APA ELEMENT DE MEDIU Apa determin natura lumii fizice i biologice pe planeta noastr i reprezint cea mai importan i cea mai raspandit substan chimic. n natur, apa se gasete n toate cele trei stri de agregare: sub forma de vapori n atmosfer, sub forma lichid n ruri, mri i oceane i sub form solid n zapad i n ghea. Apa este un constituent major al corpului animal si al mediului inconjurator; alturi de aer, reprezint factorul de mediu absolut indispensabil vieii; apa reprezint o component esenial a materiei vii, indiferent de gradul de organizare. Pe de alt parte, apa este principiul alimentar de baz pentru vieuitoare; n prezena apei se desfoar toate procesele vitale. 1.1. Apa n natur Peste 2/3 din suprafaa terestr este ocupat de mri i oceane, care formeaz Oceanul Planetar; datorit acestui fapt, Terra este supranumit i planeta albastr. Din suprafaa total a Pmntului, evaluat la 510,10 milioane km2, Oceanul Planetar ocup 361,07 milioane 2 km , adic 70,8%. Apa existent la suprafaa Pmntului constituie hidrosfera, care poate fi considerat un nveli continuu care acoper n jur de trei sferturi din suprafaa globului pmntesc. Se poate spune ca apa se gsete peste tot i sub diferite forme: vapori, zpad, gheat, ploaie, cursuri de ap, mri, oceane, lacuri, ape subterane, fr a uita apa prezent n structura solului i a esuturilor vegetale i animale. Toate aceste forme particip la ceea ce este cunoscut sub numele de circuitul apei n natur. Se consider c, de cnd exist pe Pmnt, de aproximativ 4 miliarde de ani, cantitatea total de ap aflat pe planet, evaluat la 1 400 milioane de km3, nu s-a schimbat; acest volum de ap, care se transform necontenit dintr-o form n alta, de la vapori, la ap lichid sau ghea, perpetueaz ciclul etern al apei. Datorit temperaturilor ridicate, apele de la suprafa se evapor, trecnd n atmosfer sub form de vapori. Apa rezultat din respiraia vieuitoarelor, apa de la suprafaa vegetaiei, precum i apa coninut n porii solului se evapor n atmosfer. Vaporii de ap constituie umiditatea atmosferei i alctuiesc norii; acetia, ridicndu-se n straturile superioare ale atmosferei i intlnind zone mai reci, se condenseaz i cad pe pmnt sub form de precipitaii. O parte din aceste precipitaii rmn la suprafaa solului, constituind apele de suprafa, iar o alt parte ptrunde n sol, unde formeaz, deasupra straturilor impermeabile ale solului, pnzele de ape subterane (apa freatic). Rspndirea surselor de ap pe glob este foarte neuniform; n timp ce unele ri au ansa de a poseda rezerve enorme care se refac n fiecare an, altele nu au ap suficient i sunt confruntate cu probleme serioase privind asigurarea necesarului de ap pentru nevoile directe ale populaiei i pentru scopuri economice. Rezervele naturale de ap dulce sunt deinute, n proporie de 60% de 9 ri: Brazilia, Rusia, Statele Unite, Canada, China, Indonezia, India, Columbia i Peru. Dac pentru Islanda rezervele de ap sunt excesive (unui locuitor i revin 630 000 m3/an), pentru Asia, care concentreaz n jur de 60% din populaia mondial revin 30% din resursele de ap dulce, iar Amazonia cu 0,3% din populaie are la dispoziie 15% din resurse. n mai mult de 20 de ri din Africa de nord i din Orientul Apropiat (perimetrul care se ntinde de la Tunisia la Sudan i Pakistan), resursele de ap sunt foarte reduse 1000 m3/locuitor pe an. Creterea estimat a populaiei n urmtorii ani atrage dup sine creterea corespunztoare a necesarului de ap; cum rezervele de ap de pe Glob sunt relativ constante este pe deplin justificat ngrijorarea organismelor internaionale privind imposibilitatea asigurrii necesarului de ap pentru ntreaga populaie a Globului. De altfel, problema apei n lume nu se refer numai la nivelul rezervelor, ci i la calitatea apei; prin poluare intens cantiti semnificative de ap dulce sunt scoase din circuit. Paralel cu creterea consumului de ap potabil crete i volumul de ape reziduale, care nu ntotdeauna pot fi purificate corespunztor cerinelor impuse surselor de ap potabil. Creterea semnificativ a necesarului de ap nu este numai efectul exploziei demografice la nivel mondial, al creterii consumului de ap pentru nevoile individuale ale populaiei, ci i al dezvoltrii industriale i agricole fr precedent la nceputul acestui mileniu. Suprafeele agricole irigate au crescut de 5 ori fa de nceputul secolului trecut; numai n ultimii 40 de ani suprafeele agricole irigate n ri din Asia (China, India, Pakistan) i Statele Unite s-au dublat. n prezent, pe scar mondial, omul recolteaza pentru diferite scopuri n jur de 3 800 km3 de ap dulce pe an. 1.2. Apa principiu nutritiv Faptul c apa reprezint constituentul principal al organismelor vii sugereaz importana sa n meninerea vieii. Se tie ca organismul nu poate suporta o pierdere de ap care s depeasc 10-15% din cantitatea total pe care o conine.1

Apa este necesar desfurrii proceselor fiziologice normale din organism, ceea ce explic prezena sa n concentraii crescute n organismul animal i vegetal. n organismul uman, apa se gsete n concentraii cuprinse ntre 72,2% (nou-nscut de 0-6 luni) i 50,8% (la vrsta de 71-84 de ani). Apa este un aliment mineral de prima importan i de compoziia sa trebuie s se in seama cnd se apreciaz valoarea nutritiv a regimurilor alimentare ale unei regiuni date. Organismul uman i satisface nevoia de ap prin ingestie, sub form de ap potabil, diferite buturi i prin alimente n compoziia crora, apa ntra n cantiti variabile. La omul sntos, necesarul de ap este n raport direct cu cantitatea de ap eliminat de organism. Aceasta cantitate variaz n funcie de temperatura ambiant, modul de via, compoziia alimentelor ingerate. Necesarul de ap al organismului este de 1000-3000 mL/24 de ore la copil (la nou nscut, 140 mL/kg corp) i de 2000-2500 mL/24 de ore la adult (35 mL/kg corp). Aceste cantiti se asigur, mai ales, prin surse exogene i anume: ap potabil - 1300 mL/zi; consumul de alimente - 800 mL/zi. 1.3. Importana apei pentru activitatea uman Omul utilizeaz apa nu numai pentru satisfacerea necesitilor sale fiziologice ci i pentru alte necesiti directe, decorative, n scopuri economico-industriale, agricultur etc. Necesiti directe Omul consum apa pentru scopuri ca: igiena individual, pregtirea hranei, splatul vaselor etc. Pe plan mondial consumul mediu de ap potabil pentru o persoan este estimat la 40 L/zi; se apreciaz c sunt suficieni ctiva litri de ap pe zi/individ pentru a se spla ntr-un lavoar, 30-80 L pentru un du de 4-5 minute, 150200 L pentru o baie n cad, 80-120 L pentru splatul hainelor, 10-15 L pentru pregtirea hranei, 5-15 L pentru splatul vaselor manual i 13-31 L pentru un ciclu de splare a vaselor la main. Diferenele consumului de ap pentru o persoan pot merge de la 10 litri pentru un agricultor dintr-o zon srac la 100-200 L sau chiar 300-400 L pentru un cetean dintr-o ar puternic dezvoltat. n funcie de nivelul de civilizaie i de accesul la resursele materiale locuitorii din zonele urbane au acces la 230 L ap pe zi. Se estimeaz c cei 230 L de ap sunt folosii astfel: 1% ca ap de but; 6% pentru prepararea hranei; 59% igiena individual (baie, du); 22% splarea vaselor i a hainelor; 12% utilizri diverse (splarea mainii, stropirea plantelor, salubrizarea locuinei). Scopuri decorative: - fntni arteziene, lacuri artificiale - meninerea salubritatii centrelor populate; Necesiti economico-industriale: apa poate fi utilizat direct n procese de producie; cantitatea folosit n acest scop depinde de natura procesului tehnologic; Utilizarea n agricultur: apa este utilizat pentru irigaii, n zootehnie, piscicultur etc. n cursul secolului XX populaia Globului a crescut de la 1,7 miliarde de persoane n 1900 la mai mult de 6 miliarde n 2000, deci, practic s-a triplat. Consumul de ap potabil a crescut n aceeai period de aproximativ 6 ori. n condiiile n care cantitatea total de ap rmne constant, se pune tot mai acut problema incapacitii de a se asigura necesarul de ap pentru ntreaga populaie a Globului. n prezent se consider real situaia de stres hidric acuzat de unele organisme internaionale referindu-se la mai puin de 1700 m 3 disponibili pentru fiecare locuitor al planetei pe an. Pn n anul 2030, aproximativ jumatate din populaia Globului va tri n zone cu o lips acut de ap, arat raportul "Water in a Changing World (Apa intr-o lume schimbatoare) elaborat de experii Organizaiei Naiunilor Unite. Este incredibil cum, n multe ri ale lumii, apa este considerat nc o resur inepuizabil. Apa este, n fapt, o resurs limitat care a ajuns aproape de limitele sale. Nu am niciun dubiu ca aceasta va depasi pretul petrolului n numai civa ani, susine Horst Enzelmuller preedintele consoriului energetic german Techem AG. La resursele insuficiente de ap i repartiia inegal pe Glob, se adaug gestionarea ineficient a acestora, risipa i nu n ultimul rnd, poluarea intens a unor surse de ap potabil, care nu mai pot fi aduse n circuitul obinuit al apei dulci.2

Referitor la risipirea apei, se apreciaz c, global, numai 55% din apa colectat este ntr-adevr consumat, dar aceasta este redat mediului ca ap uzat i care, uneori nu mai poate fi adus la gradul iniial de puritate pentru a reintra n circuit. Restul, de 45% reprezint pierderile prin infiltrare n sol, scpri ale reelelor de transport pentru sistemele de irigaii sau alimentarea cu ap potabil i sunt redate mediului prin evaporare sau alimentarea bazinelor naturale de ap de suprafa i subterane. La fel, mai mult de jumtate din apa destinat pentru irigaii se pierde prin evaporare. n privina polurii, situaia devine uneori critic, deoarece degradarea ecosistemelor acvatice poate face inexploatabile rezerve impresionante de ap. 1.4. Categorii de ap Clasificarea apelor din natur se poate face dup numeroase criterii; coninutul n sruri minerale i originea apei sunt criteriile utilizate frecvent. Dup coninutul n sruri minerale apele se clasifica n ape dulci i ape sarate. Apa dulce este apa care, n mod natural are o concentraie redus n sruri i ndeplinete condiiile pentru a fi captat i utilizat pentru consum uman. Cantitatea total de sruri nu depete de obicei, 1 g/L. n aceast categorie se ncadreaz apa de precipitaii, apa rurilor, a fluviilor i a unor lacuri naturale. Apa srat este apa n care concentraia srurilor este mai mare de 24 g/L. Din cantitatea total de ap existent n natur, estimat la 1 400 milioane de km 3, cea mai mare parte (97,2%) se gsete form de ap srat, n mri, oceane i anumite ape subterane (Tabel I). Numai 2,8% (39,2 milioane km3) din cantitatea total de ap este ap dulce, din care gheurile polare reprezint 2,15%, apele subterane - 0,63%, apele de suprafa - lacuri, fluvii, ruri 0,019% i restul, de 0,001%, ap existent n atmosfer sub form de vapori. Tabel I Rezervele de ap ale Globului Rezerve de ap Ap srat Oceane Ape subterarene srate Lacuri cu ap srat Ape interioare Gheari Ape dulci subterane Ghea concasat Lacuri cu ap dulce Umiditatea solului Vapori ap din atmosfer Mlatini Fluvii i cursuri de ap Ap prezent in organisme Total ap Total ap dulce volum (x1000 km3) 1 338 000 12 870 85 24 064 10 530 300 91 16,5 12,9 11,5 2,12 1,12 1 386 000 35 029 % 96,54 0,93 0,006 1,74 0,76 0,022 0,007 0,001 0,001 0,001 0,0002 0,0001 100 68,7 30,06 0,86 0,26 0,05 0,04 0,03 0,006 0,003 100 % ap dulce

Ca suprafa, apa mrilor i oceanelor ocup 3,62108 km2, ghearii ocup 1,58107 km2 (puin mai mult de 10%) din suprafaa total (de 5,1108 km2) a globului pmntesc. Volumul mrilor i oceanelor este evaluat la 1,37109 km3 (aproximativ 1/800 din volumul planetei). Volumul ghearilor din regiunea arctic i Antarctica este apreciat la 2,9107 km3. La polul sud grosimea gheii este de 2700 m, iar n punctul cel mai adnc al continentului antarctic atinge 4200 m. Dac toti ghearii s-ar topi, nivelul oceanelor s-ar ridica cu aproximativ 80 m. Principalele surse de ap utilizabile de om sunt lacurile, rurile, apa existent n granulele solului i apele subterane mai puin profunde. Toate acestea reprezint n jur de 200 000 km 3 mai puin de 1% din apa dulce i numai 0,01% din cantitatea total de ap existent pe Glob. O mare parte din apa disponibil este risipit n timpul utilizrii de ctre om, ceea ce accentueaz deficitul de ap dulce n unele regiuni ale lumii. Refacerea rezervelor de ap dulce depinde de intensitatea proceselor de evaporare care au loc la suprafaa oceanelor; n fiecare an se evapor din oceane n jur de 505 000 km3 (un strat de 1,4 m grosime). n acelai timp,72 000 km3 se evapor de la suprafa solului. n privina precipitaiilor, 80% dintre acestea (n jur de 458 000 km3/an) cad pe ocean i restul de 119 000 km3/an deasupra solului. Diferena ntre3

aceasta cantitate i 72 000 km3 care se evapor de la suprafaa solului reprezint apele de iroire i reconstituie apele subterane, n jur de 47 000 km3/an. Dup origine, apele pot fi: ape meteorice, ape subterane i ape de suprafa. Ape meteorice Apele meteorice provin din precipitaiile atmosferice (apele de ploaie i cele rezultate din topirea zpezilor). Aceste ape sunt pure n momentul formrii dar se impurific strbtnd atmosfera; n momentul cderii sub form de ploaie sunt antrenate din atmosfer diverse particule (pulberi, germeni microbieni) i sunt dizolvate diverse gaze (amoniac, hidrogen sulfurat, oxizi de sulf i de azot etc). Ape subterane Apele subterane sunt ape care ocup zona saturat a solului. Apele subterane pot avea origine exogen dac se acumuleaz n urma infiltrrii apelor de precipitaii prin straturile solului, a infiltrrii apei lacurilor i rurilor prin albiile lor i prin condensarea vaporilor de ap din aerul teluric. Apa subteran mai poate rezulta i din condensarea vaporilor care se degaj din magmele aflate n profunzimea solului - originea endogen a apei subterane. Apele exogene, de infiltraie contribuie n cea mai mare msur la acumularea apelor subterane. Ape de suprafa Apele de suprafa sunt ape care curg sau stagneaz la suprafaa solului. Aceste ape provin din precipitaii atmosferice, din topirea zpezilor i din izvoare. Ele curg sau staioneaza la suprafaa solului n funcie de nclinarea acestuia. Compoziia acestor ape variaz n limite largi, n raport cu caracteristicile bazinului de alimentare, respectiv cu natura rocilor terenurilor din care i adun apele i pe care le traverseaz. n acelai timp, compoziia apei depinde de anotimp, de aportul i proprietile altor ape pe care le primesc. Ploile i topirea zpezilor produc modificri importante att cantitative ct i calitative deoarece, curgnd la suprafaa solului i splnd suprafaa acestuia, antreneaz tot felul de impuriti (germeni microbieni, suspensii, pesticide, fertilizani etc.) pe care le transport n ap. n afara acestor modificri inevitabile, apele de suprafa i modific compoziia pe unele sectoare i uneori pe distane apreciabile, din cauza folosirii lor n diverse scopuri (menajere, industriale, n agricultur etc) i ndeosebi dup deversri de ape reziduale, purificate necorespunztor, care pot modifica brusc i uneori semnificativ proprietile fizico-chimice i biologice naturale ale apei. 1.5. Proprietile apei Proprietile fiecrei categorii de ap sunt determinate de compoziia chimic specific, de factorii de mediu (temperatur, presiune atmosferic, precipitaii) i de volumul i puritatea apelor primite (ape de iroire, eflueni reziduali) de apele de suprafa sau infiltrate n sol i acumulate ca ape subterane. Individualizarea anumitor categorii de ap se realizeaz prin intermediul unor parametri specifici care caracterizeaz mirosul, gustul, culoarea, limpezimea, compoziia chimic, ncrctura microbiologic i biologic. Categoriile de parametri care sunt urmrii pentru caracterizarea diferitelor categorii de ap sunt: parametri senzoriali; parametri fizici; parametri chimici; parametri microbiologici; parametri biologici; parametri de radioactivitate. Proprieti senzoriale ale apei Din categoria proprietilor organoleptice ale apei fac parte gustul i mirosul. Gustul i mirosul apei pot fi cauzate de materii organice naturale prezente n ap, de produi chimici de sintez sau de substane anorganice dizolvate. n cazul apei supus procesului de dezinfecie prin clorinare, anumii compui din primele dou categorii de componente responsabile de mirosul apei, pot reaciona cu clorul i pot produce nrutatirea gustului i a mirosului apei. Gustul apei este determinat de prezena substanelor minerale, organice i a unor gaze dizolvate n ap. Gustul apei poate fi plcut (conine o cantitate mic de sruri dizolvate) i neplcut: gust dulceag determinat de cantiti mai mari de substane organice; srat exces de clorur de sodiu; amar exces de magneziu; ionii de vanadiu imprim apei gust amar, cei de zinc i de cadmiu gust astringent, fierul gust metalic, calciul gust slciu etc. Intensitatea senzaiilor gustative, pentru anioni, variaz n ordinea: nitrat > cloruri > bicarbonai > sulfai; pentru cationi: sodiu > magneziu > potasiu i fier > mangan. Dioxidul de carbon liber, n concentraie mai mare de100 mg/L, reduce foarte mult capacitatea srurilor de a provoca senzaii gustative.4

Prezena faunei sau florei acvatice n descompunere poate fi cauza unui gust particular al apei. n plus, o clas de bacterii - actinomicete - este responsabil de gustul i mirosul particular al apei. Mai rar, alte bacterii, ciuperci, zooplancton, nematode i anumite amibe pot conduce la apariia gustului sau mirosului particular al apei. Gustul i mirosul apei pot fi cauzate i de surse antropice (artificiale sau datorate interveniei omului), nelocalizate: ape de iroire, deversari de ape uzate comunale sau de eflueni industriali. n acest caz, situaia poate deveni grava n perioadele de debit crescut al surselor de ap, dup perioade prelungite de secet sau de nghe. Gustul i mirosul apei se pot modifica n timpul procesului de prelucrare n scop potabil, prin adugarea unor compui chimici care pot reaciona cu componentele apei; n general substanele cu aciune oxidant diminueaz gustul i mirosul apei dar, n unele cazuri, le pot intensifica. Cuantificarea gustului i mirosului apei este facilitat de posibilitatea de clasificare a acestora. n cazul mirosului, clasificarea permite simplificarea descrierii acestuia, furnizeaz o terminologie omogen, identific surse de miros posibile i ajut la alegerea celor mai potrivite metode de tratament. Ca urmare, mirosul apei poate fi ncadrat n una dintre cele 4 grupe: Grupa 1 miros de pmnt/mucegai: este mirosul cel mai des intlnit; uneori este decelat numai dup clorinarea apei; poate fi produs de actinomicete; Grupa 2 miros de clor; reprezint cauza frecvent a nemulumirii consumatorilor, atribuite clorinrii; Grupa 3 miros de iarb/de fn/de paie/de lemn, miros asociat adesea cu prezena resturilor vegetale n descompunere; Grupa 4 miros de mlatin/de fos septic/de sulf, poate fi de origine natural sau artificial; este foarte respingtor. Instalaiile casnice de aprovizionare cu ap pot constitui sursa de gust sau miros particular a apei: concentraii crescute de ioni metalici provenii din coroziunea evilor, hidrogenul sulfurat format n rezervoarele de ap cald, mirosul de mucegai al apei din instalaii nefolosite curent etc. n reeaua de distribuie a apei potabile sunt identificate 4 surse de gust i miros a apei: compui de origine biologic creterea numrului de microorganisme n diferite puncte ale reelei; produii de dezinfecie reziduali i subproduii de oxidare clorul rezidual sau compui formai prin aciunea clorului asupra substanelor organice din ap; compui rezultai din instalaiile de depozitare i din reeaua de distribuie ioni metalici (plumb, cupru, fier, zinc) antrenai din materialele din care sunt construite instalaiile; difuzia unor poluani din materialele plastice din care sunt construite instalaiile hidrocarburi i compui fenolici; Parametrii fizici ai apei Proprietile fizice ale apei, pe baza crora se apreciaz calitatea acesteia sunt: temperatura, turbiditatea, culoarea, conductibilitatea i radioactivitatea apei. Temperatura apei Temperatura apelor naturale de suprafa este n strns legtur cu variaiile termice ale atmosferei. Apele subterane, situate deasupra stratului izoterm (apele freatice), sunt, de asemenea, sub influena temperaturii atmosferice, cu att mai puternic cu ct adncimea la care se gsesc este mai mic. n zona izotermic temperatura apei rmne constant i aproximativ egal cu temperatura medie anual din locul respectiv. n orizonturile i straturile acvifere situate mai jos de zona izotermic, temperatura crete n medie cu 1C pentru fiecare 33 m. Apele reziduale au, de obicei, temperaturi mai mari dect apele naturale de suprafa. Datorit amestecului permanent, temperatura apei rurilor este aproximativ aceeai ntr-o seciune dat; n mri, oceane, lacuri i bazine de acumulare amestecul apei fiind mai puin intens, n aceeai seciune se nregistreaz diferene termice uneori de zeci de grade. Temperatura este un indicator preios pentru aprecierea calitii apelor naturale i reziduale. Aceasta influeneaz compoziia chimic a apei, deoarece solubilitatea srurilor depinde de temperatur. Creterea temperaturii mrete viteza de micare a moleculelor de ap i a unor procese fizico-chimice i biochimice; procesele de difuzie i de dizolvare se intensific, solubilitatea gazelor scade, sunt influenate procesele de autopurificare a apei. Temperatura apei este un parametru important pentru fenomenele biologice care au loc n ap, pentru compoziia chimic a apei (solubilitatea gazelor variaz semnificativ cu temperatura apei i presiunea atmosferic) i pentru procesul de prelucrare a apei n scop potabil. Caracteristicile fizice ale apei depind de temperatura sa. De asemenea, conductivitatea apei depinde de temperatur n momentul msurrii.5

Turbiditatea apei Turbiditatea apei, proprietate invers limpiditii (limpezimii) este determinat de prezena n ap a unor substane n suspensie stabil, care confer un aspect mai mult sau mai puin tulbure. Altfel spus, turbiditatea este un efect vizual care se traduce prin tulbureala apei. Tehnic, turbiditatea corespunde proprietii optice a apei de a permite luminii incidente de a fi deviat (difracie) sau absorbit de particule n suspensie. Transparena (limpezimea) reprezint grosimea stratului de ap prin care se mai observ conturul unui disc meninut n ap. Transparena este invers proporional cu turbiditatea apei. De asemenea, transparena este invers proporional cu culoarea apei. Turbiditatea apei este cauzat de prezena unor particule sau coloizi, componente ale nmolului acvatic, argilelor, planctonului i a numeroase microorganisme. Originea acestor particule poate fi natural (acizi humici, particule provenind din degradarea resturilor vegetale i animale sau din eroziunea solului) sau antropic (deeuri industriale, agricole sau urbane). Apele de suprafa au o turbiditate care depinde de intensitatea precipitaiilor atmosferice, datorit substanelor insolubile antrenate de pe suprafaa solului, prin apele de iroire. Turbiditatea apei din instalaiile de depozitare sau din reeaua de distribuie a apei potabile (n cazul apelor supuse procesului de coagulare, floculare, filtrare) poate fi cauzat de post-coagularea coagulantului rezidual dizolvat, de dezvoltarea unor microorganisme, de antrenarea suspensiilor depuse pe pereii rezervoarelor sau a conductelor i chiar de coroziunea materialelor din care sunt construite instalaiile. Turbiditatea influeneaz proprietile senzoriale ale apei dar i ali parametri de calitate, bacteriologici sau chimici: proprietile bacteriologice ale apei: microorganismele (virusuri, bacterii, protozoare) se adsorb pe particulele responsabile de turbiditate; aceasta le permite s se dezvolte mai repede, deoarece substratul nutritiv pentru microorganisme este la rndul sau adsorbit la nivelul particulelor n suspensie i devine mai uor mobilizabil. n acelai timp, formaiunile nou formate prin adsorbie protejeaz microorganismele de aciunea substanelor dezinfectante utilizate n tratamentul apei. proprietile chimice ale apei: particulele n suspensie au o anumit capacitate de adsorbie a unor ioni metalici (cupru, mercur) sau a unor compui organici (pesticide etc). Determinarea turbiditii apei nu const n msurarea direct a cantitii de particule n suspensie, ci n aprecierea efectului de difuzie al acestora asupra luminii. Msurarea turbiditii permite evaluarea limpiditii relative a apei. n prezent sunt cunoscute trei principii de msurare a turbiditii: metoda firului de platin - msurarea grosimii stratului de ap de la care nu se mai observ un obiect (disc) scufundat; metoda opacimetric - compararea probei de ap de analizat cu o suspensie artificial cu turbiditate cunoscut; determinarea nefelometric - aprecierea intensitii difraciei unui fascicul luminos care traverseaz o soluie n care sunt particule n suspensie. Exprimarea turbiditii se realizeaz prin uniti de msur diferite, dependente sau nu de metoda aplicat: ~ metoda picturii de mastic determinarea opacimetric este realizat prin comparare cu o soluie martor de mastic vegetal; ~ uniti de turbiditate Jackson (Jackson Turbidity Unit, JTU) - metod empiric ce corespunde nlimii coloanei de ap de la care flacra unei lumnari privit vertical nu mai este vizibil; ~ uniti formazin de turbiditate (Formazin Turbidity FTU Unit,) - compararea probei cu o soluie martor de sulfat de hidrazin i de hexametilentetramin; citirea turbiditii se face la 860 nm, sub un unghi de 90; ~ uniti nefelometrice de turbiditate, UNT (Nephelometric Turbidity Unit, NTU) - citirile turbiditii se fac sub un unghi de 90, dar la lungimi de und diferite de 860 nm; aplicabile numai pentru determinri nefelometrice; ~ uniti formazin - nefelometrice de turbiditate (Formazin-Nephelometric Unit, FNU), aplicabile numai pentru determinri nefelometrice. Compararea acestor uniti ntre ele nu este totdeauna posibil, deoarece nu fac apel la aceeai metod de determinare; pentru ultimele trei tipuri de uniti se poate scrie relaia: 1 FNU = 1 FTU = 1 NTU. Limita de detecie obinuit pentru nefelometrele utilizate frecvent n laboratoarele de analiz a apei este de ordinul 0,1 UNT, ceea ce corespunde la n jur de 20 particule/mL; o turbiditate de 0,5 UNT echivaleaz cu aproximativ 1000 particule/mL iar 5 UNT corespunde unei turbiditi de 20 000 particule/mL. Turbiditatea mai mare de 5 UNT este, n general, vizibil cu ochiul liber.6

Turbiditatea reprezint unul dintre parametrii de calitate pentru apa potabil. Reducerea turbiditii i aducerea sa la valori acceptate pentru ap potabil reprezint o msur de apreciere a eficacitii procesului de prelucrare a apei n scop potabil; de asemenea, turbiditatea este considerat indicator al prezenei chisturilor de Giardia i de Cryptosporidium. Culoarea apei Culoarea apelor naturale variaz n funcie de compoziia acestora. n mod normal, apele pot avea o culoare slab galben datorit prezenei acizilor fulvici i humici provenii din sol. Materiile organice (alge, protozoare), produi naturali provenii din descompunera vegetaiei (substane humice, taninuri, lignine - componente rezistente la aciunea bacteriilor), pot imprima o culoare particular apei. Prezena unor substane minerale poate imprima apei o anumit culoare. Culoarea apei poate fi culoare real - determinat de prezena substanelor dizolvate (minerale sau organice) i culoare aparent, influenat de materiile n suspensie. La apele cu turbiditate sczut culoarea real i culoarea aparent sunt practic identice. Apele a cror turbiditate est mai mare de 3 JTU (uniti Jackson de turbiditate) au, n general, o tent galben, roie sau brun. Prezena srurilor dizolvate, a coloizilor i a substanelor solide n suspensie determin, n funcie de concentraia lor, diferite coloraii. Astfel, srurile de mangan imprim o culoare brun, cele de fier o culoare portocalie, compuii vanadiului o coloraie galben, apele dure (bogate n calciu i n magneziu) i cele care conin sulfai au o culoare albstruie etc. n anumite situaii, apele de suprafa pot fi intens i diferit colorate n funcie de apele reziduale insuficient purificate, care sunt deversate (industria siderurgic, uzinele chimice, industria hrtiei, rafinriile). Intensitatea culorii apei este exprimat n uniti platin-cobalt (Pt-Co). Apele a cror culoare este mai slab de 10 uniti Pt-Co sunt considerate incolore; valorile intensitii culorii pot ajunge pn la 200 300 uniti, n care caz, apa este puternic poluat prin deversare de ape reziduale din industria crbunelui, industria chimic. Culoarea apei poate afecta utilizarea acesteia n scopuri casnice, industriale sau n scop recreativ. Apa utilizat pentru scopuri recreative (apa vine n contact direct cu pielea) nu poate depi 100 uniti Pt-Co; apa destinat splrii hainelor sau ca surs de ap potabil nu poate depi 15 uniti de culoare. Conductivitatea apei Conductivitatea electric a apei corespunde conductanei unei coloane de ap cuprins ntre doi electrozi metalici cu suprafaa de 1 cm2, aflai la o distan de 1cm unul de altul. Unitatea de msur este microSiemens/cm (S/cm). Pentru ap, conductivitatea exprim mineralizarea acesteia; valoarea este dependent de temperatur (determinat la 20C). Se consider c valorile conductivitii (n S/cm) corespund cu salinitatea apei (mg/L). Valoarea recomandat de OMS pentru conductivitatea apei destinate consumului uman este de 400 S/cm. n funcie de conductivitate, apa poate fi: de calitate excelent, 50 - 400 S/cm; de calitate bun, 400 750 S/cm; de calitate mediocr, dar utilizabil, 750 - 1500 S/cm; cu mineralizare excesiv, neutilizabil pentru consum uman, peste 1500 S/cm. Apele meteorice fiind cele mai srace n substane minerale au conductivitatea cea mai scazut, n timp ce apele subterane cu mineralizare mai crescut au o conductivitate mai ridicat. Radioactivitatea apei Radioactivitatea apei se datorete att particulelor radioactive antrenate, ct mai ales prezenei unor elemente radioactive naturale n sol ca: uraniu, thoriu, radiu, potasiu, radon etc. Radioactivitatea apei este influenat de constituia geologic i compoziia chimic a solului, temperatura i profunzimea apei. Apa poate cpta o radioactivitate artificial datorit polurii cu substane radioactive folosite n industrie, medicin, cercetare stiinific. Poluarea apei cu substane radioactive se poate realiza att prin deversarea unor reziduuri lichide sau solide care conin substane radioactive, ct i prin cderile radioactive ca urmare a contaminrii atmosferice cu asemenea compui. 1.6. Compoziia chimic a apei Spre deosebire de apa pur, apele naturale sunt solui cu compoziie complex, generat de solubilitatea substanelor cu care vin n contact n timpul circuitului su n natur. Capacitatea de dizolvare a apei se manifest7

chiar din momentul condensrii vaporilor n atmosfer i continu mai intens la contactul cu solul. La curgerea pe suprafaa solului sau prin infiltrare n sol, apele de precipitaii se mbogesc n substane minerale i organice. Compoziia chimic a apei i dinamica acestei compoziii sunt diferite, n funcie de condiiile fizico-geografice i de caracterul unitii acvatice (ru, lac, ocean, ap subteran). n cazul apelor subterane, compoziia chimic este determinat de adncime, natura rocilor, temperatur, presiune. n timpul circulaiei sale la suprafa sau n profunzimea solului, apa vine n contact cu numeroase substane organice i anorganice, cu solubiliti diferite; astfel, include n compoziia sa un numr mare de elemente chimice. Se poate afirma c este posibil ca n apele naturale s fie prezente toate elementele sistemului periodic. Majoritatea dintre ele sunt prezente n cantiti foarte mici i nu influeneaz proprietile apei. Constituirea unei anumite compoziii a apelor naturale este determinat de: factori cu aciune direct (sol, roci, organisme); factori cu aciune indirect (clima, relieful, vegetaia, regimul hidrologic). Aciunea factorilor direci se manifest odat cu infiltrarea apei n soluri i n roci; cantitatea de oxigen dizolvat se micorez iar cea de dioxid de carbon crete, ca urmare a oxidrii substanelor organice. Prin contactul ndelungat cu solul i cu rocile prin care circul, apele i pot schimba compoziia chimic iniial pe baza schimbului de ioni; astfel, ionii Ca2+ trec din soluie n sol i o cantitate echivalent de Na+ trece din sol n ap. Procesul este reversibil i, n funcie de coninutul iniial n ioni ai apei, compoziia acesteia se mbogete n unul dintre cele dou elemente. Organismele vii i produii activitii lor biologice influeneaz marcant compoziia chimic a apei: scade coninutul n oxigen dizolvat i crete cel n dioxid de carbon, ca urmare a proceselor de oxidare aerob a substanelor organice; crete coninutul n amoniac, nitrii, nitrai sau fosfai (substane biogene); are loc extragerea din ap, de ctre organismele acvatice, a unor elemente chimice (N, P, C, Ca, K, microelemente); unele organisme concentraz siliciul pentru constituirea scheletului propriu. Factorii cu aciune indirect sunt expresia condiiilor fizico-geografice (de mediu) n care se desfoar aciunea factorilor direci. Clima joac o importan de prim ordin la formarea compoziiei apelor naturale. Ea determine bilanul caloric, precipitaiile, regimul hidrologic, i implicit, dizolvarea i depunerea srurilor. Relieful influeneaz elementele climatice i regimul chimic al apelor naturale. Vegetaia are un rol important att n cadrul unitilor acvatice, ct i pe uscat. n cadrul unitilor acvatice, vegetaia are o aciune direct care se manifest asupra compoziiei ionice i a substanelor oganice dizolvate. Pe uscat, vegetaia contribuie la formarea solurilor i la acumularea resturilor organice, care reprezint surs de substane dizolvate i transportate ulterior n unitile hidrografice. Transformarea resturilor de substane organice creaz condiiile de migrare a elementelor chimice i de formare a compoziiei chimice complexe a apelor naturale. Regimul hidrologic este, de asemenea, factor esenial pentru formarea compoziiei chimice a apei i se manifest sub diferite forme. Astfel, compoziia chimic a apei din ruri depinde de sursele de alimentare (ploi, zpezi, gheari, ape subterane), a apei din lacuri i din mrile mrginae depinde de existena i compoziia apei afluenilor etc. Substanele dizolvate n mod normal n ap se pot clasifica n: gaze;substane minerale;substane organice. Gazele din ap Gazele din ap sunt oxigenul, dioxidul de carbon i hidrogenul sulfurat. Oxigenul Oxigenul este un gaz a crui prezen n ap este absolut necesar pentru a ntreine viaa organismelor acvatice i a asigura desfurarea proceselor biochimice de purificare a apei. Creterea, respectiv, scderea coninutului de oxigen din ap este determinat de o serie de procese i anume: Procese care mbogesc coninutul apei n oxigen, pot fi: procese fizice difuzia natural a oxigenului din atmosfer, care este invers proporional cu temperatura apei i direct proporional cu presiunea atmosferic; difuzia depinde i de mrimea suprafeei de contact a apei cu atmosfera i de turbiditatea apei; procese biologice reprezentate de fotosinteza vegetaiei acvatice; n prezena cantitilor mari de alge verzi i a radiaiilor solare, aportul oxigenului prin fotosintez este apreciabil, aprnd uneori fenomene de suprasaturare; Procese care determin scderea coninutului de oxigen dizolvat n ap: procese fizice datorate creterii temperaturii apei i scderii brute a presiunii atmosferice;8

procese chimice oxidarea unor compui chimici existeni n ap: sruri de fier i de mangan bivalent, sulfuri, hidrogen sulfurat, sulfii; procese biochimice consumarea oxigenului dizolvat din ap de ctre germenii aerobi care particip la mineralizarea substanelor organice n procesele de autopurificare ale apei; aceste procese care au vitez mai mare n sezonul cald determin scderea apreciabil a coninutului de oxigen n apele de suprafa. Dioxidul de carbon Dioxidul de carbon prezent n ap provine din descompunerea materiilor organice prin procese biochimice sau ca rezultat al respiraiei organismelor acvatice. n apele subterane poate proveni din procese geochimice. Scderea coninutului de bioxid de carbon din ap este rezultatul degajrii acestuia n atmosfer, a proceselor de fotosintez a fitoplanctonului i a transformrii bicarbonailor n carbonai insolubili. Dioxidul de carbon se poate gsi n ap sub form de dioxid de carbon liber i dioxid de carbon combinat (semilegat sub form de bicarbonai i legat sub form de carbonai). Prezena acestor forme ale dioxidului de carbon este dependent de valoarea pH-ului. Astfel, la pH sub 4 se gsete n ap numai CO2 liber, la pH = 8,4 se gsete n ap numai CO 2 semilegat (bicarbonai); la pH = 10,5 este prezent numai dioxid de carbon legat (carbonai). Ionii HCO3-, CO32- i CO2 liber se gsesc n echilibru, conform reaciei: 2HCO3- CO32- + CO2 * + H2O n prezena ionilor de calciu reacia este urmtoarea: Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O Dioxidul de carbon existent n prezena ionilor bicarbonat reprezint CO2 de echilibru. Dioxidul de carbon agresiv reprezint diferena dintre CO2 liber total i CO2 de echilibru. Dioxidul de carbon agresiv acioneaza asupra dioxidului de carbon legat (carbonai) i l transform n dioxid de carbon semilegat (bicarbonai). Echilibrul chimic relativ al carbonatului de calciu, cunoscut sub numele de echilibru calco-carbonic se poate deplasa sub aciunea dioxidului de carbon a crui concentraie crete i acioneaz asupra carbonatului de calciu pe care l dizolv ape agresive sau prin precipitarea carbonatului de calciu n cazul scderii concentraiei n CO2 ape incrustante. Dioxidul de carbon agresiv este mai frecvent n apele subterane. n apele de suprafa, prezena dioxidului de carbon favorizez dezvoltarea algelor (verzi i albastre), fenomen care poate modific caracteristicile organoleptice, fizice i chimice ale apei. Hidrogenul sulfurat Hidrogenul sulfurat din ap poate avea origine mineral sau organic. Hidrogenul sulfurat de origine mineral se gsete n apa subteran de mare adncime datorit proceselor de reducere a sulfailor sub aciunea bacteriilor sulfuroase. Hidrogenul sulfurat de origine organic se gsete mai ales n apa de suprafa i se datorete descompunerii anaerobe a substanelor organice sau impurificrii cu ape reziduale. Deci, existena hidrogenului sulfurat n ap este condiionat de: prezena unor cantiti mari de substane organice, capabile s creeze deficit de oxigen dizolvat; prezena unor substane organice cu sulf n molecul; prezena bacteriilor capabile s transforme compuii cu sulf din molecul n hidrogen sulfurat. Substanele minerale din ap Substanele minerale reprezint totalitatea substanelor anorganice dizolvate n ap; coninutul substanelor minerale este mai scazut n ap de suprafa, variind cu sezonul i nivelul precipitaiilor atmosferice. n sezonul secetos concentraia substanelor minerale este mai crescut i constant. Apa meteoric, o dat ajuns pe pmnt, poate strbate prin straturi permeabile de sol pn ajunge la o ptur impermeabil (argil), deasupra creia formeaz o pnz de ap subteran - ap freatic. Apa freatic poate reaprea spontan la suprafa solului sub form de izvoare sau este captat (fntni, puuri sau sonde). Compoziia chimic a acestei ape variaz cu natura rocilor cu care a fost n contact. Cel mai sczut coninut n substane minerale dizolvate l are apa izvoarelor de munte (reziduul fix aproximativ 50 mg/L) i aceea provenit din topirea ghearilor. Apele freatice au de obicei un coninut mai mare n substane minerale (n jur de 2 g/L). Apele rurilor conin i substane minerale n suspensie sau n stare coloidal. n funcie de concentraia lor n ap, substanele minerale se clasifica n doua grupe: substane prezente n concentraii mai mari de 1 mg/L care formeaz grupa macroelementelor i cele care se gsesc n concentraie mai mic de 1 mg/L i care formeaz grupa microelementelor. n funcie de cantitatea de substane minerale (gradul de mineralizare), apele naturale pot fi grupate n trei categorii: ape slab mineralizate, cu mineralizarea sub 500 mg/L;9

ape mineralizate care au mineralizarea cuprins ntre 500-1000 mg/L; ape puternic mineralizate, cu o mineralizare de peste 1000 mg/L. Totalitatea substanelor minerale din ap reprezint reziduul fix. Macroelementele prezente n apele naturale sunt reprezenate prin Ca2+, Mg2+, Na+, K+, sub forma srurilor: cloruri, sulfai, carbonai, bicarbonai etc. Dup natura srurilor care predomin, apele pot fi: bicarbonatate, cnd conin concentraii crescute de bicarbonai de calciu, sodiu sau magneziu; clorurate cnd conin concentraii mari de cloruri de sodiu, potasiu sau calciu; sulfatate, cnd conin sulfai de sodiu, de potasiu sau de magneziu etc. Microelementele sunt componente naturale ale apei care, aduse n organism o dat cu apa, exercit o influen deosebit asupra unor procese vitale, condiionnd starea de sntate a consumatorului. Cele mai importante microelemente din ap se gsesc sub form de compui ai iodului, fluorului, magneziului, cobaltului, fierului, cuprului, bromului, molibdenului, zincului, borului, seleniului etc. Concentraia acestor microelemente n ap este uneori de ordinul microgramelor, cu valori mai crescute n ap subteran. Astfel, Co2+ este prezent n concentraii cuprinse ntre 0,26-1,3 g/L, F-, n concentraii de 0,11 mg/L, I- 5- 50 g/L, Mn2+ 800 g/L, Br- 300 g/L. n general, apele din ara noastr se caracterizeaz printr-un coninut redus de iod i fluor. Substanele minerale din ap se pot clasifica n substane care se gsesc n mod normal n ap, deci constituieni normali ai acesteia i substane care apar prin impurificarea apelor. Principalii ioni din apele naturale sunt: calciu, magneziu, sodiu, potasiu, clorur, fosfat, bicarbonat, carbonat. Prezena lor este legat de dizolvarea srurilor din rocile sedimentare sau a celor care se formeaz din dezagregarea rocilor eruptive sau metamorfice. Proporia n care srurile solubile din roci contribuie la formarea compoziiei chimice a apei este diferit: MgSO4 - 30%, NaCl - 26,4%, KCl 25,6%, KHCO3 24,9%, Na2SO4 16%, NaHCO3 8,7%. Variaii mai mici n concentraie n apele naturale prezint sodiul i potasiul; ionii sulfat sunt antrenai n ap n concentraii mai sczute n prezena ionilor de calciu cu care formeaz sulfatul de calciu greu solubil. Srurile de calciu (bicarbonai, mai rar sulfai i, foarte rar cloruri) sunt prezente ntotdeauna n apele de suprafa i subterane, concentraia lor fiind n relaie cu particularitile litologice ale straturilor acvifere. Ionul calciu apare n urma dizolvrii calcarelor, dolomitului, gipsului i din descompunerea rocilor magmatice i metamorfice. n apele bogate n dioxid de carbon, concentraia ionilor Ca2+ variaz semnificativ datorit variaiilor de pH, conform echilibrului reaciei: Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O Dac n ap predomin anionul sulfat iar concentraia dioxidului de carbon este mic, concentraia ionilor de calciu este sczut. Ionul magneziu este un component constant al apelor naturale; el provine din rocile sedimentare (dolomit, calcar) i din mineralele de magneziu cuprinse n rocile magmatice sau metamorfice. Solubilitatea srurilor de magneziu, ca i a celor calciu este dependent de coninutul n dioxid de carbon. Carbonatul de magneziu pur este mai solubil dect carbonatul de calciu dar coninutul n magneziu al apelor este, n general mai sczut dect cel al calciului. Aceasta se explic prin: dizolvarea mai lent a dolomitului, fixarea mai accentuat a magneziului din sol de ctre plante i prin concentraiile mai mari ale calciului n scoara terestr. n apele marine, concentraia de magneziu este de 3-4 ori mai mare dect cea a calciului, datorit fixrii acestuia din urm de plante i animale care-l utilizeaz pentru formarea scheletului. Sodiul, asociat n special, cu ionul Cl- (mai rar cu SO42- i foarte rar cu HCO3-) este foarte rspndit n apele naturale n care provine din rocile sedimentare salifere. Potasiul provine din srurile de potasiu, asociate cu cele de sodiu n rocile sedimentare. Cu toate c, n scoara terestr potasiul este la fel de rspndit i de solubil ca i sodiul, concentraia acestuia est mult mai mic dect a sodiului; aceasta se explic prin faptul c ionii de potasiu particip la formarea mineralelor secundare, argiloase, insolubile n ap, precum i rezistenei mai mari la descompunere a multor minerale cu potasiu fa de cele cu sodiu. De asemenea, potasiul este reinut n cantiti importante n organisme, n special n plante. Ionii bicarbonat (HCO3-) i carbonat (CO32-) reprezint cele mai importante specii chimice din apele naturale n care nsoesc, de obicei, ionii de calciu i de magneziu. Provin, n cea mai mare parte din dioxidul de carbon din atmosfer dar i din dioxidul de carbon format n sol i din circuitul rocilor sedimentare. Disocierea ionului bicarbonat n ion carbonat i ioni de hidrogen are loc la valori de pH mai mari de 8,2. La valori de pH cuprinse ntre 8,2 i 4,5 ionii carbonat reacioneaz cu protonii i formeaz ioni bicarbonat. La pH mai mic dect 4,5 cea mai mare parte a bicarbonailor se transform n acid carbonic. Sulfatul (SO42-) este prezent n toate apele naturale nsoind ionii de calciu i de magneziu, mai rar sodiul i foare rar fierul. n perioada iniial a hidrosferei, sulfaii au luat natere, probabil, prin oxidarea sulfurilor din rocile eruptive i din gazele vulcanice. n prezent, sulfaii provin din roci sedimentre i din oxidarea sulfurilor din roci sedimentare i roci eruptive.10

Ionul sulfat se poate forma i pe cale organic, prin procese biochimice n care se formeaz, iniial, hidrogenul sulfurat, care prin oxidare duce la formarea sulfatului. Sulfatul este unul dintre componenii apelor de precipitaii (n concentraie de 2mg/L), n care provine din particulele de praf care conin minerale cu sulf, care prin oxidare formeaz dioxid de sulf, apoi ioni sulfat. De asemenea, hidrogenul sulfurat i dioxidul de sulf din aer reprezint surse de ion sulfat n apa de precipitaii. Clorurile (Cl-) reprezint un element important al apelor naturale, dei este un constituent minor al scoarei terestre. Originea lor n ap poate fi mineral i organic. Clorurile pot proveni din zcmintele de sare, din roci sedimentare care conin clorur de sodiu, din rocile magmatice din erupiile vucanice, care pierd clorul la contactul cu atmosfera. Apele de precipitaii, care antreneaz pulberi i gaze din atmosfer sunt, de asemenea, o surs mineral de cloruri din ap. Sursa organic a clorurilor din ap este reprezentat de splarea natural de ctre apele meteorice a resturilor organice, de apele reziduale comunale i industriale care se infiltreaz n straturile acvifere sau sunt deversate n apele de suprafa. Dintre compuii minerali care indic impurificarea apelor amintim: amoniacul, nitriii, nitraii, fosfaii, ioni ai metalelor grele etc. n ap, ionul amoniu (NH4+), forma redus a azotului provine n principal din descompunerea proteinelor naturale coninute n fitoplancton sau n microorganisme. Apele reziduale industriale i apele de iroire pot, de asemenea, contribui la creterea concentraiilor de ioni amoniu n ap. Substanele care conin azot pot proveni i din degradarea de ctre microorganisme, n prezena oxigenului, a substanelor organice prezente. Prin reaciile de dezaminare ale aminoacizilor din moleculele proteice rezult amoniac care este oxidat la nitrit i apoi la nitrat. Nitraii i nitriii sunt ioni prezeni n mod natural n elementele de mediu ca rezultat al nitrificrii ionului amoniu prezent n ap i n sol; bacterii din genul Nitrosomonas transform amoniacul n nitrit iar cele din genul Nitrobacter continu oxidarea nitritului la nitrat. Concentraiile mari de nitrai n ape pot proveni i din solul bogat n aceste sruri. Dar, prezena nitrailor n ap este atribuit, n mare parte, activitii umane; utilizarea fertilizanilor naturali i de sintez n agricultur favorizez apariia nitrailor n ap. Descompunerea materiilor vegetale i animale, reprezint o alt surs de compui cu azot n ap. Concentraiile de nitrat i de nitrit n ap pot fi exprimate sub form de nitrat (NO 3-), nitrit ( NO2-) sau sub form de azot: 1 mg NO3-/L este echivalent cu 0,226 mg azot (N)/L; 1 mg NO2-/L este echivalent cu 0,304 mg azot/L. Fosfaii sunt prezeni n ap, n mod natural, n concentraii care nu depesc 1 mg P 2O5/L. Prezena fosfailor n concentraii mai mari se datorete unor impurificri din solul bogat n fosfai dup utilizarea unor ngraminte fosfatice sau prin impurificarea cu ape reziduale comunale care conin detergeni. Fosfaii i nitraii sunt susceptibili de a favoriza dezvoltarea algelor n ap, ceea ce conduce la fenomenul de nflorire a apelor, cu repercusiuni nefavorabile asupra procesului de autopurificare a apei i de prelucrare a apei n scop potabil. Apa oceanelor conine n medie 35 g sruri la litru (din care 27 g sunt reprezentate de clorura de sodiu). Mrile interioare au concentraii n sruri fie mai mari (Marea Mediteran) fie mai mici dect apa oceanelor. Concentraiile medii ale substanelor minerale din apa oceanelor sunt redate n tabelul II. Alturi de aceste elemente, n apa oceanelor sunt prezente altele 50, n concentraii mult mai mici. Se poate afirma c toate elementele coninute n scoara pmntului pot fi prezente i n ap mrilor i oceanelor. Marea Neagr conine n jur de 17,7 g sruri la litru, din care 14 g clorur de sodiu. De exemplu, ntr-o ton de ap de mare, sunt coninute 0,000004 g de aur. Se constat c n apa oceanului concentraia srurilor de potasiu este mult mai mic n comparaie cu cele de sodiu. Acest lucru este determinat de faptul c primele sunt mult mai puternic reinute de sol. Aceast proprietate a solului este de o mare importan pentru viaa plantelor i, indirect, pentru om; alimentele de origine vegetal reprezint o surs important de potasiu pentru organismul uman. Unele dintre srurile mai puin solubile dizolvate n ap pot precipita i mpreun cu alte componente minerale sau organice nedizolvate prezente sedimenteaz permanent pe fundul oceanului. Tabel II Concentraia medie a ionilor n apa oceanelor Ionul Clor Sodiu Magneziu Sulf Calciu Concentraia (mg/L) 19000 10600 1300 900 40011

Ionul Bor Siliciu Fluor Azot Argon

Concentraia (mg/L) 4,8 3,0 1,3 0,8 0,6

Potasiu Brom Carbon Oxigen Stroniu

380 65 28 8 8

Litiu Rubidiu Fosfor Iod Bariu

0,2 0,12 0,07 0,05 0,03

S-a calculat c n fiecare an sedimenteaz, n acest fel, aproape 2300 milioane tone de sruri, din care cea mai mare parte revine carbonatului de calciu. Aceste sedimente persist numai n zonele mai puin adnci ale oceanului; la adncimi mari, ca urmare a creterii coninutului de dioxid de carbon dizolvat (dioxid de carbon agresiv), carbonatul de calciu precipitat, se dizolv din nou. Substanele organice n ap sunt prezente materii organice naturale i de sintez, sub form solvit, ca suspensii sau n stare coloidal. Materiile organice naturale provin n ap din mai multe surse: activitatea biologic a organismelor acvatice, descompunerea organismelor vegetale, animale i a microorganismelor, din apele de iroire i din apele reziduale i de aceea este dificil de a prezenta o compoziie medie. Coninutul n materii organice poate fi exprimat prin: carbon organic total (COT); pentru o ap de suprafa COT este format din 90% carbon organic dizolvat (COD) i 10% alte materii organice; consum chimic de oxigen (CCO), oxidabilitate, determinat prin oxidare cu permanganat de potasiu n mediu acid, la cald; consum biochimic de oxigen (CBO5); carbon organic dizolvat (COD), materia organic ce rmne dup filtrarea apei pe o membran cu pori de 0,45 m; carbon organic dizolvat biodegradabil (CODB); este estimat prin diferena ntre COD iniial i COD determinat dup o period de incubaie de 28 de zile n prezena unei suspensii bacteriene (AFNOR T 90318). Pentru apele de suprafa valoarea CODB reprezint n jur de 30% din COD. Materiile organice din ap influeneaz direct parametrii de calitate ai apei: culoare, miros, gust, coninut n trihalometani i, mai ales, stabilitatea biologic a apei la nivelul reelei de distribuie. Pentru apele de suprafa utilizate ca surs de ap potabil coninutul n materii organice, exprimat n carbon organic total (COT), variaz ntre 2 i 10 mg/L, iar consumul biochimic de oxigen (CBO5) are valori de 2 - 20 mg/L. Pentru apele subterane COT este de 0,5 - 1 mg/L. 1.7. Poluarea apei Apa este unul dintre elementele de mediu care ajut omul s se debaraseze de deeurile lichide sau chiar solide. Este uor a ne debarasa de aceste reziduuri aruncndu-le ntr-un ru sau ntr-un lac. n cantitate mai mic sau mai mare, aruncate intenionat sau ajunse accidental, sunt purtate de ap i nu dispar practic niciodat; persist ca atare sau sub forma unor compui de descompunere i constituie poluanii din ap. Uneori, chiar natura este la originea unor poluri; spre exemplu, apele de iroire care spal terenuri foarte srate ajung n apele de suprafa, care nu mai pot fi utilizate n piscicultur etc. Dezvoltarea excesiv a florei acvatice ntr-un timp prea scurt, consecin a eutrofizrii apelor prin creterea coninutului n azot i fosfor (prin utilizarea ngrmintelor), duce la scderea drastic a coninutului n oxigen al apei i apariia proceselor de putrefacie a vegetaiei care antreneaz moartea faunei acvatice. Cel mai adesea, cursurile de ap sunt poluate de reziduuri urbane, agricole sau industriale care conin substane chimice de sintez pe care procesele naturale de autopurificare care au loc n ap nu le pot transforma. Chiar n cantiti mici (micropoluani), aceste substane pot mpiedica utilizarea apei n scopul destinat. Pe de alt parte, numeroase substane chimice ptrund n ap ca urmare a utilizrii lor cotidiene n gospodrie (detergeni, insecticide) sau n agricultur (ngrminte, antiduntori) etc. Acestea impurific apele de suprafa i subterane, solul, aerul atmosferic. Substanele chimice poluante din ap modific proprietile acesteia (miros, gust, culoare) i o fac improprie pentru diferite utilizri. O mare parte din poluanii din ap au aciune toxic asupra organismului uman, fie direct la consumarea acesteia ca ap potabil, fie indirect prin poluarea alimentelor de origine vegetal sau animal. Tipuri de poluare n cazul apei se cunosc mai multe tipuri de poluare:12

poluarea biologic - bacteriologic, virusologic, parazitologic - tipul cel mai vechi de poluare a apei; este legat n mod direct de activitatea uman i de prezena faunei acvatice; poluarea fizic - se refer la poluarea apei cu substane radioactive, cu substane insolubile cu densitate mic, cu substane sedimentabile; tot n aceast categorie se ncadreaz poluarea termic a apei; poluarea chimic - reprezentat prin prezena n ap a substanelor chimice, minerale sau organice, provenite mai ales din impurificri cu ape reziduale i ape de iroire, n concentraii diferite. Factorii care conduc la poluarea apei Poluarea apei este rezultatul aciunii simultane i repetate a numeroi factori: factori demografici, reprezentati de densitatea populaiei dintr-o anumit zon; intensitatea polurii este proporional cu densitatea populaiei; factori urbanistici, corespunztori dezvoltrii aezrilor umane care utilizeaz cantiti mari de ap, care revin n natur sub form de ape uzate, intens impurificate; nivelul de dezvoltare economic, mai ales industrial a unei regiuni. Surse de poluare Sursele de poluare ale apelor sunt numeroase i pot fi clasificate dup diverse criterii. Astfel, pot fi surse naturale sau surse artificiale, surse organizate sau neorganizate, surse accidentale sau sistematice etc. Poluarea apelor subterane Apele reziduale comunale, reziduurile menajere depozitate pe sol polueaz i contamineaz apele subterane ndeosebi cu substane organice i ageni biologici, iar reziduurile industriale (lichide sau solide), prin infiltrare n sol, impurific apele subterane prin substanele chimice pe care le conin. Reziduurile solide i semisolide rezultate din centrele populate i ntreprinderile industriale depozitate pe suprafaa solului pot impurifica apele subterane, mai ales dac straturile de sol sunt permeabile sau insuficiente ca grosime. Compuii solubili prezeni n aceste reziduuri, compuii de degradare ai materiilor organice i germenii microbieni ajung prin infiltrare n apa subteran. Poluarea apelor de suprafa Impurificarea apelor de suprafa se poate datora apelor reziduale comunale rezultate de la nivelul centrelor populate, prin intermediul sistemului de canalizare. Aceste ape se caracterizeaz printr-un coninut crescut n germeni microbieni inclusiv germeni patogeni, parazii i ou de parazii. De asemenea, aceste ape conin substane organice biodegradabile care consum cantiti mari de oxigen dizolvat n ap. Apele reziduale comunale pot fi deversate n apele de suprafa numai dup ce sunt supuse procesului de purificare. Poluarea apelor de suprafa se poate datora i deversrilor de ape reziduale industriale. Acestea se caracterizeaz prin prezena de substane chimice, uneori nedegradabile sau cu grad crescut de toxicitate. Deversarea apelor uzate, accidental sau dup purificarea necorespunztoare n apa de suprafa, distruge organismele acvatice i face apa bazinului receptor improprie de a mai fi utilizat n scopul destinat iniial. Poluarea apelor cu detergeni ridic probleme multiple datorit implicaiilor de ordin sanitar i toxicologic. O mare parte din detergenii folosii sunt compui anionici (alchil-sulfonai, alchil-aril-sulfonai etc) greu biodegradabili, astfel nct se constituie ca impurificatori importani ai apelor. Detergenii prezeni modific gustul i mirosul apei; datorit proprietilor tensioactive ncetinesc sau mpiedic procesele de purificare. Substanele radioactive reprezint un alt grup de poluani ai apelor de suprafa. Poluarea radioactiv a apelor de suprafa este cauzat de apele reziduale provenite de la reactoarele nucleare, de la instalaiile de extracie i tratament a minereului radioactiv, din laboratoarele de cercetri i dinunitile de tratament. Radionuclizii evideniai n apele provenite de la rcirea reactoarelor sunt 13N, 16N, 17N, 19O, iar printre radionuclizii provenii din celelalte surse, se cunosc: 90Sr, 137Cs, 144Cs, 125Sb, 226Ra, 228Ra. Efectele polurii apei Poluarea apei nu este ntotdeauna vizibil. Apa unui ru sau a unui lac poate prea curat, chiar dac este puternic poluat. n apele subterane, care reprezint surse de ap potabil pentru majoritatea populaiei rurale, identificarea unor poluani specifici este dificil. Apoi, efectele polurii nu se manifest imediat; uneori efectele nocive asupra organismului apar dup muli ani de utilizare a unei surse de ap. Un aspect particular al polurii apei l reprezint ploile acide, ca rezultat al polurii atmosferice transfrontaliere la mare distan. Emisiile poluante pentru atmosfer sunt transportate pe toat surafaa Globului de ctre curenii de aer. n atmosfer, poluanii primari prezeni iniial n emisiile poluante se transform, prin reacii fotochimice specifice, n poluani secundari. Muli dintre acetia sunt mai toxici dect substanele din care provin.13

Spre exemplu, oxizii de azot se pot transforma n acid azotic sau n compui peroxidici puternic oxidani. Dioxidul de sulf poate fi transformat n acid sulfuric. Precipitaiile antreneaz aceti poluani i cad pe sol sub form de ploi acide, care ajung n apele de suprafa i perturb echilibrul ecosistemului acvatic, cu consecine negative asupra mediului. Dac poluarea face apa improprie consumului uman, n scopuri decorative i de agrement, n agricultur i n industrie, n acelai timp, degradeaz mediul prin distrugerea vieii acvatice, reducerea capacitii de reproducere a vieuitoarelor care triesc n ap i, indirect, influeneaz calitatea vieii omului. Toate aceste aspecte se constituie n efecte ale polurii apei, concretizate ca: efecte asupra sntii omului i animalelor, modificarea proprietilor organoleptice, efecte ecologice, efecte economice. Potenialul toxic al poluanilor din ap Efectele polurii apei se rsfrng asupra sntii omului. Trebuie semnalat faptul c efectele toxice nu sunt privite doar prin prisma simptomelor demonstrabile ale intoxicaiilor acute, subacute sau cronice ci i aceea a efectelor cronice datorit microcantitilor de poluani ingerate zilnic, aprnd astfel pericolul unor efecte de lung durat. Consumarea apei potabile care conine poluani chimici sau diferii ageni biologici (bacterii, virusuri, parazii) are drept consecine diferite mbolnviri, cunoscute ca maladii hidrice neinfecioas (de natur chimic) sau de natur infecioas. Modificarea caracterelor senzoriale ale apei Un alt efect al polurii apelor cu substane chimice l reprezint modificarea caracterelor organoleptice ale apei. Substanele chimice prezente pot imprima apei un gust i miros particulare, pot modifica turbiditatea i culoarea apei. Toate aceste modificri limiteaz folosirea apei de ctre populaie n scopul pentru care a fost destinat iniial. Efecte ecologice Efectele ecologice ale polurii apelor decurg din aciunea poluanilor asupra echilibrului biologic din natur. Impurificatorii din apele de suprafa perturb procesele biologice normale ale vieuitoarelor din ape. Echilibrul biologic al diferitelor biocenoze din ap este deosebit de sensibil la modificri minime ale compoziiei acesteia. Sunt distruse microorganismele din ap, dereglndu-se prin aceasta procesele naturale de autopurificare. Sufer, de asemenea, i alte organisme acvatice. Este vorba de efectele nocive ale poluanilor asupra animalelor acvatice, importante pentru economia multor ri. Efecte economice Utilizarea apelor poluate este limitat att n industrie ct i n agricultur. Apele poluate nu pot fi folosite n procese industriale deoarece perturb procesul tehnologic. Astfel, coninutul mare de sruri de calciu i de magneziu imprim apei o duritate ridicat care impiedic buna funcionare a cazanelor prin depunerea srurilor sub form de cruste. Se semnaleaz defeciuni ale instalaiilor de rcire cauzate de apele dure. Apa cu un nivel ridicat de sruri de fier, de mangan i dioxid de carbon nu poate fi folosit la fabricile de hrtie. Apele poluate nu pot fi utilizate nici n agricultur, pentru irigaii. Poluanii chimici din apele reziduale distrug vegetaia, mbogesc solul n compui chimici care contribuie att la poluarea chimic a solului i la diminuarea fertilitii, ct i la distrugerea culturilor agricole. Agenii biologici care polueaz apele reziduale, contamineaz plantele alimentare cu germeni microbieni sau cu ou de parazii cu implicaii asupra calitii produselor alimentare. Dac apele poluate produc neajunsuri n agricultur, trebuie s se in seama de faptul c i agricultura contribuie la poluarea apelor. Substanele chimice utilizate n tratamentele fitosanitare sau pentru fertilizarea terenurilor agricole, sunt antrenate de precipitaii i sunt vehiculate n apele de suprafa. Dac sunt prezente pe sol n cantiti mari, aceste substane chimice se pot infiltra i n apele subterane pe care le impurific i le fac improprii pentru consumul uman. 1.8. Autopurificarea apelor Apele de suprafa, ca i cele subterane, au proprietatea de a se debarasa de impuritile primite, proprietate cunoscut sub denumirea de autopurificare. n acest fel, dup o anumit perioad de timp, apa poate s ajung la calitile pe care le-a avut nainte de a interveni poluarea. Autopurificarea este definit ca ansamblul proceselor autonome de natur fizico-chimic i biologic care redau apei poluate prin produi organici sau minerali n suspensie sau n soluie, puritatea anterioar polurii. Autopurificarea apelor de suprafa Substanele poluante din ap se mpart n dou categorii: substane care persist nemodificate n ap, nefiind supuse proceselor de autopurificare i substane care nu persist, fiind modificate sub aciunea acestor procese.14

O substan persistent este aceea a crei concentraie este n raport direct cu diluia, substana nefiind descompus, modificat chimic sau ndeprtat fizic ca efect al proceselor naturale. De aceea, n cazul acestor substane, putem prevedea, prin determinarea concentraiei lor ntr-un afluent ori efluent, ce concentraie se va realiza n rul primitor, atta vreme ct parametrii fizici ai amestecului nu se modific pe parcurs. Clorurile reprezint un exemplu tipic de substan persistent care nu se modific ca efect al autopurificrii, concentraia lor fiind n funcie numai de diluie. Un poluant nepersistent, este acela care este supus proceselor biologice sau fizice (altele dect diluia) care tind s-l modifice sau s-l ndeprteze din soluie ori din suspensie. Spre exemplu, amoniacul este oxidat biochimic la nitrit i apoi la nitrat care este asimilat de alge i n cele din urm este folosit de organismele animale din ap. Procesele de autopurificare ale apei pot fi fizice, chimice sau biologice. Procese fizice Procesele fizice joac un rol important n autopurificarea apei i constau n: diluie amestec; dup deversarea apelor reziduale ntr-un receptor (ru fluviu, lac) are loc o dilue a acestora din urm n masa apei receptorulu ducnd la diminuarea gradului de poluare; sedimentare; sedimentarea const n depunerea treptat a substanelor minerale i organice n suspensie n ap rului, depunere care se realizeaz n funcie de mrimea, forma i greutatea particulelor. Un rol important n sedimentarea poluanilor l are temperatura apei (sedimentarea efectundu-se mai bine la temperaturi mai ridicate), adncimea ei i mai ales viteza de curgere (cu ct aceasta este mai redus cu att sedimentarea este mai accentuat). Concomitent are loc i o scdere a numrului de germeni care, fiind n mare parte adsorbii de particulele insolubile, sedimenteaz odat cu acestea. Procesele fizice de autopurificare a apei sunt favorizate de anumii factori: Radiaiile ultraviolete care exercit o aciune bactericid ndeosebi la suprafaa apelor, intensitatea lor fiind influenat de gradul de turbiditate al apei; Temperatura apei influeneaz procesele de sedimentare, dar mai ales, acioneaz direct asupra germenilor microbieni prezeni n ap, n sensul c acetia, fiind adaptai la temperatura corpului uman, nu ntlnesc condiii prielnice de supravieuire n ap. Indirect, temperatura apei influeneaz purificarea apei i determin viteza reaciilor chimice i biochimice care au loc n ap contribuind la autopurificarea acesteia. Procese chimice Procesele chimice joac un rol secundar n autopurificarea apei. Ele se reduc la procese de neutralizare, oxidare, reducere, precipitare, adsorbie, absorbie, care au loc ncepnd de la locul deversrilor ntre diveri poluani sau ntre acetia i componente normale ale apei primitoare. Procese biochimice Prin transformarea substanelor biodegradabile de ctre flora microbian, n prezena oxigenului, rezult compui cu molecula mic (NH3, NO2-, NO3-, PO43-). Procesele biochimice de transformare i descompunere a materiei organice sunt complexe i diverse. Jocul complex al aciunilor i interaciunilor dintre aceste diferite grupe determin transformarea i dezintegrarea substanelor organice, scindarea moleculelor cu greutate molecular ridicat i mineralizarea lor. Radiaiile solare, prin lumina ultraviolet acioneaz ca i factori fizici, distrugnd bacteriile de la suprafa apelor. Oxigenul dizolvat particip, de asemenea, la oxidarea substanelor organice din ap. Salinitatea apei mrilor i oceanelor contribue n mod natural la procesul de autopurificare prin faptul ca unele microorganisme nu sunt capabile s supravieuiasc n mediul puternic salin, iar alte microorganisme nu se pot nmuli n aceste condiii mediu. Procesele de autopurificare ale apei se desfoar n mod diferit i se evideniaz prin indicatori de asemenea diferii, dup cum este vorba de poluri cu substane organice uor biodegradabile provenite din ape reziduale comunale sau dimpotriv, poluri cu substane greu biodegradabile, provenite din apele reziduale industriale. 1. 9. Apa potabil Apa potabil (apa bun de but, apa pentru consum uman) se definete ca fiind apa care prezint caracteristici organoleptice, fizico-chimice i igienico-sanitare care i permit s fie consumat fr a afecta starea de sntate a consumatorului. Conform legislaiei n vigoare (Anexa I):Prin ap potabil se nelege apa destinat consumului uman, dup cum urmeaz: - orice tip de ap n stare natural sau dup tratare, folosit pentru but, la prepararea hranei ori pentru alte scopuri casnice, indiferent de originea ei i indiferent dac este furnizat prin reea de distribuie, din rezervor sau este distribuit n sticle ori n alte recipiente; - toate tipurile de ap folosit ca surs n industria alimentar pentru fabricarea, procesarea, conservarea sau comercializarea produselor ori substanelor destinate consumului uman, cu excepia cazului n care15

Ministerul Sntii i Familiei i Ministerul Agriculturii, Alimentaiei i Pdurilor aprob folosirea apei i este demonstrat c apa utilizat nu afecteaz calitatea i salubritatea produsului alimentar n forma lui finit. 1.9.1. Surse de ap potabil Ca surs de ap potabil pot fi utilizate: ape meteorice, ape subterane, ape de suprafa. n funcie de puritate, de natura i complexitatea operaiilor de prelucrare n scop potabil, legislaia Uniunii Europene (Directiva European 98/83/CE din 3 noiembrie 1998, pulicat n Decret 2001-1220 din 20 noiembrie 2001, revizuit la 01.01, 2006) definete trei categorii de surse de ap potabil (Anexa II): categoria A1 - ap bun - ap care necesit un tratament fizic sumar i dezinfecie; categoria A2 - ap medie - ap care necesit tratament fizico-chimic normal i dezinfecie; categoria A3 - ap mediocr - ap care necesit tratament fizico-chimic intens, tratare cu crbune activ i dezinfecie. Ape meteorice De obicei, apele meteorice nu ndeplinesc cerinele igienice, motiv pentru care nu sunt indicate pentru alimentare cu ap potabil; au debit foarte variabil i adeseori redus, au coninut crescut n germeni microbieni, gust fad datorit lipsei srurilor minerale etc. Apa meteoric poate fi utilizat n scop menajer pentru splat i gtit, fiind o ap moale, srac n sruri de calciu i de magneziu. Ape subterane n raport cu adncimea la care se gsesc, apele subterane pot fi clasificate n ape freatice i ape de adncme. Apele freatice sunt acele ape care se acumuleaz n cursul procesului de infiltrare deasupra primului strat impermeabil de sol. Ele sunt lipsite de presiune i au nivelul hidrostatic liber. Colectivitile din mediul rural, de regul, se alimenteaz cu ap din pnzele freatice, pe care le exploateaz prin fntni de adncimi variabile, de la 2-3 m pn la 10-12 m i chiar mai mult. Cnd se gsesc la adncimi mici, de numai ctiva metri, apele freatice prezint variaii de debit i ale proprietilor organoleptice, fizice i chimice (Tabel IV, Anexa II). n acelai timp, sunt uor impurificate de la suprafaa solului, mai ales atunci cnd exist pe sol reziduuri de natur menajer sau industrial. Folosirea apelor freatice direct ca ap potabil, se face cu mari precauii: captarea n amonte de centrele populate i obiectivele industriale, alegerea pnzelor acvifere de la o adncime mai mare; amenajarea corespunztoare a captrii; asigurarea zonei de protecie sanitar. n general, apele freatice sunt ape de categoria A2. Ape de adncime (interstratale) Aceste ape sunt situate sub primul strat impermeabl de sol (pnze de ap interstratale), cel inferior permind acumularea apei, iar cel superior asigurnd protecia sa. Prin stratul impermeabil superior, pnzele de ap interstratale sunt izolate pe ntinderi mari de precipitaiile atmosferice i de apele subterane situate deasupra lor, fapt care explic puritatea acestor ape. Din punct de vedere cantitativ, apele de adncime au un debit constant, neinfluenat de variaiile precipitaiilor atmosferice. De asemenea, pe lng faptul ca sunt ferite de impurificri i contaminri, proprietile lor fizice i chimice variaz mai puin dect proprietile apelor freatice, astfel nct compoziia lor mineral capt un caracter constant. Apele de profunzime se caracterizeaz prin concentraii mai mari de sruri de amoniu rezultate din procesele chimice i biochimice naturale care se desfoar n sol. Oxigenul liber din apele de suprafa care se infiltreaza n sol se consum treptat pentru oxidarea substanelor organice. De aceea, cu ct adncimea la care se gsesc apele subterane este mai mare, cu att coninutul lor n oxigen scade; apele de la adncimi foarte mari pot fi complet lipsite de oxigen. n aceste condiii poate avea loc reducerea nitrailor la amoniac. Concentraia mai crescut a amoniacului n apele subterane profunde nu constituie n aceste cazuri un indiciu de impurificare cu substane organice; de altfel i coninutul n cloruri este redus, iar din punct de vedere bacteriologic apa este corespunztoare. Spre deosebire de apele freatice, apele de adncime nu conin dect cantiti mici de substane humice, ceea ce explic oxidabilitatea lor redus i culoarea puin intens. Aa cum s-a menionat, apele de profunzime ndeplinesc, de obicei, condiiiile de potabilitate (categoria A1) fiind recomandate n aprovizionarea cu ap potabil a centrelor populate. Dar, din punct de vedere cantitativ, foarte adesea, ele nu pot acoperi necesitile colectivitilor mari, dezvoltate urbanistic i industrial.16

Ape de suprafa Apele de suprafa pot fi folosite n aprovizionarea colectivitilor cnd au un debit suficient i relativ constant. Datorit contactulu permanent cu mediul nconjurator i ma ales prin prezena polurii determinate de apele de iroire i de deversarea apelor reziduale chiar purificate, apele de suprafa nu pot fi utilizate ca ap potabil dect dup o prealabil purificare i dezinfecie (Tabel V, Tabel VI - Anexa II). Dintre apele suprafa, apele curgtoare permanente (ruri, fluvii) i apele stttoare (lacuri naturale sau artificiale) se pot folosi ca surse de aprovizionare cu ap (categoria A3). Rurile pot fi considerate ca surse posibile de alimentare cu ap numai cnd debitul lor depeste ntr-o msur apreciabil cantitatea de ap necesar unui anumit centru populat. La proiectarea instalaiilor de aprovizionare cu ap se ia ca baz de calcul debitul minim anual, asigurat tot timpul anului. Compoziia apei de ru este modificat n anumite perioade de apele de iroire care antreneaz de la suprafaa solului tot felul de impuriti. Dintre apele stttoare, lacurile naturale, atunci cnd dispun de debite mari, pot fi utilizate n aprovizionarea cu ap. Ele prezint avantajul c, avnd bazinul de alimentare mai limitat n comparaie cu al apelor curgtoare, pot fi mai uor protejate mpotriva polurii. Lacurile artificiale sunt de multe ori folosite ca surs de ap potabil. Apa mrilor i oceanelor necesit tratamente speciale care s asigure o desalinizare corespunztoare pentru a putea fi transformate n ap potabil. 1.9.2. Prelucrarea apei n scop potabil Aprovizionarea central cu ap cuprinde ansamblul construciilor i al instalaiilor folosite pentru captarea, transportul, tratarea i eventual corectarea parametrilor apei, nmagazinare i distribuire a apei potabile n centrele populate. Sectoarele componente ale unei instalaii centrale de prelucrare a apei n scop potabil sunt: sectorul de captare, sectorul de purificare (corectare), sectorul de nmagazinare i sectorul de distribuie. Funcionarea corect a acestor instalaii i controlul lor sistematic de ctre personalul sanitar i cel tehnic al uzinelor de ap, are o deosebita importana n asigurarea apei de calitate corespunztoare i n cantitate suficient pentru a acoperi toate necesitile localitii alimentate. 1.9.2.1. Sectorul de captare Ca surse pentru alimentarea central cu ap potabil pot fi utilizate ape subterane sau ape de suprafa. Folosirea n aprovizionarea cu ap a surselor subterane implic efectuarea prealabil de studii hidrogeologice i analize de laborator n vederea stabilirii condiiilor de exploatare ale sursei. Amenajarea unei instalaii centrale care urmeaz a utiliza o surs de ap de suprafa trebuie precedat de studii asupra debitului i condiiilor calitative ale apei. 1.9.2.2. Tratarea apei Apa captat din surse subterane sau de suprafa este condus n instalaiile de tratare prin cdere natural, dac sorbul este n amonte i la nivel mai ridicat sau cu ajutorul unei instalaii de pompare. Tratarea apei const n aducerea acesteia la parametrii fizico-chimici impui de normativele sanitare pentru apa destinat consumului uman. n general, tratarea cuprinde reducerea turbiditii prin decantarecoagulare-floculare - filtrare (pentru apele din categoria A3), dezinfecie (pentru toate categoriile de ap) i, eventual, corectarea unor parametri fizici i chimici. Reducerea turbiditii apei brute se realizeaz prin sedimentarea simpl sau, cel mai adesea cu ajutorul coagulanilor (coagularea apei) i filtrarea ei prin filtre granulare sau prin membrane. Sedimentarea apei n mod curent, apele de suprafa au un anumit grad de turbiditate care, dup precipitaii i dezghe, poate fi extrem de crescut; uneori au o coloraie particular i de aceea trebuie limpezite i decolorate. n acest scop se folosesc instalaii de decantare (decantoare) n care se efectueaz depunerea suspensiilor. Decantarea simpl se realizeaz n bazine de decantare special amenajate de tip orizontal sau vertical cu un etaj sau doua, astfel construite nct apa s circule cu o vitez foarte redus (5-9 mm/s), traversarea decantorului fcndu-se n 2-4 ore, timp n care suspensiile se depun. n decantoarele de tip orizontal particulele de dimensiuni mai mari sedimenteaz mai repede i se depun n mare parte chiar la ntrarea apei n decantor, iar particulele de dimensiuni mai mici, cu o vitez de sedimentare mai redus, se depun spre extremitatea de la ieirea decantorului. O parte din particule, cele de dimensiuni foarte mici, nu se depun n decantor, ele fiind antrenate n afluent i reinute ulterior n filtre. Proporia n care particulele n suspensie se depun n bazinele de decantare simpl este de 40-60%. Coagularea apei17

Deoarece apele de suprafa conin multe particule coloidale i suspensii fine care se sedimenteaz foarte lent, decantarea simpl nu poate realiza o bun limpezire. De aceea, pentru o mai bun sedimentare, se folosesc substane coagulante care, ntroduse n ap, formeaz flocoane la suprafaa crora se adsorb o mare parte din particulele n suspensie, flocoanele devin mai mari i, sub aciunea gravitatiei, se depun, antrennd concomitent i celelalte particule prezente n ap. Procesul coagulrii implic urmtoarele operaiuni: dizolvarea i dozarea coagulantului, amestecarea cu ap de coagulat i crearea condiiilor optime pentru formarea flocoanelor i depunerea lor. Pentru fiecare dintre aceste operaii exist instalaii speciale. Pentru rspndirea uniform a soluiei de coagulant n ntreaga mas a apei, coagulantul se ntroduce n compartimentul iniial al instalaiei de decantare, unde se realizeaz amestecul rapid i complet al coagulantului cu ap brut. n instalaiile moderne de coagulare, dozarea coagulanului i amestecarea cu apa brut se realizeaz simultan. n cursul amestecrii ncepe formarea flocoanelor care se finalizeaz n decurs de 20-40 minute, ntr-un bazin aflat n continuarea celui de amestec, denumit camer de reacie. n acest bazin se produce aglomerarea flocoanelor, impiedicndu-se ns sedimentarea lor nainte de finalizarea procesului de coagulare. n scopul evitrii sedimentrii n camerele de reacie, se realizeaz o micare lent a apei (0,2-0,3 m/s) cu ajutorul unor dispozitive mecanice (floculatoarele). Din bazinul de reacie, apa trece n decantoare, unde flocoanele se sedimenteaz i apa devine limpede. Coagularea se efectueaz cu sruri ale metalelor trivalente (aluminiu, fier) care, prin hidroliz sau disociere, elibereaz ioni metalici care neutralizeaza sarcina electric a coloidului, distrugnd astfel echilibrul cinetic al soluiei coloidale. n aceste condiii particulele nu se mai resping, i pierd capacitatea de difuzie i, ciocnindu-se, se agreg, se coaguleaz. Fora gravitaiei face ca particulele coagulate s se depun, s sedimenteze. Procesul reducerii gradului de dispersie al particulelor coloidale trece prin stadiul coagularii latente apoi prin stadiul coagularii aparente asociat cu formarea flocoanelor i sedimentarea lor. Substanele utilizate pentru a realiza coagularea i flocularea pot fi: sruri anorganice i polimeri naturali sau sintetici. Pentru coagulare sunt utilizate urmtoarele substane anorganice: - sulfatul de aluminiu - Al2(SO4)3 18H20 - clorura de aluminiu - AlCl3 - sulfatul feros - FeSO4 7H2O - clorura feric - FeCl3 6H2O - sulfatul feric - Fe2(SO4)3 10H2O. Coagularea apei cu sruri de aluminiu Sulfatul de aluminiu este cel mai utilizat coagulant pentru purificarea apei n scop potabil. La introducerea sulfatului de aluminiu n ap au loc reaciile: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Al2(SO4)3 + 3Mg(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3MgSO4 + 6CO2 Flocoanele de hidroxid de aluminiu, avnd ncrcare electric pozitiv, adsorb particulele coloidale ncrcate negativ. Pe lng aceasta aciune, hidroxidul de aluminiu acioneaz i n mod mecanic, ntruct, prin sedimentare, flocoanele antreneaz i unele suspensii organice, microorganisme etc. Sulfaii de calciu i de magneziu ca i dioxidul de carbon rezultai din reacie nu particip la procesul de formare al flocoanelor. Dioxidul de carbon format poate crete corosivitatea apei. Pentru ca flocularea apei s aiba loc n condiii optime este necesar ca aceasta s aib un anumit grad de alcalinitate, respectiv o anumita duritate temporar (imprimat de bicarbonai). Dup ntroducerea n ap a sulfatului de aluminiu are loc, imediat, hidroliza acestuia cu formarea hidroxidului de aluminiu i a ionilor H+: Al2(SO4)3 + 3H2O Al(OH)3 + 6H+ + 3SO42Ionii de hidrogen sunt fixai de ionii HCO3- din ap; n cazul n care duritatea temporar (coninutul de bicarbonai) este mic, ionii de H+ rmn liberi, scad pH-ul apei sub valorile optime i flocularea nceteaz. De aceea, n cazul apelor cu duritate redus este necesar adugarea carbonatului de sodiu pentru alcalinizare. De obicei, alcalinitatea natural a apelor de suprafa este suficient pentru ca procesul de coagulare s se desfoare normal. Uneori, primvara, n urma afluxului apelor de precipitaii alcalinitatea apei se micoreaz si, n aceste cazuri, se procedeaz la alcalinizarea apei. Adugarea carbonatului de sodiu trebuie fcut nainte de adugarea coagulantului. Eficacitatea procesului de coagulare este influenat nu numai de alcalinitatea apei ci i de ali factori ca: temperatura, turbiditate, pH, prezena unor coloizi (substane humice), caracterul suspensiilor etc. Doza de coagulant necesar depinde n mare msur de gradul de turbiditate i de coloraia apei brute. Prezena unor cantiti crescute de suspensii favorizez formarea flocoanelor, particulele n suspensie formnd, mpreun cu flocoanele de coagulant, particule mai grele. n cazul unei turbiditi reduse i a unei coloraii intense a18

apei brute, procesul de coagulare se desfoar foarte lent, deoarece coloraia este legat de prezena n ap a substanelor coloidale. n aceste cazuri este necesar a se adauga n ap substane care, distrugnd coloizii, accelereaz procesul de coagulare (floculani). Doza optim de coagulant se stabilete pe cale experimental, n funcie de caracteristicile apei brute: coninutul n materii organice, turbiditate, temperatur, pH, alcalinitate. n general, doza de coagulant este de 2mg Fe/mg COT, pentru srurile de fier i de 1 mg Al/mg COT pentru srurile de aluminiu. n aceste condiii, randamentul de eliminare a materiilor organice n suspensie este de 60%. Pentru reducerea coninutului n materii organice n msur s conduc la ap potabil cu concentraii minime de trihalometani este necesar asocirea procesului de limpezire cu utilizarea crbunelui activ i chiar a filtrrii prin membrane. Dac se folosesc cantiti insuficiente de coagulant, formarea flocoanelor este perturbat, limpezirea este slab i calitatea apei poate fi necorespunztoare. O doz excesiv poate, de asemenea, perturba procesul de formare al flocoanelor, deoarece nu poate hidroliza ntreaga cantitate de coagulant, reacia avnd loc pe filtre, n ap filtrat sau n conductele reelei de distribuie. n plus, concentraia ionilor de aluminiu n ap potabil poate depi valorile permise de legislaia sanitar. OMS a fixat ca valori recomandate pentru ionul aluminiu 200 g/L pentru sistemele de distribuie de capacitate mic i 100 g/L pentru cele de mare capacitate. (Observaie: limita de detecie pentru aluminiu este de 20 g Al3+/L). Pentru meninerea concentraiei n aluminiu la cel mai sczut nivel posibil, este necesar: controlul permanent al caracteristicilor fizico-chimice ale apei brute, a alcalinitii totale i a temperaturii, parametri care modific condiiile optime de floculare; corectarea pH-ului dup etapa de filtrare, pentru a menine un echilibru carbonat-bicarbonat care s nu permit redizolvarea hidroxidului de aluminiu reinut la nivelul filtrelor. urmrirea turbiditii apei filtrate i meninerea acesteia la valori mai mici de 0,5 NFU Temperaturile sczute ncetinesc formarea flocoanelor, fapt care se constat frecvent n timpul iernii i care poate fi remediat prin: adugarea unor doze crescute de coagulant, agitare mai energic, adugarea de acceleratori de coagulare sau, cel mai bine prin utilizarea coagulanilor pe baz de sruri de fier. Procesul de coagulare este deficitar la temperaturi mai mici de 10C. Domeniul de pH pentru eficiena optim a coagularii cu sulfat de aluminiu este cuprins ntre 6,0-7,4. Solubilitatea hidroxidului de aluminiu este minim la pH = 6,5. n cazul utilizrii clorurii de aluminiu reacia este urmtoarea: 2AlCl3 + 6HCO3- 2Al(OH)3 + 6Cl- + 6CO2 Aciditatea imprimat de ionii H+ poate fi neutralizat de ionii bicarbonat prezeni n ap sau prin adaugare de hidroxid de calciu: Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3Ca2+ + 3SO42Coagularea cu compui macromoleculari ai aluminiului Optimizarea procesului de coagulare se realizeaz prin utilizarea de compui macromoleculari ai aluminiului care neutralizeaz i destabilizeaz coloizii din ap, astfel eficientiznd procesul. Polimerii sunt iniiatori ai aglomerrii flocoanelor de hidoxid de aluminiu. Polimerii hidroxidului de aluminiu au aceeai structur de baz ca i cea a cristalelor. Unitatea de baz ar putea fi Al6(OH)126+. O formul general pentru aceti compui ar fi: Al n(OH)p(Cl)q(SO4)r (raportul ntre numrul de grupri OH i de ioni Al este 0,4 0,6), pentru policlorosulfai de aluminiu i Aln(OH)p(Cl)3n-p pentru policlorura de aluminiu. Avantajul utilizrii polimerilor const n obinerea de flocoane mai compactei uor sedimentabile. n cazul n care hidroliza sulfatului de aluminiu nu este total (rmn concentraii prea mari de aluminiu n apa de distribuie) este necesar modificarea tehnicii de coagulare-floculare prin: utilizarea unui floculant care s iniieze i s intensifice precipitarea aluminiului; adaptarea vitezei de decantare; splarea filtrelor i meninerea unei pauze dup aceste operaii pentru maturarea filtrului. Coagularea apei cu sruri de fier Pentru unele situaii n care coagularea cu compui de aluminiu nu conduce la o limpezire corespunztoare a apei, se folosesc drept coagulani srurile de fier. La introducerea acestora n ap au loc reaciile: 2FeCl3 + 6HCO3- 2Fe(OH)3 + 6Cl- + 6CO2 Fe2(SO4)3 + 6HCO3- 2Fe(OH)3 + 3SO42- + 3CO2 2FeClSO4 + 6HCO3- 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 2SO42- + 6CO2 FeSO4 + 2HCO3- Fe(OH)2 + SO42- + 2CO2 2Fe(OH)2 +1/2O2 + H2O 2Fe(OH)3 Se formeaz hidroxidul feric care se depune o dat cu suspensiile din ap.19

n cazul apelor cu alcalinitate sczut, neutralizarea aciditii rezultate din hidroliza srurilor de fier se realizeaz prin adugare de hidroxid de calciu, conform reaciilor: 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 6Cl- + 3Ca2+ Fe2(SO4)3 + (Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3SO42- + 3Ca2+ n practic, pentru limpezirea satisfctoare a apelor de suprafa cu turbiditate ridicat (categoria A3) se asociaz srurile de fer i cele de aluminiu. Coagularea cu coagulani organici de sintez Tehnologiile de purificare a apei n scop potabil utilizeaz n prezent i alte categorii de substane coagulante, care s permit creterea randamentului instalaiilor, scderea costurilor i, nu n ultimul rnd, obinerea apei potabile de nalt puritate. Utilizarea coagulanilor organici conduce la o reducere substanial a cantitii de nmol, iar nmolul separat este dens i aderent. Selectarea coagulanilor sintetici de natur organic trebuie realizat cu mare atenie, deoarece eficiena lor este determinat de proprietile apei brute; pHul apei trebuie adaptat la parametrii de reacie ai coagulantului. n prezent sunt utilizate trei categorii de coagulani organici de sintez: melaminformaldehide:CH2 NH C N C NH2 N C N NH CH2

epiclorhidrin dimetilamina (EPI, DMA):OH CH3 Cl CH3

CH2CHCH2N

n

policlorura de dialil-dimetil amoniu (POLYDADMAC):CH2 CH CH2 N CH3 CH3 CH CH2 CH2 Cl n

Coagulanii organici au avantajul c modific nesemnificativ pH-ul apei i produc un nmol puin voluminos. Acceleratori ai coagulrii floculani Optimizarea procesului de limpezire al apei se realizeaz prin asocierea coagulani floculani.

20

Ca accelerator al procesului de coagulare floculant - se folosete cu bune rezultate silicatul de sodiu Na2SiO3 9H2O (siliciu activat). Siliciul activat n doze 4-8 ppm favorizeaz formarea flocoanelor prin

O Si O n modificarea pH-ului; se obin flocoane uniforme i voluminoase.Siliciu activat Siliciu activat a fost primul agent de floculare utilizat; asigur o bun limpezire a apei, n special cnd este folosit mpreun cu sulfatul de aluminiu. Se introduce n ap simultan cu coagulantul. Ali compui anorganici utilizai ca floculani pentru capacitatea de a forma flocoane voluminoase: alumino-silicai: bentonite, caolin; carbonat de calciu; kiselgur; crbune activat (utilizat n principal ca adsorbant); clorura de sodiu. Dintre floculanii organici - polimeri naturali de origine vegetal sau animal, respectiv polimeri sintetici, se folosesc: Alginaii de sodiu sunt obinui din acid alginic extras din alge marine:COOH H H OH H O HO O OH H m H COOH O H H H HO H O n

OH

H

Se utilizeaz mai ales, n asociere cu srurile de fier; se obin rezultate bune i la asocierea cu srurile de aluminiu. Amidonul, n concentraie de 1-10 mg/L, este utilizat n asociere cu srurile de aluminiu. Compui anionici copolimeri ai acrilamidei cu acidul acrilic:CH2 CH C= O NH2 n CH2 CH C= O O Na m

Compui neionici poliacrilamidele:CH2 CH C= O NH2 nCompui cationici - copolimeri ai acrilamidei cu un monomer cationic (dimetil-amino-etil-metacrilat sau dimetilamino-etil-acrilat):

R CH2 CH C= O NH2 n CH2 C C= O O (CH2)2 N CH3 CH3

m Utilizarea floculanilor permite creterea eficienei procesului de coagulare; pentru utilizarea n procesul tehnologic de tratare a apei sunt disponibili sub form solid, emulsie sau soluie. n prezent, din necesitatea de a mbunti calitatea apei destinate consumului uman n rile puternic dezvoltate economic, se nlocuiete limpezirea clasic a apei prin coagulare - floculare cu coagularea magnetic.21

Mecanismul pe care se bazeaz aceast nou tehnic de reducere a turbiditii apei este atracia electromagnetic. Avantajul major al metodei const n neintroducerea n ap a unor substane chimice strine de compoziia chimic a acesteia. Filtrarea apei Prin decantare, chiar nsoit de coagulare, nu se poate obine o ap suficient de limpede i lipsit d