Determinarea coeficienților de aerare pentru ape de suprafață

Apa, baza insasi a existentei vietii pe pamant, constituie una dintre marile probleme ale lumii contemporane.

In natura, apa se regaseste in continua miscare, parcurgand sub diferite stari de agregare etape inlantuite ale unui mare circuit denumit circuitul sau ciclul apei in natura.

Conceptual, circuitul apei este constituit dintr-o serie de locuri de depozitare si procese de transfer, desi temporar unele pot fi considerate ca indeplinind ambele functiuni cum este cazul raurilor care, pe langa functia de loc de depozitare au si o functie de transfer a apei intre suprafata terestra si mari sau oceane [1]. Circuitul apei se bazeaza din punct de vedere energetic pe energia solara. Aceasta constituie forta motrice a evaporarii si evapotranspiratiei, transferand apa de la suprafata terestra, din tesuturile plantelor si din mari si oceane in atmosfera.

Din suprafaţa totală (de 5,1 • 108 km2) a globului pământesc 71 % (sau 3,62 • 108) este ocupată de mări şi oceane. Din suprafaţa uscatului (1,48 * 10* km2), puţin mai mult de 10 % (1,58 • 107 km2) este acoperită cu gheţari.

Volumul mărilor şi oceanelor este evaluat la 1,37 109 km3 (cca. 1/800) din volumul planetei. Prin cantitatea mare de apă din straturile exterioare pământul se deosebeşte fundamental de celelalte planete, care sunt sarace sau lipsite de apa [2].

Molecula de apa, din cauza asimetriei norului electronic, reprezinta un dipol cu sarcina negativa in partea atomului de oxigen si pozitiva in partea celor doi atomi de hidrogen. Aceasta face ca in apa lichida sau solida, moleculele sa se atraga intre ele si sa se lege prin punti de hidrogen, formand o structura relativ ordonata. In organisme aceasta structura indeplineste functii multiple si complexe in desfasurarea proceselor metabolice.

Oxigenul reprezinta un important factor ecologic in cazul ecosistemelor acvatice, determinand componenta specifica a biocenozelor din aceste ecosisteme, avand un pronuntat caracter selectiv, care se concretizeaza in elaborarea unor mecanisme complexe de raspuns (morfologice, fiziologice) ale populatiilor naturale si reprezinta alaturi de temperatura si salinitate, un factor principal care moduleaza in timp si spatiu interventia poluantilor in desfasurarea functiilor ecosistemului [3].

In ecosistemele in echilibru au loc simultan doua reactii reciproce [4]:

Oxigenul este considerat un gaz cu solubilitate relative scazuta in apa, solubilitate puternic influentata de temperatura, salinitate si presiune atmosferica. Fluctuatia in timp si spatiu a concentratiei de oxigen dizolvat in apele naturale nu este determinate numai de variatiile factorilor mentionati (temperatura, salinitate si presiune atmosferica), ci si de o serie de alti factori biotici dintre care mai importanti sunt:

-eliberarea oxigenului in procesul de fotosinteza, efectuata de macrofilele acvatice si de fitoplancton;

-consumul de oxigen de catre populatiile de organisme din componenta biocenozelor, incluse in ecosistemele acvatice (folosirea oxigenului ca ultim acceptor de electroni in procesul respiratiei);

- adancimea si stratificarea apei;

- miscarile apei (curgere, curenti, valuri, convectie termica);

- concentratia substantelor organice;

- concentratia reducatorilor (H2S, FeS etc).

Miscarile apei si activitatea fotosintetizatoare a plantelor influenteaza in sensul cresterii gradului de oxigenare al apei, mergand pana la suprasaturare in timp ce ceilalti factori mentionati determina oscilatii ale concentratiei de oxigen sub valoarea concentratiei de echilibru (saturatie). In paraiele de munte, cu ape repezi, in baltile invadate de vegetatie macrofitica si in straturile superficiale (zona eufotica) ale ghiolurilor si lacurilor in care se dezvolta masiv fitoplanctonul. Concentratia oxigenului in timpul zilei se afla la nivelul corespunzator saturatiei.

In patura corespunzatoare zonei eufotice din ecosistemele de coasta, oceanul deschis sau marile interioare, concentratia oxigenului se apropie de valoarea de saturatie. In schimb, pe timpul noptii, in baltile invadate de vegetatie, la interfata sediment-apa, in paturile profunde ale ghiolurilor, lacurilor, marilor si oceanului, concentratia oxigenului se reduce considerabil, situandu-se predominant sub 1 mg/l iar in anumite zone si momente, se instaleaza conditii de anaerobioza. Deci, se poate evidentia o diferentiere in spatiu a diferitelor tipuri de ecosisteme acvatice (paraie, rauri, balti, ghioluri, lacuri, mari etc. ) care se caracterizeaza prin domenii particulare de fluctuatii ale concentratiei oxigenului, precum si o diferentiere spatială pe verticala in cadrul aceluiasi ecosistem acvatic, fiecarui strat fiindu-i caracteristice anumite domenii de fluctuatie a concentratiei oxigenului. Trebuie subliniate, de asemenea, fluctuatiile in timp (diurne, sezoniere), mai ales in ecosistemele acvatice continentale si in straturile superficiale ale ecosistemelor marine. In raport de aceste oscilatii in timp si spatiu, care sunt de fapt oscilatii cu caracter de regim, se constituie din punct de vedere structural biocenozele acestor ecosisteme si nivelul productiei biologice [5].