4_Chimia hidrosferei

7/25/2019 4_Chimia hidrosferei

1/23

Chimia hidrosferei

1.Consideraii generale despre structura i propriet ile apei

Apa are un rol esenial n existena vieii; fr ap nu exist viat.Apa este constituentul major al corpurilor vii.Apa este o substana chimic deosebit.

o

H 104o ! H

" polaritate ridicat # este un foarte bun di$olvant pentru numeroasesubstane% sruri& aci$i& ba$e& alcooli& proteine;

" mediu pentru foarte multe reacii;" a'ent de splare;"cldur specific ridicat& este un bun purttor de cldur.Apa este substana cea mai rsp(ndit de pe suprafa pm(ntului& constituind

hidrosfera.)olumul de ap dulce din fluvii& lacuri *i ape subterane repre$int 0,7 %& apa

mrilor *i a oceanelor repre$int +,-& iar restul de aprox &/ - este apa

n'lobat n 'heari *i calote polare.Apa constitue mediul n care au loc reaciile biochimice caracteristice vieii.

n ultimele decenii nevoia de ap a crescut considerabil at(t pentru economiec(t *i pentru populaie& iar asi'urarea necesarului de ap a devenit o problemacut. e$ervele de ap dulce& destul de reduse *i limitate& se mic*orea$ an de an&datorit poluarii apelor naturale prin deversarea n ele a unor ape re$idualeneepurate sau insuficient epurate.

Apa reprezint aproximativ 25% din masa Pmntului. n natur apa exist n toate formele de a're'are% vapori& lichid *i solid&urm(nd un circuit de la o stare la alta.

1


2/23

Circuitul apei in natura

2in evaporarea oceanelor&mrilor&lacurilor&r(urilor& re$ult vapori de ap 3maiu*ori ca aerul care ridic(ndu"se n atmosfer se condensea$ ca nori sau cea*i cad iara*i pe pm(nt sub forma de ploaie&'rindin& $pad. Apa meteoric ajuns pe pm(nt poate strbate prin straturi permeabile 3sol&nisip& pietri* si alte roci p(n ajun'e la o ptura impermeabila de ar'il&form(nd deasupra acesteia o p(n$( de ap subterana 3freatic care reapare lasuprafa prin i$voare& puuri& sonde. n circuitul su n natur& apa vine n contact cu substane 'a$oase& lichide *isolide& impurific(ndu"se. )aporii de ap din atmosfer se condensea$ *i

di$olv 'a$ele din atmosfer n cantiti depin$(nd de temperatur *i depresiunile pariale ale acestora. n apele de precipitaii sunt di$olvate 'a$e in concentraii de aproximativ% 63% N2, 35% 2, 1,75% C2,de*i concentraia acestor 'a$e in aer este deaproximativ% 7!% N2, 20,!% 2, 0.003% C2.

2


3/23

Ajuns n sol& apa continu procesul de absorbie a 563 existent n straturilesuperioare ale solului datorit procesului de descompunere a substaneloror'anice& devenind foarte 7a'resiv8 *i put(nd aciona 3 prin reacii chimice *i

procese de di$olvare asupra majoritii combinaiilor din sol. Apa di$olvsruri nt(lnite n roci 3cloruri alcaline& clorura de ma'ne$iu .n apa imbo'it n cloruri& solubilitatea sulfailor *i a fosfailor de calciu estemai mare.2i$olvarea carbonailor depinde de concentraia de 56di$olvat n ap. 2e fapteste o solubili$are nsoit de o reacie chimic& deoarece carbonaii trec n

bicarbonai.

5a569 569H6# 5a3H56/:neori& unele i$voare di$olv& din rocile nt(lnite substane 'a$oase sau soliden cantiti anormal de mari form(nd ape minerale 3acide& alcaline& carbonice&

srate& amare& sulfuroase& feru'inoase& iodurate& radioactive& etc. cu importanteefecte curative

1. Clasificarea apelor naturale

n natur& apa se 'se*te n hidrosfer& n atmosfer *i n litosfer.xist urmtoarele cate'orii de ape% ape meteorice ape subterane ape de suprafa "r(uri

"lacuri"mri *i oceane1.1 Apa meteoricApa meteoric provine din evaporarea apelor de pe suprafaa


4/23

"ape subterane dulci ; re$iduu > 1'?l"ape subterane minerale ; re$iduu @ 1'?l

o b. 2up compo$iia chimic"ape bicarbonatate *i carbonatate&

"ape sulfatate&"ape clorurateo c. 2up po$iia stratului de ap

"ape din p(n$a freatic de mic ad(ncime 3p(n la 0 m cantonate n roci'ranulare sau fisurate" ape din p(n$a de mare ad(ncime 3100"00 m cantonate n roci'ranulare sau fisurate care sunt alimentate din diferite ba$ine hidrolo'ice.

Apele de i$vor se ncadrea$ tot n cate'oria apelor subterane& ntruc(t ie*irealor la suprafa se datorea$ unor condiii 'eolo'ice locale.Apa de i$vor *i n 'eneral apa subteran este limpede *i steril av(nd calitile

corespun$toare pentru apa potabil.5alitile apelor subterane se explic prin faptul c n timpul trecerii apei deinfiltraie& care poate fi ncrcat cu microor'anisme *i suspensii& are locfiltrarea acestora& iar microor'anismele sunt reinute de asemenea n sol. ntimpul trecerii prin straturile de roci& apa se imbo'e*te n diferite srurisolubile.

1.3 Apa de suprafaApele de suprafa sunt formate din apele r(urilor& fluviilor& lacurilor& mrilor *i

a oceanelor.5ompo$iia apelor de suprafa se caracteri$ea$ printr"o marediversitate& depin$(nd de anotimp& de natura solului& de condiiile climaterice.Apa mrilor *i a oceanelor conine o cantitate mare de sruri % a5l & B5l &sulfai *i n cantiti mici aproape toate elementele cunoscute.

APA POTABILApa potabilprin care se nele'ea& n anii C,0& Dapa consumat cu plcere *icare odat consumat nu are efecte nocive asupra sntii8& este n pre$entdefinit de termenii Dapa sanogen "i curat8. Eolosirea noiunii de Dapasano'en *i curat8 are ca suport cerina 'eneral de calitate *i anume ca ea snu conin nici un fel #icroorganis#e sau para$ii "i orice alt sustancare, nu#eric sau &n concentraie, s constituie un pericol pentru sntatea este considerat un Dmediu protejat8 al resursei de ap& calitatea ei fiinddependent de calitatea acesteia.


5/23

ori'inea ei *i indiferent dac este furni$at prin reea de distribuie& dinre$ervor sau este comerciali$at n sticle sau alte recipiente;

o toate tipurile de apa folosit ca surs n industria alimentar pentrufabricarea& procesarea& conservarea sau comerciali$area produselor sau

substanelor destinate pentru consumul uman& cu excepia cazului n careautoritile competente aprob folosirea apei !i sunt convinse c apa nuafecteaz calitatea !i salubritatea produsului alimentar n forma lui

finit.Apa potabil este destinat pentru consum mena"er #but $ preparat mncare $splat ct !i cea necesar pentru te&nolo'ia de fabricaie n industriaalimentar.'pa potail& apa natural& subteran sau de suprafat&este bun de but. nacest scop ea treuie sa &ndeplineasca ur#toarele conditii principale% =aaib o temperatura ntre , si 1o 5& s fie incolor& transparent& fr miros& fr

'ust& s nu contin suspensii minerale sau or'anice& sruri solubile n cantitatemai mare dec(t un 'ram la litru& substantele otrvitoare 3compusi de cupru&

plumb& arsen etc. *i nici microbi& care pot provoca mbolnvirea oamenilor saua animalelor.


6/23

Caracteristicile organoleptice sunt) #irosul, gustul, turiditatea "iculoarea.

mirosul *i 'ustul apei se datorescpre$enei n ap a unor sruri solubile& 'a$e&substane minerale sau or'anice n descompunere& a unor microor'anisme vii& a

ve'etaiei acvatice. Apa potabil nu trebuie s aib 'ust sau miros particular&dar nici s fie lipsit de 'ust.irosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine& ca re$ultat alncrcrii cu substane or'anice n descompunere& al de$voltrii planctonului& al

polurii cu substane chimice sau cu ape re$iduale. 2eterminarea mirosului apeitrebuie s se fac la temperatura de 1"005 *i la I005& ntr"o ncpere care sfie lipsit de miros.*irosul apeloreste clasificat n *ase cate'orii& dup intensitate% fr miros ; cumiros neperceptibil ; cu miros perceptibil unui specialist ; cu miros perceptibilunui consumator ; cu miros puternic *i cu miros foarte puternic

+ustulse clasific utili$indu"se denumiri convenionale &cum ar fi % b " apecu 'ust mineral bicarbonato"sodic ; ' " ape cu 'ust mineral ma'ne$ic ; m "ape cu 'ust mineral metalic ; s " ape cu 'ust mineral srat ; 6h " ape cu 'ustor'anic hidrocarbonat ; 6m " ape cu 'ust or'anic medical farmaceutic ; 6p "ape cu 'ust or'anic pm(ntos ; 6v " ape cu 'ust or'anic va$os .

uriditatea apei 3tulbureala apei se datorea$ pre$enei substanelor nsuspensie 3 ar'il& nisip fin& nmol& substane or'anice& plancton& etc *i carenu sedimentea$ n timp. Gurbiditatea se exprim n'rade de turbiditate.:n 'rad de turbiditate repre$int tulbureala produs de 1 m' caolin #silice

ntr(un litru de ap distilat.=e msoar cu aparate numite turbidimetre.ntr"o definiie 'eneral se consider c suspensiile totale repre$int

ansa#lul co#ponentelor solide insoluile pre$ente &ntr-o cantitatedeter#inat de ap "i care se pot separa prin #etode de laorator filtrare,centrifugare, sedi#entare/. =e exprim 'ravimetric n m'?J sau volumetric nmJ?J. )aloarea suspensiilor totale este deosebit de important pentrucaracteri$area apelor naturale.n funcie de dimensiuni *i 'reutate specific&

particulele se separ sub form de depuneri3sedimentabile sau plutesc pesuprafaa apei3plutitoare.

uspensiile grai#etrice repre$int totalitatea materiilor solide insolubile&care pot sedimenta& in mod natural ntr"o anumit perioad limitat de timp.


7/23

#.5aracteri$ate prin proprieti electrice de suprafa& pre$int un 'rad marede stabilitate& care le face practic nesedimentabile n mod natural.6 ap tulbure pre$int pericol epidemiolo'ic deoarece particulele n suspensie

pot constitui un suport pentru 'ermenii pato'eni.liminarea substanelor coloidale din ap a impus tratarea chimic cu reactivide destabili$are n vederea coa'ulrii *i precipitrii acestora.

)elaia dintre substanele n suspensie #proprietate 'ravimetric !i turbiditate#proprietate optic determin a!a(numitul *coeficient de finee+ al

suspensiilor. Pentru aceea!i surs de ap$ coeficientul de finee variaz nlimite bine determinate n cadrul unui ciclu &idrolo'ic anual.

5uloarea apeiApa pur este incolor. 5uloarea apei naturale este determinat de pre$enacompu*ilor coloidali ai fierului & a substanelor humice sau a unor substanere$ultate din descompunerea plantelor acvatice.

5uloarea este dat de ori'inea materialelor transparente. Konii de Ee dau apeiculoarea 'alben& cei de 5u o colorea$ n albastru.


8/23

adioactivitatea "este proprietatea apei de a emite radiaii permanente alfa &beta sau 'ama.

5onductibilitatea electriconductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizai n

aprecierea 'radului de mineralizare a apelor cel puin din urmtoareleconsiderente( msurtorile de conductivitate #rezistivitate a apei permit determinarea

coninutului total de sruri dizolvate n ap ( au avanta"ul diferenierii dintre sruri anor'anice !i or'anice #ponderal

pe baza mobilitilor ionice specifice( elimin erorile datorate transformrii speciilor de carbonai4bicarbonai

prin evaporare la 1/5o #conform metodolo'iei de determinare 'ravitaionala reziduului fix$ n cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 3/%.2in valoarea conductibilitii se pot face aprecieri asupra concentraiei

electroliilor *i asupra variaiei 'radului de minerali$are a apei.5onductibilitatea se msoar n N"1cm"1O =iemens = & m= & P=

4ara#etri ai apei potaile

=istemul mondial de suprave'here a mediului nconjurtor prevede urmrireacalitii apelor prin trei cate'orii de parametrii%- parametri de baz : temperatur, pH, conductivitate, oxigen dizolvat,colibacili ;

- parametri indicatori ai polurii persistente : cadmiu, mercur, compuiorgano - halogenai i uleiuri minerale ;

- parametri opionali : carbon organic total ( COT ), consum biochimic deoxigen ( CBO) detergeni anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu,

cianuri , uleiuri totale, streptococi .

Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apeise utilizeazurmtoarea

terminologie :

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se

utilizeazpentru aprecierea acesteia n raport cu msura n care satisface unanumit domeniu de folosinsau pe baza crora se poate elabora o decizie

asupra gradului n care calitatea apei corespunde cu necesitile de protecie a

mediuluinconjurator ;

- indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate

pentru o determinare precisa calitii apelor ;

8


9/23

- parametri de calitate ai apei sunt valori i exprimri numerice ale

indicatorilor de calitate a unei ape ;

- valori standardizate ale calitii apei - reprezintvalori ale indicatorilorde calitate a apelor care limiteaz un domeniu convenional de valori

acceptabile pentru o anumitfolosina ape


10/23

" indicatorii re'imului de oxi'en" oxi'en di$olvat 362" consumul biochimic de oxi'en 35S6" consumul chimic de oxi'en 3556 5r *i 556 n

" indicatorii 'radului de minerali$are % " re$iduul fix

" cloruri& sulfai" calciu& ma'ne$iu& sodiu& etc.

" indicatori fi$ico " chimici selectivi" carbon or'anic total 356G" a$ot Bjeldhal *i a$ot total& fosfai" duritate& alcalinitate

" indicatori fi$ico " chimici specifici 3 toxici%" cianuri

" fenoli" hidrocarburi aromatice mono *i polinucleare" deter'eni" metale 'rele 3 mercur& cadmiu& plumb& $inc& cobalt& fier& etc." pesticide" arsen" uraniu natural

" trihalometani" indicatori radioactivi

" activitate 'lobal T *i U " activitate specific admis a fiecrui radionuclid"indicatori biolo'ici care reflect 'radul de saprobitate a apei& prin anali$aspeciilor de or'anisme care populea$ mediul acvatic." indicatori bacteriolo'ici care msoar nivelul de poluare bacterian& n

principal prin determinarea numrului de bacterii coliforme totale *i de bacteriicoliforme fecale.

4roprietile chi#ice ale apeiApa potabil nu este *i nu trebuie s fie pur. a conine di$olvate 'a$e *i o

serie de substane minerale *i or'anice care i confer caracterul de potabilitate.2intre substanele di$olvate & unele sunt necesare%6& 56& 5a9altele sunt admisibile%'6 & =6"4& =i6& Ee & n & Al & B & 5l & dar n anumite limite&Kar altele sunt inadmisibile%H= & As & ionul 5rI9& compu*ii a$otului & ai fosforului &


11/23


12/23

Aceast valoare corespunde strii neutre din punct de vedere chimic.


13/23

e$ult c aciditatea apelor natural este cau$at n principal de 56 liber.Aciditatea mai este determinat de apariia aci$ilor humici& de aci$i or'anici saude aci$i minerali adu*i cu apele u$ate sau formai prin hidroli$a srurilor aflaten ap. 6,52 este o constant repre$ent(nd lo'aritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat.

'lcalinitatea apelor naturale Rse datorea$ ionilor de bicarbonat *i n maimic msur fosfailor.


14/23

= C2>lier; =C2>aferent9= C2>agresi

Ja scderea cantitii de dioxid de carbon sub limita necesar menineriibicarbonailor n soluie are loc precipitarea unei cantiti corespun$toare decarbonai.Eormele sub care se 'se*te 56n ap por fi pre$entate prin schema din fi'uraurmtoare. xistena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate 'si 56n ap este n funcie de pH"ul apei& respectiv%

o la pH X 4 & 56este pre$ent sub form de 56liber;o la pH O Q&4 & 56este pre$ent sub form de H56"/;o la pH Y 10& & 56este pre$ent sub form de carbonai.

C2total

CO2 liber

C2 agresi C2aferent C2se#ilegatC2legat

C-3C32-

?igura nr 1. Eormele de 56din ap

56 nu dunea$ calitii apei potabile& ci i confer 'ust plcut *i prospeime.

2ar 56 a'resiv poate face apa nepotabil& deoarece poate di$olva


15/23

ruri di$olate &n ap.Apele naturale conin cantiti variabile de sruri di$olvate din rocile cu carevin n contact. 2atorit 'radului de diluie ridicat& aceste sruri sunt totaldisociate & astfel nc(t n ap se 'sesc ioni %

5a9& '9& a9& B9 & H56"/& =6"4& 5l"Alturi de ace*ti ioni se mai 'sesc %Ee9& Ee/9& Sa9& Al/9& 6"& 6"/& E"& =i6"/&


16/23

n om(nia se folose*te 'radul 'erman de duritate & care corespunde la unconinut de10m' 5a6 ?dm/ apFradul 'erman de duritate repre$int duritatea conferit apei de ionii de calciu*i de ma'ne$iu a cror concentraie este echivalent cu pre$ena n ap a 10 m'5a6 ? 1 dm/de ap.n funcie de duritatea lor& apele natural se pot clasifica n %

o ape foarte moi " 0 R 4 0d;o ape moi " 4 R Q 0d;o ape moderat dure "1 R 1Q 0d;o ape dure "1Q R /0 0d;o ape foarte dure d @ /0 0d;

2uritatea apei potabile trebuie s fie de maxim 00d.2e obicei apele subterane sunt mai dure& iar cele de suprafa au duriti mici.Aceasta se explic astfel%

1. atunci c(nd apa ajun'e la suprafa se elimin cea mai mare parte aduritii temporare deoarece scade presiunea parial *i se de'aj o bun

parte din 56aferent. prin diluarea apelor de suprafa cu apa din precipitaii

2in punct de vedere fi$iolo'ic& apele dure nu pre$int pericol& o anumit

duritate confer apei un 'ust plcut *i prospeime. =GA= 1/4"+1 admite pentruapa potabil 00d.Apele folosite ca ap potabil sau n industrie& trebuie s pre$inte o duritatetemporar minim de 0d& pentru formarea stratului protector pe conducte R 5a36/Ee6/.Apa de but trebuie s se ncadre$e n intervalul de duritate minim 0d R maxim00d.

8igenul "i sustanele organice di$olate &n ap6xi'enul se 'se*te di$olvat n apele naturale aproape de limita de saturaiedeterminat de presiunea sa parial *i temperatur.6xi'enul particip la reacii chimice *i biochimice cu substanele di$olvate nap.5a urmare& n apele subterane& n special n cele cu fier& coninutul de 6estefoarte sc$ut.

16

1 0d O 1%&Q O 0&/, mval1mval O &Q 0d


17/23

n apele de suprafa & coninutul de 6depinde de presiune *i de temperatur&precum *i de numeroasele procese fi$ice& chimice& biolo'ice care nsoesc ciclulvieii biolo'ice 3 asimilaie & respiraie & de'radri . 5a urmare aconsumrii oxi'enului & n aceste procese apare un deficit de oxi'en care poate

provoca dispariia complet a vieii aerobe.


18/23

ste un indicator de calitate pentru ap care d informaii despre coninutul desubstane or'anice din ap de'radabile pe cale biolo'ic.5S6 repre$int cantitatea de oxi'en care se consum pentru de'radareaoxidativ de ctre microor'anisme a substanelor or'anice coninute ntr(undm3de ap.5onvenional s"a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxi'en s seefectue$e pentru o perioad de incubare de mai multe $ile& " 35S6 n& unde 7n8repre$int numrul de $ile de incubare& a crui valoare optim este de $ile.CA /5re$ult din diferena ntre concentraia oxi'enului di$olvat n probasupus anali$ei la nceputul *i la sf(r*itul perioadei de incubaie.Kncubarea probelor de ap se reali$ea$ la temperatura de 0 Z1 05& la ntuneric.2eterminarea 35S6 n probe de ap nediluat se aplic la probele de apcare au un 556 de 10-15 #g(B .


19/23

oni #etalici &n ap

19


20/23

20


21/23

21


22/23

22


23/23

23

Documents

4_Chimia hidrosferei