Poluarea Radioactivă a Apelor din Moldova Între Anii 2007 2016

=== 588cb183325dff40c2d82383c18d0bb0a40c6387_432580_1 ===

UNIVERSITATEA „ALEXANDRU IOAN CUZA”

FACULTATEA DE FIZICĂ

MASTER, SPECIALIZAREA : FIZICA ȘI PROTECȚIA MEDIULUI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

2017

FENOMENE DE POLUARE RADIOACTIVĂ A APEI ÎN MOLDOVA ÎNTRE ANII 2005- 2014

1

CUPRINS

INTRODUCERE

1.POLUAREA APEI IN ROMÂNIA

1.1.SURSE DE POLUARE A APEI

1.1.1.CLASIFICAREA SURSELOR DE POLUARE

1.2.AGENȚI POLUANȚI AI APEI

1.3.PREVENIREA POLUĂRII APEI

1.4.METODE DE EPURARE A APEI

2.POLUAREA RADIOACTIVĂ A APEI

3. FENOMENE DE POLUARE RADIOACTIVĂ A APEI IN MOLDOVA ÎNTRE ANII 2005- 2014

CONCLUZII

2

INTRODUCERE

Calitatea apelor din România este urmărita conform sistemelor și normelor metodologice S.M.I.A.R. ( Sistemul de Monitoring Integrat al Apelor din România), modificat în concordanță cu solicitările Directivelor Europene.

Structura națională de monitorizare a apelor conține două categorii de monitoring, potrivit solicitărilor prevăzute in Legea 310 din 2004 de schimbare și completare privind Legea Apelor 107/1996 care preia clauzele Directivei Cadru 60/2000 în sectorul apei. Astfel se efectuează monitoringul de supraveghere cu rol de evaluare a existenței corpurilor de apă din bazinele hidrografice și un monitoring operațional pentru corpurile de apă cu riscul de nerespectării obiectivelor de protecție a apelor.

În funcție de caracteristicile corpurilor de apă s-au realizat categorii de programe de monitoring, conform solicitarilor Directivei Cadru de Apa : Programul de Supraveghere (S), Programul Operațional (O), Programul de Investigare (I), Programul de Referința (R) și Programul Cea mai Bună Secțiune Disponibila (CBSD), Programul de Potabilizare (P), Programul de InterCalibrare (IC), Programul de monitorizare pentru Zonele Vulnerabile la poluarea cu nitrați, Programul de monitoring pentru Ihtiofauna (IH), Programul pentru protecție Habitate și Specii (HS), Programul pentru Convenții Internaționale (CI) și Programul Corpuri de Apa Puternic Modificate (CAPM).

S.M.I.A.R. conține 6 structuri, din care 5 se referă la sursele naturale: ape curgătoare de suprafață; lacuri (naturale și de acumulare); ape tranzitorii (fluviale și lacustre); ape costiere; ape subterane, iar la sursele de poluare: ape uzate.

Elaborarea unei sinteze de calitate a apei din România se bazează pe modificarea unor informații, cum ar fi date analitice primare, în activitatea de cunoaștere a calității apelor, in raport cu specificul fiecărei structuri, de instituțiile teritoriale de Administrație Națională a Apelor Române.

Lucrarea anuala de sinteza cuprinde, caracterizarea calității apelor, care se

3

realizează în funcție de specificul formației hidrologice.

Lucrarea anuala de sinteza cuprinde, caracterizarea calității apelor, care se realizează în funcție de specificul formației hidrologice.

Activitatea de administrare a apelor din Romania se adaptează solicitărilor Directivei Cadru 60/2000, Directivei 75/440/EEC, apa destinata pentru potabilizare; Directiva 76/464/EEC, excluderea substanțelor toxice ; Directivei 91/676/EEC, poluarea cu nitrați din agricultura; Directivei 78/659/EEC , apele care necesita remedii protecție pentru viața peștilor; Directivei 91/271/EEC a remedierii apelor uzate de la oraș .

Directiva Cadru a Apei reprezintă abordarea în domeniul gospodăririi apelor, care se bazează pe criteriul bazinal si impune termene pentru executarea programului de măsuri. Aceasta stabilește principii integratoare in domeniul gospodăririi apelor, care include participarea publicului în managementul apelor si integrarea aspectelor economice. Potrivit acestei Directive, statele din Uniunea Europeana trebuie sa asigure atingerea standardelor tuturor apelor de suprafața pâna în anul 2015.

Planul de Management al Bazinelor Hidrografice (11 bazine), principalul instrument de implementare al Directivei Cadru, s- a finalizat în anul 2009. Acesta include programele de masuri din Articolul 11 al Directivei, care prevede atingerea stării bune a tuturor apelor de suprafața până in anul 2015 si calendarul preconizat pentru implementarea programelor de măsuri.

În privința implementării Directivei 91/271/EEC, respectiv Tratarea Apelor Uzate de la Oraș, teritoriul României necesită o perioada de tranziție, aproximativ de 12 ani. Situația actuală a lucrărilor infrastructurii metodelor de colectare si epurare a apelor uzate, mai ales în zonele rurale, necesită un volum mare de investiții care necesită costuri foarte ridicate.

Documentul legal in Romania care include toate cerințele Directivei 91/676/EEC, reprezinta Planul de realizare a protecției apelor împotriva poluării cu nitrați derivați din sursele agricole. Privind agricultura, România se afla intr-o situație de declin determinata de fragmentarea excesiva a proprietății, dotarea slaba cu mașini si utilaje,

4

situația instabilă a infrastructurii din mediul rural, diminuarea îngrășămintelor chimice (la ¼ fata de 1989) și a pesticidelor utilizate, reducerea suprafețelor irigate, degradarea solului, deficitul de fonduri de finanțare, necesitatea unui sistem de credit agricol. Astfel, îngrășămintele naturale (bălegarul de la animale) devin cele mai folosite îngrășăminte .

5

1.POLUAREA APEI IN ROMÂNIA

1.1.SURSE DE POLUARE

Poluarea apei se produce atunci când, în urma introducerii unor substanțe solide, lichide, gazoase, radioactive, apele suferă modificări fizice, chimice sau biologice devenind improprii sau periculoase pentru sănătatea publica, viața acvatica, pescuitul industrial, industrie și turism.

Protecția calității apei semnifică păstrarea, respectiv remediul particularităților fizico – chimice și biologice ale apelor pentru administrarea cât mai eficientă a acestora.

Poluarea apei poate fi divizată după următoarele criterii:

1. intervalul de timp cât acționează factorul impurificator:

a. constantă ;

b. sistematică;

c. accidentală.

2. concentrația și alcătuirea apei:

a. impurificare – diminuarea capacității de utilizare;

b. murdărire – transformarea compoziției și a aspectului fizic al apei;

c. deteriorarea – poluarea care o face improprie folosirii;

d. otrăvire – poluare cu substanțe toxice.

3. modalitatea de realizare a poluării:

a. naturală;

6

b. artificială, care cuprinde: poluarea urbană, industrială, agricolă, radioactivă și termică.

4. calitatea substanțelor poluante :

a. poluare fizică, care se datorează apelor termice;

b. poluarea chimică, care se datorează rezidurilor petroliere, fenoli, detergenți, pesticide, substanțe cancerigene si chimice specifice industriilor ;

c. poluarea biologică datorată bacteriilor, drojdiilor si protozoarelor patogene, viermi paraziți, enterovirusuri, organisme coliforme, bacterii saprofite, fungi, alge, crustacei;

d. poluarea radioactivă.

Procesele de poluare a apei pot fi:

– la suprafață ( poluare cu substanțe petroliere);

– în volum ( agenți poluanți).

Datorită faptului că poluanții în stare solidă, lichidă sau gazoasă ajung în apele naturale direct sau prin intermediul apelor uzate, sursele de poluare a apei sunt diverse.

Clasificarea originilor de poluare a apei se realizeaza după mai multe criterii:

1) Procesul de poluare în timp; după acest principiu se disting următoarele surse 1:

a) continue ( canalizarea unui oraș sau a instalațiilor industriale )

b) discontinue (canalizările instalațiilor și obiectivelor cu funcție sezonieră: locuințe, colonii, nave, autovehicule )

c) accidentale (avarierea instalațiilor, rezervoarelor, conductelor )

1 F. Berné, J. Cordonnier, Tratement des eaux, Ed. Technip, 1991.

7

2) Originea poluanților :

a) poluarea organizată

– cu ape menajere;

– cu ape industriale.

b) poluarea neorganizată

– apele meteorice;

– centrele populate din apropierea cursurilor de apă care pot deversa reziduuri solide și deșeuri .

8

1.2.AGENȚI POLUANȚI AI APELOR

Diversitatea surselor de poluare conduce la împărțirea poluanților apei după mai multe norme:

1.Categoria poluanților:

a. substanțe organice : hidrocarburi, pesticide, detergenți.

b. substanțe anorganice : metale grele, azot, fosfor;

c. suspensii : material din mine sau cariere, fibre de celuloză și lemn, deșeuri;

d. produse petroliere : hidrocarburi din rafinării;

e. substanțe radioactive, care provin din atmosferă, de la reactoarele nucleare sau din laboratoare de cercetare;

f. ape termale : apa caldă din industrie si centrale termoelectrice;

g. microorganisme patogene : din spitale, crescătorii de animale, ștranduri și locuințe.

2.Esenta poluanților :

a. fizici : substanțe radioactive, ape termale;

b. chimici : plumb, mercur, azot, fosfor, hidrocarburi, detergenți, pesticide ;

c. biologici : microorganisme.

Consecinta poluării apei perturbă procesele :

a. Alimentarea centrelor orășenești cu apă potabilă ( contaminarea apei cu reziduuri menajere și industriale, germeni patogeni, substanțe toxice );

b. Alimentarea unităților industriale cu apă (apa tehnologică poate fi contaminată cu poluanți în anumite procese tehnologice);

c. Alimentarea crescătoriilor de animale cu apă ( substanțe toxice pot afecta sănătatea animalelor; concentrațiile de sare peste 1,5% sunt mortale pentru animalele de fermă);

9

d. Irigațiile (plantele sunt afectate de prezența metalelor grele, bor, sodiu);

e. Piscicultura ( substanțe toxice: cianura de sodiu, cupru, zinc, fenol, amoniac );

f. Centralele hidroelectrice (creșterea corozivitătii apei râurilor și fluviilor aferente centralelor afecteaza funcționarea normala a utilajelor centralei);

g. Sport de agrement și turism (poluarea lacurilor și râurilor de agrement cu alge, conduc la scaderea interesului turistic);

h. Navigația (poluarea apelor fluviale și marine conduce la creșterea acidității și corozivității cu efecte negative asupra părții metalice a navelor ).

10

1.3.PREVENIREA POLUĂRII APELOR

Dificultatea purificării apelor reziduale are un aspect economic (recuperarea produselor petroliere antrenate și refolosirea apei recirculate) și un aspect sanitar pentru evitarea contaminarii apelor .

Garanția calității apei se realizează și se păstrează prin:

1. Diminuarea cantității poluanților prin folosirea unor tehnologii care reduc cantitatea de apă implicată, reutilizarea apei după epurări, renunțarea la fabricarea unor produse toxice (DDT), majorarea suprafețelor irigate cu apă uzată.

2. Extinderea capacității de autoepurare a cursurilor naturale prin: intensificarea capacității de oxigenare naturală a râurilor prin crearea de praguri, cascade, amenajarea complexă a cursurilor naturale cu acumulări, derivări, turbinări.

3. Epurarea apelor uzate, se realizeaza prin diferite metode în stații specializate care utilizeaza tehnologii și echipamente moderne, eficiente .

11

1.4.SISTEMELE DE PURIFICARE A APELOR

Purificarea apelor constituie un proces multilateral de neutralizare a substanțelor toxice dizolvate, coloidale sau de suspensii, existente în apele uzate industriale și urbane, respinse în mediul acvatic unde se realizeaza deversarea apelor epurate și care permite modificarea proprietăților fizice si chimice ale apei înainte de folosință .

Purificarea apelor uzate include două grupe de acțiuni succesive:

– neutralizarea substanțelor toxice sau valorificabile existente în apele uzate;

– modificarea materialului care rezultă din prima acțiune.

Astfel, purificarea sau epurarea are următoarele rezultate :

– ape purificate, în diferite nivele, care se varsă în emisar sau sunt utilizate în irigații;

– nămoluri modificate, depozitate, sau valorificate.

Procedeele principale de purificare a apelor reziduale se deosebesc în funcție de poluanții existenți.2 Se clasifică potrivit mecanismului care conduce la diminuarea poluantului prin procedee convenționale:

– fizice și mecanice;

– fizice și chimice;

– biochimice sau biologice.

Combinarea acestor procedee permite o epurare avansată. Adoptarea unei anumite metode depinde de:

– volumul efluentului;

– conținutul în poluanți;

– regulile de calitate care se impun la eliminarea apei epurate în emisar;

– fondurile agentului economic respectiv.

2 Popp V. I., Rev. chim. 29, 1, 60, 1978.

12

Apele uzate care provin din industrie si conțin poluanți specifici, nu pot fi anulați prin cele trei procedee; sunt incluse apele uzate care cuprind substanțe minerale solubile și organice nedegradabile biologic, astfel se recurge la tehnici de purificare avansate.3

Privind eficiența și costul, cele mai bune rezultate s-au realizat în metodele de epurare cu adsorbție, schimbători de ioni și de oxidare chimică.

Metodele de purificare cu adsorbție permit excluderea cantităților reduse de substanțe organice rezultate din etapa biologică. Ca material adsorbant se utilizează cărbunele activ care se obține prin determinarea specială a cărbunelui vegetal. Aceste metode se aplică pentru eliminarea avansată a fenolilor, detergenților și substanțelor care pot transmite un miros sau gust neplăcut apei de băut.

Metodele de purificare cu schimbători de ioni se folosesc pentru înlăturarea poluanților minerali din apă sub formă ionică: calciu, magneziu, sodiu, sulfați, nitrați, fosfați, amoniu, metale grele. Anumite tipuri de schimbători de ioni, sintetizate, purifică și compuși organici de tipul fenolilor, detergenților, coloranților.

Procedeele de oxidare chimică se aplică la înlăturarea substanțelor poluante anorganice (cianuri, sulfuri, metale grele) și organice (fenoli, coloranți, pesticide).

Ca reactivi sunt folosite substanțele chimice care cuprind proprietăți oxidante: ozon, apa oxigenată, clor cu produși derivați (hipoclorit, bioxid de clor) .

Ca tehnici de purificare aplicabile în viitor se menționează:

– înlăturarea poluanților la temperaturi mari în reactoare cu plasmă;

– tratarea cu radiații ultraviolete.

3 H. J. Franco, Industrial Water Engineering, 18, 5, 11, 1981.

13

A. EPURAREA FIZICĂ ȘI MECANICĂ

Epurarea fizică și mecanică a apelor uzate reprezintă primul nivel de purificare a apelor uzate (primary treatment) care se bazează pe procesele fizice ale separării poluanților din apele uzate. La acest nivel se îndepărtează materiile solide (cu masa specifică mai mare de 1g/cm3), solide și lichide cu densități mai mici de 1 g/cm3, sau substanțele organice, cu eficiență redusă (între 20 și 30%).4

În cadrul purificării fizice și mecanice există anumite stadii:

1. menținere de corpuri și suspensii mari;

2. modificarea depunerilor de pe grătare și site;

3. depunere;

4. deznisipare;

5. decantare.

Menținerea corpurilor și suspensiilor mari împreună cu deznisiparea constituie etapa de pretratare. Instalațiile pentru purificarea fizico-mecanică se fixează astfel încât traversarea apei prin ele sa fie succesivă.5

Echipamentele necesare în purificarea fizico- mecanică sunt:

A. Grătare

Grătarele reprezintă construcții din bare de oțel, cu rol de menținere a corpurilor și suspensiilor mari din apele uzate. Sunt așezate la intrarea apelor uzate în stația de purificare. Privind distanța între bare (b), ele sunt :6

– grătare rare – cu b = 50-150 mm;

– grătare dese: – curățate manual cu b = 40-60 mm;

– curățate mecanic cu b = 16-20 mm.

4 V. Cocheci, V. Popp, Probleme actuale ale protecției, tratării și epurării apelor, Ed. Simpozion, Timișoara, 1984.

5 V. Cocheci, A. Martin, S. Mâșu, Tratare ape, Ed. Simpozion, Timișoara,1984.

6 S. Stoianovici, D. Robescu, Procedee și echipamente mecanice pentru tratarea și epurarea apei, Ed.Tehnică, București, 1983.

14

Grătarele rare pot fi plane sau curbe. Unghiul pe care grătarele îl realizeaza cu planul orizontal este în funcție de metoda de curățire utilizată : grătarele curățate manual au înclinația cuprinsă între 30-75°, iar cele curățate mecanic au înclinații de 45-90°.

Dimensionarea grătarelor se face astfel încât viteza medie a apei să fie 0,8 – 0,9 m/s în canalul grătarului și 1,0 – 1,1 m/s printre barele grătarului. La trecerea debitului de verificare, viteza medie în canalul grătarului trebuie să fie minim 0,4 m/s pentru a evita depunerile.

B. Site

Sitele rețin materialele fine din apele uzate, care trec printre grătare și se constituie din discuri perforate, împletituri din sârmă inox, cu ochiuri de 0,75-1,75 cm.7 Substanțele reținute si transportate sunt incinerate , fermentate sau compostate.

C. Decantoare

Sedimentarea este procesul de izolare a particulelor solide prin depunere din apele uzate.8 În cadrul sedimentării se delimiteaza într-o coloană cilindrică de sticlă urmatoarele zone:

– superioară de lichid limpezit;

– de sedimentare cu o concentrație uniformă de suspensii;

– de tranziție;

– de compresiune – tasare a nămolului depus.

În purificarea apelor uzate, sedimentarea se utilizează pentru îndepărtarea substanțelor solide organice și anorganice depuse în apă sau într-o formă care se depune (coagulare, precipitare). Pentru apele uzate, procesul de sedimentare se aplică în următoarele structuri :

– Deznisipatoare, unde sunt separate suspensiile granulare cu dimensiuni de 0,15-0,20 mm și mai mari (nisip). Ele se află sub formă de particule discrete care se depun independent cu viteză constantă.

7 P. Trambouze, Materiels et equipements, Ed. Technip, Paris, 1999.

8 M. Negulescu, Epurarea apelor uzate industriale, Ed. Tehnică, București, 1978.

15

Deznisipatoarele au rolul de a proteja echipamentele împotriva abraziunii nisipului în timpul curgerii, de a reduce frecvența de curățire a fermentatoarelor de nămol și a decantoarelor de depunerile excesive. În stația de purificare, deznisipatoarele sunt amplasate în spatele grătarelor și înaintea decantoarelor primare.

– Decantoare sau bazine de sedimentare primare – unde se păstrează materiile solide în suspensie și suspensiile floculente alcatuite din :

– particule care formează aglomerări mari;

– flocoane care provin din coagularea suspensiilor in apă;

– materii organice solide în suspensie care se depun.

– Decantoarele finale sau secundare – unde se pastreaza suspensiile provenite din purificarea biochimică.

Eficiența de sedimentare a materialului solid în suspensie este influențată de numeroși factori:

– curenți de apă cu direcții diferite, care depind de natura lor;

– curenți turbionari datorați inerției fluidului la intrare;

– curenți de suprafață produși de vânt în bazinele descoperite;

– curenți de convecție verticală de origine termică;

– curenți de densitate produși de apa rece care curge în partea de jos a bazinului și apa caldă care curge la suprafață. Pentru a preveni formarea curenților verticali de densitate, care pot provoca scurt- circuite sau întârzieri în curgerea apei, decantoarele trebuie să fie cât mai plate posibil.

Calculul de dimensionare a bazinelor de decantare constă în determinarea timpului necesar ca particulele solide să ajungă la fundul bazinului cunoscând viteza acestora de cădere și viteza de deplasare a apei.

16

B.EPURAREA FIZICO- CHIMICĂ

Această etapă intervine în cazul în care sedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este suficientă pentru îndepărtarea completă a suspensiilor fine sau coloidale și a substanțelor chimice dizolvate.

Epurarea fizico-chimică are la bază procedee și fenomene chimice de neutralizare, precipitare, coagulare, floculare, realizate prin tratarea apei cu reactivi chimici. Metoda se aplică apelor uzate industriale și altor categorii de ape atunci când se urmărește o epurare rapidă și eficientă. Epuarea chimică se aplică atât poluanților în suspensie, cât și celor dizolvați.

Materiile aflate în suspensie fină, care nu s-au decantat în decantorul primar, fiind dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor reactivi chimici (coagulanți). Aplicarea procedeului de decantare cu coagulanți asigură eliminarea materiilor în suspensie în proporție de peste 95% și reduce conținutul de substanțe organice dizolvate.

Eliminarea poluanților dizolvați se realizează prin reacții chimice în care reactivul introdus formează cu poluantul un produs greu solubil. Acesta se depune la baza bazinului de reacție sau este descompus sau transformat într-o substanță inactivă chimic. Se pot elimina în acest mod din soluție metalele grele, cianurile, fenolii, coloranți. Ca reactivi se utilizează laptele de var, clorul, ozonul.

Apele uzate cu caracter acid sau alcalin, înainte de deversarea în emisar, se supun purificarii prin neutralizarea lor în bazine cu ajutorul unor reactivi corespunzători.

Procesul de coagulare- floculare se realizeaza in două faze :

a) coagularea care este interacțiunea chimică dintre coagulant, apă și suprafața particulelor coloidale;

b) flocularea care reprezintă procesul fizic de alipire a particulelor destabilizate în micele macroscopice.

Reactivi de coagulare care fac parte din următoarele categorii de substanțe:

– anorganice;

– organice;

17

– naturale;

– modificate.

Dintre cei mai uzuali coagulanți sunt sărurile de aluminiu (sulfat, AlCl3), sărurile de fier (FeCl3, Fe2(SO4)3, argilele. Un loc special îl ocupă agenții de coagulare sintetici rezultați prin polimerizare și au denumirea de polielectroliți. Există polielectroliți cationici, anionici (se încarcă negativ) și neionici.

Procesul de coagulare a compușilor poluanți prezenți în apele reziduale este dependent de:

a) doza de coagulant;

b) pH-ul de hidroliză;

c) potențial;

d) condițiile hidrodinamice în care se desfășoară procesul de coagulare;

e) temperatura.

Dozarea coagulanților se poate face uscat sau umed. Amestecarea apei supusă epurării cu reactivii se poate realiza:

– gravitațional (cu șicane);

– pneumatic, cu aer comprimat;

– mecanic (cu agitatoare mecanice).

În cadrul etapei fizico- chimice, tratarea chimică a apelor reziduale are ca scop :

– coagularea materiilor solide în suspensie aflate în stare coloidală sau dispersate în particule foarte fine;

– corectarea pH-ului;

– recarbonatarea;

– adăugarea de nutrienți în vederea epurării biologice;

– condiționarea pentru filtrare .

18