VALORIFICAREA SI POLUAREA APELOR SUBTERANE

Rezervele de ape subterane prezinta o importanta economica deosebita. Prin pozitia lor in interiorul scoartei terestre, prin filtrarea multor impuritati odata cu infiltrarea si printr-un plus de protectie pe care il asigura situatia lor geografica, apele subterane au constituit, din cele mai vechi timpuri, sursa principala de alimentare cu apa potabila si menajera. In regiunile lipsite de scurgere superficiala sau cu o retea hidrografica saraca (zonele desertice si semiaride), in oaze, apele subterane reprezinta singurele resurse. Tot in aceste regiuni, practic numai apele subterane sunt exploatate prin foraje de mare adancime.

In anumite regiuni vulcanice sau cu procese metamorfice intense, o parte din apele subterane prezinta caracteristici aparte de mineralizare, temperatura si presiune. Putem vorbi in acest caz de ape minerale sau termale cu o larga gama de intrebuintari terapeutice sau pentru termoficare.

Izvoarele minerale

In regiunile in care apele subterane au dizolvat cantitati importante de substante din roci, concentratia acestora este mult mai mare decat in situatiile normale. Descarcarea apelor puternic mineralizate prin deschideri naturale sau provocate constituie izvoare minerale. Prin proprietatile terapeutice pe care  le au asupra organismului, o mare parte dintre apele minerale au un rol curativ. Elementele curative specifice din apele minerale  sunt: fierul, arseniul, iodul, substante radioactive, bromul etc. In plus, unele ape minerale, provenite de la adancimi mai mari au temperaturi ridicate, fiind denumite termale. Uneori, apele curative nu au o mineralizare deosebita, dar anumite elemente pe care le contin au proprietati terapeutice. Se poate constata ca intre  apele minerale  si cele curative exista unele deosebiri, desi termenul „ape minerale” este mai frecvent utilizat.

In acceptiunea de „curative” prezentam aici apele (izvoarele) minerale.

Continutul de substante chimice din apele minerale este foarte diferit si se gaseste fie sub forma de ioni = electroliti (in cele mai frecvente cazuri), fie sub forma  coloidala  (mai rar), in cazul silicei si a hidroxidului feric.

Sunt frecvente clorurile, bromurile, iodurile, bicarbonatii, sulfatii, fosfatii, sulfurile de Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺ sau  Fe⁺⁺⁺, combinatii cu Ba⁺⁺, S⁺, Al⁺⁺⁺.

Se considera ca minerale (curative) apele care au o concentratie de cel putin 0,5 gr/l sau (500 mg/l). Substantele minerale din apele termale provin, in principal, din sol si din subsolul in care sunt cantonate. O parte dintre ele sunt si de provenienta interna: bromul, clorurile, iodul, sulfatii, hidrogenul sulfurat.   Fluorul provine numai din apele juvenile. In afara de solutii, in apele minerale se intalnesc si vapori de apa si gaze libere, cel mai frecvent CO₂, si N, apoi mai rar:  He, Ne, Ar, H₂S, O₂  si  H₂.

Clasificarea apelor ca minerale se face in functie de diferite concentratii limita ale substantelor pe care le contin (in mg/l):

- CO₂ liber . 250                   - Alcalinitate - 4 milivali

- Li⁺          ..      1                  - Emanatii radioactive 25 UM

   (unitati Mache)

- Sr⁺         ..     10                  - Temperatura   +20 ^oC

- Ba⁺        ..       5

- Fe^2+,3+    10

- I⁺          …   1

- Br         .   5

- Fe⁺        .  2

-  HAsSO₄     .  1 (acid arsenic)

-  HAsSO₂        1 (acid metaarsenios)

-  Sulf  total, titrat . 1

Calitatile terapeutice ale apelor minerale (curative) sunt reprezentate prin:

-       presiunea osmotica – izotonica = cu a sangelui uman;

                                -  hipotonica  < a sangelui uman;

                                 - hipertonica > a sangelui uman;

-       gradul de ionizare (disociere electrolitica);

-       alcalinitatea;

-       aciditatea;

-       starea coloidala;

-       temperatura – foarte diferita . Cand T > 20^oC, apele se numesc termale si se clasifica astfel:

                             - reci -                  1 –  20^oC;

                                        - hipotermale-    20 –  35^oC;

                                        - mezotermale-   35 –  50^oC;

                                        - hipertermale-   50 – 100^oC; 

- radioactivitatea.

1.1. Clasificarea izvoarelor minerale

Criteriul de baza de clasificare il constituie mineralizarea, iar temperatura are un rol secundar. Se pot deosebi:

a. Ape oligominerale. Sunt slab mineralizate (1000 mg/l) si contin mai multe saruri (carbonati, sulfati, cloruri de Na⁺), apoi gaze (O₂, N₂). Apele sunt limpezi, fara miros si cu gust placut; sunt reci (9 – 15^oC: Balvanyos, Brosteni etc.) sau termale (Oradea, Felix, Moneasa, Toplita). Actiune terapeutica: sistemul nervos, aparatul locomotor, circulator, respirator.

b. Apele carbogazoase. Aceste ape sunt bogate in HCO₃ (gaz carbonic pana la 3000 mg/l) si mai sarace in saruri. Sunt slab bicarbonate, sodice sau calcice. Au gust placut si se gasesc la: Borsec, Bodoc, Zizin, Biborteni, Valcele, Harghita, Buzias.

c. Ape alcaline. Sunt bicarbonate cu cel putin 1000 mg/l. Se gasesc la Bixad, Borsa, Covasna (bicarbonate cu Na si K), Santimbru, Arcus, Tamaseie (alcalino – pamantoase cu Ca sau Mg), Valiuta, Strunga, Valeni de Munte (ape alcaline sulfatate) si ape clorurate sodice cu bicarbonat si clorura de Na. Apele alcaline contin mult HCO₃, sunt in general reci, au gust bun si sunt folosite in hiperaciditatea gastrica.

d. Ape clorosodice. Au o concentratie mare de saruri, in care predomina clorurile de Na, Ca, Mg, Li, K. Au gust sarat, acidulat si o raspandire larga: Ocnele Mari, Ocnita, Baltatesti, Tg. Ocna, Someseni, Cojocna, Sugatag etc. Pot fi reci sau termale. Se folosesc pentru cure de baut sau de bai.

e. Ape sulfatate. Contin anionul SO₄^2-  si cationii: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺. Se folosesc in cure de baut (purgative) si pentru bai: Amara, Bizusa, Breazu, Ivanda, Valiuta.

f. Ape sulfuroase. Se caracterizeaza prin prezenta sulfului sub forma de H₂S sau de sulfati de Ca, Mg. Apele sulfuroase pot fi sodice sau calcice. Au actiune terapeutica multipla si se intalnesc la Caciulata, Usturoi (Baia Mare), Valea Cainelui (Sinaia), Calimanesti, Olanesti, Bradet, Slanic Moldova.

g. Ape feruginoase. Contin peste 10 mg Fe/l apa. Mai contin Na, Ca, etc. sub forma de bicarbonati, sulfati,  cloruri, CO₂. Se gasesc la Tusnad, Poiana Negri (cu mult CO₂), Covasna, Iacobeni, Vatra Dornei, Dorna Candreni, Sarul Dornei (cu As). Se folosesc pentru cura interna si bai. Au gust astringent, specific.

h. Ape radioactive. Se intalnesc in zona rocilor acide (grandiorite, granite): Baile Herculane, Lipova, Geoagiu, Sangeorz, Vatra Dornei.

1.2 Raspandirea apelor minerale

Apele minerale de diferite tipuri, ca temperatura si concentratie, se gasesc aproape pretutindeni pe glob.

In Romania ele sunt cantonate atat in depozite vulcanice sau cutate din zona montana, cat si in podisuri si campii, fiind legate de marile unitati structurale ale tarii (I.Preda si P.Marosi, 1974):

a. Podisul Moldovenesc: Apele minerale se gasesc in depozite de platforma (tortonian – sarmatiene si pliocene), bogate in sulfati si carbonati de sodiu, depusi in lagune. Climatul mai secetos a determinat aparitia a numeroase eflorescente saline. Apele sunt sulfuroase (Strunga, Breazu, Baiceni (Tg. Frumos), Danesti - Vaslui, Raducaneni, Tomesti, Harlau, Pascani etc.), magnezice (Breazu, Pungesti, Copou),  feruginoase (Tg. Bujor) etc.

b. Dobrogea: mai ales in Dobrogea de Sud, se intalnesc ape alcalino – sulfuroase in depozite jurasice la Topalu si Mangalia;

c. Limanurile Marii Negre – cuprind ape minerale provenite din apele marii inchise de perisipuri sau prin dizolvari ale rocilor: ex. L.Techirghiol, L.Agigea, L. Caraorman, L.Tasaul;

d. Campia Romana – in lacuri sarate: L. Sarat, L.Movila Miresei, L. Balta Alba, L. Balta Amara, L. Caineni, L.Batogu, L. Amara, L. Fundata, L. Strachina, lacurile: Ianca, Plopu, Lutu Alb, Chichinetu, Plasca, Tataru etc. Mineralizarea este determinata de climatul semiarid.

e. Carpatii Orientali: apele minerale sunt foarte variate si raspandite in toate zonele acestui lant muntos.

-  in zona cristalino-mezozoica: Vatra Dornei, Dorna Candreni, Iacobeni, Poiana Negrii, Brosteni, Borsec, Tulghes.

-  in zona flisului cretacic: Hangu, Ghimes, Bodoc, Sf. Gheorghe, Covasna, Predeal, Busteni, Sinaia.

-  in zona flisului paleogen: Tazlau, Moinesti, Tg. Ocna, Varbilau, Slanic Moldova, Nehoiu, Valeni de Munte.

-  in zona subcarpatica (neogena): Oglinzi, Baltatesti, Vanatori – Neamt, Manastirea Neamt, Iapa – Roznov, Grozesti, Vizantea, Reghiu, Jitia, Poiana Marului.

f. Lantul eruptiv Caliman – Harghita: se intalnesc emanatii si ape minerale:

-  emanatii: sulfuroase (Pestera Puturoasa), mofete (emanatii bogate in CO2, izvoare bicarbonate care degaja direct in atmosfera);

-  ape minerale: Bilbor, Tusnad, Malnas, Micfalau, Baile Turia, Toplita, Corund, Jigodin

 g. Carpatii Meridionali, mai ales pe valea Cernei si la Baile Herculane. In paleogenul de pe partea lor sudica, apele minerale se gasesc la: Sacele – Gorj, Calimanesti, Caciulata, Olanesti, Muereasca (la Nord de Olanesti), Cozia, Bivolari, Bradet – Curtea de Arges etc., iar in depozite neogene: Govora, Ramnicu Valcea, Ocnele Mari, Ocnita, Costesti (Valcea), Beghea (Campulung Muscel), Slanic, Glodeni, Targoviste;

h. In Muntii Apuseni: Geoagiu, Boholt, Moneasa, Vata;

i. In Depresiunea Transilvaniei: Sovata, Ocna Sibiului;

j. In Depresiunea Panonica: Baile Felix, Victoria, Buzias, Lipova;

k. In Maramures: Baile Coscini, Ocna – Sugatag, Viseu, Borsa.

         La toate aceste ape mai trebuie mentionate zacaminte de ape termale, situate la adancime mare in zona Timisoarei si la Bucuresti. Exista deja propuneri ca astfel de ape (deocamdata greu de exploatat) sa fie utilizate pentru incalzire.

Alimentarile cu apa

         In alimentarile cu apa, calitatile pe care trebuie sa le indeplineasca acestea, depind de destinatia lor. Apele folosite pentru baut sau pentru igiena corporala trebuie sa corespunda anumitor exigente igienice. Pentru alimentarile cu apa industriala conteaza mai putin continutul de microorganisme, dar prezinta importanta sarurile care precipita pe peretii cazanelor de aburi sau ai conductelor. In cazul valorificarii hidroenergetice, continutul de aluviuni in suspensie este cel mai important.

2.1. Calitatea apei potabile

a.       Continutul de substante organice, microbi, virusi, bacili trebuie sa fie nul.

b.      Sa fie proaspata, limpede, incolora, inodora, sa aiba gust placut, bine oxigenata.

            c. Mineralizare generala sub 500 mg/l ; sa contina ioni minerali utili pentru organisme: Cl, Na, K, Ca, Mg, I, in cantitati limitate.

         Continutul in alte saruri (cloruri de fier, sulf, mangan etc) este daunator.

         Carbonatii sunt utili in limite rezonabile:

-         aciditatea (ph) sa fie in limite normale;

-         sa nu contina compusi de: Pb, Cu, As – care sunt otravitori.

2.2. Ameliorarea apei potabile

Pentru utilizare ca ape potabile, apele naturale, oricat de curate ar fi ele, sunt supuse unor procese de ameliorare si tratare ca:

-       decantare;

-       filtrare, prin diferite tipuri de filtre;

-  sterilizare. Aceasta se poate efectua prin doua tipuri de metode: fizice (fierbere, raze luminoase, ozonizare si  chimice (clorinare, preclorinare inainte de fierbere, cloraminare, tratare cu apa de var);

-       scaderea duritatii prin procese fizice (expunerea la aer, agitarea, incalzirea, congelarea, electroosmoza) si prin procese chimice (prin adaos de solutii cu alte saruri, cu zeoliti);

-       scaderea continutului de fier si mangan prin caderea pe snopuri de nuiele;

-       tratarea apei colorate cu apa de var sau Na₂SiO₂;

-       suprimarea gustului si mirosului neplacut.

                  Apa astfel pregatita, se acumuleaza in rezervoare sau se trimite direct prin conducte in reteaua de distributie a localitatii.

2.3. Calitatea  apei folosite in industrie.

Pentru apa folosita in scopuri tehnologice  trebuie respectate, de asemenea, anumite caracteristici fizico-chimice si praguri limita la unii indicatori. Se are in vedere reducerea unor elemente care conditioneaza caracteristici ca:

 - duritatea apei: apa sa aiba o reactie neutra sau slab alcalina, sa fie lipsita de grasimi,  C02 liber, sulfati sau oxigen.

Apele dure precipita saruri de Ca si Mg pe peretii cazanelor si a conductelor care, cu timpul, se distrug;       

- coroziunea: respectiv capacitatea de a eroda partile metalice prin inlocuirea fierului cu hidrogenul din apa. Coroziunea este  accelerata de temperaturile mai ridicate si de curentii locali din conducte;

- spuma – este capacitatea unei ape care contine uleiuri, grasimi etc., de a face bule sau baloane de vapori la incalzire;

- causticitatea: proprietatea apelor alcaline de a distruge  fierul din  conducte si instalatii;

- agresivitatea apei, respectiv proprietatea de a afecta betoanele.

Toate aceste aspecte se au in vedere, pentru ca instalatiile sa fie fiabile si sa functioneze la randamentele proiectate.

Irigatiile si hidroamelioratiile.

De obicei irigatiile se efectueaza cu ape de suprafata care corespund mai bine din punct de vedere  termic. In situatiile in care nu exista o retea hidrografica permanenta care sa asigure  debite de irigare, sau apele superficiale sunt  poluate, se foloseste apa subterana. Conditiile minime pe care trebuie sa le indeplineasca apele pentru irigatii se refera la:

a. Temperatura: Se regleaza in bazine speciale de acumulare;

b. Compozitia chimica: Limita maxima normala pentru rezidiul fix (continutul total de saruri) este de 1700 mg/l. Uneori nu sunt daunatoare nici concentratii de 5000 mg/l (limita maxima), daca este vorba de anumite saruri agreate de plante. Cele mai daunatoare sunt sarurile de sodiu fiind admise in cantitati mici (Na₂C0₃<1000mg/l ; NaCl<2000mg /l; Na₂S0₄<5000mg/l). In schimb combinatiile cu azotul si fosforul sunt utile, contribuind si ca ingrasamant.

Pentru scaderea concentratiilor nedorite se aplica amendamente cu CaS0₄, care reactioneaza cu  Na₂C0₃ si cu Na₂SO₄, mai putin daunator.

Continutul chimic al apelor reprezinta, deci, un aspect  de care trebuie sa se tina cont in irigatii. In functie  de tipurile de saruri,  odata cu evaporarea apei, acestea se depun  in porii rocilor, sau urca prin capilaritate si modifica starea solului, pana ce il face neproductiv. Fenomenul se numeste saraturarea solurilor. Coeficientul care stabileste limitele concentratiilor  unor substante pentu ca apa sa fie  sau sa nu fie buna  pentru irigatii  este numit coeficientul de irigatie. Valorile limita au fost stabilite de V.A.Priklonski. Acest coeficient se calculeaza la toate analizele fizico-chimice efectuate la apele  subterane (in foraje). Categorile sunt :

Ka >18- ape foarte bune pentru irigatii;

Ka = 18- 6- pot fi utilizate  cu amendamente;

Ka =  6 -1,2 – pot duce la degradarea solurilor daca nu se dreneaza ;

Ka <  1,2 – ape nocive, care saratureaza solul.

c. Conditiile geologice si hidrogeolgice. Prezinta importanta, deoarece permeabilitatea are un rol important. In plus, adancimea Np  trebuie sa fie destul de mare  pentru a se evita inmlastinirile.

In legatura cu aplicarea  irigatiilor trebuie facuta  mentiunea ca sunt necesare metode care consuma cat mai putina apa, atat pentru economie, cat, mai ales, pentru a se evita  cresterea nivelului freatic normal al suprafetelor irigate de catre surplusul de apa. Astfel de situatii care au dus pana la inmlastinirea unor zone intinse s-au produs si in tara noastra (Baragan, Campia de SV etc.)

In ceea ce priveste hidroamelioratiile, in categoria carora  locul principal il ocupa desecarile, acestea constau, in principal, in colectarea si eliminarea excesului de apa de pe anumite terenuri. Inlaturarea apei in exces se face prin canale deschise si  drenuri de adancime care  intersecteaza  panza freatica.

Si in cazul desecarilor trebuie respectate norme tehnice precise privind adancimea canalelor sau a drenurilor, directiile de orientare a surplusului de apa  etc., in functie de scopul  lucrarilor (desecari agricole, pentru amenajari urbane, combaterea  alunecarilor de teren etc.).

Poluarea apelor subterane

Procesele de poluare a mediului inconjurator  au devenit tot mai frecvente, intense, complexe si de durata si ele afecteaza toate componentele acestuia. Poluarea a devenit o problema grava a omenirii, cuprinzand aerul, apa, solul, vegetatia si fauna si chiar spatiul cosmic. In cazul apelor subterane, poluarea acestora este si mai grava, din cel putin doua motive: acestea constituie principala sursa de alimentare cu apa potabila si pentru industria alimentara si durata mare a existentei fenomenului, odata instalat.

Se cunoaste faptul ca miscarea apelor subterane se face cu viteze reduse. Odata poluate, aceste ape raman periculoase mult timp (20-50 ani) dupa disparitia surselor de poluare.

Principalele surse de poluare a apelor subterane sunt:

- Apele evacuate din  unitati industriale, mai mult sau mai putin epurate,  care se infiltreaza prin talvegul si malurile  canalelor de evacuare pe sectoareale  neimpermiabilizate, dupa varsarea in emisari, sau prin  locurile prost  impermeabilizate si cu portiuni in care  betoanele (conductele) sunt fisurate sau distruse. Un exemplu il constituie starea proasta  a canalizarilor din majoritatea centrelor populate datorita vechimii lor mari. Intre noxele care patrund in panza freatica din apele uzate, industriale mentionam: fenoli, acizi, baze, produse petroliere, hidrogen sulfurat, cianuri, fier, metale grele (Cu, Zn, Pb, Hg) etc.;

- Apele tehnologice care se infiltreaza direct (din cauza pierderilor)  pe platformele industriale ;

- Folosirea ingrasamintelor chimice in agricultura, constituie o sursa activa de poluare a panzei freatice (prin spalarea lor de catre precipitatii si antrenarea spre adancime, prin infiltrare) cu amoniu, azotati, azotiti, fosfor etc.

- Complexele agrozootehnice, de la care se scurg si se infiltreaza in sol amoniac,  uree, diferite substante, hidrogen sulfurat, acizi etc.

- Circulatia auto intensa, care emana in atmosfera produse nocive, depuse apoi pe sol, spalate de ploi si infiltrate;

- Emisiile in atmosfera ale noxelor  industriale, care, ca si in cazul de mai sus, ajung pana la urma pe sol;

- Depozitele de gunoaie menajere, neamenajate in sistem ecologic, respectiv in bataluri bine impermeabilizate;

- Apele de suprafata poluate. Prin schimbul permanent de ape cu panza freatica, poluantii din rauri si lacuri ajung in apele subterane;

Dupa cum se poate constata, sursele de poluare ale apelor subterane si continutul noxelor sunt deosebit de variate si de complexe, iar calitatea acestora din unele zone este deja compromisa. Monitorizarea acestor situatii se efectueaza printr-o retea complexa de puncte de  prelevare a probelor si de efecture a analizelor chimice si biologice. In cadrul acestei  monitorizari distingem:

- analize efectuate de insasi agentii producatori in laboratoare proprii;

- analize efectuate de catre Directiile bazinalor de Ape;

- analize efectuate de organele sanitare. Au caracter judetean si se refera in genere la parametri speciali;

                  Intre toate unitatile care efectueaza analize exista o conlucrare permanenta. In tabelele de mai jos (tab. nr. 1; 2.; 3; 4) prezentam cateva rezultate ale unor analize efectuate pe platformele industriale Sofert – Bacau si Savinesti -  Roznov, si propagarea poluantilor in panza freatica  din aval (Zarnesti, Vanatori) 

Tabelul nr. 1  Situatia impurificarilor din perimetrul

S.C.. “Sofert” S.A.. Bacau

     

Tabelul nr. 2  Calitatea apei subterane in perimetrul

 S.C.”SOFERT” S.A. – 1992

Tabelul nr. 3 Cativa parametri de calitate a apelor freatice din perimetrul platformei industriale S.C. ”FIBREX”  S.A. SAVINESTI – 1988

(dupa datele Statiunii « Stejaru » Piatra Neamt)

Nota: CMA = concentratie maxima admisa, conform STAS.

                        Valorile concentratiilor sunt in mg/l.

Tabelul nr. 4 Influenta poluantilor din panza freatica din perimetrul industrial FIBREX – AZOCHIM asupra calitatii apelor freatice din aval