1

NOTIUNI INTRODUCTIVE

cursul 1:

cursul 1:Notiuni introductive. Hidrosfera: alcatuire, importanta. Hidrobiologia- definitie, istoric, obiectivele de studiu

Hidrosfera, adic ntreaga masa de ap liber, nelegat de pe Pmnt, se gsete sub cele trei forme de agregare: lichid (apa din Ocenul Planetar, apa de suprafa i subteran de pe continente), solid (ghearii) i gazoas (vaporii de ap din atmosfer). Volumul total al hidrosferei lichide i solide a fost estimat la cca. 1,44x109 km3, din care Oceanul planetar cuprinde 97% i numai 3% se gsesc pe continente sub form de: ghea (2%), ap subteran (0,9%) i ap de suprafa (0,1%). Suprafaa total a hidrosferei lichide i solide este de 363 500 000 km2, ceea ce reprezint, raportat la suprafaa total a Terrei de 510 000 000 km2, cca. 71,125%. Mrile i oceanele hidrosferei, cu o suprafa total de 361 000 000 km2, reprezintnd 70,784 % din totalul suprafeei planetei. Apa de pe planeta noastr formeaz un veritabil nveli al Terrei, pe care l numim hidrosfer, i care e n strns relaie i interptrunderi cu alte "nveliuri": cel gazos, pe care l numim atmosfer, cel solid, al rocii de la suprafaa continentelor sau fundul oceanelor, pe care l numim litosfer, sau cel viu, biosfera. Prezena apei n toate geosferele Terrei este explicabil prin faptul c este elementul cu cea mai mare mobilitate, care se gsete ntr-un permanent proces de circulaie prin intermediul ciclului hidrologic. Hidrosfera, ca i atmosfera formeaz un nveli continuu al planetei, constituindu-se ca un ntreg. Rurile, lacurile, mrile i oceanele toate sunt legate ntre ele prin intermediul apelor de suprafa i a celor subterane, prin intermediul atmosferei care transport apa dintr-un loc n altul prin evaporare, condensare i precipitaii. Apa de pe Terra e o cantitate constant, pe care nu o putem influena, spre deosebire de alte resurse. Chiar dac ntreaga cantitate de ap de pe Pmnt este constant starea ei fizic se modific continuu, de la lichid la solid i vapori, apa aflndu-se ntr-un permanent circuit (vezi fig.1.1.) Originea apei terestre este destul de controversat. Se susine c ea e exista de la nceputul formrii Pmntului dar nu n form lichid i nici ca vapori n atmosfer, ci legat n roci. Ea a fost eliberat treptat ca vapori de rocile fierbini mpreun cu bioxid de carbon, formnd a doua atmosfer (cea iniial, de heliu i hidrogen, de la formarea pmntului, se presupune c ar fi fost rapid "mturat" de vntul solar). Cnd rcirea scoarei a progresat destul, apa s-a condensat, au aprut ploile i s-au format mrile, iar aportul de ap din adncimi a continuat prin emanaiile vulcanilor. Pmntul este unicul loc cunoscut n care apa apare cert i n form lichid. Este rezultatul convergenei mai multor factori, mici modificri putnd duce la dispariia apei lichide i deci a vieii: o variaie de numai +/- 5% a distanei fa de Soare, sau o variaie a intensitii sau compoziiei spectrale a radiaiei acestuia, sau modificarea compoziiei atmosferei planetei noastre. Clasificarea bazinele acvatice se poate faca dup mai multe criterii i astfel putem avea:

ape oceanice i ape continentale; ape de suprafa, ape subterane i ape meteorice; ape curgtoare i ape stttoare; ape naionale, ape teritoriale i ape internaionale; bazine acvatice naturale i bazine acvatice artificiale.

n general, bazinele acvatice sunt mprite n dou mari categorii bazine oceanice i bazine continentale. Apele oceanice sau marine sau apele srate dein 97% din volumul total al hidrosferei i ocup peste 71% din suprafaa Terrei. Apele oceanice i marine formeaz un sistem acvatic interconectat, interdependent ce are un rol deosebit n ceea ce privete circuitul hidrologic, circuitele biogeochimice globale, n modelarea climei locale i globale. De studiul acestor ape se ocup tiina numita Oceanologia. Adncimea maxima nregistrata este de 10,7 km, adncimea medie este de cca. 4 km, iar salinitatea medie a Oceanului Planetar este de 34-35 g/l. Compoziia chimic a apelor oceanice este diferit de cea a apelor dulci, apele marine conin: 88,8% cloruri, 10,8% sulfai, 0,4% carbonai. Apele continentale, cunoscute i sub denumirea de ape interioare sau ape dulci, dein numai 3% din volumul total al hidrosferei i cuprind totalitatea apelor ce se gsesc rspndite pe suprafaa i n subsolul continentelor sub form de ghea (2%), ap subteran (0,9%) i ap de suprafa (0,1%) i asigur cea mai mare parte din folosinele de ap necesare diferitelor activiti umane. Spre deosebire de mrile i oceanele biomului marin care sunt interconectate avnd o circulaie a apei care duce la amestecarea apelor din acest vast biom, apele continentale sunt sisteme ecologice izolate, mult mai diversificate ce prezint particulariti specifice fiecrui ecosistem. Compoziia chimic a apelor dulci este urmtoarea: 79,9% carbonai, 13,2% sulfai, 6,9% cloruri. Apele de suprafa cuprind apele curgtoare i stttoare, dein o pondere de 0,1% din volumul total al hidrosferei i se gsesc rspndite neuniform pe suprafaa continentelor. De studiul acestor ape se ocup tiina numit Limnologia. Factorul principal care constituie deosebirea esenial sub aspect hidrologic i biologic ntre apele curgtoare i cele stttoare este curentul apei. ntr-o ap stagnant apa "st", suprafaa sa fiind orizontal, ntr-o ap curgtoare apa "curge" datorit diferenei de nivel dintre izvor i vrsare. Apele stttoare reprezint medii lentice, n schimb apele curgtoare reprezint medii lotice. Apele curgtoare sunt ecosisteme dinamice deschise ce ntrein un permanent schimb de materie i energie cu ecosistemele limitrofe, n schimb la apele stttoare circuitul aceleai materii se repet mereu. Prototipul pentru apele curgtoare este rul, iar pentru apele stttoare este lacul. Dac pentru un lac trsturile definitorii sunt independena, unitatea, ntregul, ciclicitatea pentru un ru ele sunt interdependena, tranziia. Un lac reprezint o unitate geografic, biologic, un ru ns nu, el apare ca o component a unui cadru geografic. n general, rurile au o existen mai lung dect lacurile, care se colmateaz cu timpul i se transform mai nti n bli apoi n terenuri mltinoase i n final n uscat. Circuitul al apei n natur, cu cele dou principale componente terestr i atmosferic, in mod ultrasimplificat se deruleaz astfel: din atmosfer apa ajunge n principal ca ploaie sau ninsori pe suprafaa continentelor i oceanelor, de aici o parte se evapor napoi n atmosfer iar o alt parte este transportat prin apele de suprafa sau prin apele subterane i ajunge la ocean, de unde prin evaporaie o parte ajunge iar n atmosfer. n realitate ciclul este foarte complex, cu sute de "bucle" care uneori se nchid local, alteori trec prin toate compartimentele

hidrosferei la scara ntregii planete, deoarece vnturile i curenii marini poart aceiai molecul de ap n cltorii pe distane uriae. Energia care "pune n micare" acest uria circuit este radiaia solar. Dinamica ciclului este variabil n funcie de sectoarele sale. Statistic, o molecul de ap staioneaz n medie 9 zile n rezervorul atmosferic i mai multe milenii n rezervorul oceanic i n calotele glaciare. Totalul evaporaiei este evaluat la 70 x 1012 m3/ an deasupra continentelor i 350 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor, iar cantitatea total de precipitaii 100 x 1012 m3/ an deasupra continentelor i 320 x 1012 m3 / an deasupra oceanelor. Diferenele sunt egalate de curgerea apei i gheii de pe continente n ocean la suprafa (38 x 1012 m3/ an) i prin subteran (1,6 x 1012 m3/ an).

Fig. 1.1 Circuitul global al apei pe Terra (n 103 km3 anual) Spaial, repartiia apei i raportul evaporare / precipitaii cunoate remarcabile diferene, n funcie de latitudine, relief, ocean/uscat i ali factori. Temporal, sunt variaii sezoniere, cantitatea medie pe regiune fiind statistic constant. Mai ales pe termen lung, cci de la un an la altul exist diferene, fiind cicluri de ani secetoi i respectiv ploioi. Cauzele sunt att variaii naturale ct i efectul de ser cauzat de oameni, a crui aport este nc greu de cuantificat tiinific dei tema schimbrilor climatice este tot mult n atenia lumii tiinifice i politice la nivel mondial. Circuitul apei n natur este influenat de muli factori. Unii vin din cosmos ( de exemplu variaiile activitii soarelui, care determin i oscilaii n cantitatea de energie radiat spre pmnt), altele din interiorul pmntului (de exemplu erupiile vulcanice, care pot prin particulele ridicate n atmosfer s ecraneze pmntul de radiaia solar). Dar clima nu e doar rezultatul a ce face cosmosul i interiorul Terrei, chiar dac soarele este motorul climei i principalul determinant al temperaturii, vnturilor, precipitaiilor... Pe plan global, dar mai

ales pe plan zonal i local, apa e mult legat de vegetaie, i nu doar invers, cum putem fi tentai s credem. Importanta apei pentru viata pe Terra si pentru om este imensa. Apa constituie o "minune" a planetei noastre, "....nu este numai necesar vieii, ci este nsi via; bogie far de seamn, tu cea mai delicat, tu cea mai pur, tu sufletul pmntului"1. Apa a avut de-a lungul istoriei pmntului i are i n prezent o serie de funcii, dintre care enumerm pe cele mai importante: Leagn al vieii. Dup prerea cercetatorului A.J.Oparin, n apele Oceanului Planetar,

acum trei miliarde i jumtate de ani a aprut viaa. Mediu al desfurrii proceselor vitale. Apa formeaz cea mai mare parte a corpului

plantelor i animalelor, n ea producndu-se cea mai mare parte a reaciilor metabolice. Mediu de viaa. n ap triesc foarte multe vieuitoare, acestea fiind mult mai vechi i mai

numeroase dect cele terestre. Aliment indispensabil. Creterea i dezvoltarea plantelor i animaleleor nu este posibil

fr ap. Apa de but este indispensabil vieii umane, consumul zilnic pentru un om s-a calculat ca fiind n jur de 2 - 3 litrii ap.

Rezervor de protein. Din cele mai vechi timpuri oamenii au pescuit pentru satisfacerea nevoilor de hran mari cantiti de vieuitoare acvatice.

Surs de bogii minerale. Masa apelor, ct i fundul lor conin imense bogii minerale dintre care nisipurile, pietriurile, sarea, magneziul, iodul, bromul, sunt cele mai importante.

Furnizor de energie. O mic parte din energia hidraulic a rurilor, fluviilor, valurilor, mareelor este transformat n energie electric indispensabila civilizaiei.

Materie prim sau auxiliar n economie. Toate activitile economice din industrie, agricultur nu se pot desfura dect n prezena apei.

Factor de progres al civilizaiei. Apariia i dezvoltarea civilizaiei umane sunt legate de existena apei, agent al cureniei i al confortului.

Arter de comunicaie. Att apele continentale ct i cele oceanice constituie ci de comunicaie mai ieftine i mai sigure.

Modelator al climei. Apa are o mare conductibilitate termic, nclzirea i rcirea ei lent exercit o mare influen asupra climei locale i globale.

Modeletor al reliefului. Datorit fenomenelor ciclice de eroziune i sedimentare, de nghe i dezghe, de ploaie i secet, apa a dltuit suprafaa pmntului n numeroase forme de relief.

Factor terapeutic. Multe din suferinele oamenilor sunt vindecate sau ameliorate datorit proprietilor benefice ale diferitelor tipuri de ape.

Factor recreativ. Prin sporturile acvatice, prin turism oamenii regsesc n preajma apelor frumusee, armonie, odihn, bucurie.

Disciplinele care studiaza hidrosfera sunt numeroase. Datorita marei complexitati si importante a problemei apei, de studierea hidrosferei se ocupa o serie se stiinte situate la granita dintre stiintele naturale cu cele ingineresti, cu stiintele economice, matematice, sociale, etc. Printre tiine distincte dedicate apei se numara- hidrologia care se afla in stransa legatura cu fizica, chimia, geologie, mecanica, fluidelor, matematic, statistic etc. Din familia stiintelor hidrologice se desprind diverse subramuri: meteohidrologia (tiina apei atmosferice, nrudit cu meteorologia i climatologia), potamologia (tiina rurilor), limnologia (tiina lacurilor), criologia (tiina despre zpad i ghea, cu subdiviziuni precum glaciologia i nivologia) i oceanologia (tiina mrilor i 1 A. de Saint Exupery -Terre des hommes

oceanelor), hidrogeologia (tiina apelor subterane, nrudit cu geologia, geohidrologia i geomorfologia). Cnd accentul este pe studiul fizico-geografic al maselor de ap vorbim de hidrografie (legat de ruri i lacuri) respectiv de oceanografie (mri i oceane). Distingem hidrologie cantitativ i calitativ, iar cea care se ocup de msurtori de debite o numim hidrometrie. Putem deosebi discipline de grani cum sunt mecanica fluidelor, ingineria hidraulic, dreptul apei, igiena apei, economia apei, politica i managementul, resurselor de ap, hidroenergetica, irigaiile, navigaia, controlul eroziunii, hidrotehnica, controlul polurii,hidrogeografia, tiinele sportive despre sporturile acvatice, tehnologiile de epurare i depoluare etc. etc. Hidrobiologia este disciplina ce face parte din familia stiintelor biologice, fiind considerate o disciplina fundamentala pentru studiul vietii in mediul acvatic, ea fiind stiinta care studiaza legatura cauzala si relatiile reciproce dintre organismele acvatice si mediul lor inconjurator, atat viu cat si cel lipsit de viata(A.S. Zernov 1949). O definite mai complexa a hidrobiologiei apartine hidrobiologului francez B.Dussart (1966) care spunea despre hidrobiologie ca este stiinta care studiaza viata fiintelor ce populeaza apele, atat ca viata individuala, cat si ca viata colectiva, organizata sau nu; ea se preocupa nu numai de fiziologia indivizilor, de metabolismul lor si de influenta factorilor de mediu asupra acestuia, ci si de comportamentul organismelor, de felul reproducerii, de dezvoltarea lor, de relatiile lor cu indivizii care traiesc in colectivitate, fie indivizi de aceeasi specie (prin relatii intraspecifice), fie indivizi din specii sau grupe diferite (relatii interspecifice). Hidrobiologia studiaza aspectele multiple ale vietii ce se desfasoara in ape, relatiile dintre organismele acvatice si relatiile acestora cu mediul inconjurator, in vedere cunoasterii conditiilor optime necesare pentru dirijarea proceselor ce se petrec in bazinele acvatice, in scopul maririi cantitative si calitative a produsului final, fara a prejudicial insa circuitul normal din bazin. (E. Pora, L. Oros, 1974). Hidrobiologia se ocupa cu studiul vietii la nivel supraindividual prin caracterizarea populatiilor, cenozelor si biocenozelor acvatice, pentru explicarea modului de organizare a viului in bazinele acvatice se studiaza deopotriva mediului de viata prin descriera factorilor geografici, climatici, morfologici, hidrologici, pedologici, fizico-chimici ai bazinelor acvatice si ai biotopilor caracteristici ai mediului acvatic. Hidrobiologia, stiinta vietii in mediul acvatic, are trei mari ramuri si anume: oceanobiologia sau mai cunoscuta sub numele de biologie marina studiaza viata in mediul marin; limnobiologia sau biologia apelor interioare studiaza viata din ecosistemele acvatice raspandite pe suprafata continentelor si insulelor; freatobiologia sau biologia apelor subterane studiaza viata din apele subterane Viata in mediul acvatic, studiata la nivelul populatiilor, cenozelor si biocenozelor acvatice este cuantificata prin aprecierea productivitatii biologice naturale a unui ecosistem acvatic si prin calculul productiei biologice naturale. Productia biologica naturala si productivitata biologica naturala sunt doua notiuni cu semnificatii deosebite. Productivitatea biologica naturala a unui ecosistem este definita ca posibilitatea acestuia de a produce o anumit cantitate de substan organic vie (plante i animale), iar producia biologic natural a unui bazin este definit prin cantitatea de substan organic vie (plante i animale) produs ntr-un anumit interval de timp pe o anumit suprafa.

Determinarea productivitii naturale a bazinelor acvatice prezint o importan deosebit pentru exploatarea acestora, iar pentru hidrobiologie constitue problema centrala a studiilor si cercetarilor aplicative. Intr-o formul sintetic putem defini productivitatea respectiv producia biologic natural astfel: Productivitatea biologic natural = Productivitatea primar + Productivitatea secundar

respectiv

Producia biologic natural = Producia primar + Producia secundar

Producia primar (cantitatea totala de plante ) Producia secundar

(cantitatea totala de animale)

Pe langa modalitatile clasice (determinarea efectivelor si biomaselor) de apreciere a productivitatii biologice naturale a ecosistemelor acvatice se utilizeaza in prezent studiul energetic al sistemelor date. Prin detrminarea cantitatii de energie intrata in hidrosisteme, a cantitatii de energie retinuta de sistemele biologice si pe cea dispersata prin metabolismul lor se poate stabili energia acumulata in substanta organica nou formata.

Producia biologic natural

Studiile hidrobiologice se refera la urmatoarele aspecte: Caracterizarea bazinelor acvatice din punct de vedere al factorilor abiotici;

caraterizarea biotopilor specifici ai ecosistemelor acvatice prin prisma conditiilor de viata oferite comunitatilor acvatice; Structura si functiile comunitatilor acvatice si influenta factorilor fizici, chimici si

biologici asupra plantelor si animaleleor acvatice. Particularitatile hidrobiologice specifice fiecarui tip de ecosistem acvatic; Productia si productivitatea biologica naturala a ecosistemelor acvatice; Consecintele impactului antropic asupra structurii si functiilor ecosistemelor acvatice.

Istoricul Hidrobiologiei porneste de la aparitia, in perioada 1892 -1904, a unor tratate despre biologia lacului Leman, tratate apartinand biologului, profsor al Universitatii din Lausanne (Elvetia). Cu monumentalele lucrari Lacul Leman, Monografie limnologica, Tratat de limnologie generala Forel pune piatra de temelie a stiintei numita Limnobiologie, prezentand cel dintai program de cercetari sistematice a lacurilor. F.A. Forel este considerat parintele Limnobiologiei, activitatea publicistica a cumulat 116 lucrari. Dupa anul 1900 cercetarea apelor dulci a cunoscut un avat deosebit, in difrite tari europene ( Germania, Suedia, Norvegia, Elvetia, Franta, Danemarca, Austria, Italia, Scotia, Rusia, Finlanda, Belgia) cat si in Statele Unite s-au infiintat statiuni limnologice.

Nasterea stiintei numita Biologia marina are ca piatra de temelie infiintarea in anul 1871 la Sevastopol (Rusia) a primei statiuni de biologie marina din lume, iar in anul 1872 a Statiunii de biologie marina de la Neapole (Italia). In Romania parintele Hidrobiologiei este considerat Grigore Antipa, alaturi de alti doi mari biologi, Ioana Borcea si Emil Racovita. Aceasta stiinta capata notorietate la noi in tara prin activitatea diferitilor oameni de stiinta, printre cei mai cunoscuti numarandu-se: Th. Busnita, C.S. Antonescu, S. Carausu, E. Pora, Mihai Bacescu, N. Botnariuc, A. Vadineanu, etc. Termenul de freatobiologie a fost introdus mai tarziu de catre profesorul Constantin Motas, director al Institutului de speologie din Bucuresti. Grigore Antipa ( 1867 1944), elev al celebrului naturalist german E. Haeckel, in laboratorul caruia a studiat timp de 6 ani, nu a fost numai un biolog de exceptie al timpurilor sale, ci si un mare patriot. Timp de 50 de ani, Grigore Antipa a studiat si a batatorit apele tarii noastre, manat atat de curiozitatea stiintifica cat si de nevoia practica de a le organiza si de a le mari productivitatea. Cercetarile sale asupra mecanismelor productivitatii apelor tarii, asupra pestilor care le populeaza, asupra modului de valorificare si conservare a bioresurselor acvatice s-au distins nu numai prin perfactiunea rationalismului stiintific, prin originalitatea si claritatea expunerii, dar au avut marele merit de a fi primele cercetari stiintifice asupra apelor tarii, cercetari care au pus bazele Hidrobiologiei in Romania. Dintre realizarile marelui savant atat pe taramul stiintific cat si pe cel orgacizatoric aminim:

Numeroase lucrari despre Dunare, zona inundabila a Dunarii, ihtiofauna Romaniei, Marea Neagra, cele mai cunoscute titluri sunt: Fauna ihtiologica a Romaniei (1909), Regiunea inundabila a Dunarii: starea actuala si mijloace de a o pune in valoare (1910); Pescariile si pescuitul in Romania (1910), Dunarea si problemele ei stiintifice si economice (1921); Biologia Deltei Dunarii si a zonelor ei inundabile; Bazele biologice ale productiei in partea de N-E a Marii Negre; Marea Neagra (1941), etc.

In 1896, sub directa lui indrumare apare prima Lege a pescuitului din Romania. Infiinteaza si organizeaza diferite institutii care sa deserveasca cunoasterea

ecosistemelor acvatice si a naturii si anume: Statiunea de hidrobiologie Tulcea (care s-a transformat in zilele noastre in Institutul National de Cercetare Dezvoltare Delta Dunarii) pentru cercetari in Delta Dunarii; Institutul biocenografic Constanta (care astazi ii poarta numele, Institutul National de Cercetare Grigore Antipa Constanta) pentru cercetari la Marea Neagra; Muzeul de istorie naturala Bucuresti (care astazi il poarta numele Muzeul de istorie naturala Grigore Antipa - Bucuresti).

A primit diverse titluri nationale si internationale, numele sau figurand in catalogul UNESCO, alaturi de alte personalitati ilustre care au contribuit la progresul stiintei.

Ioan Borcea ( 1879 1936) s-a ocupat mai intai de de studiul crustaceelor din apele dulci si apoi de fauna lacurilor litorale si a Marii Negre, studiind mai ales gobiidele, clupeidele, mugilidele si biocenodele de la litoralul romanesc al Marii Negre. In anul 1926 a infiintat Statiunea zoologica de cercetari marine de la Agigea, Constanta. Emil Racovita (1868 1947) a desfasutat activitati de cercetare pe coastele estice ale Atlanticului (Franta), a participat la expeditia stiintifica din Antartica, la bordul vasului Belgica de unde a colectat un bogat material biologic, a adus o contributie deosebita la studiul apelor subterane, fiind fondatorul stiintei numita Biospeologia.

2

APA CA MEDIU DE VIATA Factorii mediului acvatic i influenta lor asupra hidrobiontilor. Factorii fizici

cursul 2:Apa ca mediu de viata. Factorii fizici ai mediului acvatic 1. Factorii mediului acvatic Calitatea apei nu rmne constant n timp, ci poate s varieze din cauza multor factori, fie produi de om (factori antropici), fie de origine natural (dintre care evident la unii are i omul o contribuie). Factori antropici Factori antropici care influeneaz calitate apelor de suprafa sunt n primul rnd polurile antropice permanente dar si cele accidentale. Apele uzate industriale, apele fecaloid-menajere neepurate ce ajung n emisar n cantiti crescute, apele de infiltrii ncrcate cu pesticide i fertilizani ce ajung de pe terenurile agricole duc la modificarea calitii apelor de suprafa. Factori naturali Condiiile climatice: Apele din topirea zpezii sunt noroioase, moi (cu duritate sczut), cu coninut bacterian ridicat. Apele n perioade de secet sau din zone aride sunt dure(cu duritate crescut) i cu coninut mineral nalt, semnnd cu apele subterane. Apele la inundaii sunt noroioase i adesea au antrenat o multitudine de compui diveri. Radiaia solar, vnturile, variaia de temperatur i ciclul nghe-dezghe atac i sfrm rocile dure, genernd astfel suspensii. Condiiile geografice: Apele de munte, cu curgere rapid, difer de cele de es ca putere de transport, gradient, acoperire a albiei etc. n apropierea mrii, vntul aduce cantiti importante de sruri ce ajung apoi n ape determinnd salinitate crescut. Condiii geologice: Solurile argiloase produc noroi. Cele organice i mlatinile produc coloraie. Terenurile cultivate dau particule de sol, ngrminte, ierbicide i insecticide. Rocile fisurate sau fracturate permit intrarea n apele subterane a bacteriilor, suspensiilor etc. Coninutul mineral depinde de roci, att cantitativ ct i calitativ. Astfel, capacitatea relativ de dezagregare a apei este de 1 pentru granit, 12 pentru calcar i 80 pentru sare! Prezena activitii hidrotermale sau vulcanice poate duce la mari poluri "naturale", cci unele ape vulcanice au aciditate extrem ( lacul Kawah Idjen din insula Java, cu pH 1,5). La fel de mari influene pot avea alunecrile de teren, cedarea brusc a ghearilor sau domurilor de sare sau alte asemenea evenimente catastrofice naturale ce duc la descrcarea brusc de ape cu mare coninut salin sau de suspensii.

Vegetaia: Vegetaia atac prin rdcini (mecanic) i prin mecanisme biochimice roca dur, genernd astfel i particule antrenabile de ape ca suspensii. n plus produce frunzi i alte resturi vegetale, care cad direct n ape sau sunt antrenate de vnt sau viituri. Vegetaia acvatic influeneaz i ea calitatea apei: Procesele biochimice productive sau de degradative regleaz adesea cantitatea de azot i fosfor, pH-ul, carbonaii, oxigenul dizolvat i alte substane din ap. Acest control este pregnant n lacuri dar poate s se manifeste i n ruri. Anotimpul: Toamna n ape e antrenat frunzi i alte resturi vegetale, modificndu-se culoarea, gustul, coninutul bacterian i cantitatea de carbon organic i azot din ape. Sezonul mai uscat determin creterea concentraiilor de sruri. Organismele acvatice se dezvolt i ele sezonier. Amestecul apei din lacuri se produce sezonier. Inundaiile sunt i ele de regul sezoniere, la fel i perioadele secetoase, cu debite reduse. Variaia diurn: Ziua algele din ap produc oxigen, noaptea consum oxigen. Concentraia de oxigen dizolvat prin urmare are o variaie diurn, care este mult mai accentuat in perioada de var. Practicile manageriale cu privire la resursele naturale influeneaz calitate apelor, astfel terenurile suprapunate sau denudate afectate de eroziune antreneaz solurile spre apele din apropiere, pdurile sunt surs de detritus organic care ajunge in apele din apropiere prin intermediul apelor de iroire, a vntului, la fel i mlatinile. 2. Variaia natural n spaiu i timp a calitii apelor de suprafa Factori naturali care influeneaz calitate apelor de suprafa variaz n spaiu funcie de coordonatele geografice (latitudine, altitudine, vecintai, expoziie, forme de relief, etc) i n timp funcie de sezon, variatia zi noapte. Variaia n spaiu Ca urmare a acestor factori majori i a altora, calitatea apei din ruri i lacuri este variabil n spaiu. Diferenele pot fi mari n rurile cu bazin mic, deoarece un singur factor din cei amintii poate modifica major calitatea apei. La ruri cu bazin de sub 100 km2 variaiile diverilor parametri ating adesea magnitudini de mai multe ordine de mrime, pe cnd in cazul rurilor cu bazin hidrografic mai mare, de peste 100 km2, calitatea este mult mai constant, variaiile fiind de regul cu maxim un ordin de mrime pentru fiecare parametru chimic. Pe baza ordinii concentraiilor ionilor majori, putem clasifica apa rurilor n 24 de grupe. Rurile mari ns curg prin regiuni variate din punct de vedere geologic i se produce un amestec al diverselor tipuri de ape, nct nu se mai pot face asemenea diferenieri i avem n final un singur tip de ap. n peste 97% din cazuri apa pe care o vars rurile n oceane este ap calcico-bicarbonatat. n concluzie, nu orice ap natural nepoluat antropic este utilizabil pentru consum uman, neexistnd o ap natural "standard" fa de care s le considerm pe altele ca "poluate natural" dei concepia antropocentrist a fcut s apar i un asemenea termen, relevant numai pentru utilizare apei de ctre om i nu pentru nelegerea apei n ansamblu. Oricum, aproape n toate apele exist via care s-a adaptat condiiilor respective. Nu acelai lucru se poate spune despre apele cu caliti modificate de om.

Variaia n timp Variaia calitii apei din cauze naturale poate fi semnificativ i n timp, periodic sau neperiodic, de cauz biotic sau abiotic, intern sau extern acelei mase de ap. Variaiile depind mult de regimul hidrologic al respectivei ape de suprafa i de originea i comportarea fizico-chimico-biologic a diverilor constitueni. Pentru ruri, variabilitatea temporal cea mai mare i tipic este cea a debitului. Aceast variaie determin importante variaii ale concentraiei de ioni i alte substane dizolvate transportate. Primul gnd ar fi c un debit mai mare duce la concentraii mai mici, prin diluie. n practic lucrurile sunt mult mai complexe, putndu-se distinge 7 modele. Primul model este ntr-adevr scderea concentraiei odat cu creterea debitului, prin diluie, i se verific de regul pentru principalii ioni. Un alt doilea model este o cretere limitat a concentraiei odat cu creterea debitului. Acest lucru se ntmpl pentru materiale organice i compuii de azot pe care apele de iroire i spal de pe sol i i duc n ru. Un al treilea model de corelaie este o curb pesudogaussian, cu un maxim atins la vrful de viitur, prin diluie. Al patrulea model este creterea exponenial a concentraiei suspensiilor i a substanelor ataate acestora, cum sunt metalele i pesticidele. Al cincilea model este unul de tip bucl, ce apare la inundaii, unde maximul de turbiditate este atins naintea maximului de debit. Al aselea model este concentraia cvasiconstant n ciuda creterii debitului, i se verific n caz c apa din ru are provenien predominant subteran, ca n regiunile carstice, sau dac alimentarea se face dintr-un lac sau dac substanele n cauz au origine atmosferic. Al aptelea model de evoluie este o comportare neregulat a concentraiei, fr clar corelare cu debitul, ce se verific n cazul aporturilor externe ntmpltoare sau a fenomenelor biologice variabile din ap nelegate de debit ci de ali factori cum e ciclul nictemeral (noapte / zi). n lacuri, dac timpul de reziden a apei este de peste un an, majoritatea variaiilor n timp a calitii apei au ca i cauz procesele interne, determinate climatic i biologic. n regiunile temperate, biomasa algal atinge de regul un maxim n mai i eventual un nou maxim la sfritul verii. Concordant variaz i parametri cum sunt oxigenul dizolvat, nutrienii, pH-ul, calciul i bicarbonatul. n lacurile de acumulare, datorit timpului de reziden scurt al apei i a variabilitii descrcrii de debite de ap din lac, evoluiile sunt mai complexe. Sedimentele de pe fundul lacurilor sunt un excelent martor al calitii apei, nregistrnd fidel de-a lungul mileniilor evoluiile, inclusiv evenimente catastrofice precum inundaii excepionale, poluri de la erupii vulcanice etc. Factorii ecologici ai mediului acvatic Factorii de mediu se pot constitui in factori ecologi dac prezint capacitatea de a actiona direct asupra organismelor vii, cel putin in perioada unei faze a ciclului lor de dezvoltare, influennd organismele vii astfel:

elimina anumite specii din teritoriile ale caror caracteristici climatice si fizico-chimice nu mai corespund;

modifica gradele de fecunditate si de mortalitate ale diferitelor specii, actionand asupra ciclurilor de dezvoltare, provocand migratia;

favorizeaza aparitia modificarilor adaptative: cantitative -de metabolism si calitative -de clima.

Toti factorii ecologici (temperatura, lumina, saruri minerale nutritive,hrana, etc.)sunt succeptibili la un moment dat si in anumite conditii (atunci cand acestia se afla la nivelul cel mai apropiat de minimul critic) sa se comporte ca factori limitanti. Legea factorilor limitanti-manifestarea oricarui proces ecologic este conditionata in rapiditate si amploare prin acel factor care este cel mai slab reprezentat in mediu. Legea minimului-cresterea unui organism nu este posibila decat in masura in care toate elementele necesare pentru dezvoltare sunt in cantitati suficiente. Legea tolerantei-pentru fiecare factor de mediu exista un domeniu de valori, numit interval de toleranta, in care orice proces ecologic va putea sa se efectueze in conditii normale. Notiunea de valenta ecologica a unei specii vii reprezinta posibilitatea unei specii de a popula medii diferite, caracterizate prin variatii mai mari sau mai mici ale factorilor ecologici. Daca intr-un mediu unul din factorii ecologici prezinta variatii importante, fauna si flora vor fi sarace in specii dotate cu valenta ecologica mica, iar daca o specie are limitele de toleranta apropiate pentru un factor de mediu care variaza mult intr-un biotop studiat, acest factor este un factor limitant.O specie de mica valenta ecologica care nu va putea suporta decat variatii limitate ale factorilor ecologici, se numeste stenospecie, in timp ce o specie cu valenta ecologica mare, capabila sa populeze medii foarte diferite se numeste eurispecie. 3. Apa ca mediu de viata. Apa este un cadru de viata mai omogen in comparative cu uscatul si de aceea adaposteste un numar mai mic de genuri si specii. Raportul cantitativ intre speciile de uscat si cele de apa este de 4:1. In schimb mediul acvatic desi are un numar mai mic de specii este populat cu un numar foarte mare de indivizi. 3.1. Principalele proprietati fizice ale apei si influenta lor asupra hidrobiontilor Indicatori organoleptici

Culoarea real a apelor se datoreaz substanelor dizolvate n ap i se determin n comparaie cu etaloane preparate n laborator. Culoarea apelor naturale i a celor poluate poate fi o culoare aparent care se datoreaz suspensiilor solide uor de filtrat prin depunere i filtrare .

Mirosul apelor este clasificat n ase categorii, dup intensitate: fr miros ; cu miros neperceptibil ; cu miros perceptibil unui specialist ; cu miros perceptibil unui consumator ; cu miros puternic i cu miros foarte puternic .

Gustul se clasific utilizindu-se denumiri convenionale ,cum ar fi : Mb - ape cu gust mineral bicarbonato-sodic ; Mg - ape cu gust mineral magnezic ; Mm - ape cu

gust mineral metalic ; Ms - ape cu gust mineral srat ; Oh - ape cu gust organic hidrocarbonat ; Om - ape cu gust organic medical farmaceutic ; Op - ape cu gust organic pmntos ; Ov - ape cu gust organic vazos . Temperatura apei nclzirea apei se datoreaz razelor solare ce ptrund n ap, dei transmiterea cldurii, schimbul de cldur i nclzirea aerului sunt de asemenea factori importani. Prin absorbia luminii de ctre ap, temperatura scade exponenial cu adncimea. nclzirea mai puternic a stratului superior este nc i mai ferm n apele tulburi dect n apele mai puin tulburi datorit substanelor organice dizolvate i particulelor n suspensie. Transmiterea cldurii n straturile mai adnci este rezultatul circulaiei verticale a apei i a efectului de micare produs de vnt. Fig. 100 prezint densitatea apei n funcie de temperatura apei, care la 4C este cea mai mare, mai sus sau mai jos de aceast temperatur densitatea scade. Aceast particularitate a apei face ca iarna, gheaa la 0C s se afle la suprafaa apei, n timp ce stratul de ap de deasupra sedimentelor s aib chiar i 4C. Straturile termice din var se formeaz n lac n acest fel fiindc stratul superior de ap care se nclzete mai repede este mai puin dens n timp ce stratul inferior mai rece are densitatea mai mare.

1,00000

0,99900

0,99800

0,99700

0,99600

0,99500

0,99400

0,99300

0,992000 5 10 15 20 25 30 35 40

Temperatura (C)

Legtura dintre densitateaapei i temperatur evideniindu-sezona dintre 0 i 10C

dens

itate

(g/c

m)3

1,00000

0,99996

0,99992

0,99988

0,99984

0,99980

0,99976

0,999720 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

n perioada de stratificare a temperaturii, diferena de densitate dintre cele dou straturi este att de mare nct nici fora vntului nu este suficient pentru amestecarea straturilor. n lacurile adnci se poate observa stratificarea termic din timpul verii n zona temperat, precum i circulaia din timpul primverii i a toamnei. n lacurile tropicale, stratificarea estival este urmat de circulaia din iarn. n funcie de distana fa de ecuator i de altitudinea fa de nivelul mrii se gsesc toate tipurile de lac, de la cele permanent stratificate (amictice) pn la cele cu circulaie frecvent (polimictice). Lacurile piscicole, independent de poziia lor geografic, aparin lacurilor polimictice. Stratificarea termic din timpul zilei, vara, este urmat de obicei de o circulaiei nocturn prin care, oxigenul aflat n straturile superficiale formeaz mpreun cu straturile inferioare, bogate n substane organice, o mas de ap omogen. n cazul lacurilor tropicale aceasta nu este liter de lege. Aici bunoar, diferena de temperatur dintre zi i noapte este nesemnificativ. Stratificrile termice deosebit de stabile formate ntre

straturile termice superficiale i cele inferioare pot fi micate doar de un vnt foarte puternic. Considernd densitatea apei la diferena de temperatur ntre 4 i 5C ca fiind 1, la diferena dintre 24 i 25C densitatea apei crete de 37 de ori. Aceasta nseamn c, cu ct apa este mai cald, cu att este mai stabil stratificarea termic diurn i cu att este mai mic posibilitatea circuitului nocturn. La lacurile stratificate adnci, ntre stratul superficial mai cald (epilimnion) i stratul inferior mai rece (hipolimnion) exist stratul de tranziie (metalimnion) (fig.101). n lacurile mai puin adnci n care stratificarea este ocazional, este mai corect dac se vorbete despre strat superior cald i strat inferior rece. Cele dou straturi au proprieti fundamental diferite, mai ales dac, din cauza transparenei Secchi redus, stratul eufotic abia dac este mai gros dect stratul de ap cald. Presupunnd un lac cu stratul cald superficial de 30 cm i un strat eufotic de 40 cm (cu transparena Secchi de dou ori) este uor de prevzut c aprovizionarea cu oxigen a stratului inferior rece depinde doar de coninutul de oxigen al stratului de 40-30 cm = 10 cm. n cazul unui strat superior cald de aceeai grosime cu stratul eufotic, concentraia de oxigen a stratului inferior este redus. Aceasta poate s provoace la limita sedimentului procese care deterioreaz n continuare calitatea apei (formarea de hidrogen sulfurat, eliminare de fosfor), care oricum este de neacceptat. Mostrele de ap luate de la suprafaa lacurilor stratificate termic nu sunt potrivite pentru caracterizarea calitii apei. n zilele calde de var este indicat colectarea unei mostre din toat nlimea apei cu ajutorul unui tub de sticl sau de plastic, exceptnd situaia n care se dorete cunoaterea calitii apei separat pe fiecare strat termic.

lac nestratificat

adn

cim

ea a

pei

vnt

flux convecional

flux turbulent

strat limitrof

lac stratificatvnt

flux convecional

flux turbulent

sediment

strat

infe

rior

strat

de

tranz

iie

strat

supe

rior

Fluxuri verticale ntr-un lacbine circuitat, nestratificat i ntr-unlac stratificat termic

Temperatura apei poate afecta direct si indirect viaa organismelor acvatice.

Influena direct: Procesele fiziologice ca respiratia, hranirea, metabolismul, cresterea, comportamentul, reproducerea si rata detoxificarii si bioacumularii sunt afectate de temperatura.

Influena indirect: Temperatura poate de asemenea afecta procese importante ca nivelul dizolvarii oxigenului in apa, solubilitatea oxigenului, viteza oxidarii substantelor organice, solubilitatea srurilor, etc. poate fi afectate de asemenea de temperatura.

Fiecare specie are o temperatura sau in interval optim de crestere. Conditiile de temperatura mai mici sau mai mari dect intervalul optim cauzeaza stress, fapt ce afecteaza comportamentul, hranirea, metabolismul, cresterea, imunitatea. Este deci de preferat ca apa sa ramana la temperatura optima si este necesar ca sa nu mai devieze sub nivelul limitei. Iluminarea apei Lumina ajuns la suprafaa pmntului const din radiaii magnetice cu diferite lungimi de und, mai exact din raze ultraviolete (pn la 380 nm), din raze vizibile (380 750 nm) i infraroii (750 3000 nm). Din totalul de energie radiat aproximativ 55% sunt radiaii vizibile, 40 44% infraroii, iar 1 5% sunt ultraviolete. Plantele verzi sunt capabile s utilizeze radiaiile vizibile, aa numitele radiaii active fotosintetic (PhAR = photosynthetically active radiation). Radiaiile luminoase ajunse la suprafaa apei ptrund doar n parte n ap. O parte a luminii se refract de la suprafaa apei n funcie de unghiul de cdere a acesteia pe luciul apei depinznd i de starea de repaus a apei. Coninutul spectral al luminii ptrunse n ap variaz, iar intensitatea scade. Pn la distana de un metru de la suprafaa apei jumtate din lumin se transform n cldur. Radiaiile luminoase roii i portocalii i mai scurte ultraviolete i violete sunt nghiite mai uor de ap dect undele medii albastre, verzi i galbene. n natur nu exist ap perfect curat, ea conine ntotdeauna astfel de substane care influeneaz penetrarea luminii n ap. n oceanele oligotrofe lumina albastr penetreaz cel mai adnc, n apele lacurilor curate lumina verde, iar n apele eutrofe sau bogate n substane aflate n suspensie lumina roie lumina roie este cea mai penetrant, ea se mai numete i deviaie roie (red shift). Se poate spune aproape sigur c n lacurile piscicole lumina roie este cea care domin. Culoare apei este stabilit de undele luminoase neptrunse n ap i de substanele aflate n suspensie n ap care influeneaz penetrabilitatea luminii. Turbulena apei constituie scderea capacitii de resorbie a luminii de ctre ap ceea ce este explicabil prin particulele de diferite dimensiuni aflate n suspensie. Turbulena apei din lacurile piscicole poate fi provocat de particulele coloidale argiloase, de substane coloidale provenite din descompunerile organice, n primul rnd din descompunerea fitoplanctonului. Este acceptat ideea c fotosinteza i respiraia sunt egale la acele adncimi la care lumina ajuns reprezint doar 1% fa de intensitatea luminii msurat la suprafaa apei. Acesta este aa numitul - strat de compensaie - sub care se afl stratul bine luminat (eufotic). Pentru estimarea grosimii stratului eufotic se folosete discul Secchi cu diametrul de 20 cm cu faa superioar mprit n patru pri vopsite alternativ n alb i negru. Transparena Secchi nseamn media acelor adncimi ale apei n care discul, vzut de sus, dispare apoi devine din nou vizibil. Stratul de compensaie, comparativ cu stratul transparent (Secchi) este de dou ori n zona temperat, iar n zona tropical de trei ori, sub acesta nu mai exist o fotosintez

net sau o producie net de substane organice sau de oxigen. Transparena Secchi considerat ideal pentru lacurile piscicole tratate corespunztor este de obicei de 20-30 cm, iar grosimea stratului eufotic este de 40-60 cm. n lacurile cu o adncime de 100-120 cm lumina nu ptrunde pn la suprafaa depunerilor, dezvoltarea algelor, la aceste adncimi fiind astfel imposibil. Transparena Secchi prezint dependen strns, n astfel de lacuri, ntre particulele organice aflate n suspensie i concentraia de clorofil-a ce msoar dezvoltarea fitoplanctonului. (fig. 97 i fig. 98). Cu toate acestea nu exist legtur valabil pentru toate lacurile deopotriv. n unele sisteme de lacuri, ba chiar i n unele lacuri se pot nota formule diferite (fig. 99). Transparena mai este influenat, pe lng fitoplancton, de turbulena i de culoarea apei. n lacurile uor tulburi la o transparen Secchi ideal (20-30 cm) concentraia clorofilei-a este de 150-300 mg m, ceea ce face posibil o producie bun. Turbiditatea apei Turbiditatea se datoreaz particulelor solide sub form de suspensii sau n stare coloidal. ntr-o definiie general se consider c suspensiile totale reprezint ansamblul componentelor solide insolubile prezente ntr-o cantitate determinat de ap i care se pot separa prin metode de laborator (filtrare, centrifugare, sedimentare). Se exprim gravimetric n mg/l sau volumetric n ml/l. Valoarea suspensiilor totale este deosebit de important pentru caracterizarea apelor naturale. n funcie de dimensiuni i greutate specific, particulele se separ sub form de depuneri(sedimentabile) sau plutesc pe suprafaa apei (plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezint totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural ntr-o anumit perioad limitat de timp. Procentul pe care l reprezint suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea i exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalaii destinate reinerii acestora. Suspensiile i substanele coloidale din ape reprezint totalitatea substanelor dispersate n ap, avnd diametrul particulelor ntre 1 i 10 m. Caracterizate prin proprieti electrice de suprafa, prezint un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile n mod natural. Eliminarea substanelor coloidale din ap a impus tratarea chimic cu reactivi de destabilizare n vederea coagulrii i precipitrii acestora. Relaia dintre substanele n suspensie (proprietate gravimetric) i turbiditate (proprietate optic) determin aa-numitul coeficient de finee al suspensiilor. Pentru aceeai surs de ap, coeficientul de finee variaz n limite bine determinate n cadrul unui ciclu hidrologic anual.

Turbiditatea unei ape rezulta din dizolvarea si plutirea particulelor solide sau din dezvoltarea microorganismelor si organismeor planctonice. Din cauza importantei mari a eroziunilor pentru turbiditate, apele aflate in apropierea unor suprafetele unde pamantul prezinta pericol de eroziune sunt afectate de creterea turbiditii . Suprafetele de constructii, suprafetele defrisate, pamantul recoltat au rate mari ale erozii in timp ce padurile si pamanturile de iarba au un mai mic procent de eroziune (Boyd 1996,220-21). Efecte turbiditatii se rsfrng direct i indirect asupra organismelor acvatice. Apele cu turbiditate ridicat pot afecta brannhiile si pot provoca stres la pesti, diminueaz ptrunderea luminii necesare pentru fotosinteza fitoplanctonului. Daca turbiditatea este prea inalta fotosinteza poate fi oprita destul de repede si duce la reducerea nivelului de

oxigen. Sedimentele provenite de la o turbiditate nalt a apei pot duce la colmatarea rapid a bentalului. Sedimentele pot contine cantitati mari de substante organice care exercit o cerinta mare de oxigen rezultnd epuizarea oxigenului. Sedimentarea poate de asemenea sa sufoce organismele bentonice. Presiunea apei crete cu adncimea, la fiecare 10,07 m adugndu-se o atmosfer. n practica curent presiunea se msoar i n decibari, presiunea hidrostatic crescnd cu 1 decibar la fiecare 1 m adncime. Animalele abisale, situate la peste 10.000 m adncime au deci de suportat o presiune enorm, care este echilibrat de presiunea intern a corpului. Tensiunea superficiala a apei este o for ce se manifest la suprafaa de contact ntre mediul acvatic i cel aerian, dand natere unei membrane pseudo-elastice capabile s susin pe ea organisme mrunte, grupate n biocenoza numit neuston. Valoarea ei depinde de prezenta unor sbstante dizolvate sau aflate in suspensie in apa, de temperatura etc. In diferite lacuri valoarea ei nu este aceeasi. Tipul de lac

Tensiunea superficiala in dine / cm

Ape din lac oligotrof 0- 2 Ape din lac eutrof 0-20 Apa din mlastini 0-20 Apa din lacuri spumoase 2- 9 Ape din lacul Leman 5-20

Densitatea apei sau greutatea specific a apei, la 00C i la nivelul mrii este de 775 ori

mai mare dact a aerului i prezint oscilaii direct proporionale cu salinitatea apei i invers proporionale cu temperatura apei. Greutatea specific nu este pretutindeni la fel de mare si n aceai ap este supus unor oscilaii anuale, datorit mai ales variaiilor de temperatur i salinitate. Ea crete direct proporional cu salinitatea, fiind deci influenat de substanele solvite. Ea descreste odata cu cresterea temperaturii, insa aceasta dependenta nu este continua odata cu scaderea temperaturii, ci atinge valoarea maxim la

temp. de 4 0C i la presiune normal, pentru ca apoi s scad treptat ctre punctual de

inghe. Important este i faptul c densitatea scade la temperature nalte mult mai repede

dect la cele joas, astfel ntre 24 si 25 0C schimbarea densitii este de 30 de ori mai amre

ca ntre 4 i 5 0C

Datorit acestei greuti specifice mari vietaile acvatice economisesc o nsemnat cantitate de energie pentru nvingerea forei gravitaionale i susinerea corpului lor. Conform principiului lui Arhimede, corpul organismelor submerse este mpins n sus cu o for egal cu greutatea apei dislocuite. Aa se explic de ce plantele de ap care stau drepte n masa apei, cnd sunt scoase n aer nu mai pot sa se menin n pozitie dreapt.

Vascozitatea este rezistena pe care o opune un lichid frecrii corpurilor ce se mic n el. Vscozitatea apei variaz invers proporional cu temperatura, la 0 grade C fiind de 2 ori mai mare ca la 25 grade C, influennd cderea corpurilor din ap. Astfel la 25 grade C un organism planctonic cade de dou ori mai repede dect ntr-o ap de 0 grade C. Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizai n aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puin din urmtoarele considerente:

- msurtorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutului total de sruri dizolvate n ap ;

- au avantajul diferenierii dintre sruri anorganice i organice (ponderal) pe baza mobilitilor ionice specifice;

- elimin erorile datorate transformrii speciilor de carbonai/bicarbonai

prin evaporare la 105 0C (conform metodologiei de determinare gravitaional a

reziduului fix, n cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30%).

3

APA CA MEDIU DE VIATA

Factorii chimici ai mediului acvatic influenta lor asupra hidrobiontilor

n circulaia sa natural, apa contacteaz un numr mare de substante minerale, substane organice si gaze. Datorit acestui fapt apele naturale reprezint nite soluii ale diferitelor substane. Ca urmare, prin compoziia chimic a apelor naturale se subnelege totalitatea gazelor dizolvate, a srurilor minerale i a substanelor organice dizolvate. Caracterizarea acestei stari este cunoscuta sub numele de chimismul apei.

Srurile care intr n compoziia apei se mpart n raport cu concentraia n care sunt prezente n ap, n trei mari grupe:

Macroelemente (saruri de Ca, Mg, K, Si, etc.) reprezentate de sruri n concentraie mare, de ordinul gramelor/l

Oligoelemente (Cu, Fe, Zn, Mn, etc.) - reprezentate de sruri n concentraie medie, de ordinul miligramelor/l

Microelemente (Cr, Cd, Ti; Br-, F-, I-,etc.) - reprezentate de sruri n concentraie mic, de ordinul microgramelor/l

In apa, elementele minerale, organice si gazele sa gasesc fie in stare nedizolvata fie dizolvate in apa. In stare nedizolvata se gasesc mare numr de particule n suspensie, care se deosebesc dupa marimea lor putand fi: microcoloizi, coloizi, particule sedimentabile, virui, bacterii, microalge, molecule, macromolecule. Particulele in suspensie pot fi nesedimentabile, greu sedimentabile si sedimentabile. Particulele nesedimentabile sau greu sedimentabile sunt reprezentate de elementele vii (virusi, bacterii microalge) care datorita miscarilor proprii ale celulei, datorita unor adaptari morfologice si fiziologice raman in stare de plutire pe durata vietii. Particulele sedimentabile (care se depun) sunt compuse din nucleul mineral i un strat organic, adic reprezint un complex organo-mineral. Coninutul componentei organice n aceste particule depinde de proveniena lor i variaz ntre limitele 0-100%. Drept nuclee de condensare pentru substanele organice insolubile n apele naturale servesc particulele de SiO2 i CaCO3.

In stare gazoasa, apele naturale mai conin o mulime de bule mici de gaze ca nite nori ai fazei gazoase n hidrosfer. Numrul total de particule sedimentabile i a bulelor de gaz din apele naturale variaz de obicei ntre 108 - 1014buc/l. Substantele dizolvate in apa care caracterizarea chimismului apelor se mpart n 6 grupe: 1. Ionii principali (macrocomponenii) includ K+, Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO4 2-, HCO3- , CO32-. Coninutul macrocomponenilor n apele dulci de suprafa variaz n limite mari. Ionii principali ptrund n apele naturale din rocile muntoase, minerale, sol sau n urma activitii de producie a omului. De obicei tria ionic a apelor dulci de suprafa nu depete 0,01. Este interesant faptul c n ocean, indiferent de concentraia absolut, raportul dintre componenii principali se pstreaz aproape constant. 2. Indicatori ai capacitii de tamponare ai apei sunt considerate urmatoarele caracteristici ale apei: aciditatea, alcalinitatea apei, duritatea apei i pH-ul apei.

3.Gazele dizolvate - O2, N2, H2S, CH4 .a. Concentraia gazelor din ap se apreciaz dup presiunea parial i constanta lui Henry. 4. Substanele biogene reprezint n special compuii azotului i fosforului. Concentraiile lor n apele dulci de suprafa variaz n limite foarte mari: de la cantiti n urme, pn la 10 mg/l. Cele mai importante surse de elemente biogene se dovedesc a fi procesele din interiorul bazinului i ptrunderile cu apele de iroire, cu precipitaiile atmosferice sau cu apele uzate industriale, comunale i agricole. Substanele biogene cuprind de asemenea compuii siliciului, care se gsesc n ap sub form coloidal sau real dizolvat a acizilor silicic sau polisilicic i compuii fierului, care se gsesc n apele naturale n special sub form de hidroxid microcoloidal sau sub form de compleci fulvici. 5. Substanele organice dizolvate (SOD) reprezint, n fond, formele organice ale elementelor biogene. Acest grup include diferii compui organici: acizi, alcooli, aldehide, cetone, eteri, esteri ai acizilor alifatici (lipide), fenoli, substane humice, compui aromatici, hidrai de carbon, compui cu azot (proteine, acizi aminai, amine) .a.m.d. Din cauza dificultii de apreciere a substanelor organice individuale, a diversitii lor i concentraiilor naturale mici, pentru caracterizarea cantitativ a SOD se folosesc indicatori indireci: coninutul total de C org., N org., P org., oxidarea apei cu permanganat sau bicromat (CCO), consumul biochimic de oxygen (CBO). Substanele organice sunt prezente n apele de suprafa n concentraii relativ mici (de obicei

consum importante cantiti de sruri de calciu i chiar calciu disociat.Alturi de fosfor i azot, calciul este un element de baz care determin productivitatea unei ape piscicole.

pe de alt parte, calciul este elementul indispensabil pentru stabilirea puterii de tamponare a unei ape. Echilibrul dintre bicarbonatul de calciu solubil (utilizabil de cte organisme), pe de parte i CO2 liber i carbonatul de calciu puin solubil, pe de alt parte, au loc conform reaciilor de decalcifiere biogen, respectiv de calcifiere biogen, ce au rolul de a menine n ap echilibrul ntre pH, CO2 liber i calciul solubil n ap.

Decalcifierea biogen are loc vara i n timpul zilei, cnd datorit fotosintezei intense, CO2 liber din ap scade foarte mult. Pentru a asigura cantitatea de CO2 necesar fotosintezei, bicarbonaii solubili se transform n carbonai insolubili, care sunt depui sub forma unui praf alb pe plante, pe fund, cu eliberare de CO2. n aceste cazuri, se poate ntmpla ca apa s srceasc n calciu solubil fiind necesar intervenia omului pentru mrirea coninutului de calciu din ap. Valorile optime ale calciului ntr-o ap piscicol sunt cuprinse ntre 50-120 mg/l. (CO3H) 2Ca CO2 + CO3Ca + H2O Cnd plantele au nevoie de cantiti mari de CO2, atunci procesul merge mai departe, folosind CO2 din carbonai prin transformarea lui n hidroxid de calciu, ceea ce imprim apei un puternic caracter alcalin. CO3Ca + H2O CO2 + Ca (OH) 2 Hidroxidul de calciu format va rmne pe fund sau va fi solubil ntr-o oarecare msur, pn cnd datorit vnturilor puternice, datorit ploilor toreniale sau a celor linitite de lung durat, apa se mbogete din nou n CO2 liber capabil s-l transforme n carbonat de calciu ( ): Ca (OH) 2 + CO2 + H2O CO3Ca +2 H2O Calcifierea biogen are loc iarna i noaptea cnd apele se mbogesc n CO2, concentaia lui crescnd daaatorit ncetrii proceselor de fotosintez. n aceste condiii, CO2 se poate combina cu carbonaii puin solubili depui pe fundul heleteului, pe care i transform n bicarbonai solubili aducndu-i n masa apei unde sunt accesibili organismelor acvatice. CO2 + CO3Ca + H2O (CO3H) 2Ca Magneziul (Mg2+ mg/l) din ap se determin volumetric (STAS 6674/77). n apele piscicole concentraia de magneziu este mult mai sczut fa de cea a calciului, optimul fiind ntre 10-40 mg/l. De asemenea, este foarte important ca raportul Ca2+ / Mg2+ s fie n jurul lui 5:1. Dac nu se menine acest raport, apare un dezechilibru n fiziologia plantelor i animalelor. Cnd magneziul se gsete n cantiti mici influeneaz favorabil dezvoltarea plantelor i animalelor, ns atunci cnd se gsete n cantiti mari, fie datorit naturii terenurilor, fie datorit unor poluri, poate deveni duntor vieii materialului piscicol. Aciunea duntoare a magneziului, aflat n concentraii mari, poate fi combtut prin adugarea srurilor de calciu, ionul Ca2+ fiind antagonist ionului de Mg2+, astfel ca raportul s se pstreze n limitele de 5:1. n aceste situaii, pe terenurile nisipoase se adaug pulbere de CO3Ca, de mai multe ori, iar pe terenurile argiloase sau humice se adaug CaO. Magneziul se gsete n apele piscicole n principal sub form de carbonat i bicarbonat contribuind alturi de srurile de calciu la formarea sistemului de tamponare a apei.

Carbonaii (CO32- mg/l) se determin volumetric (STAS 3261/61), valorile optime pentru o ap piscicol fiind cuprinse ntre 0 i 20 mg/l. n apele piscicole carbonaii, bicarbonaii i CO2

liber formeaz unul din sistemele naturale de tamponare a apei. Sistemul tampon este acel sistem de substane care mpiedic apa s-i modifice reacia din cauza unor tendine externe sau interne la care este supus.

(CO3H) 2Ca CO2 + CO3Ca + H2O Carbonaii se afl ntr-un permanet echilibru cu bicarbonaii, prezena unora sau a celorlali n ap fiind dictat dup cum CO2 este n exces, n acest caz n ap are loc o scdere a cantitii de carbonai (iarna) sau CO2 este n deficit, n acest caz are loc o cretere a cantitiide carbonai (vara). Carbonaii sunt compui insolubili n ap, sau puin solubili, ei se gsesc depui sub forma unui praf alb pe fundul apelor, pe plantele submerse, n apele unde se dezvolt o vegeteie bogat, acolo unde procesul de fotosintez fiind foarte intens consum tot CO2 liber din ap.

Bicarbonaii (HCO3- mg/l) se determin volumetric, valorile optime pentru o ap piscicol fiind cuprinse ntre 200 -400 mg/l. Bicarbonaii de calciu sunt compuii solubili n ap, reprezint forma asimilabil a calciului, avnd un rol esenial n dezvoltarea organismelor vegetale i animale. Pe de alt parte, fac parte din sistemul de tamponare a apei, alturi de carbonai i CO2 liber. Prezena bicarbonailor n ap are o dinamic sezonier, fiind determinat, ca i n cazul carbonailor, dup cum CO2 este n exces (iarna), n acest caz n ap are loc o cretere a cantitii de bicarbonai sau CO2 este n deficit (vara), n acest caz are loc o scdere a cantitii de bicarbonai.

Clorurile (Cl- mg/l). Anionul clorur se determin volumetric, metoda fiind cunoscut i sub numele de metoda Mohr (STAS 8663/70). n apele piscicole cantitatea de cloruri este relativ mic, limitele admise fiind ntre 6-40 mg/l, depinznd foarte mult de natura terenului. Dac concentraiile de cloruri cresc, motivaia poate fi gsit n deversarea unor ape reziduale, fie mai ales n regiunile de delt i de terenuri srturate

Sulfaii (SO42- mg/l). Anionul sulfat se determin volumetric (STAS 8601/70). Valorile de 20-40 mg/l, considerate optime, nu sunt duntoare petilor, ns n condiiile creterii cantitii de substan organic, nsoit de creterea temperaturii i de deficitul de oxigen, se creaz condiii favorabile pentru dezvoltarea bacteriilor sulfat reductoare, care transform sulfaii n hidrogen sulfurat, substan toxic pentru organismele acvatice. n apa heleteelor sulfaii provin pe de o parte din solurile pe care este cantonat apa, mai ales dac solurile sunt sraturate se dizov n ap cantitai mai mari de sulfuri i cloruri, din alimentarea pluvial a heleteelor n perioada de primvar, prin eveporarea puternic a apei pe perioada de var sau o parte provin din mineralizarea substanelor organice ce conin sulf. Dac o cretere accentuat a clorurilor, pn la instalarea regimului salmastru (peste 2 mg/l) nu este duntoare, ci dimpotriv stimuleaz baza trofic, n schimb o cretere exagerat a sulfailor este duntoare dezvoltrii zooplanctonului i altor organisme acvatice.

Reziduul fix (mg/l) reprezint suma tuturor srurilor dizolvate n ap i a materialelor n suspensie i se determin gravimetric prin cntrirea materialului rmas dup evaporarea unei probe de ap nefiltrat, urmat de uscarea materialului la temperatura de 105 0C, pna la o masa constant (STAS 9187/84). Valoarea acestui parametru este dependent de natura apei i a terenului, de tipul terenurilor nconjurtoare i topografia lor, etc. Valoarea optim pentru apele piscicole este ntre 200 i 500 mg/l, concentraia maxim admis fiind de pna la 1000 mg/l. Suspensiile (mg/l) se determin gravimetric (STAS 9187/84). Principiul metodei const n detreminarea materiilor n suspensie din ap prin filtrare. Filtrul pe care se afl suspensiile, se usuc la 105 0C, se rcete n exicator i se repet cntririle pn la o mas constant. Suspensiile, formate n special din hidroxid feric geletinos, din tulbureala adus de apele de iroire de pe versani, prezint o concentraie optim ntre 30 60 mg/l, ns atunci cnd

depesc limita de 80 mg/l devin vtmtoare pentru branhiile petilor, determinnd asfixia petilor.

2. Indicatori ai capacitii de tamponare ai apei

Aciditatea apei se datorete prezenei n ape a dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali i a srurilor de acizi tari sau baze slabe, srurile de fier i de aluminiu, provenite de la exploatrile miniere sau din apele uzate industriale intrnd n aceast din urm categorie. Aciditatea total a unei ape exprim att aciditatea datorat acizilor minerali, ct i cea datorat dioxidului de carbon liber, n timp ce aciditatea mineral exprim numai aciditatea datorat acizilor minerali. Diferenierea aciditii totale de aciditatea mineral se poate face, fie prin utilizarea schimbtorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N pn la puncte de echivalen diferite i anume pn la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral i pH = 8,3 pentru titrarea aciditii totale. Alcalinitatea apei este condiionat de prezena ionilor bicarbonat, carbonat, hidroxid i mai rar, borat, silicat i fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentraia echivalent a bazei titrabile i se msoar la anumite puncte de echivalen date de soluii indicator. Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinitii (p) a apei datorat hidroxidului i carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinitii (m), datorat bicarbonatului. Valoarea alcalinitii (p) i (m) indic raportul existent ntre ionii de carbonat, dicarbonat i hidroxid n cadrul alcalinitii totale, relaiile dintre ele fiind prezentate n tabelul 2.19. Tabelul .Calculul relaiilor de alcalinitate

Valoarea alcalinitii (p)

OH- CO3

2- HCO3

-

0 0 0 m < m/2 0 2p m-2p m/2 0 2p 0

>m/2 2p-m 2(m-p) 0 m m 0 0

m = alcalinitatea fa de metiloranj n ml HCl 0,1 N p = alcalinitatea fa de fenolftalein n ml HCl 0,1 N

Alcalinitatea total (ml HCl /l) se determin volumetric (STAS 6363/76), se datoreaz

bazelor libere, carbonailor i bicarbonailor i se detrmin prin titrarea acestora cu HCl 0,1n. Valorile optime pentru o ap piscicol sunt de 2 -4 ml HCl /l. Cele mai productive ape sunt cele uor alcaline, n care pH-ul rmne aproape constant n jurul valorilor d 7,4-7,6, cu variaii mici n jurul acestor valori. Dac variaiile de pH sunt brute se poate produce un dezechilibru chimic i fiziologic care stresseaz petii putnd duce pn la moartea lor. Dac apele piscicole au rezerva alcalin asigurat (alcaliniti de la 0,2 6 ml HCl/l) ele pot rezista tendinelor de acidifiere datorate fie CO2 aprut n timpul nopii n procesele de

respiraie, fie datorat ploilor, mai cu seam cele nsoite de descrcri electrice, cnd crete cantitatea de nitrii, ceea ce sporete aciditatea, fie n cazul decalcifierii biogene care duce la variaii foarte mari ale pH-ului, de la 5,5 n timpul nopii, pn la 12 n timpul zilei. Petii s-au adaptat la viaa n ape alcaline, de aceea se dezvolt anevoios i se mbolnvesc n ape acide, mai ales puietul suport foarte greu cantitile mari de CO2 liber i aciditatea dat de acidul carbonic format conform reaciei CO2 + H2O H2CO3

Duritatea apei a fost inclus la capacitatea de tamponare a apei datorit ponderii carbonailor de calciu i magneziu n apele naturale. Se deosebesc urmtoarele tipuri de duritate:

- duritatea total reprezint totalitatea srurilor de Ca2+ i Mg

2+ prezente n ap;

- duritatea temporar reprezint coninutul ionilor de Ca2+

i Mg2+

legai de

anionul HCO-

3, care prin fierberea apei se poate nltura deoarece dicarbonaii se descompun n CO2 i n carbonai care precipit;

- duritatea permanent reprezint diferena dintre duritatea total i duritatea temporar, fiind atribuit ionilor de Ca

2+ i Mg

2+ legai de anionii Cl

-, SO4

2- i

NO3-.Acest tip de duritate rmne n mod permanent n ap, chiar dup fierbere.

n tabelul 2.20 este prezentat o clasificare a apelor dup duritatea lor.

Tabelul Clasificarea apelor dup duritate

Uniti de msur Clasa de duritate

1 2 3 4 mg/l 0-55 56-100 101-200 200-500 m val/l 0-1.1 1,1-2,0 2,0-4,0 4,0-10 Caracterizarea apei Moale Slab dur Moderat

dur Foarte dur

Duritatea total (0DT) a unei ape corespunde sumei concentraiilor cationilor de Ca2+ i Mg2+ care se gsesc n srurile de carbonai, bicarbonai, sulfai, fosfai, cloruri, etc. prezente n ap. Se determin volumetric prin nsumarea concentraiilor cationilor metalelor alcaline, indiferent de srurile de la care provin. Duritatea se exprim n grade duritate, care difer de la o ar la alta. n ara noast unitatea de msur a duritii este n grade Germane (0G), unui grad de duritate i corespund 10 mg CaO. Cea mai mare parte din duritatea total este datorat duritatii temporare (Dt) care corespunde sumei cationilor metalici din bicarbonai i carbonai. Duritatea este considerat un parametru destul de constant pentru un anumit tip de ap. Din punct de vedere piscicol o ap potrivit de dur (8-120G) este foarte productiv. Apele bogate n bicarbonai i potrivit aprovizionate cu carbonai i CO2 liber sunt considerate ape bine tamponate, care pot s neutralizeze variaiile de pH, datorit realizrii urmtorului echilibru. (CO3H) 2Ca CO2 + CO3Ca + H2O Tendina de acidifiere a unei ape piscicole este imprimat de CO2 liber, care va fi neutralizat de carbonaii prezeni, echilibrul deplasndu-se spre stnga. Tendina de alcalinizare a

unei ape piscicole este imprimat n cazul unor cantiti excesive de carbonai sau n cazul consumului CO2 liber n procesul de fotosintez. pH-ul apei. (Concentraia ionilor de hidrogen) pH-ul apelor naturale este cuprins ntre 6,5 - 8, abaterea de la aceste valori dnd indicaii asupra polurii cu compui anorganici . pH-ul i capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din proprietile eseniale ale apelor de suprafa i subterane, pe aceast cale asigurndu-se un grad

de suportabilitate natural fa de impactul cu acizi sau baze, srurile de Na+, K

+, Ca

2+ i Mg

2+

jucnd un rol esenial n acest sens. De subliniat c aceast capacitate de tamponare a pHului este deosebit de important nu numai pentru echilibrele din faza apoas, dar i pentru cele de la interfaa cu materiile n suspensie, respectiv cu sedimentele. Concentraia ionilor de hidrogen din ap, reprezint un factor important care determin capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme etc. ntre valoarea pH-ului apei i aciditatea sau alcalinitatea acesteia nu exist o identitate. Creterea alcalinitii sau aciditii nu sunt nsoite i de variaii corespunztoare ale pH-ului, datorit capacitii de tamponare de care dispun ndeosebi apele naturale. Principalul sistem tampon al apelor naturale l reprezint sistemul acid carbonic dizolvat/carbonai, pentru care pH-ul apei are valori cuprinse ntre 6,5-8,5. Viaa petilor este posibil n ape cu un pH cuprins ntre 5 i 8,5, ns cel mai bine petii se dezvolt n ape cu pH-ul cuprins ntre 7,2-7,8. Att scderile ct i creterile de pH sunt stressante pentru fauna piscicol determinnd apariia ulceraiilor i hemoragiilor n special la nivelul branhiilor. Pentru a se apra mpotriva acestor salturi de pH, petele produce cantiti sporite de mucus. Valorile de pH sub 4,8 i peste 9,2 poate fi letale pentu peti i celelalte organisme acvatice. Alcalinitatea crescut a unei ape provoac petilor o cauterizare a branhilor, observndu-se plgi cu aspect de gri, de culoare cenuie pe branhii, iar aciditatea crescut duce la cuagularea albuminei astfel c n ambele cazuri petii mor asfixiai. ntr-o ap piscicol pH-ul variaz sezonier i diurn fiind influenat de o serie de elemente si procese (fotosintez, de procesele de descompunere ale substanei organice, de ploi, viituri, zpad, etc), astfel:

n primul rnd elementele geologice i hidrologice (natura terenului i natura apei) determina valoarea pH-ului unei ape

n sezoanele ploioase de primvar i toamn, datorit ploilor abundente, pH-ul scade ca urmare a cantitailor mari de CO2 care se dizov n ap, putnd ajunge la valoarea de 5,5-6. i vara, n urma ploilor toreniale cu descrcri electrice pH-ul scade, de aceea prelevarea probelor de analiz nu trebuie s se fac imediat dup ploaie.

n timpul verii pH-ul este ridicat, ajungnd uneori pn la 9, ca urmare a intensificrii procesului de fotosintez, prin care plantele consum tot CO2 liber din ap i apoi pe cel legat n bicarbonaii solubili, dnd natere la hidroxidul de calciu, Ca(OH)2 care are o reacie complet alcalin.

n curs de 24 de ore ph-ul apei variaz, n special vara, fiind ridicat ziua datorita consumului de CO2 din ap n procesul de fotosintez, i sczut noaptea datorit producerii de CO2 n procesul de respiraie.

n condiiile unor cantitai mari de substan organic moart, depozitat pe funduri lipsite de oxigen, are loc o cretere a concentraiei de CO2 (adeseori i de H2 S) cee ce duce la scdere pH-ului. Dac apele sunt bine tamponate, adic au o rezerv de bicarbonai i de fosfai, scderea pH-ului se va face mai lent, n limite mai mici. Dac n cazul unor ape bine tamponate, cu o rezerv de 100 mg CaO/ litru au loc scderi brute ale pH-ului, aceasta poate indica o situsie extrem de poluare cu substan organic.

3. Gazele dizolvate

Oxigenul (mg/l) Oxigenul dizolvat se msoar volumetric, prin metoda Winkler, bazat pe oxidarea de ctre oxigenul molecular din ap, n mediu puternic alcalin, a hidroxidului de mangan bivalent la hidroxid de mangan trivalent (STAS 6536-88). Nevoia de O2 a petilor variaz dup specie, varst, stare fiziologic, etc. Se considera ca minimul de O2 necesar este de 3-5 mg /l.

Oxigenul intr n compozitia tuturor substanelor organice care alctuiesc organismele vii plante i animale, de aceea O2 este unul dintre cei mai importani factori biogenici. El asigur nu numai viaa hidrobionilor, ci i procesul de mineralizare a substanelor organice, care sunt transformate astfel n forme asimilabile de ctre plante.

n mediul acvatic sursele de provenien ale oxigenului sunt:

Atmosfera Intensitatea proceselor de difuzie i de dizolvare a oxigenului din atmosfer n ap sunt influenate de temperatur (invers propional), de presiunea atmosferic (direct proporional), de micarea apei (direct proporional). Aceste fenomene se petrec pn la atingerea gradului de saturare, grad care difer cu temperatura apei, presiunea atmosferei i de coninutul diferit de sruri.

Fotosinteza Apele cu o flor bogat, fie ca este reprezentat de microfite (alge) fie ca este reprezentat de macrofite (plante superioare) prezint o oxigenare bun apei. Dezvoltatre florei este posibil n condiii de transparen bun, de temperaturi favorabile. Exist deci o strns legtur ntre proprietile chimice, termice i optice ale apei.

Reaciile de reducere Eliberarea de oxigen n procesele de reducere a sulfailor, azotailor reprezint o surs mai puin important, din punct de vedere al cantitilor de oxigen cu care apa se poate aproviziona. n mediul acvatic cile de consum ale oxigenului, situaiile de deficit n oxigen dizolvat

sunt: Respiraia organismelor vegetale i animale din ap, n cazul n care densitatea lor este

ridicat, duce la dispariia oxigenului din ap. Popularea heleteelor cu densiti mari de material piscicol, mai ales n cazurile n care nu exist posibiliti adecvate de alimentare cu debite de primenire a apei, duce la reducerea coninutului de oxigen din ap. Dezvoltarea algelor n densiti foarte mari constitue, de foarte multe ori, principala cauz a strilor de hipoxie (concentraii sczute de oxigen dizolvat) i anoxie (lipsa total a oxigenului dizolvat), aceste fenomene fiind o consecin a fenomenului de nflorire a apelor. Dezvoltarea exagerat a numrului de alge pe unitate de volum face ca pe timpul nopii, cnd fotosinteza nu mai are loc, algele s consume prin procesul de respiraie tot oxigenul dizolvat.

Descompunerea substanei organice moarte. Daca apa conine, fie n suspensie, fie n stare de soluie, cantiti mari de substane organice, mai ales materii putrescibile, se

produce o scdere a concentraiei de oxigen dizolvat ca urmare a utilizrii lui de ctre microorganismele aerobe n procesul de descompunera a acestor substane organice. Scdera oxigenului dizolvat este strns legat de sporirea cantitii de substane organice din ap i de acumularea acestor substane pe fundul bazinelor. n apele sarace n O2 se petrece ns un proces de putrefacie a substanelor organice, care sunt transformate de microorganismele anaerobe n produi , sraci n oxigen, dintre care aproape toi sunt toxici: amine, H2S, NH3 etc. n lipsa oxigenului substanele minerale cum sunt azotaii pierd O2 i trec n NH3 apoi n N2 gazos, ce se pierde ieind din ap, iar sulfaii trec n sulfii, tiosulfii, H2S, sulfuri pn la S chiar, fcnd apa respectiv improprie pisciculturii din cauza acestor substane toxice.

Oxidarea compuilor minerali precum sulfii, hipoclorii, H2S, azotii duce la pierderea oxigenului dizolvat, dar apa se va mbogii n compui utili i se va reduce caracterul de toxicitate al compuilor lipsii de oxigen.

Izolarea apei de contactul cu aerul prin formarea podului de ghea care se menine pe o period mare. Efectul de dispariie a oxigenului este cu att mai accentuat pentru heleteele al cror fund este bogat n depozite humice i n detritus vegetal, datorit lipsei punerii pe uscat .

Amoniacul (NH3 mg/l) este un gaz toxic, care se formeaza prin descompunerea substantelor organice care contin molecula de azot. In transformarile pe care le sufera azotul organic pentru a se mineraliza, faza de amoniac este foarte periculoasa pentru hidrobionti. Acest gaz apare mai ales pe timpul iernii cand datorita podului de gheata cantitatea de oxigen din apa este mica. Se detrmin stectofotometric azotul amoniacal (STAS 8683/83), dup care se calculeaz cantitatea de amoniac cu formula: NH3 ( mg/l ) = 1,2158 N amoniacal ( mg/l ). Concentraia maxim admisibil de amoniac n apele piscicole este de 0,3 mg/l. Hidrogen sulfurat (H2S mg/l). Buna dezvoltare a petilor i celorlante organisme acvatice are loc n ape lipsite complet de hidrogen sulfurat, care este un gaz toxic pentru peti, totui ei pot tolera cantiti pn la 1 mg H2S /l. Dac o ap conine fier sau mangan acetia vor neutraliza hidrogenul sulfurat prin formare de sulfurii, n acest caz hidrogenul sulfurat poate crete pn la cteva miligrame la litru, fiind oarecum suportat de unii peti. Factorii apariiei hidrogenului sulfurat n heletee sunt pe de o parte o cretere a cantitii de substan organic moart, iar pe de alt parte o scdere sau chiar o lips a oxigenului dizolvat. Prezena hidrogenului sulfurat ntr-o ap piscicol denot nceprea proceselor de putrefacie a materiei organice de pe fundul apei, din lips de oxigen. Prezena hidrogenului sulfurat n izvoarele sulfuroase are o alt provenien, i anume demineralizarea sulfailor. Metanul (CH4 mg/l). Se formeaza mai ales vara in urma putrezirii celulozei din plante. Prezenta acestui gaz in apa arata un grad avansat de eurofizare, un proces intens de acumulare a substantelor organice si un mare deficit de oxigen.

4

APA CA MEDIU DE VIATA

Factorii chimici ai mediului acvatic influenta lor asupra hidrobiontilor

4. Substanele biogene Azotiii (NO2- mg/l) se determin spectofotometric (STAS 8900/2-71), concentraiile admisibile n apele piscicole se siutueaz sub valoareade 0,2 mg/l. Prezena azotiilor n apele piscicole este nedorit, ei artnd un stadiu avansat de descompunere a substanelor organice, n condiiile lipsei oxigenului. Azotiii sunt prezeni n apele cu deficit de oxigen, ncrcate cu substan organic, unde se dezvolt bateriile denitrificante, capabile s scoat azotul din compuii lui, trecndu-l prin forma de amoniac, pentru ca apoi s-l pun n libertate sub form gazoas. Azotai Azotii Amoniac (gaz) Azot (gaz) Prin acest proces de denitrificare, o parte important de azot este scoas din circuitul nutritiv, fiind trecut din materie folositoare n materie toxic (NH3 este toxic) sau este scos din ap (N2 iese afar din ap). Azotiii sunt substane instabile, ei fiind transformai n condiii de lips a oxigenului n amoniac, ns n condiii de bun aerare a apei, cum se ntmpl primvara i toamna, ei sunt oxidai imediat i trecui n azotai. Condiii pentru apariia azotiilor i a amoniacului apar fie vara, la temperaturi crescute, fie iarna, datorit podului de ghia format, n ambele cazuri oxigenul fiind deficitar. Amoniacul este toxic, dac se gsete n cantiti mai mari de 2 mg/l, el determin asfixia petilor i mortalitatea lor n mas. Azotaii (NO3- mg/l) Anionii azotat se determin spectofotometric (STAS 8900/1-71), valorile optime pentru apele piscicole se situeaz n intervalul 2,5 3 mg/l. Azotaii sunt formele asimilabile ale azotului constituind altri de fosfaii solubli, de srurile de potasiu elementele minerale de prim importan n fotosinteza plantelor, din care cauz se numesc elemente biogene. n apele piscicole, proveniena azotailor este fie din surse minerale, fie din surse organice: Sursele minerale sunt reperezentate pe de o parte de azotul atmosferic, care este

transformat n azotai de ctre bacteriile fixatoare de azot, Azotobacter sp., ce se gsesc n mlul de pe fundul apelor. Pe de alta parte, ploile toreniale nsoite de descrcri electrice aprovizioneaz apele cu cantitai importante de nitrii (NO2- ), care n mediul acvatic sunt apoi oxidate i trec n nitrai (NO3- ).

Sursele organice sunt reprezentate de organismele moarte, plante i animale, czute pe fundul apelor, ce sunt supuse procesului de mineralizare. Pe fundurile bine oxigenate intr n aciune bacteriile nitrificante care transform azotul legat organic trecndu-l prin mai multe trepte pna la azotai.

Azot proteic Amoniac Azotii Azotai

1

Plantele asimileaz foarte bine azotaii, care sunt uor solubili n ap, acetia trec de la plante la animale, n cadrul circuitului trofic, pentru ca n final s se ntoarc din noi n ap sub forma azotului proteic din organismele moarte i sub forma amoniacului din excremente. Din cauza marii solubiliti a azotailor, acetia nu pot fi transformai n compui greu solubili i deci nu se pot acumula pe fundul bazinelor, aa cum se ntmpl cu fosfaii. Cantitatea de azotai din apele piscicole variaz n funcie de o serie de factori precum temperetura, cantitatea de oxigen, cantitatea de substane organice i pH. Iarna, pe fundul apelor piscicole se gsesc mari cantiti de azotai, vara datorit utilizrii azotailor de ctre plantele fotosintetizante azotaii dispar din ap, n schimb, primvara i toamna, datorit circulaiei apei azotaii se gsesc uniform repartizai n toat masa apei. Amoniul (NH4+ mg/l) Se detrmin stectofotometric azotul amoniacal (STAS 8683/83), dup care se calculeaz cantitatea de amoniu cu formula: NH4+ ( mg/l )= 1,2878 N amoniacal ( mg/l ). Concentraia maxim admisibil de amoniu n apele piscicole este de 3,0 mg/l. Fosfaii (PO43- mg/l) Anionii fosfat se detrmin spectofotometric (STAS 10064/75), valorile optime pentru o ap piscicol sunt cuprinse ntre 0,05 1,5 mg/l, concentraia maxim admisibil fiind de 3 mg/l. n ap fosfaii se prezint sub urmtoarele forme: fosfat primar - PO4 H2 - uor solubil, asimilabil de ctre plante; fosfat secundar - PO4 H 2- uor solubil, asimilabil de ctre plante. Cantitile cele mai

nsemnate de fosfor sunt reinute de fitoplancton, dispariia fosfailor din ap se suprapune cu perioda de nmulire i maturare a algelor. ns i zooplantonul i chiar petii rein forforul prin suprafeele cu care vin n contact cu apa.

fosfat teriar - PO4 3- insolubil, fixat pe fundul heleteelor bogate n calciu i n humus, formeaz o rezerv de fosfor care, este mobilizat mai greu de pe fund, doar n condiii de micare a apei. Experienele au artat c la suprafaa sedimentelor n unele heletee exista de 100 de ori mai mult fosfor fa de apa heleteului, iar n cazul n care reacia sedimentelor este acid reinerea poate fi de aproape 1000 de ori mai mare fa de ap. Asimilaia fosfailor de ctre plante este mpiedicat n cazul cnd acetia sunt imobilizai la suprafaa humusului de ctre hidroxizii fierului i manganului, de ctre coloizii humusului.

Prezena n apele piscicole a fosfailor are dou surse: surse interne din plantele i organismele moarte, fosforul fiind un component esenial al

nucleoproteinelor, al ADP, ATP. Mineralizarea acestor substane organice se face mult mai uor fa de azotai, putndu-se realiza i fr ajutorul bacteriilor, n ape mai puin oxigenate.

surse externe ngrmintele minerale distribuite de ctre om n mod deliberat pentru mrirea productivitii apelor piscicole. n zilele noastre datorit polurii, apele curgatoare, ce constitue sursele de ap pentru acvacultur, se mbogaesc cu fosfor i alte elemente biogene datorit deversrilor din industrie, agricultur i municipaliti. Astfel, apele naturale prezint o ncrcare antropic cu nutrieni, care depeste condiiile normale, trecnd n zona de poluare cu nutrieni.

Ca i celelalte elemente biogene (N, K, Si) fosforul, un element biogen de prim importan, este folosit de ctre plante pentru realizarea produciei primare, i de aceea pe timpul verii de cele mai multe ori lipsete din ap, constituind hrana de predilecie a bacteriilor i a plantelor. Iarna n schimb, rezervele de fosfai se refac datorit trecerii fosforului din organismele moarte n fosfor mineral. ns, cantitile cele mai mari de fosfor sulubil n ap se gsesc primvara i toamna, cnd datorit mobilizrii sedimentelor, datorit cantitilor mari de CO2 liber din ap, se creaz

2

condiiile trecerii ntregii cantiti de fosfai tricalcici de pe fundul heleteului n fosfaii monocalcici i dicalcici, solubili n ap. ntre azot i fosfor exist o strns interaciune, prezena fosforului ajut bacteriile fixatoare de azot s acumuleze mai uor azotul din atmosfer, provoac procesele de amonificare i de nitrificare, nlesnind mineralizarea substanelor organice.

5. Substanele organice dizolvate (SOD)

Substana organic CCO-Mn (mg KMnO4 / l) sau cantitatea de substane organice

oxidabile din ap se determin volumetric (STAS 9887/74) Principiul metodei const n oxidarea substanelor oxidabile din ap, n principal organice dar i o serie de substane anorganice (azotii, sulfii, hidrogen sulfurat, etc.) cu ajutorul permanganatului de potasiu. Pentru apele piscicole valorile optime pentru substana organic sunt de 35 50 mg KmnO4 /l, valorile ce depesc 80 mg KmnO4 /l sunt considerate periculoase. Proveniena substanelor organice n apele piscicole este fie de natur autohton, fie de natur alohton, astfel:

Substana organic autohton provine din moartea organismelor vegetale i animale ce s-au dezvoltat n bazinele piscicole. Moartea acestora survine fie pe perioada verii, n cazul temperaturilor foarte ridicate, fie toamna, la sfritul perioadei vegetative. Densitile mari de peti vegetarieni consumatori de macrofite, care elimin cantiti mari de resturi vegetale nedigerate, duce la o cretere a substanei organice din ap, ceea ce provoac o scdere a coninutului de oxigen din ap, care trebuie compensat printr-un debit de recirculare mrit.

Substana organic alohton provine din apele reziduale industriale, agricole i municipale i ajunge n apele piscicole cu apa de alimentare. n plus, n tehnologia de exploatare a heleteelor piscicole se prevd activiti de distribuire a fertilizanilor organici, sub form de gunoi de grajd, n diferite cantitai.

n heletee substana organic moart se gsete sub urmtoarele forme: Substan organic dizolvat prezent n ap sub form de proteine, aminoacizi,

lipide, glucide, vitamine, enzime, etc. Se estimeaz c substana organic solvit reprezint 90-98% din ntraga cantitate de substan organic pe care o conin apele. Aceste substane pot face parte i din categoria ectorinelor, ca rezultat al procesului de metabolism, acionnd ca stimulatori sau inhibitori ai proceselor vitale ce se desfoar n mediul acvatic.

Substan organic coloidal; Substan organic n suspensie; Detritus

Cile de consum i transformare a substanei organice din apa i de pe fundul heleteelor sunt urmtoarele: Consumul substanei organice n procesul de hrnire a faunei acvatice. S-a constatat c n

primul rnd bacteriile beneficiaz de aceasta, apoi filtratorii din grupele rotiferi, bivalve, cladocere, copepode, etc. Chiar i la peti s-a evideniat utilizarea direct a substanei organice dizolvate prin procesele de osmoz.

Descompunera substanei organice n condiii aerobe. n apele bine aerate, att substanele organice din masa apei ct i cele care cad pe fund sunt supuse unui proces de mineralizare, favorabil acvaculturii, prin care substanele organice moarte, sub aciunea

3

microorganismelor oxidante, sunt transformate n substane minerale, singura form uor asimilabil de plante. n procesele de mineralizare rolul oxigenului este covritor.

Descompunera substanei organice n condiii anaerobe. n apele slab aerate, substanele organice de pe fundul heleteelor sunt supuse unui proces de putrefacie, defavorabil acvaculturii, prin care substanele organice moarte, sub aciunea microorganismelor reductoare, sunt transformate n produi azotai i sulfuroi sraci n oxigen, dintre care aproape toi sunt toxici: amine, hidrogen sulfurat, amoniac, etc. Dac cantitatea de oxigen dizolvat din ap este sub 4 mg/l, substanele organice sufer un proces de putrefacie, descompunerea azotailor i sulfailor fcndu-se dup urmtoarea cale:

azotai azotii (duntori) amoniac azot (toxic) (iese din ap) Sulfai sulfii tiosulfai hidrogen sulfurat sulf (toxic) (iese din ap)

n timpul verii, n apele ncrcate cu substane organice, datorit temperaturaturilor ce se menin mult timp ridicate, oxigenul descrete treptat, crete concentraia acizilor, pH-ul apei scade, producndu-se astfel un dezechilibru complet, chimic, biologic i fiziologic, care duce la mortaliti n mas a tuturor organismelor acvatice. Dac aceste scderi ale oxigenului sunt brute, pericolul este cu att mai mare pentru peti, nemaiavnd timpul necesar s se retrag n locurile mai bine aerate. n aceste cazuri se recomand fie o aerare i o mprosptare a apei, fie o tratare cu var, fie pescuirea, vidarea i lsarea heleteului n repaus o var i o iarn pentru mineralizarea substanei organice de pe fund n prezena aerului, soarelui, vntului, ngheului.

6. Substanele poluante toxice

Metalele grele includ plumbul, arsenul, mercurul, cadmiul, cobaltul, nichelul, seleniul, fierul, argintul, zincul, cromul, cobaltul, manganul. De regul nu se ajunge la intoxicaii acute, ns metalele grele au proprietatea de a se concentra n organismele vii, manifestndu-se toxicitatea cronic. Nivelele toxice sunt relativ bine cunoscute pentru om, dar nici pe departe pentru imensa diversitate de organisme acvatice. Contaminarea omului depinde mult de obiceiurile alimentare, vrst, stare de sntate etc. Conteaz foarte mult i forma, nivelul de absorbie i de toxicitate find diferit ntre Cr3+ i Cr6+ sau ntre mercurul metalic i cel legat organic. Aluminiul a produs uneori mortalitate piscicol sau a algelor. Micropoluanii organici sunt compui organo-clorurai, fenoli, cetone etc. Muli intr n clasa biocidelor (pesticide, fungicide, ierbicide, insecticide etc.). Exist peste 10 milioane de compui chimici, din care zeci de mii sunt n uz n industrie, ceea ce face ca n ap s poat ajunge o uria varietate, imposibil de identificat i dozat individual. De aceea se monitorizeaz numai compuii mai frecveni i mai toxici. Exist n