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