Studiul Unor Parametri Fizico Chimici Si Biologici al Paraului Vulcana din Comuna Vulcana Pandele

Studiul unor parametri fizico-chimici si biologici ai parâului Vulcana din comuna Vulcana Pandele

CUPRINS

INTRODUCERE

Capitolul I

GENERALITATI PRIVIND SITUATIA APELOR DE SUPRAFATA

1.1. Caracteristici hidrografice si biologice………………………………………………..4

1.2. Stadiul cercetărilor la nivel național privind evaluarea calității apelor de suprafață…………………………………………………………………………………………6

1.3. Abordarea româneasca a obiectivelor de referință privind calitatea apelor de suprafață……………………………………………………………………………………….12

1.4 . Evaluarea stării ecologice pentru râuri și lacuri………………………………………13

1.5 Elementele de calitate chimice și fizico-chimice folosite în evaluarea stării ecologice a râurilor și lacurilo………………………………………………………………………………18

Capitolul II

MATERIAL ȘI METODE

2.1 Descrierea geografică și pedo-climatica a zonei……………………………………22

2.2 Recoltarea probelor…………………………………………………………………24

2.3 Parametrii determinați și metodele de analiză………………………………………26

2.4. Interpretarea statistică a rezultatelor………………………………………………..34

Capitolul III

CONTRIBUȚII PERSONALE LA EVALUAREA INDICILOR DE CALITATE AI APELOR NATURALE DE SUPRAFAȚĂ

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Apa este un patrimoniu natural care trebuie protejat, tratat și apărat ca atare. Conservarea, protecția și îmbunătățirea mediului acvatic, în condițiile utilizării durabile a resurselor de apă, au la bază principiile precauției, prevenirii, evitării daunelor la sursă și "poluatorul plătește". Starea de calitate a resurselor de apă este condiționată, atât de modul de utilizare a acestora ca surse de alimentare cu apă a populației, industriei și altor folosințe, cât și de utilizarea resurselor ca receptori ai apelor uzate evacuate după utilizare. Una din măsurile importante pentru menținerea calității resurselor de apă o reprezintă activitatea de prevenire și combatere a poluărilor accidentale și nu numai.

Simbolistica apei poate fi redusă la trei trăsături dominante: apa ca sursă de viață și de sănătate; apa ca mijloc fizic de purificare și regenerare și, în sfârșit, apa ca remediu, ca agent terapeutic. Pentru faptul că acest mediu lichid alunecă, urmărind fidel sinuozitățile planetei, fără să adere semnificativ la ele, apa reprezintă din acest motiv și un simbol al libertății totale. Pe alte planuri, apa este considerată ca fiind un produs fundamental și primordial, o autentică materie primă, noțiunea de apă primordială ca și aceea de ocean de origine, fiind cvasiuniversale.

Apa reprezintă un simbol al energiilor inconștientului, al puterilor informe ale spiritului, al motivațiilor secrete și necunoscute. De aici probabil și această împărțire a apelor, în ape de suprafață, reprezentând conștientul și ape de profunzime, reprezentând inconștientul.

Motivul abordarii temei: locuiesc in comuna Vulcana Pandele si sunt interesata de calitatea apei din paraul Vulcana si de posibilitatile de remediere a zonei.

Scopul lucrării constă în analizarea si evaluarea parametrilor fizico-chimici și biologici de calitate ai paraului Vulcana în raport cu evoluția sezonieră și multianuală.

Obiectivul studiului consta in evaluarea calității apei din punct de vedere al:

– indicatorilor fizici: temperatura si pH;

– indicatorilor chimici: oxigen dizolvat, CCO (consum chimic de oxigen), CBO5, dioxidul de carbon liber, agresiv și dioxidul de carbon din bicarbonați.

– indicatorilor biologici: microbiota.

Capitolul I

GENERALITATI PRIVIND SITUATIA APELOR DE SUPRAFATA

Apa a modelat pământul și, din anumite puncte de vedere, ea se identifică cu procesele și fenomenele care i-au dat forma și configurația pe care o are. Este bine cunoscut circuitul apei în natură: din precipitațiile atmosferice aceasta ajunge în apele curgătoare, de aici în lacuri, mări, oceane, prin evaporare se ridică în atmosferă, pentru a recădea pe pământ sub formă de precipitații. Acest circuit reprezintă marele și permanentul fluviu al viții pe Pământ. Apa este purtătorul vieții pe pământ, pentru că ea reprezintă unul dintre cei mai perfecți solvenți pe care i-a produs vreodată natura, din moment ce nenumărate substanțe dizolvate în ea își păstrează nealterate proprietățile chimice și biologice. Apa acoperă ceva mai mult de 2/3 din suprafața Terrei, reprezentând în același timp tot aproape 2/3 din conținutul organismului uman. Un adult de 70 kg are, în mod obligatoriu, în structura sa, cel puțin 50 kg de apă, 50% din întregul nostru conținut hidric fiind cantonat în celule, 45% în spațiile intercelulare și numai 5% în sânge.

Apa reprezintă unul din elementele esențiale ale suportului vieții pe Terra. Existența ecosistemelor este condiționată de prezența apei. De cele mai multe ori, un teritoriu nedezvoltat economic și, în consecință, nepoluat, reprezintă un suport necondiționat de protejare și menținere a florei și faunei și, în consecință, a vieții. Apa este considerată o resursă naturală foarte importantă. O problemă importantă în legătură cu folosirea apelor o constituie lupta împotriva poluării lor.

Utilizarea apei nu trebuie privită doar sub aspect cantitativ; ea este inseparabil legată și de cel calitativ. Nici populația și nici economia nu pot întrebuința apele de calitate necorespunzătoare. De aceea, o problemă importantă pe plan mondial, la ordinea zilei, este lupta împotriva poluării apelor.

Poluarea apelor curgătoare afectează canalele, fluviile și râurile pe cursul lor până la revărsarea în mări. Ea poate contamina și suprafețe întinse de apă, cum sunt iazurile sau lacurile artificiale. Prin poluare, depășindu-se anumite praguri, apa devine neutilizabilă în acest fel, pe Glob se conturează în tot mai multe regiuni o criză a apei. Criza este accentuată de creșterea populației și de faptul că în multe țări sărace omul este obligat să consume apă poluată sau infestată.

1.1.Caracteristici hidrografice si biologice

Apele de suprafață cuprind atât apele curgătoare cât și cele stătătoare, acestea fiind răspândite neuniform pe suprafața continentelor. Curentul apei este factorul principal ce constituie deosebiri esențiale atât din punct de vedere hidrologic cât și din punct de vedere biologic între apele curgătoare și cele stătătoare, în cazul unei ape stătătoare apa "sta" și suprafața sa este orizontală iar în cazul unei ape curgătoare apa curge datorită diferenței de nivel dintre izvor și vărsare. O altă deosebire este aceea că apele stătătoare reprezintă medii lentice iar apele curgătoare reprezintă medii lotice, apele curgătoare sunt ecosisteme deschise ce prezintă un permanent schimb de materie și energie cu ecosistemele limitrofe iar apele stătătoare sunt ecosisteme închise în care circuitul aceleiași materii se repetă mereu.

Apele curgătoare sunt ecosisteme acvatice ce prezintă de regulă un caracter permanent ce se deplasează de la izvor spre vărsare printr- o depresiune numită albie, ca urmare a diferenței de altitudine față de nivelul mării. Situarea geografică și regimul de precipitații conferă caracteristici atât hidrografice cât și biologice apelor curgătoare, cum ar fi: debit, adâncime , lățime, transportul de materiale, viteza curentului, etc.

Debitul apelor curgătoare variază în funcție de amplasarea lor geografică, de abundența precipitațiilor dar și de sezon, debitul solid al apelor formând – se în urma antrenării unor cantități însemnate de componente solide cum ar fi particule de argilă, nisip, odată cu masele de apă.

Adâncimea apelor curgătoare variază în funcție de mărimea lor, dacă ne referim la fluvii acestea pot avea zeci de metri, iar dacă ne referim la pârâuri acestea pot avea chiar si câțiva centimetri.

Lățimea apelor curgătoare este dată de debitul apei și variază de la câțiva metri până la câțiva kilometri, curgerea apei are loc de regulă printr – o albie, numită albie minoră, iar datorită precipitațiilor abundente are loc o creștere a apelor acoperindu – se zonă adiacentă, adică albia majoră și astfel apelor curgătoare își modifică lățimea.

Transportul materialelor desprinse de ape din albie sau chiar din maluri diferă atât din punct de vedere calitativ cât și din punct de vedere cantitativ în ​ funcție de debit, de acțiunea de solvire a apei si in funcție de viteza curentului de apă. Apele curgătoare transporta material grosier în zona lor superioară, în cea mijlocie nisip și mal fin în zona inferioară. în drumul lor de la izvor către vărsare, apele erodează albia și malurile și transportă materialul către vărsare avem tendința de a coborî nivelul izvoarelor la nivelul de vărsare al apei respective.

Curentul apei sau viteza de curgere depinde foarte mult de denivelările albiei, de distanța dintre maluri de inclinarea pantei​ cât și de adâncimea apei, de la izvor către vărsare în lungul unei ape, datorită micșorării pantei și creșterii fenomenelor de frecare, are loc diminuarea vitezei de curgere. Curgerea apei având loc in toată masa ei, dar cu viteză diferită determină apariția a doi biotopi diferiți: biotopul lotic și biotopul lentic. Biotopul lotic reprezintă zona în care viteza apei este mare, organismele planctonice ajung aici în mod accidental, biotopul fiind populat de organisme bentonice bine fixate pe substrat sau de organisme bune înotătoare. Biotopul lentic reprezintă zona în care viteza apei este redusă iar alături de organismele nectonice și bentonice se dezvolta potamoplanctonul, adică planctonul specific apelor curgătoare.

Curentul apei este foarte rapid atunci când viteza apei depășește 100 cm/s, rapid când viteza este între 50 și 100​cm/s, moderat atunci când viteza este cuprinsă între 25 și 50cm/s, lent când viteza are valori între 10 și 25 cm/s și foarte lent când viteza este sub 10 cm/s, (după Decamp, 1971). De-a a lungul unei ape curgătoare viteza curentului apei, determină numărul de specii, orientarea, mișcarea și forma organismelor, organismele nectonice din apele curgătoare tind să urce contra curentului compensând puterea de spălare a apei în mișcare. Viteza curentului de apă influențează forma corpului peștilor, viteza de înot a peștilor, forma căsuțelor unor larve de insecte acvatice și materialul din care sunt construite. Odată cu creșterea vitezei apei are loc diminuarea numărului de specii și astfel la izvor numărul de specii este mai mic decât la vărsare.

Temperatura apelor curgătoare crește de la izvor către vărsare dar pot exista între mal și zona centrală a cursului anumite diferențe termice, astfel în funcție de sezon și de lungimea râului pot exista între izvor și vărsare diferențe de temperatură de 10 -15 grade celsius, temperatura apei fiind influențata local de viteza curentului, de adâncime, de expoziția la soare și datorită mișcării continue a apei lipsind stratificația termică.

Transparența apelor curgătoare scade de la izvor spre vărsare și diferă în funcție de cantitatea de precipitații, de zonă geografică, de natura substratului etc. Adâncimea de pătrundere în apă a radiației solare și prin aceasta dezvoltarea fitoplanctonului sunt influențate de gradul de turbiditate a apei dar și vederea organismelor animale și posibilitatea de a se apăra de dușmani poate fi influențată de asemenea de gradul de turbiditate. În zona inferioară a apei curgătoare cu transparenta redusă la numai câțiva centimetri este limitată dezvoltarea planctonului și a vegetației bentonice iar în zona superioară cu transparenta ridicată se instalează o biodermă formată din alge și mușchi.

CONCEPTE ȘI METODE DE ABORDARE A CALITĂȚII APELOR DE SUPRAFAȚĂ

1.2. Stadiul cercetărilor la nivel național privind evaluarea calității apelor de suprafață

Utilizarea resurselor de apă pentru alimentarea populației și satisfacerea necesităților social-economice este direct dependentă de calitatea lor. Condițiile fizico-chimice și geologice determină formarea, regimul și starea calitativă a resurselor naturale de apă (Ujvari, 1972).

Apa este un mediu cu o răspândire universală care menține și condiționează viața

(Gavrilescu, 2006). În natură, apa nu se găsește în stare pură ci conține numeroase impurități minerale și organice, săruri dizolvate sau în dispersie, substanțe biogene și organisme biologice; prezintă anumite caracteristici organoleptice, fizice, chimice, biologice și bacteriologice.

Cele trei mari categorii de substanțe conținute în apele de suprafață sunt:

mineralele care provin din litosferă, prin procesele naturale de degradare a rocilor sau prin activitățile antropice;

substanțele organice provenite din resturi ale organismelor vegetale și animale și din sursele antropice de poluare (producția detergenților, a pesticidelor, a medicamentelor și din apele menajere evacuate în receptorii naturali fără a fi epurate);

gaze dizolvate (oxigen, azot, dioxid de carbon și de sulf) care provin în principal din atmosferă, cu care apa este în contact, sau din reacțiile chimice care au loc în apă.

Așadar, condițiile fizico-chimice și geologice determină formarea, regimul și starea calitativă și cantitativă a resurselor de apă naturale.

Calitatea apelor de suprafață se definește ca ansamblul convențional de caracteristici fizice, chimice, biologice și bacteriologice, exprimate valoric, care permit încadrarea într-o anumită categorie, ea căpătând astfel însușirea de a servi unui anumit scop.

Pentru a determina calitatea apelor de suprafață trebuie respectate următoarele etape:

alegerea indicatorilor de calitate relevanți;

stabilirea unui program riguros de monitorizare;

controlul permanent al principalelor surse de poluare.

Capacitatea apei de a dizolva compuși minerali și organici este foarte importantă pentru dezvoltarea ecosistemelor acvatice. Astfel, în apă se găsește întotdeauna material anorganic în

stare solvită care este transformat în substanțe organice de către viețuitoarele vegetale microscopice care plutesc în masa apei alcătuind fitoplancton-ul, prima verigă a lanțului trofic

(Chiriac, 1965).

Primele secțiuni de monitorizare a calității apelor de suprafață datează de la sfârșitul secolul al XIX-lea, începutul secolului XX și au fost înființate la Sevastopol (1871-Ucraina), New York (1876-S.U.A.) și Poln (1890-Germania) în scopul cercetării proprietăților chimice ale apei, densitatea planctonului și compoziția faunei acvatice.

Tot în acestă perioadă se elaborează o primă clasificare generală a apelor de suprafață (Thienemann, Nauman, 1919), se studiază capacitatea de autoepurare a apelor și se stabilesc grade de poluare în funcție de organismele acvatice (Kolkwitz, 1909).

În țara noastră, primele cercetări ale vieții acvatice au fost concretizate în lucrarea ”Fauna ihtiologică a României”(1908), elaborată de marele cercetător Grigore Antipa iar preocupări privind impurificarea apelor de suprafață au fost înregistrate mai târziu, Antonescu C.S, subliniind influența apelor uzate asupra organismelor din râurile receptoare (Gavrilescu, 2006).

Rezultatele studiului peștilor dulcicoli și marini din țara noastră realizat de academician Bănărescu P.(1964) sunt folosite și astăzi prin prisma limitelor de distribuție spațială realizate în funcție de vulnerabilitatea la concentrațiile chimice ale apei și la valoarea parametrilor fizici ai acesteia (temperatura, pH, duritate).

Tipurile de ihtiofaună potențială: zona păstrăvului, zona lipanului, zona scobarului și a cleanului, zona mrenei și zona crapului (Bănărescu, 1964) au condus la definirea la nivel național a tipologiei cursurilor de apă cu scopul final de a stabili obiective de calitate pentru apele de suprafață.

Ecosistemele, ca expresie a conexiunilor indisolubile dintre biocenoze și mediul abiotic, reprezintă sisteme deschise, autoreglabile (Botnariuc, 1981; Cărăușu și Ghenciu, 1978), componența biocenozelor reflectând rezultatul procesului evoluției și al interacțiunilor cu factorii abiotici (Gavrilescu, 2008).

Analiza biologică a ecosistemelor acvatice are un caracter retrospectiv oferind informații pentru o perioadă îndelungată de timp, datorită faptului că organismele nu au un răspuns imediat la schimbarea factorilor de mediu.

Bineînțeles că în cazul unei poluări accidentale, moartea organismelor poate fi instantanee, însă în urma schimbării treptate a caracteristicilor fizico-chimice ale apei, se modifică raportul dintre populațiile ce alcătuiau biocenozele, ceea ce conduce la o înmulțire a celor specifice apelor poluate, formându-se astfel un nou tip de biocenoză.

Sistemul saprobiilor elaborat de Kolkwitz și Marsson (1908, 1909), oferă informații cu privire la gradul de poluare a apelor de suprafață, utilizând ca indicatori speciile de plante și animale care populează mediul respectiv.

În funcție de caracteristicile fizico-chimice și gradul de poluare cu materii organice, acest sistem cuprinde următoarele zone de saprobitate:

Zona oligosaprobă corespunde unor ecosisteme cu ape limpezi în care substanțele organice sunt oxidate iar oxigenul dizolvat se afla în limite de saturație. În aceste zone sunt identificate sute de alge, ca diatomeele: Cyclotella, Pinularia, Synedra, Surirella spiralis, cloroficeele: Ulotrix, Vaucheria debaryana, rodoficeele: Lemania annulata, Batrachospermum vagum. Pot fi identificate numeroase specii de flagelate, ciliate, rotifere, gamaride precum și larve de efemeroptere: Rhithrogena, Ecdyonurus, Oligoneuria, de plecoptere: Perla, Taenyopterix și trichoptere: Setodes, Agapetus, Leptocerus.

Zona mezosaprobă corespunde unor ecosisteme cu ape ce prezinta o impurificare mijlocie si este subdivizată în două subzone: mezosaprobă (caracterizată printr-o apă poluată, în care se manifestă fenomenul de înflorire algală și zosaprobă în care procesul de autoepurare este avansat iar cantitatea de oxigen nu scade sub 50 % din saturație. În apele mezosaprobe sunt prezente cianobacterii ca Oscillatoria, Phormidium, diatomeele: Nitzschia, Cyclotella, ciupercile: Leptomitus lacteus, Fusarium aquaeductum și de asemenea nevertebrate ca: hirudineul

(Herpobdella octoculata) și melcul (Sphaerium corneum).

Indicatorii biologici caracteristici apelor mezosaprobe sunt: cianobacteriile Mycrocystis, Oscillatoria nostoc, diatomeele Melosira, Diatoma, Fragilaria, flagelatele Synura uvella, Uroglena volvox, ciliatele Paramecium, Didinium, Vorticella, oligochetele Dentrocellum lacteum, Stylaria lacustris, gasteropodele Ancylus fluviatilis, Pisidium cinereum.

c. Zona polisaprobă corespunde unor ecosisteme cu ape lipsite parțial sau total de oxigen dizolvat, care au un conținut maxim de substanțe organice sub formă de proteine nedescompuse.

Indicatorii biologici specifici acestei zone sunt: bacteriile (Beggiatoa alba, Thiothrix nivea, Chromatium okenii, Sphaerotilus natanus), cianobacteriile (Anabaena constricta, Oscillatoria chlorina), ciliatele (Metopus contortus, Caenomorpha medusula, Saprodinium dentatum), viermii tubicifizi (Tubifex tubifex) și chironomidele (Chironomus thumi).

Acest sistem al saprobiilor elaborat de Kolkwitz și Marsson a suferit numeroase critici și modificări, însă a fost păstrat criteriul de bază conform căruia aprecierea calității apelor este reprezentată de capacitatea organismelor de a răspunde în mod specific la condițiile de mediu prin toleranța sau intoleranța față de variația acestora (Brezeanu, 2002).

O nouă metodă de evaluare folosind sistemul saprobiilor a fost elaborată de Sladecek în anul 1963, apele fiind clasificate în patru categorii:

ape catarobe (nu au suferit niciun fel de modificare a calității);

ape limnosaprobe (au suferit o impurificare cu substanțe biodegradabile);

ape eusaprobe (cu un conținut ridicat de substanțe organice fermentescibile);

ape transsaprobe (cu o încărcare în substanțe toxice, radioactive).

Un alt cercetător care a revizuit sistemul saprobiilor conceput de Kolkwitz și Marsson a fost Liebman, care, aducând modificări listei bioindicatorilor de calitate a pus un accent mai mare asupra microorganismelor-protozoare și a redimensionat zonele de saprobitate stabilite inițial obținând patru clase de calitate:

clasa I de calitate caracteristica zonei oligosaprobe (impurificare foarte slabă);

clasa a II-a de calitate corespunzătoare subzonei mezosaprobe (impurificare

potrivită);

clasa a III-a de calitate caracteristica subzonei mezosaprobe (impurificare

puternică);

clasa a IV-a de calitate corespunzătoare zonei polisaprobe (impurificare foarte

puternică);

Cea mai eficientă metodă ce are la bază sistemul saprobiilor a fost elaborată de Pantle și Buck (1955) și constă în atribuirea unor valori numerice de la 1 la 4 fiecărei zone de saprobitate, astfel: valoarea ”1” este pentru zona oligosaprobă,valoarea ”2” este pentru zona mezosaprobă,valoarea ”3”este pentru zona mezosaprobe și valoarea ”4”este pentru zona polisaprobă.

În România, Marcoci (1966) a stabilit gradul de impurificare a apelor, respectiv starea de calitate, prin evidențierea structurii populațiilor de viermi oligocheți.

Modificări importante ale ecosistemelor acvatice se datorează atât surselor de impurificare cât și executării unor lucrări hidrotehnice cu scopul punerii în valoare a potențialului hidrotehnic (Motaș, 1930; Mălăcea, 1969; Apostol, 1972; Zamfir și colaboratorii, 1972).

Anghel, V. și Ujvari, I. au încadrat toate cursurile de apă de pe teritoriul României (1957) în tipuri hidrochimice în funcție de compoziția chimică a acestora (dominarea anionilor și gradul de mineralizare), astfel:

ape carbonatate (anionul carbonat CO32- este dominant);

ape sulfatate (anionul sulfat-SO42- este dominant);

ape clorurate (anionul cloruri-Cl- este dominant);

ape cu mineralizare redusă (sub 200 mg/l);

ape cu mineralizare mijlocie (200-500 mg/l);

ape cu mineralizare ridicată (500-1000 mg/l).

În funcție de aceste tipuri a fost stabilită raionarea hidrochimică a râurilor, remarcându-se ca dominant, raionul apelor bicarbonatate care cuprinde 73% din teritoriul României (Ujvari, 1972). Cercetările ulterioare au demonstrat ca 90% din teritoriul României este ocupat de ape bicarbonatate calcice (Gâștescu, 2009).

Condiționate atât de compoziția rocilor și a solurilor bazinelor de recepție cât și de condițiile climatice și activitatea umană, tipurile hidrochimice menționate anterior sunt specifice fiecărei unități de relief. Astfel, în zonele de câmpie dominante sunt apele bicarbonatate, sulfatate, clorurate și cu o mineralizație cuprinsă între 600-1000 mg/l iar în zonele muntoase predomină apele bicarbonatate, co o mineralizație în jur de 100 mg/l.

O altă contribuție importantă în vederea cunoașterii calității apelor de suprafață, a avut-o profesorul Trufaș, (1975, 1977, 1980, 1991), care alături de alți cercetători a elaborat studii cu

privire la compoziția chimică a apelor de suprafață, metode de clasificare și prioritizare a surselor de impurificare ale acesteia.

Există numeroase tipuri de evaluări ale calității apelor de suprafață, în special în funcție de compoziția chimică, ce impun o anumită sistematizare, însă nu există o clasificare simplă, unanim acceptată.

Chase Palmer (1911) a realizat clasificarea apelor de suprafață din punct de vedere a grupării ionilor (expimați în procent-echivalent) ce se găsesc în apă în 5 clase: clasa I cuprinde apele alcaline; clasa a II-a conține ape neutre, clasa a III-a include apele dure, clasa a IV-a reprezentată de ape sărate și clasa a V-a apele acide (Trufaș, 1975).

O altă clasificare realizată de V.A. Sulin (1948) a condus la 4 tipuri de ape de suprafață în funcție de raporturile între anioni și cationi, și anume: tipul I caracterizat de apele sulfato-sodice, tipul II reprezentat de apele hidrocarbonato-sodice, urmează tipul apelor cloruro-magneziene (III) și cloruro-calcice (tipul IV).

Interpretarea din punct de vedere calitativ a apelor de suprafață realizată numai după prezența anionilor și cationilor nu oferă suficiente indicii cu privire la sărurile existente în apă (Florea, 1961). Pornind de la această ipoteză, Florea, N. clasifică apele de suprafață în trei categorii (ape de tip continental, marin și ape acide), ținând seama de patru criterii: gradul de mineralizare, compoziția anionică, cationică și salinitate.

Ulterior, cercetările au fost extinse asupra ecosistemelor acvatice și malurilor, stabilindu-se legături importante între peisajul înconjurător și ecosistentele acvatice.

Există o varietate de clasificări ale apelor de suprafață care sunt într-o continuă transformare pe măsură ce în urma cercetărilor efectuate, ies la iveală indicatori și criterii noi de delimitare.

În România, resursele de apă nu corespund întotdeauna calitativ și cantitativ din cauza unei proaste gestionări, a poluării și a lipsei unei infrastructuri de epurare (Bucureșteanu et al,

2008).

1.3. Abordarea româneasca a obiectivelor de referință privind calitatea apelor de suprafață

Principala resursă de apă de suprafață a României este reprezentată de rețeaua densă de râuri interioare ce însumează într-un an hidrologic circa 37 miliarde m3 (Antohi, 2002).

Inițial, în țara noastră, evaluarea calității apei în scopul administrării ei a avut la bază, în principal sau exclusiv, analiza indicatorilor fizico-chimici, metodele de evaluare biologică devenind în totalitate acceptate în anii ‟70 ai secolului trecut (Balaban, 2008).

Din punct de vedere legislativ, înainte de anul 1990, calitatea apelor de suprafață era impartita în trei categorii, după modul de utilizare, astfel:

categoria I – ape folosite pentru alimentarea cu apă a populației, în industria alimentară, la irigarea unor legume ce necesită apă de această categorie, la reproducerea și dezvoltarea salmonidelor sau ape care servesc ca locuri de îmbăiere și ștranduri organizate;

categoria a II-a – ape care servesc unor scopuri urbanistice și de agrement, în industrie (alte ramuri decât cea alimentară), la reproducerea și dezvoltarea fondului piscicol natural (ciprinide);

categoria a III-a – ape folosite în agricultură pentru irigații, ca sursă de alimentare pentru hidrocentrale și termocentrale (apă de răcire).

Pentru fiecare din aceste categorii s-au stability o serie de norme pe care apa trebuie să le îndeplinească la locul de utilizare. Bineînțeles că aceste norme sunt cu atât mai pretențioase cu cât categoria de utilizare este mai mică.

Cursurile de apă naturale sau amenajate, lacurile naturale și cele de acumulare au fost evaluate folosind următoarele grupe de indicatori de calitate:

indicatori fizici;

indicatori chimici;

radioactivitatea;

indicatori microbiologici;

indicatori specifici procesului de eutrofizare.

După cum se observa , predomină indicatorii chimici, singurii parametrii biologici și microbiologici determinați fiind: biomasa fitoplanctonică (în cazul lacurilor) și bacteriile coliforme totale.

De la primul standard de stabilire a categoriilor și condițiilor tehnice de calitate ale apelor de suprafață (STAS 4706-55), normativele naționale de evaluare a calității apei au evoluat, înglobând din ce în ce mai mulți indicatori.

În prezent, în România, apele de suprafață sunt evaluate în conformitate cu prevederile Normativului 161/2006 prin intermediul căruia se realizează clasificarea din punct de vedere ecologic și chimic pentru toate categoriile de ape de suprafață.

Acest Normativ a fost emis în baza prevederilor Legii apelor nr. 107/1996 cu modificările și completările ulterioare, ale art. 3 și art. 10 din Hotârârea Guvernului nr. 351/2005 privind aprobarea Programului de eliminare treptată a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe prioritar periculoase.

Starea ecologică pentru cele două categorii de ape de suprafață (râuri și lacuri) se realizează pe baza unor elemente de calitate biologice, microbiologice, fizico-chimice și pe baza unor poluanți specifici.

Starea chimică pentru cele două categorii de ape de suprafață (râuri și lacuri) este evaluată pe baza analizei impactului substanțelor prioritar periculoase (substanțe sintetice și nesintetice) reprezentate de ionii metalelor grele și de micropoluanții organici.

1.4. Evaluarea stării ecologice pentru râuri și lacuri

Protecția apelor de suprafață și a ecosistemelor acvatice prezinta ca obiectiv menținerea și îmbunătățirea calității și productivității biologice ale acestora, în scopul evitării unor efecte negative asupra mediului, sănătății umane și a bunurilor materiale.

Pentru categoria ”râuri” au fost definite 5 clase de calitate (Normativul 161/2006), după cum urmează:

clasa I de calitate, codificată prin culoarea ”albastră”;

clasa a II-a de calitate, codificată prin culoarea ”verde”;

clasa a III-a de calitate, codificată prin culoarea ”galbenă”

clasa a IV-a de calitate, codificată prin culoarea ”portocalie”;

clasa a V-a de calitate, codificată prin culoarea ”roșie”.

Pentru categoria ”lacuri naturale și de acumulare”, clasificarea s-a realizat ținând seama și de gradul de troficitate, rezultând astfel 5 clase de calitate (Normativul 161/2006):

clasa I de calitate (lac ultraoligotrof), codificată prin culoarea ”albastră”;

clasa a II-a de calitate, (lac oligotrof), codificată prin culoarea ”verde”;

clasa a III-a de calitate, (lac mezotrof), codificată prin culoarea ”galbenă”;

clasa a IV-a de calitate, (lac eutrof), codificată prin culoarea ”portocalie”;

clasa a V-a de calitate, (lac hipertrof), codificată prin culoarea ”roșie”.

Obiectivul de calitate ce trebuie atins și păstrat este reprezentat atât pentru râuri cât și pentru lacuri de clasa a II-a de calitate, starea foarte bună fiind atibuită unui fond de referință.

Elementele biologice și bacteriologice folosite în evaluarea stării ecologice a râurilor și lacurilor

Pentru categoria ”râuri”, elementele biologice de calitate analizate sunt reprezentate de plancton, alge bentonice și macrozoobentos (Tabelul 1)

Provenită din cuvântul grecesc ” plankter” (a rătăci), noțiunea de ”plancton” a fost folosită în ecologie pentru prima dată de Hansen (1887) și a fost definită ca totalitatea organismelor microscopice acvatice liber-plutitoare, cu o rezistență scăzută la influența curenților de apă.

Câțiva ani mai târziu (1908), Kolkwitz a definit plancton-ul ca ”ansamblu de organisme vegetale și animale, care în toată perioada ontogenetică sau numai în anumite stadii ale acesteia, se menține în stare de plutire liberă mai mult sau mai puțin pasivă, în masa apei” (Brezeanu, 2002).

În funcție de apartenența la unul din principalele regnuri, plancton-ul se clasifică în: fitoplancton, zooplancton și bacterioplancton.

Bentos-ul este format din grupe de organisme vegetale (fitobentos) sau animale

(macrozoobentos), care trăiesc pe sau în sedimente și care pot fi microscopice sau macroscopice.

Majoritatea prezinta afinitate pentru mediile acvatice bogate în materii organice, speciile de viermi și larve de insecte formând 75% din biomasa bentonică.

Organismele bentonice prezinta două roluri principale în ecosistemele acvatice:

accelerează circulația materiei în apa (sedimentul înmagazinează 70-90% din fosforul organic);

servesc drept hrană pentru multe specii de pești.

La suprafața sedimentului se dezvoltă fitobentos-ul format din alge microscopice, care pe de o parte folosesc substanțele minerale din sediment și le transferă în urmatoarea verigă trofică, iar pe de altă parte îmbogățesc zona în oxigen oferind condiții bune activității bacteriilor nitrificante.

Organismele din macrozoobentos, adică organismele nevertebrate macroscopice din ecosistemul unui râu, mai ales complexul de larve de plecoptere, efemeroptere, trichoptere și diptere reprezintă organisme bioindicatoare ideale.

Nevertebratele favorizează prin activitatea lor schimbul de minerale între sediment și apă, omogenizează sedimentul și consumă o bună parte din materiile sedimentate.

Evaluarea elementelor biologice are loc prin calculul indicelui de saprobitate (I.S.) sau index saprobic prin metoda Pantle-Buck (a), ale cărui valori se încadrează în intervalul 1-4.

(s x h)

I.S. =

h (a)

unde:

s = valoarea taxonilor bioindicatori;

h = frecvența absolută, respectiv numărul de indivizi aparținând fiecarui taxon din probă.

În funcție de valorile indicelui de saprobitate calculat pentru plancton și bentos au rezultat clasele ecologice de calitate pentru râuri (tabelul 1), starea ecologică stabilindu-se conform celei mai defavorabile situații.

Starea ecologică a lacurilor naturale și antropice a fost stabilită pe baza gradului de eutrofizare, prin analiza următorilor indicatori de calitate: Fosfor total, Azot mineral total, Biomasa fitoplanctonică și Clorfila ”a”. Limitele de încadrare ale acestor indicatori sunt prezentate în tabelul 2.

Procesul de eutrofizare se manifestă de cele mai multe ori în cazul apelor stătătoare (lacuri) și reprezintă îmbogățirea apei cu substanțe nutritive (în special compuși ai azotului și fosforului) rezultând o creștere accelerată a algelor și a plantelor acvatice superioare care modifica echilibrul organismelor prezente în apă și periclitează calitatea acesteia.

Dezvoltarea excesivă a algelor conduce la scăderea transparenței apei și la scăderea concentrației oxigenului dizolvat în apă, fenomene însoțite de dispariția faunei acvatice.

Clorofila ”a” ofera informații asupra biomasei și activității fotosintetice potențiale a algelor fiind un indicator reprezentativ al stării de troficitate.

Eutrofizarea este un proces ce se produce și în mod natural, dar foarte lent, însă sursele atropice de poluare au accelerat acest proces conducand spre degradarea mediului acvatic într-un timp foarte scurt.

Eutrofizarea accelerată a apelor de suprafață a devenit o problemă de mediu încă din anii '60’ și se datorează în principal supraalimentării apelor de suprafață cu nutrienți (azot și fosfor), având ca rezultat dezvoltarea algelor și macrofitelor din ecosistemele acvatice (Varduca, 1996).

Din punct de vedere al gradului de troficitate se disting trei tipuri de lacuri: oligotrof, mezotrof și eutrof (Chiriac, et. al, 1975), însă unii cercetători au introdus trepte suplimentare ale stadiilor trofice. Astfel, Vollenweider, după realizarea mai multor studii asupra lacurilor din Europa, a încadrat stadiul trofic în cinci clase (ultra-oligotrof, oligo-mezotrof, mezo-eutrof, eu-politrof și politrof), după concentrația principalilor nutrienți, situațiile extreme prezentându-se astfel:

lacuri ultra-oligotrofe caracterizate printr -o troficitate foarte scazută, o transparență ridicată (plancton puțin dezvoltat) și o productivitate biologică slabă determinată de sărăcia în substanțe nutritive (substanțe organice și compuși minerali ai azotului și fosforului);

lacuri politrofe ce conțin în stare dizolvată o cantitate mare de substanțe nutritive, ceea ce determină o dinamică intensă a biocenozelor acvatice.

Calitatea globală a lacurilor s-a apreciat pe baza ponderii indicatorilor de calitate din cadrul fiecărei grupe, starea de calitate finală stabilindu-se după grupa cea mai defavorabilă.

Elementele microbiologice de calitate reprezentate de indicatorii: Coliformi totali,

Coliformi fecali și Streptococi fecali sunt analizate numai în secțiunile de pe cursurile de apă și lacuri ce sunt utilizate ca surse de apă potabilă pentru alimentarea așezărilor umane. Valorile admise ale acestor indicatori nu trebuie să depășească valoarea zero absolut.

1 .5. Elementele de calitate chimice și fizico-chimice folosite în evaluarea stării ecologice a râurilor și lacurilor

Din punct de vedere chimic există mai multe criterii de grupare a compușilor care definesc condițiile de calitate ale apelor, diferențiate după:

– natura acestora (structura chimică);

– forma sub care se găsesc în mediul acvatic (solubilizat, suspensii, coloizi, absorbiți/adsorbiți în sedimente sau suspensii, bioacumulați de către biocenoze, sub formă liberă sau complexați);

– efectul toxic (indicatori generali/specifici de poluare);

– proprietăți (persistență, toxicitate, bioacumulare, efecte mutagene, teratogene, cancerigene);

– rolul jucat în ecosisteme acvatice (regim de oxigen, salinitate, nutrienți, capacitate de tamponare, metale grele, micropoluanți organici);

Deoarece, în circulația sa naturală, apa intra in contact cu un număr mare de minerale, substanțe organice și gaze, în hidrochimie indicatorii chimici de evaluare a apelor de suprafață se împart în 6 grupe: ionii principali (macrocomponenții), gazele dizolvate, elementele biogene, microelementele, substanțele organice dizolvate și substanțele poluante toxice.

În cadrul primei categorii a fost analizat doar indicatorul ”pH”, factor important pentru ecosistemele acvatice, care este definit prin activitatea (concentrația) ionilor de hidrogen din apă și exprimat matematic prin formula:

pH ;

În funcție de valoarea pH-ului, apele se clasifică în: ape acide (pH = 0 – 6), ape neutre (pH = 7) și ape bazice (pH = 8 – 14).

În general, apele naturale sunt caracterizate de o valoare a pH-ului cuprinsă între 6 – 8,5 (Trufaș, 1975), apele bogate în dioxid de carbon (CO2) prezintă un pH scăzut, iar cele cu un conținut scăzut în CO2 un pH ridicat, concentrația ionilor de hidrogen fiind direct proporțională cu cantitatea de acid carbonic (H2CO3).

Valorile extreme ale pH-ului înregistrate în apele de suprafață s-au dovedit a fi stresante pentru viețuitoarele acvatice (Diudea et. al., 1986), astfel speciile de Daphnia magna și

Gammarus nu se reproduc într-un mediu acid (pH 6), iar un mediu bazic (pH>8,5) conduce la o scădere a fecundității la o serie de specii de pești.

În vederea cunoașterii Regimului de oxigen al apelor au fost analizate particularitățile spațiale și temporale ale următorilor indicatori de calitate: oxigen dizolvat, consum biochimic de oxigen și consum chimic de oxigen.

Indicator important al calității apelor de suprafață, oxigenul dizolvat reprezintă cantitatea de oxigen dizolvată în apă și depinde de o serie de factori ca: temperatura apei, presiunea atmosferică, adâncimea, turbiditatea apei și cantitatea de materie organică în descompunere (Trufaș, 1980).

Consumul biochimic de oxigen (CBO5) este cantitatea de oxigen consumată de microorganisme în intervalul de timp de cinci zile, la o temperatură de 20oC necesară pentru descompunerea biochimică a substanțelor organice conținute în apă.

Consumul biochimic de oxigen variază direct proporțional cu cantitatea de substanțe organice conținute în apă și este influențat de acțiunea compușilor chimici reducători (Pătroescu, 1980).

Substanțele oxidabile din apă, sau consumul chimic de oxigen (CCO), sunt substanțele ce se pot oxida atât la rece cât și la cald, sub acțiunea unui oxidant.

Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant. Substanțele organice sunt oxidate la cald, iar cele anorganice la rece. Creșterea cantității de substanțe organice în apă sau apariția lor la un moment dat este sinonimă cu poluarea apei cu germeni patogeni.

Consumul chimic de oxigen prin oxidare cu bicromat de potasiu în mediu acid (CCO-Cr) reflectă în general 60-70% din încărcarea organică totală (inclusiv nebiodegradabilă).

CAPITOLUL II

MATERIAL ȘI METODE

2.1. Descrierea zonei

Depresiunea Vulcana situată în partea central-nordică a județului Dâmbovița, în dealurile subcarpatice, prezintă condiții geografice favorabile prin potențialul natural dat de poziția geografică ce oferă legături lesnicioase în toate direcțiile, de relieful cu dealuri și depresiuni – suport prielnic pentru activitățile umane, climatul de adăpost, vegetația și fauna diversificate, solurile fertile și nu în ultimul rând de izvoarele minerale, cu mare valoare terapeutică. Acesta este completat de potențialul antropic ce se definește prin vechimea așezării, specificul etnografic și cultural, complexul ecumenic construit în ultimul timp, zona constituind și o bază de plecare în excursii spre Masivul Bucegi. .

Potențialul natural Depresiunea Vulcana se încadrează în Subcarpații Curburii, respectiv Subcarpații Ialomiței, sectorul dintre Prahova și Dâmbovița, având o altitudine medie de 385m. Limitele comunei Vulcana Băi sunt marcate de cumpăna de ape a pârâului Vulcana, distanța față de Târgoviște fiind de 18km, iar față de Pucioasa de 12km. Căile de acces sunt: drumul național Târgoviște-Pucioasa-Sinaia, urmând traseul Târgoviște-Doicești-Lăculețe-Vulcana Băi, drumul județean 139A, cu traseul Târgoviște- Teiș-Șotânga-Vulcana Băi și drumurile nemodernizate spre Pietrari, în nord-vest și spre Moțăieni, în est.

Relieful. Această depresiune se află în bazinul hidrografic al pârâului Vulcana, pe cursul superior și mijlociu al acestuia și al afluenților săi principali, de stânga Vulcănița și Valea Largă, iar de dreapta Valea Câinelui și Vârlanul (fig.1). Depresiunea Vulcana se încadrează în aliniamentul Subcarpaților externi.Dealurile au culmi domoale, ce scad cu altitudinea de la nord la sud; 610m în dealul Mânăstirea în nord și 520m în Dealul Jidovului, în sud. Această scădere se înregistrează în toți Subcarpații Ialomiței și este pusă pe seama unor mișcări de înălțare cu amploare mai mică spre periferie. Pe direcția vest-est se observă înălțimi sensibil egale: 608 m în Dealul Mălăiștea, în vest și 645 m în Dealul Mitropoliei, în est.

Valea Vulcanei în cursul superior are un profil transversal în „V” ascuțit, pârâul având o pantă de scurgere accentuată, iar în cursul mijlociu se lărgește, prezentand multe meandre și apare ca un „V” deschis. Pârâul nu are debit mare, iar cursul este lent, nu are albie majoră. Contradicția dintre meandre și lipsa albiei majore se datorează faptului că, pe de o parte pârâul a atins profilul de echilibru, ca și Ialomița de care depinde, deci a început să meandreze, iar pe de altă parte pâraiele laterale, scurgerea din timpul ploilor, chiar și alunecările de teren îl obligă să transporte aluviuni în cantități mari, frânându-i forța de eroziune laterală și deci, formarea albiei majore.

Climatul de adăpost este pus în evidență de valorile temperaturilor moderate (temperatura medie anuală 9,4ºC, temperatura medie a lunii iulie 20,8-21,2ºC, temperatura medie a lunii ianuarie -2,0ºC), marile diferențe termice fiind atenuate de poziția dealurilor Mânăstirea, Mălăiștea și Jidovului în sudul Carpaților Meridionali, care sunt ca un scut în calea circulației generale a atmosferei. Un fenomen caracteristic depresiunilor se întâlnește și aici, anume inversiunea termică. S-a observat o diferență de temperatură de 2-3ºC, între vatra satelor ce se află la 330-350 m și dealurile limitrofe situate la 500-600 m, ceea ce determină înghețul mai devreme în sat față de dealurile înalte, bruma timpurie în sat sau înflorirea pomilor fructiferi și a viței-de-vie, mai devreme în sat.

Precipitațiile medii anuale au valori cuprinse între 650 și 850 mm, iar repartiția pe luni ne arată că acestea cresc începând cu luna februarie până în luna mai-iunie, când ating valorile cele mai mari, iar cele mai scăzute în octombrie-noiembrie. În sezonul rece o bună parte din precipitații cad sub formă solidă. Dacă urmărim zilele în care ninge constatăm că numărul acestora variază între 22-34 pe an, iar stratul de zăpadă se menține timp de 42-48 zile pe an. Topirea zăpezii se face lent, determinând acumularea unei cantități mari de apă în sol, care asigură dezvoltarea plantelor de cultură. Deplasarea maselor de aer se face dinspre Masivul Bucegi, prin culoarul Ialomiței, care este foarte larg și afectează inclusiv depresiunea Vulcana. O mare influență au și vânturile din N-E mai ales iarna, când aduc ninsori și temperaturi scăzute; vânturile de S-E se simt primăvara și vara și influențează creșterea temperaturilor.

Vegetația zonei Vulcana, variată în specii a suferit modificări și influențe în ultimul timp, în urma activităților antropice. Aici formațiunea principală este pădurea, extinsă pe dealurile ce limitează comuna, unde predomină speciile de foioase: gorun (Quercus petreae) frasin (Fraxinus excelsior), mesteacăn (Betula pendula), ulm (Ulmus foliacaea), pe versanții însoriți și fag (Fagus silvatica), pe cei umbroși. Subarboretul acestor păduri este alcătuit din lemn câinesc (Cornus mas), alun (Corylus avelana), păducel (Crataegus monogyna ), iar pătura ierbacee cuprinde specii de Carex pilosa, Melica uniflora și Asperula odorata. Zăvoaiele dezvoltate de-a lungul văilor sunt alcătuite din esențe moi: anin negru (Alnus glutinosa), plop (Populus nigra) și salcie (Salix alba). Pădurea care ocupă în prezent mari suprafețe reprezintă o mare bogăție și ar trebui exploatată rațional, dacă avem în vedere funcțiile sale de protecție a mediului: climatică și antipoluantă, hidrologică, sanitară, estetică și recreativă.

Fauna, destul de variată include specii de interes cinegetic și peisagistic: cerbul (Cervus elaphus), veverița (Sciurus vulgaris), căprioara (Capreolus capreolus), iar dintre păsări graurul (Oriolus oriolus), coțofana (Pica pica), privighetoarea (Luscinia luscinia) și potârnichea (Perdix perdix). Fauna acvatică este bogată, fiind reprezentată de scobar (Chondrostoma nasus ), mreană (Barbus barbus) și clean (Leuciscus cephallus).

Favorabile sunt și solurile ca rezultat al influenței și variației factorilor naturali, îndeosebi relieful, roca și condițiile climatice. Pseudorendzinele tipice, limitate ca extindere (clasa molisoluri) sunt soluri de culoare deschisă, cu fertilitate moderată, cu extindere pe dealuri și pe islazuri, fiind folosite ca teren arabil, mai ales pentru cultura porumbului, pășuni și fânețe și în pomicultură. Combisolurile formate pe roci bogate în calciu, pe relief recent sau întinerit prin inundații sunt utilizate pentru cultura porumbului, cartofului, pomicultură și viticultură. Solurile hidromorfe (sol gleic tipic), formate în condițiile excesului de umiditate de lungă durată sunt întâlnite în lunca pârâului Vulcana, sub Râpa Gherghinei, în punctul numit Mocirla, unde se află și un izvor atermal cu miros de pucioasă.

2. 2 . Planul de recoltare a probelor de apa

S-au stabilit doua statii de recoltare pe cursul de apa al paraului Vulcana , una la intrare in comuna Vulcana Pandele si una la iesire din comuna.

Pentru fiecare din cele doua statii s-au stabilit cate trei puncte de recoltare:

-ecosistem lentic drept (mal drept)

-ecosistem lentic stang

-ecosistem lotic

Probele au fost recoltate în anul 2014 în lunile iulie , noiembrie, februarie si aprilie 2015. Probele de apă au fost recoltate în recipiente din plastic cu dop de cauciuc perfect etanșate și au fost recoltate din trei puncte la intrare în comuna Vulcana Pandele și trei puncte la ieșire din comună și anume mal drept, mal stâng și mijloc.

Probele au fost recoltate în prima săptamână a fiecărei luni, în intervalul orar 700-900 iar temperaturile au fost masurate la locul de recoltare cu ajutorul unui termometru care apartine laboratorului de biologiea mediului al facultatii .

Modul de prelevare

Prin fixarea flaconului pe un suport special, care îi conferă greutatea necesară pentru a pătrunde cu ușurință sub nivelul apei; recoltarea se face pe firul apei, unde este cea mai mare adâncime, în amonte de orice influență a vreunui efluent și în aval, unde se realizează amestecul complet al receptorului cu efluentul.

Probele de apa s-au pastrat la temperaturi de 2-5 0C timp de 2-4 ore conform standardelor in vigoare iar transportul s-a efectuat astfel incat sa fie asigurata integritatea lor.

Analizele s-au efectuat în aceeași zi în laboratorul de Biologia mediului, determinându-se următorii parametrii: oxigenul dizolvat, CBO5 CCOMn, formele de dioxid de carbon (echilibrat, liber și agresiv) aciditatea, pH-ul și temperatura apei.

Notarea probelor

Probele au fost notate astfel: proba I- amonte MS – mal stîng, amonte Mij – mijloc , amonte MD – mal drept și proba II – aval MS – mal stîng, aval Mij – mijloc , aval MD – mal drept . Analizele s-au efectuat în laboratorul de biologia mediului al Facultății de Ingineria Mediului și Știința Alimentelor.

2. 3. Parametrii determinați și metodele de analiză.

Determinarea temperaturii

Măsurarea temperaturii apei se face la locul recoltării cu ajutorul unui termometru de laborator.

Determinarea pH-ului.

Principiul metodei: Metodele potențiometrice se bazează pe măsurarea diferenței de potențial între doi electrozi imersați în soluția de analizat. În potențiometria directă se măsoară direct potențialul de electrod ce apare între un electrod indicator și un electrod de referință.

pH-ul apei s-a determinat cu pH-metrul WTS.

Determinarea oxigenului dizolvat în apă

Principiul metodei: Metoda (Winkler) constă în fixarea oxigenului dizolvat pe hidroxid manganos, Mn (OH)2, precipitat în prealabil prin reacția dintre MNCl2 sau MnSO4, și ionii -OH- adăugați în proba de apă:

2 Mn (OH)2 + ½ O2 + H2O → 2 Mn (OH)3

Proba se acidulează, astfel încât:

2 Mn (OH)3 + 6 HCl → 2 MnCl3 + 6 H2O

Se adaugă apoi iodură de potasiu:

2 Mn Cl3+ 2 KI → 2 MnCl2 + 2 KCl + I2

Iodul liber, care a rezultat în urma reacțiilor se titrează cu tiosulfat de Na, în prezența amidonului:

I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 Na2I

Se obține deci tetraionatul de sodiu și iodura de sodiu

Calcularea rezultatelor:

– 1 ml tiosulfat de sodiu n/100 corespunde la 0,2 mg oxigen.

Cunoscând cantitatea de tiosulfat folosită putem deduce:

mg O2/l =

unde:

V1 = volumul de tiosulfat de sodiu folosit la titrare, ml;

V = volumul probei de apă, ml;

f = factorul soluției de tiosulfat de sodiu folosit la titrare;

0,2 = miligrame oxigen care corespund la 1 mililitru de tiosulfat de sodiu consumat la titrare;

1000 = factor de transformare din mililitri în litri.

Determinarea deficitului de oxigen din apă

Principiul metodei: se bazează pe diferența dintre cantitatea de oxigen în condiții de saturare la temperatura apei de analizat și cantitatea de oxigen găsită în apă.

Calcularea rezultatelor:

B = concentrația în oxigen a apei în condiții de saturație după tabelul lui Winckler la temperatura apei de analizat.

Determinarea consumului biochimic de oxigen (CBO5)

Principiul metodei: se bazează pe diferența dintre conținutul în oxigen din proba de apă lucrată la 2 ore după recoltare și aceea lucrată după 5 zile de la recoltare și incubare în condiții standard (la temperatura de 200C).

Calcularea rezultatelor:

CBO5 = A – B mg O2/l sau mg CBO5/ l = A – B

unde: A = mg O2/l în sticla A;

B = mg CO2/l în sticla B.

Determinarea substanțelor organice (oxidabile) din apă (CCO)

Figura 1. Determinarea substanțelor organice în laborator

Principiul metodei: determinarea oxidabilității în prezența permanganatului de potasiu constă în oxidarea substanțele organice într-un mediu acid în cazul în care conținutul în cloruri este de maximum 300 mg/l și în mediu alcalin în situația în care conținutul în cloruri depășește 300 mg/l.

Calcularea rezultatelor:

unde:

V = cantitatea în ml de permanganat de potasiu adăugată inițial în probă; 10 ml

V1 = ml de permanganat de potasiu 0,01 N folosiți la titrarea probei;

V2 = ml de acid oxalic adăugați în probă pentru decolorare; 10 ml

f = factorul soluției de permanganat de potasiu (de regulă este 1);

0,316 = echivalentul în mg KMnO4 a unui ml de soluție de KMnO4 0,01 N;

V3 = cantitatea de apă de analizat luată în lucru, în ml

Aciditatea totală

Principiul metodei: aciditatea totală se măsoară prin cantitatea de NaOH 0,1 N necesară pentru neutralizarea a 1000cm3 de apă de analizat.

Calcularea rezultatelor:

Act = , ml NaOH 0,1 N/dm3

unde:

Vp – volumul de apă pentru analiză, ml;

V – volumul de NaOH 0,1N folosit pentru titrare, ml;

f – factorul de corecție al soluției de NaOH 0,1 N;

1000 – factor de transformare din mililitri în litri.

Figura 2. Determinarea acidității

Determinarea concentrației de dioxid de carbon agresiv

Principiul metodei: pentru a putea urmări cantitatea de CO2 dizolvat în apă pornim de la principiul că CO2 liber (agresiv) transformă carbonul de calciu în bicarbonat. Acesta se poate titra cu HCl în prezență de metilorange ca indicator.

Calcularea rezultatelor:

Diferența care apare între cele două titrări ne arată volumul de HCl 0,1 N folosit la titrarea CO2 agresiv.

VHCl = VHCl 1 – VHCl 2

La calcul trebuie să ținem seama că 1 ml soluție de HCl 0,1N corespunde la 4,4 mg CO2.

Dacă se titrează 100 ml proba de apă, atunci: mg CO2/l = VHCl x 4,4 g

Figura 3. Determinarea dioxidului de carbon agresiv

Determinarea concentrației de dioxid de carbon echilibrat

Principiul metodei: Pentru a pune în evidență dioxidul de carbon echilibrat aflat în apă (din acidul carbonic) se procedează la titrare cu un exces cunoscut dintr-o soluție de NaOH, în prezența fenolftaleinei, până se obține o culoare de roz persistent.

Excesul de NaOH se titrează apoi cu HCl până la decolorarea soluției.

Calculul rezultatelor: mg CO2/l = = 11 (n – n0)

unde:

no= volumul soluției de HCL folosit, exprimat în ml

n = ml NaOH utilizați;

1 ml HCl 0,05 N = 2,2 mg CO2;

200 = cantitatea de apă în ml;

1000 = factor de transformare din mililitri în litri

Figura 4. Determinarea dioxidului de carbon echilibrat

Determinarea concentrației de dioxid de carbon din bicarbonați (CO2 total)

CO2 total = CO2 liber + CO2 legat sub formă de bicarbonați sau carbonați

Principiul metodei: cantitatea de CO2 total se poate determina prin titrare cu HCl, în prezența indicatorului fenolftaleină pentru carbonați (1) și metilorange pentru bicarbonați (2).

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2

Calcularea rezultatelor: HCO3- (mg/l) = = 61 x V x f

în care:

V= volumul în mililitri de HCl 0,1 N folosit la titrare;

f = factorul soluției de HCl;

6,1 = cantitatea de CO2 (HCO3-) corespunzătoare la 1 ml de HCl 0,1 N;

1000 = factorul de transformare din mililitri în litri;

100 = cantitatea de apă de analizat (ml).

Figura 5. Determinarea dioxidului de carbon din bicarbonați

2.4.Interpretarea statistică a rezultatelor obținute

Prelucrarea statistică a rezultatelor a fost făcută prin metoda regresiei matematice, care are avantajul că se poate aplica mediei rezultatelor și că poate corela mai mult de doi parametri o dată. Indicele de regresie are inclus în acest caz indicele de regresie al fiecărui parametru introdus în problemă. Acest tip de prelucrare statistică presupune o efectuare riguroasă a determinărilor, cu respectarea unor norme de recoltare identice a probelor din toate punctele de vedere, și o omogenizare corectă a materialului biologic ce urmează a fi prelucrat. Indicele de regresie arată dependența unui parametru de altul, cu atât mai mare cu cât valoarea lui este mai apropiată de 1, și cu atât mai mică cu cât valoarea lui se îndepărtează către 0,1. Dar în nici un caz valoarea acestuia nu poate coborî sub 0,1 și nu poate fi 1. Indicele de regresie indică o măsură statistică a corelației dintre două sau mai multe caracteristici luate în studiu.

Tehnica oferă posibilitatea determinării legăturii dintre două serii de valori a două caracteristici, exprimând legătura printr-o curbă teoretică a corelației; dreapta de regresie, parabola (cubica) de regresie. Nu s-a intenționat determinarea curbelor de regresie ci doar calcularea unui parametru al dreptei de regresie coeficientul de regresie, suficient pentru interpretările care au prezentat interes. Coeficientul de regresie măsoară cât de mare este schimbarea valorilor unei caracteristici (parametru biologic), ca urmare a creșterii unui factor de influență cu o unitate.

Graficele și calculul indicelui de regresie au fost efectuate cu meniul ,,Regression,, din userul Lotus 1-2-3 aflat în Microsoft EXCEL.

.

Capitolul III

CONTRIBUȚII PERSONALE PRIVIND EVALUAREA INDICILOR DE CALITATE AI APELOR NATURALE DE SUPRAFAȚĂ

III.1 Evoluția valorilor pH-ului, temperaturilor și a indicatorilor chimici și biologici studiați

Determinarea pH-ului s-a efectuat cu pH-metru WTS în laborator.

În figura următoare (figura 6) se poate observa că valorile înregistrate ale pH-ului nu au înregistrat valori extreme ele situându-se în jurul valorilor 6,90 și 7,95. Pentru toate cele șase puncte de recoltare, respectiv ecosistem lotic și ecosistem lentic amonte și aval valorile se încadrează în concentrația maxim admisă pentru categoria de apă din care face parte parâul Vulcana și anume categoria III, aceasta situânduse în jurul valorilor de 6,5 – 8,5. Valoarea maximă s-a înregistrat în luna iulie în punctul de recoltare mal stang aval, iar valoarea minimă s-a înregistrat în luna februarie în punctul de recoltare mal drept amonte .

Figura 6 . Valorile pH-ului paraului Vulcana

În figura 7. sunt reprezentate valorile dioxidului de carbon agresiv pentru toate punctele de recoltare. Pentru lunile iulie și aprilie s-au obținut valori apropiate situându-se în intervalul 0.44 – 1.76 mg/l.Cea mai mica valoare s-a inregistrat în luna iulie în punctele de recoltare mijloc amonte , mal stang aval si mijloc aval și în luna aprilie în punctele mijloc amonte , mal drept amonte si mal drept aval, aceasta fiind de 0,44 mg/l. Valoarea maximă a dioxidului de carbon agresiv s-a înregistrat în luna noiembrie aceasta fiind de 3.96 mg/l.

Figura 7. Concentrațiile dioxidului de carbon agresiv din apele parâului Vulcana

În ceea ce privește dioxidul de carbon liber se poate observa din figura următoare (fig.8) că în luna aprilie s-au obținut valorile cele mai mari, iar în luna iulie s-au obținut valorile cele mai mici. Maxima s-a înregistrat în punctele de recoltare mal stâng amonte , mal stang aval, mal drept aval , fiind aproape de 19,80 mg/l, iar minima în luna iulie în punctul de recoltare mijloc amonte .

Figura 8. Concentrațiile dioxidului de carbon liber din apele parâului Vulcana

Concentrațiile dioxidului de carbon din bicarbonați sunt reprezentate în fig. 9. Pentru toate punctele de recoltare s-au înregistrat cele mai mari valori în luna noiembrie , iar cele mai mici valori în luna februarie .

Valoarea maximă s-a obținut în punctul de recoltare mal stang amonte , aceasta fiind de 146.4 mg/l, iar valoarea minimă a fost de 85.4 mg/l în punctul mijloc aval.

Pentru lunile iulie și aprilie s-au înregistrat valori apropiate, nu au fost creșteri sau scăderi spectaculoase în ceea ce privește concentrația dioxidului de carbon din bicarbonați.

Figura 9. Concentrațiile dioxidului de carbon din bicarbonati din apele parâului Vulcana

În ceea ce privește oxigenul dizolvat (reprezentat în fig.10) se poate spune că s-au obținut creșteri de la o lună la alta a acestor valori. Cele mai mici valori s-au înregistrat în luna noiembrie, apoi au crescut ușor în luna iulie , au crescut seminficativ ân luna februarie, pentru ca mai apoi în luna aprilie să scada puțin.

Concentrația maximă s-a obținut în luna februarie pentru punctele de recoltare mijloc aval si mal stang amonte , aceasta fiind de 14,28 mgO2/l, iar valoarea minimă a fost de 5,04 mgO2/l în punctul mijloc amonte .

Figura 10. Valorile oxigenului dizolvat din apele parâului Vulcana

În figura 11. sunt reprezentate concentrațiile consumului biochimic de oxigen , pentru punctele de recoltare ecosistem lentic și lotic amonte și aval.

Concentrațiile consumului biochimic de oxigen pentru luna iulie, noiembrie și aprilie au înregistrat valori apropiate situânduse în intervalul 1.02- 3.43 mg/l, în schimb în luna februarie au fost înregistrate creșteri semnificative ajungând pâna la comcentrația de 4.85 mg/l, aceasta fiind valoarea cea mai mare obținută în punctele mal stâng amonte si mijloc aval.

Figura 11. Concentrațiile consumului biochimic de oxigen din apele paraului Vulcana

După cum se poate observa din figura următoare (fig.12) în luna iulie a anului 2014 s-au înregistrat valorile cele mai mari pentru substanțele organice . Valoarea maximă și minimă s-a obținut în punctul mal stâng amonte aceasta fiind de 40.76 mg/l în luna iulie și respectiv 19.90 mg/l în luna noiembrie .

Valorile minime s-au obținut în luna aprilie 2015, acestea situându-se în intervalul21.48 – 22.75 mg/l.

Concentrația maxima admisă este de 20 mgO2/l aceasta fiind depășită in toate lunile .

Figura 12. Valorile substanțelor organice din apele parâului Vulcana

În ceea ce privește aciditatea ( fig. 13.) apei putem spune că aceasta a obținut valori apropiate in toate lunile de recoltare .Valoarea maxima a fost de 2.9 mg/l inregistrata in luna februarie in punctul mijloc aval iar valoarea minima a fost de 1.4 mg/l inregistrata in luna februarie in punctul mal stang amonte si mal drept aval .

Figura 13. Valorile acidității din apele parâului Vulcana

Bibliografie

1. Allen.,A.P, Allen, R,J. ‐ Basin Analysis. Principle and applications, Second Edition,

1990

2. ALLISON R.J. (2002), Applied geomorphology: theory and practice. John Willey &

Sons, Chichester.

3. ANTOFIE T. (2007), Studiu climatic și topoclimatic în Subcarpații Ialomiței, Teză de doctorat, Universitatea din Oradea.

4. Ghidul de stabilirea a programelor de prelevare și analizare a probelor de ape uzate

NTPA 004/1997

5 . https://en.wikipedia.org/wiki/Myriophyllum_spicatum‎

6 . www.anpm.ro/Mediu/raport_privind_starea_mediului_in_romania

7. Practical information and Programmes, European Comission for Biotechnology, 1996

8. Nicolae Botnariuc, Ancheluță Vădineanu – Ecologie, Editura Didactică și Pedagogică.