Dumitru Marioara rezumat teza doctorat - arhiva · PDF fileuniversitatea din oradea Şcoala doctoral Ă dumitru marioara rezumatul tezei de doctorat analiza Şi evaluarea resurselor

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