Monitoringul Apelor Freatice Dintre Mures Si Crisul Repede

INTRODUCERE

Proiectul de diplomă își propune să prezinte principalele aspecte teoretice și practice în ceea ce privește monitoringul apelor din Câmpia Crișurilor.

Lucrarea este structurată pe 7 capitole, fiecare capitol prezentând aspecte relevante despre apa din zona cercetată.

În primul capitol este prezentat cadrul natural al Câmpiei Crișurilor. Aceasta din punct de vedere climatic este caracterizată ca fiind o zonă subumedă, cu valori medii multianuale ale temperaturi de aproximativ 100C vânt preponderent din sector vestic și cu o umiditate a aerului de 78-79%. Rețeaua hidrografică este alcătuită din râurile autohtone care curg de la est înspre vest.

În capitolul doi se prezintă aspectele monitorizate a calității apelor din zona luată în cercetare prin prezentarea generalităților, metodelor și interpretarea principalilor indicatori ai apelor. Este prezentat modul de prelevare a probelor de apă din diferite surse atât râuri, lacuri, ape subterane de origine naturală sau antropică, precum și indicatorii de calitate ai apei inclusiv calitatea apei de irigații.

Capitolul trei al lucrării prezente face o trecere în revistă a metodelor după care au fost făcute cercetările, precum și materialul cercetat în Câmpia Crișurilor.

Cel de-al patrulea capitol al lucrării evidențiază principalele proprietăți ale apei freatice, monitorizate între Mureș și Crișul Repede, gradul de mineralizare al acestora, precum și tipul de mineralizare. Tot în acest capitol sunt prezentați principalii indici de caracterizare ai apei freatice din zona de câmpie Mureș- Crișul Repede în scopul folosirii lor pentru irigație.

Capitolul cinci intitulat ,,Calitatea pentru irigație a apelor de suprafață din Câmpia Crișurilor’’ prezintă caracteristicile celor mai importante ape de suprafață din zona de câmpie Mureș- Crișul Repede în scopul folosirii lor pentru irigație.

În ultimul capitol, cel de-al șaselea sunt prezentate principalele aspecte ale apei din punct de vedere chimic care au o influență semnificativă atât asupra solurilor precum și asupra plantelor cultivate pe aceste soluri. Calitatea apei are o influență deosebită asupra evoluției proprietăților chimice ale solurilor, o apă de calitate inferioară, cu un grad de mineralizare ridicat, ducând spre modificarea acestor parametri chimici ai solului în sens negativ.

CAPITOLUL I

CÂMPIA CRIȘURILOR – CADRUL NATURAL DE EFECTUARE A CERCETĂRII

Câmpia Crișurilor

Câmpia Crișurilor ocupă partea centrală a Câmpiei de Vest a României, întrepătrunzându-se la nord cu Câmpia Barcăului; la sud este separată de Câmpia Aradului pe linia Crișului alb; la est delimitată de dealurile Codru Moma, dealurile Tășnadului, depresiunile Holodului, Vadului, Zărandului și Cigherului, iar la vest de granița cu Ungaria. Câmpia Crișurilor ocupă bazinul inferior al celor trei Crișuri; are o suprafață de 3059,6 km2, reprezentând 25,5% din suprafața Câmpiei de Vest.

În ce privește limitele Câmpia Crișurilor în literatura de specialitate există mai multe referiri. Măhăra Gh., 1977 pe baza argumentelor de ordin geologic și geomorfologic, climatic, pedologic, al vegetației naturale și a structurii culturilor agricole, a tipurilor de așezări umane, stabilește limită estică pe linia localităților: Pâncota, Moroda, Mocrea, Bocsig, Beliu, Craiva, Ucuriș, Oclea, Belfir, Tinca, Husasău de Tinca, Sititelec, Păușa, Apateu, Sânmartin, Oradea, Episcopia-Bihor, Biharia. Limita sudică a Câmpiei Crișurilor este dată de valea Crișul Alb, care o separă de Câmpia Aradului pe linia localităților Pâncota-Olari-Sinaid-Sânmartin. La vest Câmpia Crișurilor este limitată de granița cu Ungaria între localitățile Santăul Mare la nord și Sânmartin la sud. Hotarul nordic al Câmpia Crișurilor este considerat a fi pe la nord Biharia și Santău Mare.

1.1.1. Evoluția paleogeografică

Câmpia Crișurilor are o origine tectonică, fapt demonstrat de liniile de fractură care au generat erupții de la Beliu, Pâncota, Mocrea și a izvoarelor minerale și termale de Felix, Beliu, Tinca și de originea identică a fundamentului cristalin cu cel al munților Carpați, pusă în evidentă de foraje efectuate la adâncimi de peste 4500 m, în diferite zone.

În evoluția Câmpiei Crișurilor se disting trei etape principale: etapa uscatului preneogen, etapa neogenă, etapa cuaternară.

În etapa uscatului preneogen datorită mișcărilor pe verticală fundamentul câmpiei primește o structură în blocuri până la sfârșitul oligocenului. În etapa neogenă cutările alpine au valoare maximă, scufundarea sedimentelor preneogene se intensifică, apele Mediteranei transgresează regiunea și pătrund în interiorul Munților Apuseni, unde formează golfuri adânci (golful Crișului Repede, al Crișului Negru și al Crișului Alb). Condițiile de sedimentare devin uniforme în întreg bazinul Panonic, iar mișcările de ridicare carpato-alpine însoțite de mișcările de scufundare a depresiunii duc la ruperea legăturilor cu bazinele din Nordul Europei, iar datorită depunerilor se realizează primele acumulări ale Câmpiei înalte. Apa din depresiunea Panonică s-a retras definitiv odată cu formarea defileului de la Porțile de Fier când se formează, deasupra nivelului terasei a cincea (90-110 m) valea transversală a Dunării. Etapa cuaternară este etapa în care se formează câmpia glacisurilor cu 3-4 nivele de terase, apoi câmpia joasă și luncile râurilor. Geneza acesteia este determinată atât de procesele tectonice cât și de condițiile climatice.

1.1.2. Relieful

Altitudinea cea mai mare a Câmpiei Crișurilor nu depășește 175-180 m, iar cea mai mică este cu puțin sub 90 m. Formele de relief au o dispunere longitudinală, coborând în trepte de la est la vest.

Pe baza datelor morfometrice-densitatea fragmentării orizontale, energia și gradul de înclinare a reliefului și a evoluției poligeomorfologice, s-a constatat existenta a două subunități în Câmpia Crișurilor glacisurilor (cu Câmpia înaltă a glacisurilor și Câmpia mijlocie) și Câmpia joasă (aluvială).

Câmpia înaltă a glacisurilor este situată la altitudinea de 120-185 m. Aceasta cuprinde Câmpia Miersigului, Câmpia Călacei și Câmpia înaltă a Bocsigului. Are o vârstă pleistocenă. Este fragmentată de o rețea hodografică cu caracter torențial, indicele fragmentării medii este de 0,56-1,25 km/km2, energia de relief este cuprinsă între 10-25 m, iar înclinarea medie este de 0,50-0,80%.

Câmpia mijlocie este situată la o altitudinea de 100-120 m și cuprinde: Câmpia Bihariei, Câmpia Veljurilor; Câmpia Cermeiului și Câmpia joasă a Bocsigului.

Câmpia mijlocie a apărut în holocenul inferior și are o fragmentare medie de 0,5 km/km2, energia reliefului este cuprinsă între 4-5 și 5-7 m, iar înclinarea medie este de 0,20-0,45%. Văile sunt relativ dezvoltate și largi, iar câmpiile interfluviale joase și plate prezintă numeroase fenomene de înmlăștinire.

Câmpia joasă (aluvială) are o altitudine sub 100 m și se prelungește tentacular în câmpia glacisurilor de-a lungul râurilor. Din această subunitate fac parte: Câmpia Santăului, Câmpia Salontei, Câmpia Teuzului și Câmpia Socodorului. Caracteristic acestei subunități este fragmentarea mică (0,0-0,25 km/km2), însă datorită rețelei de canale apar areale cu fragmentarea de 1,25 km/km2. În condițiile unor râuri puțin adânci, lipsite de terase, energia de relief este mică (0-3 m). Câmpurile interfluviale au înclinarea slabă, fiind situate la nivelul luncilor. În această subunitate se întâlnesc numeroase, lacuri precum procese de colmatare a râurilor, a canalelor, precum și soluri sărăturate.

1.1.3. Hidrografia

1.1.3.1. Apele de suprafață

Rețeaua de apă a Câmpiei Crișurilor este formată din râuri autohtone -cele trei Crișuri și câțiva afluenți cu izvoare în Munții Apuseni și Piemonturile Vestice- și râuri autohtone, care au izvoare în zona glacisurilor sau a teraselor și au caracter temporar. La această rețea naturală s-au adăugat canalele construite de-a lungul anilor.

Întregul sistem hidrografic străbate Câmpia Crișurilor de la est la vest, unindu-se într-un curs comun pe teritoriul Ungariei și vărsându-se în Tisa.

Densitatea rețelei hirografice coincide cu densitatea fragmentării reliefului. La contactul câmpiei cu piemonturile vestice există cea mai mare densitate a rețelei hidrografice 1,25km/km2. Rețeaua de canale construită de-a lungul timpului a făcut ca la vest de canalul colector densitatea hidrografică să fie de 0,54 km/km2. În zona Gurba-Luntreni-Mișca-Socodor-Crișana densitatea canalelor artificiale atinge și chiar poate depăși 1,25 km/km2.

Construirea canalelor a modificat cumpâna apelor, schimbând configurația benzilor hidrografice ale multori râuri.

Heleșteele ocupă aproximativ 1200 ha. La Cefa heleșteele ocupă 670 ha. Aici există o cunoscută întreprindere piscicolă. Heleșteele se mai găsesc la Inand, Bocsig, Cermei, Seleuș.

Apele Crișurilor sunt slab spre moderat mineralizate. Mineralizarea este de tipul bicarbonato-calcic și nu prezintă pericol de alcalizare a solului. Apele Crișului Negru sunt excelente pentru irigații (grupa I de irigații), iar cele ale Crișului Alb, Crișului Repede și Teuzului sunt foarte bune pentru irigație (grupa II de irigații).

Apa din principalele canale este slab mineralizată, cu același tip de mineralizare ca și apa râurilor. Apa din canalul colector (Ghiorac) este „excelentă pentru irigații”, iar la Giriș și Inand „foarte bună”. Tot „foarte bună” pentru irigare este și apa din canalul Crișurilor la Salonta.

1.1.3.2. Apele subterane

Apele freatice reprezintă un factor foarte important de diversificare a peisajului geografic din Câmpia Crișurilor.

Adâncimea apelor freatice scade de la est la vest. Astfel, în zona Miersigului depășește 10 m, în Câmpia mijlocie este situată între 3 și 4 m iar în Câmpia joasă între 2 și 3 m. În zonele depresionare-Cefa, Salonta, Câmpia Teuzului sau în vechile albii părăsite-nivelul apei freatice variază între 0 și 2 m.

Alimentarea stratului acvifer se face în cea mai mare parte din precipitații și mai puțin din râuri. Nivelul maxim al apei fretice se înregistrează în perioada februarie-martie, iar cel minim în octombrie-noiembrie.

Măhăra Gh., 1977 apreciază amplitudinea nivelului freatic la 1-2 m, iar în apropierea râurilor chiar la 3 m; în Câmpia Teuzului amplitudinea este apreciată a fi între 0,5-3,5 m.

Maria Colibaș, apreciază că cea mai mare amplitudine sezonală se întălnește pe solurile aluviale (0,55 m) urmată de cernoziomurile (0,37 m) și lăcoviști (0,2 m); în solonețuri datorită circulației defectuoase a apei pe verticală se înregistrează cea mai mică variație sezonală a nivelului freatic.

În partea estică a Câmpiei Crișurilor litologia și viteza de circulație mai mare a apei determină o mineralizare mai redusă a apei freatice. Pe măsura înaintării spre vest crește gradul de mineralizare și duritatea acesteia.

Gradul de mineralizare este mai mare în zona cuprinsă între Crișul Alb și Crișul Negru (01,01 g/l), comparativ cu zona cuprinsă între Crișul Negru și Crișul Repede (0,97 g/l).

Mineralizarea apei freatice are valori de 0,55 g/l în zona solurilor aluviale, 0,62 g/l în zona cernoziomurilor, 0,82 g/l pe lăcoviști și 1,07 g/l pe soloneț.Valorile sunt sensibile mai mari vara față de primăvară. Tipul de mineralizare după conținutul de anioni este bicarbonatic. După conținutul în cationi, în zona solurilor aluviale și a cernoziomurilor, apele freatice sunt bogate mai ales în calciu și magneziu, iar în zona lăcoviștilor alcalizate, în sodiu.

În zona solurilor cernoziomice dintre Crișul Negru și Crișul Repede apele freatice sunt „excelente pentru irigații” iar în zona dintre Crișul Alb și Crișul Negru sunt „acceptabile” pentru majoritatea plantelor de cultură. În zona solurilor aluviale Crișul Negru și Crișul Alb, apele freatice sunt „bune” și acceptabile pentru irigații, iar cele din zona dintre Crișul Repede și Crișul Negru sunt foarte bune pentru irigații. În zona lăcoviștilor apele freatice sunt acceptabile pentru irigații, iar cele din zona soloneților sunt „nesatisfăcătoare”.

Apele de adâncime situate până la 150 m au o mare răspăndire și prezintă un caracter ascensional sau artezian. Aceasta nu prezintă pericol de alcalinizare, au mineralizarea redusă și sunt „foarte bune pentru irigații”.

Apele subterane situate la adâncimi mai mari de 150 m au o mineralizare redusă (0,44 g/l) însă un conținut ridicat de sodiu (36,9%). De aceea sunt „dăunătoare” pentru majoritatea de cultură (grupa V de irigație) irigate.

1.1.3.2.1. Apa de irigație din câmpul de cercetare

Sursa de apă folosită pentru irigarea culturii este un foraj adânc de 15 m.

Analizele de laborator au evidențiat un pH (7,2) care, din acest punct de vedere încadrează apa în categoria celor corespunzătoare pentru irigat. După conținutul în anioni apa de irigat este de tip bicarbonato-sulfatic, iar după cel în cationi este de tipul calcio-magnezic. Conținutul în sodiu este scăzut, 21,9% (tabel 1.1.). Reziduul mineral fix (0,5 g/l) este sub limita admisibilă de 0,8-1 g/l. (tabel 1.1.).

După coeficientul de irigare “Priklonski-Laptev” (57,6) apa este bună pentru irigare. După indicele CSR (-1,7) apa de irigație are un potențial de alcalizare redus (clasa C.1) putându-se utiliza fără restricții. Potențialul de alcalinizare (0,52) este de asemenea redus (clasa S.1), apa putând fi folosită fără restricții la irigarea solurilor. (tabel 1.1.).

Clasificarea apelor, în funcție de conținutul absolut de săruri și cel relativ de Na, arată că apa de irigare folosită în câmpul de cercetare se încadrează în grupa II, ape foarte bune pentru irigație. (tabel 1.1.)

Tabel 1.1.

Indici chimici de calitate a apei de irigație folosită în câmpul de cercetare, Oradea Câmpia Crișurilor (după Domuța C., 2014 )

Pe baza tuturor acestor indici calitativi se poate spune că apa folosită pentru irigație în câmpul de cercetare nu prezintă nici un fel de restricții pentru plante sau pentru sol. (Donnen D., 1988, Ayers R.S. and Wescot D.W., 1989).

1.1.3.3. Amenajările de irigații

În Câmpia Crișurilor sunt amenajate 7256 ha în sisteme de irigații și amenajări locale din județele Bihor și Arad.

Din cele 7256 ha amenajate, 4441 ha (61,2%) se găsesc în sisteme, iar 2815 ha (38,8%) în amenajări locale.

Cele mai mari suprafețe amenajate pentru irigații din Câmpia Crișurilor se găsesc în județul Bihor, 6064 ha (83,6%) iar în județul Arad, diferența de 1192 ha (26,4%).

Suprafețele amenajate pentru irigații din județul Bihor se găsesc atât în sisteme – 3249 ha (53,5%), cât și în amenajări sisteme de irigații.

Localitățile cu cele mai mari suprafețe cuprinse în sisteme de irigații sunt: Sănicolau Român 2000 ha și Inand 767 ha în judțul Bihor, Simand 546 ha și Sicula 278 ha în județul Arad. Localitățile cu cele mai mari suprafețe cuprinse în amenajări locale pentru irigații sunt Salonta și Avram Iancu.

Cu privire la perspectivele amenajărilor de irigții în Câmpia Crișurilor, Botzan M. aprecia că ar fi de mare folos realizarea canalului Someș-Crișuri-Mureș-Bega, cu o lungime navigabilă de 375 km, cu folosința de bază irigațiile, însă realizarea unei astfel de investiții nu pare posibilă în viitorul apropiat. Mai aproape de posibilitățile financiare prezenta ar fi echiparea amenajărilor și folosirea corectă a amenajărilor existente, în acest sens impunându-se un sprijin substanțial din partea statului. În sectorul particular se constată creșterea preocupărilor privind irigarea pe suprafețe mici, în special la culturile legumicole (varză, tomate, conopidă, ardei, vinete.

1.1.4. Clima

Câmpia Crișurilor se găsește în zona moderat subumedă. Pentru caracterizarea climatică există observații meteorologice la stațiile meteorologice de la: Oradea, Salonta, Chișineu Criș, Ineu și la posturile pluviometrice de la Sânmartin, Tărian, Miersig, Siad, Talpoș, Ciumeghiu, Beliu, Cermi, Bocsig, Zerind, Pâncota, Sântana, Cheru, Șiclău.

În atlasul climatologic al României stația meteorologică Oradea figurează cu observații începând cu anul 1887. Datorită repetatelor schimburi de amplasamanet (Măhăra Gh., 1977) apreciază ca omogen șirul de date meteorologice obținut după anul 1930, pentru stația meteorologică Chișinău Criș care funcționează numai din 1951 completarea șirului de observații s-a făcut după stația Arad.

1.1.4.1. Regimul eolian

La nivelul solului cele mai mari frecvente le-au avut vânturile din sectorul sudic (17,4% la Oradea, 10,6% la Chișineu Criș) și în sectorul nordic (11,3% la Oradea și 10,7 % la Chișineu Criș). Vânturile din sectorul vestic au frecvența cea mai scăzută; 3,6% la Oradea , 4,5% la Chișineu Criș. Vânturile din sectorul estic au o diversitate permanentă în partea nordică au o frecvență de 10,4 %, iar în partea sudică a câmpiei 4,9%. În apropierea regiunii piemontane și în dreptul depresiunilor se semnalează o circulație a aerului de tip briză.

Viteza medie anuală a vântului de sol este mai mare pe interfluvii (Oradea 3,5 m/s) și mai mică în sectoarele mai joase ale câmpiei (Chișineu Criș 2,4 m/s).

1.1.4.2. Durata de strălucire a soarelui

Durata de strălucire a soarelui este analizată în perioada 1970-2002.

Între durata totală anuală de strălucire a soarelui înregistrate în Câmpia glacisurilor (Oradea) în cea din Câmpia aluvială (Chișineu Criș) nu există o diferență mare: 2,034,9 ore față de 2.064,9 ore. În perioada rece (X-III) diferențele sunt numai 1,3 ore, iar în perioada caldă (IV-IX) durata de strălucire a soarelui este mai mare în Câmpia aluvială cu 31,7 ore (1.475,3 ore la Chișineu Criș și 1.443,3 ore la Oradea).

În timpul anului, cele mai mari valori în luna iulie, 283,7 ore la Oradea și 292,8 ore la Chișineu Criș, iar cele mai mici în luna decembrie, 53,5 la Oradea și 40,7 ore la Chișineu Criș.

Abateri pozitive ale duratei de strălucire a soarelui la Chișineu Criș față de Oradea se înregistrează în lunile februarie, mai, iulie, august, septembrie, octombrie și noiembrie, cea mai mare diferență înregistrându-se în luna august.

Fig. 1.1. Variații lunare ale duratei de strălucire a soarelui la Oradea și

Chișineu Criș

1.1.4.3. Umiditatea aerului

Umiditatea aerului s-a analizat pe perioada 1970-1993. Media anuală a umidității aerului la Oradea și Chișineu Criș are valori foarte apropiate –78%, respectiv 79%.

Umiditatea aerului din perioada rece (X-III) are în general valori mai ridicate la Chișineu Criș decât la Oradea, iar media pe perioadă este superioară cu 1% (84% față de 83%). Cea mai mare abatere s-a înregistrat în luna noiembrie (2%), această abatere a mediei lunare a umidității aerului fiind și cea mai mare din întreg anul.

Media umidității aerului în perioada caldă (IV-IX) înregistrată la Oradea este egală cu cea înregistrată la Chișineu Criș (73%). În lunile aprilie, mai și august media lunară a umidității aerului are valori mai mari la Chișineu Criș, iar în lunile iunie și iulie la Oradea; în luna septembrie valorile sunt egale.

Cea mai mică valoare a umidității aerului se înregistrează în luna iulie decât la Oradea (70%) cât și la Chișineu Criș (77%), iar cea mai mare în luna decembrie, 89% la Chișineu Criș și 88% la Oradea.

Fig. 1.2.Variațiile lunare ale umidității aerului la Oradea și Chișineu Criș

1.1.4.4. Temperatura aerului

Din punct de vedere termic în Câmpia Crișurilor ocupă o poziție mediană în Câmpia de Vest, 10,30C la Oradea, față de 9,70C în Câmpia Someșului, la Satu-Mare și 10,90C în Câmpia Banatului, la Timișoara.

Mediile multianuale (1931-1993) a temperaturilor anuale înregistrate în Câmpia glacisurilor (Oradea) și în Câmpia joasă (Chișineu Criș sunt foarte apropiate, 10,30C, respectiv 10,40C).

Cea mai ridicată temperatură lunară se înregistrează în luna ianuarie -1,70C la Oradea și -2,10C la Chișineu Criș (fig. 1.3.). Cea mai mare abatere a temperaturilor medii lunare a nordului ( Oradea) față de sudul (Chișineu Criș) Câmpiei Crișurilor este de -0,60C în luna august și +0,40C în luna ianuarie. În lunile martie, mai și octombrie media multianuală a temperaturilor este egală în cele două localități.

Vara și iarna sunt mai calde la Chișineu Criș decât la Oradea: 20,30C față de 20,00C, respectiv –0,40C față de 0,50C. Primăvara, este mai caldă în nordul Câmpiei Crișurilor (10,70C față de 10,60C) iar temperatura medie multianuală a lunilor de toamnă -10,90C-este egală în cele două localități.

Media multianuală a temperaturilor medii lunare calculată pentru perioada rece (X-III) are aceeași valoare -3,30C- la Oradea și la Chișineu Criș. Perioada caldă (IV-IX) este mai caldă la Chișineu Criș decât la Oradea, 17,40C față de 17,20C detașându-se lunile august și iunie când se înregistrează temperaturi mai ridicate cu 0,50C, respectiv 0,30C. (fig. 1.3.).

Suma gradelor de temperatură în perioada caldă este de 3.179,90C la Oradea și de 3.189,60C la Chișineu Criș.

Fig.1.3. Variații lunare ale temperaturii medii a aerului la Oradea și

Chișineu Criș

1.1.4.5. Precipitațiile

Adăpostul oferit de către Munții Apuseni în partea estică și larga deschidere pentru circulația maselor de aer mai umede din vest determină în Câmpia Crișurilor o cantitate anuală de precipitații mai mare decât în Câmpia Română sau Câmpia Moldovei. Relieful relativ uniform nu determină diferențieri mari în repartiția precipitațiilor.

Cercetări anterioare au stabilit că prin influența munților și a piemonturilor vestice, cantitatea anuală de precipitații scade de la est la vestul Câmpiei Crișurilor.

Cea mai mică cantitate de precipitații lunare se înregistrează în luna februarie (33,4 mm la Oradea și 28,8 mm la Chișineu Criș) iar cantitatea maximă se înregistrează în luna iunie (85,7 mm la Oradea și 77,8 mm la Chișineu Criș).

Vara este anotimpul cel mai ploios (207,0 mm la Oradea și 187,3 mm la Chișineu Criș). Primăvara și toamna cad cantități apropiate de precipitații în cele două localități 141,4 mm și 130,7 mm respectiv 140,3 mm și 128,0 mm la Oradea și Chișineu Criș. Iarna este anotimpul cel mai secetos înregistrându-se 116,3 mm la Oradea și 102,6 mm la Chișineu Criș.

Media anuală pentru anul agricol este de 605,0 mm la Oradea și 547,7 la Chișineu Criș. 41,1% din precipitații (148,6 mm la Oradea și 225,1 mm la Chișineu Criș) cad în perioada rece (X-III), iar 58,9% (356,4 mm la Oradea și 322,6 mm la Chișineu Criș) se înregistrează în perioada caldă (IV-IX).

Fig. 1.4. Variațiile lunare ale precipitațiilor la Oradea și Chișineu Criș

În prima parte a perioadei calde (IX-VI) media multianuală a precipitațiilor este de 192,9 mm la Oradea și 177,6 mm la Chișineu Criș 54,1% respectiv 55,0% fiind precipitațiile căzute în perioada caldă. În a doua parte a perioadei calde, care coincide și cu perioada consumului maxim la culturile de primăvară și perene, cantitatea de precipitații căzute este de 163,5 mm la Oradea, respectiv 144,9 la Chișineu Criș, iar în luna iulie s-au înregistrat 65,6 mm la Oradea și 52,0 mm la Chișineu Criș (tabel 1.2).

Tabelul 1.2.

Analiza precipitațiilor, Câmpia Crișurilor 1930-2002

(după Domuța C., 2014)

Din cele prezentate rezultă că precipitațiile căzute în perioade aprilie-iunie pot asigura un consum zilnic de 2,1 mm la Oradea și 1,95 mm la Chișineu Criș; cele căzute în perioada iulie-septembrie asigură un consum zilnic de 1,78 mm la Oradea și, 1,59 mm la Chișineu Criș, iar cele din luna iulie (luna consumului maxim pentru multe culturi) asigură un consum de 2,12 mm/zi le Oradea și 1,68 mm/zi la Chișineu Criș.

Numărul mediu anual al zilelor în care au căzut cel puțin 0,1 mm est de 120,7 la Oradea și 99,2 la Chișineu Criș, ceea ce reprezintă 33,0%, respectiv 27,1% din numărul zilelor unui an.

Numărul de zile cu precipitații este: vara 28,8 zile (17,8%) la Oradea, 22,7 zile (6,2%) la Chișineu Criș; toamna 26,3 zile (7,2%) la Oradea , 22,1 zile (6,1%) la Chișineu Criș; iarna 34,6 zile (9,4%) la Oradea, 27,2 zile (7,4%) la Chișineu Criș. Stratul de zăpadă este mai mare în nordul decât în sudul Câmpiei Crișurilor. În perioada 1931-2014 aceasta a fost în luna ianuarie la Oradea și Chișineu Criș, de 1,5 mm și 9,4 mm; în luna februarie 6,0 mm și 4,8 mm; în luna martie 1,0 mm și 0,6 mm; în luna noiembrie la Oradea 0,7 mm, iar în luna decembrie 3,5 mm la Oradea și 1,5 mm la Chișineu Criș.

1.1.4.6. Clima perioadei de cercetare

1.1.4.6.1. Temperatura medie a aerului

Comparativ cu media multianuală (10,2 oC), temperatura medie anuală a fost egală cu aceasta în 2013, mai mare cu 0,1 oC în 2012 și mai mare cu 0,3 oC în 2011. (tabel 1.3.).

În luna octombrie, luna semănatului grâului, situația din cei 4 ani studiați se prezintă diferit: comparativ cu valoarea medie multianuală de 10,7 oC doar în 2012 s-a înregistrat o temperatură medie mai scăzută, în anul 2013 înregistrându-se cea mai mare valoare, 12,3 oC.

Dintre lunile perioadei rece se detașează situația din februarie și martie 2013 când s-au înregistrat temperaturi mai scăzute decât ale mediei multianuale cu 4,0 oC, respectiv 2,4 oC.

În luna aprilie, doar în anul 2011 s-a înregistrat o temperatură medie sub valoarea mediei multianuale; cea mai mare abatere pozitivă inregistrându-se în 2014, 1,6 oC.

În luna mai temperatura medie s-a situat sub valoarea mediei multianuale doar în 2012. Cea mai mare abatere pozitivă, 4,2 oC s-a înregistrat în anul 2011.

Și în luna iunie, cea mai mare abatere pozitivă față de media multianuală s-a înregistrat tot în anul 2011. În această lună doar în anul 2013 s-a înregistrat o temperatură medie sub valoarea mediei multianuale.

În luna iulie, în toți cei 4 ani studiați s-au înregistrat abateri pozitive față de media multianuală, cea mai mare diferență, +2,5 oC, s-a înregistrat în 2014.

1.1.4.6.2. Umiditatea aerului

Valorile medii anuale s-au situat sub valoarea mediei multianuale.

În luna octombrie, doar în 2011 s-a înregistrat o valoare a umidității aerului sub valoarea mediei multianuale.

În luna aprilie, umiditatea grâului a avut o valoare egală cu cea a mediei multianuale în 2014 și s-a situat sub aceasta în ceilalți ani, cea mai mare abatere înregistrându-se în 2011 de -11%.

În luna mai, în toți anii studiați s-au înregistrat valori inferioare mediei multianuale, cea mai mare diferență înregistrându-se tot în anul 2011.

În luna iunie, doar în anul 2014, umiditatea aerului a avut o valoare mai mare decât a mediei multianuale. Cea mai mare diferență negativă față de media multianuală –17% (56% față de 73%) s-a înregistrat în 2011.

În luna iulie 2014 s-a înregistrat o valoare a umidității aerului (77%) mai mare decât cea a mediei multianuale (73%). Cea mai mare abatere negativă –15%, s-a înregistrat în anul 2012.

1.1.4.6.3. Precipitațiile

Valorile anuale ale precipitațiilor s-au situat peste media multianuală (620,5 mm) în 2012 (737,5 mm) și în 2013 (722,0 mm); în anul 2011 s-a înregistrat o valoare de (501,1 mm) cu 119,4 mai mică decât valoarea mediei multianuale.

În octombrie s-au înregistrat valori apropiate ale mediei multianuale (46,5 mm) în 2011 (52,4 mm) și 2013 (41,9 mm). În 2012 s-au înregistrat precipitații cu 44,0 mm (94,6%) mai mult decât media multianuală, iar în 2014 s-au înregistrat doar 6,8 mm precipitații, reprezentând doar 14,6% din valoarea mediei multianuale.

În lunile perioadei reci precipitațiile au fost în general apropiate de valoarea mediei multianuale, detașându-se situația din luna decembrie 2014 când s-au înregistrat 82,1 mm precipitații, cu 31,2 mm (64,2%) mai multe decât valoarea mediei multianuale.

În luna aprilie, precipitațiile înregistrate în 2011 (49,3 mm) și 2013 (62,8 mm) sunt relativ apropiate de valoarea mediei multianuale (46,3 mm), însă în 2014 și 2012 s-au înregistrat abateri pozitive foarte mari, 94,6%, respectiv 79,0%.

În luna mai precipitațiile au avut valori relativ apropiate de media multianuală de 61,6 mm în anii 2012, 2013 și 2014; în anul 2011 s-au înregistrat doar 29,0 mm reprezentând 47% din valoarea mediei multianuale.

În toți cei 4 ani studiați, precipitațiile înregistrate în iunie (luna consumului maxim de apă pentru cultura grâului) s-au situat sub valoarea mediei multianuale de 85,6 mm, anul 2011 fiind cel mai secetos cu doar 25,3 mm (29,5%) precipitații.

Luna iulie a fost săracă în precipitați în 2014 (25,2 mm față de 71,7 media multianuală), în 2011 și 2013 înregistrându-se valori valori apropiate de ale mediei multianuale, iar în 2012 s-a înregistrat o abatere pozitivă de 22,0%. (tabel 1.3.).

Tabel 1.3.

Elemente ale climei anilor agricoli Oradea 2011-2014

(după stația meteorologică Oradea )

1.1.5. Vegetația

Din punct de vedere floristic, Câmpia Crișurilor se încadrează în subregiunea euro-siberiană, provincia Câmpia Tisei, districtul șesului Crișurilor.

Plantele din grupa mezofitelor ocupă 62% din suprafața câmpiei, aceasta indicând umiditatea moderată. Urmează plantele xerofite (21,2%) hidrofitele, higrofitele și halofitele.

Districtul șesul Crișurilor este o unitate floristică distinctă. Districtul învecinat în nord (șesul Satu-Mare) are o vegetație hidro-higrofilă specifică zonei Eccedea, iar districtul din sud (șesul bănățean) conține specii termo și xerofile care lipsesc în șesul Crișurilor.

Câmpia Crișurilor era ocupată odinioară de mari suprafețe de păduri, fapt dovedit de prezența solurilor de pădure în Câmpia glacisurilor, de toponimia din regiune (la poiană, la pădure) și așezarea răsfirată, polinucleară a satelor, tipică pentru așezările din zona pădurilor.

Pădurile ocupă în prezent 4,5% din suprafața Câmpia Crișurilor. În Câmpia glacisurilor se găsesc păduri, (Căuașd, Gurbediu, Apateu, Păușa-Sauaeu) alcătuite din asociații de cer și stejar (Querqus cerris, Querqus robur, Querqus grainetto) precum și Acer compestre, Ulmus foliacea, Carpenus betulus. Pădurile sunt luminoase, speciile ierboase, putând acoperi solul în proporție de 20-25%. Pădurile din Câmpia joasă (Sintea Mare, Socodor, Chișineu Criș, Gjorac, Marțihaz) sunt alcătuite din asociații de stejar și ulm; vegetația ierboasă este mai slab dezvoltată decât în Câmpia înaltă. Vegetația de luncă este reprezentată de petice de zăvoaie cu specii lemnoase moi: Salix sp, Populus nigr, Alnus glutinosa etc. Precum și de o vegetație ierboasă în care apar și Phragmites sp., Juncus sp., Carex sp.

Vegetația ierboasă naturală, datorită desțelenirilor, ocupă suprafețe foarte mici. Vegetația acvatică a avut în trecut o mare răspândire; în prezent este reprezentată de o vegetație mezohidrofilă (pipirig, papură, trestie). Vegetația mezohidrofilă este prezentă de-a lungul râurilor. (Agrostis alba, Poa pratensis). Vegetația xerofilă și xeromezofilă este reprezentată prin asociații de Festuca sulcata alături de care se întâlnesc Festuca pseudovina, Poa bulbosa, Trifolium repens. Vegetația halofilă este caracteristică Câmpiei joase.

Structura floristică a pajiștilor halofile diferă în funcție de tipul de salinizare, adâncimea și concentrația sărurilor, umiditatea sărurilor, umiditatea solului. Hordeum hordeacus și Lepidum perfoliatum imprimă pajiștii o culoare roșie, iar Artemisia monogyna, Camphorosoma ovata, Trifolium parviflorum o culoare sură. Pe sărăturile umede se întâlnesc Plantago tenuiflora, Horderum histris, Puccinelita distans, iar pe cele uscate Festuca ovina, Statice gmelini, Artemisa maritima.

1.1.5.1. Culturile agricole

Câmpia Crișurilor ocupă aproximativ 310.000 ha. Terenurile agricole însumează 257.272 ha, pădurile și terenurile cu vegetație forestieră reprezintă 11.914 ha, apele curgătoare și heleșteiele 4,555 ha, iar alte terenuri 12,386 de ha.

Cu excepția unor areale restrânse terenurile agricole reprezintă cca. 90% din suprafața localităților Câmpia Crișurilor

Terenurile arabile din Câmpia Crișurilor depășesc 60% din terenurile agricole cu excepția a patru localități: Sânmartin, Ateaș, Cintei, Craiva. Pășunile naturale ocupă 19,7% din suprafața agricolă; suprafețele cu pășuni naturale cresc de la nord spre sud. Din totalul suprafeței agricole fânețele ocupă 3,0% plantațiile de viță-de-vie 0,55%, iar livezile și pepinierele pomicole 0,4%.

În perioada 1970-1974 cerealele ocupau 122.950 ha, reprezentând 70,2% din suprafața Câmpia Crișurilor. Grâul (57.320 ha) și porumbul (55.142 ha) sunt culturile care ocupă cele mai mari suprafețe. Dintre cereale se mai cultivă: orzul 7.814 ha, ovăzul 1.089 ha, secara 670 ha. În 1935 se realizează primele încercări privind cultura orezului. Câmpia Crișurilor (Sânicolau Român, Cefa, Mădăras, Salonta) este cea mai nordică zonă de cultură a orezului din tara noastră.

Plantele uleioase (floarea soarelui 6683 ha, inul pentru ulei 1.465 ha) sunt cultivate pe 4,7% din suprafața arabilă, leguminoasele pentru boabe pe 2,4% (mazăre 2.210 ha, fasolea 520 ha, soia 1.404 ha); plantele textile sunt reprezentate prin cânepa de fuior cultivată în special la nord de Crișul Negru, suprafață ocupată de 1.759 ha.

Sfecla de zahăr a ocupat în perioada 1970-1974 o suprafață medie anuală de 6.910 ha. Câmpia Crișurilor este foarte favorabilă culturii sfeclei de zahăr cu excepția zonei de contact a câmpiei cu dealurile piemontane. Din grupa plantelor pentru industrializare se cultivă tutunul (410 ha) și sorgul (1.400 ha).

Cultura plantelor de nutreț în perioada amintită mai sus ocupă 25.200 ha (14,5% din totalul plantelor cultivate), din care trifoiul (10.900 ha) și lucerna (7.400 ha) împreună 72,7% din totalul plantelor de nutreț. Alte plante de nutreț cultivate: ghizdeiul 900 ha la sud de Crișul Negru, sfecla furajeră 500 ha și borceagul 400 ha.

Cultura legumelor ocupă 2.000 de ha cu tendințe de concentrare în jurul orașului Oradea și în sudul Câmpiei Crișurilor, ponderea cea mai mare o are cultura de tomate (30%), urmată de ardei (25%) și varză (11%).

Cultura cartofului ocupă 700 ha din care peste 65% cu cartofi timpurii.

După anul 1990 nu s-au publicat date riguroase privind structura culturilor agricole în noile condiții de proprietate, create de aplicarea legii 18/1990. Din observațiile noastre am constatat că a avut loc o creștere a superfețelor cu grâu, porumb, floarea soarelui, lucernă, trifoi și o scădere a suprafețelor cultivate cu soia, in de ulei, fasole, cânepă.

1.1.6. Solurile

Solurile s-au format la suprafața scoarței terestre ca urmare a acțiunii interdependente și îndelungată a factorilor bioclimatici.

Rocile de suprafață pe seama cărora s-au format solurile din Câmpia Crișurilor au o varietate pronunțată. În Câmpia înaltă predomină argilele și depozitele leosoide, iar în Câmpia joasă depozitele aluviale și argilo-nisipoase. Pe depozitele nisipoase s-au format cernoziomurile cambice.

Precipitațiile mai scăzute și temperaturile mai ridicate în sudul Câmpiei Crișurilor au influențat formarea cernoziomurilor, iar pe măsura ce umiditatea creste spre nordul și estul câmpiei, descompunerea materiei organice este mai lentă, în timp ce levigarea este mai accentuată, formându-se solurile brune și brune luvice.

În geneza și evoluția solurilor o importanță mare au avut hidrografia și hidrologia Câmpiei Crișurilor. Nivelul și mineralizarea apelor freatice din Câmpia joasă provoacă fenomene de gleizare, necesitând lucrări hidroameliorative. În Câmpia înaltă nivelul apelor freatice este mai coborât de 5 m și nu influențează procesele pedogenetice.

Vegetația ierboasă a determinat formarea solurilor un orizont superior bogat în humus și azot, tipic cernoziomurilor, iar vegetația de pădure a determinat formarea unui orizont superior mai scurt sub care cantitatea de humus scade foarte mult. Fauna prin rozătoare (formarea crotovinelor), râme și viermi (amestecul mecanic al solului), au contribuit de asemenea la formarea solurilor. Omul a influențat procesul de evoluție a solului prin înlocuirea vegetației naturale cu plante de cultură și pajiște semănate, prin măsuri agrochimice, îndiguiri, desecare, drenaj, irigații.

În ce privește solurile, în zona de activitate a Stațiunii de Cercetare și Dezvoltare Agricolă Oradea, se remarcă o variabilitate foarte accentuată a condițiilor geomorfologice, climatice și de vegetație, situație răspunzătoare de existența diferitelor tipuri de sol, precum și de succesiunea lor, atât pe orizontală, în cadrul reliefului de câmpie, cât și pe verticală în regiunile de dealuri sau în cele montane.

Harta solurilor Câmpiei Crișurilor are un aspect mozaicat, imprimat în special de condițiile hidrogeologice și de relief. Din cele 12 clase de soluri existente în sistemul român de clasificare a solurilor sunt prezente 7 clase: cernisoluri (cernoziomurile tipice, freatic, umede, cambice), luvisoluri (preluvosoluri, luvosoluri, luvisoluri albice), hidrisoluri (lăcoviște), salsodisoluri (soloneț), protisoluri, pelisoluri, antrisoluri.

Din clasa cernisoluri în Câmpia Crișurilor se întâlnesc cernoziomurile tipice pe suprafețe mai mari în zonele Grăniceri, Socodor, Pâncota, Roit, Miersig. Tot din clasa cernisoluri, cernoziomurile freatic umede și cernoziomurile cambice se întâlnesc în zonele: Pâncota, Marțihaz, Homorog, Sânicolau Român, Palota, Girișul de Criș.

Din clasa luvisoluri, preluvosolurile se întâlnesc pe o fâșie care începe la Tulcea și se termină la Nojorid, de asemenea în jurul Bihariei.

Luvosolurile se întâlnesc pe o porțiune pe linia Tinca-Tulca, continuând pe la vest de Miersig pin Leș pe la sud-vest de Oradea. Cercetările noastre s-au desfășurat pe un astfel de sol. Acestea de asemenea ocupă partea de est a Câmpiei Crișurilor de la sudul localității Beliu până la Cociuba Mare. La nord de Crișul Negru luvosolurile se întâlnesc de la Husasău de Tinca până la Sânmartin.

Hidrosolurile din Câmpia Crișurilor sunt reprezentate de lăcoviști. Lăcoviștile se întâlnesc pe suprafețe însemnate în Câmpia joasă în jurul localităților: Grăniceri, Zerind, Ciumeghiu, Homorog, Cefa, Ateaș, Toboliu. Solurile gleice sunt prezente în zone de la sud de Talpoș, de la Berechiu până la Cermei și pe suprafețe mici în Câmpia Salontei.

Salsodisolurile sunt reprezentate de diferite tipuri de soloneț prezente în jurul localităților: Zerind, Socodor, Chișineu-Criș, Berechiu, Salonta, Cefa.

Pelisolurile ocupă o suprafață mică în jurul localităților Homorog și Cefa.

Protisolurile sunt reprezentate în special prin solurile aluviale care se ocupă suprafețe mari pe valea Crișului Alb și a Crișului Negru. Solurile aluviale sunt mozaicate cu suprafețe mici de coluvisoluri, solonețuri, soluri gleice. Suprafețele cu soluri neevoluate de pe valea Crișului Repede sunt mai mici decât cele de pe văile Crișului Negru și Crișului Alb.

CAPITOLUL II

MONITORIZAREA CALITĂȚII APELOR- GENERALITĂȚI, METODE, INTERPRETARE

Apa este cea mai răspândită substanță compusă (3/4 din suprafața globului terestru), constituie principalul vector al întreținerii și dezvoltării vieții. Suprafața Pământului este acoperită în proporție de 78% de apă, însă doar 2,5% din aceasta este accesibilă utilizatorilor. Din punct de vedere calitativ, ponderea cea mai semnificativă o are apa sărată (97% din hidrosferă), restul fiind formată din ghețari, apa lacurilor și a fluviilor, ape subterane și apa existentă în atmosferă (Pantea E.V., 2011).

Elaborarea și implementarea eficientă a unei politici naționale pentru utilizarea rațională a resurselor de apă impune următoarele priorități:

– reducerea ritmului de creștere a consumului de apă în toate ramurile economiei naționale;

– raționalizarea și economisirea în utilizare în scopul reducerii la minim a necesarului de apă, a cerinței de apă proaspătă din sursă și consumul nerecuperabil de apă;

– recircularea și reutilizarea apei;

– protecția apei împotriva poluării;

– sistematizarea rețelelor de distribuție a apelor;

Monitoring integrat al apelor are ca scop evaluarea coerentă și cuprinzătoare a stării corpurilor de apă și a evoluției acesteia în timp, în vederea stabilirii programelor de măsuri și a eficienței acestora. Aspectele vizate, în cazul analizei globale a corpurilor de apă sunt :

evaluarea calității mediului fizic al corpului de apă, ce cuprinde informații de natură hidromorfologică și hidrologică;

evaluarea calității apei;

evaluarea calității biologice a corpului de apă; componenta biologică oferă răspunsul cel mai cuprinzător cu privire la calitatea mediului acvatic;

evaluarea folosințelor potențiale ale apei sau mediului acvatic, care pot fi influențate de celelalte trei aspecte;

evaluarea sedimentului (Romocea T., 2011 ).

2.1. Metodologia prelevării și conservării probelor de apă

Luarea și conservarea corectă a probelor este o premiză a corectitudinii oricărei analize. Greșelile făcute la prelevarea probelor sunt de obicei mai importante decât cele imputate efectuării analizelor. Probele recoltate trebuie să fie reprezentative pentru ansamblul de caracterizat atât din punct de vedere al naturii componenților cât și a proporției acestora.

Problemele cele mai frecvente în cazul prelevării probelor sunt absorbția în pereții recipientelor, contaminarea înainte de prelevare lor din cauza unei curățiri inadecvate, evaporarea și contaminarea probei prin materialul constituent al recipientului.

Recipientele alese pentru prelevarea și păstrarea probelor până în momentul analizei trebuie să aibă rezistență mecanică bună, rezistență la temperaturi extreme, ușurință la închiderea etanșă și deschidere. Recipientele trebuie să protejeze compoziția probei de pierderile prin adsorbție sau evaporare. Materialul din care este alcătuit dispozitivul trebuie să fie inert, adică nu trebuie să interacționeze cu substanțele din apă (Romocea T., 2011 ).

Probele de apă trebuie ferite de modificarea proprietăților fizico-chimice sau biologice ce s-ar putea desfășura în intervalul de timp scurs între recoltare și momentul analizei. Principalele modificări posibile sunt:

oxidarea unor compuși prezenți în probă (compuși organici, sulfiți, compuși ai fierului bivalent), cu concursul oxigenului dizolvat în apă;

reacții biochimice ce au loc în prezența unor bacterii sau alge. Acestea au ca urmare modificarea concentrației oxigenului dizolvat, a bioxidului de carbon, a unor compuși cu azot sau fosfor în moleculă;

precipitări ale unor specii chimice cum ar fi carbonați sau hidroxizi metalici;

adsorbții pe suprafața materialului recipientului de transport și păstrare, ale unor compuși

metalici dizolvați sau aflați în stare coloidală sau a unor compuși organici.

Mijlocul curent de conservare a probelor constă în răcirea lor la temperaturi cuprinse între 1-5 oC. În general timpul de păstrare a probelor este de 24 de ore. Cu cât apele sunt mai poluate, cu atât timpul de păstrare trebuie să fie mai scurt (Romocea T., 2011 ).

O precauție specială trebuie luată în cazul în care se preconizează determinarea unor gaze dizolvate, cum ar fi: oxigen, bioxid de carbon, hidrogen sulfurat, clor, metan. In această situație fie se face determinarea la fata locului, fie gazele se fixează la fata locului cu diverși reactivi și se transportă la laborator.

Tehnici de condiționare a probelor la fata locului, care permit determinări multiple ulterioare. Astfel:

acidifierea probelor până la un pH cuprins între 1-2 cu ajutorul acidului azotic concentrat permite determinarea metalelor alcaline, alcalino-pământoase și metalelor grele;

acidifierea la un pH cuprins între 1 și 2, cu acid clorhidric permite determinarea erbicidelor, staniului, arsenului, solvenților clorurați, hidrazinei, fierului bivalent, nitraților, reziduurilor petroliere;

acidifierea cu acid fosforic la un pH mai mic decât 4 permite determinarea fenolilor;

acidifierea cu acid sulfuric, la un pH cuprins între 1 și 2 permite determinarea amoniului, carbonului organic total, consumului chimic de oxigen, azotaților, fenolilor, fosforului, detergenților;

adăugarea de hidroxid de sodiu la un pH mai mare de 12 permite determinarea cianurilor (Romocea T., 2011 ).

2.2. Cerințe speciale pentru recipientele destinate prelevării

Pentru analizele fizico-chimice în general se folosesc recipiente de sticlă, de material plastic sau sticlă borosilicată. Recipientele de polietilenă de înaltă densitate sunt recomandate pentru păstrarea probelor din care se determină : sodiul, clorurile, alcalinitatea, conductibilitatea specifică, pH-ul și duritatea. Recipientele care prezintă garnituri din neopren sau robinete lubrifiante din huilă sunt interzise pentru determinarea compușilor organici.

Pentru analizele microbiologice recipientele și capacele de închidere trebuie să reziste la temperaturi ridicate de sterilizare (circa 1600C).

Pentru analizele biologice se folosesc in general recipiente de sticlă sau de material plastic. Pentru păstrarea probelor ce conțin alge se recomandă a se folosi recipiente din material opac sau de sticlă inactivă.

Pentru determinarea radioactivității se folosesc în general recipiente de material plastic, prevăzute cu capac etanș din același material.

2.3. Aspecte specifice ale prelevării probelor de apă

2.3.1. Prelevarea probelor de apă din râuri și cursuri de apă (SR ISO 5667-6)

Prelevarea corectă trebuie să ofere fiecărui component din probă o șansă egală de a fi decelat (pus în evidentă) și analizat. În cazul în care ansamblul de studiat este omogen, prelevarea probelor este simplă. Când materialul supus analizei este eterogen, caz frecvent întâlnit la apele curgătoare de suprafață, prelevarea trebuie făcută cu maximă atenție pentru a obține o probă reprezentativă.

În majoritatea cazurilor, pentru prelevarea de probe din cursuri de apă și râuri este suficientă scufundarea unui recipient cu gură largă (găleată, cutie) sub suprafața apei, cu ajutorul mâinii și transvazarea probei în recipientul de prelevare. Uneori este necesară prelevarea de probă de apă de la anumite adâncimi. În aceste cazuri se utilizează aparate de imersie. Acestea sunt recipiente etanș, umplute cu aer, care se scufundă la adâncimea dorită cu ajutorul unui cablu. Sistemul de închidere este desfăcut, iar recipientul se umple treptat cu apă (fig. 2.1).

Fig. 2.1. Aparatele de prelevare probe de apă (Ciolpan O., 2005)

Aparatele automate de prelevare sunt dispozitive ce au în componență pompe cu aspirație sau pompe submersibile. În cazul ideal, pentru prelevarea probelor din care se determină substanțele insolubile, prelevarea trebuie să aibă loc în condiții izocinetice, adică viteza apei la intrarea în sistemul de prelevare trebuie să fie aceeași cu viteza de curgere a cursului de apă.

Alegerea punctelor de prelevare depinde de mai mulți factori. Dacă se urmărește determinarea simplă a calității apei într-o masă de apă omogenă, se poate alege un singur punct de prelevare, de exemplu situat pe un pod. Indiferent de locul de prelevare proba trebuie să fie prelevată dintr-un lichid bine amestecat. Ideal ar fi ca amestecul să fie rezultatul unor ușoare turbulențe naturale.

Dacă programul de prelevare urmărește efectele produse de un efluent sau afluent asupra calității cursului apei este necesar să se fixeze cel puțin două zone de prelevare: o zonă aflată în amonte de punctul de confluență și o zonă aflată în aval, la o distanță suficientă pentru ca omogenizarea să fie totală. Distanțele la care se realizează amestecul complet al efluenților cu respectivul curs de apă depind de caracteristicile fizice ale albiei. Într-un curs de apă efluenții se amestecă pe trei dimensiuni: pe verticală, pe laterală și longitudinal.

În majoritatea cursurilor de apă, amestecul total pe verticală se realizează la cel puțin 1 km de la locul confluenței. În general la un curs de apă este suficientă prelevarea pe un singur nivel de adâncime, deși există situații în care apar stratificări datorate temperaturii sau densității. Amestecul lateral se realizează mai lent, pe distanțe de ordinul câtorva kilometri.

Probleme în alegerea punctului de prelevare apar când concentrațiile unor indicatori nu sunt uniforme în masa apei. În aceste situații apa trebuie să fie prelevată dintr-un număr suficient de puncte, astfel încât să se asigure obținerea unor rezultate reprezentative. Un exemplu reprezentativ în acest sens îl constituie cazul micropoluanților organici. Concentrația acestora variază pe parcursul unei zile, de la un mal la altul al cursului de apă și în funcție de adâncime. Pentru a evita un număr mare de analize uneori probele prelevate din mai multe puncte se combină sub forma unei singure probe medii.

Dacă programul de prelevare urmărește evaluarea speciilor solubile, speciile dizolvate trebuie separate de cele nedizolvate, cât mai repede, chiar la locul prelevării. Separarea se face prin filtrare.

2.3.2. Prelevarea probelor din lacuri naturale și artificiale (SR ISO 5667-4)

Aspectele particulare în acest caz sunt date de stratificarea termică, chimică și microbiologică a lacurilor. Aceasta introduce necesitatea prelevării mai multor tipuri de probe, în funcție de obiectivele urmărite prin programul de monitorizare. Putem astfel defini:

probă instantanee (momentană): cotă parte luată aleator (în ceea ce privește timpul și/sau locul) dintr-o masă de apă;

probe de profil, din adâncime: serie de probe prelevate de la adâncimi diferite din masa de apă, dintr-un loc determinat;

probe de profil al zonelor: serie de probe de apă prelevată de la o adâncime determinată, din anumite locuri;

probe medii de adâncime integrală: probe de apă prelevate continuu sau intermitent de la diferite adâncimi, și amestecate;

probe medii de zonă: probă de apă obținută prin amestecarea mai multor probe prelevate de la o adâncime determinată, din mai multe zone (Romocea T., 2011 ).

În conformitate cu aceste cerințe se aleg aparatele de prelevare a probelor, punctele de prelevare și frecvența cu care probele se prelevează. Aparatele de prelevare pot fi: recipiente deschise sau aparate echipate ce conductă închisă. Cele din urmă se pretează la prelevarea probelor provenind de la diferite adâncimi. Deoarece prelevarea probei se face din apropierea fundului albiei trebuie să se evite perturbarea interfeței apă/ sedimente. Pentru prelevări se pot utiliza și dispozitive de pompare sau prelevatoare cu ejecție pneumatică.

În cazul lacurilor cu formă aproximativ circulară, fără eterogenități în plan orizontal, pentru determinarea caracteristicilor de calitate ale apei este suficientă prelevarea unei probe din punctul aflat deasupra părții celei mai adânci. Punctul de prelevare se marchează cu ajutorul unei geamanduri. Dacă lacul este format din mai multe bazine, sau forma lui este mai complicată (situație frecventă în cazul lacurilor artificiale) sunt necesare mai multe puncte de recoltare.

Apa lacurilor este în general stratificată pe verticală, de aceea sunt necesare uneori programe de prelevare de probe de la diferite adâncimi. Adâncimile trebuie astfel eșalonate încât să se poată înregistra toate defectele de omogenitate pe direcția verticală.

Pentru a stabili caracteristicile de calitate ale unui lac se consideră că o analiză de apă pe lună este suficientă. Deoarece de-a lungul unei zile pot surveni modificări ale concentrațiilor unor indicatori este necesar ca prelevările să se facă la aceeași oră din zi. Dacă dorim să cunoaștem variația zilnică a unor parametri probele trebuie prelevate la un interval de 2-3 ore.

2.3.3. Prelevarea probelor din apele subterane (SR ISO 5667-11)

Apele subterane apar sub forma unor acvifere la diverse adâncimi sub pământ. Reîncărcarea lor poate fi directa datorita apei din precipitații, prin infiltrare, din râuri sau din alte ape de suprafață sau prin transfer de la un acvifer la altul.

Suprafața de reîncărcare se poate afla în zona sitului de prelevare a probelor sau la multe sute de kilometri depărtare. Apa poate rămâne în acvifer câteva zile sau milioane de ani.

Monitorizarea apelor subterane are drept obiective:

stabilirea posibilității folosirii apelor subterane ca surse de apă potabilă, sau în alte scopuri;

identificarea din timp a poluării pânzei freatice ca urmare a desfășurării unor activități cu potențial de risc, de la suprafață sau din subsol;

supravegherea sau analiza deplasării poluanților în acvifere;

analiza modificărilor de calitate a apelor subterane ca urmare a executării unor lucrări în vederea optimizării gestionării resurselor (modificarea regimului de pompare, injectarea unor efluenți în subsol).

Echipamentele de prelevare a probelor din apele subterane sunt diferite de cele pentru apele de suprafață. Cele mai uzuale echipamente de prelevare a apelor subterane sunt pompele. Pompele cu aspirație, așezate la suprafață nu pot ridica apa de la o adâncime mai mare de 8 m. De aceea se utilizează deseori pompele electrice submersibile sau pompele cu cameră, utile pentru prelevări de probe din foraje cu diametru mic (mai mic de 3 mm).

Echipamente de prelevare la adâncime sunt plonjoarele – tuburi deschise care se umplu cu apă pe măsură ce sunt coborâte și se închid la adâncimea dorită cu ajutorul unui dispozitiv mecanic sau electric. Există și dispozitive fixe de prelevare, cum ar fi cupele poroase. Apa pătrunsă în cupe este aspirată cu ajutorul unui tub.

Alegerea punctelor de prelevare trebuie făcută în conformitate cu scopul și obiectivele programului de monitorizare. Dacă se urmărește controlul calității apelor subterane destinate alimentării cu apă, este util să se facă prelevări din toate puțurile, forajele și izvoarele existente.

Pentru prelevări realizate în alte scopuri, cum ar fi studierea contaminării apelor subterane de către diferite surse, alegerea punctelor de prelevare este mai dificilă și implică avizul experților în hidrologie. Dacă se studiază contaminarea difuză a apelor subterane, forajele pentru prelevări trebuie să fie repartizate pe ansamblul zonei considerate.

Pentru alegerea locurilor de prelevare în cazul unor surse punctuale de poluare este necesară studierea legăturii dintre sursă și direcția de curgere a apelor subterane. Dacă este posibil, se recomandă execuția unui foraj care să permită prelevarea unei probe chiar de sub sursa de poluare. Alte puncte de prelevare trebuie să fie situate la distanțe progresive față de sursă, pe direcția de curgere a apelor subterane. Este utilă și prelevarea unei probe dintr-un punct situat în amonte de sursa de poluare, pentru comparație.

Partea din acvifer cea mai sensibilă la poluare este cea din vecinătatea liniei de separare dintre zona saturată și nesaturată, în special în cazul poluărilor difuze. Sunt de asemenea utile prelevările din puncte aflate la diverse adâncimi și prelevările făcute la baza acviferului, în cazul poluărilor cu substanțe mai dense decât apa. Locul de prelevare trebuie să evidențieze gradienții după care se modifică calitatea apei atât pe orizontală cât și pe verticală.

Frecvența prelevărilor de probe din apele subterane trebuie să evidențieze variația în timp a calității apei. Calitatea apelor subterane este mult mai constantă decât a celor de suprafață. Pentru controlul calității apei de băut este suficientă prelevarea lunară a probelor (sau chiar mai rar). În cazul în care apele se utilizează fără dezinfecție sunt necesare analize mai dese. De obicei controlul frecvent sau permanent al unor parametri ca: pH-ul, temperatura și conductivitatea este un mijloc de stabilire a necesității de a controla mai frecvent calitatea apelor subterane. Dacă se constată variații importante ale unuia din cei trei parametri se vor extinde cercetările.

2.4. Calitatea apelor de suprafață

Râurile. Calitatea apei râurilor se urmărește în 276 secțiuni de supraveghere de ordinul 1, din care 7 pe Dunăre (tabel 2.1.). Lungimea sectoarelor supravegheate din punct de vedere al calității este de 20 500 km și reprezintă lungimea de referință (totalul cursurilor de apă însumează peste 120 mii km, însă interes major pentru economie și protecția mediului prezintă râurile pe care s-a organizat activitatea de supraveghere și control).

Tabel 2.1

Secțiuni de supraveghere de ordinul I

Lacurile. În anul 1995 activitatea de supraveghere a calității apelor de suprafață a inclus și 104 lacuri naturale și de acumulare cu baraj pe râuri. Numărul lacurilor de acumulare cu “mari baraje” este de peste 160. În majoritatea cazurilor, folosind metode expediționare, s-a determinat gradul de trofie, urmărindu-se indicatorii fizico-chimici și biologici, precum temperatura apei, transparența, regimul de oxigen, regimul de nutrienți, evoluția biocenozelor.

În general calitatea apelor din lacuri este corespunzătoare. Sunt și cazuri când calitatea apelor din lacuri ajunge la categoria “degradat”, cum sunt unele lacuri din Delta Dunării (Bălana, Matița, Puiu, Roșu). O atenție deosebită trebuie acordată lacurilor terapeutice de importanță majoră, cum sunt Techirghiol, Amara, Balta Albă unde se manifestă tendința de înrăutățire a calității acestora din cauza factorului antropic (aport suplimentar de apă dulce prin irigații, aport de poluanți din bazinele hidrografice).

2.5. Calitatea apelor subterane

Apele subterane freatice. Activitatea de supraveghere a calității apelor subterane freatice la nivelul principalelor hidrostructuri s-a realizat prin investigarea unui număr de circa 2000 de foraje hidrogeologice de observație, componente ale rețelei naționale de supraveghere hidrometrică, la care s-au adăugat încă circa 12 000 de puncte de observație constituite în principal din foraje hidrogeologice de supraveghere a fenomenelor de poluare, foraje de exploatare pentru alimentari cu apa, fântâni situate in principal in intravilanul localităților rurale.

Majoritatea hidrostructurilor au suferit în timp procesul de contaminare a apei cu azotați (NO3). Poluarea se resimte însă diferențiat, existând zone în care acviferul este intens poluat, cu concentrații ce se situează peste 45,0 mg/dm3 (Câmpia inferioară a Someșului, Culoarul Mureșului pe tronsonul Reghin-Luduș, Culoarul Târnavei Mari aval de Sighișoara, Câmpia inferioară a Dunării pe tronsonul Calafat-Giurgiu, Culoarul Ialomiței pe tronsonul Urziceni-Țăndărei, Câmpia Bărăganului de Nord, Culoarul Siretului pe tronsonul aval Roman-amonte Adjud, Culoarul Bistriței aval de Piatra Neamț etc.) și zone în care valoarea este sub 45,0 mg/dm3.

2.6. Indicatori de calitate ai apei

Exprimarea cuantificată a calității apei se face prin intermediul indicatorilor de calitate. Totalitatea indicatorilor de calitate care se utilizează pentru aprecierea acesteia în sensul de a satisface un anumit domeniu de utilizare, de a elabora o decizie asupra gradului in care apa corespunde cu necesitățile de protecție ale mediului, alcătuiesc criteriile de calitate.

Există mai multe criterii de clasificare a compușilor care definesc compoziția chimică a apelor naturale, după natura acestora, proveniență, efect toxic și metode de analiză.

Pornind de la această clasificare în continuare se vor prezenta principalele proprietăți organoleptice, fizice și chimice ale apelor naturale corelate cu compușii chimici care determină aceste proprietăți și cu indicatorii de calitate ai apei specifici acestora.

A. Clasificare după natura indicatorilor de calitate:

indicatori organoleptici (gust, miros);

indicatori fizici (pH, conductivitate electrică, culoare, turbiditate);

indicatori chimici;

indicatori chimici toxici;

indicatori radioactivi;

indicatori bacteriologici;

indicatori biologici.

B. Clasificare după natura și efectul pe care îl au asupra apei:

indicatori fizico-chimici generali: temperatura, pH, indicatorii regimului de oxigen, oxigen dizolvat (OD), consumul biochimic de oxigen (CBO5), consumul chimic de oxigen (CCOCr și CCOMn), indicatorii gradului de mineralizare, reziduul fix, cloruri, sulfați, calciu, magneziu, sodiu;

indicatori fizico-chimici selectivi: carbon organic total (COT), azot total, fosfați, duritate, alcalinitate;

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

indicatori radioactivi;

indicatori biologici.

2.6.1. Indicatori organoleptici

Culoarea reală a apelor se datorează substanțelor dizolvate și se determină în comparație cu etaloane preparate în laborator. Culoarea este dată de substanțele minerale și organice în soluție sau în suspensie și se determină în grade de culoare GC (un grad de culoare în scara platino-cobalt corespunzând soluției de 1 mg/dm3 platină).

Mirosul apelor este clasificat în șase categorii, după intensitate: fără miros, cu miros neperceptibil, cu miros perceptibil unui specialist, cu miros perceptibil unui consumator, cu miros puternic și cu miros foarte puternic. Mirosul se datoreaza substanțelor minerale, substanțelor organice în descompunere (mucegaiuri, nămol) și microorganismelor vii (alge, protozoare ).

Gustul se clasifică utilizându-se denumiri convenționale, cum ar fi: Mb – ape cu gust mineral bicarbonato-sodic; Mg – ape cu gust mineral magnezic; Mm – ape cu gust mineral metalic; Ms – ape cu gust mineral sărat ; Oh – ape cu gust organic hidrocarbonat; Om – ape cu gust organic medical farmaceutic; Op – ape cu gust organic pământos.

2.6.2. Indicatori fizici

A. Turbiditatea se datorează particulelor solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală. Suspensiile totale sunt ansamblul componentelor solide insolubile prezente într-o cantitate determinată de apă și care se pot separa prin metode de laborator. Se exprimă gravimetric în mg/l sau volumetric, în ml/l.

Valoarea suspensiilor totale este deosebit de importantă pentru caracterizarea apelor naturale. În funcție de dimensiuni și greutate specifică, particulele se separă sub formă de depuneri (sedimentabile) sau plutesc pe suprafața apei (plutitoare). (Giurconiu, M., Mirel, I., 2002).

Suspensiile gravimetrice este data de totalitatea materiilor solide insolubile, care se pot sedimenta, în mod natural într-o anumită perioadă limitată de timp. Procentul pe care îl reprezintă suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea și exploatarea deznisipatoarelor sau predecantoarelor.

Suspensiile și substanțele coloidale din ape reprezintă totalitatea substanțelor dispersate în apă, având diametrul particulelor între 1 și 10 µm, caracterizate prin proprietăți electrice de suprafață și un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile în mod natural.

Relația dintre substanțele în suspensie (proprietate gravimetrică) și turbiditate (proprietate optică) determină așa-numitul “coeficient de finețe” al suspensiilor. Pentru aceeași sursă de apă, coeficientul de finețe variază în limite bine determinate în cadrul unui ciclu hidrologic anual.

Turbiditatea se determină în grade de turbiditate GT, unui conținut în suspensii în cantitate echivalentă cu 1 mg/dm3 SiO2 corespunzându-i un grad de turbiditate.

B. Temperatura apei variază în funcție de proveniența si de anotimp.

C. Radioactivitatea este proprietatea apei de a emite radiații permanente alfa, beta sau gama.

D. Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizați în aprecierea gradului de mineralizare a apelor, cel puțin din următoarele considerente:

măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea conținutului total de săruri dizolvate în apă;

au avantajul diferențierii dintre săruri anorganice și organice (ponderal) pe baza mobilităților ionice specifice;

elimină erorile datorate transformării carbonați/bicarbonați prin evaporare la 105oC (conform metodologiei de determinare gravitațională a reziduului fix, în cazul bicarbonaților pierderile sunt de circa 30%) (Ionescu, Gh. C, Ionescu, G.L., 2010).

E.Concentrația ionilor de hidrogen

Concentrația ionilor de hidrogen din apă, este un factor important care determină capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme etc.

Capacitatea de tamponare și pH-ul 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 acizilor sau bazelor, sărurile de Na+, K+, Ca2+ și Mg2+ jucând un rol esențial în acest sens.

Capacitate de tamponare a pH–ului este deosebit de importantă nu numai pentru echilibrele din fază apoasă, dar și pentru cele de la interfața cu materiile în suspensie, respectiv cu sedimentele.

Între valoarea pH-ului apei și aciditatea sau alcalinitatea acesteia nu există o identitate. Creșterea alcalinității sau acidității nu sunt însoțite și 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 6,5-9,5 (Pantea E.V, 2011, după Ionescu, Gh. C, Ionescu, G.L., 2010).

2.6.3. Indicatori biogeni. Compuși ai azotului și fosforului

Amoniacul, nitriții și nitrații constituie etape importante ale prezentei 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.

Formele sub care apar compușii azotului în apă sunt azot molecular (N2), azot legat în diferite combinații organice (azot organic), amoniac (NH3), azotiți (NO2-) și azotați (NO3-). Amoniacul constituie o fază intermediară în ciclul biogeochimic al azotului.

Azotul amoniacal decelat în cursurile de apă poate proveni dintr-un mare număr de surse:

– din ploaie și zăpadă, 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 să apară prin reducerea nitriților de către bacteriile autotrofe sau de către ionii 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.) stau la originea alimentării cu azot amoniacal a cursurilor de apă.

Prezenta amoniacului în apele de alimentare este limitată de normele recomandate de Organizația Mondială a Sănătății, la cantități foarte mici (sub 0,05 mg/l) datorită efectelor nocive pe care le poate avea asupra consumatorilor.

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 datorează fie oxidării bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitraților.

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.

Conținutul de fosfați în apele naturale este relativ redus (0,5-5 mg/l). Dacă apele străbat terenuri bogate în humus în care fosfatul este legat în compuși organici, acestea se îmbogățesc în fosfați. De asemenea, o pondere importantă revine poluării difuze din agricultură datorată administrării de îngrășăminte pe bază de azot și fosfor.

Fosfatul monocalcic poate proveni în apă mai ales prin mineralizarea resturilor vegetale sau animale. Fosfatul monocalcic este solubil în apă și reprezintă o formă de fosfor asimilabil. Concentrații mai mari de 0,5 mg/l P exprimat în PO43- în apele de suprafață determină eutrofizarea progresivă a lacurilor, prin favorizarea dezvoltării algelor.

Conținuturi mai mari de fosfați în apele subterane sau de suprafață pot să constituie un indiciu asupra poluării de origine animală, mai ales dacă se corelează cu dezvoltarea faunei microbiene.

Fosforul sub formă de combinații, poate fi prezent în apele de suprafață, fie dizolvat, fie în suspensii sau sedimente.

2.6.4. Indicatori ai capacității de tamponare a apei

Aciditatea apei este data de prezența în ape a dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali și a sărurilor de acizi tari cu baze slabe, sărurile de fier și de aluminiu, provenite de la exploatările miniere sau din apele uzate industriale intrând în această din urmă categorie. Aciditatea totală a unei ape exprimă atât aciditatea datorată acizilor minerali, cât și cea datorată dioxidului de carbon liber, în timp ce aciditatea minerală exprimă numai aciditatea datorată acizilor minerali.

Diferențierea acidității totale de aciditatea minerală se poate face, fie prin utilizarea schimbătorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N până la puncte de echivalență diferite și anume până la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral și pH = 8,3 pentru titrarea acidității totale.

Alcalinitatea apei este condiționată de prezența ionilor bicarbonat, carbonat, hidroxid și, mai rar, borat, silicat și fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentrația echivalentă a bazei titrabile și se măsoară la anumite puncte de echivalență date de soluții indicator.

Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinității (p) a apei datorată hidroxidului și carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinității (m), datorată bicarbonatului.

Valoarea alcalinității (p) și (m) indică raportul existent între ionii de carbonat, bicarbonat și hidroxid în cadrul alcalinității totale.

Duritatea apei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii carbonaților de calciu și magneziu în apele naturale. Duritatea este de trei tipuri:

– duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ și Mg2+ prezente în apă;

– duritatea temporară reprezintă conținutul ionilor de Ca2+ și Mg2+ legați de anionul HCO3-, care prin fierberea apei se poate înlătura deoarece bicarbonații se descompun în CO2 și în carbonați care precipită;

– duritatea permanentă reprezintă diferența dintre duritatea totală și duritatea temporară, fiind atribuită ionilor de Ca2+ și Mg2+ legați de anionii Cl-, SO42- și NO3-. Acest tip de duritate rămâne în mod permanent în apă, chiar după fierbere.

2.6.5. Indicatori bacteriologici

Caracteristicile bacteriologice sunt determinate de bacteriile din apă, care pot fi patogene sau nepatogene. Nu se admit în apa potabilă bacterii patogene, deoarece pot produce boli ca: febra tifoidă, holera, dizenteria etc. Bacteriile nepatogene se admit în număr mic, deoarece pot produce boli prin cantitatea de toxine conținute (Bucur, A.1999; Pîslarașu,1.,ș.a, 1981).

2.6.6. Indicatori biologici

Indicatorii biologici sunt determinați de prezența unor organisme și particule abiotice care împreună alcătuiesc sestonul. Concentrațiile admise pentru caracteristicile biologice ale apei potabile se dau în tabelul 2.2 (Ionescu, Gh. C, ș.a, 2010).

Tabel 2.2.

Indicatori biologici

2.7. Indicatori de calitate ai apei de irigație

Tușa C. (2000), citat de Domuța C. (2009) consideră că prin menirea ei, irigația este o măsură eminamente ecologică deoarece, prin efectele ei, contribuie la corectarea regimului de apă deficitar din zonele aride și semiaride, asigurând plantelor o dezvoltare normală (Domuța C. și colab., 2000). Autorul citat arată că la aplicarea acestei măsuri ameliorative, trebuie avut în vedere să nu se producă dezechilibre ce țin de mediul înconjurător:

– evitarea excesului de umiditate produs prin aplicarea unor norme de irigație superioare celor necesare sau datorită unor infiltrații mari din rețeaua de transport și distribuție a apei care pot duce la înmlăștinirea terenului;

– evitarea acumulării în sol a unor substanțe nocive care pot proveni din apa de irigație când aceasta are o calitate necorespunzătoare;

– evitarea pierderilor de apă care, ajunse în stratele freatice de mică adâncime, în condițiile unor perioade bogate în precipitații, pot genera ridicarea apei freatice până în zona radiculară. Dacă este de calitate necorespunzătoare, alături de excesul de apă se adaugă afectarea culturilor (ca efect imediat), iar pe timp îndelungat deteriorarea însușirilor fizico-chimice ale solului.

Acțiunea negativă a apei de irigație, din punct de vedere al însușirilor fizico-chimice se poate manifesta pe 3 căi principale:

1. reducerea accesibilității apei pentru plante în cazul unui conținut ridicat de săruri care mărește presiunea osmotică a soluției de sol;

2. combinarea și/sau reducerea unor elemente utile din sol, care devin astfel inaccesibile plantelor;

3. acțiunea toxică a unor elemente asupra plantelor, în cazul deplasării limitei de toleranță a unor componente.

Calitatea apei de irigație este analizată atât din punct de vedere fizic cât și chimic.

2.7.1. Sursele de apă pentru irigat

Apa de irigație poate proveni din apele de suprafață, apele subterane, apele marine sau din apele reziduale (Luca C, Nagy Z, 1999).

Apele de suprafață constituie cea mai importantă sursă de apă pentru irigații, iar dintre acestea cursurile naturale. Pe traseul cursurilor naturale de apă, în bazine de acumulare, se înmagazinează cantități mari de apă.

Dunărea este principala sursă de apă pentru irigații a României, volumul mediu multianual de apă al acestui fluviu fiind de 155 miliarde m3/an.

Râurile interioare ale României au un volum mediu multianual de 35 miliarde m3/an, însă din acesta doar 6 miliarde m3/an pot fi utilizate pentru irigații; acumulările de pe râurile interioare pot creste volumul de apă ce ar putea fi utilizat pentru irigații la 20 miliarde m3/an.

Apele subterane constituie o sursă insuficient folosită pentru irigații. În România, în condițiile în care, în următorii ani, exploatațiile agricole de dimensiuni mai mici vor fi încă prezente folosirea acestei surse se impune. La folosirea apelor subterane se va avea în vedere mineralizarea acesteia și temperatura.

Apele marine se folosesc doar după desalinizare. Atunci când tehnologia de desalinizare se realizează cu costuri accesibile, apele marine constituie o sursă semnificativă de apă pentru irigații.

Apele reziduale pot constitui surse de apă pentru irigat după tratamente corespunzătoare mecanice, chimice, și biologice.

În funcție de proveniență și de modul de colectare (separativ sau unitar) apele uzate municipale pot conține o serie de compuși de natură anorganică de care trebuie să se țină cont deoarece pot perturba unele procese de epurare biologică sau pot fi toxice pentru sol și plante. Aceste elemente pot constitui un pericol din punct de vedere fitosanitar.

Principalii parametrii de calitate a apelor uzate ar trebui să aibă în vedere următoarele direcții:

-parametri semnificativi pentru sănătate;

-parametri semnificativi pentru agricultură;

-parametri importanți din punct de vedere al impactului asupra sănătății umane (Pantea E.V., 2011).

Nu este indicat a se iriga cu astfel de apă legumele ce urmează să se consume în stare proaspătă, cartofii și cerealele după înflorire, sfecla furajeră, plantele uleioase și pentru fibră cu patru săptămâni înainte de recoltare, pășunile și fânețele cu două săptămâni înainte de recoltare și pășunat etc. (Jinga I, 1971; Pleșa I, 1974; Onu N, 1988; citați de Luca E și Nagy Z, 1999).

2.7.2. Calitatea apei de irigație din punct de vedere fizic

Elementele avute în vedere sunt: temperatura apei și gradul de aluvionare al apei și gradul de aerație al acesteia.

Temperatura- Limita minimă de utilizare este 8 °C. În tara noastră, din acest punct de vedere nu sunt probleme, în timpul sezonului de irigație temperatura apei din sursele de apă de suprafață depășesc cu mult această temperatură. În România, în general, apa freatică are o temperatură de minim 10-12 °C. Acolo unde totuși temperatura este sub 8 °C, apa ajunsă la suprafață va fi stocată în bazine, după care este pompată în sistem. Nu sunt restricții pentru o temperatură ridicată. însă, o temperatură ridicată poate avea ca urmare crearea de condiții bune pentru dezvoltarea algelor, mătăsii broaștei care conduc la creșterea gradului de aluvionare.

Gradul de aluvionare. Utilizarea unei ape cu un grad mare de aluvionare are următoarele efecte negative:

a) pe termen scurt – în special asupra elementelor sistemelor de irigații:

– colmatarea rețelei de canale și conducte care duce la reducerea capacității de transport cu implicații în creșterea consumului de energie și a costurilor de întreținere;

– erodarea garniturilor de la îmbinarea conductelor – scăderea etanșeității rețelei de conducte;

– blocarea accesoriilor de pe rețeaua de conducte: supapele de aerisire – dezaerisire, vane, robineți, aparatura debitmetrică.

b) pe termen lung – soluri argiloase: modificarea texturii în sens negativ (devine mai grea). Consecințe: scade porozitatea, permeabilitatea, viteza de infiltrație (proprietăți deja deficitare pe asemenea soluri), efect benefic – soluri nisipoase: se modifică în sens pozitiv textura, spre textură medie, îmbunătățindu-se porozitatea, permeabilitatea, viteza de infiltrație. De asemenea, datorită faptului că aluviunile sunt bogate în elemente nutritive, acestea îmbunătățesc fertilitatea scăzută a solurilor nisipoase.

În tara noastră, sursele de apă de irigație utilizate (Dunăre și unele râuri interioare) au un grad de aluvionare scăzut, nefiind dăunătoare sistemelor de irigații din acest punct de vedere. Astfel, râurile interioare au un debit solid de 1-3 g/l, iar Dunărea de 0,4 g/l la apele mici (deci și în sezonul de irigație) și de 2-3 g/l la ape mari (primăvara).

Totuși, gradul de colmatare al canalelor de irigație din tara noastră este destul de ridicat.

Gradul de aerație sau conținutul în oxigen al apei de irigație are importanță în desfășurarea proceselor de oxidare din sol. O apă bună pentru irigație conține minimum 4 mg oxigen/1 dm3 apă. Cursurile de apă au un grad de aerație satisfăcător, apele subterane au un grad de aerație mai redus, lacurile, bălțile , bazinele au un grad de aerație nesatisfăcător, recomandându-se măsuri de aerare.

2.7.3. Calitatea apei de irigație din punct de vedere chimic, biologic și radioactiv

În tara noastră, criteriile de calitate a apei de irigație sunt reglementate de normele cuprinse în STAS nr. 9450/1988. Indicatorii care trebuie luați în considerare la aprecierea calității apei de irigație se clasifică în 4 grupe:

1. Reacția apei, prin pH.

2. Indicatori salini (reziduul salin, indicele SAR, indicele CSR).

3. Indicatori toxici sau dăunători.

4. Indicatori infecto-contagioși.

5. Radioactivitatea.

1. Reacția apei (pH)- apa corespunzătoare se încadrează la un pH cuprins intre 6,5-7,2. Apa tolerabila are un pH cuprins intre 5,5-6,4 , 7,3-8,6, iar apa necorespunzătoare ce creste pericolul de degradare a solului se încadrează la un pH <5,5 sau un pH > de 8,6.

2. Indicatori salini

a. Carbonatul de sodiu rezidual (CSR) exprimă raportul ionului de Na+ față de suma cationilor de Ca++, Mg++, Na+ și K+.

Na(%) = (3.1.)

sau, în miliechivalenți se poate calcula după relația:

CSR(me/l) = (3.2.)

b. Reziduul salin (mineral) – RM (mg/l) și/sau Conductivitatea electrică la 25 °C CE (mmho/cm)

Reziduul salin (mineral) reprezintă mineralizarea totală a apei, deci este suma tuturor ionilor (anioni și cation) din apă.

Apa pură este foarte slab conducătoare de electricitate. Conductivitatea electrică (CE) a apei este proporțională cu conținutul în săruri. Conductivitatea pe unitatea de distanță este dată de relația:

CE(mmho/cm) = (3.3.)

unde:

K = este o constantă;

R = rezistența electrică a apei

RM (mg/l) = 640 x EC (mmho/cm) (3.4.)

În funcție de CSR și reziduul salin s-au stabilit 5 clase de salinitate (tabel 3.6)

c. Raportul de absorbție al solului – SAR (me/l)

Indicele SAR indică potențialul de alcalinizare al solului ca urmare a compoziției chimice a apei, încărcată cu cationi.

Indicele SAR se calculează cu relația bazată pe ecuația schimbului cationic:

SAR =

În funcție de acest indicator s-au stabilit 4 clase de alcalinizare (tabel 2.3).

Tabel 2.3.

Clase de salinitate în funcție de CSR, conductivitatea electrică și reziduul salin (Domuța C., 2009)

În cazul unor ape care au indicele SAR sub 6, în funcție de CE se face următoarea clasificare:

Tabel 2.4.

Clase de alcalinizare în funcție de indicele SAR, conductivitatea electrică și mineralizarea după conținutul în Na+ (Domuța C., 2009)

d. Conținutul de ioni

Limitele maxime ale principalilor ioni din apa de irigație sunt:

Cl- < 300 mg/l Na+ < 200 mg/l

SO< 400 mg/l Ca2+ + Mg2+< 700 mg/l

De asemenea, este analizată și concentrația de nitrați (NO3) sau azot nitric (N-NO3) care nu influențează calitatea apei de irigație însă este un indicator important pentru potabilitatea apei (tabel 2.5).

Alți indicatori chimici ai calității apelor de irigație folosiți în literatura de specialitate (Botzan M., 1966; Pleșa I și Florescu Gh., 1974, Grumeza N și colab., 1989): indicele de irigație Priklonski, bazat pe raportul dintre Na+ și Cl- și SO.

Tabel 2.5.

Clase de caracterizare a conținutului apei în nitrați sau azot nitric (Domuța C., 2009)

Condițiile de folosire a formulelor pentru calculul indicelui de irigație Priklonski (ioni exprimați în me/l) și clasele de caracterizare sunt prezentate în tabele 2.6 și 2.7.

Tabel 2.6.

Formule de calcul pentru indicele de irigație Priklonski (Domuța C., 2009)

– clasificarea Legostaev, după reziduul mineral, în funcție de mineralizarea lor chimică sau clorursulfatică, cu conținut de reziduu mineral fix până la 3 g/l; conținutul de 2 –3 g este potrivit numai pentru plantele semitolerante la salinitate.

Tabel 2.7.

Clasele de caracterizare a calității apei după indicele Priklonski (Domuța C., 2009)

-criteriul Kelley, arată raportul între ionii de sodiu și suma celor de calciu și magneziu, dacă valoarea acesteia depășește limita 1 apare pericol de alcalizare; la valori de 4 alcalizarea este evidentă;

-clasificarea Thorne-Peterson, rezultă din combinarea celor 5 clase de salinizare, după conductanța electrică și a celor 4 clase de alcalizare, după indicele SAR;

-clasificarea Florea, se face după conținutul total de săruri și conținutul de sodiu (%), fiind dăunătoare apele cu un conținut total de sodiu de 4,5 g/l și Na = 33% din suma m.e.

3. Indicatori toxici sau dăunători:

metale grele (Co, Hg, Pb, Zn, Mn, Mo):

Mo și Hg < 0,05 mg/l Co și Pb < 5 mg/l

Mn < 3 mg/l Zn < 10 mg/l

pesticide organoclorurate și reziduuri petroliere:

pesticide = 0 mg/l

reziduuri petroliere < 0,1 mg/l

bor < 2 mg/l

4. Indicatori infecto-contagioși: număr de germeni coliformi/l:

apa potabilă: < 100 coli/l – pentru toate solurile și plantele;

moderat populată: 100-100000 coli/l – pentru toate solurile, mai puțin plantele de consum în stare proaspătă sau conservate prin înghețare sau murare;

intens poluată: > 100000 coli/l – soluri cu apă freatică peste 4 m adâncime, pentru plantele care nu sunt pentru consum alimentar și pentru cele alimentare dar prelucrate termic.

5. Radioactivitatea:

globală: radiații α < 30 bq/l; radiații β < 1400 bq/l

radionuclizi izolați: Cs 136 < 100 pCi/l; Sr 90 < 10 pCi/l; Ra 226 < 6 pCi/l

2.8. Indicatori de calitate ai apelor uzate

Întrucât apele sunt folosite în foarte multe domenii (apă potabilă, alimentarea cu apă a agriculturii, industrie, piscicultură) posibilitățile de poluare a acesteia sunt foarte mari. Calitatea apei a început din ce în ce mai mult să se degradeze ca urmare a modificărilor de ordin fizic, chimic și bacteriologic.

În raport cu proveniența lor, apele uzate se clasifică astfel:

apa uzată menajeră – apa de evacuare după ce a fost folosită pentru nevoi gospodărești în locuințe și unități de folosință publică și provine din descărcări de la operații de igienă corporală, de la pregătirea alimentelor, de la spălarea îmbrăcămintei ori prin evacuări de produși fiziologici (closete cu apă).

ape uzate industriale, ape care se evacuează în mod concentrat după folosirea lor în procesele tehnologice de obținere a materiilor prime sau a produselor finite. Apele uzate industriale prezintă caracteristici care variază foarte mult de la o industrie la alta și uneori chiar în cadrul aceleași unități ca urmare a fazelor procesului de producție.

După proveniența lor, acestea pot fi:

ape de răcire, care formează proporția principală (volum) a apelor uzate industriale; principalul poluant fiind temperatura ridicată a acestora;

ape de spălare, ocupă locul doi ca volum; apar într-o mare varietate de industrii și rezultă din folosirea apei de alimentare pentru antrenarea și îndepărtarea unor materiale nedorite;

ape de proces, sunt cele ce au servit ca solvent sau ca mediu de reacție în procesul de prelucrare a materiilor prime; au un volum relativ redus, dar sunt foarte concentrate;

apele uzate de la grupurile sanitare, de la curățirea spațiilor de lucru și a echipamentului.

ape uzate orășenești, sunt amestecurile de ape uzate industriale cu apa uzată menajeră prin colectarea lor într-un sistem comun de canalizare (Ionescu Gh., și colab., 2010).

2.8.1. Caracteristicile apelor reziduale

La stabilirea tehnologiei de epurare a apelor uzate este necesar să se țină de caracteristicile apelor uzate, dar și de calitatea emisarului.

Principalele caracteristici ale apelor uzate care ar trebui monitorizate sunt:

de natură fizică: culoare, miros, temperatura, turbiditate, materii solide totale care pot fi: solide dizolvate: organice (volatile) și anorganice și solide în suspensie;

de natură chimică: oxigen dizolvat, deficitul de oxigen, consumul biochimic de oxigen,

consumul chimic de oxigen. Parametri de natură anorganică includ salinitatea, duritatea, alcalinitatea, aciditate, concentrațiile metalelor ionizate: fier și mangan, precum și anioni: cloruri, sulfați, sulfuri, nitrați și fosfați.

biologice: coliformi, coliformi fecali, microorganisme patogene, viruși.

Concentrația acestora depinde de condițiile locale și de timp. În următorul tabel sunt prezentate limitele concentrațiilor diferiților parametri prezenți în apele reziduale.

Tabel 2.8.

Compoziția apelor uzate (Metcalf and Eddy Inc., 1991)

Stațiile de epurare pentru a putea functiona la parametri optimi este necesar un control al calității apelor uzate din punct de vedere chimic, fizic, bacteriologic cât si biologic.

2.8.1.1. Caracteristici fizice

Culoarea apelor diferă în funcție de tipul de apă uzată (menajeră și industrială) și de gradul de prospețime. Apele uzate proaspete au o culoare cenușiu deschis, ca apoi, prin fermentarea materiilor de natură organică să-și închidă culoarea. Culoarea apelor uzate ajunse în rețeaua de canalizare poate fi influențată de culoarea apelor uzate industriale.

Apele uzate proaspete nu au miros sau este aproape inexistent, însă cele care sunt în curs de fermentare au miros determinat în funcție de stadiul de fermentare.

Temperatura apelor uzate orășenești este cu 2-3oC mai ridicată decât a apei de alimentare și constituie un factor hotărâtor în epurarea apelor uzate. Coagularea substanțelor în suspensie, procesele biologice etc. sunt influențate în mod deosebit de temperatură.

Valoarea pH-ului ne dă indicii despre modul de realizare a procesului de epurare deoarece de valoarea acestuia depind o serie de procese de natură fizică, chimică, biologică.

Turbiditatea reprezintă efectul optic de împrăștiere a unui flux luminos la trecerea printr-un mediu fluid care conține particule în suspensie sau în stare coloidală.

Turbiditatea apelor uzate orășenești este în general cuprinsă între 400-500 grade în scara silicei. Turbiditatea apei se datorează prezenței în apă a particulelor foarte fine (organice și anorganice) ce se află în suspensie și care nu sedimentează în timp. O apă tulbure prezintă pericol epidemiologic deoarece particulele în suspensie pot constitui un suport pentru germenii patogeni.

2.8.1.2. Caracteristici chimice

Materiile solide totale este data de suma dintre materiile solide în suspensie și materiile solide dizolvate.

Consumul specific de apă pe cap de locuitor influențează compoziția apelor uzate; cu cât consumul de apă este mai mare, cu atât apa uzată este mai diluată și invers.

În funcție de cantitatea și calitatea lor, apele subterane care pătrund în rețeaua de canalizare influențează caracteristicile apelor uzate.

Materiile solide în suspensie, separabile prin decantare, sunt de o deosebită importantă în dimensionarea decantoarelor și a bazinelor de fermentare a nămolurilor. Materiile solide organice dizolvate constituie impurificarea organică și, pe baza ei, se dimensionează treapta de epurare biologică din stațiile de epurare.

Consumul biochimic de oxigen (CBO5) este cantitatea de oxigen consumată de microorganisme într-un interval de timp (timpul standard stabilit este de 5 zile la temperatura de 20oC), pentru descompunerea biochimică a substanțelor organice conținute în apă.

Descompunerea biochimică a apelor uzate, respectiv consumul biochimic de oxigen, se produce în două faze:

faza primară (a carbonului), în care oxigenul se consumă pentru oxidarea substanțelor organice, care începe imediat și are, pentru apele uzate menajere, o durată de circa 20 de zile, la temperatura de 20°C. În urma descompunerii materiilor organice – în al căror conținut intră carbon, azot și fosfor – se formează, în principal, bioxidul de carbon (CO2), care rămâne sub formă de gaz în soluție sau se degajă;

faza secundară (a azotului), în care oxigenul se consumă mai ales pentru transformarea amoniacului în nitriți (NO2) și, apoi, în nitrați (NO3-); începe după aproximativ 10 zile și durează 100 sau chiar mai multe zile;

Substanțele oxidabile din apă sau consumul chimic de oxigen (CCO) sunt substanțele ce se pot oxida atât la rece cât și la cald, sub acțiunea unui oxidant. Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant. Substanțele organice sunt oxidate la cald, iar cele anorganice la rece.

Creșterea cantității de substanțe organice în apă sau apariția lor la un moment dat este sinonimă cu poluarea apei cu germeni care întovărășesc de obicei substanțele organice. În orice caz prezenta lor în apă favorizează persistența un timp îndelungat a germenilor, inclusiv a celor patogeni.

Cantitatea de oxigen dizolvat în apă depinde de temperatura apei, presiunea aerului și de conținutul în substanțe oxidabile și microorganisme. Scăderea cantității de oxigen din apă duce la pierderea caracterului de prospețime al acestuia, dându-i un gust fad și făcând-o nepotabilă. De asemenea scăderea oxigenului reduce capacitatea de autopurificare.

Apele uzate proaspete au un conținut ridicat de azot organic și unul scăzut de amoniac liber, iar apele mai puțin proaspete conțin aceste substanțe în proporții inverse, respectiv – conținut mai mare de amoniac și mai scăzut de azot organic.

Nitrații reprezintă cea mai stabilă formă a materiilor organice azotoase și, în general, prezenta lor indică o apă stabilă din punct de vedere al transformării. În apa uzată proaspătă, nitriții și nitrații sunt în concentrații mai mici.

Sulfurile provin din descompunerea substanțelor organice sau anorganice și provin, de cele mai multe ori, din apele uzate industriale.

Clorurile pot proveni din diferite surse (în special, urină); de aceea, cantități de 8 – 15 g clorură de sodiu, cât elimină un om pe zi, nu pot constitui indici de impurificare.

Acizii volatili ne dau indicii asupra fermentării anaerobe a substanțelor organice. Din acești acizi, prin fermentare, iau naștere bioxidul de carbon și metanul. În cazul unei bune fermentări, pentru apele uzate menajere, acizii volatili, exprimați în acid acetic, trebuie să fie în jur de 500 mg/l (peste 300 mg/l și sub 2.000 mg/l).

Grăsimile și uleiurile, vegetale sau minerale, în cantități mari, formează o peliculă pe suprafața apei, care poate împiedica aerarea, colmata filtrele biologice, inhiba procesele anaerobe din bazinele de fermentare.

Gazele cel mai des întâlnite la epurarea apelor sunt hidrogenul sulfurat, bioxidul de carbon și metanul. Hidrogenul sulfurat indică o apă uzată ținută un timp mai îndelungat în condiții anaerobe.

Metanul și bioxidul de carbon sunt indicatori ai fermentării anaerobe (în amestec cu aerul, în proporție de 1:5 – 1: 15, metanul este exploziv).

Concentrația de ioni de hidrogen (pH) este un indicator al procesului de epurare; de valoarea lui depinde activitatea microorganismelor, precipitările chimice. Valoarea optimă a pH-ului trebuie să fie în jur de 7.

Potențialul de oxidoreducere (potențialul Redox, rH) furnizează informații asupra puterii de oxido – reducere a apei sau nămolului. În scara redox; notația rH exprimă inversul logaritmului presiunii de oxigen. Scara de măsură a potențialului Redox are ca valori extreme 0 și 42. Valorile sub 15 caracterizează faza de fermentare anaerobă, iar valorile peste 25, faza de oxidare aerobă.

Putrescibilitatea este o caracteristică a apelor uzate care indică posibilitatea ca o apă să se descompună mai repede sau mai încet.

Stabilitatea reprezintă inversul putrescibilității. Stabilitatea relativă(%) este dată de raportul dintre oxigenul disponibil în proba de analizat (sub formă dizolvată, sau sub formă de nitriți și nitrați) și cererea de oxigen pentru satisfacerea fazei primare de consum a oxigenului. Acest parametru este foarte rar determinat, deoarece valorile stabilității relative sunt nesigure, ele variind în funcție de natura apei uzate (Ionescu, Gh. C, 2010, după Negulescu M., Secară E., 1976).

CAPITOLUL III

MATERIAL ȘI METODA DE CERCETARE

Pentru caracterizarea dinamicii în timp a chimismului și nivelului acvifer freatic, s-au amplasat în zona luată în studiu 52 staționare în apropierea forajelor din rețeaua națională. Amplasarea acestora s-a făcut în puncte caracteristice în cadrul a patru grupe importante de soluri și anume: soluri aluviale, cernoziomuri, lăcoviști și soluri saline și alcalice.

Masuratorile la nivelul freatic si recoltarile de probe de apa pentru analize s-au facut de doua ori pe an, primavara in luna martie in conditiile unui regim de precipitatii mai abundant si vara in lunile iulie si august (cu regim pluviometric mai redus si temperaturile cele mai ridicate) facandu-se de fiecare data foraje cu sonda pana la apa freatica.

La probele de apa recoltate s-au efectuat urmatoarele determinari: pH-ul cu un cuplu de electrozi sticla-calomel, reziduul mineral si conductibilitatea electrica specifica conductometric, carbonatii alcalini (CO3-) si bicarbonati (HCO3-) prin titrare cu soluție de H2SO4 0,01 N în prezență de fenolftaleină, respectiv de metilorange, clorul după Mohr prin titrare cu soluție de AgNO3 0,01 N, sulfații, calciul și magneziul – complexometric, sodiul și potasiul la fotometrul cu flacără. Na absorbit în sol, s-a determinat prin percolare cu acetat de amoniu.

ECHIPAMENTE ȘI APARATURĂ FOLOSITE PENTRU EFECTUAREA ANALIZELOR

CAPITOLUL IV

MONITORINGUL APELOR FREATICE DINTRE MUREȘ ȘI CRIȘUL REPEDE

4.1. Rezultate privind nivelul acvifer freatic

Apele freatice din zonă, se găsesc cantonate în general la mică adâncime, media zonei fiind de 2,28 m și variind între 2,18 și 2,50 m între cele trei interfluvii. Nivelele medii cele mai ridicate (2,18 și 2,21 m) se află în subzonele Crișul Alb – Crișul Negru și Crișul Negru – Crișul Repede. (Figura 4.1.) Variația nivelului freatic în funcție de tipul de sol, prezintă următorul aspect: cea mai mare adâncime medie a apelor freatice se întâlnește sub solurile aluviale și cernoziomuri (2,92 respectiv 2,74 m), urmate de solonețuri (1,80 m) și apoi de lăcoviști sub care s-a întâlnit cea mai mică medie multianuală de 1,61 m. Amplitudinea variației adâncimii apelor freatice de la primăvară la vară, prezintă valorile cele mai mari în zona solurilor aluviale (0,55 m), urmată de cea a cernoziomurilor (0,37 m) și a lăcoviștilor (0,27 m). Cea mai mică variație sezonală se întâlnește sub solonețuri, fapt explicat și prin circulația defectuoasă pe verticală a apei în aceste soluri.

Compoziția chimică a apelor freatice. Chimismul apelor freatice prezintă variații în funcție de subzonă, sezon și tipul de sol.

Reacția apelor freatice din întreaga zonă, de sub toate solurile, prezintă o alcalinizare generală (pH peste 7,8). Alcalinizarea prezinta o slaba scădere la apele freatice din cadrul lacoviștilor subzonei Mureș Crișul Alb (pH 7,72) si o alcalinizare mai accentuata la apele freatice din zona solurilor saline si alcaline (pH 8,03- 8,17).

Alcalinitatea totală a apelor freatice este datorată carbonaților CO3- și bicarbonaților alcalini HCO3-) creste la lăcoviști (6,67 me/l), la solurile aluviale (6,90 me/l) și cernoziomuri (8,27 me/l), cea mai mare alcalinitate totală prezentând apele freatice din zonele cu soluri saline și alcaline (13,03 me/l).

Acumularea clorului în apele freatice cercetate variază în funcție de zonă între 1,24 – 4,05 me/l, cantitățile cele mai mari aflându-se în apele freatice din solonețuri, urmate de acelea din lăcoviști (2,65 me/l 1 Cl- ), apoi din solurile aluviale cu 1,99 me Cl-/ litru și cele mai mici (1,24 me Cl-/l) sub cernoziomuri.

Acumularea sulfaților în apele freatice variază în medie între 0,75 și 3,20 me SO4–/l. Cantitățile cele mai mici se întâlnesc sub cernoziomuri, iar cele mai mari se întâlnesc sub lacoviști. Pe subzone, apele freatice dintre Crișul Alb și Crișul Negru, sunt cele mai bogate în sulfați (3,24 mi/l).

Conținutul mediu multianual în Na+ al apelor din zonă este 7,53 me/l, cu o diferențiere foarte evidentă în funcție de tipul de sol și anume: cel mai mic conținut în sodiu îl prezintă apele freatice din zona solurilor aluviale (3,80 me/l), urmând în ordine crescândă zona cernoziomurilor cu 4,44 me/l, zona lăcoviștilor cu 5,96 me/l și zona soluțiilor saline și alcaline cu 15,55 me Na+ /litru. Pe subzone, cantitățile cele mai reduse se întâlnesc între Crișul Repede si Crișul Negru.

Potasiul se află în cantitățile cele mai mici comparativ cu ceilalți ioni cercetați (0,07 me/l) în medie pe zonă. Cantități ceva mai mari se găsesc în apele freatice din subzona joasă Crișul Alb – Crișul Negru în cadrul cernoziomurilor (0,33 me/l ) și solurilor aluviale (0,12 me/l).

Acumularea calciului și magneziului în apele freatice are loc în cantități aproximativ egale în medie pe zonă în sezonul de primăvară (3,23 me/l Ca++ și 3,11 me/l Mg++) și mai variate în timpul verii.

Pe grupe de soluri, calciu și magneziul se afla în cantități mai mari în apele freatice din zona solurilor aluviale (4,14 me/l Ca++ și 3,73 me/l Mg++) și mai mici în zona cernoziomurilor (2,38 me/l Ca++ și 3,28 me/l Mg++) și a solurilor saline și alcalice (1,04 me/l Ca++ și 2,18 me/l Mg++).

Acumularea calciului nu prezintă diferențieri evidente în funcție de subzone, în timp ce acumularea magneziului este mai mică cu cca 25 % în subzona înaltă Crișul Negru – Crișul Repede.

Mineralizarea apelor freatice dintre Mureș si Crișul Repede este in general redusa, ea fiind de 0.82 g/l in medie pe perioada cercetata si variind in funcție de tipul de sol, subzona si sezon, astfel :

pe subzone gradul de mineralizare cel mai mare (1,01 g/l) se afla in zona joasa Crișul Alb-Crișul Negru, apropiat (0.94 g/l) intre Mureș si Crișul Alb si cel mai mic (0,57 g/l) intre Crișul Negru si Crișul Repede;

in zone creste de la solurile aluviale (0,75 g/l) către solonețuri (1,07 g/l), cernoziomurile si lacoviștile prezentând ape freatice cu mineralizări intermediare (0,62 g/l respectiv 0,82 g/l);

gradul de mineralizare al apelor freatice prezinta variații mici de la primăvara la vara, cu valori sensibil mai ridicate in vara. (Figura 4.1.).

Tipul de mineralizare al apelor freatice după anioni este bicarbonatic, indiferent de gradul de mineralizare, grupa de sol, subzona sau sezon. După cationi felul salinizării diferă în funcție de grupa de sol, subzona și sezon. În cazul solurilor aluviale și cernoziomurilor, apele freatice sunt bogate în calciu și magneziu, iar în cazul lăcoviștilor alcalizate și solonețurilor, apele freatice sunt bogate în sodiu. Sodiul predomină de asemenea și în cernoziomurile din subzona joasă Crișul Alb – Crișul Negru.

Conținutul procentual de sodiu (din suma principalilor anioni și cationi cercetați) al apelor freatice prezintă următoarea graduare descrescândă în subzonele Mureș – Crișul Alb și Crișul Negru – Crișul Repede: solonețuri (42,5 respectiv 41,3%), lăcoviști (27,2 și 20,6%), soluri aluviale (23,6-9,7%) și cernoziomuri (17,6 și 7,5%). Face excepție și în această privință subzona joasă Crișul Alb – Crișul Negru, în care apele freatice de sub cernoziomuri prezintă 31% din suma ionilor, ocupând loc după solonețuri.

Indicele SAR caracterizează apele freatice din cadrul cernoziomurilor (SAR 0,66 – 1,86), solurilor aluviale n (SAR 1,13 – 2,70) și lăcoviștilor (SAR 2,29 – 4,19), – la valori ale conductibilității electrice specifice de 845 – 1742 micromho/cm – ca fiind în general ape de alcalizare „slabă” putând fi folosite din acest punct de vedere în irigație pe aproape toate solurile, cu pericol redus de acumulare în sol a cantităților dăunătoare de sodiu schimbabil. Fac excepție în acest sens apele freatice din teritoriile cu cernoziomuri din zona joasă Crișul Alb – Crișul Negru (SAR 6,10; CE 1230 micromho/cm și 31% Na+ din suma în m.e. a ionilor), care prezintă perspective apreciabile de alcalizare a solurilor argiloase, putând fi folosite în irigație numai pe soluri cu textură grosieră sau pe soluri cu permeabilitate bună.

Apele freatice din zona solurilor alcaice și saline sunt în general ape de alcalizare „puternică” mai ales cele dintre Mureș și Crișul Alb (SAR mediu 18,28 cu o variație de la 13,80 primăvara la 22,66 vara, iar CE de 2090 micromho/cm). Între Crișul Alb – Crișul Repede, valorile indicelui SAR al apelor freatice de sub solonețuri sunt cuprinse între 10,01 și respectiv 14,2, respectiv 1000-1800 micromho/cm CE.106, fiind ape ce prezintă probabilitatea ridicată de alcalizare a solului.

Se remarcă faptul că fată de diagrama Richards în condițiile pedoclimatice cercetate au loc procese intense de alcalizare a solului și la valori ale indicelui SAR mai mici de 8, apele din această zonă prezentând în general o mineralizare „mijlocie” și mai puțin „puternică”. Această concluzie a reieșit și din cercetările riguroase executate în vase de vegetație în care s-a folosit o gamă largă de ape de irigație de diferite calități.

Carbonatul de sodiu rezidual (CSR). Valorile acestui indice caracterizează apele freatice dintre Crișul Negru și Crișul Repede, cu excepția celor din zonele cu solonețuri, ca fiind ape bune, fără să prezinte pericol de acumulare a sodei în sol (CSR 0 – 1,18). Ape bune se întâlnesc de asemenea în zonele cu soluri aluviale și lăcoviști dintre Crișul Alb – Crișul Negru și cele cu lăcoviști dintre Mureș și Crișul Alb.

Ape care prezintă pericol scăzut de alcalizare (CSR 1,45 – 1,53) se întâlnesc în teritoriile cu cernoziomuri și soluri aluviale dintre Mureș și Crișul Alb. În subzona joasă dintre Crișul Alb – Crișul Negru sub cernoziomuri, se întâlnesc ape freatice cu pericol ridicat de alcalizare a solului (CSR 7,42).

Apele freatice din zonele cu solonețuri prezintă valori ale indicelui CSR cuprinse între 8,58 și 11,30, fiind ape ce prezintă pericol ridicat de acumulare a sodei în sol.

Fig.4.1.

Nivelul hidrostatic și compoziția chimică a apelor freatice din zona de câmpie

Mureș Crișul Repede

Fig.4.2.

Nivelul hidrostatic și compoziția chimică a apelor freatice din zona de câmpie

Crișul Alb- Crișul Negru

Fig 4.3.

Nivelul hidrostatic și compoziția chimică a apelor freatice din zona de câmpie Crișul Negru- Crișul Repede

Tabel 4.1.

Media zonei Mureș – Crișul Repede

Apele freatice din zona solurilor cernoziomice prezintă diferențieri nete ale calității lor pentru irigație în funcție de subzonă și anume:

între Crișul Negru și Crișul Repede subzona în care nivelul apei freatice depășește 3 m, apele sunt ,,excelente’’ (v=40 – 55, clasa I de irigație după Florea), putându-se folosi cu succes la irigații.

în subzona Mureș – Crișul Alb în care adâncimea stratului freatic sub cernoziomuri depășește 3 m adâncime apa este ,,foarte bună’’ până la ,,bună’’ pentru irigație (v= 40 clasa a II-a de irigație).

în subzona joasă Crișul Negru, în care nivelul freatic sub cernoziomuri este de numai 1,86 – 2,19 m apele freatice sunt ,,acceptabile’’ pentru majoritatea plantelor de cultură, mai ales pe soluri ușoare și mijlocii, cu drenaj bun și ,,nesatisfăcătoare’’ pentru plantele sensibile și soluri grele sau cu drenaj deficient; de regulă sunt necesare spălării periodice sau amendare cu ghips (v=6, clasa de irigație a IV -a).(Figura 4.4.)

Apele freatice din zonele cu soluri aluviale din cuprinsul câmpiei Mureș – Crișul Repede, sunt ape de irigație ,,bune’’ pentru majoritatea plantelor de cultură, în special pe soluri mijlocii și ușoare cu drenaj bun și ,,acceptabile’’ pentru plantele sensibile și soluri grele cu drenaj deficient. În unele cazuri sunt necesare amendarea cu ghips sau spălări periodice (clasa a II-a de irigație, v= 22,54 în subzona sudică și v= 19,34 în subzona mijlocie).

În subzona Crișul Negru – Crișul Repede, apele freatice din cadrul solurilor aluviale sunt ape de irigații ,,foarte bună’’ până la ,,bune’’ (clasa a II-a de irigație, v= 28,45).

Apele freatice din zonele cu lăcoviști din cuprinsul câmpiei Mureș – Crișul Alb sunt „acceptabile” până la „nesatisfăcătoare” (clasa a IV-a de irigație). În cazul zonei Crișul Alb – Crișul Repede, apele freatice de sub lăcoviști sunt ape „bune până la acceptabile” (clasa a II-a de irigație, v = 22,35 – 31,75).

Apele freatice din zonele solurilor alcalice sunt ape de irigație „nesatisfăcătoare” pentru majoritatea plantelor de cultură, în special pe solurile grele și mijlocii; admisibile în cazuri extreme pe soluri ușoare și cu drenaj bun, mai ales în climat mai umed. Spălările periodice și/sau amendarea cu ghips apar necesare (v = 3,07 – 4,77, clasa a V-a de irigație).

Apele subterane cu caracter ascensional și artezian situate până la 150 m adâncime nu prezintă pericol de alcalizare a solului (SAR=0,96), sunt de tip bicarbonato-calcic, cu o mineralizare redusă (0,36 g/l respectiv 539 micromho/cm) și sunt „foarte bune” pentru folosirea în irigație (v=47,4 , grupa a II-a de irigație) (Colibaș I., Colibaș Maria, 1988) (Figura 4.4.).

Apele subterane cu caracter artezian situate la adâncimi mai mari de 150 m, prezintă o portabilitate de absorbție a sodiului „slabă spre mijlocie”, sunt de tip bicarbonato-natric, cu o mineralizare medie redusă (0,44 g/l respectiv 676 micromho/cm), însă au un conținut ridicat în Na de 36,9%. Caracterizate pentru folosirea în irigație, aceste ape sunt „dăunătoare” pentru majoritatea plantelor de cultură, mai ales pe soluri necarbonatice și/sau argiloase (v=8,6, grupa a V-a de irigație).

Figura 4.4.

Principalii indici de caracterizare a apelor freatice din zona de câmpie Mureș-Crișul Repede

în scopul folosirii lor pentru irigație

Tabel 4.2.

Tipul de mineralizare și clasa de irigație

Tabel 4.3.

Principalii indici de caracterizare a apelor freatice din zona de câmpie Mureș-Crișul Repede în scopul folosirii lor pentru irigație

Figura 4.5.

Indici de caracterizare a apelor subterane adânci

din zona de câmpie Mureș – Crișul Repede

CAPITOLUL V

CALITATEA PENTRU IRIGAȚIE A APELOR DE SUPRAFAȚĂ DIN CÂMPIA CRIȘURILOR

Apele din râurile zonei de câmpie Mureș -Crișul Repede sunt ape „slab spre moderat mineralizate”(0,15-0,39 g/l reziduu mineral, respectiv 227-596 micromho/cm CE). Pe cursul aceluiași râu gradul de mineralizare și conținutul în sodiu este diferit, fiind mai reduse în amonte și mai accentuate în aval (Tabel 5.1).

Apele din râuri sunt în general de tip bicarbonato-calcic și nu prezintă pericol de alcalizare a solului. Pentru folosire în irigații sunt ape „excelente” Crișul Negru (indicele Priklonski-Laptev de 64-115, grupa I de irigație și clasa Richards C.2-S.1); „foarte bune” Crișul Alb, Crișul Repede și Teuzul (cu indicele Priklonski de 55-87, grupa a II-a de irigație și clasa Richards C.2-S.1 și C.1-S.1) și ape „bune” Mureșul și Sartășul (cu indicele Priklonski 16-41, grupa a III-a de irigație și clasa de calitate C.2-S.1).

Apele principalelor canale ce străbat zona sunt „slab și mijlocii mineralizate”, de tip bicarbonato-calcic (Canalele Colector și Culiser), bicarbonato-natric (Canalele Pogonier și Budier) și bicarbonato-magnezic (Canalul Morilor la Pil și Canalul Cigher la Zărand).

Din punct de vedere al calității lor pentru irigație, sunt ape „excelente” – Canalul Colector la Ghioroc (v = 125, grupa I de irigație și clasa de calitate C.2-S.1), ape „foarte bune” Canalul Colector la Giriș și Inand, Canalul Culișer la Salonta și Canalul Morilor la Socodor, ape „bune” – Canalul Morilor la Pil și Canalul Cigher la Zărand și ape „acceptabile” pentru solurile carbonatice și ușoare cum sunt apele canalelor Pogonier și Budier.

Tabel 5.1

Caracterizarea celor mai importante ape de suprafață din zona de câmpie

Mureș-Crișul Repede, în scopul folosirii lor pentru irigații

CAPITOLUL VI

INFLUENȚA COMPOZIȚIEI CHIMICE A APELOR DIN ZONA CÂMPIEI CRIȘURILOR ASUPRA SOLULUI ȘI A PLANTEI

Cercetările s-au realizat în vase de vegetație, folosindu-se sol din orizontul Ap (0-20cm) al următoarelor tipuri de sol: cernoziom, sol aluvial, lăcoviște, soloneț. Principalele însușiri ale acestor soluri sunt prezentate în diagrama de mai jos.

Fig.6.1.

Principalele însușiri ale solurilor inițiale

Fiecare din aceste patru soluri a fost supus timp de cinci perioade de vegetație a porumbului cultivat pentru masa verde, udării cu 32 de variante de ape sintetice, preparate din apa decationizata pură sau conținând diferite combinații de NaCl, NaHCO3, CaCl2, Na2SO4, MgCl2. S-au realizat, astfel ape de concentrații și compoziții calitative reprezentative celor existente în Câmpia de Vest. Valorile indicelui SAR a variat între 0,9 si 17, iar gradul de mineralizare între 0,0 si 1,7 g/l. Pe tot parcursul perioadelor de vegetație, umiditatea solului s-a menținut la 50% din capacitatea de reținere a apei la vas. S-au cercetat modificările survenite la alcalizare, salinizare, permeabilitatea solurilor și starea microstructurală, acumularea sodiului în plantă și recolta de porumb masă verde.

Compoziția chimică a apei de irigație influențează modificări chimice, fizice și hidrofizice ale solului, producția și acumularea diferitelor elemente în plantă.

Reacția solului se modifică în sensul acidifierii sau al alcalinizării în funcție de compoziția chimică a apelor de irigație:

prezența în apa de irigație a sulfatului de sodiu și/sau a clorurii de sodiu a produs scăderi distinct și foarte semnificative ale valorilor pH;

prezența bicarbonatului de sodiu singur precum și alături de clorură de sodiu, sulfatul de sodiu, clorură de calciu și/sau clorură de magneziu, influențează semnificativ, distinct și foarte semnificativ accentuarea alcalinității solurilor cercetate.

Gradul de salinizare a solului creste pe măsura aplicării udărilor cu atât mai mult cu cat mineralizarea apei este mai ridicata. Cernoziomul trece astfel din domeniul „nesalinizat” (0,08% reziduu mineral), în mediu „salinizat” (0,44% reziduu mineral), solul aluvial și lăcoviștea de la limita inferioară a domeniului „slab salinizat” (0,15 respectiv 0,13% reziduu mineral) la „mediu salinizat” (0,46 respectiv 0,44%), iar solonețul de la „slab salinizat” (0,18%) la limita superioară a domeniului „mediu salinizat” (0,51% reziduu mineral).

Intensitatea procesului de salinizare a solului prezintă diferențieri în cadrul aceluiași grad de mineralizare a apei în funcție de natura sărurilor din apă, datorită reacțiilor de schimb și de precipitare dintre ionii din apă și cei din sol. Aceste diferențieri se atenuează după cinci perioade de vegetație, evidențiindu-se efectul cumulativ al cantităților totale de săruri introduse cu apa de irigație, datorită realizării pe parcurs a echilibrului de schimb cationic între sol și apă, corespunzător valorilor SAR ale apelor.

Ponderea influenței gradului de mineralizare a apelor de udare asupra salinizării solului, s-a stabilit prin ratele de creștere a gradului de salinizare a solurilor în cadrul a trei intervale de mineralizare a apelor: 0-0,40 g/l; 0,41-1,30 și 1,31-1,70 g/l (Tabel 7.1.). În cadrul acestora, ratele de creștere a salinizării solului variază între 0,01 și 0,28 g/100 g sol în cazul cernoziomului, între 0,02 și 0,27 la solul aluvial, între 0,02 și 0,23 la lăcoviște și între 0,04 și 0,28 g/100 g sol la soloneț.

Absorbția sodiului în complexul argilo-humic creste pe măsură ce creste concentrația în săruri de sodiu a apelor de irigație; solurile cercetate trecând de la „nealcalizate” (PSA 2,3-4) sau „slab alcalizate” (PSA 8), la „puternic alcalizate” în cazul cernoziomului (17,7 PSA) și lăcoviștei (PSA 19,4) și la „foarte puternic alcalizate” în cazul solului aluvial (25,7 PSA) și solonețului solodizat (23,7 PSA).

Creșterea solonețizării are loc cu rate diferite în funcție de anionul de care este legat sodiul, de raportul dintre diferite săruri de sodiu și de prezenta concomitentă în apă a sărurilor de Ca și Mg.

Între indicele SAR al apelor și gradul de alcalizare a solului s-au stabilit corelații strânse, puse în evidentă de următorii indici de determinație parțială a SAR-ului apelor în alcalizarea solurilor după trei și cinci perioade de vegetație: 86 și 73% la cernoziom; 61 respectiv 96% la solul aluvial; 70 și 69% la lăcoviște și 44 până la 63% la soloneț.

Corelația multiplă între conținutul de reziduu solubil respectiv valoarea SAR a apelor pe de o parte și procentul de sodiu absorbit în sol, pe de altă parte, evidențiază faptul că valoarea SAR al apelor contribuie la variația sodiului absorbit în sol, într-o proporție de 14- 18 ori mai mare decât reziduu. Aceasta atestă importanța SAR-ului apei, ca indice de bază pentru aprecierea calității apelor de irigație, sub raportul prognozei alcalizării solului.

S-a stabilit pentru apele cercetate ponderea influenței a șase intervale de alcalizare a apei: 0-1,5 SAR; 1,6-3,5 ; 3,6-,5,0 ; 5,1-10,0; 10,1-13,0; 13,1-17,0 SAR (Tabel 7.2). În cadrul acestor limite, rata de creștere a alcalizării solului este cuprinsă în funcție de numărul ciclurilor de udări (perioade de vegetație) între: 0,0-14,0 PSA pe cernoziom; 0,0-20,1 pe solul aluvial ; 0,0 și 14,0 pe Iăcoviște și 0,0-15,0 pe soloneț. În cazul solonețului se observă faptul că pe măsura salinizării solului scade acțiunea de alcalizare a soluțiilor saline, ceea ce reprezintă un indiciu prețios în alegerea apei de irigație pe solonețuri.

Relațiile ce se stabilesc între conținutul total de săruri solubiIe și conținutul de sodiu adsorbit, pe de o parte, dispersia și permeabilitatea solului, pe de alta, relevă faptul că, atunci când corelațiile sunt semnificative, atât sodiul absorbit cât și în mai mică măsură, conținutul total de săruri solubile măresc dispersia și îndeosebi micșorează permeabilitatea. În toate cazurile (conductivitatea hidraulică fiind reprezentată la scară logaritmică), relațiile sunt liniare. Cele patru soluri inițiale se deosebesc, atât prin poziția dreptelor pe grafic, care denotă unele diferențe inițiale, cât și prin panta dreptelor de regresie, adică prin intensitatea cu care însușirile lor sunt modificate.

Dintre principalii ioni prezenți în soluția solului, anionul bicarbonatic și sodiul solubil, măresc dispersia și micșorează permeabilitatea, în timp ce calciul solubil are efecte contrare: micșorează dispersia și mărește permeabilitatea. Toate relațiile sunt liniare, iar cele patru soluri inițiale arată și aici deosebiri.

Tabel 6.1.

Ponderea influenței gradului de mineralizare a apei de udare asupra salinizării solului

III și V = după 3 și 5 cicluri de producție, respectiv cicluri de udări

Tabel 6.2.

Ponderea influenței gradului de alcalizare a apei de udare asupra alcalizării solului

III și V = după 3 și 5 cicluri de producție, respectiv cicluri de udări

Corelațiile puse în evidență între însușirile solului și permeabilitate pot fi folosite pentru precizarea unor limite critice de compoziție a solului, a căror depășire diminuează excesiv permeabilitatea. Se constată o micșorare a acesteia (marcată prin scăderea conductivității hidraulice saturate la jumătate față de cea din varianta tratată cu apă decationizată pură), atunci când conținutul de sodiu schimbabil atinge 12-15% din capacitatea de schimb și când conținutul total de săruri solubile atinge 0,40-0,50%, cel de sodiu solubil 0,080-0,100%, iar cel de anion bicarbonatic cea 0,020%.

Producția de porumb masă verde este influențată de compoziția chimică a apelor de irigație, de numărul perioadelor de udări (respectiv de vegetație) de gradul de salinizare și gradul de alcalizare a solului, de acumularea sodiului în masa vegetală a porumbului.

După trei perioade de vegetație, respectiv de udări, producția de porumb masă verde înregistrează modificări semnificative și distinct semnificative pe cele patru tipuri de sol și modificări foarte semnificative după cinci perioade de vegetație.

Ponderea influenței diferitelor grade de salinizare a solului – asupra recoltei de porumb masă verde este redată în tabelul 19.8. O cantitate de până la 140 mg reziduu mineral la 100 g sol nu diminuează producția de porumb pe toate solurile cercetate. În domeniul 140-250 mg reziduu la 100 g sol, recolta de porumb scade cu 13-32% pe cernoziom, cu 15-21% pe solul aluvial, cu 9-37% pe Iăcoviște și cu 17-29% pe soloneț, iar în domeniul 250-400 mg, cu 20-56% pe cernoziom, 15- 38% pe solul aluvial, cu 13-62% pe lăcoviște și cu 45-60% pe soloneț. La o salinizare mai mare de 400 mg la 100 g sol s-au produs scăderi ale producției de 54% pe solul aluvial și de 79% pe soloneț (cernoziomul și lăcoviștea neatingând acest grad de salinizare). Pentru fiecare 0,1 g/100 g sol creștere a reziduului din sol, recolta de porumb scade cu 12-37% pe cernoziom, 10-54% pe solul aluvial, cu 8-41% pe lăcoviște și cu 15-40% pe soloneț.

Ponderea influenței diferitelor grade de alcalizare a solului asupra diminuării recoltei în condițiile solurilor cercetate este următoarea: sub 40% Na absorbit producția înregistrează scăderi: la 4% producția scade cu 22-31% pe cernoziom, cu 14-22% pe solul aluvial, cu 6- 21% pe lăcoviște și nu scade pe soloneț; în domeniul 4-8% sodiu absorbit, scăderile sunt de 34-52% pe cernoziom, 23-31% pe solul aluvial, 14-46% pe lacoviște și 8-18% pe soloneț; între 8-12% sodiu absorbit ponderea de influență este de 41-59% pe cernoziom, 31-32% pe solul aluvial, 18-60% pe lăcoviște și 17-31% pe soloneț; la o alcalizare de 12-17%, producția scade cu 61% pe cernoziom, cu 38% pe solul aluvial, cu 20-62% pe lăcoviște și cu 26-46% pe soloneț; iar la valori mai mari de 17% PSA, limită ce nu a fost atinsă la cernoziorn ci numai la celelalte soluri, producția scade cu 47% pe solul aluvial, cu 62% pe lăcoviște și 34-53% pe solonet.

Pentru fiecare procent de creștere a sodiului absorbit, recolta de porumb scade cu 5,5-12,2% pe cernoziom și solul aluvial, cu 1,5- 15,5% pe lăcoviște și cu 2-17,6% pe soloneț .

Acumularea sodiului în masa vegetală a porumbului are loc în mod diferit în funcție de natura și concentrația sărurilor prezente în apa de irigație. Relațiile ce se stabilesc între producție și sodiul absorbit în plantă relevă o strânsă dependență între cele două variabile cercetate, cu coeficienți de corelație foarte semnificativi la toate solurile cercetate.

În câmpia dintre Mureș și Crișul Repede există importante surse de apă de suprafață, ape subterane adânci (arteziene) și ape freatice, care se pot exploata pentru irigații. Folosirea la irigație a apelor freatice și a celor subterane din straturi mai adânci, este accesibilă unităților agricole de producție, întrucât nu necesită investiții mari și exploatarea se poate face independent de fiecare unitate, cu mijloacele și utilajele proprii de care dispun.

În mod natural, procesul de salinizare și alcalizare a solului se produce într-un ritm lent, pe parcursul a sute de ani, pe când în mod antropogen, rezultatele prezentate, precum și situația salinizării secundare a solului atât la noi cât și pe plan mondial, dovedesc faptul că folosirea nerațională a apei poate duce la degradarea solului într-un timp foarte scurt, doar de 5-10 ani .

În același timp, însă, rezultatele obținute printr-o aplicare judicioasă a apei însoțită de respectarea tuturor verigilor de ameliorare a solului și cultivare a plantelor, au dovedit eficacitatea deosebit de mare a irigației, ca factor de sporire a producției agricole și ridicare a potențialului de fertilitate a solului.

Tabel 6.3.

Ponderea influenței gradului de salinizare asupra recoltei de porumb masă verde

III și V = după 3 și 5 cicluri de producție, respectiv cicluri de udări

Tabel 6.4.

Ponderea influenței gradului de alcalizare asupra recoltei de porumb masă verde

III și V = după 3 și 5 cicluri de producție, respectiv cicluri de udări

CONCLUZII

Cercetările efectuate în ceea ce privește Managementul apelor din Câmpia Crișurilor, s-au efectuat la Stațiunea de Cercetare, Dezvoltare Agricolă Oradea.

Apele de suprafață din zona Câmpiei Crișurilor prezintă o mineralizare slabă spre moderată, tipul de mineralizare fiind bicarbonato-calcic, ceea ce nu prezintă pericol de alcalizare a solului. Apele Crișului Negru sunt excelente pentru irigație, iar cele ale Crișului Alb, Crișului Repede și Tuzului sunt foarte bune pentru irigații.

În cazul apelor subterane gradul de mineralizare este mai mare în zona dintre Crișul Alb și Crisul Negru comparativ cu zona dintre Crișul Negru și Crișul Repede.

Calitatea apelor subterane și de suprafață este monitorizată prin prelevare de probe și analizată conform standardelor în vigoare. Apele analizate prezintă un grad de aluvionare scăzut nefiind dăunatoare sistemelor de irigații, totuși colmatarea canalelor de irigații prezintă un grad destul de ridicat. Gradul de aerație al apelor de suprafață este satisfăcător, apele subterane au o aerație mai redusă, pe când gradul de aerație al lacurilor este nesatisfăcător.

Mineralizarea apelor freatice din aceasta zonă este una mijlocie cu valori mai ridicate în zonele Săcuieni, Ciumeghiu și Cefa.

Apele freatice din perimetrul Crișul Repede și Mureș au alcalizare slabă având un grad moderat de mineralizare. Gradul de mineralizare și conținutul de sodiu sunt mai accentuate în aval decât în amonte.

Producțiile agricole sunt influențate în mod semnificativ de compoziția chimică a apelor de irigații, de numărul perioadelor de udări, de gradul de salinizare și de alcalizare a solului, precum și acumularea sodiului în masa vegetală.

Alcalizarea solurilor datorată unor apei de irigație necorespunzatoare duce la scăderea producției de porumb cu 5,5- 12,5 % pe cernoziom și sol aluvial și cu 2-17,6% pe soloneț.

În concluzie apa este un factor de mediu foarte important, calitatea acesteia influențând calitatea solului, obținându-se sporuri de producție ridicate în cazul aplicarii de măsuri eficace de îmbunătațire a regimului aerohidric și de eliminare a excesului de umiditate, dar se pot înregistra și scăderi de producție dacă apa nu îndeplinește condițiile optime de calitate precum și cantitatea necesară dezvoltării plantelor.

BIBLIOGRAFIE

Domuța Cornel (coord.), 2009, Irigațiile în Câmpia Crișurilor 1967-2008, Editura Universității Oradea, pp. 392

Domuța C., Brejea R., 2010, Monitoringul mediului, Editura Universității din Oradea, pp.331

Domuța Cornel, (coord.), 2011, Practicum de monitoring al mediului, Ed. Univ. din Oradea pp. 546

Domuta Cornel, (coord), 2013, Monitoringul mediului – lucrari practice, Ed.Univ. din Oradea

Bucur, A., – Elemente de chimia apei, Ed. H.G.A., București, 1999.

Domuța C. (coord.), – Asolamentele în Câmpia Crișurilor. Editura Universității din Oradea, 2007.

Domuța C., – Practicum de irigarea culturilor și agrotehnică, Editura Universității din Oradea, 2005.

Domuța C. (coord.), – Asolamentele în sistemele de agricultură. Editura Universității din Oradea, 2008

Domuța C. (coord.), – Irigațiile în Câmpia Crișurilor, Editura Universității din Oradea, 2009.

Domuța C., -Irigarea culturilor, Editura Universității din Oradea, 2009.

Domuța C., Brejea R., – Eroziunea terenurilor în pantă din nord-vestul României, Ed. Universității din Oradea, 2010.

Domuța C., Brejea R., – Monitoringul mediului, Ed. Universității din Oradea, 2010.

Domuța C., – The influence of the crop system on the soil erosion and on the soil properties in the North-Western Romania area conditions, Journal of Balkan Environmental Association, 2009.

Colibaș Maria, Stepănescu E., Colibaș I., 1972, Caracterizarea apelor subterane, freatice și de suprafață din zona de câmpie Mureș – Crișul Repede, Publicată în „Zece ani de activitate în sprijinul producției, 1962 – , Oradea, pp.103 – 106

Colibaș Maria, 1974, Cercetări privind influența chimismului apelor freatice din zona de câmpie Mureș – Crișul Repede, asupra solului și plantelor agricole. Teză de doctorat A.S.A.S. București, 244 pagini.

Colibaș Maria, Colibaș I., 1976, Ponderea influenței unor indici de calitate a apei de irigație asupra modificării unor proprietăți chimice ale solului și asupra plantei. Lucrări conf. naționale de știința solului, Craiova, pp. 273 – 286.

Colibaș Maria, Co1ibaș I., 1981, Raionarea nivelului și chimismului apelor freatice din Câmpia de vest a țării, zona Mureș – Crișul Repede. Analele I.C.P.A. vol. XLV.

Colibaș Maria, Co1ibaș I., 1983, Contribuții la îmbunătățirea metodologiei de cercetare a aplelor freatice în scopul stabilirii evoluției solurilor în sistemele de desecare din Câmpia Salontei. Lucr. Conf. Naț. de Șt. Solului, Brăila, vol. XXI – C, pp. 152 – 158.

Negulescu, M., I. Secară.,- Exploatarea, instalațiilor de epurare a apelor uzate", Edit. Tehnică, București, 1976.

Pantea E. V., – Tehnologii de tratare a apei, Editura Universității din Oradea, 2011

Romocea, T., – Chimia și poluarea mediului acvatic, Editura Universității din Oradea, 2009

Romocea, T., – Practicum pentru determinarea calității apei, Editura Universității din Oradea, 2011

Rusu T., și colab. – Metode de cercetare ale solului și plantei, Ed. Risoprint Cluj Napoca, 2009.

Șchiopu, D., Vîntu, V., Băbeanu, Narcisa, Berca, M., Borza, I., Coste, I., Cotigă, C., Dumitrescu, N., Olteanu, I., Penescu, A., Rădulescu, Hortensia, Șchiopu, T., Știrban, M. (2002), – Ecologie și protecția mediului, Edit. „Ion Ionescu de la Brad”, Iași, 316 p.

Șerban, Eugenia, – Protecția și monitoringul mediului. Volumul I: Protecția și monitoringul aerului și apei, Edit. Univ. din Oradea, Oradea, 2012.