APA - ELEMENT DE MEDIU Apa determin natura lumii fizice i biologice pe planeta noastr i reprezint cea mai importan i cea mai raspandit substan chimic. n natur, apa se gasete n toate cele trei stri de agregare: sub forma de vapori n atmosfer, sub forma lichid n ruri, mri i oceane i sub form solid n zapad i n ghea. Apa este un constituent major al corpului animal si al mediului inconjurator; alturi de aer, reprezint factorul de mediu absolut indispensabil vieii; apa reprezint o component esenial a materiei vii, indiferent de gradul de organizare. Pe de alt parte, apa este principiul alimentar de baz pentru vieuitoare; n prezena apei se desfoar toate procesele vitale.

11.Apa n natur Peste 2/3 din suprafaa terestr este ocupat de mri i oceane, care formeaz Oceanul Planetar; datorit acestui fapt, Terra este supranumit i "planeta albastr". Din suprafaa total a Pmntului, evaluat la 510,10 milioane km2, Oceanul Planetar ocup 361,07 milioane km2, adic 70,8%. Apa existent la suprafaa Pmntului constituie hidrosfera, care poate fi considerat un nveli continuu care acoper n jur de trei sferturi din suprafaa globului pmntesc. Se poate spune ca apa se gsete peste tot i sub diferite forme: vapori, zpad, gheat, ploaie, cursuri de ap, mri, oceane, lacuri, ape subterane, fr a uita apa prezent n structura solului i a esuturilor vegetale i animale. Toate aceste forme particip la ceea ce este cunoscut sub numele de "circuitul apei n natur". Se consider c, de cnd exist pe Pmnt, de aproximativ 4 miliarde de ani, cantitatea total de ap aflat pe planet, evaluat la 1 400 milioane de km3, nu s-a schimbat; acest volum de ap, care se transform necontenit dintr-o form n alta, de la vapori, la ap lichid sau ghea, perpetueaz ciclul etern al apei. Datorit temperaturilor ridicate, apele de la suprafa se evapor, trecnd n atmosfer sub form de vapori. Apa rezultat din respiraia vieuitoarelor, apa de la suprafaa vegetaiei, precum i apa coninut n porii solului se evapor n atmosfer. Vaporii de ap constituie umiditatea atmosferei i alctuiesc norii; acetia, ridicndu-se n straturile superioare ale atmosferei i intlnind zone mai reci, se condenseaz i cad pe pmnt sub form de precipitaii. O parte din aceste precipitaii rmn la suprafaa solului, constituind apele de suprafa, iar o alt parte ptrunde n sol, unde formeaz, deasupra straturilor impermeabile ale solului, pnzele de ape subterane (apa freatic). Rspndirea surselor de ap pe glob este foarte neuniform; n timp ce unele ri au ansa de a poseda rezerve enorme care se refac n fiecare an, altele nu au ap suficient i sunt confruntate cu probleme serioase privind asigurarea necesarului de ap pentru nevoile directe ale populaiei i pentru scopuri economice. Rezervele naturale de ap dulce sunt deinute, n proporie de 60% de 9 ri: Brazilia, Rusia, Statele Unite, Canada, China, Indonezia, India, Columbia i Peru. Dac pentru Islanda rezervele de ap sunt excesive (unui locuitor i revin 630 000 m3/an), pentru Asia, care concentreaz n jur de 60% din populaia mondial revin 30% din resursele de ap dulce, iar Amazonia cu 0,3% din populaie are la dispoziie 15% din resurse. n mai mult de 20 de ri din Africa de nord i din Orientul Apropiat (perimetrul care se ntinde de la Tunisia la Sudan i Pakistan), resursele de ap sunt foarte reduse -1000 m3/locuitor pe an. Creterea estimat a populaiei n urmtorii ani atrage dup sine creterea corespunztoare a necesarului de ap; cum rezervele de ap de pe Glob sunt relativ constante este pe deplin justificat ngrijorarea organismelor internaionale privind imposibilitatea asigurrii necesarului de ap pentru ntreaga populaie a Globului. De altfel, problema apei n lume nu se refer numai la nivelul rezervelor, ci i la calitatea apei; prin poluare intens cantiti semnificative de ap dulce sunt scoase din circuit. Paralel cu creterea consumului de ap potabil crete i volumul de ape reziduale, care nu ntotdeauna pot fi purificate corespunztor cerinelor impuse surselor de ap potabil. Creterea semnificativ a necesarului de ap nu este numai efectul exploziei demografice la nivel mondial, al creterii consumului de ap pentru nevoile individuale ale populaiei, ci i al dezvoltrii industriale i agricole fr precedent la nceputul acestui mileniu. Suprafeele agricole irigate au crescut de 5 ori fa de nceputul secolului trecut; numai n ultimii 40 de ani suprafeele agricole irigate n ri din Asia (China, India, Pakistan) i Statele Unite s-au dublat.1

n prezent, pe scar mondial, omul recolteaza pentru diferite scopuri n jur de 3 800 km3 de ap dulce pe an.

Faptul c apa reprezint constituentul principal al organismelor vii sugereaz importana sa n meninerea vieii. Se tie ca organismul nu poate suporta o pierdere de ap care s depeasc 1015% din cantitatea total pe care o conine.

12.Apa - principiu nutritiv

2

Apa este necesar desfurrii proceselor fiziologice normale din organism, ceea ce explic prezena sa n concentraii crescute n organismul animal i vegetal. n organismul uman, apa se gsete n concentraii cuprinse ntre 72,2% (nou-nscut de 0-6 luni) i 50,8% (la vrsta de 71-84 de ani). Apa este un aliment mineral de prima importan i de compoziia sa trebuie s se in seama cnd se apreciaz valoarea nutritiv a regimurilor alimentare ale unei regiuni date. Organismul uman i satisface nevoia de ap prin ingestie, sub form de ap potabil, diferite buturi i prin alimente n compoziia crora, apa ntra n cantiti variabile. La omul sntos, necesarul de ap este n raport direct cu cantitatea de ap eliminat de organism. Aceasta cantitate variaz n funcie de temperatura ambiant, modul de via, compoziia alimentelor ingerate. Necesarul de ap al organismului este de 1000-3000 mL/24 de ore la copil (la nou nscut, 140 mL/kg corp) i de 2000-2500 mL/24 de ore la adult (35 mL/kg corp). Aceste cantiti se asigur, mai ales, prin surse exogene i anume: ap potabil - 1300 mL/zi; consumul de alimente - 800 mL/zi. 1.3. Importana apei pentru activitatea uman Omul utilizeaz apa nu numai pentru satisfacerea necesitilor sale fiziologice ci i pentru alte necesiti directe, decorative, n scopuri economico-industriale, agricultur etc. Necesiti directe Omul consum apa pentru scopuri ca: igiena individual, pregtirea hranei, splatul vaselor etc. Pe plan mondial consumul mediu de ap potabil pentru o persoan este estimat la 40 L/zi; se apreciaz c sunt suficieni ctiva litri de ap pe zi/individ pentru a se spla ntr-un lavoar, 30-80 L pentru un du de 4-5 minute, 150200 L pentru o baie n cad, 80-120 L pentru splatul hainelor, 10-15 L pentru pregtirea hranei, 5-15 L pentru splatul vaselor manual i 13-31 L pentru un ciclu de splare a vaselor la main. Diferenele consumului de ap pentru o persoan pot merge de la 10 litri pentru un agricultor dintr-o zon srac la 100-200 L sau chiar 300-400 L pentru un cetean dintr-o ar puternic dezvoltat. n funcie de nivelul de civilizaie i de accesul la resursele materiale locuitorii din zonele urbane au acces la 230 L ap pe zi. Se estimeaz c cei 230 L de ap sunt folosii astfel: 1% ca ap de but; 6% pentru prepararea hranei; 59% igiena individual (baie, du); 22% splarea vaselor i a hainelor; 12% utilizri diverse (splarea mainii, stropirea plantelor, salubrizarea locuinei). Scopuri decorative: -fntni arteziene, lacuri artificiale -meninerea salubritatii centrelor populate; Necesiti economico-industriale: apa poate fi utilizat direct n procese de producie; cantitatea folosit n acest scop depinde de natura procesului tehnologic; Utilizarea n agricultur: apa este utilizat pentru irigaii, n zootehnie, piscicultur etc. n cursul secolului XX populaia Globului a crescut de la 1,7 miliarde de persoane n 1900 la mai mult de 6 miliarde n 2000, deci, practic s-a triplat. Consumul de ap potabil a crescut n aceeai period de aproximativ 6 ori. n condiiile n care cantitatea total de ap rmne constant, se pune tot mai acut problema incapacitii de a se asigura necesarul de ap pentru ntreaga populaie a Globului. n prezent se consider real situaia de stres hidric" acuzat de unele organisme internaionale referindu-se la mai puin de 1700 m3 disponibili pentru fiecare locuitor al planetei pe an. Pn n anul 2030, aproximativ jumatate din populaia Globului va tri n zone cu o lips acut de ap, arat raportul "Water in a Changing World" (Apa intr-o lume schimbatoare) elaborat de experii Organizaiei Naiunilor Unite. Este incredibil cum, n multe ri ale lumii, apa este considerat nc o resur inepuizabil. Apa este, n fapt, o resurs limitat care a ajuns aproape de limitele sale. Nu am niciun dubiu ca aceasta va depasi pretul petrolului n numai civa ani", susine Horst Enzelmuller preedintele consoriului energetic german Techem3

AG. La resursele insuficiente de ap i repartiia inegal pe Glob, se adaug gestionarea ineficient a acestora, risipa i nu n ultimul rnd, poluarea intens a unor surse de ap potabil, care nu mai pot fi aduse n circuitul obinuit al apei dulci.

4

Referitor la risipirea apei, se apreciaz c, global, numai 55% din apa colectat este ntradevr consumat, dar aceasta este redat mediului ca ap uzat i care, uneori nu mai poate fi adus la gradul iniial de puritate pentru a reintra n circuit. Restul, de 45% reprezint pierderile prin infiltrare n sol, scpri ale reelelor de transport pentru sistemele de irigaii sau alimentarea cu ap potabil i sunt redate mediului prin evaporare sau alimentarea bazinelor naturale de ap de suprafa i subterane. La fel, mai mult de jumtate din apa destinat pentru irigaii se pierde prin evaporare. n privina polurii, situaia devine uneori critic, deoarece degradarea ecosistemelor acvatice poate face inexploatabile rezerve impresionante de ap. 1.4. Categorii de ap Clasificarea apelor din natur se poate face dup numeroase criterii; coninutul n sruri minerale i originea apei sunt criteriile utilizate frecvent. Dup coninutul n sruri minerale apele se clasifica n ape dulci i ape sarate. Apa dulce este apa care, n mod natural are o concentraie redus n sruri i ndeplinete condiiile pentru a fi captat i utilizat pentru consum uman. Cantitatea total de sruri nu depete de obicei, 1 g/L. n aceast categorie se ncadreaz apa de precipitaii, apa rurilor, a fluviilor i a unor lacuri naturale. Apa srat este apa n care concentraia srurilor este mai mare de 24 g/L. Din cantitatea total de ap existent n natur, estimat la 1 400 milioane de km3, cea mai mare parte (97,2%) se gsete form de ap srat, n mri, oceane i anumite ape subterane (Tabel I). Numai 2,8% (39,2 milioane km3) din cantitatea total de ap este ap dulce, din care gheurile polare reprezint 2,15%, apele subterane - 0,63%, apele de suprafa - lacuri, fluvii, ruri - 0,019% i restul, de 0,001%, ap existent n atmosfer sub form de vapori. Tabel I Rezervele de ap ale Globului Rezerve de ap Ap srat Oceane Ape subterarene srate Lacuri cu ap srat Ape interioare Gheari Ape dulci subterane Ghea concasat Lacuri cu ap dulce Umiditatea solului Vapori ap din atmosfer Mlatini Fluvii i cursuri de ap Ap prezent in organisme Total ap Total ap dulce 24 O64 1O 53O 3OO 91 16,5 12,9 11,5 2,12 1,12 1 386 OOO 35 029 1,74 O,76 O,O22 O,OO7 O,OO1 O,OO1 O,OO1 O,OOO2 O,OOO1 1OO 1OO 68,7 3O,O6 O,86 O,26 O,O5 O,O4 O,O3 O,OO6 O,OO3 1 338 OOO 12 87O 85 96,54 O,93 O,OO6 volum (xlOOO km3) % % ap dulce

5

Ca suprafa, apa mrilor i oceanelor ocup 3,62108 km2, ghearii ocup 1,58107 km2 (puin mai mult de 10%) din suprafaa total (de 5,1108 km2) a globului pmntesc. Volumul mrilor i oceanelor este evaluat la 1,37 109 km3 (aproximativ 1/800 din volumul planetei). Volumul ghearilor din regiunea arctic i Antarctica este apreciat la 2,9107 km3. La polul sud grosimea gheii este de 2700 m, iar n punctul cel mai adnc al continentului antarctic atinge 4200 m. Dac toti ghearii s-ar topi, nivelul oceanelor s-ar ridica cu aproximativ 80 m. Principalele surse de ap utilizabile de om sunt lacurile, rurile, apa existent n granulele solului i apele subterane mai puin profunde. Toate acestea reprezint n jur de 200 000 km3 - mai puin de 1% din apa dulce i numai 0,01% din cantitatea total de ap existent pe Glob. O mare parte din apa disponibil este risipit n timpul utilizrii de ctre om, ceea ce accentueaz deficitul de ap dulce n unele regiuni ale lumii. Refacerea rezervelor de ap dulce depinde de intensitatea proceselor de evaporare care au loc la suprafaa oceanelor; n fiecare an se evapor din oceane n jur de 505 000 km 3 (un strat de 1,4 m grosime). n acelai timp,72 000 km3 se evapor de la suprafa solului. n privina precipitaiilor, 80% dintre acestea (n jur de 458 000 km3/an) cad pe ocean i restul de 119 000 km3/an deasupra solului. Diferena ntre

6

aceasta cantitate i 72 000 km3 care se evapor de la suprafaa solului - reprezint apele de iroire i reconstituie apele subterane, n jur de 47 000 km3/an. Dup origine, apele pot fi: ape meteorice, ape subterane i ape de suprafa. Ape meteorice Apele meteorice provin din precipitaiile atmosferice (apele de ploaie i cele rezultate din topirea zpezilor). Aceste ape sunt pure n momentul formrii dar se impurific strbtnd atmosfera; n momentul cderii sub form de ploaie sunt antrenate din atmosfer diverse particule (pulberi, germeni microbieni) i sunt dizolvate diverse gaze (amoniac, hidrogen sulfurat, oxizi de sulf i de azot etc). Ape subterane Apele subterane sunt ape care ocup zona saturat a solului. Apele subterane pot avea origine exogen dac se acumuleaz n urma infiltrrii apelor de precipitaii prin straturile solului, a infiltrrii apei lacurilor i rurilor prin albiile lor i prin condensarea vaporilor de ap din aerul teluric. Apa subteran mai poate rezulta i din condensarea vaporilor care se degaj din magmele aflate n profunzimea solului - originea endogen a apei subterane. Apele exogene, de infiltraie contribuie n cea mai mare msur la acumularea apelor subterane. Ape de suprafa Apele de suprafa sunt ape care curg sau stagneaz la suprafaa solului. Aceste ape provin din precipitaii atmosferice, din topirea zpezilor i din izvoare. Ele curg sau staioneaza la suprafaa solului n funcie de nclinarea acestuia. Compoziia acestor ape variaz n limite largi, n raport cu caracteristicile bazinului de alimentare, respectiv cu natura rocilor terenurilor din care i adun apele i pe care le traverseaz. n acelai timp, compoziia apei depinde de anotimp, de aportul i proprietile altor ape pe care le primesc. Ploile i topirea zpezilor produc modificri importante att cantitative ct i calitative deoarece, curgnd la suprafaa solului i splnd suprafaa acestuia, antreneaz tot felul de impuriti (germeni microbieni, suspensii, pesticide, fertilizani etc.) pe care le transport n ap. n afara acestor modificri inevitabile, apele de suprafa i modific compoziia pe unele sectoare i uneori pe distane apreciabile, din cauza folosirii lor n diverse scopuri (menajere, industriale, n agricultur etc) i ndeosebi dup deversri de ape reziduale, purificate necorespunztor, care pot modifica brusc i uneori semnificativ proprietile fizico-chimice i biologice naturale ale apei. 1.5. Proprietile apei Proprietile fiecrei categorii de ap sunt determinate de compoziia chimic specific, de factorii de mediu (temperatur, presiune atmosferic, precipitaii) i de volumul i puritatea apelor primite (ape de iroire, eflueni reziduali) de apele de suprafa sau infiltrate n sol i acumulate ca ape subterane. Individualizarea anumitor categorii de ap se realizeaz prin intermediul unor parametri specifici care caracterizeaz mirosul, gustul, culoarea, limpezimea, compoziia chimic, ncrctura microbiologic i biologic. Categoriile de parametri care sunt urmrii pentru caracterizarea diferitelor categorii de ap sunt: parametri senzoriali; parametri fizici; parametri chimici; parametri microbiologici; parametri biologici; parametri de radioactivitate. Proprieti senzoriale ale apei Din categoria proprietilor organoleptice ale apei fac parte gustul i mirosul. Gustul i mirosul apei pot fi cauzate de materii organice naturale prezente n ap, de produi chimici de sintez sau de substane anorganice dizolvate. n cazul apei supus procesului de dezinfecie prin clorinare, anumii compui din primele dou categorii de componente responsabile de mirosul apei, pot reaciona cu clorul i pot produce nrutatirea gustului i a mirosului apei. Gustul apei este determinat de prezena substanelor minerale, organice i a unor gaze dizolvate n ap.7

Gustul apei poate fi plcut (conine o cantitate mic de sruri dizolvate) i neplcut: gust dulceag -determinat de cantiti mai mari de substane organice; srat - exces de clorur de sodiu; amar - exces de magneziu; ionii de vanadiu imprim apei gust amar, cei de zinc i de cadmiu gust astringent, fierul gust metalic, calciul gust slciu etc. Intensitatea senzaiilor gustative, pentru anioni, variaz n ordinea: nitrat > cloruri > bicarbonai > sulfai; pentru cationi: sodiu > magneziu > potasiu i fier > mangan. Dioxidul de carbon liber, n concentraie mai mare de100 mg/L, reduce foarte mult capacitatea srurilor de a provoca senzaii gustative.

8

Prezena faunei sau florei acvatice n descompunere poate fi cauza unui gust particular al apei. n plus, o clas de bacterii - actinomicete - este responsabil de gustul i mirosul particular al apei. Mai rar, alte bacterii, ciuperci, zooplancton, nematode i anumite amibe pot conduce la apariia gustului sau mirosului particular al apei. Gustul i mirosul apei pot fi cauzate i de surse antropice (artificiale sau datorate interveniei omului), nelocalizate: ape de iroire, deversari de ape uzate comunale sau de eflueni industriali. n acest caz, situaia poate deveni grava n perioadele de debit crescut al surselor de ap, dup perioade prelungite de secet sau de nghe. Gustul i mirosul apei se pot modifica n timpul procesului de prelucrare n scop potabil, prin adugarea unor compui chimici care pot reaciona cu componentele apei; n general substanele cu aciune oxidant diminueaz gustul i mirosul apei dar, n unele cazuri, le pot intensifica. Cuantificarea gustului i mirosului apei este facilitat de posibilitatea de clasificare a acestora. n cazul mirosului, clasificarea permite simplificarea descrierii acestuia, furnizeaz o terminologie omogen, identific surse de miros posibile i ajut la alegerea celor mai potrivite metode de tratament. Ca urmare, mirosul apei poate fi ncadrat n una dintre cele 4 grupe: Grupa 1 - miros de pmnt/mucegai: este mirosul cel mai des intlnit; uneori este decelat numai dup clorinarea apei; poate fi produs de actinomicete; Grupa 2 - miros de clor; reprezint cauza frecvent a nemulumirii consumatorilor, atribuite clorinrii; Grupa 3 - miros de iarb/de fn/de paie/de lemn, miros asociat adesea cu prezena resturilor vegetale n descompunere; Grupa 4 - miros de mlatin/de fos septic/de sulf, poate fi de origine natural sau artificial; este foarte respingtor. Instalaiile casnice de aprovizionare cu ap pot constitui sursa de gust sau miros particular a apei: concentraii crescute de ioni metalici provenii din coroziunea evilor, hidrogenul sulfurat format n rezervoarele de ap cald, mirosul de mucegai al apei din instalaii nefolosite curent etc. n reeaua de distribuie a apei potabile sunt identificate 4 surse de gust i miros a apei: compui de origine biologic - creterea numrului de microorganisme n diferite puncte ale reelei; produii de dezinfecie reziduali i subproduii de oxidare - clorul rezidual sau compui formai prin aciunea clorului asupra substanelor organice din ap; compui rezultai din instalaiile de depozitare i din reeaua de distribuie - ioni metalici (plumb, cupru, fier, zinc) antrenai din materialele din care sunt construite instalaiile; difuzia unor poluani din materialele plastice din care sunt construite instalaiile hidrocarburi i compui fenolici; Parametrii fizici ai apei Proprietile fizice ale apei, pe baza crora se apreciaz calitatea acesteia sunt: temperatura, turbiditatea, culoarea, conductibilitatea i radioactivitatea apei. Temperatura apei Temperatura apelor naturale de suprafa este n strns legtur cu variaiile termice ale atmosferei. Apele subterane, situate deasupra stratului izoterm (apele freatice), sunt, de asemenea, sub influena temperaturii atmosferice, cu att mai puternic cu ct adncimea la care se gsesc este mai mic. n zona izotermic temperatura apei rmne constant i aproximativ egal cu temperatura medie anual din locul respectiv. n orizonturile i straturile acvifere situate mai jos de zona izotermic, temperatura crete n medie cu 1C pentru fiecare 33 m. Apele reziduale au, de obicei, temperaturi mai mari dect apele naturale de suprafa. Datorit amestecului permanent, temperatura apei rurilor este aproximativ aceeai ntr-o seciune dat; n mri, oceane, lacuri i bazine de acumulare amestecul apei fiind mai puin intens, n aceeai seciune se nregistreaz diferene termice uneori de zeci de grade. Temperatura este un indicator preios pentru aprecierea calitii apelor naturale i reziduale. Aceasta influeneaz compoziia chimic a apei, deoarece solubilitatea srurilor depinde de temperatur. Creterea temperaturii mrete viteza de micare a moleculelor de ap i a unor procese fizico-chimice i biochimice; procesele de difuzie i de dizolvare se intensific, solubilitatea gazelor scade, sunt influenate procesele de autopurificare a apei.9

Temperatura apei este un parametru important pentru fenomenele biologice care au loc n ap, pentru compoziia chimic a apei (solubilitatea gazelor variaz semnificativ cu temperatura apei i presiunea atmosferic) i pentru procesul de prelucrare a apei n scop potabil. Caracteristicile fizice ale apei depind de temperatura sa. De asemenea, conductivitatea apei depinde de temperatur n momentul msurrii.

10

Turbiditatea apei Turbiditatea apei, proprietate invers limpiditii (limpezimii) este determinat de prezena n ap a unor substane n suspensie stabil, care confer un aspect mai mult sau mai puin tulbure. Altfel spus, turbiditatea este un efect vizual care se traduce prin tulbureala apei. Tehnic, turbiditatea corespunde proprietii optice a apei de a permite luminii incidente de a fi deviat (difracie) sau absorbit de particule n suspensie. Transparena (limpezimea) reprezint grosimea stratului de ap prin care se mai observ conturul unui disc meninut n ap. Transparena este invers proporional cu turbiditatea apei. De asemenea, transparena este invers proporional cu culoarea apei. Turbiditatea apei este cauzat de prezena unor particule sau coloizi, componente ale nmolului acvatic, argilelor, planctonului i a numeroase microorganisme. Originea acestor particule poate fi natural (acizi humici, particule provenind din degradarea resturilor vegetale i animale sau din eroziunea solului) sau antropic (deeuri industriale, agricole sau urbane). Apele de suprafa au o turbiditate care depinde de intensitatea precipitaiilor atmosferice, datorit substanelor insolubile antrenate de pe suprafaa solului, prin apele de iroire. Turbiditatea apei din instalaiile de depozitare sau din reeaua de distribuie a apei potabile (n cazul apelor supuse procesului de coagulare, floculare, filtrare) poate fi cauzat de post-coagularea coagulantului rezidual dizolvat, de dezvoltarea unor microorganisme, de antrenarea suspensiilor depuse pe pereii rezervoarelor sau a conductelor i chiar de coroziunea materialelor din care sunt construite instalaiile. Turbiditatea influeneaz proprietile senzoriale ale apei dar i ali parametri de calitate, bacteriologici sau chimici: proprietile bacteriologice ale apei: microorganismele (virusuri, bacterii, protozoare) se adsorb pe particulele responsabile de turbiditate; aceasta le permite s se dezvolte mai repede, deoarece substratul nutritiv pentru microorganisme este la rndul sau adsorbit la nivelul particulelor n suspensie i devine mai uor mobilizabil. n acelai timp, formaiunile nou formate prin adsorbie protejeaz microorganismele de aciunea substanelor dezinfectante utilizate n tratamentul apei. proprietile chimice ale apei: particulele n suspensie au o anumit capacitate de adsorbie a unor ioni metalici (cupru, mercur) sau a unor compui organici (pesticide etc). Determinarea turbiditii apei nu const n msurarea direct a cantitii de particule n suspensie, ci n aprecierea efectului de difuzie al acestora asupra luminii. Msurarea turbiditii permite evaluarea "limpiditii relative" a apei. n prezent sunt cunoscute trei principii de msurare a turbiditii: metoda firului de platin - msurarea grosimii stratului de ap de la care nu se mai observ un obiect (disc) scufundat; metoda opacimetric - compararea probei de ap de analizat cu o suspensie artificial cu turbiditate cunoscut; determinarea nefelometric - aprecierea intensitii difraciei unui fascicul luminos care traverseaz o soluie n care sunt particule n suspensie. Exprimarea turbiditii se realizeaz prin uniti de msur diferite, dependente sau nu de metoda aplicat: ~ metoda picturii de mastic - determinarea opacimetric este realizat prin comparare cu o soluie martor de mastic vegetal; ~ uniti de turbiditate Jackson (Jackson Turbidity Unit, JTU) - metod empiric ce corespunde nlimii coloanei de ap de la care flacra unei lumnari privit vertical nu mai este vizibil; ~ uniti formazin de turbiditate (Formazin Turbidity FTU Unit,) - compararea probei cu o soluie martor de sulfat de hidrazin i de hexametilentetramin; citirea turbiditii se face la 86O nm, sub un unghi de 9O; ~ uniti nefelometrice de turbiditate, UNT (Nephelometric Turbidity Unit, NTU) citirile turbiditii se fac sub un unghi de 9O, dar la lungimi de und diferite de 86O nm; aplicabile numai pentru determinri nefelometrice; ~ uniti formazin - nefelometrice de turbiditate (FormazinNephelometric Unit, FNU), aplicabile numai pentru determinri nefelometrice. Compararea acestor uniti ntre ele nu este totdeauna posibil, deoarece nu fac apel la aceeai metod de determinare; pentru ultimele trei tipuri de uniti se poate scrie relaia: 1 FNU = 1 FTU = 1 NTU. Limita de detecie obinuit pentru nefelometrele utilizate frecvent n laboratoarele de analiz

11

a apei este de ordinul O,1 UNT, ceea ce corespunde la n jur de 2O particule/mL; o turbiditate de O,5 UNT echivaleaz cu aproximativ 1OOO particule/mL iar 5 UNT corespunde unei turbiditi de 2O OOO particule/mL. Turbiditatea mai mare de 5 UNT este, n general, vizibil cu ochiul liber.

12

Turbiditatea reprezint unul dintre parametrii de calitate pentru apa potabil. Reducerea turbiditii i aducerea sa la valori acceptate pentru ap potabil reprezint o msur de apreciere a eficacitii procesului de prelucrare a apei n scop potabil; de asemenea, turbiditatea este considerat indicator al prezenei chisturilor de Giardia i de Cryptosporidium. Culoarea apei Culoarea apelor naturale variaz n funcie de compoziia acestora. n mod normal, apele pot avea o culoare slab galben datorit prezenei acizilor fulvici i humici provenii din sol. Materiile organice (alge, protozoare), produi naturali provenii din descompunera vegetaiei (substane humice, taninuri, lignine - componente rezistente la aciunea bacteriilor), pot imprima o culoare particular apei. Prezena unor substane minerale poate imprima apei o anumit culoare. Culoarea apei poate fi culoare real - determinat de prezena substanelor dizolvate (minerale sau organice) i culoare aparent, influenat de materiile n suspensie. La apele cu turbiditate sczut culoarea real i culoarea aparent sunt practic identice. Apele a cror turbiditate est mai mare de 3 JTU (uniti Jackson de turbiditate) au, n general, o tent galben, roie sau brun. Prezena srurilor dizolvate, a coloizilor i a substanelor solide n suspensie determin, n funcie de concentraia lor, diferite coloraii. Astfel, srurile de mangan imprim o culoare brun, cele de fier o culoare portocalie, compuii vanadiului o coloraie galben, apele dure (bogate n calciu i n magneziu) i cele care conin sulfai au o culoare albstruie etc. n anumite situaii, apele de suprafa pot fi intens i diferit colorate n funcie de apele reziduale insuficient purificate, care sunt deversate (industria siderurgic, uzinele chimice, industria hrtiei, rafinriile). Intensitatea culorii apei este exprimat n uniti platin-cobalt (Pt-Co). Apele a cror culoare este mai slab de 10 uniti Pt-Co sunt considerate incolore; valorile intensitii culorii pot ajunge pn la 200 - 300 uniti, n care caz, apa este puternic poluat prin deversare de ape reziduale din industria crbunelui, industria chimic. Culoarea apei poate afecta utilizarea acesteia n scopuri casnice, industriale sau n scop recreativ. Apa utilizat pentru scopuri recreative (apa vine n contact direct cu pielea) nu poate depi 100 uniti Pt-Co; apa destinat splrii hainelor sau ca surs de ap potabil nu poate depi 15 uniti de culoare. Conductivitatea apei Conductivitatea electric a apei corespunde conductanei unei coloane de ap cuprins ntre doi electrozi metalici cu suprafaa de 1 cm2, aflai la o distan de 1cm unul de altul. Unitatea de msur este microSiemens/cm (uS/cm). Pentru ap, conductivitatea exprim mineralizarea acesteia; valoarea este dependent de temperatur (determinat la 20C). Se consider c valorile conductivitii (n uS/cm) corespund cu salinitatea apei (mg/L). Valoarea recomandat de OMS pentru conductivitatea apei destinate consumului uman este de 400 uS/cm. n funcie de conductivitate, apa poate fi: de calitate excelent, 50 - 400 uS/cm; de calitate bun, 400 - 750 uS/cm; de calitate mediocr, dar utilizabil, 750 - 1500 uS/cm; cu mineralizare excesiv, neutilizabil pentru consum uman, peste 1500 uS/cm. Apele meteorice fiind cele mai srace n substane minerale au conductivitatea cea mai scazut, n timp ce apele subterane cu mineralizare mai crescut au o conductivitate mai ridicat. Radioactivitatea apei Radioactivitatea apei se datorete att particulelor radioactive antrenate, ct mai ales prezenei unor elemente radioactive naturale n sol ca: uraniu, thoriu, radiu, potasiu, radon etc. Radioactivitatea apei este influenat de constituia geologic i compoziia chimic a solului, temperatura i profunzimea apei. Apa poate cpta o radioactivitate artificial datorit polurii cu substane radioactive folosite n industrie, medicin, cercetare stiinific. Poluarea apei cu substane radioactive se poate realiza att prin deversarea unor reziduuri lichide sau solide care conin substane radioactive, ct i prin cderile radioactive ca urmare a contaminrii atmosferice cu asemenea compui.13

1.6. Compoziia chimic a apei Spre deosebire de apa pur, apele naturale sunt solui cu compoziie complex, generat de solubilitatea substanelor cu care vin n contact n timpul circuitului su n natur. Capacitatea de dizolvare a apei se manifest

14

chiar din momentul condensrii vaporilor n atmosfer i continu mai intens la contactul cu solul. La curgerea pe suprafaa solului sau prin infiltrare n sol, apele de precipitaii se mbogesc n substane minerale i organice. Compoziia chimic a apei i dinamica acestei compoziii sunt diferite, n funcie de condiiile fizico-geografice i de caracterul unitii acvatice (ru, lac, ocean, ap subteran). n cazul apelor subterane, compoziia chimic este determinat de adncime, natura rocilor, temperatur, presiune. n timpul circulaiei sale la suprafa sau n profunzimea solului, apa vine n contact cu numeroase substane organice i anorganice, cu solubiliti diferite; astfel, include n compoziia sa un numr mare de elemente chimice. Se poate afirma c este posibil ca n apele naturale s fie prezente toate elementele sistemului periodic. Majoritatea dintre ele sunt prezente n cantiti foarte mici i nu influeneaz proprietile apei. Constituirea unei anumite compoziii a apelor naturale este determinat de: factori cu aciune direct (sol, roci, organisme); factori cu aciune indirect (clima, relieful, vegetaia, regimul hidrologic). Aciunea factorilor direci se manifest odat cu infiltrarea apei n soluri i n roci; cantitatea de oxigen dizolvat se micorez iar cea de dioxid de carbon crete, ca urmare a oxidrii substanelor organice. Prin contactul ndelungat cu solul i cu rocile prin care circul, apele i pot schimba compoziia chimic iniial pe baza schimbului de ioni; astfel, ionii Ca2+ trec din soluie n sol i o cantitate echivalent de Na+ trece din sol n ap. Procesul este reversibil i, n funcie de coninutul iniial n ioni ai apei, compoziia acesteia se mbogete n unul dintre cele dou elemente. Organismele vii i produii activitii lor biologice influeneaz marcant compoziia chimic a apei: scade coninutul n oxigen dizolvat i crete cel n dioxid de carbon, ca urmare a proceselor de oxidare aerob a substanelor organice; crete coninutul n amoniac, nitrii, nitrai sau fosfai (substane biogene); are loc extragerea din ap, de ctre organismele acvatice, a unor elemente chimice (N, P, C, Ca, K, microelemente); unele organisme concentraz siliciul pentru constituirea scheletului propriu. Factorii cu aciune indirect sunt expresia condiiilor fizico-geografice (de mediu) n care se desfoar aciunea factorilor direci. Clima joac o importan de prim ordin la formarea compoziiei apelor naturale. Ea determine bilanul caloric, precipitaiile, regimul hidrologic, i implicit, dizolvarea i depunerea srurilor. Relieful influeneaz elementele climatice i regimul chimic al apelor naturale. Vegetaia are un rol important att n cadrul unitilor acvatice, ct i pe uscat. n cadrul unitilor acvatice, vegetaia are o aciune direct care se manifest asupra compoziiei ionice i a substanelor oganice dizolvate. Pe uscat, vegetaia contribuie la formarea solurilor i la acumularea resturilor organice, care reprezint surs de substane dizolvate i transportate ulterior n unitile hidrografice. Transformarea resturilor de substane organice creaz condiiile de migrare a elementelor chimice i de formare a compoziiei chimice complexe a apelor naturale. Regimul hidrologic este, de asemenea, factor esenial pentru formarea compoziiei chimice a apei i se manifest sub diferite forme. Astfel, compoziia chimic a apei din ruri depinde de sursele de alimentare (ploi, zpezi, gheari, ape subterane), a apei din lacuri i din mrile mrginae depinde de existena i compoziia apei afluenilor etc. Substanele dizolvate n mod normal n ap se pot clasifica n: gaze;substane minerale;substane organice. Gazele din ap Gazele din ap sunt oxigenul, dioxidul de carbon i hidrogenul sulfurat. Oxigenul Oxigenul este un gaz a crui prezen n ap este absolut necesar pentru a ntreine viaa organismelor acvatice i a asigura desfurarea proceselor biochimice de purificare a apei. Creterea, respectiv, scderea coninutului de oxigen din ap este determinat de o serie de procese i anume: Procese care mbogesc coninutul apei n oxigen, pot fi: procese fizice - difuzia natural a oxigenului din atmosfer, care este invers proporional cu temperatura apei i direct proporional cu presiunea atmosferic;15

difuzia depinde i de mrimea suprafeei de contact a apei cu atmosfera i de turbiditatea apei; procese biologice - reprezentate de fotosinteza vegetaiei acvatice; n prezena cantitilor mari de alge verzi i a radiaiilor solare, aportul oxigenului prin fotosintez este apreciabil, aprnd uneori fenomene de suprasaturare; Procese care determin scderea coninutului de oxigen dizolvat n ap: procese fizice - datorate creterii temperaturii apei i scderii brute a presiunii atmosferice;

16

procese chimice - oxidarea unor compui chimici existeni n ap: sruri de fier i de mangan bivalent, sulfuri, hidrogen sulfurat, sulfii; procese biochimice - consumarea oxigenului dizolvat din ap de ctre germenii aerobi care particip la mineralizarea substanelor organice n procesele de autopurificare ale apei; aceste procese care au vitez mai mare n sezonul cald determin scderea apreciabil a coninutului de oxigen n apele de suprafa. Dioxidul de carbon Dioxidul de carbon prezent n ap provine din descompunerea materiilor organice prin procese biochimice sau ca rezultat al respiraiei organismelor acvatice. n apele subterane poate proveni din procese geochimice. Scderea coninutului de bioxid de carbon din ap este rezultatul degajrii acestuia n atmosfer, a proceselor de fotosintez a fitoplanctonului i a transformrii bicarbonailor n carbonai insolubili. Dioxidul de carbon se poate gsi n ap sub form de dioxid de carbon liber i dioxid de carbon combinat (semilegat sub form de bicarbonai i legat sub form de carbonai). Prezena acestor forme ale dioxidului de carbon este dependent de valoarea pH-ului. Astfel, la pH sub 4 se gsete n ap numai CO2 liber, la pH = 8,4 se gsete n ap numai CO2 semilegat (bicarbonai); la pH = 10,5 este prezent numai dioxid de carbon legat (carbonai). Ionii HCO3-, CO32- i CO2 liber se gsesc n echilibru, conform reaciei: 2HCO3- CO32- + CO2 * + H2O n prezena ionilor de calciu reacia este urmtoarea: Ca(HCO3)2 NO2> NO3n apele la care concentraia n ioni amoniu este sczut, oxidarea poate avea loc simultan cu filtrarea, la nivelul filtrului de nisip. n schimb, pentru apele cu concentraii mari de ioni amoniu, oxidarea are loc n filtre speciale; este necesar aerarea apei i aportul de substrat nutritiv pentru bacterii (fosfor i hidrai de carbon). Tehnic, ca suport pentru coloniile de bacterii, se utilizeaz materiale diferite: antracit, nisip, argile, materiale sintetice. Eficiena procesului depinde de: temperatur - activitatea bacteriilor este redus la temperatur mai mic de 10C; la 4C nceteaz; pH - valoarea de pH optim pentru activitatea bacterian este cuprins ntre 7 i 8,5. Durata de funcionare a filtrului biologic depinde de natura substratului solid folosit; periodic este necesar curarea acestuia prin splare cu ap potabil n care se barboteaz clor, pentru a limita proliferarea bacterian. Remineralizarea apei Remineralizarea apei aste o metod de corecie care intervine simultan asupra duritii, alcalinitii i mineralizrii apei. Se realizeaz practic prin dou procedee tehnice: injectare de dioxid de carbon i adugare de oxid de calciu;65

adugarea de bicarbonat de sodiu i de clorur de calciu. n prezent, este preferat a douavariant de tratament, deoarece permite corectarea independent a alcalinitii apei i a duritii acesteia.

Fluorizarea apei Apa potabil cu un coninut de fluor sub 0,5 mg/L favorizez apariia cariilor dentare.

66

Aciunea cariopreventiv a fluorului din ap poate fi explicat prin reducerea sensibilitii smalului dentar fa de aciunea cariogen a acizilor organici, precum i prin inhibarea proceselor bacteriene i enzimatice de la suprafaa dinilor. Concentraia optim de fluor n apa potabil care previne apariia cariilor dentare este de 0,81,2 mg/L de ap. Fluorizarea apei este procesul prin care apa potabil se mbogete n fluor pn la limita indicat de legislaia sanitar. Substanele folosite pentru fluorizare sunt: fluorura de sodiu, soluie l%, hexafluorosilicat de sodiu (Na2SiF6) soluie de concentraie 0,8%, acid hexafluorosilicic (H2SiF6), hexafluorosilicatul de amoniu (NH4)2SiF6 i mai rar fluorura de calciu CaF2. Substanele fluorizante sub form de soluie se ntroduc n ap dup procesul de coagulare i nainte de procesul de clorinare, ntruct prezena sulfatului de aluminiu duce la scderea coninutului de fluor din ap ca urmare a formrii ionului complex [AlF6]3-. Se recomand a se controla zilnic doza de fluor pentru a preveni eventualele depiri ale dozelor; concentraiile mari de fluor (peste 1,5 mg/L) favorizez perturbarea procesului de calcifiere la nivelul dinilor, fenomen care se manifest prin ptarea smalului dentar i afectarea sistemului osos.

1.94.Cercetarea eficienei staiilor de tratare a apei Cercetarea eficienei staiilor de tratare a apei n scop potabil se execut n dou etape, care pot fi urmrite n paralel sau n succesiune. Este vorba de cercetarea eficienei globale a staiei i cercetarea eficienei pe sectoare. Cercetarea eficienei globale se face prin efectuarea de analize de laborator, de preferat pe acelai val de ap, cunoscndu-se durata procesului tehnologic de la intrarea, la ieirea din staia de prelucrare. Examenele de laborator vor cuprinde acei parametri de calitate ai apei pe care procesul tehnologic de tratare al apei trebuie s-i corecteze: turbiditate, oxidabilitate, amoniac, nitrii, nitrai, duritate, reziduu, fluor, clor rezidual. Eficiena global a staiei se exprim att ca valori absolute (concentraia substanei exprimat n mg sau ug/dm3), ct i valori relative (procentul reinerii n staie). n cazul n care eficiena global se dovedete a fi necorespunztoare, se efectueaz cercetarea eficienei fiecrui sector de prelucrare a apei. Determinarea anumitor parametri (timpul n care apa parcurge diferitele sectoare ale staiei, cantitatea de coagulant utilizat, debitul de filtrare, ritmul de curire a decantoarelor i de splare a filtrelor, cantitatea de clor utilizat etc) se efectueaz pe probe de ap recoltate la intrarea i la ieirea apei din sectorul analizat. 1.95.Calitatea apei Omul utilizeaz apa ca ap de but - ap potabil, indispensabil pentru meninerea vieii, dar i pentru multe alte scopuri: igiena individual, salubrizarea localitilor, agrement, activiti economice etc. n funcie de scopul pentru care apa este utilizat, s-au stabilit criterii specifice de calitate de calitate Pentru apa potabil (apa pentru consum uman) s-au stabilit criterii de calitate n relaie cu influena asupra sntii organismului. Recomandrile Organizatiei Mondiale a Sntii privind aprecierea calitii apei, n funcie de scopul pentru care va fi utilizat, sunt orientate dup dou direcii distincte: stabilirea condiiilor de calitate a apei, n funcie de scopul pentru care este utilizat; precizarea principalilor parametri de calitate pentru fiecare tip de ap, tinnd cont de rolul fiecruia n modificarea proprietilor apei ct i concentraiile maxime peste care anumii compui nu pot fi prezeni ntr-o anumit categorie de ap. Selectarea parametrilor care trebuie urmrii depinde de scopul pentru care va fi utilizat apa de analizat: ap de but, surs de ap potabil, tranduri organizate, ap pentru irigaii etc. O parte dintre aceti parametri de calitate sunt comuni pentru diferite categorii de ap datorit influenei unitare asupra sntii umane, iar alt categorie de indicatori sunt specifici unui anumit tip de ap, datorit influenei specifice asupra sntii. Numrul indicatorilor selectai ca parametri de calitate nu trebuie s fie prea mare, pentru a

67

nu face dificil procesul de interpretare i corelare a rezultatelor analizelor de laborator. Valorile parametrilor de calitate se apreciaz n funcie de scopul pentru care este utilizat apa; acelai indicator poate avea valori diferite pentru diverse categorii de ap.

68

Nivelul acceptat pentru un anumit indicator reprezint concentraia maxim admis i este stabilit prin Standarde naionale, Ordine ale Ministrului Sntii, pe baza recomandrilor Organizaiei Mondiale a Sntii, Directivelor UE, innd cont de condiiile concrete din fiecare ar. Metodele de analiz recomandate a fi aplicate pentru aprecierea calitii apei sunt selectate n funcie de sensibilitate, selectivitate, rapiditate, grad de dificultate. Normativele UE prevd determinri obligatorii pentru apa potabil, pentru apele de suprafa sau pentru apele subterane utilizate ca surs de ap potabil. n cazul apei distribuite populaiei prin instalaiile centrale de alimentare cu ap, se execut analize att asupra apei date n consum (din rezervoare) ct i pe teren, asupra reelei de distribuie. Directiva European 98/83/CE din 3 noiembrie 1998 (Decret 2001-1220 din 20 noiembrie 2001, revizuit la 01.01.2006) fixeaz dou categorii de termeni care definesc concentraiile maxime admise pentru poluani sau micropoluani: ~ limite de calitate = concentraii maxime admise - criterii de calitate obligatorii, care trebuiesc respectate; ~ recomandri privind calitatea = valori indicative (valori ghid) stabilite n scopul de a urmri instalaiile de producie i distribuie a apei potabile i de evaluare a riscurilor pentru sntatea populaiei; pe baza acestor recomandri, productorii de ap apreciaz eficacitatea procesului de tratare a apei i cuantific deprecierea calitii apei. 1.9.6. Condiii depotabilitate a apei n ara noastr, primul Standard de potabilitate a apei a aprut n anul 1950 i a fost modificat de mai multe ori. Calitatea apei destinate consumului uman trebuie s corespund valorilor stabilite pentru parametrii prevzui n: Legea 458/2002 privind calitatea apei potabile, i Legea nr. 311/2004 pentru modificarea i completarea Legii nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile (Anexa I). n privina parametrilor prevzui n Anexa I, "Monitorizarea de control", valorile lor sunt stabilite n scopul evalurii calitii apei potabile n programele de monitorizare. Standardul de ap potabil n vigoare n Romnia (Legea 458/2002 privind calitatea apei potabile i Legea nr. 311/2004 pentru modificarea i completarea Legii nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile, Tabele I, II III, Anexa I) include parametri de calitate, care sunt: parametri microbiologici; parametri chimici; parametri indicatori. Din categoria parametrilor chimici fac parte: acrilamid, arsen, benzen benz(a)piren, bor, bromai, cadmiu, clorur de vinil, crom, cupru, cianuri, dicloretan, epiclorhidrin, fluor, hidrocarburi policiclice aromatice, mercur, nichel, nitrai, nitrii, pesticide, plumb, seleniu, stibiu, tetracloretan, tricloretena, trihalometani. Parametrii indicatori: aluminiu, amoniu, carbon organic total, clor rezidual, cloruri, conductivitate, fier, mangan, oxidabilitate (substane organice oxidabile), sodiu, substane tensioactive, sulfat, sulfuri i hidrogen sulfurat, zinc sunt reprezentai de acei compui prin a cror determinare (analiza sumar a apei) confirmm sau infirmm potabilitatea apei. n prezent, condiiile de calitate impuse apei pentru consum uman sunt cele impuse de Directiva European 98/83/CE din '3 noiembrie 1998 (Decret 2001-1220 din 20 noiembrie 2001, revizuit la 01.01.2006) (Tabel VI, Anexa II). Depirea limitelor maxime admise sau prezena unor substane a cror absen este cerut de legislaia sanitar determin analistul s caracterizeze apa analizat ca necorespunztoare din punct de vedere potabil. Pentru apele subterane, depirea concentraiilor maxime admise pentru diferii indicatori de calitate ai apei poate fi determinat de: impurificarea apei prin infiltrarea apelor reziduale sau a apelor de iroire; compoziia chimic a solului pe care apele subterane l strabat. n primul caz, este vorba de o poluare a apei concretizat prin creterea oxidabilitii, nsoit de prezena amoniacului, nitriilor i clorurilor. Prezena simultan a substanelor organice n concentraie mare i a amoniacului indic o poluare recent. Dac pe lng amoniac sunt prezeni nitriii i mai ales concentraii mari de nitrai este vorba69

de o poluare mai veche. Absena amoniacului, existena nitriilor sub form de urme i prezena nitrailor arat ca procesul de autopurificare este pe cale de finalizare.

70

n al doilea caz, datorit solului bogat n elemente chimice, se remarc o cretere a gradului de mineralizare al apei (reziduul fix), clorurilor, duritii totale; substanele organice i nitriii sunt n limitele admise, iar amoniacul i nitraii sunt abseni. Prezena nitrailor n concentraii crescute, nensoit de compuii specifici polurii (NH4+, NO2-, Cl ) indic proveniena acestora din surse minerale (roci bogate n nitrai) sau sunt rezultatul mineralizrii complete a unor substane organice poluante. n cazul apei provenite din reeaua de distribuie: absena clorului rezidual liber indic prezena substanelor organice n concentraii mari, ca rezultat al impurificrii apei; coninutul sczut al unor microelemente (fluor, iod, mangan) precum i excesul acestora (F-) influeneaz nefavorabil starea de sntate a consumatorului. n apa potabil pot fi prezente ca micropoluani diferite substane toxice (Pb2+, Hg2+, pesticide etc) sau care modific proprietile organoleptice ale apei prin gustul i mirosul dezagreabil (fenoli, hidrocarburi, detergeni). Determinarea acestora se face prin metode standardizate, iar concentraiile maxime admise sunt cuprinse n normele de potabilitate ale apei. Interpretarea corect a indicatorilor fizico-chimici ai apei analizate se realizeaz prin corelarea cu ceilali indicatori de potabilitate ai apei - indicatorii bacteriologici i biologici. 1.10. Apa rezidual (Apa uzat) Apele reziduale reprezint reziduuri lichide provenite din activitatea fiziologic i socialeconomic a omului, care se dizolv n ap i/sau sunt transportate de ap. 1.10.1. Clasificarea apelor reziduale Reziduurile lichide se pot clasifica n mai multe categorii, n funcie de proveniena lor i anume: ape reziduale comunale; ape reziduale industriale; ape reziduale provenite din zootehnie; ape meteorice. Ape reziduale comunale Apele reziduale comunale provin din locuine i institui publice (spltorii, spitale, coli, hoteluri, uniti comerciale i alimentare). Volumul acestor ape este variabil de la o localitate la alta, de la un sezon la altul i este n funcie de consumul de ap potabil pe locuitor. Ritmul de producere este variabil n curs de 24 de ore, fiind mai crescut dimineaa i seara i mai redus n restul zilei i n cursul nopii. Compoziia chimic a apelor reziduale comunale este specific i determinat de consumul de ap pe locuitor. Dintre elementele caracteristice apelor reziduale comunale, locul cel mai important este ocupat de agenii biologici (bacterii, virusuri, parazii) i substanele organice solvite sau n suspensie, provenite att din dejecii ct i din reziduurile rezultate de la pregtirea alimentelor, salubrizarea locuinelor. Substanele organice prezente n apele comunale sunt uor biodegradabile, consumnd mari cantiti de oxigen din ap. n apele comunale pot fi prezente substane chimice cu potenial toxic ca detergeni i pesticide utilizate n gospodrie. Apele comunale primesc i apele de iroire formate n urma precipitaiilor atmosferice i sunt colectate i transportate prin reelele de canalizare n vederea purificrii. Evacuarea acestor ape direct n apele de suprafa poate determina scderea brusc a oxigenului dizolvat al acestora, cu consecine asupra dezvoltrii florei acvatice, mergnd pn la degradarea total a apei primitoare. Ape reziduale industriale Reziduurile lichide industriale provin ca urmare a folosirii apei n diversele procese industriale, ca ap de rcire sau pentru ntreinerea salubritii unitilor industriale. Volumul acestor ape este diferit de la o industrie la alta, de la o ntreprindere la alta, n funcie de procesul tehnologic utilizat; ritmul de producere este n funcie de procesul tehnologic. Compoziia chimic a apelor reziduale industriale este caracterizat de o mare diversitate de compui i pot conine germeni patogeni, suspensii, substanele organice uor biodegradabile, dar71

mai ales substanele chimice toxice. Dup compoziia lor chimic, apele reziduale industriale se pot grupa astfel: ape cu un coninut ridicat de substane organice biodegradabile i ageni patogeni provenite de la abatoare, industrii alimentare, uniti de prelucrare a pieilor, fabrici de ulei etc.;

72

ape care conin cantiti mari de suspensii rezultate de la fabricile de zahr; ape caracterizate de prezena unor substane cu densitate mai mic dect a apei (grsimi,

uleiuri minerale, reziduuri petroliere) evacuate din ntreprinderi chimice specifice, rafinrii, fabrici de ulei; prin deversare n apele de suprafa, substanele cu densitate mic mpiedic difuzia oxigenului din aer; ape rezultate din ntreprinderi chimice cu procese tehnologice specifice, care conin compui chimici toxici; Evacuarea acestor ape n apele de suprafa impune o prealabil purificare prin metode adecvate. Ape uzate provenite din zootehnie Aceste ape uzate provin din uniti de cretere i ngrijire a animalelor. Volumul lor, ca i ritmul de producere sunt n funcie de specia animal, numrul i vrsta acestora ct i de procesul tehnologic de furajare i ntreinere a salubritii. Compoziia chimic a apelor reziduale provenite din zootehnie este asemntoare cu cea a apelor comunale, dar sunt mult mai impurificate; astfel, consumul biochimic de oxigen este de 5 ori mai mare, cantitatea de azot de 7 ori mai mare, iar cantitatea total de suspensii este de 10 ori mai crescut. n acelai timp, aceste ape conin un numr mare de germeni i diferite substane chimice toxice utilizate n creterea animalelor (antibiotice, biostimulatori, pesticide). Ape meteorice Apele meteorice, dei nu rezult din activitatea uman, pot fi considerate reziduuri lichide sau ape reziduale datorit caracteristicilor lor i importanei sanitare pe care o au. Aceste ape, iniial, nu conin poluani; traversnd atmosfera, se impurific i, odat ajunse pe sol, antreneaz diferite impuriti de pe suprafa acestuia. O parte a acestor ape se infiltreaz n sol, iar alt parte formeaz apele de iroire. Acestea pot ajunge direct n apele de suprafa mpreun cu impuritile pe care le vehiculeaz. n zonele locuite, prevzute cu reele de canalizare, apele de iroire ptrund n sistemul de canalizare i se altur apelor reziduale comunale. Volumul apelor meteorice este dependent de volumul precipitaiilor, dar i de caracteristicile geomorfologice i urbanistice ale colectivitii. Compoziia apelor de iroire cuprinde o mare cantitate de suspensii, germeni microbieni antrenai de pe suprafa solului, substane organice biodegradabile, dar i unele substane cu toxicitate ridicat (pesticide, reziduuri radioactive etc.).

1.102.Efectele apelor reziduale asupra mediului ambiant Prin coninutul lor bogat n germeni microbieni (unii patogeni) i substane chimice cu structuri diverse, apele reziduale exercit efecte specifice asupra elementelor mediului ambiant i asupra omului. Acestea pot fi: efecte toxicologice, determinate de coninutul apelor reziduale n substane chimice toxice i de prezena germenilor microbieni. Impurificarea accidental a apei destinate consumului uman cu ape reziduale poate avea consecine severe asupra consumatorului, concretizate prin dezvoltarea patologiei hidrice de natur chimic sau infecioas. Poluarea apei influeneaz n mare msur salubritatea solului, calitatea vegetaiei, deci coninutul n compui toxici al alimentelor de natur vegetal i animal i, prin aceasta, starea de sntate a populaiei; efecte epidemiologice, legate de rspndirea n mediul nconjurtor i n mod deosebit n ap i pe sol a germenilor patogeni. Acetia pot veni n contact direct sau indirect cu organismul uman provocnd mbolnviri care pot mbrca forme epidemice, endemice sau sporadice; efecte ecologice, deoarece prezena cantitilor mari de substane organice necesit un consum crescut de oxigen din ap, iar scderea acestuia are efecte negative imediate asupra organismelor acvatice i proceselor biologice la care aceste organisme particip. n aceste condiii apar fenomene de fermentaie i de putrefacie ale unor componente cu eliberare de gaze toxice sau urt mirositoare. Mecanismele de autopurificare ale apei i solului sunt perturbate i poluarea persist, afectnd toate elementele de mediu; efecte economice datorit distrugerii florei i faunei acvatice, mai ales a petilor, foarte sensibili la lipsa de oxigen i la prezena unor substane toxice n ap; apoi, are loc perturbarea procesului de prelucrare a apei pentru consum uman i imposibilitatea utilizrii apei pentru scopul73

propus.

1.103.Colectarea i transportul apelor reziduale Cunoscnd efectele negative pe care apele reziduale le au asupra organismului uman i mediului su de via, se nelege c reziduurile lichide trebuie colectate i purificate nainte de a fi deversate n apele de suprafa. Deversarea efluenilor reziduali este permis numai dac apele poluate au fost aduse la o puritate care s nu modifice caracteristicile apei primitoare.

74

Pentru aceasta, reziduurile lichide sunt colectate n instalaii de construcie adaptat la natura reziduurilor colectate. Apele reziduale comunale sunt transportate prin reeaua de canalizare i se acumuleaz n bazine special amenajate n staia de epurare. Apele reziduale industriale care conin compui chimici de sintez trebuie prelucrate specific (neutralizate, denocivizate, dezinfectate) pentru ndeprtarea substanelor toxice sau germenilor patogeni nainte de eliminarea n reeaua de canalizare. Apele meteorice se colecteaz prin sifoane de curte sau de strad, de unde sunt conduse n reeaua de canalizare. Reeaua de canalizare trebuie s ndeplineasc anumite condiii: s prezinte capacitatea corespunztoare volumului de ap rezultat; s asigure evacuarea reziduurilor lichide n timp optim pentru a evita procesele de descompunere (5-7 ore); s aib o bun etaneitate pentru a evita poluarea aerului, solului, apelor subterane i a apei destinate consumului uman; s fie amplasat corect (sub zona de nghe i sub reeaua de alimentare cu ap potabil). 1.10.4. Purificarea apelor reziduale Apa rezidual colectat prin sistemul de canalizare poate fi deversat numai dac nu modific categoria de puritate a apei primitoare i dac aceasta are capacitatea optim pentru nglobarea efluentului rezidual. n caz contrar, este obligatorie purificarea (epurarea) prin metode specifice categoriei de ap rezidual i chiar unui anumit poluant. Purificarea cuprinde totalitatea metodelor i mijloacelor de reinere i ndeprtare din apele reziduale a poluanilor i germenilor care depesc limitele admise pentru o anumit categorie de ap. Purificarea se poate realiza prin metode fizice, chimice i biologice. Purificarea apelor reziduale prin metode fizice Apele reziduale, n funcie de proveniena lor, pot conine particule n suspensie, materii organice i minerale dizolvate, microorganisme. Metodele fizice de purificare au drept scop ndeprtarea substanelor organice sau minerale aflate n suspensie, pentru a le aduce la gradul de puritate al apei n care urmeaz s fie deversate. Instalaiile utilizate pot fi decantoare pentru particulele cu densitate mare i flotoare pentru separarea substanelor cu densitate mai mic dect a apei. n prima etap, apele reziduale sunt trecute prin grtare cu ochiuri din ce n ce mai mici aezate n serie; la acest nivel sunt reinute suspensiile cu dimensiuni mai mari dect ochiurile grtarelor. n continuare, apa intr n instalaii de sedimentare, constituite din decantoare de diferite forme (orizontale, verticale), pe care apa le traverseaz lent pentru a permite depunerea suspensiilor. Decantoarele (bazine de sedimentare) pot fi: decantoare orizontale, de form dreptunghiular, cu adncime mai mare n zona de intrare a apei. Viteza apei este de 5-15 mm/s, iar timpul de traversare este de 1-2 ore. Eficiena acestui tip de decantoare este de 60-90%. Sedimentele acumulate (nmolul) se ndeprteaz prin pompare, sunt uscate (conin 97% ap) sau sunt utilizate pentru obinerea metanului prin biotransformare n nmoltancuri; decantoare verticale - bazine circulare din beton, conice la partea inferioar, n care ap circul de jos n sus cu viteza mic. Nmolul se depoziteaz la partea inferioar a bazinului de unde este periodic evacuat. Timpul de meninere a apei n bazin este de 1-2 ore; decantoare etajate, numite i bazine septice; acestea prezint avantajul c realizeaz o bun sedimentare, n paralel cu dezagregarea parial a nmolului. Apele reziduale sunt aduse n etajul superior care funcioneaz ca un decantor obinuit, materiile n suspensie se acumuleaz n bazinul inferior n care are loc i descompunerea sub aciunea unor microorganisme anaerobe. Bazinele sunt prevzute cu sisteme de captare a gazelor rezultate din procesele de fermentaie. Aceste gaze, prin ardere, produc energie termic care poate fi utilizat n diferite scopuri. Flotoarele sunt instalaii de separare a substanelor cu densitate mai mic (uleiuri, grsimi, petrol).

75

n cazul n care apele reziduale conin i particule de dimensiuni mici, greu sedimentabile, se utilizeaz coagulani - substane care favorizeaz sedimentarea, ca i n cazul coagulrii apei potabile (sulfat de aluminiu, sulfat de fier). La apele care conin cantiti nsemnate de grsimi, flotoarele se instaleaz imediat dup sistemele de grtare, deoarece ptrunderea grsimilor n instalaiile de sedimentare perturb buna funcionare a acestora. Purificarea avansat a apelor reziduale se realizeaz prin filtrare mecanic, filtrare granular, microfiltrare sau ultrafiltrare Filtrarea mecanic se realizeaz cu ajutorul unor microsite cilindrice (35 | m) care funcioneaz gravitaional i rein n jur de 50 % din suspensii.

76

Filtrarea granular utilizeaz filtre de nisip (1,35 mm); pentru a se evita colmatarea se folosesc filtre prevzute cu sisteme de splare continu. mbuntirea randamentului de filtrare se obine prin: aplicarea unui pretratament chimic (coagulare-filtrare); utilizarea unor materiale poroase (puzzolan = cenu vulcanic, argile) pe care se dezvolt o biomas; apa rezidual supus filtrrii trebuie aerat permanent. Avantajul aplicrii filtrrii granulare l reprezint reducerea numrului de ou de helmini pn la nivelul de 1 ou/L (dezinfecia nu este eficient pentru ndeprtarea oulor de helmini din ap). Filtrarea prin membrane (este aplicat n aceleai condiii ca i la filtrarea apei pentru consum uman) permite obinerea unei ape de aceeai puritate cu cea obinut la purificarea apelor uzate prin bioreactoare cu membran. Purificarea apelor reziduale prin metode biologice Metodele fizice de purificare a apelor reziduale micoreaz coninutul acestora n suspensii, dar n ap rmn cantiti mari de ageni biologici. Pentru a putea fi deversat n apele de suprafa, n care s nu modifice semnificativ indicatorii proprii categoriei din care face parte apa primitoare, trebuie s se acioneze pentru scderea corespunztoare a concentraiilor substanelor poluante. Purificarea apelor reziduale prin metode biologice se bazeaz pe biodegradarea substanelor organice oxidabile prin procese care au fost prezentate la autopurificarea apei. Metodele biologice pot fi: naturale i artificiale. Metode biologice naturale Aceste metode se bazeaz pe capacitatea de autopurificare a solului i a apei i pot fi: cmpuri de asanare - suprafee de teren care servesc numai pentru purificarea apelor reziduale; terenul se mparte n parcele inundate succesiv cu ape reziduale. Particulele de sol se mbogesc cu microorganisme care biodegradeaz substanele organice; cmpuri de irigare - suprafee de teren cu anuri n care sunt deversate apele uzate. Se realizeaz att purificarea apelor reziduale ct i irigarea i fertilizarea terenurilor. Terenurile selectate drept cmpuri de irigare trebuie s aib proprieti absorbante optime, cu stratul de ap freatic la adncimi mari; apele reziduale deversate nu trebuie s conin substane toxice greu biodegradabile; irigare subteran - apa rezidual este rspndit n sol la 30 cm adncime; prezint avantajul c nu impurific suprafa solului, dar este costisitoare; lacuri biologice - amenajri artificiale n care se deverseaz apele reziduale, n prealabil purificate prin metode fizice; au loc procese biologice de autopurificare; se are n vedere s nu fie depit capacitatea de autopurificare a apei care ar duce la apariia proceselor anaerobe. puuri absorbante - puuri de infiltraie rotunde sau ptrate cu pereii betonai, cu adncimea de 2-5 m i cu partea inferioar liber. Se amenajeaz n soluri cu porozitate bun n care freaticul este la cel puin 3 m sub nivelul inferior al puului. Pot funciona 6-10 ani; sunt amplasate n partea decliv a terenului pentru a nu afecta apa fntnilor care capteaz freaticul. Pentru a se evita colmatarea puurilor de infiltraie, acestea se pot construi n serie. Sunt practicate n gospodriile rurale. Metodele biologice artificiale Metodele biologice naturale sunt relativ puin utilizate deoarece pot purifica cantiti mici de ape uzate. De aceea, se utilizeaz procedee artificiale prin care se reproduc, n instalaii adecvate, metodele de purificare naturale care au loc n sol i n ap. Cele mai utilizate sunt biofiltrarea, filtrele biologice (clasice) i bazinele de nmol activat. Biofiltrarea Epurarea apelor reziduale prin biofiltrare este o tehnologie biologic bazat pe dezvoltarea unei biomase apt s degradeze poluanii; n paralel, are loc filtrarea apei i separarea de nmolul rezidual. Toate operaiile se realizeaz n acelai reactor coninnd material filtrant. Biofiltrarea este eficient pentru ndeprtarea materiilor organice biodegradabile (compui coninnd carbon i azot, oxidabili cu permanganat de potasiu) din apele a cror coninut n materii n suspensie este mai sczut de 100 -120 mg/L. Pentru apele cu materii n suspensie n cantiti mai mari este necesar limpezirea prin coagulare-floculare-decantare.77

Purificarea apelor reziduale prin metoda nmolului activat Metoda se bazeaz pe reproducerea artificial a proceselor de autopurificare din ap i se aplic pentru purificarea apelor reziduale comunale n care peste 95 % din poluani sunt materii biodegradabile. Nmolul activat este o biocenoz de microorganisme oxidante selecionate, iar poluanii din ap constituie substratul nutritiv al acestora. Carbonul, prezent n toate moleculele biologice este cel mai uor eliminat din ap. Nmolul activat consum carbonul organic ca substrat nutritiv n cteva ore (carbonul este reinut n proporie de

78

90%); o parte este transformat n dioxid de carbon i ap, iar restul permite dezvoltarea unor generaii noi de microorganisme. Procesul de oxidare al materiilor organice este puternic consumator de oxigen i, de aceea masa de nmol este aerat permanent. Procesele metabolice ale microorganismelor din biomas duc la creterea coninutului n azot i fosfor cu pn la 30%. Pentru reducerea acestora este necesar parcurgerea unor etape de purificare specifice. Instalaiile de purificare cu nmol activat sunt formate din bazine prevzute cu sisteme de introducere a aerului sub presiune. Apa uzat introdus n bazin este amestecat cu nmolul activat. Nmolul activat maturat se prezint sub form de flocoane; prin aerare puternic (1-2 ore) se realizeaz amestecul ntre apa uzat i flocoanele de nmol activat, timp n care bacteriile realizeaz biooxidarea. Cnd procesul este ncheiat, nmolul sedimenteaz, iar apa decantat este condus n alte compartimente pentru eliminarea azotului i fosforului sau pentru dezinfecie. La anumite intervale de timp, nmolul este regenerat. Purificarea apelor reziduale prin metode chimice Purificarea chimic consta n "neutralizarea" substanelor chimice coninute n apele reziduale, mai ales n apele uzate industriale i "denocivizarea" apelor puternic toxice prin tratare cu reactivi specifici. Aceste operaii se aplic la ieirea apelor reziduale din procesul tehnologic pentru a nu perturba procesele biologice de purificare la care este supus apa. Neutralizarea apelor se realizeaz prin tratarea apei cu hidroxid de calciu pentru apele acide i cu un acid pentru apele alcaline. Denocivizarea apelor se bazeaz pe transformarea substanelor poluante solubile i foarte toxice n substane insolubile i ndeprtarea lor ulterioar prin metodele clasice. Exemplu: apele reziduale de la fabrici de fibre sintetice, care conin acid cianhidric sunt denocivizate prin tratare cu clor i hidroxid de calciu conform reaciilor: HCN + C12 + H2O HOCN + 2HC1 2HOCN + Ca(OH)2 Ca(OCN)2 + 2H2O Cianatul de calciu, precipitat se depune n decantoare. Metode chimice de eliminare a fosforului din apa rezidual Reducerea concentraiei ionilor fosfat se bazeaz pe reacia de precipitare a acestora cu sruri de aluminiu, de fier sau cu hidroxid de calciu, conform reaciilor: Al 3+ + PO4 3- AlPO4 Fe 3+ + PO4 3- FePO4 3 HPO4 2- + 5 Ca2+ + 4 HO- Ca5(OH)(PO4)3 + 3 H2O Aceste reacii permit, n prealabil, determinarea stoechiometric a cantitii de reactiv necesar pentru precipitarea chimic. Trebuie s se in cont de "reaciile parazite" care duc la consumul reactivilor adaugai de alte componente din ap; pentru a se asigura cantitatea de reactivi de precipitare necesar, raportul molar aluminiu/fosfor de precipitat trebuie s fie de 1,5. n practic, precipitarea chimic este realizat la nivelul bazinului de purificare biologic, ca pre- sau co-precipitare; concentraia final de fosfat se reduce pn la 2 mg/L. Realizat ca postprecipitare, deci dup purificarea biologic, ntr-un proces complex de coagulare-flocularedecantare, operaia asigur scderea concentraiei n fosfor pn la 1 mg/L. Precipitarea chimic a fosfailor prezint avantajul c poate fi aplicat independent de purificarea biologic; nu este influenat de variaiile de temperatur. Dezavantajul metodei const n cantitatea mare de produs de precipitare (nmol) evaluat la 0,3 kg pentru fiecare kg de Fe3+ (clorur feric) adugat. Purificarea prin sedimentare i filtrare nu se poate aplica eficient apelor reziduale cu un coninut ridicat de detergeni, dintre care unii greu biodegradabili. Pentru ndeprtarea lor se provoac o spumare intens prin barbotarea unui curent de aer. Spuma se colecteaz, dar aceasta constituie un nou factor de impurificare a mediului, deoarece ndeprtarea total a acesteia este dificil. Detergenii pot fi reinui pe crbune activ, hidroxid de fier sau hidroxid de aluminiu. Eficiena purificrii apelor uzate poate fi mult mbuntit prin asocierea metodelor fizice cu cele chimice. Decontaminarea radioactiv a apelor reziduale Substanele radioactive care polueaz apele nu se supun procesului de autopurificare.79

Transformrile suferite de substanele radioactive sunt dependente de perioada de njumtire, care pentru majoritatea radionuclizilor evideniai n ap este lung.

Pe parcursul unui ru poluat cu deeuri radioactive concentraia acestora se reduce prin diluare, prin sedimentare o dat cu ali poluani aflai n suspensie sau n urma absorbiei substanelor radioactive de ctre organismele acvatice. Prin aceste procese nu se reduce cantitatea de poluani radioactivi din ap, ci se realizeaz un transfer al poluanilor radioactivi din ap n alt element de mediu. Randamentul decontaminrii radioactive a apei crete prin filtrarea apei prin gips sau prin bentonit, urmat de fluorizarea apei.

1.105.Dezinfecia apelor reziduale Purificarea apelor reziduale prin metodele fizice, biologice i chimice prezentat anterior, micoreaz numrul de germeni microbieni patogeni, dar ndeprtarea total a acestora se face numai printr-un proces de dezinfecie. n mod obinuit, dezinfecia apelor reziduale se realizeaz cu clor gazos, dup aceleai tehnici ca i n cazul apei potabile. Doza de clor folosit depinde de eficiena proceselor de purificare la care apa a fost supus anterior dezinfeciei. Astfel, apa nepurificat necesit 20-30 mg CWdm3, dup purificarea prin metode fizice se adaug 15-20 mg Cydm3, dup purificarea biologic 10-15 mg CWdm3, iar n cazul purificrii prin nmol activat numai 1-5 mg/dm3. Timpul de contact al clorului cu apa trebuie s fie de minimum 30 de minute. Aprecierea eficienei procesului de dezinfecie se realizeaz prin controlul clorului rezidual liber, a crui concentraie este limitat la valoarea de 0,5 mg/dm3. Concentraia este limitat datorit efectului toxic exercitat de clor asupra organismelor biologice din bazinul receptor. n scopul proteciei apei receptoare, prevederile igienico-sanitare impun ca valoarea clorului rezidual s fie astfel stabilit, nct s nu mai fie prezent n apa receptorului dup 5 minute de la amestecul apei acestuia cu efluentul rezidual. Dezinfecia apelor reziduale este obligatorie mai ales pentru apele provenite din spitale, laboratoare de microbiologie etc. Aceste ape trebuie dezinfectate nainte de colectarea lor n reeaua de canalizare a localitii, dac unitile care le produc nu au staii de tratare proprii. 1.106.Deversarea efluenilor reziduali ndeprtarea efluenilor reziduali dup dezinfecie se face aproape ntotdeauna n apele de suprafa. Condiia principal pentru deversarea efluenilor reziduali n apele receptoare este protejarea capacitii de autopurificare a receptorului. Este necesar ca nainte de deversare, s se cunoasc foarte exact caracteristicile efluentului rezidual i ale apei primitoare pentru a se aprecia msura n care deversarea este compatibil cu pstrarea caracteristicilor cerute receptorului. Pentru efluentul rezidual trebuie cunoscute: volumul total pe 24 de ore, ritmul de eliminare, caracteristicle fizico-chimice: pH, suspensii, substane oxidabile, consum biochimic de oxigen, gradul de stabilitate chimic a apelor uzate. Pentru bazinul receptor trebuie cunoscute: debitul i viteza de curgere a apei i utilizarea (folosina) apei receptoare dup ce a primit efluentul rezidual.1.11. Calitatea apei i patologia uman Cantitatea mare de ap folosit n comun de populaia unei localiti explic de ce, n cazul n care este impurificat, apa constituie un important factor de risc pentru sntatea consumatorului. Alterarea strii de sntate a populaiei datorit consumului de ap potabil se poate datora proprietilor organoleptice i compoziiei chimice particulare sau prezenei unor ageni biologici patogeni sau condiionat patogeni. Bolile provocate sau favorizate de apa consumat (patologia hidric) afecteaz, n general, un numr mare de persoane, uneori mbrcnd caracterul unor boli cu extindere n mas. Patologia hidric poate fi determinat de compoziia chimic a apei (patologie hidric de natur chimic, neinfecioas) sau de flora microbian patogen (patologia infecioas). 1.11.1. Patologia hidric neinfecioas Datorit modificrilor compoziiei chimice a apei exist posibilitatea apariiei, la consumator, a unor afeciuni favorizate de excesul sau de carena unuia sau mai multor elemente chimice din ap. n compoziia apei intr un mare numr de substane minerale, prezente n acelai timp i n organele i esuturile organismului uman; de aceea, s-a putut stabili o relaie ntre substanele minerale din ap i cele din organism n sensul ca att excesul ct i carena unora dintre acestea n apa potabil se rsfrnge asupra concentraiei acelorai substane n organismul uman.81

Dei, n general, aportul de elemente minerale necesare organismului este asigurat prin alimente i numai ntr-o mic msur prin ap, variaia concentraiei hidrice a acestora poate influena puternic organismul uman.44

Aciunea fiziologic i fiziopatologic a elementelor minerale a fcut obiectul a numeroase studii experimentale i epidemiologice care au demonstrat rolul i locul acestora n organismul uman. Unele elemente minerale (bioelementele) iau parte activ la majoritatea proceselor metabolice, la creterea i dezvoltarea organismului, hematopoez, procese imunitare i la sinteza unor enzime i hormoni. Bioelementele i patologia hidric Apa conine un numr mare de substane minerale importante pentru fiziologia uman i animal, participnd la circuitul sol - ap - plante - animal - om; unele sunt prezente n elementele de mediu n concentraii mari (macroelemente) sau mai mici (microelemente). Grupa macroelementelor conine substane a cror rol n fiziologia i patologia uman sunt bine cunoscute (calciu, magneziu, sodiu, potasiu). Rolul microelementelor (fluor, iod, crom, mangan, vanadiu, zinc, seleniu, cupru, cadmiu, cobalt) n organism are nc aspecte incomplet elucidate. Oligoelementele sunt prezente n organism n concentraii foarte mici (1/1.000 din greutatea corporal) i, pentru a exercita numeroasele funcii fiziologice, au nevoie de anumite concentraii optime. n condiii de aport insuficient sau excesiv pot aprea stri patologice. Importana oligoelementelor pentru organism const n faptul c acestea intervin (cel mai adesea drept catalizatori) n procesele biochimice vitale. Nu toate oligoelementele prezente n organism au rol biologic cunoscut sau demonstrat. De aceea, prin similitudine cu terminologia utilizat n cazul aminoacizilor i a acizilor grai, aceste elemente chimice, care n concentraii foarte mici, exercit un efect biologic favorabil, au fost denumite oligominerale eseniale. n organism exist i oligominerale, a cror semnificaie fiziologic nu a fost demonstrat (plumb, siliciu, germaniu) sau care exercit efecte toxice (plumb, mercur, cadmiu). n general, pentru oligoelementele eseniale provenite din mediu, organismul uman posed mecanisme homeostatice eficiente, care asigur meninerea unei concentraii tisulare optime i l protejeaz fa de cantitile excesive existente n mediu; pentru oligomineralele considerate neeseniale organismul nu dispune de astfel de mecanisme ceea ce face ca n esuturi concentraiile lor s se situeze la nivele diferite, uneori apropiate celor din elementele de mediu i, nu de puine ori, toxice. Elementele minerale din categoria oligomineralelor eseniale sunt: iodul, fluorul, vanadiul, cromul, manganul, fierul, cobaltul, nichelul, cuprul, molibdenul, zincul, siliciul, staniul, arsenul i seleniul. Aportul de iod i gua endemic Apa potabil, ca surs de iod pentru organism, aduce doar 10-15% din necesarul zilnic al omului. Concentraia iodului n ap reflect concentraia iodului din sol i respectiv din alimentele cultivate pe acesta. Apele marine conin 17-50 mg I-/L. Apele dulci sunt srace n iod (0,2-2 mg/L). Se apreciaz c cea mai mare parte a surselor de ap potabil de pe glob sunt srace n iod. n ara noastr peste 50% din sursele de ap conin sub 5 ug I-/L. Iodul este singurul microelement integrat n structura unui hormon. Concentraia total de iod n organism este de aproximativ 25 mg, n majoritate fiind concentrat n glanda tiroid (15mg). n esuturile extra-tiroidiene (muchi, ficat etc.) prezena iodului este foarte redus. Absorbia iodului se face n tractul gastrointestinal (80-90%), mai ales sub form de ioduri. Ajunge n snge de unde este preluat de glanda tiroid, unde se conjug cu fraciuni globulinice i n final formeaz tiroxina, hormonul activ al glandei tiroide. Prin deficit de iod, hormonii tiroidieni formai sunt insuficieni (sunt n cantitate mic n circulaie), se mrete compensator volumul glandei tiroide, formndu-se gua de diferite stadii (de diferite mrimi). Iodul necesar sintezei hormonilor tiroidieni poate fi insuficient prin aport exogen sczut (ap i alimente). Sursele de ap care conin cantiti de iod mai mici de 5 ug/L sunt considerate carenate n iod, deci factori care favorizeaz apariia guei. Gua endemic este o afeciune plurifactorial, n etiopatogenia creia sunt implicai factori endogeni i exogeni, printre care carena de iod este unul dintre cei mai importani. Denumirea de gua endemic se datorete unei rspndiri largi, n lume existnd aproximativ 200.000.000 persoane afectate de gu.83

Prin introducerea profilaxiei iodate, incidena bolii este n medie de 47,1 %, iar n judeul Iai valoarea medie este de 33,5 %. Msurile de profilaxie constau n normalizarea, prin diferite mijloace, a aportului de iod. Metoda cea mai rspndit este adugarea iodului n sarea de buctrie sub form de iodur de sodiu sau iodat de potasiu.

Sarea iodat trebuie s conina 30 mg iod/kg de sare, respectiv 50,6 mg iodat de potasiul/kg de sare sau 39,2 iodura de potasiu/kg de sare. Se admite ca limita minim un coninut de 25 mg iod/kg de sare, respectiv 42 mg iodat de potasiu/kg de sare sau 32,5 mg iodura de potasiu/kg de sare, iar ca limit maxima un coninut de 40 mg iod/kg sare, respectiv 67,2 mg iodat de potasiu/kg de sare sau 52 mg iodura de potasiu/kg de sare. Aportul de fluor i patologia uman Fluorul este larg rspndit n natur (sol, ap, alimente), cel mai adesea sub form de fluoruri minerale sau compui organici cu fluor. Apa constituie o surs esenial de fluor pentru organism, deoarece absorbia de ctre organism din ap este superioar celei din alimente. Concentraia de fluor din ap depinde de prezena acestuia n sol, gradul de solubilitate al fluorurilor etc. Apele de suprafa, dulci, conin 0,01-0,3 mg/dm3, apele subterane 0,1-2,5 mg F-/L, uneori i mai mult, iar apa de mare are o valoare medie de 1,3 mg/dm3. n ara noastr apele sunt carenate n fluor, peste 60% din sursele de ap avnd concentraii sub 0,35 mg/dm3. Un procent de 4% din apele din ara noastr au valori de peste 1,5 mg F-/dm3. Dei fluorul are roluri multiple n organism, ncadrarea acestuia ntre oligoelementele eseniale este nc discutabil. Fluorul este preluat de organism din elementele de mediu (ap, aer, alimente). Rata de absorbie este de 80-90% pentru compuii solubili n ap (fluorura de sodiu) i 50-70% pentru cei mai puin solubili (fluorura de calciu, fluor legat organic). Absorbia fluorului poate fi micorat de regimurile alimentare bogate n grsimi (fluorul din lapte se absoarbe mai greu dect cel din ap) i de unele sruri minerale (calciul, magneziul, aluminiul); ionii de cobalt favorizeaz absorbia fluorului. Procesul de absorbie, distribuie i fixare n esuturi se face rapid, n cteva minute; 99% din fluorul ptruns n circulaie se fixeaz pe esuturile dure (oase, dini) i numai 1% n esuturile moi. n esuturile calcificate, fluorul se fixeaz mai ales n diafiza oaselor. n dinte, mecanismul de reinere este similar osului. Se fixeaz preponderent n email i ndentin, n cantiti mai mari n straturile superficiale. Coninutul fluorului n emailul dentar variaz cu aportul exogen de fluor (900-1000 mg/kg n zonele unde ap este srac n fluor i 1500-2000 mg/kg n zonele n care apele sunt bogate n fluor). n dentina concentraia este de 2-3 ori mai ridicat. Coninutul crescut al fluorului n email este asociat cu rezistena la carie. Caria dentar este o distrugere localizat i progresiv a dinilor, care debuteaz prin dizolvarea acid a suprafeei externe a dintelui. Factorii implicai n apariia cariei dentare sunt: aportul insuficient de fluor, alimentaia deficitar n sruri de calciu i fosfor, vitamine, consumul exagerat de dulciuri, lipsa de igien a cavitii bucale etc. Dintre toi aceti factori, deficitul fluorului a permis cele mai bune corelaii cu incidena cariei dentare. Mecanismul aciunii cariopreventive a fluorului este explicat astfel: prezena fluorului n cantitate optim n organism favorizeaz transformarea hidroxi-apatitei n fluor-apatit care confer rezisten crescut smalului dentar; efectul bactericid al fluorului prin inhibarea metabolismului florei acidofile din cavitatea bucal; aciunea antienzimatic a fluorului, oprind desfurarea proceselor cariogene la nivelul smalului. Deficitul n fluor al apei este factor favorizant al apariiei cariei dentare; profilaxia acestei mbolnviri const n normalizarea, pn la concentraii optime, a aportului de fluor n organism. Aceasta se poate face prin fluorizarea apei - metoda cea mai frecvent utilizat i cea mai avantajoas, deoarece apa potabil aduce organismului 35 - 75% din necesarul zilnic de fluor; apa potabil este consumat n cantiti relativ constante de toi membrii colectivitii (1,2-1,5 L/zi). Dar i consumarea apei cu un coninut crescut de fluor exercit efecte nocive asupra organismului. Intoxicaia acut cu fluor prin intermediul apei potabile nu este cunoscut. Intoxicaia cronic, cunoscut sub numele de fluoroz endemic", apare frecvent n teritoriile din zonele cu soluri bogate n fluor.

Primele manifestri de fluoroz endemic apar la concentraii de fluor de peste 1,5-2 mg/L ap i se localizeaz la nivelul dinilor sub numele de fluoroz dentar: primii afectai sunt dinii posteriori pe emailul crora apar pete alb-opace, care trec prin diferite nuane de galben-brun pn la negru n funcie de gravitatea bolii. Dinii devin cretoi i friabili; n formele grave se poate ajunge la edentare total. La concentraii de fluor n ap care depesc 5 mg/dm3 este afectat ntregul schelet, boala fiind cunoscut sub numele de osteoscleroz, cu localizri mai evidente la nivelul coloanei vertebrale.

86

La concentraii de peste 20 mg/dm3 de fluor n ap apare osteoscleroza anchilozant, n care este perturbat homeostazia calciului, apar deformri anchilozante i frecvente fracturi spontane. Reducerea coninutului n fluor din ap este dificil i costisitoare. Pot fi aplicate metode bazate pe utilizarea crbunelui activ, a aluminei activate, a sulfatului de aluminiu etc. Cationii metalici i bolile cardio vasculare (BCV) Cationii metalici care fac parte din categoria oligoelementelor eseniale (crom, mangan, vanadiu, zinc, seleniu, cupru, cadmiu, cobalt), mpreun cu ionii de calciu i magneziu (duritatea apei) constituie mineralizarea apei, care, n ultimul timp este considerat factor de risc n etiopatogenia afeciunilor cardiovasculare (BCV). Aportul hidric fiind mai constant i mai uor de evaluat, oferind indicaii indirecte i asupra compoziiei minerale a alimentelor, a permis efectuarea unor studii privind influena mineralizrii apei asupra morbiditii prin boli cardiovasculare. Unele cercetri au confirmat existena unei corelaii invers proporionale ntre incidena i mortalitatea prin BCV i coninutul apei potabile n substane minerale i mai ales n calciu i magneziu. Alt categorie de cercetri susin ipoteza conform creia apele dure, intens mineralizate, conin cantiti mai mari de oligoelemente. Prin studii epidemiologice i de laborator s-a constatat c, n condiii de caren a unora dintre ele, se poate modifica balana mineral a organismului, cu implicaii asupra aparatului circulator. Unele microelemente acioneaz n condiii de caren, altele n exces. Organizaia Mondial a Sntii ncadreaz unele elemente n categoria celor cu rol protector n BCV (crom, mangan, zinc, vanadiu, cupru, seleniu, cobalt), iar pe altele avnd doar un rol secundar (iodul, fluorul, litiul, molibdenul, fierul, siliciul). Astfel : Cromul intervine activ n metabolismul lipidelor, mpiedicnd depozitarea lor n organe; Manganul are efect lipotrop. Aportul exogen deficitar favorizeaz depunerea grsimilor n ficat. Prin aciunea sa hipocolesterolemiant mpiedic sau reduce modificrile aterosclerotice la nivelul vaselor. Contribuie la transportul oxigenului la nivelul esuturilor i organelor, inclusiv a miocardului; Vanadiul, ca i manganul, are rol n transportul oxigenului; Zincul intervine n metabolismul lipidic, diminund depozitarea acestora n esuturi; Seleniul n concentraii deficitare favorizeaz apariia bolilor cardiovasculare; Cuprul n exces este considerat factor aterogen prin modificarea metabolismului lipidic; Cadmiul, n concentraii crescute, favorizeaz apariia BCV. Fiind antagonist cu zincul i seleniul, efectul exercitat depinde i de prezena simultan n tubul digestiv. Dintre substanele minerale poluante care influeneaz starea de sntate a consumatorului, atunci cnd sunt prezente n concentraii care depesc valorile admise n ap amintim: plumbul, mercurul, cadmiul, nitraii etc. Calitatea apei poate fi influenat i de prezena substanelor radioactive. Radioactivitatea apei poate fi de provenien natural sau artificial. Radioactivitatea natural se datorete prezenei elementelor radioactive (potasiu, uraniu, thoriu, cadmiu) n solurile pe care apa le traverseaz. De obicei radioactivitatea natural are valori sczute n ap i nu prezint un pericol pentru sntatea populaiei. Radioactivitatea artificial este datorat prezenei n ap a substanelor radioactive utilizate n activitatea economic, de cercetare i n medicin. Poluarea radioactiv a apei se produce prin deversri de ape uzate coninnd substane radioactive sau prin cderi radioactive din atmosfera impurificat. 1.11.2. Microbiologia apei Contaminarea microbian a apei este datorat prezenei unor microoraganisme ca: virusuri, bacterii, protozoare, alge, fungi. Chiar dac aceste organisme acvatice nu sunt patogene, pot fi la originea unor mbolnviri de natur hidric. Virusuri Dintre virusurile prezente n ap, mbolnviri de natur hidric pot provoca: adenovirusurile,

enterovirusurile i virusul hepatitei A. Adenovirusurile pot provoca infecii ale cilor respiratorii superioare, afeciuni oculare, manifestri de enterit, uneori cu implicarea sistemului nervos central. Transmiterea virusurilor poate avea loc n piscine prin apa contaminat. Enterovirusurile i virusul hepatitei A pot provoca infecii intestinale, meningite i respectiv, hepatite; tot din aceast categorie face parte virusul poliomelitei. Contaminarea apei potabile se produce n urma polurii cu ape reziduale comunale. Transmiterea virusurilor poate avea loc prin apa din piscine, prin consum de ap potabil contaminat sau prin consum de molute care se dezvolt n ap contaminat.47

88

Bacterii Dintre germenii microbieni prezeni n ap, bacteriile heterotrofe aerobe i facultativ anaerobe (BHAA) reprezint o categorie important de bacterii care pot contamina apa. Acest grup cuprinde bacterii capabile s se dezvolte n prezena sau n absena oxigenului (facultativ sau strict anaerobe), pe medii simple coninnd o surs de carbon (caracter heterotrof) la temperaturi i pentru perioade de timp nedefinite. Marea majoritate a BHAA care se gsesc n ap (Achromobacter, Aeromonas, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium. Klebsiella, Legionella, Mycobacterium, Proteus, Pseudomonas, Serratia, Xanthomonas) sunt nepatogene; totui, unele specii pot fi oportunist patogene adic pot provoca infecii bacteriene la persoanele cu sistemul imunitar deprimat. 1.11. 3. Patologia hidric de natur infecioas Pentru reelele centrale de alimentare cu ap, exploatate n condiii optime, organismele patogene din ap pot fi la originea unor gastroenterite care se dezvolt pn la nivelul de endemii. n rile n care condiiile sanitare sunt ndoielnice, maladiile infecioase de origine hidric pot antrena epidemii, dintre care unele foarte grave: dizenteria, febra tifoid, holera, hepatita etc. Identificarea speciilor biologice prezente n ap este dificil; n prezent, nu se cunosc metode universale pentru detecia i numrarea tuturor microorganismelor existente n ap. Diversitatea microorganismelor, prezena aleatorie i n numr mic n ap, face imposibil, la un control de rutin, identificarea fiecrui tip. Utilizarea de "microorganisme - indicatori de contaminare fecal" poate rezolva aceste neajunsuri. Aceste microorganisme sunt specifice florei intestinale umane i animale i prezena lor n ap indic existena polurii apei cu ape reziduale comunale i implicit, a riscului potenial pentru sntatea consumatorilor. Cei mai utilizai ca germeni test sunt: coliformii fecali (Escherichia coli) - germeni legai direct de o poluare fecal, dar nu permit aprecierea momentului contaminrii i evaluarea nivelului acesteia; enterococi - indicatori fiabili ai unei contaminri vechi, datorit rezistenei crescute n mediu. Transmiterea microorganismelor patogene prin ap sau prin intermediul alimentelor splate cu ap contaminat reprezint i n prezent o important cale de a se produce mbolnviri. Bolile infecioase transmise prin ap pot avea mai multe forme de manifestare, n funcie de numrul de mbolnviri, timpul i modul de apariie, agenii cauzatori. Se cunosc trei tipuri de mbolnviri: epidemia, endemia i forma sporadic. Epidemia este o maladie hidric infecioas cu urmtoarele caracteristici: apare un numr mare de mbolnviri ntr-un interval scurt de timp (caracter exploziv); apare n zone delimitate teritorial, unde populaia consum ap din aceeai surs; sunt afectate toate persoanele care cons