Monitorizarea calitatii apelor prin masuratori de tensiune superficiala

Oxigenul dizolvat n ap provine n cea mai mare parte din oxigenul atmosferic. Cantitatea de oxigen dizolvat este direct proporional cu presiunea aerului i invers proporional cu temperatura lui. ntr-o msur mai mic, cantitatea de oxigen dizolvat depinde i de suprafaa de contact a apei cu aerul atmosferic. La acest oxigen dizolvat se mai adaug oxigenul rezultat din procesele de fotosintez realizate de vegetaia acvatic. n ap, cantitatea de oxigen prezent este rezultatul unui echilibru dinamic a dou tipuri de procese : procese care mbogesc cantitatea de oxigen din ap; procese care reduc cantitatea de oxigen.n cel de al doilea caz, oxigenul este consumat pentru transformarea i degradarea biochimic a substanelor organice i, uneori, pentru oxidarea unor elemente minerale: fier, mangan etc. Aceste procese se desfoar mai nti la temperaturi mai ridicate ale apei; astfel, vara, bilanul oxigenului n apele de suprafa este mai sczut dect n perioadele reci ale anului. Dioxidul de carbon dizolvat n ap provine din urmtoarele surse: respiraia organismelor acvatice, procesele biologice de degradare organic, procesele geochimice generate de contactul apei cu solul. Reducerea cantitii de CO2 este determinat pe de o parte de trecerea sa n atmosfer, iar pe de alt parte de procesele de fotosintez a vegetaiei acvatice. Dioxidul de carbon din ap se poate prezenta sub form liber i legat.Hidrogenul sulfurat se ntlnete mai rar n apele naturale, fiind prezent n unele ape subterane. Prezena lui este legat de existena unor zcminte de sulf care, n urma unor procese chimice, genereaz H2S.b) Substane minerale dizolvate. Elementele minerale cele mai frecvente sunt: ionii metalici: Ca2+ , Na+ , K+ , Mg2+, i ntr-o concentraie mai mic: Mn2+, Mn4+, Cd2+ Ni2+, Co2, Li+, Ba2+ etc. n diverse combinaii cu anionii: Cl -, SO42- , CO32- ,I - , F -. n funcie de concentraiile acestor ioni, apele naturale pot fi grupate n mai multe categorii: clorurate, sulfurate, bicarbonate (calcice, magneziene, sodice etc.)Cantitatea total de sruri minerale prezente n ap determin gradul de mineralizare a apei respective. n cea mai mare parte, srurile minerale ajung n ap din rocile i solurile cu care apa vine n contact sau pe care le strbate. Din aceast cauz, n general, apele subterane sunt mai mineralizate dect cele de suprafa i cu ct profunzimea stratului de ap este mai mare, cu att gradul de mineralizare este mai crescut. n ceea ce privete apele curgtoare, gradul de mineralizare crete de la munte spre es i este n funcie de debit, mineralizarea crescnd cu scderea debitului.c) Substane organice dizolvate. Provin cel mai adesea din descompunerea organismelor acvatice animale i vegetale, ca i din unii produi de metabolism ai organismelor respective. Detergentul este un produs complex folosit n procesul de detergen, ce coninealturi de surfactant i alte componente ca ageni de condiionare (polifosfati,carbonat de sodiu, perborat de sodiu) i aditivi de detergen (enzime amilaze,lipaze, celulaze; ageni de albire; polimeri pentru mpiedicarea repunerii murdriei;polimeri pentru inhibare a transferului de culoare), i auxiliari (antistatici,parfumuri i colorani, antispumani).Detergenii sunt substane care posed proprieti de curire. Dei difer mult unii de alii din punct de vedere fizic i chimic, ei au caracterul comun de a scdea tensiunea superficial a lichidelor n care sunt dizolvai, motiv pentru care sunt denumii i ageni de suprafa. Substanele componente ale detergenilor care ajung n apele reziduale i cu acestea n sursele de ap provin din: a) diversele ntreprinderi industriale care folosesc detergenii sintetici (ntreprinderi textile, de pielrie, vopsire etc.) sau care prepar detergeni; b) folosirea menajer a detergenilor i utilizarea lor pentru curirea strzilor; c) terenurile agricole tratate cu insecticide ori fungicide care conin detergeniDetergenii sintetici: - provoac o sedimentare mai redus a substanelor n suspensie; - favorizeaz meninerea n suspensie a substanelor fin divizate; - mresc viteza de decantare a particulelor mai mari de 25 de microni; - mresc permeabilitatea solurilor i favorizeaza ptrunderea altor substane poluante, ca substane gudronoase cancerigene, germeni i virusuri etc. Detergenii au efecte toxicologice (asupra omului i a altor vieuitoare), ct i efecte ecotoxicologice (asupra mediului) datorate surfactanilor i unor ageni de condiionare. Doza letal pentru un adult 1-10 g/kg corp. Detergenii sunt prezeni n sursele de ap, n cantiti ce ajung pn la 100 mg/l n apele reziduale rezultate de la spltorii, 10 mg/l n apele reziduale oreneti, 5 mg/l n apele de suprafa i 2.5 mg/l n unele surse subterane de ap. ndepartarea detergenilor are loc prin procese: - de epurare a apelor reziduale - de tratare a apelor de suprafaAlte modaliti: a) oxidarea detergentilor absorbii la suprafa n strat molecular; b) precipitarea cu ajutorul unui agent cationic; c) eliminarea prin coagulani; d) adsorbia deteregenilor cu diverse substane adsorbante - carbune activ, aluminiu activat, pmnt de diatomee, nisip; e) schimbtorii de ioni pot elimina pn la 99% din detergeni; f) spumarea provoacat prin aerare poate elimina pn la 85-95% din detergeni. Procedeul cel mai eficient de ndepartare a detergenilor din apele reziduale rmne acela al biodegradrii lor sub influena florei microbiene i a enzimelor acesteia. Rata de degradare a detergenilor duri este de 20-30% n staiile de epurare i cursurile de apa. Deteregenii moi se degradeaz pn la 90% n staiile de epurare i cursurile de ap. Detergenii poti fi degradai biologic, ns n viteza de degradare intervin anumii factori: lungimea lanului hidrocarburii; poziia radicalului fenil ; poziia sulfatului; ramificarea catenei. Controlul polurii surselor de apa cu detergeni i msurile de combatere a acestei poluri, care constituie o preocupare n ntreaga lume, pot fi rezumate astfel: a) determinarea cu regularitate a cantitilor de detergeni n efluentul staiilor de epurare, n apele de suprafa i subterane i n reelele de distribuie; b) mbuntirea metodelor de determinare a cantitilor mici de detergeni sintetici anionici din apele reziduale brute; c) efectuarea de cercetri, n vederea introducerii de noi metode de tratare a apelor reziduale sau de ameliorare a actualelor metode, pentru a realiza o descompunere mai rapid i mai complet a detergenilor; d) cercetarea posibilitilor de fabricare a unor detergenti pe baz de substane uor oxidabile n actualele staii de epurare a apelor reziduale.Tensiunea superficial este proprietatea general a lichidelor de a lua o form geometric de arie minim n lipsa forelor externe, datorat aciunii forelor de coeziune dintre moleculele lichidului. Aceast proprietate face ca poriunea de suprafa a lichidului s fie atras de alt suprafa, cum ar fi cea a unei alte suprafee de lichid, ca n cazul fuzionrii picturilor deapsau a formrii de sfere din picturile de mercur.Aplicndfizica newtonianforelor ce apar din cauza tensiunii superficiale se obin predicii precise pentru numeroase comportamente ale lichidelor, comportamente att de comune nct sunt n general luate ca atare. Aplicndtermodinamicaacelorai fore, rezult predicii pentru alte comportamente mai subtile ale lichidelor.Mrimea fizic ce caracterizeaz tensiunea superficial estecoeficientul de tensiune superficial, notat de regul cu litera greceasc(sigma), uneori cu(gamma), care este o mrime fizic intensiv, caracteristic fiecrei substane n condiii fizice date (constant de material)Coeficientul de tensiune superficial aredimensiunedeforpe unitatea delungime, sau deenergiepe unitatea dearie. Cele dou sunt echivalente dar cnd se face referire la energie pe unitatea de arie, se prefer termenul de energie superficial termen mai general, n sensul c se aplic isolidelor, nu doar lichidelor.Tensiunea superficial este cauzat de atracia dintremoleculelelichidului prin intermediulforelor intermoleculare. n interiorul masei lichidului, fiecare molecul este tras n egal msur n toate direciile de ctre moleculele nvecinate, ce are ca rezultant o for nul. La suprafaa lichidului, moleculele sunt trase nspre interior de alte molecule aflate n adncimea lichidului i nu att de intens de moleculele din mediul nvecinat (fie el vid, aer sau un alt lichid).[1]Astfel, toate moleculele de la suprafa sunt supuse unei fore rezultante de atracie molecular ndreptate spre interior, echilibrat n cellalt sens doar de rezistena la compresie a lichidului, ceea ce nseamn o for rezultant nul. Exist, ns, o for ce determin diminuarea suprafeei, i n acest sens, suprafaa unui lichid se aseamnn cu o membran elastic. Astfel, lichidul se adun mpreun pn cnd ajunge s aib cea mai mic suprafa local posibilaDin alt punct de vedere, se constat c o molecul n contact cu o alt molecul vecin este ntr-o stare de energie mai mic dect dac nu ar fi n contact cu acea a doua molecul. Moleculele interioare au toate numrul maxim de vecini pe care l pot avea. Dar moleculele de la margine au mai puini vecini dect cele interioare i deci sunt ntr-o stare de energie mai mare. Pentru ca lichidul s-i minimizeze starea energetic, el trebuie s minimizeze numrul de molecule de la margine i deci s-i minimizeze aria suprafeeiCa rezultat al minimizrii ariei, suprafaa unui lichid va prelua forma cea mai uniform pe care o poate avea (demonstraia matematic a faptului c formele uniforme minimizeaz aria suprafeei se bazeaz peecuaia EulerLagrange). Cum orice curbur a formei suprafeei duce la mrirea ariei, va rezulta i o energie mai mare. n consecin, suprafaa va mpinge napoi nspre orice curbur n acelai fel n care o minge mpins la deal va mpinge napoi pentru a-i mimiza energia potenial gravitaional. Dintre toate corpurile geometrice, forma sferic posed, la un volum determinat, cea mai mic arie. Din acest motiv, schimbarea formei nesferice ale unei mase determinate de lichid ntr-o form sferic, atrage dup sine micorarea ariei suprafeei de delimitare a lichidului de mediul nconjurtor. Prin urmare, efectul forelor presiunii moleculare, sub influena crora lichidul ia forma sferic, este analoag aciunii care ar aprea dac suprafaa lichidului ar reprezenta o membran elastic ce tinde s se contracte (strng)Fenomenele fizice determinate de existena presiunii moleculare se pot explica prin aplicarea modelului unei astfel de membrane superficiale care delimiteaz volumul lichidului studiat, de mediul su nconjurtorPentru meninerea unei membrane ntins n echilibru static, la marginea ei trebuie s existe o for F, tangent la suprafaa lichidului i normal la marginea suprafeei; fora aceasta se numetefor de tensiune superficial. Acest for este direct proporional cu lungimeala marginii membranei de lichid; pentru a scrie expresia matematic a forei de tensiune superficial se introduce un coeficient de proporionalitate, numitcoeficientul de tensiune superficial, reprezentat prin simboluli care depinde de natura lichidului.Dependena forei de tensiune superficial de lungime se exprim prin formula:. Coeficientul tensiunii superficiale este definit ca fiind fora pe unitatea de lungime, unde fora este paralel cu suprafaa, dar perpendicular pe direcia lungimii.Din expresia forei de tensiune se poate scrie formula de definiie a coeficientului de tensiune superficialMetode de msurare:ntruct tensiunea superficial are numeroase efecte, exist mai multe ci de a o msura. Metoda optim depinde de natura lichidului msurat, de condiiile n care se msoar tensiunea i de stabilitatea suprafeei la deformare. Metoda inelului du Noy: Metoda tradiional utilizat pentru msurarea tensiunii superficiale sau interfaciale. Proprietile suprafeei legate de umezire au o influen restrns asupra acestei tehnici. Se msoar fora maxim exercitat de suprafa asupra inelului O versiune minimizat a metodei Du Noy utilizeaz un ac metalic cu diametru mic n loc de inel, n combinaie cu o microbalan de mare sensibilitate pentru msurarea forei maxime. Avantajul acestei metode este acela c se pot msura volume foarte mici (pn la ordinul zecilor de microlitri) cu foarte mare precizie, fr a trebui s se efectueze corecii pentru flotabilitate (pentru un ac cu geometria corect). n plus, msurarea se poate efectua foarte rapid, n minim 20 de secunde. Metoda plcilor Wilhelmy: O metod universal potrivit pentru msurarea tensiunii superficiale pe intervale de timp lungi. O plac vertical de perimetru cunoscut se ataeaz la o balan, i se moar fora datorat umezirii. Metoda rotaiei picturii: Aceast tehnic este ideal pentru msurarea tensiunilor interfaciale mici. Se msoar diametrul unei picturi ntr-o faz grea n timp ce ambele se rotesc. Metoda picturii: Prin aceast tehnic se pot msura tensiunea superficial i cea interfacial, chiar la temperaturi i presiuni ridicate. Geometria unei picturi se analizeaz optic. Metoda lui Jaeger: O tehnic de msurare pentru determinarea tensiunii superficiale la durate de rezisten mici ale suprafeelor. Se msoar presiunea minim pe fiecare balon. Metoda volumului picturii: O metod pentru determinarea tensiunii interfaciale ca funcie de vrsta interfeei. Un lichid cu o densitate este pompat ntr-un al doilea lichid cu o densitate diferit i se msoar timpul ntre formarea picturilor. Metoda creterii n tub capilar: Captul unui tub capilar este scufundat ntr-o soluie. nlimea pn la care urc soluia n interiorul tubului capilar este legat de tensiunea superficial prin ecuaiadiscutat mai jos. Metoda stalagmometric: O metod ce const n cntrirea analizarea unei picturi de lichid. Metoda picturii legate: O metod de determinare a tensiunii superficiale i adensitiiprin plasarea unei picturi pe un substrat i msurareaunghiului de contact. Metoda cu cerneal de test: O metod de msurare a tensiunii superficiale a substratelor folosind cerneal de test i interpretnd reacia cernelii.Monitorizarea calitii apei Indicatorii de monitorizare i metodele analitice stabilite n prezent pentru analiza fizico-chimic a probelor de ape de suprafa i subterane recoltate n programul de monitorizareParametrii i metodele vor fi evaluate periodic i ajustate sau actualizate dupcaz, n paralel cu evalurile periodice i actualizrile Planului de monitoriing de mediu i social. Datele analitice sunt introduse n Baza de date de mediu a RMGC astfel nct s permit identificarea i rezolvarea oricror erori de transcriere i raportare a datelor, precum i tendinele analizelor n fiecare punct de prelevare sau grup de puncte de prelevare. n cazul ameliorrii i monitorizrii impactului, depirea nivelului prestabilit n puncte de monitorizare cruciale va declana o serie de aciuni de identificare a cauzelor, naturii i interveniei necesare. Aceste niveluri vor fi definite n planurile de monitorizare corespunztoare i vor fi supuse unor analize periodice, dupnecesiti. Argumentarea programului de monitorizare Reeaua de monitorizare este alctuit din: a) puncte de monitorizare continu de semnificaie pentru mediu n proiect b) monitorizare n puncte noi legate de activitile proiectului. Monitorizarea calitii apei este necesar pentru diferii parametri n funcie de sursa de ap. Suitele de parametri vor fi definite n planurile de monitoriz are corespunztoare, un calendar provizoriuTensiunea superficial a diferitelor lichide ndine/cm la suprafaa de contact cu aerul[22]Concentraiile procentuale ale soluiilor sunt masicedina/cm se numete i mN/m (milinewton pe metru) n uniti SI

LichidTemperatur CTensiunea superficial,

Acid acetic2027.6

Acid acetic (40.1%) + ap3040.68

Acid acetic (10.0%) + ap3054.56

Aceton2023.7

Dietil eter2017.0

Etanol2022.27

Etanol (40%) + ap2529.63

Etanol (11,1%) + ap2546.03

Glicerol2063

n-Hexan2018.4

Acid clorhidric17.7Msoluie apoas2065.95

Izopropanol2021.7

Mercur15487

Metanol2022.6

n-Octan2021.8

Clorur de sodiu6.0Msoluie apoas2082.55

Zaharoz(55%) + ap2076.45

Ap075.64

Ap2571.97

Ap5067.91

Ap10058.85

Concluzi :Efectele tensiunii superficiale pot fi vzute n cazul apei: Formarea de picturi de ap pe suprafaa caroseriei ceruite a unui automobil. Apa are aderen slab cu ceara i puternic cu ea nsi, i astfel apa se adun n picturi. Tensiunea superficial le d o form cvasisferic, fiindcsfera are cel mai mic raport ntre aria suprafeei i volum Formarea de picturi are loc atunci cnd o mas de lichid este ntins. Animaia arat apa care ader la gura robinetului i care ctig n mas pn cnd greutatea ei crete dincolo de punctul n care tensiunea superficial nu o mai poate ine legat de robinet. Dup aceea, ea se separ i tensiunea superficial formeaz pictura sferic. Dac din robinet ar fi curs un flux continuu de ap, acesta s-ar fi dezmembrat n picturi pe parcursul cderii. Gravitaia ntinde fluxul de ap, dup care tensiunea superficial l strnge n sfere.[4] Plutirea de obiecte mai dense ca apa are loc cnd obiectul nu se umezete i greutatea sa este suficient de mic pentru a fi contrabalansat de forele ce rezult din tensiunea superficial.[3] Separarea uleiului de ap este cauzat de o diferen ntre tensiunile superficiale ale lichidelor diferite. Lacrimile de vinreprezint formarea de picturi i curgeri pe marginea unui pahar ce conine o butur alcoolic. Cauzele sale se regsesc n interaciunile complexe dintre tensiunile superficiale diferite ntre ap ietanol.Tensiunea superficial apare i n alte fenomene comune, mai ales cnd se folosesc unele substane care o reduc: Baloanele de spunau suprafee foarte mari cu volum foarte mic. Baloanele de ap pur sunt instabile. Adugarea de surfactani, ns, poate avea efect stabilizator asupra baloanelor (efectul Marangoni). Surfactanii reduc tensiunea superficial a apei de cel puin trei ori. Emulsiilesunt un tip de soluie n care joac un rol i tensiunea superficial. Mici fragmente de ulei suspendate n ap pur se adun spontan n mase mult mai mari. Dar prezena unui surfactant duce la scderea tensiunii superficiale, care permite stabilitatea micilor picturi de ulei n masa apei (sau viceversa)Degradarea detergenilor reprezint o problem de ultim or datorit consumului tot mai crescut de detergeni sintetici. Msurile de protecie sanitar a surselor de ap mpotriva polurii cu detergeni trebuie s constituie o preocupare susinut. Profilarea industriei detergenilor pe fabricarea de produi uor degradabili biologic. Epurarea tuturor efluenilor industriali i menajeri ce conin detergeni. Elaborarea unor msuri legislative mpotriva creterii polurii surselor de ap cu detergeni i a consecintelor lor sanitare, tehnico-economice etc. Elaborarea de studii n vederea creterii randamentului biodegradrii detergenilor.Bibliografie:http://ro.wikipedia.orghttp://www.biotehnologia.rohttp://www.slideshare.nethttp://mmediu.ro