of 22/22
Compoziţia fizico-chimică generală a apelor naturale Calitatea apelor naturale este determinată, în general, de totalitatea substanţelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele în suspensie ş i organismele vii prezente. Din punct de vedere al stării lor, impurităţile pot fi solide, lichide sau gazoase. Acestea pot fi dispersate în apă, şi se pot clasifica după dimensiunile particulelor dispersate în suspensii, coloizi şi soluţii.Majoritatea substanţelor care se găsesc în apele naturale, într-o cantitate suficientă pentru a influenţ a calitatea lor, se pot clasifica conform tabelului 1. Desigur, o anumită apă nu poate conţine toate aceste impurităţi concomitent, cu atât mai mult cu cât existenţa unora dintre acestea este incompatibilă cu echilibrul chimic stabilit în apă. În afara acestor substanţe menţionate, în apele naturale se mai pot găsi şi alte tipuri de impurităţi. Astfel, plumbul sau cuprul se pot întâlni în urma proceselor de tratare a apelor sau datorită sistemului de transport precum şi din apele meteorice. Unele ape naturale conţin seleniu sau arsen într-o cantitate suficientă ca să le afecteze calitatea. De asemenea, se poate afirma că toate apele naturale conţin substanţe radioactive, în principal radium, dar numai în unele cazuri de ape subterane concentraţia acestora atinge valori periculos de mari. Alte surse naturale conţin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcalii, diferite metale sau poluanţi organici, toate aduse în receptori de apele uzate provenite din industrie sau aglomeraţii urbane. Modalităţi de definire a calităţii apei . Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convenţional de caracteristici fizice, chimice, biologice şi bacteriologice, exprimate valoric, care permit încadrarea probei într-o anumită categorie , ea căpătând astfel însuşirea de a servi unui anumit scop . Pentru stabilirea calităţii apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice şi biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat, considerate mai semnificative . Sistemul mondial de supraveghere a mediului înconjurător prevede urmărirea calităţii apelor prin trei categorii de parametri :

Compozitia Fizico Chimica a apei Naturale

  • View
    56

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

apa

Text of Compozitia Fizico Chimica a apei Naturale

  • Compoziia fizico-chimic general a apelor naturale

    Calitatea apelor naturale este determinat, n general, de totalitatea substanelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele n suspensie i organismele vii prezente. Din punct de vedere al strii lor, impuritile pot fi solide, lichide sau gazoase. Acestea pot fi dispersate n ap, i se pot clasifica dup dimensiunile particulelor dispersate n suspensii, coloizi i soluii.Majoritatea substanelor care se gsesc n apele naturale, ntr-o cantitate suficient pentru a influen a calitatea lor, se pot clasifica conform tabelului 1. Desigur, o anumit ap nu poate conine toate aceste impuriti concomitent, cu att mai mult cu ct existena unora dintre acestea este incompatibil cu echilibrul chimic stabilit n ap. n afara acestor substane menionate, n apele naturale se mai pot gsi i alte tipuri de impuriti. Astfel, plumbul sau cuprul se pot ntlni n urma proceselor de tratare a apelor sau datorit sistemului de transport precum i din apele meteorice. Unele ape naturale conin seleniu sau arsen ntr-o cantitate suficient ca s le afecteze calitatea. De asemenea, se poate afirma c toate apele naturale conin substane radioactive, n principal radium, dar numai n unele cazuri de ape subterane concentraia acestora atinge valori periculos de mari. Alte surse naturale conin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcalii, diferite metale sau poluani organici, toate aduse n receptori de apele uzate provenite din industrie sau aglomeraii urbane.

    Modaliti de definire a calitii apei.

    Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizice, chimice, biologice i bacteriologice, exprimate valoric, care permit ncadrarea probei ntr-o anumit categorie , ea cptnd astfel nsuirea de a servi unui anumit scop . Pentru stabilirea calitii apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice i biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizeaz practic un numr limitat, considerate mai semnificative . Sistemul mondial de supraveghere a mediului nconjurtor prevede urmrirea calitii apelor prin trei categorii de parametri :

  • Tabelul 1Substane ntlnite n apele naturale

    Surse de Suspensii Coloizi Gaze Substane Ioni Ionineionizateapariie pozi negativii dipoli tivi

    -nmol argila CO2 Ca2+ HCO3--nisip SiO2 Mg2+ Cl-

    -alte Fe2O3 Na+ SO42-substane Al2O3 K+ NO3-

    Din solul anorganice MnO2 Fe2+ CO32-

    mineral Mn2+ HSiO3-i roci Zn2+ H2BO3-

    HPO42-

    H2PO4-OH-

    F-N2 H+ HCO3-

    Din atmosfer O2 SO42-CO2SO2

    -sol -materii CO2 -materii Na+ Cl-organic vegetale NH3 vegetale NH4+ HCO3-

    Din -resturi organice O2 colorate H+ NO2-descompunerea organice -resturi N2 -resturi NO3-

    materiei organice H2S organice OH-

    organice CH4 HS-

    H2 radicaliorganici

    -peti -virui

    Organisme vii-alge -bacterii-diatomee -alge-organisme -diatomeeminuscule

  • - parametri de baz : temperatur, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili ;

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

    - parametri op ionali : carbon organic total ( COT ), consum biochimic de oxigen ( CBO) detergeni anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri , uleiuri totale, streptococi .

    Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizeaz urm toarea terminologie :

    - criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizeaz pentru aprecierea acesteia n raport cu msura n care satisface un anumit domeniu de folosin sau pe baza crora se poate elabora o decizie asupra gradului n care calitatea apei

    corespunde cu necesitile de protecie a mediului nconjurator ;- indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici

    nominalizate pentru o determinare precis a calitii apelor ;- parametri de calitate ai apei sunt valori i exprimri

    numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape ;- valori standardizate ale calitii apei - reprezint valori ale

    indicatorilor de calitate a apelor care limiteaz un domeniu convenionalde valori acceptabile pentru o anumit folosin a apei .

    Indicatori de calitate ai apei

    Aa cum s- a artat deja, pentru caracterizarea calitii i gradului de poluare a unei ape se utilizeaz indicatorii de calitate. Acetia se pot clasifica dup natura lor i dup natura i efectele pe care le au asupra apei , dup cum urmeaz:

    A. Clasificare dup natura indicatorilor de calitate: - indicatori organoleptici ( gust, miros). - indicatori fizici ( pH, conductivitate electric, culoare, turbiditate). - indicatori chimici

  • - indicatori chimici toxici - indicatori radioactivi - indicatori bacteriologici - indicatori biologici

    B. Clasificare dup natura i efectul pe care l au asupra apei: - indicatori fizico-chimici generali:

    - temperatura - pH - indicatorii regimului de oxigen

    - oxigen dizolvat (OD) - consumul biochimic de oxigen (CBO5) - consumul chimic de oxigen (CCOCr i CCOMn)

    - indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix - cloruri, sulfai - calciu, magneziu, sodiu, etc.

    - indicatori fizico - chimici selectivi - carbon organic total (COT) - azot Kjeldhal i azot total, fosfai - duritate, alcalinitate

    - indicatori fizico - chimici specifici ( toxici): - cianuri - fenoli - hidrocarburi aromatice mono i polinucleare - detergeni - metale grele ( mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.) - pesticide - arsen - uraniu natural - trihalometani

    - indicatori radioactivi - activitate global i - activitate specific admis a fiecrui radionuclid

  • - indicatori biologici care reflect gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populeaz mediul acvatic.

    - indicatori bacteriologici care msoar nivelul de poluare bacterian, n principal prin determinarea numrului de bacterii coliforme totale i de bacterii coliforme fecale.

    Clasificarea indicatorilor de calitate ai apei, concentraiile maxime admisibile pentru acetia precum i metodele standardizate pentru determinarea lor sunt prezentate n tabelul 2

    Tabelul 2Indicatori de calitate ai apei

    Indicatori organolepticiIndicatori Valori admise Valori admise Metoda de analiza

    excepionalMiros, grade 2 2 STAS 6324 - 61Gust, grade 2 2 STAS 6324 - 61

    Indicatori fizici

    IndicatoriValori Valori admise Metoda deadmise excepional analiza

    STASConcentraia ionilor de hidrogen (pH), 6,57,4 max. 8,5 6325 - 75uniti de pHConductivitatea electrica s/cm 1000 3000 7722 - 84Culoare, grade 15 30 6322 - 61Turbiditate, grade sau uniti de 5 10 6323 - 88turbiditate de formazin

    Indicatori chimici generali

    IndicatoriValori Valori Metoda deadmise admise analiza

    excepional STASAluminiu (Al3+), mg/dm3 0.05 0.2 6326 - 90Amoniac (NH4+), mg/dm3 0 0.5 6328 - 85Azotii (NO2-), mg/dm3 0 0.3 3048/2-90Calciu (Ca2+), mg/dm3 100 180 3662 - 62

  • Clor rezidual in apa dezinfectata princlorizare (Cl2 ) , mg/dm3

    - la consumator- clor rezidual liber 0.10..0.25 -- clor rezidual total 0.10..0.28 - 6364 78

    - la intrarea n reea-clor rezidual liber 0.50-clor rezidual total 0.55 -

    Cloruri (Cl-), mg/dm3 250 400 3049 - 88Compui fenolici distilabili ,mg/dm3 0.001 0.002 10266 - 87Cupru (Cu2+), mg/dm3, max 0.05 0.1 3224 - 69Detergeni sintetici, anionici, mg/dm3 0.2 0.5 7576 - 66Duritate totala, grade germane 20 30 3026 - 76Fier (Fe2++Fe3+), mg/dm3 0.1 0.3 3086 - 68Fosfai (PO4-), mg/dm3 0.1 0.5 3265 - 86Magneziu (Mg2+) ,mg/dm3. 50 80 6674 - 77Mangan (Mn), mg/dm3 0.05 0.3 3264 - 81Oxigen dizolvat (O2), mg/dm3 6 6 6536 - 87Reziduu fix, mg/dm3, min 100 30 3638 - 76

    max 800 1200Substane organice oxidabile, mg/dm3- prin metoda cu KMnO4, exprim. n:

    - CCOMn (O2) 2.5 3.0- KMnO4 10 12 3002 - 85

    - prin metoda cu K2Cr2O7- CCOCr (O2) 3 5

    Sulfai (SO42-), mg/dm3 200 400 3069 - 87Sulfuri i hidrogen sulfurat, mg/dm3 0 0.1 7510 -66Zinc (Zn2+), mg/dm3 5 7 6327 - 81

    Indicatori chimici toxiciIndicatori Valori Metoda de analiz

    admise STASAmine aromatice, mg/dm3 0 11139 - 78Arsen (As3+), mg/dm3 0.05 7885 - 67Azotai (NO3-), mg/dm3 45 3048/1 - 77Cadmiu (Cd2+), mg/dm3 0.005 ISO 5961; 11184 - 77Cianuri libere (CN-) mg/dm3 0.01 10847 - 77Crom (Cr6+) mg/dm3 0.05 7884 - 67Fluor (F), mg/dm3 1.2 6673 - 62

  • Hidroc. policiclice aromatice, g/dm3 0.01Mercur (Hg2+), mg/dm3 0.001 10267 - 89Nichel (Ni2+), mg/dm3 0.1Pesticide(insecticide, ierbicide),g/dm3 0.1 12650 - 88-fiecare component 0.5-suma tuturor componentelorPlumb (Pb2+), mg/dm3 0.05 6362 - 85Seleniu, mg/dm3 0.01 12663 - 88Trihalometani, mg/dm3

    -total 0.1-cloroform (CHCl3) 0.03Uraniu natural, mg/dm3 0.021 12130 - 82

    Indicatori radioactiviActivitatea Valori Valori admise Metoda de analizaglobal, max . admise excepional STAS

    Bq/dm3

    -alfa 0.1 2.3 10447/1 - 83-beta 0 50 10447/2 - 83

    Indicatori biologiciValori Metode de

    Indicatori admise analizSTAS

    Volumul estonului obinut prin filtrare prin fileu 1-10planctonic,cm3/m3:Organisme animale, vegetale i particule vizibilecu ochiul liber lipsaOrganisme animale microscopice,numr/dm3 20Organisme care prin nmulirea n mas modific lips; se admit

    6329 90proprietile organoleptice sau fizice ale apei / 100 exemplaredm3 izolate n

    funcie despecie

    Organisme indicatoare de poluare lipsOrganisme duntoare sntii: ou degeohelmini, chisturi de giardia, protozoare lipsintestinale patogene

  • Proprietile generale ale apelor naturale

    Proprietile apelor naturale sunt determinate n principal de substanele solide, lichide i gazoase existente sub form de materiale n suspensie sau dizolvate. Aceste substane, foarte numeroase, provin din interaciile complexe hidrosfer atmosfer litosfer - organisme vii. Astfel, ntr-un studiu efectuat de echipa Cousteau (1991-1992) asupra calitii apelor fluviului Dunrea, s-au pus n eviden peste 800 de compui organici i anorganici, dintre care peste 50% se regsesc n esuturile vegetale i animale din mediul acvatic.

    Exist mai multe criterii de clasificare a compuilor care definesc compoziia chimic a apelor naturale, dup natura acestora, provenien, efect toxic i metode de analiz, prezentate n tabelul 3.

    Tabelul 3Criterii de clasificare a compoziiei chimice a apelor naturale

    Nr. Criterii Exemplificricrt1 Natura componenilor Gaze dizolvate; subst.anorganice;subst. organice

    chimici2 Forma sub care se gsesc Solubilizat; suspensii; coloizi; emulsii;

    n mediul acvatic absorbii/adsorbii n sedimente i / sau pe suspensii;bioacumulai de ctre biocenoze; sub form liber;complexai.

    3 Provenien Naturale; antropic.4 Efecte Indicatori de calitate; indicatori generali de poluare;

    indicatori specifici de poluare.5 Proprieti Persisten; toxicitate; bioacumulare; efecte mutagene;

    teratogene; cancerigene.6 Dup metodele de analiz Indicatori globali (COT, reziduul fix); indicatori

    selectivi (pesticide); specifici (HCN).7 Dup rolul jucat n Regim de oxigen; salinitate; nutrieni; capacitate de

    ecosisteme acvatice tamponare; metale grele; micropoluani organici.

    Pornind de la aceast clasificare n continuare se vor prezenta principalele proprieti organoleptice, fizice i chimice ale apelor naturale corelate cu compuii chimici care determin aceste proprieti i cu indicatorii de calitate ai apei specifici acestora.

  • Indicatori organoleptici

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

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

    Gustul se clasific utilizindu-se denumiri convenionale ,cumar fi : Mb - ape cu gust mineral bicarbonato-sodic ; Mg - ape cu gust mineral magnezic ; Mm - ape cu gust mineral metalic ; Ms - ape cu gust mineral srat ; Oh - ape cu gust organic hidrocarbonat ; Om - ape cu gust organic medical farmaceutic ; Op - ape cu gust organic pmntos ; Ov - ape cu gust organic vazos .

    Indicatori fizici

    - Turbiditatea se datoreaz particulelor solide sub form de suspensii sau n stare coloidal. ntr-o definiie general se consider c suspensiile totale reprezint ansamblul componentelor solide insolubile prezente ntr-o cantitate determinat de ap i care se pot separa prin metode de laborator (filtrare,centrifugare,sedimentare) .Se exprim gravimetric n mg/l sau volumetric n ml/l. Valoarea suspensiilor totale este deosebit de important pentru caracterizarea apelor naturale.n funcie de dimensiuni i greutate specific, particulele se separ sub form de depuneri(sedimentabile) sau plutesc pe suprafaa apei(plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezint totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural ntr-o anumit perioad limitat de timp. Procentul pe care l reprezint suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea i exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalaii destinate reinerii acestora. Suspensiile i substanele coloidale din ape reprezint totalitatea substanelor dispersate n ap, avnd diametrul particulelor ntre 1 i 10 m. Caracterizate prin propriet i electrice de suprafa, prezint un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile n mod natural.

  • Eliminarea substanelor coloidale din ap a impus tratarea chimic cu reactivi de destabilizare n vederea coagulrii i precipitrii acestora.

    Relaia dintre substanele n suspensie (proprietate gravimetric) i turbiditate (proprietate optic) determin aa-numitul coeficient de finee al suspensiilor. Pentru aceeai surs de ap, coeficientul de finee variaz n limitebine determinate n cadrul unui ciclu hidrologic anual.

    - Indicele de colmatare reprezint puterea colmatant a uneiape i are drept cauza toate elementele din ap a cror dimensiuni permitreinerea lor pe filtre.

    anotimp.- Temperatura apei variaz n funcie de provenien i de

    - Radioactivitatea este proprietatea apei de a emite radiaiipermanente alfa , beta sau gama.

    - ConductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai

    utilizai n aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puin dinurmtoarele considerente:

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

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

    - elimin erorile datorate transformrii speciilor decarbonai/bicarbonai prin evaporare la 105 0C (conform metodologiei de determinare gravitaional a reziduului fix, n cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30%).

    - Concentraia ionilor de hidrogenpH-ul apelor naturale este cuprins ntre 6,5 - 8 , abaterea de la

    aceste valori dnd indicaii asupra polurii cu compui anorganici .pH-ul i capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din

    proprietile eseniale ale apelor de suprafa i subterane, pe aceast caleasigurndu-se un grad de suportabilitate natural fa de impactul cu acizi sau baze, srurile de Na+, K+, Ca2+ i Mg2+ jucnd un rol esenial n acest sens. Desubliniat c aceast capacitate de tamponare a pHului este deosebit de important nu numai pentru echilibrele din faza apoas, dar i pentru cele de la interfaa cu materiile n suspensie, respectiv cu sedimentele.

  • Concentraia ionilor de hidrogen din ap, reprezint un factor important care determin capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme etc.

    ntre valoarea pH -ului apei i aciditatea sau alcalinitatea acesteia nu exist o identitate. Creterea alcalinitii sau aciditii nu sunt nso ite i de variaii corespunztoare ale pH-ului, datorit capacitii de tamponare de care dispun ndeosebi apele naturale. Principalul sistem tampon al apelor naturale l reprezint sistemul acid carbonic dizolvat/carbonai, pentru care pH-ul apei are valori cuprinse ntre 6,5-8,5.

    Indicatori chimici

    A. Indicatori ai regimului de oxigenOxigenul este un gaz solubil i se afl dizolvat n ap sub form

    de molecule O2, prezena oxigenului n ap condi ionnd existena marii majoriti a organismelor acvatice. Toate apele care se afl n contact cu aerul atmosferic conin oxigen dizolvat n timp ce apele subterane conin foarte puin oxigen. Solubilitatea oxigenului n ap depinde de presiunea atmosferic, temperatura aerului, temperatura i salinitatea apei.

    Con inutul n oxigen al apei rurilor este rezultatul urmtoarelor aciuni antagoniste:

    - reabsorbia oxigenului din atmosfer la suprafaa apei prin difuzie lent sau prin contact energic, interfaa apa-aer prezintnd o importan deosebit n acest sens. Acest transfer este serios perturbat de prezena poluanilor cum ar fi detergenii i hidrocarburile;

    - fotosinteza, care poate asigura o important realimentare cu oxigen a apei, ajungndu-se la valori care pot depi saturaia;

    - consumul biochimic de oxigen pentru biodegradarea materiilor organice poluante.

    Din aceast clas de indicatori fac parte oxigenul dizolvat (OD), consumul chimic de oxigen (CCO), consumul biochimic de oxigen (CBO) i carbonul organic total (COT).

    Oxigenul dizolvat (OD) Cel mai important parametru de calitate al apei din ruri i lacuri este coninutul de oxigen dizolvat, deoarece oxigenul are o importan vital pentru ecosistemele acvatice. Astfel, coninutul

  • de oxigen din apele naturale trebuie s fie de cel puin 2 mg/l, n timp ce n lacuri, n special n cele n care funcioneaz cresctorii de pete, coninutul de oxigen dizolvat trebuie s fie de 8 15 mg/l.

    Consumul biochimic de oxigen (CBO) reprezint cantitatea de oxigen, n mg/l, necesar pentru oxidarea substanelor organice din ape, cu ajutorul bacteriilor. Mineralizarea biologic a substanelor organice este un proces complex, care n apele bogate n oxigen se produce n dou trepte. n prima treapt se oxideaz n special carbonul din substratul organic (faza de carbon ), iar n a doua faz se oxideaz azotul (faza de nitrificare). Din determin rile de laborator s-a tras concluzia c este suficient s se determine consumul de oxigen dup cinci zile de incubare a probelor (CBO5).

    Consumul chimic de oxigen (CCO) Deoarece CBO5 necesit un timp de cinci zile pentru determinare, pentru a depi acest neajuns se utilizeaz metode de oxidare chimic difereniate dup natura oxidantului i a modului de reacie. Se cunosc dou tipuri de indicatori:

    - CCOMn care reprezint consumul chimic de oxigen prin oxidare cu KMnO4 n mediu de H2SO4 . Acest indicator se coreleaz cel mai bine cu CBO5, cu observaia c sunt oxidate n plus i cca 30-35% din substanele organice nebiodegradabile.

    - CCOCr care reprezint consumul chimic de oxigen prin oxidare cu K2Cr2O7 n mediu acid. Acest indicator determin n general 60-70% din substanele organice, inclusiv cele nebiodegradabile.

    Prin aceste metode, prezentate anterior nu se pot determina substanele organice volatile.

    Carbonul organic total (COT) reprezint cantitatea de carbon legat n materii organice i corespunde cantitii de dioxid de carbon obinut prin oxidarea totala a acestei materii organice . Se utilizeaz pentru determinarea unor compui organici aromatici, a cror randament de oxidare nu depete 60% cu metodele prezentate anterior. Pentru determinarea acestora se utilizeaz oxidarea catalitic la temperaturi ridicate (800-11000C).

    B. Sruri dizolvaten apele naturale se afl, n mod obinuit, cationii i anionii

    prezentai n tabelul 4., ioni de care depind cele mai importante caliti aleapei. n majoritatea cazurilor, srurile aflate n apele naturale sunt formate din urmtorii cationi Ca2+, Mg2+, Na+, K+ i anioni HCO3-, SO42-, Cl-. Ceilali ioni

  • se afl, n mod obinuit, n cantiti nesemnificative, dei cteodat influeneaz esenial asupra proprietilor apei. Clorurile pot fi prezente n ap ntr-o concentraie mare, datorit solubilitii lor ridicate; astfel, solubilitatea clorurii de sodiu sau a celei de calciu la temperatura de 25

    C este n jur de 26%, respectiv de 46%.

    Tabelul 4.Principalii ioni din apele naturale

    CATIONI ANIONIDenumire Formula Denumire Formula

    Hidrogen H+ Hidroxid OH-

    Sodiu Na+ Bicarbonat HCO3 -Potasiu K+ Clorur Cl-

    Amoniu NH4 + Hidrosulfit HS-

    Calciu Ca2+ Nitrit NO2 -Magneziu M g+ Nitrat NO3 -Fier bivalent Fe2+ Fluorur F-

    Fier trivalent Fe3+ Sulfat SO42-

    Bariu Ba2+ Silicat SiO32-

    Aluminiu A l3+ Ortofosfat PO43-

    n esen, se poate spune c apele naturale conin elemente fundamentale i elemente caracteristice, dintre care 6 elemente fundamentale sunt cele care aparin tuturor apelor naturale, respectiv molecula de H2CO3 i ionii de HCO3-, CO32-, H+, OH-, Ca2+, iar dintre elementele caracteristice se pot cita ionii de SO42-, Cl-, Mg2+, Na+, K+ etc.. Aceste elemente pot fi prezente sau nu n apele naturale, ntr-o concentraie mai mare sau mai mic, conferind apei un anumit caracter.

    C. Reziduul fix reprezint totalitatea substanelor dizolvate n ap, stabile dup evaporare la 1050C, marea majoritate a acestora fiind de natur anorganic. Valoarea reziduului fix n diferite ape naturale variaz n funcie de caracteristicile rocilor cu care apele vin n contact. Informativ se dau n continuare, cteva valori ale reziduului fix al diferitelor categorii de ape:

    Ape de suprafa 100 250 mg/l;Ape din pnza freatic 200 350 mg/l;

  • Ape din pnza de mare adncime 100 300 mg/l;Ape de mare 20000 22000 mg/l;Ape din regiuni srturoase 1100 5000 mg/l;Ape de ploaie 10 20 mg/l;Ape minerale potabile 1000 3000 mg/l.

    Coninutul mineral al apelor naturale este strns legat de factorii meteorologici i climatologici. Astfel, n perioadele cu precipitaii sau n cele de topire a zpezilor, apele curgtoare i reduc mineralizarea, datorit dilurii lor cu ape cu con inut mineral foarte srac. n aceste situaii, de exemplu, apele rului Dmbovia au o mineralizare de 100 120 mg/l, iar cele ale Argeului de 80 100 mg/l. n perioada de iarn, cnd apele de suprafa sunt alimentate n special de izvoare subterane, mineralizarea acestora este mai crescut fiind de 200 250 mg/l. Apele subterane i mai ales cele din pnze freatice de mare adncime, se caracterizeaz printr-o mineralizare mai ridicat i n acela i timp mai puin variabil, datorit contactului cu straturile minerale n care staioneaz.

    D. Indicatori biogeniCompui ai azotului. Amoniacul, nitriii i nitraii constituie

    etape importante ale prezenei azotului n ciclul su biogeochimic din natur i implicit din ap .Azotul este unul dintre elementele principale pentru susinerea vie ii, intervenind n diferite faze de existen a plantelor i animalelor. Formele sub care apar compuii azotului n ap sunt azot molecular (N2), azot legat n diferite combinaii organice (azot organic), amoniac (NH3), azotii (NO2-) i azotai (NO3-). Amoniacul constituie o faz intermediar n ciclul biogeochimic al azotului. Azotul amoniacal decelat n cursurile de ap poate proveni dintr-un mare numr de surse:

    - din ploaie i zapad, care pot conine urme de amoniac ce variaz ntre 0,1 - 2,0 mg/l;

    - n apele de profunzime, curate din punct de vedere biologic i organic, amoniacul poate apare prin reducerea nitriilor de ctre bacteriile autotrofe sau de ctre ioni feroi coninui;

    - n apele de suprafa apar cantiti mari de azot amoniacal prin degradarea proteinelor i materiilor organice azotoase din

  • deeurile vegetale i animale coninute n sol. Aceast cantitate de azot amoniacal este n cea mai mare parte complexat de elementele aflate n sol i numai o mic cantitate ajunge n ruri.

    - un numr mare de industrii (industria chimic, cocserie, fabrici de ghea, industria textil etc.) sunt la originea alimentrii cu azot amoniacal a cursurilor de ap.

    Prezena amoniacului n apele de alimentare este limitat de normele recomandate de Organizaia Mondial a Snt ii, la cantit i foarte mici (sub 0,05 mg/l) datorit efectelor nocive pe care le poate avea asupra consumatorilor.

    Nitri ii constituie o etap important n metabolismul compuilor azotului, ei intervenind n ciclul biogeochimic al azotului ca faz intermediar ntre amoniac i nitrai. Prezena lor se datorete fie oxidrii bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitrailor.

    Nitra ii constituie stadiul final de oxidare a azotului organic. Azotul din nitrai, la fel ca i cel din nitrii sau amoniac, constituie un element nutritiv pentru plante i, alturi de fosfor, este folosit la cultura intensiv n agricultur. Prezena nitrailor n apele naturale se poate explica prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

    Compui ai fosforului Coninutul de fosfai n apele naturale este relativ redus (0,5 -5 mg/l). Dac apele strbat terenuri bogate n humus n care fosfatul este legat n compui organici, acestea se mbogesc n fosfai. De asemenea, o pondere important revine polurii difuze din agricultur datorat administrrii de ngrminte pe baz de azot i fosfor. Fosfatul monocalcic poate proveni n ap mai ales prin mineralizarea resturilor vegetale sau animale. Fosfatul monocalcic este solubil n ap i reprezint o form de fosfor asimilabil. Concentraii mai mari de 0,5 mg/l P exprimat n PO43 - n apele de suprafa determin eutrofizarea progresiv a lacurilor, prin favorizarea dezvoltrii algelor. Coninuturi mai mari de fosfai n apele subterane sau de suprafa pot s constituie un indiciu asupra polurii de origine animal, mai ales dac se coreleaz cu dezvoltarea faunei microbiene. Fosforul sub form de combinaii, poate fi prezent n apele de suprafa, fie dizolvat, fie n suspensii sau sedimente.

  • E. Indicatori ai capacitii de tamponare ai apeiAciditatea apei se datorete prezen ei n ape a dioxidului de

    carbon liber, a acizilor minerali i a srurilor de acizi tari sau baze slabe, srurile de fier i de aluminiu, provenite de la exploat rile miniere sau din apele uzate industriale intrnd n aceast din urm categorie.

    Aciditatea total a unei ape exprim att aciditatea datorat acizilor minerali, ct i cea datorat dioxidului de carbon liber, n timp ce aciditatea mineral exprim numai aciditatea datorat acizilor minerali.

    Diferenierea acidit ii totale de aciditatea mineral se poate face, fie prin utilizarea schimbtorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N pn la puncte de echivalen diferite i anume pn la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral i pH = 8,3 pentru titrarea aciditii totale.

    Alcalinitatea apei este condiionat de prezena ionilor dicarbonat, carbonat, hidroxid i, mai rar, borat, silicat i fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentraia echivalent a bazei titrabile i se msoar la anumite puncte de echivalen date de soluii indicator. Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinitii (p) a apei datorat hidroxidului i carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinitii (m), datorat dicarbonatului.

    Valoarea alcalinitii (p) i (m) indic raportul existent ntre ionii de carbonat, dicarbonat i hidroxid n cadrul alcalinitii totale, relaiile dintre ele fiind prezentate n tabelul 5.

    Calculul relaiilor de alcalinitateTabelul 5

    Valoarea OH- CO3 2- HCO3 -alcalinitii (p)

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

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

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

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

    - duritatea total reprezint totalitatea srurilor de Ca2+ i Mg2+ prezente n ap;

    - duritatea temporar reprezint coninutul ionilor de Ca2+ i Mg2+ legai de anionul HCO-3, care prin fierberea apei se poate nltura deoarece dicarbonaii se descompun n CO2 i n carbonai care precipit;

    - duritatea permanent reprezint diferena dintre duritatea total i duritatea temporar, fiind atribuit ionilor de Ca2+ i Mg2+ legai de anionii Cl-, SO42- i NO3-.Acest tip de duritatermne n mod permanent n ap, chiar dup fierbere.

    n tabelul 6 este prezentat o clasificare a apelor dupduritatea lor.

    Tabelul 6Clasificarea apelor dup duritateUniti de Clasa de duritatemsur 1 2 3 4mg/l 0-55 56-100 101-200 200-500m val/l 0-1.1 1,1-2,0 2,0-4,0 4,0-10

    Caracterizarea Moale Slab dur Moderat Foarteapei dur dur

    F.Indicatori biologici i bacteriologiciAnaliza hidrobiologic const n inventarierea microscopic a

    fito i zooplanctonului, organisme din masa apei, precum i analiza organismelor bentonice (situate pe fundul apei) i a perifitonului (organisme fixate pe diferite suporturi), din probele de ap prelevate n seciunea de control. Stabilirea gradului de curenie, sau poluare a unui ru sau lac se face prin compararea organismelor existente cu tabele standard cuprinznd grupe faunistice i numr de uniti sistematice de organisme indicatoare de ap curat sau murdar.

  • Calitatea apei i modificrile datorate diverselor forme de poluare influenteaz compoziia biocenozelor acvatice (tip i numr de organisme), iar acestea pot reprezenta un mijloc de a diagnostica calitatea apei.

    Analiza bacteriologic. Apa destinat utilizrii de ctre om trebuie s fie ct mai puin contaminat de bacterii sau virui patogeni, aceast regul fiind foarte strict dac apa este destinat consumului potabil sau este folosit n industria alimentar; n acest caz, ea trebuie s fie complet lipsit de germeni patogeni.

    Pe de alt parte, cantitatea mare de ap folosit n mod centralizat de populaie prezint pericolul c n condiiile polurii, apa s constituie un factor important de mbolnvire. Bolile rspndite prin ap pot cuprinde, n general, un numr mare de persoane, mbrcnd caracterul unor boli cu extindere n mas.

    n analiza bacteriologic a apei au fost adoptai ca indicatori bacteriologici numrul total de germeni i determinarea bacilului coli.

    Specificul calitii diferitelor surse naturale de ap

    Fiecare tip de surs prezint caracteristici proprii, fizico-chimice i biologice, variind de la o regiune la alta n func ie de compoziia mineralogic a zonelor strabtute, de timpul de contact, de temperatur i de condiiile climatice. Pentru acelai tip de surs se pot evidenia anumite caracteristici comune, dup cum rezult din cele de mai jos.

    A. Apa de ruCursurile de ap, (ruri i aflueni), sunt caracterizate, n general,

    printr-o mineralizare mai sczut , suma srurilor minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l. Aceasta este format din dicarbona i, cloruri i sulfai de sodiu, potasiu, calciu i magneziu. Duritatea total este, n general, sub 15 grade, fiind format n cea mai mare parte din duritate dicarbonatat.

    Concentraia ionilor de hidrogen (pH-ul) se situeaz n jurul valorii neutre, fiind cu un pH = 6,8 - 7,8. Dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturaie ntre 65 - 95% i bioxidul de carbon liber, n general sub 10 mg/l.

  • Caracteristica principal a cursurilor de ap o prezint nc rcarea variabil cu materii n suspensie i substane organice, ncrcare legat direct propor ional de condiiile meteorologice i climatice. Acestea cresc n perioada ploilor, ajungnd la un maxim n perioada viiturilor mari de ap i la un minim n perioadele de nghe.

    Deversarea unor eflueni insuficient epurai a condus la alterarea calitii cursurilor de ap i la apariia unei game largi de impurificatori: substane organice greu degradabile, compui ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergeni etc. De asemenea, n multe cazuri se remarc impurificri accentuate de natur bacteriologic. O particularitate caracteristic a apei din ruri este capacitatea de autoepurare datorat unor serii de procese naturale biochimice, favorizate de contactul aer-ap.

    B. Apa de lacLacurile, formate, n general, prin bararea natural sau artificial

    a unui curs de ap, prezint modificri ale indicatorilor de calitate comparativ cu efluentul principal, datorit stagnrii apei un anumit timp n lac, insolaiei puternice i fenomenelor de stratificare (vara i iarna) i destratificare (primavara i toamna), termic i mineral. Stagnarea apei n lac conduce la o decantare natural a materiilor n suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede i mai puin sensibil la condiiile meteorologice. Stratificarea termic, combinat la lacurile adnci i cu o stratificare mineral, conduce, n perioada de var i toamn, la excluderea aproape complet a circulaiei apei pe vertical. Acest lucru atrage dup sine scderea concentraiei oxigenului dizolvat n zona de fund i apariia proceselor de oxidare anaerob, avnd drept efect creterea coninutului n substan e organice, n sruri de azot i fosfor i,uneori, apari ia hidrogenului sulfurat la fundul lacului. n perioadele de destratificare termic i mineral (primavara i toamna), are loc o circulaie a apei pe vertical i o uniformizare calitativ a apei lacului, conducnd la mbogirea cu substane organice i nutrien i a apei din zona fotic. Coninutul de substane organice i nutrieni, combinat cu insolarea puternic, conduce la posibilitatea dezvoltrii unei biomase fito i zooplanctonice apreciabile.

    Din cele prezentate mai sus rezult c apa lacurilor se caracterizeaz, n general, printr-un coninut mai ridicat n substane organice,

  • nutrieni i biomasa planctonic, ce pot avea repercusiuni i asupra unor indicatori organoleptici i fizici cum ar fi gust, miros, culoare, turbiditate, pH.

    Din punct de vedere al tratarii apei, acumulrile au un efect favorabil asupra calitii apei prin reducerea coninutului de suspensii, asigurarea unei temperaturi sczute i relativ constante, eliminarea pericolului ngheului i formrii zaiului. De multe ori apar i influene defavorabile, dintre care se pot cita dezvoltri masive de biomas, apariia coloraiei apei, mbogire n substane naturale.

    Tratarea unei astfel de ape trebuie, pe de o parte, s foloseasc avantajele staionrii ndelungate a apei, iar pe de alta parte s rezolve i problemele corectrii indicatorilor menionai mai sus.

    C. Apa subteranApele subterane sunt caracterizate, n general, printr-o

    mineralizare mai ridicat, coninutul n sruri minerale dizolvate fiind peste 400 mg/l i format, n principal, din dicarbonai, cloruri i sulfai de sodiu, potasiu, calciu i magneziu. Duritatea total este cuprins ntre 10-20 grade germane i este format, n cea mai mare parte, din duritate dicarbonatat.

    Concentraia ionilor de hidrogen se situeaz n jurul valorii neutre, corespunznd unui pH = 6,5 - 7.

    Dintre gazele dizolvate predomin dioxidul de carbon liber, coninutul n oxigen fiind foarte sczut sub 3 mg O2/l.

    n func ie de compoziia mineralogic a zonelor strb tute, unele surse subterane conin cantiti nsemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat i sulfuri, compui ai azotului etc.

    S-a considerat a fi sugestiv prezentarea centralizat n tabelul 7, a indicatorilor de calitate pentru diferitele categorii de ap ntlnite curent, i anume ap distilat, ap de ru, ap de lac, ap subteran, ap din reeaua de ap potabil i ap mineral.

    Compararea valorilor diferiilor indici de calitate permite, chiar i unui nespecialist, evidenierea specificului diferitelor categorii de ap.

  • Tabelul 7Indicatori de calitate pentru diferite categorii de ape

    Indicator Unitate de Metoda de Apa Apa ru Apa lac Apa Apa Apamsur determinare distilat subteran potabil mineral

    Temperatur C 6324/61 20 18 13,8 14 19 15Turbiditate grade SiO2 6323/61 0 190 3,5 0,7 0 4Culoare mg Pt/l 7576/66 0 17 35 0 0 0pH - 6325/61 5,6 7,85 6,95 7,7 7,7 5,8Reziduu fix mg/l 3638/53 15 325 124 429 235 2030Suspensii mg/l 3638/53 15 325 124 429 235 2030Conductivitate S 20 488 231 593 348 3700Alcalinitate (m) mval/l 6363/61 0,15 3,25 1,55 8,15 206 28,70Alcalinitate (p) mval/l 6363/61 0 0,12 0 0 0 0Duritate total grade 3026/62 0 11,65 4,70 11,96 8,40 54,10Duritate temporar grade 3026/62 0 9,18 4,34 11,96 5,77 54,10Duritate permanent grade 3026/62 0 2,47 0,36 0 2,63 0O2 dizolvat mg/l 6536/62 1,80 8,69 9,66 1,26 7,20 -Oxidabilitate mgKMnO4/l 3002/61 1,58 48,33 28,77 15,24 5,69 8,80CCO-Cr mgO2/l 6954/61 1,30 26,80 9,06 4,04 2,40 9,70CBO5 mgO2 /l 6560/62 8,96 4,96 3,83 0,90 1,20 -CO2 mg/l 3253/61 0 0 7,37 8,80 6,60 2970Ca mg/l 3662/62 0 56 21 39 48 242Mg2+ mg/l calcul 0 17 8 28 7 88Na++K+ mg/l calcul 6 44 12 99 30 455

  • Fe2+ mg/l 8634/70 0 0 0 0,720 0 0,010Fe total mg/l 8634/70 0 0,50 0,600 0,835 0,031 0,021Mn mg/l 3264/62 0 0,025 0,025 0,100 0 0Cl- mg/l 2049/52 4 46 8 11 37 365

    2 mg/l 3069/68 0 60 19 6 50 5SO 42 mg/l calcul 0 7 0 0 0 0

    CO 3+ mg/l 6328/61 0,019 0,296 0,469 6,000 0,051 0,116NH 4 mg/l 3048/61 0,003 0,030 0,010 0,004 0 0,016NO 2 mg/l 8900/71 0 4,761 0,332 0,455 2,082 0,044

    NO 3N total mineral mg/l 7312/65 0,016 1,314 0,443 5,125 0,510 0,105

    3 mg/l 3265/61 0,090 4,468 0,010 0,250 0,034 0PO 4P total mg/l 1006/85 0,037 0,660 0,023 0,360 0,013 0SiO2 mg/l 3225/61 0,14 0,9 0,60 1,56 1,50 2,10H2S mg/l 7510/66 0 0 0 3,20 0 0Fenoli mg/l 7167/65 0,0017 0,007 0 0 0,0086 0