Apa este foarte răspîndită în toate trei forme de agregare:
Apa este foarte răspîndită în toate trei forme de agregare:
Sub formă de gaz sau vapori de apă - ceaţa, aburi şi nori - în atmosferă,
Sub formă lichidă - în rîuri, mlaştini, lacuri, mări sau oceane,
Sub formă solidă - gheaţă.
Apa este principalul compus chimic din organismul unui om, reprezentand aproximativ 60% din greutatea noastra.
Apa este principalul compus chimic din organismul unui om, reprezentand aproximativ 60% din greutatea noastra.
Este la fel de importanta pentru metabolismul nostru ca si sangele, deoarece apa:
ne elibereaza corpul de toxine,
duce nutrientii la celule,
mentine temperatura corpului constanta,
lubrifiaza articulatiile,
constituie principalul mediu in care au loc majoritatea reactiilor chimice din organism si
ajuta la digestie.
norilor,
norilor,
ceţii,
ploii,
grindinei,
rouăi,
brumei,
zãpăzii,
lapoviţei
poleiului.
Timpul de existenţă în diferite faze ale circuitului variazã foarte mult:
Timpul de existenţă în diferite faze ale circuitului variazã foarte mult:
Apa poate exista în atmosferã doar câteva ore;
într-un lac sau rîu - zile sãptãmîni sau luni;
în calote glaciare, gheţari sau oceane - mii de ani.
Formula a fost propusă de italianul Stanislau Cannizzarro.
Formula a fost propusă de italianul Stanislau Cannizzarro.
Multe secole apa a fost consideratã ca un element: (apa,focul,pamintul,aerul).
Multe secole apa a fost consideratã ca un element: (apa,focul,pamintul,aerul).
În 1781, fizicianul englez H. Cavendish a arãtat cã apa se formeazã prin explozia unui amestec de hidrogen si oxigen, cu ajutorul scânteii electrice.
În 1783, Lavoisier a repetat experienţa, realizînd pentru prima dată sinteza cantitativã a apei. S-a stabilit atunci cã 2g de hidrogen se combinã cu 16g oxigen pentru a da 18g apã.
În 1805, Humboldt si Gay-Lussac au arãtat cã apa este formatã din douã volume de hidrogen si un volum de oxigen.
Apa naturalã constã în amestecul speciilor de izotopi ai oxigenului: 16O, 17O, 18O, cu cei trei izotopi ai hidrogenului: 1H, 2H, 3H. Combinarea acestora genereazã 18 specii de molecule de apã.
Apa purã este întotdeauna un amestec de apã usoarã (H2O) si de cantitãti extrem de mici de apã grea (D2O) si apã hipergrea (T2O).
OXIGENUL DIN ATMOSFERA ,FIXAT PRIN DIFERITE PROCESE DE OXIDARE ,ESTE REINOIT PRIN FOTOSINTEZA O DATA LA 2000 DE ANI ,IN TIMP CE DIOXIDUL DE CARBON DIN ATMOSFERA SI DIN APELE OCEANELOR ESTE REINOIT PRIN RESPIRATIE SI DESCOMPUNEREA MATERIEI ORGANICE O DATA LA CIRCA 300 ANI
OXIGENUL DIN ATMOSFERA ,FIXAT PRIN DIFERITE PROCESE DE OXIDARE ,ESTE REINOIT PRIN FOTOSINTEZA O DATA LA 2000 DE ANI ,IN TIMP CE DIOXIDUL DE CARBON DIN ATMOSFERA SI DIN APELE OCEANELOR ESTE REINOIT PRIN RESPIRATIE SI DESCOMPUNEREA MATERIEI ORGANICE O DATA LA CIRCA 300 ANI
ELECTRONUL GRAVITEAZA IN JURUL NUCLEULUI ATOMULUI CU O VITEZA DE 2000 KM/S, CU O ASTFEL DEVITEZA ELECTRONUL AR INCONJURA PAMANTUL IN 20 DE SECUNDE
- APA DE PLOAIE POLUATA (PLOAIA ACIDA)POATE AVEA UN pH=2,4 (ACELASI CU SUCUL DE LAMAIE) CEATA SI ZAPADA POT FI CHIAR MAI ACIDE.
salate, castraveti (95%)
salate, castraveti (95%)
rosii, morcovi (90%).
mere (85%)
cartofii 80%)
prin transpiratie (200 – 300 ml/zi),
prin transpiratie (200 – 300 ml/zi),
prin urina (1.000 si 1.500 ml/zi),
prin secretia lacrimala care contine 98% apa si 2% proteine, electroliti.
Apele naturale reprezintă nişte soluţii ale diferitelor substanţe
Apele naturale reprezintă nişte soluţii ale diferitelor substanţe
Prin compoziţia chimică a apelor naturale se subînţelege totalitatea gazelor dizolvate, a sărurilor minerale şi a substanţelor organice
Componenţii chimici ai apelor naturale se împart în 6 grupe:
Componenţii chimici ai apelor naturale se împart în 6 grupe:
Microelementele – toate metalele în afară de ionii principali şi de fier
Prezenţa acestor substanţe este necesară pentru funcţionare normală a organismelor vii
Substanţele organice dizolvate – formele organice ale elementelor biogene
Substanţele poluante toxice – metalele grele, produse petroliere, compuşii clororganici, agenţii activi de suprafaţă sintetici (AASS), fenolii ş.a.
Calitatea apelor naturale este determinată, în general, de totalitatea substanţelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele în suspensie şi organismele vii prezente.
Calitatea apelor naturale este determinată, în general, de totalitatea substanţelor minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele în suspensie şi organismele vii prezente.
Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu conventional de caracteristici fizice, chimice, biologice şi bacteriologice, exprimate valoric, care permit încadrarea probei într-o anumită categorie , ea căpătând astfel însuşirea de a servi unui anumit scop
Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu conventional de caracteristici fizice, chimice, biologice şi bacteriologice, exprimate valoric, care permit încadrarea probei într-o anumită categorie , ea căpătând astfel însuşirea de a servi unui anumit scop
Sistemul mondial de supraveghere a mediului ambiant prevede monitorizarea calităţii apelor prin trei categorii de parametri :
Sistemul mondial de supraveghere a mediului ambiant prevede monitorizarea calităţii apelor prin trei categorii de parametri :
- parametri de bază : temperatură, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili ;
- parametri indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuşi organo - halogenaţi şi uleiuri minerale ;
- parametri opţionali : carbon organic total (COT), consum biochimic de oxigen (CBO) detergenţi anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri , uleiuri totale, streptococi .
Indicatori organoleptici
Indicatori organoleptici
Indicatori fizici
Indicatori chimici
Indicatori biogeni
Indicatori biologici şi bacteriologici
Culoarea
Culoarea
Mirosul
Gustul
Turbiditatea se datorează particulelor solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală.
Turbiditatea se datorează particulelor solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală.
Temperatura
Radioactivitateaeste proprietatea apei de a emite radiaţii permanente alfa , beta sau gama.
Conductivitatease utilizază în aprecierea gradului de mineralizare
Concentraţia ionilor de hidrogen, pH
Oxigenul dizolvat (OD)
Oxigenul dizolvat (OD)
Consumul chimic de oxigen (CCO)
Consumul biochimic de oxigen (CBO)
Carbonul organic total (COT).
In majoritatea cazurilor, sărurile aflate în apele naturale sunt formate din următorii cationi:
In majoritatea cazurilor, sărurile aflate în apele naturale sunt formate din următorii cationi:
Ca2+, Mg2+, Na+, K+
anioni:
HCO3-, SO42-, Cl-.
Reziduul fix reprezintă totalitatea substanţelor dizolvate în apă, stabile după evaporare la 105°C, marea majoritate a acestora fiind de natură anorganică.
Reziduul fix reprezintă totalitatea substanţelor dizolvate în apă, stabile după evaporare la 105°C, marea majoritate a acestora fiind de natură anorganică.
Compuєi ai azotului:.
Compuєi ai azotului:.
Amoniacul
Nitriţii
Nitraţii
2. Compuşi ai fosforului
Fosfaţii
Duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+
Duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+
Duritatea temporară reprezintă conţinutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legaţi de anionul HCO3-, care prin fierberea apei se poate înlătura deoarece dicarbonaţii se descompun în CO2 şi în carbonaţi care precipită;
Duritatea permanentă reprezintă diferenţa dintre duritatea totală şi duritatea temporară, fiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legaţi de anionii Cl-, SO42- şi NO3-
#Acest tip de duritate persistă în apă, chiar după fierbere.
În analiza bacteriologică a apei au fost adoptaţi ca indicatori bacteriologici:
În analiza bacteriologică a apei au fost adoptaţi ca indicatori bacteriologici:
1.Numărul total de germeni
2.Bacilul coli.
Ionii de hidrogen există permanent în apă ca rezultat al autoionizării apei, conform reacţiei:
Ionii de hidrogen există permanent în apă ca rezultat al autoionizării apei, conform reacţiei:
H2O H+ + OH-
Concentraţia ionilor de hidrogen determină caracterul acid sau bazic al apei prin indicele de hidrogen (pH)
Valoarea pH-lui pentru apele de suprafaţă se schimbă în funcţie de intensitatea iluminării şi de temperatură
Schematic, bazinul acvatic sau un element al mediului apei naturale poate fi privit ca un reactor chimic dinamic:
Schematic, bazinul acvatic sau un element al mediului apei naturale poate fi privit ca un reactor chimic dinamic:
Schema globală de iniţiere radicalică biogenă a proceselor de autopurificare poate fi reprezentată în forma:
Schema globală de iniţiere radicalică biogenă a proceselor de autopurificare poate fi reprezentată în forma:
Biocenoză
M2+/M+ Si
H2O2 + DH2 OH
P
Surse
abiotice
În calitate de catalizatori pot participa ionii metalelor cu valenţă variabilă
Reducătorii pot rezulta şi ca produşi intermediari de transformare a substanţelor ce nu posedă proprietăţi reducătoare
În ecosistemele acvatice, nivelul trofic inferior îl ocupă algele
În ecosistemele acvatice, nivelul trofic inferior îl ocupă algele
Fitoplanctonul
Macrofitele
Următorul nivel trofic este reprezentat de către bacteriile heterotrofe
Bacteriile sunt consumate de către zooplanctonul filtrator
Bacteriile reprezintă componentul hrănitor principal şi al detritului
Cu cât organismul se află mai sus pe scara evoluţiei, cu atât sunt mai mari dimensiunile lui şi intensitatea specifică a schimbului de substanţe cu mediul exterior este mai mică
Biomasa brută a fitoplanctonului din Oceanul Mondial este de aproximativ 0,9. 109 tone, iar producţia de substanţa organică ajunge la 4,3.1011t-an
Substanţe organice dizolvate (SOD) se întâlnesc în mediul acvatic în concentraţii foarte mici
Faptul acesta este legat de implicarea substanţelor organice formate în aprovizionarea următorului nivel trofic (bacteriile heterotrofe)
Între alge şi bacterii există o legătură simbiotică:
Circuitul substanţelor biogene în ecosistemele acvatice
Circuitul substanţelor biogene în ecosistemele acvatice
Eutrofizarea reprezintă un proces natural de evoluţie a bazinului acvatic
Durata “vieţii” a bazinelor acvatice, în condiţii naturale, este de 10-100 mii ani
Eutroficarea antropogenă apare în urma încălcării echilibrului ecochimic şi datorită proceselor de autoreglare din ecosistemele acvatice ca urmare a acţiunilor antropogene
Schimbarea regimului hidrologic al râurilor
Schimbarea regimului hidrologic al râurilor
Schimbarea regimului termic
Suprasaturarea bazinului acvatic cu compuşi ai azotului şi fosforului – explozia de “înflorire” începe la un raport N/P≈10
Ionii metalelor sunt componenţii obligatorii ai apelor naturale
Ionii metalelor sunt componenţii obligatorii ai apelor naturale
Proprietăţile catalitice ale metalelor ca şi permeabilitatea pentru microorganismele acvatice depind de forme de existenţă ale acestora în ecosistemul acvatic
Trecerea metalelor din mediul acvatic în forma metal-complexă are trei urmări:
Poate avea loc creşterea concentraţiei totale a ionilor metalici pe seama trecerii lor în soluţie din depunerile de fund
Permeabilitatea membranară a ionilor complecşi se poate deosebi esenţial de permeabilitatea ionilor hidrataţi
În urma formării complecşilor, toxicitatea metalelor se poate schimba radical
Dacă în apă este prezentă faza solidă a metalului, atunci particulele microcoloidale se află într-un echilibru dinamic cu formele dizolvate ale metalului:
Dacă în apă este prezentă faza solidă a metalului, atunci particulele microcoloidale se află într-un echilibru dinamic cu formele dizolvate ale metalului:
(MXn)s (Mn)aq nX-
unde X- - ligandul anionic care formează complecşi insolubili
Astfel de liganzi pot fi OH-, Cl-, fosfat, carbonat, sulfură ş.a.
Acest echilibru este caracterizat prin produsul de solubilitate:
Ps [Mn][X-]n
Ecuaţia bilanţului pentru metalul M în prezenţa fazei solide Ms poate fi redată sub forma:
M0 (Mn)aq (ML) (MXn)s
unde (ML) - totalitatea formelor complexe ale metalului în mediul acvatic
În mediul acvatic se întâlnesc mai des compuşii Fe(III), fiind mai stabili termodinamic; Fe(II) se întâlneşte de obicei în apele subterane
În mediul acvatic se întâlnesc mai des compuşii Fe(III), fiind mai stabili termodinamic; Fe(II) se întâlneşte de obicei în apele subterane
Mărimea Ps pentru Fe(OH)3 este de 3,8.10-38
La pH 4, concentraţia formei aqua a fierului în echilibru cu hidroxidul este foarte mică
În intervalul de pH 4,5 - 5 fierul omogen din soluţie se găseşte, prioritar, sub forma bis-hidroxocomplexă Fe(OH)2
La pH>6 Fe3+ există sub forma tris-hidroxocomplexă:
Fe3+ + OH- Fe(OH)2+
Fe3+ + 2OH- Fe(OH)2+
Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3
Concentraţia maximă a formei dizolvate de Fe(OH)3 este de numai 2.10-7 mol/l
În apele naturale se întâlnesc mai des compuşii Cu(II)
În apele naturale se întâlnesc mai des compuşii Cu(II)
Dintre compuşii Cu(I), cei mai răspândiţi sunt Cu2O, Cu2S, CuCl, care sunt greu solubili în apă
În cazul Cu2+, mărimea Ps a hidroxidului este de 2,2,.10-20
Transformările acido-bazice ale formelor omogene de Cu pot fi reprezentate prin reacţiile:
Cu2’ + OH- CuOH
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
La pH 9, când este favorizată formarea hidroxidului de cupru, concentraţia maximă atinsă de formele omogene este de 10-6 M [Cu(OH)2]
În condiţiile pH-ului mediu al apelor naturale, concentraţia totală a cuprului fiind 10-6 mol/l, tot cuprul se va găsi în stare omogenă
În regiunea 7 < pH < 9 se formează, de obicei, monohidroxocomplexul
Una din caracteristicile principale ale apelor naturale, legată de formele de existenţă ale metalelor, este proprietatea de a forma complecşi (PFC)
Una din caracteristicile principale ale apelor naturale, legată de formele de existenţă ale metalelor, este proprietatea de a forma complecşi (PFC)
Aprecierea cantitativă a PFC se face prin cantitatea de ioni metalici pe care o poate lega apa sub formă de complecşi, exprimată în ioni gram/l
PFC depinde de:
natura metalului
prezenţa în apă a metalelor concurente care formează complecşi cu liganzii naturali
natura şi concentraţia liganzilor prezenţi în apă
pH-ul mediului acvatic
Concentraţiile tipice ale liganzilor micromoleculari din apele naturale sunt următoarele:
HCO3- (CO32-) - 3.10-3 M;
CH3COOH- 10-4M;
NH4(NH3) - 10-5M;
Si(OH)4 (SiO(OH)-3) - 5.10-4M;
H2PO4-(HPO42-) - 10-5M;
H2S(SH-) - 10-5 M
Liganzii naturali principali sunt fulvoacizii (FA)
Liganzii naturali principali sunt fulvoacizii (FA)
Datorită prezenţei în compoziţia FA a grupelor fenolice şi carboxilice, aceste substanţe formează cu ionii metalelor complecşi chelaţi stabili
În regiunea de pH 5-9 fulvoacizii se găsesc în apă sub formă de asociaţii alcătuite din câteva unităţi monomere cu masa moleculară de circa 300
Masa moleculară a FA creşte odată cu creşterea pH-ului, ajungând la câteva mii. Complecşii metalici formaţi cu acizi humici sunt de tip salicilic (a) sau ftalic (b):
În apele naturale mai sunt prezente diferite grupe de liganzi care se află la suprafaţa particulelor şi a biocenozei – liganzi de suprafaţă
În apele naturale mai sunt prezente diferite grupe de liganzi care se află la suprafaţa particulelor şi a biocenozei – liganzi de suprafaţă
Astfel de particule minerale, care conţin grupe hidroxil ca ligand, sunt:
OH OH OH
HO Si OH Al OH Fe OH
OH OH OH
Grupe funcţionale cu rol de ligand sunt prezente şi la suprafaţa humusului insolubil, detritului, celulelor microorganismelor: -R-OH, -R-COOH.
Echilibrul de formare a complecşilor ionilor metalici cu liganzii de suprafaţă Ls este descris formal de aceeaşi ecuaţie ca şi cu liganzii tipici:
Ks
(Mn+)aq + Ls (Mn+Ls)supr.
Procesele care duc la formarea H2O2 în apele naturale:
Procesele care duc la formarea H2O2 în apele naturale:
Pătrunderea H2O2 din atmosferă
Formarea radicalului superoxid sub acţiunea luminii solare
HO2 + O-2 O2 + HO-2
Reducerea bi-electronică a O2 până la H2O2 în procese redox-catalitice după o reacţie de tipul:
Cu2+/Cu+
O2 + DH2 D + H2O2
Emisia biologică de către alge şi unele bacterii
La formarea H2O2 pot contribui şi unii hidroperoxizi care rezultă din procesele fotochimice şi catalitice la oxidarea substanţelor organice cu oxigen singlet sau cu radicali liberi:
H2O
ROOH ROH + H2O2
Conţinutul de ROOH din apele naturale este de aproape 10 ori mai mic decât al H2O2
Concentraţia peroxidului de hidrogen din mediul acvatic suferă schimbări în cursul zilei, ceea ce demonstrează desfăşurarea proceselor de descompunere a H2O2, deopotrivă cu a celor de formare
Viteza de descompunere a H2O2 depinde de mai mulţi factori şi în primul rând de concentraţia H2O2, de prezenţa microalgelor şi de intensitatea radiaţiei solare
Viteza de descompunere a H2O2 depinde de mai mulţi factori şi în primul rând de concentraţia H2O2, de prezenţa microalgelor şi de intensitatea radiaţiei solare
Viteza reacţiilor biologice de descompunere a H2O2 este proporţională cu biomasa algelor:
wd = (αd,1 + αd,2[H2O2])B
iar
αd,1B = wr = αrB,
unde wr - viteza de formare a echivalenţilor reducători, consumatori ai H2O2 în reacţiile de dehidrogenare, proporţională cu biomasa algelor ;
αd,1, αd,2, αr - constantele efective de viteză ale proceselor corespunzătoare
Dacă apa naturală şi o cultură de alge sunt supuse acţiunii radiaţiilor solare UV şi se adaugă la această probă diferite concentraţii de H2O2, după un timp oarecare, indiferent de concentraţia iniţială a H2O2, în apă se stabileşte aproximativ aceeaşi concentraţie staţionară a H2O2
Dacă apa naturală şi o cultură de alge sunt supuse acţiunii radiaţiilor solare UV şi se adaugă la această probă diferite concentraţii de H2O2, după un timp oarecare, indiferent de concentraţia iniţială a H2O2, în apă se stabileşte aproximativ aceeaşi concentraţie staţionară a H2O2
Cea mai importantă urmare a schimbării stării redox a mediului acvatic constă în apariţia, în apă, a factorilor toxici, până atunci necunoscuţi
Cea mai importantă urmare a schimbării stării redox a mediului acvatic constă în apariţia, în apă, a factorilor toxici, până atunci necunoscuţi
În calitate de bioindicatori pot servi infuzorii şi puietul de peşte în cele mai timpurii stadii de dezvoltare
Intoxicarea mediului acvatic poate fi legată de acţiunea unuia sau a câtorva factori redox de toxicitate:
Intoxicarea mediului acvatic poate fi legată de acţiunea unuia sau a câtorva factori redox de toxicitate:
Acţiunea nemijlocită a reducătorului ca toxic
Trecerea cuprului într-o formă biologic inaccesibilă şi, ca urmare, apariţia sistemelor enzimatice defecte
Lipsa din mediu a H2O2 ca oxidant exogen
Micşorarea proprietăţii de autopurificare a mediului acvatic şi acumularea substanţelor toxice
Formarea condiţiilor favorabile pentru apariţia şi înmulţirea microflorei patogene
Impurităţile pot fi împărţite în trei grupe:
Impurităţile pot fi împărţite în trei grupe:
Substanţe conservatoare, care nu se descompun sau se descompun foarte lent
ioni metalici, săruri minerale, compuşi hidrofobi de tipul pesticidelor sau hidrocarburilor din petrol;
autopurificarea are un caracter aparent
2. Substanţe biogene ce iau parte la circuitul biologic
formele minerale ale azotului şi fosforului, compuşi organici uşor asimilabili
autopuruficarea are loc pe seama proceselor biochimice
Substanţe dizolvate în apă şi care nu sunt incluse în circuitul biologic
toxine de provenienţa industrială sau agricolă
autopurufucarea se realizează prin transformarea lor chimică şi microbiologică
Deosebit de importante pentru autopurificarea mediului acvatic sunt:
Deosebit de importante pentru autopurificarea mediului acvatic sunt:
a) Procesele fizice cu transport de masă:
diluarea (agitarea)
transportul SP în bazinele de apă învecinate
evaporarea
adsorbţia (pe particule în suspensie şi depuneri de fund)
agregarea biologică
b) Transformarea microbiologică
c) Transformarea chimică:
hidroliza
fotoliza
oxidarea
Deoarece procesele evaporare-dizolvare deseori nu sunt în echilibru, pentru descrierea cinetică se folosesc diferite modele fizico-matematice
Deoarece procesele evaporare-dizolvare deseori nu sunt în echilibru, pentru descrierea cinetică se folosesc diferite modele fizico-matematice
Deosebit de mult se întrebuinţează aşa numitul model cu peliculă dublă
În cadrul modelului se poate calcula fluxul substanţelor prin suprafaţa de separare în funcţie de diferiţi parametri
Studiul cineticii proceselor de sorbţie a arătat existenţa a două stadii:
Studiul cineticii proceselor de sorbţie a arătat existenţa a două stadii:
K1 K2
PW Ps1 Ps2
În prima etapă, sorbţia substanţei decurge repede şi reversibil (sorbţia la suprafaţă)
Pătrunderea în continuare a substanţei în interiorul particulei macromoleculare solide de solvent organic este un proces lent şi poate decurge câteva zile
Partea de substanţă adsorbită pe suprafaţă variază de obicei în intervalul 0,35 - 0,6
Sorbţia multor impurităţi, cu o solubilitate în apă mai mică de 10-3 M, reprezintă unul din procesele principale de îndepărtare a lor din faza lichidă
Pentru pesticidele clororganice, policlorbifenolii, hidrocarburile poliaromatice , sorbţia este cel mai eficient proces de autopurificare a mediului
Transformarea microbiologică a SP este socotită una din principalele căi de autopurificare a mediului apos natural
Transformarea microbiologică a SP este socotită una din principalele căi de autopurificare a mediului apos natural
Procesele microbiologice biochimice includ câteva tipuri de reacţii cu participarea enzimelor oxido-reducătoare şi hidrolitice (oxidaza, oxigenaza, dehidrogenaza, hidrolaza ş.a.)
Temperatura optimă pentru desfăşurarea proceselor de biodegradare a SP este de 25-30 °C
De regulă, constanta vitezei de transformare microbiologică a impurităţii se corelează cu constanta vitezei de hidroliză a substanţei în mediu bazic:
lg kB = a + b lg kOH
De regulă, se supun hidrolizei esterii, amidele acizilor carboxilici şi a diferiţilor acizi ce conţin fosfor; în acest caz apa participă în reacţie ca reactiv:
De regulă, se supun hidrolizei esterii, amidele acizilor carboxilici şi a diferiţilor acizi ce conţin fosfor; în acest caz apa participă în reacţie ca reactiv:
R1XR2 + H2O R1XH + R2OH
Drept catalizatori pot funcţiona acizii şi bazele dizolvaţi în apa naturală
Ca urmare, constanta vitezei de hidroliză a impurităţilor poate fi reprezentată sub forma:
kh = kW + kH[H]
unde kh- constanta bimoleculară a vitezei de hidroliză în prezenţa catalizatorului H ; kW-constanta vitezei de hidroliză a substanţei date în apă distilată
Relativ uşor hidrolizează compuşii organici ce conţin fosfor şi care posedă o activitate insecticidă mare
Transformările fotochimice ale SP în apele naturale pot avea loc ca rezultat al fotolizei directe sau sensibilizate cu radicali liberi şi particule activate
Transformările fotochimice ale SP în apele naturale pot avea loc ca rezultat al fotolizei directe sau sensibilizate cu radicali liberi şi particule activate
Fotoliza directă are loc dacă însăşi substanţa care absoarbe lumina suferă transformarea chimică
În cazul fotolizei sensibilizate, lumina este absorbită de sensibilizator şi excitaţia este transmisă de la primul receptor al energiei solare la substanţa ce suferă transformarea
În soluţii oxigenate, drept particule active intermediare de natură neradicalică, pentru reacţiile fotosensibilizate, servesc particulele excitate electronic ale sensibilizatorului şi oxigenul singlet
În soluţii oxigenate, drept particule active intermediare de natură neradicalică, pentru reacţiile fotosensibilizate, servesc particulele excitate electronic ale sensibilizatorului şi oxigenul singlet
Ultimul se formează prin transmiterea excitării de la molecula sensibilizatorului S:
S + h 1S 3S
3S+ O2 1O2 + S
1/0
1O2 O2 (0 2.10-6 s)
Între concentraţia particulelor excitate triplet 3S şi oxigenul singlet există relaţia [3S] 0,67[1O2]
Procesele de oxidare a impurităţilor în apele naturale pot fi de două tipuri:
Procesele de oxidare a impurităţilor în apele naturale pot fi de două tipuri:
Primul tip cuprinde procesele în care ionii metalici, aflaţi în formă oxidată, servesc drept reactivi de oxidare
Al doilea tip cuprinde procesele în care se realizează oxidarea impurităţilor de către radicali liberi şi alte particule reactive
Constanta efectivă de viteză a oxidării catalitice a impurităţilor (kK) :
Constanta efectivă de viteză a oxidării catalitice a impurităţilor (kK) :
kK = kM [M]
M
unde [M] - concentraţia efectivă a formei catalitic active a metalului M în apa naturală
Constanta efectivă de viteză a reacţiei de transformare a impurităţilor P sub acţiunea radicalilor:
kr = kR[R]
R
unde kR - constanta de viteză a reacţiei bimoleculare de interacţiune a radicalului R cu substanţa P
Constanta efectivă de viteză a reacţiei de autopurificare a mediului acvatic, în raport cu substanţa P:
kP = ki() = kb+ kh + f + kK + kr
i
unde - parametrii mediului (indicii b, h, , k, r corespund căilor de transformare a impurităţilor P: microbiologică, hidrolitică, fotochimică, catalitică şi radicalică)
Apele reziduale sunt apele folosite pentru necesităţile casnice sau industriale şi care, datorită impurităţilor adăugate, şi-au schimbat componenţa chimică iniţială sau proprietăţile fizice.
Apele reziduale sunt apele folosite pentru necesităţile casnice sau industriale şi care, datorită impurităţilor adăugate, şi-au schimbat componenţa chimică iniţială sau proprietăţile fizice.
În aceeaşi categorie intră şi apele care se scurg de pe teritoriile urbane, suprafeţele industriale şi câmpurile agricole în urma căderii precipitaţiilor atmosferice
Consum pe zi:
Consum pe zi:
Ape uzate menajere
Ape uzate publice
Ape uzate industriale
Ape uzate de la unităţi agrozootehnice şi piscicole
Ape uzate rezultate din satisfacerea necesităţilor tehnologice proprii de apă ale sistemelor de canalizare
Ape uzate de la spălatul şi stropitul străzilor şi incintelor de orice natură
Ape meteorice
Apele uzate industriale după caracterul de poluare se împart:
Apele uzate industriale după caracterul de poluare se împart:
Ape uzate convenţional curate (nepoluate) necesită de a fi reutilizate în procesele tehnologice sau îndreptate în sisteme cu circuit închis de utilizare a apei
Ape uzate poluate necesită epurare în instalaţiile respective şi îndreptate, de regulă pentru utilizare repetată a apei
Evacuarea apelor epurate în reţelele de canalizare sau în receptorii de apă naturali necesită argumentare despre neputinţa utilizării lor la procesul de producţie
Apele uzate din industria chimică, organică, şi de sinteză
Apele uzate din industria chimică, organică, şi de sinteză
Apele uzate de la fabricarea coloranţilor şi a produşilor de sinteză fină
Apele uzate de la fabricarea unor produşi petrochimici
Apele uzate de la fabricarea substanţelor explozive
Apele uzate de la industrializarea lemnului
Apele uzate din industria petrolului
Apele uzate din industria textilă
Apele uzate din industria prelucrării pielii
Apele uzate din industria alimentară
Apele uzate de la fabricarea produselor de fermentaţie
Apele uzate de la prelucrarea deşeurilor animale şi vegetale
Apele uzate din industria minieră
Apele uzate de la extracţia şi prepararea minereurilor
Apele uzate din industria metalurgică şi siderurgică
Apele uzate din industria materialelor de construcţii
Apele uzate de la centralele termoelectrice
După felul acţiunii asupra bazinelor acvatice se pot distinge următoarele forme de poluare:
După felul acţiunii asupra bazinelor acvatice se pot distinge următoarele forme de poluare:
La deversarea în bazin, apele uzate nu trebuie să încalce sistemul de autopurificare a mediului acvatic
Apa uzată nu trebuie să aibă toxicitate în raport cu vieţuitoarele mediului acvatic
Apele uzate nu trebuie să încalce procesele oxido-reducătoare, din interiorul bazinului, care determină starea redox a mediului acvatic natural
O metodă de bază pentru aprecierea calităţii apei este biotestarea ei prin observarea acţiunii acesteia asupra anumitor organisme-test
O metodă de bază pentru aprecierea calităţii apei este biotestarea ei prin observarea acţiunii acesteia asupra anumitor organisme-test
Pe baza datelor de biotestare, în scopul atingerii valorii biologice depline a apei în bazinele acvatice este necesară diluarea apelor reziduale cu apă curată după curăţirea lor biologică, în proporţia următoare:
- apele reziduale casnice şi gospodăreşti care conţin detergenţi fără amestec de ape industriale - de 10 ori
- apele reziduale industriale, care conţin substanţe specifice deosebit de toxice - de 25 ori
- industria de celuloză şi hârtie - până la 100 sau, după o prelucrare specială, până la 50 ori
- unele ape din industria de producere a cauciucului - până la 1000 ori
Însumând toate întreprinderile N, apa care ajunge în colectorul instalaţiei de epurare orăşeneşti (IEO) corespunde volumului:
Însumând toate întreprinderile N, apa care ajunge în colectorul instalaţiei de epurare orăşeneşti (IEO) corespunde volumului:
Rezultă că, prin amestecarea cu alte ape, fiecare scurgere locală se diluează de Kij ori:
Dacă apa uzată vij are în ea substanţe toxice şi diluarea ei de Kij ori nu duce la detoxifiere, atunci se impune epurarea selectivă a apei din scurgerea locală ij
Metodele biologice de epurare a apelor uzate cu conţinut ridicat de substanţe organice, cu ajutorul microorganismelor:
Metodele biologice de epurare a apelor uzate cu conţinut ridicat de substanţe organice, cu ajutorul microorganismelor:
Aerobe
Anaerobe
Combinate
Aceste metode se aplică pentru mineralizarea substanţelor organice dizolvate în apele uzate
Aceste metode se aplică pentru mineralizarea substanţelor organice dizolvate în apele uzate
Cea mai simplă metodă biologică aerobă de epurare se derulează în condiţii naturale (bazinul acvatic sau sol)
În rezultatul oxidării substanţelor organice de către microorganisme:
Hidraţii de carbon CO2 + H2O
Azotul din proteine:
R–CHNH2–COOH NO3- + CO2 + H2O
S SO42-
P PO43-
Lacurile biologice sunt nu prea adânci, create artificial pentru epurarea biologică a apelor uzate pe seama proceselor de autopurificare
Lacurile biologice sunt nu prea adânci, create artificial pentru epurarea biologică a apelor uzate pe seama proceselor de autopurificare
Condiţii favorabile pentru oxidarea substanţelor organice:
Adâncime mică
Încălzire şi insolaţie
Plante acvatice şi microalge (satură stratul de apă cu oxigen)
Animale inferioare (mănâncă bacteriile)
Neajunsurile lacurilor biologice:
Necesitatea existenţei de terenuri pentru organizarea lor
Costul ridicat
Posibilitate limitată de curăţire
Caracter sezonier de epurare efectivă
Schema tip a unei staţii de epurare a apelor uzate orăşeneşti:
Schema tip a unei staţii de epurare a apelor uzate orăşeneşti:
1 – reţea (curăţire gunoaie); 2 – deznisipător; 3 – decantor primar; 4 – utilizare depuneri solide; 5 – bloc de prelucrare a scurgerilor limpezite care alimentează epuratorul biologic; 6 – aerotanc; 7 – decantor secundar; 8 – nămol recuperat; 9 – utilizare exces de nămol activ; 10 – bloc de epurare a scurgerilor
Etapele procesului anaerob:
Etapele procesului anaerob:
Hidroliza compuşilor organici
Transformarea combinaţiilor organice complexe în acizi graşi, alcooli, aldehide
Fermentarea compuşilor organici simpli, cu formarea metanului, acidului carbonic, apei, hidrogenului, oxidului de carbon
Procesele anaerobe se desfăşoară în bazine de sedimentare obişnuite şi cu două nivele
Transformarea compuşilor cu azot are loc ca rezultat al proceselor biologice:
Transformarea compuşilor cu azot are loc ca rezultat al proceselor biologice:
NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O
NO2- + ½ O2 NO3-
În condiţii anaerobe are loc reducerea microbiologică a nitraţilor în procesele de denitrificare. În prezenţa alcoolului metilic ca donor de hidrogen această reacţie poate fi scrisă sub forma:
NO3- + CH3OH N2 + CO2 + H2O
1 - Rezervor de colectare a apei. Conþine argilã, alge, bacterii. 2 - Saturator. fierul dizolvat este oxidat, formând un precipitat. 3 - Bazin de amestec. Se adaugã sulfat de aluminiu pentru a precipita argila ºi clor pentru a distruge bacteriile. 4 - Bazin de sedimentare. Particulele de argilã se depun. 5 - Filtrare. Apa este filtratã prin straturi de nisip fin. 6 - Bazin de clorurare. Se adaugã din nou clor pentru distrugerea bacteriilor. Clorul este un agent oxidant puternic ºi reacþioneazã cu bacteriile. 7 - Bazin de stocare. 8 - Toalete 33%; Chiuvete ºi baie 48%; Curãþenie 10%; Gãtit ºi bãut 1%.
1 - Rezervor de colectare a apei. Conþine argilã, alge, bacterii. 2 - Saturator. fierul dizolvat este oxidat, formând un precipitat. 3 - Bazin de amestec. Se adaugã sulfat de aluminiu pentru a precipita argila ºi clor pentru a distruge bacteriile. 4 - Bazin de sedimentare. Particulele de argilã se depun. 5 - Filtrare. Apa este filtratã prin straturi de nisip fin. 6 - Bazin de clorurare. Se adaugã din nou clor pentru distrugerea bacteriilor. Clorul este un agent oxidant puternic ºi reacþioneazã cu bacteriile. 7 - Bazin de stocare. 8 - Toalete 33%; Chiuvete ºi baie 48%; Curãþenie 10%; Gãtit ºi bãut 1%.
