Dumitru Marioara rezumat teza doctorat - arhiva · PDF fileuniversitatea din oradea Şcoala...
Transcript of Dumitru Marioara rezumat teza doctorat - arhiva · PDF fileuniversitatea din oradea Şcoala...
UNIVERSITATEA DIN ORADEAŞCOALA DOCTORAL Ă
DUMITRU MARIOARA
Rezumatul Tezei de Doctorat
ANALIZA ŞI EVALUAREA RESURSELOR DE APE SUBTERANE FREATICE ŞI DE ADÂNCIME MEDIE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC
CRIŞUL REPEDE
Conducător ştiinţific:Prof. univ. dr. NICOLAE JOSAN
ORADEA2011
Cuprinsul Tezei de Doctorat
Profilul hidrochimic al apelor subterane din zona bazinului Crişul Repede ... 12 Evaluarea stării chimice a apelor freatice din corpul de apă ROCR01 .......... 15
2
INTRODUCERE
Obiectivul principal al lucrării constă în evaluarea, analizarea temporară şi spaţială a resureselor de ape subterane, din bazinul hidrografic Crişul Repede în perioada 1993-2009, din punct de vedere calitativ (chimic) şi cantitativ, în raport cu impactul factorilor naturali şi antropici asupra acestor resurse.
Lucrarea de faţă îşi propune să prezinte principalele probleme ale apelor subterane, din bazinul hidrografic Crişul Repede, mod de existenţă, cunoaştere, exploatarea principalelor acvifere, acumularea apelor subterane, cauzele poluării cât şi efectele dăunătoare ale acesteia.
Noutatea cercetării (neabordată până în prezent) constă în evalurea şi analizarea apelor subterane pe corpuri de ape subterane aferente bazinului Crişul Repede. Se prezintă modul de calcul şi stabilire a valorilor prag (TV), pentru fiecare corp de apă subterană, pe baza valorilor fondului natural (NBL), prin compararea acestora cu o valoare de referinţă.
Teza de doctorat este structurată în 7 capitole, pe trei direcţii principale de cercetare, fiecare dintre acestea având obiective specifice.
CAPITOLUL 1 - CARACTERIZAREA GENERALĂ A APELOR SUBTERANE
Capitolul I al lucrării cuprinde aspecte referitoare la condiţiile generale ale apei în subteran, de la care s-a pornit realizarea acestui studiu. Este prezentat de asemenea, un scurt istoric al cercetărilor referitoare la originea apelor subterane, roci purtătoare de apă, circulaţia apelor în subteran, alimentarea şi drenarea stratelor acvifere, precum si caracteristicile fizice, chimice şi radioactive ale apelor subterane.
CAPITOLUL 2 - CARACTERIZAREA FIZICO-GEOGRAFICĂ A BAZINULUI HIDROGRAFIC CRIŞUL REPEDE
Acest capitol cuprinde aspecte referitoare la caracterizarea fizico-geografică a bazinului hidrografic Crişul Repede - aşezarea geografică şi limitele arealului de studiu.
Crişul Repede izvorăşte din Depresiunea Huedin, amonte de localitatea Izvorul Crişului (680 m) şi, după ce se uneşte cu celelalte Crişuri, pe teritoriul Ungariei (Körösladany), se varsă în Tisa. Cumpenele de apă separă bazinul hidrografic Crişul Repede de cele ale Barcăului, la nord şi Crişului Negru, la sud.
Bazinul hidrografic Crişul Repede, prin cei 2986 km2 ai bazinului său hidrografic aflat pe teritoriul României, din totalul de 9119 km2, prin lungimea cursului său pe teritoriul românesc de 171 km din 207,3 km în total, reprezintă al doilea ca mărime din bazinul Crişurilor.CAPITOLUL 3 - FACTORII NATURALI ŞI ANTROPICI CARE INFLUENŢEAZĂ APELE SUBTERANE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC CRIŞUL REPEDE
3
În capitolul trei, am pornit de la considerentul că - în condiţii naturale, apa nu se găseşte niciodată în stare pură. În apă se găsesc întotdeauna o oarecare cantitate de substanţe chimice lichide, solide sau gazoase existente sub formă de materiale în suspensie sau dizolvate. Aceste substanţe, foarte numeroase, provin din interacţiile complexe hidrosferă – atmosferă – litosferă - organisme vii. Se prezintă o detaliere a influenţei foctorilor naturali şi antropici asupra apelor subterane, expunerea căilor de elaborare fiind însoţită de exemplificări grafice şi hărţi. Astfel, se prezintă influenţa diferiţilor - factori naturali (geologia, solurile, vegetaţia, petrografia, relieful, condiţiile climatice, aspectele morfologice ale bazinului studiat, hidrogeologia, hidrografia, etc.); relaţia dintre rîuri şi acviferele freatice – între acestea există o influenţă reciprocă - apele de suprafaţă reprezintă condiţii de frontieră pentru domeniul freatic, atît din punct de vedere hidraulic cît şi din punct de vedere al concentraţiei poluantului; influenţa antropică (modul de utilizare a terenului, impactul amenajărilor hidrotehnice, irigări, utilizarea necontrolată a îngrăşămintelor chimice, pe terenurile agricole, etc).
Acest capitol conţine o serie de corelaţii, între diferiţi paramentri: nivel hidrostatic – precipitaţii (variaţii sezoniere şi anuale ale nivelului freatic şi precipitaţii, variaţii ale nivelui freatic în ani ploioşi şi ani secetoşi etc.); nivel hidrostatic - temperatură; corelaţii între: precipitaţii – altitudine , altitudine – număr de zile cu strat de zăpadă; s-a evaluat tendinţa pentru factorul timp a nivelului hidrostatic în câteva foraje din arealul studiat.
In acest capitol sunt prezentate următoarele hărţi: harta hipsometrică a bazinului hidrografic Crişul Repede, harta pantelor, harta densităţii fragmentării reliefului, harta energiei reliefului, harta expoziţiei versanţilor, harta geomorfologică, harta utilizării terenului, harta cu amplasamentul surselor de poluare, etc.
CAPITOLUL 4 - CARACTERIZAREA CORPURILOR DE APE SUBTERANE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC CRIŞURI
Capitolul IV cuprinde prezentarea succintă a corpurilor de apă existente pe teritoriul Administraţiei Bazinale de Apă Crişuri (acvifere cu nivel liber şi acvifere cu nivel sub presiune), din punct de vedere stratigrafic şi litologic cu prezentarea extensiilor pe orizontală şi pe verticală, precum şi a caracteristicilor lor hidrodinamice şi hidraulice: principalii parametrii hidrogeologici, direcţii de curgere, zone de alimentare.
In cadrul acestui capitol sunt prezentate criteriile care au stat la baza identificării şi delimitării corpurilor de ape subterane. Este prezentată interdependenţa corpurilor de ape subterane, cu corpurile de ape de suprafaţă şi cu ecosistemele terestre.
În realizarea caracterizării corpurilor de ape subterane, au contribuit specialişti de la Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărirea Apelor şi Administraţiei Bazinale de Apă Crişuri. Astfel, în spaţiul hidrografic Crişuri au fost identificate, delimitate şi descrise un număr de 9 corpuri de ape subterane ( ROCR01, ROCR02,
4
ROCR03, ROCR04, ROCR05, ROCR06, ROCR07, ROCR08), iar 3 sunt transfrontaliere (ROCR01, ROCR06, ROCR07).
CAPITOLUL 5 - EVALUAREA STĂRII CHIMICE ŞI A GRADULUI DE POLUARE A APELOR SUBTERANE ÎN BAZINUL HIDROGRAFIC CRIŞUL REPEDE
Pentru determinarea stării de calitate a apelor subterane s-a avut în vedere „Metodologia evaluarii stării corpurilor de apă subterană” şi în general, recomandările documentului „Indrumar asupra stării apelor subterane şi evaluarii tendinţelor” realizat de Grupul de Lucru C – ape subterane al Comisiei Europene.
În prima parte a acestui capitol, au fost determinate valorile prag (TV) şi valorile fondului natural (NBL), pentru corpurile de ape subterane din bazinul hidrografic Crişuri. În partea a doua a capitolului s-au sistematizat rezultatele obţinute pe o perioadă de 17 ani consecutivi, vizând succesiunile anuale şi multianuale, a parametrilor fizico – chimici, ce fac parte integrantă în evaluarea stării chimice a apelor subterane. În ultima parte a capitolului 5, s-a făcut o analiză comparativă între starea chimică a apelor subterane şi cele de suprafaţă, din arealul studiat.
Astfel, într-o manieră modernă, s-a analizat compoziţia chimică a apelor subterane din zone fără impact antropic şi din perimetrul Oradea unde nivelul de poluare este mai ridicat, folosind o serie de tehnici moderne pentru reprezentări grafice şi spaţiale, (programe precum: ArcGIS, SURFER, GW Chart- Diagrame PIPER, utilizarea relaţiei PEARSON, etc).
La momentul recoltării probelor s-a măsurat temperatura apei. Parametrii determinaţi au fost: pH, reziduul fix, conductivitatea, oxigenul dizolvat, sodiu, potasiu, calciu, magneziu, sulfaţi, cloruri, fier, mangan, crom, cupru, zinc, speciile anorganice ale azotului (amoniu, azotit, azotat) şi fosforului. Au fost determinate şi monitorizate specii chimice cu grad ridicat de toxicitate, din categoria substanţe prioritar periculoase precum: arsen, nichel, şi micropoluanţi organici.
Capitolul 5 conţine o serie de corelaţii între diverşi parametri fizico-chimici, s-au analizat cauzele care au declanşat poluarea actuală şi istorică a apelor subterane. S-a realizat pentru prima dată o analiză comparativă detaliată asupra conţinutului de nitraţi la momentul execuţiei forajelor perioada (1966-1976) şi concentraţia nitraţilor în perioada (1993-2009), fiind propuse unele măsuri de perspectivă pentru reducerea poluării cu nitraţi şi stabilirea echilibrului ecologic.
CAPITOLUL 6 - EVALUAREA EXPLOATĂRILOR APELOR SUBTERANE DIN BAZINUL HIDROGRAFIC CRIŞUL REPEDE ÎN PERIOADA 1995 – 2009
Evaluarea stării cantitative a fost realizată pornind de la necesitatea gospodăririi durabile a apelor subterane. Astfel, în acest capitol am urmărit evoluţia exploatărilor de ape subterane, din arealul Crişului Repede, în perioada 1995-2009, comparativ cu totalul alimentărilor acviferului din precipitaţii sau aporturi adiţionale. S-a analiza echilibrul prelevări (ieşiri) – descărcări (aporturi).
5
Analiza exploatărilor din subteran, pentru această perioadă, a fost realizată prin repartiţia pe straturi acvifere (freatice, de medie adâncime şi de adâncime), pe corpurile de apă aferente bazinului hidrografic Crişul Repede (ROCR01, ROCR02, ROCR07 şi ROCR08), pe categorii de folosinţe (industrie, populaţie, zootehnie, irigaţii) şi pe judeţe (Bihor şi Cluj).
Pentru calculul resurselor de bilanţ, s-a luat an de referinţă anul 2009, de unde s-a putut calcula resursele disponibile pentru anul următor.
CAPITOLUL 7 - EVALUAREA IMPACTULUI ANTROPIC ASUPRA RESURSELOR DE APE SUBTERANE ŞI RISCUL NEATINGERII OBIECTIVELOR DE MEDIU
Impactul presiunilor antropice asupra corpurilor de apă subterană din arealul studiat, s-a evaluat pe baza rezultatelor obtinute din monitorizarea calitativă (chimică) prezentată în capitolul 5 şi monitorizarea cantitativă, prezentată în capitolul 6.
Studiul realizat în cadrul părţii experimentale a tezei de doctorat s-a bazat pe sistematizarea şi analiza materialului bibliografic existent în literatura de specialitate, referitor la tema abordată. Graficele, hărţile şi diagramele completează cumulul de informaţii, acestea oferind o imagine mai detaliată a stării apelor subterane studiate. (Numerotarea capitolelor, subcapitolelor, figurilor, din prezentul rezumat este identică numerotării din teza de doctorat).
Concluzii şi contribu ţii
Starea cantitativă a apelor subterane, este determinată de variaţia sau regimul nivelurilor apei freatice. Pentru a evidenţia influenţa factorilor climatici asupra apelor subterane, în lucrare, am prezentat o serie de corelaţii: - între nivelul hidrostatic şi temperatură, respectiv precipitaţii.
3.4.2.1.1 Influenţa temperaturii asupra apelor subterane din acviferele freatice
In cursul anului, suprafaţa liberă a pânzei oscilează între valori maxime (aprilie-mai) înregistrate în cele mai multe foraje, pe fondul creşterii temperaturii, care se suprapune cu topirea bruscă a zăpezii, din luna martie şi valori minime (octombrie-noiembrie) datorită timpului de parcurgere a zonei nesaturate, de către apa rezultată din ploaie.
6
-5
0
5
10
15
20
25
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tem
pera
tura
gr.C
4.85
4.90
4.95
5.00
5.05
5.10
5.15
5.20
5.25
5.30
5.35
5.40luna
Adân
cim
ea N
p (m
)
Temp. Borod Np Borod F1
-5
0
5
10
15
20
25
I II III IV V VI VII VIII IX X XI X II
luna
Tem
pera
tura
gr.C
8.90
9.00
9.10
9.20
9.30
9.40
9.50
9.60
9.70
Adân
cim
ea N
p (m
)
Temp.Ora dea Np Ora dea Aerop. F1
Figura 3.10 Variaţia nivelului hidrostatic in forajele Borod F1 şi Oradea Aeroport F1, faţă de temperatura medie anuala
Analizând evoluţia nivelului hidrostatic, în forajele Borod F1, Borod F2 şi Borş F1, se observă că acestea sunt puternic influenţate de variaţiile de temperatură şi de evapotranspiraţie. Odată cu creşterea temperaturii, începând cu luna (martie - aprilie), şi topirea bruscă a zăpezii are loc creşterea nivelului freatic. Astfel, la Borod F1 adâncimea nivelului hidrostatic are valoarea maximă absolută în aprilie (5.04 m), după care, nivelul freatic scade treptat în fiecare lună, datorită evapotranspiraţiei şi a stadiului vegetativ. În decembrie adâncimea nivelului hidrostatic atinge valoarea minimă absolută de 5.35 m, deoarece solul este îngheţat şi nu au loc infiltraţii. O situaţie similară este întâlnită şi în forajul Borod F2 şi Borş F1. Forajul Oradea Aeroport F1, este mai puţin influenţat de evapotranspiraţie (datorită adâncimii la care se situează, aproximativ 9,4 m).
3.4.2.2.1 Dependenţa nivelului hidrostatic de precipitaţii
Stratele acvifere freatice se alimentează pe toată suprafaţa prin infiltrarea unei părţi din precipitaţiile căzute. Înălţimea medie anuală a precipitaţiilor, inclusiv a zăpezii, descreşte de la est la vest de la 1657,8 la 620,1 mm.
Cele mai puţine precipitaţii se înregistrează în intervalul ianuarie-martie, pe fondul predominării regimului anticiclonic, care împiedică dezvoltarea convecţiei termice. Luna cu cele mai reduse precipitaţii este februarie. Din această lună cantitatea de precipitaţii şi nivelul freatic creşte, atingând valorile cele mai mari a precipitaţiilor şi nivelul hidrostatic maxim (aproximativ în toate forajele studiate), în luna iunie. Din iunie precipitaţiile şi nivelul freatic scad până în octombrie, când se înregistrează un minim secundar, pentru ca apoi precipitaţiile să crească uşor. Aceste variaţii se regăsesc la toate staţiile şi aproape în toate forajele studiate.
7
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Pre
cipi
taţii
(m
m)
14,20
14,30
14,40
14,50
14,60
14,70
14,80
lunile
Ada
ncim
ea N
p (m
)
pp Oradea Np Oradea F1
y = -0,0032x + 14,73
R2 = 0,7558
14,4
14,45
14,5
14,55
14,6
14,65
14,7
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0
Pp (mm)
Adan
cimea
Np
(m)
Np Oradea F1 Linear (Np Oradea F1)
Figura 3.14 Corelaţia dintre nivelul hidrostatic în forajul Oradea F1 şi precipitaţii
Analizând variaţia adâncimii nivelului freatic, pentru forajul Oradea F1 în raport cu precipitaţiile lunare, se constată dependenţa aproape liniară şi direct proporţională a celor două mărimi. Coeficientul de corelaţie rezultat (R2 =0,7558), atestă sub aspectul valorilor obţinute corelaţia pozitivă, ceea ce dovedeşte că nivelul hidrostatic este strâns legat de precipitaţii. Odată cu creşterea cantităţii de precipitaţii creşte şi nivelul freatic.
3.4.2.2.2 Valorile medii anuale de precipitaţii şi abaterea faţă de media multianuală
Repartizate pe staţiile meteorologice Borod şi Oradea, cantităţile anuale de precipitaţii redate în figura 3.20 indică o serie de ani mai ploioşi. Analizând cantitatea anuală de precipitaţii pe staţiile meteorologice, se observă prezenţa aceloraşi ani caracteristici pentru perioadele de secetă sau ani „ploioşi”.
Astfel, pentru Oradea cei mai ploioşi ani au fost 1996, 1999 si 2001 (peste 800 mm), pentru Borod se regăsesc anii 1996 şi 1999 cu cantităţi peste 800 mm, dar apare anul 1980 cu valori peste 1000 mm. La Stâna de Vale staţia situată la cea mai mare altitudine, anii mai ploioşi cu peste 2000 mm, sunt 1980, 1995, 2001 şi 2003.
0
200
400
600
800
1000
1200
19
70
19
72
19
74
19
76
19
78
19
80
19
82
19
84
19
86
19
88
19
90
19
92
19
94
19
96
19
98
20
00
20
02
20
04
anul
pre
cip
itaţii
(m
m)
Borod
M multianuală
0100200300400500600700800900
1000
1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
anul
prec
ipitaţii
(m
m)
Oradea
M multianuală
Linear (Oradea )
Fig. 3.20 Cantitatea anuală de precipitaţii repartizat ă pe staţiile Borod şi Oradea (1970-2005)
3.4.2.2.3 Valorile medii anuale ale nivelului hidrostatic şi abaterea faţă de media multianuală - Analiza tendinţei nivelului hidrostatic în forajele de ordinul I şi ordinul II
8
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
19
67
19
69
19
71
19
73
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
20
05
20
07
20
09
perioadaN
p (
cm
)
Np Oradea F1
M multianuală
Linear (Np Oradea F1)
0
200
400
600
800
1000
1200
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
perioada
Np
(cm
)
Np Oradea F2
M multianuală
Linear (Np Oradea F2)
0
100
200
300
400
500
600
700
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
perioada
Np
(cm
)
Np Oradea F6
M multianuală
Linear (Np Oradea F6)
0
100
200
300
400
500
600
700
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
perioada
Np
(cm
)
Np Oradea F7
M m ultianuală
Linear (Np Oradea F7)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
perioada
Np
(cm
)
Np Livada de Bihor F1
M multianuală
Linear (Np Livada de Bihor F1)
0
100
200
300
400
500
600
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
perioada
Np
(cm
)
Np Tărian F1P1
M m ultianuală
Linear (Np Tărian F1P1)
Figura 3.26 Variaţia anuală a nivelului hidrostatic şi a tendinţei faţă de media multianuală în forajele de ordinul I şi ordinul II
Analiza făcută asupra nivelului hidrostatic (figura 3.26), pentru forajele de ordinul I, arată următoarele:
• în forajul Oradea F1, nivelul hidrostatic pentru perioada 1967-2009, prezintă variaţii pozitive şi negative, corelate cu cantitatea de precipitaţii, pentru aceiaşi perioadă de timp, cu o tendinţă uşor descendentă;
• nivelul hidrostatic mediu anual, aferent forajului Oradea F2, arată o variaţie apropiată de media multianuală, tendinţa pentru perioada 1967-2009, având un parcurs constant.
În cazul forajelor Oradea F5, F6, F7, evoluţia medie anuală a nivelului hidrostatic este identică, prezentând aceeaşi tendinţă descendentă pentru perioada 1967-2009. În perioada 1967-1988, nivelul hidrostatic prezintă abateri pozitive faţă de media multianuală, palierul anilor 1989 – 2009, arată o abatere negativă, deşii anii 1996, 1999 şi 2001 au fost ani ploioşi cu precipitaţii de peste 800 mm.
Analizând variaţia anuală a nivelului freatic, pentru forajele de ordinul II, se observă creşterea nivelului freatic în anii ploioşi şi scăderea acestuia în anii
9
secetoşi. Astfel, în anul 1999 în forajul Oradea Aeroport F1, se înregistrează cel mai ridicat nivel freatic 6,57 m, (faţă de media multianuală 9,47m), tendinţa pentru perioada analizată are un parcurs constant. Acest fapt se reflectă în variaţii ale nivelului freatic cu abateri pozitive sau negative, faţă de media multianuală şi în forajele Livada de Bihor F1 şi Tărian F1P1, nivele mai ridicate fiind înregistrate în anii ploioşi şi mai scăzute în anii secetoşi. În aceste foraje tendinţa privind evoluţia nivelului hidrostatic este constantă şi se suprapune cu media multianuală.
Trebuie subliniat că tendinţa în ultima vreme este ca aceste niveluri să scadă. Acest aspect este evident în forajele de ordinul I: Borod F1 şi F2, Oradea (F1, F3, F5, F6 şi F7); în forajele de ordinul II - Bor ş F1. Analiza tendinţei în aceste foraje arată, o relaţie invers proporţională cu timpul, coeficienţii de corelaţie fiind negativi. După anul 1990, în aceste foraje nivelul hidrostatic prezintă o scădere sub nivelul mediu multianual, datorită impactului antropic, generat de îndiguiri şi desecări. Reţeaua canalelor de drenaj de adâncime construită în toată câmpia Crişurilor a determinat înl ăturarea parţială a pânzelor de ape supra-freatice şi a contribuit la coborârea nivelului freatic.
Evaluarea stării chimice , a apelor subterane din bazinul hidrografic Crişul Repede, s-a realizat prin compararea valorilor medii multianuale, obţinute din 46 foraje şi 3 izvoare, ale Reţelei Hidrogeologice Naţionale în perioada (1993 – 2009), cu valorilor prag (TV-Threshold Values), din Ordinul MM nr. 137/2009.
În vederea descrierii, condiţiilor geochimice ale bazinului hidrografic Crişul Repede, au fost analizate şi interpretate un număr de 941 probe de apă din foraje, recoltate în perioada 1993-2009; 24 probe de apă din izvoare recoltate în perioada 2006-2009; şi 4 probe de apă de suprafaţă, recoltate în anul 2009 (figura 5.5). Pentru a putea formula concluzii s-au comparat compoziţiile chimice ale apelor din foraje, izvoare şi ape de suprafaţă.
Figura 5.5 Amplasamentul punctelor monitorizate in bazinul hidrografic Cri şul Repede
Gradul de mineralizare a apelor subterane
10
Bazinul superior al Crişului Repede are orizonturile acvifere cantonate în depozite grosiere, în care circulaţia apei este mai mare, mineralizarea şi duritatea prezintă valori reduse. În zonele joase de câmpie, drenajul este mai lent iar depozitele fine din acoperişul acvifer îngreunează regenerarea apelor subterane prin infiltraţii verticale, aici duritatea apei prezintă valori mai mari. Chimismul variază de la un foraj la altul pe distanţe relativ reduse. Duritatea are valori medii multianuale cuprinse între 7,1 ºG în forajul Oradea F5=P12 şi 41,5 în forajul P3.
Variaţia conductivităţii şi reziduului fix
0,0
500,0
1000,0
1500,0
2000,0
2500,0
3000,0
Ale
sd F
1
Ale
sd F
5
Tile
ag
d F
2
Tile
ag
d F
4
Fu
gh
iu F
1
Fu
gh
iu F
3
Fu
gh
iu F
5
Ora
de
a F
2
Ora
de
a F
4-P
11
Ora
de
a F
6-P
13
Ora
de
a A
F1
P2
P4
P6
P9
Bo
rs F
1
Ta
ria
n F
1
Gir
isu
de
Cri
s F
1
Ch
ere
sig
F1
A
Ch
ere
sig
F2
A
Ch
ere
sig
F5
puncte de prelevare
conc
entr
aţia
conductivitatea (µS/cm)
CMA cond.
TDS (mg/l)
CMA TDS
Variaţia ionilor Cl şi SO4
0,050,0
100,0150,0200,0250,0300,0350,0400,0450,0500,0
Ale
sd F
1
Ale
sd F
5
Tile
agd
F2
Tile
agd
F4
Fug
hiu
F1
Fug
hiu
F3
Fug
hiu
F5
Ora
dea
F2
Ora
dea
F4-
P11
Ora
dea
F6-
P13
Ora
dea
A F
1
P2
P4
P6
P9
Bor
s F
1
Tar
ian
F1
Giri
su d
e C
ris F
1
Che
resi
g F
1A
Che
resi
g F
2A
Che
resi
g F
4
Che
resi
g F
6
puncte de prelevare
conc
entr
aţia
(m
g/l)
Cl (mg/l)
SO4 (mg/l)
TV Cl - SO4
Figura 5.7 şi 5.47 Analiza spaţială a parametrilor reziduu fix, conductivit ăţii electrice şi ionilor Cl şi SO4
Gradul de mineralizare (exprimat prin reziduu fix şi conductivitate), este mai mare în punctele monitorizate din zona industrială – Oradea, în forajele staţiei control al poluării. Apele subterane din aceste puncte au o mineralizare mai ridicată, dată de conţinutul în săruri minerale peste 800 mg/l şi format în principal, din: dicarbonaţi, cloruri şi sulfaţi de sodiu, potasiu, calciu şi magneziu. Acest lucru se datorează poluării industriale din zona respectivă.
În figura 5.8a şi 5.48 este reprezentată distribuţia spaţială, a concentraţiei reziduului fix şi a ionului SO4, din forajele investigate, pe tente de culori. Acestea sunt cu atât mai închise, cu cât concentraţia este mai mare, culoarea deschisă (galben), este rezervată zonei în care apele au cel mai mic conţinut în săruri. Se observă creşterea mineralizaţiei apelor subterane, odată cu intensificarea culorii.
Figura 5.8a şi 5.48 Distribuţia spaţială a mineralizaţiei apelor subterane pe aliniamentul
Fughiu – Oradea – CheresigParametrii reziduu fix – calciu - magneziu (fig.5.10), se găsesc într-o relaţie direct proporţională, coeficienţii de corelaţie rezultaţi pentru calciu (R2), atestă sub
11
aspectul valorilor obţinute corelaţia puternic pozitivă, valorile coeficientului fiind foarte apropiate, pe o dreaptă liniară (R2 = 0,8679), ceea ce dovedeşte că între reziduu fix şi cationii de calciu şi magneziu, există un echilibru mineral.
y = 0,1328x + 15,749
R2 = 0,8679
0,0
25,0
50,0
75,0
100,0
125,0
150,0
175,0
200,0
225,0
0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0
TDS (mg/l)
Ca
(mg/
l)
Ca
Linear (Ca)
y = 0,2691x + 3,434R2 = 0,6104
y = -0,0005x2 + 0,3878x - 2,0717R2 = 0,6149
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0
Conc. Ca (mg/l)
conc
. Mg
(mg/
)
Mg Linear (Mg) Poly. (Mg)
Figura 5.10 şi 5.16 Corelaţia reziduu fix (TDS) - calciu - magneziu
Profilul hidrochimic al apelor subterane din zona bazinului Crişul Repede
Diagramele Piper, sunt executate după datele forajelor şi izvoarelor analizate în cadrul bazinului Crişul Repede, în perioada 1993 - 2009. Pentru a evidenţia mai bine diferenţa dintre tipurile de ape studiate şi aportul antropic, am grupat datele din foraje pe zone: - cu impact antropic (foraje poluate); foraje din zona amonte Oradea, respectiv o analiză comparativă între apele recoltate din izvoare - foraje nepoluate (fig. 5.17), foraje – ape de suprafaţă (fig. 5.62). Acestea arată o foarte mare variaţie a chimismului apelor, de la bicarbonatat calcic magnezian (HCO3
- - Ca2+ - Mg2+), sulfatat calcic magnezian (SO4
2- - Ca2+ - Mg2+), clorosodic magnezian (NaCl - Mg2+), sau bicarbonatat sodic (HCO3
- - Na+). Apele bicarbonatate-clorocalcice apar în partea de est şi centrală iar cele bicarbonatate– sodice - calcice în partea de vest. În forajele poluate din perimetrul Oradea, se întâlnesc ape de tip mixt: bicarbonatate calcico-magneziene; ape cloruro-sulfatate, calcico-magneziene şi într-o pondere mai mică ape bicarbonatate, sodic-potasice (P6).
Figura 5.17 şi 5.62 Profilul hidrochimic reprezentat prin diagrama Piper, ape subterane – izvoare şi ape
de suprafaţă - ape subterane prelevate din zona studiată
În diagrama Piper realizată pentru cele trei tipuri de apă se constată că, atât apele de suprafaţă cât şi cele subterane (foraje şi izvoare), colectate din bazinul Crişului Repede, aparţin tipului hidrochimic HCO-
3 - Ca2+ - Mg2+ (bicarbonatate, calcico-
12
LegendaLegenda
magneziene) (figura 5.62). Ponderea concentraţiilor cationilor principali, Ca2+ şi Mg2+, reprezintă peste 60% din concentraţia totală a ionilor prezenţi în apele subterane şi de suprafaţă analizate. Anionul principal îl reprezintă ionul HCO-
3 cu o pondere ce depăşeşte 50% din concentraţia totală a ionilor prezenţi în apele subterane şi de suprafaţă analizate. Apele subterane sunt totuşi mai puternic mineralizate în comparaţie cu apele de suprafaţă şi cele recoltate din izvoare.
5.6.1.1 Compuşi ai azotuluiAnaliza tendinţei concentraţiei de NH4 şi NO3 pentru factorul timp
În zona amonte Oradea - Aleşd (F1, F2, F5), Cacuciul Nou F5, Fughiu (F1, F2, F3, F4, F5), Tileagd (F2, F3, F4,F6), din figura 5.26, tendinţa privind nivelul poluării cu amoniu, este descendentă pentru perioada monitorizată. Coeficienţii de corelaţie sunt negativi, în forajele amonte Oradea, concentraţia de amoniu are o relaţie invers proporţională cu timpul. Concentraţiile sunt cuprinse între valori foarte scăzute 0,002 mg/l şi valori sub valoarea prag de 1,58 mg/l NH4, ca urmare zona nu este vulnerabilă din punct de vedere al poluării cu amoniu. Analiza este făcută pe valorile medii anuale.
amonte Oradea
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010perioada
conc
entraţia
NH
4 (m
g/l)
NH4
Linear (NH4)
Foraje poluate
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010perioada
conc
entraţia
NH
4 (m
g/)
NH4
Linear (NH4)
Figura 5.24 şi 5.25 Tendinţa variaţiei ionului amoniu în forajele amonte şi aval Oradea
Din analiza tendinţei concentraţiei de amoniu şi nitraţi, pe ansamblul perimetrului zonei poluate, se observă tendinţa ascendentă, în apele freatice din zona vulnerabilă (la poluare) Oradea. Valorile medii anuale sunt cuprinse între 0,002 mg/l NH4 în P1 şi 10,13 mg/l NH4 în P7. Concentraţia de amoniu şi nitraţi în forajele din această zonă, au o relaţie direct proporţională cu timpul. Coeficienţii de corelaţie sunt pozitivi, chiar dacă nu depăşesc în toate cazurile pragul de semnificaţie.
Foraje am. Oradea
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
perioada
conc
entraţii
NO
3(m
g/l)
NO3
Linear (NO3)
Foraje poluate
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
perioada
conc
entra
tia (m
g/l)
NO3
Linear (NO3)
13
Figura 5.36 şi 5.39 Tendinţa concentraţiilor de NO3 în forajele amplasate amonte şi aval Oradea (foraje poluate)
Varia ţia ionilor am oniu ş i nitriti
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Ale
sd F
1
Ale
sd F
5
Tile
agd
F2
Tile
agd
F4
Fug
hiu
F1
Fugh
iu F
3
Fugh
iu F
5
Ora
dea
F2
Ora
dea
F4-P
11
Ora
dea
F6-P
13
Ora
dea
A F
1 P2
P4
P6
P9
Bor
s F1
Taria
n F1
Giri
su d
e C
ris F
1
Che
resi
g F
1A
Che
resi
g F
2A
Che
resi
g F4
Che
resi
g F6
puncte de prelevare
conc
entraţia
(mg/
l)
NH4
TV NH4
NO2
TV NO2
Variaţia concentra ţiilor de NO3 în forajele analizate
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
Ale
sd F
1A
lesd
F2
Ale
sd F
5C
acuc
iul N
ou F
5Ti
leag
d F2
Tile
agd
F3Ti
leag
d F4
Tile
agd
F6Fu
ghiu
F1
Fugh
iu F
2Fu
ghiu
F3
Fugh
iu F
4Fu
ghiu
F5
Ora
dea
F1O
rade
a F2
Ora
dea
F3O
rade
a F4
-P11
Ora
dea
F5-P
12O
rade
a F6
-P13
Ora
dea
F7-P
14O
rade
a A
erop
ort F
1 P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P9
P10
Bor
s F1
San
taul
Mic
F1-
P15
Noj
orid
F1
Taria
n F1
Taria
n F1
RG
irisu
de
Cris
F1
Che
resi
g F1
Che
resi
g F1
AC
here
sig
F2C
here
sig
F2A
Che
resi
g F3
Che
resi
g F4
Che
resi
g F5
Che
resi
g F6
conc
entraţia
NO
3 (m
g/l)
NO3
TV
Figura 5.27 şi 5.31Variaţia spaţială a concentraţiei medii anuale a ionilor amoniu, nitriţi şi nitra ţi în forajele analizate în perioada 1993-2009
Formele cele mai intense de depreciere multiplă a calităţii apei subterane s-au identificat în punctele amplasate în apropierea fermelor de suine ale SC Nutrientul Palota (P2 şi P4), cât şi în zona câmpurilor de nămol ale societăţii SC „Zahărul” SA Oradea (P7).
Clase de calitate dup ă NO3 (mg/l)
6,80%
9%
25%
59%
0-25 mg/l
25-40 mg/l
40-50 mg/l
peste 50 mg/l
Varia ţia concentra ţiei nitra ţilor cu adâncimea forajului
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00
conc. NO3 (mg/l)
Adân
cim
ea (m
)
Figura 5.32 şi 5.33 Ponderea forajelor pe clase de calitate pentru concentraţiile de NO3, în acviferele freatice din BH Crişul Repede (1993-2009) şi variaţia conţinutului de NO3 cu adâncimea forajului
Variaţia conţinutului de nitraţi (NO3), cu adâncimea forajului explicǎ poluarea cu nitraţi care se produce dinspre suprafaţă.În forajele cu adâncime de până la 30-40 m se găsesc valorile cele mai mari de nitraţi. În stratele acvifere freatice, în special la interfaţa aerob-anaerob, au loc procese de nitrificare şi denitrificare.
Prin distribuţia spaţială a valorilor nitraţilor (fig.5.34), sunt puse în evidenţă concentraţii semnificative ale nitraţilor în zona Oradea, unde se înregistrează valorile maxime multianuale, reprezentate prin nuanţe de roşu închis. În figura 5.35 este reprezentată harta referitoare la curbe de egală concentraţie totală, a ionului nitrat din arealul studiat. Echidistanţa curbelor de 20 – 40 – 60 variază în funcţie de conţinutul de nitraţi. Se pot observa concentraţii mari de nitraţi care se găsesc în zona vulnerabilă la poluarea cu NO3 (perimetrul Oradea).
14
Figura 5.34 şi 5.35 Distribuţia spaţială a concentraţiilor de nitra ţi (sunt înregistrate valorile medii multianuale pentru întreaga perioadă analizată)
Evaluarea stării chimice a apelor freatice din corpul de apă ROCR01
In evaluarea stării chimice a apelor subterane, rezultatele obţinute din punctele individuale de monitoring, aferente bazinului hidrografic Crişul Repede, au fost raportate la corpul de apă subterană considerat, respectiv ROCR01.
Făcând o evaluare globală a informaţiilor parţiale, pe arealul bazinului hidrografic Crişul Repede o primă constatare este legată de situaţia critică a calităţii acviferului freatic, din numeroase puncte studiate, influenţat puternic de impactul antropic exogen, chiar dacă în ultima vreme s-a produs o reducere a volumului producţiei industriale şi implicit a cantităţilor de substanţe poluante.
Din compararea valorilor medii multianuale determinate în perioada 1993 – 2009, cu valorile prag (TV) din Ordinul 137/2009 şi limita admisă de Legea 311/2004, se constată valori depăşite în multe puncte monitorizate, unde forajele prezintă depăşiri la unul sau mai mulţi indicatori analizaţi.
În urma monitorizării şi analizării probelor de apă prelevate din cele 44 puncte (foraje), din corpul de apă ROCR01 au rezultat următoarele:
• În 23 foraje analizate (52,3 %), nu s-au depăşit valorile prag, din Ordinul 137/2009, la indicatorii analizaţi şi rezultă stare chimică bună, este cazul punctelor monitorizate din zona Aleşd, Tileagd, Cacuciul Nou, Fughiu, Nojorid, Tărian şi Cheresig.
• În 16 foraje analizate (36,4%), s-au înregistrat valori medii multianuale mai mari faţă de TV (Valoare Prag), cu precădere în forajele care aparţin Staţiei Control al Poluării şi prezintă stare chimică slabă, după indicatorii: NH4
+, NO3
-, PO43-, SO4
2-, iar local indicatorul Pb2+ prezintă valori medii anuale depăşite şi se consideră zona poluată local.
• În 5 foraje analizate (11,3%), rezultă caracter nepotabil al apei, după parametrii Fe tot., Mn7+ şi Ca2+, ca urmare a comparării valorilor medii multianuale cu NBL (Valorile Fondului Natural) şi Legea 311/2004.
15
În urma unei evaluări detaliate, (în cadrul tezei) pe o perioadă de 17 ani, folosind un număr mare de probe de apă, având în vedere că forajele cu depăşiri reprezintă mai mult de 20% din punctele de observaţie, se consideră că acest areal studiat (bazinul hidrografic Crişul Repede), aferent corpului de apă ROCR01 local este în stare slabă din punct de vedere calitativ (figura 5.53).
11%
36% 53%
stare chimica buna
stare chimica slaba
caracter nepotabil
Figura 5.53 Starea chimică globală a apelor subterane freatice din bazinul hidrografic Crişul
Repede, în perioada (1993-2009)
Din aceste date rezultă că resursele acvifere freatice, în special, prezintă un risc ridicat la poluare, atât pe termen lung, cât şi pe termen scurt. Din acest motiv ele nu mai pot constitui surse de alimentare cu apă pentru populaţie în multe zone.
Apele de medie adâncime. În perioada 1993-2009 calitatea apei din corpul de apă subterană ROCR07 a fost urmărită prin 2 puncte de observaţie (foraje) şi nu s-au înregistrat depăşiri ale valorilor prag la nici unul dintre indicatorii de calitate. Având în vedere cele de mai sus şi gradul de protecţie bun şi foarte bun datorită grosimii şi litologiei depozitelor acoperitoare (adâncimea de 80 m, respectiv 65 m), se consideră că acest corp de apă este în stare bună din punct de vedere calitativ.
Evaluarea stării chimice a apelor din izvoare, s-a realizat prin intermediul probelor de apă din cele 3 izvoare analizate în perioada 2006-2009, aferente arealului Crişul Repede şi care sunt alocate corpului de apă ROCR02. S-a analizat o gamă mare de indicatori, nu s-au înregistrat depăşiri ale valorilor prag la nici unul dintre indicatorii de calitate. Având în vedere lipsa factorilor poluanţi în aceste zone, apa îndeplineşte condiţiile de calitate după toţi parametrii monitorizaţi. Astfel, corpul de apă subterană ROCR02, este considerat ca fiind în stare bună din punct de vedere calitativ.
Evalurea exploatării apelor subterane din bazinul Crişul Repede
Repartiţia debitului exploatat pe corpuri de apă. Ponderea debitului de 86 %, captat din corpul de apă subterană ROCR01, este reprezentat de exploatarea apei din straturi acvifere cu nivel liber (freatic), prin puţuri de mică adâncime şi sistemele de alimenatre a apei prin drenuri.
16
Repartiţia debitului exploatat pe categorii de folosinţe. Din totalul debitului captat în această perioadă 486345 l/s, 59,8 % a fost exploatat în scop industrial, 39,3 % în scop potabil, iar 0,9 % pentru zootehnie şi irigaţii.
Evidenţa resurselor de ape subterane şi ale resurselor disponibile. Din calcule rezultă că atât la nivelul bazinului hidrografic Crişul Repede, dar şi la întregul bazin hidrografic Crişuri, există un excedent de debit; ponderea exploatărilor pentru fiecare acvifer este mult inferioară faţă de resursa de bilanţ, ca atare, debitul disponibil în vederea exploatărilor ulterioare anului 2009, este suficient atât pentru dezvoltarea unor noi activităţi industriale, cât şi pentru alimentările cu apă pentru populaţie.
Revenind la necesitatea cunoaşterii resurselor de ape subterane subliniem încă o dată că apa este o materie primă deosebit de preţioasă, pentru care nu există soluţii alternative. In consecintă, orice evaluări, studii şi prognoze care nu se bazează pe o temeinică cunoaştere a acestor resurse riscă să conducă la concluzii false, nerealiste, la amplasarea neraţională a unor obiective mari consumatoare de apă, la suprasolicitare a unor strate acvifere, sau corpuri de apă, culminând cu degradarea parţială sau totală a unor zăcăminte de apă.
În plus, experienţa din ultimii 20 de ani privind remedierea contaminării a arătat că măsurile luate nu au fost capabile să înlăture complet toţi contaminanţii şi că sursele de poluare, chiar parţial înlăturate, continuă să elibereze poluanţi pentru o lungă perioadă de timp (de exemplu câteva generaţii). De aceea, un accent important trebuie pus în primul rând pe prevenirea poluării .
Bibliografie selectivă
1. Badea, G. (2010), Alimentări cu apă, Editura Risoprint, Cluj Napoca;
2. Bretotean, M. (1981), Apele subterane, o importantă bogăţie naturală, Editura Ceres, Bucureşti;
3. Bretotean, M., Macaleţ Rodica, Ţenu A., Munteanu M. T., Radu E., Radu Cătălina, Drăguşin Doina (2004), Studii privind corelarea metodologiilor de evaluare a resurselor de apă cu DCA 60/2000/EC, Arh. I.N.H.G.A., Bucureşti;
4. Castany, G. (1972), Prospecţiunea şi exploatarea apelor subterane, Editura tehnică Bucureşti;
5. Helsel, D.R., Hirsch, R.M. (2002), Statistical Methods in Water Resources, U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey;
6. Marin, C. (2002), Geochimia apei subterane şi de suprafaţă din zona Gârda Gheţari - Poiana Călineasa, (Proiect Apuseni), Academia Română, Institutul de speologie „Emil Racoviţă”, Bucureşti;
17
7. Măhăra, Gh. (1977), Câmpia Crişurilor, Studiu fizico-geografic, în vol. Câmpia Crişurilor, Crişul Repede, Ţara Beiuşului, Editura stiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti;
8. Măhăra, Gh., şi colab. (1999), Regimul precipitaţiilor în bazinul Crişurilor şi influenţa sa asupra scurgerii lichide, Contract grant tip A nr. 34471/ 1999 Cod CNCSIS: 1, Ministerul Educaţiei Naţionale, Universitatea din Oradea;
9. Orăşeanu, I., Orăşeanu Nicolle (1983), Studii hidrogeologice complexe pentru ape potabile şi stabilirea condiţiilor hidrogeologice ale zăcămintelor de bauxită din Munţii Pădurea Craiului, judeţul Bihor, Arh. S.C. Prospecţiuni S.A., Bucureşti;
10. Orăşeanu, I., Orăşeanu Nicolle (1987), Studii hidrogeologice pentru evaluarea rezervelor de ape subterane din depozitele carbonatice ale Munţilor Codru-Moma, judeţele Arad şi Bihor, Arh. S.C. Prospecţiuni S.A., Bucureşti;
11. Pătroescu, C., Gănescu, I. (1980), Analiza apelor, Editura Scrisul Românesc, Craiova;
12. Posea, Aurora (1977), Bazinul Crişul Repede, în vol. Câmpia Crişurilor, Crişul Repede, Ţara Beiuşului, Editura stiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti;
13. Puiu, Şt. (1980), Pedologie, Editura Ceres, Bucureşti;
14. Sahama, Th.G., Rankama, K. (1970), Geochimia, Editura tehnică, Bucureşti;
15 ***, Directiva 2000/60/EC, a Parlamentului şi Consiliului European care stabileşte un cadru de acţiune pentru ţările din Uniunea Europeană în domeniul politicii apei, Jurnalul Oficial al Comunităţii Europene;
16. ***, Directiva 118/2006/EC, Protecţia apelor subterane în Europa, Noua Directivă a Apelor Subterane – Consolidarea Cadrului Legislativ al Uniunii Europene;
18