CARACTERIZAREA REGIMULUI DE OXIGEN AL APEI RÂURILOR DIN BAZINUL SUPERIOR SI MIJLOCIU AL MURESULUI

Abstract

In order to present the spatial and temporal evolution of the oxygen regime of the rivers from the superior and inferior Mures hydrographic basin, from its spring to the confluence with the Aries river, there have been processed data from a systematic observation made between 1985 - 2003. Were taken dates from starting points sections of primer order along the collector river and 5 starting points sectons of secondary order along Mures affluences: Gurgiu, Niraj, Lechinta and Pârâul de Câmpie. There have been analysed characteristics of the oxygen indicators regime: dissolved oxygen, biochemical consume of oxygen and chemical consume of oxygen. The variation in time of oxygen regime values from the control section were determined using daily, monthly and annual values, correlating the data analysis with the water flow rates at the time of sampling operation. There were calculated daily, annual average dates to these concentrations and the values were expressed in mg/l. The oxygen regime is influenced by the geographical situation of the basin, by altitude, flora, climate, soils, hydrometric characteristics of the stream bed, chemical and biological characteristics of the water. [PUBLICATION ABSTRACT]

Headnote

ABSTRACT. - The characterization of the oxygen regime in the superior and middle hydrographical basin of river Mures. In order to present the spatial and temporal evolution of the oxygen regime of the rivers from the superior and inferior Mures hydrographic basin, from its spring to the confluence with the Aries river, there have been processed data from a systematic observation made between 1985 - 2003. Were taken dates from starting points sections of primer order along the collector river and 5 starting points sectons of secondary order along Mures affluences: Gurgiu, Niraj, Lechinta and Pârâul de Câmpie. There have been analysed characteristics of the oxygen indicators regime: dissolved oxygen, biochemical consume of oxygen and chemical consume of oxygen. The variation in time of oxygen regime values from the control section were determined using daily, monthly and annual values, correlating the data analysis with the water flow rates at the time of sampling operation. There were calculated daily, annual average dates to these concentrations and the values were expressed in mg/l. The oxygen regime is influenced by the geographical situation of the basin, by altitude, flora, climate, soils, hydrometric characteristics of the stream bed, chemical and biological characteristics of the water.

1. CONSIDERATII GENERALE

Reteaua de râuri din regiunea luata În studiu colecteaza apele din vestul grupei centrale a Carpatilor Orientali (muntii Giurgeu, Caliman, Gurghiu si Depresiunea Giurgeului), Subcarpatii (Dealurile Reghinului si Nirajului) si Podisul Transilvaniei (Câmpia Muresana si nordul Dealurilor Târnavei Mici).

Analiza evolutiei spatio-temporala a regimului de oxigen al râurilor din bazinul hidrografic al Muresului superior si mijlociu pâna la confluenta cu Ariesul, s-a efectuat pe baza prelucrarii datelor rezultate din observatiile sistematice efectuate În intervalul 1985-2003, la opt sectiuni de control de ordinul I, amplasate pe cursul principal si pe pârâul Gurghiu si Niraj, precum si a celor provenite de la doua sectiuni de control de ordinul II, amplasate pe afluenti (Lechinta si Pârâul de Câmpie). La cele doua sectiuni de control de ordinul II perioada de masurare a fost mai redusa: 1989-2003 pe Pârâul de Câmpie la Avramesti si 2000-2003 pe Comlod la Lechinta.

2. REGIMUL DE OXIGEN AL APEI RÂURILOR

Pentru stabilirea regimului de oxigen al apei s-au analizat particularitatile spatiale si temporale ale indicatorilor regimului de oxigen: oxigenul dizolvat, consumul biochimic de oxigen si consumul chimic de oxigen. Evolutia acestor paramtrii se urmareste În bazinul hidrografic Împartit În trei sectoare: sectorul montan, subcarpatic si cel de podis (fig.1).

Procesele de oxidare au rolul de-a furniza energia necesara proceselor biochimice, vitale pentru Întretinerea vietii acvatice. Gradul de poluare a unei ape se masoara prin continutul de oxigen. O apa de buna calitate trebuie sa fie aproape saturata de oxigen dizolvat.

Activitatea microbiologica conduce la o reducere a continutului de oxigen În prezenta materiilor oxidabile.

Oxigenul dizolvat se consuma din apa În diferite moduri: prin respiraaie, prin descompunerea ai mineralizarea aluviunilor, prin pierdere În atmosfera, sau pierdere prin scurgere lichida.

Într-un timp ai spaaiu delimitat conainutul de oxigen dizolvat În apa unui râu este influenaat de aaezarea geografica a bazinului, de altitudine, de clima, de sol, de vegetaaie, de caracteristicile hidrometrice ale albiei, de caracteristicile chimice ai biologice ale apei.

Exista o variaaie diurna ai anotimpuala a oxigenului dizolvat.

Consumul biochimic de oxigen este un indicator reprezentativ al regimului de consum al oxigenului. Exprima cantitatea de oxigen necesera microorganismelor În procesele biochimice de descompunere ai mineralizare a materialelor organice existente În apa În condiaii aerobe.

Consumul chimic de oxigen reprezinta cantitatea de oxigen furnizata de o substanta chimica oxidanta pentru a descompune materiile organice nebiodegradabile În apa. Pentru apa potabila sau de suprafata s-a folosit ca oxidant CCO-Mn. În corelatie cu CBO5 exprima cantitatea totala de substante reducatoare.

Variatiile În timp ale valorilor indicatorilor regimului de oxigen din sectiunile de control s-au determinat folosind valorile zilnice, lunare si anuale, corelând datele analizelor cu debitele de apa din momentul prelevarii datelor.

S-au calculat medii multianuale, anuale si lunare la aceste concentratii, iar valorile s-au exprimat În mg/l.

2.1. Variatia anuala a indicatorilor regimului de oxigen

Materiile organice În timpul descompunerii lor, consuma oxigenul din apa. Aceste procese duc la final la autoepurarea apelor. Cât timp apa contine suficient oxigen acest proces se desfasoara normal. El opereaza mai ales prin intermediul organismelor În suspensie din apele naturale. Totodata materiile organice din ape uzate duc la proliferarea planctonului si la reaerare apei prin procesul de fotosinteza. Temperatura, radiatile solare si pH-ul contribuie la mineralizare. Trasformarile au loc mai ales vara, când temperatura este mai mare.

Caracteristicile hidraulice ale albiei si viteza apei influenteaza viteza consumului de oxigen. Cereri mari de oxigen apare În cazul apelor mari, când gazele rezultate din fermentarea intensa ridica namolul.

2.1.1. Variatia anuala a concentratiei de oxigen dizolvat

Cantitatea de oxigen dizolvat prezinta o variatie si În functie de debitul de apa a râurilor. Când debitul de apa este mica si cantitatea de oxigen dizolvat este mica.

În sectorul aferent spatiului montan concentratia medie multianuala a oxigenului dizolvat prezinta valori aproape constante (9,53 mg/l-9,31 mg/l).

În regiunea de podis, Începând de la sectiunea Glodeni, concentratia În oxigen scade, ajungând la o valoare medie de 8,33 mg/l la sectiunea Ungheni, la 8,08 mg/l la Cipau si la 7,92 mg/l la sectiunea Chetani (Fig.2, 3)

În sectorul defileului si cel subcarpatic concentratia medie multianuala În oxigen dizolvat este usor marita datorita gradului de Împadurire mai ridicat si substratului mai putin solubil.

În regiunea de podis, datorita impurificarii apei În mod constant cu substante poluante, deficitul de oxigen se permanentizeaza.

Pe cursul principal cele mai reduse valori medii anuale ale oxigenului dizolvat se masoara la sectiunea Chetani, valoarea medie minima este de 5,44 mg/l În 1991. Valoarea medie maxima de 13,19 mg/l se determina tot În 1991 la Glodeni.

La afluentii de stânga ai Muresului constatam o scadere a valorilor oxigenului dizolvat de-a lungul pârâurilor. Astfel, studiind comparativ observam o diferenta de concentratie a oxigenului din pârâurile Gurghiu, Niraj fata de sectiunile de control al râului colector Înainte de confluenta cu acesti afluenti.

La pârâul Gurghiu, ce strabate spaaiul subcarpatic, conainutul mediu anual al apei În oxigenul dizolvat este relativ mare, valoarea maxima de 11,2 mg/l se masoara În 1994, iar cea minima de 8,88 mg/l În 1985.

În sectorul de podia, se constata o scadere a concentraaiei faaa de cel subcarpatic. La pârâul Niraj ecartul de variaaie a conainutului În oxigen dizolvat a fost Între 10,06 mg/l În 1989 ai 7,56 mg/l În 1991.

Afluentii sositi din CÎmpia Transilvaniei datorita substratului friabil si poluarii difuze au un continut mare de substante oxidabile. La pârâu Lechinta valoarea minima a continutului În oxigen dizolvat a fost 7,3 mg/l În 2002, cea maxima de 9,2 mg/l În 2003.

La Pârâul de Câmpie valorile medii au avut variatii mici Între 7,3 mg/l În 2002 si 7,8 mg/l În 2003.

2.1.2. Variatia anuala a indicatorului CBO5

Valorile medii multianuale ale indicatorului CBO5 cresc În general de la izvor spre varsare. De la sectiunea Izvorul Muresului pâna la sectiunea Ungheni cresc valorile indicatorului, de la o valoare de 1,84 mg/l la 4,79 mg/l, datorita cresterii În apa a cantitatii de deseuri menajere si a suspensiei.

La sectiunea Cipau datorita fenomenului de dilutie (confluenta cu Niraj), scade cantitatea de substante organice din apa, astfel valorile CBO5-ului descresc la 3,47 mg/l. În sectorul Cipau-Chetani valoarea lor creste iar la 4,71 mg/l, datorita aportului de aluviuni aduse de pârâurile din Câmpia Transilvaniei (fig.4,5).

Variatia medie anuala a valorilor CBO5-ului prezinta o curba descrescatoare la sectiunile Glodeni, Ungheni si Cipau de la 1991 la 2003 datorita Închiderii unor ferme zootehnice, diminuarii fertilizarilor excesive din agricultura.

La afluentii Muresului sositi dinspre spatiul montan, CBO5 prezinta valori reduse. Cei ce strabat si spatiul subcarpatic, valorile cresc simtitor.

Strabatând si sectorul de podis, pârâul Niraj are valori crescute ale indicatorului fata de cele ale Gurgiului

La afluentii de dreapta ai Muresului se Înregistreaza valori relativ Însemnate ale CBO5-ului, datorita debitelor mici de apa si aportului Însemnat de substante organice.

2.1.3. Variaaia anuala a indicatorului CCO-Mn

Din analiza spaaiala a valorilor indicatorului CCO-Mn se remarca faptul ca cele mai mici valori se Înregistreaza În regiunea subcarpatica la secaiunea Glodeni ai cele mai mari În sectorul de podia, la secaiunea Cheaani (fig.6,7). Se constata o createre a valorilor faaa de cele ale indicatorului CBO5, datorta existenaei substanaelor nebiodegradabile. Valorile medii multianuale ale indicatorului CCOMn au aceaai variaaie ca indicatorul CBO5.

2.2. VARIATIA LUNARA A INDICATORILOR REGIMULUI DE OXIGEN

Analizând concentratia În oxigen dizolvat a apei din sectiunile de control studiate, se poate constata o crestere iarna si o scadere pronuntata vara datorita variatiei temperaturii. De-a lungul cursurilor de apa exista o tendinta de scadere naturala a valorilor medii lunare de oxigen dizolvat odata cu cresterea temperaturii apei.

Cantitatea de oxigen dizolvat prezinta o variatie si În functie de debitul de apa a râurilor. Când debitul de apa este mica si cantitatea de oxigen dizolvat este mica. Valorile medii lunare ale concentratiei de oxigen dizolvat a fost mai mica iarna decât primavara, când avem debite foarte mari de apa În toate sectiunile studiate. Cele mai mici valori se Înregistreaza vara cand temperaturile sunt mari.

2.2.1. Variatia lunara a concentratiei oxigenului dizolvat

Concentratia medie lunara a oxigenului dizolvat scade În general de la izvor spre varsare. Cele mai mari valori se masoara În sectorul aferent spatiului montan. La sectiunea Izvorul Muresului cea mai mica valoare a cantitatii de oxigen dizolvat este de 8,11 mg/l În august. Tot la acest sector s-au Înregistrat Între martie si august valori mari ai concentratiei maxime lunare a oxigenului dizolvat (13,44 mg/l În martie). Maximele lunare au valori mai mici decât În sectiunea de control Stânceni datorita apelor uzate de la statiune care se varsa În râu.

O data cu trecerea Muresului În spatiul subcarpatic scade lent concentratia oxigenului dizolvat din apa, la sectiunea Glodeni se masoara o concentratie medie lunara de 6,76 mg/l În august (fig.8). La sectiunea Glodeni se constata o scadere a concentratiei maxime lunare de oxigen dizolvat, ca efect al deversarii apelor uzate din fermele zootehnice.

În regiunea de podis, scade În continuu concentratia oxigenului, la Chetani se determina o maxima de 9,45 mg/l În martie si o minima de 5,126 mg/l În iulie. Cele mai mici valori de-a lungul Muresului s-au determinat la sectiunea Cipau, datorita colectarii scurgerilor reziduale din zona municipiului Târgu-Mures si varsarii pârâului Niraj cu continut mare de deseuri. Prin procesul de autoepurare si dilutie, În aval de Cipau se reface cantitatea de oxigen, dar fara sa-si revina la valoarea masurata la Glodeni.

La sectiunea de control Ungheni, datorita poluarii râului cu ape uzate orasenesti si industriale, creste concentratia materialelor organice si nutrientilor, care duc la un consum excesiv de oxigen, din aceasta cauza valoarea minima lunara este de 2,62 mg/l În iulie 1987.

La sectiunea de control Chetani scad valorile concentratiei oxigenului dizolvat datorita aportului de aluviuni aduse de afluentii de dreapta ai Muresului. Valoara minima lunara de 2,46 mg/l s-a masurat În iulie 1992.

La afluentii de stânga ai Muresului constatam o scadere a oxigenului dizolvat de-a lungul pârâurilor fata de cele masurate din sectiunile de control ale Muresului. Astfel studiind comparativ observam o diferenta de concentratie a oxigenului din pârâurile Gurghiu, Niraj si din sectiunile de control al râului colector Înainte de confluenta cu acesti afluenti.

Afluentii Muresului, care sosesc dinspre spatiul montan au concentratie ridicata de oxigen, fata de cei care vin dinspre sectorul subcarpatic.

La afluentii ce strabat si regiunea de podis valorile concentratiei de oxigen dizolvat scad, datorita substratului friabil, dar si activitatilor antropice, care cauzeaza o Încarcare organica Însemnata.

Analizând valorile ale indicatorului CBO5 de-a lungul Muresului se constata ca cele mai mici valori sunt la sectiunile din spatiul montan. La Izvorul Muresului exista o variatie foarte mica a consumului de oxigen În timpul anului. Cea mai scazuta valoare medie lunara se masoara la Izvorul Muresului de 0,1 mg/l În august (fig.9).

La sectiunile Glodeni, Cipau, Ungheni se remarca o variatie asematatoare a valorilor medii lunare. În timpul verii si iernii valorile indicatorului CBO5 sunt ridicate, toamna si primavara sunt scazute. Cele mai mari valori se Înregistreaza la sectiunea Chetani, valoarea medie maxima de 7,24 mg/l În mai si minima de 3,33 mg/l În iulie.

La indicatorul CBO5 minimile se Înregistreaza În octombrie de 2.76 mg/l la pârâul Niraj si de 2,26 mg/l la pârâul Gurghiu. Valorile maxime sunt de 4,27 mg/l În mai la sectiunea Ungeni de pe Niraj si 3,21 mg/l În iunie la sectiunea Solovastru de pe Gurghiu.

2.2.3. Variatia lunara a indicatorului CCO-Mn

Pe cursul principal la indicatorul CCO-Mn se Înregistreaza valori medii lunare mari În lunile de vara si scazute În lunile de iarna.

La afluentii principali ai Muresului, avem o crestere a valorilor indicatorului În lunile de vara si o scadere În lunile de toamna si iarna.

Variaaiile uneori opuse cu cele ale indicatorului CBO5 sunt cauzate de diferenaele de concentraaii Între substanaele organice ai anorganice oxidabile. În timpul unui an oxidabilitatea are valori mici când predomina alimentarea subterana a râurilor.

3. CONCLUZIE

Studiul regimului de oxigen al apelor este important, deoarece continutul În oxigen dizolvat determina procesele vitale ale ecocistemelor acvatice. Indicatorii regimului de oxigen ne arata gradul de Încarcare organica a apei, dar si intensitatea fenomenelor, care au loc pentru descompunerea si mineralizarea lor. Mai important decât valoarea acestor indicatori Într-un moment dat, este evolutia acestora În spatiu si timp, deoarece ne informeaza despre capacitatea râului de-a se autoepura.

References

BIBLIOGRAFIE

1. Bucur, Aurelia, (1999), Elemente de chimia apei, Edit. H.G.A., Bucuresti

2. Felfoldy, L. (1981), A vizek kornyezettana, Mezogazdasági Kiadó, Budapest

3. Sorocovschi, V. Szocs Aniko, Voda, M., (2006), Mineralizarea apei râurilor din bazinul hidrografic al Muresuluisuperior si mijlociu, Integrarea Europeana - Impact si Consecinta, Simpozion Stiintific International, pag. 387-395, Ed. "Dimitrie Cantemir", Târgu-Mures

4. Sorocovschi, V., (2005), Câmpia Transilvaniei, Studiu Hidrogeografic, Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca

5. Sorocovschi, V., (1996), Podisul Târnavelor - studiu hidrogeografic, Ed. CETIB, , Cluj-Napoca

6. Trufas, V., Trufas Constanta, Hidrochimie, Ed. AGORA, Bucuresti (2003)

7. Ujvari, I., (1972), Geografia apelor României, Ed. Stiintifica, Bucuresti

8. Varduca, A., (1997), Hidrochimie si poluarea chimica a apelor, Edit. H.G.A., Bucuresti