi statistică" vrea să spună de fapt că dacă nu înţelegem exact scopul şi metoda statistică aleasă, rezultatele ei ne pot înşela. Revenind la rezultatele analizelor de apă, avem frecvent situaţia că la un număr spre exemplu de 12 analize lunare a rezultat că un anumit indicator încadrează apa la categoria I de calitate în 10 dintre cazuri şi la categoria a II-a sau III-a în restul de 2 situaţii. Metodologia de calcul folosită la ora actuală va duce la rezultatul că în acel an la acel indicator în acea secţiune de control "apa râului a fost de calitatea I". Deşi putea să însemne că timp de 2 luni a fost de calitate foarte proastă şi restul de 10 luni foarte "bună".... Mediile sunt utile pentru aprecieri de ansamblu, de evoluţie a calităţii de la un an la altul, indicând eficienţa politicilor de ansamblu de protecţie a apei, dinamica de ansamblu a poluărilor etc. dar nu trebuie în nici un caz să aplicăm rezultatele statistice generale la nivel de an la cazurile particulare, cum este calitatea apei la o anumită dată, chiar dacă analizele s-ar face zilnic sau chiar orar. Eventual dacă ştim exact şi valorile minime şi maxime, dispersia datelor etc.

O a treia problemă este aprecierea calităţii de ansamblu pe baza calităţii indicate de diverşii indicatori. Desigur nu este practic să ai concluziile numai pe fiecare indicator sau grupă de indicatori în parte, ci trebuie în multe situaţii concluzii de ansamblu. Aici apar însă aceleaşi probleme, dacă unii indicatori arată calitatea I iar alţii calitatea II sau III sau "degradat".... Concluzia finală în mod inevitabil va masca detaliile şi poate da impresii profund greşite. Pentru că scopul principal al actualului sistem de management al apelor de suprafaţă este furnizarea de apă brută pentru diverse folosinţe umane, şi aici metodologiile de calcul utilizate apreciază în ansamblu calitatea şi o consideră bună dacă majoritatea indicatorilor se încadrează în limitele dorite, chiar dacă unii (adesea mulţi şi esenţiali) indică ape de calitate redusă sau degradate. Având în vedere scopul, metoda nu este greşită. Îţi spune că majoritatea indicatorilor sunt de exemplu de calitatea I, ceea ce înseamnă că pentru potabilizare de exemplu trebuie eventual corectaţi doar câţiva, nu majoritatea sau toţi. De asemenea această generalizare ajută la urmărirea evoluţiei de ansamblu a calităţii, scăderea procentului de parametri ce se încadrează la categorii inferioare ducând la creşterea procentului de ape încadrate în categorii superioare, indicând dispariţia anumitor poluări. Dacă însă ne luăm după această interpretare de ansamblu pentru a trage concluzii privind viaţa din ape sau potenţialul unei utilizări directe în scop potabil sau de îmbăiere etc. fără prelucrare a apei, concluziile pot fi catastrofale, deoarece apa unui râu statistic pe ansamblu "de categoria I", chiar dacă nu ar fi existat nici o oscilaţie şi toate concentraţiile ar fi fost uniforme în tot parcursul acelui an, poate însemna că toţi indicatorii au fost de calitatea I dar la fel de bine că majoritatea au fost, dar unii au arătat nu doar uneori ci şi pe ansamblul anului calitatea II sau III sau chiar "degradat". De aceea din punct de vedere biologic sau medical categoriile de calitate aşa cum sunt definite de standardele româneşti actuale nu au mare relevanţă. Dacă un bolnav ar putea avea 100 de boli, dar are una singură din cauza căreia moare, putem spune că era "sănătos" pentru că aşa ar indica un calcul statistic? Nicidecum. În asemenea cazuri indicatorul cel mai nefavorabil dă aprecierea de ansamblu, chiar dacă toţi ceilalţi sunt mult mai "bine situaţi". Este ca în sisteme, unde valoarea de exemplu bănească a sistemului, privit pe componente, poate fi foarte mare pentru că majoritatea sunt foarte valoroase, dar dacă e vorba de funcţionarea lui aşa cum este, fără să putem face reparaţii sau înlocuiri de piese, la funcţionare veriga cea mai slabă determină rezultatul de ansamblu chiar dacă toate celelalte verigi ar putea potenţial să dea rezultate mult superioare, şi deci pe ansamblu valoarea e mult mai mică sau nulă.... Şi totuşi, metodele de apreciere pe ansamblu a calităţii apelor de suprafaţă aşa lucrează, dând ansamblului valoarea rezultată din majoritate, chiar dacă unii parametri indică situaţie mult mai nefavorabilă. Nu este ceva greşit, este vorba doar de un scop diferit decât cel de apreciere a calităţii din punct de vedere biologic a efectelor posibile in situ asupra vieţii acvatice sau asupra consumului direct de către organisme vii.... Lumea vie e un indicator mai fidel decât analizele fizico-chimice, deoarece de regulă nu e influenţată de modificări de scurtă durată în schimb înregistrează cele sistematice chiar dacă se referă la un singur component al apei. De aceea, aprecierile statistice de ansamblu pe baza caracteristicilor fizico-chimice frecvent indică ape de calitatea I dar analiza biologică indică doar calitatea II sau a III-a. NU e nici o greşeală, e doar rezultatul faptului că vieţuitoarele nu se lasă "păcălite" de statistică, în sensul că indică impactul biologic real generat chiar de un singur poluant, neinteresându-le că zeci de alţi indicatori sunt la cote foarte bune..... Procesul prin care din cauza calculului statistic calitatea este supraevaluată şi valorile de poluare înaltă nu sunt evidenţiate se numeşte efect de mascare (masking) şi este o boală de care suferă metodologiile multor ţări. Pentru contracararea lui s-a introdus metoda operatorului minim, conform căreia calitatea de ansamblu este dată de variabila cea mai nefavorabilă. Această metodă este relevantă din punct de vedere ecologic.

O mare problemă este cea de scară. Multe concluzii greşite şi rezultate inexplicabile vin de la greşita alegere sau apreciere a scării temporale sau spaţiale, care sunt esenţiale datorită caracterului eterogen şi dinamic al ecosistemelor acvatice, cu cicluri uneori cu durate de decenii sau secole. Astfel s-au studiat zone prea mici şi concluziile s-au extrapolat la zone prea mari şi viceversa; Temporal adesea se aleg perioade prea scurte de observaţie sau frecvenţe prea reduse de recoltări de probe. Pentru rezolvarea problemei, ştiinţa ne pune la dispoziţie fascinanta teorie a ierarhiilor.

O altă problemă este alegerea parametrilor. Nu se pot studia practic toate caracteristicile. Dacă cele fizice se pot, cele chimic ar putea fi eventual pentru compuşi anorganici şi unii compuşi organici simpli. Dar există o enormă diversitate de compuşi organici ce nu vor putea fi vreodată toţi izolaţi, identificaţi şi dozaţi şi se găsesc în ape doar întâmplător, la testări cu aparatură analitică avansată. Nu poţi găsi ce nu cauţi! Cu atât mai mult în domeniul microbiologic şi biologic, unde diversitatea enormă de specii face practic imposibilă analiza completă cu identificarea şi determinarea abundenţei fiecărei specii. De aceea, la toate analizele de calitatea apei se determină de fapt unii parametri consideraţi mai relevanţi şi care se consideră că dau indirect informaţii şi despre nivelul sau probabilitatea de prezenţă a altor compuşi, inclusiv unii foarte toxici sau infecţioşi pe care am dori să îi depistăm şi dozăm în primul rând dar nu avem posibilitatea practică de rutină. Acest nou compromis implică automat riscuri, pentru că alegerea parametrilor se face inevitabil plecând de la situaţii tipice, model, care în practică se verifică statistic în majoritatea cazurilor, dar nu în toate, căci natura e prea diversă pentru a o putea încadra în tipare fixe sau pentru a putea avea metode care să acopere orice situaţie! De aceea trebuie totdeauna ţinut cont de premisele de la care a plecat metodologia în vigoare şi văzut dacă ele sunt valabile pe acel caz, sau avem o situaţie de excepţie, când rezultatele pot fi nerelevante fără să se fi "greşit" cu ceva. Acest lucru are o deosebită importanţă mai ales la analize microbiologice, unde de fapt căutăm agenţi patogeni pentru om sau animale (bacterii, virusuri...) deşi de fapt determinăm altele, nepatogene, dar care ştim statistic că de regulă însoţesc cele patogene şi deci prezenţa lor ar putea indica prezenţa sau riscul de prezenţă a celor patogene. Care însă pot foarte bine în unele cazuri să fie prezente fără obişnuiţii lor "însoţitori" pe care îi monitorizăm noi!

O altă limitare tehnico-economică sau de concepţie este alegerea parametrilor în funcţie de caracteristicile "obişnuite" ale respectivei ape şi a riscurilor potenţiale. Nu avem cum monitoriza toate posibilele substanţe sau organisme, şi atunci alegem cele "indicatoare" sau cele mai periculose care sunt prezente sau le considerăm ca putând să apară. Nu putem găsi însă ceea ce nu căutăm! De aceea, nu ar strica să se cerceteze din timp în timp dacă în apă nu există şi componente nedorite pe care noi nu le determinăm de rutină pentru că prezumăm că nu sunt. Multe cercetări văzute iniţial ca inutile au adus surprize de proporţii, şi nu plăcute. Au fost multe situaţii în care decenii întregi poluanţi periculoşi nu au fost depistaţi pentru că ... nu au fost căutaţi, presupunând greşit că nu au cum apărea în acele ape. Inclusiv microorganisme despre care se credea că sunt "tropicale" şi deci nu trebuie căutate în apele din zona temperată şi viceversa.....

Cu aceste precizări preliminare să trecem în revistă câteva aspecte importante de interpretare şi corelare a diverşilor parametri de calitate a apelor.

·  Indicatori fizici şi chimici

Nivelul acidităţii este măsurat de pH. pH 7 înseamnă ape neutre, sub pH 7 apele sunt acide iar peste pH 7 sunt bazice. Scăderea pH apare cel mai frecvent prin ploi acide, ape de mină sau alte deversări acide. Scăderea pH atrage creşterea solubilităţii metalelor grele deci posibila mobilizare a lor din sedimente, ceea ce înseamnă analize atente ţintite. La pH sub 6 mor multe organism e vii şi altele sunt afectate subletal (peştii) cea ce impune pentru evaluare analize biologice asupra nectonului. Scăderea pH duce de regulă la scăderea oxigenului dizolvat, de unde consecinţe în lanţ. pH-ul alcalin poate şi el provoca dermatite sau conjunctivite.

Conductivitatea electrică specifică indică nivelul salinităţii apei şi este o comodă măsură de ansamblu a sărurilor.

Încărcarea cu substanţe organice se evaluează sectorial, prin determinarea unora dintre clasele respective, cum sunt "substanţele extractibile" (de regulă cele petroliere) dar global se evaluează indirect. Determinând reziduul uscat (reprezentând suma dintre substanţele organice şi anorganice) şi apoi calcinându-l, putem obţine prin diferenţă substanţele organice. Mai frecvent folosim însă determinarea unor indicatori cum sunt:

- consumul chimic de oxigen CCO (metoda cu permanganat de potasiu - CCO-Mn, metoda cu bicromat de potasiu - CCO-Cr);

- consumul biochimic de oxigen CBO după 5 zile la 20⁰C (CBO₅);

- oxigenul dizolvat şi saturaţia în oxigen a apei.

Distincţia între compuşii organici particulaţi şi cei dizolvaţi e arbitrară.

CBO₅ arată numai substanţele care s-au degradat biochimic în 5 zile (nu şi cele care sunt degradabile biochimic dar mai lent) şi numai cele la 20⁰C (dar mai sunt unele care la alte temperaturi se degradează altfel). Nu dă indicaţii despre toxicitatea respectivelor substanţe. Mult oxigen se consumă nebiochimic, la nitrificarea amoniului, deci nu tot consumul de oxigen e biochimic. La interpretări trebuie ţinut cont că în ape mult oxigen se consumă noaptea prin respiraţia plantelor şi peştilor.

CCO trebuie determinat cu catalizator, altfel dă indicaţii incomplete căci rămân neoxigenaţi unii acizi şi alcooli organici.

Raportul CBO₅ / CCO dă informaţii despre capacitatea de autoepurare biologică: dacă este peste 0,6 autoepurarea va fi uşoară, dacă este cuprins între 0,2-0,4 autoepurarea se va produce numai la regim termic favorabil, iar la raport sub 0,2 nu se mai poate produce autoepurarea biologică.

O serie de elemente pot constitui indicatori complementari de poluare organică:

- Fosfaţii, când au concentraţii constant crescute, sunt de origine probabil telurică, dar creşterile temporare pot fi puse pe seama descompunerii substanţelor organice în urma unor impurificări fecale, agricole sau de la detergenţi. În ţevi de plumb, la pH scăzut, fosfaţii sunt bineveniţi căci formează un strat cvasiprotector.

- Clorurile pot fi poluanţi naturali sau industriali, dar pot proveni şi din dejecţii.

- Sulfaţii pot fi şi ei de provenienţă telurică, în zone cu soluri cu ghips sau cărbune brun, dar şi din descompunerea substanţelor organice provenite din impurificări, din ploile acide etc.

- Duritatea poate fi indicator de poluare organică, deoarece la descompunerea substanţelor organice se produce CO₂, care măreşte solvirea de săruri din sol.

Bioxidul de carbon s-a dovedit a nu fi totdeauna corelat cu gradul de încărcare cu substanţe organice.

Corelaţia COP - COD - debit cât şi cea "clasică" CBO - oxigen dizolvat sunt astăzi sub semnul întrebării.

Suspensiile de obicei transportă şi mulţi poluanţi fixaţi pe ele, care astfel scapă dozărilor dacă facem analizele pe apă filtrată. În plus, suspensiile au concentraţii foarte variabile în râuri, motiv pentru care gradul de acurateţe a rezultatelor analizelor standard e mai redus în cazul lor, dacă nu se utilizează front de recoltare în loc de un simplu punct de recoltare în cazul râurilor.

· Indicatori microbiologici

Contaminarea bacteriană se determină prin analize bacteriologice. Germenii patogeni nu se pot determina direct decât extrem de dificil. De aceea, se recurge la indicatori indirecţi, de probabilitate. În plus, recoltările sunt supuse unor multiple erori, foarte greu de evitat. Apa are o biocenoză bacteriană autohtonă foarte bogată (ce se dezvoltă la temperaturi relativ joase), de aceea în practică se urmăresc germenii totali mezofili (care sunt alohtoni) (= NTG). Dar NTG este relevant doar studiat ca evoluţie în timp, sau coroborat cu alţi indicatori. Pentru confirmarea originii fecale a poluării, se determină şi numărul probabil de coliformi. Concentraţia de germeni indică doar parţial riscul pe care îl prezintă apa respectivă, deoarece pentru unele boli contagioase, doza infectantă este de 10⁴-10⁵ germeni, dar pentru altele câţiva sunt suficienţi. Determinarea coliformilor fecali şi streptococilor fecali permite evaluarea originii umane a impurificării fecaloide, aspect deosebit de important, deoarece creşte probabilitatea prezenţei de germeni patogeni pentru om. Determinarea clostridiilor sulfit-reducătoare poate servi la verificarea eficienţei dezinfecţiei apei. Nivelul coliformilor nu se corelează cu cel al protozoarelor şi virusurilor, neputând fi utilizat ca indicator pentru estimarea acestora. Tot în acest sens se determină uneori bacteriofagii colici şi tifici, specifici germenilor patogeni respectivi. Poluarea fecaloidă se reflectă şi în indicatori chimici, ce permit şi aprecierea dinamicii impurificării: amoniacul NH₃ indică poluare recentă, nitriţii NO₂ una relativ recentă iar nitraţii NO₃ o poluare veche.

· Indicatorii biologici.

Una dintre metodele de studiu privind calitatea apelor de suprafaţă este determinarea diverşilor indicatori biologici. Criteriul faunei piscicole poate fi relevant, dar trebuie ţinut cont de viteza de curgere, baraje, braconaj şi alte elemente ce pot influenţa ihtiofauna în afară de calitatea apei. Ouăle de helminţi şi chistele de giardia sunt indicator de poluare, deoarece provin din fecale. Chiar dacă numărul lor este în limite admise, existenţa lor indică posibilitatea prezenţei unor germeni patogeni. Pentru o evaluare globală se pot obţine rezultate bune prin analiza cantitativă şi calitativ-relativă a comunităţilor acvatice, folosind sistemul saprobic. La ora actuală în România se utilizează de rutină metoda Hans Knoepp, care determină "indicele de curăţenie" şi clasifică apele în 7 categorii de saprobitate. Metoda este aplicabilă practic dar exactitatea este criticată de unii cercetători. O metodă mai recentă - Zelinka şi Marvan - mai precisă dar laborioasă, greu de aplicat de rutină - distinge următoarele categorii de ape:

- xenosaprobe (x): ape foarte curate, nepoluate. Grad oligotrofic.

- oligosaprobe (o): ape curate, fără aport străin semnificativ de substanţe organice sau uşor poluate, fără efecte negative decelabile. Substanţele organice străine sunt în totalitate incluse în ciclurile metabolice autohtone, integral descompuse şi mineralizate. Autosaprobitate pură. Echilibru între producători, consumatori şi descompunători. Biomasa şi bioactivitatea este scăzută. Comunităţi de organisme în general sărace în indivizi şi număr moderat de specii. Grad oligotrof / slab eutrof.

- b -mezosaprobe (b ): Ape moderat poluate, semi-sănătoase, nivel recuperabil de saprobitate, autopurificabil. Aport alohton de substanţă organică, parţial inclusă în ciclurile metabolice şi parţial descompusă şi mineralizată, restul depunându-se sub formă de detritus organic. Autosaprobitatea întrece alosaprobitatea. Cresc numeric descompunătorii şi consumatorii acestora. Biomasă şi bioactivitate foarte ridicată. Comunităţi de organisme bogate în indivizi şi specii. Condiţii aerobe. Grad eutrof.

- a -mezosaprobe (a ): Ape poluate. Aport alohton de substanţă organică din care doar o mică parte este inclusă în ciclurile metabolice şi parţial descompusă şi mineralizată. Se depun cantităţi ridicate de detritus organic, formând mâl cu condiţii anaerobe. Alosaprobitatea egalează sau întrece autosaprobitatea. Producătorii sunt în declin şi printre ei predomină formele mixotrofe şi amfitrofe. Biomasa şi bioactivitatea sunt extrem de ridicate. Comunităţi de organisme bogate în indivizi dar sărace în specii. Macroorganismele sunt slab reprezentate, în schimb se dezvoltă în masă ciliatele şi bacteriile. Grad eutrof.

- polisaprobe (p): Ape puternic poluate. Grad final de încărcare organică a apei. Condiţiile anaerobe din sedimente trec şi în masa apei. Comunităţi extrem de bogate în indivizi, număr redus de specii. Dezvoltare în masă a bacteriilor, numeroase flagelate şi ciliate. În b -polisaprobitate: Producătorii sunt drastic reduşi. Macrofauna foarte redusă. În a -polisaprobitate: Apă total anaerobă. Producători absenţi. Biomasă compusă exclusiv din bacterii anaerobe şi fungi. Nu mai există procese autotrofe. Grad politrofic.

Se pot face corelări între saprobitate şi datele microbiologice. Astfel, numărul de microorganisme pe cm³ de apă este de ordinul 10³ în apele oligosaprobe, 10⁴ în b -mezosaprobe, 10⁵ în a -mezosaprobe şi 10⁵ în polisaprobe.

Alte sisteme sunt: Procentul EPT (Ephemeroptera, Plecoptera şi Trichoptera), bun la râuri din emisfera nordică ce au probleme de oxigenare; Procentul de tubificide, care se bazează pe oligochete; Indici de diversitate foarte variaţi, cum sunt HBI, IBI, ICI; RBP, AMOEBE, BBI, TBI, FBI.... Mult sunt specifice unei ţări, fiind adaptate anumitei ecoregiuni. S-au propus şi indici non-numerici cum este sistemul WQI.

Indicatorii biologici pot da informaţii şi despre poluarea în trecut şi evoluţia acesteia, prin analiza organismelor moarte, conservate în bentos. Analiza celor fosile din bazin permite chiar studii pe perioade foarte îndelungate.

· Alţi factori

Interpretarea corectă a datelor organoleptice, fizice, chimice, bacteriologice şi biologice obţinute prin analiza apei impune şi o bună cunoaştere a bazinului hidrografic, naturii geologice a solului, a activităţilor antropice, a surselor potenţiale de poluare şi a condiţiilor hidrometeorologice, în caz contrar existând riscul interpretărilor eronate:

Cunoaşterea debitului apei permite corectarea valorilor concentraţiilor diverşilor poluanţi: Ele pot părea nesemnificative din cauza diluţiei apărute la debite ridicate, sau foarte mari la ape scăzute. În afara situaţiei din momentul recoltării, este necesară cunoaşterea climei zonei - a nivelul de precipitaţii (medie multianuală, variaţia sezonieră şi multianuală etc.) debitului mediu, cu variaţiile sale sezoniere şi multianuale.

Temperatura apei influenţează caracteristicile biologice şi microbiologice, precum şi sedimentarea şi oxigenul dizolvat, atât pe cale directă (difuzie) cât şi indirectă (producţie / consum). Contează şi variaţia sezonieră a temperaturii, durata şi profunzimea îngheţului respectivului curs de apă, nu doar starea la momentul recoltării.

Viteza de curgere influenţează biologia şi bacteriologia apei, la peste 1 m/s apreciindu-se că planctonul, dar şi formele superioare de viaţă, sunt antrenate de curent, speciile vegetale şi animale prezente fiind special adaptate unui asemenea regim de curgere. În aceste condiţii analiza planctonică nu are relevanţă, iar influenţele din aval nu se resimt în amonte nici în ceea ce priveşte biologia apei.

Morfologia albiei are şi ea influenţă. Cascadele împiedică migrarea unor specii, contribuind însă la oxigenare. Un caz particular este cel legat de prezenţa lacurilor, în special a lanţurilor de acumulări, care face ca, la analiza apelor curgătoare respective, acestea să poată fi asimilate celor stătătoare, care au alte caracteristici. În plus, lacurile de acumulare au câteva caracteristici: Stabilizarea regimului biologic se face în 3-4 ani. Dacă lacul are volum mare, regimul e puţin influenţat de cursurile de apă ce îl alimentează. Acumulările au efecte benefice asupra calităţii apei: duc la scăderea turbidităţii, a numărului de bacterii, a CBO₅, a variaţiei substanţelor dizolvate etc., dar au şi efecte nefavorabile, prin scăderea O₂ dizolvat, creşterea concentraţiei de Fe şi Mn şi apariţia gustului şi mirosului neplăcut prin înmulţirea unor organisme cum sunt diatomeele Asterionella fosmosa şi Fragilaria crotonensis (conferă apei gust şi miros de peşte) sau dinoflagelatul Dinobryon serrtullaria, ce colorează apa în brun-gălbui şi îi conferă gust şi miros neplăcut. Există mari diferenţe între suprafaţă şi profunzime, între mijlocul lacului şi coadă / maluri.

Pe râurile cu acumulări hidroenergetice ce uzinează apa intermitent apar variaţii foarte mari de debit. Acestea au influenţe multiple şi în plus rămân nereflectate în datele hidrologice uzuale şi sunt astfel ignorate, putând altera interpretarea unor analize.

Regularizarea cursului râurilor şi alte lucrări se reflectă indirect în calitatea apei, iar ignorarea apariţiei respectivelor lucrări poate altera interpretările. Astfel, îndiguirile, betonarea albiilor influenţează suprafaţa râului (şi deci oxigenarea prin difuzie, insolarea ...), viteza de curgere şi turbulenţa ei, posibilităţile de trai ale plantelor acvatice şi ihtiofaunei etc. Aducţiunile artificiale din alte bazine atrag modificarea debitului, dar şi a chimismului şi biologiei respectivului curs. În plus, lungile trasee subterane modifică şi ele biocenozele.

Predicţia distribuţiei oxigenului dizolvat în râuri are o mare importanţă practică când se planifică vreo regularizare. O formulă a fost stabilită în 1969 de Owens şi colaboratorii. Astfel, variaţia cantităţii de oxigen dizolvat între două puncte de pe o apă curgătoare este dată de relaţia:

D O₂ = Q (C₂ - C₁) / S = P_B + P_P - R_N - R_B - R_P + D ,

unde: D O₂ = viteza variaţiei cantităţii de O₂ (În g / m² x h) între cele două puncte de observare;

Q = debitul râului (în m³ / s);

C₂ şi C₁ = concentraţiile de oxigen la cele două puncte de observare, măsurate la intervalul D t = perioada de retenţie a întinderii;

S = suprafaţa segmentului respectiv de râu (în m²);

P_B = cantitatea de oxigen produsă de plantele din râu (în g / m² x h) = a Ib , unde I = intensitatea radiaţiei solare la suprafaţa apei (În cal / cm² x h), şi a şi b = coeficienţi: a Î (0,06 ; 0,270) şi b Î (0,424 ; 1,26).

P_P = cantitatea de oxigen produsă de fitoplancton (în g / m² x h) ;

R_N = cantitatea de oxigen consumată de nămol (în g / m² x h) = g Cd , unde g şi d sunt coeficienţi: la 15^oC, g » 0,033 iar d » 0,6;

R_B = cantitatea de oxigen consumată de plante (în g / m² x h) = e MCx , unde e şi x sunt coeficienţi: e = 0,75 x 10^-3 şi x = 0,30; M = biomasa plantelor cu rădăcini ( în g produs uscat / m²) şi C = concentraţia oxigenului (în mg/l);

R_P = cantitatea de oxigen consumată de organismele aflate în suspensie (în g / m² x h);

D = oxigen adus prin difuzie de la suprafaţa apei (în g / m² x h).

În râuri puţin poluate, P_P » 0 şi R_{P »} 0. Astfel, putem deduce relaţia:

D = 1,024 ^(T-20) x 0,508 U ^0,67 x H ^-0,85 x (Cs - C) , unde:

T = temperatura apei (în ^oC);

U = viteza medie de curgere (în cm / s);

H = adâncimea medie a apei (în cm);

C_S = concentraţia O₂ la saturaţie (în mg / l);

C = concentraţia medie a oxigenului în apa respectivă (în mg / l).

Din cele de mai sus se pot deduce teoretic influenţele temperaturii, luminii, vitezei de curgere, morfologiei albiei (adâncime, suprafaţă), cantităţii de plante verzi etc. asupra oxigenării apei. Cantitatea de oxigen dizolvat e mai crescută seara şi mai redusă dimineaţa, e redusă aval de baraje dacă apa uzinată se prizează l afundul lacului, e crescută în râuri rapide sau cu cascade şi de asemenea unde sunt populaţii mari de alge (car numai ziua!).

După evenimente hidrometeorologice deosebite (ploi masive, topire bruscă a zăpezilor etc.) produse înaintea recoltării sau numai amonte de punctul de recoltare, scăpând observaţiilor / informării celui ce face recoltarea probei, o apă care în condiţii obişnuite ar fi mai curată poate părea serios poluată cu suspensii. Pe de altă parte, la viitură sunt antrenate elemente poluante ce la debite normale nu ar ajunge în apa respectivă.

Cunoaşterea geologiei regiunii permite deosebirea poluărilor naturale de cele de origine antropică, apele putând avea constant concentraţii crescute de elemente (metale, săruri) dizolvate din rocile regiunii, şi care pot fi confundate cu poluanţi datoraţi activităţii antropice.

Cunoaşterea exactă a activităţilor antropice poluante din bazin permite interpretarea corectă a unor rezultate: Necunoaşterea sau ignorarea sistării momentane / temporare a unor deversări cunoscute, continue / regulate de poluanţi, poate altera concluziile, ajungându-se ca pe baza unor analize tehnic corecte să se facă interpretări false, atribuind apei respective o calitate superioară celei medii reale.

Alte activităţi umane, nelegate direct de cursurile de apă, le influenţează, trebuind ţinut cont de ele la interpretarea analizelor. De exemplu, defrişări ample din bazinul respectiv atrag nu numai reducerea capacităţii de atenuare a viiturilor, dar şi la eroziuni sporite, cu antrenarea în apă a numeroase suspensii - o poluare fals naturală, asimilabilă unei deversări de sol / rocă.

Variaţia naturală, de regulă sezonieră, a unor factori, se reflectă în variaţia unor indicatori de calitatea apei (oxigen dizolvat, concentraţii bacteriene etc.), modificări ce trebuie deosebite de cele produse de poluări prin activităţi antropice.

Toate motivele anterior expuse arată faptul că aprecierea calităţii apei (şi implicit a posibilităţii utilizării ei în diverse scopuri) este o activitate de mare complexitate. Simpla existenţă a unor rezultate precise ale unei mari diversităţi de analize organoleptice, fizice, chimice, biologice şi bacteriologice etc. se dovedeşte insuficientă pentru o interpretare corectă, stabilirea cauzalităţilor, predicţia tendinţelor evolutive şi stabilirea celorlalte elemente necesare unui management corespunzător. Se impune colaborarea interdisciplinară între geografi / hidrologi, geologi, meteorologi, biologi, fizicieni, medici, chimişti, informaticieni etc.

6. ÎNCHEIERE

Prezenta broşură nu a făcut decât să treacă în revistă vasta problematică a apelor de suprafaţă, cu accent pe problemele de calitate şi pe aspectele ecologice. Am considerat că aspectele hidrografice şi hidrotehnice sunt mai cunoscute sau mai bine tratate în literatura de la noi dar că lipsea o abordare integristă a subiectului. Acest fascicul se doreşte a fi baza documentară pregătitoare pentru broşura nr. 5 din seria ECOAQUA, intitulată "Calitatea apei Someşului Mic". Aspectele de management ale apei sunt discutate în fasciculul nr. 9 al prezentei serii de broşuri, intitulat "Noi şi apa" iar bibliografie selectivă se găseşte în fascicului nr. 10. Ca oameni suntem pasionaţi de apele de suprafaţă, dar avem indispensabilă nevoie de apă potabilă. Este subiectul următorului fascicul.