APA SI POLUAREA

APA SI POLUAREA

Poluarea reprezinta alterarea calitatiilor fizico-chimice si biologice ale apelor receptoare, produsa direct sau indirect de activitati umane, care face ca acestea sa devina improprii pentru folosintele lor anterioare.

Categorii de apa

Resursele de apa ale tarii noastre, incluzand raurile interioare si apele subterane disponibile, sunt evaluate la aproximativ 38 miliarde m³/an, dar in regim neamenajat se poate conta numai pe aproximativ 19 miliarde m³/an, din cauza fluctuatiilor de debite ale raurilor. Cerintele de apa, la nivelul anului 1975, au fost de 14,4 miliarde m³/an, din care 5,6 miliarde au revenit industriei, 7,4 miliarde m³/an agriculturii si 1,4 miliarde m³/an populatiei.

Rezulta ca cele mai mari cerinte de apa au revenit, in anul 1975, agriculturii si industriei, aceste activitati inregistrand totodata si cele mai mari cerinte si consumuri specifice. Dar in timp ce agricultura si populatia au cerinte de apa caracterizate printr-un consum ridicat, adica cu utilizarea apei in procese care conduc la scoaterea ei din circuitul hidrologic, industria, luata in totalitatea ei, este un consumator de apa in care restituirile depasesc consumurile inglobate in produse.

Astfel se apreciaza ca in agricultura, unde cerintele de apa sunt determinate hotarator de utilizarea ei la irigatii, din volumele de apa prelevate de la surse numai aproximativ 10-20% se restituie sub forma de evapotranspiratie, infiltratie etc., in timp ce diferenta de 90-80% constituie consumul propriu-zis, inmagazinat in masa verde a culturilor si in produsele agricole. Comparativ cu aceasta situatie, in industrie pe ansamblu, consumurile de apa datorite inglobarii ei in produsele finite sunt mult mai mici, restitutiei revenindu-i cel mai mare procentaj, 70-90% din volumele de apa prelevate de la surse.

Surse de poluare

Functie de natura folosintei si procesul tehnologic parcurs, apele uzate sunt purtatoare a unor cantitati mai mici sau mai mari de substante gazoase, lichide sau solide, cedate de materiile prime sau de produsele intermediare si finite, utilizate sau iesite din procesele de fabricatie. Apele uzate vehiculeaza, de asemenea, diferite reziduri si deseuri rezultate din activitatea social-economica, gospodareasca etc.

Substantele si agentii care schimba caracteristicile initiale ale apelor naturale in care sunt evacuate se numesc poluanti.

Dupa provenienta poluantilor, apele uzate pot fi impartite in cateva grupe principale:

  -ape uzate menajere. Ape uzate provenite din activitatea gospodareasca in locuinte si unitati de folosinta sociala: restaurante, crese, camine, institutii etc. Poluantii acestor ape sunt constitutii, in general, din resturi alimentare, dejectii, sapun, detergenti, microorganisme, oua de paraziti etc.

--ape uzate din zootehnie. Ape provenite din crescatoriile de animale si ferme zootehnice de tip industrial, crescatorii si ingrasatorii de porci, taurine, pasari. Poluanti acestor ape sunt constituiti din resturi de nutrienti, furaje si asternut, dejectii solide si lichide, substante utilizate la spalarea si dezinfectia boxelor etc.

--ape uzate industriale. Ape provenite din activitatea ramurilor industriale, in tehnologiile de obtinere a materiilor prime, intermediare si produse finite. Apele uzate industriale pot fi impartite la randul lor in 3 grupe:

ape de racire, la care principalul agent de poluare este caldura;

ape de spalare si transport, provenite din sectiile de conditionare a materiilor prime. Poluantii acestor ape contin impuritatiile materiilor prime si substante partial dizolvate din acestea;

ape provenite din sectiile de productie unde au fost utilizate direct in procesul de fabricatie ca mediu de dizolvare sau reactie. Aceste ape contin cantitati importante de substante provenite din materiile prime si finite si din aceste motive formeaza apele uzate cu efect poluant major.

Caracteristiciile apelor uzate

Apele uzate contin sub forma dizolvata, in dispersie coloidala si in suspensie o varietate mare de substante organice si minerale, produse naturale si de sinteza rezultate in activitatea de productie si sociala, precum si microorganizme, provenite din dejectiile solide si lichide umane si animale, din materiile prime utilizate mai ales in industria alimentara si usoara. Materiile care se gasesc in stare de dispersie coloidala si in suspensie sunt constituite deseori din argila, praf si nisip fin antrenate in canalizare de apa de ploaie, maturatul strazilor sau rezultate la conditionarea materiilor prime.

Substantele organice sunt reprezentate practic de toti componentii celor trei categorii principale: glucide protide si lipide, precum si de produsii lor de metabolizm si descompunere biochimica. Dintre glucide, polizaharidele sub forma de celuloza, amidon etc. sau compusi mai simpli, ca:hexoze, pentoze etc., sunt dominate in apele uzate, rezultand din activitati industriale caracterizate prin volume mari de ape uzate evacuate: industria celulozei si hartiei, industria lemnului, industria textila, industria alimentara. Ele se gasesc in cantitati mari si in apele menajere, datorita ponderii pe care o ocupa produsele vegetale in alimentatie.

Alaturi de aceste grupe principale de substante, in apele uzate se gasesc si produsii lor de descompunere, reprezentati in principal de: fenoli, amine, uree, amoniac, hidrogen sulfurat etc. Deoarece procesele de descompunere se datoresc in masura importanta activitatii microflorei bacteriene care se gaseste in aparatul digestiv uman si animal sau microflorei bacteriene ce se dezvolta in instalatiile de canalizare, apele uzate contin, in cantitate mare, si materie vie care utilizeaza substratul nutritiv al acestor ape.

Substantele organice naturale amintite, care fac parte din ciclul biologic, li se adauga substantele organice naturale fosile, cum sunt cele provenite din industria petroliera si carbonifera, precum si substantele organice de sinteza realizate pe baza acestor produsi: detergenti, mase plastice, produse fitofarmaceutice, medicamente si coloranti de sinteza etc. Poluantii organici de sinteza sunt caracteristici apelor uzate provenite din industria petrochimica, chimia organica de sinteza, industria usoara etc.

Substantele anorganice prezentate in apele uzate sunt: acizi, baze, saruri, complecsi etc. Ele se gasesc in apele uzate menajere, in general, sub forma de saruri, rezultate din metabolizarea alimentelor si de la produsele minerale utilizate in gospodarie: cloruri, carbonati, sulfati, fosfati, silicati, azotati etc.

Cele mai importante volume de apa uzata, incarcate cu substante minerale, provin insa din industria chimica anorganica, industria petrolifera si industria petrochimica. Astfel concentratii mari de clorura de sodiu sunt prezente in apele uzate provenite de la extractia petrolului si din industria clorosodica, de unde rezulta, de asemenea, si cantitati mari de clorura de calciu, carbonat de calciu etc. Acid sulfuric si sulfati rezulta cu precadere la fabricarea acidului sulfuric, a ingrasamintelor fosfatice, celulozei si hartiei, din industria lemnului etc. Acid azotic si azotati, ioni de amoniu, rezulta de la fabricarea acidului azotic, a amoniacului si a ingrasamintelor cu azot, de la fabricarea explozivilor, de la instalatiile de acoperiri metalice etc.

Ape uzate cu continut de ioni metalici: fier, mangan, cupru, crom, zinc, plumb etc. , provin din activitatea industriilor: metalurgica feroasa si neferoasa, extractiilor miniere, constructiilor de masini, electrotehnica, usoara etc.

Cunoasterea caracteristicilor fizico-chimice si bacteriologice ale apelor uzate este o activitate indispensabila conducerii proceselor tehnologice de epurare, in scopul prevenirii poluarii cursurilor de apa cu substante, uneori toxice, care pot crea indisponibilitati pentru folosintele din aval si pentru stabilirea conditiilor tehnice de deversare a apelor uzate in emisari.

Procese fizico- chimice in apele raurilor poluate

Modificarile caracteristicilor fizico-chimice ale apelor emisarilor, in zonele de evacuare, incep cu proprietatile fizice: culoarea, transparenta, miros, temperatura, cantitatea de materii in suspensie, care modifica corespunzator caracteristicilor fizice respectiveale apelor uzate. Aceste modificarisunt si primele semnale ale prezentei poluantilor in apele unui rau, inregistrate de organele de simt.

Culoarea apelor unui emisar, in zonele de evacuare, seincadreaza, de cele mai multe ori, intr-un spectru larg de nuante de cenusiu, dar, in cazurile particulare ale apelor uzate provenite de la fabricarea colorantilor si a altor produsi de sinteza organica, ele pot avea toate culorile de la rosu la negru. Culoarea apelor in zona de evacuare poate fi semnificativa, in unele situatii si pentru reactiilechimice sau procesele biologice ce au loc in masa apelor, ca urmare a transformarii unor poluanti evacuati cu apele uzate.

Reducerea transparentei in zonele de evacuare si aval se datoreaza, in general, aportuluide materii in suspensie al apelor uzate, culorii acestor ape, sau proceselor microbiologicede degradare a poluantilor organici, foarte active in aceste zone. In perioada calda, transparenta apelor poate fi redusa si de dezvoltarea excesiva a algelor, care gasesc in aceste zone conditii favorabile de nutritie.

Cresterea temperaturii apelor emisarilor, peste limitele determinate naturalde temperatura aerului, in zona respectiva, este provocata de evacuarile de ape calde provenite de la instalatiile de racire cu circuit deschis, indeosebi de la marile termocentrale si centrale termice nucleare, care folosesc pentru racire volume importante din debitul total al emisarului, provocand in acest mod ceea ce se numeste poluare termica.

Mirosurile imprumutate apelor emisarilor de catre apele uzate sunt specifice domeniului de provenienta al acestor ape, cand evacuarea se face in sistem divizor, cel mai usor de recunoscut fiind apele uzate cu continut de produsi petrolieri sau provenite din industria chimica organica.Pentru apele uzate mixte, cum sunt cele orasenesti, mirosurile reflecta mai putin compozitia individuala a poluantilor, in acest caz rezultand un miros specific instalatiilor de canalizare, miros care caracterizeaza si zona de evacuare a apelor uzate in emisari.

Modificarile caracteristicilor chimice ale apelor emisarilor determinate de substantele poluante constau in schimbarea compozitiei ionice naturale a apelor si a raporturilor stabilite intre ionii sarurilor dizolvate, in modificarea reactiei apei, cresterea concentratiilor de metale, introducerea unor substante de sinteza inexistente in hidrochimismul natural, incarcarea apelor ci substante organice.

Datorita acestui aspect, apele raurilor isi pierd stabilitatea fizico-chimica, respectiv sunt supuse unor procese de transformare sub actiunea microorganismelor, care conduc la modificarea culorii, transparentei, reducerea continutului de oxigen dizolvat, uneori la disparitia sa, degajarea de gaze, insotite de mirosuri neplacute.

Degajarea de gaze si emanatia de morosuri sunt rezultatele proceselor de degradare biochimica a substantelor organice, mai ales in faza anaeroba, in straturile de fund ale apei si in sedimentul de fund, bine dezvoltat in zonele de evacuare, unde oxigenul dizolvat se gaseste in cantitati foarte mici sau lipseste. In aceste conditii mirosurile si bulele de gaz care pot aparea la suprafata apei sunt provocate de: hidrogenul sulfurat, acizii grasi inferiori, metan, mercaptani, amine, bioxid de carbon etc.

Procesele biochimice de transformare a substantelor organice poluante necesita consum de oxigen, ceea ce explica reducerea relativ rapida a concentratiei acestuia in zonele de evacuare si cele din aval. Acest lucru este usor de inteles, avand in vedere ca rezervele de oxigen dizolvat ale apelor sunt mici, in raport cu incarcarile mari de substante organice, la care trebuie uneori sa faca fata.

Pe de alta parte, degradarea biochimica a unei substante organice simple, cum este glucoza, necesita un consum biochimic de oxigen, de 0,6-0,7 mg O₂ pentru 1 mg glucoza, ceea ce inseamna ca rezerva de 9 mg oxigen dizolvat al unuilitru de apa curata la temperatura de 20 ⁰C ar putea fi consumata, in 5 zile, de circa 13-15 mg glucoza. In realitate, astfel de incarcari nu epuizeaza continutul de oxigen al apei unui rau, exprimat la unitatea de volum, ci provoaca numai un deficit redus datorita reaerarii continue a apei, dar exemplificarea ilustreaza evident rezervele relativ slabe de oxigen ale apelor de suprafata in raport cu consumurile provocate de poluantii organici.

Poluarea organica avand consecinte imediate asupra oxigenului dizolvat, valoarea concentratiei oxigenului in apele raurilor este folosita, printre altele, ca un criteriu de apreciere a gradului de poluare.

Limita dupa care o apa este considerata degradata este de 4,0 mg/l la 20 ⁰C. Asemanator , incarcarea organica a unui efluent de ape uzate se estimeaza dupa consumul de oxigen pe care-l poate provoca evacuarea sa intr-un emisar.

Acesta este unul din procedeele de estimare a incarcarii organice a apelor uzate, el reflectand numai fractiunea usor degradabila a continutului total de substante organice. In aceasta fractiune se cuprind, de obicei, substantele organice naturale din grupele: glucide, protide, lipide, usor descompuse de bacterii. Substantele care datorita structurii lor chimice sunt mai greu atacate de bacterii se determina prin alte metode conventionale de laborator.

Autoepurarea si pragul poluarii apei

O apa este considerata poluata cand compozitia sau starea sa fizica ori chiar estetica sunt modificate direct sau indirect de actiunile omului, in asa masura ca nu se mai preteaza a fi utilizata in stare naturala. Pentru a intelege mai clar ce inseamna o apa curata, subliniem ca apa este nu numai un lichid, ci si un mediu de viata datorita oxigenului, gazului carbonic si sarurilor minerale pe care le contine. In stare naturala, apa ajunge la un anumit echilibru in ce priveste gazele dizolvate si substantele minerale sau organice, prin circulatia ei in natura reimprospatandu-se continuu. Aceasta circulatie da apei posibilitatea sa se debaraseze de elemente nocive sau sa se autoepureze, atunci cand poluarea nu depaseste anumite limite. In caz contrar, apa respectiva devine tot mai bolnava, isi pierde calitatile potabilitate si pe cele de a intretine viata, de a fi folosita de om, devine chiar nociva pentru mediul in jur.

Autopeurarea este insusirea de care dispune o acvatica de a absorbi, fara a suferi daune, o anumita incarcatura de poluanti, de a asigura distrugerea sau mineralizarea elementelor poluante respective. Gradul de poluare, ca si posibilitatile de aotoepurare, se apreciaza prin doi termeni: cantitatea de oxigen din apa si prezenta unor produsi straini nocivi sau toxici in anumite cantitati. Dozele limita de elementele toxice ce le poate suporta o apa, fara sa asfixieze vietuitoarele, sunt foarte variabile, dupa intrebuintarea ce a fi data apei.

Fiecare tara impune anumite standarde, dar in general se foloseste ca parametru comun rezistenta pestilor sau a altor vietuitoare la toxinele respective. Scaderea continutului de oxigen si otravirea cu elementele toxice se combina, de obicei, cu adaosul apelor menajere si a celor deversate de industrie sau agricultura. Cu un deceniu in urma riscul cuprindea, pe anumite portiuni o cantitate zilnica de 300 tone hidrocarburi, 40.000 tone de clorura de sodiu si alte saruri, iar intre impuritatile organice s-au calculat la 200.000 gemeni/cm³. In ultimul timp s-au luat masuri drastice de epurare, care au dat rezultate bune.

Controlul si combaterea poluarii apelor

Combaterea poluarii apelor se realizeaza prin masuri tehnico-organizatorice care urmaresc, in primul rand, prevenirea poluarii apelor. Dintre acestea, adoptarea in procesele de productie a tehnologiilor nepoluante, a procedeelor de recirculare interna a apelor etc., amintite anterior, constituie masuri eficiente, dar cu o aplicatie relativ limitata la anumite procese tehnologice industriale. In multe alte ramuri industriale, in zootehnie si in activitatea sociala, utilizarea apei are ca rezultat inevitabil evacuarea unor volume importante de ape uzate. Pentru aceste folosinte, modalitatea cea mai eficienta de combatere si limitare a poluarii este epurarea apelor uzate inainte de evacuarea lor in emisari. In aceasta operatie, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, in urma carora continutul de poluanti este diminuat, astfel incat cantitatiile ramase sa inregistreze concentratii mici in apele raurilor receptoare dupa realizarea dilutiei, care sa nu poata stanjeni utilizarile raului in aval.

Tratamentele aplicate includ tehnologii bazate pe procese si fenomene naturale: fizice, chimice si biologice, aplicate diferentiat la diferitele categorii de apa uzata, iar in cadrul acestora se deosebesc diferite tehnicisi metode de lucru, functie de compozitia apelor uzate.