Apă

Introducere

Din cele mai vechi timpuri, viaţa popoarelor a fost condiţionată de distribuţia pe Pământ a resurselor de apă, apa aflîndu-se la însăşi baza vieţii.

- în anul 1785 Lavcisier şi Meusnier au descompus apa cu ajutorul unui fier înroşit, au separat şi au cîntărit hidrogenul produs, apoi au executat sinteza apei într-un balon prevăzut cu două tuburi în care curentul de hidrogen era aprins cu ajutorul unei scîntei electrice. S-a stabilit atunci că 2g de H se combină cu 16g de O2 pentru a da 18g de apă.

- în anul 1805 Humboldt şi Gay-Lussac au arătat că apa este formată din 2 volume de H şi un volum de O2. Astfel s-a ajuns la formula clasică H2O şi s-a aflat greutatea moleculară.:18. unii fabricanţi de produse farmaceutice au numit-o protoxid de hidrogen;

- cîteva luni mai tîrziu, Washburn şi Urey au descoperit apa grea D2O; D(deuteriu);

- în 1951 a fost descoperită apa hipergrea T2O care este un oxid de tritriu radioactiv. Există şi o apă semigrea HOD;

Apa pură este un amestec de apă uşoară (H2O) şi cantitaţi foarte mici de apă grea (D2O) şi apă hipergrea (T2O).

Masa specifică a apei (densitatea) = 1= 0,9999 şi are valoarea maximă la aproximativ 4C (3,982C), la presiune normală.

Vîscozitatea apei se micşorează atunci cînd presiunea creşte. Apa lichidă se solidifică la 0C se transformă în gheaţă, iar volumul său creşte. Apa lichidă fierbe la 100C, dar punctul de fierbere al apei este anormal datorită asociaţiilor moleculare; dacă nu ar exista aceste asociaţii moleculare, acest punct s-ar situa sub – 63,5 C.

Capitolul I. Apele subterane

1.1 Generalitaţi:

Apele din litosferă de origine endo sau exogenă care circulă sau stagnează în fisurile sau porii rocilor constituie apele subterane. Acestea se deosebesc de apele de suprafaţă prin:

- dinamică;

- proprietăţi fizice;

- proprietăţi chimice;

- proprietăţi biologice;

Apele subterane pot avea origine: vadoasă; juvenilă; cosmică sau veterică.

Apele vadoase provin din infiltrarea precipitaţiilor atmosferice în cadrul circuitului general al apei în natură şi din condensarea vaporilor în partea superioară a litosferei. Circulă prin porii şi fisurile rocilor şi contribuie la formarea rezervelor de ape subterane.

Apele juvenile (magmatice) provin din condensarea subterană a vaporilor rezultaţi din degazeificarea magmelor; când apar la suprafaţă sunt considerate ape minerale.

Apele cosmice provin din spaţiul cosmic prin intermediul meteoriţilor şi reprezintă apa din moleculele mineralelor care formează masa meteoriţilor.

Apele veterice (fosile sau de zăcământ) sunt legate de regiunile petrolifere şi se prezintă sub forma unor straturi acvifere sub presiune.

1.2 Teorii asupra originii apelor subterane

În secolul al XVI-lea, Bernard Palissy susţinea că apa subterană există datorită infiltraţiei precipitaţiilor în litosferă în funcţie de gravitaţia terestră până la întâlnirea unor straturi impermeabile.

În secolul al XVII- lea, Renee Decartes susţinea că apele subterane şi-ar datora existenţa condensării vaporilor ce se formează datorită căldurii interne în nişte goluri submontane umplute cu apă, sau a vaporilor ce circulă prin porii şi fisurile rocilor iar în momentul cînd au ajuns în pături superficiale mai reci, prin condensare dau naştere izvoarelor.

În secolul al XIX- lea, Volger combate teoria infiltraţiei şi susţine că apele subterane se formează în urma condensării vaporilor din aerul atmosferic în porii şi fisurile rocilor datorită faptului că vara temperatura aerului este mai mare decît temperatura uscatului şi aerul pătruns în sol se răceşte şi se condensează. Iarna temperatura aerului este mai mică decât temperatura uscatului, procesul se inversează, aerul rece pătrunde în porii şi fisurile rocilor şi condensează vaporii dând naştere unor picături de apă.

F. Lebedev a demonstrat că apele subterane se formează atât prin infiltraţia precipitaţiilor atmosferice, cât şi prin condensarea vaporilor în porii şi fisurile rocilor.

1.3 Factorii care influenţează infiltraţia apei în sol

- factorii care acţionează asupra apei din sol (forţa gravitaţională, capilaritatea, absorbţia);

- factorii meteorologici (apa provenită din precipitaţii, temperatura aerului, temperatura solului, starea hidrometrică a aerului);

- factorii morfologici (panta terenului, forma reliefului);

- factorii biologici (vegetaţia şi factorul uman);

- factorii geologici (gradul de permeabilitate, tipul de permeabilitate, porozitatea rocilor);

1.4 Proprietăţile hidrogeologice ale terenurilor

În funcţie de comportarea rocilor faţă de apă acestea prezintă următoarele proprietăţi:

- permeabilitate;

- porozitate;

- capacitate de absorbţie;

Permeabilitatea rocilor este proprietatea acestora de a permite apei să circule prin porii lor. Se caracterizează cantitativ prin valoarea coeficientului de permeabilitate k.

k = Q/i ; i = h/l [cm/s] ; [m/zi]

unde:

Q – cantitatea de apă ce trece printr-o unitate de suprafaţă a mediului poros într-o unitate de timp;

i – gradientul hidraulic;

h – diferenţa înălţimii piezometrice;

l – lungimea parcursă de curent în timpul străbaterii probei;

În funcţie de permeabilitate, rocile sunt:

- permeabile – în care apa circulă conform principiului dinamicii apelor subterane (pietrişuri şi nisipuri fluviatile);

- semipermeabile – în care apa circulă parţial, cu multă greutate;

- impermeabile – circulaţia apei este imperceptibilă (roci cristaline nefisurate);

Porozitatea rocilor reprezintă raportul dintre volumul golurilor dintre particulele solide ale unui material în stare naturală şi volumul total al materialului.

În funcţie de porozitate rocile pot fi:

- poroase – sunt roci ce posedă în masa lor goluri ale căror dimensiuni sunt mai mici de 1,2 mm (grupa rocilor sedimentare: pietrişuri, nisipuri, bolovănişuri; argile; marne şi a rocilor piroelastice);