raport 2017 evaluarea fizico-chimica si microbiologica a ... · rezumat unul dintre cele mai...
Post on 02-Sep-2019
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
RAPORT 2017
Evaluarea fizico-chimica si microbiologica a impactului poluarii
organice asupra ecosistemelor acvatice din lacuri aflate
in ariile protejate ROSCI0005 si ROSCI0004 - Reteaua Natura 2000
(Publicat in Journal of Environmental Protection, 2017, 8, 1474-1489)
Journal of Environmental Protection, 2017, 8, 1474-1489
http://www.scirp.org/journal/jep
ISSN Online: 2152-2219
ISSN Print: 2152-2197
Evaluarea fizico-chimică și microbiologică a poluării
organice a unor lacuri sărate de câmpie din arii protejate (in limba romana)
Veronica Lazar
1,2,3, Carmen Curutiu
1,2, Ditu Lia-Mara
1,2, Alina Holban
1,2, Irina
Gheorghe1,2
, Florica Marinescu4, Mihaela Ilie
4, Ecaterina Marcu
4, Alex Ivanov
4,
Dumitru Dobre3, Mariana Carmen Chifiriuc
1,2
1Departmentul de Botanică - Microbiologie, Facultatea de Biologie, Universitatea din
București, 2Institutul de Cercetări al Universității din București (ICUB).
3Asociația Maximilian, Buzau.
4Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecția Mediului - INCDPM, București,
Romania
Rezumat
Unul dintre cele mai importante scopuri ale Directivelor Cadru ale U.E. privind natura si apa
este de a asigura ecosisteme acvatice sanatoase prin protectia celor mai importante specii si
habitate din reteaua Natura 2000, asigurand in acelasi timp un echilibru între protectia
apei/naturii si utilizarea durabila a resurselor naturale. Scopul acestui studiu a fost de a evalua
caracteristicile fizico-chimice si microbiologice din 4 lacuri sarate din Romania incluse in
rețeaua Natura 2000, pentru a vedea gradul de poluare organica si de a genera cunostintele
necesare pentru generarea si implementarea unor masuri potrivite pentru a mentine echilibrul
intre protectia apei si utilizarea durabila/sustenabila a acestor ecosisteme. Mostrele de apa si
sediment au fost prelevate in 2 ani consecutivi (2015 si 2016), in luna Septembrie si au fost
determinati urmatorii parametri standard: pH-ul, consumul de oxigen chimic (COC), gradul
troficitatii si salinitatii mediului inconjurator, continutul în metale, indicatori microbiologici si
grupuri fiziologice microbiene implicate in ciclurile principalelor elemente biogene. Astfel,
valoarea pH-ului a variat de la 7,56 la 8,93, aproape sau peste limita normala de 8,5, fiind
corelat cu caracteristica apelor cu salinitate ridicată, cu continut mare de ioni de clor, sulfat,
sodiu si magneziu. In ciuda valorilor similare inregistrate pentru parametrii fizico-chimici in
cei 2 ani consecutivi, sugerand un anumit grad de stabilitate a ecosistemelor acvatice
investigate, valorile COC au indicat un grad ridicat de hipertrofie, care ar putea fi datorată
suprafeței reduse, pisciculturii ecologice și terenurilor agricole înconjuratoare (și
îngrășămintelor administrate). Parametrii microbiologici au indicat o sursă de poluare (recentă
și cronică) cu reziduuri fecaloid-menajere. Gradul ridicat de hipertrofie poate reprezenta o
premisa pozitivă pentru productivitatea ridicată a ecosistemelor investigate, dar și un semnal
de alarmă de poluare organică excesivă, cu riscul ca potențialul redox să scadă, ceea ce ar
putea afecta peștii și alte forme de viață. In consecință, este necesară identificarea surselor de
poluare în vederea implementării măsurilor necesare pentru a reduce impactul negativ al
contaminării organice asupra stării ecosistemelor respective (calitatea apei, componentele
biotice), pentru a menține atât sănătatea ecosistemelor, cât și a comunităților umane
înconjurătoare, permițând în același timp o folosință sustenabilă a resurselor locale.
Cuvinte cheie: lacuri sărate, caracteristici fizico-chimice, parametri microbiologici,
ecosisteme protejate, hipertrofie.
1. Introducere
Protejarea celor mai valoroase specii si habitate din Europa din reteaua Natura 2000
este reglementata de numeroase Directive cadru ale U.E., cum ar fi "Păsările", "Habitatele" si
"Directiva cadru - Apă", politica UE privind biodiversitatea etc., care furnizeaza principalele
instrumente pentru a aduce speciile si habitatele protejate într-un stadiu de conservare
favorabil (pentru a preveni deteriorarea oricărui statut), astfel asigurându-se atât sănătatea
ecosistemelor acvatice (potențial ecologic bun și statut chimic bun în corpuri de apă
modificate foarte mult sau artificiale) și un echilibru între protecția apei/naturii și utilizarea
durabilă a resurselor naturale. Pentru a atinge aceste obiective, este necesar să se pună în
aplicare măsuri de reducere progresivă a poluării cauzate de substanțe poluante prioritare și de
încetare sau eliminare progresivă a emisiilor, evacuărilor și pierderilor de substanțe cu
potential de biohazard [1] [2]. Poluarea apelor lacurilor poate fi fizică (particule de sol erodate
sau spălate de apa curgătoare, căldură evacuată dintr-o sursă industrială sau de scurgere pe
suprafețe fierbinți pe vreme caldă sau ape de răcire), chimică (inclusiv elemente anorganice
importante dizolvate din sol și roci sau din plante, precum și compuși organici proveniți din
materiale degradate și evacuate din medii urbane, agricole sau industriale) și biologică (specii
alohtone sau invazive, dar și autohtone, la care se poate observa o creștere excesivă sau
selectivă etc.) [3] [4 ]
Mediile acvatice, inclusiv apele fluviale și lacurile, prin intermediul caracteristicilor
fizico-chimice și microbiologice sunt esențiale pentru ciclurile biogeochimice și, în
consecință, pentru productivitatea și evoluția ecosistemelor respective [5] [6].
Microorganismele remineralizează materia organică la dioxid de carbon, apă și diferite săruri
anorganice, atât în ecosistemele acvatice, cât și în cele terestre. Multe substanțe, cum ar fi
lignina, celuloza, chitina, pectina, agar, hidrocarburile, fenolii și alte substanțe organice, sunt
degradate prin acțiunea microorganismelor. Rata de descompunere depinde de structura
chimică și complexitatea compușilor organici, dar și de condițiile de mediu. Mineralizarea
substanțelor organice începe în masa apei și continuă cu intensitate maximă la suprafața
sedimentelor în care bacteriile se dezvoltă ca populații multispecifice sau biofilme, între
celulele cărora se stabilesc relații de cooperare metabolică [7]. Sedimentele acvatice
reprezintă o zonă ecologică distinctă caracterizată de un potențial redox redus și de o
microstratificare a factorilor fizico-chimici care facilitează apariția unor nișe ecologice
specifice, favorizând creșterea excesivă a bacteriilor heterotrofe, în special a speciilor
microaerofile și strict anaerobe.
Diversitatea ridicată a microbiotei acvatice este susținută de introducerea unei cantități
mari de substanțe organice, rezultate din flora și fauna locală, dar și din contaminarea cu
microbiota solului și cu apele uzate evacuate din comunitățile umane riverane [1] [8] [9] [10].
Poluanții organici pot determina schimbarea caracteristicilor fizico-chimice ale apei și de
asemenea pot cauza modificări ale componentelor biotice ale ecosistemului, ce conduc la
reducerea biodiversității. Prezența unor cantități mari de substanțe organice, dizolvate, precum
și a ionilor complecsi favorizează selectarea anumitor grupuri fiziologice microbiene, ale
căror activități metabolice specifice ar putea sta la baza modificărilor calitative și cantitative,
influențate și de variația condițiilor de mediu (potențial redox, temperatură etc.) [11]. Atât
substanțele poluante dizolvate, cât si cele particulate/sedimentare pot afecta organismele vii și
produc efecte adverse asupra peștilor [9]. Deși utilizarea de îngrășăminte chimice, erbicide,
alte pesticide și alte produse poluante derivate din combustibili fosili au contribuit la creșterea
producției agricole, la ora actuală există convingerea și totodată preocuparea față de efectele
lor negative, inclusiv asupra microbiotei acvatice indigene și, în consecință, asupra
echilibrului natural și a calității mediului [12][13]. Astfel, microbiota indigenă are un
potențial ridicat de a furniza biomarkeri pentru avertizarea timpurie a schimbărilor de mediu,
deoarece răspunsurile microbiologice sunt rapide și pot fi detectate în câteva ore sau zile.
Scopul acestui studiu a fost de a evalua și corela caracteristicile fizico-chimice și
microbiologice a patru lacuri sărate, situate în siturile protejate ROSCI0005 și ROSPA0004
ale Rețelei Natura 2000, pentru a evalua gradul de poluare organică și a genera cunoștințele
necesare pentru elaborarea și punerea în aplicare a măsurilor adecvate pentru menținerea unei
stări normale, echilibrate și pe termen lung, pentru a permite o exploatare durabilă și
ecologică a acestor ecosisteme.
2. Materiale si Metode
Prelevarea probelor de apă și sedimente a fost efectuată o dată pe an, în cursul lunii
septembrie, timp de doi ani consecutivi, adică în 2015 și 2016, în conformitate cu SR ISO
5667-2/2007, Partea 2: Ghid general pentru tehnicile de eșantionare pentru analize fizico-
chimice (inclusiv detectarea și cuantificarea PhACs) și SR EN ISO 19,458:2007, Calitatea
apei. Prelevarea de probe pentru analizele microbiologice. Punctele de prelevare au fost
reprezentate de patru lacuri circumscrise la o suprafață netedă de cca. 6000 ha de apă și 2000
ha de terenuri cu diverse utilizări din Buzău și zona Brăila, și anume: ROSCI0005 Balta Alba-
Amara-Lacul Sarat Caineni-Jirlau, ROSPA0004 Balta Alba-Amara-Jirlau și zona de
rezervație 2.271-Balta Albă, 2.272-Balta Amara, 2.260 - Lacul Jirlău-Trup Vișani (Fig. 1).
Colectarea probelor a fost efectuată în condiții de debit de bază (vreme uscată) la intervale
regulate de timp (dimineața, între 9 și 11), temperatura aerului variind de la 20˚C la 25˚C.
Datele colectării probelor au fost selectate pe baza prognozelor meteo, pentru a avea aceleași
condiții hidrologice și de vânt. Prelevarea apei a fost efectuată de la o adâncime de 0,5 m cu
ajutorul unui dispozitiv Sieburth, de la un punct de prelevare situat la o distanță de 4 - 5 m de
malul lacului. Sedimentele au fost colectate cu un dispozitiv de prelevare/echipament de
dragare.
Probele au fost recoltate în recipiente sterile și transportate în pungi refrigerate, apoi
analizate prin metode standard fizico-chimice și microbiologice în maximum 24 de ore de la
prelevare.
Fig.1. Localizarea geografică a lacurilor din care s-a făcut prelevarea probelor.
Parametrii fizico-chimici analizați au fost: pH-ul probelor, consumul chimic de oxigen
(COC), gradul de troficitate și salinitatea mediului, precum și conținutul de metale, inclusiv
metale grele. Analizele microbiologice au constat în evaluarea indicatorilor bacteriologici de
calitate a apei, și anume: numărul total de coliformi și coliformi fecali, enterococi și bacteriile
heterotrofe mezoterme determinate prin metoda determinării numărului de unități viabile
(UFC/ml), precum și prin metoda determinării numărului cel mai probabil de microorganisme
aparținând grupurilor fiziologice implicate în biodegradarea materiei organice și în circuitul
principalelor elemente biogene (carbon, azot și sulf) (bacterii proteolitice, amonificatoare,
nitrificatoare, denitrificatoare și sulfatreducatoare) determinate prin metoda tuburilor multiple
Mc Crady [12] [14] [15]. Rezultatele obținute pentru calitatea apei, evaluată prin indicatorii
bacteriologici, au fost raportați conform noului sistem de clasificare din Indicatori
bacteriologici pentru calitatea apei de suprafață propuși de UE (Noua propunere UE-Expert),
care permite clasificarea apelor în cinci clase de calitate (Tabelul 1) [16].
3. Rezultate și discutii
3.1. Caracteristici generale ale lacurilor și a mediului înconjurator
Cele patru lacuri analizate sunt situate în zonele joase, în sectorul estic al Câmpiei
Române, la nord de râul Călmățui (în Râmnicu-Vâlcea și Câmpia Bărăgan), fiind parte a
zonei hidrografice Buzău-Ialomița, cu o suprafață de cca. 6000 ha de apă și 2000 ha de
terenuri înconjurătoare cu diverse utilizări, cu vânturi puternice, precipitații scăzute, cu
perioade de căldură și ploi torențiale în timpul verii și o puternică eroziunea a solului.
Lacul Balta Albă (Buzău) are o suprafață de 1200 - 1300 ha; în vecinătatea sa se află o
groapă ecologică, precum și Fabrica de produse cosmetice Pell Amar, ceea ce generează riscul
deversării de ape reziduale (posibil conținând deșeuri chimice industriale, precum și săruri
minerale, solvenți etc.). Lacul este, de asemenea, folosit în scopuri recreative. Stuful este cea
mai comună specie a vegetației de pe malurile lacului.
Lacul Balta Amara (Buzău) are 800 ha și este situat în apropierea satului Amara, fiind
astfel înconjurat de zone agricole cultivate cu cereale, floarea-soarelui. Este utilizat pentru
piscicultură ecologică - pești mici, respectiv crap sălbatic și caras. Lacul Sărat Câineni
(Brăila) are o zonă de 96 ha și a fost folosit anterior ca stațiune balneară, fiind unul dintre cele
mai bune surse de nămol sapropelic, acesta fiind extras și folosit chiar și în cele mai mari
centre SPA de pe litoralul românesc (de ex. Techirghiol, Eforie). Lacul are o salinitate
naturală foarte ridicată, probabil sporită de administrarea de îngrășăminte chimice. Lacul
Jirlău (Brăila) are o suprafață de 1000 ha și este înconjurat de stuf și zone agricole. În 1970,
râul Buzău și-a schimbat în mod natural cursul, fenomenul afectând în mod negativ nivelul
apei din lacurile din zonă, în special Amara și Câineni. În același timp, construcția Barajului
Siriu a făcut ca ulterior râul Buzău să iasă rareori din matcă inundând zonele riverane.
Lacurile studiate găzduiesc importante populații de păsări migratoare, fiind prezente
cca. 60 de specii protejate la nivel european, reprezentate de multe perechi de păsări ce
cuibăresc în mod regulat în habitatele umede ale sitului [17]. Lacurile investigate reprezintă
un loc de hrănire, orientare sau staționare pentru aceste păsări, ceea ce justifică includerea
acestor zone pe lista siturilor "Natura 2000", cu codurile ROSCI0005 [18] și ROSPA0004
[19]. Păsările călătoresc de-a lungul Europei Centrale (care se întinde din zonele reci și umede
ale țărilor Nord Europene și trece prin zonele de coastă ale Golfului Botnic și Golfului Finic
din țările baltice și, de asemenea, prin câmpia poloneză Mazovia, pe lângă arcul Carpatic din
Polonia, Ucraina și România), traversează râurile Prut și Siret, întâlnesc Delta Dunării și după
trecerea strâmtorilor turcești, trec de munții Anatoliei și își continuă zborul pe țărmul sudic al
Turciei, Libanului și Israelului până în Delta Nilului, urcând râul în adâncul Africii, în zona
Lacului Tanganica. Site-ul ROSCI0005 este de mare interes ecologic, găzduind specii de
plante protejate (Salicornia sp.), amfibieni și mamifere. Site-ul ROSPA0004 găzduiește 134
de specii de păsări, unele cu o mare valoare avifaunistică, fiind incluse în anexa 1 la Directiva
Consiliului Europei 79/409 CEE/ 2 Aprilie 1979, privind conservarea păsărilor sălbatice;
Convenția nr. 6/1998, de asemenea menționează alte specii protejate. Printre speciile de păsări
ce cuibăresc aici enumerate pe Lista roșie a speciilor pe cale de dispariție (lista roșie a IUCN),
prezentă în zona analizată, se poate menționa: pelicanul creț (Pelecanus crispus), rața roșie
(Anythya nyroca), acvila de câmp (Aquila heliaca), vânturelul mic (Falco naumanni),
cârstelul de câmp (Crex crex) [20].
Caracteristici fizico-chimice ale lacurilor analizate
Raportul Calciu (Ca) - Magneziug (Mg) al lacurilor analizate a fost în afara limitelor
acceptabile pentru Balta Albă și Jirlau, indicând o cantitate mult mai mare de ioni de Mg
decât cea normală. Cu toate acestea, teste anterioare efectuate pe o perioadă mai mare de un
deceniu indicau valori similare, ceea ce demonstrează că aceasta este o caracteristică
constantă a ecosistemelor investigate. Sursele potențiale pentru concentrațiile mari de Mg ar
putea fi activitățile antropice, îngrășămintele organice și chimice sau poluarea industrială [21]
[22] [23] [24]. Cantitatea mai mare de ioni de Mg poate provoca tulburări în fiziologia
plantelor și animalelor și, în special, în dezvoltarea fitoplanctonului, ceea ce ar putea explica
gustul dulceag al cărnii de pește. Efectele negative pot fi contracarate prin tratarea apei cu
CaCO3 sau CaO.
Rezultatele determinărilor fizico-chimice efectuate timp de doi ani consecutiv în
cursul lunii Septembrie (tabelul 2) au fost interpretate conform Ord. 161/2006 și au indicat
valori așteptate. Valoarea pH-ului apei a fost aproape sau chiar peste limita superioară
acceptabilă (6.5 - 8.5), fiind corelată cu creșterea salinității din aceste lacuri (indicată de
valorile ridicate ale ionilor de clor și sulfați).
Parametrul chimic al consumului de oxigen (COC) este preferat față de cel biochimic
CBO5, care este mai laborios (necesită o procedură de determinare de cinci zile). Conform
metodei de oxidare chimică (în funcție de natura produsului, oxidantul și reacțiile implicate)
se determină două tipuri de parametri: 1) COCMn - Consumul chimic de oxigen se corelează
cel mai bine cu CBO5, cu toate că prin oxidare în mediu cu KMnO4 în H2SO4 sunt oxidate în
plus 30% - 35% din substanțele organice ne-biodegradabile; 2) COCCr - Consumul chimic
de oxigen prin oxidare cu K2Cr2O7 în mediu acid determină, în general, 60% - 70% din
substanțele organice, inclusiv metalele grele și cele nebiodegradabile.
Parametrul COC-Mn a fost în limite normale, cu excepția lacului Câineni unde
consumul de oxigen a fost puțin peste limita superioară acceptabilă, probabil gradul ridicat de
hipertrofie fiind cauzat de mărimea relativ mică.Acest lac este o sursă foarte bună de noroi
sapropelic, sugerând de asemenea un potențial redox redus.
Totuși, conform parametrului COC-Cr, toate lacurile analizate s-au dovedit a avea un grad
ridicat de hipertrofie, cele mai mari valori fiind înregistrate pentru Lacul Câineni (cu o
suprafață mică și o capacitate redusă de auto-purificare) și Lacul Amara - utilizat pentru
creșterea ecologică a peștilor juvenili; mai mult, aproape de Lacul Amara se află și o
pepinieră care utilizează îngrășăminte organice care ar putea contribui, de asemenea, la
eutrofizarea locală.
Rezultatele determinărilor fizico-chimice efectuate în toamna anului 2016 (au indicat
valori similare cu cele din 2015, indicând un anumit grad de stabilitate a acestor ecosisteme
acvatice.)
Deci, pentru toate cele patru lacuri analizate, parametrii chimici din grupul indicator
de salinitate (cloruri, sulfați, calciu, magneziu, sodiu și reziduul obținut prin filtrare uscat la
105°C) au înregistrat valori foarte înalte, caracteristice apelor sărate, bogate în ioni sulfat și
magneziu. Conform literaturii de specialitate, această salinitate este o caracteristică a acestor
lacuri și poate fi consecința aportului de săruri din apele subterane (izvoare), din apele freatice
din zonă sau a sării depuse, ca rezultat al spălării capilarelor rocilor [25] [26]. Concentrația
microelementelor cu potențial toxic (metale grele: Cd, Cr, Pb, Co) în probele de apă a fost cu
mult sub limitele acceptabile ale calității clasei I și nu s-au observat variații semnificative
între cele două campanii de eșantionare. Valori mai mari ale acestor microelemente au fost
observate pentru probele prelevate din Lacul Căineni, totuși, fără a depăși limitele acceptabile
pentru calitatea clasei I.
Într-un alt studiu, apa și nămolul sapropelic din 13 lacuri sărate din Ocna Sibiu, în
majoritate aflate în perimetrul balnear, au fost investigate pentru evaluarea parametrilor
fizico-chimici, microbiologici și enzimatici ai lacurilor, iar autorii au demonstrat că marea
majoritate a lacurilor sărate din Ocna Sibiu sunt, de asemenea, eutrofice și hipertrofice [27].
3.2. Caracteristici microbiologice ale Lacurilor analizate
Valorile obținute pentru microorganismele implicate în ciclurile principalelor elemente
biogene (C, N, S) indică o scădere a tuturor populațiilor bacteriene analizate în anul 2016
comparativ cu anul precedent, cu două sau trei ordine de mărime (Fig. 2).
Fig. 2. Numărul cel mai probabil (MPN) de microorganisme aparținând diferitelor grupuri fiziologice implicate
în biodegradarea materiei organice și ciclurile principalelor elemente biogene (carbon, azot și sulf) (respectiv
grupele de microorganisme proteolitice, amonificatoare, nitrificatoare, denitrificatoare și bacterii
sulfatreducătoare), determinate în 2015 și 2016. (a) Lacul Balta Alba, (b) Lacul Amara, (c) Lacul Caineni, (d)
Lacul Jirlau.
Aceste rezultate sunt în concordanță cu cele ale determinărilor bacteriilor heterotrofe
(Fig. 2) care prezintă aceeași tendință descrescătoare a numărului total de bacterii heterotrofe
în 2016 față de anul 2015. Bacteriile heterotrofe sunt implicate în procesele de descompunere
și mineralizare a materiei organice moarte în sol, ca și în bazinele acvatice. Pentru aceasta,
materia organică din apele industriale-agricole-domestice evacuate în ape, sunt responsabile
pentru fenomenul de eutrofizare a apelor. Bacteriile heterotrofe reprezintă astfel un indicator
al încărcăturii de bacterii descompunătoare, cu rol în mineralizarea deșeurilor organice.
Vulnerabilitatea sitului Balta Albă-Amara-Jirlau-Lacul Sărat Caineni și a ecosistemelor sale
acvatice constă mai ales în deversarea deșeurilor menajere, în inundațiile semnificative (ale
râului Buzău) și modificările naturale consecutive, ca și în influența omului (datorită
pisciculturii) asupra compoziției apei [28]. În ecosistemele acvatice, numărul de
microorganisme heterotrofe are variații sezoniere. Astfel, în timpul verii, când cantitatea de
oxigen scade sub o anumită limită, rata de biodegradare microbiană este diminuată. În
toamnă, temperatura este principalul factor care determină reducerea intensității proceselor de
oxidare a degradării materiei organice. În primăvară, în cele mai multe ecosisteme acvatice,
reacțiile de biodegradare sunt scăzute, dar uneori pot fi înregistrate și valori ridicate din cauza
reziduurilor vegetale acumulate și nedegradate în perioada toamnă - iarnă și reluate din
sedimente în timpul inundațiilor de primăvară. În general, intensitatea proceselor de
descompunere aerobă a materiei organice crește din primăvară până la mijlocul toamnei, apoi
scade brusc [29]. Activitatea de descompunere a microorganismelor heterotrofe este de o
importanță deosebită în toate tipurile de ecosisteme, dar și mai mult în lacuri puțin adânci și
cu suprafață mică, unde, fără intervenția microorganismelor și capacitășii lor naturale de auto-
purificare, cantitățile mari de materie organică cresc riscul de înfundare biologică a bazinelor,
cu toate efectele nedorite cunoscute. Descompunerea microbiană și mineralizarea unei game
largi de substraturi conduc la reintroducerea elementelor în ciclurile bio-geo-chimice,
deoarece produșii finali sau intermediarii care rezultă din activitatea de descompunere /
mineralizare microbiană (în paralel cu procesele de biosinteză și de creștere a biomasei
microbiene) ajung din nou la producătorii primari, în forme asimilabile, care permit reluarea /
continuarea ciclurilor biogene [30]. Rezultatele acestui studiu au a arătat că, în campania de
eșantionare din 2015, valorile înregistrate pentru grupul de bacterii heterotrofe aerobe indicau
o contaminare ridicată cu substanțe organice biodegradabile, care corespunde clasei a IV-a și
a V-a (Fig. 3), indicând un potențial biodegradativ optim pentru conversia materiei organice și
indirect o poluare organică crescută.
Cea mai mare densitate de microorganisme heterotrofe aerobe a fost înregistrată în
Lacurile Amara și Jirlau. Gradul ridicat de poluare organică înregistrat în 2015 a fost
demonstrat de numărul mare de bacterii sulfatreducatoare. În natură, toate procesele
microbiologice implicate în ciclul S-ului sunt strâns corelate cu producția și eliberarea S-ului
din proteine în timpul descompunerii materiei organice, proces ce are loc după moartea
organismelor și descompunerea microbiologică a reziduurilor până la mineralizarea completă,
însoțită de producția de H2S (în anaerobioză) și sulfați (în aerobioză), parțial utilizabili de
către plante în procesul de asimilare a sulfatilor. Prin urmare, numarul de microorganisme
sulfatreducatoare este un indicator al poluării organice, fiind prezente în număr mare la
suprafața sedimentelor din apele mezotrofice și eutrofice și în număr mic în apele oligotrofe.
Dezvoltarea masivă a sulfat-reducătorilor este asociată cu o creștere a mortalității
organismelor acvatice ca rezultat al acumulării de H2S, toxic pentru majoritatea organismelor.
De asemenea, H2S precipită Fe solubil din ape și sol, rezultând sulfura de fier (FeS) ce poate
fi văzută ca un un strat negru la suprafața sedimentelor și nămolului.
Fig. 3. Valorile indicatorilor bactereologici ai calității apei. (*CFU = Colony forming units);
U.F.C.= Unități formatoare de colonii.
În 2016, pentru toate lacurile monitorizate, s-a observat o ușoară scădere a bacteriilor
heterotrofe aerobe în comparație cu 2015. Astfel, pentru lacurile Jirlau și Caineni, valorile
înregistrate pentru acest indicator au arătat o contaminare moderată cu substanțe organice ușor
biodegradabile. În schimb, pentru lacurile Balta Alba și Amara s-a înregistrat un nivel critic al
poluării cu substanță organică biodegradabilă. Au fost evaluate și grupurile fiziologice de
microorganisme implicate în diferite etape ale ciclului azotului în natură, respectiv: 1) fixarea
biologică a N2, 2) amonificarea, 3) nitrificarea, și 4) denitrificarea. După descompunerea
materiei organice proteice de către microorganismele proteolitice, amonificatorii furnizează o
degradare suplimentară și conversia compușilor obținuți din etapa anterioară la NH3. NH3 este
parțial eliberat în atmosferă, iar restul este temporar adsorbit pe complexele de lut-humus sau
transformat în condiții aerobe în NH4+
, apoi oxidat prin procesul de nitrificare la nitriți și
nitrați, care sunt asimilabili de către plante și forma cea mai accesibilă pentru majoritatea
microorganismelor. Bacteriile nitrificatoare sunt prezente în sol, bazine acvatice, sisteme de
tratare a apelor uzate și compost; densitatea maximă în sol este atinsă în straturile superioare
(până la 10 cm), iar în bazinele acvatice la interfața dintre apă și sediment, deoarece
nitrificarea este un proces aerob. În paralel cu acest proces, prin procesul invers de
denitrificare a nitraților și nitriților, aceștia sunt reduși la oxidul nitric - NO sau oxidul de azot
- N2O și în continuare la N2 care este eliberat în atmosferă. Denitrificarea este un proces
facultativ anaerob și reprezintă o cale de pierdere a azotului din ecosisteme și implicit de
reducere a fertilității solului. Bacteriile denitrificatoare sunt abundente în sedimentele
acvatice, bogate în materie organică, procesul fiind favorizat în condiții anaerobe. Numărul de
bacterii denitrificatoare a fost în general ridicat și, așa cum era de așteptat, ușor mai mare în
sedimentele acvatice decât în probele de apă, rezultatele analizei microbiologice fiind corelate
cu rezultatele determinărilor chimice, care au arătat concentrații scăzute de nitrați în toate
probele, în timp ce azotul total a fost mai mare.
Bryanskaya și colab. au studiat structura comunităților microbiene din lacuri saline din
regiunea Novosibirsk și efectul parametrilor fizico-chimici ai apelor asupra comunităților
microbiene ale lacurilor respective. Multe comunități microbiene au fost găsite (bacterii,
archaee, alge și cianobacterii), distribuite neuniform, fiind observată o corelație directă între
abundența microbiană și salinitatea apei [31].
Unele dintre lacurile incluse în studiul de față (Amara și Balta Albă) au fost de
asemenea investigate de alți autori, dar cu accent pe detectarea de microorganisme halofile
(bacterii și archaee) și de specii aparținând fito- și zooplanctonului, în relație cu parametrii
fizico-chimici, precum și pe evaluarea activităților hidrolitice extracelulare halobacteriene. Cu
toate acestea, studiul de față completează aceste date cu rezultate privind poluarea antropică
[32] [33] [34]. Poluarea lacurilor monitorizate cu microorganisme potențial patogene a fost
evaluată prin analiza cantitativă a numărului de bacterii coliforme totale, coliforme fecale și
enterococi (Fig. 2). Grupul de coliformi totali indică o poluare generală cu microorganisme
condiționat patogene provenite din sistemele antropice, precum și ecosistemele naturale (sol,
plante și animale), coliformii fecali sunt indicatori specifici pentru poluarea fecaloidă recentă
de origine umană și animală și enterococii - un indicator care confirmă aceeași origine a
poluării și caracterul său cronic. Pentru probele de apă luate în campania din 2015, valorile
obținute pentru bacteriile coliforme totale au indicat un nivel moderat de contaminare
bacteriologică cu o tendință spre valori critice (Amara). În anul 2016 valorile acestui
parametru variază între un nivel moderat de contaminare (Lacul Căineni) și un nivel ridicat de
contaminare (Amara și Jirlau). Grupul de coliformi este larg răspândit în natură și nu este
considerat a fi din importanța epidemiologică directă pentru analiza apei. Acest grup de
bacterii indică poluarea generală cu microorganisme potențial patogene provenite din
sistemele antropice (ape reziduale menajere, animale), dar și cu specii alohtone provenite din
ecosisteme naturale (sol, plante, animale). În 2015, valorile obținute pentru bacteriile
coliforme fecale - un indicator specific al poluării cu materii fecale de origine umană și
animală - au indicat o valoare moderată până la nivelul critic al contaminării bacteriologice. În
2016, pentru Jirlau și Amara a existat o ușoară creștere a valorilor acestui indicator, nivelul
poluării bacteriologice variind între moderat și excesiv (Lacul Amara). În ambele campanii de
eșantionare, valorile enterococilor au indicat un nivel de contaminare variind de la critic la
excesiv. Speciile bacteriene / membrii din acest grup sunt eliminați în mediu din tractul
intestinal al oamenilor și animalelor, fiind deci de origine fecală. Împreună cu bacteriile
coliforme fecale și datorită particularităților lor de rezistență la agenți fizici, chimici și
biologici, aceste specii au o valoare sanitară importantă ca indicatori pentru poluarea fecală a
apei. În zona lacurilor monitorizate, acest tip de poluare poate indica existența unor surse de
poluare izolate (evacuarea apelor uzate fecaloid-menajere, ape reziduale provenite de la ferme
de animale etc.) și / sau surse difuze de poluare (infiltrarea terenurilor agricole, a pășunilor
etc.). Luând în considerare valorile mari înregistrate, în general, pentru bacteriile coliforme
totale, bacteriile coliforme termotolerante / fecale, enterococi obținute pentru lacurile
monitorizate, se poate trage concluzia că aceste lacuri sunt afectate de contaminare continuă,
ambii indicatori ai poluării recente și cronice prezentând valori ridicate. Ca urmare, ar fi
necesar să se identifice sursele de poluare și să se aplice un management adecvat pentru a
minimiza impactul negativ asupra calității apei. Rezultatele din 2015 indică niveluri admise
de standardele actuale, dar mai mari decât cele raportate de alți autori [35]. Dintre toate
eșantioanele, numărul total de bacterii coliforme și coliformi fecali numai din apa din Lacul
Amara a depășit nivelurile maxime admisibile [36] [37], indicând un nivel ridicat de poluare
fecaloidă. Lacul fiind în apropierea satului Amara, o posibilă explicație pentru această
încărcătură bacteriană ridicată ar consta în descărcarea sporadică a deșeurilor menajere, dar și
contaminarea cu îngrășăminte organice utilizate pentru terenurile agricole înconjurătoare
(influența antropică). În schimb, rezultatele probelor recoltate în 2016 indică o creștere a
poluării fecaloide, o posibilă explicație fiind evacuările deșeurilor menajere, precum și
infiltrarea / fertilizarea terenurilor agricole cu gunoi de grajd, aspecte care ar putea explica
eutrofizarea lacurilor din zona respectivă (Balta Albă, Amara, Jirlau).
4. Concluzii
Evaluarea fizico-chimică și microbiologică a impactului ecologic al poluarii asupra
ecosistemului acvatic al celor patru lacuri situate în ariile protejate ROSCI0005 și
ROSPA0004 incluse în rețeaua Natura 2000 au demonstrat un grad ridicat de hipertrofie în
lacurile investigate care ar putea reprezenta o premisă pozitivă pentru productivitatea acestor
ecosisteme, dar și un semnal de alarmă pentru poluarea organică excesivă, cu riscul unui
consum ridicat de oxigen în apă și o scădere periculoasă a potențialului redox ce ar putea
afecta viața peștilor și a altor viețuitoare. Valoarea pH-ului apei din lacurile analizate a variat
de la 7,56 până la 8,93, aceste valori apropiate sau superioare limitei normale superioare de
8,5 fiind corelate cu caracteristica apelor cu salinitate ridicată, clorurate, sulfatate, sodice și
magneziene. Valorile COC au evidențiat un grad ridicat de hipertrofie, care ar putea fi
atribuită unor cauze diferite, cum ar fi suprafața redusă, piscicultura ecologică și patrunderea
îngrășămintelor, rezultat al spălării solului (terenurile agricole învecinate). Totuși, valorile
similare înregistrate pentru parametrii fizico-chimici în cei 2 ani consecutivi indică un anumit
grad de stabilitate a ecosistemelor acvatice investigate. Analizele microbiologice au evidențiat
o contaminare ridicată cu substanțe biodegradabile organice care corespund clasei 4 și 5 a
contaminării în 2015. Acest nivel a fost menținut în 2016 pentru două lacuri, în timp ce pentru
celelalte două s-a înregistrat o reducere a gradului de poluare organică, de la nivel înalt la
moderat. Nivelurile indicatorilor bacteriologici ai calității apei din lacurile monitorizate indică
faptul că aceste ape sunt afectate de asemenea și de poluarea fecală, recentă și cronică. În
consecință, este necesar să se identifice sursele de poluare și să se aplice gestionarea adecvată
pentru a minimiza impactul negativ asupra balanței ecosistemului respectiv (calitatea apei,
componentele biotice) pentru a fi menținută starea de sănătate a comunităților umane din jur
și a mediului, permițând în același timp o utilizare sustenabilă a resurselor locale.
5. Bibliografie
[1] Herlea, V., Lazar, V., Canja, D., Ciolac-Russu, A. and Popescu, V. (1995) The
Characterization of Several Aspects of the River’s Prahova Microbiota Diversity, with
Implications in Biodegradation of Released Pollutants (1994-1995). Annals of Bucharest
University , XLIV, 77-88.
[2] (2011) Links between the Water Framework Directive (WFD 2000/60/EC) and Nature
Directives (Birds Directive 2009/147/EC and Habitats Directive 92/43/EEC) Frequently
Asked Questions. http://ec.europa.eu/environment/nature/natura2000/management/docs/FAQ-
WFD%20final.pdf
[3] Ball, P. (2000) Life’s Matrix: A Biography of Water. Farrar Straus and Giroux, New
York.
[4] Dodds, W.K. (2002) Freshwater Ecology, Concepts and Environmental Applications.
Academic Press, San Diego.
[5] (2005) Penkala Bt., Budapest. http://www.ecology.kee.hu
[6] https://dge.carnegiescience.edu/SCOPE/SCOPE_12/SCOPE_12_3.7_chapter13_275-
294.pdf
[7] Berhe, A.A., Carpenter, E., Codispoti, L., Izac, A.M., Lemoalle, J., Luizao, F., Scholes,
M., Treguer, P. and Ward, B. (2005) Ecosystems and Human Well-Being: Current State and
Trends. In: Etchevers, J. and Tiessen, H., Eds., Chapter 12 Nutrient Cycling .
[8] Lazar, V., Marutescu, L. and Chifiriuc, M.C. (2017) General Microbiology. University of
Buch. Publs. House.
[9] Moss, B. (2008) Water Pollution by Agriculture. Philosophical Transactions of the Royal
Society B. Biological Sciences , 363. https://doi.org/10.1098/rstb.2007.2176
[10] Panus, E., Chifiriuc, C., Bucur, M., Cernat, R., Mitache, M., Nedelcu, D., Bleotu, C.,
Valeanu, D. and Lazar, V. (2008) Virulence, Pathogenicity, Antibiotic Resistence and
Plasmid Profile of Escherichia coli Strains Isolated from Drinking and Recreational Waters.
Romanian Biotehnological Letters , 13, 3695-3700.
[11] Dubey, S.K. (2005) Microbial Ecology of Methane Emission in Rice Agroecosystem: A
Review Centre of Advanced Study, Department of Botany, Banaras Hindu University,
Varanasi, India. Applied Ecology and Environmental Research, 3, 1-27.
[12] http://www.int-res.com/articles/theme/m396_ThemeSection.pdf
[13] Kumar, B.L. and Gopal, D.V.R.S. (2015) Effective Role of Indigenous Microorganisms
for Sustainable Environment. 3 Biotech , 5, 867-876. https://doi.org/10.1007/s13205-015-
0293-6
[14] Rodina, A.G., Colwell, R.R. and Zambruski, M.S. (1972) Methods in Aquatic
Microbiology. University Park Press, Baltimore. http://trove.nla.gov.au/version/25363288
[15] Lazar, V., Herlea, V., Cernat, R., Balotescu, C., Bulai, D. and Moraru, A. (2004) General
Microbiology (Manual of Laboratory Techniques). Univ. of Buch. Publs. House.
[16] Lazar, V., Chifiriuc, M.C., Curutiu, C., Mitache, M.M., Marinescu, F., Croitoru, C.,
Mateescu, L. and Marutescu, L. (2015) Methods and Standards Formicrobiological Control
Laboratories. Univ. of Buch. Publs. House.
[17] Kavka, G.G., Kasimir, G.D. and Farnleitner, A.H. (2006) Microbiological Water Quality
of the River Danube (km 2581 - km 15): Longitudinal Variation of Pollution as Determined
by Standard Parameters. 36th International Conference of IAD, Austrian Committee Danube
Research/IAD, Vienna, Proceedings, 415-421.
[18] https://search.avast.com/AV772/search/web?q=ROSPA0004
[19] http://www.mmediu.ro/img/attachment/33/arii-naturale-protejate-547857c5e7545.pdf
[20] http://pasaridinromania.sor.ro/Balta-Alba-Amara-Jirlau
[21] http://www.iucnredlist.org/details/22692543/0
[22] Bhat, S.A., Meraj, G., Yaseen, S. and Pandit, A.K. (2014) Statistical Assessment of
Water Quality Parametres for Pollution Source Identification in Sukhnag Stream: An Inflow
Stream of Lake Wular (Ramsar Site), Kashmir Himalaya. Journal of Ecosystems, 2014,
Article ID: 898054.
[23] Chapra, S.C., Dove, A. and Warren, G.J. (2012) Long-Term Trends of Great Lakes
Major Ion Chemistry. Journal of Great Lakes Research, 38, 550-560.
https://doi.org/10.1016/j.jglr.2012.06.010
[24] Grochowska, J. and Tandyrak, R. (2009) The Influence of the Use of Land on the
Content of Calcium, Magnesium, Iron and Manganese in Water Exemplified in Three Lakes
in Olsztyn Vincinity. Limnological Review, 9, 9-16.
[25] Sheikh, J.A., Jeelam, Gh., Gavali, R.S. and Shah, R.A. (2014) Weathering and
Antrophogenic Influences on the Water and Sediment Chemistry of Wular Lake, Kashmir
Himalaya. Environmental Earth Sciences , 71, 2837-2846. https://doi.org/10.1007/s12665-
013-2661-z
[26] Marlow, R.L., Willey, P.H., Wenberg, R.D., Rice, J., Twitty, W.K., Ross, E. And
Backlund, V. (2001) Chapter 14, Water Management (Drainage ). In: Engineering Field
Handbook, Part 650, 210-VI-NEH.
[27] Poplăcean, M. and Oprean, L. (2009) Microbiological and Enzymological
Characterization of Water and Sapropelic Muds in the Lakes of Ocna Sibiu. Acta
Universitatis Cibiniensis Series E : Food Technology, 13, 49-56.
[28] Munteanu, C. (2012) Nămolul Therapeutic. Ed. Balneară, Bucharest, Romania, 43-106.
[29] http://biodiversitate.mmediu.ro/rio/natura2000/view?doc_id=ROSCI0005
[30] Ionică, D. and Simon-Gruiţa, A. (1995) New Methodological Approaches in Microbial
Ecology on Quantification of Microbial Communities Biomass. Studies and Research of
Biology. Animal Biology Series , 47, 141-144.
[31] Bryanskaya, A.V., Malup, T.K., Lazareva, E.V., Taran, O.P., Rozanov, A.S., Efimov,
V.M. and Peltek, S.E. (2016) The Role of Environmental Factors for the Composition of
Microbial Communities of Saline Lakes in the Novosibirsk Region (Russia). BMC
Microbiology , 16, 4. https://doi.org/10.1186/s12866-015-0618-y
[32] Moldoveanu, M., Florescu, L., Parpală, L., Cojoc, R. and Enache, M. (2015) Romanian
Salt Lakes: Some Physical-Chemical Features and Composition of Biological Communities.
Oltenia. Studii şi comunicări. Ştiinţele Naturii. Tom, 31, 205-212.
[33] Păceşilă, I., Cojoc, R. and Enache, M. (2014) Evaluation of Halobacterial Extracellular
Hydrolytic Activities in Several Natural Saline and Hypersaline Lakes from Romania. British
Biotechnology Journal , 4, 541-550. http://www.sciencedomain.org/
https://doi.org/10.9734/BBJ/2014/10239
[34] Panus, E., Chifiriuc, M.C., Bleotu, C., Mitache, M. and Rosoiu, N. (2012) Impact of
Different Environmental Parameters upon the Susceptibility to Heavy Metals Salts in
Escherichia coli Aquatic Strains. Letters in Applied NanoBioScience , 2, 50-55.
[35] Zarnea, G. (1994) Treatise of General Microbiology; Vol. V, Microbial Ecology.
University of Bucharest. Publs. House.
[36] Zmyslowska, I., Lewandowska, D. and Guziur, J. (2000) Microbiological Evaluation of
Pond Water during carp and ide Rearing. Archives of Polish Fisheries , 8, 75-93.
[37] http://www.rowater.ro/dacrisuri/Documente%20Repository/Legislatie/gospodarirea
%20apelor/ORD.%20161_16.02.2006.pdf
top related