POCETNA STRANA

Hemija recnih voda

Reke predstavljaju najpokretniji deo hidrosfere, u kom se zajedničko dejstvo vode sa stenama desava u uslovima najslobodnije razmene u atmosferi. U osnovne osobine reka, od kojih zavisi hidrohemijski sastav rečnih voda i njen hidrohemijski režim, potrebno je ubrojati:

• Brzu smenu vode u koritu, a kao rezultat toga ona deluje na stene ograničeno vreme i neznatno isparava
• Formiranje sastava vode u povrsinskim slojevima zemljine kore
• Velika zavisnost vodnog režima od klimatskih uslova
• Dobro zajedničko dejstvo vode i atmosfere
• Intenzivno dejstvo biljnih i zivotinjskih organizama na vodu

Sve ovo stvara sledeće osnovne osobine hemijskog sastava rečnih voda:

1. mala mineralizacija u odnosu na druge vodne objekte
2. laka izmena sastava pod dejstvom hidrometeoroloskih uslova
3. prisustvo atmosferskih gasova u vodi i beznačajno male količine drugih gasova, kojih nema u atmosferi
4. intenzivno dejstvo biolosskih procesa na jonski i gasni sastav

Opsti uslovi formiranja hemijskog sastava

Po veličini mineralizacije, reke možemo podeliti na one koje imaju:

-malu  mineralizaciju ( do 200 mg/l)
-srednju  mineralizaciu ( 200-500 mg/l)
-povisenu  mineralizaciju (500-1000 mg/l)
-visoku  mineralizaciju (>1000 mg/l)

U prvu grupu možemo ubrajati i rečne vode sa veoma malom mineralizacijom      ( do 100 mg/l).

Većina reka nase planete ima malu i srednju mineralizaciju, dok se visoka mineralizacija retko sreće.

Tabela 1. Prikaz hemijskog sastava većih svetskih reka

Rastvorene materije koje se nalaze u rečnom basenu vode poreklo iz raznovrsnih izvora:

• zemljanog rastvora

• sedimentnih i efuzivnih stena

• atmosferskih padavina

• prasina koja se prenosi vetrom

• produkata koji se obrazuju pri mineralizaciji ostataka organizama

• voda drugih podzemnih rastvora

Istovremeno se odigrava i proces smanjenja rastvorenih materija kao rezultat:

• iznosenja jonskog sastava rečnim vodama

• iznosenja soli sa povrsine tla vetrom

• izvlačenje rastvorenih materija biljkama

• infiltracije u najdublje horizonte podzemnih voda

Mineralizacija rečnih voda povezana je sa petrohemijskim sastavom stena, ali na njenu veličinu, veliku ulogu imaju indirektni faktori: klima, reljef i hidrogeologija basena.
Naročito je značajna uloga klime. Povećanje količine atmosferskih padavina s jedne strane doprinosi boljem prodiranju vode u dubjlje stene i velikom ispiranju soli iz njih, a sa druge strane, prethodna stabilna filtracija vode doprinosi podlokavanju debljih slojeva stena od lako rastvorljivih soli.
Povećanje temperatura uslovaljava isparavanje, a samim tim  i kapilarno penjanje ka povrsini soli podzemih voda. Pored toga, sa temperaturom se ubrzava rastvaranje soli i proces hemijske erozije.   
Reljef terena indirektno utiče na mineralizaciju vode. Dubina erozionog bazisa korita reka olaksava prodiranje jače minerazliovanih podzemnih voda nižih horizonata čemu doprinose i drugi vidovi depresija(slika 1).

Slika 1. Shema formiranja vodnog oticaja povremenih i promenljivih vodotoka( po K.P. Voskresenskom)

Od hidrogeoloskih uslova, pored sastava podzemnih voda, veliki značaj za sastav rečnih voda imaju filtracione karakteristke podzemnih slojeva, velicine vodonosnih horizonata i njihov nagib u odnosu na rečno korito.  
Za mineralizaciju rečnih voda u različitim klimatskim uslovima odlučujuca su dva faktora:

• ispiranje gornjih delova stena, iznad erozionog bazisa u prosslosti

• intenzitet razblaženja rečnih voda malo mineralizovanim atmosferskim padavinama

Na sledećem grafiku dati su osnovni procesi koji utiču na hemijski sastav vode.

Grafik 1. Osnovni procesi koji utiču na hemijski sastav vode (po D. Uolingu)

Hidrohemijski rezim najvažnijih jona

U poređenju sa drugim vodnim objektima, reke imaju najveću promenu sastava vode u toku vremena, koja je povezana sa lakom promenom vremenskih uslova. Od količine atmosferskih padavina i uslova topljenja snega zavisi karakter hranjenja reka, zato sto ti uslovi određuju mogućnost oticanja vode u korito reke neposredno po povrsini sliva ili posle prethodne filtracije čestica kroz tlo.
Za sastav rečnih voda, naročito njegov režim, značajan je izvor prihranjivanja: sneg, kisa, planinski sneg i lednici.
Prihranjivanje snegom je karakteristično po tome sto stvara malu mineralizaciju vode u kojoj preovlađuju joni HC03- i Ca2+, koji u velikoj meri zavise od sastava atmosferskih padavina.
Prihranjivanje kisnicom, ako je dosta intenzivno, pored toga sto stvara povrsinski oticaj, takođe uslovljava malu mineralizaciju vode, ali obično nesto veću nego pri prihranjivanju snegom. Pri tom načinu povrsinskog prihranjivanja, veliki značaj ima karakter vremena koji je prethodio padanju kise.
Prihranjivanja planinskim snegom i od lednika takođe uslovaljava malu mineralizaciju vode. Ono je karakteristično za visokoplanisnke oblasti, u kojima je velika vlažnost(slika 2.).

Slika 2. Podela hidrografskog oticaja planinskih reka po izvoru prihranjivanja

Posebni karakter dobija sastav vode povrsinskog oticaja, ako je sliv močvaran. Vode koje teku iz močvara, su veoma malo mineralizovane i sadrže veliku količinu organskih materija humusnog porekla, usled čega je voda obojena u žutu, a ponekad i mrku boju.
Pri povećanju povrsinskog oticaja, mineralizacija rečne vode opada, a pri smanjenju i povećanju prihranjivanja iz zemljišta, ona raste. Zato u vreme bujica, koje nastaju topljenjem snega i padanjem kise, mineralizacija je minimalna, a u nebujičnim periodima (zimski i letnji period) dostiže najvise vrednosti.
Različiti klimatski uslovi koji uslovljavaju različitu količinu padavina, njihov karakter, uslove njihovog skupljanja i takođe sveukupnost drugih fizičko-geografskih uslova uslovljavaju razlike u vodnom i hidrohemijskom režimu reka.
Npr. prihranjivanje reka snegom uslovljava smanjenje mineralizacije vode u jesen i u prvoj polovini godine ( slika 3.), pri čemu veličina smanjenja moze biti veoma različita. Prihranjivanje kisom u toku toplog vremena u godini stvara često smanjenje mineralizacije među podzemnim vodama. Postojanje  prihranjivanja snegom sa visokih planina i lednika izaziva različito nastajanje minimuma mineralizacije voda u vreme najvećeg topljenja snega na visokim slojevima planina i lednika (slika 4).

Slika 3. Promena mineralizacije "i  (1) i proticaja Q (2) vode r. Bloj ( g. Sterlitamak) u toku 1953. godine

Slika 4. Promena mineralizacije "i  (1) i proticaja Q (2) vode r. Terek ( g. Dzaudžikau) u toku 1942. godine

Izdvajanje tipova hidohemijskog režima  reka na osnovu dva simptoma:

• karakter izmene veličine mineralizacije u toku godine i
• preovađujuci anjoni u sastavu vode

Prvi simptom

Vreme nastanka i ponavljanja maksimalnih i minimalnih veličina mineralizacije je tesno povezana sa vodnim režimom reka, a amplituda kolebanja "u u toku  godine zavisi od vodnog režima i od sastava podzemnih voda koje prihranjuju reku u periodu zamrzavanja tla i u letnjem periodu. Izmena mineralizacije unutar godine je kao i izmena vodnog rezima. Zato može biti okarakterisana hronografom mineralizacije, tj. krivama "i -vreme koje odražavaju sveobuhvatnost mnogih uslova koji utiču na sastav voda, a u prvom redu klime.
Po karakteru unutargodisnjih izmena mineralizacije vode reka("i) moguće je izdvojiti na području bivseg SSSR sledećih 6 tipova hidrohemijskog režima, koji su nazvani po teritoriji, za koju je dati tip karakterističan:

• Istočnoevropski tip hidrohemijskog režima

• Kazakstanski

• Sibirski

• Dalekoistočni

• Crnomorski

• Tjensanski

Drugi simptom.

Anjoni koji preovlađuju u toku godine u značajnoj meri odražavaju zemljisno-geoloske prilike: sastav stena, tip tla, stepen zasoljenosti tla, hidrogeoloski uslovi prihranjivanja reka i dr.   
Pri postojanju tri moguće klase, definisane preovladavanjem odgovarajućih anjona: hidrokarbonatnog (indeks klase C), sulfatnog(S) i hloridnog(Cl)-moguće su sledećih sedam slučajeva kombinacije klasa sastava rečne vode u toku godine

Spajanjem sest podvrsta izmene mineralizacije i sedam tipova mogućih izmena klasa vode u toku godine, dobija se 42 tipa hidrohemijskog režima reka.
Tesna veza hidrohemijskog režima sa vodnim, koja je izražena u sinhronoj, ali suprotnoj izmeni krivih "i i Q, daje osnovu da se učini pokusaj uspostavljanja količinske veze između te dve veličine, tj. predstaviti sumu jonova kao funkciju utroska Q.
Grafički ta veza se izražava krivom, čiji krajevi se približavaju koordiniranim osama, tj, krivom hiperbolskog tipa.  (slika 5.)
            Uspostavljanje veze Ci= f("i) predstavlja interes za približan proračun koncentracije posebnih vidova jona i njihovu sumu preko poznate koncentracije jednog od jona. Zbog toga je pogodno razmatrati kao dokaz kvaliteta, veličinu Ci, u kvalitetu koje se prihvata  koncentracije HCO3-, koja je obično najveća u rečnim vodama.  
Istraživanja pokazuju da u mnogim posebno nevelikim rekama može biti uspostavljena dosta čvrsta veza između HCO3- i "i pri raznim rashodima reka, koja se izražava izjednačavanjem sa pravom: "i= aHCO3- + b.
Veza između posebnih tipova jona i mineralizacije održava se bolje od veze "i=f(Q). Ona je bolje uspostavljenja u rekama, jednorodnih po uslovima formiranja sastava vode, koje se sastoji pretežno od hidrokarbonata kalcijuma i magnezijuma(slika 6.)  

Slika 5. Veza između mineralizacije "i  (1) i proticaja Q (2) vode reke Dnjepar ) g. Smolensk 1950-1955 god. )

Slika 6. Veza između koncentracije HCO3-  jona i mineralizacije "i
vode reke Dnjepar ( g. Smolensk). 1950/1955 god.

Nejednorodnosti hemijskog sastava vode u rekama
 
Nejednorodnost hemijskog sastava rečne vode najbolje je izražena po dužini reke, u manjem stepenu po sirini reke i retko se osmatra po dubini. Uzroci nejednorodnosti sastava su sledeći: usće pritoka, zemljisno prihranjivanje, nesihrona smena voda različitog porekla u koritu reke po njenoj dužini. Istovremeno postoje i faktori koji popravljaju nejednorodnost sastava: tečenje, turbulentnost, regulisanje korita.  
Nejednorodnost sastava vode posebno je primetna u rekama koje imaju veliku dužinu i koje protiču kroz oblasti sa različitim uslovima forimiranja sastava vode. Najveća izmena sastava po dužini reke javlja se u slučaju kada reka preseca različite geografkse zone. Nejednorodnost  sastava vode moze se javiti i kao rezultat sezonskih izmena sastava vode. U tom slucaju u koritu reka zbog neslaganja faza vodnog rezima u pojedinim delovima basena mogu postojati istovremeno vode različitog porekla.  
Drugi vid nejednorodnosti jonskog sastava vode reka-po njenoj sirini posmatra se ređe. Ta nejednorodnost nastaje pod dejstvom pritoka, ako se sastav njihovih voda značajno razlikuje od sastava glavne reke.

Biogene i organske materije

Koncentracija i kolicina biogenih elemenata koji se sadrže u rekama, u poredenju sa jonskim sastavom je izucen dosta manje. To se objašnjava složenošcu njihovog odredivanja, koje je neophodno izvršiti ubrzo posle uzimanja uzorka vode iz reke, što nije uvek moguce iz tehnickih uslova. Sadržaj biogenih elemenata u prirodnim vodama je povezan sa procesom nastanka i razlaganja organskih materija u prirodnim vodama. Zato su u rekama osobine režima biogenih elemenata povezani sa životnom delatnošcu fotosintetizujucih organizama. Ona uslovljava relativno malu koncentraciju biogenih elemenata u rekama, koja se menja u toku godine saglasno intenzitetu procesa fotosinteze.
U prirodnim uslovima, u nezagadenim recnim vodama, koncentracija nitrata se koleba u predelu desetog dela mg N/l. Važan izvor pristizanja nitrata u reke su atmosfeske padavine i azot, koji se regeneriše pri razlaganju ostataka biljnih organizama u zemljištu i produkata životne delatnosti životinja. Veliki znacaj se pridaje pristizanju nitrata kao rezultat delatnosti coveka sa oranica, na koje se unose ogromne kolicine mineralnih azotnih dubriva, dubriva i biljnog humusa. Velike kolicine nitrata se unose sa otpadnim vodama iz gradova i industrije. Kao rezultat tih uzroka, neretko, sadzaj nitrata u rekama prelazi 1 mg N/l (slika 7.)
Režim nitrata karakteriše se njihovim minimalnim sadržajem u vegetacionom periodu (stoti delovi mg/l). Pri intenzivnom procesu fotosinteze, neretko se javlja da nitrati u potpunosti nestanu iz vode.
Koncentracija nitritnih jona u recnoj vodi je znatno manje nego nitrata (obicno stoti delovi mg/l, a u zagadenim vodama se povecava do desetih delova mg/). Nitriti se javljaju u prirodnom ciklusu razlaganja organskih materija u stadijumu nitrifikacije, obicno krajem leta i u jesen.
Koncentracija amonijum jona u recnim vodama se krece obicno u delu stotih, desetih delova mg/l;u zagadenim vodama njegova koncentracija se povecava.
Koncentracija neorganskih jedinjenja fosfora u recnoj vodi ne prelazi 0.1-0.5 mg/l, a cesto ona sadrži samo stoti ili hiljaditi deo mg/l. Vece kolicine fosfata se unose u vidu mineralnih dubriva na njivama, i pošto je rastvorljivost ortofosfata veoma mala, nesumnjivo dubriva uticu na koncentraciju fosfata u recnim vodama. Režim fosfata u rekama je slican sa nitratima, i njihova koncentracija je minimalna u vegetacionom periodu. Sadrzaj gvozdja u recnim vodama je veoma razlicit (najcesce deseti delovi mg Fe/l). U severnim rekama on je znatno viši, što je povezano sa obrazovanjem organskih kompleksa sa humusnim materijama. Pri velikom sadržaju humusnih materija koncentracija gvozda dostiže nekoliko mg/l. U režimu gvozda opaža se povecanje njegove koncentracije u prolecnom periodu, u vreme pristizanja površinskih voda obogacenih humusnim materijama. U nekoliko slucajeva opaža se povecanje sadržaja gvozda u letnjem periodu, što je povezano sa pojacanjem zemljanog prihranjivanja.

1. mg N/l, 2. nivo vode, 3. mg O/l

Slika 7. Promena sadržaja nitrata(mg/l) i oksidativnosti (mg O/l) u zavisnosti od nivoa vode r. Moskve

Sadržaj silicijuma u rečnim vodama najvećim delom se nalazi u predelima 1-5 mg Si/l. Njegov režim se karakterise povećanjem koncentracije u zimskom periodu pri pojačavanju zemljanog prihranjivanja.   
Organske materije u rečnim vodama se nalaze u obliku močvarnih materija humusnog porekla i u obliku produkata raspadanja različitih organskih materija, prvenstveno, biljnog porekla.  
Veličina permaganatne oksidacije u rečnim vodama je veoma razlicita. Moguće je podeliti rečne vode po njenoj veličini po sledećem redu: (mg O/l)

• veoma mala <2
• mala 2-5
• srednja 5-10
• povisena 10-20
• visoka 20-30
• veoma visoka >30

Najveća količina permagantne oksidacije u rečnim vodama nastaje od prisustva organskih materija humusnog porekla.   
Za režim veličine oksidacije rečnih voda tipična je njena minimalna veličina u zimskom periodu, kada se u vodi, pri prihranjivanju reka najdubokovodnijim podzemnim oticajem, nalazi minimalna količina organskih materija, ako reka nije izložena zagađenju otpadnim vodama. Povećanje oksidacije nastaje pri prolećnim poplavama i bujicama, a kao rezlutat se u reku spira sa zemljišta i močvarnog tla znatne količine organskih materija.

Rastvorljivost gasova i joni vodonika

Na koncentraciju rastvorenih gasova u reci, pored temperature i fotosinteticke delatnosti vodnih organizama, utice produžetak podlednog perioda i karakter vodnog prihranjivanja.
Ledeni pokrivac, koji izloluje recnu vodu, otežava njenu gasnu razmenu sa atmosferom. On smeta prelasku kiseonika iz atmosfere i doprinosi smanjenju njegove koncentracije u reci. Za razliku od kiseonika, ugljendioksid zimi se uvek nalazi u vodi u kolicinama vecim od normalnih na datoj temperaturi i pritisku, dok ledeni pokrivac smeta izdvajanju njegovog viška u atmosferu i doprinosi povecanju koncentracije ispod njega.
Vodno prihranjivanje se odražava na režim rastovrenih gasova u slucaju povecanja zemljanog prihranjivanja i oticaja sa mocvara. Zemljano prihranjivanje, posebno dubokovodno, karakteriše se malim sadržajem, a cesto i potpunim odsustvom kiseonika, i povicenim sadržajem ugljen dioksida.
Zimski period je najnepovoljniji za režim kiseonika u rekama. Bez obzira na niske temperature koje povecavaju rastvorljivost kiseonika, postojanje ledenog pokrivaca i povecanje zemljanog prihranjivanja pri krajnje oslabljenom procesu fotosinteze izaziva u vodi reka ,opadanje zasicenja kiseonikom.
Niski sadržaj kiseonika u zimskom periodu osmatran je u srednjem toku reke Obi, u koju se ulivaju pritoke koje skupljaju vodu iz mocvarnih basena (slika 8).

1- procenat zasićenja; 2-mg/l

Slika 8.  Promena sadržaja rastvorenog kiseonika u vodi reke Obi ( st. Belogorsk) u toku zime 1943-1944
Kao rezultat jakog sniženja sadrzaja kiseonika zimi ( do 5 % i nize) na rekama sistematski dolazi do zamora ribe.
Sa pocetkom topljenja snega i uništavanjem ledenog pokrivaca pocinje aeracija recnih voda, što se dobro vidi po velikom podizanju krivih koncentracija kiseonika na slici 9.

1- O2 %, 2- CO2 mg/l ; 3-pH, 4-ledeni pokrivač

Slika 9.  Promena sadržaja  O2 ,CO2  i pH  vode  reke Vjatke u toku 1953. godine      

Posebno opasno stanje za režim kiseonika u rekama može stvoriti ispuštanje velikih kolicina otpadnih voda. U tom slucaju, leti, sadržaj kiseonika, u vodi može pasti do veoma niskih koncentracija, a kao rezultat se u rekama stvaraju anaerobni uslovi.
Režim ugljendioksida je suprotan režimu kiseonika. Zimi, usled nastajanja oksidacionih procesa u basenu, a takode usled prihranjivanja reka zemljanim vodama, u kojima je sadržaj CO2 povišen, u vodi pod ledom se skuplja velika kolicina CO2. Sa iscezavanjem ledenog pokrivaca sadržaj CO2 brzo opada (slika 10.), tako što se višak izdvaja u atmosferu i troši se kao rezultat povecanja fotosinteze.
Velicina koncentracije jona vodonika u recnim vodama koleba se u predelu 6.5-8.5 pH, pri cemu su vode sa nižim pH karakteristicne za severne reke, a sa višim za južne. Režim jona vodonika je slican sa režimom ugljendioksida. Zimi velicina pH vrednosti u vecini recnih voda iznosi 6.8-7.4 pH, a leti 7.4-8.2.

1-O2 teoretsko pri datoj t°, 2-O2 osmatrano, 3-CO2

Slika 10. Promena sadržaja O2  i CO2 u vodi reke Volge u toku 1955 godine.     ( po Radiševu)

Mikroelementi

Koncentracija mirkoelemenata u rečnim vodama je veoma niska. Reke prenose mikroelemente u rastvorenom obliku i pretežno u obliku mineralnih čestica.
Olovo, bakar, srebro se nalaze u vodi u obliku čestica. Od ostalih elemenata takođe preovlađuje forma čestica. Izuzetak predstavljaju olovo i cink, koji se u basenima nalaze u obliku rastvorenih jedinjenja, verovatno, kompleksa s organskim materijama. Izvor prelaska broma i joda u rečnu vodu su pretežno atmosferske padavine i povrsinski oticaj; njihova koncentracija se povećava u jesenje-povodnom periodu.
Koncentracija mikroelemenata u rečnim vodama je dovoljno stabilna u svakoj reci kako u vremenu tako i po dužini reke.  

Oticaj rastvorenih materija

U procesu kružnog kretanja vode, prenose se ogromne količine vode i velika količina čvrstih i rastvorenih materija. Ta uloga izražava glavni odraz rečnog oticaja-najpokretljivijeg dela hidrosfere, masa vode koja se obnavlja u koritu približno 30 puta u toku godine.

Ako se odnose čestice nanosa čije su izmerene veličine veće od 10-5 cm, onda se pod oticajem rastvorenih materija podrazumeva količina organiskih i neorganskih materija, koje se unose u reku sa date teritorije u toku godine, koje se nalaze u jonsko-molekularnom i koloidnom stanju. Oticaj rastvorenih materija po obliku stanja u rastvoru i po poreklu može se podeliti na oticaj koloida, oticaj rastvorenih materija i oticaj organskih i neorganskih materija. Poslednji po redu se deli na oticaj glavnih jona(ili jonski oticaj), mikroelemenata i biogenih materija. Najbolje je izučen jonski oticaj koji čini osnovnu masu prenosivih materija.
Jonski oticaj se računa po formuli:
 
Ri= Q*C

Gde je Q- vodni oticaj, C-koncentracija jona ili njihova suma "i

Pored apsolutne veličine jonskog oticaja, postoji i relativna veličina-pokazatelj jonskog sastava Pi, čija se jedinica izražava u tonama po kilometru kvadratnom povrsine basena u godini(mesecu, sezoni). Veličina Pi je povezana sa jonskim oticajem i teritorijom F km2 sledećim obrascom:

Pi= Ri/F

A sa modulom jonskog oticaja M i mineralizacijom vode C, relacijom

Pi= A*M*C

Ako je M izražen u l/s/km2 i C u mg/l, veličina koeficijenta proporcionalnosti A za proracun Pi u tonama za godinu iznosi:

A= 31.5 * 10-6/ 10-9 = 0.0315

Veličina jonskog oticaja predstavlja najvažniju geohemijsku veličinu, koja karakterise erozione i akumulacione procese na zemljinoj povrsini. Ona količinski karakterise osnovni rashodni deo sonog balansa basena reke, veličinu erozije zemljista i stena, proces raspadanja, obrazovanja karsta, zasoljenja teritorije. Jonski oticaj je neohodan za proračun sonog balansa akumulacionog jezera.
Apsolutna veličina jonskog oticaja reka varira u veoma sirokim granicama i u najvećoj meri zavisi od vodonosnosti reke.
U rekama se prolećnim poplavama, bez obzira na veliko opadanje mineralizacije vode, količina iznosenih soli u vreme poplava predstavlja više od polovine ukupnog godisnjeg jonskog oticaja. U rekama sa bujicama u toplim delovima godine, najveće iznosenje soli se javlja u letnjim mesecima.
U mesecima s maksimalnim oticajem, javlja se povećanje procenta vodnog oticaja nad jonskim, sto je povezano sa minimalnim veličinama mineralizacije u to vreme.
Velike količine rastvorenih materija se unose u okean sa svih kontinenata. Najveća kolićina soli se unosi sa najvećeg kontinenta Azije, ali najveća količina soli po jedinci povrsine se unosi sa Malajskog arhipelaga, zatim Južne Amerike i Australije.
Srednji sastav jonskog oticaja sa kontinenata, po posebnim oblicima jona koji se godisnje unesu u okean sa cele Zemljine povrsine, prikazan je u tabeli 1.
Ukupna količina svih rastvorenih materija, koje se kontinentalnim oticajem godisnje unose u okean ubuduće može biti ocenjena samo orijentaciono, sledećim veličinama.

R rastvorenih materija= Ri + R biog.el. + R mik.el. + R min.kol.                                                                     = 2316+18+17+175=2516
Zajedno sa organskim materijama ukupan oticaj rastvorenih materija iznosi oko 3200 miliona tona.
Po određenom srednjem godisnjem jonskom oticaju u rečnim basenima putem njegove podele na obim vodnog oticaja, moguće je dobiti srednju godisnju veličinu koncentracije jona. U tabeli 2 se navode te veličine i suma jona na celoj bivsoj teritoriji SSSR.
Srednja mineralizacija reka kontinenata (mg/l) data je u tabeli 3.
Na relativnu postojanost hemijskog sastava prirodnih voda veliku pažnju je posvetio akademik B.I.Vernadski, koji je pisao: Hemijski sastav svake individualne prirodne vode može biti izražen za svaki hemijski elemenat, maksimalnim i minimalnim brojevima, koji se ne mesaju u kratki oticaj istorijskog vremena. U vezi sa tim, izvođenje srednje veličine hemisjkog sastava je veličina postojanosti u delovima istorijskog vremena.  

Tabela 1. Jonski sastav kontinetalnog oticaja u okean

Tabela 2. Srednji jonski sastav rečnih voda na teritoriji SSSR

Tabela 3. Srednja mineralizacija reka kontinenata (mg/l)

Vodeni ekosistemi odlikuju se prisustvom organskih i mineralnih materija koje u njih dospevaju prirodnim putem, spiranjem i rastvaranjem zemljišta kroz koje proticu ili su pak rezultat antropogenog delovanja.
Povecana koncentracija azotnih i fosfornih jedinjenja u vodi intenzivira razvoj planktona i viših biljaka, što uzrokuje pojavu”cvetanja” vode i zarastanja korita makrofitskom vegetacijom.
Procesi koji se dešavaju u vodi, bujanje planktona i rast bilja, a zatim njihovo odumiranje i mineralizacija, uticu na kiseonicni režim u vodi- od pojave visoke supersaturacije do deficita kiseonika u vodi.
Silicijum obuhvata 28% litosfere i posle kiseonika, najzastupljeniji je u zemljinoj kori. Poreklo silicijumdoksida u prirodnim vodama posledica je njenog delovanja na silikatne minerale. Silikatne strukture javljaju se kod mnogih akvaticnih organizama, ali su najvažnije kod diatomeja. Visina koncentracije silicijumdioksida u vodi bitan je faktor koji utice na brojnost silikatnih algi. Intenzivnija osuncanost, povecanje temperature vode, koja je u prolecnom periodu relativno bogatija hranljivim elementima, glavni su faktori koji podsticu razvoj silikatnih algi u prolece i leto. U procesu masovnog razvoja algi, voda dobija mrko-zutu boju i miris na ribu.
Kiseonik je najvažniji parametar za živi svet u vodi. On dospeva u vodu difuzijom iz vazduha, kao i od algi i viših biljaka u procesu fotosinteze. Koncentracija kiseonika u vodi zavisi od parcijalnog pritiska i temperature vode. Vrednosti niže od ravnotežnih oznacavaju deficit kiseonika u vodi, a više supersaturaciju kiseonika.

Praćenje kvaliteta rečnih voda na teritoriji grada Beograda

Otpadne vode naselja i industrijskih objekata, opterecene organskim materijama, mikroorganizmima, deterdžentima, pesticidima, fenolima, radioaktivnim materijama, mineralnim dubrivima, solima teških metala i drugim materijama, sve intenzivnije zagaduju vodotoke,a posebno negativno uticu na vegetaciju i zdravlje ljudi.
Zagadenost voda na podrucju grada posebno zabrinjava. Višegodišnja i ako nedovoljno reprezenatativna ispitivanja kvaliteta recnih voda pokazuju da kvalitet voda Save i Dunava odstupa u velikom procentu od normi za II klasu recnih voda.
Sava i Dunav su od posebog znacaja za Beograd sa aspekta vodosnabdevanja, jer se reni i cevasti bunari nalaze u njihovom priobalju, a postrojenja na Belem Vodama i vodozahvati u Baricu, Vinci kao i Makišu koriste vodu Save odnosno Dunava. Na podrucju grada obe reke dolaze vec opterecene otpadnim vodama uzvodnih naselja i industrije, a na svom toku kroz gradsko podrucje primaju znacajne nove kolicine otpadnih voda.
Koliko Beograd doprinosi zagadivanju Save i Dunava pokazuju i podaci da se otpadne vode gradske kanalizacije izlivaju sa preko 31, a industrije preko 110 direktnih izliva u ove vodotokove i njihove pritoke. Prema Uredbi o kategorizaciji vodotoka i Uredbi o klasifikaciji voda, Sava, Dunav, i pritoke su razvrstane u vodotoke druge kategorije, odnosno u klasu koja se može koristiti za rekareaciju i pice nakon precišcavanja.
Da bi se dobili reprezentativni podaci o opterecenosti vodotoka štetnim i opasnim materijama, odnosno o ugroženosti ekosistema, bilo je neophodnno izraditi jedinstven program pracenja kvaliteta površinskih voda ciji se program primenjuje od januara 1984 godine.
Kontrola kvaliteta površinskih voda na teritoriji Beograda vrši se radi ocene boniteta vodotokova, pracenja trenda zagadivanja voda, procene sposobnosti samoprecišcavanja i podobnosti za vodosnabdevanje Beograda, Obrenovca, Barica i Vince, mogucnosti navodnjavanja, kao i zaštite zdravlja gradana koji se rekreiraju na ovim rekama.
Istraživanje se odnosi na 2005 godinu. Dobijeni podaci poslužili su kao osnova za procenu efikasnosti do sada preduzetih mera na smanjenju zagadenja, ali i za predlaganje novih mera zaštite.
Rezultati laboratorijskih ispitivanja 68 uzoraka vode Save, pokazuju da je samo 19 (27,9%) uzoraka pripadalo II klasi recnih voda. Odstupanja od propisane klase boniteta u fizicko-hemijskom, hemijskom i mikrobiološkom pogledu utvrdena su u 22 uzorka(32,4%). Izvan II klase recnih voda svrstana su i 13 (19,1%) uzoraka zbog promena samo pojedinih fizicko-hemijskih ili hemijskih parametara.
U poredenju sa godinom (2004) konstatovano se da je došlo do znacajnog pogoršanja ukupnog kvaliteta, kako u mikrobiološkom tako i u fizicko-hemijkom pogledu, pa je 2005 godine kvalitet vode Save bio je medu najlošiijim u poslednjih 10 godina.
Prema rezultatima laboratorijskih ispitivanja 68 uzoraka vode Dunava samo je 13 uzoraka (19,2%) odgovaralo II klasi recnih voda. Odstupanje od propisane klase boniteta u fizicko-hemijskom, hemijskom i bekteriološkom pogledu ispoljila su se u 26 uzoraka (38,2%), dok su promene samo pojedinih fizicko-hemijskih i hemijskih parametara konstatovane kod 9 uzoraka (13,2%). Rezultati napred navedenih ispitivanja ukazuju da je globalno kvalitet vode Dunava tokom 2005. godine znacajno pogoršan u odnosu na 2004 godinu, u fizickohemijskom i mikrobiološkom pogledu.
Terenskim i laboratorijskim ispitivanjima obuhvacene su sledece grupe pokazatelja neophodnih za definisanje kvaliteta površinskih voda: organnolepticki i opšti pokazatelji, pokazatelji kiseonickog režima, mineralizacije, puferskog sistema, nutrijenti, teški i toksicni metali, organski mikropolutanti, biološki i mikrobiološki pokazatelji.
Profil Makiš kod vodozahvata beogradskog vodovoda je najvažniji na Savi, i na njemu su ispitivanja najcešca i najobimnija.
Prema rezultatima terenskih i laboratorijskih ispitivanja samo je 19 (27,9%) uzoraka vode Save odgovaralo vodama podesnim za vodosnabdevanje stanovništva, rekreaciju, potrebe prehrambene industrije i ribnjaka. Odstupanja od II klase recnih voda u fizickohemijskom i hemijskom pogledu nisu bila znacajna po broju parametara i prema utvrdenim koncentracijama, sa izuzetkom suspendovanih materija. Moze se reci da je kiseonicki režim uravnotežen, mada nešto manje nego prethodne godine, ali u toplijim mesecima i na užem podrucju grada, dolazi do minimalnih poremecaja, odnosno aktivna i pasivna reaeracija ne uspevaju da nadoknade u potpunosti kiseonik utrošen pri razgradnji organskih materija. Azotna trijada bila je konstantno u propisanim granicama sšo ukazuje da su kolicine belancevinastih materija u otpadnim vodama koje se izlivaju u Savu relativno male i da se njihova mineralizacija veoma uspešno odvija. Sadržaj totalnog organskog ugljenika relativno malo varira, nizak je do umerenovisok, a maksimalne vrednosti registruju se na profilu "Kapetanija", a situacija je prakticno ista kao i 2004 godine. Povecana koncentracija suspendovanih materija zabeležena je u cak 32 uzorka, uglavnom pri porastu vodostaja što je daleko cešce nego 2004 godine. Prekoracenja MDK uglavnom su bila u granicama III klase boniteta, a sporadicno i u IV klasi. Medu teškim i toksicnim metalima nije bilo prekoracenja MDK. Pojedini teški metali (Cd, Hg, Ni i Pb), isparljivi fenoli i anjonski aktivni deterdženti (ABS) bili su konstantno ispod ili na samoj granici detekcije za primenjenu metodu ispitivanja. Mineralna ulja su povremeno prisutna, ali su koncentracije vrlo niske i stalno u granicama II klase boniteta.
Kvalitet vode reke Save, u mikrobiološkom pogledu, bio je umereno pogoršan u odnosu na 2004 godinu. Ovo ukazuje da ništa nije preduzeto na izgradnji uredaja za tretman komunalnih otpadnih voda u uzvodnom delu sliva. Znacajnije promene kvaliteta vode u odnosu na 2004 godinu, nisu registrovane, kada su u pitanju fiziološke grupe bakterija razgradivaca organskih materija. Saprobiološka ispitivanja pokazuju da nema znacajnijih razlika u kvalitetu vode reke Save utvrdenom 2005 i 2004 godine. Voda uglavnom odgovara II-III klasi boniteta, što je i ocekivano. U sedimentu reke Save nisu registrovane koncentracije organskih mikropolutanata iznad efektivnih vrednosti, a mineralna ulja, PCB, organo-hlorni insekticidi, herbicidi i pojedini PAU uopšte nisu detektovani. Sadržaj teških metala (Zn i Cr) bio je iznad "efektivne vrednosti", dok su Pb, Cd, Cu, As i Hg bili u granicama predvidenim normativom. Situacija je nesto povoljnija nego 2004.
Kvalitet vode reke Save na teritoriji Beograda, u 2005 godini, može se potpunije sagledati samo poredenjem sa rezultatima ispitivanja iz proteklih 9 godina, obzirom da je kontrola obavljana na istim mestima, istom dinamikom i prema istim parametrima. Globalno posmatrano, kvalitet vode reke Save je u 2005 godini prema mikrobiološkim i pojedinim fizicko-hemijskim parametrima znacajno pogoršan. Ovo je bila jedna od najgorih godina u poslednjoj deceniji. Kako u protekloj godini broj stanovnika i priliv sanitarnih i industrijskih otpadnih voda nije znacajnije promenjen, pogoršanje situacije se može objasniti cestim i obilnim padavinama koje su dovodile do intenzivnog ispiranja necistoce sa obala.

Dunav
 
Kvalitet voda Dunava kontrolisan je tokom 2005 godine radi ocene pogodnosti korišcenja ovih voda za potrebe rekreacije, vodosnabdevanja, navodnjavanja, prehrambene industrije i ribarstva, kao i u cilju zaštite izvorišta vodovoda "Vinca" u eventualnim slucajevima talasa zagadenja dospelih Savom, Tisom ili iz uzvodnig dela Dunava. Prema rezultatima terenskih i laboratorijskih ispitivanja samo je 13 uzoraka (19,2%), vode Dunava odgovaralo II klasi recnih voda, odnosno vodama pogodnim za sve vidove vodosnabdevanja, navodnjavanja, kupanje i druge oblike rekreacije na vodi.
Globalno posmatrano kvalitet vode Dunava je tokom 2005 godine znacajno pogoršan u odnosu na 2004 godinu, u fizickohemijskom i mikrobiološkom pogledu. Ovo je jedna od najgorih godina u poslednjih deset.
Koncentracije odredivanih teških i toksicnih metala, konstatno su bile
u granicama II klase boniteta, uglavnom nekoliko puta niže od MDK, pa nije nepovoljnog dejstva na kvalitet vode vodovoda Vinca ili hidrobionata Dunava.

Povoljno je da su 2005 godine koncentracije vecine ispitivanih teških i toksicnih metala u površinskom sloju poremecenog sedimenta svuda bile niže od efektivnih vrednosti, sa izuzetkom olova i cinka, sporadicno.
Kvalitet vode reke Save je tokom 2005 godine bio nešto bolji od kvaliteta vode Dunava, kao i citav niz prethodnih godina, ali se razlika u kvalitetu izmedu ovih vodotokova postepeno smanjuje. Sa aspekta vodosnabdevanja gradana Obrenovca, Barica, Beograda i Vince, veoma je znacajno da na Savi i Dunavu toksicne i kancerogene materije ili nisu registrovane ili su nadene u minimalnim koncentracijama, koje nemaju poseban zdravstveni znacaj, a ne uticu znacajnije ni na hidrobiote.

Radioaktivnost u rečnoj vodi

Najveći deo aktivnosti u rečnim vodama potiče od prirodnih radionuklida (uglavnom 40K), a aktivnost dugoživećih radionuklida vestačkog porekla (137Cs) je u značajno niskim nivoima. Aktivnost 137Cs u sedimentu se kretala od 5,8 do 42,2 Bq/kg suve materije. Ove aktivnosti potiču od kontaminacije prouzrokovane nuklearnim akcidentom u Černobilu 1986 godine.

preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi