APA - UNIVERSUL VIETII Până nu demult se credea că apă există

numai pe planeta noastră. Cercetările recente au demonstrat, prin metoda spectroscopiei, prezenţa indubitabilă a apei în univers, atât în formă gazoasă (vapori), cât şi în formă solidă (gheaţă).

Apa moleculară apare în norii circumstelari şi interstelari şi este un constituent important al cozii unor comete (de exemplu Halley). De asemenea, apare la suprafaţa stelelor mai puţin fierbinţi (“giganţi roşii”), unde sunt întrunite cerinţele speciale pentru existenţa moleculei de apă ( presiune ridicată, temperatură relativ joasă şi radiaţie ultravioletă redusă).

În sistemul nostru solar, planeta Marte are, în calotele polare, mari cantităţi de apă, iar relieful tipic pentru foste albii de râu indică existenţa unei perioade cu apă lichidă. Pe Venus, procentul ridicat de deuteriu atmosferic a permis afirmarea existenţei, în trecut, a apei. Sateliţii marilor planete de la periferia sistemului solar au şi ei apă (solidă), Mirinda (satelit al lui Uranus) fiind constituit aproape exclusiv din gheaţă. Astfel, găsirea apei pe alte planete, care părea cândva un mit, este astăzi obiect de cercetare febrilă.

Apa si omul• Apa a fost şi este un element central în viaţa

societăţii umane, aşezările şi civilizaţia înflorind în prezenţa resurselor de apă şi pierind adesea odată cu dispariţia sau degradarea acestora. Apa poate fi atât factor pozitiv cât şi negativ de dezvoltare, poate fi mijloc şi obiect de muncă, este o resursă reînnoibilă dar de neînlocuit. Colectivităţile umane necesită apă pentru un spectru de nevoi mult mai larg decât alte vieţuitoare şi deţin în bună măsiră controlul resurselor de apă, pe care le utilizează în interesul propriei specii. Nevoi ale colectivităţilor umane sunt în primul rînd sunt nevoile directe pentru populaţie (70-360 l/zi): Nevoi gospodăreşti / individuale cum sunt cele pentru asigurarea nevoilor fiziologice de aport hidric zilnic (2,5 l/zi), pentru asigurarea igienei personale, pentru întreţinerea curăţeniei locuinţei (40-280 l/zi), pentru spălarea alimentelor, pentru prepararea hranei... Urmează nevoi publice al comunităţii: consum divers de apă din unităţi sanitare, de cultură şi educaţie, de deservire etc. (25 - 60 l/zi), nevoi pentru stingerea incendiilor şi alte nevoi excepţionale; Avem apoi nevoile pentru activităţile economice ale colectivităţilor umane: Nevoi pentru industrie ( ape de răcire, pentru generare de energie electircă ex. în hidrocentrale, în procese tehnologice ca solvent sau reactant etc.), nevoi pentru zootehnie, pentru piscicultură, pentru stropiri şi irigaţii în agricultură, nevoi pentru transport (navigaţie) etc.

Apa si biosfera • Apa este un element indispensabil vieţii,

pentru toate organismele şi ecosistemele, datorită largii răspândiri şi calităţilor deosebite pe care le are. Diversele teorii ale apariţiei vieţii pe pământ acordă apei un rol central, majoritatea considerând oceanul primul şi pentru miliarde de ani singurul leagăn al vieţii. Echilibrul natural este adesea perturbat de om, din cauza favorizării unor specii şi distrugere a altora, direct sau indirect prin modificările aduse mediului. Dar echilibrul ecologic este un echilibru dinamic, şi compoziţia cantitativă şi calitativă în specii evoluează în timp şi spaţiu, chiar fără influenţa omului, cu modificări ciclice sau ireversibile, echilibrul fiind doar pe ansamblu şi în dinamică. Ba mai mult, "teoria catastrofelor" afirmă că evoluţia ecosistemelor nu este liniară ci cu salturi determinate de evenimente majore climatologice sau de altă natură, iar în cazul particular al apelor de inundaţii, care sunt un element natural necesar evoluţiei naturale. De aceea, decelarea procentului contribuţiei omului la modificările din ecosistemele acvatice şi evaluarea semnificaţiei şi consecinţelor ecologice este o problemă complexă şi dificilă. Nu orice modificare naturală sau indusă e dăunătoare şi nu orice situaţie staţionară înseamnă un mediu în bună stare ecologică. De aceea, relaţia apei cu biosfera trebuie cunoscută mai în detaliu.

Apa privita de aproape După ce am văzut câtă apă există pe Terra, cum e repartizată şi cum circulă la nivel

global, e timpul să privim apa mai de aproape, începând chiar de la nivel de moleculă, pentru a înţelege apoi caracterele ei speciale fizice şi chimice, care stau la baza rolului biologic atât de deosebit al apei.

Apa este o substanţă chimică, cu formula chimică H2O. Mult timp s-a crezut că apa este o substanţă primară ce nu poate fi descompusă în elemente; abia în 1781 Cavendish a infirmat această teorie, sintetizând artifical apă din oxigen şi hidrogen, iar Lavoisier a descompus apa în cele două gaze componente, trecând vaporii de apă printr-un tub incandescent.

Apa este o moleculă formată din doi atomi de hidrogen şi un atom de oxigen. Ca raport volumic avem 2:1 dar ca procent masic în apă este 11,11 % hidrogen şi 88,89 % oxigen. Cei doi atomi de hidrogen sunt legaţi de oxigen prin legături polare covalente. Polaritatea permite ca moleculele să se lege între ele prin legături tip punte de hidrogen. DIstanţa între atomul de oxigen şi cel de hidrogen este de 0,096 nanometri. Cei doi nuclei de hidrogen stau faţă de oxigen sub un unghi de 104,50, astfel că molecula are o formă triunghiulară. Masa moleculară relativă a apei este 18, mai exact 18,01534. Energia de ionizare a moleculuei de apă este 12, 63 eV (electronvolţi). Un gram de apă pură conţine 10-7 grame de ioni H+.

Apa are şi în stare lichidă un caracter parţial ordonat, formând asociaţii efemere în care o moleculă poate fi înconjurată de până la 6 alte molecule, formând efemere octaedre deformate. Densitatea maximă (1000 kg / m3) este la 40C (mai exact la 3,980C). La presiune atmosferică normală, apa fierbe la 1000C şi îngheaţă la 00C. Tensiunea superficială a apei este foarte mare. Capacitatea calorică e de 4,1781 kJ/kg/K la 200C iar căldura specifică de topire 333,3 kJ/kg şi de evaporare 2257 kJ/kg.

Apa pe Terra Originea apei terestre este destul de controversată. Se

susţine că ea e exista de la începutul formării Pământului dar nu în formă lichidă şi nici ca vapori în atmosferă, ci legată în roci. Ea a fost eliberată treptat ca vapori de rocile fierbinţi împreună cu bioxid de carbon, formând a doua atmosferă (cea iniţială, de heliu şi hidrogen, de la formarea pământului, se persupune că ar fi fost rapid "măturată" de vântul solar). Când răcirea scoarţei a progresat destul, apa s-a condensat, au apărut ploile şi s-au format mările, iar aportul de apă din adâncimi a continuat prin emanaţiile vulcanilor. Pământul este unicul loc cunoscut în care apa apare cert şi în formă lichidă. Este rezultatul convergenţei mai multor factori, mici modificări putând duce la dispariţia apei lichide şi deci a vieţii: o variaţie de numai +/- 5% a distanţei faţă de Soare, sau o variaţie a intensităţii sau compoziţiei spectrale a radiaţiei acestuia, sau modificarea compoziţiei atmosferei planetei noastre. Apa de pe Terra e o cantitate constantă, pe care nu o putem influenţa, spre deosebire de alte resurse cum e peştele sau cheresteaua, pe care teoretic le putem înmulţi, sau altele precum combustibilii fosili (cărbune, petrol, gaz natural) pe care acum omenirea le reduce constant prin consum. Putem însă să îi alterăm calitatea şi o facem din plin. Şi chiar şi cantitativ, deşi teoretic ar fi pe pământ destulă apă pentru omenire, pentru prezent şi viitor, la o privire mai detaliată vedem că ea este adesea e la locul nepotrivit, la timpul nepotrivit, în forma nepotrivită sau cantitatea nepotrivită pentru necesităţile noastre actuale, care au evoluat adesea ignorând faptul că apa nu e oriunde oricând oricum şi oricât la dispoziţia noastră .

Circuitul apei in natura În mod ultrasimplificat putem consdera că

circuitul apei în natură se derulează astfel: DIn atmosferă apa ajunge în principal ca ploaie sau ninsori pe suprafaţa continentelor şi oceanelor. De aici o parte se evaporă înapoi în atmosferă iar o altă parte este transportată prin apele de suprafaţă sau prin ape subterane şi ajunge la ocean, de unde prin evaporaţie o parte ajunge iar în atmosferă. În realitate ciclul este foare complex, cu sute de "bucle" care uneori se închid local, alteori trec prin toate compartimentele hidrosferei la scare întregii planete, deoarece vânturile şi curenţii marini poartă aceiaşi moleculă de apă în călătorii pe distanţe uriaşe. Energia care "pune în mişcare" acest uriaş circuit este radiaţia solară. Dinamica ciclului este variabilă în funcţie de sectoarele sale: Statistic, o moleculă de apă staţionează în medie 9 zile în rezervorul atmosferic şi mai multe milenii în rezervorul oceanic şi în calotele glaciare. Totalul evaporaţiei este evaluat la 70 x 1012 m3 / an deasupra continentelor şi 350 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor, iar cantitatea totală de precipitaţii 100 x 1012 m3 / an deasupra continentelor şi 320 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor. Diferenţele sunt egalate de curgerea apei şi gheţii de pe continente în ocean la suprafaţă (38 x 1012 m3 / an) şi prin subteran (1,6 x 1012 m3 / an).

Compozitia apei Apa nu apare în natură în stare pură, ci are multe săruri dizolvate şi alte substanţe.

Desigur proporţia variază mult între apele dulci şi cele sărate, oceanice sau din lacuri sărate. Astfel, în ea găsim

-cationi: calciu, magneziu, sodiu, potasiu, aluminiu, fier, mangan, titan, crom, nichel, cupru, staniu, plumb, zinc, cobalt, arsen, seleniu, cadmiu, sronţiu, bariu, litiu, beriliu etc. ; -anioni : fluor, azotat, brom, fosfat, bor, iod, cian, sulfat, carbonat, bicarbonat, hidroxil, azotit etc. ; -substanţe neionice: silice, substanţe uleioase, petroliere, grase, fenoli, detergenţi, gaze dizolvate (oxigen, dioxid de carbon, azot, în cantităţi mai mici şi metan, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, radon etc.) precum şi microfloră şi faună. Abundenţa relativă a solidelor dizolvate în apă este desigur dependentă mult de natura geologică a zonei şi de alţi factori. Totuşi statistic unele elemente sunt prezente în cea mai mare parte a apelor şi au concentraţii semnificative, pe când altele apar rar sau numai în cantităţi extrem de reduse. O statistică asupra compoziţiei apei potabile propune următoarea ordine a abundenţei: · Constituenţi majori (de la 1 la 1000 mg /litru): sodiu, calciu, magneziu, bicarbonat, sulfat, clor, silice; ·  Constituenţi secundari ( de la 0,01 la 10 mg / litru): fier, stronţiu, potasiu, carbonat, azotat, fluor bor; ·  Constituenţi minori (de la 0,0001 la 0,1 mg/litru): stibiu, aluminiu, arsen, bariu, brom, cadmiu, crom, cobalt, cupru, germaniu, iod, plumb, litiu, mangan, molibden, nichel, fosfat, rubidiu, seleniu, titan, uraniu, vanadiu, zinc; ·  Constituenţi prezenţi ca urme (de regulă sub 0,001 mg/ litru): beriliu, bismut, ceriu, cesiu, galiu, aur, indiu, lantan, neobiu, platina, aur, ruteniu, scandiu, argint, thaliu, toriu, cositor, tungsten, yterbiu, itriu, zirconiu; În funcţie de ionii dominanţi, putem clasifica apa dulce în 24 de categorii. În practică această distincţie este foarte utilă la apele minerale. Majoritatea apelor râurilor mari sunt calcice-hidrocarbonatate.

HidrosferaApa de pe planeta noastră formează un veritabil înveliş al Terrei, pe care îl

numim hidrosferă, şi care e în strânsă relaţie şi interpătrunderi cu alte ,,învelişuri": cel gazos, pe care îl numim atmosferă, cel solid, al rocii de la suprafaţa continentelor sau fundul oceanelor, pe care îl numim litosferă, sau cel viu - biosfera. Hidrosfera e formată din trei mari compartimente: Apa din atmosferă (numită apă meteorică), apa de la suprafaţa pământului (numită apă de suprafaţă) şi apa de sub suprafaţa acestuia (numită apă subterană).

Apele de suprafaţă cuprind mările şi oceanele, lacurile şi bălţile (toate fiind ape stătătoare) şi apele de şiroire şi râurile (cu diversele lor denumiri în funcţie de dimensiune - pârâu, râu, fluviu...), care sunt ape curgătoare. O categorie distinctă de ape de suprafaţă sunt cele în stare solidă. Mari suprafeţe de pe pământ sunt acoperite sezonier sau permanent de zăpadă sau gheaţă. Gheaţa acoperă temporar suprafaţa multor râuri şi lacuri şi mări în zone de coastă, dar şi în mod permanent suprafeţe din munţii înalţi (gheţari alpini) sau din zone polare, formând gheţari continentali (de exemplu calota de gheaţă antarctică sau groenlandiană) sau banchize la suprafaţa mărilor polare (banchiza arctică, cele din jurul continentului antarctic) din care se desprind aisberguri ce se topesc lent şi uneori sunt duse în derivă de curenţii marini până în zone calde.

Apa subterană poate fi şi ea apă dulce sau apă sărată. După adâncime distingem ape ape freatice şi ape de profunzime. Ele se află de regulă în dinamică, în legătură cu apele de suprafaţă, dar sunt şi unele bine izolate de milenii pe care le numim ape fosile. Apele subterane exploatabile de către om se numesc acvifere. Omul a început şi el să influenţeze apele subterane naturale tot mai mult şi chiar să creeze acvifere artificiale. În sol există şi apă în formă solidă. În zone temperate apa îngheaţă iarna până la o adâncime de la câţiva centimetri la câţiva metri, dar în munţi înalţi şi mai ales în zonele arctice şi antarctice, pământul e îngheţat continuu de milenii pe adâncimi ce pot ajunge la sute de metri, acea apă numindu-se permafrost. Uneori în vara arctică respectiv australă se topeşte un strat subţire al suprafaţă, dar în profunzime apa rămâne în stare solidă

Impactul problemelor apei asupra omului

Secetele sunt considerata printre cele mai mari catastrofe naturale ca impact uman. Dar când durează de ani sau decenii nu mai sunt secete, ci schimbări climatice. Multe secete nu sunt capricii ale naturii ci omul prin ingerinţe diverse le-a generat. De asemenea oscilaţiile climatice au contribuţie importantă. Irigaţii masive nu sut o soluţie, deoarece în zone aride duc la sărăturare. Deşerturile sunt o componentă firească a Terrei şi nu orice zonă cu ploi puţine trebuie considerată ca fiind problematică: Pur şi simplu condiţiile climatice nu sunt peste tot favorabile anumitor culturi de plante dorite de om şi e firesc să fie aşa.

Inundaţiile creează mari pagube materiale dar şi victime omeneşti. La inundaţiile din Europa ultimelor decenii auzim de câţiva morţi, mai rar câteva duzini. Dar au fost în istorie inundaţii cu un tribut mult mai ridicat, de exemplu în Olanda 100.000 morţi în 1228.... Iar pe alte continente, China deţine recorduri tragice: 300.000 de morţi în 1642, 900.000 în 1818, 100.000 în 1911, 3.700.000 în 1931! Inundaţii apar nu doar din cauze meteorologice, ci şi din ruperi de lucrări hidrotehnice - diguri, baraje.... Ruperea unui baraj de acumulare în Italia la 19 iulie 1985 a făcut 361 de morţi.... Peste Ocean, americanii au avut şi ei accidente mari, unele cu un număr foarte mare de victime, ca de exemplul ruperea barajului St. Francis (California) din 1928 (450 de morţi) sau a celui de la Johnstown (Pennsylvania) cu 3000 de morţi.....

Măsurile de reducere a dezastrelor provocate de inundaţii se pot grupa în măsuri non-structurale şi structurale. Dintre măsurile non-structurale amintim: Zonarea detaliată dpdv al riscului pentru toate zonele inundabile şi elaborarea de reglementări detaliate privind regimul de construcţii, alimentări cu apă, canalizare, depozitare de reziduuri etc. ; Revizuirea politicilor de dezvoltare cu eventuala schimbare a destinaţiilor terenurilor, a drepturilor şi infrastructurilor de deplasare, relocarea diverselor utilităţi şi chiar evacuare permanentă; Planificarea pentru pregătire şi răspuns la situaţii de dezastru; sisteme de prognoză şi alarmare timpurie; Proiectare şi testare pentru rezistenţă la inundaţii; Măsurile structurale au ca scop modificarea fizică a inundaţiilor, prin baraje, acumulări, diguri, modificarea albiilor, deversoare de debite mari, măsuri de contenţie on-site etc.

Poluarea apei • Poluarea apelor are o istorie în care putem oarecum distinge faze succesive de

percepţie a problemelor. În anii '50 principala temă de îngrijorare a fost scăderea oxigenului, în anii '60 s-a adăugat eutrofizarea, în anii '70 metalele grele, în anii '80 acidifierea, nitraţii şi micropoluanţii organici. Anii '90 au concentrat puternic atenţia pe degradarea apelor subterane. Aceste faze nu sunt faze de poluare ci de conştientizare publică succesivă a diverselor aspecte. Ar fi evident de dorit ca în probleme de ape să existe perceperi complete şi corecte şi nu doar "pe bucăţi", abordări globale integrate proactive şi nu "mode", abordări reactive şi sectoriale.

Principalele probleme de calitate a apei dulci de pe Terra pot fi grupate astfel: • · Agenţii patogeni -Boli virale, bacteriene şi parazitare. ·  Compuşii organici biodegradabili şi conţinutul de oxigen -sunt în continuare o problemă

mare. Monitorizarea doar prin parametrii CCO şi CBO (consum chimic şi biochimic de oxigen) nu e suficientă. Mulţi compuşi organici particulaţi sunt puţin şi doar foarte general cunoscuţi, de genul "acizi humici". Paradoxal, un râu grav poluat cu compuşii organici biodegradabili e bine să fie poluat şi cu mult azotat, ca in extremis să se poată furniza oxigen prin denitrificare!

·  Suspensiile în râuri şi lacuri pe lângă efectele propri masice (colmatări, turbiditate etc.) sunt un transportator major de poluanţi. Majoritatea se depun pe drum, nu ajung în ocean. ·  Eutrofizarea -A fost prezentată în capitolul "apa şi biosfera" şi va fi reluată în fasciculul "Apele de suprafaţă". ·  Nitraţii -Pot afecta sănătatea omului. Sunt o mare problemă, generată mai ales de agricultură.

·  Salinitatea -Se produce din cauza irigaţiilor excesive, a mineritului, presărării pe şosele, supraexploatării apelor subterane. Există şi cauze naturale. ·  Metalele grele -Prin marea lor toxicitate sunt o problemă gravă. Provin mai ales din industrie, minerit, depozite de deşeuri. SUnt şi contaminări naturale. ·  Micropoluanţii organici -Sunt în principal cei organo-halogenaţi, mai ales pesticidele. Se epurează greu şi au o mare diversitate, fiind greu de identificat individual. Au şi mare persistenţă şi mlte sunt genotoxice. ·  Acidifierea -Cauzele principale sunt ploile acide, apele de mină, poluarea cu nitraţi a solului. Nu apare în zone calcaroase.  

Bibliografie• www.descopera.ro• ga.water.usgs.gov/edu/watercycleromanian.html• ro.wikipedia.org/wiki/Circuitul_apeiwww.• adevarul.ro• www.ecomagazin.ro/.../• www.iatp.md/tnbuletin/interest.htm• www.familyaqua.ro/• www.sanatate.lx.ro/apa• Colecţia revistei ,,Terra’’ (aparitiile 2006-2007)