În realizarea tezei a fost utilizată abordarea top down, tipologie bazată pe parametrii descriptivi abiotici, factori [302165]

INTRODUCERE

Apa este un factor de mediu care condiționează viața pe pământ fiind prezentă în toate învelișurile (sferele) pământului: atmosferă, biosferă, hidrosferă și litosferă. Categoria cea mai prețioasă de ape sunt apele dulci lichide care reprezintă numai 0,036 % din totalul de apă existent; [anonimizat] 1/3 din suprafața uscatului.

Satisfacerea nevoilor actuale și cu atât mai mult a [anonimizat]. În urma acestui fapt fiecare industrie și fiecare unitate producătoare de noxe trebuie să se preocupe de protecția emisarului cel mai apropiat pe care-l degradează direct prin reziduurile deversate.

[anonimizat], iar factorii de mediu (aerul, apa, solul etc.) [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat] a animalelor, devin reziduuri care pot să incomodeze bunul trai în funcție de natura și cantitatea lor. Se poate spune că poluarea a însoțit omul încă de la apariția lui pe Pământ.

Deoarece poluarea (alterarea, stricarea, vicierea calității factorilor de mediu sub influența substanțelor poluante) este o consecință a [anonimizat], încă, [anonimizat] o problemă de corectare a erorilor care o provoacă.

[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], complexitatea ecosistemelor pe care le formeaza în mediul biologic.

Începând cu Conferința Natiunilor Unite asupra Mediului Înconjurător de la Stockholm din iunie 1972 [anonimizat], [anonimizat], economice și cele ecologice. Pe baza acestui adevar, s-a [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat]-a [anonimizat]: Conventia de la Berna (1979) care a jucat un rol major în domeniul conservarii florei și faunei salbatice și a [anonimizat] (1992), conferința de la Johanesburg (2002) ș.a.

Resursele naturale precum aerul, apele, solul, speciile, peisajele deosebite sunt considerate a fi bunuri comune ale întregii societăți. Aceste resurse nu sunt întotdeauna asociate cu o valoare monetară. Oamenii prin activitățiile pe care le desfășoară zilnic, utilizează și degradează reversibil sau ireversibil aceste resurse fără a plăti decât simbolic sau deseori fără a plati nimic, situație descrisă de conceptul privind mediul ca o tragedie a bunului comun. În multe sistemel ecologiste de evaluare (economie ecologică) utilizarea acestor resurse comune este inclusă ca parte internă a afacerii și intră în costul de producție al produsului.

Atunci când oamenii și organizatiile vor plati pentru acțiunile lor se va diminua vizibil și degradarea mediului, astfel ca activitățiile economice vor avea politici de supraveghere mai stricte și vor fi mult mai precaute cu mediul înconjurător. Demonstrarea valorii diversitătii biologice și a resurselor naturale este o problemă foarte complexă, ea fiind determinata de o multitudine de factori economici și etici. Unul din principalele obiective majore al economiei ecologice este dezvoltarea metodelor de evaluare a componentelor diversității biologice. În acest sens au fost elaborate metode pentru atribuirea de valoare economică variabilității ecosistemelor.

Nivelul de înțelegere și cunoasterea dezideratelor ecologice de catre publicul larg este relativ scazut, iar luarea deciziilor executive este în pericol din prisma înțelegerii problematicii de mediu, fără cunoașterea datelor esențiale și a funcțiilor ecosistemelor terestre și acvatice. Multe “legende” cu privire la funcțiile ecosistemelor terestre și acvatice au fost dezvoltate de-a lungul anilor atât în sectorul publicului larg cât și printre specialiști. Funcțiile pădurilor față de apă este un exemplu clar plecând pe premisa că padurile sunt bune pentru ecosistemele acvatice dar și pentru resursele de apă, astfel s-a dezvoltat pe baza observațiilor directe că sunt legate cu degradarea solului prin defrișări masive și prin conservarea și reabilitarea solului prin împaduriri.

O imagine comună trebuie dezvoltată, prin corelarea logică a ecosistemelor terestre, zonelor urbanizate și a ecosistemelelor acvatice. O astfel de imagine va fi esentială ca bază pentru realizarea un dialog aprofundat între părțile implicate, ecologiști și managerii de apă, de asemenea încorporandu-se și principiile hidrosolidarității. Prin urmare, va fi important să se pună accentul pe campaniile de informare, implicarea și educarea publicului în încercarea de diseminare a cunoștințelor obținute.

Sunt de acord introducerea trebuie să conțină especte generale privind mediul, dar ar trebui să te axezi mai mult pe impactul generat de activitățile antropice asupra apei.

În realizarea tezei a fost utilizată abordarea top – down, tipologie bazată pe parametrii descriptivi abiotici, factori

presupuși a se afla în relație indirectă cu comunitățile biologice (relație de tip cauză-efect)

SCOPUL LUCRĂRII ȘI METODOLOGIA DE CERCETARE

Aici vei descrie motivația, actualitatea și scopul temei alese, precum și obiectivele urmărite care conduc la rezolvarea temei. De asemenea, vor fi anunțate și descries sumar principalele metode de cercetare prin care va fi abordată lucrarea (observare, probare, experiment, calcul, simulare etc.).

Pentru desf[;urare

1 pagina

CAPITOLUL 1

BAZINUL HIDROGRAFIC AL RÂULUI JIUL DE EST

Bazinul hidrografic al râului Jiul de Est, situat în partea estică a bazinului carbonifer Valea Jiului (Petroșani), constituie alături de bazinul hidrografic al râului Jiul de Vest rețeaua hidrografică regională. Râul Jiul de Est, izvorăște din sudul munților Șureanu (1520 m) de unde parcurge o distanță de 29 km până la confluența cu Jiul de Vest (554 m) unde formează râul Jiu.

Din punct de vedere al fizionomiei generale, bazinul hidrografic este caracterizat printr-un profil adâncit și îngust, în formă de V, lipsit de o albie majoră, datorită caracterului montan cu pante între 30-18‰ pentru Jiul de Est și 120-25‰ pentru afluenți. Afluenții râului Jiul de est sunt, pe partea dreaptă (dinspre Munții Șureanu): Voievodul, Bilele, Răscoala, Taia, Bănița, iar pe partea stângă, (dinspre Munții Parâng), primește afluenții: Sterminos, Lolea, Cimpa, Giorganu, Jieț, Maleia, Slătioara și Sălătruc (fig.1.1) [22].

Fig. 1.1 Bazinul hidrografic al Jiului de Est

Clasificarea tipologică abiotică a bazinului hidrografic utilizând parametrii obligatorii și opționali, definiți în conformitate cu Anexa II a Directivei Cadru Apă, încadrează bazinul în ecoregiunea munțiilor Carpați (ecoregiunea 10), ca fiind situat la o altitudine înaltă și cu o dimensiune a zonei de captare medie. Din punct de vedere geologic depresiunea Petroșani este alcătuită dintr-o combinație de roci de silicioase, calcaroase și organogene (biogene) acoperite de formațiuni litologice alcătuite din blocuri, bolovăniș și pietriș.

Caracteristicile climatice ale bazinul hidrografic sunt caracterizate de precipitații medii anuale, situate în intervalul 600 ÷ 1400 mm/an și temperaturi medii anuale situate în intervalul 0℃÷ 8℃. Râul Jiul de est este caracterizat prin debitul specific mediu multianual, care este mai mare de 5 l/s/km2 și prin debitul specific mediu lunar minim anual cu asigurare de 95% care de obicei este mai mari de 0,5 l/s/km2.

Mecanismul de mișcare al sedimentelor, în regiunea muntoasă (zona izvoarelor) se manifestă prin fenomene de eroziune locală iar în regiunea piemontană a bazinului se manifestă preponderent fenomene de transport însoțite sezonier de fenomenul de uzură al particulelor.

Jiul de Est este împărțit în 2 zone: zona de munte și colinară caracterizată de un substrat din bolovăniș, pietriș și nisip, viteze mari de curgere a apei (între 5-6 m/s în zona alpină a Jiului de Est și viteze mai reduse când apa ajunge în zonele colinare), apă limpede, bogată în oxigen, cu temperaturi relativ scăzute, rugozități crescute ale abliei și cantități neînsemnate de materii organice din cauza curentului puternic al apei. În zona inferioară a Jiului de Est albia râului se mărește considerabil, vitezele apei sunt mult mai mici, cantități reduse de oxigen în apă, turbiditate ridicată și prezența unui substrat format dintr-un amestec de mâl cu nisip însoțite de depozite de material organic. În timpul iernii, când temperatura apei scade foarte mult, zona inferioară a Jiului de Est îngheață, iar vara temperatura apei este ridicată, cu aproximativ ± 2°C față de media temperaturilor anuale.

Solul și subsolul

Factorul de mediu care are cel mai mult de suferit ca urmare a exploatării miniere este terenul cu solul și subsolul său și, odată cu acesta, tot ecosistemul din zonă. Solul are o compoziție foarte complexă și se află în continuă transformare. În alcătuirea lui, pe lângă elementele de origine minerală, intră și o cantitate de material de natură organică provenit din substanță de origine vegetală și animală aflată în diferite faze de transformare .

Terenul din planul amplasamentului Jiului de Est este alcătuit stratigrafic dintr-un complex de roci sedimentare dispuse pe un fundament constituit din șisturi cristaline aparținând domeniului getic, peste care se dezvoltă depozitele sedimentare de vârstă paleozoică, mezozoică și neozoică, reprezentate prin conglomerate, marne, gresii, șistoase și cuaternale . Formațiunea de acoperire deluviană are o vârstă cuaternară fiind constituită din argile, nisipuri cu pietriș și pietriș, toate aflate în diferite condiții de transformare.

Tipurile de sol ale zonei sunt în strictă concordanță cu litologia depozitelor sedimentare de vârstă neozoică și anume: marne, gresii, argile șistoase peste care se suprapun formațiuni deluviane cuaternare ca argile, nisipuri și pietrișuri. Se întâlnesc și soluri aluvionare în special în albia majoră a râului Jiu .

Tipurile genetice de sol întâlnite în bazinul Valea Jiului sunt cele caracteristice zonelor montane, și anume, soluri din clasele :

molisoluri de tip rendzină tipică și litică;

ambisoluri de tip brun eumezobazic și brun acid;

sopdisoluri de tip brun feriiluvial și podzol;

soluri neevoluate de tip litosol și aluvional prezent la altitudini mari și pe versanții înconjurători ai Văii Jiului.

Din punct de vedere al profunzimii, solurile variază de la soluri superficiale (litosolurile), la cele mijlocii profunde uneori chiar și până la cele profunde. Solurile mijlocii profunde sunt cele mai răspândite. Textura lor este în general nisipo-lutoasă și uneori lutoasă. Regimul de umiditate se datorează în principal din regimul pluviometric moderat al bazinului hidrografic.

Relieful este reprezentat prin piemonturi de eroziune și glăcișuri, cu înălțimi de 150 – 200 m, prin terase, lunci și segmente de văi strâmte și adânci. Râuri precum Bănița, Valea Roșie, Taia au săpat chei deosebit de pitorești, o parte din ele fiind cuprinse în lista zonelor naturale protejate .

Caracterul litologic al orizontului purtător de cărbuni, cu predominanța secvențelor pelitice cu un efect de ecranare, asociat cu o structură geologică specifică, nu prezintă premise favorabile pentru formarea unor strate acvifere. Sursa principală de alimentare a orizonturilor acvifere o constituie precipitațiile atmosferice prin infiltrarea acestora în zonele de aflorare . Până acum în câmpurile miniere prezente în bazinul hidrografic (Lonea, Petrila și Livezeni) al Jiului de Est nu s-au semnalat probleme hidrogeologice deosebite.

Clima

Clima unei regiuni este reprezintată de totalitatea condițiilor atmosferice care se desfășoară în decurs de un an, în funcție de o schemă care se repetă de la un an la altul . Teritoriul estic al depresiunii Petroșani, situat în spațiul montan al Carpaților Meridionali, fiind determinat de dispunerea reliefului, de altitudine, de orientarea și morfologia acestuia (versanți și văi), înregistrează caracteristicile climatice consemnate îndeosebi în diferențierea altitudinală a parametrilor climatici [21].

Topoclimatul submontan al depresiunii Petroșani este caracterizat în principal de temperaturii medii anuale situate între 7°C și 9°C, temperaturii medii maxime situate între 19°C și 20°C și temperaturi medii mimime situate între -3℃ și -6℃ (fig. 1.2), cantități medii anuale de precipitații situate între 900 ÷ 1100 mm (aproximativ 172 zile/an) și grosimea medie a stratului de zăpadă variază între 50 ÷ 60 cm (fig. 1.3) aproximativ 119 zile/an cu îngheț. Zilele cu nebulozitate ridicată ajung la peste 200 pe an. În timpul verii, încălzirile sunt mai puternice datorită circulației reduse astfel că valorile medii lunare sunt cuprinse între 19,2℃ în luna august și – 6,6℃ în luna ianuarie.

Fig. 1.2. Regimul temperaturii în Estul Văii Jiului

Cele mai multe zile senine se înregistrează în intervalul august ÷ septembrie, iar cele mai ploioase luni sunt lunile mai și iunie (fig. 1.3.). În perioada desfășurării cercetărilor, media precipitațiilor lunare a variat de la 8,3 mm până la 267 mm, iar grosimea stratului de zăpadă de la 2,8 cm până la 25,7 cm (anexa 3).

Fig. 1.3. Regimul pluviometric în Estul Văii Jiului

Creșterea precipitațiilor medii anuale mai mult în zona de munte decât în depresiune este o reliefare a diversității climatologice. Datorită faptului că activitatea industrială este intensă și atmosfera este mai poluată, ploile au o frecventă mai mare deoarece particulele de praf și fum funcționează ca nuclee de condensare, astfel toamna cețurile și burnițele sunt deosebit de frecvente.

Modificările pluviometrice locale se manifestă în trei direcții: una de reducere a concentrației poluantului din Jiul de Est prin fenomene de diluție, cea de-a doua este reprezentată de transportul poluantului fie prin spălarea atmosferei de încărcătura poluantă, fie prin spălarea reziduurilor și materiilor poluante prezente în sol și cea de-a treia este reprezentată de infiltrațiile apelor încărcate cu poluanți în pânza freatică.

Din punct de vedere al umidității relative a aerului, media lunară este mai ridicată în sezonul rece (84÷88%) și mai scăzută în cel cald (69÷80%).

Fig. 1.4. Umiditatea și presiunea medie în Estul Văii Jiului

Caracterul depresionar, favorizează acumularea și stagnarea aerului rece, care determină frecvente inversiuni de temperatură chiar și între unitățile de relief cu altitudini reduse. Vara, încălzirile sunt mult mai puternice datorită circulației reduse, astfel că amplitudinile termice zilnice și anuale diferă față de alte regiuni, uneori în anotimpul rece datorită stagnării aerului rece în spațiul depresionar temperatura din depresiunea Petroșani este mai scăzută decât pe versanți (Parâng, Șurenu, Retezat și Vâlcan).

Mișcarea maselor de aer se produce în sinopticul general și local al regiunii, fiind evidențiate ca o particularitate locală, deplasarea acestora pe direcția principală a văilor celor două Jiuri cu intensități ale anotimpurilor, lunilor, decadelor și zilelor variabile [14] .Direcția predominantă a vântului este cea Sud Sud Estică (anexa 3) cu viteze medii relativ mici ale curentilor de aer situate între 0,9 și 1,6 m/s.

Fig. 1.5. Viteza medie a vântului în Estul Văii Jiului

Caracterul depresionar înconjurat de masive muntoase înalte al văii generează acesteia mișcări eoliene cu un pronunțat caracter hazard și neprevăzut. La crearea acestui hazard spontan contribuie din plin și factorii antropici, în special modificări ale caracteristicilor fizico – chimice ale aerului atmosferic, datorate în special industriei miniere. În localități și în special în cele cu un regim de înălțime a construcțiilor mai mari și o densitate aparte, viteza vânturilor unidirecționale este mult diminuată, în schimb sunt prezente mult mai des turbionările locale.

Circulația dirijată, a maselor de aer în regiune, ca și componentă a regimului eolian, determină antrenarea particulelor din depozitele de reziduuri și a produselor de ardere (fum, funingine, cenușă), încărcând atmosfera cu poluanți. Transferul poluanților către oglinzile de apă se realizează fie prin transport directe sau în cazul poluanților dispersați în atmosferă fie prin spălarea atmosferei de către precipitații.

Topoclimatul montan este în relație directă cu relieful ce încadrează depresiunea Petroșani, fiind compus din marile înălțimi ale munților Parâng, Șurenu, Retezat și Vâlcan și caracterizat de temperaturii medii anuale cu valori cuprinse între -2℃ și 6℃, cantități medii anuale de precipitații de aproximativ 1400 mm și o grosimea medie a stratului de zăpadă de 80 ÷ 100cm.

Apele subterane

Corpul de apă subterană freatică și de adâncime din Depresiunea Petroșani este de tip fisural, fiind acumulat în conglomerate, gresii, marne și argile șistoase, de vârstă burdigaliană, din alcătuirea bazinului sedimentar Petroșani. Acest bazin prezintă o structură de sinclinal orientat pe direcția V-E, axul fiind situat la N de Jiul de Vest (Jiul Românesc). La est de localitatea Vulcan, bazinul prezintă structura unui sinclinoriu. Anticlinalul median (anticlinalul Slătinioarei) separă spre E două sinclinale de mai mică amploare: la N, sinclinalul Petrila, iar la S, sinclinalul Sălătruc. Bazinul a fost afectat de numeroase falii longitudinale, dezvoltate pe marginile sale. De asemenea, apar o serie de falii transversale, dintre care cele mai importante sunt cele din zona Petrila.

Depozitele burdigaliene acvifere sunt parțial neacoperite, parțial acoperite de sol sau de diferite tipuri genetice de depozite cuaternare (fluviale, aluviale, deluviale, coluviale, eluviale etc.). Gradul de protecție al apelor subterane este puternic nesatisfăcător deoarece acviferul nu este alimentat suficient de apele de la suprafața terenului rezultând astfel o infiltrație eficace situată între 315 – 472,5 mm/an.

Debitele izvoarelor oscilează între 0,14 și 6 l/s. Alimentarea corpului se face din zona de ramă, fiind predominantă din apele de suprafață, la care se adaugă și aportul din precipitații.

Geologia

În partea superioară din estul Văii Jiului, din punct de vedere geologic, Jiul de Est, traversează zone cu migmatite metatectice, în care raportul metasomatic se materializează prin cuart și feldspat potasic care variază cantitativ foarte mult. Procesul de cuarțo-feldspatizare este adesea foarte înaintat astfel că structura și textura rocilor inițiale este aproape ștearsă, metasomatoza conducând la formarea unor roci granitoide cu o compoziție granodioritică și dioritică. Zona superioară a Jiului de Est mai cuprinde mici depozite de pegmatite, serpentinite peridotite, dunite, gresii calcaroase, calcarenite, calcare masive, calcare silicioase, cuarțite, șisturi cuarțitice cu sericit, amfibolite, șisturi amfibolice etc.

Fig. 1.6. Harta geologică a zonei estice a Văii Jiului

În zona deluroasă, unde Jiul de Est, intră într-o zonă cu depozite fluviatile formată din pietrișuri rotunjite, nisipuri și argile formate în Miocenul burdigalian, fiind caracterizate în mod obișnuit printr-o dispoziție neparalelă (încrucișată) a stratelor. Din punct de vedere geologic, în zonă au fost identificate depozite de argile șistoase, cărbuni, marne cu ostrei mari cu grosimi între 20 și 350 m formate în Oligocenul acvitanian chatitian, nisipuri și pietrișuri aparținând terasei inferioare și medii cu grosimi de aproximativ 50 m formate în pleistocenul superior. Fragmentarea reliefului, eroziunea accentuată, microalunecările de teren și prabușirile au condus la formarea numeroaselor cuiburi fosilifere de nevertebrate de o importanță științifică deosebită prin bogăția și raritatea specilor. Pe marginea sud estică a depresiunii Petroșani apar două zone de depozite senoniene în facieș de Gosau, constituite din conglomerate, argile, marne și calcare.

Fauna conținută în aceste depozite este următoarea: Plesioptygmatis aff. Bicinta Bronn, Plesioptygmatis aff. Djirmanijensis, Inoceramus balticus Boehm, Actaeonella sp (I. Drăghindă, 1956).

Flora și fauna

Flora și fauna acvatică a bazinului hidrografic al Jiului de Est trebuie privită și analizată ca element de importanță naturalistică sau ca o resursă economică, însă nu trebuie neglijată caracteristica de elementum vitae essentiale al mediului înconjurător [6].

Jiul de Est este un râu de munte însoțit în partea superioară de brâuri de padure cu specii caracteristice zonei montane și submontane din amonte până la confluența cu Jiul de Est se întâlnesc conifere, fag, stejar, în amestec cu ulmi și mesteceni, sălcii și arini, ancorați foarte bine în solurile moi și umede . Curentul și viteza apei curgatoare sunt elemente principale care determina fizionomia ecosistemului și componenta biocenozei. Ecosistemele acvatice ale zonei estice a Văii Jiului se diferențiază în funcție de caracteristicile și proprietățiile mediului de viață (a apei), dar și în functie de particularitățile reliefului care este străbătut de pâraie și râuri, în ecosisteme de ape stătătoare (ecosisteme lentice) și curgătoare (ecosisteme lotice) În funcție de aceste caracteristici bazinul hidrografic al Jiului de Est se diferențiază două zone: zona de munte și zona deluroasă.

Zona superioară a Jiului de Vest (zona de munte) este caracterizată de un biotop specific zonei montane cu viteze mari de curgere a apei, ape limpezi bogate în oxigen și cu temperaturi scăzute. Substratul albiei râului este constituit în principal din bolovănișuri și pietrișuri, în zona unde panta bazinului hidrografic este abruptă nu se depun materii organice datorita curentului puternic al apei și sunt des întâlnite cascadele.

Biocenoza bazinului hidrologic este constituită din alge verzi și muschi de apă, nevertebrate (melci, viermi, insecte tricoptere, crustacee bine fixate de substrat), pești (zglavocul – la malul apei, grindelul – pe sub pietre, păstravul, mreana, scobarul, porcușorul de vad și boisteanul – în masa apei), amfibieni (broasca verde, tritonul, salamandra) și păsări (mierla, codobatura).

Animalele de fund sau cele din substratul abliei Jiului de Est sunt reprezentate de: zooplancton cu densități medii, dominate de protozoare, îndeosebi prin două specii cheie: Carehesiune Poly și Varticella Campanilla, ratiferele, nematodele, eladocerile, capropodele, harpacticoidele (ultimele două sunt crustacee) ce indică fără îndoială turbidități scăzute ale râului, viteze medii și cantități minime de suspensii, oligochetele, chironomidele izopodele (Asellus aquaticus) și hirudinelle (Erpobdella monostriată, Erprbdella octoculata) gamaridele (Rirulogammarus balcanicus), efemeropterele, gasteropodele (Physa acută, Radis peregra); hidroacarieni (Sperchom glandulosus), colombole și celenterate (Hydra) .

Zona inferioară a Jiului de Est (zona deluroasă)

Biotopul din zona inferioară a Jiului de Est este caracterizat printr-un substrat din nisip și mâl, albie râului mult mai largă decât în amonte, viteze ale apei mult mai mici, debite mare, ape cu grade de turbiditate ridicate, cantități reduse de oxigen dizolvat, temperature ridicate ale apei vara și scăzute iarna și prezența unui material organic mult mai pronunțat pe fundul apei .

Principalele componente ale biocenozei sunt reprezentate de algele verzi microscopice formeaza fitoplanctonul, lintita, iarba broaștei, animale nevertebrate și animale microscopite care formeaza zooplanctonul (viermi, scoici, melci, larve de insecte), animale vertebrate (pești precum crapul și cleanul, broaște, șerpi și păsări). Factorul major care intervine în distribuția și menținerea acestor ecosisteme este, în principal, activitatea umană alături de care se mai fac simțiți și factorii ecologici generali și locali.

În urma cercetărilor s-a constatat că ihtiofauna Jiului de Est este constituită din numeroase specii cum ar fi: Barbus petenyi sau Barbus meridionalis petenyi (mreana vânătă sau mreana pătată), Romanogobio uranoscopus (porcușorul de vad sau chetrarul), Salmo trutta fario (păstrăvul), Barbatula barbatula (Grindelul sau molanul), Thymallus thymallus (lipanul), Squalius cephalus (cleanul), Alburnus alburnus (obletele), cottus gobio (zglavocul sau zglăvoaca) etc. Alte specii de faună acvatică identificate: Austropotamobius torrentium (racul de ponoare), Coluber caspius (șarpele rău), bombina bombina (broasca) etc.

Deoarece Jiul de Est este un râu de munte în care viteza apei este ridicată, cu pante abrupte și albia mică, flora acvatică este foarte săracă existând câteva specii apartinând ordinelor isoetales și hydropteridales.

Ecosistemele terestre riverane sunt formate din specii de plante și animale care trăiesc de obicei pe malurile cursurilor de apă, și pot inflența direct sau indirect calitatea apei și, la rândul lor, pot fi influențate de calitatea apei. În această categorie de ecosisteme sunt cuprinse speciile de plante și animale care trăiesc în imediata vecinătate a cursului de apă, mamifere, reptile și păsări care își părăsesc temporar arealul și interacționează direct cu mediul acvatic.

Fig. 1.7. Ecosistemele terestre riverane

Între ecosistemele terestre și ecosistemele terestre riverane se realizează un schimb permanent de materie și energie, fiind necesară identificarea speciilor care interacționează cu ecosistemul acvatic.

Fauna riverană prezentă în bazinului hidrografic a Jiului de Est, identificată în urma stagiului de cercetare este reprezentată de specii precum: lutra lutra (vidra), Triturus cristatus (Tritonul cu creastă), Bombina variegata (Izvorașul cu burta galbenă), Anas platyrhynchos (rața sălbatică), Ciconia ciconia (cocostârc), Muscardinus avellanarius (Pârsul de alun sau alunarul), Natrix tessellata (șarpele de apă), Bufo Bufo (broasca râioasă brună), Rana Dalmatina (broasca roșie de pădure), Salamandra Salamandra (Salamandra comună sau salamandra de foc), Triturus Vulgaris (tritonul comun), Triturus alpestris (tritonul de munte), hyla arborea(brotăcelul european), rana temporaria (broasca roșie de munte), Lacerta agilis (șopârla cenușie), Lacerta viridis (Gușterul), Podarcis muralis (șopârla de perete), anguis fragilis (șarpele orb), Elaphe Longissima (șarpele lui Esculap), Coronella austriaca (șarpele de alun), helix pomatia (melcul),

Vegetația riverană a Jiului de Est este reprezentată în cea mai mare măsură de salix caprea (salcia căprească), salix alba (salcia albă), salix fragilis (salcie comună), carex acutioformis (rogozul). Speciile mezofile și mezohidrofile sunt reprezentate de: Poa pratensis (firuță), Agrostis temiis (păiuș), Alopecurus cyparias (coada vulpii), Trifolium repens (trifoiul), Agropyrum repens (pirul târâtor) etc.

Din punct de vedere al vegetației, partea Estică a Văii Jiului este acoperită cu păduri de fag (Fagus sylvatica) în asociere cu gorun (Quercus petraea), carpen (Carpinus betulus) sau frasin (Fraxinus), cu zone de mesteacăn (Betula pendula), stejar (Quercus robur), salcâm (Robinia pseudoacacia), tei (Morton Arboretum) etc. Flora stratului ierbos se compune din aproximativ 550 de specii cormofite și peste 140 de talofite (specii cu un singur tal, și cu înmulțire prin spori).

Zona Văii Jiului, o zonă cu un potențial ecologic foarte mare, pe lângă multitudinea de specii identificate mai cuprinde și habitate formate din păduri dacice de fag (Symphyto-Fagion), păduri aluviale cu Alnus glutinosa și Fraxinus excelsior (Alno-Padion, Alnion incanae, Salicion albae), păduri de stejar cu carpen de tip Galio-Carpinetum, păduri de fag de tip Luzulo-Fagetum, păduri de fag de tip Asperulo-Fagetum, păduri ilirice de stejar cu carpen (Erythronio-Carpiniori). În zona montană se regăsesc pădurile acidofile de Picea abies sub formă de Vaccinio-Piceetea iar pe versanții abrupți se regăsesc grohotișuri și ravene caracteristice pădurilor de prăpastie Tilio-Acerion.

In regiunea estică a Văii Jiului, de la nivelul câmpiilor, până la cel montan și alpin, comunitățile de lizieră sunt formate din ierburi înalte higrofile Carex reparia (rogoz), Scirpus sylvatjcus (pipirig), Țypha latifolia (papură), Phragmites communis (stuf) sau vegetație ierbacee precum Equisetuni arvense (coada calului), Mentua aquatica (izma broaștei), Sagitaria sagitifolia (săgeata apei), Juncus effusus (iarba mlaștinii), Ranunculus lingua (piciorul cocoșului), Cicuta virosa (cucuta de apă), Achillea millefolium (coada șoricelului), Capsella bursa-pastoris (traista-ciobanului), vegetație lemnoasă cu Salix caprea, salix alba, salix fragilis și Myricaria germanica de-a lungul râurilor montane și vegetație erbacee pe malurile râurilor montane ce adăpostește o gamă diversă de floră și faună specifică lanțului carpatic al Meridionalilor.

Ecosistemele terestre din zona estică a Văii Jiului sunt reprezentate de populații de mamifere, cum sunt: dihorul de stepă (Putorius eversmanni), mistrețul(Sus scrofa), bizamul (Ondatra zibethica), șacalul (Canis aureus),vulpea (Vulpes vulpes), Cervus elaphus (cerbul), capreolus capreolus (căpriorul), Rupicapra rupicapra (capră neagră), Felis silvestris (pisica sălbatică), Martes Martes (Jderul de copac), Myoxus glis (Pârșul comun), Dryomys nitedula (Alunarul) etc.

În zonă se estimează a fi un efectiv de 15 specii de chiroptere (lilieci), dintre aceastea liliacul de apă (Myotis daubentonii) și liliacul de iaz (Myotis dasycneme) fiind specii indicatoare pentru calitatea apelor.

Zona adăpostește animale rare și protejate prin lege: Ciconia ciconia, Egretta garzetta, Natrix natrix, Bizam, etc. precum și numeroase specii de păsǎri cu grad de periclitate și vulnerabilitate ridicat. Dintre speciile vulnerabile în Europa, pe teritoriul Văii Jiului sunt întâlnite: stârcul pitic (Ixobrychus minutus), barza neagră (Ciconia nigra), vânturelul de seară (Falco vespertinus), turturica (Streptopelia turtur), ghionoaia sură (Picus canus). Zona asigură condiții de cuibărire și pasaj pentru mai multe specii, printre care și stârcul galben (Ardeola ralloides), egreta mare (Egreta alba), stârcul cenușiu (Ardea purpurea), țigănușul (Plegadis falcinellus), lopătarul (Platalea leucorodia), egreta mică (Egretta garzetta), barza neagră (Ciconia nigra), culicul mare (Numenius arquata), sfrânciocul roșiatic negru (Lanius collurio), rața sulițar (Anas acuta) sau fluierarul de mlaștină (Tringa glareola).

Ecosistemele mai cuprind specii de reptile: șarpele rău (Coluber caspius), șoparla de câmp (Lacerta agilis), gușterul (Lacerta viridis), batracieni: broasca râioasă verde (Bufo viridis), broasca de pământ (Pelobates fuscus), țestoasa de baltă (Emys orbicularis), brotăcelul (Hyla arborea și numeroase specii de insecte și viermi (Diaclina testudinea, Eubrachium hispidulum, Metaclisa azurea, Neatus picipes, Neomida haemorrhoidalis, Platydema dejeani, Tenebrio opacus, Bothrideres bipunctatus, Dicerca berolinensis, Eurythyrea austriaca, Rhopalocerus rondanii, Peltis grossa, Omoglymmius germari, Menephilus cylindricus, Mycetophagus decempunctatus, uloma rufa, nematodes filum, lumbricus terrestris, etc). Moluștele sunt reprezentate de aproximativ 30 specii de gasteropodele terestre, acvatice și bivalve (scoici)

Pajiștile sunt populate cu specii xerofite și xeromezofite, mai puține cu cele mezofile și sunt folosite în principal ca și pășuni, porțiunile cu fânețe fiind puține. Valoarea acestora este constă în faptul că sunt extinse pe terenurile degradate, constituind o frână în eroziunea de suprafață a solurilor. Ca specii se regăsesc Stipetum capillatae, negara (Stipa capillata), păiușul (Festica valesiaca), bărboasa (Botriochloa ischaemum), pelinița (Artemisa austriaca), scrântitoarea (Potentilla argentea), laptele câinelui (Euphorbia nicaeensis), graminee (Lolium perene, L.multiflorum, Bromus inermis, Dactylis glomerata, Festuca pratensis) și leguminoase (Medicaro satriva, Onobrychis viciaefolia, Lotus corniculatus, Melilotus officinalus). În anumite locuri improprii agriculturii și desfășurării pășunatului se întâlnesc tufărișuri în special de păducel (Crataegus monogyna), porumbar (Prunus spinosa), corn (Cornus mas) și măceș (Rosa canina). Foarte rar pot fi văzute scumpia (Cotinus coggygria) și sângerul (Cornus sanguinea), care au un rol important în protecția versanților și refacerea profilului.

După confluența cu Jiul de Vest, râul întră într-o zonǎ de o mare valoare științificǎ și naturală, Parcul Natural Defileul Jiului, cu rol deosebit de important în conservarea biodiversitații locale.

În urma observațiilor și cercetărilor efectuate asupra organismelor acvatice, s-a constat că sunt necesare observații periodice asupra schimbărilor calitative ale apei, deoarece în zonă se desfășoară activități economice care pot iniția procese de degradare a ecosistemelor acvatice cu poluanți care provoacă schimbări în calitatea apei și structura hidrobiocenozelor.

CAPITOLUL 2

SURSE DE IMPACT ASUPRA CALITĂȚII APEI ȘI ECOSISTEMELOR ACVATICE ȘI TERESTRE RIVERANE

Mediul înconjurător este un sistem unitar și complex, format dintr-un număr foarte mare de elemente și legături cu o capacitate mare de autoreglare în care factorul decisiv este reprezentat de comunitățiile omenești cu activitățile și preocupările lor [6,7]. Dezvoltarea tot mai mare a activităților antropice, având drept consecință transformarea tot mai intensă a mediului natural, echilibrul dintre factorii de mediu au început să se altereze, influențând litosfera, hidrosfera, atmosfera și biosfera [6,7].

Dezechilibrele produse de activitățile antropice devin pe zi ce trece devin tot mai multe și provoacă urmări pentru biosferă și deci și pentru om [6]. Pentru a preveni acest lucru este imperios necesar să fie cunoscute toate activitățiile economice și poluanții rezultați în urma desfășurării lor (tabelul 2.1) asupra echilibrului dintre factorii de mediu (apă, aer, sol). Nu există activitate economică sau orice altă activitate antropică care să nu genereze efecte mai mici sau mai mari asupra mediului înconjurător, dar preocupările acestui secol au devenit din ce în ce mai intense în domeniul responsabilității sociale, astfel că orice agent economic sau inteprindere, indiferent de obiectul său de activitate, trebuie și să se dezvolte astfel încât echilibrul dintre mediu și poluant să fie menținut în limite acceptabile.

Tabelul 2.1 Poluanți proveniți în urma activităților economice

Industria minieră

Activitatea minieră din Valea Jiului se numără printre principalele surse de poluare a mediului atât ca urmare a extragerii propriu-zise a cărbunelui cât și ca urmare a preparării acestuia. Scopul principal al industriei miniere este de a obține substanțe minerale utile din zăcăminte subterane și pregătirea acestora în vederea valorificării lor.

Substanța minerală utilă exploatată în perimetrele miniere din estul Văii Jiului este constituită de huila energetică, care se aglutinează și se cocsifică slab, formată prin compresia diagenetică și submetamorfică a materialului dintr-un biotop caracterizat de un teren umed mlăștinos oligotrof.

Deteriorarea componentelor mediului ca urmare a diferitelor activități desfășurate în cadrul acestei industrii conduce la un dezechilibru ecologic care afectează viața tuturor organismelor vii. În consecință, găsirea unor metode de prevenire și reducere a impactului activităților miniere asupra mediului este o problemă prioritară în cadrul acestei ramuri industriale.

Orice exploatare minieră consumă resurse acvatice relativ curate din rezerva naturală a solului, pe care le restituie ulterior încărcate cu substanțe nocive care dăunează florei și faunei acvatice, restricționând și micșorând totodată resursele de apă pentru consum casnic, agricol și industrial. Din acest motiv, este necesară cunoașterea regimului hidrogeologic al fiecărei exploatării miniere și asigurarea unei epurări eficiente a apelor drenate din formațiunile de roci intersectare prin lucrări miniere.

Exploatarea minieră Lonea

Exploatarea minieră Lonea este localizată în extremitatea estică a bazinului Petroșani (fig. 2.1) fiind delimitată la nord de zona metamorfică a munțiilor Șureanu și Jiul de Est, la sud râul Jieț și perimetrul minier Petrila Sud, la est este situat pârâul Cimpa și munții Parâng iar în partea estică fosta exploatare minieră Lonea Pilier și Jiul de Est.

Administrativ exploatarea minieră Lonea cuprinde două halde de steril: Lonea 1 respectiv halda de steril Jieț și o exploatare minieră subterană Lonea 1.

Fig. 2.1 Exploatarea minieră Lonea

Din punct de vedere geologic, halda Lonea I este amplasată pe flancul nordic al sinclinalului bazinului carbonifer Petroșani. Formațiunea de bază este constituită din depozite de vârstă oligocenă, reprezentate prin roci argiloase și roci grezoase. Peste formațiunea de bază se întâlnesc depozite recente deluviale și cuaternare reprezentate prin soluri vegetale cu grosimi cuprinse între 0,1 și 0,3m. În prezent se estimeaza că volumul haldei este de aproximativ 229.100 m3 [14].

Halda Lonea I a fost construită în scopul depozitării sterilului rezultat din lucrările miniere subterane și din procesul de claubaj [14]. La amplasarea haldei s-a urmărit ocuparea și afectarea unor suprafețe de teren cât mai mici, slab productive, care să nu abă influență mare asupra zonelor adiacente [14]. Halda este amplasată în zona fostei incinte miniere Lonea I, unde construcțiile de incintă (puțul de extracție, casa mașinii, casa compresoarelor, silozul, depozitele, ș.a.) au fost dezafectate. Suprafața ocupată de haldă, din punct de vedere morfologic, aparține unei zone deluroase respectiv o zonă de luncă din direcția W-E, la o cotă a terenului de bază aflată la +704 m [14].

Halda Jieț este amplasată pe o direcție NW-SE pe fosta platformă de expediere a cărbunelui din cariera Jieț – Defor, și este orientată pe direcția SE-NW [14]. În prelungirea haldei se află silozurile de cărbune dezafectate, care au aparținut incintei Lonea III. Halda este mărginită în partea sud-vestică de drumul care făcea legătura între fosta carieră Jieț – Defor și platforma de depozitare a cărbunelui extras din această carieră, iar în partea estică de un versant de pe care, în anotimpurile cu precipitații, șiroiesc ape [14].

Halda Jieț s-a construit în scopul depozitării sterilului în urma proceselor tehnologice de săpare a galeriei direcționale din culcușul stratului 3 de la orizontul +250 m (între blocul 3 și 4), precum și a transversalelor și suitoarelor executate la nivelul acestui orizont de exploatare de la mina Lonea. Halda este amplasată în apropierea puțului auxiliar de materiale Jieț (fostă incintă minieră Lonea III),[14]. Sterilul extras provine, în cea mai mare parte, din orizonturile bazal și productiv ale sinclinalului carbonifer Petroșani [14].

Din punct de vedere climatic, zona de amplasare a haldei prezintă un microclimat alpin, cu un caracter predominant umed și rece, cu cantități însemnate de precipitații, care au frecvență maximă în lunile de primăvară. Din cauza infiltrațiilor lente ale apei în haldă, se produce umectarea rocilor din baza haldei și a sterilului depus în partea nord-estică, cu repercusiuni negative asupra caracteristicilor de rezistență și asupra stabilității de ansamblu materialului haldat. Caracteristic, pentru depresiunea intramontană a Văii Jiului, este nivelul scăzut al fenomenului de evaporare datorită persistenței zilelor înnorate. Fenomenele meteorologice de îngheț-dezgheț, precipitațiile și în special prezența apei joacă un rol deosebit de mare în stabilitatea haldelor, influențând-o mai ales prin înrăutățirea caracteristicilor de rezistență ale rocilor din fundament și ale amestecului de roci haldate, la care se adaugă alterarea și dezagregarea acestora, influența presiunii apei din pori și acțiunea erozivă a apelor de șiroire.

Exploatarea minieră Petrila

Perimetrul minier Petrila este situat în partea estică a bazinului Valea Jiului (Fig. 2.2) și are ca vecinătăți: la est perimetrul de exploatare Lonea, la sud-est perimetrul de exploatare a fostei unități miniere Petrila Sud și la sud – perimetrul de exploatare Livezeni.

Mina Petrila, aflată în perimetrul orașului Petrila, este amplasată în partea estică a depresiunii intramontane Petroșani, la poalele masivelor muntoase Parâng și Șurianu, la o altitudine medie de 700 m pe albia Jiului Transilvănean (Jiul de Est) unde are loc confluența acestuia cu râurile Jieț și Taia.

Fig. 2.2 Exploatarea minieră Petrila

Perimetrul minier Petrila face parte integrantă din platforma industrială a orașului Petrila. Suprafața perimetrului de exploatare Petrila este de 4.629.000 m2 iar obiectul principal de activitate la Minei Petrila îl constituie extragerea prin lucrări miniere subterane a cărbunelui.

Exploatarea minieră Petrila, este deservită de 4 incinte miniere:

Incinta principală;

Incinta stație filtrare clorinare Jupâneasa;

Incinta captare apă Jupâneasa ;

Incinta halda de steril.

Pentru satisfacerea unor necesități complementare ale activității de extragere funcționează în cadrul sectoarelor de deservire și alte activități auxiliare care au ca scop executarea unor lucrări de întreținere și reparații, producerea energiei termice, aprovizionarea și depozitarea materialelor, transportul de bunuri și personal, etc.

Mina Petrila este o fostă exploatare minieră din Valea Jiului înființată în anul 1859 iar din anul 2015 s-a trecut faza de închidere a exploatării miniere.

Exploatarea minieră Livezeni

Exploatarea minieră Livezeni (fig. 2.3) este localizată în partea estică a bazinului Vaii Jiului fiind delimitată la sud de perimetrul minier Sălătruc, în sud – sud vest de exploatare minieră Iscroni, la vest de mina Dâlja și Jiul de Est iar în partea nordică, de mina Petrila și la nord nord est de mina Petrila sud și pârâul Maleia.

Activitatea de bază se desfășoară în subteran, în perimetrele de exploatare aferente câmpului minier Livezeni unde sunt cantonate rezervele de cărbune, rezerve care se situează în clasa huilelor energetice din Valea Jiului.

În prezent, activitatea se desfășoară doar în incinta principală E.M Livezeni amplasată în partea sudică a orașului Petroșani, între calea ferată Tg. Jiu – Simeria și DN 66 în partea estică și râul Jiul de Est în partea vestică. Administrativ E.M. Livezeni mai cuprinde o fostă incintă principală Maleia (PA2-3), amplasată în zona estică a orașului Petroșani pe pârâul Maleia, pe malul stâng în dreptul intersecției drumului spre munții Parâng cu drumul spre fosta incintă Petrila Sud.

Fig. 2.3 Exploatarea minieră Livezeni

Halda U.P. Livezeni s-a construit în scopul depozitării sterilului în urma proceselor tehnologice de săpare a lucrărilor miniere de la exploatarea minieră Livezeni și pentru depozitarea sterilului rezultat de la prepararea și sortarea huilei extrase. Depozitul de steril este amplasat în imediata vecinătate a fostei Preparații Livezeni, pe malul drept al râului Jiu de Est, fiind legată de uzina de preparare prin intermediul unei estacade, amplasată peste râul Jiul de Est, pe care este montată o bandă transportoare. Halda U.P. Livezeni, în nord, este mărginită de râul Jiu, în sud de halda de deșeuri menajere neconforme administrată de serviciul public al primăriei Petroșani, la est de incinta fostei unități militare, iar în vest de un drum local cu acces la gospodăriile din zonă.

Sterilul extras din mina Livezeni și cel rezultat din sortarea cărbunelui este format dintr-un amestec heterogen atât din punct de vedere petrografic, cât si granulometric. Acesta provine, în cea mai mare parte, din rocile sterile din orizonturile productive și cele bazale ale sinclinalului carbonifer Petroșani.

Din punct de vedere petrografic amestecul este constituit din argile, argile grezoase, marne, gresii, șisturi cărbunoase și fragmente de cărbune. Din punct de vedere granulometric, amestecul de roci este constituit din material cu granulometrie foarte neuniformă: asemănătoare bolovănișurilor și pietrișurilor cuprinse dintr-o matrice constituită din fragmente fin granulare (psefitico-psamitice) și praf.

Din punct de vedere hidrografic, suprafața zonei de haldare nu este afectată de cursuri de apă sau de acumulări locale de apă, aspect deosebit de favorabil pentru construirea haldei în condiții de stabilitate [3,4].

Din punct de vedere climatic, zona de amplasare a haldei, asemenea întregii zone a Văii Jiului, are un microclimat alpin, cu un caracter predominat umed și rece, cu cantități însemnate de precipitații sub formă de ploi și zăpadă care variază în decursul anului. Precipitațiile atmosferice au frecvență maximă în lunile de primăvară și constituie sursa de alimentare a pânzei freatice și a unor izvoare din zonă.

În perioada rece a anului (noiembrie-aprilie), o parte din precipitații cade sub formă de ninsori, stratul de zăpadă avậnd valori maxime în lunile ianuarie și februarie și constituind o rezervă importantă de apă. Caracteristic pentru depresiunea intramontană a Văii Jiului este nivelul scăzut al fenomenului de evaporare datorită persistenței zilelor înnourate. Se apreciază că, datorită extinderii reduse a haldei, factorii meteorologici și prezența precipitațiilor nu sunt de natură a afecta stabilitatea haldei.

Apa tehnologică care străbate stratele de cărbune și rocile din culcușul și acoperișul stratelor se încarcă atât cu suspensii solide, cât și cu unele produse rezultate din dezagregarea, dizolvarea și descompunerea rocilor și materialelor cu care vin în contact, care conferă apelor de mina caracteristici fizico-chimice specifice [3,9]. Apele rezultate din activitățile de extragere a huilei au caracteristici oarecum asemănătoare cu apele de mină de la minereuri, cu diferența că mineralizarea este puțin mai intensă, datorită acțiunii apei asupra piritei prezente în cărbune, prin urmare apele de mină au un caracter predominant acid ajungând rareori până la domeniul bazic [3,9].

2.1.4 Considerații privind calitatea apelor de mină

Cercetările efectuate de-a lungul timpului la mina Petrila au permis stabilirea domeniului de variație a conținutului de suspensii și a compoziției chimice a apelor de mină, acestea fiind prezente în tabelul 2.2 [9,11].

Tabelul 2.2 Caracteristicile apelor evacuate la minele de cărbune

Conținutul de suspensii atinge vârfuri de peste 10000 mg/l în cazul minelor cu rambleu hidraulic, întrucât apele de mină antrenează pe canale o însemnată cantitate de material în suspensie provenit din sterilul utilizat pentru umplerea golurilor remanente.

Majoritatea elementelor constitutive puse în evidență prin analize chimice se încadrează în limitele prevăzute de normative, cu atât mai mult cu cât la final, aceste ape se amestecă cu afluenți de la instalațile de preparare care înregistrează conținuturi foarte scăzute de minerale. Principalul impurificator al apelor de mina îl constituie conținutul de suspensii solide, care, în momentele în care se utilizează rambleu hidraulic ating vârfuri nepermis de mari. Deși majoritatea unitățiilor miniere sunt dotate cu stații de rambleu acestea nu funcționează continuu. Rambleul hidraulic se introduce în mina periodic, la umplerea golurilor în zonele de contact în care există pericol de autoaprindere a cărbunilor.

Aciditatea apelor de mină este nocivă în egală măsură asupra mediului înconjurător cât și asupra construcțiilor, determinând dificultăți majore în reutilizarea apei receptorului.

În timpul infiltrării apei prin formațiunile de roci poroase – fisurate sau cu manifestări carstice au loc procese complexe de transfer, dezagregare, descompunere, dizolvare și depunere care conferă caracteristici fizico-chimice specifice apelor de mină subterane, dintre care cele mai importante sunt [9]:

Turbiditatea exprimă gradul de tulburare a apei ca rezultat al suspensiilor accumulate, constând din fragmente mici de roci, materii organice, oxizi și hidroxizi de fier și mangan etc;

pH-ul cu valori variabile în limite largi (2 ÷ 9,5) – exprimă caracterul acid sau alcalin al apei, în funcție de concentrația ioniilor de hidrogen;

temperatura este în strânsă legătură cu adâncimea și cu procesele fizico-chimice care au loc, variaza în general între limitele 7 ÷ 25°C;

duritatea este determinată de prezența în apă a sărurilor de calciu și magneziu (Ca(HCO3)2, CaSO4, CaCl2, Mg(HCO)2, MgSO4, și MgCl2) și variază în funcție de concentrațiile acesora. La apele carbonate calcice, duritatea totală poate depăși valoarea de 100 grade;

Elemente dizolvate grupate în anioni (, , Cl, Br) și cationi (Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe3+, Mn4+). Ionii dizolvați se pot grupa în sisteme care se află în echilibru termodinamic între ele, iar în cadrul sistemului, fiecare ion se află în relații distincte cu ceilalți ioni.

Apele de mină mai conțin: As, Zn, Cd, Ni, Ti, Be, Sr, V, Co, Ga, Gr, Mo, Ag, Hg, Sn, Te, Bi, Ba etc, sub formă de microelemente, conținuturile acestora situându-se deseori sub limitele de detecție. Suma concentraților de substanțe dizolvate în apa de mină reprezintă mineralizarea acesteia și se exprimă în g/dm3.

Compoziția chimică reflectă, de regulă, compoziția rocilor cu care apa a venit în contact. Întrucât cea mai mare parte a apelor subterane provin din ape de suprafață, acestea conțin inițial suspensii solide (argilă, silice coloidală, materii organice), bacterii și uneori substanțe chimice dizolvate [4,9]. La traversarea zonelor superficiale apa suferă un proces de autoepurare, după care capătă un rol agresiv asupra rocilor poroase fisurate prin care circulă, producând levigarea și descompunerea unor minerale. Prin astfel de procese sunt puse în libertate o serie de elemente constitutive (Na, K, Fe, Mn, Co, Mg, SiO2, Al2O3), dintre care o parte trec în soluție mineralizând progresiv apa.

Prezența sodiului se explică prin solubilizarea carbonatului de sodiu în prezența bioxidului de carbon care se găsește frecvent în acviferele calcaroase [9].

Cei mai importanți indici de calitate a receptorilor naturali sunt oxigenul dizolvat (O2) și consumul biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) [9]. Apele poluate cu materii organice și cu săruri ale metalelor grele consumă cantități mari de oxigen dizolvat pentru procese de oxidare bacteriană sau electro-oxidație [9]. La contactul apei cu aerul și prin fotosinteza realizată de plante și algele acvatice care nu reușesc să reface balanța de oxigen dizolvat a apei, rezultă un deficit de oxigen care poate determina micșorarea sau anularea capacității de autoepurare a receptorului, când materiile organice nu pot fi oxidate total și substanțele chimce agresive nu se mai neutralizează. În astfel de cazuri dispare fauna piscicolă și uneori întraga flora acvatică.

Apele cu turbiditate ridicată reduc și uneori anulează procesele de fotosinteză, prin împiedicarea pătrunderii luminii la plante și alge [3,4]. Conținuturile mari de ioni Fe3+ și Mn4+ determină formarea precipitatelor de hidroxizi de fier și mangan, care colmatează fundul albiei și malurile apei, reducând pânza freatică și distrugând plantele și varietățile acvatice.

Aciditatea apelor de mină este nocivă atât asupra ecosistemului apei receptorului cât și asupra construcților [3,6]. Bioxidul de carbon liber din apă are o acțiune agresivă asupra construcților, similară cu cea a sulfaților. Creșterea acidității apei și a conținutului de ioni o fac agresivă pentru construcțiile din beton, ca rezultat al interacțiunii sulfaților cu varul din compoziția cimentului, formându-se gips-ul. Gipsul sau sulfoaluminatul de calciu cristalizat în porii betonului își mărește volumul de circa 2 ori distrugând betonul [6,9].

Deversarea necontrolată în emisari a apelor de mina intens mineralizare poate conduce la creșterea conținuturilor de agenți puternic oxidanți, care generează coroziunea chimică sau electrochimică a construcțiilor metalice, conductelor, armăturilor, pompelor etc.

La contactul construcțiilor din oțel cu un oxidant puternic, existent în apă (oxigen, clor, etc), are loc coroziunea chimică după reacția [9]:

De asemenea, la contactul oțelurilor cu conținut de carbon cu apele intens mineralizate au loc reacții electrochimice de oxidare după reacția:

și se reduc după schema:

Substanțele reducătoare în ape (cele care cedează electroni) sunt: carbonul, sodiul, potasiul, aluminiul, hidrogenul etc [9].

Industria prelucrării lemnului

Exploatarea forestieră și prelucrarea lemnului reprezintă pentru regiunea Văii Jiului atât o activitate cu tradiție, cât și o sursă importantă de venituri. Exploatările forestiere și prelucrarea lemnului generează deșeuri din lemn care pot constitui un real pericol pentru mediu. Se estimează că operația de prelucrare a lemului generează aproximativ 60 % din majoritatea deșeurilor din lemn [15,17]. Impurificarea produsă de depozitele de deșeuri lemnoase se realizează prin antrenarea directă a reziduurilor în apele curgătoare de către precipitații sau prin apele care se scurg, și prin infiltrație în sol.

Ca urmare a documentării în teren, au fost identificați agenții economici care prelucrează masa lemnoasă brută și depozitele de deșeuri lemnoase produse în arealul bazinului hidrografic al Jiului de Est, localizarea lor fiind prezentată în figura 2.4.

Fig. 2.4 Industria prelucrării lemnului

Lemnul în sine nu este poluant, cu excepția cazurilor în care nu este folosit sub formă naturală [17]. Deșeurile din lemn reprezintă o materie complexă: coaja care poate fi arsă sau compostată, rumegusul care poate fi valorificat sub forma de plăci din așchii și fibră de lemn (PAF), de combustibil, sau în agricultura ca litieră pentru animale și talasul care poate fi folosit pentru cazane de lemn, pentru panouri din plăci aglomerate din lemn (PAL) sau pentru pastă de hârtie [9].

În urma procesului tehnologic rezultă urmatoarele tipuri de deșeuri :

de la exploatare forestieră – crengi, ramuri, coaja, talaș;

de la debitare – margini, talaș și rumeguș;

În mod normal, cojile de lemn și rumegusul sunt materii organice care, în principiu, nu ar trebui să polueze mediul înconjurător. Într-adevar, în multe cazuri rumegușul este utilizat pentru a îmbunătăți textura solului împreună cu azotul din fertilizanți, gunoi de grajd, var etc. Dar, atunci când pe sol sunt lăsate cantități mari, în apropierea cursurilor de apă, acest tip de deșeu este foarte poluant [9].

Rumegușul și talașul trebuie depozitat pe platforme special amenajate, ceea ce nu este cazul în zona Văii Jiului. O parte din aceste produse ar trebui valorificate prin ardere în centralele unitătii în vederea obținerii agentului termic. Din totalul deșeurilor lemnoase produse, specialiștii estimează că un procent de 30% este valorificat prin vânzare către persoane fizice sau juridice, care il folosesc ca agent termic sau materie primă în producție (ex: producția plăcilor din așchii și fibră de lemn – PAF) [9].

Deșeurile rezultate din procesele tehnologice al agenților economici care se ocupă cu debitarea și prelucrarea materialelor lemnoase sunt deșeuri neimpregnate cu lacuri sau vopseluri, însă chiar și așa, deșeurile provoacă degradări ireversibile mediului. Prin articolul 78 din codul silvic actualizat la data de 20 aprilie 2012, se încearcă stoparea defrișărilor necorespunzătoare și maximizarea valorificării masei lemnoase pentru evitarea eventualelor deșeuri care ar putea ajunge în cel mai apropiat curs de apă, chiar din faza de exploatare a lemnului.

Talașul și rumegusul, împreună cu toate celelalte resturi de lemn care sunt deversate în apele râurilor, reprezintă pentru fauna acvatică o adevarată otravă. Rumegusul care plutește intră în branhiile peștilor iar acestia se sufocă, având efecte grave și asupra vegetației de pe malurile râurilor,dar și a animalelor terestre care vor să consumă această apă [8].

Rumegușul de lemn are o serie de particularități: greutate specifică mică, higroscopicitate mare, putere calorifică medie, care variază în funcție de specia arborelui. Rumegușul depozitat pe malul apelor este antrenat de ploi și astfel pătrunde în apele de suprafață, devenind un factor de stres pentru flora și fauna acvatice. Chiar sub forma lui brută, rumegusul depozitat, poate contamina solul, apele și de asemenea poate genera distrugerea habitatului acvatic [15,16]. Chiar dacă rumegușul provine din surse naturale, împreună cu alte resturi de exploatare rezultate în urma procesului de obținere a materialelor lemnoase, acestea nu sunt considerate forme naturale ale lemnului, fiind încadrate ca deșeuri și trebuiesc gestionate conform hotărârii guvernamentale 2293 din 09 decembrie 2004.

Depozitate pe sol, deșeurile lemnoase modifică semnificativ calitatea și compoziția solului schimbând raportul carbon/ azot din sol [9]. Bacteriile care consumă carbonul din sol consumă de asemenea și azotul (esențial pentru metabolismul plantelor), ceea ce rămâne fiind insuficient pentru dezvoltarea plantelor. Impactul depozitelor de deșeuri lemnoase asupra apei este similar celui din sol, deoarece bacteriile care consumă carbonul din celuloza rumegusului consumă și oxigenul din apă, sufocând organismele acvatice [9]. Levigatele de la gatere se formează prin amestecarea rumegușului cu apa provenită din ploaie, ninsoare sau din apa utilizată de angajați pentru a reduce împrastierea prafului de către vânt [8,9].

Descompunerea deșeurilor din lemn este un proces lent, care poate produce levigat în ani de zile. În timp îndelungat, în prezența apei, datorită ploilor frecvente, substanțele care se găsesc natural în lemn precum acizi, lignina, lignana, acizii grași și tanin, se dizolvă și migrează pe distanțe mari în concentrații ridicate. Depozitul deșeurilor din lemn reține levigatul până la saturare.

În această etapă, levigatul se deversează în mediul înconjurător și poate avea un efect nefast asupra lui. Levigatul lemnului conține cateva produse chimice cu o concentrație care o depășește uneori pe cea masurată la canalizarea municipală (Tabelul 2. 3) și deci, nu poate fi deversat fără o tratare adecvată [9].

Tabelul 2.3 Concentrația levigatului

Levigatul pătrunde ușor în mediu și polueaza pânza freatică sau râul/ lacul din apropiere, antrenând materialele dizolvate, inclusiv substanțele utilizate la tratarea lemnului. În plus, procesul eliberează lignină în apă (lignina este un compus complex, o parte integrantă a pereților celulari ai plantelor care protejează copacii de paraziți cât timp sunt verzi, dar se poate scurge în apă, determinând infestarea acesteia) [20].

Rezultatul infiltrării (percolării) apei prin deșeurilor din lemn poate fi comparată cu infuzia de cafea sau de ceai [16] fiind generat un lichid negru cu miros de petrol care la suprafața apei este observat ca o spumă la interfața lichid-solid și ca un film superficial la interfața lichid-solid [16, 18].

Deșeurile din lemn depozitate necorespunzator pot contamina și stratul freatic. Apa poluată este brună, are un miros neplăcut și un gust dezagreabil înainte să atingă concentrații dăunătoare sănătății.

Apele de suprafață sunt cele mai afectate și la rândul lor afectează extrem de repede flora și fauna acvatică. Consumul biochimic de oxigen al levigatului, necesar pentru biodegradarea lui, poate fi letal pentru nevertebrate și pești (păstrăvi). Deșeurile din lemn pot genera de asemenea hidrogen sulfurat și amoniac în condiții anaerobe. În apă, amoniacul poate reduce capacitatea sângelui peștilor de a transporta oxigen astfel încât induce un efect letal asupra vieții acvatice prin sufocare [16,18].

Substanțele organice provenite din masa lemnoasă ca: suspensii, soluții coloidale și substanțe dizolvate (acizi volatili, în special acid acetic și formic, acizi nevolatili, mono și polizaharide, precum și hemiceluloze în proporții variabile) [18]. Influența acestor ape asupra receptorului se manifestă prin consumarea oxigenului dizolvat în apă, ca urmare a aportului considerabil de substanțe organice. În mod accidental, aceste ape uzate pot conține și produși toxici ca: fenoli, furfol etc. și nu pot fi deversate în emisar fără o epurare prealabilă [19,20]. Din punct de vedere al substanțelor impurificatoare apele uzate provenite de la tratarea buștenilor, au un debit redus conținând derivați ai hemicelulozelor (pentoze și hexose), tananți, saponime și acizi volatile [9,17].

În cazul tratării buștenilor prin procedee hidrotermice, concentrațiile de substanțe sunt mai mici, însă cantitatea de substanțe poluante este mult mai mare în comparație cu cele rezultate prin procedee higrotermice [9]. Apele provenite de la tratarea buștenilor prin aburire prezintă o colorație brună, sunt de obicei opalescente și cu miros specific de lemn [9]. După stagnare și fermentare capătă un miros greu și neplăcut. Caracteristicile acestor ape sunt date în tabelul 2.4 [9].

Tabelul 2.4 Caracteristicile apelor provenite de la tratarea buștenilor

Obiectivul de gestionare durabilă și rațională a resurselor impune, printre altele o gestionare corectă a deșeurilor, care trebuie să pornească de la faza de proiectare a proceselor tehnologice de prelucrarea a materialelor lemnoase, până la fabricarea, distribuția și consumul bunurilor produse. Aceasta înseamnă, înainte de toate, o politică de reducere a cantităților de deșeuri rezultate din procesele economice, încurajarea oricărei forme de recuperare, reutilizare și de reciclare a deșeurilor lemnoase.

Agricultura urbană și zootehnia locală

În mod natural, potențialul productiv al solului este limitat. În perioadele de exploatare a terenului, culturile extrag din sol elementele cu valoare nutritivă necesare creșterii și dezvoltării, acest lucru fiind materializat prin reducerea potențialului productiv succedat de scăderea culturilor. Pentru producții ridicate sunt utilizate substanțe chimice (fertilizatori și îngrășăminte) care aparent produc o îmbunătățire a calității solului însă pe o perioadă mai îndelungată acestea au un efect foarte dăunătoar asupra solului [7].

Trebuie menționat faptul că în regiune nu există ferme zootehnice specializate, iar majoritatea animalelor sunt crescute în gospodăriile individuale și utilizate pentru asigurarea nivelului de trai, însă numărul foarte mare de gospodării (fig. 2.5) din zonele urbanizate care cultivă pământul și cresc animale pentru necesarul propriu de hrană exercită o presiune suplimentară asupra Jiului de Est și a afluenților săi.

Fig. 2.5 Regiuni în care se practică agricultura și zootehnia la microscară

Tendințele acestui secol în domeniul agriculturii sunt practicile agricole sustenabile (hydroponics, aquaponics și aeroponics) care implică consumuri reduse de apă, utilizarea de nutrienți, utilizarea semințelor modificate genetic, scăderea consumului de substanțe chimice, toate acestea având ca substrat termenul de agricultură durabilă [7,17].

Prin conceptul de agricultură durabilă se înțelege producția intensivă  a produselor competitive prin utilizarea  științifică și armonioasă  a tuturor componentelor tehnologice: de la lucrările solului, rotația culturilor, fertilizare, irigare, combaterea bolilor  și dăunătorilor inclusiv prin metode biologice, la creșterea animalelor, stocarea, prelucrarea și utilizarea reziduurilor rezultate din activitățile agricole etc., pentru realizarea unor producții ridicate și stabile în unități multiltisectoriale (vegetale și zootehnice).

Domeniul agriculturii locale include creșterea animalelor (ovine, porcine, bovine, păsări) și cultivarea terenului în vederea asigurării necesarului de hrană (culturi de legume și porumb) utilizând pentru diverși compuși chimici pentru protecția culturilor (insecticide, erbicide, arahnicide și raticide) și pentru disocierea elementelor chimice în soluri (îngrășăminte chimice, fertilizatori).

Îngrășămintele chimice de sinteză

Principalul element chimic util pentru plante, necesar sintetizării substanțelor protidice fără de care viața nu este posibilă, este azotul. Plantele nu pot utiliza însă azotul ca element chimic simplu (N), ci numai sub formă de compuși, respectiv ionul amoniu (NH4+) și ionul nitrat (NO3+), precursor al ionului amoniu [6].

Azotatul de amoniu, prin disociere, eliberează ionul amoniu care asigură necesarul pentru utilizare imediată de către plante și ionul nitrat, care prin transformări succesive (reducere și hidroliză) ajunge în final la aceeași formă de utilizare asigurând deci necesarul pentru o perioadă lungă de timp, cu utilizare în cvasitotalitate de către plante [10,13]: În caz de supradozare, excesul neutilizat ajunge în pânza de apă freatică unde se concentrează treptat, deoarece ionul NO3+ are o bună stabilitate chimică. Pe aceasta cale, cantități variabile de azotat ajung și în cursurile de apă.

Insecticidele și arahnicidele

Sunt substanțe chimice din grupa pesticidelor folosite pentru distrugrea sau limitarea dezvoltării tuturor speciilor animale care amenință securitatea economică, confortul sau sănătatea omului. Ele au o largă utilizare în practica agricolă pentru distrugerea dăunătorilor plantelor care în absența lor ar spolia în medie 30% din producția agricolă [10].

Există mai multe grupe de substanțe chimice de sinteză din categoria insecticidelor cu însușiri deosebit de utile, dar din păcate și cu efecte adverse care le transformă în poluanți pentru mediul ambiant.

Insecticidele organoclorurate

Sunt primele insecticide de sinteză care au intrat în utilizare practică începând cu anul 1940. Primul produs din aceasta grupă a fost DDT-ul (diclodifeniltricloretan) [10,13]. Circuitul reziduurilor de pesticide organoclorurate se caracterizează prin acumularea și concentrarea în trepte. Prima treaptă o constituie solul, iar sursa principală a fost practica agricolă. Administrarea produselor pentru distrugerea dăunătorilor plantelor se efectuează de obicei prin prăfuire. În această situație cea mai mare cantitate cade la suprafața solului în care se impregnează treptat [10,13].

A doua treaptă în care acumularea și concentrarea crește foarte mult, o constituie sfera vegetală, iar principala cale este absobția radiculară din sol [10]. La prima vedere s-ar părea că aportul pe această cale este mic, datorită capacității foarte reduse de solubilizare în apă a substanțelor organoclorurate. Ori apa este singurul vector care transportă toate substanțele preluate din sol.

A treia treaptă se referă la lumea animală, respectiv la animalele de interes economic, iar nivelul de acumulare este condiționat si de specie [13].

Insecticidele organofosforice

Unii compuși organofosforici au un înalt potențial toxic și această însușire a constituit posibilitatea utilizării lor în practica agricolă pentru combaterea dăunătorilor. În urma rezultatelor excelente obținute în agricultură, au asigurat înlocuirea completă a pesticidelor organoclorurate, astfel s-a trecut la fabricarea industrială și la utilizarea pe scară largă în agricultură a mai multor compuși organofosforici, cum ar fi: paration, malation, diazinona, sistox, dipterex, fosdrin, s.a [10, 13].

În practica agricolă se folosesc numeroase alte substanțe chimice pentru combaterea dăunătorilor animali (insecticide, acaricide, moluscicide, etc.) sau vegetali (erbicide), iar particularitățile lor ca agenți de poluarea mediului, cu referire specială la potențialul toxic pentru om și animalele de interes economic, se regăsesc în literatura de specialitate.

Raticidele

Rozătoarele, în special șobolanii și șoarecii, alcătuiesc o grupa de animale dăunătoare pentru agricultură și pentru sănătatea omului. Principalul mijloc de combatere se realizează cu ajutorul substanțelor chimice de sinteză cu înalt potențial toxic. Din păcate, astfel de substanțe cu acțiune strict selectivă nu există. Reziduurile lor constituie agenți importanți de poluarea mediului, cu influență asupra omului și animalelor. Pentru măsurile necesare de protecție, trebuie cunoscute toate particularitățile substanțelor raticide folosite în practica de combatere curentă.

Principalele substanțe toxice de natură minerală (anorganică) sunt următoarele:

Carbonatul de bariu (BaCO3) – pulbere albă, insolubilă în apă, fără miros sau gust. Are o bună stabilitate chimică, deci reziduurile având o lungă remanență în mediu [10,13];

Sulfatul de Thaliu (TlSO4) ca atare, sau hidratat (TlSO4 . 7H2O) este o substanță toxică puternică, actionând în special asupra sistemului nervos [10,13];

Arsenul și derivații lui, în special trioxidul de arsen (As2O3), – toxice foarte puternice, acționând și asupra sistemului nervos [10,13];

Fosforul și compușii lui (Zn3P2) în formă de pulbere;

Warfarina – compus cumarinic considerat printre cele mai valoroase raticide. Are mare stabilitate chimică, este rezistent la procesele de biotransformare și are însușiri cumulative [10]. Substanțele raticide menționate au o mare stabilitate chimică, deci persistența îndelungată încadrându-se în grupa poluanților cu viață lungă [13].

2.3.2 Poluanți proveniți din activitatea de creștere a animalelor

Tendința normală în îndepărtarea reziduurilor de la animale constă în menținerea în adăposturi a unor condiții igienico-sanitare cât mai bune. Unul dintre modurile de îndepărtare a reziduurilor proaspete din adăposturi folosește apa de spălare, în acest fel, amestecul de materii fecale, urină, resturi de hrană, material de așternut este diluat cu apa de spălare devenind „apă uzată”, care ulterior este deversată în emisar fără o epurare prealabilă. Cantitatea și natura reziduurilor depind de mărimea animalului, dieta și metabolismul său [13].

2.3.2.1. Ape uzate provenite din procesul de creștere a porcinelor

Poluarea datorită reziduurilor produse de porci se exprimă prin indicatori fizico-chimici și bacteriologici ca materii totale în suspensie (MTS), CCO, CBO5, conținut de nutrienți, număr total de germeni etc.

Potențialul de impurificare datorat procesului de creștere a porcinelor pentru 5 capete / an este de circa 330 g CBO5/ zi sau circa 660 g/ zi MTS [11]. Azotul, sub diversele sale forme, constituie o importantă sursă de impurificare a apelor. Fosforul, ca și azotul, este un element care, dacă se regăsește în apele evacuate, poate provoca fenomene de eutrofizare (îmbogățirea apei în nutrienți, determinând o creștere accelerată a algelor și a altor forme vegetale superioare, care conduce la o perturbare nedorită a echilibrului organismelor prezente în apă și asupra calității apei). În tabelul următor se prezintă caracteristicile calitative ale apelor uzate provenite din procesul de creștere a porcinelor [10,13].

Tabelul 2.5 Poluanți proveniți din procesul de creștere a porcinelor

GV = 1 kg greutate vie

Din punct de vedere bacteriologic, apele uzate provenite din procesul de creștere a porcinelor au un potențial infecțios ridicat. În literatura de specialitate se menționează existența coliformilor (1,4 x 106/ 100 ml) și a enterococitelor (1,2 x 106/ 100 ml) în supernatantul unei lagune cu reziduuri de la porci [10].

2.3.2.2. Ape uzate provenite din procesul de creștere a bovinelor

Apele uzate (reziduale) rezultate din creșterea bovinelor au o mare concentrație de poluanți, care pot influența negativ calitatea receptorilor.

Poluarea datorită reziduurilor produse de bovine se exprimă prin indicatori fizico-chimici și bacteriologici ca reziduu brut, materii totale în suspensie (MTS), CCO, CBO5, azot total, fosfor, potasiu, oxizi de calciu și magneziu, număr total de germeni etc.

Potențialul de impurificare datorat procesului de creștere a bovinelor este de aproximativ 2,5 g/l cloruri, datorită sării din hrană, care este evacuată atât în urină cât și în materiile fecale. Sodiul, potasiul și calciul sunt elemente importante pentru caracterizarea apelor uzate. În tabelul 2.6 se prezintă caracteristicile calitative ale apelor uzate provenite din procesul de creștere a bovinelor [10, 13].

Tabelul 2.6 Poluanți proveniți din procesul de creștere a bovinelor

GV = 1 kg greutate vie

Din punct de vedere bacteriologic, în reziduurile provenite de la bovine s-au izolat mai multe specii de Salmonella – germen patogen care poate infecta omul și toate speciile de păsări și animale, de asemenea în reziduuri se găsesc 2,3 x 105 coliforme fecaloide/ g, respectiv 1,3 x 106 streptococi fecali/ g.

2.3.2.3. Ape uzate provenite din procesul de creștere a ovinelor

Poluarea datorită reziduurilor produse de oi se exprimă prin indicatori fizico-chimici și bacteriologici ca reziduu brut, materii totale în suspensie (MTS), CCO, CBO5, azot total, fosfor și potasiu [10]. În afară de practica colectării uscate a dejecțiilor în procesul de creștere al ovinelor se aplică și colectarea hidraulică existând posibilitatea formărilor apelor uzate [13].

În tabelul 2.7 se prezintă caracteristicile calitative ale apelor uzate provenite din procesul de creștere a ovinelor.

Tabelul 2.7 – Poluanți proveniți din procesul de creștere a ovinelor

GV = 1 kg greutate vie

2.3.2.4. Ape uzate provenite din procesul de creștere a păsărilor

Reziduurile produse de păsări conțin azot care este eliminat sub formă de acid uric. Secreția urinară a păsărilor este mai mult semisolidă și se elimină împreună cu fecalele, astfel că reziduurile de la păsări reprezintă un produs foarte concentrat [10].

Poluarea datorită reziduurilor produse de păsări se exprimă prin indicatori fizico-chimici ca reziduu brut, materii totale în suspensie (MTS), consum chimic de oxigen (CCO), consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5), azot total, fosfor și potasiu [10]. În tabelul 2.8 se prezintă caracteristicile calitative ale apelor uzate provenite din procesul de creștere a păsărilor [13].

Tabelul 2.8 – Poluanți proveniți din procesul de creștere a păsărilor

GV = 1 kg greutate vie

Depozitarea necontrolată a gunoiului de grajd și lipsa bazinelor amenajate de colectare a mustului de grajd de la animalele aparținătoare numeroaselor gospodării particulare au ca efecte negative scurgerea acestora în firele de apă curgătoare, precum și infestarea cu nitrați a apelor freatice.

Printre alte cauze care determină probleme legate de mediul înconjurător, ca urmare a desfășurării practicilor agricole se mai numără și noxele generate de mașinile agricole (gaze de eșapament, zgomote, vibrații, scurgeri și pierderi de carburanți pe sol, distrugerea structurii solului prin compactare) și pășunatul intensiv.

Deșeurile menajere

Deșeurile sunt acele substanțe sau obiecte de care deținătorul se debarasează, are intenția sau obligația de a se debarasa. În general, deșeurile reprezintă ultima etapă din ciclul de viață al unui produs (intervalul de timp între data de fabricație a produsului și data când acesta devine deșeu). În categoria deșeurilor menajere sunt incluse deșeurile provenite de la populație, deșeurile stradale, cele rezultate din activitatea comercială, a școlilor, spitalelor, precum și a tuturor instituțiilor și industriilor de pe platformele urbane, care produc deșeuri similare cu cele colectate de la populație și care sunt colectate de firmele de salubritate și transportate în depozite special amenajate cu deșeuri.

Practica a dovedit că depozitele de deșeuri au un impact deosebit asupra apelor freatice și de suprafață, tendința actuală este aceea de concentrare a deșeurilor în depozite regionale pentru limitarea efectelor asupra factorilor de mediu [6]. Se au în vedere măsuri de izolare a acestora cu straturi impermeabile, cu materiale sintetice și de colectare a infiltrațiilor. Se impune transportul infiltratului la stațiile de epurare a apelor uzate și recircularea ulterioară a apei în interiorul depozitului de deșeuri.

Amplasarea depozitelor de deșeuri trebuie să îndeplinească toate măsurile adecvate de prevenire a poluării, în special prin aplicarea celor mai bune tehnici disponibile și garanția că nu va exista nicio poluare semnificativă pe durata funcționării acesteia. Construirea și amplasarea incorectă a depozitelor de deșeuri în zona Estică a Văii Jiului reprezintă o problemă, deoarece nu s-a ținut cont de niciun principiu care ar putea să minimizeze presiunile produse mediului. În fig. 2.6 sunt prezentate depozitele de deșeuri situate în bazinul hidrografic al Jiului de Est

Fig. 2.6 Depozitele neconforme de deșeuri menajere

Depozitele de deșeuri, prin natura obiectului de activitate și prin procesele tehnologice utilizate (depozitare deșeuri, nivelare, copertare parțială atunci când există material de copertare), nu sunt producătoare de ape uzate în sensul tehnic al noțiunii prevăzut de legislația în vigoare (ape care au fost folosite într-un proces tehnologic și urmare folosirii lor sunt încărcate cu substanțe anorganice, organice sau biologice). Și totuși, fără a utiliza apă în procesul tehnologic, de la deponiile de deșeuri, rezultă și se evacuează unele din cele mai puternic poluate ape reziduale, formându-se așa numitul lixiviat sau levigat [1].

Acesta rezultă în proporție de 20-30% din umiditatea deșeurilor depozitate în rampă (în speță a deșeurilor menajere și cele de natură vegetală), restul de 70-80% provenind din [1]:

apele meteorice care cad și percolează suprafața rampei, în drumul lor solubilizând și antrenând o multitudine de compuși organici și anorganici, în funcție de natura deșeurilor;

apele de infiltrații de pe versanți.

Acest levigat este un lichid de culoare brun închisă și cu un miros pestilențial (în special în anotimpurile călduroase ale anului), constituie așa numite ape "uzate", evacuate din rampa de deșeuri [1].

Lixiviatul sau levigatul este produsul apei care percolează sau traversează un depozit de deșeuri și care se încarcă, în primul rând bacteorologic, dar în același timp și chimic, cu substanțe minerale și chimice. Compoziția și volumul levigatului sunt dificil de determinat, mai ales în condițiile unei rampe neamenajate, în primul rând pentru că depozitul de deșeuri constituie un complex eterogen, în care au loc o multitudine de reacții spontane [1];

La nivel fizico-chimic, se poate menționa, evoluția pH-ului, al salinității și al potențialului de oxido-reducere al soluției care pătrunde și traversează depozitul de deșeuri. Lixiviatul va fi în același timp influențat de gradul de afânare al deșeurilor (de care depinde timpul de tranzitare și încărcare chimică și biologică), de starea deșeurilor de la suprafața haldei, de inerția globală a fenomenelor;

La nivel biologic se dobândesc și apar treptat procesele de fermentare a deșeurilor. Fermentarea se poate produce în mediu aerob, în mediu anaerob, dar există și o fază intermediară de suprapunere a celor două faze; produsele metabolice de genul acizilor aminici, amoniac, sulfuri, hidrogen sulfurat, etc. reacționează chimic creând fenomene de:

solubilizare și trecere în soluție sub formă de săruri a resturilor minerale dar în mediu acid;

stabilizarea ionilor minerali în stare de soluție prin fenomenul de complexare;

precipitarea carbonaților, sulfurilor etc.

Compoziția și volumul lixiviatului, depinde de compoziția deșeurilor din depozit, bilanțul hidric, modul de exploatare al rampei, grosimea stratelor compactate de deșeuri și vârsta depozitelor [1].

Lixiviatul conține în afara reziduurilor organice sub formă de suspensii rezultate din activitatea bacteriană și un ansamblu de substanțe dizolvate, care pot reacționa unele cu altele. Ele depind nu numai de natura deșeurilor puse în depozit ci și de:

pH-ul apei, care depinde în același timp de originea apei (meteorică, freatică, de suprafață sau chiar apa din constituția deșeurilor);

stadiul de repartizare sau depozitare a deșeurilor;

de viteza de percolare a apei.

Pentru a estima substanțele care sunt produse de un depozit de deșeuri se realizează eșantioane experimentale reprezentative de deșeuri în care se amestecă deșeuri de fiecare tip în diverse proporții. În această situație, cunoscând încărcarea organică și minerală, se poate produce un lixiviat cu ordine de mărimi și valori numerice stricte, comparabil apoi cu situații din alte deponii.

Totuși prin metode fizico-chimice, spectrofotometrie și gazcromatografie, s-au stabilit caracteristicile principale fizico-chimice ale unui lixiviat mediu ce vor fi prezentate în tabelul 2.9.

Două caracteristici foarte importante sunt de notat:

Raportul CBO5/CCO, care caracterizează aspectul organic al unui depozit, trebuie să fie de ordinul 0,5 pentru depozitele tinere, raportul descrescând până la zero pentru cele vechi.

Dacă în timp îndelungat CBO5 poate atinge valori aproape nule, el nu va ține pasul cu CCO care poate rămâne notabil, de ordinul g/ dm3 din cauza stabilizării chimice a oxidanților puternici.

Tabelul 2.9 Caracteristicile fizico-chimice ale unui lixiviat

Scoaterea din circuitul natural sau economic a terenurilor pentru depozitele de deseuri este un proces ce poate fi considerat temporar, dar care in termenii conceptului de "dezvoltare durabila", se intinde pe durata a cel putin doua generatii daca se insumeaza perioadele de amenajare (1-3 ani), exploatare (15-30 ani), refacere ecologica si postmonitorizare (15-20 ani) [16].

Evacuarea apelor uzate (levigatului) din depozitele de deșeuri sunt reprezentate de infiltrațiile cauzate de lipsa unui pat și scurgerile de pe versanții depozitelor aflate în apropierea Jiului de Est si contribuie la poluarea acestuia cu substanțe organice și suspensii. Depozitele neimpermeabilizate de deșeuri urbane situate în partea inferioară a Jiului de Est sunt deseori sursa infestării apelor subterane cu nitrați și nitriți, dar și cu alte elemente poluante. Atât exfiltrațiile din depozite, cât și apele scurse pe versanți influențează calitatea solurilor înconjuratoare, fapt ce se repercutează asupra folosintei acestora [16].

CAPITOLUL 3

PROGRAMUL DE MONITORIZARE AL BAZINULUI HIDROGRAFIC AL JIULUI DE EST

Stabilirea secțiunilor de monitorizare (control)

Calitatea apelor naturale este determinată de totalitatea substanțelor minerale sau organice, a gazelor dizolvate, de particulele în suspensie și organismele vii prezente. Din punct de vedere a stării lor naturale, impuritățile pot fi solide, lichide sau gaze. Acestea pot fi dispersate în apă din punct de vedere al gradului de finețe, după trei stări: suspensie, coloizi și dizolvate.

În afara acestora, în apele naturale se poate întâlni arsen, cadmiu, mercur și alte elemente, toate apele naturale conținând trasori de substanțe radioactive, în principal radiu. Alte surse naturale conțin crom, cianuri, cloruri, acizi, alcali, diferite metale sau poluanți organici, toate aduse în receptori de apele uzate provenite din mine, industrii sau aglomerații umane [3,6]. În abordarea legislativă din țara noastră, o sectiune de monitorizare poate servi atât programului de monitorizare cantitativă, cât și calitativă, prin programe locale de supraveghere și operaționale [2].

Rețeaua pentru monitoringul operațional din cadrul spatiului hidrografic al Jiului de Est are ca scop delimitarea impacturilor generate de fiecare activitate antropică desfășurată în aceea zonă de influență precum și clasificarea stării corpurilor acvatice din aceea zona. Clasificarea starii corpurilor de apă se realizează avându-se în vedere atât starea ecologică, fizică cât și starea chimică [2].

Starea normală a bazinului hidrografic este caracterizată prin parametri a căror valoare poate varia între anumite limite, definite de criterii naturale, sociale ori economice și care dacă este afectată, limitează spectrul de procese posibile (simplificarea mediului prin amenajări antropice, modificări ale mediului) [5]. Secțiunile de monitorizare pentru apele de suprafață din bazinul hidrografic al Jiului de Est se prezintă în fig. 8, acestea fiind definite ca secțiuni de supraveghere. Elaborarea programului de supraveghere are rolul de a evalua starea tuturor apelor din cadrul bazinului hidrografic, furnizand informatii pentru: validarea procedurii de evaluare a impactului, proiectarea eficienta a viitoarelor programe de monitoring, evaluarea tendintei de variatie pe termen lung a resurselor de apa, inclusiv datorita impactului activitatilor antropice.

Pentru programul de supraveghere al bazinului hidrografic a Jiului de Est a fost stabilit un număr de 16 secțiuni de monitorizare, toate acestea fiind corpuri de apă naturale. Atât pentu monitoringul de supraveghere, cât și pentru cel operațional, elementele de calitate monitorizate, parametrii și frecvențele de monitorizare pentru fiecare element de calitate sunt prezentate în figura 3.1.

Fig. 3.1 Secțiunile de monitorizare a parametrilor fizico-chimici

În conformitate cu anexa V a Directivei Cadru din domeniul apelor 2000/60/EC, informațiile furnizate de sistemul de monitoring al apelor de suprafață sunt necesare pentru [2]:

Clasificarea stării corpurilor de apă (având în vedere atât starea ecologică, cât și starea chimică);

Validarea evaluării de risc;

Proiectarea eficientă a viitoarelor programe de monitoring;

Evaluarea schimbărilor pe termen lung datorită cauzelor naturale;

Evaluarea schimbărilor pe termen lung datorate activităților antropice;

Estimarea încărcărilor de poluanți transfrontalieri sau evacuați în mediul marin;

Evaluarea schimbărilor în starea corpurilor de apă identificate ca fiind la risc, ca răspuns la aplicarea măsurilor de îmbunătățire sau prevenire a deteriorării;

Stabilirea cauzelor din care corpurile de apă nu vor atinge obiectivele de mediu;

Stabilirea magnitudinii și complexității impactului poluărilor accidentale;

Utilizarea în exercițiul de intercalibrare;

Evaluarea conformității cu standardele și obiectivele ariilor protejate;

Cuantificarea condițiilor de referință pentru apele de suprafață.

Monitoringul operațional are ca scop stabilirea stării corpurilor de apă din cadrul bazinului hidografic ce prezinta riscul de a nu îndeplini obiectivele de mediu și a stării corpurilor de apă expuse la risc, precum și evaluarea oricăror schimbări în starea acestor corpuri de apă, schimbări datorate aplicării programului de măsuri [2].

Tabelul 3.1 Programul de supraveghere și operațional

Calitatea apelor în secțiunile urmărite sistematic, poate prezenta îmbunătățiri sau înrăutățiri periodice, în funcție de modul de funcționare a stațiilor de epurare existente, de lipsa stațiilor de epurare în unele cazuri, de volumul apelor uzate evacuate, de debitele cursurilor de apă la un moment dat.

Metode și practici de prelevare și conservare a probelor de apă

Recoltarea probelor de apă este o etapă deosebit de importantă în desfășurarea procesului de analiză fizico-chimică, bacteriologică sau biologică a apei, iar probele de apă trebuie să fie cât mai reprezentative și nu trebuie să introducă erori în compoziția și calitățile apei datorită unor tehnici defectuoase, deoarece erorile datorate recoltării necorespunzatoare a apei nu mai pot fi corectate ulterior.

Prelevările probelor de apă au fost realizate conform SR EN ISO 5667-6:2017 Calitatea apei. Prelevare. Partea 6: Ghid pentru prelevările efectuate în râuri și alte cursuri de apă)

Pentru prelevarea probelor de apă din secțiunile de monitorizare stabilite s-au utilizat recipiente de prelevare care nu oferă posibilitatea interacțiunii între apă și material (oțel inoxidabil sau material plastic).

Tehnica de prelevare a probelor din Jiul de Est și a efluenților săi s-a realizat prin fixarea flaconului pe o tijă specială, care îi conferă greutatea necesară pentru a pătrunde cu ușurință sub nivelul apei, recoltarea s-a realizat pe firul apei, la cea mai mare adâncime, în amonte de orice influență a vreunui efluent și în aval, unde este constatată o omogenizare completă a receptorului cu efluentul.

Stabilizarea, conservarea, transportul și depozitarea probelor

Permanent, s-a avut în vedere ca recipientele cu probele de apă să ajungă în laborator închise ermetic și ferite de acțiunea luminii și căldurii. Datorită schimburilor de gaze, reacțiilor chimice și acțiunii micro-organismelor calitatea probei poate suferi alterări rapide, de aceea probele a căror analizare este imposibil de efectuat în aceeași zi, trebuie supuse tratamentelor de stabilizare sau de conservare. Pentru depozitarea de scurtă durată s-a aplicat răcirea la temperatura de 4°C, iar pentru depozitarea de lungă durată, congelarea la o temperatură de -20°C sau adăugarea agenților de conservare.

Un aspect important al procesului de recoltare este conservarea probelor pentru analiză, deoarece analiza apei are o valoare limitată dacă probele au suferit modificări fizico-chimice sau biologice în timpul, transportului sau depozitării.

Activitatea microbiană poate schimba balanța amoniac-nitriți-nitați, sau poate descreste conținutul în compuși organici care se degradează rapid; de aceea pentru conservarea formelor de azot și a substantelor organice în general, s-a recoltat apa separat în flacoane, în care s-au introdus 2 ml H2SO4 1:3, pentru fiecare 1 litru de apă (înainte de a fi analizată proba de apă se neutralizează); pentru conservarea fenolilor s-au adăugat 0,5g NaOH, pentru 1 litru de apa.

Schimbările de temperatură și presiune pot avea ca rezultat pierderea unor substanțe în stare gazoasă (O2, CO2, H2S, Cl2, CH4), fapt pentru care este recomandat ca determinările de gaze trebuie făcute la locul de recoltare, sau acestea se pot fixa prin tratare cu diversi reactivi, conform tabelului 3.2.

Tabelul 3.2 Tehnici de conservare a probelor de apă

Identificarea probelor de apă

Recipientele în care s-au prelevat probele de apă au fost marcate vizibil și clar cu o etichetă atașată recipientului care conține date referitoare la ampasarea spațială a punctului de prelevare cât și orice altă informație importantă observată în momentul prelevării probelor. (SR EN ISO 5667-3:2013, 2013)

Metode de analiză utilizate pentru determinarea parametrilor de calitate ai apei

Determinarea parametrilor de salinitate

Determinarea conductivității electrice

Metoda utilizată conform, SR EN 27888 : 1997– Calitatea apei. Determinarea conductivității electrice, se bazează pe măsurarea curentului dintre cei doi electrozi ai senzorului de conductivitate, între care se aplică diferența de potențial electric, curentul care circulă între cei doi electrozi fiind proporțional cu conductivitatea soluției.

Măsurarea conductivității se realizează prin introducerea senzorului de conductivitate în proba de apă citindu-se pe ecranul aparatului valoarea conductivității.Rezultatul se exprimă în milisiemens pe metru adică prin conductivitate electrică la 25 șC. Corecția temperaturii este realizată automat de către aparat menționându-se și temperatura la care a fost efectuată măsurarea.

Regimul termic și acidifierea

Determinarea pH – ului

Metoda utilizată, conform SR ISO 10523: 2009 – Calitatea apei. Determinarea pH-ului se bazează pe măsurarea diferenței de potențial a unei celule electrochimice utilizând aparatul Multiparametru S 47 cu unitate de extindere pentru pH. pH-ul unei probe este dependent de temperatură, datorită echilibrului de disociere, de aceea temperatura unei probe se specifică împreună cu pH-ul.

Modul de lucru presupune pregătirea soluțiilor etalon pentru calibrarea pH-metrului, acestea fiind alese astfel încât valorile așteptate ale probelor de analizat să fie cuprinse între valorile celor două soluții etalon. Se măsoară temperatura soluțiilor etalon și a probelor. Dacă este posibil, soluțiile tampon și probele ar trebui să aibă aceeași temperatură.

Determinarea substanțelor prioritare (metale grele)

Principiul metodei constă în măsurarea emisiei atomice prin spectrometrie optică conform SR EN ISO 11885:2009 ”Calitatea apei. Determinarea elementelor selectate prin spectroscopie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv.”

Determinarea ionilor dizolvați bromură, clorură, fluorură, azotat, azotit, fosfat, sulfat, litiu, sodiu, amoniu, potasiu, magneziu și calciu.

Determinarea concentrației de cationi (Li+, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+) și anioni (F-, Cl-, , Br-, , , ) din ape prin metoda ion-cromatografică s-au utilizat SR EN ISO 14911: 2006: Calitatea apei. Determinarea prin cromatografie ionică a ionilor dizolvați de Li+,Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+, Sr2+ și Ba2+ și SR EN ISO 10304 – 1: 2009: Calitatea apei. Determinarea anionilor dizolvați prin cromatografia ionilor în stare lichidă. Partea 1. Determinarea ionilor F-, Cl-, NO2-, Br-NO3-, SO42- , PO43-.

Concentrația anionilor și cationilor va fi calculată automat de către softul echipamentului prin utilizarea metodei de determinare cantitativă. Rezultatele se raportează cu minim 2 cifre semnificative în [mg/l].

Determinarea condițiilor de oxigenare (oxigenul dizolvat și a consumul biochimic de oxigen)

Principiul metodei constă în imersia în apa de analizat a unei sonde alcătuită dintr-o celulă închisă de o membrană selectivă, care conține electrolitul și doi electrozi metalici. Datorită diferenței de potențial între electrozi, provocată de acțiunea galvanică sau de o sursă de curent exterioară, oxigenul trece prin membrană și este redus la catod, în timp ce ionii metalici din soluție migrează spre anod. Curentul astfel generat este direct proporțional cu viteza de trecere a oxigenului prin membrană și cu stratul de electrolit și în consecință proporțională cu presiunea parțială a oxigenului din proba de analizat, la o temperatură dată.

Determinarea conținutului de materii totale în suspensie

Principiul metodei constă în separarea materiilor în suspensie prin filtrare, urmată de uscarea și cântărirea reziduului până la masă constantă.

Turbiditatea

Turbiditatea măsurată prin această metoda se exprimă în unități nefelometrice de turbiditate (NTU)

Modul de lucru presupune o calibrare inițială prin introducerea succesivă, în nefelometru a soluțiilor standard de concentrație 20, 200, 1000, 4000 NTU. Pentru determinarea turbidității se alege domeniul de măsură (NTU, FNU sau unități EBCs), se introduce proba de analizat într-o fiolă, se șterge fiola cu ulei siliconic și se introduce în aparat. Turbiditatea soluției va fi afișată automat pe ecranul turbidimetrului.

CAPITOLUL 4

METODE DE ANALIZĂ UTILIZATE PENTRU DETERMINAREA PARAMETRILOR DE CALITATE AI APEI

Apele reprezintă o resursă naturală regenerabilă, vulnerabilă și limitată, element indispensabil pentru viață și societate, materie primă pentru activități productive, sursă de energie și cale de transport, factor determinant în menținerea echilibrului ecologic. (legea apelor). În contextul dezvoltării durabile, protecția și menținerea calității resurselor de apă și a ecosistemelor acvatice, în scopul evitării unor efecte negative asupra mediului și asupra sănătății umane se realizează prin limitarea consumului de apă, recircularea apei și reducerea poluanțiilor evacuați de fiecare activitate economică.

Pentru cunoașterea calității resurselor de apă, inclusiv de prognozare a evoluției naturale sau sub efecte antropice, cursurile de apă trebuiesc privite ca și rezervoare unitare și permanente, de supraveghere și observare ale fenomenelor hidrologice și hidrometeorologice. Prin directiva cadru 2000/60/CE de stabilire a unui cadru de politică comunitară în domeniul apei se definește starea apelor de suprafață prin: starea ecologică a apelor, reprezentată de structura și funcționarea ecosistemelor acvatice ca fiind ansamblul elementelor de calitate biologice, hidromorfologice și fizico-chimice cu funcțiuni de support pentru comunitățiile biologice și microbiologice.

Determinarea calității ecosistemelor acvatice din bazinul hidrografic al Jiului de Est presupune studierea interdependențelor indicatorilor fizici, chimici și biologici ai apei, determinați în punctele de control amplasate în funcție de activitățiile economice desfășurate, oferind astfel o abordare coerentă și completă asupra stării ecologice și chimice a apei.

Metoda Indicelui de Calitate a Apei

Pentru compararea calității apei și pentru monitorizarea variațiilor în timp a calității apei s-a utilizat metoda modificată a indicelui de calitate a apei (ICA), având drept obiectiv principal agregarea indicatorilor individuali (exprimați în unități fizice) într-un indice de calitate al apei unic (pe o scară convențională 0 – 100). Indicele calității apei (ICA) a fost definit conceptual la începutul anilor 1970 de către National Sanitation Foundation (NSF)

Etapele pentru atingerea obiectivului fixat sunt următoarele:

transformarea fiecăruia din cei 8 indicatori într-un indice de calitate;

efectuarea unei medii ponderate a valorilor astfel obținute.

Metoda este prezentată sintetic în tabelul 4.1 și figurile 4.1 ÷ 4.8 Ponderea indicatorilor a fost stabilită prin metoda Monte Carlo, pe baza consultării specialiștilor din domeniu, iar funcțiile de utilitate din figurile prezentate au fost determinate experimental de către autori.

Tabelul 4.1 Indicatorii de calitate a apei

Fig. 4.1 Funcția oxigenului dizolvat Fig. 4.2 Funcția consumului biochimic de oxigen

Fig. 4.3 Funcția nitraților Fig. 4.4 Funcția pH-ului

Fig. 4.5 Funcția variațiilor de temperatură Fig. 4.6 Funcția fosfaților

Fig. 4.7 Funcția turbidității Fig. 4.8 Funcția solidelor dizolvate

Metoda initială a indicelul de calitate a apei prevede o funcție a oxigenului dizolvat în intervalul 0 ÷ 140 %, deoarece în Jiul de Est au fost determinate valori mai mari ale conținutului de oxigen dizolvat a fost realizată o extrapolare a funcției oxigenului dizolvat (până la 200 %) după o curbă de tendință polinomială de ordinul 6 obținându-se astfel pentru funcția nouă cu un factor de corelație R2 = 1.

Fig. 4.9. Funcția oxigenului dizolvat

Deconvoluția funcției oxigenului dizolvat peste intervalul de saturație al apei este justificată de amplificarea dizolvării substratului mineral al unui curs de apă și amplificarea drenajului acid la o concentrație ridicată de oxigen dizolvat în apă.

În cazul în care oxigenul dizolvat în apă este determinat în mg O2/l, acesta poate fi transformat în procente de saturație utilizând ecuația 4.1.

Unde:

Pentru simplificarea calcului fost realizat un grafic de interpolare (fig. 15) a concentrației maxime de oxigen dizolvat în funcție de temperatură într-un litru de apă pentru intervalul de temperatură a apei situat între 0 și 30℃.

Fig. 4.10 – Solubilitatea oxigenului în apă în funcție de temperatură

Cu ajutorul graficului din fig 15 poate fi determinată direct cantitatea maximă de oxigen dizolvat și utilizând ecuația 4.2 putem afla dacă apa este nesaturată, saturată sau suprasaturată în oxigen dizolvat.

În funcție de agregarea indicatorilor individuali pentru fiecare indice de calitate al apei, aceasta poate fi încadrată în clasele de calitate impuse de National Sanitation Foundation (fig. 4.11).

Fig. 4. 11. Evaluarea caracteristicilor fizico-chimice

Caracterizarea calității apei la nivelul bazinului hidrografic al Jiului de Est, presupune o evaluarea globală a rezultatelor analitice obținute periodic, în campanii sezoniere de monitorizare. Secțiunile de monitorizare și cursurile de apă sunt încadrate pe categorii de calitate (Tabelul 4.2), în conformitate cu normativul 161 din 16 februarie 2006 privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării fizico-chimice a corpurilor de apă.

Tabelul 4.2. Valorile parametrilor fizico-chimici

Caracterizarea stării ecologice a apei

Datorită faptului că în prezent nu există o inventariere a ecosistemelor acvatice, pentru evaluarea stării ecologice a corpurilor naturale de apă de suprafață din bazinul hidrografic al Jiului de Est vor fi stabilite intervale ale parametrilor fizico – chimici și concentrații letale pentru ihtiofaună, încadrând cursurile de apă în clasele de calitate ecologică. Peștii, ca toate organismele vii, de la cele mai simple până la cele mai evoluate, întrețin pe tot parcursul vieții relații foarte strânse cu mediul ambiant formând cu acesta o unitate indestructibilă, unitate marcată de schimbul reciproc permanent de substanțe și de energie. Pentru determinarea calității ecosistemelor acvatice se va realiza o clasificare primară a cursului de apă, iar în urma comparației dintre calitatea chimică a apei și condițiile de referință (Tabelul 4.3) ale ihtiofaunei se va clasifica cursul de apă.

Tabelul 4.3. Limitele intervalelor optime de dezvoltare

În evaluarea inhtiofaunei în funcție de parametrii chimici determinați se va aplica principiul celei mai defavorabile situații (“one out all out”), pentru clasa de calitate bună până la 4 depășiri pentru calitatea foarte slabă.

În cazul poluanților specifici sintetici, starea ecologică foarte bună este definită prin valori apropiate de zero sau cel putin sub limita de detecție a celor mai avansate tehnici analitice folosite. Starea ecologică bună, atât pentru poluanții specifici sintetici, cât și pentru cei nesintetici este definită prin concentrații ce nu depășesc valorile standardelor de calitate pentru mediu.

Caracterizarea materialului depozitat în halde

În Valea Jiului, influența umană asupra învelișului pedologic determină două direcții în dezvoltarea tipurilor de sol: prima implică modificarea geomorfologiei profilului de sol prin depunerea materialului sterilul din activitatea de extragere a cărbunelui și a doua prin utilizarea intensă a solului în domeniul agricol.

Pentru a evalua presiune negativă a haldelor de steril asupra calității apelor subterane și de suprafață din regiune au fost prelevate probe de sol, de pe cele 4 halde de steril din estul Văii Jiului, de la adâncimi de 5 cm respectiv 30 cm conform ordinului nr. 184 din 21 septembrie 1997, iar pentru o analiză mai amănunțită a profilului analiza, suplimentar a mai fost recoltată o probă de la 60 cm.

Pentru aceasta a fost determinate continuturile de arsenic, cadmiu, cobalt, crom, cupru, nichel, plumb, stibiu, taliu, vanadiu, mangan, bariu, staniu, zinc, titan, calciu, fier din soluri, iar rezultatele obținute au fost comparate cu pragurile de alertă și intrevenție în funcție de categoriile de folosință a terenului (tabelul.16) conform „ORDIN nr. 756 din 3 noiembrie 1997 pentru aprobarea Reglementării privind evaluarea poluării mediului”.

Tabelul 16 Valorile limită ale metalelor grele în soluri

Scopul determinării poluanțiilor în haldele de steril este de a aprecia modificările negative aduse solului prin îmbogătirea în elemente minore și majore precum și evaluarea mobilității metalelor din soluri prin afinitatea lor de combinare cu carbonații/bicarbonați sau material organică din sol.

Cercetarea poate fi utilă pentru gestionarea, folosirea sau planificarea teritorială a terenurilor degradate deoarece ele exercită presiuni constante asupra mediului și implicit asupra mediului acvatic, un astfel de impact identificat în prezent poate avea o probabilitate de manifestare în viitor.

CAPITOLUL 5

EVALUAREA CALITĂȚII APELOR DIN BAZINUL HIDROGRAFIC AL JIULUI DE EST

Corpurilor de apă supuse riscului de a nu atinge „starea ecologică bună” sau „potențialul ecologic bun” ca efect al presiunilor antropice generate de activitățiile economice din partea estică a Văii Jiului au fost monitorizate pe o durată de 2 ani cu o frecvență trimestrială de prelevare a apelor de suprafață. Pentru determinarea calității ecosistemelor acvatice din bazinul hidrografic al Jiului de Est, s-a realizat o monitorizare trimestrială a indicatorilor fizici, chimici și hidrologici în cele 16 secțiuni de monitorizare efectuându-se comparări cu normativul 161/2006 privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării fizico-chimice a corpurilor de apă (anexa 1) și determinarea calității apei prin metoda indicelui de calitate a apei (anexa 4).

Evoluția calității apei determinată prin metoda ICA în secțiuniile de monitorizare este reprezentată alături de suma precipitațiilor lunare și înălțimea stratului de zăpadă deoarece calitatea apei dintr-o regiune este în strânsă legătură cu regimul precipitațiilor.

5.1 Râul Jieț în amonte de așezările gospodărești

Secțiunea de monitorizare este amplasată în aval de zona de protecție sanitară a râului Jieț (Fig. 5.1.) la o latitudine Nordică de 45°25'01,7" și o longitudine Estică de 23°27'08.0", zona este caracterizată de slabe influențe antropice asupra calității apei deoarece zona este foarte slab populată nefiind desfășurate activități economice în regiune. Din observațiile efectuate în teren s-a concluzionat faptul că, sezonier în zonă, se practică pășunatul liber de către animalele domestice (ovine, bovine, cabaline etc.) provenite din gospodăriile locuitorilor satului Jieț.

Presiuni reduse asupra râului Jieț mai sunt exercitate de traficul rutier desfășurat pe drumul national DN7A deoarece, infrastructura rutieră este dispusă paralel cu râul pe o distanță considerabilă însă este drum cu o frecvență redusă din punct de vedere al numărului de autoehicule datorită infrastructurii slab dezvoltate.

Fig. 5.1. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Determinarea calității apei pentru fiecare campanie de măsurători prevăzută în programul de monitorizare utilizând metoda indicelui de calitate a apei a fost efectuată prin agregarea indicatorilor individuali pe baza indicatorilor de calitate ai apei determinați (anexa 1). Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea perioada de monitoring operațional este sintetizată în figura 5.2 alături de regimul pluviometric.

Fig. 5.2. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate a apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Jieț în amonte de așezările gospodărești”, se remarcă o calitate bună a apei (clasa 4) pe o scară de la 1 la 5 pentru fiecare campanie de analiză prevăzută în programul de monitorizare. Încadrarea în clasa de calitate bună a apei este datorată în principal scurgerii apei de pe versanți deoarece este o regiune cu versanți abrupți, fiind astfel intensificat procesul de dizolvare al elementelor din sol, realizându-se o interfață de transport a poluanțiilor din soluri catre apa de suprafață.

Parametrii fizico-chimice determinați în secțiunea de monitorizare au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României.

Fig. 5.3. Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.3), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate 2 ÷ 4, a fenolilor și a nitriților care punctual au fost încadrați în clasa de calitate 2.

Din observațile desfășurate în teren corelate cu datele obținute în perioada de monitorizare, putem concluziona faptul că variația calității apei este invers proporțională cu regimul precipitaților regional. Particularitatea regiunii de disociere a elementelor din solul prezent pe versanții din apropiere poate fi amplificată de topirea zăpezilor în perioada de primăvară și de regimul de torențialitate asociate perioadei de primăvară și toamnă.

5.2. Râul Jiul de Est în dreptul localității Tirici

Localitatea Tirici este componentă a orașului Petrila fiind prima localitate pe care o strabate Jiul de Est de la izvoare, secțiunea de monitorizare este amplasată ca primă frontieră pentru compararea presiunilor generate de activitățile antropice asupra ecosistemelor acvatice din Jiul de Est (Fig. 5.4.), fiind situată la o latitudine Nordică de 45°27'41,2" și o longitudine Estică de 23°27'545.0". Regiunea este caracterizată prin influențe antropice reduse asupra calității apei deoarece localitatea este foarte slab populată (56 locuitori), iar din observațiile efectuate în teren s-a concluzionat faptul că, principalele activitățile desfășurate în zonă sunt creșterea animalelor, agricultura în microferme, activități forestiere punctiforme și agroturismul.

Fig. 5.4. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Determinarea calității apei pentru fiecare campanie de măsurători prevăzută în programul de monitorizare utilizând metoda indicelui de calitate a apei a fost efectuată prin agregarea indicatorilor individuali pe baza indicatorilor de calitate ai apei determinați (anexa 1). Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea perioada de monitoring operațional este sintetizată în figura 5.5 alături de regimul pluviometric.

Fig. 5.5. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate a apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Jiul de Est în dreptul localității Tirici”, se remarcă o calitate bună a apei pentru fiecare campanie de analiză prevăzută în programul de monitorizare. Încadrarea în clasa de calitate bună a apei este datorată apelor încărcate cu nutrienți provenite din gospodăriile fermierilor locali și de pe terenurile agricole riverane, la care se adaugă presiunile generate de exploatarea lemnului și depozitarea neconformă a rumegușului. În regiunea studiată se prezintă o formă incipientă de dezvoltare a activitățiilor de agroturism prin care turistul interacționează cu obiceiurile locale fiind introdus temporar ca individ ce interacționează cu activitățiie economice locale.

Parametrii fizico-chimice determinați în secțiunea de monitorizare „Râul Jiul de Est în dreptul localității Tirici” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României.

Fig. 5.6. Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.6), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate 1 ÷ 4, a fenolilor, fosforului total, fosfaților care punctual au fost încadrați în clasa de calitate 2. Indicatorul cel mai afectat este anionul nitrit deoarece în 3 perioade de probare a fost încadrat în clasa de calitate 5 (foarte slabă) iar în restul programului de monitorizare a fost încadrat în clasa de calitate 2.

Din observațile desfășurate în teren corelate cu datele obținute în perioada de monitorizare, putem concluziona faptul că agricultura și zootehnia locală alături de exploatarea lemnului și depozitarea necorespunzătoare a rumegușului modifică substanțial calitatea apei în secțiunea de monitorizare deoarece aceste activități economice cresc în mod exclusiv cantitatea de nutritienți din ape. Astfel că, odată cu creșterea nutriențiilor din apele de suprafață crește consumul biochimic de oxigen, iar prezența anionilor în ape implică o creștere a afinității anioniilor pentru combinarea cu metalele din apă.

5.3. Pârâul Răscoala în amonte

Secțiunea de monitorizare este amplasată la iesirea pârâului Răscoala din satul Răscoala (Fig. 5.7.) la o latitudine Nordică de 45°27'40,6" și o longitudine Estică de 23°27'21.9", zona este în principal deluroasă fiind caracterizată de peisaje naturale iar din punct de vedere al presiuniilor generate de activitățile economice asupra calității apei, în regiune sunt desfășurate activități de agricultură care implică creșterea animalelor și a legumelor desfășurate pe raza localității Răscoala (139 locuitori).

Din punct de vedere al presiuniilor naturale exercitate asupra pârâului Răscoala au fost identificate zone în procesele de versant sunt foarte active manifestate printr-o eroziune moderată a solurilor. Datorită regimului eolian depresionar pulberile rezultate sunt aeropurtate în cursul de apă constituind o sursă suplimentară de poluare cu diverși compuși chimici din sol și aer.

Fig. 5.7. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Determinarea calității apei pentru fiecare campanie de măsurători prevăzută în programul de monitorizare utilizând metoda indicelui de calitate al apei a fost efectuată prin agregarea indicatorilor individuali pe baza indicatorilor de calitate ai apei determinați (anexa 1). Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea denumită generic „Pârâul Răscoala în amonte” este sintetizată în figura 5.8 alături de regimul pluviometric local pentru întreaga perioada de monitoring operațional (2 ani).

Fig. 5.8. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare „Pârâul Răscoala în amonte”, se remarcă o calitate bună a apei pentru 6 date de probare a calității apei și o calitate medie pentru 2 date de probare. Încadrarea în clasele de calitate inferioare al apei este datorată creșterii populației locale care implicit crește și necesarul de hrană al populației, acestea fiind materializate de o creștere a nutriențiilor și o scădere a calității apei.

În secțiunea studiată, influența regimului pluviometric local asupra calității apei nu poate fi observată foarte clar deoarece în mod asemănător și regimul eolian local influențează calitatea apei prin adaos de nutrienți și compuși chimici aeropurtați. Aceste particule aeropurtate fie sunt dizolvate în apă fie sunt regăsite ca și materii în suspensie.

Parametrii fizico-chimici determinați în secțiunea de monitorizare „Pârâul Răscoala în amonte” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României.

Fig. 5.9. Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.9), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate de la 2 ÷ 4, a fenolilor, nitraților, nitrițiilor, sulfațiilor, fosforului total, fosfaților care punctual au fost încadrați în clasa de calitate 2. Conținutul de oxigen dizolvat în apă în 6 perioade de probare a fost încadrat în clasa de calitate 1 iar în celelalte 2 a fost încadrat în clasa de calitate 2 și respectiv 3. Apa în secțiunea de prelevare nu prezintă valori foarte mari ale concentrațiilor însă, este depășită în mod constat clasa de calitate 1 pentru o varietate mai mare de indicatori.

5.4. Râul Jiul de Est după confluența cu pârâul Răscoala

Secțiunea de monitorizare este amplasată la aproximativ 100 ÷ 150 m după zona de confluență a pârâului Răscoala cu Jiul de Est (Fig. 5.10.) amplasată la o latitudine Nordică de 45°27'29,9" și o longitudine Estică de 23°27'25.8". Zona secțiunii de monitorizare este nelocuită, iar calitatea apei poate fi influențată în mod pozitiv de fenomenologia de diluție (reducere) a concentrației de poluanți din apă datorată confluenței cu pârâul Răscoala.

Fig. 5.10. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Determinarea calității apei pentru fiecare campanie de măsurători prevăzută în programul de monitorizare utilizând metoda indicelui de calitate al apei a fost efectuată prin agregarea indicatorilor individuali pe baza indicatorilor de calitate ai apei determinați (anexa 1). Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiune este sintetizată în figura 5.11 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.11. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Jiul de Est după confluența cu pârâul Răscoala”, se remarcă o calitate bună a apei pentru toată durata programului de monitorizare. Încadrarea în clasa de calitate 2 este datorată în principal diluției concentrațiilor de poluanți odată cu creșterea debitului de apă.

Parametrii fizico-chimici determinați în secțiunea de monitorizare „Râul Jiul de Est după confluența cu pârâul Răscoala” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României.

Fig. 5.12. Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.12), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate de la 2 ÷ 4, a fenolilor, nitraților, nitrițiilor, sulfațiilor, fosforului total, fosfaților care punctual au fost încadrați în clasa de calitate 2. Indicatorul cel mai afectat este anionul nitrit deoarece în 4 date de probare a fost încadrat în clasa de calitate 3, odată în clasa 4 iar în restul programului de monitorizare a fost încadrat în clasa de calitate 2.

Apa în secțiunea de prelevare nu prezintă valori foarte mari ale concentrațiilor însă, este depășită în mod constat clasa de calitate 1 pentru o varietate mai mare de indicatori.

5.5. Râul Taia în amonte

Secțiunea de monitorizare este amplasată înainte de intrarea cursului de apă în zona așezărilor gospodărești (Fig. 5.13.) la o latitudine Nordică de 45°46'42,1"și o longitudine Estică de 23°42'02.11". Zona este caracterizată de slabe influențe antropice asupra calității apei deoarece zona din amontele punctului de prelevare este foarte slab populată, din observațiile efectuate în teren s-a concluzionat faptul că, în zonă, se desfășoară activități cu caracter silvic și agroturistic, iar sezonier sunt aduse animale domestice pentru pășunatul liber (ovine, bovine, cabaline etc.).

Fig. 5.13. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Determinarea calității apei pentru fiecare campanie de măsurători prevăzută în programul de monitorizare utilizând metoda indicelui de calitate al apei (ICA) a fost efectuată prin agregarea indicatorilor individuali pe baza indicatorilor de calitate ai apei determinați (anexa 1). Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.14 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare. Importanța reprezentării regimului pluviometric alături de indicele de calitatea al apei este motivată de necesitatea intelegerii modului de influență a parametrilor externi asupra calității apei.

Fig. 5.14. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare, indică o calitate bună a apei pentru toată durata programului de monitorizare (2 ani). Încadrarea în clasa de calitate 2 este datorată în principal speciilor chimice conținute în mod natural în patul albiei.

Datorită conținutului ridicat de oxigenare al apei naturale patul albiei este oxidat, fiind eliberate specii ale metalelor grele, alcaline sau alcalino-pământoase (specii foarte reactive), formând cu anioni din ape compuși solubili în apele de suprafață. Suprasaturația cursurilor de apă în oxigen dizolvat provine în principal din dizolvarea oxigenului provenit din aerul atmosferic, în contact cu apa (legea lui Henry) și din fotosinteza plantelor acvatice. Conținutul de oxigen din apele de suprafață este în strânsă legătură cu potențialul de autoepurarea și diversitatea speciilor din arealul respectiv.

Parametrii fizico-chimici determinați în secțiunea de monitorizare „Râul Taia în amonte” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României.

Fig. 5.15. Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.15), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate de la 1 ÷ 3, a fenolilor, nitraților, sulfațiilor și arsenului care punctual au fost încadrați în clasa de calitate 2. Indicatorul cel mai afectat este anionul nitrit deoarece în 5 date de probare a fost încadrat în clasa de calitate 4, odată în clasa 2 iar în restul programului de monitorizare a fost încadrat în clasa de calitate 1.

Apa în secțiunea de prelevare prezintă valori mari ale concentrațiilor de nitriți care afectează calitatea ecosistemelor acvatice, ei apar în compozitia apei ca urmare a procesului de mineralizare a substanțelor organice sub acțiunea bacteriilor nitrificatoare (oxidarea amoniacului). În secțiunea analizată concentrațiile ridicate de nitriți indică contaminări recente și repetate sezonier cu îngărșăminte chimice de natură organică.

5.6. Râul Jiul de Est înainte de confluența cu Râul Taia

Secțiunea de monitorizare este amplasată după localitățile Cimpa și Lonea (Fig. 5.16.) la o latitudine o Nordică de 45°27'01,8" și o longitudine Estică de 23°24'31,3", zona este caracterizată de influențe antropice semnificative asupra calității apei deoarece zona este populată, iar Jiul de Est intră în zona activitățiilor economice cu impact semnificativ asupra corpului de apă (exploatarea minieră Lonea – mină activă).

Fig. 5.16. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.17 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.17. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare pe durata programului de monitorizare (2 ani), indică o calitate medie a apei în 7 campanii de prelevare și analiză și o calitate bună într-o campanie de prelevare.

Perioadele cu precipitații reduse conduc la îmbunătățirea calității apei din punct de vedere al ICA pe când perioadele cu precipitații ridicate conduc la întrăutățirea calității apei. Simplificat putem spune că, în secțiunea de monitorizare analizată calitatea apei este invers proporțională cu regimul pluviometric local.

Fig. 5.18 Incadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

În urma încadrării indicatorilor fizico-chimici determinați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.18), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile, nitrații și nitriții aceștia fiind cu regularitate încadrați în clasele de calitate 3 și 4. Punctual au mai fost încadrați în clasa de calitate 2 indicatori precum: fosfatii, fenolii, fosforul și arsenul.

4.7. Râul Jiul de Est după confluența cu râul Taia

Secțiunea de monitorizare este amplasată după la o distanță de aproximativ 300 m de la confluența Jiului de est cu râul Taia (Fig. 4.19.) la o latitudine Nordică de 45°27'00,3" și o longitudine Estică de 23°24'19,4", zona este caracterizată de importante influențe asupra calității apei, desfășurate de principalele activități economice respectiv exploatarea cărbunelui, agricultura și prelucrarea materialelor lemnoase.

Fig. 4.19. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.20 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare

Fig. 5.20. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare pe durata programului de monitorizare (2 ani), indică o calitate medie a apei în 6 campanii de recoltare și analiză și o calitate bună în 2 campanii de prelevare.

Fig. 5.21. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

În urma încadrării indicatorilor fizico-chimici determinați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.21), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile, nitrații și nitriții însă concentrațiile speciilor chimice sunt reduse datorită fenomenului de diluție al apei realizat de confluența râului Taia cu râul Jiul de est. Diluția poluanților în momentul confluenței este orientată în sensul reducerii concentrației indicatorilor de calitate ai apei din râul Jiul de est, datorită concentrațiilor încărcăturii poluante reduse a râului Taia și a debitului relativ mare. Însă odată cu creșterea debitului de curgere crește cantitatea de poluant din bazinul hidrografic.

4.8. Râul Jiul de Est după confluența cu râul Jieț

Secțiunea de monitorizare este amplasată după confluența râului Jiul de Est cu râul Jieț (Fig. 5.22.) la o latitudine Nordică de 45°27'05,0" și o longitudine Estică de 23°23'47,7", albia râului este caracterizată de prezența aluviunilor, talveg variabil, viteze reduse și debite mari, zona este caracterizată de prezența influențelor antropice semnificative fiind o zonă populată în care activitățiile desfășurate sunt: creșterea animalelor, agricultura, exploatarea și prelucrarea materialelor lemnoase etc.

Fig. 5.22. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.23 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.23. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare denumită generic „Râul Jiul de Est după confluența cu râul Jieț” indică o calitate medie a apei în 4 campanii de recoltare și analiză și o calitate bună în celelalte 4 campanii de prelevare.

Fig. 5.24. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Din punct de vedere al indicatorilor fizico-chimici încadrați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.24), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile, nitrații și nitriții. În urma confluenței râului Jieț cu râul Jiul de est fenomenul de diluție al poluantului nu este foarte accentuat deoarece ambele cursuri de apă au încărcături relativ similare, însă presiunea asupra mediului are un caracter strict crescător deoarece concentrația indicatorilor de calitate ai apei rămâne aproape constantă la un debit mai mare al cursului de apă.

5.9. Râul Jiet în aval de așezările gospodărești

Secțiunea de monitorizare este amplasată înainte de confluența râului Jiet cu Jiul de Est, (Fig. 5.25.) la o latitudine Nordică de 45°27'03,6" și o longitudine Estică de 23°23'59,7", albia râului este caracterizată de prezența ostroavelor și talvgelor variabile, zona este caracterizată de prezența influențelor antropice semnificative fiind o zonă populată în care activitățiile desfășurate sunt: creșterea animalelor, agricultura, exploatarea și prelucrarea materialelor lemnoase etc.

Fig. 5.25. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.26 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.26. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evoluția indicelul de calitate al apei în raport cu cantitatea medie de precipitații lunare se observă în majoritatea cazurilor o tendință de reducerea a calității apei odată cu reducerea cantității de poluanți. În secțiunea de monitorizare, valoarea indicelul de calitate a apei variază sezonier între calitatea medie și calitatea bună.

Fig. 5.27. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Din punct de vedere al indicatorilor fizico-chimici încadrați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.27), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile și nitrații. Acest lucru se datorează în principal depozite de deșeuri lemnoase neconforme provenite de la gaterele din regiune și din practicile agricole nesustenabile desfășurate în amontele secțiunii de prelevare. Asupra râului Jieț mai sunt exercitate presiuni moderate de către E.M Jieț și depozitul de deșeuri menajere situat în stânga cursului de apă, cu observatorul privind către nord. Aceste presiuni sunt moderate deoarece sunt situate la o distanță apreciabilă față de cursul de apă.

5.10. Râul Rosia în amonte

Secțiunea de monitorizare este amplasată înainte de așezările gospodărești riverane (Fig. 5.28.) la o latitudine Nordică de 45°26'40,9" și o longitudine Estică de 23°22'03.0", zona este caracterizată de slabe influențe antropice asupra calității apei deoarece zona este foarte slab populată, din observațiile efectuate în teren s-a concluzionat faptul că, sezonier în zonă, sunt desfășurate activități agricole (creșterea animalelor domestice și leguminoaselor) precum și exploatarea materialelor lemnoase.

Fig. 5.28. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.29 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.29. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare denumită generic „Râul Roșia în amonte” indică o calitate medie a apei în 5 campanii de recoltare și analiză și o calitate bună în celelalte 3 campanii de prelevare.

Fig. 5.30. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Din punct de vedere al indicatorilor fizico-chimici încadrați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.24), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile și nitriții.

Acest lucru se datorează exploatării materialelor lemnoase în parchete de exploatare și agriculturii desfășurate la microscară. Concentrațiile ridicate de nitriți în cursul de apă indică faptul ca, solul din regiunea studiată fixează mult mai repede azotul atmosferic decât în consumă vegetația, astfel excesul de azot este transportat în râul Roșia sub formă de nitrat prin intermediul apelor subterane, acesta fiind ulterior nitrificat sub formă de nitrit.

5.11. Râul Bănița după confluența cu râul Roșia

Secțiunea de monitorizare este amplasată după confluența râului Roșia cu râul Bănița (Fig. 5.31.) la o latitudine Nordică de 45°26'26,3" și o longitudine Estică de 23°21'46,4", scopul secțiunii este de a cunoaște aportul de poluanți adus de cele două cursuri de apă Jiului de Est, zona este caracterizată de influențe majore asupra calității apei datorită traficului rutier și a activităților gospodărești desfășurate.

Fig. 5.31. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.32 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.32. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evoluția calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei de suma precipitațiilor și înălțimea stratului de zăpadă putem observa faptul că, odată cu creșterea cantității de precipitații se înrăutățește și calitatea apei în următoarea campanie de prelevare .

Fig. 5.33. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Din punct de vedere al indicatorilor fizico-chimici încadrați în clasele de calitate reglementate de normativul 161 din 2006 (fig.5.33), cei mai afectați indicatori de activitățiile economice sunt consumul biochimic de oxigen determinat la 5 zile, azotații și azotiții. În perioada de monitorizare în probele de apă a fost identificată și o poluare nesemnificativă cu metale grele (arsen, cupru, crom, plumb) datorată în principal abliei naturale a râului Bănița. În clasa de calitate 2 au mai fost încadrați indicatori precum: fenolii, sulfații, oxigenul dizolvat, fosforul și ionul fosfat.

4.12. Râul Jiu de Est înainte de confluența cu râul Banița

Secțiunea de monitorizare este amplasată după ce Jiul de Est a traversat orașul Petrila (Fig. 4.54.) la o latitudine Nordică de 45°25'60,1" și o longitudine Estică de 23°21'44,7", fiind influențat de presiunile exercitate de activitățiile economice desfășurate, în amontele secțiunii de prelevare, zona este caracterizată de influențe antropice complexe venite din ramurile industriei extractive (exploatarea minieră Petrila – în regim de închidere), depozitarea deșeurilor, prelucrarea lemnului și asamblarea componentelor din lemn în vederea confecționării pieselor de mobilier etc.

Fig. 5.34. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.35 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.35. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Jiu de Est înainte de confluența cu râul Banița”, se remarcă o calitate medie a apei pentru aproape toată durata programului de monitorizare excepție făcând perioada de iarnă-primăvarea a anului 2018.

Parametrii fizico-chimici determinați în secțiunea de monitorizare „Râul Jiu de Est înainte de confluența cu râul Banița” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României

Fig. 5.36. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 (fig.5.36), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate 3 ÷ 4, și a nitrițiilor care a au fost încadrați în clasele de calitate 4 ÷ 5. În clasa de calitate 2 au fostîncadrați indicatori precum: oxigenul dizolvat, fosforul total, fosfații, nitrații, sulfații și fenolii.

4.13. Râul Jiu de Est după de confluența cu râul Banița

Secțiunea de monitorizare este amplasată la aproximativ 250 m de confluența râului Bănița cu Jiul de Est (Fig. 4.37.) la o latitudine Nordică de 45°25'52,8" și o longitudine Estică de 23°21'34,7", scopul secțiunii de prelevare este de a observa rata de reducere sau creștere a ratei de diluție a poluanților prezenți în Jiul de Est și râul Bănița.

Fig. 5.37. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.38 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.38. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evoluția calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei putem observa faptul că, variația sezonieră a concentrațiilor de poluanți în apele de suprafață și regimul pluviometric local se repetă după o schemă de la an la an.

Fig. 5.39. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Majoritatea indicatorilor fizico-chimici determinați au fost încadrați în clasa de calitate 1 și 2 (fig.5.39), cu excepția consumului biochimic de oxigen care a fost încadrat pe toată perioada de monitorizare în clasele de calitate 2 ÷ 3, și a nitrițiilor care a au fost încadrați în clasele de calitate 3 ÷ 4. Din încadrarea în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, putem concluziona faptul că, majoritatea indicatorilor fizico chimici sunt afectați de activitățiile economice regionale, simtțindu-se efectul cumulativ al concentrațiilor de poluant din amontele Jiului de Est.

5.14. Râul Maleia în aval de așezările urbane

Secțiunea de monitorizare este amplasată după zona urbanizată a orașului Petroșani (Fig. 5.40.) la o latitudine Nordică de 45°24'48,3" și o longitudine Estică de 23°22'04,6", zona este caracterizată de influențe antropice semnificative asupra calității apei deoarece este un curs de apă cu un debit relativ mic și o morfometrie variabilă în funcție de aluviunile transportate din amonte. Râul Mareia este un curs de apă dinamic în care sunt prezente fenomene de transport, acumulare și eroziune.

Fig. 5.40. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.41 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.41. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate a apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Maleia în aval de așezările urbane”, se remarcă o calitate medie a apei (clasa 3) pe o scară de la 1 la 5 pentru fiecare campanie de analiză prevăzută în programul de monitorizare. Încadrarea în clasa de calitate medie a apei este datorată în principal urbanizării regiunii și străbaterea teritorilor în care se practică activități de creșterea animalelor și a leguminoaselor, depozitarea materialului steril provenit de la exploatarea în subteran a cărbunelui și prelucrarea lemnului.

Fig. 5.42. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Cercetările efectuate și încadrarea cursului de apă în clasele de calitate (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006, putem concluziona faptul că, râul Maleia este puternic afectat de activitățiile economice din estul Văii Jiului.

5.15. Râul Slătioara în aval de așezările urbane

Secțiunea de monitorizare este amplasată după trecerea cursului de apă prin populată (Fig. 4.43.) la o latitudine Nordică de 45°24'20,4" și o longitudine Estică de 23°21'53,4", zona este caracterizată de influențe antropice semnificative asupra calității apei deoarece în amontele cursului de apă se desfășoară activități de creșterea animalelor și pășunat iar în aval se desfășoară activități din ramura comerțului cu amănuntul în magazine specializate.

Fig. 5.43. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.44 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.44. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate a apei, în secțiunea de monitorizare „Râul Slătioara în aval de așezările urbane”, se remarcă o calitate medie a apei (clasa 3) pe o scară de la 1 la 5 pentru fiecare campanie de analiză prevăzută în programul de monitorizare. Încadrarea în clasa de calitate medie a apei este datorată fenomenologiei de transport a poluantului din amonte în aval precum influenței active combinate ale activitățiilor economice locale.

Fig. 5.45. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Încadrarea parametrilor de calitate ai apei în funcție de clasele de calitate ale apei reglementate de normativul 161 din 2006 evidențiază gradul de poluare al râului Maleia în secțiunea de prelevare. Azotitul, consumul biochimic de oxigen la 5 zile și azotatul sunt cei mai afectați indicatori de calitatea ai apei, valori ridicate ale concentrațiilor au fost remarcate și în cazul fenolilor și sulfațiilor.

5.16. Jiul de Est înainte de confluența cu Jiul de Vest

Secțiunea de monitorizare este amplasată în apropierea confluenței Jiului de Est cu Jiul de Vest (Fig. 4.46.) la o latitudine Nordică de 45°22'44,4" și o longitudine Estică de 23°22'16,6", până la acest punct Jiul de Est formează în drumul lui, de la izvoare și până la confluență, un ușor câmp meandrat cu ostroave și talvege variabile iar importanța cunoașterii regimurilor hidrologice este necesară pentru prognozarea evoluției elementelor hidrologice.

Fig. 5.46. Punctul de monitorizare în BH Jiul de Est

Evoluția indicelul de calitate a apei în secțiunea de prelevare este sintetizată în figura 5.47 alături de regimul pluviometric pentru întreaga perioada de monitorizare.

Fig. 5.47. Evoluția indicelui de calitate al apei (ICA)

Din evaluarea calității apei cu ajutorul indicelui de calitate al apei, în secțiunea de monitorizare „Jiul de Est înainte de confluența cu Jiul de Vest”, se remarcă o calitate medie a apei pentru aproape toată durata programului de monitorizare excepție făcând perioada de toamnă – iarnă a anului 2018.

Parametrii fizico-chimici determinați în secțiunea de monitorizare „Jiul de Est înainte de confluența cu Jiul de Vest” au fost încadrați în clasele de calitate ale apei de suprafață (anexa 1) reglementate de normativul din 16 februarie 2006 aprobat prin Ordinul nr. 161 din 16.02.2006, publicat în Monitorul Oficial al României

Fig. 5.48. Încadrarea parametrilor în clasele de calitate ale apei

Din cercetările efectuate și din încadrarea cursului de apă în clasele de calitate, putem concluziona faptul că, râul Jiul de Est înainte de confluența cu Jiul de Vest este afectat semnificativ de activitățiile economice din estul Văii Jiului. Râul Jiul de est posedă o capacitate bună de autoepurare deoarece după aportul de specii chimice din sectoarele economice din estul Văii Jiului și confluențele cu râurile puternic degradate (Maleia și Slătioara) reusește ca sa indeplinească clasa de calitate 1 în proporție de 66 % din determinările efectuate (fig.5.48).

Echilibrul dintre producerea și consumul de oxigen este controlat prin procese biologice și geologice, care se petrec în strânsă legătură cu circulația carbonului în natură.

CAPITOLUL 6

INFLUENȚELE FACTORILOR FIZICO-CHIMICI ASURPRA IHTIOFAUNEI ACVATICE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC AL JIULUI DE EST

Ihtiofauna ca toate ecosistemele acvatice, de la cele mai simple până la cele mai evoluate, întrețin pe tot parcursul vieții relații foarte strânse cu mediul acvatic formând cu acesta o unitate indestructibilă, unitate marcată de schimbul reciproc permanent de substanță și de energie.

Pe parcursul filogenezei ihtiofaunei acvatice, s-au produs numeroase modificări ale condițiilor de viață care au determinat, formelelor care au supraviețuit, modificări adaptative morfofiziologice, modificări care le-au permis existența în timp și evoluția până la formele care populează astăzi mediul acvatic. Condițiile de viață și variațiile acestora față de care ecosistemele acvatice s-au adaptat în decursul filogenezei lor, constituie pentru aceste organisme condiții obișnuite sau normale de viață. Oscilațiile acestor condiții între anumite limite la care în timp s-a produs adaptarea, determină modificări corespunzătoare în organismul peștilor.

Aceste modificări sunt considerate modificări normale sau fiziologice și ele caracterizează starea de sănătate a peștelui. Se poate întâmpla încă, ca asupra ecosistemelor acvatice să acționeze factori neobișnuiți, față de care organismul lor nu este adaptat. În cazul în care acești factori nu determină imediat moartea peștilor, ei determină o stare anormală a organismului acestora. În aceasta stare, diferitele componente ale organismului sau organismul în întregime, continuă să-și îndeplinească funcțiile însă, calitatea și cantitatea acestora este diferită de cea normală.

6.1. Cerințe ihtiofaunei acvatice față de calitatea apei

Unii agenți fizico-chimici existenți în mediul de viață sau care provin din afara acestuia, pot fi deseori cauza unor stări patologice la pești, cu consecințe mai mult sau mai puțin grave asupra economiei piscicole. componenta abiotică a mediului de viață a peștilor reprezintă un ansamblu de factori fizico-chimici care, între anumite limite, constituie o condiție normală a existenței lor, condiție la care s-au adaptat de-a lungul filogenezei. În situațiile în care unii factori fizico-chimici ambientali înregistrează valori normale, ei pot deveni nocivi pentru sănătatea peștilor, provocându-le acestora unele stări patologice.

6.1.1. Cerințe față de materiile în suspensie

Materiile în suspensie sunt particule solide, fin divizate, de natură minerală sau organică. Acțiunea directă a materiilor în suspensie asupra peștilor poate consta într-o iritare branhială, cu consecințe asupra respirației sau prin constituirea unui suport pentru colonizarea bacteriană ca sursă de infecții branhiale ulterioare. Materiile în suspensie colmatează locurile de reproducere din apele naturale și asfixiază icrele în incubatoare. Efectul indirect al materiilor în suspensie este mai complex și constă în:

• diminuarea luminozității;

• reducerea fotosintezei;

• creșterea temperaturii apei ca urmare a intensificării absorbției calorice;

• reținerea în apă a unei cantități mai mici de oxigen;

• diminuarea producției primare și a producției naturale.

Materiile în suspensie provin în principal din precipitații și din diverse surse poluante. În medii cu suprapopulare intensivă, dejecțiile și excrementele constituie o sursă de materii în suspensie. Valorile optime ale cantității de material în suspensie recomandate în ape sunt:

• pentru incubarea icrelor, în salmonicultură, < 25 mg/l;

• în alte situații, < 75 mg/l

6.1.2. Cerințe față de pH-ul apei

Caracterul acid sau bazic al apei (pH-ul) acționează, în ambele situații, printr-un efect direct, de iritare a peștelui, evidențiată printr-o eroziune care antrenează o hipersecreție de mucus, hemoragii, leziuni cutanate și branhiale și/ sau moartea organismelor. Caracterul cronic al acidității sau alcalinității apei, conduce frecvent la afecțiuni branhiale, tegumentare și la starea de stres.

Acțiunea indirectă a pH-ului, constă în implicarea pe care o are asupra fenomenelor de toxicitate din apă. Astfel, o valoare scăzută de pH conduce la creșterea toxicității metalelor și nitriților din apă, în timp ce la un pH ridicat crește toxicitatea amoniacului. Valorile de pH cuprinse între 7 ÷ 8,3 sunt favorabile vieții peștelui, cele situate între 6 ÷ 9 nu produc accidente prin efect direct dar, influența acestora asupra toxicității nitriților sau amoniacului este periculoasă. De o parte și de alta a acestor limite extreme, există riscul producerii unor accidente în populația acvatică.

Sensibilitatea peștilor la diferitele valori de pH variază de la o specie la alta, de la un grup la altul. De exemplu, în timp ce percidele și centrarchidele pot rezista la valori de pH < 5, ciprinidele mor rapid la pH < 6 (Rahel, F. J.și Magnuson, J. J., 1983 citați de Kinkelin, P. etal.,1985). Nivelurile situate peste 9,2 și sub 4,8 sunt periculoase și pot provoca moartea salmonidelor (în principal păstrăv indigen – Salmo trutta fario și păstrăv curcuberu -Oncorhynchus mykiss), iar valorile de peste 10,8 și sub 5,0 pot fi fatale pentru ciprinide (în special crap – Cyprinus carpio  ). Salmonidele, comparativ cu ciprinidele, sunt mult mai vulnerabile la pH ridicat și mai rezistente la pH scăzut. Fântânelul american (Salvetinus alpinuss  ) poate rezista la un pH coborât, tolerând nivelul de 4,5 ÷ 5,0.

Manifestările patologice provocate peștilor de pH-ul acid al apei se întâlnesc pretudindeni, în apele cu o slabă alcalinitate (< 25 mg/l concentrație CO2), situate pe terenuri sărace în calcar. Conținutul de gaz carbonic în apa de ploaie reprezintă, aportul natural de aciditate în cea mai mare parte din apele închise. De asemenea, fotosinteza poate provoca zilnic variații de pH de 1 unitate cu incidențe patologice notabile în mediul acvatic. Aportul de îngrășăminte azotoase reprezintă o altă cauză a creșterii valorii pH-ului și respectiv a toxicității amoniacului din apă. Pentru a se proteja de efectul nociv al unui pH scăzut sau ridicat, corpul peștelui produce o secreție abundentă de mucus pe tegument și pe partea interioară a branhiilor. Valorile extreme de pH produc iritarea țesuturilor, în special ale celui branhial; pe branhii și pe partea ventrală a corpului peștilor apar hemoragii; post-mortem, pe tegument și branhii, există o cantitate mare de mucus cu sânge (apos și închis la culoare)

6.1.3. Cerințe față de suprasaturările cu gaze

Suprasaturarea apei cu gaze atmosferice se află la originea emfizemelor cutanate (bule de gaz sub tegument) sau a emboliilor gazoase care se produc la ihtiofaună după o expunere a acestora timp de 2 zile la saturații gazoase ≥ 110-115 %. Pe măsură ce saturația crește, durata de expunere necesară declanșării tulburărilor aerului de la starea gazoasă la cea solvită în organismul peștilor generează aceste tulburări. Saturarea apei în gaze crește odată cu presiunea atmosferică și hidrostatică și descrește pe măsură ce temperatura apei crește.

Cauzele suprasaturării apelor în gaze solvite pot fi atât naturale cât și induse. Aerul atmosferic, structura geologică a solului din care apele se pot încărca cu gaze, intensificarea procesului de fotosinteză combinată cu creșterea temperaturii și scăderea bruscă a presiunii atmosferice, ca și zăpada, sunt câteva din cauzele naturale ce pot genera suprasaturarea gazoasă a apelor. Dintre cauzele induse, încălzirea bruscă cu peste 10°C a apei ce provine de la centralele termice, utilizarea aerului comprimat în diferitele sisteme de creștere a peștelui sau la transportul acestuia, sunt cele mai comune.

Suprasaturările gazoase sunt date, în principal, de creșterea conținutului de azot, oxigen, dioxid de carbon. Aceste gaze infiltrează țesuturile peștilor provocându-le boala bulelor de gaz.

6.1.4. Cerințe față de conținutul de oxigen din apă

Conținutul insuficient de oxigen din apă conduce la asfixia peștelui sau la scăderea performanțelor acestuia încetinirea creșterii, slaba asimilare a ranei, sensibilitate accentuată la agresiuni. Slaba oxigenare a apei onstituie un factor de stres pentru pești. În condiții de slabă oxigenare a apei, peștii manifestă anorexie dau semne de hipoxie, se aglomerează în locurile unde curentul este mai puternic, respiră la suprafață (pipează), au tendința de a părăsi mediul nefavorabil. Ritmul respirator se accentuează până la moarte care, survine cu mișcări spasmodice ce alternează cu perioade de calm. După cum este știut, cerințele peștilor față de conținutul de oxigen din apă variază funcție de specie, vârstă, momentul fiziologic, starea de sănătate, performanțele de creștere, etc.

Oxigenul pătrunde în apă prin difuziune din aer și de asemenea din asimilarea fotosintetică a plantelor acvatice. Pe de altă parte, el este consumat în procesul de descompunere microbiană a substanțelor organice moarte, în oxidarea unor compuși organici cași în procesul de aspirație a organismelor vii din apă. Concentrația de oxigen solvit în apă se exprimă în mg/l sau în procente de saturare. Temperatura apei, presiunea atmosferică și conținutul de săruri solvite sunt elementele care se iau în calcul atunci când se face conversia din mg/l în procente de saturare. Diferitele specii de pești au cerințe diferite față de concentrația de oxigen din apă. Astfel, salmonidele, prezintă particularități speciale față de acest factor, concentrația optimă pentru ele fiind de 8 ÷ 10 mg/l; dacă nivelul acesteia scade sub 3 mg/l, peștii manifestă simptome de asfixie; Ciprinidele sunt mai puțin pretențioase, concentrația optimă de oxigen de acer ele au nevoie fiind de 6 ÷ 8 mg/l; când nivelul acesteia scade sub 1,5-2 mg/l, apar semnele asfixiei.

Cerințele peștelui față de cantitatea de oxigen solvit în apă depinde, de asemenea, de temperatura apei, nivelul pH-ului, concentrația de gaz carbonic, intensitatea metabolismului, starea de stres, ca și de alți factori, elementele majore fiind însă temperatura, greutatea medie individuală și totală a peștelui / unitatea de volum apă. Cerința de oxigen crește odată cu temperatura apei și cu greutatea peștelui/ unitatea de volum apă. (ex. o creștere a temperaturii apei de la 10°C la 20°C, dublează cerința în oxigen a peștelui) Factorul cel mai frecvent responsabil de scăderea concentrației de oxigen din apă este poluarea cu substanțe organice provenite din apele reziduale (din agricultură, industria alimentară, canalizările publice). Substanțele organice sunt descompuse de către microorganisme, proces în care se consumă oxigen luat din apă. Concentrația de substanțe organice din apă și capacitatea lor de a prelua oxigenul necesar în descompunere sunt evaluate prin determinări chimice, respectiv consumul chimic de oxigen (CCO) și consumul biochimic de oxigen (CBO5).

Nivelurile optime de CCO și CBO5 variază de la un grup la altul, astfel:

• pentru ciprinide, nivelul optim de CCO este de până la 20 ÷ 30 mg/ l, iar de CBO5 de până la 8 ÷ 15 mg/ l O2;

• pentru salmonide, nivelul optim de CCO este de până la 10 mg/ l O2, iar de CBO5 de până la 5 mg/ l O2.

Peștele poate muri frecvent prin sufocare iarna, în bazinele dens populate, ca și vara în apele poluate, cu temperaturi ridicate și curenți slabi.

În bazinele puternic eutrofizate, deficiența în oxigen apare adesea vara, în zorii zilei, ca rezultat a creșterii consumului de oxigen în procesul de descompunere bacteriană a substanțelor organice moarte și de dezasimilare din plantele acvatice sau poate fi cauzată de dezvoltarea în exces a zooplanctonului. Deficiența în oxigen solvit în apă provoacă peștelui starea de sufocare și în cele din urmă moartea; diferitele specii mor succesiv, funcție de cantitatea de oxigen de care au nevoie.

Peștii expuși deficitului de oxigen nu se mai hrănesc, înoată aproape de suprafața apei, respiră întretăiat, se aglomerează la gurile de alimentare, sunt apatici, lipsiți de reactivitate, pierd reflexul de orientare și mor. Modificările anatomopatologice majore ce se petrec în corpul peștilor afectați de deficitul de oxigen din apă sunt: paliditatea pronunțată a tegumentului, congestia până la cianoză a branhiilor, franjurarea acestora, apariția unor mici hemoragii în camera anterioară a ochiului, pe tegument, pe operculele branhiale. La majoritatea peștilor răpitori gura este spasmodic deschisă, iar operculele branhiale sunt larg deschise.

Prejudiciile cauzate peștelui de prezența unei cantități mari de oxigen în apă este rar întâlnită. Saturarea în oxigen critică pentru mulți pești, după cum s-a mai arătat este de 250 ÷ 300 %. Peștii pot fi afectați de valorile saturației mai mari de acest nivel; în acest caz, branhiile lor capătă o culoare anormală roșu-deschis iar marginile lor sunt franjurate. Excesul de oxigen din apă duce la paralizia peștelui.

6.1.5. Cerințe față de substanțele azotate

Substanțele azotate patogene pentru pești sunt amoniacul (NH3) și nitriți (NO2–). Ele rezultă prin descompunerea materiei organice moarte, reducerea nitraților și nitriților prezenți în apă, și din diverse surse de poluare sau, pot fi produși de metabolism cum este cazul amoniacului. Dintre stările patologice provocate peștilor de substanțele azotate, cele mai frecvente sunt intoxicațiile cu amoniac și azotiți. După proveniența lor, substanțele toxice pot fi endogene (produși de degradare, rezidii metabolice) și exogene (substanțe existente în mediul acvatic). Toxicele exogene pot avea o acțiune locală (cazul unor substanțe caustice care acționează la suprafața corpului) sau pot fi resorbtive, afectând întregul organism al peștelui după pătrunderea lor în acesta (prin branhii, tractus digestiv, tegument).

Acțiunea substanțelor toxice este influențată de diferiți factori interni și externi. Dintre aceștia din urmă, rol important au temperatura, pH-ul și concentrația apei în oxigen, astfel:

cu cât temperatura apei este mai ridicată, cu atât mobilitatea toxicului crește;

cu cât concentrația de oxigen din apă crește, cu atât toxicitatea scade;

odată cu ridicarea valorii pH-ului, toxicitatea amoniacului din apă crește;

la scăderea valorii pH-ului, crește toxicitatea cianurilor din apă.

Unele efecte ale diverselor substanțe toxice se suprapun și se însumează, altele se contracarează, prin urmare doza toxică a unei substanțe depinde de concentrația acesteia în apă și de timpul de expunere asupra organismului.

6.1.5.1. Amoniacul

Raportul dintre cele două forme de amoniac depinde de pH-ul și temperatura apei (tabelul 5.1). Trecerea ionului amoniu (NH4+) in amonaic se face cu atât mai puternic cu cât temperatura apei și pH-ul sunt mai ridicată.

În funcție de pH-ul și temperatura apei există o dependența a conținutului de amoniac NH3 în funcție de procentul din amoniu total (tabelul 6.1).

Tabelul 6.1 Dependența conținutului de amoniac

Amoniacul în stare nedisociată (NH3) pentru pești este toxic respirator și nervos, penetrând ușor barierele tisulare. Amoniacul are afinitate specială pentru encefal, ceea ce explică simptomele nervoase intens manifestate la pești în caz de intoxicație cu această substanță. În urma testelor e toxicitate acută a amoniacului nedisociat (NH3) efectuate la pești, s-a stabilit pentru ciprinide un nivel al concentrației letale (LC50) de 1 ÷ 1,5 mg NH3/ l apă, iar pentru salmonide de 0,5 ÷ 0,8 mg NH3/ l apă.

Concentrația maximă admisă de amoniac nedisociat în apă este de 0,05 mg/l pentru ciprinide și de 0,0125 mg/l pentru salmonide (Svobodova, Z. 1991) În acțiunea toxică a amoniacului se disting două situații:

• autointoxicația ce se produce atunci când NH3 rezultat din degradarea proteinelor nu se poate elimina din organism din diverse cauze (nivel ridicat de pH, deficit de oxigen, traumatizarea branhiilor, etc); nivelul de amoniac din sânge în acest caz este foarte crescut;

• intoxicația, când conținutul de NH3 din apă este crescut și ca urmare, o cantitate din acesta pătrunde în organismul peștelui, crescând mult concentrația sa în sângele peștelui.

Amoniacul rezultat din degradarea proteinelor se elimină prin branhii în proporție de 90-95 %, restul prin rinichi, dacă pH-ul apei este neutru sau ușor alcalin. La creșterea pH-ului apei peste anumite limite, are loc blocarea branhiilor și producerea autointoxicației.

Amoniacul rezultat prin metabolismul proteic nu se mai elimină la cota normală (90-95 %) prin branhii, acumulându-se în organism până la praguri toxice, aceasta fiind o autointoxicație (intoxicația endogenă). Intoxicația exogenă se produce prin prezența amoniacului în apă peste limitele admise, ca urmare a înfloririlor algale, vegetației abundente, descompunerilor organice, populărilor dense, diverselor surse de poluare.

6.1.5.2. Nitriți și nitrați

Nitriții sunt substanțe azotate ce însoțesc nitrații și amoniacul din apele de suprafață dar ei, se găsesc într-o concentrație mai mică, datorită instabilității lor, fiind ușor oxidați sau reduși pe cale chimică și biochimică.

Sursa principală de poluare cu nitriți și nitrați a apelor naturale o constituie îngrășămintele minerale și organice distribuite în bazinele hidrografice sau provenind de pe terenurile agricole, de la diferite industrii, etc. Nitriții iau naștere, de asemenea, din degradarea materiei organice moarte în condiții de anaerobioză sau pot rezulta din reducerea nitraților. Toxicitatea nitriților pentru pești variază funcție de unii factori interni și externi (specia de pește, vârsta și starea acestuia, calitatea apei, etc.) a căror rol nu este încă pe deplin elucidat. Nitrit-ionii pătrund în corpul peștilor prin intermediul moleculelor de clor, principala lor cale de penetrare fiind branhiile. În sânge, nitriții sunt legați de hemoglobină conducând la creșterea concentrației de methemoglobină care, după cum este cunoscut, reduce capacitatea de transport a oxigenului. Creșterea cantității de methemoglobină este evidențiată printr-o colorație brună a sângelui și branhiilor peștelui. Dacă cantitatea de methemoglobină formată în sânge nu depășește nivelul de 50 % din hemoglobina totală, peștele, în mod obișnuit, supraviețuiește

În condițiile în care, peștii expuși unei concentrații crescute de azotiți din apă au în sânge o cantitate mai mare de methemoglobină (70-80 % din cantitatea totală de hemoglobină) ei devin apatici, pierd capacitatea de orientare nu mai reacționează la stimuli, au o respirație accelerată, mor prin asfixie.

Peștii pot supraviețui intoxicării cu azotiți, datorită transformării methemoglobinei în hemoglobină, proces ce are loc sub acțiunea enzimei reductază conținută de eritrocite. Prin acest proces, cantitatea de hemoglobină poate fi restabilită la valoarea normală în decurs de 24 ÷ 48 ore, dacă ihtiofauna este eliberată de presiunea nitriților din apa naturală. În ce privește influența pe care o au unii factori chimici asupra toxicității nitriților, literatura de specialitate subliniză rolul clorurilor, al carbonaților acizi de potasiu, de sodiu și de carbon, ca și al conținutului de oxigen din apă (Lewis, W.M.și Marris, D.P. 1986, citați de Svobodova, Z., 1991). Astfel, în timp ce clorurile influențează pozitiv traversarea branhiilor de către nitriti, carbonații acizi de potasiu si sodiu inhibă acest pasaj. În ce privește conținutul de oxigen din apă, nivelul optim al acestuia compensează capacitatea redusă de transport a sa de către sângele peștelui încărcat cu methemoglobină.

Concentrațiile de nitriți din apă situate la un nivel de 20-40 % din doza letală, pot încetini ritmul de creștere al peștelui fără însă a-i provoca acestuia alte tulburări. Tineretul este mai rezistent la intoxicațiile cu amoniac, comparativ cu peștii mai vârstnici. Pentru a estima concentrația de nitriți din apă care să asigure supraviețuirea peștelui, este necesar a se monitoriza raportul azotiți/ cloruri, care în cazul culturilor de păstrăv trebuie să fie în jur de 17; pentru culturile de pești cu importanță economică mai mică, acest raport poate fi în jur de 8 (Svobodova, Z., 1991).

Nivelul maxim admis de azotiți în apă care să protejeze peștele de efectele toxice ale acestora trebuie să fie sub 0,2 mg NO2¯ /l. În ce privește toxicitatea nitraților asupra peștilor, aceasta este mai redusă. Acțiunea toxică a nitraților se face simțită la valori situate peste 1000 mg/l. Nivelul maxim admis de nitrați în apă trebuie să fie sub 20 mg/l în cazul culturilor de păstrăv curcubeu și sub 80 mg/l în cele de crap.

6.1.6. Cerințe față de fenoli

Fenolii, derivați hidroxilici a hidrocarburilor aromatice, ajung în apele de suprafață prin efluenți industriali, în special odată cu apele reziduale rezultate din procesarea termică a cărbunelui, din rafinăriile petroliere, de la fabricile de produse sintetice, precum și de la alte segmente industriale. Fenolii se grupează în monohidroxilici (fenolul, crezolul, naftolul, xilenolul) și polihidroxilici (pirocateholul, resorcina, hidrochinona, pirogalolul, floroglucina). În apele fenolice, rezultate de la distilarea cărbunilor, foarte importante sub aspectul nocivității sunt substanțele însoțitoare (acizi organici, aldehide, cetone, alcooli, piridina, chinoleină, ceanuri, hidrogen sulfurat, sulfuri, amoniac, săruri de amoniu). Fenolii exercită o acțiune nocivă asupra bazinelor acvatice prin:

consumarea oxigenului dizolvat în apă;

imprimarea unui gust și miros caracteristic apei, mai ales când aceasta este tratată cu clor, formându-se clor fenoli;

imprimarea unui gust și miros specific cărnii de pește, chiar la concentrații foarte mici;

alungarea sau distrugerea faunei acvatice.

Asupra peștilor, fenolii exercită o acțiune neurotoxică și iritantă. Concentrația maximă admisă în apele de suprafață este de 0,001 mg/l pentru fenol, 0,003 mg/l pentru cresol, 0,004 mg/l pentru resorcină și 0,001 mg/l pentru hidrochinonă. Concentrații de 0,1 mg fenoli / l apă și de 0,02 mg clorfenoli/ l apă sunt suficiente pentru a provoca schimbări în proprietățile senzoriale ale cărnii peștelui. Concentrațiile letale pentru pești a diferiților compuși fenolici sunt:

• hidrochinonă, 0,2 mg/l apă;

• naftol 2-4 mg/l apă;

• fenol, crezol, pirocatehol, xilenol, 2-20 mg/l apă;

• resorcină, pirogalol, 10-50 mg/l apă;

• flaroglucin, 400-600 mg/l apă;

Fenolii sunt pentru pești, otrăvuri neurotoxice care afectează sistemul nervos central. Semnele clinice ale intoxicării se caracterizează printr-o mare agitație, creșterea iritabilității, sărituri la suprafața apei, pierderea echilibrului și spasme musculare. Post mortem la peștii de la suprafața apei se constată un strat suspect alb acoperit cu mucus; expunerea la temperaturi ridicate, cauzează hemoragii pe partea inferioară a corpului. Expunerea de lungă durată la concentrații joase, conduce la schimbări distrofice și necrobiotice în creier, organele parenchimatice, sistemul circulator și branhii.

6.1.7. Cerințe față de petrol și produsele petroliere

Petrolul și produsele de prelucrare ale acestuia sunt responsabile cel mai mult de poluarea apelor de suprafață ca și a pânzei freatice. Aceste produse sunt responsabile pentru majoritatea accidentelor de poluare ce se petrec în lume, accidente care în mare parte se datorează neglijenței în depozitare, manipulare, transport, defecte atribuite direct sau indirect, factorului uman. Petrolul și produsele petroliere pătrund, de asemenea, în mediul acvatic odată cu apele reziduale, aceste surse de poluare includ activitățile inginerești și metalurgice, precum și industria autovehiculelor, serviciile șireparații ale acestora. Nici un produs rezultat din procesarea petrolului nu se solubilizează în apă, existând diferențe mari între petrol și produsele de procesare ale acestuia privitor la toxicitatea lor pentru ecosistemele acvatice.

Toxicitatea variază funcție de compoziția chimică a diferitelor produse, de solubilitatea lor în apă, de gradul de emulsionare și alți factori. Fracțiunile petroliere ușoare (kerosen, petrol) sunt considerate mult mai toxice pentru pești decât fracțiunile grele (uleiurile).

Există de asemenea diferențe în ce privește sensibilitatea diferitelor specii de pești la petrol și produse petroliere. Astfel puietul de pești răpitori (avat, șalău, păstrăv) manifestă o mare sensibilitate la produsele petroliere. Când produsele petroliere pătrund în bazinele acvatice, ele se întind în suprafață reducând astfel difuzia oxigenului din aer în apă (în special în apele stagnante). În cazuri de poluare a apelor curgătoare, poluantul nu formează un strat compact pe suprafața apei, dar, produsele petroliere emulsionate contaminează mecanic branhiile peștelui și astfel, capacitatea lor respiratorie se reduce.

Produsele petroliere conțin de asemenea variate substanțe foarte toxice, solubile în apă, care pătrund în corpul peștilor și produc imediat intoxicarea acestora. Acestea includ acidul naftenic care este un toxic nervos acutși este capabil de a omorî peștele la concentrații de 0,03 -0,1 mg/l.

Simptomele de dereglare a funcției sistemelor nervos ca și a celui respirator predomină în cazurile de intoxicație acută cu petrol și produse petroliere.Toxicitatea nu este dată numai de petrol și produsele rezultate din procesarea acestuia; ecosistemele acvatice și fermele piscicole sunt rău afectate de mirosul și gustul de ulei al apei și organismelor care trăiesc într-o asemenea apă. Din acest considerent, sunt preferate mijloacele senzoriale pentru analizele toxicologice, în determinarea cantităților maxime admise de petrol și produse petroliere care pot fi conținute în apă. Pentru diferitele substanțe care derivă din petrol concentrația maximă admisă se situează între 0,002 ÷ 0,025 mg/l.

5.2. Considerații privind starea ecosistemelor acvatice în secțiunile de monitorizare

Ihtiofauna ca parte componentă a ecosistemelor acvatice, se află în relații multiple, reciproce, directe sau indirecte cu celelalte componente ale ecosistemului și funcționează fiind influențate de particularitățile hidrologice, hidrochimice și hidrobiologice ale cursului de apă, fiind creeate anumite condiții abiotice și biotice pentru existența lui.

Evaluarea stării ecologice a ecosistemelor acvatice împreună cu starea fizică și chimică a apei ne permite analize detaliate a  proceselor naturale hidrodinamice, chimice, biochimice, ce au loc în apele naturale poluate, alegerea ihtiofaunei ca sistem principal de evaluare este nuanțată deoarece este ultima verigă trofică a unui ecosistem de tip râu care poate interactiona cu omul.

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de materiile în suspensie

Caracteristica principală a cursurilor de apă o prezintă încărcarea variabilă cu materii în suspensie și substanțe organice, încărcare legată direct proporțional de condițiile meteorologice și climatice. Acestea cresc în perioada ploilor, ajungând la un maxim în perioada viiturilor mari de apă și la un minim în perioadele de îngheț. Deversarea unor efluenți insuficient epurați a condus la alterarea calității cursurilor de apă și la apariția unei game largi de impurificatori: substanțe organice greu degradabile, compuși ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergenți etc.

Fig. 5.1. Concentrația de materii în suspensie în secțiunile de prelevare

Din cercetările efectuate în secțiunile de prelevare aplasate în bazinul hidrografic al Jiului de Est, conținutul ridicat de materii în suspensie se regăsește în jumătatea inferioară afecând ihtiofauna dar în același timp daca materiile în suspensie au un conținut ridicat de acid humic, UV-B (care grăbește arsul de soare) penetrează doar câtiva milimetri.

Astfel starea ecosistemelor aparținătoare familiilor Salmonidae și Cyprinidae nu prezintă alterări substanțiale din punct de vedere al materiilor în suspensie, valorile medii obținute situându-se în standardele de calitate chimice și ecologice.

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de pH-ul apei

Concentrația ionilor de hidrogen din apă și capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din proprietățile esențiale ale apelor de suprafață și subterane, pe această cale asigurându-se un grad de suportabilitate natural față de impactul cu acizi sau baze, sărurile de Na+ , K+ , Ca2+ și Mg2+ jucând un rol esențial în acest sens.

În bazinul hidrografic al Jiului de Est, pH-ul apei este cuprins în intervalul de confort pentru ecosistemele acvatice din familia Salmonidae, neexistând abateri de la acest interval, din punct de vedere ecologic asupra ecosistemelor acvatice nu există presiuni exercitate de poluarea cu compuși anorganici. De subliniat că această capacitate de tamponare a pH–ului este deosebit de importantă nu numai pentru echilibrele din faza apoasă, dar și pentru cele de la interfața cu materiile în suspensie, respectiv cu sedimentele.

Fig. 5.2. pH-ul apei în secțiunile de prelevare

Creșterea alcalinității sau acidității apei nu este însoțită de variații corespunzătoare ale pH-ului, datorită capacității de tamponare de care dispun îndeosebi apele naturale. Principalul sistem tampon al apelor naturale îl reprezintă sistemul acid carbonic dizolvat/ carbonați, pentru care pH-ul apei are valori cuprinse între 6,5 ÷ 8,5.

Fig. 5.3. pH-ul apei în secțiunile de prelevare

Starea ecosistemelor aparținătoare familiei Salmonidae nu prezintă devieri de la intervalul optim de pH-ului, pentru dezvoltarea și întreținerea vieții acvatice. Starea ecosistemelor aparținătoare familiei Cyprinidae prezintă mici devieri de la intervalul optim de pH-ului, care pot afecta speciile din familia Cyprinidae, existând posibilitatea unei reduceri a dispersiei speciilor în părțile superioare a bazinului hidrografic, cu efecte îngrijorătoare asupra ecosistemelor acvatice deoarece în final se va ajunge la o competiție între speciile famililor, rezultând înlăturarea unuia dintre competitori fiind un element costisitor din punct de vedere energetic.

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de O2 apei

Cel mai important parametru de calitate al apei din râuri și lacuri este conținutul de oxigen dizolvat, deoarece oxigenul are o importanță vitală pentru ecosistemele acvatice.

Conținutul în oxigen al apei râurilor este rezultatul următoarelor acțiuni antagoniste: – reabsorbția oxigenului din atmosferă la suprafața apei prin difuzie lentă sau prin contact energic, interfața apa – aer prezentând o importanță deosebită în acest sens. Acest transfer este serios perturbat de prezența poluanților cum ar fi detergenții și hidrocarburile;

– fotosinteza, care poate asigura o importantă realimentare cu oxigen a apei, ajungându-se la valori care pot depăși saturația;

Fig. 5.4. Concentrația oxigenului dizolvat în secțiunile de prelevare

Ihtiofauna aparținătoare familiei Salmonidae (Salmo trutta fario, Thymallus thymallus) o ihtiofaună sensibilă la variațiile oxigenului dizolvat în apă și cu o cerință destul de mare, apropiată de suprasaturare. Partea superioară a bazinului hidrografic al Jiului de Est este caracterizată de o suprasaturare a concentrației de oxigen în apă, iar în partea inferioară concentrația de oxigen dizolvat revine în limitele normale (fig. 5.4).

Fig. 5.5. Concentrația oxigenului dizolvat în secțiunile de prelevare

Ihtiofauna aparținătoare familiei Ciprinidae (Barbus petenyi sau Barbus meridionalis petenyi, Romanogobio uranoscopus, Alburnus alburnus, Thymallus thymallus, Squalius cephalus), fără preferințe mari privind concentrația oxigenului dizolvat în apă. Partea superioară a bazinului hidrografic al Jiului de Est este caracterizată de o suprasaturare a concentrației de oxigen în apă, iar în partea inferioară concentrația de oxigen dizolvat revine în limitele normale (fig. 5.5).

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de CBO5 apei

Mineralizarea biologică a substanțelor organice este un proces complex, care în apele bogate în oxigen se produce în două trepte. În prima treaptă se oxidează în special carbonul din substratul organic (faza de carbon), iar în a doua fază se oxidează azotul (faza de nitrificare). Din determinările de laborator s-a tras concluzia că este suficient să se determine consumul de oxigen după cinci zile de incubare a probelor (CBO5).

Fig. 5.6. Consumul biochimic de oxigen în secțiunile de prelevare

Bazinul hidrografic al Jiului de Est nu are o apă calitativă din punct de vedere ecologic (Fig. 5.6) pentru creșterea și dezvoltarea populațiilor de salmonide. În bazinul hidrografic al Jiului de Est, doar râul Taia prezintă condiții optime pentru creșterea și dezvoltarea ihtiofaunei.

Fig. 5.7. Consumul biochimic de oxigen în secțiunile de prelevare

Din punct de vedere al consumului biochimic de oxigen, bazinul hidrografic al Jiului de Est are o apă calitativă din punct de vedere ecologic (Fig. 5.7) pentru creșterea și dezvoltarea populațiilor de ciprinide.

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de concentrația nitriții și nitrații din apă

Compuși ai azotului. Amoniacul, nitriții și nitrații constituie etape importante ale prezenței azotului în ciclul său biogeochimic din natură și implicit din apă. Azotul este unul dintre elementele principale pentru susținerea vieții, intervenind în diferite faze de existență a plantelor și animalelor. Azotul amoniacal decelat în cursurile de apă poate proveni dintr-un mare număr de surse:

– din ploaie și zapadă, care pot conține urme de amoniac ce variază între 0,1 – 2,0 mg/l;

– în apele de profunzime, curate din punct de vedere biologic și organic, amoniacul poate apare prin reducerea nitriților de către bacteriile autotrofe sau de către ioni feroși conținuți;

– în apele de suprafață apar cantități mari de azot amoniacal prin degradarea proteinelor și materiilor organice azotoase din deșeurile vegetale și animale conținute în sol. Această cantitate de azot amoniacal este în cea mai mare parte complexată de elementele aflate în sol și numai o mică cantitate ajunge în râuri.

– un număr mare de industrii (industria chimică, cocserie, fabrici de gheață, industria textilă etc.) sunt la originea alimentării cu azot amoniacal a cursurilor de apă.

Nitriții constituie o etapă importantă în metabolismul compușilor azotului, ei intervenind în ciclul biogeochimic al azotului ca fază intermediară între amoniac și nitrați. Prezența lor se datorește fie oxidării bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitraților.

Fig. 5.8. Concentrația de nitriți în secțiunile de prelevare

Încărcătura cu nitriți a bazinului hidrografic al Jiului de Est este foarte redusă în amonte crescând spre avalul bazinului (Fig.5.8), astfel, din punct de vedere ecologic se creează o barieră cu concentrații mari (de 3 ori limita) fiind, diminuate schimburile informaționare, energetice și de biomasă între Jiul de Est și râul Jiu.

Nitrații constituie stadiul final de oxidare a azotului organic. Azotul din nitrați, la fel ca și cel din nitriți sau amoniac, constituie un element nutritiv pentru plante și, alături de fosfor, este folosit la cultura intensivă în agricultură. Prezența nitraților în apele naturale se poate explica prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

Fig. 5.9. Concentrația de nitrați în secțiunile de prelevare

Concentrația de nitrați în apa bazinului hidrografic al Jiului de Est este foarte redusă (Fig.5.9), deoarece oxidarea amoniului nu a fost surprinsă în stadiu avansat de oxidare, sau procesele fizico-chimice combinate cu morfologia zonei, transformă amoniacul și nitriții direct în azot molecular.

Starea ecosistemelor acvatice în funcție de concentrația de fenoli din apă

Fenolul este un compus cu un caracter ușor acid provenit în principale de la depozitarea deșeurilor provenite de la exploatarea și prelucrarea lemnului. Substanțele organice provenite din masa lemnoasă ca: suspensii, soluții coloidale și substanțe dizolvate (acizi volatili, în special acid acetic și formic, acizi nevolatili, mono și polizaharide, precum și hemiceluloze în proporții variabile [18] pot manifesta influențe asupra apelor de suprafață prin consumarea oxigenului dizolvat în apă, datorită aportului considerabil de substanțe organice.

Fig. 5.10. Concentrația de fenoli în secțiunile de prelevare

În majoritatea secțiunilor din bazinul hidrografic la Jiului de Est, condițiile de calitate ecologică nu sunt îndeplinite pentru conținutul de fenoli din apă, remarcându-se depășiri si de 6 ori a valorii maxime la care ihtiofauna acvatică se poate dezvolta și reproduce fără a exista perturbații exterioare sau modificări în materialul genetic.

CAPITOLUL 7

ANALIZA IMPACTULUI GENERAT DE ACTIVITĂȚILE ECONOMICE DIN ESTUL VĂII JIULUI

Analiza impactului generat de minerit

Analiza impactului generat de microagricultura locală

Analiza impactului generat de exploatarea și prelucrare a lemnului

CAPITOLUL 8

EXTINDEREA IMPACTULUI GENERAT DE ACTIVITĂȚILE ECONOMICE DIN ESTUL VĂII JIULUI

Mișcarea turbulentă a fluidelor reale în râuri este caracterizată prin supunerea peste mișcarea principală, în direcția de curgere, a unei mișcări de agitație a particulelor de fluid, deosebit de complexă. Mișcarea de agitație are loc la nivelul macroscopic, al particulelor și a grupurilor de particule. În mișcarea turbulentă liniile de curent nu sunt paralele între ele în direcția curgerii, ci se încrucișează, iar în masa fluidului apar vârtejuri dispuse în mod dezordonat. Viteza de mișcare turbulentă prezintă o tendință de a defini o valoare medie și o oscilație permanentă în jurul acestei valori medii.

În urma unei analize din punct de vedere al accesibilității, disponibilității, modelului de transport și dispersie utilizat, rafinamentul și acurateței datelor de intrare necesare au fost identificate mai multe programe pentru modelarea dispersiei în apă printre care: Ansys CFX, ADIOS 2, Delft3D-WAQ, MERIS, Surface-water Solution etc. Din acest grup a fost ales programul Surface-water Solution care utilizează pentru modelarea parametriilor hidrodinamici în râuri modulul RMA2 iar pentru dispersia poluanțiilor modul RMA4.

Surface-water Solution este destinat procesului de modelare a apelor de suprafață care permite gestionarea procesului de la importul de date topografice și hidrodinamice până la vizualizarea și analiza soluțiilor pe diferite module. Cu ajutorul SMS pot fi generate modele numerice pentru aplicații cu privire la dinamica fluvială și riverană, modelarea prin canale de scurgere, modelarea energiei valurilor, predicția inundațiilor, dispersia poluanțiilor. [SMS MANUAL.].

Pentru simularea dispersiei poluanților în apele de suprafață cu ajutorul programului Surface-water Solution trebuiesc parcurse 2 etape:

1. În prima etapă au fost determinate elementele de dinamica a sectorului modelat prin intermediul unui modul denumit RMA2, având ca date de intrare topografia și batimetria râului precum și elemente de dinamică.

2. În etapa a doua s-a determinat evoluția câmpului de concentrații ale poluanților prin intermediul unui modul denumit RMA4, având ca date de intrare informațiile furnizate de modului RMA2.

8.1. Determinarea elementelor de dinamica – modul RMA2

Aplicația RMA2 este un model bidimensional în plan orizontal, în care accelerațiile pe direcție vertical sunt neglijabile. Se utilizează pentru rezolvarea problemelor de dinamică și statică, de exemplu calculul nivelurilor apei și a distribuției vitezelor în jurul unor insule, curgerea pe sectoare de râu cu zone umede, niveluri și spectre hidrodinamice ale mișcării în rîuri, lacuri, delte, estuare etc. [*** Surface Water Modeling System – RMA2. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011.]. Caracteristicile regimului turbulent se precizează prin utilizarea coeficienților de vîscozitate turbulentă

Aplicația RMA2 folosește sistemul de ecuații Navier-Stokes sub forma Reynolds după coordonatele carteziene x și y împreună cu ecuația de continuitate pentru fluide incompresibile în mișcare turbulentă cu suprafață liberă:

ecuațiile Navier-Stokes (ecuatia 8.1 și ecuatia 8.2)

– ecuația de continuitate (ecuația 8.3)

unde ℎ este adâncimea apei (m); 𝑢 – viteza locală în direcția 𝑥 (m/s); 𝑣 – viteza locală în direcția 𝑦 (m/s); 𝑡 – timpul (s); 𝜌 – densitatea apei (kg/m3); 𝑔 – accelerația gravitațională (m/s2); 𝐸 – coeficienții de vâscozitate turbulentă (Pa.s sau kg/m/s), care se calculează automat utilizând numărul Peclet: , în care este viteza rezultantă medie, iar 𝑑x – elementul de lungime în direcția fluxului; 𝐻 – cota geodezică a patului albiei (m); 𝑛 – coeficientul Manning al rugozității; 𝜁 – coeficientul empiric referitor la frecarea cu aerul; 𝑉𝑎 – viteza vântului (m/s); 𝜓 – direcția vântului (grade în direcția inversă acelor de ceasornic de la axa pozitivă x); 𝜔 – viteza unghiulară de rotație a Pămîntului (rad/s); 𝜑 – latitudinea locului [*** Surface Water Modeling System – RMA2. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011].

Programul realizează modelul matematic al mișcării apei – determină câmpul de viteze locale mediate pe verticală 𝑢 și 𝑣, viteza rezultantă medie, precum și adâncimea apei.

Sistemul de ecuații este rezolvat prin folosirea metodei elementelor finite cu utilizarea metodei Galerkin a reziduurilor ponderate. Funcțiile de interpolare sunt de gradul doi pentru viteze și de gradul întâi pentru adâncimi fiind rezolvate prin metoda de integrare Gauss. Derivatele în raport cu timpul sunt înlocuite cu aproximații ale diferențelor finite neliniare fiind presupus faptul că variabilele utilizate diferă pentru fiecare interval de timp astfel: [[*** Surface Water Modeling System – RMA2. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011.].

unde a, b și c sunt constante.

La procesul de discretizare a domeniului studiat pot fi folosite elemente unidimensionale, bidimensionale precum și elemente speciale, cum ar fi cele de tranziție, de legătură și elemente care reprezintă structuri/construcții de control. În aplicația RMA2 cel mai utilizat tip de elemente este reprezentat de elementele pătratice bidimensionale, care sunt triunghiulare (trei colțuri și trei noduri la mijloc) și patrulatere (patru colțuri și patru noduri la mijloc). Un element pătratic bidimensional are o lungime și o lățime determinată de pozițiile nodurilor din colțurile ce definesc elementul. Adâncimea apei la orice locație într-un element bidimensional este obținută prin interpolarea adâncimilor nodurilor din colțurile care definesc elementul.

Primul pas în procesul de simulare este stabilirea condițiilor limită cu privire la debitul și nivelul apei, precum și condițiile inițiale (viteza și adâncimea) la momentul 𝑡 = 0.

Soluția este complet implicită, iar setul de ecuații diferențiale este rezolvat simultan prin schema de iterație non-liniară Newton-Raphson. Codul computerului execută soluția cu ajutorul unui solver, care asamblează o porțiune a matricei și o rezolvă înainte de a asambla următoarea porțiune a matricei. Astfel datele de ieșire ale programului RMA2 sunt utilizată ca date de intrare pentru aplicația RMA4.

Principala limitare a modulului RMA2 este neglijarea accelerației în plan vertical utilizând doar două dimensiuni în plan orizontal astfel nefiind recomandată utilizarea modulului pentru rezolvarea problemelor în apropierea vârtejurilor unde vorticitatea sau accelerația pe vertical este de interes primar. Efectele fluxului stratificat vertical sunt dincolo de capacitățile modului RMA2 deoarece este un model de calcul al suprafeței libere pentru probleme de debit subcritic. Mai mult fluxurile complexe în care variațiile verticale ale variabilelor sunt importante evaluat folosind un model tridimensional. [*** Surface Water Modeling System – RMA2. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011.].

8.2. Determinarea evoluției câmpului de concentrații – modulul RMA4

Aplicația RMA4 este un modul din ale Surface Water Solution, care se folosește pentru simularea numerică a proceselor de advecție – difuzie la o adâncime medie într-un sistem acvatic [*** Surface Water Modeling System – RMA4. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011.]. Acest modul poate fi aplicat la analiza evoluției oricărei substanțe poluante conservative aflată în suspensie sau dizolvată în apă, precum și la analiza proceselor fizice de migrație și amestec al substanțelor nonconservative în râuri, lacuri și estuare. În funcție de datele de intrare acest modul folosește hidrodinamica rezultată din RMA2 și calculează evoluția cîmpului de concentrații.

În acest modul se utilizează ecuația fundamentală de advecție-dispersie:

unde 𝑐 este concentrația de poluant (mg/dm3); 𝐷𝑥 și 𝐷𝑦 – coeficienții de difuzie turbulentă în direcțiile 𝑥 și 𝑦; 𝑘 – constanta de degradare (s-1); 𝜎 – termenul sursă locală de poluant (unitatea de măsură a concentrației/s); ℎ – adâncimea apei (m); 𝑅(𝑐) – precipitații/evaporație (unitatea de măsură a concentrației m/s). Primul termen al ecuației semnifică variația locală a concentrației; al doilea este termen advectiv în direcția 𝑥; al treilea – termen advectiv în direcția 𝑦; al patrulea – termen de dispersie în direcția 𝑥; al cincilea – termen de dispersie în direcția 𝑦; al șaselea termen semnifică sursa locală de poluant; termenul al șaptelea modelează degradarea exponențială a poluantului; ultimul, al optulea termen, ia în considerație efectul precipitațiilor/evaporației [*** Surface Water Modeling System – RMA4. US Army Engineer Research and Development Center, AquaVeo, USA, 2011. ].

Ecuația de transport este rezolvată prin metoda elementelor finite, aplicând procedeul Galerkin de ponderare a reziduurilor. Condiția la limită în acest modul este concentrația poluantului, care poate fi specificată de-a lungul unei linii de frontieră, indiferent de direcția de curgere, sau în nodurile de frontieră.

Aplicația RMA4 folosește doi coeficienți de difuzie turbulentă: 𝐷𝑥 în direcția 𝑥 și 𝐷𝑦 în direcția 𝑦. Acești coeficienți pot fi măsurați experimental, dar din cauza că secțiunea transversală a fluxului este rareori de adâncime uniformă, această măsurare adesea este complicată. Deseori acești coeficienți sunt determinați prin intermediul formulelor empirice:

unde ℎ este adâncimea apei; 𝑢∗ – viteza de frecare:

unde este efortul tangențial mediu la perete, iar 𝜌 – densitatea apei.

Coeficientul 𝐷𝑦 se determină astfel:

unde 𝛼 este un coeficient (după Fischer, 1979, α = 0,6; după Elder, 1959, α = 0,2) [Socolowski J., Banks C. Principles of Modeling and Simulation. Canada: John Wiley & Sons, 2011. 280 p.].

În programul RMA4 pentru determinarea coeficienților menționați se folosesc două metode: directă, prin care fiecare element primește valorile respective ale acestor coeficienți, sau automată, utilizând numărul Peclet (valorile recomandate sunt cuprinse între 15 și 40).

CAPITOLUL 9

MAGNITUDINEA ȘI COMPLEXITATEA IMPACTULUI GENERAT DE ACTIVITĂȚILE ECONOMICE DIN ESTUL VĂII JIULUI

Preambul

Logica fuzzy este definită ca un „supraset al logicii convenționale boolene, logică ce a fost extinsă pentru a cuprinde adevărul parțial, valori ale adevărului cuprinse între „complet adevărat” și „complet fals”. Spre deosebire de logica clasică, în care se lucrează cu două valori de adevăr exacte (notate de ex. 0 pentru fals și 1 pentru adevărat), logica fuzzy folosește o plajă continuă de valori logice cuprinse în intervalul [0, 1], unde 0 indică falsitatea completă, iar 1 indică adevărul complet .

Pe baza logicii fuzzy pot fi devzoltate și implementate sisteme fuzzy (vagi) care sunt cazuri particulare ale sistemelor expert fiind reprezentate de explorarea unei multitudini de cunoștințe definite pentru obținerea unor concluzii noi. Sistemele bazate pe logica neclară presupun transformarea raționamentelor umane calitative în expresii numerice cantitative fiind o abordare în domeniul științei cognitive (inteligență artificială) alături de rețelele neuronale, inteligența ROI, rețele bayesiene, recunoașterea tiparelor, test turing, legea întoarcerilor accelerate.

Pentru studiul influenței activităților economice desfășurate în partea estică a Văii Jiului asupra ecosistemelor acvatice din Jiului de Est a fost dezvoltat un sistem complex bazat pe logica neclară (fig. 9.1), compus din 4 componente: fuzificator, reguli, inteligență și defuzificator pentru controlul simultan al datelor numerice și al cunoștințelor lexicale.

Fig. 9.1 – Structura unui sistemului de interferență bazate pe logica necclară

Mecanismul de funcționare a sistemului de interferență bazat pe logica fuzzy(vagă) este reprezentat fuzificarea datelor de intrare (valori crisp) în multimi neclare pe baza funcțiile de apartenență, calculând pentru fiecare regulă din baza de cunoștiințe o valoare de adevăr a premiselor obținându-se câte o mulțime vagă pentru fiecare regulă. Astfel mulțimile obținute sunt combinate de către modulul de interferență în scolul compunerii unei singure mulțimi neclare. Simplificat sistemul funcționează prin corelarea premiselor fuzificate pe baza unui sistem de cunoștințe lexicale bine stabilite (transformare neliniară) fiind ulterior defuzificate într-o singură variabilă sau mai multe variabile de iesire (ieșire salară).

Pentru implementarea sistemului de inferență fuzzy în cercetările privind influența activităților economice asupra ecosistemelor acvatice din Jiului de Est a fost utilizat programul Matlab Ver R2018b aplicând metoda implicației Larsen. Astfel a fost dezvoltat un sistem de interferență neclară de tip MIMO (Multiple Input – Multiple Output) compus din:

Variabilele lingvistice de intrare;

Variabilele lingvistice de ieșire;

Baza de cunoștințe.

DEFINIREA VARIABILELOR LINGVISTICE DE INTRARE

Variabilele lingvistice de intrare sunt reprezentate de indicatori fizico-chimici relevanți din punct de vedere al influenței exercitată de fiecare activitate economică din Valea Jiului asupra indicatorilor fizico-chimici ai apei (tabelul 1) și din punct de vedere al impactului exercitat asupra ecosistemelor acvatice din estul bazinul hidrografic al Văii Jiului.

Tabelul 1 Influența activitățiilor economice asupra inficatorilor fizico-chimici

Variabilele lingvistice au fost realizate în urma procesului de fuzificare a valorilor crisp pentru fiecare indicator fizico-chimic relevant considerat pe baza claselor de calitate reglementate prin ordinul nr. 161 din 16 februarie 2006 pentru aprobarea Normativului privind clasificarea calitatii apelor de suprafata in vederea stabilirii starii ecologice a corpurilor de apă (tabelul 2).

Tabelul 2 Clasele de calitate a apelor de suprafață

Astfel au fost realizate 10 variabile lingvistice (fig 2 ÷ 11) iar fiecărei funcții i-au fost atribuite 5 variabile lingvistice fiind reprezente de clasele de calitate ale apelor de suprafață (1, 2, 3, 4, 5), excepție făcând pH-ul și viteza de curgere a apei care sunt formați din termeni primari (acid/mică, neutru/medie, alcalin/mare) la care au fost adăugați modificatori de intensificare – concentrare și de diminuare – dilatare (slab acid/sub medie, slab alcalin/peste medie) pentru obținerea unor noi termeni fuzzy.

Variabila lingvistică a pH-ului este definită prin sistemul (p, T(p), U, Gp, Mp) unde:

p = pH-ul apei

T(p) = {acid, slab acid, neutru, slab alcalin, alcalin};

U = [0, 14] măsurat în unități pH;

Gp(p) : p = acid, slab acid, neutru, slab alcalin, alcalin;

M(p) : Tabelul 3

Tabelul 3 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(p)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(p)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a pH-ului (figura 2).

Fig. 9.2 – Variabila lingvistică a pH-ului

Variabila lingvistică a oxigenului dizolvat este definită prin sistemul (o, T(o), U, Go, Mo) unde:

o = Oxigenul dizolvat al apei

T(o) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 20] măsurat în mg O2/l ;

Go(o) : o = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(o) : Tabelul 4

Tabelul 4 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(o)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(o)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a oxigenului dizolvat (figura 3).

Fig. 9.3 – Variabila lingvistică a oxigenului dizolvat

Variabila lingvistică a consumului biochimic de oxigen la 5 zile este definită prin sistemul (c, T(c), U, Gc, Mc) unde:

c = Consumul biochimic de oxigen la 5 zile

T(c) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 25] măsurat în mg O2/l ;

Gc(c) : c = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(c) : Tabelul 5

Tabelul 5 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(c)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(c)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a consumului biochimic de oxigen la 5 zile (figura 4).

Fig. 9.4 Variabila lingvistică a CBO5

Variabila lingvistică a nitriților este definită prin sistemul (n, T(n), U, Gn, Mn) unde:

n = Nitriții din apă

T(n) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 0,4] măsurat în mg/l ;

Gn(n) : n = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(n) : Tabelul 6

Tabelul 6 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(n)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(n)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a nitriților (figura 5).

Fig. 9.5 – Variabila lingvistică a nitriților

Variabila lingvistică a fosforului este definită prin sistemul (f, T(f), U, Gf, Mf) unde:

f = fosforul din apă

T(f) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 1,5] măsurat în mg/l ;

Gf(f) : f = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(f) : Tabelul 7

Tabelul 7 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(f)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(f)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a fosforului (figura 6).

Fig. 9.6 – Variabila lingvistică a fosforului

Variabila lingvistică a corespunzătoare arsenului este definită prin sistemul (a, T(a), U, Ga, Ma) unde:

a = arsenul din apă

T(a) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 110] măsurat în mg/l ;

Ga(a) : a = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(a) : Tabelul 8

Tabelul 8 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(a)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(a)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică corespunzătoare arsenului (figura 8).

Fig. 9.7 – Variabila lingvistică corespunzătoare arsenului

Variabila lingvistică a cromului este definită prin sistemul (cr, T(cr), U, Gcr, Mcr) unde:

cr = cromul din apă

T(cr) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 250] măsurat în mg/l ;

Gcr(cr) : cr = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(cr) : Tabelul 9

Tabelul 9 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(cr)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(cr)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a cromului (figura 9).

Fig. 9.8 – Variabila lingvistică a cromului

Variabila lingvistică a cuprului este definită prin sistemul (cu, T(cu), U, Gcu, Mcu) unde:

cu = cuprul din apă

T(cu) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 110] măsurat în mg/l ;

Gcu(cu) : cu = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(cu) : Tabelul 10

Tabelul 10 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(cu)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(cr)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a cromului (figura 10).

Fig. 9.9 – Variabila lingvistică a cuprului

Variabila lingvistică a fenolilor este definită prin sistemul (fen, T(fen), U, Gfen, Mfen) unde:

fen = fenolii din apă

T(fen) = {Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5};

U = [0, 60] măsurat în mg/l ;

Gfen(fen) : fen = Clasa 1, Clasa 2, Clasa 3, Clasa 4, Clasa 5;

M(fen) : Tabelul 11

Tabelul 11 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(fen)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(fen)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a fenolilor (figura 11).

Fig. 9.10 – Variabila lingvistică a fenolilior

Pentru evaluarea obiectivă a funcțiilor de apartenență complementare și de bază (magnitudinea, durată, apariție în timp, efectul cumulativ și probabilitatea de apariție) a fost aleasă viteza medie de curgere a apei în locul debitului de curgere deoarece de-a lungul unui curs de apă variația vitezei este mult mai mică în comparație cu debitul total scurs printr-o secțiune. De exemplu pentru Jiul de Est debitul în amonte este de 2,43 m3/s (Lonea) iar în aval este de 8,23 m3/s (Livezeni) pe când viteza de curgere a apei variază de la 1,19 m/s în amonte la 0,87 m/s în aval.

Variabila lingvistică a vitezei de curgere a cursului de apă este definită prin sistemul (v, T(v), U, Gv, Mv) unde:

v = viteza de curgere a cursului de apă (Jiul de Est)

T(v) = {mică, sub medie, medie, peste medie, mare};

U = [0, 2] măsurat în m/s ;

Gv(v) : v = mică, sub medie, medie, peste medie, mare;

M(v) : Tabelul 12

Tabelul 12 Regulile semantice care mapează termenii mulțimii T(v)

Mulțimea termenilor lingvistici (T(v)) definiți în raport cu universul de discurs U constituie graficul pentru variabila lingvistică a cromului (figura 12).

Fig. 9.11 – Variabila lingvistică a vitezei de curgere a Jiului de Est

În majoritatea cazurilor au fost aleasă reprezentarea funcțiilor de apartenență sub formă unei distribuții gaussiane deoarece în mediul înconjurător majoritatea interacțiuniilor dintre sferele naturale se desfășoară sub această distribuție

Variabile lingvistice de ieșire

Pentru seturile de ieșire au fost atribuite variabilele lingvistice de iesire pentru direcția și magnitudinea impactului, zona de impact, durata și apariția în timp a impactului și funcții de apartenență complementare pentru efectul cumulativ și probabilitatea de apariție.

Direcția și magnitudinea impactului

Pornind de la raționamentul repopulării a unui ecosistem acvatic slab degradat cu habitate de reproducere din familia salmonidelor (specii native zonei), în timp, este reclamată o creștere a habitatelor din zonă imprimând astfel ecosistemului un impact pozitiv strict crescător. Prin urmare, funcțiile de apartenență considerate pentru direcția și magnitudinea impactului au fost reprezentate împreună deoarece valorile variabilei lingvistice variază simultan.

Universul de discurs este definit de intervalul -100, + 100 fiind este exprimat prin intermediul a cinci termeni lingvistici (Mare-Negativ „MN”, Mic-Negativ „mN”, Neutru „N”, Mic-Pozitiv „mP” și Mare-Pozitiv „MP”).

Fig. 13 – Variabila lingvistică pentru direcția și magnitudinea impactului

Seturile valorilor lingvistice au forme sunt sigmoide deoarece schimbarea de la un termen la altul reclamă diferențe minore și graduale în apropierea lui μ [1.0], rezultând astfel un grad de apartenență lent.

Zona de impact (extinderea teritorială a impactului)

Poate fi o variabilă relativă în funcție de activitățiile economice analizate. Astfel, în cazul în care este reclamată o poluare semnificativă sau potential semnificativă într-o secțiune a cursului de apă (Jiul de est), variabila furnizează date despre posibila extindere a concentrației de poluanți în aval.

Fig. 14 – Variabila lingvistică pentru zona de influentă a impactului

În mod asemănător în cazul unui activități economice desfășurate într-o zonă în care impactul asupra ecosistemelor acvatice este improbabil, în mod rational poate fi considerate ca extinderea teritorială a impactului să fie foarte mica. Acest criteriu definește dimensiunea impactului direct în raport cu dimensiunea gradului de poluare. Pentru extinderea teritorială a impactului a fost stabilit universul de discurs este definit de intervalul 0, + 100 fiind este exprimat prin intermediul a cinci variabile lingvistice (Foarte mică „Fm”, Mică „m”, Moderată „Mo”, Mare „M” și Foarte Mare „FM”).

Reversabilitatea impactului

Din punct de vedere al reversabilității unele impacturi sunt temporare în timp ce altele pot fi permanente. Prin construcția unui amplasament care imprimă mediului acvatic presiuni constante, aceasta adaugă acelei reguni schimbări permanente, iar în cazul în care se produce o deversare accidentală survenită în urma unei defecțiunii la o stație de epurare, evenimentul adaugă acelei regiuni schimbari temporare. Orice schimbare a unui sistem natural nu poate fi reabilitată complet în structură și funcție așa cum a fost înainte. Cu toate acestea, dintr-o perspectivă practică, reluarea funcțională poate fi cu siguranță realizată după un anumit timp.

Gradul de reversibilitate a impactului este reprezentat în modelul sistemului de evaluare a impactului asupra mediului ca având trei seturi de variabile lingvistice: în puține cazuri „PC”, oarecum „O” și în multe cazuri „MC”.

Fig. 15 – Variabila lingvistică pentru reversabilitatea impactului

Universul de discurs este reprezentat de procentul în care impactul antropic (pozitiv sau negativ) poate fi adus la starea inițială.

Probabilitatea de apariție

Doar anumite activității economice pot afecta în același timp mediul, economia și structura socială de exemplu probabilitatea de impact asupra speciilor de pești din arealul bazinului hidrografic al Văii Jiului este reprezentat de adaosul de elemente majore și nutienți proveniți din apele subterane și va depinde de factori precum: poziționarea spațială a corpului de apă în raport cu activitățiile economice desfășurate, abundența speciilor, numărul speciilor invasive, competiția, comensalismul, cooperarea. Probabilitatea de degradare a calității apei bazinului hidrografic al Jiului de Est poate fi destul de ridicată, de fapt, aproape sigur, datorită deversărilor provenite de la unitățiile miniere și amplificate de scurgerea superficială a apei pe taluzrile haldelor de steril situate în imediata vecinătate a Jiului de Est.

Fig.16 – Variabila lingvistică pentru probabilitatea de apariție a impactului

Universul de discurs al funcției de apartenență pentru probabilitatea de apariție a impactului conține 5 variabile lingvistice (Rar „RR”, Neobișnuit „NO”, obișnuit „OB”, frecvent „FR”, cert CT”).

Durata impactului reprezintă durata de timp în care impactul semnalat poate fi transformat dintr-un număr de ore într-un grad de apartenență fuzzy. Pentru reprezentarea variabilei lingvistice au fost alese 5 seturi de funcții de apartenență pentru domeniul neclar variabil deoarece cu 3 sau 6 seturi de variabile domeniul ar fi devenit prea grosier sau prea fin pentru acele intervale de timp (momente) care pot fi estimate sau prognozate. Forma trapezoidală a universului de discurs este ușor de interpretat cu privire la o perioadă oarecare de timp, astfel pentru fiecare variabilă lingvistcă se observă o adunare deplină pe o perioadă, iar gradul de apartenență (valoarea adevărului) scade constant și liniar. Din punct de vedere al duratei, impactul nu poate varia într-o manieră gausiană sau sigmoidă

Fig. 16 – Variabila lingvistică pentru durata impactului

. Universul de discurs al funcției de apartenență pentru durata impactului conține 5 variabile lingvistice (Foarte scurtă „FS”, Scurtă „S”, Moderată „M”, Lungă „L”, Foarte Lungă „FL”).

Scara cumulativă a efectelor diferă în funcție de areal și de extinderea impactului astfel arealul specific unei zone este indirect pe când extinerea impactului generat de activitățiile antropice este direct. Definirea universului de discurs pentru scara cumulative a efectelor a fost realizată în km liniari de râu fiind definite 2 variabile lingvistice (local, regional). Scara cumulativă locală este reprezentată de lungimea Jiului de Est de izvoare până la confluența acestuia cu Jiul de Vest (aproximativ 29 km) iar scara cumulativă regională este reprezentată de lungimea Jiului de la confluența celor două râuri până la ieșirea Jiului din defileu (aproximativ 40 km).

Fig.17 – Variabila lingvistică pentru scara cumulativă a efectelor

Baza de cunoștințe a sistemului bazat pe logica neclară (cutia neagră)

Baza de conoștințe sau cutia neagră a sistemului fuzzy reprezintă interferența mediată a variabilelor lingvistice de intrare (Fig. 2 ÷ Fig. 12) și a variabilelor lingvistice de ieșire (Fig. 13 ÷ Fig. 17) bazate pe un raționament logic pentru transformarea premiselor mai multor teorii în reguli de acțiune practică și intelectuală pentru obținerea unei judecăți noi (abstracte).

Proprietatea principală care trebuie să o îndeplinească baza de cunoștințe a sistemului complex este omogenitatea, deoarece fiecare premisă (variabilă lingvistică de intrare) trebuie sa aibă aceiași concluzie (variabilă lingvistică de iesire) în tot sistemul, în caz contrar se poate ajunge la diferențe majore în alcătuirea semantică a regulilor .

Uniformizarea proprietățiilor cutiei negre reprezintă stabilirea unui set de reguli pentru interferarea cât mai obiectivă a datelor de intrare cu cele de ieșire, deoarece impactul antropic asupra mediului diferă în funcție de fiecare indicator ficio-chimic analizat, astfel au fost întocmite reguli distincte pentru funcțiile de apartenență ale pH-ului, oxigenului dizolvat, consumului biochimic de oxigen, nitriți, fosfor, metalelor grele, fenoli și viteza de curgere a apei.

Aici doar trebuie sa argumentez de ce am ales sa grupez datele de intrare cu datele de iesire

Pentru o înțelegere mai clară cred că voi construi o rețea

Tabelul 13 Interferența pH-ului cu variabilele de ieșire

Tabelul 14 Interferența oxigenului cu variabilele de ieșire

Tabelul 15 Interferența CBO5 cu variabilele de ieșire

Tabelul 16 Nitriților cu variabilele de ieșire

Tabelul 17 Interferența fosforului cu variabilele de ieșire

Tabelul 18 Interferența metalelor grele cu variabilele de ieșire

Astfel sistemul complex pentru determinarea impactului activitățiilor antropice asupra corpului de apă este constituit din x regului interconectate. În cazul în care două afirmații se contrazic sistemul complex tratează fiecare regulă ca pe o.iar din punct de vedere al rezultatului

Tabelul.19 – Interferența fenolilor cu variabilele de ieșire

Viteza apei este un caz particular deoarece aceeași funcție de apartenență poate avea rezultate diferite in sistemul acvatic

Tabelul. 20 – Interferența vitezei de curgere a apei cu variabilele de ieșire

În sistemele de interferență fuzzy regulile din cutia negre sunt întocmite astfel: „dacă (intrarea 1 este funcția de apartenență 1) și/ sau (intrarea 2 este funcția de apartenentă 2) și/ sau…atunci (iesirea N este funcția de apartenență N)”, concret pentru cazul de față putem scrie astfel: „Dacă pH-ul este neutru și Oxigenul dizolvat, consumul biochimic de oxigen, fosfor, nitriți arsen, crom, cupru și fenoli sunt încadrați în clasa de calitate 1, atunci direcția și magnitudinea este neutră, zona de impact este foarte mică, durata foarte mică, reversabilitatea în puține cazuri, probabilitatea de apariție este rară iar scala cumulativă afectată la nivel local”.

Din punct de vedere influenței poluanțiilor asupra calității mediului este foarte dificilă interconectarea tuturor funcțiilor de intrare cu cele de ieșire într-o singură secvență deoarece mediul acvatic este un sistem complex iar o relaționare simultană poate imprima interferenței un grad de judecată subiectiv. În cazul în care există mai multe interferențe compatibile cu un set de variabile de intrare, din punct de vedere lingvistic putem avea un raționament corect logic dar fals factual ca derivare de consecință (fig ..)

Fig. – Impactul vitezei de curgere a râului asupra poluanțiilor

O viteză mare de curgere a apei în Râul Jiul de Est este succedată de un debit de curgere mare rezultând un impact pozitiv local datorită diluției concentrației de poluanți din apa curgătoare cât și un impact negativ regional datorită eroziunii malurilor și implicit punerii în mișcare a particulelor izolate.

Implementrarea logicii fuzzy în evaluarea impactului asupra mediului prezintă o serie de avantaje și dezavantaje care trebuiesc luate în calcul în funcție de implicațiile obținute.

Avantajele sistemului bazat pe logică fuzzy

Sistem foarte robust deoarece nu sunt necesare date de intrare precise;

Structura sistemului de logică fuzzy este ușor și poate fi înțeles foarte ușor;

Logica fuzzy este utilizată pe larg în scopuri comerciale și practice;

Oferă soluția cea mai eficientă la problemele complexe;

Ajută la reducerea incertitudinii în inginerie;

Poate fi modificată cu ușurință pentru a îmbunătățirea sau modificarea performanța sistemului;

Este posibil să nu se ofere raționamente exacte, ci numai raționamentul acceptabil.

Dezavantajele sistemului bazat pe logică fuzzy

Stabilirea exactă a regulilor fuzzy și funcțiilor este o sarcină laborioasă;

Logica fuzzy este adesea confundată cu teoria probabilității și cu termenii;

Logica fuzzy nu este tot timpul precisă, rezultatele sunt percepute pe baza ipotezei, deci nu pot fi acceptate pe scară largă;

Sistemele fuzzy nu au capacitatea unei mașini de învățat la fel de bine ca și rețelele neuronale bazate pe recunoașterea modelului;

Validarea și verificarea unui sistem fuzzy bazat pe cunoștințe presupune o testare pe o perioadă mai îndelungată.

CAPITOLUL 10

MĂSURI PENTRU REDUCEREA EFECTELOR PRESIUNILOR GENERATE DE ACTIVITĂȚILE ECONOMICE

CONCLUZII ȘI RECOMANDĂRI