Apa nu se pierde, ci se transformă permanent, urmând un proces ciclic natural, numit circuitul apei în natură, prin care aceasta este reciclată natural. În condițiile în care activitățile umane poluează apele și solul, nu mai putem avea încredere că apa luată din natura este curată. Cum se întâmplă? Căldura ce vine de la Soare, încălzește apa și prin fenomenul de evaporare este transformată în vapori care fiind ușori se ridică în atmosferă și împreună cu particulele de praf dar și alți poluanți formează la înălțimi norii care pe măsură ce urcă, adună mai multă apă. Fenomenele care au loc acolo trimit apa înapoi către Pământ sub formă de ploaie sau ninsoare și apoi procesele se reiau necontenit.
Apa reprezintă cea mai răspândită substanţă din natură, acoperind 3/4 din scoarţa terestră, unde se regăseşte sub cele trei stări de agregare:
- apa lichidă: 97,85 % (din totalul de apă de pe Terra): 97,85 % – 97,2 % se află în mări şi oceane sub formă de apă sărată, 0,65 % este sub formă de apă “dulce”, în râuri, lacuri şi ape freatice;
- apa solidă: 2,14 % se află în calotele glaciare şi gheţarii montani;
- apa gazoasă 0,01 % existentă în norii atmosferici.
Ca factor ecologic, apa reprezintă componentul esenţial al materiei vii (în mod curent 65,80% din biomasă), participând la toate procesele fiziologice şi biochimice.
Conform datelor UNESCO, rezerva mondială de apă este de aproximativ 1.386 milioane km cubi, din care peste 97% este apă sărată.
Din totalul de apă dulce, peste 68% este blocată în gheaţă/ gheţari, iar 30% se găseşte în subteran. Sursele de apă dulce de suprafaţă (râurile şi lacurile) însumează 93.100 km cubi.
Apa contribuie la zonarea latitudinală şi altitudinală a vegetaţiei şi la împărţirea zonelor mari în subzone.Cantitatea totală anuală de apă din precipitaţii determină caracterul general al ecosistemului astfel:
- 0-250 mm precipitaţii căzută anual caracterizează o zonă de deşert;
- 250-750 mm – stepa, savana;
- 750-1250 mm – pădurile din zonele umede;
- 1250 mm – pădurile ecuatoriale.
În apa lichidă şi cea solidă apare fenomenul de asociaţie moleculară, când moleculele de apă sunt legate între ele prin aceste punţi de hidrogen intermoleculare: n H2O = (H2O)n + căldură, unde n reprezintă numărul moleculelor de apă. Valoarea lui n, depinde, în principal, de temperatură. Astfel că, la creșterea temperaturii, legăturile de hidrogen se rup treptat, iar grupurile moleculare devin din ce în ce mai mici. Astfel că, în stare de vapori, apa este alcătuită doar din molecule individuale.
În stare solidă (gheaţă), apa, în urma studiilor de difracție a razelor X, s-a constatat că, în rețeaua cristalină a acesteia, fiecare moleculă este înconjurată de alte patru molecule de apă, formând un tetraedru. În spațiul tridimensional, continuată la infinit, această structură corespunde tipului de rețea hexagonală.
Apa lichidă nu este formată din molecule H2O independente, ci din molecule asociate prin legături de hidrogen, fapt ce explică anomaliile proprietăților fizice ale apei.
În stare gazoasă, datorită agitaţiei termice foarte intense, în apă se rup toate legaturile de hidrogen, moleculele de apă devenind libere (izolate). La temperaturi puţin mai mici de 100 °C, mai pot exista asociaţii moleculare între moleculele de apă în stare de vapori, iar la presiuni ridicate, densitatea vaporilor de apă poate creşte substanţial, acest comportament explicându-se prin faptul că presiunea favorizează asocierea moleculelor, asociere care dispare însă rapid, odată cu creşterea temperaturii.
Până prin secolul XVIII, apa a fost considerată ca un element de sine stătător. Câteva repere din istoria științei ne arată că: Henry Cavendish (1781) a arătat că apa se formează prin combinarea explozivă a hidrogenului cu oxigenul, în anul 1783, A.L. Lavoisier a realizat pentru prima dată sinteza cantitativă a apei precum şi descompunerea ei la trecerea vaporilor săi peste un fier înroşit, apoi Gaspard Monge (1786), J.J. Berzelius şi Pierre Louis Dulong (1820) determină compoziţia în greutate a apei, în timp ce compoziţia în volume a fost stabilită de J.L. Gay Lussac şi Alexander von Humboldt (1805).
Datorită faptului că în natură există trei specii de izotopi ai hidrogenului şi trei izotopi ai oxigenului, respectiv: 1H = Hidrogen (hidrogen uşor), 2H = Deuteriu (hidrogen greu) şi 3H = Tritiu 16O, 17O şi 18O , prin combinarea lor au rezultat 18 specii de molecule de apă, molecule ce se regăsesc în apele naturale în proporţii diferite. Dintre toate tipurile de molecule de apă, predomină specia care are formula H2O (apa obişnuită), cu compoziţia masică H:O = 1:8, respectiv 11,1 % H2 şi 88,9 % O2.
Compoziţia chimică a apei nu este una uniformă ci depinde de:
- substratul geologic pe care îl parcurge;
- de dizolvarea unor gaze;
- de o serie de reacţii chimice ale apei cu solide, lichide sau gaze cu care intră în contact pe durata ciclului ei în natură;
- de compoziţia chimică a rocilor;
- compoziția chimică a componentelor rocilor – regimul de dezagregare – condiţiile climatice – procesele biogeochimice.
Referitor la efectele poluării apelor, fenomenul cel mai cunoscut este eutrofizarea. Ce ne îngrijorează este toxicitatea nutrienţilor care apare atunci când un exces de nutrient face rău unui organism.
Eutrofizarea apelor este un fenomen datorat creşterii nutrienţilor (azot şi fosfor) în ape ce are ca efect proliferarea vegetaţiei acvatice sau a fitoplanctonului (bloom al algelor).
Prin dezvoltarea algelor, ne confruntăm cu:
– scăderea transparenţei apei şi la scăderea concentraţiei oxigenului dizolvat în apă, fenomene însoţite de dispariţia faunei acvatice şi în final, poate duce la formarea unei mlaştini;
– modificarea severă calităţii a apei (culoare, gust, miros, creşterea concentraţiei de fier, mangan, bioxid de carbon, amoniu, metan, hidrogen sulfurat etc.).
În același timp, eutrofizarea, poate provoca dezechilibre în numărul de populaţii şi alte elemente nutritive care pot fi dăunătoare pentru anumite specii. Acest proces natural în exces se datorează surselor de poluare, cum ar fi:
- Surse de poluare antropice cu nutrienţi proveniți din utilizarea îngrăşămintelor, a detergenţilor cu fosfat, apelor reziduale sau de scurgerile de la ferme.
- Surse de poluare naturale care includ lacurile şi apele stătătoare.
Efecte ecologice se manifestă prin scăderea biodiversităţii, schimbări în dominanţa speciilor, efecte datorate toxicităţii, iar răspunzători pentru producerea fenomenului de eutrofizare sunt compuşii cu azot şi fosfor.
Eutrofizarea lacurilor este un fenomen datorat poluării apelor cu nutrienţi care s-a conştientizat începând din mijlocul secolului XX. La un moment dat 54% din lacuri Asiatice, 53% din Europa, 48% din America de Nord, 41% din America de Sud şi 28% din Africa s-a recunoscut ca eutrofe. Inflorirea algelor este un fenomen natural şi ca atare intervenţia la eutrofizare trebuie să aibe ca rezultat doar creerea unui echilibru care menţine sau imbunătăţeşte un ecosistem sănătos.
O altă problemă este acidifierea oceanelor. Termenul de „Acidifiere a apelor oceanice” a fost introdus în 2003 de către Caldeira şi Wicket. Acesta se referă la scăderea pH-ului oceanului Planetar prin preluarea de CO2 din atmosferă.
Iată cele mai importante aspecte care ne îngrijorează, pe bună dreptate, în acest moment. Am încercat să găsesc o formulare simplistă a unor procese complexe care reprezintă subiecte în domenii de cercetare pentru a populariza legătura dintre apă și viața noastră de zi cu zi dar și în viitor.
Cum apa există peste tot, în apele terestre, sol și atmosferă, trebuie să o păstram curată pentru a întreține viața pe Pământ.
Sper ca acest material să fie o sursă de inspirație pentru colegii mei, în cadrul activităților din „Săptămâna verde”.
Bibliografie selectivă
saptamanaverde.edu.ro/storage/Apa–O-poveste-fara-sfarsit.pdf
ro.wikipedia.org/wiki/Circuitul_apei_%C3%AEn_natur%C4%83
www.renovablesverdes.com/ro/eutrofizacion/
www.unesco.org/en
ro.warbletoncouncil.org/distribuye-agua-tierra-1038