NIVERSITATEA TEHNICĂ GHEORGHE ASACHI IAŞI [308593]
CUPRINS
INTRODUCERE
CAPITOLUL I CADRUL LEGISLATIV PRIVIND CALITATEA APELOR DE SUPRAFAȚĂ ȘI SUBTERANE
1.1 Cadrul legislativ privind calitatea apelor de suprafață și subterane
1.1.1 Obiectivele stabilite de Directiva Cadru Apa 2000-60 CE pentru atingerea stării de calitate bună a tuturor corpurilor de apă
1.1.2 Directivele Europene privind evaluarea apelor de suprafață și subterane transpuse în legislația din România
CAPITOLUL II MANAGEMENTUL DURABIL AL RESURSELOR DE APĂ DIN ROMÂNIA
2.1 Politici și acțiuni privind dezvoltarea managementului durabil al resurselor de apă din România
2.2 Presiuni semnificative de poluare a resurselor de apă din România
2.2.1 Surse punctiforme semnificative de poluare a resurselor de apă
2.2.2 Surse difuze semnificative de poluare a resurselor de apă
2.2.3 Alte presiuni semnificative de poluare a resurselor de apă
2.3 Tehnici de evaluare a impactului poluării resurselor de apă
CAPITOLUL III CONCEPTE ȘI METODE DE ABORDARE A CALITĂȚII APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN ZONELE COLINARE
3.1 Monitoringul resurselor de apă
3.1.1 Tipuri de monitoring și clasificarea programelor de monitoring
3.2 Cercetări privind evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare
3.2.1 Tipologia și condițiile de referință pentru lacurile de acumulare
3.2.2 Evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare
3.2.2.1 Evaluarea potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare
3.2.2.1.1 Elementele biologice specifice evaluării potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare
3.2.2.1.2 [anonimizat]
3.2.2.2 Evaluarea stării chimice a apelor din lacurile de acumulare
3.2.3 Nitrații și fosfații din lacurile de acumulare
3.2.4 Obiective de mediu pentru lacurile de acumulare
CAPITOLUL IV EVOLUȚIA INDICATORILOR DE CALITATE AI APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC BAHLUI
4.1 Metodologia agreată pentru stabilirea potențialului ecologic și stării chimice a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.1.1 Potențialul ecologic al apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.1.2 Starea chimică a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.1.3 Zone de protecție pentru captările de apă destinate potabilizării
4.2 Stadiul calitatii apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.2.1 [anonimizat]
4.2.2 Implicații hidrogeomorfologice și ecologice ale lacurilor
4.2.3 Evoluția calității apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din bazinul hidrografic Bahlui
4.2.4 Eutrofizarea lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.2.4.1 Evoluția parametrilor indicatori ai eutrofizării apei lacului de acumulare Cucuteni
4.2.4.2 [anonimizat]
4.2.4.3 Evoluția parametrilor indicatori ai eutrofizării apei lacului de acumulare Podu Iloaiei
4.2.5 Măsuri pentru prevenirea și combaterea eutrofizării lacurilor de acumulare
CAPITOLUL V ANALIZA ȘI APLICAREA MODELELOR PENTRU STUDIUL CALITĂȚII APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN ZONELE COLINARE
5.1 Clasificarea modelelor de calitate a apei
5.2 Balanțe regionale
5.3 Modelul WaQ pentru studiul aportului de nutrienți din bazinele hidrografice
5.3.1 Obiectivele modelului “WaQ”
5.3.2 Descrierea modelului
5.3.3 Etapa de lucru
5.3.4 Rezultatele modelării cu WaQ a calității apelor de suprafață din bazinul hidrografic Bahlui, inclusiv a lacului de acumulare Podu-Iloaiei
5.4 Modelul BATHUB pentru studiul procesului de eutrofizare a lacurilor de acumulare
5.4.1 Descrierea modelului
5.4.2 Aplicarea modelului Bathub pentru lacul de acumulare Cucuteni
5.4.2.1 Date de intrare
5.4.2.2 Rezultatele modelării
5.4.. Aplicarea modelului Bathub pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești
5.4.3.1 Date de intrare
5.4.3.2 Rezultatele modelării
Capitolul VI CONCLUZII FINALE, CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI CERCETĂRI VIITOARE
6.1 Concluzii finale
6.2 Contribuții personale
6.3 Perspective și cercetări viitoare
Bibliografie
INTRODUCERE
În România buna gospodărire a apei reprezintă o activitate importantă deoarece resursele noastre de apă se găsesc în cantități relativ reduse și neuniform distribuite la nivel de spații hidrografice, dar și din considerentul necesității conservării acestora pentru generațiile viitoare.
Din totalul de 134,6 mld. mc., resursa de apă care poate fi folosită la nivelul țării este mai mică, de aproximativ 39 mld mc., valoarea fiind raportată la gradul de amenajare al fiecărui bazin hidrografic. Resursele de apă din România sunt reprezentate de ape de suprafață: râuri, lacuri naturale, lacuri de acumulare, Dunărea și de ape subterane. Conform Administrației Naționale Apele Române, principala resursă de apă din țara noastră o reprezintă râurile, cararacterizate prin variabilitate în timp și spațiu.
O caracteristică importantă a apei o reprezintă calitatea acesteia, motiv pentru care poluarea trebuie atent monitorizată, prevenită sau îndepărtată acolo unde s-a produs. Urmare a presiunilor antropice reprezentate de aglomerările umane, industrie, agricultură sau alterări hidromorfologice, calitatea resurselor de apă a fost afectată determinând modificarea biodiversității și reorganizarea acestora.
Activitatea de monitoring joacă un rol important în buna gospodărire a resurselor de apă din țara noastră, contribuind la creșterea potențialului de utilizare al apei pentru necesitățile populației, pentru activitățile agricole, industriale etc. Acest considerent a stat la baza alegerii temei de cercetare surprinsă în teza de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”.
Evaluarea calității apei se realizează la nivelul unui bazin hidrografic pe fiecare corp de apă. Conform Directivei Cadru a Apei un corp de apă este definit ca unitatea de bază care se folosește în stabilirea, raportarea și monitorizarea tuturor măsurilor prin care se ating obiectivele de mediu. Prin “corp de apă de suprafață” se înțelege un element discret și semnificativ al apelor de suprafață, printre care putem aminti: râu, tronson de râu, lac natural, lac de acumulare, canal, ape tranzitorii sau o parte din apele costiere. Directiva Cadru a Apei a definit în articolul 2 starea apelor de suprafață prin două noțiuni: starea ecologică și starea chimică: „starea unei ape de suprafață este expresia generală a stării unui corp de apă de suprafață, determinată pe baza celei mai nefavorabile valori a stării sale ecologice și chimice”.
Directiva Cadru a Apei trasează direcțiile pentru managementul calitativ al corpurilor de apă din cadrul Uniunii Europene definit de analiza calității biologice, fizice și chimice a apei, de modul de dezvoltare a resurselor de apă dar și de efectele de mediu.
În teza de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare” se analizează calitatea apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare (Studiu de caz: Lacurile de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei din Bazinul hidrografic Bahlui) prin monitorizarea indicatorilor biologici, fizico-chimici și poluanți specifici, respectându-se obiectivele impuse de Directiva Cadru a Apei 2000/60/CE.
Evaluarea stării ecologice a lacurilor de acumulare din zonele colinare se stabilește prin integrarea acestor parametrii de calitate, urmând principiul “one out – all out”, respectiv cea mai defavorabilă stare va defini calitatea apei dintr-un lac de acumulare din punct de vedere ecologic. Starea chimică a lacurilor de acumulare se stabilește în urma evaluării impactului substanțelor prioritare/prioritar periculoase (substanțe sintetice și nesintetice) reprezentate de ionii metalelor grele și de micropoluanții organici.
În final, obiectivul de mediu pentru un lac de acumulare este îndeplinit atunci când se încadrează în starea ecologică bună, respectiv potențialul ecologic bun.
Inițial, marea majoritate a deciziilor de management calitativ al apelor priveau sursele punctiforme de poluare. Deoarece Directiva Cadru a Apei a impus un volum de date referitoare la tipul și importanța presiunilor antropice semnificative de poluare, s-a constatat necesitatea ca măsurile să fie aplicate în funcție și de sursele difuze de poluare, fondul natural și modificările morfologice. Această integrare a generat apariția normelor de monitorizare specifice tuturor surselor semnificative de poluare, în așa fel încât toate corpurile de apă să ajungă la standardele de calitate impuse de directivele europene.
În această lucrare, pe lângă evaluarea integrată a parametrilor biologici, fizici și chimici care redau starea de calitate a apei dintr-un lac de acumulare, s-au abordat probleme de poluare a resurselor de apă, în special a lacurilor de acumulare din zonele colinare, iar spre finalul tezei de doctorat s-a urmărit evoluția indicatorilor specifici procesului de eutrofizare și impactul asupra calității apei din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui.
În Europa, s-au dezvoltat un număr mare de tehnici de evaluare a calității apei din lacurile de acumulare. O analiză mai amănunțită asupra calității acestora implică realizarea unui model. Multe dintre cunoștințele acumulate de specialiști de-a lungul anilor au avut la bază modele fizice, însă știința actuală se concentrează pe dezvoltarea și aplicarea modelelor matematice. Modelul matematic se rezumă la o ecuație, sau la un set de ecuații ce pune în legătură parametrii de intrare și variabilele modelului cu datele de ieșire.
Etapele surprinse în teza de doctorat pentru parcurgerea unui model de calitate al apelor din lacurile de acumulare au constat în: definirea lacurilor de acumulare din Bazinul hidrografic Bahlui (lacurile de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei), problemele de interes (conținutul mare de nutrienți la nivelul bazinului hidrografic Bahlui, respectiv eutrofizarea lacurilor de acumulare) și nu în ultimul rând scopul modelului (monitorizarea, prognoza viitoare și selectarea măsurilor prioritare în funcție de rezultatele simulate).
Calitatea apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare a fost evaluată prin folosirea a două modele matematice. Pe de o parte, modelul matematic “WaQ” a ajutat la analiza încărcărilor de azot total și fosfor total proveniți din sursele de poluare semnificative la nivelul bazinului hidrografic Bahlui și totodată a ajutat la prognoza viitoare a calității apei din lacul de acumulare Podu-Iloaiei. Pe de altă parte, cel de-al doilea model utilizat în teza de doctorat este modelul matematic BATHUB care a contribuit la analiza procesului de eutrofizare a lacurilor de acumulare Cucuteni și Tansa-Belcești. Modelarea calității apelor cu aceste modele matematice a condus la emiterea unor concluzii privind calitatea apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui.
Principalele obiective ale tezei de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”:
Studiul cadrului legislativ privind calitatea apelor de suprafață și subterane, în concordanță cu obiectivele stabilite prin Directiva Cadru Apa 2000-60 CE și prin elementele de bază ale strategiilor și politicilor europene din domeniul gospodăririi durabile a resurselor de apă;
Studiul unor politici și acțiuni definite pentru dezvoltarea unui management durabil al resurselor de apă;
Analiza presiunilor semnificative care influențează calitatea apelor din România dar și a mijloacelor de evaluare a impactului produs de acestea asupra corpurilor de apă, și implicit asupra întregului bazin hidrografic;
Analiza metodologiei actuale de monitorizare a calității apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare cu respectarea obiectivele și direcțiilor definite prin Directiva Cadru Apă 2000/60/ CE și prin celelalte directive europene, cu modificările și completările ulterioare;
Studiul caracteristicilor bazinului hidrografic Bahlui și analiza condițiilor de calitate pentru lacurile de acumulare mici și mijlocii situate în arealul acestuia;
Urmărirea evoluției parametrilor specifici eutrofizării lacurilor de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei din bazinul hidrografic Bahlui;
Influența temperaturii asupra eutrofizării lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui;
Documentarea, clasificarea și analiza modelelor pentru studiul calității apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare;
Documentarea cu privire la principalele probleme de calitate ale apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui și selectarea unor modelele matematice pentru studiul acestora;
Utilizarea modelului matematic “WaQ” pentru analiza aportului de azot total și fosfor total din bazinul hidrografic Bahlui dar și pentru prognoza viitoare a calității apei din lacul de acumulare Podu-Iloaiei;
Utilizarea modelului BATHUB pentru analiza eutrofizării lacurilor de acumulare Cucuteni și Tansa-Belcești.
CAPITOLUL I
CADRUL LEGISLATIV PRIVIND CALITATEA APELOR DE SUPRAFAȚĂ ȘI SUBTERANE
Cadrul legislativ privind calitatea apelor de suprafață și subterane
Parcursul politicii și programelor europene din domeniul gospodăririi apelor a fost structurat în funcție de obiectivele generale de mediu în trei etape principale, și anume:
etapa I cuprinsă între anii 1970-1980 a avut ca obiectiv general principal protecția folosințelor de apă;
etapa a II-a cuprinsă între anii 1981-2000, a avut ca obiectiv general principal reducerea poluărilor la sursă;
etapa a III-a s-a desfășurat începând cu anul 2000 și are ca obiectiv general principal managementul durabil al resurselor de apă [36].
Obiectivele stabilite de Directiva Cadru Apa 2000-60 CE pentru atingerea stării de calitate bună a tuturor corpurilor de apă
Cadrul legislativ caracteristic managementului calitativ al corpurilor de apă se dezvoltă în jurul Directivei Cadru a Apei nr.2000/60/CE. Până la definirea acesteia au existat proiecte de lege care se refereau la adoptarea unor măsuri de protecție a calității ecosistemului acvatic.
Inițial s-au evidențiat măsurile privind standardele de calitate impuse apelor de suprafață (atât pentru râuri cât și pentru lacuri) care sunt utilizate pentru potabilizare, urmate de aprobarea normelor de calitate pentru apa potabilă. Aceste proiecte legislative cuprindeau și modificările cu privire la calitatea apei din domeniul pisciculturii sau al apelor subterane.
Directiva Cadru Apa 2000/60/CE a fost aprobată în data de 23 octombrie 2000. Aceasta reprezintă un cadru legislativ general pentru buna gospodărire a resurselor de apă din Statele Uniunii Europene. Directiva Cadru este alcătuită din 26 de articole și 11 anexe, prin care s-au stabilit principalele obiective privind calitatea apelor.
Directiva Cadru privind Apa aplică un management durabil tuturor resurselor de apă și este definită ca fiind cea mai însemnată parte a legislației din domeniul apei elaborată și aprobată până în prezent la nivel european [52].
Directiva Cadru Apa 2000/60/CE stabilește instrumentele, obiectivele și măsurile generale și specifice de protecție a resurselor de apă, iar rezultatul implementării managementului calitativ al apei va fi acela de a crea un ecosistem acvatic sănătos, cu o faună și o floră neafectată de sursele de poluare semnificative.
Directiva Cadru pentru Apă a fost definită urmare unor necesități comune Uniunii Europene:
trasarea la nivelul statelor membre Uniunii Europene a unor direcții comune pentru monitorizarea calității resurselor de apă;
menținerea, îmbunătățirea și protecția stării de calitate al întregului ecosistem acvatic;
reducerea evacuărilor de substanțe periculoase și prioritar periculoase;
gospodărirea durabilă a corpurilor de apă.
Prin Directiva Cadru Apa se introduc principii de bază pentru gestionarea și protecția resurselor de apă:
obiectivele de mediu sunt planificate la nivelul tuturor bazinelor hidrografice, continuând pe sub-bazine și corpuri de apă;
stabilirea măsurilor necesare atingerii obiectivelor de mediu pentru corpurile de apă;
evaluarea presiunilor semnificative de poluare a resurselor de apă;
analiza impactului presiunilor semnificative de poluare asupra calității ecosistemului acvatic și asupra omului;
analiza economică a măsurilor ncesare pentru menținerea unui ecosistem acvatic nealterat;
implementarea măsurilor impuse de autoritățile de specialitate în domeniu;
participarea și implicarea publicului în utilizarea eficientă a resurselor de apă și a protecției calității acestora [103].
Directiva Cadru are în vedere:
prevenirea deteriorării corpurilor de apă ca urmare a acțiunilor distructive ale fenomenelor naturale și ale omului;
protecția și îmbunătățirea calității ecosistemelor acvatice, a ecosistemelor terestre și a zonelor umede;
susținerea unui management durabil al tuturor resurselor de apă;
asigurarea îmbunătățirii și protecției calității mediului acvatic prin măsuri specifice de reducere sau eliminare totală a evacuărilor în masă, emisiilor și pierderilor de substanțe prioritare, prin stoparea sau îndepărtarea treptată a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe prioritare/prioritar periculoase, cu un grad maxim de risc;
asigurarea reducerii treptate a poluării apelor freatice;
prevenirea poluării apelor freatice;
contribuția la diminuarea efectelor inundațiilor;
contribuția la diminuarea perioadelor de secetă [80].
Directiva Cadru a Apei definește importanța calității apei pentru mediu, dar și pentru întreaga societate: “apa nu este un rezultat comercial ca oricare altu ci reprezintă un bun național, al tututror oamenilor, care trebuie protejat, tratat și gestionat corespunzător în vederea îmbunătățirii stării de calitate”.
Figura nr. 1.1 Obiectivele Directivei Cadru Apa 2000-60 CE
În Figura nr. 1.1 sunt descrise obiectivele de bază ale Directivei Cadru Apa 2000-60 CE, atât pentru apele de suprafață, cât și pentru apele subterane.
Obiectivul general al Directivei Cadru Apa 2000-60-CE presupune asigurarea unor condiții maxime, favorabile de viață din punct de vedere al calității apelor de suprafață și subterane pentru toți cetățenii Uniunii Europene. Specific, au fost stabilite obiectivele:
menținerea stării bune a apelor determinată ca urmare a integrării parametrilor biologici, fizici și chimici, așa cum au fost definiți în Directiva Cadru Apa;
atingerea stării ecologice bune a tuturor râurilor, lacurilor naturale, apelor tranzitorii și costiere;
atingerea potențialului ecologic bun a tuturor corpurilor puternic modificate sau artificiale;
atingerea stării chimice bune a râurilor, lacurilor, apelor tranzitorii și costiere și a apelor puternic modificate și artificiale;
atingerea stării chimice bune a apelor subterane.
Directiva Cadru Apa 2000-60 CE impune pe de o parte atingerea unei stări ecologice bune sau al unui potențial ecologic bun, iar pe de altă parte a unei stări chimice bune, a tuturor resurselor de apă [80].
De asemenea Directiva Cadru Apa 2000-60 CE definește direcțiile și măsurile care stau la baza realizării acestui concept, prin punerea în aplicare a unor obiective și norme de protecție a mediului, a apelor și implicit a societății.
Starea ecologică a apelor, respectiv potențialul ecologic al apelor reprezintă atât calitatea structurii cât și funcționarea ecosistemelor acvatice, iar starea chimică a resurselor de apă se referă la calitatea acestora din punct de vedere chimic.
Sistemul de clasificare a „stării apelor de suprafață” prezintă cinci categorii de calitate, prin raportarea la elementele biologice, după cum se descrie mai jos:
Starea foarte bună (sistem ecologic natural) se determină atunci când valorile elementelor biologice sunt conforme cu valorile corespunzătoare celor din zonele nealterate, de referință sau cu alterări antropice reduse;
Starea bună se atinge atunci când valorile elementelor biologice prezintă abateri minore față de valorile corespunzătoare stării naturale;
Starea moderată pentru care valorile elementelor biologice se abat moderat de la valorile de referință și indică o alterare moderată a stării apelor urmare activităților umane;
Starea nesatisfăcătoare pentru care există alterări semnificative ale elementelor biologice de calitate pentru apele de suprafață. Valorile diferă substanțial față de valorile asociate condițiilor naturale;
Degradată pentru care există alterări severe ale valorilor elementelor biologice de calitate pentru apele de suprafață. În această situație un număr mai mare de comunități biologice relevante sunt absente comparativ cu cele prezente în condiții naturale [29].
Valorile propuse pentru sistemul de clasificare a „stării apelor de suprafață” sunt:
Stare foarte bună (albastru): > 0,95-1;
Stare bună (verde): > 0,8-0,95;
Stare moderată (galben): > 0,6-0,8;
Stare nesatisfăcătoare (portocaliu): > 0,3-0,6;
Degradată (roșu): > 0-0,3 [110].
Stările de calitate, așa cum au fost definite mai sunt sunt redate schematic pe coduri de culori în Figura nr.1.2.
Figura nr. 1.2 Stările de calitate definite conform
Directivei Cadru Apa 2000-60 CE [103]
Monitorizarea apelor de suprafață, a apelor subterane dar și a zonelor protejate din Uniunea Europeană
Statele membre Uniunii Europene oferă programe de monitorizare a situației calității tuturor resurselor de apă pentru stabilirea unei realități de ansamblu asupra situației apelor din fiecare bazin hidrografic.
În cazul apelor de suprafață, programele de monitorizare se referă la:
Volumul, nivelul sau rata debitului în măsura în care acesta prezintă importanță pentru starea ecologică și chimică sau pentru potențialul ecologic, după caz;
Starea ecologică/potențialul ecologic și starea chimică.
În cazul apelor subterane, programele se referă la monitorizarea stării chimice și la monitorizarea cantitativă a apelor.
În cazul zonelor protejate, programele de mai sus sunt completate cu programe specifice pe baza căreia s-au stabilit zonele protejate individual.
România nu a solicitat perioadă de tranziție pentru implementarea Directivei 2000/60/CE. Se consideră că o etapă în transpunerea prevederilor acesteia în legislația română s-a realizat prin modificarea Legii Apelor nr. 107/ 1996 cu Legea nr. 310/ 2004 și Legea nr.112/ 2006.
Legislația privind protecția calității apelor de suprafață și subterane în România a avut în vedere până la adoptarea Directivei Cadru Apa următoarele:
Ordinul nr. 161/16.02.2006, pentru aprobarea Normativului privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării ecologice a corpurilor de apă;
Ordinul nr. 278/11.04.1997 privind aprobarea Metodologiei cadru de elaborare a Planurilor de prevenire si combatere a poluărilor accidentale la folosințele de apă potențial poluatoare;
HG nr. 459/2002 privind aprobarea Normelor de calitate pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere;
OM nr. 245/26.03.2005 privind aprobarea Metodologiei de evaluare a riscului substanțelor periculoase din lista I și II a substanțelor prioritare/prioritar periculoase în mediul acvatic;
Ordinul nr. 31/13.01.2006 pentru aprobarea Manualului pentru modernizarea și dezvoltarea Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din România (SMIAR);
HG nr. 472/2000 privind unele măsuri de protecție a calității resurselor de apă;
HG nr. 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic al apelor uzate, modificată și completată cu HG 352/2005.
S-a constatat necesitatea unei singure legislații pentru toate Statele Uniunii Europene pentru a putea fi rezolvată abordarea diferită privind monitorizarea și protecția calității resurselor de apă.
Ca urmare a aprobării în anul 2000 a Directivei Cadru Apa 2000-60 CE, legislația din România a suferit modificări generând următoarele:
întocmirea Planului de Management al resurselor de apă la nivel de bazine/spații hidrografice de către Administrațiile Bazinale de Apă Prut-Bârlad;
întocmirea Planului Național de Management;
definirea stării apelor și împărțirea în cinci categorii de calitate (Figura 1.2) prin raportarea la elementele biologice analizate (stare foarte bună, stare bună, stare moderată, stare nesatisfăcătoare și stare degradată);
caracterizarea pe categorii de calitate în funcție de elementele biologice specifice apelor de suprafață;
caracterizarea pe categorii de calitate în funcție de elementele fizico-chimice specifice apelor de suprafață;
caracterizarea pe categorii de calitate în funcție de poluanții specifici determinați în apele de suprafață;
definirea unei stări de referință, cu valori ghid;
definirea stării bune a apelor prin integrarea elementelor biologice, fizico-chimice și a poluanților specifici;
definirea corpurilor de apă puternic modificate sau artificiale;
definirea potențialului ecologic bun a corpurilor puternic modificate prin integrarea elementelor biologice, fizico-chimice și a poluanților specifici;
definirea conceptului de reorganizare a corpurilor de apă [80].
Abrogările și dispozițiile tranzitorii pentru Directiva Cadru sunt prezentate mai jos:
Directiva 75/440/CEE din 16 iunie 1975 privind cerințele calitative pentru apa de suprafață destinată preparării de apă potabilă în statele membre;
Decizia Consiliului 77/795/CEE din 12 decembrie 1977 de stabilire a unei proceduri comune pentru schimbul de informații referitoare la calitatea apelor dulci de suprafață din Comunitate;
Directiva Consiliului 79/869/CEE din 9 octombrie 1979 referitoare la metodele de măsurare și frecvența eșantionării și analizării apelor de suprafață destinate preparării de apă potabilă în statele membre;
Directiva Consiliului 78/659/CEE din 18 iulie 1978 privind calitatea apelor dulci care necesită protecție sau îmbunătățire pentru a susține populația piscicolă;
Directiva Consiliului 79/923/CEE din 30 octombrie 1979 privind cerințele calitative pentru apele conchilicole;
Directiva Consiliului 80/68/CEE din 17 decembrie 1979 privind protecția apelor subterane împotriva poluării cauzate de anumite substanțe periculoase;
Directiva 76/464/CEE, cu excepția art. 6, care este abrogat la data intrării în vigoare a prezentei directive.
Directiva 2008/32/CE a modificat Directiva Cadru a Apei 2000/60CE și a fost aprobată pe data de 21 martie 2008.
Abrogările stabilite prin Directiva 2008/32/CE sunt:
determinarea metodelor standard de analiză și monitorizare a calității apelor;
modificarea elementelor neesențiale din Directiva Cadru Apa;
adaptarea Anexelor I, III și V la evoluția tehnică și științifică pentru actualizarea Planurilor de Management al tuturor Bazinelor Hidrografice și al Planului Național de Management;
elaborarea unui proiect de registru al siturilor pentru formarea rețelei de intercalibrare;
rezultatele exercițiului de intercalibrare și valorile pentru clasificările sistemului de monitoring se publică în termen de șase luni de la finalizarea exercițiului de itercalibrare [52].
Directivele Europene privind evaluarea apelor de suprafață și subterane transpuse în legislația din România
În Tabelul 1.1 sunt redate alte Directive și Decizii Europene ce au în vedere monitoringul apelor de suprafață și subterane în concordanță cu Directiva Cadru Apa.
Tabelul 1.1 Directivele care reglementează monitoringul apelor de suprafață și subterane în România [36]
* Prevederile acestor directive sunt incluse în Directiva Cadru 2000/60
** Standardele de calitate a apei sunt incluse în Directiva Cadru 2000/60
Pentru implementarea Directivei Cadru a Apei si al intregului cadru legislativ privind calitatea resurselor de apă un rol esențial îl are participarea publicului. Obiectivul general pentru participarea publicului constă în asigurarea unei cooperări între instituțiile pulice, utilizatori de apă, populație, pentru accesul la informație și pentru conturarea deciziilor în domeniul managementului de calitate al apei.
CAPITOLUL II
MANAGEMENTUL DURABIL AL RESURSELOR DE APĂ DIN ROMÂNIA
2.1 Politici și acțiuni privind dezvoltarea managementului durabil al resurselor de apă din România
Managementul resurselor de apă are la bază tratarea unitară a tuturor prevederilor Directivei Cadru Apă 2000/60/CE în concordanță cu cele specifice altor directive europene din domeniul apelor (așa cum a fost prezentat în Capitolul I), precum și cu politici și acțiuni importante ale anumitor sectoare (protecția împotriva inundațiilor, protecția mediului, schimbările climatice). Pentru managementul integrat al resurselor de apă Uniunea Europeană a recomandat aplicarea unor principii care cuprind probleme de utilizare a apei împreună cu cele de protecție a calității mediului acvatic: principiul bazinal, principiul gospodăririi unitare (cantitate-calitate), pricipiul solidarității, principiul “poluatorul” plătește, principiul economic și principiul accesului la apă.
Urmărirea cantitativă și calitativă a corpurilor de apă din România, modul de supraveghere a lucrărilor de gospodărire a resurselor de apă, dar și aplicarea cadrului legislativ din domeniul apei, sunt activități realizate de către Administrația Națională "Apele Române", prin intermediul Administrațiilor Bazinale de Apă.
Cadrul legislativ pentru gestionarea durabilă a resurselor de apă la nivelul României a fost definit prin Legea Apelor nr.107/1996, cu modificările și completările ulterioare. Modificările Legii Apelor nr. 107/1996 prin Legea nr. 310/2004 si prin Legea nr. 112/2006 au asigurat transpunerea în legislația din România a prevederilor Directivei Cadru Apa 2000/60/CE.
Strategia națională în domeniul gospodăririi apelor are drept obiectiv realizarea unei politici de gospodărire durabilă a resurselor de apă prin protecția cantitativă și calitativă a acestora, prin îmbunătățirea stării de calitate a apelor de suprafață și subterane, apărarea împotriva măsurilor distructive ale oamenilor și fenomenelor naturale, precum și valorificarea potențialului apelor în raport cu cerințele dezvoltării societății. Toate aceste necesități trebuie să fie în legătură cu directivele europene din domeniul apelor.
Pentru realizarea și implementarea politicilor privind dezvoltarea managementului durabil al resurselor de apă din România se au în vedere următoarele obiective specifice:
aplicarea măsurilor stabilite la nivelul Planurilor de Management întocmite pentru fiecare bazin hidrografic/spațiu hidrografic de catre Administrațiile Bazinale de Apă și a Planului Național de Management, cu respectarea cerințelor Directivei Cadru Apă a Uniunii Europene;
aplicarea măsurilor stabilite prin Strategia națională de management al riscului la inundații, raportate la prevederile legislației europene în domeniu;
elaborarea Schemelor directoare de amenajare a bazinelor hidrografice pentru folosințele de apă, în vederea îndepărtării efectelor distructive ale fenomenelor naturale asupra vieții, bunurilor și activităților umane;
aplicarea Planului de protecție și reabilitate a țărmului Mării Negre împotriva eroziunii;
promovarea și implementarea măsurilor din Master Plan;
promovarea proiectelor transfrontaliere/internaționale pentru soluționarea problemelor comune ce privesc buna gospodărire a apelor.
La ora actuală se urmărește gospodărirea durabilă a apelor pe baza aplicării prevederilor legislației Uniunii Europene și în special a principiilor Directivei Cadru pentru Apă și Directivei pentru Inundații.
Aplicarea strategiilor de lungă durată pentru gestionarea resurselor de apă se bazează pe dezvoltarea științei, a noilor tehnologii și a programelor de modelare mai eficiente pentru monitorizarea resurselor de apă.
Figura 2.1 Districtul Hidrografic al Dunării [Sursă: Administrația Națională Apele Române]
Măsurile necesare pentru îmbunătățirea stării de calitate a apelor de suprafață și a apelor subterane au fost stabilite în cadrul Planurilor de Management ale fiecărui Bazin Hidrografic în parte și în Planul Național de Management al Apelor (parte componentă a Planului de Management al Districtului Hidrografic al Dunării).
Planul de Management al Bazinului Hidrografic reprezintă principalul instrument prin care se implementează Directiva Cadru 2000/60/EC și a multor din prevederile celorlalte Directive europene.
Planurile de Management ale fiecărui Bazin Hidrografic, precum și Planul Național de Management au fost aprobate la nivel național prin H.G. nr. 80/26.01.2011 pentru aprobarea Planului Național de Management aferent porțiunii din bazinul hidrografic internațional al fluviului Dunărea care este cuprinsă în teritoriul României.
Urmărind implementarea programelor de măsuri aprobate pentru sursele semnificative de poluare, atât difuze cât și punctiforme se vor îndeplini obiectivele de mediu, printre care cel mai important obiectiv constă în atingerea stării ecologice bune și a potențialului ecologic bun pentru toate corpurile de apă [109].
Managementul resurselor de apă are drept obiectiv final implicarea tuturor factorilor de decizie și colaborarea specialiștilor cu toti utilizatorii de apă pentru gestionarea eficientă a resurselor de apă.
2.2 Presiuni semnificative de poluare a resurselor de apă din România
Calitatea slabă a apei reprezintă o problemă majoră, esențială care ar trebui să intereseze întreaga societate.
Sănătatea noastră este direct dependentă de apa pe care o consumăm, iar principala presiune asupra stării ecologice a apelor de suprafață, și nu numai, este exercitată de către om prin deversarea în emisari a apelor uzate neepurate sau insuficient epurate care afectează sănătatea întregului ecosistem acvatic și implicit populația.
Pentru protecția resurselor de apă, această problemă trebuie eliminată, în sensul că apele epurate trebuie să corespundă cu valorile limitelor calitative aflate în vigoare.
În conformitate cu Directiva Cadru pentru Apă, în cadrul Planurilor Bazinale de Management au fost definite drept presiuni semnificative cele care au ca rezultat neatingerea obiectivelor de mediu pentru un corp de apă. După parametrii la care lucrează sistemul colector al resursei de apă asupra căruia se exercită o astfel de presiune semnificativă, se poate cunoaște dacă aceasta poate cauza un impact sau nu. Prezenta abordare în concordanță cu lista tuturor presiunilor posibile ce pot afecta calitatea apelor din România și cu caracteristicile particulare specifice fiecărui bazin de recepție conduce la determinarea presiunilor semnificative.
Directivele Europene prezintă limitele peste care presiunile pot fi numite semnificative și în același timp, substanțele și grupele de substanțe care trebuie luate în considerare pentru această analiză.
Stabilirea presiunilor semnificative stă la baza identificării în continuare a legăturii dintre toate categoriile de presiuni posibile – obiective – măsuri necesare îndepărtării și stopării poluării apelor.
Obiectivele definite de către Directiva Cadru se referă, pe de o parte la starea de calitate a corpului de apă, dar pe de altă parte și la impactul acestora. Astfel obiectivele de calitate reglementate de legislația europeană au în vedere starea corpului de apă (concentrația poluanților la nivelul acestuia), în timp ce elementele biologice indică impactul.
Directiva Cadru în domeniul apei prevede luarea în evidență numai a presiunilor semnificative și anume presiunile care produc un impact major asupra calității apelor, respectiv cele care au ca rezultat neatingerea obiectivelor de mediu pentru corpul de apă luat în studiu.
Dacă presiunea asupra corpului de apă este semnificativă, evaluarea trebuie să fie bazată pe identificarea presiunilor din întreg bazinul de recepție, a elementelor de înțelegere conceptuală a curgerii și a transformărilor biologice și fizico-chimice din bazinul de recepție. După modul în care funcționează sistemul de recepție a corpului de apă studiat se poate stabili dacă o presiune poate sau nu cauza un impact semnificativ [103].
Etapele necesare pentru stabilirea presiunilor semnificative si evaluarea impactului activităților antropice asupra calității apelor sunt: identificarea activitatilor si a presiunilor, identificarea presiunilor semnificative, evaluarea impactului și evaluarea riscului neîndeplinirii obiectivelor de mediu penru corpul de apă studiat.
2.2.1 Surse punctiforme semnificative de poluare a resurselor de apă
Evacuările punctiforme pot fi controlate atât din punct de vedere al monitorizării, cât și din punct de vedere al efectului pe care acestea le provoacă asupra calității resurselor de apă. Monitorizarea acestor surse de poluare poate fi realizată prin numeroase activități, printre care cele mai importante sunt: stabilirea fiecărei surse de poluare și determinarea parametrilor specifici de emisie, monitorizarea calității efluenților uzați și monitoringul calității emisarului situat în aval de sursa de evacuare.
Aplicarea criteriilor prezentate anterior a condus la delimitarea presiunilor semnificative punctiforme, având în vedere evacuările de ape epurate sau neepurate în resursele de apă de suprafață:
Aglomerările umane – (identificate în conformitate cu cerințele Directivei privind epurarea apelor uzate urbane – Directiva 91/271/EEC), ce au peste 2000 locuitori echivalenți (l.e.) care prezintă sisteme de colectare a apelor uzate cu sau fără stații de epurare și care evacuează în resursele de apă; de asemenea, aglomerările <2000 l.e. sunt considerate surse semnificative punctiforme dacă au sistem de canalizare centralizat; în același timp, sunt considerate surse semnificative de poluare, aglomerările umane cu sistem de canalizare unitar care sunt lipsite de capacitatea de colectare și epurare a amestecului de ape uzate și ape pluviale în perioadele cu ploi torențiale;
Industria:
– instalațiile care intră sub incidența Directivei privind prevenirea și controlul integrat al poluării – 96/61/EC (Directiva IPPC) – inclusiv unitățile care sunt inventariate în Registrul Polunaților Emiși (EPER) sau în Registrul Poluanților Emiși și Transferați (E-PRTR) care sunt relevante pentru resursele de apă;
– unitățile care evacuează substanțe periculoase (lista I și II) și/sau substanțe prioritare peste limitele legislației în vigoare (în conformitate cu cerințele Directivei 2006/11/EC care înlocuiește Directiva 76/464/EEC privind poluarea cauzată de substanțele periculoase evacuate în mediul acvatic al Comunității);
– alte unități specifice care elimină în resursele de apă și care nu se incadrează în parametrii legislației în vigoare privind calitatea apei;
Agricultura:
– fermele zootehnice sub incidența Directivei privind prevenirea și controlul integrat al poluării – 96/61/EC (Directiva IPPC) – inclusiv unitățile care sunt inventariate în Registrul Poluanților Emiși (EPER) care sunt semnificative pentru calitatea resurselor de apă;
– fermele care evacuează substanțe periculoase (lista I și II) și/sau substanțe prioritare peste limitele legislației în vigoare (în conformitate cu cerințele Directivei 2006/11/CE care înlocuiește Directiva 76/464/CEE privind poluarea cauzată de substanțele periculoase evacuate în mediul acvatic al Comunității);
– alte unități agricole cu evacuare punctiformă și care nu se înscriu în parametrii stabiliți de legislația în vigoare privind calitatea apei [103].
2.2.2 Surse difuze semnificative de poluare a resurselor de apă
Abordarea surselor difuze de poluare a luat amploare începând cu anul 1980. Dacă în primă fază ponderea surselor difuze de poluare era stabilită prin pierderile din rețelele de canalizare, industriale și menajere, în prezent aceasta a fost pusă în legătură cu factorii de mediu, aer și sol.
În ceea ce privește sursele difuze de poluare semnificativă, se pot menționa:
Aglomerările umane/localitățile care nu prezintă sisteme de colectare a apelor uzate sau sisteme corespunzătoare de colectare și eliminare a nămolului provenit din stațiile de epurare, precum și localitățile care au depozite de deșeuri menajere necorespunzătoare;
Agricultura – fermele agrozootehnice care nu prezintă sisteme adecvate de stocare/utilizare a dejecțiilor, localitățile identificate ca fiind zone vulnerabile la poluarea cu nitrați din surse agricole, unități care utilizează pesticide și nu se conformează legislației în vigoare, alte unități/activități agricole care pot conduce la emisii difuze semnificative;
Industria – depozitele de materii prime, produse finite, produse auxiliare, stocări de deșeuri neconforme, unități ce produc poluări accidentale difuze, situri industriale abandonate.
Principalele modalități de producere a poluării difuze sunt: depuneri provenite din atmosferă, scurgerile de pe versanți, scurgerea din rețelele de drenaje, eroziunea solului, alunecările de teren, scurgerea subterană, scurgerea din zone impermeabile orășenești [103].
2.2.3 Alte presiuni semnificative de poluare a resurselor de apă
Un alt tip de presiune semnificativă este cea specifică presiunilor hidromorfologice semnificative.
Au fost stabilite mai multe categorii de lucrări cu impact semnificativ asupra resurselor de apă, respectiv: acumulări permanente și nepermanente, derivații, regularizări de râuri, îndiguiri și apărări de maluri, executate în diverse scopuri (asigurarea cerinței de apă, regularizarea debitelor de apă naturale, apărarea împotriva inundațiilor, producerea energiei electrice, combaterea excesului de umiditate, etc), cu efecte utile pentru societatea noastră.
Lacurile de acumulare a căror suprafață este mai mare de 0,5 km2 produc în principal ca presiune hidromorfologică întreruperea continuității scurgerii și regularizarea debitelor. Astfel de lacuri de acumulare sunt în număr de 236 în România.
Pe lângă presiunile semnificative prezentate, au fost identificate și alte tipuri de activități/presiuni care pot afecta starea corpurilor de apă din România, respectiv activitățile de pisciultură, activitățile de acvacultură, extragerea balastului, extragerea nisipului din albiile minore ale cursurilor de apă și nu în ultimul rând exploatările forestiere în masă.
Calitatea apelor este afectată și de poluările accidentale care reprezintă alterări rapide de natură biologică, bacteriologică, fizică și chimică a apei, peste limitele admise de legislația în domeniu. În funcție de tipul poluărilor accidentale, acestea pot avea dimensiuni și efecte diferite (efecte locale, bazinale, transfrontaliere) asupra resurselor de apă [103].
Presiunile relevante sunt mentionate mai jos în Tabelul 2.1.
Tabel 2.1 Surse punctiforme semnificative de poluare a resurselor de apă din România [103]
Tabel 2.2 Surse difuze semnificative de poluare a resurselor de apă din România [103]
Tabel 2.3 Presiuni hidrologice [103]
Tabel 2.4 Presiuni morfologice [103]
Pentru reducerea efectelor presiunilor prezentate mai sus se iau o serie de măsuri împărțite în măsuri de bază care sunt impuse de legislația în domeniu și măsuri suplimentare atunci când măsurile de bază nu conduc la atingerea obiectivelor de mediu stabilite prin Directiva Cadru Apa.
2.3 Tehnici de evaluare a impactului poluării resurselor de apă
Evaluarea impactului asupra calității apei având la bază datelor de monitorizare obținute pentru corpurile de apă
În cazul existenței datelor de monitorizare aferente corpului de apă studiat, se poate realiza de către specialiștii în domeniu o evaluare directă a impactului poluării asupra calității apei prin compararea stării la momentul analizei cu obiectivele de calitate stabilite pentru acesta.
Evaluarea impactului pe baza modelării matematice
Evaluarea unui corp de apă se poate realiza și prin utilizarea modelelor matematice. Această metodă mai nouă față de cea descrisă anterior are ca dezavantaj solicitarea unui număr considerabil de date cantitative și calitative referitoare la corpul de apă analizat.
Rezultatul constă într-o analiză a stării corpului de apă care poate fi comparată cu starea de calitate favorabilă prin care se îndeplinesc obiectivele de mediu stabilite prin Directiva Cadru a Apei.
Modelarea este mai dificilă decât metoda clasică deoarece necesită un timp de lucru mai îndelungat dar și o acuratețe și o corectitudine a datelor introduse. Realitatea rezultatului depinde și de utilizatorul modelului.
Modelele matematice în general simulează numai proprietățile fizice și chimice ale unui corp de apă, iar problema biologică rămâne nesoluționată.
În cea mai mare parte modelele nu stabilesc o legătură între caracteristicile fizico-chimice și componenta biologică/ecologică/bacteriologică a resursei de apă. De exemplu dacă se dorește prognozarea încărcărilor de nutrienți de azot total și fosfor total care ajung într-un corp de apă (râu, lac natural, lac de acumulare, etc), aceasta se realizează fără a se ține cont și de masa fitoplanctonică care consumă o parte din nutrienți. Rezultate sigure se obțin atunci când este utilizat un model de calitate al apei care rulează pe o perioadă de timp îndelungată (ani), și care include toate elementele de variabilitate specifice corpului de apă studiat. Pe lângă această perioadă lungă de timp, un alt dezavantaj al acestor modele matematice de calitate este acela că datele de intrare oferite de sursele difuze de poluare se consideră ca date de intrare determinate de sursele punctiforme discrete, ceea ce conduce la generarea unor erori semnificative, rezultatul fiind mai îndepărtat de realitate.
Modelele mai elaborate specifice poluării difuze folosesc abordări conceptuale pentru activitățile de pe teritoriul respectiv și pentru diferite debite înregistrate în bazinul hidrografic, ca și baze de date GIS pentru activitățile antropice și pentru rezultate.
Metoda integrată pentru evaluarea impactului presiunilor punctiforme asupra calității apelor
Metoda se poate aplica pentru evaluarea presiunilor la nivelul corpului de apă, sub-bazinului sau bazinului hidrografic.
Util este ca această metodă să fie aplicată întâi la nivel de sub-bazine respectiv bazine hidrografice, la scară largă, iar pe măsură ce se obțin date de la noul sistem de urmărire rezultat, metoda să se aplice pentru fiecare corp de apă în conformitate cu cerințele Directivei Cadru pentru Apă.
Metoda integrată pentru evaluarea impactului presiunilor punctiforme asupra resurselor de apă ia în considerare mai multe aspecte, printre care enumerăm:
stabilirea caracteristicilor sursei de poluare atât din punct de vedere cantitativ cât și calitativ;
impactul care il generează presiunea punctiformă asupra corpului de apă analizat;
riscul asupra sănătății oamenilor, a mediului înconjurător, asupra activităților sociale și economice generat ca urmare a impactului presiunilor punctuale.
Caracteristicile sursei de poluare punctiforme
Sursele punctiforme de poluare sunt în principal de trei categorii:
surse menajere,
surse de poluare industriale si
surse de poluare agricole.
Din punct de vedere cantitativ relevanța sursei de poluare se ia în funcție de factorul de diluție D, definit prin formula:
(2.1)
unde: Qe – debitul efluent al sursei de poluare (l/s);
Q95% – debitul de diluție (l/s).
Din punct de vedere calitativ importanța sursei de poluare are în vedere calitatea următoarelor categorii de indicatori: generali, poluanți specifici, poluanți periculoși.
Importanta sursei de poluare așa cum s-a descris mai sus, duce la acordarea unui punctaj ce poate fi cuprins între 1 si 30.
Punctajul global din punct de vedere calitativ pq pentru fiecare sursă de poluare se calculează cu următoarea formulă:
(2.2)
unde:
pig, pps, ppp reprezintă punctajele obținute de fiecare indicator din grupele: generali, poluanți specifici și poluanți prioritari/ prioritar periculoși;
nig, nps, npp reprezintă numărul total de indicatori din fiecare grupă: generali, poluanți specifici și poluanți prioritari /prioritar periculoși;
, , sunt ponderile care se acordă indicatorilor de calitate ai apei în funcție de gradul de toxicitate a acestora.
De regulă: = 1, = 1,5 și = 2.
Impactul generat asupra corpului de apă receptor
Din punct de vedere calitativ, importanța impactului surselor punctiforme de poluare asupra corpului de apă receptor pornește de la clasa de calitate în care se situează acesta și de la modul de schimbare a categoriei cauzată de sursa respectivă.
Ulterior se acorda anumite punctaje. Fiecare sursă de poluare va primi două punctaje I și II, care se adună pentru a obține punctajul final pir.
Rezultatul indică importanța impactului sursei de poluare exercitată asupra receptorului.
(2.3)
unde:
pI este punctajul acordat în funcție de categoria de calitate a corpului de apă;
pII este punctajul datorat schimbării categoriei de calitate a corpului de apă.
Riscul asupra sănătății oamenilor, a mediului înconjurător și asupra activităților sociale și economice
Riscul reprezintă probabilitatea de apariție a unui efect negativ, dăunător, într-o perioadă de timp stabilită în funcție de gradul de poluare a corpului de apă.
Pentru determinarea riscului se au în vedere următoarele considerente:
capacitatea în funcțiune a stației de epurare ce poate fi suficientă sau insuficientă;
posibilitatea de producere a unor poluări accidentale;
starea instalațiilor de epurare și modul de exploatare a acestora;
îmbunătățirea instalațiilor de epurare;
dacă se gestionează substanțe toxice și/sau periculoase;
dacă se au în vedere acte de reglementare și dacă se încadrează în prevederile acestora.
La final se stabilesc diverse punctaje conform Tabelului 2.5:
Tabel 2.5 Tipuri de risc și efectele acestora
În funcție de efectele locale, bazinale sau chiar transfrontaliere și internaționale ale poluărilor descrise anterior, punctajul pentru fiecare coeficient de risc se înmulțește cu un factor f, a cărui valoare se prezintă în Tabelul 2.6:
Tabel 2.6 Efectele poluării în spațiu
Punctajul total pr pentru fiecare sursă de poluare raportat la riscul asupra sănătății și mediului precum și la riscul asupra activităților sociale și economice, se determină utilizând următoarea ecuație:
(2.4)
unde:
ps, pb, pa, pi – reprezintă punctajele acordate fiecărui tip de risc așa cum a fost definit mai sus;
fs, fb, fa, fi – reprezintă factorii de multiplicare asociați riscului asupra sănătății, naturii și biodiversității, agriculturii și respectiv industriei;
Punctajul final (pg) pentru fiecare sursă de poluare se determină utilizând relația:
(2.5)
unde:
pc, pq, pir, pr sunt punctajele acordate pentru importanța sursei din punct de vedere cantitativ și calitativ, mărimea impactului asupra receptorului și riscul asupra sănătății oamenilor, mediului și activităților economice;
c, q, ir, r sunt ponderile acordate elementelor luate în considerare pentru evaluarea impactului presiunilor punctuale asupra resurselor de apă.
c = 0,6; q = 0,8; ir = 1,2; r = 1,4
Prin ordonarea descrescător a surselor de poluare, pe baza punctajului final (pg) obținut, rezultă clasamentul surselor de poluare pentru fiecare unitate hidrografică analizată:
corp de apă,
sub-bazin sau
bazin hidrografic.
Tabel 2.7 Evaluarea impactului surselor de poluare punctiforme asupra resurselor de apă
Riscul neîndeplinirii obiectivelor de mediu
Se prezintă schematic modul de evaluare a riscului unui corp de apă de a nu atinge obiectivele de mediu stabilite conform cerințelor Directivei Cadru Apa:
Caracterizarea corpului de apă analizat;
Evaluarea presiunilor semnificative dar și a impactului acestora asupra corpului de apă analizat;
Evaluarea riscului de a nu atinge starea bună a apelor;
Definirea limitelor pentru clasele de calitate (foarte bună, bună, moderată) din punct de vedere a stării biologice și a stării chimice.
Impactul presiunilor semnificative resimțite asupra calității apei sunt cauzate pe de o parte poluării cu substanțe organice, cu nutrienți sau cu substanțe prioritar periculoase, iar pe de altă parte apar ca urmare alterărilor habitatelor datorate modificărilor hidrologice și a celor morfologice, precum și altor tipuri de poluări specifice corpurilor de apă de suprafață. În continuare se reamintesc principalele tipuri de poluări semnificative cu impact major asupra calității corpurilor de apă:
Poluarea cu substanțe organice intervine ca urmare a evacuărilor de ape uzate provenite de la sursele punctiforme și difuze, în special de la aglomerările umane, de la sursele industriale și de la cele agricole. Impactul semnificativ asupra corpurilor de apă se produce prin modificarea compoziției speciilor biologice, prin scăderea biodiversității acestora, precum și prin reducerea populației de pești.
Poluarea cu nutrienți de azot și fosfor este cauzată atât de sursele punctiforme (ape uzate urbane, industriale și agricole), cât și de sursele difuze (în special, cele agricole). Prezența nutrienților în apă determină eutrofizarea acestora, în special a lacurilor natural, a lacurilor de acumulare sau a râurilor cu adâncime mica sau care prezintă o curgere lentă. Procesul de eutrofizare a apei conduce le schimbarea compoziției speciilor din apă, scăderea biodiversității acestora, precum și la reducerea utilizării resurselor de apă ca apă potabilă sau ca loc de recreere.
Poluarea cu substanțe prioritar periculoase este cauzată de evacuările de ape uzate din surse punctiforme sau de emisiile din surse difuze ce conțin poluanți nesintetici (metale grele sau poluanți sintetici cum ar fi micropoluanții organici). Aceste substanțe sunt bioacumulate în apă și provoacă toxicitatea corpurile de apă.
Presiunile hidromorfologice influențează caracteristicile hidromorfologice specifice apelor de suprafață, iar impactul acestora asupra stării de calitate a corpurilor de apă se poate exprima prin reducerea biodiversității, pierderea unor specii, precum și prin alterarea compoziției populațiilor specifice [103].
CAPITOLUL III
CONCEPTE ȘI METODE DE ABORDARE A CALITĂȚII APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN ZONELE COLINARE
3.1 Monitoringul resurselor de apă
Determinarea calității apei corpurilor de apă reprezintă o etapă a sistemului general de monitoring al calității factorilor de mediu.
Monitoringul acvatic are la bază stabilirea unor interdependențe între:
date calitative/cantitative,
efluent/emisar,
surse punctiforme semnificative/difuze semnificative/fond natural/alte surse și
între apă/suspensii/sedimente.
Aceste etape presupun analiza și interpretarea datelor obținute în urma monitoringului biologic, fizic și chimic.
Sistemul de monitoring integrat al mediului acvatic s-a dezvoltat prin extinderea bazelor de date calitative și cantitative și a rezultat din necesitatea unui mediu curat și nepoluat și din dorința transmiterii generațiilor viitoare a unor condiții favorabile de viață. Datele sunt obținute în urma unor măsurători și observații succesive pe probe de apă, care oferă posibilitatea urmăririi controlate a poluării apelor [36].
În acest context monitoringul apelor este definit ca o activitate de evaluare a caracteristicilor biologice, fizice și chimice ale apei în relație cu condițiile ecologice ale mediului și de sănătate ale omului.
Este important să se cunoască evoluția calității corpurilor de apă, gruparea acestora, selectarea, ordonarea, interpretarea și prioritizarea datelor dar și corelarea cu informații de altă natură, cunoașterea și evaluarea rapidă a rezultatelor pentru stabilirea unor măsuri de protecție a calității apelor, de reconstrucție ecologică și de evaluare a impactului surselor de poluare semnificative [73].
Principalele obiective ale unui sistem integrat de monitorizare sunt:
asigurara legăturii între tehnicile actuale de prelevare a probelor de apă dezvoltate la nivel național și cele dezvoltate la nivel internațional;
stabilirea stărilor corpurilor de apă conform cerințelor de calitate trasate prin Direciva Cadru Apa;
efectuarea intercalibrărilor periodice;
constituirea bazelor de date calitative și interpretarea acestora;
efectuarea unui control permanent al calității apelor în laboratoarele de specialitate, pentru evitarea apariției erorilor;
descrierile fizico-geografice și fotografice ale fiecărei stații de monitorizare;
menținerea pe o perioadă mai lungă de timp a documentațiilor, a calibrărilor și a șirurilor de date obținute în urma monitorizării calitative a fiecărui corp de apă;
realizarea cel puțin o dată pe an a unor analize multiple, utilizând atât tehnicile standard cât și cele noi, deoarece pe parcrs au loc îmbunătățiri ale metodelor de monitorizare;
analiza schimbărilor pe termen lung ca urmare a cauzelor naturale și a activităților antropice;
estimarea încărcărilor de poluanți la nivel transfrontalier;
estimarea încărcărilor de poluanți la nivel internațional;
optimizarea frecvenței recoltărilor de probe;
stabilirea dimensiunii și impactului poluărilor accidentale asupra calității resurselor de apă;
determinarea cauzelor pentru care corpurile de apă nu ating obiectivele de mediu așa cum sunt stabilite de Directiva Cadru Apa.
Funcții ale sistemului de monitoring integrat al mediului:
analiza și integrarea datelor de calitate transmise de sistemele sectoriale de monitoring;
transmiterea datelor prelucrate catre organele cu rol de decizie;
elaborarea la nivel global a unei situații de calitate a mediului înconjurător.
Deoarece există un număr mare de indicatori care stabilesc starea de calitate a unui corp de apă, gruparea și clasificarea acestora devine dificilă și variată.
În prezent, în România este implementat încă din anul 2006 un Sistem Național Integrat de Monitorizare pentru calitatea apelor de suprafață, apărut ca urmare a Directivei Cadru pentru Apă, articolul 8 (1), pe baza căruia, toate statele membre Uniunii Europene trebuie să stabilească programe de monitorizare în scopul cunoașterii și clasificării „stării” apelor, la nivelul fiecărui bazin hidrografic existent.
Un sistem integrat de monitorizare al apelor presupune parcurgerea mai multor etape distincte, și anume:
stabilirea subsistemelor de monitorizare;
stabilirea mediilor de investigare;
definirea tipurilor de monitoring;
stabilirea parametrilor/indicatorilor de monitorizare și nu în ultimul rând
stabilirea frecvenței de monitorizare a indicatorilor de calitate în funcție de importanța corpului de apă.
3.1.1 Tipuri de monitoring și clasificarea programelor de monitoring
Conform art. 8, alin. (1) al Directivei Cadru privind Apa 2000/60/EC, Uniunea Europeană a stabilit programele de monitoring pentru toate resursele de apă pentru determinarea și clasificarea “stării“ acestora în cadrul fiecărui district hidrografic.
În România Sistemul Național de Monitorizare al apelor cuprinde două tipuri de monitoring, conform cerințelor prevăzute în Legea nr. 310/2004 care au modificat și completat Legea Apelor nr.107/1996 prin care s-au transpus prevederile Directivei Cadru 60/2000/CE în domeniul apei și a celorlalte Directive europene așa cum au fost prezentate în cadrul Capitolului I.
Se definește un monitoring de supraveghere necesar pentru analiza stării de calitate a tuturor resurselor de apă din cadrul bazinelor hidrografice, și un monitoringul operațional (inclus monitoringului de supraveghere) în cazul resurselor de apă ce dețin riscul să nu îndeplinească obiectivele de protecție a calității apelor.
Legea Apelor nr. 107/1996 cu modificările și completările ulterioare prevede mai multe tipuri de programe de monitoring, și anume:
Programul de monitoring de supraveghere (S) are ca scop evaluarea stării globale a apelor aferente fiecărui bazin sau sub-bazin hidrografic din România, prin care sunt oferite date de monitorizare necesare pentru validarea instrumentelor de urmărire a impactului, modelarea favorabilă a viitoarelor programe de monitoring și analiza posibilității de variație pe termen lung a resurselor de apă.
Programul de monitoring operațional (O) are ca scop stabilirea stării ecosistemelor acvatice pentru care există riscul neatingerii obiectivelor de mediu precum și analiza oricăror modificări, perturbări asupra stării acestora cauzate de aplicarea normelor și măsurilor impuse.
Programul de monitoring de investigare (I) se efectuează pentru a stabili motivele pentru care au fost depășite valorile limitelor prevăzute în standardele de calitate și în alte proiecte și norme din domeniul gospodăririi apelor, pentru a valida cauzele pentru care un corp de apă nu poate atinge obiectivele de calitate stabilite de Directiva Cadru sau acolo unde monitoringul de supraveghere arată că obiectivele de mediu stabilite pentru un corp de apă nu se pot realiza, iar monitoringul operațional nu a fost încă stabilit dar și pentru determinarea impactului cauzat în urma poluărilor accidentale.
Programul de secțiuni de referință (R) se realizează pentru secțiunile aflate într-un regim natural sau cvasi-natural, fără impact antropic sau cu unul nesemnificativ.
Programul “cea mai bună secțiune disponibilă” (CBSD) se aplică pentru fiecare tip de curs de apă care suferă impactul activității umane, numit și “corp de apă”, care prezintă o singură categorie de risc, pentru care nu a fost posibilă găsirea unei secțiuni de referință.
Programul de intercalibrare pentru starea ecologică (IC) se referă la secțiunile care au participat la exercițiul european de intercalibrare, al cărui obiectiv este acela de a defini clasele specifice stării ecologice (starea foarte buna, starea buna, starea moderată, starea proastă și starea foarte proastă), respectiv valorile limită stabilite între starea foarte bună/bună și starea bună/moderată.
Programul de potabilizare (P) se referă la secțiunile de captare a apei de suprafață ce este destinată potabilizării.
Programul de monitorizare din zonele vulnerabile (ZV) se referă la tronsoanele de monitorizare din arealele care au fost stabilite ca zone vulnerabile la poluarea cu nitrați, inclusiv secțiunile pentru apele inventariate ca fiind poluate sau susceptibil a fi poluate cu nitrați proveniți din sursele agricole.
Programul de monitoring pentru ihtiofaună (ÎH) se referă la zonele salmonicole și ciprinicole care au fost identificate după niște norme bine stabilite.
Programul pentru protecție habitate și specii (HS) se aplică în zonele protejate, unde se vor monitoriza parametrii ecosistemului acvatic, specifici pentru fauna și/sau flora protejată.
Programul pentru convenții internaționale (CI) prin care se monitorizează acele secțiuni și acei parametrii prevăzuți în convențiile și acordurile internaționale la care România este parte.
Programul de cunoaștere a alterărilor presiunilor morfologice (CAPM) ce are ca scop identificarea impactului alterărilor hidrologice și morfologice asupra resurselor de apă [52].
În cazul lacurilor de acumulare, informațiile referitoare la secțiuni de monitoring, programe de monitoring, medii de investigare, elemente, parametrii și indicatori de monitoring, frecvența de monitorizare se completează în tabelele din Ordinul nr. 31/2006 pentru aprobarea Manualului pentru modernizarea și Dezvoltarea Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din Romania. Aceste considerente se prezintă în Tabelul 3.1.
Tabel 3.1 Secțiunile și profilele aferente monitoringului apelor din lacurile de acumulare [52]
Cercetări privind evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare
Tipologia și condițiile de referință pentru lacurile de acumulare
Metodologia de monitorizare și evaluare a calității apelor din lacurile de acumulare nu ține cont de originea acestora.
Conform Directivei Cadru pentru Apă obiectivele de mediu pentru lacurile de acumulare se stabilesc diferit de la caz la caz în funcție de tipologia acestora.
Clasificarea tipologică a apelor de suprafață în general, este bazată pe abordarea “top-down” (parametrii descriptivi abiotici – factorii presupuși se află în relație indirectă cu comunitățile biologice) și abordarea “bottom-up” (măsurători directe ale variabilității comunităților biologice). Suprapunerea celor două modalități determină definirea tipologiilor semnificative din punct de vedere al comunităților biologice, luându-se în considerare importanța anumitor indicatori biologici pentru categoriile de apă respective și disponibilitatea datelor de monitorizare.
Tipologia abiotică a lacurilor de acumulare se realizează în funcție de următoarele criterii:
altitudinea la care este situat lacul de acumulare. Pe baza altitudinii se delimitează zona montană (> 800 m), zona de deal și de podiș (200-800 m) și zona de câmpie (< 200 m);
geologia bazinului de recepție a lacului de acumulare care poate fi: calcaroasă, silicioasă sau organică (meq/l);
adâncimea medie a lacului de acumulare; acest criteriu conduce la existența a 3 tipuri de lacuri de acumulare: lacuri de acumulare de adâncime foarte mică (< 3 m), lacuri de acumulare de adâncime mică (3-15 m) și lacuri de acumulare de adâncime mare (> 15 m);
și nu în ultimul rând tipologia unui lac de acumulare depinde de timpul de retenție: mic (< 3 zile), mediu (3-30 zile) și mare (30 zile) [103].
Pentru stabilirea tipologiei lacurilor de acumulare a fost necesară prelucrarea datelor de monitoring existente, iar parametrii biologici urmăriți au fost: fitoplanctonul și fitobentosul.
Pentru stabilirea tipologiei abiotice, deoarece există o legătură strânsă între alcalinitatea unui lac de acumulare și roca dominantă a substratului acestuia, geologia este considerată ca fiind unul dintre cele mai importante criterii analizate.
După prelucrarea și evaluarea datelor au fost definite tipurile abiotice ale lacurilor de acumulare la nivel național, rezultând 14 tipuri de lacuri de acumulare, așa cum se prezintă în Tabelul 3.2:
Tabel 3.2 Tipologia lacurilor de acumulare [102]
Tipurile abiotice pentru lacurile de acumulare descrise mai sus au fost reanalizate și regrupate pe baza caracteristicilor biotice comune.
În prezent, cele 14 tipuri stabilite în prima fază s-au redus la 7 tipuri prin reorganizarea acestora:
prin gruparea ROLA01 cu ROLA02 a rezultat noul tip ROLA01,
prin gruparea ROLA03 cu ROLA04 a rezultat noul tip ROLA02,
prin gruparea ROLA06 cu ROLA08 a rezultat noul tip ROLA04,
prin gruparea ROLA07 cu ROLA10 a rezultat noul tip ROLA05,
prin gruparea ROLA09 cu ROLA11 a rezultat noul tip ROLA06
iar prin gruparea tipurilor ROLA12, ROLA13 și ROLA14 a rezultat noul tip ROLA07. Tipul ROLA05 a primit ulterior acestei regrupări denumirea de ROLA03 [102].
Evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare
Inițial în țara noastră, evaluarea calității apei în scopul administrării și utilizării ei a avut la bază, în principal analiza indicatorilor fizico-chimici, metodele de evaluare biologică devenind in totalitate acceptate in anii ’70 ai secolului trecut (Balaban, 2008).
Singurul parametru biologic și microbiologic stabilit la început pentru analiza calității apelor din lacurile de acumulare și implicit pentru determinarea stării ecologice a fost biomasa fitoplanconică.
Din punct de vedere legislativ, înainte de anul 1990, calitatea apelor de suprafață era clasificată în trei categorii, după modul de folosire, și anume:
Categoria I, reprezentată de apele utilizate pentru alimentarea cu apă a oamenilor, în industria alimentară, la irigarea unor recolte ce necesită apă de această categorie, la reproducerea și dezvoltarea salmonidelor sau a apelor care servesc ca locuri de îmbăiere și ștranduri organizate pentru oameni;
Categoria a II-a pentru apele care servesc unor scopuri urbanistice și de agrement, în industrie (alte ramuri decât cea alimentară), la reproducerea și dezvoltarea fondului piscicol natural și
Categoria a III-a destinată apelor utilizate în agricultură pentru irigații, ca sursă de alimentare pentru hidrocentrale și termocentrale (apă de răcire).
Pentru aceste trei categorii au fost stabilite o serie de norme pe care apa trebuie să le îndeplinească din punct de vedere calitativ la locul de utilizare.
Calitatea apei era evaluată inițial folosind următoarele grupe de indicatori de calitate: indicatori fizici, indicatori chimici, radioactivitatea, indicatori microbiologici și indicatori specifici procesului de eutrofizare.
De la primul standard pentru stabilirea categoriilor și condițiilor de calitate ale apelor de suprafață (STAS 4706-55), normativele naționale de analiză a calității apei au progresat, au înregistrat modificări și astăzi cuprind mai mulți indicatori de calitate.
În prezent, în România, evaluarea apelor de suprafață are la bază Normativul 161/2006, prin intermediul căruia se stabilește clasificarea din punct de vedere biologic și chimic pentru toate categoriile de ape de suprafață (râuri, lacuri naturale, ape tranzitorii, costiere, corpuri de apă puternic modificate sau artificiale).
Acest normativ a fost aprobat ca urmare a prevederilor Legii apelor nr. 107/1996 cu modificările și completările ulterioare, ale articolului 3 si articolului 10 din Hotărârea Guvernului nr.351/2005 privind aprobarea Programului de eliminare treptată a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe prioritar periculoase.
Directiva Cadru pentru Apă introduce un concept nou privind starea de calitate a apei lacurilor de acumulare ce are în vedere următoarele elemente:
potențialul ecologic și
starea chimică.
Potențialul ecologic al lacurilor de acumulare se determină prin integrarea elementelor de calitate biologice, fizico-chimice și a poluanților specifici.
Starea chimică este evaluată pe baza analizei impactului substanțelor prioritare/prioritar periculoase (substanțe sintetice și nesintetice) reprezentate de ionii metalelor grele și de micropoluanții organici.
Pentru lacurile de acumulare sunt definite în Directiva Cadru Apa 2 tipuri de potențial ecologic, respectiv:
potențial ecologic maxim și bun,
potențial ecologic moderat.
Elementele de calitate specifice pentru determinarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare sunt cele caracteristice oricăror dintre tipurile de apă de suprafață. Valorile indicatorilor biologici și a indicatorilor fizico-chimici care definesc potențialul ecologic maxim sunt cele mai apropiate de valorile specifice celui mai favorabil tip de apă de suprafață.
În cazul poluanților specifici sintetici și nesintetici, precum și pentru caracterizarea stării din punct de vedere chimic, se aplică aceleași principii și criterii ca în cazul corpurilor de apă naturale.
Schema grafică pe culori a potențialului ecologic unui lac de acumulare se redă astfel:
potențial ecologic maxim și bun – culoarea verde
potențial ecologic moderat – culoarea galbenă
la care se adaugă o linie de culoare gri închis atunci când se analizează starea de calitate a corpurilor de apă puternic modificate.
Neatingerea potențialului ecologic bun a lacurilor de acumulare datorită poluanților specifici sintetici și nesintetici, se reprezintă grafic printr-un punct negru.
Pentru ilustrarea stării chimice a unui lac de acumulare se utilizează două culori și anume:
albastru pentru starea chimică bună
roșu pentru altă stare decât bună. [102].
Evaluarea stării globale a apelor din lacurile de acumulare se realizează pe baza:
datelor de monitoring, date furnizate de programul de supraveghere și programul operațional așa cum au fost descrise anterior, pentru toate elementele, și anume: elementele biologice, fizico-chimice și poluanți specifici;
principiului grupării acestora;
pe baza reactualizării analizei de risc privind neatingerea obiectivelor de mediu [102].
Evaluarea potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare
Evaluarea potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare se realizează prin integrarea elementelor de calitate (biologice, fizico-chimice suport, poluanții specifici).
În stabilirea potențialului ecologic a lacurilor de acumulare se ia în considerare principiul “one out – all out”. După analiza și interpretarea datelor cel mai slab rezultat va indica starea de calitate a apei din lacul de acumulare studiat.
Elementele biologice specifice evaluării potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare
Elementele biologice de calitate specifice pentru evaluarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare sunt în prezent reprezentate de:
fitoplancton și
fitobentos.
Evaluarea potențialului ecologic din punct de vedere al elementelor biologice se obține aplicând principiul „cel mai defavorabil element biologic” indică starea de calitate a apei lacului de acumulare.
Potențialul ecologic cel mai defavorabil pentru un lac de acumulare stabilit în urma analiei fitoplanctonului și fitobentosului este potențialul „Moderat”.
Fitoplanctonul este sensibil la următoarele presiuni:
aport de nutrienți,
poluare organică,
variații de nivel,
degradare generală.
Pentru evaluarea potentialului ecologic al unui lac de acumulare trebuie să se țină cont de algele din zona fotică și de perioada maximă de vegetație (din luna mai până în luna septembrie). Evaluarea se face la nivel de secțiune/segment și apoi la nivelul întregului lac de acumulare.
Parametrii selectați pentru evaluarea potențialului ecologic a lacurilor de acumulare pe baza fitoplanctonului sunt:
indicele număr de taxoni – reprezintă taxonii identificați într-o probă de apă;
indice biomasă – greutatea algelor dintr-o probă, momentană sau medie, exprimată în mg/l (mmᶟ/l);
clorofilă „a” – concentrația acestui pigment dintr-o probă, momentană sau medie, exprimată în µg/l;
abundență biomasă cianobacterii – biomasa cianobacteriilor raportată la biomasa totală a algelor din probă (aceasta se exprimă în procente);
indicele de diversitate Shannon-Wiener.
H= – i lnpi (3.1.) [104]
S = numărul de specii;
pi = numărul de indivizi al speciei i raportat la numărul total de indivizi din probă.
În Tabelele 3.3 – 3.12 se prezintă valorile propuse pentru fiecare dintre parametrii definiți mai sus în determinarea tipului de potențial ecologic al unui lac de acumulare, pe categorii tipologice, inclusiv valorile ghid pentru starea de referință (conform legislației în vigoare).
Tabel 3.3 Valori propuse pentru indicele numărul de taxoni [104]
Tabel 3.4 Valori propuse pentru indicele abundență biomasă cianobacterii [104]
Tabel 3.5 Valori propuse pentru indicele clorofila „a” (µg/l) [104]
Tabel 3.6 Valori propuse pentru indicele biomasă fitoplanctonică [104]
Tabel 3.7 Valori propuse pentru indicele de diversitate Shannon-Wiener [104]
Pentru fiecare indice se calculează un Raport de Calitate Ecologica (RCE) pe baza valorii obținute în raport cu valoarea ghid pentru starea de referință corespunzătoare așa cum s-a stabilit în Tabelele anterioare. Se împarte întotdeauna valoarea mai mică la valoarea mai mare pentru determinarea unui raport subunitar cuprins între 0 și 1. Acolo unde valorile obținute sunt mai mari decât valorile ghid ale stării de referință se consideră RCE =1.
La calcularea RCE trebuie studiate valorile propuse pentru fiecare indice de calitate și pentru starea de referință și potențialele ecologice pentru a se analiza tendința acestora, de creștere sau de scădere de la potențial ecologic maxim la potențial ecologic moderat.
Pentru indicii specifici stabilirii potențialului ecologic al unui lac de acumulare pe baza fitoplanctonului s-a propus o pondere a importanței acestora:
Indice număr taxoni (INT) – 10%;
Indice abundența biomasă cianobacterii (CYANO) – 20%;
Indice biomasa (BIO) – 30% ;
Indice clorofila a (CHL) – 15%;
Indicele de diversitate Shannon-Wiener (ID) – 25%.
Formula utilizată pentru determinarea indicelui multimetric este următoarea:
Indice multimetric = 0.1 x RCEINT + 0.2 x RCECYANO + 0.3 x RCEBIO + 0.15 x RCECHL + 0.25 x RCEID (3.2) [104]
Valoarea indicelui multimetric va determina potențialul ecologic al lacului de acumulare și trebuie să fie cuprins între 0 și 1, așa cum am stabilit anterior.
Pentru încadrarea în potențiale ecologice se propune împărțirea domeniului de variație al valorilor indicelui multimetric (de la 0 la 1), după cum urmează:
Valoare
potențial ecologic maxim min. 0,8
potențial ecologic bun min. 0,6
potențial ecologic moderat min. 0,4 [104]
În situația în care sunt determinate mai multe rezultate sezoniere, evaluarea potențialului ecologic a lacurilor de acumulare se face pe baza mediei anuale a valorilor indicelui multimetric, inclusiv pentru cele pentru care există mai multe stații de monitorizare a indicatorilor. Nu se iau în considerare valorile parametrilor determinați la coada lacului. Evaluarea potențialului ecologic se face doar pe baza datelor obținute pentru secțiunile mijloc lac și baraj.
Cel de-al doilea element biologic pe baza căruia se determină potențialul ecologic al unui lac de acumulare este fitobentosul.
Fitobentosul este sensibil la următoarele presiuni:
aport de nutrienți,
poluare organică,
degradare hidromorfologică,
degradare generală (presiuni nespecifice).
Evaluarea se face la început la nivel de secțiune/segment și apoi la nivel de lac de acumulare.
Parametrii selectați pentru evaluarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare pe baza fitobentosului sunt:
indice numărul de taxoni,
indice de diversitate Shannon-Wiener,
indice de troficitate TDI.
Tabel 3.8 Valori propuse pentru indicele numărul de taxoni [104]
Tabel 3.9 Valori propuse pentru indicele de diversitate Shannon-Wiener [104]
Tabel 3.10 Valori propuse pentru indicele de troficitate (TDI) [104]
La fel ca și în cazul indicatorului fitoplancton și pentru fitobentos se calculează Rapoartele de Calitate Ecologică (RCE) pentru fiecare indice menționat mai sus. La calcularea RCE, se urmărește aceeași metodologie și anume fiecare indice se raportează la valoarea ghid a stării de referință corespunzătoare. Se împarte întotdeauna valoarea mai mică la valoarea mai mare pentru determinarea unui raport subunitar cu valori cuprinse între 0 și 1, iar acolo unde valorile obținute sunt mai mari decât valorile ghid ale stării de referință se consideră RCE =1. La calcularea RCE trebuie studiate valorile ghid pentru starea de referință și ale potențialelor ecologice pentru a se analiza tendința acestora, de creștere sau de scădere de la potențial maxim la potențial moderat.
Pentru cei trei indici s-a propus o pondere a importanței acestora pentru fitobentos și pentru evaluarea potențialului ecologic, astfel:
Indice număr taxoni (INT) – 30% ;
Indice diversitate Shannon-Wiener (ID) – 40% ;
Indice de troficitate (TDI) – 30%.
Formula utilizată pentru determinarea indicelui multimetric este următoarea:
Indice multimetric = 0.3 x RCEINT + 0.4 x RCEID + 0.3 x RCETDI (3.3) [104]
Valoarea indicelui multimetric va indica potențialul ecologic care trebuie să fie cuprins între 0 și 1.
Pentru încadrarea în potențiale ecologice se propune împărțirea domeniului de variație al valorilor indicelui multimetric (de la 0 la 1), după cum urmează:
Valoare
potențial ecologic maxim min. 0,65
potențial ecologic bun min. 0,40
potențial ecologic moderat min. 0,40
Evaluarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare se face pe baza mediei anuale a fiecărui parametru pentru datele obținute în sezonul de creștere (mai-septembrie) [104].
Elementele fizico-chimice specifice evaluării potențialului ecologic al apelor din lacurile de acumulare
Metoda de stabilire a potențialului ecologic a lacurilor de acumulare pe baza analizei elementelor fizico-chimice generale respectă deasemenea cerințele Directivei 90/2009/CE și au în vedere următoarele elemente:
Elemente fizico-chimice generale:
Starea acidifierii (pH) – Mărimea statistică calculată pentru conformarea față de limitele propuse este media aritmetică pentru sezonul de creștere a fitoplanctonului (din martie până în octombrie). pH-ul reprezintă un factor important pentru analiza calității ecosistemelor hidrice și este definit de activitatea ionilor de hidrogen din apă.
Pentru indicatorul pH, stabilirea potențialului ecologic maxim (PEM), bun (PEB) și moderat (PEMo) presupune următoarele:
1. dacă media aritmetică a valorilor de pH pentru sezonul de creștere al fitoplactonului (din martie până în octombrie) se află în interiorul intervalului [6,5 – 8,5], atunci corespunde unui potențial ecologic maxim (PEM);
2. dacă media aritmetică a valorilor de pH pentru sezonul de creștere al fitoplactonului (martie – octombrie) se află în afara intervalului [6,5 – 8,5], atunci corespunde unui potențial ecologic moderat (PEMo).
Regimul de oxigen (oxigen dizolvat în termeni de concentrație, CCO-Cr, CBO5). În vederea cunoașterii regimului de oxigen al apelor sunt analizate particularitățile spațiale și temporale ale următorilor indicatori de calitate: oxigen dizolvat, consum biochimic de oxigen și consum chimic de oxigen.
Oxigenul dizolvat reprezintă cantitatea de oxigen dizolvată în apă și depinde de o serie de factori printre care: temperatura apei, presiunea atmosferică, adâncimea apei, turbiditatea apei, și cantitatea de materie organică aflată în descompunere (Trufaș, 1980).
Oxigenul dizolvat are o importanță deosebită pentru evaluarea ecosistemelor acvatice, iar conținutul acestuia în lacurile de acumulare, în special în cele în care se găsesc pești trebuie să aibă valori cuprinse între 8 – 15 mg/l. Un nivel scăzut de oxigen dizolvat conduce la apariția procesului de eutrofizare în lacurile de acumulare.
Consumul biochimic de oxigen – CBO5 reprezintă cantitatea de oxigen consumată de microorganisme în cinci zile, la o temperatură de 20 C stabilită pentru descompunerea biologică și chimică a substanțelor organice ce se regăsesc în apă.
Consumul chimic de oxigen – CCO sunt substanțele ce se oxidează atât la rece cât și la cald, sub acțiunea unui oxidant. Consumul chimic de oxigen prin oxidare cu bicromat de potasiu – CCO-Cr reflectă aproximativ 60-70% din încărcarea organică totală [104].
Tabel 3.11 Valorile limită între potențialul ecologic „Maxim” și „Bun” (PEM/PEB) și respectiv „Bun” și „Moderat” (PEB /PEMo) – categorii tipologice pentru lacurile de acumulare – CBO5, CCO-Cr și Oxigen dizolvat [104]
Nutrienții (N-NH4, N-NO2, N-NO3, Ntotal, P-PO4, Ptotal).
Chiar dacă prezintă o toxicitate relativ scăzută, sunt indicatori ai proceselor de eutrofizare.
Tabel 3.12 Valorile limită între potențialul ecologic „Maxim” și „Bun” (PEM/PEB) și respectiv „Bun” și „Moderat” (PEB /PEMo) – categorii tipologice pentru lacurile de acumulare – nutrienți [104]
Poluanții specifici sunt de două feluri:
nesintetici (Cu, Zn, As, Cr)
Aceștia se găsesc în mod natural în apele de suprafață, dar în cantități mari pot afecta ecosistemele acvatice;
sintetici (Xileni, PCB-uri, toluen, fenol, detergenți și cianuri totale).
Determinarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare pe baza analizei elementelor fizico-chimice generale și a poluanților specifici constă în aplicarea principiului „cel mai defavorabil element”. Cel mai slab potențial al unui lac de acumulare ca urmarea a evaluării elementelor fizico-chimice este potențialul „Moderat” [104].
Obiectivul de mediu pentru un lac de acumulare se consideră a fi atins atunci când corpul de apă se încadrează în potențialul ecologic bun [104].
În continuare s-a redat evoluția potențialului ecologic și a stării chimice a apelor din lacurile de acumulare la nivel național.
Astfel în anul 2013 dintr-un total de 164 de lacuri de acumulare, situația potențialului ecologic a lacurilor de acumulare se prezintă, astfel:
97 (59,14 %) corpuri de apă ating potențialul ecologic maxim și bun;
67 (40,86%) corpuri de apă ating potențialul ecologic moderat (fapt ilustrat și în Figura 3.1) [102].
Tabel 3.13 Lacurile de acumulare monitorizate la nivel național în anul 2013 [110]
Figura 3.1 Potențialul ecologic al lacurilor de acumulare la nivel național în anul 2013 [Prelucrat după Administrația Națională Apele Române]
În Figura 3.1 se poate observa ca la nivelul anului 2013 un procent mai mare a fost stabilit pentru potențialul ecologic maxim și bun. Chiar și așa în continuare trebuie întreprinse măsuri de îmbunătățire a stării de calitate a lacurilor de acumulare din România.
Situația îndeplinirii obiectivului de mediu la nivel național în perioada 2012-2014 a lacurilor de acumulare, se prezintă în Figura 3.2:
Figura 3.2 Lacurile de acumulare ce ating obiectivul de mediu în perioada 2012-2014
Analizând perioada 2012-2014, în anul 2014, la nivel național, au atins obiectivul de mediu un numar mai mare de lacuri de acumulare.
3.2.2.2 Evaluarea stării chimice a apelor din lacurile de acumulare
În conformitate cu prevederile Directivei Cadru a Apei 60/2000/CE, pentru evaluarea stării chimice a substanțelor periculoase și prioritar periculoase, atât de tip sintetic/organice cât și nesintetice/metale, pentru lacurile de acumulare se procedează așa cum se descrie mai jos:
Se derulează programul de monitoring specific care trebuie să asigure minim 12 valori pe an ale concentrațiilor substanțelor urmărite, pentru aceeași secțiune de monitorizare stabilită cu următoarele precizări:
pentru substanțelor nesintetice (metale) evaluarea se realizează având în vedere valorile concentrației fracțiunii dizolvate în coloana de apă;
pentru substanțele sintetice (organice) evaluarea se realizează având în vedere valorile concentrației totală în coloana de apă.
Se calculează/stabilește pentru fiecare substanță monitorizată parametrii statistici primari, respectiv:
concentrația medie anuală (medie aritmetică);
concentrația maximă anuală la acele substanțe pentru care sunt stabilite standarde de calitate pentru mediu (SCM) și pentru această valoare.
În cazul substanțelor nesintetice (metale), pentru corpurile de apă în care există în mod natural aceste substanțe, se ține cont și de concentrația fondului natural.
Încadrarea anumitor substanțe ca fiind periculoase pentru mediul acvatic s-a realizat pentru prima dată, la nivel european, în Directiva nr. 76/464/CEE ce avea ca obiectiv principal limitarea și chiar stoparea evacuării acestora în apele de suprafață.
Substanțele periculoase sunt stabilite în principal pe baza toxicității, persistenței și bioacumulării lor, cu excepția celor inofensive din punct de vedere biologic sau care se transformă rapid în substanțe inofensive din punct de vedere biologic.
Bioacumularea este procesul prin care un compus este preluat de către un organism viu atât prin apă cat și prin hrană, iar persistența este caracteristica unui compus care nu este supus procesului de descompunere, degradare, transformare, volatilizare, hidroliză sau fotoliză.
Un lac de acumulare este în stare chimică bună dacă obiectivele de calitate sunt atinse pentru toți indicatorii monitorizați comparativ cu standardele de calitate pentru concentrațiile medii anuale, cât și față de standardele de calitate pentru concentrațiile maxime admise. Orice depășire a standardelor de calitate pentru concentrațiile medii anuale și/sau a standardelor de calitate pentru concentrațiile maxime admise conduce la declararea corpului de apă ca fiind în stare chimică proastă [104].
La nivel național, din totalul de 164 lacuri de acumulare, 161 (98,17%) ating starea chimică bună. Această constatare se prezintă în Figura 3.3. [102].
Figura 3.3 Starea chimică a lacurilor de acumulare la nivel național în anul 2013 [Prelucrat după Administrația Națională Apele Române]
Printre indicatorii menționați mai sus pentru evaluarea calității apelor este necesar a se avea în vedere atât volumul cât și gradul de epurare al apelor uzate evacuate (Trufaș 1980). La acestea se poate de asemenea adăuga indexul saprobic și cel de eutrofizare.
Principiul pe care se bazează analiza bacteriologică și biologică pentru stabilirea calității apei are în vedere faptul că de-a lungul evoluției organismelor, acestea s-au adaptat la o mare parte din condițiile de mediu dar și la schimbările acestuia. S-a constatat că poluarea apelor provoacă scăderea cantității de oxigen, apariția unor substanțe toxice, modificări ale pH-ului, modificări organoleptice, dar și creșterea turbidității.
În funcție de capacitatea lor de adaptare la condițiile de mediu, unele specii de organisme ajung să trăiască în ape poluate cu materii organice, ele fiind cunoscute ca și indicatori biologici de calitate a apei, indicatori ai gradului de încărcare cu substanțe organice sau a gradului de saprobitate a apei. Pe de altă parte, opus acestora, există și o categorie de organisme care se dezvoltă în ape curate, de calitate bună, cu o foarte mică încărcare cu substanțe organice. Acestea sunt cunoscute ca indicatori biologici ai gradului de curățenie a apei.
În practica evaluării calității apei se urmărește dacă numărul speciilor indicatoare este foarte mare, iar acest lucru se întâmplă la extreme, fie în zonele foarte poluate, fie în cele foarte curate. Numai atunci se poate stabili clar starea de calitate a apei. Astfel, analiza biologică și bacteriologică a apelor se bazează pe toate reacțiilor de răspuns ale acestor organisme descrise mai sus la condițiile de mediu.
Analiza chimică oferă informații despre caracteristici valabile numai pentru momentul prelevării probelor, pe când analiza biologică furnizează informații reale, valabile și specifice pentru o perioadă mai îndelungată. Acest avantaj se datorează faptului că organismele nu au un răspuns imediat la schimbarea factorilor de mediu, ci într-o perioadă mai lungă, în funcție de caracteristica biologică/ecologică a speciei în cauză.
În acest sens dacă poluarea este puternică și se produce brusc, moartea organismelor poate fi instantă, pe când dacă are loc treptat, se produce în timp o modificare a echilibrului ecologic al ecosistemului acvatic și unele specii dispar încet, iar altele care se adaptează noilor condiții se înmulțesc și se determină un nou tip de biocenoză ce caracterizează apa poluată.
Cunoscând mecanismele ecologice de adaptare și modificare a structurii populațiilor și biocenozelor, analizele biologice pot da informații asupra gradului de intoxicare a ecosistemului acvatic. La pol opus, analiza chimică nu îl poate pune în valoare decât dacă măsurătorile se repetă frecvent și pe o perioadă îndelungată de timp. Limitele analizei biologice se remarcă prin faptul că nu poate furniza informații asupra valorilor cantitative și calitative ale poluanților.
Având în vedere faptul că atât analizele biologice cât și cele chimice prezintă avantaje dar și dezavantaje, aceste metode se completează reciproc, iar pentru o determinare corectă a calității apei lacurilor de acumulare trebuie corelate rezultatele ambelor tipuri de analize [11].
Nitrații și fosfații din lacurile de acumulare
Nitrații și fosfații sunt evaluați calitativ în cadrul grupei de indicatori numită „nutrienți”. Nutrienții sunt compuși ai azotului și fosforului care se găsesc în mediul înconjurător, de care plantele și animalele au nevoie pentru a crește și a se dezvolta. Prezența încărcărilor de nutrienți în apă, sol și subsol este normală, poluarea cu nutrienți se produce atunci când cantitatea de substanțe nutritive este peste concentrațiile determinate de mecanismele de funcționare a ecosistemelor acvatice. Conform Directivei privind epurarea apelor uzate urbane și Directivei Cadru a Apei, nutrienții includ următoarele elemente fizico-chimice ale azotului și fosforului: N-NH4, N-NO2, N-NO3, Ntotal, P-PO4, Ptotal. Potențialul ecologic dat de „nutrienți” se obține aplicând principiul „cel mai defavorabil caz”.
Excesul de nutrienți, indiferent de sursa din care provin, ajunge prin rețeaua hidrografică, prin spălarea solului sau prin infiltrație în lacurile de acumulare. Prin încălzire, concentrația de nitrați din apă crește, iar filtrele de purificare nu absorb nitrații.
În mod natural nitrații (NO3) și fosfații (PO4) din ape provin din dejecțiile animalelor acvatice, din solul ce formează cuveta lacului de acumulare sau din descompunerea materiei organice specifice acviferului.
Surplusul de fosfați și nitrați provine din activitățile antropice, respectiv din dejecții umane și din diverse surse industriale și agricole.
Prezența în apele uzate, în cantități mari, a nutrienților, determină contaminarea râurilor și implicit a lacurilor de acumulare care pot suferi procesul de eutrofizare manifestat printr-o creștere accelerată a algelor și a altor forme vegetale superioare. Procesul de eutrofizare este cunoscut ca și așa numita "înflorire algală". Aceasta conduce la o perturbare a echilibrului organismelor prezente în apă și a calității apei. Epuizarea conținutului de oxigen din apă, are drept consecință moartea și descompunerea rapidă a întregului zooplancton. Fără oxigen apa devine locul favorabil de dezvoltare al unor procese de fermentație și putrefacție.
La nivelul întregii țări, există un număr de 1963 localități stabilite și aprobate prin Ordinul comun nr.1552/743/2008 al Ministrului Mediului și Dezvoltării Durabile respectiv Ministrului Agriculturii și Dezvoltării Rurale, publicat în Monitorul Oficial nr.851/18.12.2008 drept zone vulnerabile la poluarea cu nitrați, repartizate în cele 8 regiuni de dezvoltare economică. Prin ordinul menționat se prevede revizuirea zonelor vulnerabile la poluarea cu nitrați din surse agricole, la nivel de cadastru agricol, și întocmirea hărților cu aceste zone.
Pentru reducerea potențialului de poluare cu nitrați în zonele vulnerabile se impun următoarele măsuri:
utilizarea metodelor specifice sistemelor de agricultură durabilă și biologică, printre care se amintesc: planuri de fertilizare cu respectarea normelor de aplicare și a condițiilor de utilizare a îngrășămintelor pe terenurile aflate în pantă, terenurile saturate cu apă, inundate sau acoperite cu zăpadă, rotația culturilor. Culturile de leguminoase perene (dar și anuale) sunt preferate pentru îmbunătățirea bilanțului azotului în sol, utilizarea de materiale organice reziduale provenite din sectorul zootehnic (de preferință a celor solide compostate), în combinație cu îngrășămintele minerale pentru asigurarea cu nutrienți a culturilor dar și pentru conservarea stării de fertilitate a solului. Dozele de îngrășăminte, ce urmează a fi aplicate, sunt stabilite pe baza calculelor de bilanț a elementelor nutritive din sol în scopul evitării folosirii unei doze prea mari, mai ales în cazul azotului, atât pentru reducerea cheltuielilor de producție, cât și a poluării mediului;
depozitarea reziduurilor zootehnice trebuie să respecte anumite norme, în scopul reducerii poluării: depozitarea acestora în afara zonelor sensibile și departe de sursele de apă.
În prezent, pentru prevenirea poluării cu nitrați, la nivelul primăriilor din zonele rurale ale țării se elaborează „Programe de acțiune pentru protecția apelor împotriva poluării cu nitrați proveniți din surse agricole”, în care trebuie ca managementul fermelor agricole să fie direcționat conform principiilor Codului de Bune Practici Agricole.
Nitrații și fosfații sunt analizați în permanență în lacurile de acumulare și sunt indicatori importanți ce contribuie la evaluarea potențialului ecologic al acestora [109].
Evaluarea calității zonelor vulnerabile la nitrați se realizează urmărind Ordinul nr.161/2006 – Normativul privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării ecologice a corpurilor de apă [104].
3.2.4 Obiective de mediu pentru lacurile de acumulare
Obiectivele de mediu prevăzute în Directiva Cadru privind Apa reprezintă unul dintre elementele importante ale acestei reglementări europene, având ca scop protecția pe termen lung, utilizarea eficientă și gospodărirea durabilă a resurselor de apă.
Directiva Cadru privind Apa definește obiectivele de mediu indicând ca elemente principale pentru lacurile de acumulare următoarele:
prevenirea deteriorării stării acestora;
protecția și îmbunătățirea lacurilor de acumulare în vederea atingerii “potențialului ecologic bun” și a “stării chimice bune”;
reducerea progresivă a poluării cu substanțe prioritare și încetarea sau eliminarea treptată a emisiilor, evacuărilor și pierderilor de substanțe prioritar periculoase în apele de suprafață prin implementarea măsurilor necesare și prin participarea publicului.
În cazul în care unui lac de acumulare i se aplică unul sau mai multe obiective de mediu, se va selecta cel mai sever obiectiv de mediu pentru lacul respectiv. Obiectivele de mediu se reactualizează prin Planurile de Management Bazinale.
CAPITOLUL IV
EVOLUȚIA INDICATORILOR DE CALITATE AI APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC BAHLUI
4.1 Metodologia agreată pentru stabilirea potențialului ecologic și stării chimice a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.1.1 Potențialul ecologic al apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
a)Elemente de calitate biologică
Elementele de calitate biologice definite pentru evaluarea potențialului ecologic a lacurilor de acumulare din arealul bazinului hidrografic Bahlui sunt fitoplanctonul și fitobentosul. Pentru fiecare element biologic menționat se stabilesc indici de evaluare, cu valori caracteristice celor 5 clase de calitate a apei și valori ghid pentru starea de referință. Pentru indicii fitoplancton și fitobentos, pe baza ponderii associate fiecărui indice de evaluare introdus într-o formula de calcul se determină un indice multimetric.
Pentru evaluarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare prin analiza fitoplanctonului se ține cont de principalele presiuni la care răspund comunitățile de alge fitoplanctonice, iar apoi sunt selectați cei 5 indici caracteristici (indicele număr de taxoni, indice biomasă, clorofilă „a”, abundență biomasă cianobacterii, indicele de diversitate Shannon-Wiener). Se iau în considerare valorile din zona mijloc lac, zona fotică și din sezonul de creștere stabilit din martie până în octombrie, apoi se calculează Rapoarte de Calitate Ecologică (RCE), conform metodologiei stabilite în Capitolul III, și în final se determină indicele multimetric.
Pentru evaluarea stării de calitate a apei lacurilor de acumulare pe baza comunitățile de alge bentice (fitobentosul) se țină cont de principalele presiuni: aport de nutrienți, poluare organică, degradare hidromorfologică, degradare generală (presiuni nespecifice). Indicii luați în considerare sunt: indicele număr de taxoni, indicele de diversitate Shannon-Wiener, indice troficitate. Urmărind aceași metodologie ca și în cazul fitoplanctonului, așa cum s-a prezentat amănunțit în Capitolul III, se calculează Rapoarte de Calitate Ecologică (RCE), iar apoi se determină indicele multimetric, valoarea acestuia determinând potențialul ecologic pentru acest element de calitate.
b) Elemente de calitate fizico-chimice suport
Metodologia de evaluare a apei lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui, pentru elementele fizico-chimice ia în calcul următoarele elemente de calitate: starea acidifierii (pH), regimul de oxigen (oxigen dizolvat în termeni de concentrație, CCO-Cr, CBO5) și nutrienți (N-NH4, N-NO2, N-NO3, Ntotal, P-PO4, Ptotal). De regulă sunt efectuate analize fizico-chimice în toate secțiunile de monitorizare, respectându-se frecvența și indicatorii specifici fiecărui tip de program de monitoring.
c) Poluanți specifici
Evaluarea poluanților specifici, pentru determinarea potențialului ecologic al lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui are în vedere următoarele:
pentru substanțele nesintetice (metale: Cu, Zn, As, Cr) se consideră concentrația fracțiunii dizolvate în coloana de apă și încărcarea fondului natural;
pentru substanțele sintetice (organice si anorganice): Xileni, PCB-uri, toluen, fenol, detergenți și cianuri totale se stabilește concentrația totală în coloana de apă.
Programele de monitorizare a potențialului ecologic se revizuiesc ținându-se cont de următoarele elemente:
Selecționarea locurilor de monitorizare a calității apei unui lac de acumulare. La nivelul fiecărui lac de acumulare se vor considera următoarele:
Sursele punctiforme de poluare;
Sursele difuze de poluare;
Zonele neafectate de presiunea antropică;
Secțiuni transfrontaliere (dacă este cazul);
Secțiuni de descărcare în apele teritoriale;
Puncte reprezentative pentru caracterizarea ecotipurilor ce sunt subiecte pentru presiunea antropică;
Alte puncte suplimentare necesare pentru asigurarea unei evaluări de ansamblu a stării de calitate a apei.
Parametrii de monitorizare
Frecvența de monitorizare. Frecvența de monitorizare trebuie să asigure că orice modificări ale clasei de calitate sunt detectate cu un grad de confidență de 90% pe o perioadă de trei ani [105].
Elementele, parametrii și frecvența de monitorizare a calității apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui se prezintă în Tabelul 4.1.
Tabel 4.1 Elementele, parametrii și frecvența de monitorizare a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui [105]
*Frecvența de monitorizare a calității apei unui lac de acumulare poate deveni lunară sau mai mare în funcție de evoluța procesului de eutrofizare (mai-septembrie).
4.1.2 Starea chimică a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
Elementele de calitate fizico-chimice monitorizate pentru evaluarea stării chimice a apei lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui cuprind:
substante nesintetice (metale): plumb dizolvat, mercur dizolvat, nichel dizolvat, cadmiu dizolvat;
substante sintetice (organice): pentaclorbenzen, tetracloretilenă, DDT total, 1,2-Dicloretan, Pesticide ciclodiene, Tricloretilena, Hexaclorbutadienă, Tetraclorură de carbon, Alaclor, Antracen, Atrazin, Triclorbenzeni, Cloroform (Triclorometan), Trifluralin, Naftalină, Endosulfan, Hexaclorbenzen, Benzo[a]piren, Diclormetan, Para-para-DDT, Clorfenvinfos, Clorpirifos, Simazin, Benzen, Hexaclorciclohexan, Fluoranten.
Analiza acestor substanțe se efectuează numai într-o secțiune a lacului de acumulare: fie în secțiunea „priză” în cazul în care există secțiune de potabilizare, fie în secțiunea „mijloc” în cazul în care nu există secțiune de potabilizare.
4.1.3 Zone de protecție pentru captările de apă destinate potabilizării
Conform NTPA 013/2002 – H.G. nr. 100/2002 modificată și completată prin H.G. nr. 567/2004 și H.G. nr. 662/2005, apele de suprafață destinate potabilizării sunt structurate, în funcție de valorile limită, în trei categorii: A1, A2 și A3. Conform caracteristicilor biologice, microbiologice, fizice, și chimice, fiecărei categorii de apă îi corespunde o tehnologie specifică adecvată de tartare a apei. Încadrarea în categoriile de calitate se realizează doar după indicatorii fizico-chimici și analizele biologice și microbiologice. Încadrarea calitativă a secțiunilor de potabilizare se realizează având la bază valoarea medie anuală, după cum se prezintă în Tabelul 4.2 [103].
Tabel 4.2 Încadrarea secțiunilor de apă destinate potabilizării în bazinul hidrografic Bahlui [103]
4.2 Stadiul calitatii apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
4.2.1 Caracteristicile fizico-geografice ale bazinului hidrografic Bahlui
Evaluarea caracteristicilor fizico-geografice ale bazinului hidrografic Bahlui, care conduc la formarea resurselor de apă din arealul acestuia este necesară pentru a putea identifica relațiile dintre factorii fizico-geografici și caracteristicile hidrologice.
În cadrul României, bazinul hidrografic Bahlui este situat în partea de nord-est a țării. Acesta corespunde unui areal cu o poziție central-nord-estică în cadrul Podișului Moldovei, iar din punct de vedere hidrologic face parte din sistemul hidrografic al Prutului Mijlociu.
Figura 4.1 Poziția geografică a bazinului hidrografic Bahlui în cadrul României [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Râul Bahlui este afluent de dreapta al Jijiei, în sectorul de luncă comună acesteia cu râul Prut. Acest fapt imprimă bazinului hidrografic Bahlui o genetică diferită față de cea a Jijiei, respectiv a Prutului, caracteristică observată în timp și în modul de formare și evoluție a resurselor de apă, precum și a rolului omului în managementul durabil al acestora.
Din punct de vedere administrativ și teritorial, bazinul hidrografic Bahlui aparține județului Iași, mai puțin partea extrem nord-vestică [39].
Fiind considerat unul dintre “cele mai antropizate bazine hidrografice din țara noastră” (Savin Nicoleta, 1998), bazinul hidrografic Bahlui poate fi privit drept model de management al resurselor de apă din partea de est a României, model ce poate fi adus la nivelul întregului spațiu geografic dintre Prut și Siret.
Geologia
Bazinul hidrografic Bahlui aparține părții central-estice a Platformei Moldovenești.
Din punct de vedere geologic, Platforma Moldovenească este o zonă dură, consolidată încă din perioada Proterozoicul mijlociu.
Platforma prezintă un fundament cristalin vechi, cutat, faliat și scufundat la adâncimi mari, mai ales spre partea de sud și vest și esre acoperit de sedimente paleozoice, mezozoice-terțiare, cu importante și numeroase diferențe de stratificare între ele.
Numeroasele cercetări geologice au arătat că în cadrul acestei platforme pot fi identificate două structuri cu trăsături tectono-structurale specific fiecăreia:
Soclul Platformei Moldovenești, a fost descoperit prin forajele realizate în zona Nicolina din Iași, la adâncimea de 1121 m, unde a fost străbătut pe o grosime de 270 m.
Spre partea de vest soclul se găsește la adîncimi din ce în ce mai mari, rezultând o stratificare în trepte.
Cuvertura sedimentară a Platformei Moldovenești s-a format după peneplenizarea soclului descris mai sus, când s-a instalat un regim tectonic caracterizat prin mișcări oscilatorii pe verticală largi, care au permis manifestarea unor transgresiuni marine atât în Paleozoicul mediu și inferior, cât și în Mezozoicul superior și în Neogen.
Aceste transgresiuni provoacă apariția unei cuverturi de sedimente. Studiul depozitelor de sedimente a stabilit trei cicluri, și anume: Proterozoic superior, Cretacic și Badenian superior. Aceste trei etape de sedimentare sunt delimitate prin importante goluri stratigrafice [39].
Figura 4.2 Secțiune geologică între Mădârjac și valea Prutului [39]
Relieful
Relieful constituie unul dintre factorii naturali cei mai importanți în formarea resurselor de apă la nivelul unui bazin hidrografic în general, fapt aplicabil și în cazul reliefului bazinului hidrografic Bahlui.
Între caracteristicile particulare de natură geologică, morfometrice și hidrologice specifice unui bazin se stabilesc interdependențe. Pe de o parte, relieful prin caracteristicile sale morfografice și morfometrice, influențează tipul surselor de alimentare cu apă, scurgerea lichidă și solidă, procesele de eroziune ale solului, transportul și acumularea, iar pe de altă parte, relieful este supus în permanență acțiunii modelatoare exercitată de rețeaua hidrografică [39].
Aspectul general al reliefului este rezultatul interacțiunii în permanență a factorilor interni și externi, a regimului geotectonic care este diferențiat spațial și temporal, a transgresiunilor și regresiunilor marine repetate, dar și a evoluției subaeriene din Pliocen și Cuaternar [39].
Morfologia lui pune în evidență două trepte mari: una înaltă, în partea de vest, sub formă de masive deluroase și platouri, ușor înclinate spre sud-est, cu altitudini medii de 300- 350 m și alta mai joasă, situată în partea de nord și nord-est, cu aspect de câmpie colinară și altitudini medii de 100- 150 m.
Altitudinile maxime ating 556 m în Dealul Holm, situat la limita cu județul Botoșani și 530 m, în Dealul Santurilor, situat la vest de Hârlau, iar altitudinile cele mai joase se întâlnesc în Lunca Prutului (32 m la confluența Bahluiului cu Jijia și 28 m la confluența Jijiei cu Prutul).
Figura 4.3 Harta hipsometrică a bazinului hidrografic Bahlui [39]
În cadrul Podișului Moldovei, bazinul râului Bahlui cuprinde suprafețe apreciabile din cadrul a trei unități fizico-geografice distincte: Podișul Sucevei în partea de nord-vest și vest, Coasta Iașilor în partea de sud și nu în ultimul rând Câmpia Colinară a Jijiei, situată în partea centrală, nordică și estică.
Câmpia Colinară a Jijiei se prezintă în cadrul bazinului ca o regiune deluroasă cu văi largi și interfluvii domoale, pe alocuri sub formă de poduri întinse, aflate la un nivel general de 150-200 m altitudine absolută.
Coasta Iașilor reprezintă partea terminal-sudică a bazinului hidrografic Bahlui, constând într-o subunitate de legătură între Câmpia Colinară a Jijiei și Podișul Bârladului. Această zonă se caracterizează printr-un relief ce depășește adesea altitudinea de 200 m, pante de 15°-20°, terenul fiind foarte afectat de alunecări de teren, dar și de procese de eroziune în adâncime.
Podișul Sucevei este reprezentat în acest bazin prin unitatea fizico-geografică a Culmii Siretului. Din această regiune fac arte Dealul Mare-Hârlău și Șaua Ruginoasa-Strunga.
Dealul Mare-Hârlău este despărțit de obârșiile Bahluiului în doi lobi inegali. Ramura din partea de vest este mai bine dezvoltată și atinge maximul cu Dealul-Mare Tudora, pe când ramura estică are o întindere mai mică.
Șaua Ruginoasa-Strunga se întinde între Dealul-Mare Hârlău și Podișul Central Moldovenesc, având cu o suprafață redusă în cadrul bazinului hidrografic Bahlui, pe partea stângă, în sectorul median al râului Bahlueț, între localitățile Crivești-Strunga-Hândrești. În această zonă relieful este format din dealuri joase cu pante mai domoale, acoperite aproape în întregime de terenuri agricole [39].
Din punct de vedere genetic relieful aparține tipului mixt, fluvio- deluvial, el apărând datorită activității arterelor hidrografice și proceselor de versant.
Procesele geomorfologice actuale care modelează versanții din bazinul hidrografic Bahlui, prin modificările provocate în rugozitatea, forma profilului longitudinal și panta versanților (în cazul alunecărilor de teren) sau prin influența directă a unor stadii incipiene de organizare a scurgerii pe versanți, joacă un rol important în crearea scurgerii lichide și solide la nivelul întregului bazin hidrografic [39].
Solurile
Solurile specifice bazinului hidrografic Bahlui sunt soluril de luncă. Acestea s-au format pe toate șesurile râurilor mai importante din regiunea studiată (Prut, Bașeu, Jijia, Bahlui). În timpul perioadelor umede aceste tipuri de soluri se umplu cu apă în partea superioară și astfel devin impermeabile (Pantazică Maria, 1974).
În bazinul hidrografic Bahlui apar două clase principale de soluri zonale: clasa cernisolurilor, caracteristică vegetației de stepă și silvostepă, și cea a luvisolurilor, reprezentativă zonei pădurilor de foioase. Din clasa cernisolurilor se regăsesc următoarele tipuri și subtipuri de sol: cernoziom tipic, cernoziom cambic, cernozion argic și faeoziomul greic, iar din clasa luvisolurilor, tipul dominant de sol este preluvosolul, iar ca subtipuri preluvosolul tipic și luvosolurile albice și stagnice [39].
Caracteristicile climatice generale
Aspectul general al reliefului, cu altitudni medii mai joase de 200 m, dar și poziția geografică a bazinului hidrografic Bahlui în cadrul României influențeză evoluția elementelor climatice, cu un rol major în formarea scurgerii din acest bazin. Principalii factori care condiționează manifestările fenomenlor și proeselor climatice din bazinul hidrografic Bahlui sunt:
Radiația solară ce reprezintă sursa de energie care stă la baza proceselor și fenomenelor meteorologice și climatice;
Circulația maselor de aer. Principalii centri barici cu implicații directe și imediate asupra stărilor de vreme și a climei din din România și implicit din partea sudică a Câmpiei Colinare a Jijiei sunt: anticiclonul azorelor, ciclonul islandez, anticiclonul siberian, ciclonii mediteraneeni;
Suprafața subiacentă ce cuprinde totalitatea componentelor mediului și caracteristicilor acestuia: alcătuirea geologică, relieful, clima, hidrografia, vegetația, solul și rezultatele activităților antropice.
Influența alcătuirii geologice este redusă deoarece întreaga suprafașă este supusă solicitării și modificărilor umane, pe când influența indirectă este vizibilă și se manifestă în special prin relief și apă.
Relieful influențează condițiile climatice, și astfel aspectele morfografice ale acestuia, fragmentarea lui, variația de altitudine și prezența văilor produc modificări însemnate la nivel climatic. Cele mai mari diferențieri climatice apar între valea Bahluiului și zonele înconjurătoare din sud și vest ce prezintă altitudni mai ridicate. Astfel, se produc ușoare procese de foehnizare a maselor de aer ce coboară din Podișul Sucevei sau din Podișul Central Moldovenesc. În timp ce, în lungul văii Bahluiului, datorită altitudinilor scăzute, toamna și primăvara se produc inversiuni de temperatură.
Particularitățile topoclimatice diferă și în funcție de vegetație, în funcție de gradul de acoperire, de speciile caracteristice, densitatea lor, forma poziția, stadiul de vegetație.
Suprafețele climatice influențează și ele prin modificări de temperatură a aerului, a umezelii sau a prezenței ceții.
Solul influențează prin caracteristicile sale, cum ar fi: culoarea specifică, gradul de de porozitate sau umezeala, influențează regimul radiativ caloric. Influența asupra elementelor climatice se observă doar în partea inferioară a stratului de aer.
Iar nu în ultimul rând activitățile umane, cum ar fi defrișarea, desecarea, irigarea, realizarea lacurilor de acumulare provoacă modificări asupra parametrilor climatici.
Prin poziția în partea de est a țării, Podișul Moldovei are un climat temperat-continental. În zonele joase se evidențiază un climat de stepă, iar în zonele mai înalte, un climat specific zonelor împădurite.
Temperaturile medii anuale cele mai ridicate din bazinul hidrografic Bahlui se înregistrează la stațiile meteorologice de la Iași și Podul Iloaiei, iar cele mai scăzute în partea vestică și sudică. Diferențele ce apar se datorează variației altitudinii dar și influenței climatice a zonelor limitrofe. Temperatura aerului se caracterizează printr-o medie anuala de 9°C și o amplitudine anuală a mediilor lunare de 24 ÷ 25°C. Regimul termic în luna cea mai rece (ianuarie) cuprinde areale cu temperaturi de -3,3°C, iar ale lunii iulie de +21,4°C. Cea mai mare temperatură înregistrată a fost de +40 °C la Iași pe 27 iulie 1909, iar cea mai mică de -32,3°C la Podu Iloaiei pe 23 ianuarie 1963.
Umiditatea relativă a aerului are valori medii anuale de 70%, fiind mai coborâtă decât în celelalte regiuni ale tării.
În sectoarele deluroase din vestul și sudul județului, cantitatea medie anuală de precipitații depășește 600 mm, în timp ce în Câmpia Moldovei coboară sub 500 mm. Regimul aual al precipitațiilor variază, pricipitațiile medii lunare aflându-se în creștere din luna ianuarie în luna iunie, urmând ca apoi să scadă. Tot regimul anual al precipitațiilor surprinde bine pentru spațiul Câmpiei Colinare a Jijiei, existența unor perioade de secetă [39].
Caracterizarea rețelei hidrografice
Bazinul hidrografic a raului Bahlui, corespunzător municipiului Iași se desfășoară pe zona cuprinsă între secțiunile: amonte confluența cu râul Nicolina- confluența cu râul Jijia, care are o suprafață de 434 kmp și o altitudine medie de 130 m.
În cadrul Câmpiei colinare a Jijiei, ca de altfel la nivelul întregii țări, lacurile sub diversele lor forme (lacuri naturale sau de acumulare, bălți, iazuri, heleștee) ocupă un areal important în cadrul spațiului geografic. Condițiile fizico-geografice și cele social-economice specifice părții sudice a Câmpiei colinare a Jijiei au favorizat, în decursul timpului istoric, apariția și dezvoltarea a numeroase lacuri și iazuri. Cele naturale sunt foarte puține, în schimb cele antropice sunt mai numeroase, având ca scop principal asigurarea necesarului de apă pentru consumul casnic și industrial al localităților din bazin, cu rol de protecție a populației și a terenurilor agricole împotriva inundațiilor și viiturilor, precum și în atenuarea acestor fenomene de risc și în regularizarea debitelor, apoi în utilizarea apei în fermele zootehnice și pentru irigații, amenajarea de unități piscicole sau de agrement [52].
Bazinul hidrografic al cursului de apă Bahlui este caracterizat de resurse deficitare de apă subterană, astfel, pânza freatică prezintă debite mici, de 0,3÷ 0,5 l/s și este improprie, din punct de vedere calitativ, consumului uman (este cazul dealurilor cu altitudini reduse și interfluviilor); în zonele de luncă nivelul apelor freatice este dependent de regimul de alimentare/ infiltrare de pe versanți și din precipitații, dar textura solului imprimă terenului permeabilități reduse, ceea ce conduce la înmlăștiniri, în condiții de precipitații abundente. În bazinul hidrografic Bahlui, caracteristicile chimice ale apelor subterane sunt determinate de caracteristicile fizico-chimice ale substratului litologic și astfel depozitele argilo-marnoase și nisipoase redau caracteristici hidrochimice specifice apelor subterane din bazinul hidrografic Bahlui. Determinarea calității chimice a acestor ape oferă posibilitatea de a stabili utilizarea acestor ape: alimentare cu apă potabilă, pentru alimentare cu apă industrială sau irigații.
In județul Iași, bazinul Bahlui acoperă o suprafață de 1967 kmp, cursurile de apă cele mai importante fiind:
Râul Bahlui (aproximativ 119 km lungime)
Râul Bahlueț (aproximativ 41 km lungime)
Râul Nicolina (aproximativ 20 km lungime)
si rețeaua de afluenți.
Figura 4.4 Bazinul hidrografic Bahlui [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Râul Bahlui este cel mai mare afluent al Jijiei, iar în bazinul său se găsesc numeroase lacuri de acumulare. Izvorăște din Dealul Mare al Hârlăului de la altitudinea de 500 m. Din apropierea de șaua care îl desparte de Oneaga, afluent al Miletinului, primește primul său afluent de stânga, Bahluiul Mic, iar din dreapta, dinspre coasta calcaroasă a Dealului Mare – Hârlău primește: Valea Mare, Cetățuiei, Buhalnița, Măgura și Putina.
Regularizarea debitelor de viitură este realizată prin acumularea Pârcovaci, lucrare hidrotehnică amenajată la cca 10 km amonte de orașul Hârlău. Pe cursul mijlociu, la cca 70 km de izvoare pe râul Bahlui este amenajată o altă lucrare hidrotehnică importantă, acumularea Tansa-Belcești. Aval de acumularea Tansa-Belcești, Bahluiul primește ca afluenți de stânga cursurile de apă Vulpoiului, Gurguiata, Lungu, Durușca și Totoiești. Dintre aceștia, aportul de apă cel mai important îl are cursul de apă Gurguiata pe care este amenajată acumularea Plopi și o serie de iazuri amenajate în cascadă, cu rol agropiscicol.
În depresiunea Podu Iloaiei, Bahluiul primește cel mai important afluent, Bahluețul.
Râul Bahlueț își are obârșia în arealul Porții Ruginoasa, la capătul sudic al Dealului Mare de la altitudinea de 310 m. Până la Târgu Frumos are pante destul de mari, în medie de 7,8 m/km. Pe sectorul superior colectează câteva cursuri mici de apă din stânga: Pașcania, Probota și Cucuteni, iar din dreapta cursul de apă Rediu cu obârșia dinspre Șaua Rediului. Râul Bahlueț este colectorul principal al afluenților ce vin dinspre Podișul înalt al Bârladului. Aceste cursuri sunt în general mici, au pante mari și scurgere intermitentă sau semipermanentă. Singurul afluent mai de seama al Bahluețului este pârâul Oii pe care este amplasată lucrarea hidrotehnică acumulare Sârca cu rol de apărare împotriva inundațiilor. Amonte de localitatea Podu Iloaiei debitele de viitură sunt atenuate în acumularea Podu Iloaiei.
Bahluiul colectează apele din bazinul hidrografic al cursului de apă Voinești pe care este amenajată acumularea Cucuteni. La intrarea in municipiul Iași cursul de apă Fundu Văii confluează cu râul Bahlui după ce își atenuează undele de viitură în acumularea Rediu. În municipiul Iași primește, din dreapta, apele râului Nicolina.
Râul Nicolina este un afluent important al Bahluiului și prezintă grad complex de amenajare cu lucrări hidrotehnice: acumulare nepermanenta Ciurea pe cursul de apă Nicolina, acumulările Bârca (nepermanentă) și Ciurbești (permanentă) pe cursul de apă Locii și acumulările Cornet (nepermanentă) și Ezăreni (permanentă) pe râul Ezăreni. Aval de confluența cu Nicolina, Bahluiul traversează municipiul Iași primind din stânga cursul de apă Cacaina pe care sunt amenajate acumulările nepemanente Vânători și Cârlig cu rol de apărare împotriva inundațiilor și cursul de apă Ciric pe care sunt amenajate acumulările Aroneanu, Ciric I, Ciric II, Ciric III. Pe distanța de cca 7 km pe care o parcurge până la vărsarea în râul Jijia, Bahluiul primește apele afluenților Vămășoaia, Chirița și Orzeni.
La nivelul bazinului hidrografic Bahlui au fost realizate o serie de intervenții directe asupra rețelei hidrografice și a regimului scurgerii râurilor. Acestea au avut în vedere realizarea de lacuri de acumulare cu folosințe multiple și acumulări nepermanente pentru atenuarea undelor de viitură și apărarea împotriva inundațiilor a unor zone urbane și industriale, așa cum au fost enumerate mai sus.
Lucrările au ca scop principal asigurarea necesarului de apă pentru consumul casnic și industrial, protecția populației și a terenurilor agricole împotriva inundațiilor, precum și atenuarea acestor fenomene de risc, regularizarea debitelor, utilizarea apei în fermele zootehnice și de irigații, amenajarea de unități piscicole sau de agrement.
Volumul total al lacurilor de acumulare prezentate este de 219 mil m3, iar suprafața ocupată de luciul de apă depășește 2000 ha, adică aproximativ 1% din suprafața bazinului hidrografic Bahlui. La acestea se mai adaugă peste 150 de lacuri de mici dimensiuni, majoritatea pe afluenții râului Bahlui și utilizate în scop hidrotehnic (pentru regularizarea debitelor și atenuarea undelor de viitură) sau în scop economic (piscicultură).
O categorie mai specială este reprezentată de iazurile și heleșteele, realizate în preajma localităților și utilizate doar în scop piscicol [39].
4.2.2 Implicații hidrogeomorfologice și ecologice ale lacurilor
Implicațiile hidrogeomorfologice și ecologice ale lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui pot fi grupate în modificări ale tipologiei și ale distribuției microreliefului, regularizarea regimului scurgerii apei, modificări complexe ale regimului scurgerii aluviunilor, modificări ale calității apei, influențe microclimatice în teritoriile limitrofe [50].
Implicațiile hidrogeomorfologice privind modificări ale tipologiei și ale distribuției microformelor de relief sunt determinate de totalitatea lucrărilor hidrotehnice ce au în vedere construcția barajelor, a consolidărilor de maluri, a canalelor, drenurilor, aducțiunilor. Pe lângă acestea se mai adaugă abraziunile lacustre, colmatarea lacurilor, creșterea susceptibilității și a riscului de eroziune a terenurilor agricole și alunecările de teren care pot provoca afectarea lacurilor de acumulare de dimensiuni mari, cum ar fi lacul de acumulare Podu Iloaiei sau lacul de acumulare Tansa-Belcești.
Scopul principal pentru care se execută lucrări de amenajare a lacurilor de acumulare îl reprezintă regularizarea regimului scurgerii apei pentru asigurarea cu apă a consumatorilor din spațiul hidrografic Bahlui și pentru valorificarea eficientă a resurselor de apă. Prin realizarea lacurilor de acumulare se asigură redistribuirea în timp a debitelor de apă, astfel încât în perioadele de scurgere mică șă fie asigurat cel puțin un debit ecologic supraviețuirii florei și faunei acvatice pe de o parte, și pe de altă parte să fie asigurat un debit minim necesar pentru buna funcționare a unităților socio-economice din spațiul hidrografic Bahlui.
Prezența lacurilor de acumulare are efect și asupra tranzitului de aluviuni. Fenomenele legate de modificările regimului scurgerii aluviunilor sunt numeroase și într-o strânsă legătură cu lucrările de combatere a eroziunii solului sau cu amenajările din albiile râurilor. De cele mai multe ori, lacurile de acumulare devin niște areale în care se depun aluviunile, diminuându-se astfel tranzitul lor către sectoarele din aval.
Prin amenajarea lacurilor de acumulare nu rezultă nicun fenomen de poluare a mediului, dar în realitate, realizarea acestora conduce la modificări semnificative în hidrulica albiilor dar și în echilibrul hidrodinamic al ecosistemului.
Din punct de vedere ecologic, în bazinul hidrografic Bahlui există în jur de 15 specii de pești (de exemplu leuciscus cephalus, orthrias barbatulus, alburnus, lepomis gibbosus), multe dintre ele găsindu-se în lacurile de acumulare. La nivelul lacurilor de acumulare, stocul numeric și gravimetric este mai sporit, mai ales în fermele piscicole. Datorită populării în ultimii ani cu specii alohtone, transformării biotopului lotic într-unul lentic, compoziția specifică s-a modificat radical.
Figura 4.5. Leuciscus cephalus [Sursă: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Leuciscus_idus_Hungary.jpg]
Figura 4.6. Alburnus [Sursă: http://www.ittiofauna.org/webmuseum/pesciossei/cypriniformes/cyprinidae/alburnus/alburnus_alburnus/a_alburnus.htm]
4.2.3 Evoluția calității apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din bazinul hidrografic Bahlui
Calitatea apei lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui este analizată în permanență de specialiștii din cadrul Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad prin interpretarea rezultatelor obținute în urma analizelor biologice și fizico-chimice ale probelor de apă recoltate conform unor norme bine stabilite, cu o frecvență determinată de importanța lacului de acumulare dar și în funcție de regimul termic și pluviometric.
Prezentarea globală a calității apei din lacurile de acumulare reprezintă rezultatul combinării a două modele de studiu:
pe de o parte, Normativul privind obiectele de referință pentru clasificarea calității apelor de suprafață, în care se consideră că lacul de acumulare este un ecosistem acvatic static și utilizează valorile absolute ale rezultatelor obținute din analize [39];
iar pe de altă parte, se consideră lacul de acumulare un ecosistem dinamic, fapt pentru care se utilizează valori medii comparative ale indicatorilor de calitate, dintr-o perioadă considerată actuală față de o perioadă anterioară [19].
Pentru a evidenția calitatea apei lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui, am ales pentru analiză lacuri de acumulare atât de ordinul I, cât și de ordinul II.
Evoluția calității apei unui lac de acumulare poate fi favorabilă, mai ales dacă vor continua investițiile în stațiile de epurare ale apelor menajere și industriale, dar și dacă se va monitoriza continuu deversarea semnificativă a apelor poluante în rețeaua hidrografică prin intermediul căreia ajung în lacurile de acumulare.
Tabel 4.3 Limitele pentru încadrarea potențialului ecologic a lacurilor de acumulare mici și mijlocii [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Monitorizarea s-a realizat respectând prevederile stabilite în Directiva Cadru pentru Apă iar interpretarea și evaluarea rezultatelor ține cont de legislația națională și europeană aflată în vigoare.
Dacă pentru un lac de acumulare există două sau mai multe secțiuni de monitorizare (de exemplu: mijloc lac, amonte baraj, priză potabilizare), potențialul ecologic va corespunde celei mai defavorabile clase de calitate dintre secțiunile urmărite. Pentru un lac de acumulare cel mai defavorabil potențial ecologic este cel moderat.
Lacul de acumulare Pârcovaci (Figura 4.7) se găsește pe cursul de apă Bahlui, în apropierea izvoarelor acestuia, amonte de satul Pârcovaci, la 10 km de orașul Hârlău, județul Iași. Scopul lacului de acumulare îl reprezintă alimentarea cu apă potabilă a orașului Hârlău din județul Iași și de apărare împotriva inundațiilor.
În perioada 2014-2016 calitatea apei din lacul de acumulare Pârcovaci a fost monitorizată prin intermediul a 3 secțiuni de control, și anume: mijloc lac, baraj lac și priză lac. Excepție a fost în anul 2013 când a fost monitorizată calitatea apei din lacul de acumulare numai prin secțiunea priză lac (a se vedea în Tabelul 4.4).
Figura 4.7 Lacul de acumulare Pârcovaci [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Tabel 4.4 Evoluția potențialului ecologic și a stării chimice – Lacul de acumulare Pârcovaci
* În anul 2013 calitatea apei lacului de acumulare Pârcovaci a fost monitorizată prin intermediul unei singure secțiuni de control, și anume priză lac.
** În anul 2013 calitatea apei lacului de acumulare Pârcovaci a fost evaluată doar din punct de vedere al elementelor suport: fizico-chimice generale și poluanți specifici și astfel nu s-a realizat evaluarea integrată a elementelor.
Pentru lacul de acumulare Pârcovaci, se observă că potențialul ecologic scade de la unul bun (perioada 2012-2015) la unul moderat în anul 2016 fapt datorat condițiilor de oxigenare.
În ceea ce privește starea chimică aceasta se menține bună pe toată perioada 2012-2016.
Lcul de acumulare Tansa-Belcești (Figura 4.8) este amplasat pe cursul de apă Bahlui, și a fost dat în folosință în anul 1975.
Figura 4.8 Lacul de acumulare Tansa-Belcești [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Cu o suprafață de 352 ha și un volumul util de 10 mil. mc., lacul de acumulare are mai multe utilități, și anume: alimentarea cu apă a localității Belcești, irigații dar și apărarea împotriva inundațiilor.
Calitatea apei din lacul de acumulare este monitorizată prin intermediul a 3 secțiuni de control, și anume: mijloc lac, baraj lac și priză lac, excepție a fost în anul 2013, când au fost realizate analize corespunzătoare calității apei din lac numai în secțiunea priză lac (a se vedea în Tabelul 4.5).
Potențialul ecologic al lacului de acumulare Tansa-Belcesti este unul moderat, mai puțin în anul 2015 când calitatea apei a înregistrat o îmbunătățire și astfel potențialul ecologic a fost unul bun.
Starea chimică este una bună pe întreaga perioadă de studiu.
Tabel 4.5 Evoluția potențialului ecologic și a stării chimice – Lacul de acumulare Tansa-Belcești
* În anul 2013 calitatea apei lacului de acumulare Tansa a fost monitorizată prin intermediul unei singure secțiuni de control: priză lac.
** În anul 2013 calitatea apei lacului de acumulare Tansa a fost evaluata doar din punct de vedere al elementelor suport: fizico-chimice generale si poluanți specifici și nu s-a realizat evaluarea integrata a elementelor.
Lacul de acumulare Podu-Iloaiei (Figura 4.9) este situat pe cursul de apă Bahlueț la 25 km amonte de confluența acestuia cu cursul de apă Bahlui.
Din punct de vedere administrativ, lacul de acumulare Podu Iloaiei este situat pe teritoriul orașului Podu Iloaiei, la 400 m amonte de orașul Podu Iloaiei din județul Iași.
Lacul de acumulare Podu-Iloaiei a fost realizat în scopul regularizării debitelor cursului de apă, atenuării viiturilor, pisciculturii, irigațiilor și apărării împotriva inundațiilor.
Figura 4.9 Lacul de acumulare Podu Iloaiei [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Tabel 4.6 Evoluția potențialului ecologic și a stării chimice – Lacul de acumulare Podu-Iloaiei
Potențialul ecologic al lacului de acumulare Podu Iloaiei este unul moderat, calitatea apei fiind afectată și de condițiile favorabile pentru apariția eutrofizării.
Starea chimică, ca și în cazul celorlalte lacuri de acumulare analizate este una bună.
Lacul de acumulare Cucuteni (Figura 4.10) este amplasat pe cursul de apă Voinești, afluent de dreapta al râului Bahlui la circa 14 km de la izvoare și la circa 3,3 km față de confluența cu râul Bahlui.
Figura 4.10 Lacul de acumulare Cucuteni [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Din punct de vedere administrativ lacul de acumulare Cucuteni este situat pe teritoriul localității Cogeasca, în județul Iași.
Acumularea Cucuteni este o acumulare utilizată în scopul agrementului.
Tabel 4.7 Evoluția potențialului ecologic și a stării chimice – Lacul de acumulare Cucuteni
Potențialul ecologic al lacului de acumulare Tansa-Belcești, în perioada analizată este unul moderat, iar starea chimică nu a fost determinată.
4.2.4 Eutrofizarea lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui
Indicatorul cel mai important pentru analiza stării ecologice a unui lac de acumulare este nivelul de eutrofizare. Conceptul de eutrofizare a fost introdus de Weber în anul 1907, acesta considerând că îmbogățirea, suplimentarea peste limitele admisibile de legislația în vigoare a apelor cu nutrienți de fosfor și azot reprezintă cauza majoră a eutrofizării apelor [11].
Eutrofizarea reprezintă un proces dezvoltat natural, prin care sunt acumulate în timp elementele nutritive într-un ecosistem acvatic, de cele mai multe ori într-un lac, într-o apă stagnantă. Procesul eutrofizarii este accelerat de om prin deversarea în ecosistemul studiat a apelor ce sunt insuficient epurate și care prezintă caracter distructiv asupra faunei si florei acvatice.
În stadiu avansat, și anume atunci când se ajunge la un lac eutrof sau hipereutrof, eutrofizarea modifică funcțiile ecologice ale ecosistemului, determinând probleme mari atât sub aspect ecofiziologic cât și din punct de vedere al folosinței apei în scop social și economic.
Cel mai adesea procesul de eutrofizare se observă în lacuri, iar elementele biologice care accelerează cel mai bine producerea fenomenului de înflorire a apei sunt cianobacteriile, atunci când temperaturile ajung la o temperatură de aproximativ 25°C. Speciile specifice acestui fenomen sunt: Anabaena flos-aquae, Anabaenopsis sp., Aphanizomenon flos-aquae, Gloeotrichia echinulanata, Microcystis aeruginosa, Oscillatoria rubescens, Synechococcus planeticus, etc [11].
1 – Anabaena flos-aquae
[Sursă: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/25/9c/da/259cda9f09162706ea9dee726a3ac70f.jpg]
2 – Anabaenopsis sp
[Sursă: http://protist.i.hosei.ac.jp/PDB/images/Prokaryotes/Nostocaceae/Anabaenopsis/sp_03.jpg]
3- Microcystis aeruginosa
[Sursă: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/08/d2/52/08d252d911efd7558c65d232e4dcf175.jpg]
4 – Oscillatoria rubescens
[Sursă: http://homepages.eawag.ch/~steiner/Echte%20Algen/Bilder/Blaualgen/Bilder/29.jpg]
Figura 4.11. Cianobacterii specifice eutrofizării
Etapele eutrofizării apei unui lac de acumulare se pot reda astfel:
Cantitatea ridicată de nutrienți ajunge în apa lacurilor de acumulare;
Proliferarea fitoplanctonului și sau fitobentosului;
Descompunerea aerobă cauzată de înflorirea algală;
Descompunerea anaerobă, cu modificarea calității apei lacului de acumulare.
Efectele defavorabile manifestate asupra sistemului acvatic se evidențiază pe de o parte cantitativ prin reducerea transparenței apei, apariția de formațiuni plutitoare mai dense, iar pe de altă parte chimic și biologic. Din punct de vedere chimic se modifică nivelul de oxigen și dioxid de carbon, este influențat pH-ul, apar condițiile anaerobe, iar din punct de vedere biologic se alterează mirosul, culoarea, apar specii de alge toxice și în principal se modifică structura biocenozei.
Supravegherea calității apei lacurilor de acumulare se realizează astfel:
supravegherea vizuală – prin aceasta sunt înregistrate orice modificări legate de aspectul calitativ al apei (culoare, transparență, miros, gust, apariția unor pelicule dense la suprafața apei etc.);
determinări periodice monitorizându-se evoluția următorilor indicatori:
a) indicatori ai regimului de oxigen (O2 dizolvat, CCO-Mn, CCO-Cr, CBO 5 );
b) indicatori ai regimului de nutrienți (amoniu, azotiți, azotați, fosfați);
c) fitoplancton, fitobentos;
d) indicatori fizico-chimici și bacteriologici auxiliari (pH, CO2, alcalinitate, Mn, Fe, bacili coliformi totali, etc) [ 105].
Elementul biologic principal pentru stabilirea gradului de eutrofizare al unui lac de acumulare îl reprezintă biomasa algală ce se definește ca fiind creșterea algală în lacul de acumulare la un moment dat, în funcție de cantitatea de nutrienți acumulată în ecosistemul acvatic.
Determinarea categoriei de calitate a apei și a stadiului trofic al apei se efectuează după prevederile Regulamentului igienic. Protecția bazinelor de apă contra poluării (Sirețeanu ș. a., 1997), conform prevederilor STAS 4706/88 „Categorii și condiții de calitate a apelor de suprafață” (1988) [77].
Pentru evaluarea condițiilor trofice și clasificarea diferitelor ape Vollenweider în anul 1971 a recomandat folosirea a două criterii și anume concentrațiile de P și N (Tabelul 4.8), iar Hutchinson în anul 1973 a propus drept criteriu pentru evaluarea eutrofizării, transparenta și culoarea apei.
Tabel 4.8 Indicatori ai procesului de eutrofizare a lacurilor de acumulare
Clasa I de calitate pentru lac ultraoligotrof, codificată prin culoarea “albastră”;
Clasa II de calitate pentru lac oligotrof, codificată prin culoarea “verde”;
Clasa III de calitate pentru lac mezotrof, codificată prin culoarea “galbenă”;
Clasa IV de calitate pentru lac eutrof, codificată prin culoarea “portocalie”;
Clasa V de calitate pentru lac hipertrof, codificată prin culoarea “roșie”.
Din punct de vedere al eutrofizării, fosforul apare ca un factor limitativ important pentru procesele biologice din lacurile de acumulare. Deși acesta nu prezintă forme gazoase, iar fosfații minerali sunt mai puțin solubili și puternic sorbiți pe aluviuni sedimentabile, în apă se găsesc cantități însemnate de fosfor provenite din deșeuri menajere, surse difuze de origine agricolă, îngrășăminte sau eroziuni de versanți.
Spre deosebire de fosfor, azotul se regăsește și în fază gazoasă, formele anorganice sunt mai puțin sorbite de materiile în suspensie, iar procesul de denitrificare constituie o sursă suplimentară de aport în masa de apă. Din aceste considerente azotul reprezintă un factor mai puțin limitativ comparativ cu fosforul pentru dezvoltarea florei acvatice [54].
Cercetările și studiile întreprinse până în prezent de specialiști arată că acumularea elementelor nutritive într-un lac de acumulare crește substanțial în adâncime, de la suprafață spre profunzime, identificând o concentrație limită anuală de încărcare suportabilă pentru lacurile de acumulare.
Tabel 4.9 Limitele de încărcare anual admisibile pentru azot total și fosfor total
Aceste criterii nu pot fi aplicate la toate categoriile de ape. Astfel în conformitate cu cerințele europene pentru lacurile naturale și de acumulare se propun drept criterii de clasificare a apelor următorii parametri: P total, N total, producția primară medie în sezonul de creștere, producția primară anuală, biomasa maximă a fitoplanctonului în zona fotică, clorofila "a", saturația minimă în oxigen și capacitatea de mineralizare aerobă.
Tabel 4.10 Valori limită pentru principalii parametri ce caracterizează stadiile trofice ale lacurilor de acumulare [11]
Din punct de vedere calitativ, lacurile de acumulare Podu-Iloaiei, Cucuteni și Tansa Belcești prezintă limite ridicate pentru încărcările de nutrienți de azot și fosfor. Caracteristicile biologice și fizico-chimice ale acestor lacuri de acumulare sunt dependente de caracteristicile de calitate a întregii rețele hidrografice din cadrul bazinului hidrografic Bahlui. Bazinul hidrografic Bahlui se confruntă cu o poluare difuză cu nutrienți de azot și fosfor provocată în principal de practicile agricole, dar și cu o poluare punctoformă rezultată de la efluenții aglomerărilor umane. Aceste concluzii au determinat alegerea acestor 3 lacuri de acumulare pentru un studiu mai amănunțit.
4.2.4.1 Evoluția parametrilor indicatori ai eutrofizării apei lacului de acumulare Cucuteni
Lacul de acumulare Cucuteni (Figura 4.12) face parte din ansamblul lucrărilor hidrotehnice din bazinul hidrografic al râului Bahlui. Lacul de acumulare Cucuteni este exploatat și monitorizat de specialiștii Administrației Bazinale de Apă Prut Bârlad.
Acumularea Cucuteni este amplasată pe cursul de apă Voinești, afluent de dreapta al râului Bahlui și se găsește pe teritoriul localității Cogeasca, comuna Lețcani din județul Iași.
Lacul de acumulare Cucuteni ajută alături de alte lucrări hidrotehnice la protecția împotriva inundațiilor a zonelor joase din oraș și a mediului industrial din acest areal. Totodată acumularea Cucuteni, are rolul de atenuare a undelor de viitură ce se propagă în bazinul hidrografic al râului Voinești, în vederea apărării împotriva inundațiilor a terenurilor agricole din aval de baraj și a construcțiilor civile și industriale amplasate în albia majoră a râului Bahlui, aval de localitatea Lețcani și a celor amplasate în zonele joase ale municipiului Iași.
Din punct de vedere geomorfologic terenul pe care s-a construit acumularea Cucuteni face parte din arealul podișului Moldovenesc, subunitatea Câmpia Moldovei. Această unitate se caracterizează prin prezența unor interfluvii bine dezvoltate, separate de văi largi, puternic aluvionate. Din punct de vedere al reliefului, zona se caracterizează prin dealuri joase cu o altitudine medie de 160 m.
Constituția geologică a interfluviilor, caracterizată prin dominarea unor formațiuni prăfoase, a condus la o degradare accentuată a acestora, sub influența factorilor de mediu. Pe cea mai mare parte a versanților se observă procese intense de eroziuni, alunecări de teren, ravenări și spălări ale solului.
Geologic, zona amplasamentului este constituită din formațiuni ce aparțin sarmațianului, peste care se suprapun formațiunile cuaternare:
sarmațianul este constituit din marne, argile și nisipuri;
cuaternarul este alcătuit din prafuri argiloase, luturi loessoide, argile și nisipuri, dispuse în straturi relativ paralele, iar uneori sub formă de lentile.
Valea în care se formează lacul de acumulare, după construcția barajului se desparte în trei ramuri, astfel că o coadă a lacului se va întinde spre satul Cucuteni, iar celelalte două ating limita satului Cogeasca.
Barajul s-a executat peste un baraj existent (corp „A”) ce are coronamentul la cota de 60 m. Corpul „B” al barajului cuprinde golirea de fund a acumulării.
Figura 4.12 Lacul de acumulare Cucuteni [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Condițiile hidrogeologice s-au determinat pe baza datelor obținute din forajele geotehnice executate. În majoritatea forajelor executate în ampriza barajului nu s-a găsit apă subterană din cauza caracterului argilos al pământului. Prezența apei freatice a fost vizibilă în cantități reduse în depozitele cu constituție granulometrică fină sau foarte fină, având o circulație mai mult sau mai puțin diferențiată [106].
Caracteristicile fizico-chimice, biologice, microbiologice ale acumulării Cucuteni sunt dependente de caracteristicile ecologice, de calitate a rețelei hidrografice din bazinul hidrografic Bahlui, afectate de poluarea difuză cu nutrienți de azot și fosfor cauzată de lucrările agricole, dar și de poluarea din surse punctiforme rezultată de la efluenții aglomerărilor umane.
Conform cerințelor Legii Apelor nr. 107/1996 cu modificările si completările ulterioare, Ordinului nr. 31/2006 privind aprobarea Manualului de operare al Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din România (SMIAR), precum și în conformitate cu cerințele legislației prin care s-a transpus legislația europeana din domeniul apelor, calitatea apei în lacul de acumulare Cucuteni se monitorizează într-o secțiune de control: mijloc lac, iar parametrii urmăriți sunt: elemente fizico-chimice (transparența, condiții termice, condiții de oxigenare, salinitate, stare acidifiere, nutrienți, poluanți specifici neprioritari) și elemente biologice (fitoplancton și microfitobentos).
Conform instrucțiunilor de realizare a Manualului de operare al sistemului de monitoring, frecvența de monitorizare pentru lacul de acumulare Cucuteni este:
frecvență trimestriala pentru toate grupele de indicatori fizico-chimici. Analiza indicatorilor fizico-chimici generali, transparența, cei specifici condițiilor termice, condițiilor de oxigenare, salinității, stării de acidifiere, nutrienților, alți poluanți, metalele, se efectuează de către specialiștii din cadrul Laboratorului de Calitate a Apelor al Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad.
frecvență trimestrială sau anuală pentru elementele biologice.
Dacă sunt observate poluări accidentale sau se instalează procesul de eutrofizare a lacului de acumulare, frecvența de monitorizare devine mai mare, până la înlăturarea acestor fenomene.
Tabel 4.11 Variația azotului total în perioada 2010-2014 – mijloc lac [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Conform Tabelului 4.11 se poate observa ca în anul 2014 (luna iunie) se atinge maximul valorii de azot total, și anume 2,50 mg/l.
Pentru determinările efectuate vara în luna iulie în perioada 2011-2014 (Figura 4.13) se poate observa că în anul 2014 se atinge maximul valorii de azot total, și anume 1,55 mg/l.
Figura 4.13 Variația azotului total în perioada 2011-2014
luna iulie – mijloc lac
Tabel 4.12 Variația fosforului total în perioada 2010-2014 – mijloc lac [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Pentru perioada 2010-2014, maximele valorilor de fosfor total se înregistrează vara, în lunile iulie-august, așa cum se poate observa și în tabelul 4.12.
Maximele sunt determinate în anul 2011 (august), respectiv 2014 (iulie) cu valoarea de 0,29 mg/l.
În Figura 4.14 s-a redat variația fosforului total în perioada 2011-2014 în funcție de valorile determinate în lacul de acumulare Cucuteni în luna iulie. Se poate observa o creștere importantă din anul 2011 până în anul 2014.
Figura 4.14 Variația fosforului total în perioada 2011-2014
luna iulie – mijloc lac
Figura 4.15 Variația azotului total si a fosforului total în perioada 2010-2014
mijloc lac, valori maxime
Dacă analizăm valorile maxime de azot total în lacul de acumulare Cucuteni în perioada 2010-2014, se observă o scădere în anul 2011, iar apoi valorile prezintă o tendință de creștere, atingând maximul în anul 2014, de 2,50 mg/l.
Referitor la valorile maxime de fosfor total, acestea variază nesemnificativ în perioada 2010-2014 (Figura 4.15).
Figura 4.16 Variația azotului total si a fosforului total în perioada 2010-2014
mijloc lac, valori medii
În perioada 2010-2014 media valorilor de azot total crește de la an la an (Figura 4.16), iar media valorilor de fosfor total variază ușor, cu o creștere în anul 2014. Rezultatele arată că din anul 2010 până în anul 2013 lacul de acumulare Cucuteni prezintă caracteristici eutrofe din punct de vedere al analizei azotului total, iar în anul 2014 hipertrofe. Raportat la evaluarea fosforului total lacul de acumulare Cucuteni prezintă caracteristici hipertrofe pe întreaga perioadă 2010-2014.
Figura 4.17 Variația transparenței în perioada 2010-2014 – mijloc lac
Un alt parametru monitorizat pentru stabilirea potențialului de eutrofizare a apei din lacul de acumulare Cucuteni este transparența. Valorile acestui parametru au variat relativ puțin (30-40 cm) în perioada 2010-2014, așa cum se observă în Figura 4.17.
Valorile medii ale “clorofilei a” (Figura 4.18) variază și ele de la an la an și susțin diferențele ce apar în cazul azotului total așa cum au fost prezentate mai sus în Figura 4.16.
Figura 4.18 Variația “clorofilei a” medie anuală în perioada 2010-2014 – mijloc lac
Gradul de eutrofizare al lacului de acumulare Cucuteni poate fi stabilit pe baza elementelor biologice (biomasa maximă a fitoplanctonului și clorofila “a” medie anuală), saturației minime în oxigen și pe baza nutrienților de azot total și fosfor total astfel:
Tabel 4.13 Gradul de troficitate pentru lacul de acumulare Cucuteni în anul 2014 [Date prelucrate după Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Conform rezultatelor redate în Tabelul 4.13 , din punct de vedere al încărcării cu azot total și fosfor total (valori medii), a biomasei maxime a fitoplanctonului și a clorofilei “a” medie anuală lacul de acumulare Cucuteni prezintă în anul 2014 caracteristici hipertrofe, iar din punct de vedere al saturației minime în oxigen prezintă caracteristici oligotrofe.
4.2.4.2 Evoluția parametrilor indicatori ai eutrofizării apei lacului de acumulare Tansa-Belcești
Lacul de acumulare Tansa-Belcești este realizat pe cursul de apa Bahlui, în dreptul satului Tansa, comuna Belcești și este exploatat de către Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad încă din anul 1975. Lacul de acumulare este utilizat pentru alimentarea cu apă a localității Belcești, pentru irigații și pentru apărarea împotriva inundațiilor a municipiului Iași alături de celelalte acumulări existente dar și a diverselor obiective sociale și economice situate aval de baraj.
Din punct de vedere morfologic zona aparține Podișului Moldovenesc, caracterizată prin dealuri joase ce au înălțimi de până la 200 m. Relieful are în general aspect colinar, cu pante domoale, formând adesea culmi paralele ce converg către albia râului Bahlui.
Afluenții râului Bahlui au în general debite reduse sau sunt lipsiți de apă în cea mai mare parte a anului. Principalul afluent în zona lacului de cumulare este râul Putina, cu debit permanent în tot cursul anului.
Albia râului Bahlui este bine conturată, cu multe meandre și maluri abrupte, care spre coada lacului de acumulare ajung la 7-8 m înălțime. Datorită procesului de colmatare, în aval, albia râului își pierde din adâncime, diferența de nivel dintre talvegul văii și cota luncii ajungând la aproximativ 3.5 m.
Principalele tipuri de structuri hidrogeologice sunt: hidrostructuri aluvionare în lunci, terase și conuri de dejecție.
Acviferele din nivelele superioare de terasă se pot descărca sub formă de izvoare, formând aliniamente de izvoare. În conurile de dejecție și uneori în aluviuni, apele subterane se pot găsi sub ușoară presiune.
Conform cerințele Legii Apelor nr. 107/1996 cu modificările si completările ulterioare, Ordinului nr.31/2006 privind aprobarea Manualului de operare al Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din România (SMIAR), precum și în conformitate cu cerințele legislației prin care s-a transpus legislația europeana din domeniul apelor, lacul de acumulare Tansa Belcești se monitorizează în mai multe secțiuni de control.
Având în vedere că din lacul de acumulare Tansa-Belcești se captează apa pentru potabilizare, prelevarea de apă se efectuează și în secțiunea “priză”, conform HG 100/2002.
Astfel secțiunile de control pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești (Figura 4.19) sunt: priză potabilizare, mijloc lac și amonte baraj, iar parametrii urmăriți sunt: elemente fizico-chimice (transparența, condiții termice, condiții de oxigenare, salinitate, stare acidifiere, nutrienți, poluanți specifici neprioritari) și elemente biologice (fitoplancton, microfitobentos, macrofite, zoobentos, fauna piscicolă).
Figura 4.19 Lacul de acumulare Tansa-Belcești [28]
Pentru secțiunile de captare apă de suprafață destinată potabilizării (program monitoring P), se vor monitoriza toți parametrii din HG 100/2002 (Directiva 75/440/EEC) și substanțele prioritare/prioritar periculoase, iar frecvența este in funcție de comunitatea deservită.
Conform instrucțiunilor de realizare a Manualului de Operare al Sistemului de Monitoring, frecventa de monitorizare pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești este frecvență trimestriala pentru mijloc lac și amonte baraj și frecvență lunară în secțiunea priză, pentru grupele de indicatori fizico-chimici: generali, substanțe organice, nutrienți, metale grele și alți poluanți.
Pentru substanțele prioritare prioritar periculoase (micropoluanți organici) frecvența de monitoring este anuală și se realizează doar în secțiunea „priză”, conform instrucțiunilor de realizare a Manualului de Operare al Sistemului de Monitoring.
In vederea asigurării unei ape de calitate, se urmărește aplicarea instrucțiunilor din H.G. 930/2005 care aprobă normele speciale privind caracterul și mărimea zonelor de protecție sanitara și hidrogeologică. De asemenea se respectă prevederile Legii apelor nr. 107/1996 reactualizată prin Legea nr. 310/2004, completata prin Legea 112/2005.
Toți utilizatorii din zonă sunt supravegheați să nu evacueze apele uzate în emisarii ce debușează în acumulare sau la mai puțin de 15 km amonte de aceasta.
Se urmărește ca asociațiile agricole riverane și gospodării particulare din zona acumulării să nu folosească substanțe erbicide sau contra dăunătorilor, care prin intermediul apelor pluviale pot ajunge în lac sub formă de substanțe toxice.
În caz de poluare a apei se iau măsuri de colectare și îndepărtare a reziduurilor, deșeurilor sau corpurilor plutitoare.
Se recomandă crearea în jurul lacului a unei zone verzi cu plantații de pomi care să reducă scurgerile de suprafață direct în lacul de acumulare [107].
Tabel 4.14 Variația azotului total si fosforului total în perioada 2010-2015 – priză potabilizare, valori maxime [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Tabel 4.15 Variația azotului total si fosforului total în perioada 2010-2015 -mijloc lac, valori maxime [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Tabel 4.16 Variația azotului total si fosforului total în perioada 2010-2015 – amonte baraj, valori maxime [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
* În anul 2013 calitatea apei lacului de acumulare Tansa-Belcești a fost monitorizată prin intermediul unei singure secțiuni de control: priză potabilizare, deoarece acesta fost golit pentru executarea de lucrări de punere în siguranță.
Dacă analizăm valorile maxime de azot total în perioada 2010-2015 în lacul de acumulare Tansa-Belcești, se observă o variație semnificativă a celor determinate în secțiunea de control – priză potabilizare, în celelalte secțiuni: mijloc lac și amonte baraj, valorile rămân în cea mai mare parte constante.
Deasemenea maximele de azot total se determină în secțiunea priză potabilizare (Figura 4.20).
Dacă analizăm valorile maxime de fosfor total în perioada 2010-2015 în lacul de acumulare Tansa-Belcești, se observă ca cele mai mari valori au fost determinate in anul 2012, în toate cele trei secțiuni de monitorizare (Figura 4.21).
Figura 4.20 Variația azotului total în perioada 2010-2015 – priză potabilizare, mijloc lac, amonte baraj (valori maxime)
Figura 4.21 Variația fosforului total în perioada 2010-2015 – priză potabilizare, mijloc lac, amonte baraj (valori maxime)
Analizând valorile medii de azot total din lacul de acumulare Tansa-Belcești (Figura 4.22) se constată ameliorarea stării de calitate, de la un lac hipertrof în anul 2010 la un lac eutrof în perioada 2011-2015.
Analizând valorile medii de fosfor total din lacul de acumulare Tansa-Belcești (Figura 4.23), se constată ca în anul 2012 se încadrează în categoria de lac hipertrof, ca începând cu anul 2013 până în anul 2015 să prezinte caracteristici eutrofe.
Figura 4.22 Variația azotului total în perioada 2010-2015 – priză potabilizare, mijloc lac, amonte baraj (valori medii)
Figura 4.23 Variația fosforului total în perioada 2010-2015 – priză potabilizare, mijloc lac, amonte baraj (valori medii)
Transparența se menține constantă în cele două secțiuni de monitorizare (mijloc lac și amonte baraj) și este într-o ușoară creștere în perioada 2010-2015, așa cum se observă și în Figura 4.24.
Între anul 2010 și 2015 apare o diferență a transparenței de 10 cm.
Figura 4.24 Variația transparenței în perioada 2010-2015 – mijloc lac și amonte baraj
Figura 4.25 Variația “clorofilei a” medie anuală în perioada 2010-2015 – mijloc lac și amonte baraj
În Figura 4.26 se observă că în lacul de acumulare Tansa-Belcești în anul 2015, concentrația maximă a clorofilei “a” s-a determinat vara, atunci când cresc temperaturile și are loc o activitate foarte mare a fotosintezei organismelor fitoplanctonului.
Temperatura este un factor important de mediu care trebuie luat în considerare atunci când abordăm probleme de calitate a apei. Aceasta manifestă o influență semnificativă asupra tuturor organismelor mediului acvatic, fie direct prin acțiunea asupra metabolismului, reproducerii și repartiției speciilor, fie indirect prin modificarea proprietăților fizico-chimice ale apei.
Figura 4.26 Dinamica Clorofilei “a” la nivelul anului 2015
Tabel 4.17 Gradul de troficitate pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești în anul 2014 [Date prelucrate după Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
În Tabelul 4.17 se redă gradul de troficitate pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești din punct de vedere al încărcării cu azot total și fosfor total, al biomasei maxime a fitoplanctonului, a clorofilei “a” medie anuală și a saturației minime în oxigen.
4.2.4.3 Evoluția parametrilor indicatori ai eutrofizării apei lacului de acumulare Podu Iloaiei
Lacul de acumulare Podu Iloaiei face parte din ansamblul de lacuri de acumulare situate în bazinul hidrografic Bahlui, respectiv în subbazinul hidrografic Bahluet și aflat în exploatarea Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad. Rolul acumulării este de apărare împotriva inundațiilor a obiectivelor sociale și economice din aval, precum și de atenuare a undelor de viitură produse pe cursul de apă Bahluieț, afluent al râului Bahlui. Pe de altă parte lacul de acumulare Podu Iloaiei este utilizat pentru irigarea terenurilor agricole.
Din punct de vedere geografic acumularea Podu Iloaiei se află în partea de sud-vest a localității Podu Iloaiei din județul Iași la aproximativ 25 km de orașul Iași.
Bazinul hidrografic al râului Bahlueț, afluent al râului Bahlui, este situat în zona de legătură dintre Câmpia Moldovei și Podișul Central Moldovenesc, ambele fiind subunități geografice ce aparțin Podișului Moldovei. Astfel din punct de vedere geologic zona aparține Platformei Moldovenești, aceasta fiind constituită dintr-un soclu cristalin, rigid peste care se suprapun roci sedimentare alcătuită din formațiuni paleozoice, mezozoice, neozoice și cuaternare. Fundamentul Platformei Moldovenești este alcătuit din șisturi cristaline mezometamorfice, migmatite și roci eruptive asociate cu granite și șisturi verzi. Cuvertura sedimentară a apărut în urma mai multor etape de transgresiuni și regresiuni marine provocate de instalarea regimului tectonic de platformă.
Relieful, adaptat la structură și litologie, prezintă caracteristici diferite pe cei doi versanți ai văii râului Bahlueț. În zona de obârșie și pe partea dreaptă formele sunt mai înalte și cuprind suprafețe structurale care coboară abrupt spre albia râului. Pe stînga, procesul mai avansat de eroziune a generat forme mai domoale de relief cu aspect de dealuri și coline cu văi largi.
În zona de amplasare a acumulării Podu Iloaiei apa subterană este cantonată în stratele prăfoase, nisipoase cu un nivel hidrostatic ce poate ajunge până la 1- 2 m față de cota terenului.
Climatul este unul temperat, fiind caracterizat de ierni geroase și veri călduroase (uneori cu perioade prelungite de secetă).
Masele de aer predominante sunt cele continentale, baltice și scandinave, și mai puțin cele oceanice atlantice și mediteraneene. Circulația generală a atmosferei este determinată de advecția aerului maritim din V și a celui continental uscat dinspre NE, E și N, fiind frecvente pătrunderile din părțile posterioare ale ciclonilor care se deplasează din vestul Europei..
Temperatura medie anuală se situează în jurul valorii 9,0șC. Temperatura medie a lunii iulie variază usor în jurul valorii de 21ș C, în tmp ce temperatura medie a lunii ianuarie prezintă valori cuprinse în intervalul – 3ș C.
Din punct de vedere seismic, zona se află în aria de influență a cutremurelor moldave, care își au originea în zona Vrancea. Intensitatea cu care sunt resimțite mișcările telurice depind în mare măsură de o serie de factori cum ar fi: poziția amplasamentului față de focar, magnitudinea seismului, consistența formațiunilor geologice care alcătuiesc terenul de fundare, caracteristicile undelor seismice, s.a [108].
Din punct de vedere calitativ, acumularea Podu Iloaiei prezintă conform valorilor obținute pentru indicatorii de calitate studiați, caracteristici hipertrofe din punct de vedere al regimului nutrienților de azot și fosfor. Toate aceste considerente se datorează în principal poluării difuze cu nutrienți de azot și fosfor ce provin din activitățile agricole, dar și poluării punctiforme rezultată de la efluenții aglomerărilor umane, surse de poluare semnificative la nivelul bazinului hidrografic Bahlui.
Calitatea apei în lacul de acumulare Podu Iloaiei se monitorizează în 2 secțiuni de control: mijloc lac si baraj lac.
Elementele și parametrii de monitorizare sunt pe de o parte elemente fizico-chimice și chimice reprezentate de: transparență, condiții termice, condiții de oxigenare, salinitate, stare acidifiere, nutrienți, substanțe prioritare și poluanți specifici neprioritari, iar pe de altă parte elemente biologice: fitoplancton (pentru ambele secțiuni), microfitobentos (pentru secțiunea baraj lac), macrofite și fauna piscicolă.
Frecvența de monitorizare pentru acumularea Podu Iloaiei diferă în funcție de parametrii urmăriți, și anume: pe de o parte frecvență trimestrială pentru cele 2 secțiuni (mijloc lac, baraj lac), pentru grupele de indicatori fizico-chimici: transparență, condiții termice, condiții de oxigenare, salinitate, stare de acidifiere, nutrienți, Zn, Cu, Ni, pesticide organoclorurate, analiza acestora fiind realizată de către Laboratorul de Calitate a Apei al Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad, iar pe de altă parte frecvență trimestrială pentru fitoplancton, bianuală pentru microfitobentos și anuală pentru macrofite și fauna piscicolă.
Atunci când sunt sesizate poluări accidentale sau când se constată procesul de eutrofizare a lacului de acumulare colectarea datelor se realizează cu o frecvență mai ridicată, obiectivul fiind îndepărtarea acestui fenomen.
Tabel 4.18 Variația azotului total și a fosforului total în perioada 2010-2014 – mijloc lac [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Tabel 4.19 Variația azotului total și a fosforului total în perioada 2010-2014 – baraj lac [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Dacă analizăm valorile de azot total în perioada 2010-2014 în lacul de acumulare Podu- Iloaiei (Tabel 4.18 și Tabel 4.19), se observă o ușoară scădere de la an la an, cele mai mici valori fiind determinate în anul 2014 – 2,18 mg/l în secțiunea mijloc lac și 2,20 mg/l în secțiunea baraj lac.
În ceea ce privește valorile măsurate de fosfor total, pentru secțiunea mijloc lac acestea se mențin constante (Tabel 4.18), iar pentru secțiunea baraj lac în anul 2010 se determină valoarea maximă de 0,56 mg/l, ca apoi acestea să scadă la valoarea de 0,20 mg/l în anul 2014 (Tabel 4.19).
Analizând Figura 4.27 și Figura 4.28 se constată că în perioada 2010-2014 lacul de acumulare Podu-Iloaiei prezintă caracteristici hipertrofe din punct de vedere al monitorizării azotului total și a fosforului total.
Figura 4.27 Variația azotului total în perioada 2010-2014 – mijloc lac, baraj lac
Figura 4.28 Variația fosforului total în perioada 2010-2014 – mijloc lac, baraj lac
În Tabelul 4.20 s-a redat potențialul ecologic în anul 2014 pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei ca urmare a analizei nutrienților de azot, de fosfor și a clorofilei “a” medie anuale în secțiunile baraj și mijloc lac.
Tabelul 4.20 Caracterizarea potențialului biologic pe baza regimului nutrienților
În Tabelul 4.21 se redă gradul de troficitate pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei din punct de vedere al încărcării cu azot total și fosfor total, al biomasei maxime a fitoplanctonului, a clorofilei “a” medie anuală și a saturației minime în oxigen.
Tabel 4.21 Gradul de troficitate pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei în anul 2014 [Date prelucrate după Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
În tabelul 4.22 s-a redat variația potențialului ecologic pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei în perioada 2010-2016 în funcție de analiza nutrienților de azot și fosfor. Dacă până în anul 2014 s-a menținut un potențial ecologic moderat, începând cu anul 2015 s-a constatat o îmbunătățire a acestuia, stabilinduse un potențial ecologic bun.
Tabelul 4.22 Potențialul ecologic determinat pe baza analizei nutrienților
4.2.5 Măsuri pentru prevenirea și combaterea eutrofizării lacurilor de acumulare
Principalele două surse generatoare de nutrienți în apa din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui sunt sursele difuze, în special cele provenite din agricultură și sursele punctiforme, cele determinate de apele uzate orășănești.
O altă influență a încărcării cu nutrienți este dată de temperaturile mai ridicate care determină condiții favorabile pentru înmulțirea algelor și care conduc la prelungirea perioadei de creștere a acestora.
Principalele urmări ale procesului de eutrofizare sunt:
a) modificarea culorii, gustului, transparenței și mirosului apei din lacul de acumulare ca urmare a creșterii biomasei algale;
b) colmatarea lacului de acumulare cauzată de creșterea conținutului de materie organică;
c) scăderea conținutului de oxigen dizolvat;
d) eliminarea în apă a unor substanțe toxice.
Procesul de eutrofizare este un proces continuu în condițiile în care nu se aplică măsuri de combatere. Eutrofizarea poate fi preventivă prin reducerea sau chiar îndepărtarea cauzelor care o declanșează. Acest lucru necesită pe de o parte sensibilizarea poluatorului, iar pe de altă parte conștientizarea și implicarea publicului asupra efectelor negative. Față de cele prezentate măsurile de combatere sunt:
a) tratarea apelor înainte de a fi deversate în lacurile de acumulare;
b) igienizarea râurilor;
c) igienizarea lacurilor de acumulare;
d) reciclarea substanțelor nutritive;
e) interzicerea depozitării deșeurilor pe malul lacului de acumulare;
f) descompunerea și neutralizarea deșeurilor;
g) îndepărtarea vegetației de baltă de pe marginea lacului de acumulare și mai ales din zonele „conurilor de dejecție” de la coada acestuia;
h) menținerea perdelei de protecție, plantarea și înmulțirea de arbori specifici;
i) evitarea utilizării îngrășămintelor în perioadele ploioase pentru a se evita răspândirea acestora;
j) aplicarea îngrășămintelor în dozele corespunzătoare limitelor stabilite de legislația în vigoare;
k) aerarea artificială a apei din lacul de acumulare;
l) concepția și dispunerea prizelor de apă din lac;
m) reducerea cantitativă și calitativă a efluenților deversați în lacul de acumulare;
n) îmbunătățirea sistemului de management al apelor uzate ale localităților situate în apropierea lacului de acumulare.
Urmărirea în permanență a evoluției eutrofizării lacurilor de acumulare reprezintă baza pentru aplicarea tuturor măsurilor de prevenire și combatere a acestui fenomen, din punct de vedere a calității apei.
CAPITOLUL V
ANALIZA ȘI APLICAREA MODELELOR PENTRU STUDIUL CALITĂȚII APELOR DIN LACURILE DE ACUMULARE DIN ZONELE COLINARE
5.1 Clasificarea modelelor de calitate a apei
Directiva Cadru a Apei împreună cu directivele europene stau la baza managementului integrat al resurselor de apă. Ele trasează direcțiile pentru evaluarea calității biologice și chimice a tuturor corpurilor de apă din cadrul Uniunii Europene raportate la efectele de mediu cauzate de poluările semnificative.
Directiva urmărește să pună la dispoziție un management integrat al bazinului hidrografic în favoarea biodiversității mediului dar și al dezvoltării societății.
Directiva Cadru a Apei se suprapune unui număr mare de directive care anterior au analizat aspectele legate de mediu și de sanatatea umană, dar în legătură cu corpurile de apă într-o manieră treptată. Directivele inițiale au condus la stabilirea programelor de prelevare a probelor biologice și calitative, permițând autorităților de mediu și instituțiilor specializate să evalueze fiecare corp de apă în conformitate cu standardele corespunzătoare și să stabilească strategii și politici de organizare în scopul îmbunătățirii calității resurselor de apă, acolo unde este cazul.
Pe lângă metodele clasice s-au stabilit a fi favorabile și cele de modelare a calității apei. Prognozele rezultate prin modelare pot permite instituțiilor cu rol de decizie să stabiliească principalele surse de poluanți, precum și limitele evacuărilor care conduc la o calitate slabă a apei. Modelele de calitate permit specialiștilor preocupați cu monitorizarea calității resurselor de apă să se îndrepte către corpurile de apă cele mai permisibile îmbunătățirilor din punct de vedere chimic și biologic.
Inițial, majoritatea deciziilor de management calitativ al resurselor de apă au fost specifice surselor punctuale, diferențiate de tipul stațiilor de epurare și descărcărilor provenite din industrie. Directiva Cadru a Apei solicită colectarea și actualizarea unei baze mari de date și informații. Acestea realizează conexiuni cu tipul, amploarea și impactul presiunilor antropice semnificative, ca de exemplu:
Sursele punctuale de poluare;
Sursele difuze de poluare;
Efectele modificării regimului de curgere datorită regularizării râului sau amenajărilor hidrotehnice;
Modificările morfologice realizate.
Și celelalte presiuni resimțite asupra mediului trebuie avute în vedere, în principal modul de utilizare a terenului (zona urbană, în scop industrial, pentru agricultură, păduri sau zone umede) care contribuie la identificarea și localizarea impactului asupra mediului. Abordarea cumulată a introdus în noua directivă, spre deosebire de directivele anterioare, instrumentele care permit integrarea sursele punctuale și difuze, modificarea scurgerii, schimbările morfologice, în așa fel încât la nivel național și european bazinele hidrografice să ajungă la standardele de calitate impuse de legislația aflată în vigoare.
Sursele difuze, cum ar fi agricultura, au fost foarte puțin reglementate inițial datorită dificultății întâmpinate pentru definirea problemelor și a numărului mare de elemente de interes implicate. Aplicând directivele anterioare, s-a înregistrat o îmbunătățire în reducerea surselor de poluare punctuale din industrie și evacuările din stațiile de epurare, determinând implicit o creștere relativă a contribuției surselor difuze. Este greu să se măsoare partea surselor difuze din încărcarea poluantă totală, iar aceasta trebuie în acest caz evaluată prin intermediul unor tehnici de estimare bazate pe studii științifice.
La nivelul Statelor Europene au fost create și aplicate un număr mare de tehnici de evaluare a corpurilor de apă și implicit a intregului bazin hidrografic, pentru a răspunde cerințelor solicitate prin directivele de origine.
Ca și în alte domenii științifico-tehnice, orice analiză mai amănunțită asupra problemelor de calitate a apelor implică realizarea unui model al realității și totodată gestionarea unor studii asupra acestuia. Multe dintre cunoștințele acumulate de-a lungul anilor au avut la bază modele fizice, însă știința actuală se concentrează în principal pe dezvoltarea modelelor matematice.
Modelele de calitatea a apei pornesc de la baze teoretice caracterizate prin trei coordonate specifice în abordarea calității corpurilor de apă, și anume:
Coordonata temporală – modelul de calitate definește procese dinamice în timp sau procese staționare;
Coordonata spațială, care se bazează pe geometria ecosistemului acvatic studiat;
Coordonata ecologică și nivelul de detaliere a acesteia, respectiv numărul diferit de variabile de stare/parametrii/indicatori care reflectă aspectele de calitate ale resursei de apă.
Având în vedere că majoritatea modelelor de calitate nu abordează coordonata temporală, acestea se încadrează între două tipuri de modele, și anume:
Modele orientate pe transport, care oferă detalii importante, semnificative despre distribuția poluanților în spațiu, dar care pot defini o singură variabilă de stare ecologică, adică un singur poluant și
Modele orientate pe componenta ecologică, care definesc corpul de apă ca o incintă globală cu amestec complet. Astfel pot fi specifice mai multe variabile de stare/parametrii de calitate interdependente/interdependenți și care ignoră total sau în cea mai mare parte transportul.
Referitor la cele două tipuri de modele definite mai sus, din punct de vedere matematic, modelele orientate pe transport sunt caracterizate de sisteme de ecuații cu derivate parțiale, neliniare, pe când modelele orientate ecologie sunt alcătuite din sisteme de ecuații diferențiale ordinare.
Aceste diferențe implică abordări diferite între strategia de modelare și baza de date necesară pentru calibrarea modelului.
Etapele care trebuie parcurse în elaborarea unui model de calitate a apei sunt:
definirea sistemului – lacul de acumulare studiat;
problema de interes – bilanțul oxigenului dizolvat, regimul termic, eutrofizarea, etc;
scopul – cunoașterea proceselor, prognoză, controlul, selectarea măsurilor etc. [54].
Parcurgând aceste etape, în studiul întreprins la nivelul Capitolului IV s-au stabilit trei lacuri de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui (lacurile de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei), pentru care s-au stabilit ca și probleme de calitate următoarele: bilanțul masic de nutrienți ridicat și apariția procesului de eutrofizare. Astfel, în continuare se va trece la cea de-a treia etapă necesară pentru elaborarea unui model de calitate, și anume: prognoza calității apei din lacurile de acumulare luate ca studiu de caz.
Cele mai multe modele de calitate a apei sunt modele matematice. Un model matematic se rezumă la o ecuație, sau un set de mai multe ecuații, în legătură cu parametrii de intrare și variabile cu rezultate cuantificabile, bazate pe ipoteze specifice și pe simplificarea realității.
Dezvoltarea modelării matematice la nivelul protecției calității apei unui lac de acumulare, răspunde în prezent la mai multe cerințe:
simularea și anticiparea unei situații în timp și spațiu, ca rezultat al modificării datelor de intrare într-un lac de acumulare;
aproximarea capacității suport și a nivelului critic, specifice lacului de acumulare la presiunea antropică;
prognoza concentrației de poluanți pentru evaluările de risc;
asigurarea suportului logistic de alarmare în caz de constatare a poluărilor accidentale;
optimizarea parametrilor de densitate spațio-temporală și a indicatorilor urmăriți;
dezvoltarea cunoștințelor privind procesele și interdependențele la nivelulul lacului de acumulare;
optimizarea calculelor.
Modele matematice sunt clasificate după mai multe criterii diferite în:
Modele empirice sau mecanice
Modelele empirice se bazeaza pe rezultatele datelor experimentale.
Aceste modele matematice se pot utiliza numai pentru suprafața și perioada de timp în care aceste date au fost obținute.
Caracteristica unui model empiric constă, în primul rând, în analiza datelor experimentale. Modelele empirice se bazează în principal pe identificarea unui set de date și mai puțin pe principiile teoretice care stau la baza definirii acestuia.
La pol opus, modelele mecanice, sunt relatări matematice ale principiilor teoretice.
Ar trebui precizat faptul că orice model bun prezintă atât caracteristici empirice cât și mecaniciste, adică îmbină partea teoretică cu relațiile matematice.
Modele de simulare sau de optimizare
Modelele de simulare sunt proiectate pentru a descrie principiul de funcționare al unui sistem.
Modelele de optimizare sunt utilizate pentru a găsi cea mai bună soluție (minim sau maxim), spre exemplu obiectul unor constrângeri, cum ar fi costul necesar sau atingerea calității bune a mediului.
Numeroase modele de calitate a apei au fost adaptate la un format de program de calculator pentru scopuri de simulare a unor probleme de calitate.
Un program constituie o interfață, o legătură între utilizator și modelul de calitate, iar gradul de complexitate al programelor variază în funcție de capacitatea programatorului. Unele programe au interfețe ușor de utilizat, în timp ce altele necesită o cunoaștere aprofundată a programului, unele modele necesită o bază de date relativ mică, în timp ce altele necesită o bază de date complexă.
Modele statice sau dinamice
Aceste modele se bazează pe prezența sau absența dependenței de timp a modelului.
Modele statice sau cvasi- statice descriu comportamentul variabilelor care sunt constante în timp și care sunt astfel independentă de timp.
Spre deosebire de modelele statice, modelele dinamice descriu un comportament al variabilelor care variază în timp și, astfel, sunt dependente de acesta.
Modele cu parametrii concentrați sau distribuiți
Aceste modele se bazează pe prezența sau absența dependenței de spațiu.
Modelele cu parametrii concentrați sunt a-dimensionale în spațiu, și au la bază presupunerea unor condiții constante pe toată perioada de modelare.
În schimb, modelele cu parametri distribuiți, sunt dezvoltate pentru a descrie sisteme cu condiții variabile în unul sau mai multe dimensiuni spațiale. Un exemplu de model de parametru distribuit ar fi cel folosit pentru a descrie profilul de oxigen într-un lac stratificat. Modelele cu parametrii distribuiți sunt clasificate în continuare în funcție de modul în care acestea redau lumea reală în termeni de rezoluție spațială.
Modelele uni-dimensionale sunt considerate a fi cele mai simple. Ele simulează fie comportamentul pe verticală fie pe cel în secțiunea longitudinală al unui corp de apă studiat.
Modele bi-dimensionale simulează comportamentul longitudinal si transversal, sau de adâncime al unui corp de apă.
Modele tridimensionale sunt cele mai complexe. Ele încearcă să simuleze comportamentul unui întreg sistem, prin luarea în considerare a tuturor tipurilor de circulație a apei, așa cum au fost menționate în modelele uni-dimensionale și bi-dimensionale.
Modele deterministe sau stohastice
Modelele deterministe utilizează pe de o parte valorile dorite și nu pe cele reale obținute din măsurători, pentru toți parametrii și variabilele sistemului, iar pe de altă parte folosește previziuni ale randamentului, care sunt, de asemenea, valorile preconizate a fi obținute.
Modele stohastice încorporează variabilitate sistemului dar și posibilele erori, în funcții cu densitate de probabilitate pentru parametrii selectați și sau pentru variabile. Rezultatele sunt funcții de predicție cu probabilitate mare.
Modele transversale sau longitudinale
Modelele transversale descriu comportamentul mai multor cazuri, în contrast cu modelele longitudinale, care descriu comportamentul pentru un singur caz variabil în timp. Ca regulă modelele transversale sunt de cele mai multe ori empirice, în timp ce modelele longitudinale pot fi atât empirice cât și mecaniciste.
Modelele de prognoză ar putea fi folosite împreună sau în locul datelor de monitorizare din mai multe motive:
Modelarea ar putea fi posibilă în anumite situații în care nu este realizabilă monitorizarea;
Monitoringul integrat și sistemele de modelare ar putea oferi informații mai bune decât un sistem de monitoring singular la același costuri;
Modelarea poate fi folosită pentru a evalua (prezice) calitatea apei în viitor ca rezultat al diferitelor strategii de management.
O abordare de modelare simplă, dar necesară, care poate fi utilizată atunci când nu deținem date de monitorizare o reprezintă “calculele de diluție”. Pe baza acestei metode, rata de încărcare a poluantului din surse punctiforme într-un corp de apă este împărțită pe efluenți pentru a putea oferi un set de concentrații estimative de poluanți care ar putea fi comparate cu pragurile valorice standard. Calculele simple de diluție presupun transportul conservativ al poluanților. Astfel, utilizarea de calcule de diluție va tinde să fie conservativă și să prognozeze un număr mai mare de concentrații decât cele reale ale poluanților.
În alegerea favorabilă a unui model matematic de calitate a apei unui corp de apă, sau pentru analiza unui sub-bazin sau chiar a întregului bazin hidrografic pentru care se dezbate o problemă prezentă sau viitoare de poluare, trebuie luate în evidență nu numai interdependențele și factorii de influență, ci și scopul în care va fi utilizat modelul matematic respectiv.
Pornind de la scopul pentru care se realizează modelarea calității unui corp de apă se va decide asupra gradului de detaliere al componentei biologice din model (numărul parametrilor de calitate și legăturile dintre aceștia), rezoluția spațială utilizată pentru discretizarea geometrică a sistemului fizic, tipul de ecuații care redau matematic procesele și nu în ultimul rând necesarul de date de intrare folosite pentru calibrarea modelului matematic.
De cele mai multe ori, modelele matematice sunt destinate în domeniul hidrotehnic următoarelor scopuri:
pentru proiectarea construcțiilor și amenajărilor hidrotehnice;
pentru cercetare științifică;
ca instrumente operaționale în stabilirea măsurilor necesare a fi luate pentru un corp de apă, sub-bazin sau bazin hidrografic;
pentru optimizarea exploatării curente;
pentru supraveghere și control și nu în ultimul rând
pentru prognoză.
În același timp sunt create modele de calitate a apei complexe care sunt utilizate pentru determinarea unui managementului calitativ și cantitativ al resurselor de apă. Prin acestea se rezolvă probleme legate de poluare, de procesul ploaie-scurgere sau de eroziunea solului, alunecări de teren, transportul și depunerea de sedimente [54].
Modelele matematice utilizate pentru prognoza calității apelor au un mecanism și o însemnătate diferită față de cele utilizate în scopul prognozelor hidrologice. Predicțiile hidrologice se bazează pe evoluția unor procese mai dinamice (în special cele apărute în perioadele de viituri) ce pot avea consecințe cu impact negativ major prin pierderi de vieți omenești, distrugeri de bunuri materiale, construcții și prin afectarea societății și economiei țării. Opus acestora, în domeniul calității apelor fenomenele se petrec mai puțin îngrijorător, dacă exceptăm poluările accidentale. Din această cauză, analizele pentru diversele scenarii de evaluare și prognoză a calității apelor pot fi elaborate și utilizate în timp, pe o perioadă mai lungă. Astfel se pot folosi diferite modele matematice care permit simularea proceselor specifice managementului de calitate a resurselor de apă. Scenariile pot cuprinde diferite ipoteze și simulări numerice care evidențiază consecințele, dar și remediile operaționale posibile în vederea îmbunătățirii calității apelor.
Utilizarea unor modele matematice adecvate poate ajuta la descrierea sau prognoza unor procese biologice și a răspunsului mediului acvatic la presiunile antropice.
Modelele pot influență politicile și strategiile de management și ajută la interpretarea rezultatelor obținute, a datelor de ieșire din sistem, ca urmare a calibrării modelului. De asemenea, ele pot acoperi lipsa de date provenite din măsurători, principiile și mecanismele modelelor matematice fiind utile pentru îndeplinirea obiectivelor Directivei Cadru privind Apa (Hession și Strorm, 2000).
Utilizarea favorabilă a unui program de modelare depinde de două categorii de date: cele teoretice, obținute de specialiști în domeniu și cele experimentale, practice, rezultate în laboratoarele de calitate a apei [66].
Datele teoretice presupun redarea matematică, pe baza unor ecuații cu derivate parțiale, neliniare, care conțin indicatorii calitativi mai dificil de determinat experimental a diverselor procese fizice, chimice și biologice care se manifestă la nivelul unui corp de apă, precum și a legăturilor ce se stabilesc între acestea.
Datele experimentale sunt reprezentate printr-o serie de baze de date, cu măsurători fixe, clar stabilite, care permit alegerea variabilelor necesare în procesul de modelare.
Combinând cele două tipuri de date se obține un model de calitate a apei cât mai exact, stabil, iar problema de calitate studiată se bazează pe o prognoză cât mai reală.
Pentru prognoza calității apelor de suprafață este necesară îmbinarea celor două tipuri de date (a celor teoretice cu cele experimentale).
Un proces standard de modelare a calității apelor constă în parcurgerea mai multor etape cu respectarea ordinii acestora:
Obiectivul care stă la baza modelării;
Scopul și alegerea modelului în funcție de problema de calitate studiată;
Prezentarea sistemului de ecuații;
Introducerea datelor de intrare;
Calibrarea și validarea modelului;
Aplicațiile acestuia [66].
Alegerea corectă a unui program de modelare a calității apelor este foarte importantă deoarece trebuie evitată atât prognoza unui viitor incorect, nesigur cât și prognoza unui viitor corect cu mari incertitudini:
”It is possible to predict an incorrect future with great accuracy or a correct future with great uncertainty” – Beck 1987 [66].
Modelele descriu principalele procese de calitate a apei, și necesită de obicei, intrările hidrologice și a componentelor morfologice și de calitate (debitele și volumele de apă sau încărcări cu poluanți). Aceste modele includ condițiile de dispersie și/sau de transport advective în funcție de caracteristicile hidrologice și hidrodinamice ale corpului de apă, precum și condițiile pentru reacții biologice, chimice și fizice între componente.
Transportul advectiv este predominat în râuri. Dispersia este fenomenul de transport predominant în estuare, sub acțiunea mareelor.
Prognoza calității apelor în lacuri este afectată de influența direcției vântului și a vitezelor, care influențează de multe ori stratul de suprafață, curenții și stratele de sub suprafață. Din aceste motive, obținerea de previziuni reale ale calității apei în lacuri este mult mai dificilă decât pentru apele curgătoare.
Dezvoltarea și aplicarea modelelor de calitate a apei reprezintă atât o știință cât și o artă. Fiecare model reflectă creativitatea celui care l-a gândit și l-a realizat, a programatorului. Ele diferă prin abordarea problemelor legate de managementul calității apei, prin datele disponibile pentru calibrare și verificare a parametrilor modelului, de timpul disponibil pentru modelarea și prin erorile generate de model, precum și alte considerații.
Chiar și modele relativ simple pot ajuta persoanele care le gestionează să înțeleagă condițiile din lumea reală și să estimeze schimbările privind calitatea apei asociate cu modificări ale datelor de intrare [52].
5.2 Balanțele regionale
Un element deosebit de important pentru protecția calității apelor constă în elaborarea la nivel de bazin hidrografic, la o anumită perioadă de timp a balanțelor regionale între emisii (debite masice de efluenți uzați pe diferite categorii de poluanți) și imisiile aferente.
Procesele luate în considerare pentru întocmirea acestor balanțe sunt:
diluția și transportul de poluanți prin corpul de apă:
repartiția poluanților pe faze (suspensii/sedimente);
degradarea biotică și/sau abiotiocă a poluanților;
procesele de bioacumulare/bioconversie a poluanților.
Evaluarea și analiza proceselor pe care le suportă un poluant sau cunoașterea în amănunt a datelor de emisii, respectiv imisii impreună cu debitele aferente sunt condiții obligatorii pentru realizarea balanțelor regionale.
Elaborarea balanțelor regionale determină o serie de informații asupra:
necesitatea de extindere sau de diminuare a indicatorilor de calitate analizați;
identificarea surselor semnificative de poluare;
diminuarea capacității de recepție.
Pentru întocmirea balanțelor regionale imisii-emisii, elementele de bază sunt următoarele:
fluxuri (transportul unei mase de poluanți pe unitatea de timp într-o anumită suprafață)
procese (transportul poluanților, transformarea acestora, stocarea sau bioacumularea lor);
debite transferate;
ecuații de bilanț specifice [74].
5.3 Modelul WaQ pentru studiul aportului de nutrienți din bazinele hidrografice
5.3.1 Obiectivele modelului WaQ
Obiectivele îndeplinite prin acest model matematic ales pentru prognoza calității apelor de suprafață din bazinul hidrografic Bahlui sunt cele stabilite prin Directiva Cadru pentu Apă (2000/60/CE) și prin celelalte directive europene. Cel mai important obiectiv este atingerea stării bune a corpurilor de apă din bazinul hidrografic Bahlui. Modelul de calitate “WaQ” a fost dezvoltat în cadrul Institutului Național de Hidrologie și Gospodărire a Apelor.
Modelul WaQ ajută la realizarea unei prognoze viitoare a calității apelor de suprafață din bazinul hidrografic Bahlui, pornind de la calitatea apelor fiecărui sub-bazin, prin modelarea a doi parametri indicatori ai procesului de eutrofizare: Azot total (Nt) și Fosfor total (Pt).
Acest program de modelare matematică permite elaborarea de scenarii de bază (ajută la stabilirea măsurilor de reducere sau de îndepărtare a poluării apelor de suprafață cu azot total și fosfor total) și a scenariilor optime (atunci când măsurile stabilite în scenariul de bază nu sunt suficiente pentru atingerea obiectivelor de mediu).
Etapa de lucru a modelului WaQ presupune aplicarea ecuației de bilanț de încărcări cu nutrienți proveniți atât din sursele de poluare punctiforme cât și din cele difuze și de fond natural fiecărui scenariu.
Sursele punctiforme introduse în programul de modelare WaQ sunt reprezentate de: aglomerări umane, unități industriale, iar sursele difuze sunt reprezentate de: scurgerile provenite în urma aplicării de îngrășăminte (specifice în agricultură), sistemele individuale de colectare a apelor uzate care nu sunt conectate la sisteme centralizate. Toate aceste surse de poluare au fost descrise în Capitolul II.
Încărcările de azot total și fosfor total sunt generate și din poluarea rezultată din fondul natural, cum ar fi: aportul zonelor umede, scurgerile de pe terenurile naturale pe care se găsesc păduri, pășuni, culturi perene precum și din depuneri din atmosferă [101].
Modelul WaQ necesită ca prim pas realizarea modelării topologice a bazinului Bahlui în sub-bazine. Aceasta se realizează în conformitate cu schema prezentată în Figura 5.1 și constă în delimitarea sub-bazinelor care au ca secțiune de închidere secțiunea de monitorizare a calității apei.
Sub-bazinele sunt determinate astfel:
Delimitarea Sub-bazinului de tip 1 incepe de la izvorul râului și are secțiune de închidere prima secțiune de monitorizare a calității apei, și anume secțiunea A;
Delimitarea Sub-bazinului de tip 3 începe de la izvorul râului și are drept secțiune de închidere secțiunea de monitorizare a calității apei, și anume secțiunea B;
Sub-bazinul de tip 2 este cuprins între două secțiuni consecutive de monitorizare a calității apei (între secțiunea A și secțiunea B);
Sub-bazinul de tip 4 este cuprins între două secțiuni consecutive de monitorizare a calității apei (între secțiunea B și secțiunea D), dar spre deosebire de sub-bazinul de tip 2 cuprinde și un afluent important [101].
Figura 5.1 Schema topologică a bazinului hidrografic [101]
În concluzie, modelarea topologică a unui bazin hidrografic are la bază 4 secțiuni de monitorizare a calității apei: secțiunea A, secțiunea B, secțiunea C, secțiunea D și 4 tipuri de sub-bazine: sub-bazin de tip 1, sub-bazin de tip 2, sun-bazin de tip 3 și sub-bazin de tip 4.
Modelul WaQ se aplica pe fiecare sub-bazin rezultat în urma modelării topologice a bazinului hidrografic analizat, iar datele de ieșire obținute prin calibrarea modelului pentru sub-bazinul amonte devin date de intrare pentru sub-bazinul aval următor, acest principiu aplicându-se în lanț [101].
În urma modelării topologice a bazinului hidrografic Bahlui, conform Schemei din Figura 5.1 au rezultat 10 sub-bazine de tipul 2, 3 și 4, prezentate în Tabelul 5.1.
Tabel 5.1 Delimitarea bazinului hidrografic Bahlui pe sub-bazine și identificarea lacurilor de acumulare
Ecuația modelului este următoarea [101]:
Imav. = (1- CL) * [Imam. + Empct. * (1-Cred.p) + (1-CR) * (Emdif *(1-Cred.dif) + Emfond) (5.1)
Imav. = (imisiile) încărcările măsurate în râu în secțiunea de monitorizare a calității apei din aval;
Imam. = (imisiile) încărcările măsurate în râu în secțiunea de monitorizare a calității apei din amonte;
Empct. = (emisiile) încărcările evacuate de la sursele de poluare punctiforme în sub-bazinul analizat;
Emdif. = (emisiile) încărcările provenite de la sursele de poluare difuze în sub-bazinul
analizat;
Emfond = încărcările provenite din fondul natural măsurate în sub-bazinul analizat;
CL = coeficientul de reducere a poluanților în lacuri (valoare subunitară);
CR = coeficientul de reducere a poluanților pe interfluvii și in râurile mici (valoare
subunitară);
Cred.p = coeficient de reducere a poluării din surse punctiforme necesar pentru aplicarea scenariului optim;
Cred.dif = coeficientul de reducere a poluării din surse difuze necesar pentru aplicarea
scenariului optim.
Având în vedere că debitele și concentrațiile variază vizibil în timpul unui an, pentru determinarea concentrațiilor medii anuale și a imisiilor anuale (încărcărilor anuale) rezultate din surse punctiforme au fost utilizate următoarele ecuații:
Incarcarileanuale(t/an) = x (mg/l)*Qan (m3/s)*31,5 (5.2) [101]
= (5.3) [101]
Qan=* (5.4) [101]
unde:
Qan – debitul mediu anual;
Qi – debitul mediu zilnic;
Cxi – concentrația instantanee a indicatorului chimic x;
– concentrația medie anuală a indicatorului x;
n – numărul de analize pe an;
31,5 – constantă de transformare.
Fig. 5.2 Variația debitului mediu și a concentrației indicatorului chimic x pe perioada unui an într-o secțiune [101]
Tabel 5.2 Încărcări specifice pentru azot și fosfor provenite din surse punctiforme, difuze și de fond
5.3.2 Descrierea modelului
Parametrii specifici modelului matematic sunt CR (coeficientul de reducere a poluanților pe interfluvii și în râurile mici) și CL (coeficientul de reducere a poluanților în lacuri), iar determinarea acestora și calibrarea modelului se face pe baza datelor provenite din monitorizarea din anul 2012 (datele au fost procurate de la Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad).
Datele de intrare au în vedere informații specifice fiecărui sub-bazin așa cum a fost definit și prezentat în Tabelul 5.1.
Prin urmare primele date introduse se referă la datele generale ce au în vedere: suprafața totală a bazinului Bahlui (ha), suprafețele în ha a sub-bazinelor obținute în urma modelării topologice (sub-bazinul Izvoare – Vama cu Tabla, sub-bazinul Vama cu Tabla – amonte Hârlău, sub-bazinul amonte Hârlău – aval Hârlău, sub-bazinul aval Hârlău – aval Belcești, sub-bazinul aval Belcești – Podu Iloaiei, sub-bazinul Podu Iloaiei – Holboca, sub-bazinul Izvoare – amonte Târgu Frumos, sub-bazinul amonte Târgu Frumos – Războieni, sub-bazinul Războieni – amonte Podu Iloaiei, sub-bazinul Izvoare – amonte confluența Bahlui), debitul mediu anual din secțiunea amonte, dar și din aval (m3/s), debitul cu asigurare de 95% în seciunea din amomte și în secțiunea din aval (m3/s), încărcările de azot total și fosfor total din secțiunile amonte și aval (t/an), valorile concentrațiilor medii măsurate pentru cei doi indicatori amintiți mai sus (azot total și fosfor total) și nu în ultimul rând valorile concentrațiilor limită ce corespund unei stări de calitate bună a apelor.
Modelul solicită în continuare introducerea datelor privind sursele difuze de poluare referitoare la: suprafețele ocupate de terenurile agricole (ha) și aglomerările umane neracordate la rețele de canalizare.
Astfel au fost introduse primele estimări ce constau în:
Evoluția suprafeței agricole preconizată pentru anul 2018 (suprafața terenurilor agricole variază cu 10-20%);
Pentru aglomerările umane, se presupune că cele mai mari de 2000 locuitori echivalenți vor fi racordate în totalitate la rețele de canalizare, iar poluarea difuză analizată în anul de referință 2012 se va transforma în poluare punctiformă pentru anul 2018.
În model se introduc și datele privind suprafețele ocupate de culturi perene, păduri și zone umede (ha). Evoluția acestora se presupune pentru anul 2018 astfel:
scăderea suprafețelor ocupate de culturi perene cu aproximativ 5-10% datorită creșterii suprafețelor terenurilor agricole pe care se aplică îngrășăminte chimice;
scăderea cu aproximativ 2% a suprafețelor cu păduri datorită despăduririlor în masă;
creșterea suprafețelor ocupate de zone umede cu circa 10%.
Nu în ultimul rând este necesară analiza încărcării cu nutrienți proveniți de la sursele punctiforme.
Pentru anul 2012 s-au introdus datele existente preluate de la Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad. Pentru anul 2018 s-au realizat o serie de estimări cu privire la sursele industriale, agricole și aglomerările umane:
pentru sursele punctiforme se consideră creșterea debitului evacuat cu câte un procent pe an, iar pentru concentrație de poluanți evacuată se ia în considerare valoarea limită din legislația națională aflată în vigoare, și anume H.G. 352/2005;
pentru aglomerările umane se presupune o scădere a numărului populației [101].
5.3.3 Etapa de lucru
Datele introduse în modelul matematic WaQ sunt cele specifice monitorizării efectuate în anul 2012 de către specialiștii din cadrul Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad, iar prognoza stării de calitate a apelor din bazinul hidrografic Bahlui se efectuează pentru anul 2018, prin monitorizarea variației în timp a celor doi indicatori studiați azot total și fosfor total, rezultatele fiind redate tabelar și grafic.
Pentru analiza condițiilor actuale dar și pentru prognoza aferentă anului 2018 s-au folosit pe de o parte concentrația medie anuală a celor doi indicatori chimici corespunzătoare debitului mediu anual (la nivelul anului 2012), iar pe de altă parte, pentru elaborarea celor două scenarii aferente anului 2018 s-a utilizat concentrația medie anuală a celor doi indicatori chimici corespunzătoare unui debit cu probabilitatea de depășire 95%.
În bazinul hidrografic Bahlui au fost evaluate încărcările chimice provenite de la următoarele surse de poluare:
SC APAVITAL SA Iași, ABATOR Războieni, SC COTNARI SA – Stație de epurare, S.C. Prodalex S.A. Podu Iloaiei, Spital TBC Deleni, RAJAC Iași Stație Epurare Podu Iloaiei, SC Europa Express SRL Lețcani, SC ANTIBIOTICE SA Iași, SC DEDEMAN SRL IASI, SC ARABESQUE SRL Iași, SC BTM GRUP 2004 SRL IASI, SC BUILD CORP PREFABRICATE SRL – Ape Menajere Iași, Abator Pd. Iloaiei, SC DELPHI DIESEL SYSTEM ROMANIA SRL Iași, SC METRO CACH & CARRY SRL, SC SPIROCA SA Iași, SC SYMETRICA SRL – Pct lucru Podu Iloaiei, SC TRANSGOR LOGISTIK SRL Tomești, SC MEGA AUTO (TOYOTA) SRL IAȘI, SC SELGROS SRL, SC DELCAR SRL IAȘI, SC FORTUS SA IAȘI.
Principalele aglomerări umane analizate sunt: Iași, Târgu Frumos, Podu Iloaiei, Războieni, Hârlău, Lețcani.
Tabel 5.3 Ponderea suprafețelor sub-bazinelor din bazinul hidrografic Bahlui în anul 2012 [Sursă:Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
[Sursă:Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
În urma evaluărilor suprafețelor pe fiecare sub-bazin în parte (Tabel 5.3) s-a constatat că la nivelul bazinului hidrografic Bahlui ponderea cea mai mare este reprezentată de suprafețe agricole, urmate de păduri și culturi perene.
Cea mai mică pondere o au zonele umede, după cum se poate observa și în tabelul de mai sus în care s-au centralizat pe sub-bazine, suprafețele ocupate cu păduri, culturi perene, suprafață agricolă, suprafață arabilă și suprafață zone umede, conform datelor obținute de la Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad.
Tabel 5.4 Emisii de azot total si fosfor total pe sub-bazine în anul 2012 [Sursă: Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Analiza emisiilor de azot total și fosfor total realizată în anul 2012, la nivelul fiecărui sub-bazin al bazinului hidrografic Bahlui și pe fiecare sursă de poluare analizată (surse difuze, surse punctiforme și surse fond natural) a evidențiat faptul că emisiile rezultate din surse difuze (teren agricol) și din surse fond natural (depuneri atmosferice, culturi perene, păduri) au cea mai mare pondere (Tabel 5.4).
Dacă evaluăm emisiile rezultate din sursele punctiforme acestea se mențin la nivelul fiecărui sub-bazin al bazinului hidrografic Bahlui în limite constante, cu o variație mai puțin influențabilă.
5.3.4 Rezultatele modelării cu WaQ a calității apelor de suprafață din bazinul hidrografic Bahlui, inclusiv a lacului de acumulare Podu-Iloaiei
În cadrul cercetărilor de protecție și supraveghere a calității apelor în bazinul hidrografic Bahlui, factorii geologici, hidrologici la care se adaugă datele privind amenajarea albiilor, vor fi corelate cu datele de monitorizare a calității apei, și anume datele biologice, bacteriologice și fizico-chimice, pentru a se obține informații complexe și cât mai reale privind starea actuală și modalitatea de evoluție în timp a calității apei, o componentă importantă în ansamblul factorilor ecologici și de protecție a mediului.
Evaluând emisiile de azot total și fosfor total care au fost prognozate pentru anul 2018 cu ajutorul modelului matematic WaQ s-a constatat doar pentru sub-bazinele izvoare – Vama cu Tabla si Vama cu Tabla – am. Hârlău o creștere foarte mică a celor provenite din surse punctiforme, iar în toate celelalte sub-bazine o descreștere (Tabel 5.5). Pentru emisiile de azot total și fosfor total din fond natural se observă o variație nesemnificativă între valorile măsurate la nivelul anului 2012 și cele simulate la nivelul anului 2018 (Tabel 5.5).
Analizând emisiile de azot total și fosfor total din surse difuze (Tabel 5.5), au fost înregistrate creșteri pentru toate sub-bazinele analizate (Figura 5.3 și Figura 5.4). Acest fapt este cauzat și de creșterea în timp a suprafețelor agricole cultivate.
Tabel 5.5 Prognoza emisiilor de azot total și fosfor total în bazinul hidrografic Bahlui
Figura 5.3 Emisii de azot total (t/an) în bazinul hidrografic Bahlui provenite din surse difuze
Figura 5.4 Emisii de fosfor total (t/an) în bazinul hdrografic Bahlui provenite din surse difuze
Pe baza rezultatelor aplicării modelării se pot determina mai precis presiunile semnificative care conduc la neatingerea stării bune așa cum impune Directiva Cadru pentru Apa sau a corpurilor de apă cu risc din cadrul bazinului hidrografic Bahlui. În concluzie rezultatele ne indică măsurile de bază sau cele optime necesar a fi luate pentru o prognoză viitoare cât mai bună.
Rezultatele obținute indică faptul că la nivelul bazinului hidrografic Bahlui, în anul 2018, principala sursă de poluare a resurselor de apă va fi cea difuză.
Conform datelor prelucrate de la Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad la nivelul anului 2012 emisiile de azot total și fosfor total provenite din poluarea difuză au fost semnificative. Dacă se ține cont că acestea continuă să crească în anul 2018, se poate concluziona că poluarea difuză se menține în bazinul hidrografic Bahlui, comparativ cu celelalte surse semnificative definite mai sus.
Tabel 5.6 Variația imisiilor de azot și fosfor total în bazinul hidrografic Bahlui [Prelucrate după Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad]
Ca urmare a modelării cu WaQ, prognoza stării de calitate a bazinului hidrografic Bahlui, realizată pentru anul 2018, a evidențiat în cea mai mare parte o creștere a imisiilor de azot total și fosfor total, fată de valorile măsurate în anul 2012.
Excepție se observă pentru sub-bazinele: Izvoare – Războieni, Războieni – amonte Podu Iloaiei (Tabel 5.6) unde s-a stabilit o descreștere a încărcării în azot total si în fosfor total, așa cum se poate observa și în Figura 5.5 și Figura 5.6.
Ca și primă concluzie, din analiza datelor de ieșire a modelului WaQ pentru bazinul hidrografic Bahlui în întregul său, s-a constatat în primul rând creșterea imisiilor de azot total și fosfor total în anul 2018 (valori rezultate ca urmare a modelării cu WaQ) față de anul 2012 (valori provenite din măsurătorile realizate de specialiștii Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad), datorită creșterii suprafețelor agricole cultivate și totodată a scăderii suprafețelor împădurite.
Figura 5.5 Imisii de azot total (t/an) în sub-bazinul Războieni – amonte Podu Iloaiei
Figura 5.6 Imisii de fosfor total (t/an) în sub-bazinul Războieni – amonte Podu Iloaiei
Prin aplicarea modelării topologice așa cum s-a evidențiat și în Tabelul 5.1 a rezultat că în arealul sub-bazinului Războieni-amonte Podu Iloaiei se găsește lacul de acumulare Podu Iloaiei, considerat unul dintre cele mai poluate lacuri din bazinul hidrografic Bahlui. În continuare se interpretează starea de calitate a lacului de acumulare Podu-Iloaiei în anul 2018, pornind de la starea de calitate a sub-bazinului Războieni-amonte Podu Iloaiei.
Conform Tabelului 5.6, ca urmare a modelării cu WaQ, prognoza realizată în perspectiva anului 2018 a evidențiat pentru sub-bazinul Războieni – amonte Podu Iloaiei o descreștere a conținutului de azot total și fosfor total față de celelalte sub-bazine ale bazinului hidrografic Bahlui.
Din punct de vedere calitativ, caracteristicile lacului de acumulare Podu Iloaiei (Figura 5.7) sunt legate de caracteristicile ecologice ale sub-bazinului Războieni – amonte Podu Iloaiei influențate în primul rând de poluarea difuză cu nutrienți de azot și fosfor provenită din practicile lucrărilor agrotehnice.
Cantitățile nutrienților de azot total și fosfor total sunt transportate în lacul de acumulare Podu-Iloaiei de către rețeaua hidrografică a bazinului hidrografic Bahlui, sau prin procesele de scurgere de pe versanți si prin procesele erozionale.
Astfel dacă rezultatele obținute în urma aplicării modelului WaQ pentru anul 2018 au indicat o scădere a încărcării cu azot total și fosfor total pentru sub-bazinului Războieni – amonte Podu Iloaiei, se va presupune o ameliorare a potențialului ecologic pentru lacul de acumulare Podu Iloaiei. Concluzia este susținută și prin << Studiul privind evoluția potențialului ecologic pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei (din punct de vedere a analizei nutrienților) prezentat în Capitolul IV >> care a indicat pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei un potențial ecologic moderat începând cu anul 2010 și care a atins un potențial ecologic bun atât în anul 2015 cât și în anul 2016.
Figura 5.7 Lacul de acumulare Podu Iloaiei
Modelul matematic “WaQ” reprezintă un instrument de evaluare a impactului măsurilor de bază, precum și un instrument de selectare a priorităților pentru aplicarea măsurilor suplimentare necesare pentru reducerea poluării. Pe baza rezultatelor obținute în urma modelării se pot selecta mai exact presiunile semnificative.
5.4 Modelul BATHUB pentru studiul procesului de eutrofizare a lacurilor de acumulare
Pentru analiza riscului apariției procesului de eutrofizare a apei lacurilor de acumulare, se poate utiliza un model de calitate, denumit BATHUB, versiunea 6.14 (“Simplified Techniques for Eutrophication”), elaborat în cadrul U.S. Army Corps of Engineers de către William W. Walker. Rezultatele simulării se redau tabelar sau grafic.
5.4.1 Descrierea modelului
Modelul de calitate BATHUB se bazează pe aplicarea metodelor de cuantificare emipirice a proceselor de eutrofizare, în mișcare permanentă a apei.
Se ia în considerare bilanțul masic al nutrienților de azot și fosfor dintr-un lac de acumulare privit ca un cumul de segmente/secțiuni cu caracteristici distincte. Acolo unde nu se stabilesc condiții diferite, lacul de acumulare va fi definit printr-o singură secțiune.
Programul are două importante funcționalități, și anume:
de diagnostic (formularea bilanțului masic al apei și al nutrienților, clasamentul indicatorilor de stare trofică, identificarea factorilor care controlează producția algală);
sau de prevenire (evaluarea impactului schimbărilor în apă și/sau în încărcarea nutrienților, evaluarea impactului schimbărilor apărute în sezonul de creștere, estimarea încărcării cu nutrienți în concordanță cu obiectivele managementului de calitate a apei).
Într-un mod de diagnosticare, modelul furnizează un cadru specific pentru analiza și interpretarea datelor de monitorizare existente pentru un lac de acumulare. Acest fapt conduce la o perspectivă a eutrofizării asupra condițiilor de calitate a apei și a factorilor de control. Evaluările pot fi exprimate în termeni absoluți (la nivel național, de exemplu, în ceea ce privește obiectivele de calitate a apei, criteriile sau standardele) și/sau termeni relativi.
Într-un mod de prevenire, modelele sunt folosite pentru a proiecta condițiile viitoare. Diferența între aceste două tipuri de funcții ale modelului este importantă. În primul caz, monitorizarea datelor existente dintr-un lac de acumulare poate fi utilizată în combinație cu modelele și analizele de diagnostic, ca un "punct de plecare" pentru "extrapolare" la condițiile viitoare. Din cauza oportunității de calibrare specific amplasamentului, predicțiile viitoarelor condiții într-un lac de acumulare existent sunt, în general, mai puțin supuse incertitudinii decât predicțiile condițiilor de calitate a apei într-un lac de acumulare simulat.
Figura 5.8 Schemele modelului Bathub [BATHUB Water Quality Model]
Pentru evaluarea riscului potențialului de eutrofizare a celor două lacuri de acumulare studiate Cucuteni și Tansa-Belcești din bazinul hidrografic Bahlui, s-a utilizat ca model de calitate modelul BATHUB, urmărind principiul Schemei 1 în cazul lacului de acumulare Cucuteni și Schema 2 în cazul lacului de acumulare Tansa-Belcești (Figura 5.8) din cele 6 posibile.
Schema 1 acolo unde există doar o secțiune de monitorizare. Schema 2 implică împărțirea lacului de acumulare studiat într-o rețea de segmente pentru estimarea variațiilor spațiale a indicatorilor de calitate. Segmentele reprezintă diferite zone ale lacului de acumulare (coadă lac, mijloc baraj, amonte baraj). Bilanțul masic al nutrienților dintr-o rețea hidrografică rezultă în urma proceselor de transport advectiv, transport difuziv și de sedimentare a acestora. Săgețile inversate reflectă simularea dispersiei longitudinale.
Structura de bază a modelului BATHUB redată în Figura 5.9 este una simplă: date de intrare, modelare, date de ieșire și posibilele erori.
Figura 5.9 Structura de bază a modelului BATHUB [BATHUB Water Quality Model]
Elementele de bază ale acestui model matematic includ:
“Segments” – zone specifice lacului de acumulare pentru care condițiile variază suficient pentru a justifica acest lucru (coadă lac, mijloc lac, amonte baraj).
Fiecare segment este definit de:
date morfometrice (suprafață, adâncimea medie, lungime, adâncimea stratului de amestec);
date privind calitatea apei;
factorii de calibrare;
rata internă de încărcare.
“Tributaries” – intrările sau ieșirile, fiecare asociate cu un anumit segment.
Figura 5.10 Elementele (inputuri si outputuri ) implicate in modelul BATHUB [BATHUB Water Quality Model]
Datele de intrare sunt reprezentate de: caracteristicile bazinului de recepție și ale afluenților care contribuie la încărcările de nutrienții ce ajung în lacul de acumulare studiat (de exemplu suprafață totală a bazinului de recepție), calitatea apei care intră în lacul de acumulare luat drept studiu, batimetria lacului de acumulare, debitul anual, temperatura, caracteristicile chimice ale sedimentelor de fund.
Modelul BATHUB solicită și precizarea condițiilor hidrologice pentru arealul în care se află situat lacul de acumulare, cum ar fi: precipitații, evapotranspirație, producția de apă ș.a.
Datele de ieșire sunt reprezentate prin: tabele sau afișaje grafice ale hidraulicii segmentului/secțiunii, bilanțul masic al nutrienților, balanța apei, predicții ale concentrației de nutrienți, transparența, concentrația de clorofilă, statistici ale condițiilor măsurate și ale condițiilor simulate.
Variabilele modelului sunt redate în Figura 5.11 și se rezumă la:
perioada medie considerată
precipitații medii;
evapotranspirație;
producția de apă înregistrată în lacul de acumulare între începutul și sfârșitul perioadei medii.
Iar încărcările sunt reprezentate prin: azot total, fosfor total, ortofosfați și azot anorganic.
Figura 5.11 Variabilele modelului BATHUB
Prezența în ape în cantități mari a nutrienților de azot și fosfor, determină contaminarea acestora și apariția procesului de eutrofizare manifestat printr-o creștere accelerată a algelor și a altor forme vegetale superioare.
Nivelul de eutrofizare reprezintă un indicator important al stării biologice al unui lac de acumulare, iar în conformitate cu cerințele europene s-au propun drept criterii de clasificare a apelor următorii parametri: P total, N total, producția primară medie în sezonul de creștere, producția primară anuală, biomasa maximă a fitoplanctonului în zona fotică, clorofila "a", saturația minimă în oxigen și capacitatea de mineralizare aerobă.
Modelarea potențialului de eutrofizare a apei lacurilor de acumulare cu ajutorul modelului matematic BATHUB este expimată prin elemente ca: fosfor total, azot total, clorofila a, transparența, azot organic, fosfor organic.
Aceste variabile pot fi simulate pe baza relațiilor empirice specifice lacurilor de acumulare (Walker, 1983).
Modelarea dinamicii fosforului are la bază modele cinetice de ordinul 1 și 2:
Model cinetic de ordinul 2 (A2=2): P = [-1 + (1 + 4 K A1 Pi T)0.5 ]/(2 K A1 T) (5.5)
Model cinetic de ordinul 1 (A1=1): P = Pi / (1 + K A1 T) (5.6)
Unde viteza de sedimentare a fosforului este: CP A1 PA2 (mg/mc·an) [52].
Modelarea dinamicii azotului are la bază modele cinetice de ordinal 1 și 2:
Model cinetic de ordinul 2 (B2 = 2): N = [-1 + ( 1 + 4 K B1 Ni T )0.5 ]/(2 K B1 T) (5.7)
Model cinetic de ordinul 1 (B2 = 1): N = Ni / (1 + K B1 T) (5.8)
Unde viteza de sedimentare a azotului este = CN B1 NB2 (mg/mc·an) [52].
Tabel 5.7 Modele pentru determinarea clorofilei “a” [BATHUB Water Quality Model]
Tavel 5.8 Modele pentru estimarea adâncimii Secchi [BATHUB Water Quality Model]
Tabel 5.9 Modele privind estimarea coeficientului de dispersie [52].
Mai jos se redau grafic relațiile între variabilele cheie ale modelului:
fosfor total;
azot total;
clorofila “a”;
transparența și
turbiditate.
Figura 5.12 Relațiile între variabilele cheie ale modelării cu BATHUB [BATHUB Water Quality Model]
5.4.2 Aplicarea modelului Bathub pentru lacul de acumulare Cucuteni
5.4.2.1 Date de intrare
Pentru lacul de acumulare Cucuteni s-a aplicat modelul de calitate BATHUB pentru evaluarea procesului de eutrofizare.
Modelarea a pornit prin definirea unei singure secțiuni – mijloc lac deoarece numai din această secțiune se iau probe pentru urmărirea calității apei lacului de acumulare Cucuteni (a se vedea Figura 5.13).
Figura 5.13 Definirea segmentului 1 – mijloc lac “Mid Pool”
Secțiunii – segmentului îi este atribuit un număr de identificare: 1 pentru care s-au introdus prima oară datele morfometrice – “Morphometry”: suprafață bazin, adâncime medie, lungime iar ulterior au fost definite datele ce redau calitatea apei.
Figura 5.14 Indicatori de calitate a apei lacului de acumulare Cucuteni [1 – mijloc lac]
În vederea calibrării modelului s-au utilizat datele disponibile din monitorizarea efectuată de către specialiștii din cadrul Administrației Bazinale de Apă Prut-Bârlad.
Datele ce privesc calitatea apei (Figura 5.14 – “Observed WQ”) pentru secțiunea mijloc lac, provenite din monitorizarea existentă presupun valorile de intrare ale poluanților de azot total, fosfor total, azot organic, ortofosfați, valori care au fost prezentate și în studiile de caz din Capitolul IV.
Așa cum s-a precizat și în descrierea modelului BATHUB este necesară și introducerea datelor referitoare la condițiile hidrologice specifice arealului în care se găsește lacul de acumulare Cucuteni. În acest sens se introduc date privind: precipitații, evapotranspirația și producția de apă (a se observa Figura 5.11).
Calibrarea modelului s-a realizat cu ajutorul datelor din anul 2014, iar validarea modelului s-a realizat utilizând datele existente în perioada 2010-2015.
Factorilor de calibrare – „Calibration Factors” li s-a atribuit valoarea 1, iar rata internă de încărcare – Internal load” este setată în mod normal la 0.
Factorii de calibrare se considera “1” pentru indicatorii: rata de dispersie, azot total, fosfor total, clorofila “a”, adâncimea secchi, ortofosfați si azotul Kjeldahl.
Ratei interne de încărcare i se dă valoarea “0” pentru indicatorii: azot total și fosfor total.
Tabelul 5.10 Indicatori de calitate ai apei lacului de acumulare în secțiunea mijloc lac (Observed WQ)
5.4.2.2 Rezultatele modelării
În urma simulării potențialului de eutrofizare a apei din lacul de acumulare Cucuteni cu modelul BATHUB s-au obținut date privind bilanțul masic de nutrienți pentru secțiunea definită – mijloc lac – sectiunea 1.
În modelarea încărcăturii de azot și fosfor asupra stării trofice a unui lac de acumulare, succesiunea de etape poate fi schematizată astfel (Chapra ,1980) :
Model al surselor de azot/fosfor -> încărcarea în azot total/fosfor total -> model al bilanțului azotului/fosforului în lacul de acumulare -> concentrația azotului total/fosforului total -> corelația azot/fosfor/clorofilă -> concentrația clorofilei -> corelația clorofilă/producție primară -> producție primară.
Cunoașterea nivelului critic al încărcării cu nutrienți de azot și fosfor este importantă pentru prevenirea și reducerea eutrofizării unui lac de acumulare.
Tabel 5.11 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea/segmentul mijloc lac (Azot total)
Tabel 5.12 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea/sefmentul mijloc lac (Fosfor total)
Figura 5.15 Bilanțul masic pentru lacul de acumulare Cucteni-secțiunea mijloc lac
Din analiza rezultatelor prezentate tabelar mai sus se poate observa că s-au obținut erori mici, normale între valorile măsurate (așa cum au fost prezentate în Capitolul IV) și valorile simulate pentru cei doi indicatori ai potențialului de eutrofizare: azot total și fosfor total (Figura 5.15).
Pentru a exista erori cât mai mici ale rezultatelor simulate, programul de modelare BATHUB ar trebui să țină cont și de cantitatea de nutrienți consumată de fitoplancton și fitobentos.
5.4.3 Aplicarea modelului Bathub pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești
5.4.3.1 Date de intrare
În vederea calibrării modelului BATHUB pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești s-au utilizat date procurate de la Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad. Spre deosebire de lacul de acumulare Cucuteni, pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești au fost definite trei secțiuni, respectiv: coadă lac, mijloc lac și amonte baraj. Secțiunilor/segmentelor li se atribuite câte un număr de identificare: 1, 2 și 3 (Figura 5.16).
Figura 5.16 Modelul BATHUB cu cele 3 secțiuni definite pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești
Pentru fiecare secțiune definită în parte s-au introdus date morfometrice, date care se referă la condițiile hidrologice ale arealului pe care se găsește lacul de acumulare și date de calitate a apei urmând același principiu ca și în cazul modelării potențialului de eutrofizare pentru lacul de acumulare Cucuteni.
În Figura 5.17 se redă modul cum sunt definite cele 3 secțiuni aferente lacului de acumulare Tansa-Belcești (coadă lac, mijloc lac și amonte baraj), pentru care se introduc datele solicitate de model așa cum au fost descrise anterior (Figura 5.17).
(1)
(2)
(3)
Figura 5.17 Fereastra BATHUB pentru introducerea datelor de intrare aferente fiecărei secțiuni în parte (1-coadă lac, 2-mijloc lac, 3-amonte baraj)
Figura 5.18 Indicatorii de calitate ai apei lacului de acumulare Tansa-Belcești pe fiecare secțiune/segment [1 – priză potabilizare, 2- mijloc lac, 3 – amonte baraj]
Valorile necesare modelului BATHUB sunt cele prezentate în studiile de caz în capitolele anterioare. Calibrarea modelului s-a realizat cu ajutorul datelor din anul 2012, iar validarea modelului s-a realizat prin utilizarea datelor din perioada 2010-2015.
Factorilor de calibrare – „Calibration Factors” li s-a atribuit valoarea 1, iar rata internă de încărcare – “Internal load” este setată în mod normal la 0.
Factorii de calibrare se considera “1” pentru indicatorii: rata de dispersie, azot total, fosfor total, clorofila “a”, adâncimea secchi, ortofosfați si azotul Kjeldahl.
Ratei interne de încărcare i se dă valoarea “0” pentru indicatorii: azot total și fosfor total.
Tabel 5.13 Indicatori de calitate ai apei lacului de acumulare în secțiunea mijloc lac (Observed WQ)
5.4.3.2 Rezultatele modelării
Tabelul 5.14 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea priză potabilizare (Azot total)
Tabelul 5.15 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea priză potabilizare (Fosfor total)
Tabelul 5.16 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea mijloc lac (Azot total)
Tabelul 5.17 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea mijloc lac (Fosfor total)
Tabelul 5.18 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea amonte baraj (Azot total)
Tabelul 5.19 Rezultate bilanț masic pentru secțiunea amonte baraj (Fosfor total)
În Figurile 5.19 și 5.20 se observă că cele mai mici valori pentru azot total și fosfor total rezultate din simularea cu modelul de calitate BATHUB s-au determinat în secțiunea mijloc lac.
Figura 5.19 Variația azotului total în lacul de acumulare Tansa-Belcești în cele trei secțiuni de monitorizare
Figura 5.20 Variația fosforului total în lacul de acumulare Tansa-Belcești în cele trei secțiuni de monitorizare
Dacă se analizează valorile pentru transparența lacului de acumulare Tansa-Belcești se observă o diferență mare între sezonul de primăvară și cel de vară. Diferența de transparență între cele doua sezoane este cu 30 cm mai mult pentru sezonul de primăvară (Figura 5.21).
Valorile mai mici măsurate în perioada de vară-toamnă se pot datora suspensiilor solide din apă și prezenței în lacul de acumulare a organismelor acvatice care constituie planctonul (în special fitoplanctonul) și care se dezvoltă cu intensitate în această perioadă.
Figura 5.21 Variația transparenței lacului de acumulare Tansa-Belcești
Prin modelarea efectuată cu BATHUB s-a pus în evidență faptul că evaluarea se face conform prevederilor și obiectivelor Directivei Cadru Apă 2000/60/CE. Atât pentru lacul de acumulare Cucuteni, cât și pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești s-au obținut valori mari ale azotului total și fosforului total care indică o calitate slabă a apei, valori confirmate prin studiile prezentate în Capitolul IV. Contribuțiile surprinse prin aceste modelări conduc la îmbunătățirea și completarea modalităților de monitorizare si evaluare a parametrilor indicatori ai potențialului de eutrofizare pentru lacurile de acumulare din zonele colinare.
CAPITOLUL VI
Concluzii finale, contribuții personale și cercetări viitoare
Teza de doctorat a fost realizată în cadrul Universității Tehnice “Gh. Asachi” din Iași, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie și Ingineria Mediului, sub îndrumarea domnului prof.dr.ing. Ion GIURMA. Lucrarea intitulată “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”, are ca obiectiv principal analiza și simularea principalilor parametrii ce definesc starea de calitate a apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare.
Teza de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare” combină studiile teoretice cu rezultatele obținute prin modelare matematică. Pe de o parte s-a utilizat modelul de calitate “WaQ” pentru stabilirea unei prognoze a calității apelor de suprafață, prin modelarea azotului total și a fosforului total, iar pe de altă parte s-a folosit modelul matematic BATHUB care a permis evaluarea riscului de eutrofizare a lacurilor de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui.
6.1 Concluzii finale
În Introducere am realizat o scurtă descriere privind importanța temei studiate și am structurat principalele obiective ale tezei de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”.
În cadrul Capitolului I <<Cadrul legislativ privind calitatea apelor de suprafață și subterane>> am prezentat legislația din domeniul calității apelor, la nivel național și european și am realizat un studiu privind Directiva Cadru Apa 2000/60/CE care sprijină managementul durabil al resurselor de apă ce aparțin țărilor Uniunii Europene.
Instrumentele, obiectivele și măsurile generale și specifice de protecție a resurselor de apă sunt definite prin Directiva Cadru Apa 2000/60/CE;
Directiva Cadru Apa 2000/60/CE a fost aprobată în data de 23 octombrie 2000 și cuprinde 26 de articole și 11 anexe prin care se promovează managementul durabil al resurselor de apă din interiorul Uniunii Europene;
Transpunerea în legislația din România a prevederilor Directivei Cadru Apa 2000/60/CE s-a realizat prin Legea Apelor nr.107/1996, cu modificările și completările ulterioare.
În Capitolul II <<Managementul durabil al resurselor de apă din România>> am realizat o cercetare privind strategia de monitorizare a apelor.
Managementul resurselor de apă are la bază tratarea unitară a tuturor prevederilor Directivei Cadru Apă 2000/60/CE în concordanță cu cele specifice principalelor directive europene din domeniul apelor;
Strategia națională în domeniul gospodăririi apelor are drept obiectiv realizarea unei politici de gospodărire durabilă a resurselor de apă prin protecția cantitativă și calitativă a acestora;
Urmărirea cantitativă și calitativă a corpurilor de apă din România în concordanță cu aplicarea cadrului legislativ din domeniul apei, sunt activități realizate de către Administrația Națională "Apele Române", prin intermediul Administrațiilor Bazinale de Apă;
Principalul instrument prin care se implementează Directiva Cadru 2000/60/CE îl reprezintă Planul de Management al Bazinului Hidrografic întocmit de fiecare Administrație Bazinală de Apă în parte;
În conformitate cu Directiva Cadru pentru Apă, în cadrul Planurilor Bazinale de Management au fost definite presiunile semnificative, respectiv cele care au ca rezultat neatingerea obiectivelor de mediu pentru un corp de apă (presiuni difuze, punctiforme, hidro-morfologice);
Impactul presiunilor semnificative la nivelul unui bazin hidrografic/sub-bazin/corp de apă se datorează poluării cu substanțe organice, cu nutrienți sau cu substanțe prioritar periculoase, alterării mediului, precum și altor tipuri de poluări specifice apelor de suprafață.
În Capitolul III, denumit <<Concepte și metode de abordare a calității apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare>> am realizat o scurtă descriere a Structurii Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din România, continuând cu clasificarea programelor de monitoring. Tot în cadrul acestui capitol am prezentat stadiul cercetărilor la nivel național privind evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare, având la bază un concept nou introdus și definit prin Directiva Cadru Apă, și anume potențialul ecologic și starea chimică a apelor
Monitoringul apelor reprezintă o activitate integrată de evaluare a caracteristicilor bacteriologice, biologice, fizico-chimice ale apei în relație cu condițiile ecologice ale mediului și de sănătate ale omului;
Directiva Cadru privind Apa a introdus noțiuni noi privind analiza calității apelor din lacurile de acumulare, și anume: potențialul ecologic care se determină prin evaluarea indicatorilor biologici, fizico-chimici, poluanți specifici și starea chimică care se evaluează pe baza analizei impactului substanțelor prioritare și prioritar periculoase;
La nivel național a crescut numărul lacurilor de acumulare care ating obiectivul de mediu conform situației potențialului ecologic;
La nivel național cea mai mare parte a lacurilor de acumulare monitorizate prezintă o stare bună.
În Capitolul IV <<Evoluția indicatorilor de calitate ai apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui>> am realizat un studiu privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din bazinul hidrografic Bahlui, pe baza prelucrării și analizei datelor obținute de la Administrația Bazinală de Apă Prut Bârlad.
Lacul de acumulare Pârcovaci a evidențiat în perioada 2012-2015 un potențial ecologic bun, ajungând în anul 2016 la un potențial ecologic moderat. În ceea ce privește starea chimică, aceasta se menține bună;
Lacul de acumulare Cucuteni prezintă un potențial ecologic moderat datorită încărcărilor de nutrienți, a stării de acidifiere și a condițiilor de oxigenare;
În perioada 2010-2014 datele de monitorizare pentru lacul de acumulare Cucuteni (secțiunea mijloc lac) au arătat că media valorilor de azot total crește de la an la an, iar media valorilor de fosfor total variază ușor, cu o creștere în anul 2014;
Gradul de troficitate al lacului de acumulare Cucuteni din punct de vedere al monitorizării azotului total trece de la eutrof (perioada 2010-2013) la hipertrof în anul 2014, iar raportat la evaluarea fosforului total se menține hipertrof pe toată perioada de studiu 2010-2014;
Gradul de troficitate al lacului de acumulare Cucuteni a fost determinat în anul 2014 și pe baza analizei saturației minime în oxigen (oligotrof), a biomasei maxime a fitoplanctonului (hipertrof) și a clorofilei “a” medie anuală (hipertrof);
Lacul de acumulare Tansa-Belcești prezintă în perioada 2012-2016 un potențial ecologic moderat, exceptând în anul 2015 când calitatea apei a înregistrat o îmbunătățire. Potențialul ecologic moderat este susținut de cantitățile însemnate de nutrienți de azot și fosfor, de condițiile de oxigenare și de starea de acidifiere. Referitor la starea chimică, aceasta se menține bună pe toată perioada de studiu;
Analiza calității apei din lacul de acumulare Tansa-Belcești din punct de vedere a azotului total și fosforului total s-a realizat în perioada 2010-2015 în 3 secțiuni de monitorizare: priză potabilizare, mijloc lac și amonte baraj. Datele de monitorizare a azotului total au evidențiat trecerea lacului de acumulare Tansa-Belcești de la un grad de troficitate hipertrof în anul 2010 la eutrof în perioada 2011-2015, iar evaluarea fosforului total a evidențiat îmbunătățirea caracteristicilor hipertrofe din anul 2012 în eutrofe în perioada 2013-2015;
Gradul de troficitate al lacului de acumulare Tansa-Belcești a fost determinat în anul 2014 și pe pe baza analizei saturației minime în oxigen (mezotrof), a biomasei maxime a fitoplanctonului (eutrof) și a clorofilei “a” medie anuală (hipertrof);
Lacul de acumulare Podu-Iloaiei prezintă un potențial ecologic moderat, calitatea apei fiind afectată de condițiile favorabile de dezvoltare ale eutrofizării. Starea chimică a lacului de acumulare Podu-Iloaiei este una bună;
În perioada 2010-2014 calitatea apei din lacul de acumulare Podu-Iloaiei se analizează în secțiunile: mijloc lac și baraj. Cantitățile de azot total și fosfor total din lacul de acumulare Podu-Iloaiei sunt într-o ușoară scădere, cele mai mici valori fiind determinate în anul 2014 în ambele secțiuni de monitorizare;chiar și așa în perioada 2010-2014 lacul de acumulare Podu-Iloaiei prezintă caracteristici hipertrofe din punct de vedere al analizei azotului total și fosforului total;
Gradul de troficitate al lacului de acumulare Podu-Iloaiei în anul 2014 a fost determinat și pe baza analizei saturației minime în oxigen (oligotrof), a biomasei maxime a fitoplanctonului (hipertrof) și a clorofilei “a” medie anuală (hipertrof).
În Capitolul V <<Analiza și aplicarea modelelor pentru studiul calității apelor din lacurile d e acumulare>> am realizat un studiu privind principalele modele de calitate a apelor dar și principiile matematice specifice modelării calității resurselor de apă. Partea a doua a Capitolului V a presupus etapa de lucru cu modelele matematice WaQ și BATHUB. Rezultatele obținute în cadrul acestui capitol evidențiază starea actuală și viitoare a apelor celor trei lacuri de acumulare luate ca studiu de caz (Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei) din bazinul hidrografic Bahlui.
Prognoza calității apelor de suprafață în perspectiva anului 2018 a evidențiat pentru bazinul hidrografic Bahlui o creștere a încărcării apelor cu azot total și fosfor total iar doar pentru sub-bazinul Războieni-amonte Podu Ilaoiei o descreștere a concentrației de nutrienți;
Din punct de vedere calitativ, caracteristicile lacului de acumulare Podu-Iloaiei sunt dependente de caracteristicile sub-bazinului Războieni-amonte Podu Iloaiei și astfel rezultatele obținute au indicat o îmbunătățire a potențialului ecologic pentru lacul de acumulare Podu Iloaiei din punct de vedere a analizei nutrienților de azot total și fosfor total;
Ameliorarea stării de calitate a lacului de acumulare Podu-Iloaiei este confirmată și de evoluția bună a potențialului ecologic specific lacului de acumulare Podu-Iloaiei din punct de vedere a analizei nutrienților, prezentată în Capitolul IV, pe baza datelor provenite din măsurători;
Din modelarea caltății lacurilor de acumulare Cucuteni și Tansa-Belcești au rezultat valori mari ale azotului total și fosforului total care indică o stare eutrofă a lacului de acumulare Cucuteni și hipertrofă a lacului de acumulare Tansa-Belcești.
În Capitolul VI am stabilit concluziile finale, contribuțiile personale aduse în această teză de doctorat dar și propunerile pentru cercetările viitoare.
6.2 Contribuții personale
În elaborarea tezei de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”, contribuțiile personale au constat în:
Realizarea unei documentări referitoare la modul de aplicare a legislației naționale și europene în domeniul calității apei;
Realizarea unui studiu privind metodologia actuală folosită în stabilirea calității apelor din lacurile de acumulare din zonele colinare din punct de vedere ecologic și chimic;
Realizarea unei documentări privind eutrofizarea lacurilor de acumulare și măsurile de prevenire și combatere;
Realizarea unui studiu referitor la evoluția potențialului ecologic și a stării chimice a apelor din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui în perioada 2012-2016;
Sistematizarea și analiza datelor din perioada 2010-2015 privind caracteristicile indicatorilor specifici eutrofizării lacurilor de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei;
Documentarea privind modelarea calității apelor de suprafață, în special a apelor din lacurile de acumulare;
Aplicarea modelului “WaQ” prin care s-a prognozat îmbunătățirea calității apei din lacul de acumulare Podu-Iloaiei din punct de vedere a încărcării cu nutrienți de azot total și fosfor total;
Aplicarea modelului BATHUB prin care se permite prognoza calității apelor din lacurile de acumulare Cucuteni și Tansa-Belcești pe baza potențialului de eutrofizare, prognoză care se bazează pe legături între date morfometrice, hidrologice si de calitate a apei;
Compararea datelor măsurate cu datele rezultate din simulări pentru lacurile de acumulare Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei.
6.3 Perspective și cercetări viitoare
Cercetări privind modul în care practicile agricole influențează populațiile de microorganisme din apele lacurilor de acumulare;
Impactul poluării asupra populațiilor bacteriene din apele lacurilor de acumulare;
Modelarea potențialului de eutrofizare cu ajutorul modelului BATHUB ținând cont de cantitățile de nutrienți consumate de biomasa fitoplanctonică, dar și de variația sezonieră a acestora;
Modelarea potențialului de eutrofizare a unui lac de acumulare cu modelul BATHUB prin considerarea mai multor scenarii de încărcare: fiecare segment reprezintă același lac de acumulare, dar sub o altă condiție (de exemplu, segmentul 1 ar putea reflecta condițiile existente, segmentul 2 ar putea reflecta predicția încărcărilor viitoare ca urmare a dezvoltării terenurilor agricole, iar segmentul 3 și ar putea reflecta predicția încărcărilor viitoare cu opțiuni de control specifice);
Determinarea activității enzimatice a sedimentului celor trei lacuri de acumulare: Cucuteni, Tansa-Belcești și Podu-Iloaiei;
Măsuri pentru reducerea intensității procesului de colmatare în legătură cu procesul de eutrofizare a lacurilor de acumulare.
LISTA DE LUCRĂRI ȘTIINȚIFICE
ING. POPOIU (IMBREA) LOREDANA ANDREEA
Lucrări publicate
Raluca Mitroi, Valentin Boboc, Loredana Popoiu, Daniel Lepadatu – Incidența cazurilor de methemoglobinemie în județul Iași între 2010-2014 cu referire la sistemul de alimentare cu apă, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, tomul LX (LXIV), fasc. 3-4, 2014;
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Environmental status of small and mediul barrier lakes, Lucrări științifice, Seria agronomie, Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară “Ion Ionescu de la Brad”, Vol.58, Nr.2, Editura “Ion Ionescu de la Brad”, Iași, 2015;
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Evaluation of ecological potential of barrier lakes on phytoplankton and phytobenthos as required by the Water Directive 2000/60/EC, International Symposium GEOMAT 2015, RevCAD Journal of Geodesy and Cadastre, No.20, 2016, “1 Decembrie 1918” University of Alba Iulia;
Balan Isabela, Crenganiș Loredana, Corduneanu Flaviana, Pricop Claudiu, Popoiu Loredana Andreea – Infiltration losses calculated for the flash flood in the upper catchment of Geru river, Galați county, Romania, DE GRUYTER, PESD, Vol. 10, No. 2, 2016;
Lucrări acceptate pentru publicare:
Popoiu Loredana Andreea, Giurma-Handley Catrinel-Raluca – Research of surface waters quality in hilly areas with model “WaQ”, International Symposium GEOMAT 2016;
Popoiu Loredana Andreea, Giurma Ion – Research on water quality in small and medium barrier lakes in hilly areas with Bathub model, International Symposium GEOMAT 2016.
Lucrări comunicate:
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii pe baza monitorizării nutrienților, Simpozionul Național de Geomorfologie și Aniversarea a 60 de ani de la înțiințarea Stațiunii de Cercetări Biologice, Geologice și Geografice “Stejarul”, 2016;
Popoiu Loredana Andreea, Giurma-Handley Catrinel-Raluca – Calitatea apei în lacurile amplasate în zone colinare (Studiu de caz), Conferința Școlilor Doctorale, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași, 2017.
Bibliografie
Agafitei, A., Agafitei, M., Marcoie, N.- Caracterizarea calitatii apei raului Prut pe grupe de indicatori, Simpozionul Facultatii de Agronomie, Iasi, 26- 27 Octombrie 2000;
Agafitei, A., Agafitei M., Comisu O. – Eutrofizarea apei lacurilor de acumulare, Editura PIM, 2010;
Ambrose, R.B. Jr., Wool, T.A., Conolly – A hidrodynamic and water quality model – Model theory, User’s manual and programmer’s quide, Report EPA/600/3-87/039, US, EPA, Athens, GA, 1998;
Antohi, C.M.- Monitoringul factorilor de mediu. Lucrări practice, Editura Performantica, Iași, 2004;
Antonescu, C.S. – Biologia apelor, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1967;
Antoniu, R., Teodorescu, I., Varduca, A., Popescu, M., Craciun, M. – Optimizarea supravegherii calității apelor prin control automat, Editua Tehnica, 1987;
Balan Isabela, Crenganiș Loredana, Corduneanu Flaviana, Pricop Claudiu, Popoiu Loredana Andreea – Infiltration losses calculated for the flash flood in the upper catchment of Geru river, Galați county, Romania, DE GRUYTER, PESD, Vol. 10, No. 2, 2016;
Barab Ghe., Serban p., – Dezvoltarea durabila si managementul resurselor de apa, Revista Hidrotehnica, Vol. 45, nr. 3-4, 2007;
Bartha, I., Javgureanu, M.- Hidraulica, vol. I, Editura Tehnică, Chișinău, 1998;
Bartram, J., Ballance, R.- Water Quality Monitoring, UNEP/ WHO, 1996;
Brezeanu, Gh.- Limnologie generală, Editura *H*G*A*., București, 2002;
Brezeanu, Gh., Gâștescu P. – Ecosisteme acvatice din România. Caracteristici hidrografice și limnologice. Mediu Înconjurător, vol.7, 1996;
Botnariuc, N., Vădineanu, A. – Ecologie, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982;
Chapra, S.C- Surface Water quality modelling. Mcgraw-Hill, New York, 1996;
Chiorescu E, I, Popescu St,- Simularea numerică a dispersiei poluanților. Aplicație pentru Râul Bahlui , Universitatea Ovidius, Analele Construcțiilor vol. 1, nr. 2 mai 2000;
Cismaru C, Blidaru V- Abordarea în sistem informatic a problemelor legate de monitorizarea și utilizarea rațională a apelor râului Prut pentru irigații și alte cerințe, Prima Conferință științifică “Apele Moldovei”, noiembrie 1994, Chișinău, p. 69;
Chiriac V., Filotti A., Savu I. – Influența modului de gospodărire a apelor asupra eutrofizării lacurilor, Hidrotehnica nr.5, București, 1978;
Cojocaru, I.- Surse, procese și produse de poluare, Editura Junimea, Iași, 1995;
Crăciun, I- Contribuții la gestionarea calității apelor din bazinul hidrografic Bahlui. Teză de doctorat, U.T.C. București, 2003;
Crăciun, I.- Water quality management of the Bahlui River Using the Mike 11.3.01 Model, Ovidius University annals of Constructions, Vol. 1, Numer 3-4, Aprilie 2002;
Crăciun, I., – Water quality management of the basin river Bahlui according to the european legislacion, Buletinul Institutului Politehnic Iasi,Tomul LII (LVI), Fasc. 1-4;
Crăciun, I., Drobot R.- Modelarea calității apei din lacurile de acumulare din bazinul hidrografic Bahlui utilizțnd modelarea matematică (germ., rez. rom.), Buletinul I.P. Iași, Tom XLVII (LI), Fasc. 1-4 (II), Secția III, Ingineria Mediului, 2001;
Crăciun, I.- Study Regarding the Diminution of the Pollutants Concentration of the Bahlui River by Advancing the Dilution Degree, Buletinul I.P.Iași Tom XIX, Fasc,1-4, Hidrotehnica, 2002;
Crăciun, I.- The Analysis of the Capacity of the Bahlui River to Disperse the Pollutants, Buletinul I.P.Iași Tom XLI(XLI), Fasc,1-4, Secția VII, Hidrotehnica, 1999;
Cristina Axinte, Ion Giurma, Ioan Crăciun, Diana-Andreea Timofti, Mihaela Dumitran – Lucrare stiintifica publicata in nr. 5 volume 11/2012, 1009-1013, Factor de impact 1,004 al revistei “Environmental Engineering and Management Journal” al Facultatii de Inginerie Chimica si Protectia Mediului, Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi, 2012;
Cusa E., – Monitorizarea calitatii apelor din Romania. Situatia calitatii apelor de suprafata, 1999;
Drobot R., – Conservarea și protecția resurselor de apă, Rev. Hidrotehnica, “Ziua Mondială a apei”, 46, 2-3, pg. 64-68, București, 2001;
Dughila A., Ianca O.G., – Evaluarea geochimica a indicatorilor de calitate a apei lacului Tansa, Al VI-lea Simpozion Internațional Mediul Actual și Dezvoltarea Durabilă Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iași;
Dumitran Mihaela – Teza de doctorat, Cercetari privind calitatea apelor de suprafata, Iasi, 2012;
Gâștescu P., – Lacurile din România – limnologie regională, Editura Academiei R.S.R., București, 1971;
Giurma I., – Colmatarea lacurilor de acumulare, Tempus S_JEP 09781/95Gestion et protection de la resource en eau, Ed. H.G.A. București, 1997;
Giurma I., Giurma-Handley C.R., Crăciun I., – Impactul lacurilor de acumulare asupra mediului, Ed. Performantica, Iași, 2010;
Giurma I., Craciun I., – Hidrologie si hidrogeologie. Aplicatii, Editura Ghe. Asachi, Iasi, 2001;
Giurma I., – Hidrologie speciala, Editura Politehnium, Iasi, 2004;
Giurma, I., Giurma Raluca Handley., Crăciun I.- Hidrologie, Politehnium Iași, 2009;
Giurma I., – Managementul integrat al Resurselor de Apa, Editura Politehnium Iasi, 2010;
Giurma I., – Sisteme de gospodarire a apelor, Editura Cermi, Iasi, 2000;
Giurma I., – Unele măsuri preventive eficiente pentru atenuarea colmatării lacurilor, Al II-lea Simpozion Francofon al apei, Iși, 1993;
Ionuț Minea – Bazinul hidrografic Bahlui- Studiu Hidrologic;
Jolankai, G- Hidrological chemical and biological processes of contaminant transformation and transport in river and lake sistems, IHP- IV Project H-3.2, UNESCO Paris, 1992 and IHP-V Projects 8.1, 2.3, and 2.4, 2000 Venice Office;
Jula, G., Serban, P. – Monitorizarea și caracterizarea calității apelor de suprafață în conformitate cu prevederile Directivei Cadru 200/ 60/ EC în domeniul apei, Rev. Hidrotehnica 46, 9, 324-329;
Malder, W.H.- Water quality monitoring, foresting and control in Advances in water quality monitoring, NOHR, 1954;
Manoliu., M., Ionescu, Cr. – Dezvoltarea durabilă și protecția mediului, Editura *H*G*A*, București, 1998;
Marcoci, S. – Analiza biologică aplicată în studiul calității apei râurilor din România. Studii de protecție și epurarea apelor, XI, București, 1968;
Mihaela Dumitran – Teză de doctorat “Cercetări privind calitatea apelor de suprafață”, 2012;
Minea, I., Evaluarea chimismului si calitatii apei lacurilor din sudul campiei colinare a Jijiei – Bazinul Bahlui;
Mitroi Raluca, Boboc Valentin, Popoiu Loredana, Lepadatu Daniel – Incidența cazurilor de methemoglobinemie în județul Iași între 2010-2014 cu referire la sistemul de alimentare cu apă, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, tomul LX (LXIV), fasc. 3-4, 2014, Buletinul institutului Politehnic din Iași, Tomul LX (LXIV), Fasc.3-4, Chimie și inginerie chimică, Editura Politehnium, 2014;
Mustață, Gh., – Hidrobiologie, Editura Universității Alexandru Ioan Cuza, Iași, 1998;
Nistor A., Agafiței M., Marcoie N.- Tehnici și metode moderne de prevenire și control ale procesului de eutrofizare (engl., rez. rom.), Buletinul I.P. Iași, Tom XLVII (LI), Fasc. 1-4 (II), Secția III, Ingineria Mediului, 2001;
Olariu, P., 1992. – Scurgerea naturală în spațiul hidrografic Siret în contextul amenajării și utilizării sale complexe, Lucr. Sem. Geogr. “Dimitrie Cantemir”, nr. 10, Iași;
Ouyang W, et al (2009)- Nonpoint source pollution responses simulation for conversion of cropland to forest in mountains by SWAT in China, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) Global Aplications, 2009, by World Association of Soil and Water Conservation (WASWC), Biejing, 2009, special publication no 4, pp.145- 162;
Păduraru, C., Teză de doctorat – Contribuții la îmbunătățirea metodelor de monitorizare a calității apelor din resurse de suprafață, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași – Facultatea de Hidrotehnică, 2012;
Păduraru C., Cismaru, C.- Studiu asupra poluării difuze în bazinul hidrografic Bahluieț: modelarea nutrienților de azot și fosfor, ce migrează spre cursul de apă Bahluieț la suprafața sau în orizonturile de sol din bazinul de recepție – Conferința științifică Internațională a INHGA, "Hazarduri hidrologice si managementul riscurilor asociate” 8 – 11 octombrie 2012, București;
Popa, R. – Modelarea calității apei din râuri, Editura *H*G*A* București, 1998;
Popoiu Loredana Andreea – Proiect de cercetare științifică “Cercetări privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”, 2014;
Popoiu Loredana Andreea – Raport de cercetare științifică nr. 1 “Stadiul actual privind calitatea apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii din zonele colinare”, 2015 ;
Popoiu Loredana Andreea – Raport de cercetare științifică nr. 2 “Baza experimentală folosită pentru studii și cercetări”, 2016;
Popoiu Loredana Andreea – Raport de cercetare științifică nr. 3 “ Rezultatele parțiale”, 2016;
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Environmental status of small and mediul barrier lakes, Lucrări științifice, Seria agronomie, Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară “Ion Ionescu de la Brad”, Vol.58, Nr.2, Editura “Ion Ionescu de la Brad”, Iași, 2015;
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Evaluation of ecological potential of barrier lakes on phytoplankton and phytobenthos as required by the Water Directive 2000/60/EC, International Symposium GEOMAT 2015, RevCAD Journal of Geodesy and Cadastre, No.20, 2016, “1 Decembrie 1918” University of Alba Iulia;
Popoiu Loredana Andreea, Mitroi Raluca – Evaluarea calității apelor din lacurile de acumulare mici și mijlocii pe baza monitorizării nutrienților, Participare Simpozionul Național de Geomorfologie și Aniversarea a 60 de ani de la înțiințarea Stațiunii de Cercetări Biologice, Geologice și Geografice “Stejarul”, 2016;
Popoiu Loredana Andreea, Giurma-Handley Catrinel-Raluca – Research of surface waters quality in hilly areas with model “WaQ”, International Symposium GEOMAT 2016, în curs de publicare;
Popoiu Loredana Andreea, Giurma Ion – Research on water quality in small and medium barrier lakes in hilly areas with Bathub model, International Symposium GEOMAT 2016, în curs de publicare;
Rojanschi V., Bran F., Diaconu G., – Protectia si ingineria mediului, Editura Economica, Bucuresti;
Sanda A., – Calitatea apelor de suprafata in bazinul hidrografic inferior al raului Jiu, Universitatea din Bucuresti, 2010;
Sandală, Adina., Teză de doctorat – Calitatea apelor de suprafață în bazinul hidrografic inferior al râului Jiu, Universitatea din București;
Savin C., – Impactul poluarii asupra calitatii apelor de suprafata din bazinul hidrografic Jiu, 1999;
Sofronie., C. – Resursele și cerințele de apă ale României, 2002;
Somlyody, L,. Herodek, S., Fischer, J.- Eutrophication of Shallow Lakes. Modeling and Management, Collaborative Proceedings Cp-83-S3. IIASA International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria, 1983;
Stanescu Viorel Alexandru, Ciprian C., – Modele matematice in hidrologie, CNAIMH Bucuresti, 1985;
Șerban, P., Stănescu, V.Al., Roman, P. – Hidrologie dinamică, Editura Thnică, București, 1989;
Varduca., A. – Hidrochimie și poluarea chimică a apelor, Editura *H*G*A*, București, 1997;
Varduca, A. – Monitoringul integrat al calității apelor, Editura *H*G*A*, București, 1999;
Varduca., A. – Protecția calității apelor, Editura *H*G*A*, București, 2000;
Varduca, A., Moldoveanu, A.M., Moldoveanu, G.A. – Poluarea, prevenire și control, Editura MatrixRom, București, 2002;
Vădineanu, A. – Dezvoltarea durabilă – teorie și practică, Editura Universității din București, 1998;
Victor ȘALARU, Tatiana DUDNICENCO, Ana TINCU, Troficitatea unor lacuri de acumulare din Municipiul Chișinău, Seria “Științe ale naturii”, 2007;
Trufaș Constanța – Calitatea apei, Editura Agora, Călărași, 2003;
Trufaș V., Pătroescu Maria, Iana Sofia, Badea Klebleev – Eutrofizarea accelerată a lacurilor și căile lor de prevenire, Analele Universității București, anul XXX, București., 1975;
*** Directiva Cadru a Comunitatii Europene pentru Apa 2000;
*** “Directiva Cadru privind apa- contribuții în aplicarea ei” – Ghid de implementare UE – proiect PHARE publicat de Centrul Regional de Mediu pentru Europa Centrală și de Est;
*** Directiva 75/440/EEC privind calitatea apelor de suprafață destinate prelevării de apă potabilă
*** Directiva 76/160/EEC privind calitatea apei de îmbăiere;
*** Directiva 76/464/EEC privind descărcarea substanțelor periculoase;
*** Directiva 80/68/EEC asupra protecției apei subterane împotriva poluării cauzate de anumite substanțe periculoase;
*** Directiva 78/659/EEC asupra calității apelor dulci ce necesită protecție sau îmbunătățire pentru a susține viața peștilor;
*** Directiva 79/923/EEC asupra calității apelor pentru moluște;
*** Directiva 79/869/EEC privind metodele de prelevare și analiză a apelor de suprafață destinate producerii apei potabile;
*** Directiva 91/676/EEC privind protecția apelor împotriva poluării cu nitrați proveniți din surse agricole;
*** Directivele 98/83/EC și 80/923/EEC privind calitatea apei destinate consumului uman;
*** Legea apelor 107/1996;
*** Legea nr. 310/28.06.2004 pentru modificarea și completarea Legii apelor nr. 107/1996;
*** HG nr. 188/ 2002, modificata și completată prin HG nr. 352 / 2005 pentru aprobarea unor norme privind conditiile de descarcare in mediul acvatic a apelor uzate – NTPA 001. Valori- limita de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si urbane evacuate in receptori naturali;
*** OM nr. 161/2006 pentru aprobarea Normativului privind clasificarea calitatii apelor de suprafata in vederea stabilirii starii ecologice a corpurilor de apa- MMGA, M Of, nr. 511/ 13 iunie 2006;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Elemente metodologice privind identificarea presiunilor semnificative si evaluarea impactului acestora asupra apelor de suprafata – Identificarea corpurilor de apa care prezinta riscul de a nu atinge obiectivele Directivei Cadru a Apei;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Instrucțiuni metodologice pentru desemnarea corpurilor de apă artificiale și puternic modificate 2005;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Instrucțiuni metodologice privind modernizarea și dezvoltarea Sistemului Național de Monitoring Integrat al Apelor, 2005;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Instrucțiuni metodologice privind identificarea surselor punctiforme și difuze de poluare și evaluarea impactului acestora asupra apelor de suprafată, 2005;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Instrucțiuni metodologice pentru stabilirea măsurilor privind reducerea efectelor presiunilor cauzate de activitățile industriale, 2005;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Instrucțiuni metodologice pentru stabilirea măsurilor privind reducerea efectelor presiunilor cauzate de activitățile agricole, 2005;
*** Administrația Națională „Apele Române” – Instrucțiuni de aplicare a modelului WaQ pentru analiza prognozelor de calitatea apelor pentru anul 2012 în vederea stabilirii corpurilor de apă la risc;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Planurile de Management ale Bazinelor Hidrografice – Raport National;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad, Planul de Management al spațiului hidrografic Prut – Bârlad;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Sinteza calității apelor din România pentru anii 2011, 2012, 2013;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Administrația Bazinală de Apă Prut-Bârlad, Sinteza calității apelor din bazinul hidrografic Prut-Bârlad în anii 2011, 2012, 2013, 2014, 2015;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Administratia Bazinala de Apa Prut-Bârlad Iași, Regulament de exploatare pentru lacul de acumulare Cucuteni;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Administratia Bazinala de Apa Prut-Bârlad Iași, Regulament de exploatare pentru lacul de acumulare Tansa-Belcești;
*** Administrația Națională „Apele Române”, Administratia Bazinala de Apa Prut-Bârlad Iași, Regulament de exploatare pentru lacul de acumulare Podu-Iloaiei;
*** Raport național privind starea mediului – anul 2012;
www.rowater.ro.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: NIVERSITATEA TEHNICĂ GHEORGHE ASACHI IAŞI [308593] (ID: 308593)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.