Judetul gorj

Factorii ce influenţează nitraţii din apele subterane

În vederea evaluării vulnerabilităţii unei ZHO, a fost determinat riscul de apariţie al nitraţilor în apa subterană. De fapt, prezenţa nitraţilor în apa subterană depinde de 3 factori:

• 
  contribuţia cu nitraţi de la suprafaţă către pânza de apă freatică;
  
• 
  distribuţia nitraţilor odată cu transportul cu apa subterană;
  
• 
  reacţiile redox, inclusiv scăderea concentraţiilor de nitraţi datorită reacţiilor de reducere a acestora.
  

Primul din aceşti factori, depinde în principal de surse externe de contaminare ce nu pot fi conectate la ZHO. Aceste surse externe pot fi poluare difuză cu nitraţi din agricultură (aplicarea gunoiului de grajd pe câmp), dar şi surse punctuale de poluare, de exemplu sisteme de canalizare defecte. Pe de altă parte, alimentarea corpurilor de apă freatică cu nitraţi este influenţată şi de spălarea acestora de pe profilul de sol.

Ceilalţi doi factori (transportul nitraţilor cu apa freatică şi reacţiile redox) sunt strâns legate de ZHO. În primul rând, distribuţia nitraţilor, atât pe orizontală cât şi pe verticală, va contribui la vulnerabilitatea unei ZHO. O ZHO va fi mult mai sensibilă dacă nitraţii percolează repede, de aceea ZHO-urile cu rate mari ale infiltraţiei vor fi considerate mult mai vulnerabile.
Distribuţia nitraţilor, şi astfel vulnerabilitatea, depind de asemenea şi de condiţiile redox din apa subterană. Nitraţii sunt stabili numai când în apa subterană există oxigen dizolvat. În condiţii aerobe, oxigenul ia parte la reacţiile de oxidare (ex: oxidarea piritei şi/sau a materiei organice), dar după îndepărtarea oxigenului, în condiţii anaerobe, nitraţii se vor comporta ca şi oxidanţi în cadrul acestor procese, rezultând astfel reducerea acestora (Figura nr.1.1).
Cele mai importante reacţii de reducere catalizată microbiologic a nitraţilor în acvifere sunt următoarele:

• 
  Reducerea nitraţilor cu materie organică:
  

5C_org + 4NO₃^- + 2H₂O → 2N₂ + 4HCO₃^- + CO₂

• 
  Reducerea nitraţilor cu oxidarea piritei:
  

2FeS₂ + 6NO₃^- + 2HCO₃^- → 3N₂ + 2FeOOH + 4SO₄^2- + 2CO₂


Figura 1.1: Zonele redox (Walraevens şi colab., 2003)

Alţi factori importanţi cu impact asupra intensităţii poluării sunt:

• 
  Mărimea zonelor de oxidare şi reducere din acvifere. Zonele de oxidare extinse lateral şi vertical vor determina prezenţa sensibilităţii nitraţilor. Zonele de reducere sunt libere de nitraţi, aşa cum s-a arătat mai sus;
  
• 
  Apariţia compuşilor reducători în rocile acviferului. Nutrienţii, ce acţionează ca o sursă de hrană pentru microorganismele anaerobe, favorizează reducerea nitraţilor de către organisme. Celelalte tipuri importante de materie reducătoare sunt materia organică şi pirita. Aceşti compuşi sunt, de asemenea, indicatori pentru un risc scăzut de poluare cu nitraţi a apei subterane.
  
• 
  Vârsta contaminării cu nitraţi. Cu cât contaminarea este mai veche, cu atât nitraţii au avut mai mult timp la dispoziţie să dispară prin reducere sau infiltraţie;
  
• 
  Extinderea zonei de oxidare. Zona de oxidare poate fi extinsă printr-un aport suplimentar de material oxidant, ca nitraţi din fertilizarea solului sau provenind din apa subterană.
  
• 
  Adâncimea de penetrare a nitraţilor în sol. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât creşte şi vulnerabilitatea. Aceasta se explică prin:
  

• 
  impactul asupra straturilor de apă la adâncimi mari;
  
• 
  creşterea timpului de îndepărtare;
  
• 
  creşterea distanţei laterale pentru transportul nitraţilor.
  

3. Evaluarea vulnerabilităţii ZHO-urilor

În acest studiu, evaluarea vulnerabilităţii ZHO-urilor s-a bazat pe următoarele criterii:

• 
  conductivitatea hidraulică;
  
• 
  gradientul hidraulic;
  
• 
  grosimea zonei nesaturate;
  
• 
  starea de oxidare a rocilor în timpul depozitării şi formării;
  
• 
  grosimea zonei saturate cu apă a acviferului;
  

S-au dat valori pentru fiecare din aceste criterii. Valorile mari indică o mai mare vulnerabilitate a ZHO-urilor. În acest studiu, următoarele categorii de valori sunt folosite:

• 
  Pentru conductivitatea apei subterane, acestea s-au bazat pe valorile lui K din literatură:
  
  1. 
     vulnerabilitate scăzută: K < 20 m/zi
     
  2. 
     vulnerabilitate moderată : K = 20 –100 m/zi
     
  3. 
     vulnerabilitate ridicată: K > 100 m/zi
     
  4. 
     vulnerabilitate extremă: Carst şi roci fisurate. Valorile de desăcarcare (Q) sunt utilizate în loc de K;
     

• 
  Valorile pentru starea de oxidare din timpul formării rocilor pot fi împărţite în două categorii: oxidarea a fost posibilă sau dificilă. Deoarece nitraţii sunt mai stabili în prezenţa oxigenului, rocile ce au fost posibil afectate de oxidare în timpul formării sunt mai vulnerabile:
  
  1. 
     vulnerabilitate scăzută: Depozite aluviale;
     
  2. 
     vulnerabile: Alte tipuri de roci;
     

• 
  Pentru capacitatea de reducere a solurilor, s-au evaluat indici în funcţie de prezenţa sau absenţa materiei organice sau piritei:
  
  1. 
     vulnerabilitate scăzută: prezenţa materiei organice sau piritei;
     
  2. 
     vulnerabile: absenţa materiei organice sau piritei;
     

• 
  Gradientul hidraulic al apei subterane cauzează deplasarea pe orizontală a poluanţilor. Pentru că nu au existat informaţii exacte asupra curgerii apei subterane, gradientul hidraulic a fost calculat pe baza pantei suprafeţei terenului (Modelul Digital de Teren). În câmpii, pânza de apă freatică este mai mult sau mai puţin paralelă cu suprafaţa terenului (Harta nr.8):
  
  1. 
     vulnerabilitate scăzută: gradientul < 2;
     
  2. 
     vulnerabil: gradient între 2 şi 4;
     
  3. 
     vulnerabilitate ridicată: gradient > 4;
     

• 
  Grosimea zonei nesaturate este derivată din harta solurilor, solurile din luncile inundabile ale râurilor fiind cele mai saturate:
  
  1. 
     vulnerabilitate scăzută: soluri neevoluate trunchiate;
     
  2. 
     vulnerabile: soluri hidromorfe
     
  3. 
     foarte vulnerabile: clase suplimentare, Ape;
     

Toate celelalte tipuri de soluri sunt considerate nevulnerabile (=0).

Aşadar, vulnerabilitatea se bazează pe date parţial derivate din literatură (conductivitatea, zona de oxidare şi capacitatea de reducere) şi parţial pe analiza datelor GIS (gradientul calculat pe baza MDT, grosimea zonei saturate derivată din harta solurilor). Suma indicilor a tuturor criteriilor a condus la un indice general pentru vulnerabilitatea fiecărei ZHO (Tabelul nr.1.2.). Dacă pentru un criteriu dat valoarea indicelui variază între 1 şi 4, acest criteriu cântăreşte mai mult la calculul final decât un indice cu valori între 1 şi 2 (pentru că datele disponibile au fost mai puţin exacte). Harta ZHO-urilor a rezultat într-o hartă a ZVN-urilor (Harta nr.9).

Cu toate că metoda descrisă mai sus stă pe baze fizice, este totuşi limitată de disponibilitatea datelor. Pentru o descriere completă a factorilor fizici ce poate afecta vulnerabilitatea intrinsecă a corpurilor de apă subterană la contaminarea cu nitraţi, ar putea fi necesare criterii adiţionale. Un criteriu important este grosimea zonei de oxidare (absenţa compuşilor reducători). Se cunosc puţine despre variaţia în grosime a zonei de oxidare din România. Pentru a îmbunătăţi această metodologie, ar trebui introduse în baza de date în vederea analizei, înregistrările geologice de forare şi observaţiile litologice din noile foraje de monitorizare.

Tabelul 1.2: Evaluarea vulnerabilităţii Zonelor Hidrogeologic Omogene (ZHO-urilor)

ZHO	Vârsta geologică	Bazin	Oxidarea în timpul formării	Conductivitatea	Capacitatea de reducere	Grosimea zonei nesaturate	Gradient	Indicele Vulnerabilităţii
ROGW01	Cuaternar	Somes -Tisa	1	3	2	0	1	7
ROGW02	Paleogen-Cuarternar	Somes -Tisa	2	4	1	0	3	10
ROGW03	Triasic-Cretacic	Somes -Tisa; Crisuri	2	4	2	0	3	11
ROGW04	Cuaternar (depozite Holocene-Pleistocene)	Somes -Tisa	1	3	1	0	2	7
ROGW05	Cuaternar	Somes -Tisa	1	3	1	1	2	8
ROGW06	Precambrian	Somes -Tisa; Siret	2	4	2	0	3	11
ROGW07	Cuaternar	Mures; Crisuri	1	2	2	1	1	7
ROGW08	Cuaternar	Mures	1	2	2	0	1	6
ROGW09	Cuarternar	Mures	1	2	2	1	2	8
ROGW10	Paleozoic-triasic-Jurasic	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW11	Precambrian superior	Mures; Banat	2	4	2	0	3	11
ROGW12	Paleozoic	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW13	Jurasic-Cretacic	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW14	Carbonifer inferior	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW15	Cretacic superior	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW16	Precambrian superior-Paleozoic	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW17	Jurasic-Cretacic	Mures	2	4	2	0	3	11
ROGW18	Cuaternar	Banat	1	2	2	0	1	6
ROGW19	Cuaternar	Banat	1	2	2	0	2	7
ROGW20	Cuaternar	Banat	1	1	2	0	1	5
ROGW21	Cuaternar	Banat	2	4	2	0	3	11
ROGW22	Cretacic superior	Banat	2	4	2	0	3	11
ROGW23	Jurasic	Banat	2	4	2	0	3	11
ROGW24	Jurasic-Cretacic	Banat	2	4	2	0	3	11
ROGW25	Badenian	Banat	2	4	1	0	3	10
ROGW26	Jurasic-Cretacic	Banat; Jiu	2	4	2	0	3	11
ROGW27	Jurasic-Cretacic	Banat	2	4	1	0	3	10
ROGW28	Cuaternar	Banat	1	2	2	0	2	7
ROGW29	Burdigalian (Miocene)	Jiu	1	4	2	0	3	10
ROGW30	Cuaternar	Jiu; Olt	1	2	2	0	1	6
ROGW31	Cuaternar (Pleistocen-Holocen)	Olt	1	2	2	1	2	8
ROGW32	Cretacic	Olt	2	4	2	0	3	11
ROGW33	Cretacic	Olt; Ialomita-Buzau; Arges-Vedea	2	4	2	0	3	11
ROGW34	Cuaternar	Olt	1	1	2	1	2	7
ROGW35	Cuaternar	Olt	1	3	2	1	2	9
ROGW36	Jurasic mediu-superior	Olt	2	4	2	1	3	12
ROGW37	Holocen- Cuaternar	Prut	1	1	2	1	1	6
ROGW38	Cuaternar	Prut	1	2	2	1	2	8
ROGW39	Cuaternar	Prut	1	1	2	0	2	6
ROGW40	Volhinian superior- Basarabian inferior	Prut	1	1	2	0	2	6
ROGW41	Holocen- Pleistocen superior- Cuaternar	Siret; Ialomita-Buzau	1	2	2	1	1	7
ROGW42	Triasic-Cretacic	Siret	2	4	2	0	3	11
ROGW43	Jurasic-Cretacic	Arges-Vedea	2	4	2	0	3	11
ROGW44	Holocen	Arges-Vedea; Ialomita-Buzau	1	1	2	0	1	5
ROGW45	Pleistocen superior-Holocen	Arges-Vedea	1	2	2	1	1	7
ROGW46	Pleistocen superior	Arges-Vedea	1	2	2	0	1	6
ROGW47	Holocen	Arges-Vedea	1	3	2	0	1	7
ROGW48	Cuaternar	Dobrogea-Litoral	1	1	2	0	2	6
ROGW49	Holocen	Dobrogea-Litoral	1	1	2	2	1	7
ROGW50	Paleogen	Ialomita-Buzau	2	4	2	0	3	11
ROGW51	Cretacic	Ialomita-Buzau	2	4	2	0	3	11
ROGW52	Pleistocen superior	Ialomita-Buzau	1	1	2	0	1	5
ROGW53	Cuaternar	Ialomita-Buzau	1	1	2	0	1	5
ROGW54	Pleistocen superior	Ialomita-Buzau	1	1	2	0	1	5
ROGW55	Holocen-Pleistocen superior	Ialomita-Buzau	1	1	2	0	1	6
ROGW56	Holocen-Cuaternar	Ialomita-Buzau	1	3	2	0	1	7
ROGW57	Pleistocen	Ialomita-Buzau	1	2	2	0	1	6
ROGW58	Holocen	Siret	1	1	2	1	2	7

2.